CN109153805A - 生产机动车辆的车顶部件的方法以及具有模塑部分的车顶部件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于生产机动车辆的车顶部件的方法，所述方法包括以下步骤：提供聚合物混合物；向所述聚合物混合物中添加有机硅氧烷化合物；将聚合物混合物和添加的有机硅氧烷化合物与异氰酸酯化合物混合，形成聚氨酯材料，以及将所述聚氨酯材料引入发泡模具的模腔中，使得所述聚氨酯材料完成其反应并使车顶部件的模塑部分在所述模腔中成形，所述有机硅氧烷化合物积聚在所述模塑部分的表面处；和使车顶部件从发泡模具中移除。

Description

生产机动车辆的车顶部件的方法以及具有模塑部分的车顶 部件
本发明涉及一种用于制造机动车辆的车顶部件的方法，以及一种具有权利要求6的前序部分的特征的车顶部件。
机动车辆的车顶部件在许多情况下由玻璃嵌板构成，并且形成车顶开启系统的盖部件，为了连接到车辆结构，向所述盖部件提供了由聚氨酯材料构成的外围泡沫边缘，并且固定托架可以嵌入所述外围泡沫边缘中。所述外围泡沫边缘在发泡模具中生产，该发泡模具具有空腔，聚氨酯材料被引入该空腔中以形成泡沫边缘。所述聚氨酯材料由聚合物混合物，特别是多元醇混合物，和异氰酸酯化合物组成。在模塑过程或发泡过程中，将所述聚合物混合物和异氰酸酯化合物通入混合头，在混合头中将它们混合，然后引入空腔中以完成反应。在聚氨酯材料的反应完成并且所述材料已经硬化之后，可以将成品工件，即具有泡沫边缘的玻璃嵌板，从发泡模具中脱模。
为了在从发泡模具脱模期间不对工件造成损坏，迄今为止必须向发泡模具的模腔或限定模腔的模壁提供脱模剂。这是通过脱模剂涂布机手动实现的，为此特定目的，所述脱模剂涂布机必须由发泡模具保持可用，并且通常包括所谓的脱模剂喷枪，导致高成本。脱模剂在模腔中成形的模塑部分上形成防粘膜，该防粘膜防止模塑部分粘附在发泡模具上。由于脱模剂是手动施加的，因此防粘膜的厚度可以变化很大。因此，在发泡模具中制造的模塑部分上的任何可能的残留物也存在很大差异。脱模剂残留物会对模塑部分的粘合能力产生相当大的影响。
在生产转换过程中，即在相关模具中制造很多个模塑部分期间，脱模剂还形成厚度增加的防粘膜。该防粘膜必须在相关生产班次结束时除去，即必须清洁模具以除去脱模剂。
此外，施加程序导致形成脱模剂雾，相应的操作者暴露于其中，这可能危害健康。
本发明的目的在于提供一种能够制造机动车辆的车顶部件的方法，其中消除了由脱模剂引起的上述问题。
根据本发明，所述目的通过具有权利要求1的特征的方法实现。
因此，本发明提出了一种用于生产机动车辆的车顶部件的方法，其具有以下步骤：
-提供聚合物混合物；
-有机硅氧烷化合物与所述聚合物混合物混合；
-将与有机硅氧烷化合物混合的聚合物混合物与异氰酸酯化合物混合，得到聚氨酯材料，并将所述聚氨酯材料引入发泡模具的模腔中，使得聚氨酯材料反应完成并且使车顶部件的模塑部分在模腔中成形，其中所述有机硅氧烷化合物积聚在所述模塑部分的表面处；和
-使车顶部件从发泡模具中脱模。
因此，本发明的方法使用聚氨酯材料，所述聚氨酯材料包含高分子量的长链有机硅氧烷化合物形式的内部脱模剂，在发泡过程中所述内部脱模剂的浓度在发泡模具的膜腔中形成的模塑部分的表面处变得相对较高，从而确保包括模塑部分的车顶部件从发泡模具中脱模。因此可以省去使用外部脱模剂，所述外部脱模剂迄今为止是向发泡模具的模腔区域中喷涂的。因此，不需要与发泡模具相关的复杂的脱模剂涂布机。在不使用外部脱模剂的情况下，还可以以更短的周期时间操作发泡模具，因为省去了用于施加外部脱模剂的脱模剂周期。此外，可以确保提供内部脱模剂的有机硅氧烷化合物在模塑部分的表面形成基本恒定的脱模剂层，因为所述脱模剂是以均匀分布在聚氨酯材料的相关表面结构基质中而存在的。与没有有机硅氧烷化合物作为内部脱模剂的模塑部分相比，所述模塑部分的物理性质不受有机硅氧烷化合物的不利影响。相反，模塑部分具有不变的聚合物基质，这是物理性质如硬度、拉伸强度和断裂伸长率的决定性因素。此外，不需要任何其它平衡反应性的添加剂，因为有机硅氧烷化合物不改变模塑部分中心区域中的化学性质。具体地，在聚合物混合物与异氰酸酯化合物反应期间，有机硅氧烷化合物朝模壁的方向向外移位。这是因为反应过程中产生的热量导致相分离。在聚合物混合物与异氰酸酯化合物反应期间上升的温度可高于100℃。有机硅氧烷化合物对由聚合物混合物和异氰酸酯化合物形成的聚氨酯体系用于进行RIM(反应注射模塑)过程的反应性没有影响。
因此，在反应过程中，有机硅氧烷化合物的长链分子通过迁移、传导和放热能量，特别是在反应的最初数毫秒内，被转移到聚氨酯材料的表面。因为有机硅氧烷化合物具有长链结构，所以它以冲浪板的方式保留在表面处，即发泡模具的模腔区域中与模壁的界面区域中。在反应结束时，有机硅氧烷化合物在某种程度上通过键合引入到聚氨酯基质中。这里在模塑部分的表面实现有机硅氧烷化合物的均匀精细的分散。通过气相色谱和质谱研究证明了有机硅氧烷化合物的这种行为。因此，有机硅氧烷化合物在完全反应的聚氨酯材料和模壁之间形成防粘膜，该防粘膜防止聚氨酯粘附在模壁上。有机硅氧烷化合物特别允许发泡模具和模塑部分之间的内聚破裂，从而提供可变形性。
有机硅氧烷具有以下结构通式：
其中n是整数，R1、R2、R3和R4是有机基团。
当意图在聚氨酯材料内布置由涂覆金属，特别是阴极电涂金属制成的嵌件时，尽管有机硅氧烷化合物，这些嵌件成功地接合到模塑部分上，因为阴极电涂材料本身包括粘合剂、颜料膏和与水混溶的有机溶剂。粘合剂和颜料膏的主要成分通常是环氧树脂-胺加合物和封端的异氰酸酯。粘合剂和颜料膏形成用于制备阴极电涂材料的溶液中存在的主要固体部分。阴极电涂材料的粘合剂，尤其是异氰酸酯，确保在阴极电涂材料和聚氨酯材料的模塑部分之间产生足够数量的连接点。
在本发明方法的一个具体实施方案中，确保车顶部件从发泡模具中良好的可变形性，而不损害模塑部分的物理性能，将0.5重量％至8重量％的有机硅氧烷化合物与所述聚合物混合物混合。
所用的有机硅氧烷化合物的摩尔质量可为15000g/l至50000g/l。
因此，所使用的有机硅氧烷化合物包括长链有机硅氧烷，并且是内部脱模剂，具体地为不同于短链硅氧烷，所述短链硅氧烷可以是电池稳定剂(cell stabilizer)，不用作脱模剂。
在本发明方法中提供的聚合物混合物优选是多元醇组合物。首先，向其中加入有机硅氧烷化合物。其次，将异氰酸酯化合物与多元醇组合物在混合和计量头中混合，然后将混合物引入模腔中。
在本发明方法的一个优选实施方案中，将模塑部分成形到由玻璃或塑料材料组成的嵌板上。然后，模塑部分特别地形成所述嵌板的外围泡沫边缘。当车顶部件是车顶开启系统的盖部件时，外围泡沫边缘用于接收嵌件，通过所述嵌件，嵌板可以被覆盖到车顶开启系统的动力系统上。此外，外围泡沫边缘可以用于容纳密封件，或者可以在盖部件的封闭状态中用作预期的密封装置，以允许相关机动车辆适当的车顶开口的充分防漏闭合。
在模塑部分表面具有较高浓度的有机硅氧烷化合物对模塑部分与玻璃嵌板的连接也没有不利影响，因为已经为后者提供了底漆。所述底漆包含对异氰酸酯具有亲和力的粘结剂。在具有相对高浓度的有机硅氧烷化合物的表面处，尽管存在有机硅氧烷化合物，但仍然存在足够量的来自聚氨酯材料的异氰酸酯化合物的游离异氰酸酯，并且这些可以与底漆的粘结剂连接。
本发明的方法例如在高压发泡方法中或在低压发泡方法中使用，所述高压发泡方法称为RIM(反应注射成型)方法，在所述低压发泡方法中聚氨酯材料在环境压力下引入模具中，并使用适当的低压计量装置将材料引入模腔中。在后一种情况下，可以特别提及所谓的WST(窗口喷雾技术)方法。
本发明还提供一种机动车辆的车顶元部，其包括模塑部分，所述模塑部分由包括聚氨酯的材料通过发泡工艺制造并且包括在其表面积聚的有机硅氧烷化合物。
所述有机硅氧烷化合物是模塑部分的整体组分，并且以其完全反应的形式被聚氨酯材料的结构吸收，其中在用于模塑部分的制造模具中由高分子量的长链分子组成的有机硅氧烷化合物形成防粘膜，所述防粘膜使得可以在不使用外部脱模剂的情况下使车顶部件脱模。
特别地，有机硅氧烷化合物形成模塑部分的表面层，所述层的厚度为0.5μm至20μm。有机硅氧烷化合物的摩尔质量优选为15000g/l至50000g/l。
如上面结合本发明的方法所解释的，车顶部件可以是车顶开启系统的盖部件。然后，模塑部分例如形成由玻璃或塑料材料制成的嵌板的外围泡沫边缘。
在本说明书、附图和权利要求中可以找到本发明主题的其它优点和有利实施方案。
在附图中以简化的图示形式描绘了本发明的车顶部件和用于制造车顶部件的方法的实施方案，并且在下面的描述中更详细地解释了该实施方案。
图1是机动车辆的车顶开启系统的盖部件的平面图；
图2是图1的盖部件沿图1中的线II-II的截面图；
图3显示了用于制备液体多元醇组合物的装置；
图4是用于制造图1的盖部件的模塑部分的模具的截面图细节，所述模具处于闭合状态；和
图5是对应于图4的发泡模具的描绘，但处于打开状态。
图1和图2示出了汽车车顶的车顶开启系统的盖部件1，在其他方面未详细描述。借助于盖部件1，可以根据需要关闭或至少在一定程度上打开汽车车顶的车顶开口。
盖部件1包括玻璃嵌板2，玻璃嵌板2基本上是矩形的，已经向所述玻璃嵌板提供玻璃粉和底漆。
为了允许将盖部件1连接到用于车顶开口的动力系统，沿着玻璃嵌板2的周边向玻璃嵌板2提供泡沫边缘3，在每个相对于沿车顶长度方向居中延伸的垂直表面为水平的所述边缘处，有三个固定支架4嵌入到所述泡沫边缘内作为嵌件。固定支架4均由阴极电涂金属板制成。
泡沫边缘3由已与有机硅氧烷化合物混合的聚氨酯材料组成。有机硅氧烷化合物集中/积聚在泡沫边缘3的表面层5内。表面层5具有几微米的厚度。
图3至图5示意性地显示了盖部件1的泡沫边缘3的生产。生产过程使用如图4和5所示的发泡模具6，其中有模腔7，所述模腔对应于泡沫边缘3的形状，并且由发泡模具6的上模具部分8和下模具部分9界定。
在泡沫边缘3的制造过程中，已提供有玻璃底漆和玻璃粉的玻璃嵌板2被放置于下模具部分9上，同时发泡模具6处于图5所示的打开状态，其中上模具部分8和下模具部分9已经被分开。此外，将固定支架4以未示出的方式固定。然后，上模具部分8朝下模具部分9移动以形成模腔7。然后可以将聚氨酯材料引入封闭的发泡模具6的模腔7中并在那里反应完成。固定支架4也嵌入到这里的聚氨酯材料中。
摩尔质量为15000g/l至50000g/l的有机硅氧烷化合物已经与所用的聚氨酯材料混合。在聚氨酯材料反应完成期间，反应中产生的热量引起相分离，推动有机硅氧烷化合物朝向由上模具部分8、下模具部分9和玻璃嵌板2形成的界定空腔的表面，因此，在泡沫边缘3上形成具有相对高浓度的有机硅氧烷化合物的表面层5。然后可以将成品盖部件1脱模。从图3中可以看出，聚氨酯材料从计量和混合头100进入发泡模具6和模腔7中。
在混合头100中，将已经与有机硅氧烷化合物混合并且已在装置10中制备的多元醇组合物和可从容器60中获得的异氰酸酯化合物彼此混合，然后计量加入模腔7中。
用于制备多元醇组合物的装置10可以在图3中看到，所述多元醇组合物是聚氨酯体系的反应性聚合物。
所述装置10包括进料容器12，在所述进料容器中可以储存多元醇组合物并且已经向其提供搅拌器14以便消除由于储存而导致的多元醇组合物的任何可能的分层。储存容器12通过其中布置有泵18的管线16与排气设备20连接，所述排气设备20由真空除气器组成。连接到真空脱气器的是输出管线22，所述输出管线具有另一个泵24和布置在其中的质量流量计26，并且其通向由齿状胶体磨组成的均质设备28。在均质设备28的上游，在管线22上布置有计量阀52，该计量阀52是气化设备的组成部分，并且通过该计量阀可以将添加剂气体添加到多元醇组合物中。
在计量阀52的下游和均质设备的上游，输入管线54进入管线16，输入管线54已连接到用于有机硅氧烷化合物的进料容器56并且还设置有阀门58。
均质设备28具有输出管线30，输出管线30通向容器32，在容器32中可以放置所制备的聚合物混合物用于中间存储，并且该容器32设置有搅拌器单元34。在容器32中为1至6巴的表压。输出管线30以这样的方式通向容器32，使得制备的聚合物混合物被引入已经存在于容器32中的聚合物混合物的现有上表面下方。容器32中的聚合物混合物的上表面或填充水平总是保持在两个标记之间；第一传感器36设置在下标记处，第二传感器38设置在上标记处。分配给下标记的传感器36指示出填充水平低于容器32中的指定填充水平，必须制备另外的液态聚合物混合物的时候。分配给上标记的第二传感器38指示出填充水平高于指定的填充水平，必须停止通过装置10制备液体聚合物混合物的时候。
容器32通过前进的管线40与计量和混合头100连接，计量和混合头100被分配给发泡模具6用于生产盖部件1的泡沫边缘3，并在其中向多元醇组合物中加入异氰酸酯化合物以形成聚氨酯体系。此外，返回管线42通向容器32，并且与前进的管线40一起形成用于供应多个处理单元的回路。
为了控制多元醇组合物的制备，装置10具有控制设备44，该控制设备通过管线46连接到质量流量计26并且通过管线48连接到同样分配给气化设备的质量流量计50以及计量阀52，通过所述计量阀可以将添加剂气体例如二氧化碳或惰性气体引入液体多元醇组合物中，特别是在均质设备28的上游和质量流量计26的下游。此外，控制设备与阀门58连接，用于通过管线54从进料容器56计量加入有机硅氧烷化合物。
多元醇组合物可以通过装置10以下述方式制备。
在储存容器12中搅拌的多元醇组合物借助于泵18输送到脱气设备20中，在脱气设备20中除去不确定的气体。然后借助于泵24将由多元醇组合物组成的脱气聚合物混合物输送通过输出管线22。多元醇组合物的量首先通过质量流量计26确定，然后，根据所述测量的要求通过控制设备44确定，通过计量阀52的气体质量流量计50添加添加剂气体，并且通过阀门58添加有机硅氧烷化合物。在阀门58的下游，将多元醇组合物，现在与添加剂气体和有机硅氧烷化合物一起，通过均质设备28，以便在多元醇组合物中实现由添加剂气体组成的小气泡的精细分散。然后将由此制备的多元醇组合物通过排出管线30进入容器32，以便可以进一步加工，特别是通过加入异氰酸酯得到可用于生产盖部件1等的硬质泡沫边缘的聚氨酯体系来进一步加工。
参考标记列表：
1 盖部件
2 玻璃嵌板
3 泡沫边缘
4 固定支架
5 表面层
6 发泡模具
7 模腔
8 上模具部分
9 下模具部分
10 装置
12 储存容器
14 搅拌器
16 管线
18 泵
20 脱气设备
22 输出管线
24 泵
26 质量流量计
28 均质设备
30 排出管线
32 容器
34 搅拌器单元
36 传感器
38 传感器
40 前进的管线
42 返回管线
44 控制设备
46 管线
48 管线
50 气体质量流量计
52 计量阀
54 供应管线
56 储存容器
58 阀门
100 计量和混合头

Claims (10)

1.一种用于生产机动车辆的车顶部件的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供聚合物混合物；
-将有机硅氧烷化合物与所述聚合物混合物混合；
-将与有机硅氧烷化合物混合的聚合物混合物与异氰酸酯化合物混合，得到聚氨酯材料，以及将所述聚氨酯材料引入发泡模具的模腔中，使得所述聚氨酯材料反应完成并使车顶部件的模塑部分在所述模腔中成形，其中所述有机硅氧烷化合物积聚在所述模塑部分的表面处；和
-使车顶部件从所述发泡模具中脱模。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，与所述聚合物混合物混合的所述有机硅氧烷化合物的量为0.5％重量至8％重量。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述有机硅氧烷化合物的摩尔质量为15000g/l至50000g/l。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述聚合物混合物是多元醇组合物。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述模塑部分在包括玻璃或包括塑料材料的嵌板上成形。
6.一种机动车辆的车顶部件，其包括模塑部分(3)，所述模塑部分(3)由包括聚氨酯的材料通过发泡工艺制造，其特征在于，有机硅氧烷化合物积聚在所述模塑部分(3)的表面处。
7.如权利要求6所述的车顶部件，其特征在于，所述有机硅氧烷化合物积聚在所述模塑部分(3)的厚度为0.5μm至20μm的表面层(5)中。
8.如权利要求5或6所述的车顶部件，其特征在于，所述有机硅氧烷化合物的摩尔质量为15000g/l至50000g/l。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的车顶部件，其特征在于，所述车顶部件是车顶开启系统的盖部件(1)。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的车顶部件，其特征在于，所述模塑部分(3)是嵌板(2)的外围泡沫边缘，所述嵌板(2)包括玻璃或包括塑料材料。
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