CN102112295A - 用于由塑料制造复合部件的方法、按该方法制成的复合部件以及这种复合部件的应用 - Google Patents

用于由塑料制造复合部件的方法、按该方法制成的复合部件以及这种复合部件的应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于制造复合部件(100)的方法，具有以下方法步骤：1.1由至少一个承载层(114)以及至少一个发色层(112)制造装饰性复合物(110)，1.2由至少一个盖层(132；136)以及至少一个与所述盖层连接的间隔件(134)制造结构性复合物(130)，1.3在所述装饰性复合物(110)与所述结构性复合物(130)之间置入连接层(120)，并且1.4在所述连接层(120)硬化的情况下使所述结构性复合物(130)以及所述装饰性复合物(110)接合。

Description

用于由塑料制造复合部件的方法、按该方法制成的复合部件以及这种复合部件的应用
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1所述的用于由塑料制造复合部件的方法，一种如权利要求14所述的按照该方法制造的复合部件以及如权利要求15所述的这种复合部件的有利的应用。
背景技术
DE 10244287A1披露了一种用于运输工具的复合部件，该复合部件包括一个由箔片制成的外皮层和一个增强的承载层，该增强的承载层由蜂窝结构和对应地覆盖其两侧的、用玻璃纤维增强的聚氨酯层构成。该复合部件的制造在模具中以多个方法步骤进行。由于对于这些单独的层所需要的硬化时间，该复合部件要求一个相对长的总节拍时间，从而在大产量的情况下需要多个具有相对昂贵的模具的平行生产线。
发明内容
本发明的任务在于提供一种用于由塑料制造复合部件的方法和一种按照该方法制成的复合部件，所述复合部件的制造可被简化并且其制造时的过程时间可显著缩短。
根据本发明，所述任务通过方法权利要求1的特征并且通过复合部件权利要求14的特征解决。本发明的有利的进一步构型在从属权利要求中给出。在权利要求15中给出按照本发明制造的复合部件的有利应用。
本发明的核心在于，复合部件由两个分开地制造的模块(即构成外皮的、包括发色层的装饰性复合体和提高稳定性的结构性复合体)借助于连接层接合而成。由于分开地制造该装饰性复合体以及该结构性复合体，制造步骤可并联地在子生产线中或完全离线地在分开的地点制造。在接合时则仅需引进所述连接层，该连接层的硬化与现有技术相比非常快速地进行。所述分开的制造还允许例如将不同的装饰性复合体与不同的结构性复合体进行结合，从而例如在运输工具制造商方面可以将不同的颜色和材料对于外皮和设置在外皮上的内衬按照客户需求个性化地模块式组装。
根据一个有利的实施方式，该装饰性复合体的承载层由金属如铝或钢或者由热塑性塑料或热固性塑料构成。
根据另一个有利的构型，该发色层由以下层的一个或多个构成：漆和/或底漆和/或箔片和/或织物层。通过所述选择和必要时不同材料的连接对于外皮的颜色、结构以及外观提供了大的设计自由度。
用于使该装饰性复合体与该结构性复合体连接的连接层优选由发泡或非发泡的聚合物形成。
该结构层的间隔件优选地由纸质蜂窝状物组成、由聚合物泡沫如膨胀聚苯乙烯(EPS)、膨胀聚丙烯(EPP)或膨胀聚碳酸酯(EPC)组成、由三聚氰胺组成、由金属泡沫如发泡铝组成、由天然原材料组成或由单体式结构如金属薄板、玻璃纤维增强的聚氨酯(PU-GF)、玻璃纤维增强的环氧树脂(EP-GF)或玻璃纤维增强的聚碳酸酯(PC-GF)组成。
该结构层的所述至少一个盖层优选地由纤维层形成，该纤维层由玻璃纤维、玻璃纤维增强的聚氨酯(PU-GF)、天然纤维、聚合物纤维、无机纤维、金属纤维或碳纤维制成，其被包埋入由聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、环氧树脂(EP)或聚氨酯(PU)制成的塑料基底中。
在一个特别优选的实施方式中，在结构性复合体方面在间隔件的两侧设置两个盖层，其中，至少一个盖层、特别优选地两个盖层都与渗透到该间隔件的空腔中的粘合剂或液态塑料相连接。这种类型的结构性复合体在重量非常低的情况下具有特别高的稳定性。
进一步优选地是，将至少一个防碎层集成到该装饰性复合体中和/或该结构性复合体中。在较早的来自同一申请人的德国专利申请DE 102008 033 923.7中描述了防碎层的集成，在此将其公开内容纳入本申请中。
特别优选的是这样一种方法，在该方法中，装饰性复合体的制造和连接层的引入相继地在第一模具中进行，而结构性复合体的制造相对于其他方法步骤有空间上的距离地进行，从而可以将所完成的结构性复合体作为中间产物放入第二模具中并且在将连接层引入装饰性复合体与结构性复合体之间后使这两个模具压合以便使所述复合部件接合。
按照前述本发明的制造的复合部件特别优选地被用于运输工具外皮部件，如运输工具顶棚模件、运输工具门、挡泥板、发动机舱盖、行李箱盖、尾部模件、折叠篷式车罩的顶棚壳、前扰流板或后扰流板。该装饰性复合体的高表面质量以及由于该结构性复合体实现的稳定性增加与发色以及结构造型的灵活性相结合并且与短的节拍时间相结合，使得本发明的方法适合用于制造运输工具外皮部件。
根据另一个有利的构型，该装饰性复合体和/或该结构性复合体的这些层的至少一个通过以下方法进行制造：复合喷涂模塑工艺(CSM工艺)和/或长纤维注射工艺(LFI工艺)和/或玻璃纤维垫聚氨酯工艺(GM-PU工艺)和/或树脂传递模工艺(RTM工艺)和/或片状模塑复合工艺(SMC工艺)和/或反应注射成型工艺(RIM工艺)和/或强化反应注射成型工艺(RRIM工艺)和/或注射成型工艺。
所述至少一个防碎层具有防碎织物，该织物优选由聚乙烯(PE)组成和/或由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)组成和/或由聚酰胺(PA)组成和/或由聚丙烯(PP)组成和/或由芳纶组成和/或由弹性聚氨酯(PU)组成和/或由天然的或合成的橡胶组成和/或由钢织物组成。
同样有利的是，所述外皮(该外皮是该复合部件的最外面的部分)由塑料层组成，该塑料层在供应商方面已经被以所希望的运输工具颜色着色。由此当该复合部件被用作运输工具外皮部件时可完全无需运输工具制造商进行事后的涂装工作。
附图说明
下面参照附图借助于实施例详细阐述本发明的复合部件。附图中：
图1示意性示出由装饰性复合体、连接层和结构性复合体制成的复合部件的模块化结构；
图2示意性示出装饰性复合体在第一模具中以及相对于其独立的结构性复合体的分开的制造；
图3示意性示出在第一模具中将该连接层引入该装饰性复合体的内侧上；以及
图4示意性示出所述装饰性复合体与结构性复合体通过两个模具的压合而接合。
具体实施方式
图1中示意性示出的复合部件100由在上部示出的装饰性复合体110、连接层120以及在下部示出的结构性复合体130组成。
该装饰性复合体110包括至少一个承载层114以及至少一个发色层112。该发色层112以后在所述复合部件100接合好后形成该复合部件的向外指向的层。可选地在该承载层114的下侧上或包埋在该承载层中地设置防碎层116。该装饰性复合体110的承载层114可选地由金属组成(如铝或钢板)或由热塑性塑料或热固性塑料组成(例如以深拉伸的塑料箔片的形式)。该发色层112由蜡克和/或底漆组成和/或箔片和/或下述织物层组成，所述织物层在其发色方面与该复合部件的希望的颜色匹配。该防碎层116优选地由下述织物组成，所述织物特别是由聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、芳纶、弹性聚氨酯(PU)制造、天然的或合成的橡胶制造或钢织物制成。防碎织物形式的防碎层116还可以特别优选地包埋入该承载层114中(特别是当该承载层由塑料构成时)。
该连接层120优选地由发泡或不发泡的聚合物组成，特别是由聚氨酯泡沫(PU)组成。该连接层120的厚度优选为约2mm至2.5mm。该连接层优选地同时用于有效地防止间隔件134的蜂窝状结构在该发色层112的外皮上可见的印透效应，所述印透效应在缺少去耦合层的情况下在模具中压合时会出现。如果不使用蜂窝状结构作为间隔件层134，而是使用塑料、塑料泡沫、金属或金属泡沫，则该连接层120的厚度还可以被显著地减小，因为其功能被限制于使该装饰性复合体110与该结构性复合体130连接上。
该结构性复合体130由上盖层132、间隔件134以及下盖层136组成。可任选地，在该上盖层132上方设置防碎层138，该防碎层在其结构方面与所述防碎层116相似。优选地将该防碎层116的防碎织物包埋入该盖层132的塑料材料中。如果一个事故引起用作运输工具外皮部件的复合部件破碎，则这两个防碎层116或138确保邻近的承载层114或132、136既不在外侧也不在内侧上尖锐地破碎。
该结构层130的间隔件134优选地由纸质蜂窝状物组成，其接片在该复合部件100的主载荷方向上与邻近的盖层132、136垂直地定向。作为一种替代方案，该间隔件134还可以由聚氨酯泡沫组成、由聚合物泡沫如膨胀聚苯乙烯(EPS)、膨胀聚丙烯(EPP)或膨胀聚碳酸酯(EPC)组成、由三聚氰胺组成、由金属泡沫如泡沫铝组成、由天然的原材料组成或由单体结构(如(金属)薄板、玻璃纤维增强的聚氨酯(PU-GF)、玻璃纤维增强的环氧树脂(EP-GF)或玻璃纤维增强的聚碳酸酯(PC-GF)组成。该间隔件134特别优选地由纸质蜂窝状物组成，例如具有约13mm的厚度，其中，该蜂窝状结构的波纹部和盖部分别具有每平方米约115g的克重并且所述波纹部优选地按照波型A构造。
该结构层130的至少一个盖层132、136由纤维层组成，例如由玻璃纤维、玻璃纤维增强的聚氨酯(PU-GF)、天然纤维、聚合物纤维、无机纤维、金属纤维或碳纤维制成，该纤维层包埋入一种塑料基底中，该塑料基底由例如聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、环氧树脂(EP)或聚氨酯(PU)制成。该盖层132和136特别优选地由具有每平方米约300g克重的聚氨酯(PU)组成，其可选地并且优选地分别借助于玻璃纤维垫加强，该玻璃纤维垫具有每平方米约225g的克重。
特别优选的是，在间隔件134为例如蜂窝结构形式的敞开式结构时，通过粘合剂或液态塑料增强与所述盖层132、136的连接，该粘合剂或液态塑料渗透到该间隔件134的空腔中并且在该竖直接片的边缘区域中积聚。
迄今所描述的由间隔件134以及这两个相邻的盖层132和136所制成的层结构优选地借助于复合喷涂模塑工艺(CSM工艺；由位于D-53754Sankt Augustin的Hennecke股份有限公司所披露)在一种模具(CSM模具)中进行制造。所述层结构已经被以类似的形式在来自同一个申请人的DE 10033232C2中进行了描述。在此主要通过渗透到蜂窝状物的竖直接片区域中并且与所述接片连接的塑料(PU)在重量非常小的情况下实现强度。
本发明的方法提供的是，该装饰性复合体110和该结构性复合体130的制造分开地进行。这可以在两个彼此并排安置的生产线中进行，其中，该装饰性复合体110和该结构性复合体130的单个层的硬化时间并行运行并且因此与前面提及的现有技术相比没有增加而是减少了用于制造该复合部件100的总过程时间。该装饰性复合体110和/或该结构性复合体130的制造还可以在供应商完全不同的情况下在完全不同的地点实现。
在按照图2的第一方法步骤中，将装饰性复合物110连同发色层112向下置于第一模具210中或作为一种替代方案在所述第一模具210中制造。该发色层112优选以模内涂覆工艺(IMC工艺)通过以层厚度从0.03mm到0.06mm(S&R)或以层厚度从0.3mm到0.6mm(Panadur)喷射直接在CSM模具产生，在所描述的实例中该CSM模具是下模具210。
结构性复合体130的制造在第二方法步骤中与装饰性复合物分开地进行。
在按照图3的第三个方法步骤中，借助于设有至少一个喷嘴255的注射模具250将该连接层120施加到该承载层114的内侧上。
在按照图4中的第四方法步骤中，结构性复合体130固定在上模具230上或对此替代地靠置于该连接层120上。通过该下模具210与该上模具230的压合，该连接层120在硬化时使该结构性复合体130与该装饰性复合体110连接。
完成的复合部件100形成运输工具的例如顶棚模件或运输工具门。然而，本发明还可以有利地在其他运输工具部件如挡泥板、发动机舱盖、行李箱盖、尾部模件、篷式汽车顶的顶棚壳、前扰流板或后扰流板上实现并且还适合于其他的、不在机动车领域中采用的塑料复合部件。
在边缘区域内在模具中强烈地压构造为运输工具顶棚模件的复合部件。在此，省去间隔件134并且所生成的空间从下面设有增加该运输工具顶棚模件的稳定性的承载层，该承载层优选地通过喷射以长纤维注射模制工艺(LFI-PUR-工艺)由具有注入的纤维材料的聚氨酯制成。所述增加了强度的边缘区域在构造为运输工具顶棚模件的复合部件装配在顶棚框架的法兰区域中之后位于粘合剂珠的高度上(对此参见较早的申请DE 10 2008 033 923.7)。
参考标号表
100复合部件          134间隔件
110装饰性复合体      136盖层
112发色层            138防碎层
114承载层            210(下)模具
116防碎层            230(上)模具
120连接层            250注射模具
130结构性复合体      255喷嘴
132盖层

Claims (15)

1.用于制造复合部件(100)的方法，特别是用于制造运输工具外皮部件例如运输工具顶棚模件、运输工具门、挡泥板、发动机舱盖、行李箱盖、尾部模件、篷式汽车顶的顶棚壳、前扰流板或后扰流板的方法，所述方法具有以下方法步骤：
1.1制造装饰性复合物(110)，所述装饰性复合物由至少一个承载层(114)以及至少一个发色层(112)构成，
1.2制造结构性复合物(130)，所述结构性复合体由至少一个盖层(132；136)以及至少一个与所述盖层连接的间隔件(134)构成，
1.3在所述装饰性复合物(110)与所述结构性复合物(130)之间置入连接层(120)，并且
1.4在所述连接层(120)硬化的情况下使所述结构性复合物(130)以及所述装饰性复合物(110)接合。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述装饰性复合物(110)的承载层(114)由金属如铝或钢制成或者由热塑性塑料或热固性塑料制成。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述发色层(112)由以下层中的一个或多个构成：漆和/或底漆和/或箔片和/或织物层。
4.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述连接层(120)由发泡或不发泡的聚合物形成。
5.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述结构层(130)的间隔件(134)由纸质蜂窝状物构成，由聚氨酯泡沫构成，由聚合物泡沫如膨胀聚苯乙烯(EPS)、膨胀聚丙烯(EPP)或膨胀聚碳酸酯(EPC)构成，由三聚氰胺构成，由金属泡沫如发泡铝构成，由天然的原材料构成或由单体结构如金属板、玻璃纤维增强的聚氨酯(PU-GF)、玻璃纤维增强的环氧树脂(EP-GF)或玻璃纤维增强的聚碳酸酯(PC-GF)构成。
6.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述结构层(130)的所述至少一个盖层(132，136)由包埋入由聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、环氧树脂(EP)或聚氨酯(PU)制成的塑料基底中的纤维层构成，所述纤维层由玻璃纤维、玻璃纤维增强的聚氨酯(PU-GF)、天然纤维、聚合物纤维、无机纤维、金属纤维或由碳纤维构成。
7.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述间隔件(134)的两侧上设置两个盖层(132，136)。
8.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个盖层(132，136)与渗透到所述间隔件(134)的空腔内的粘合剂或液态塑料相连接。
9.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将至少一个防碎层(116，138)集成到所述装饰性复合物(110)中和/或所述结构性复合物(130)中。
10.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法步骤1.1和1.3相继地在第一模具(210)中进行。
11.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法步骤1.2相对于其他的方法步骤有空间上的距离地进行。
12.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所述方法步骤1.2的中间产物置入第二模具(230)中。
13.如权利要求10至12中任一项所述的方法，其特征在于，通过所述第一模具(210)与所述第二模具(230)的压合进行所述方法步骤1.4。
14.复合部件，其按照上述方法权利要求1至13中至少任一项制造。
15.如权利要求14所述的复合部件的应用，其应用于运输工具外皮部件如运输工具顶棚模件、运输工具门、挡泥板、发动机舱盖、行李箱盖、尾部模件、篷式汽车顶的顶棚壳、前扰流板或后扰流板。
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