CN103358462A - 用于制造复合或混杂结构的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造包含至少一种热塑性塑料组分的复合或混杂结构的方法，其中，采用具有至少一个转台板（6、6'）的注塑机（1）。

Description

用于制造复合或混杂结构的方法
本分案申请是基于申请号为201010190315.9、申请日为2010年5月26日、发明名称为“用于制造复合或混杂结构的方法”的中国专利申请提出的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于制造包含至少一种热塑性塑料组分的复合或混杂结构的方法。
背景技术
根据现有技术已知不同的方法用于制造复合结构或复合材料、但也用于制造混杂（Hybride）结构。在复合材料中，通过材料结合或形锁合或者二者的组合将各种不同的材料连接起来。例如可以举出纤维复合材料，在所述纤维复合材料中，纤维机织物或针织物混以塑料，以便作为最终效果获得一种复合结构，这种复合结构具有改进的特性。在混杂结构中组合了具有不同技术的系统。所述混杂结构非常常见地是塑料/金属混杂物，其中组合了塑料和金属材料的优点。
由现有技术已知的用于制造复合结构或混杂结构的方法多数是多步式的，这会导致高的成本和工作耗费。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种开头所述类型的方法，在该方法中降低了工作耗费并因此也降低了成本耗费。所述目的通过一种开头所述类型的方法来实现，该方法的特征在于，采用了具有至少一个转台板的注塑机。
使用具有至少一个转台板的注塑机使得可以将多个方法步骤合并到该注塑机上，从而能够在原地快速地组合各种不同的方法步骤。
在一个实施方案中可以设定，在采用具有至少两个转台板和至少三个注射工位的注塑机的情况下，通过第一和第二注射工位注塑两个模制件，这两个模制件在转台板旋转之后相互指向并通过第三注射工位相互连接。采用两个转台板和三个注射工位使得不仅可以快速地制造单个的模制件，而且还可以使所述单个的模制件直接在下一个步骤中相互连接。这可以设定，将嵌入件、优选是功能元件和/或加强结构预先定位在所述注射工位中的一个中。此时在优选的情况下设定，在转台板旋转之后并且在两个模制件相连之前，所述嵌入件、优选是功能元件和/或加强结构定位在两个模制件之间。
在工艺经济学的角度上有利的是，在转台板旋转之后并且优选与两个已经注塑的模制件的连接同时，在第一和第二注射工位中注塑新的模制件。
在另一个实施方案中可以设定，在采用具有至少一个转台板和至少一个注射工位的注塑机的情况下，在转台板和另一个模座板之间的分型面中置入加强结构、例如纤维毡合物（Fasergelege）、纤维机织物、预浸渍物或它们的组合，并在转台板旋转之后在注射工位中对其进行覆盖注射。这里还可以设定，在覆盖注射之前，在注塑机中使加强结构预成形。此外可选或附加地可以设定，在覆盖注射之前，在注塑机中对加强结构预加热。
在本发明的另一个实施形式中可以设定，或者通过采用另一个注射工位或者通过旋转转台板在两侧对加强结构进行覆盖注射。
在一个实施方案中可以设定，通过使转台板和另一个模座板和/或冲压工具相互合拢在注塑机中冲出嵌入件。冲压过程可以通过模具或模具的一部分进行，或者通过附加设置的冲压工具进行。但这种冲压工具也可以与模具的一部分相互作用，从而冲压工具和模具共同实施冲压过程。
在另一个实施方案中可以设定，在一薄膜底层上将加强结构导入注塑机。
在所有实施方案中可以设定，注塑机具有两个分型面，并且其中一个分型面中优选通过水压使一结构元件变形并在另一个分型面中用塑料对其覆盖注射。
此外可以设定，注塑机具有至少一个带有两个分型面的转台板，其中所述分型面中的每一个都配设有一个挤出机和一个蜗杆注射单元，从而通过直接配混（Compoundierung）实现复合和/或混杂结构的制造。
此外可以设定，注塑机具有至少一个带有四个相互错开90°的工位的立方转台
Figure BDA00003514794100031
。所述工位中的两个工位能够构成为注射工位，并且在一个工位中能够通过一操作装置输入嵌入件。在一个工位中设定，一个工位构造成取出工位或顶料（Auswerf）工位。在另一个实施方案中可以设定，复合或混杂结构的制造至少部分地通过在注塑机的一空腔中对至少一种单体进行现场聚合来实现，其中，在聚合开始时，通过缩小空腔在空腔内建立压力。此外可以设定，复合或混杂结构的制造至少部分地通过施加一漆层进行。已经证明例如PUR作为现场聚合产物和/或作为所施加的漆层是有利的。
在中间步骤中制成的模制件优选是半壳。
通常证明有利的是，加强结构（53）选自以下的组：纤维毡合物、纤维机织物、预浸渍物（Prepreg）或它们的组合。这里，有利地设定，纤维毡合物和/或纤维机织物的纤维选自以下的组：玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维或它们的混合物。
附图说明
本发明的其他优点和细节结合后面的附图和附图来说明。
图1示出用于实施根据本发明的方法的注塑机，
图2a和2b示出在采用两个转台板的情况下用于执行所述方法的实施方案，以及所得到的复合结构或混杂结构，
图3a和3b示出在采用一个转台板的情况下用于执行所述方法并并具有预变形的实施方案以及所获得的复合和混杂结构，
图4示出在采用一个转台板的情况下用于执行所述方法的实施方案，其中对加强结构进行预加热，
图5示出在采用一个转台板和一冲压工具的情况下用于执行所述方法的两个方法步骤，
图6a和6b示出在采用一个转台板和两个L形布置的注射单元的情况下用于执行所述方法的实施方案的两个方法步骤，
图7a和7b示出在采用两个转台板和一个冲压工具的情况下用于执行所述方法的实施方案，
图8a和8b示出在采用一个转台板的情况下用于执行所述方法的实施方案，其中设有流体压力预变形（装置），
图9a和9b示出在采用一个转台板和多个双蜗杆挤出机的情况下用于执行所述方法的实施方案以及所获得的复合或混杂结构，
图10示出在采用一个立方转台的情况下用于执行所述方法的实施方案，
图11a和11b示出在采用一个转台板以及一个单体的供应装置的情况下用于执行所述方法的最后一个实施方案以及由此制成的复合或混杂结构。
具体实施方式
在图1中示出一注塑机1，该注塑机能够用于根据本发明的方法。这里该注塑机1按已知的方式和形式具有合模单元2以及一塑化及注射单元3。所述合模单元2包括一固定的模座板4，该模座板固定地设置在一框架9上。此外还设有一活动的模座板5，该模座板在一例如在图2a中示出的滑轨31上的滑块7上能沿柱10直线运动。活动的模座板5的运动通过带有活塞-缸单元的行驶缸16离开和朝向活动（固定）的覆盖板4进行。为了将所述活动的模座板5固定在希望的位置中，在柱10上设有锁定机构14，所述锁定机构形锁合和/或摩擦锁合地将模座板5固定在柱10上。此外还设有一转台板6，该转台板能直线地在活动的模座板5和固定的模具覆盖部4之间运动。这里转台板6设置在滑轨31中的滑块8上。此外，设有包括活塞-缸单元的行驶缸16，用于沿柱10离开和朝向固定的模座板4的直线运动。转台板6附加地具有旋转单元61，如转台，由此可以进行沿旋转轴线a的旋转。模座板4、5以及转台板6设置在一框架9上。此外设有用于支承固定的模座板4的压力垫13。合模单元2具有分型面A和B。
塑化及注射单元3同样如本身已知的那样构成，从而这里仅进行简短的说明。通过填充漏斗17能将塑料颗粒输送到塑化缸18中，在这里设置塑化蜗杆，所述塑化蜗杆使塑料颗粒塑化。通过一喷嘴23和注射运动，能够将塑化的塑料注射到模具11中。为了进行塑化和接下来的注射，设有一驱动单元24，所述驱动单元一方面将塑化蜗杆置于旋转运动，另一方面实施直线运动以进行注射。该驱动装置24如本身已知的那样能够例如构成为液力的。塑化及注射单元3设置在一框架19上。在活动的模座板5上设有另一个塑化及注射单元20。该塑化及注射单元设置在一框架22上，它与固定的模座板4相连。在活动的模座板5离开或朝向固定的模座板4运动时，注射单元20跟随进行该运动。这里注射单元20同样具有用于塑料颗粒的填充漏斗21以及塑化单元25，该塑化单元同时构成注射单元。通过喷嘴26能够将塑化的塑料注射到模具12中。
在所示的实施例中能够看到两个模具11、12，这两个模具分别由两个半模11'、11''或12'、12''构成。由于活动的模座板15、转台板6沿柱10朝向固定的模座板4（或离开固定的模座板）的相对运动，相应的半模11'、11''或12'、12''闭合并形成用于以塑化状态注射的热塑性塑料组分的模腔。此时可以首先向闭合的第一模具11中注射，接着在打开模具12之后使转台板绕旋转轴线a旋转180°，从而半模11''在图平面中现在到达前面的半模12'的位置处。通过使模具闭合现在半模11''和12''相互嵌接并形成一个新的模具，其中首先应指出，在第一个循环中形成的模制件保持设置在半模11''上并被引入新的模具中。此时可以通过注射单元20注射另一种热塑性的塑料组分，并形成完成的复合或混杂结构50。此外，可以所述两个注射过程中的一个之前，向两个模具11、12中的一个中置入嵌入件。当然在可以同时向模具11和12中进行注射。即这里设定，在转台板6旋转之后，同时注塑各模制件。塑化及注射单元3和模具11这里形成一个注射工位，以及塑化及注射单元20和模具12形成另一个注射工位。
图2a示出一个实施方案，该实施方案基本上对应于图1的实施例，只是现在在合模侧2除了固定的模座板4和活动的模座板5以外还能在滑轨31上直线运动地设置了第一转台板6以及第二转台板6'。在该实施方案中，设有三个分型面A、B、C。附加地设有一第三塑化及注射单元30，所述第三塑化及注射单元相对于第一塑化及注射单元或相对于第二塑化及注射单元20大致L形地布置。这里第三塑化及注射单元30设置在转台板6上并跟随它的运动。为了清楚起见，没有画出合模单元2以及还有塑化及注射单元3、20上的其余构件。
这里应指出，在所有附图中各附图标记都是统一的，因此可以不必对于每个附图再次说明每个附图标记。这可以参考相应的前面的附图说明。
在第一方法步骤中，使各单个的模座板4、5和转台板6、6'相互移动合拢，使得模具11、12、121（由半模11'、11''、12'、12''、121'、121''构成）闭合，并形成相应希望的模具。在模具11一侧通过塑化及注射单元注射已经塑化的热塑性塑料组分，从而在后面的步骤中形成半壳形式的模制件51（见图2b）。同时可以在模具12上通过注射单元20形成模制件52。在模制件51、52成形之后，通过使各单个模具板5、6、6'相互移动离开而打开各单个模具11、12、121，其中模制件51保留在半模11''上，而模制件52保留在半模12''上。接着，使转台板6、6'沿其旋转轴线a、b旋转180°，从而在中心的区域内半模12'和11''相互朝向。通过操作装置60可以将嵌入件43置入新形成的模具中。接着使各单个模具重新闭合并通过一固定地设置在转台板6上的注射单元30经由管道31将塑料注射到新的由半模11''和12'构成的模具中，从而使模制件51、52相互连接。嵌入件53同时与模制件51、52连接。作为嵌入件53在所示情况下可以设想采用功能元件，如天线（但也可以是应答器、RFID等）。通过打开模具可以取出完成的复合或混杂结构50。
在图3a中，现在模具12同时构成一预成形单元，利用操作装置60置入的嵌入件53通过所施加的压力和可选的升温预成形为预成形件56。在打开模具、绕旋转轴线a旋转转台板6之后，保留在半模12'中的预成形件能够置入新形成的模具中，并接着用来自塑化及注射单元3的热塑性塑料组分覆盖注射。
图4现在示出只具有一个转台板6以及只具有一个塑化及注射单元3的实施方案。在打开状态下，通过操作装置60将嵌入件53向模具12中放置到半模12''上。模具12具有一加热装置70，该加热装置预先对嵌入件53加热。嵌入件53在优选的情况下是所谓的预浸渍件（有时也称为有机板）。这在优选的情况下是一种纤维加强的塑料，例如玻璃纤维加强的热塑性塑料。嵌入件53因此构成加强结构。在具体的情况下，嵌入件53是一种具有玻璃纤维加强的塑料的预浸渍件，所述预浸渍件置入模具12中并利用加热装置70进行加热，从而使塑料软化。在闭合的模具12中进行加热。在在模具12的内部加热和可选的压制
Figure BDA00003514794100071
之后，重新打开模具12，使转台板6旋转，其中，嵌入件53在加热的状态下在半模12'上并在闭合时与半模11'构成新的模具。接着可以通过塑化及注射单元3将塑化的塑料注射到由半模11'、12'构成的模具中并形成相应的复合及混杂结构50。
在图5中示出另一个实施方案，其中这样置入一嵌入件53，即通过冲压工具71对一材料带53'作用，所述冲压工具嵌接在半模12''的一突起72上，使得材料带53'的一部分被冲下来。冲压工具71在半模12''上行进，直至它触碰到所述突起的止挡上。此时嵌入件53从材料带53'上分离下来并被转移到模具12'中。在打开模具之后，使转台板6旋转，并转移到图平面的右边的位置中，并在模具闭合之后通过半模12'和11'的接合包围在由此形成的模具中。最后通过塑化及注射单元3向该模具中注射热塑性的塑料组分并形成完成的复合或混杂结构50。
图6a和6b示出与图4的实施例非常相似的方案，其中也通过一操作装置60向模具12中置入一嵌入件53。可以从一侧通过设置在转台板6上的塑化及注射单元30向嵌入件上注射热塑性的塑料组分。这在图6b中示出。在打开模具12、旋转转台板6并重新闭合之后，可以通过塑化及注射单元3向模制件51的第二侧上注射。所形成的复合及混杂结构50在右下方的图示中示出，其中，可以看到两个位于外侧的塑料层51、52和一个位于这两个塑料层之间的嵌入层53。这里嵌入件也可以是预浸渍件或其他材料。
图7a示出图5和6a及6b的实施方案的组合方案，其中首先利用冲压工具71从材料带53'中冲出嵌入件53，并将其置入第一模具12中。在第一转台板6'旋转之后，可以通过塑化及注射单元30对嵌入件53的一侧进行注射。在重新打开模具、旋转转台板6并使模具闭合之后，可以通过塑化及注射单元3也对嵌入件53的第二侧进行包围注射。
图8a和8b示出另一个用于实施所述方法的实施方案。这里通过操作装置60向第一模具中导入一嵌入件53。通过所谓的内高压成型法在模具中可以通过流体由嵌入件53形成在图8b左边示出的形状。在旋转转台板6、重新闭合和通过塑化及注射单元3进行注射之后，可以制成根据图8b右边的图示的完成的复合或混杂结构50。
在图9a和9b中示出本发明的一个变型方案，其中，除了塑化及注射单元3和塑化及注射单元20以外，附加地设有双蜗杆挤出设备99、99'。所述双蜗杆挤出设备用于实现直接配混。这里通过塑化及注射单元3以传统的方式使热塑性塑料组分塑化和/或附加地通过双蜗杆挤出机99使具有附加组分的另一种热塑性塑料组分塑化。将其输送到在模具11闭合后进行注射的塑化及注射单元3的塑化缸中。类似的情况也适用于注射单元20和配设给它的双蜗杆挤出设备99'。复合或混杂结构50（可能也带有嵌入件53）的制造与对图1的说明类似地进行。还可以附加地设置一未示出的蓄积器/料槽（Shotpot），由此即使在通过塑化及注射单元3、20进行注射期间，双蜗杆挤出设备99、99'也可以进行塑化。
在图10中示出一个实施形式，其中具有一立方转台6，在该立方转台中旋转轴线a是水平的，即垂直于图平面，其中立方转台6具有四个位置或工位I、II、III、IV，这些位置或工位分别相互隔开90°。但同样可以设定，旋转轴线a是竖直设置的，如前面的各实施例中那样。但为了清楚起见，选择了在图10中示出的视图，这样可以更好地看到各单个工位I、II、III、IV。第一工位I规定了用于半壳形式的第一模制件的注塑过程。在打开模具之后，转台旋转90°并通过操作装置60将一嵌入件53带入半模11'中（工位II）。在重新旋转90°（工位III）之后，模具重新闭合，并通过塑化及注射单元20进行注射。在重新打开模具并使转台或立方转台旋转90°之后，可以通过取出工位（工位IV）取出完成的复合或混杂结构。取出工位是一顶料工位。
图11a和11b的实施方案与图1的实施例的区别仅在于，除了塑化及注射装置20，附加地还设有一用于还加入待聚合的塑料的装置93。这里将至少一种单体引入空腔中，并在空腔中进行聚合。在聚合开始时，通过缩小空腔在空腔中建立提高的压力。这里例如可以施加薄的漆层，例如PUR漆。除此以外还可以通过塑化及注射单元20引入热塑性的塑料组分。优选的是，例如通过注塑压缩成型作为薄层施加所述热塑性的塑料组分。
除了图10以外，在各实施例中可以设定，转台板6、6'的旋转轴线a、b不是竖直而是水平地设置（如图10中那样）。

Claims (21)

1.用于制造包含至少一种热塑性塑料组分的复合或混杂结构的方法，采用具有至少一个转台板（6、6'）的注塑机（1），其特征在于，复合或混杂结构（50）的制造至少部分地通过在注塑机（1）的一空腔中对至少一种单体进行现场聚合来进行，其中，在聚合开始时，通过缩小空腔在空腔内建立压力。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在采用具有至少两个转台板（6、6'）和至少三个注射工位的注塑机（1）的情况下，通过第一和第二注射工位注塑两个模制件（51、52），这两个模制件在转台板（6、6'）旋转之后相互指向并通过第三注射工位相互连接。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将嵌入件（53）、优选是功能元件和/或加强结构预定位在所述注射工位中的一个中。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在转台板（6、6'）旋转之后并且在两个模制件（51、52）相连之前，将所述嵌入件（53）、优选是功能元件和/或加强结构定位在这两个模制件（51、52）之间。
5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在转台板（6、6'）旋转之后并且优选在两个已注塑的模制件（51、52）的连接同时，在第一和第二注射工位中注塑新的模制件（51、52）。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在采用具有至少一个转台板（6、6'）和至少一个注射工位的注塑机（1）的情况下，在转台板（6、6'）和一个另外的模座板（4、5）之间的分型面（A、B、C）中置入加强结构（53）、例如纤维毡合物、纤维机织物、预浸渍物或它们的组合，并在转台板（6、6'）旋转之后在注射工位中对所述加强结构进行覆盖注射。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在覆盖注射之前，在注塑机中对加强结构（53）进行预成形。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在覆盖注射之前，在注塑机（1）中对加强结构（53）预加热。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，通过采用另一个注射工位或者通过旋转转台板（6、6'）在两侧对加强结构（53）进行覆盖注射。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的方法，其特征在于，通过使转台板（6、6'）和一个另外的模座板（4、5）和/或冲压工具（71）相互合拢在注塑机（1）中冲出嵌入件（53），优选是加强结构。
11.根据权利要求3至10中任一项所述的方法，其特征在于，在一薄膜底层上将加强结构（53）导入注塑机（1）。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，注塑机（1）具有两个分型面（A、B、C），并且其中所述分型面（A、B、C）的一个中优选通过流体压力、例如水压使一结构元件（53）变形并在另一个分型面（A、B、C）中用塑料对结构元件覆盖注射。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，注塑机（1）具有至少一个带有两个分型面（A、B、C）的转台板（6、6'），其中所述分型面（A、B、C）中的每一个都配设有一个挤出机（99、99'）和一个蜗杆注射单元，从而通过直接配混实现复合和/或混杂结构（50）的制造。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其特征在于，注塑机（1）具有至少一个带有四个相互错开90°的工位（I、II、III、IV）的立方转台（6）。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述工位（I、II、III、IV）中的两个工位构成为注射工位。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，在一个工位中能通过一操作装置（60）导入嵌入件（53）。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其特征在于，一个工位构造成取出工位或顶料工位。
18.根据权利要求3至17中任一项所述的方法，其特征在于，加强结构（53）选自以下的组：纤维毡合物、纤维机织物、预浸渍物或它们的组合。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，纤维毡合物和/或纤维机织物的纤维选自以下的组：玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、天然纤维或它们的混合物。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其特征在于，复合或混杂结构（50）的制造至少部分地通过施加漆层进行。
21.根据权利要求1至20中任一项所述所述的方法，其特征在于，现场聚合产物或漆层具有PUR。
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