CN107000337A - 由纤维增强塑料材料形成管状半成品的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及由柔性幅材材料(1)生产压型塑料半成品(6)的方法，包括：提供多个柔性材料幅材(1)，向多个彼此紧邻布置的成型片(11)并沿所述成型片(11)连续且同时地进给所述材料幅材(1)，围绕各个成型片(11)折叠各个材料幅材(1)以形成主体(15)和相对于所述主体横向凸出的边条(13,14)，使得不同材料幅材(1)的所述边条(13,14)彼此至少部分覆盖，用可硬化的构件浸渍所述提供的柔性材料幅材(1)或具有彼此覆盖的折叠边条的材料幅材的组件，使得所述可硬化的构件硬化以形成所述压型塑料半成品，其中在两个相邻的主体与边条之间保留开口空间(22)。

Description

由纤维增强塑料材料形成管状半成品的方法
技术领域
本发明涉及由诸如由玻璃纤维、碳纤维等制成的幅材(web)的纤维增强塑料材料生产塑料产品的领域。
现有技术
通常，将此类纤维增强塑料材料的幅材布置在芯材上，之后用诸如树脂的可硬化材料浸渍该组合。在可硬化材料硬化后，获得了由纤维增强塑料材料的幅材和芯材组成的产品或半成品，该产品或半成品可以用于多种不同的目的。此类方法及由此获得的产品从专利NL-A-2001830和WO2010/008293A2中获知。
此类产品的实例是用作桥面板的板。此外，可以使用此类板例如作为防洪闸、用于路板(road plate)、跳板等。芯材可以例如由诸如聚氨酯泡沫的轻量材料制成。在板的生产期间，芯材料因此用作模型，纤维增强塑料材料布置在该模型周围。在成品中，芯材料填充纤维材料的幅材之间的空间，并且因此，在某程度上，这有利于尺寸稳定性并因此有利于产品的负载能力。
然而，用芯材料填充纤维材料的幅材之间的空间并不一定是必需的或者甚至需要的。应考虑的是，在成品中硬化的纤维增强塑料材料已经具有如此高的强度和刚度以至于不一定需要额外的措施，例如芯材的存在。此外，可能期望将纤维材料的幅材之间的空间留为开口，例如用于引导线穿过。不使用芯材生产此类产品的方法是已知的，并且被称之为拉挤成型技术。
发明简述
因此本发明的目的是提供此类可以在不必包含芯材的情况下生产的半成品。这个目的通过由柔性幅材材料生产压型塑料半成品的方法来实现，所述方法包括以下步骤：
-提供多个柔性材料幅材；
-向多个彼此紧邻布置的成型片并沿所述成型片连续且同时地进给材料幅材；
-围绕各个成型片折叠各个材料幅材以形成主体和相对于主体横向凸出的边条；
-使得不同的材料幅材的边条彼此至少部分覆盖；
-用可硬化构件浸渍所提供的柔性材料幅材或者具有彼此覆盖的折叠边条的材料幅材的组件；以及
-使得可硬化构件硬化以形成压型塑料半成品。
在成形期间，在形成的压型塑料半成品中，两个相邻的主体与边条之间可以保留开口空间。在形成材料幅材的组件之前、期间或之后，可以实现浸渍材料幅材。
用涉及各种材料幅材形成的本发明的方法，使用成型片，其形成固定成型装置的部分。这意指由此产生的材料幅材和管被引导沿着成型片，不必在所述材料内部使用芯材。成型片替代了传统的芯材，这意指在完成的半成品或者产品中，在传统产品可能存在芯材的那些位置处保留开口空间。如已提及的，然而，硬化的材料幅材可能已经具有这样的机械性能，即由此形成的产品的强度和刚度足够大。
根据实施方案，在成型片之间形成间隙。在这个实施方案中，向成型片并沿所述成型片连续且同时进给材料幅材还包括经由间隙向多个彼此紧邻布置的成型片并沿所述成型片连续且同时地进给材料幅材。
根据另外的实施方案，向成型片并沿所述成型片连续且同时进给材料幅材还包括允许边条在间隙的任一侧相对于成型片凸出，其中主体位于间隙的区域并在边条之间。
因为成型片可以具有任何期望的形状，因此可以生产不同的成型产品。在这种情况下，重要的是构成产品的不同的材料幅材以可靠的方式彼此连接。这可以利用以下步骤来实现：
-围绕各个成型片的一侧面折叠材料幅材以形成边条，
-围绕各个成型片的另一侧面折叠材料幅材以形成另一边条，
-使得在成型片的所述一侧面处的边条彼此覆盖，
-使得在成型片的所述另一侧面上的边条彼此覆盖。
在这个实施方案中，材料幅材的边条彼此覆盖。优选地，成型片的最大的横向尺寸为此小于材料幅材的宽度。由于边条被浸渍的事实，当硬化浸渍构件(例如树脂)时实现了材料幅材之间的非常强大的连接。这种连接能够吸收大的剪切力，使得成品容易能够抵抗挠曲和扭转。在这种情况下，优选提供在各个成型片的相对侧形成边条，使得获得封闭的截面。因此，获得抗扭箱，其容易能够抵抗挠曲和扭转。
可以以不同的方式对边条进行导向。根据第一选择，材料幅材的边条相对于结合的主体在相反的方向上凸出。这可以例如通过使用成型元件折叠边条步骤来实现，所述成型元件根据围绕成型片的圆周方向上的共有轮廓的路径移动。例如这种成型元件可以为滚筒，其轴被导向与成型片的纵向方向相同的方向。
优选地，边条在横向上的尺寸相等。边条可以以屋瓦覆盖的方式彼此覆盖。边条以屋瓦方式的此种层叠具有结构容易能够抵抗高的局部负荷(例如点负荷)的优点。此外，用以屋瓦方式的此种层叠，对分层的抵抗高。此外，由于纤维增强的连续性，主体与由边条形成的表层之间的剪切力非常高。边条可以具有这样的宽度，即多于两个边条以屋瓦的方式彼此覆盖，例如三个或四个边条，以这样的方式形成分别由三个或四个或甚至更多个层组成的簇(cluster)。在这种情况下，强度以及对分层和主体与表层之间的剪切的抵抗成比例增加。
此外，方法可以包括以下步骤：
-提供至少一个辅助条；
-装配辅助条使得其接触至少一个边条；
-用可硬化的构件浸渍至少一个辅助条与由包括彼此覆盖的折叠边条的材料幅材制成的组件。
辅助条可以延伸穿过边条的整个横向尺寸，但是还可以使用更窄或更宽的辅助条。在后者的情况下，边条可以延伸穿过两个或更多个相继的边条。辅助条赋予所得的最终产品较大的强度和/或刚度。这可以实现，特别是，如果辅助条包含具有某一期望取向的纤维，例如在纵向上延伸的单向纤维。以这种方式，可以以期望的方式影响成品的强度和刚度。
此外，方法可以包括将完成的半成品分离成多个最终产品的步骤，例如通过在半成品的横向上提供切割。
此外，本发明涉及利用所述方法生产的压型产品或者半成品。该产品或半成品包括多个在纵向上彼此紧邻延伸的主体和两个彼此相对的由边条形成的表面，边条相对主体是横向的，其中在每种情况下由两个相邻的主体和表面限定的空间是开口的和/或中空的。例如，这些空间可以例如具有三角形、矩形、平行四边形或正方形的截面。产品可以配置为板、梁或杆。
本发明还涉及进行所述方法的设备，其包括框架、从框架悬吊而下并由许多彼此紧邻放置且相互平行的成型片提供的成型装置、沿着导杆(其在平面横向上延伸至成型装置的成型片的纵向)可移置的折叠元件、浸渍站以及诸如加热站的硬化装置。替代在位于含有成型片的模具上游的浸渍站中应用树脂，还可以将树脂直接注入模具中。通过在围绕成型元件的方向上移动折叠元件，相对于成型部件侧向凸出的边条可以相对于成型片进行折叠并且压在一起。
成型片可以以多种不同的方式进行配置。它们可以具有棱柱形状，在这种情况下所有截面在成型片的纵向上均是相同的。然而，还可以将成型片的截面归于改变纵向上的形状，旨在将材料幅材逐渐成型为最终期望的形式。
附图简述
以下，本发明的示例实施方案将仅通过实施例并参考所附的示意图进行描述，在示意图中相同的部件通过相同的参考数字表示。
图1示出进行本发明的方法的装置的主视图。
图2a示出装置的第一实施方案的透视图。
图2b示出装置的第二实施方案的透视图。
图3a-c示出在装置中半成品的成型的不同阶段。
图4示出根据图2a和图3a-c获得的完成的半成品的一部分。
图5示出根据图2b获得的完成的半成品的一部分。
图6示出完成的半成品的变体的一部分。
附图仅仅用于例示的目的，并不用于限制由权利要求所限定的保护范围。
实施方案详述
在图1中例示的主视图示出与本发明的方法有关的不同步骤。根据该视图，生产过程的方向是在图1中从左至右。在这种情况下，使用许多柔性纤维增强材料的幅材1，其起始于滚筒2。用位于容器4中的树脂3(或另外合适的浸渍构件)浸渍材料幅材1。随后，它们通过成型装置5，在成型装置5中材料幅材被给予期望的形状。当它们从成型装置5离去时，材料幅材1已被硬化并成型以形成粘连的半成品6。环形传送带7的内部8与该半成品结合，以这种方式在纤维增强材料的幅材1(仍然其连接)上实现驱动作用。利用锯切装置9，最终从半成品6上锯切出成品10。
尽管图1示出浸渍可以在容器4中进行，但是可选地浸渍可以利用注入装置3’在成型装置5中进行。
由图2a的透视图中，更详细地例示了成型装置。成型装置5包括许多成型片11，其被布置为一个在另一个上方。在例示的示例实施方案中，这些成型片11中的每一个为具有矩形截面的柱状梁的形状。每次在成型片11之间留下小间距为开口以形成间隙12。由于通过传送带7的内部8在由这些材料幅材1制得的半成品6上施加的牵引力，向这些间隙12进给材料幅材1。
因为各个材料幅材1的宽度大于间隙12的宽度和成型片11的宽度，并且以精确居中的方式向间隙12供给材料幅材1中的每一个，边条13、14从间隙12的任一侧凸出。位于边条13、14两者之间的间隙12的区域中的材料幅材1的部分形成所谓的主体15。
在图2b的成型装置中，在各自的情况下还可以在两个重叠的边条13或14之间供给辅助条23。辅助条23取自卷筒24，并经由导杆25而偏斜，以这样的方式辅助条23被布置为紧邻两个相继的边条13或14并置于两个相继的边条13或14之间。优选地，辅助条具有单向的纤维取向，使得产品的强度和刚度性能可以受到影响。
如图2、图3a和图3b中所例示，鉴于传送方向，将在右手侧的边条13向下折叠。随后，如在图3c中所例示，将相反侧的边条14向上折叠。例示的边条13、14的方向可以利用被配置为滚筒的折叠元件16以简单的方式获得。该折叠元件16沿着由导杆17形成的路径是可移置的。该路径围绕一系列成型片11行进，以这种方式滚筒16接触成型片11，特别是成型片11的侧面18，或者滚筒16在离这些成型片11的短距离处。当然，还可以使右手侧的边条指向上部并使左手侧的边条指向下部，或者两者均指向上部或两者均指向下部。
在这种折叠位置中，边条13以屋瓦的方式彼此覆盖；相同的情况适用于边条14。在这种位置中，将包括折叠的材料幅材1的单元进料至硬化装置19，所述硬化装置例如加热装置或者可以用来硬化浸渍构件的其他装置。在此，用来浸渍材料幅材1的树脂被硬化。在这种情况下，分别以屋瓦的方式彼此覆盖的边条13和14彼此牢固地连接，以这种方式，自支撑单元以半成品6的形式来产生，半成品6再次由于环状带7的驱动作用而最终从硬化装置19中出现。所得的半成品的部分示于图4中。
当使用辅助条23时，这些辅助条23在各自的情况下位于两个相继的边条13或14之间。辅助条23可以与边条等宽，但是更窄或更宽的实施方案也是可能的。这种半成品的截面示于图5。
如上文已经描述的，利用锯切装置9最终可以从半成品6中锯切出产品10。在这种方式中，获得生产产品10的连续的方式。如图2a、图2b、图4、图5和图6中所例示，所述产品10具有平行表面20、21，平行表面20、21分别由边条13和14组成，以屋瓦的方式重叠。主体15在这些表面20、21之间延伸，并且在这些主体15之间存在中空空间22。此类产品高度适于用作许多不同目的的板。例如，提及了桥面板、防洪闸等。它还适于作为用于容器和模块结构等的坚固的片材。制成表面20、21的边条13的瓦状重叠对局部负荷具有非常高的抵抗力并且对于例如局部损伤非常耐受，例如由开车驶过以这种方式形成的桥面板的交通造成的损伤。
应清楚，上述实施方案仅进行举例描述并且不具有任何限制意义，以及在不背离本发明的范围的情况下可以进行不同的修改和调整，并且该范围仅由所附的权利要求书进行限定。
参考数字列表
1 纤维增强材料的幅材
2 卷筒
3 浸渍构件(例如树脂浴)
3’ 注入装置
4 容器
5 成型装置
6 半成品
7 传送带
8 传送带的内部
9 共转的锯切装置
10 成品
11 成型片
12 成型片之间的间隙
13 边条
14 另外的边条
15 主体
16 折叠元件
17 导杆折叠元件
18 成型片的侧面
19 硬化装置(例如加热装置)
20 产品表面
21 另外的产品表面
22 产品内的腔
23 辅助条
24 卷筒
25 导杆

Claims (20)

1.由柔性幅材材料(1)生产压型塑料半成品(6)的方法，包括：
-提供多个柔性材料幅材(1)；
-向多个彼此紧邻布置的成型片(11)并沿所述成型片(11)连续且同时地进给所述材料幅材(1)，优选地所述成型片(11)具有小于材料幅材的宽度的最大横向尺寸；
-围绕各个成型片(11)折叠各个材料幅材(1)以形成主体(15)和相对于所述主体横向凸出的边条(13,14)；
-使得所述不同的材料幅材(1)的边条(13,14)彼此至少部分覆盖；
-用可硬化的构件(3)浸渍提供的柔性材料幅材(1)或具有彼此覆盖的折叠边条(13,14)的材料幅材(1)的组件；
-使得所述可硬化的构件(3)硬化以形成所述压型塑料半成品(6)，以这样的方式在形成的压型塑料半成品中的两个相邻的主体(15)与边条(13,14)之间保留开口空间(22)。
2.如权利要求1所述的方法，其中间隙(12)形成于所述成型片(11)之间，并且其中向所述成型片(11)并沿所述成型片(11)连续且同时进给所述材料幅材(1)包括：
-经由所述间隙(12)向所述多个彼此紧邻布置的成型片(11)并沿所述成型片(11)连续且同时地进给所述材料幅材(1)。
3.如权利要求2所述的方法，其中向所述成型片(11)并沿所述成型片(11)连续且同时进给所述材料幅材(1)包括：
-使得所述边条(13,14)相对于所述成型片(11)在所述间隙(12)的任一侧上凸出，在这种情况下所述主体(15)位于所述间隙(12)的区域并位于所述边条之间。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，包括：
-围绕所述各个成型片(11)的侧面(18)折叠所述材料幅材(1)以形成第一边条(13)；
-围绕所述各个成型片(11)的另一侧面(18)折叠所述材料幅材以形成第二边条(14)；
-使得所述第一边条(13)在所述成型片(11)的所述一侧面处彼此覆盖；
-使得所述第二边条(14)在所述成型片(11)的所述另一侧面上彼此覆盖。
5.如权利要求4所述的方法，包括在所述各个成型片(11)的相对侧面(18)上形成所述边条(13,14)的步骤。
6.如权利要求5所述的方法，包括
-使得材料幅材(1)的所述边条(13,14)相对于相结合的主体(15)在相反方向上凸出。
7.如权利要求6所述的方法，包括
-通过使用在围绕由所述成型片(11)限定的共有轮廓的圆周方向上移动的成型元件(16)折叠所述边条(13,14)，所述成型元件(16)例如滚筒，所述成型元件(16)的轴被导向与所述成型片(11)的纵向相同的方向。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述边条(13,14)以屋瓦的方式彼此覆盖。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，包括：
-提供至少一个辅助条(23)；
-装配所述辅助条(23)使得其接触至少一个边条(13,14)，以及
-用所述可硬化的构件(3)浸渍所述至少一个辅助条(23)与由包括彼此覆盖的折叠边条(13,14)的材料幅材(1)制成的所述组件。
10.如前述权利要求中任一项所述的方法，包括：
-将完成的半成品(6)分离成多个最终产品(10)，例如通过在所述半成品(6)的横向上提供切割。
11.利用前述权利要求中任一项所述的方法生产并由多个材料幅材(1)形成的压型产品(10)或半成品(6)，其中通过折叠以形成主体(15)和对于所述主体横向折叠的边条(13,14)来形成各个材料幅材(1)，其中所述不同的材料幅材(1)的所述主体(15)在纵向上彼此紧邻延伸，其中所述不同的材料幅材(1)的所述边条(13,14)彼此至少部分地覆盖并在所述主体的任一侧上形成表面(20,21)，并且其中在各种情况下由两个相邻的所述主体(15)和所述表面(20,21)限定的所述空间(22)是开口的和/或中空的。
12.如权利要求11所述的产品(10)或半成品(6)，其中所述空间(22)具有矩形或正方形的截面。
13.如权利要求12所述的产品(10)或半成品(6)，其中将所述主体(15)的一侧上的所述边条(13)相对于所述主体(15)的另一侧上的所述边条(14)导向相反的方向。
14.如权利要求12所述的产品(10)或半成品(6)，其中将所述主体(15)的一侧上的所述边条(13)导向与所述主体(15)的另一侧上的所述主体(14)相同的方向。
15.如权利要求11至14中任一项所述的产品(10)或半成品(6)，其中在每一侧的所述边条(13,14)以屋瓦的方式彼此覆盖，并且优选为等宽的。
16.如权利要求15所述的产品(10)或半成品(6)，其中多于两个的所述边条(13,14)以屋瓦的方式彼此覆盖以形成相应地由多于两个的层组成的簇。
17.包括权利要求11至16中任一项所述的产品(10)的板、梁或杆。
18.用于进行权利要求1至10中任一项所述的方法的设备，包括框架、从所述框架悬吊而下并由多个彼此紧邻放置且相互平行的成型片(6)提供的成型装置(5)、沿着在平面横向中向所述成型装置(5)的所述成型片(6)的纵向延伸的导杆(17)可移置的折叠元件(16)、浸渍站(4)以及诸如加热站的硬化装置(19)。
19.如权利要求18所述的装置，还包括用于从所述半成品(6)上锯切出产品(10)的锯切站(9)。
20.如权利要求18或19所述的装置，其中所述成型片(11)是相同的并具有棱柱形状。
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