CN102821933B - 用于加工smc多层结构件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在加工过程中加工SMC多层结构件的方法，其中，结构件具有夹层结构并且至少一个泡沫材料层（3）嵌入两个SMC覆盖层（2、2′）之间，该方法包括以下步骤：a)将包括至少第一和第二SMC半成品覆盖层（2、2′）的插件层装置定位在包括凸模（1）和凹模（1′）的压模内；b)通过向插件层装置施加挤压力将第一和第二SMC半成品覆盖层（2、2′）成型为两个SMC覆盖层（2、2′）；c)开始第一和第二SMC半成品覆盖层（2、2′）的固化；d)使凸模（1）和凹模（1′）彼此相隔开，直至在两者之间所提供的距离相当于所要加工的SMC多层结构件的厚度；e)开始两个SMC覆盖层（2、2′）之间所提供的可发泡材料（3′）的泡沫形成过程并产生泡沫材料层（3）；以及f)在泡沫形成过程结束后，从压模中取出SMC多层结构件。

Description

用于加工SMC多层结构件的方法
技术领域
本发明涉及一种用于加工SMC多层结构件的方法。
背景技术
已公知的是，从也称为片状模塑料（SMC）的热固性复合材料系中加工在产生大机械负荷的应用领域中所使用的轻型结构件。在此方面，热固性反应树脂如聚酯树脂或乙烯基酯树脂被添加填料和添加剂以及纤维，优选玻璃纤维，形成例如像薄膜形式并作为可以加工或成型的半成品提供，它们可以进一步加工成成品的结构件。合成物为加工适用于汽车和商用车的多层结构件提供了轻型但具有耐抗性、稳定和可承受负荷的组分，其中，在加工除了一个或多个稳定的SMC层外还包括其他材料层的多层结构件时，需要将这些层与中间层以复杂的接合操作相互连接。
用于加工例如像汽车顶棚的预成型件的轻型多层结构件的多层材料和相应的制造方法在DE 199 56 152C2中有所公开。那里所提出的简化多层材料制造的目的如此实现，即泡沫塑料具有增强纤维和至少一个覆盖层，方法是纤维网的交叉点利用热塑性的粘结剂固定并且纤维网由形成泡沫的组分构成的可流动材料加载然后输送通过压带机（带式挤压机）。粘结剂的玻璃化转变温度低于形成泡沫的组分在泡沫形成时的反应温度，其中这仅在即将导入压带机内之前才被施加，从而在所希望的时间点上在带与带之间进行泡沫形成。在这种情况下，特别是在形成泡沫的组分的添加时间点方面需要精确操作并且此外可能有必要再加工结构件。
发明内容
从这种现有技术出发，本发明的目的在于，提供一种用于加工具有SMC层的多层材料的方法，该方法使得能够以尽可能少的、时间上不紧要的操作步骤将更加复杂的结构加工成最终产品。
该目的通过一种具有权利要求1所述特征的方法得以实现。该方法的进一步构成在从属权利要求中予以说明。
该方法的第一实施方式涉及在唯一的加工过程中加工SMC多层结构件。在此方面，结构件以夹层结构产生并在两个SMC覆盖层之间具有泡沫材料层。
该方法包括将具有第一和第二SMC半成品覆盖层的插件层装置在具有凸模和凹模的压模内定位的步骤。然后第一和第二SMC半成品覆盖层在向插件层装置施加压力的情况下成型为两个SMC覆盖层。在完成成型后，使第一和第二SMC半成品覆盖层固化或开始固化过程。在SMC过程中的成型和至少局部固化期间，必须防止两个SMC半成品覆盖层或SMC覆盖层在固化过程中相互连接，以便处于两者间的泡沫层可以形成或仍发泡。这一点通过两个SMC层之间的隔离膜、隔离体或类似物实现。特别是模制体或隔离膜这样设置，使其从模具几何形状中突出。突出部分然后可以夹紧在两个环绕的压紧件之间。因此形成一个分离面。在至少SMC覆盖层靠近模具的边缘层固化以后，开始在SMC覆盖层之间的泡沫形成过程。泡沫形成过程包括提供设置在两个SMC覆盖层之间的可发泡材料的步骤和发泡步骤。通过紧接在发泡过程之后或在发泡过程进行期间使凸模与凹模相隔开，为芯料提供发泡的必要空间，直至达到SMC多层结构件所要求的厚度。
在此方面，两个SMC层之间的隔离体在优选的构成中也可以通过可发泡的材料形成。然后也可以取消隔离膜或类似物。
完成可发泡材料的发泡后，从压模中取出终加工的SMC多层结构件。
依据本发明，基本上存在两种方法，以便将两个SMC覆盖层之间的可发泡材料在其成型后转换成固体泡沫。
第一方法在于，两个SMC覆盖层之间所提供的可发泡材料是可发泡的、形状稳定的模制体，该模制体例如可以是聚氨酯模制体并且在定位插件层装置之前已经在两个SMC半成品覆盖层之间设置在成型压力机内，并连同其装入压模内和定位。在此方面可发泡的形状稳定的模制体还起到两个SMC层之间的隔离体的功能。然后仅需开始发泡过程，这在使用模制体时以特别容易的方式如此实现，即向可发泡的模制体内输入热量，例如通过已经事先装入模制体内的加热丝进行。当然也可以设想下面所述的其他开始发泡的方法步骤。
在另一种可选择的实施方式中，第一与第二SMC半成品覆盖层之间的插件层装置具有两个彼此相邻设置但相互不能连接的隔离薄膜层。这两个隔离薄膜层在成型过程期间防止第一与第二SMC半成品覆盖层相互连接，确切地说，隔离薄膜层由这样性质的薄膜制造，即两个隔离薄膜层中的一个与第一SMC半成品覆盖层并且另一个与第二半成品SMC覆盖层各自永久连接。现在同时可以使压模的凸模和凹模彼此相隔开，而在两个通过隔离薄膜层彼此隔离的SMC覆盖层之间提供可发泡材料，然后直接开始发泡。发泡的材料填充两个与SMC覆盖层连接的隔离薄膜层之间的空间，它变硬，并因此在压模内存在作为最终产品的SMC多层结构件。
在两种可选择的方法中，在第一与第二SMC半成品覆盖层之间的插件层装置具有连续纤维或长纤维。纤维原则上也可以包含在作为薄膜提供半成品覆盖层的SMC材料中。常用的SMC材料相对于材料的总重量含有约8-15%范围内一定量的可交联的树脂、矿物填料，例如约38–50%范围内的白垩或岩石粉料以及例如像玻璃纤维的纤维材料。公知的组合物相对于材料的总重量相应包括约30%的玻璃纤维。此外可以加入减少不希望的收缩的添加剂、可以使树脂确定交联的抑制剂和其他填料。
在第二种方法中提供两个隔离薄膜层的薄膜以适当的方式具有高于实施将第一和第二SMC半成品覆盖层成型为SMC覆盖层所需温度的熔化温度。
可发泡材料加入两个隔离薄膜层之间可以借助具有相应喷嘴的适当装置进行。发泡开始后从可发泡材料中产生的泡沫与隔离薄膜层持久连接，隔离薄膜层再与SMC覆盖层持久连接。
在通过可发泡的模制体在两个覆盖层之间提供泡沫的第一实施方案中，该泡沫同样与SMC覆盖层直接和持久连接。
在涉及模制体发泡的方案中，可以利用模制体内已经存在的用于提高温度以开始发泡过程的加热丝或电阻丝；而在喷射可发泡材料的情况下，为了开始形成泡沫，可以选择从外部产生热量、供热、通过输入微波或通过超声波将能量输入到发泡的材料内，也可以选择光化学的方法。
在两种实施方案中，任何情况下均在一个操作步骤中制造精确加工的轻型结构件，其内部的泡沫层按照夹层式由精确成型的SMC覆盖层覆盖，这些覆盖层将泡沫持久容纳在其本身之间，从而无需例如插接或粘接等连接或接合操作。
附图说明
这些和其他优点通过下面的说明书参照附图进行介绍。
说明书中参照附图用于帮助说明和便于理解主题。主题或基本上相同或相似的主题部分可以具有同一附图符号。附图仅为本发明实施例方式的示意图。其中：
图1示出依据本发明的SMC多层结构在挤压机内在形成泡沫的材料层发泡之前的截面图；
图2示出依据本发明的SMC多层结构在挤压机内在形成泡沫的材料层发泡之后的截面图。
具体实施方式
原则上依据本发明的方法涉及在单一的加工过程中加工SMC多层结构件，该加工过程在压模内实施。在此方面不涉及压带机。结构件按照夹层结构产生并具有嵌入两个SMC覆盖层之间的泡沫材料层。依据本发明的用于产生SMC多层结构件的过程方法包括将由至少两个SMC半成品覆盖层组成的插件层装置定位在压模内，该压模以适当的方式具有凸模和凹模。现在将第一和第二SMC半成品覆盖层以所要求的最终几何形状成型为各一个SMC覆盖层，这通过SMC材料在压力下产生流动来实现。SMC材料通过加热模具的热作用而固化。固化过程在此还不必完全结束。仅需使SMC覆盖层只要硬化到无损坏地承受压模的打开和可发泡材料的引入的程度就够了。最终固化然后可与可发泡材料的发泡共同进行。这样由两个SMC半成品覆盖层的每一个制造了一个SMC覆盖层。包括凸模和凹模的压模部件可以从现在彼此分开，直至两者间所提供的距离足够大，以便为两个SMC覆盖层之间的泡沫材料层提供所要求的空间。如果两个SMC覆盖层之间提供可发泡材料，则可以通过启动泡沫形成过程使可发泡材料发泡并充满由凹模与凸模相隔开所实现的空间。发泡一结束，就可以从压模取出完成加工的SMC多层结构件。
这种类型的压模在图1和2中示出，依据本发明的方法借助使用可发泡的、形状稳定的模制体的实施方式在该压模处得以实施。可发泡的模制体3′，参见图1，在SMC半成品覆盖层2、2′作为插件层装置定位在压模内之前，已经完好地定位设置在这两个SMC半成品覆盖层之间。可发泡的模制体3′处于SMC半成品覆盖层之间，而该半成品覆盖层通过施加相应的挤压力而成型。
如图2所示，如果现在使凸模1和凹模1′彼此相隔开并引起泡沫形成过程，则模制体3′膨胀并形成泡沫材料层3，其完全充满两个覆盖层2、2′之间的空间。
在此方面，泡沫持久与SMC覆盖层的靠近它的面结合，从而无需按照其他方式将泡沫与覆盖层粘接或连接并且在此方面泡沫与覆盖层之间也不必进行其他的连接过程。附图未示出的泡沫形成可以由已经在可发泡的模制体内所提供的与相应的热源连接的加热丝引起。
此外可以设想，泡沫反应通过过程一体化的导热进行。
但原则上为引起发泡也可以设想其他反应机理，如输入微波或超声波形式的能量，通过泡沫体内一体化的电阻加热器或电阻丝或者光化学反应机理加热。
附图未示出可选择的方法形式，其中在两个SMC层之间设置薄膜层，该薄膜层使两个SMC半成品覆盖层在成型或固化过程期间和之后不能直接相互连接。隔离薄膜这样构成，使靠近SMC层的面在SMC层成型以后的固化过程期间与SMC材料持久连接。薄膜同时可以这样抵抗温度，使其在SMC成型过程中不被损坏。只要SMC覆盖层成型和固化，就可以在相应压模的凸模与凹模相隔开时通过相应设置的喷嘴将可发泡的材料输入两个隔离薄膜之间。同时可以使凸模与凹模彼此相隔开直至所要求的距离并可以提供可以利用泡沫填充的空穴。所喷入的可发泡材料在发泡期间与隔离薄膜层持久连接，该隔离薄膜层再与SMC覆盖层持久连接。在使泡沫层固化以后也可以在此取出结构件。
这样上述两种用于加工SMC多层结构件的方法选择方案提供了可以迅速和精确地实施的加工过程，其中不必通过连接操作耗费成本和时间地再加工结构件。

Claims (8)

1.一种用于在加工过程中加工SMC多层结构件的方法，其中，结构件具有夹层结构并且至少一个泡沫材料层(3)嵌入两个SMC覆盖层(2、2')之间，该方法包括以下步骤：
a)将包括至少第一和第二SMC半成品覆盖层(2、2')的插件层装置定位在包括凸模(1)和凹模(1')的压模内；
b)将第一和第二SMC半成品覆盖层(2、2')在向插件层装置施加挤压力的情况下成型为两个SMC覆盖层(2、2')；
c)开始第一和第二SMC半成品覆盖层(2、2')的固化；
d)使凸模(1)和凹模(1')彼此相隔开，直至在两者之间所提供的距离相当于所要加工的SMC多层结构件的厚度；
e)开始在两个SMC覆盖层(2、2')之间所提供的可发泡材料(3')的泡沫形成过程并产生泡沫材料层(3)；以及
f)在泡沫形成过程结束之后，从压模中取出SMC多层结构件，其特征在于，
-第一与第二SMC半成品覆盖层(2、2')之间的插件层装置具有两个彼此相邻设置的和相互不能连接的隔离薄膜层；以及
-在第一和第二SMC半成品覆盖层(2、2')成型为两个SMC覆盖层(2、2')期间，两个隔离薄膜层中的第一隔离薄膜层与第一SMC覆盖层(2)永久连接且第二隔离薄膜层与第二SMC覆盖层(2')永久连接，以及其中
在两个SMC覆盖层(2、2')之间所提供的可发泡材料(3')在凸模(1)与凹模(1')彼此相隔开时注入这两个隔离薄膜层之间。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在第一与第二SMC半成品覆盖层(2、2')之间的插件层装置具有连续纤维。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，用于提供两个隔离薄膜层的薄膜具有高于用于实施将第一和第二SMC半成品覆盖层(2、2')成型为两个SMC覆盖层(2、2')所需的温度的熔化温度。
4.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过热产生、热输送，或通过向可发泡材料内注入能量，来开始可发泡材料(3')的泡沫形成。
5.按权利要求4所述的方法，其特征在于，通过输入微波或超声波，来开始可发泡材料(3')的泡沫形成。
6.按权利要求4所述的方法，其特征在于，通过借助布设在可发泡材料(3')内的加热丝实现的供热，来开始可发泡材料(3')的泡沫形成。
7.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤d)和e)同时实施。
8.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，第一和第二SMC半成品覆盖层(2、2')的完全固化在步骤e)中才结束。
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