CN105398063B - 用于制造纤维增强的塑料件的方法和纤维增强的塑料件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造纤维增强的塑料件(10)的方法，该塑料件具有下侧(12)及上侧(16)，所述下侧及上侧分别具有至少一个纺织半成品层(14、18)，其中，在下侧(12)和上侧(16)之间设有空间(20)，并且，存在至少一个连接片(22)，该连接片包括至少一个纺织半成品层(26)，该连接片将下侧(12)与上侧(16)连接。此外本发明涉及一种纤维增强的塑料件(10)，该塑料件利用这种方法制成。

Description

用于制造纤维增强的塑料件的方法和纤维增强的塑料件
技术领域
本发明涉及一种用于制造纤维增强的塑料件的方法，该塑料件具有下侧及上侧，所述下侧及上侧分别具有至少一个纺织半成品层，其中，在下侧和上侧之间设有穿过空间延伸的、包括至少一个纺织半成品层的至少一个连接片，该连接片将下侧与上侧连接。此外，本发明涉及一种纤维增强的塑料件，该塑料件具有下侧及上侧，所述下侧及上侧分别具有至少一个纺织半成品层，其中，在下侧和上侧之间设有空间，并且设有穿过空间延伸的、包括至少一个纺织半成品层的至少一个连接片，该连接片将下侧与上侧连接并且将空间分为多个室，设有多件式的芯，该芯将空间的室填满。
背景技术
纤维增强的塑料件通常制成为夹层构件，这些夹层构件在分别具有至少一个树脂浸渍的纺织半成品层的上侧和下侧之间限定空间，在该空间中设有填充芯、例如由起泡的塑料材料制成的填充芯。填充芯占据了在上侧和下侧之间的整个空间并且支承所述上侧和下侧的彼此相对的层。
通过这种多层式结构，制造大体积的塑料件是可能的，其中，通过芯实现塑料件的足够的压力稳定性，使得塑料件也能够承受住作用于表面上的压力。因此通过芯可以更容易和更稳定地实现大体积的塑料件。
塑料件的制造在两件式的模具中进行，该模具反映出制成的构件的形状。将下侧的纺织半成品层置入模具中。紧接着将也可能具有少量的过盈的填充芯以及上侧的纺织半成品层置入并且用树脂浸渍整个塑料件。通过模具的移入使纺织半成品层朝向芯挤压以及也许少量地压缩所述芯。因此在制造塑料件时填充芯此外在这种多层式塑料件中构成模具的一部分，因为填充芯支承仍柔性的纺织半成品层并且将它们保持在所期望的位置中。
但是，该塑料件垂直于下侧或上侧的压力稳定性也通过置入的芯进行限定，因为所述芯由可塑性变形的材料制成。
为了附加的稳定化，垂直于下侧或上侧延伸的连接片是必需的，但是这些连接片不能利用至今为止已知的方法进行制造，因为这种连接片在处理期间必须稳定化和受挤压，由此这些连接片具有足够的稳定性。
通过将所述芯垂直于挤压方向、即基本上平行于下侧或上侧进行划分，可以置入基本上平行于下侧或上侧延伸的中间层。在合拢模具时，这些中间层被挤在芯部件之间，通过这些芯部件沿纵向方向将所述芯分成多个层。但是利用该方法不能够实现沿着其它方向延伸的连接片。
发明内容
本发明的任务是，提供一种用于制造纤维增强的塑料件的方法，该方法能够实现制成的塑料件的较高的稳定性。此外本发明的任务是，提供一种这样的纤维增强的塑料件，该塑料件具有改进的稳定性、尤其是垂直于下侧或上侧的较高的压力稳定性。
为了解决所述任务而提出一种用于制造纤维增强的塑料件的方法，该塑料件具有下侧及上侧，所述下侧及上侧分别具有至少一个纺织半成品层，在下侧和上侧之间设有空间，并且设有穿过空间延伸的、包括至少一个纺织半成品层的连接片，该连接片将下侧与上侧连接，所述方法具有下述步骤：
-提供具有下部件和上部件的两件式模具，所述下部件和上部件能够沿着挤压方向彼此相对地相向移动，其中，至少所述下部件具有凹部，该凹部反映出塑料件的形状，该凹部具有底部和侧壁，其中，侧壁的至少一个部段相对于挤压方向以倾斜的角度倾斜；
-提供填充芯，该填充芯基本上反映出在塑料件中在下侧和上侧之间的空间的轮廓，并且该填充芯的形状基本上相应于凹部的形状，填充芯具有至少两个芯部件，这些芯部件具有用于连接片的纺织半成品层的彼此面向的接触面，其中至少第一芯部件具有侧面，该侧面的斜度等于侧壁的部段的角度，该侧面沿着侧壁的部段延伸；
-将填充芯和纺织半成品层置入模具中，其中，将下侧的层置入下部件的凹部中以及将用于连接片的纺织半成品层置入芯部件的接触面之间，并且将上侧的纺织半成品层放置到芯部件上，并且至少第一芯部件以侧面贴靠在所述部段上的纺织半成品层上，并且至少第一芯部件在未受载的状态中与凹部的底部间隔开；
-通过沿着挤压方向移动下部件和/或上部件来关闭模具，其中使第一芯部件顺着侧壁的倾斜的部段沿挤压方向并且优选基本上垂直地朝向连接片移动，并且朝所述底部挤压芯部件。
在将填充芯压入下部件的凹部中时，第一芯部件以侧面顺着侧壁的倾斜的部段滑动到凹部中。在此，第一芯部件不仅朝向凹部的底部挤压，而且也横向于挤压方向移动。由此，第一芯部件的接触面朝向第二芯部件的接触面挤压。设置在各接触面之间的连接片侧向地、优选垂直于其延伸平面被压缩并且此外在接触面之间被稳定化。在随后的塑料件硬化时，连接片不再能移动，从而在硬化状态中形成在下侧和上侧之间的稳定的连接部，通过该连接部提高了塑料件的稳定性。
优选凹部的侧壁具有两个倾斜的、彼此对置的部段，其中，连接片设置在倾斜的部段之间，并且在每个倾斜的部段上分别毗邻有一个具有倾斜的侧面的芯部件。纺织半成品层夹在倾斜的部段和侧面之间。由此在关闭模具时，芯部件在连接片或者说连接片的纺织半成品层的两侧垂直于挤压方向向内挤压连接片。因此，连接片不能够侧向移动并且因而更好地固定。
优选各部段相互间以及芯部件的侧面相互间分别具有相同的斜度，使得各芯分别以相同的量或相同的力挤压连接片或该连接片的层。因此可靠地防止了连接片的侧向移动。
按本发明的方法适用于制造多个单个的、窄的连接片，这些连接片将下侧与上侧连接。但是优选连接片在构件的整个宽度或长度上延伸并且将在塑料件中的空间分为两个室。下侧和上侧因此在构件的整个宽度或长度上支承，使得该构件具有较高的稳定性。
连接片优选基本上平行于挤压方向定向。因此，连接片基本上垂直于下侧或上侧上的表面延伸，使得在下侧或上侧上受压力的情况下良好的负载承受是可能的。
连接片例如基本上平行于侧壁的倾斜的部段设置。
为了提高塑料件的压力稳定性，也可以设有两个或更多个连接片，沿着挤压方向观察，这些连接片交叉并且将空间分为多个室。在该实施形式中，每个室与在侧壁上的至少一个倾斜的部段相对应，并且各芯部件分别具有相对应的倾斜的侧面。每个芯部件此外可以具有两个或更多个用于连接片的接触面。
所述部段倾斜的角度位于30°至60°的范围中并且优选约为45°。在该角度范围中调节在到凹部中的压入、即沿着挤压方向的移动和朝向连接片的移动之间的理想的比例关系。
在置入模具中之前将用于连接片的纺织半成品层放置到芯部件的接触面之间，并且在置入模具中之前将用于下侧和上侧的纺织半成品层放置到填充芯上，从而能够将由填充芯和层构成的组件置入模具中。这使得利用纺织半成品层完全包围填充芯更容易。
为了提高塑料件的稳定性，连接片的纺织半成品层优选连接到下侧和/或上侧的纺织半成品层上，使得在它们之间形成稳定的连接部。
填充芯的芯部件例如相对于在上侧和下侧之间的空间具有过盈，其中，在挤压过程期间将芯部件压缩为所述空间的尺寸。该具有过盈的制造确保，在制成的塑料件中上侧和下侧呈面状地由所述芯支承并且不存在局部的缺陷。
纺织半成品层在被置入模具之前或之后能够利用树脂进行浸渍并且在模具中硬化。
但是优选地，使用利用树脂预浸渍的纺织半成品层。
此外为了解决所述任务设有纤维增强的塑料件，该塑料件具有上侧及下侧，所述上侧及下侧分别具有至少一个纺织半成品层，在下侧和上侧之间设有空间，并且设有穿过空间延伸的、包括至少一个纺织半成品层的至少一个连接片，该连接片将下侧与上侧连接并且将空间分为多个室，设有多件式填充芯，该填充芯将空间的室填满。所述塑料件利用按本发明的方法制成。
附图说明
其它优点和特征在后续说明中结合附图得到。在附图中：
图1是按本发明的纤维增强的塑料件的横截面；
图2是按本发明的用于制造图1中的纤维增强的塑料件的方法的第一步骤；
图3是用于制造图1中的纤维增强的塑料件的方法的第二步骤；
图4是用于制造图1中的纤维增强的塑料件的方法的第三步骤；
图5是用于制造图1中的纤维增强的塑料件的方法的第四步骤；
图6是用于制造图1中的纤维增强的塑料件的方法的第五步骤；
图7是根据第二实施形式的按本发明的塑料件的水平剖视图；并且
图8是根据第三实施形式的在模具中的的纤维增强的塑料件的横截面视图。
具体实施方式
在图1中示出纤维增强的塑料件10。纤维增强的塑料件10具有下侧12和间隔开的上侧16，该下侧由包括多个纺织半成品层14的壁构成，该上侧同样由包括多个纺织半成品层18的壁构成。在下侧12和上侧16之间形成空间20，该空间通过连接片22被分成多个室24。
连接片22同样包括多个纺织半成品层26并且将下侧12与上侧16连接。连接片22的纺织半成品层26连接到下侧12和上侧16的纺织半成品层14、18上。所有的纺织半成品层14、18、26用硬化的树脂浸渍，使得它们形成稳定的复合结构。
连接片22基本上垂直于下侧12或者说上侧16并且在塑料件10的整个宽度(垂直于图纸平面)上延伸。通过连接片22限定下侧12与上侧16的间距，使得不能够垂直于下侧12和上侧16的表面的平面地将空间20压入。
此外利用填充芯28填充空间20，该填充芯具有多个芯部件30，其中给空间20的每个室配置一个芯部件30，该芯部件将相应的室24完全填满。填充芯28或者说芯部件30例如由起泡的塑料或具有小密度的其它材料制成。
一方面，填充芯28使塑料件10稳定并且防止下侧12或上侧16的表面被压入。另一方面，填充芯28在制造过程期间支承纺织半成品层14、18，使得这些纺织半成品层能够在芯28和模具32(参见图2至6)之间受挤压。
下面借助图2至6阐述用于制造该塑料件10的方法。
在第一方法步骤(图2)中提供两件式的模具32，该模具具有下部件34和上部件36。下部件34和上部件36能够沿着挤压方向P彼此相对且相向移动。在合拢的状态中(图6)，模具32反映出制成的塑料构件10的外侧轮廓。
在这里示出的实施形式中，在下部件34上设有凹部38，该凹部基本上反映出制成的塑料件10的形状。凹部38具有底部40以及从底部40出发的环绕的侧壁42。上部件36具有基本上平坦的挤压面44。但是也可设想的是，上部件36同样具有凹部，该凹部部分地反映出塑料件10的轮廓(见图8)。
如在图2中可见的那样，侧壁42具有两个彼此对置的部段46，这两个部段相对于挤压方向P以角度α倾斜。在这里示出的实施形式中，部段46在塑料件10或者说凹部38的整个宽度上延伸。
如在图2中还可见的那样，在第一方法步骤中，将下侧12的纺织半成品层14置入模具32或者说下侧34的凹部38中。
紧接着置入连接片22的纺织半成品层26，在此可能的是，例如通过将连接片的层26部分地折叠且放置到下侧12的层14上，层26已经连接到下侧12的层14上(图3)。
接下来置入填充芯28(图4)。芯部件30基本上具有室24的形状，其中，各芯部件30、亦即整个填充芯28以少量的过盈制成。
各芯部件30分别具有一个基本上沿着挤压方向P并且在连接片22的平面中延伸的接触面48，其中，两个芯部件30的接触面48彼此相向地设置在连接片22的纺织半成品层26的两侧。
与接触面48相对置地，各芯部件30分别具有一个倾斜的侧面50，其中，侧面50相对于挤压方向P的斜度基本上等于部段46相对于竖直线的角度α。各芯部件30分别仅通过下侧12的纺织半成品层26隔开地利用倾斜的侧面50间接地贴靠在部段46上。
接触面48在该位置中沿着挤压方向P且彼此平行地设置并且贴靠在连接片22的纺织半成品层26的两侧上且将所述连接片的纺织半成品层固定。
因为芯部件30以少量的过盈制成并且此外下侧12的纺织半成品层14以及连接片22的纺织半成品层26未被压缩，所以填充芯28在该未受载的状态下与凹部38的底部40间隔开，即还未完全被推入凹部38中。
紧接着，将上侧16的纺织半成品层18放置到下侧12的纺织半成品层14以及填充芯28上(图5)。在此也可能的是，连接片22的纺织半成品层26连接到上侧的纺织半成品层18上。
纺织半成品层14、18、26在被置入模具32中之前或者之后借助树脂或液态的塑料进行浸渍。作为选择，也能够使用借助树脂预浸渍的层14、18、26。
替选地，在置入模具32中之前对层14、18、26和芯部件30进行合并并且随后将其作为组件置入模具32中。
紧接着，使模具32的上部件36沿着挤压方向P朝向下部件34运动，由此关闭模具32。在该挤压过程中，下侧12和上侧16的纺织半成品层14、18朝填充芯28挤压并被压实。芯部件30在此完全被压入凹部38中。
在被压入凹部38中期间，各芯部件30沿着侧壁42的倾斜的部段46相向滑动。由此，芯部件30不仅沿着挤压方向P朝底部挤压，而且也垂直于挤压方向P朝连接片22或者说连接片22的纺织半成品层26挤压(参见在图6中的箭头52、54)。
由于芯部件30在两侧朝连接片22的纺织半成品层26挤压，所以层26被固定在其位置中并且同样如下侧12和上侧16的纺织半成品层26那样被压缩。
在树脂硬化之后，可以将制成的塑料件10从模具32中取出。
按本发明的方法能够实现制造具有基本上沿着挤压方向P延伸的连接片22的塑料件10，其方式为：由于芯部件30以及模具32的凹部38的几何形状，各芯部件30侧向地朝连接片挤压。
在这里示出的实施形式中，两个倾斜的部段46相对于挤压方向P具有相同的斜角α。由此，各芯垂直于挤压方向P朝向连接片22的层26运动相同的量或者说以相同的力朝连接片22挤压。由此确保，连接片不会垂直于挤压方向P移动。
但是根据纤维增强的塑料件10的期望的形状或连接片22的位置也可以仅设有一个倾斜的部段46并且相应地仅一个芯部件30具有倾斜的侧面50。
同样地，部段46和侧面50的角度α可以变化。所述部段46倾斜的角度α优选位于30°和60°之间，从而在朝向底部40的运动和朝连接片22的向内挤压之间存在理想的比例关系。特别地，角度α约为45°。
例如也可设想的是，设有两个或更多个平行延伸的连接片22，其中仅在外侧的室24中设有具有倾斜的侧面的芯。在所述方法的这种实施形式中，在连接片22之间的芯部件30优选不可压缩或仅可少量压缩，从而各芯部件30或各连接片22的位置不变。
不同于在这里示出的实施形式，也不必要的是，连接片22在构件10的整个宽度上延伸。也可能的是，设有多个的短的连接片22。
此外，也能够设有两个或更多个在俯视图中、即沿着挤压方向P观察交叉的连接片22，如这在图7中所示。这些连接片22将塑料件或在下侧12和上侧16之间的空间20分成多个室24，其中，在每个室24中设有一个芯部件30。
这些室24的每个室与侧壁42的至少一个倾斜的部段46相对应，并且每个芯部件相应地具有至少一个倾斜的侧面50。
在这里示出的实施形式中，每个室24与两个倾斜的部段46相对应，并且芯部件具有两个倾斜的侧面。通过其中每个倾斜的部段46，为相应的芯部件30产生作用于两个连接片22中的一个连接片的力，使得两个连接片22固定在所有的芯部件30之间。
侧壁42的部段46因此优选构成为，使得相对应的芯部件30垂直地朝每个毗邻的连接片22挤压。
类似于该塑料件10，也可设想具有多个星形延伸的连接片22的塑料件10。
如在图8中可见，也可以在上部件36上设有具有相应倾斜的部段46的凹部38。在该实施形式中仅需要的是，上部件36和下部件34的部段46如此倾斜，使得相贴靠的芯部件30在整个高度上以相同的量或相同的力朝连接片22挤压。
不同于在这里示出的实施形式，连接片22可以相对于挤压方向P倾斜。

Claims (14)

1.一种用于制造纤维增强的塑料件(10)的方法，所述塑料件具有下侧(12)及上侧(16)，所述下侧及上侧分别具有至少一个纺织半成品层(14、18)，在下侧(12)和上侧(16)之间设有空间(20)，并且设有至少一个穿过该空间(20)延伸的连接片(22)，该连接片包括至少一个纺织半成品层(26)，该连接片将下侧(12)与上侧(16)连接，所述方法具有下述步骤：
-提供具有下部件(34)和上部件(36)的两件式模具(32)，所述下部件和上部件能够沿着挤压方向(P)彼此相对地相向移动，其中，至少所述下部件(34)具有凹部(38)，该凹部反映出塑料件(10)的形状，该凹部具有底部(40)和侧壁(42)，其中，侧壁(42)的至少一个部段(46)相对于挤压方向(P)以倾斜的角度(α)倾斜；
-提供填充芯(28)，该填充芯基本上反映出在塑料件(10)中在下侧(12)和上侧(16)之间的空间(20)的轮廓，并且该填充芯的形状基本上相应于凹部(38)的形状，其中，填充芯(28)具有至少两个芯部件(30)，这些芯部件具有用于连接片(22)的纺织半成品层(26)的彼此面向的接触面(48)，其中，至少第一芯部件(30)具有侧面(50)，该侧面的斜度等于侧壁(42)的部段(46)的角度(α)，该侧面沿着侧壁的部段(46)延伸；
-将填充芯(28)和各所述纺织半成品层(14、18、26)置入模具中，其中，将下侧(12)的纺织半成品层(14)置入下部件(34)的凹部(38)中以及将用于连接片(22)的纺织半成品层(26)置入芯部件(32)的接触面(48)之间，并且将上侧(16)的纺织半成品层(18)放置到芯部件(32)上，并且至少第一芯部件(30)以侧面(50)贴靠在所述部段(46)上的纺织半成品层(14)上，并且至少第一芯部件(30)在未受载的状态中与凹部(38)的底部(40)间隔开；
-通过沿着挤压方向(P)移动下部件(34)和/或上部件(36)来关闭模具(32)，其中，使第一芯部件顺着侧壁(42)的倾斜的部段(46)沿挤压方向(P)并且基本上垂直地朝向连接片(22)移动，并且芯部件(30)朝所述底部(40)挤压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述侧壁(42)具有两个倾斜的、彼此对置的部段(46)，其中，连接片(22)设置在倾斜的部段(46)之间，并且在每个倾斜的部段(46)上分别毗邻有一个具有侧面(50)的芯部件(30)，其中，所述下侧(12)的纺织半成品层(14)位于倾斜的部段(46)和侧面(50)之间。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述两个倾斜的、彼此对置的部段(46)以及两个相应毗邻的芯部件(30)的侧面(50)分别具有相同的斜度。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述连接片(22)在塑料件(10)的整个宽度上延伸并且将在塑料件(10)中的空间(20)分成两个室(24)。
5.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述连接片(22)基本上平行于挤压方向(P)设置。
6.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述连接片(22)基本上平行于侧壁(42)的倾斜的部段(46)延伸。
7.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，设有两个连接片(22)，沿着挤压方向(P)观察，这两个连接片交叉并且将空间(20)分成多个室(24)，其中每个室(24)与在侧壁(42)上的至少一个倾斜的部段(46)相对应，并且各芯部件(30)分别具有相对应的倾斜的侧面(50)。
8.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述部段(46)倾斜的角度(α)位于30°至60°的范围中。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述部段(46)倾斜的角度(α)约为45°。
10.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，在置入模具(32)中之前将用于连接片(22)的纺织半成品层(26)放置到芯部件(32)的接触面(48)之间，并且在置入模具(32)中之前将用于下侧(12)和上侧(16)的纺织半成品层(14、18)放置到填充芯(28)上。
11.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，将所述连接片(22)的纺织半成品层(26)连接到下侧(12)和/或上侧(16)的纺织半成品层(14、18)上。
12.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述填充芯(28)的芯部件(30)相对于在上侧(16)和下侧(12)之间的空间(20)具有过盈，并且在挤压过程期间将芯部件(30)压缩为该空间(20)的尺寸。
13.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，各纺织半成品层(14、18、26)在被置入模具(32)中之前或之后利用树脂进行浸渍并且在模具中硬化。
14.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，使用利用树脂预浸渍的纺织半成品层(14、18、26)。
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