CN102149527A - 用于制造具有集成的加强结构的塑料产品的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造具有集成的加强结构的塑料产品的方法和设备。在此首先将柔软的织物放置在模具的型腔表面上并且依次地在不同的侧面上用塑料来涂敷。

Description

用于制造具有集成的加强结构的塑料产品的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1以及9的前序部分所述的用于制造具有集成的加强结构的塑料产品的方法和设备。
背景技术
已经充分地公知的是，使用纤维加强塑料产品，以便满足特殊的机械或物理要求。尤其可以为承受特殊负荷的塑料产品设有附加的加强结构。当存在延续的壁变薄或系统-塑料产品的趋势时，这种加强或功能部件变得越来越重要。这种趋势尤其是由要节省材料的要求引起，它随着增加的原料成本显著地有利于产品制造价格。
早就已经公知的是，在特定的产品中设有加强筋或类似的外部部件，用于机械加强。此外已知，对以塑料材料的浸透或浸渍的塑料垫进行挤压或成型，然后再注射(hinterspritzen)。
此外，一段时间以来存在以下趋势，即：通过注塑机或挤出机将纤维、尤其是玻璃纤维加工到塑料熔液中，以便改进整个产品的机械特性。在这种添加纤维的塑料中经常由于流动特性引起纤维定向，由此使作用方向不能毫无问题地预先设定。此外，大多数短的纤维元件在其方向上经常无定形且无选择地设置。因此不可能在确定的负荷方向上构成加强。此外，在注塑或挤出应用中目前只能产生受限的纤维长度，因为纤维在塑化装置中被折断、切断或者此外被分割(zerteilt)。
塑料越来越多地在许多高科技领域中使用，其中只在特定的区域或定向地出现高的负荷峰值。在这种产品中不必一定需要在整个产品上进行加强；而是也可以只局部地加强这些部件，由此使承受特殊负荷的区域满足特殊的机械或物理要求。但是加强措施通常应该是不能看到的。而是通常期望，相应的产品在整个表面上具有相同的视觉和触觉特性。
发明内容
因此本发明的目的是，给出一种用于制造具有集成的加强结构的塑料产品的方法和设备，通过所述方法或所述设备避免上述的缺陷并且实现所期望的特性。
这个目的在方法方面以及在设备方面通过在权利要求1和9中所述的特征得以实现。
因此本发明的核心构思是，首先将柔软的织物(一般是纺织品)施加到模具的型腔表面上。接着通过不同地组合型腔半体并构成模具，在织物的两侧形成各层、尤其是各塑料层。总体上以简单的方式通过一个唯一的设备实现成本有利且快速地制造具有夹层式结构的塑料产品，其中将织物(尤其是纺织品织物)嵌入到至少两个层中并且保证相应的加强。
按照特别优选的实施例，加入浸渍剂作为第一种材料，所述浸渍剂完全渗透纺织品的加强结构并且保证整体的浸渍。然后可以逐步地将其它层施加到这样制成的(中间)产品上。如果在这样浸渍的加强纺织品的两侧施设另外两个塑料层，则在一个加工步骤中实现具有完全浸渍的加强纺织品的夹层式产品。目前对此必需的是，在第一独立的步骤中制造设有相应的浸渍物或基体(Matrix)的产品，然后所述产品在第二独立的方法步骤中(可能在改型步骤后)放入注塑机中并且注塑包封。
按照另一有利的实施例还能够在另一方法步骤中用表面层、树脂层或漆层涂覆塑料层或浸渍层，由此实现薄的涂层或涂漆。
优选利用挤出工艺或注射成型工艺制造和施设用于涂层的塑料材料；按照本发明这在相同的装置上实现，所述装置必要时能够构成为滑动工作台、旋转台或转向板机器。
作为替代，也可以通过反应注塑工艺例如用聚氨酯或其它热固塑料材料制造和施设所述塑料材料。
在放入织物结构时，也可以只选择塑料产品的特定的区域。由此也能够形成局部加强的结构。如果在第一涂层步骤中进行浸渍，则可以在这种局部加强时进行仅仅织物表面的浸渍。由此总体上可以在塑料产品内部构成具有较强、较弱或甚至没有加强件的加强区域。
在每次施设一层之前，可以将功能元件施加到当前形成的(中间)产品上。在施加至少最后的层以后，这些功能元件就集成到塑料产品中。
通过这种方式可以装入单独的装置、如传感器、灯、致动器，或者另一方面使功能元件与加强结构集成地构成。因此，例如可以将金属丝线加工成加强结构，它们根据物理状态满足导电功能，并且例如检测撕裂或断开，或者也感测其它负荷，例如拉伸负荷。
由各权利要求给出其它优点和特征。
附图说明
下面借助于不同的实施例并结合附图详细解释本发明。附图中：
图1示出按照本发明的机器的具体实施方式的示意视图，通过它可以实施按照本发明的方法；
图2示出如图1的示意视图，但是处在机器的第二、打开的工艺状态中；
图3示出如图1的示意视图，但是处在机器的第三工艺状态中；
图4示出如图1的示意视图，但是处在机器的第四工艺状态中；
图5示出如图1的示意视图，但是处在机器的第五工艺状态中；
图6示出如图1的示意视图，但是处在机器的第六工艺状态中；
图7示出如图1的示意视图，但是处在机器的第七工艺状态中；
图8示出如图1的示意视图，但是处在机器的第八工艺状态中；
图9示出如图1的示意视图，但是处在机器的第九工艺状态中。
具体实施方式
下面参照图1至9描述按照本发明的用于执行按照本发明方法的设备的具体实施例。其中可以看到闭合单元10，所述闭合单元具有固定的模具夹紧板12和活动的模具夹紧板14(活动性见双箭头)，所述固定的模具夹紧板和活动的模具夹紧板通过纵梁11相互连接。在两个夹紧板12与14之间在转向板盘(未示出)上设置基本上立方形构成的转向板16，其中转向板16与未示出的转向板盘一起同样可沿活动的夹紧板的方向移动并且还可以旋转地(参见箭头)设置。
在固定的模具夹紧板12上以及在活动的模具夹紧板14上设置模具半体17或20，如同下面还要解释的那样，它们相互间在其型腔空隙上是不同的。此外在转向板16的相对置的侧面上固定其它模具半体18和19。这些模具半体也不同地构成。在此模具半体17可以分别与模具半体18和19形成模具(第一模具和第二模具)。此外模具半体20同样可以与模具半体19形成模具(第三模具)。当然也可以替代性地构造闭合单元，例如作为滑移闭合单元或旋转台闭合单元。重要的仅仅是，可以形成三个或多个型腔。
不仅在固定的夹紧板12而且在活动的夹紧板14的区域内设有(仅示意示出的)塑化及注射单元28和29，它们可以通过相应的漏斗件对接在相应的模具上。此外设有另一塑化及注射单元30，它作为所谓的“螺栓紧固单元(bolt-on unit)”设置在闭合单元的侧面(可选择地，也在闭合单元的上方)并且至少在一个位置可以直接对接在转向板16上，从所述位置中可以使熔液通过相应的通道经由其中一个模具半体导引到型腔中。作为替代，也可以使设置为“螺栓紧固单元”的闭合单元能够直接在模具半体(例如模具半体19)上对接地构成。
以公知的方式可以通过塑化及注射单元28至30将塑料熔液注射到配属的模具的型腔中。
可选择地，代替塑化及注射装置也可以设置其它的用于塑料材料、树脂材料、浸渍材料、漆材料、热塑塑料材料或热固塑料材料的加入单元，如同下面还要解释的那样。
在图1至9中还可以看到，用于将柔软的织物(一般为纺织品)加入到闭合单元中的装置50。所述装置50包括机械手臂，在其臂端部上设置用于接纳柔软织物(纺织物)的接纳单元。通过这个机械手臂可以接纳柔软的织物(纺织物)并且在闭合单元的打开状态施设到模具半体(在这里模具半体18)的型腔表面上。
上述实施方式的工作方式如下：
在启动所述的实施循环时，注塑机的闭合单元10如图1所示在打开状态，模具半体18与模具半体17相配设，并且模具半体19与模具半体20相配设。各塑化及注射单元28至30从模具上抬起。
通过机械手臂50接纳柔软的织物(纺织品)23并且施加到模具18的型腔表面上，所述柔软的织物可以是纺织品、无纺布、编织物、针织物、织网或类似的由其形成的纺织的复合材料。因此设有机构，用于使柔软的织物(纺织品)23保持在模具半体18的型腔表面上。其例如可以是真空机构。可能的是，也可以通过粘附剂湿润型腔表面或者通过适合的机械接纳部件，用于固定柔软的织物(纺织品)。
在加入柔软的织物(纺织品)以后，从闭合单元、尤其从两个模具半体17和18之间的中间空间拉回机械手臂50，如图2所示的那样，并且关闭闭合单元10(参见图3)。在此通过模具半体17和18构成第一模具，在其中产生型腔，所述型腔相对于所述柔软的织物(纺织品)23基本上构造在模具17侧面。
现在使塑化及注射单元28对接在第一模具上并且将第一塑料材料注射到型腔中。柔软的织物(纺织品)23基本在一侧上覆盖这种第一塑料材料24--或者换言之，柔软的织物(纺织品)23位于这样加工的产品的一个表面上。当然也能够使柔软的织物(纺织品)23只设置在所选择的部位上，从而使如此加工的产品的表面只局部地设有织物(纺织品)。
接着再打开闭合单元，这在图4中示出，其中在第一步骤中制成的由织物(纺织品)23(现在不再是柔软的)和第一塑料材料24组成的中间产品保留在模具半体17上。
如同样在图4中示出的那样，接着使转向板16旋转180°，从而使模具半体19与模具半体17相配设。然后再关闭闭合单元(参见图5)，其中，现在在模具半体19方面产生关于之前制成的中间产品的型腔。利用塑化及注射单元30将第二塑料材料注射到这个型腔中，所述第二塑料材料现在通过转向板16和模具半体19导引。也可以选择使塑化及注射单元30直接对接在模具半体19上。
在第二塑料材料25至少局部硬化以后再打开闭合单元10，其中使由此制成的中间产品保留在模具半体19上。现在出现这样的塑料产品，其中织物23夹层式地容纳在两个由第一塑料材料24和第二塑料材料25形成的层之间。在此图6中的视图只非常示意地表示，因为不再可能看到产品上的织物(纺织品)。而是完全由不同的层包裹。在此织物(纺织品)基本可以整面地嵌入或者也可以只局部地集成，如使用者所期望或者产品所需要的那样。第一和第二塑料材料可以是相同的，但是也可以是不同的。
按照简化的实施例在此已经可以结束生产并且输送产品以继续加工。
但是在本实施例中，转向板16再一次旋转，从而使目前制成的由层23至25组成的中间产品与模具半体19一起与模具半体20相配设(参见图7)。在关闭闭合单元10以后通过模具半体19和20形成第三模具，所述第三模具现在具有型腔，它在模具20的侧面与中间产品相邻设置。通过对接塑化及注射单元29并加入第三塑料材料现在形成具有确定的表面特性的覆层(参见图9中的附图标记26)。
在至少局部硬化并打开后，然后可以取出完成加工的产品。
通过略微改变在图1至9中所示的实施例能够在保持本发明的情况下实现其它变型方式。
一个特别优选的实施变型方式由此产生，例如代替塑化及注射单元28设有用于浸渍材料的注射装置。即如果在第一步骤中注射高粘度的塑料材料，则可能使织物材料(加强纺织品)不是完全以材料穿透并且在芯部中仍是柔软的。由此降低加强效果。因此为了能够实现完全透浸，能够在第一步骤中进行浸渍，其中主要使柔软的织物材料(加强纺织品)23在(由模具半体17和18组成的)第一模具的相应较小构成的型腔中完全透浸。接着在下面的步骤中并如上所述施加两种其它塑料材料，从而在这样制成的产品中使浸渍的织物(纺织品)夹层式地容纳在两个塑料层之间。这产生突出的(整面的或局部的)加强。
此外代替一个或多个塑化及注射单元28至30设有聚氨酯-混合头，由此不是将热塑塑料而是将热固塑料材料加入到型腔中。于是，这尤其在需要具有特殊期望的特性(触觉，耐光性等)的表面覆层(例如覆层26)时是有利的。
也能够设置漆作为表面材料，从而得到已经涂漆的产品(漆层于是也可以是覆层26)。
如果第一层构成为浸渍层，如上所述，则与图1至9中的实施例不同可以值得期望的是，可以形成第四模具，以便除了第一浸渍层、第二和第三塑料层以外同样可以实现漆层。如同看到的那样，本发明的应用可能性已经扩展了。
除了织物材料(加强纺织品)以外，在每个方法步骤中可以在中间产品的表面上施加其它功能元件如传感器或类似元件。然后在接下来的加工步骤中这些功能元件被浇铸，由此使它们与产品集成地存在。也可以使织物、编织物或无纺布(通常是加强纺织品)部分地具有金属丝或类似元件，它们以后致动器式地或传感器式地运行(被使用)。
当然还可以设置许多其它的加工装置，借助所述加工装置可以在不同的方法步骤中执行覆层、衬入、加工等。
通过本发明可以在无数的构造变型方案中将加强结构加入到塑料产品中，从而正是在薄的或承受高负荷的构件中可以产生所期望的机械的、热的、物理的或其它的特性。也可以使相应的功能元件一起成形，它们在加强结构区域中可能是必需的。
附图标记列表
10闭合单元
11纵梁
12固定的模具夹紧板
14活动的模具夹紧板
16中间-和转向板
17在固定的模具夹紧板上的模具半体
18、19在中间-和转向板上的模具半体
20在活动的模具夹紧板上的模具半体
23柔软的织物结构(柔软的、纺织的加强结构)
24塑料层或浸渍层
25塑料层
26表面层、漆层或塑料层
28第一注射单元
29第二注射单元
30第三注射单元
50装入装置

Claims (14)

1.用于制造具有集成的加强结构的塑料产品的方法，其中通过一个设备实施下列步骤，所述设备包括多型腔的闭合单元以及至少两个用于将浸渍材料、树脂材料或塑料材料加入到模具的型腔中的装置：
-将由纤维或丝线制成的柔软的织物元件放置并固定在模具的第一模具半体的模具表面上，
-将模具的第二模具半体与所述第一模具半体相配设并且闭合这样形成的第一模具，以形成第一型腔；
将第一塑料材料或浸渍材料加入到第一型腔中，以形成第一层，
在所述第一层至少局部硬化以后打开所述第一模具，其中将用塑料涂敷的或浸渍的形成第一中间产品的织物元件留在模具的第一模具半体上，
将模具的第三模具半体与模具的所述第一模具半体相配设并且闭合这样形成的第二模具，以形成相对于织物位于已施设的第一层对面的型腔，
将另一种塑料材料加入到该型腔中，以便形成第二层，
在所述第二层至少局部地硬化以后打开所述第二模具，并且
取出这样制成的产品。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成所述第二层并打开所述第二模具以后，将这样制成的产品留在模具的第三模具半体上，
将模具的第四半体与模具的第三模具半体相配设并闭合这样形成的第三模具，以形成与已构成的第一层或第二层邻接的另一型腔，并且
将其它的塑料材料、树脂或漆材料加入到该型腔中，以形成第三层。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过挤出法或注塑成型法制造和施设第一塑料层和/或第二塑料层和/或第三塑料层。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，通过反应注塑法制造和施设第一层和/或第二层和/或第三层。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，用于第一层的材料是浸渍剂。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述柔软的织物由纺织品、无纺布、针织物、编织物或类似物构成。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在施设一层之前涂覆粘附剂。
8.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在施设一层之前、同时或之后，在中间产品上施设其它的功能元件。
9.用于实施如权利要求1至8所述方法的设备，包括：
-至少三个模具半体，用于形成至少两个具有不同型腔的模具，
-闭合单元，用于接纳和交替地配置不同的模具半体并且用于对每个模具施加闭合力，
-至少两个用于将塑料、树脂或浸渍材料加入到型腔中的装置，和
-装入装置，用于将柔软的织物放置在模具半体的型腔表面上。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，设有至少四个型腔半体。
11.如权利要求9或10所述的设备，其特征在于，所述闭合单元包括两个夹紧板以及一个设置在所述两个夹紧板之间的且能绕一根轴线旋转的中间及转向板。
12.如权利要求9至11中任一项所述的设备，其特征在于，第一和/或第二填充装置是挤出装置、塑化及注射装置和/或反应注射装置。
13.如权利要求9或12所述的设备，其特征在于，第一填充装置是用于将浸渍剂加入到型腔中的装置。
14.如权利要求9至13中任一项所述的设备，其特征在于，设有用于涂覆粘接剂或固定剂或粘附剂的装置。
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