CN109641406B - 用于制造纤维强化的塑料构件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造纤维强化的塑料构件的方法,所述方法具有下列过程步骤:提供至少两层或者多层的纺织结构,所述纺织结构由其上施加有短纤维层(7)的承载层(5)构成,在所述短纤维层中,以基体材料(15)的反应性的热塑性的初始组分浸渍短纤维(13),将纺织结构制成纤维强化的纺织纤维半成品(37),并且在将纤维强化的纺织纤维半成品(37)加热至高于聚合反应起始温度的温度的同时,将纤维强化的纺织纤维半成品(37)挤压/深冲成待制造的纤维强化的塑料构件的形状。

Description

用于制造纤维强化的塑料构件的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造纤维强化的塑料构件的方法,所述方法具有下列过程步骤
-提供至少两层或者多层的纺织结构,所述纺织结构由其上施加有短纤维层的承载层构成,在所述短纤维层中,用基体材料的尚未聚合的反应性的热塑性的初始组分浸渍短纤维,
-将所述纺织结构制成纤维强化的纺织纤维半成品,并且
-在将纤维强化的纺织纤维半成品加热至高于聚合反应起始温度的温度的同时,将纤维强化的纺织纤维半成品挤压/深冲成待制造的纤维强化的塑料构件的形状,其中,承载层具有至少一个连续纤维层,所述连续纤维层在浸渍步骤中由计量设备由基体材料的反应性的、热塑性的初始组分浸渍,并且其中,所述短纤维作为过程外的、新鲜的、即处于干燥状态中的具有预定义的纤维长度的纤维材料提供。本发明还涉及一种用于制造纤维强化的塑料构件的过程装置以及一种纤维强化的塑料构件。
背景技术
传统的制造纤维强化的热塑性塑料构件目前通过有机板或者敷设在带子上的二维板实现,所述二维板在热场中被加热至热塑性塑料熔化温度以上并且接着在挤压模具中变形。这样制造的塑料构件可以附加地在注塑模具中通过后注塑而具有局部的力导入结构(或称为传力结构)、例如肋片和/或金属嵌件,更确切地说通过后注塑而具有传统的短纤维强化的热塑性塑料。
由专利文献WO 2012/116947 A1已知按照本发明所述类型的方法,所述方法用于制造反应性的预浸料、也就是由聚酰胺作为基体的由连续纤维强化的、面状的半成品。在所述方法中,首先在连续的过程中用聚酰胺基体的液态的初始组分、也就是包括添加的催化剂和/或活化剂的熔融的内酰胺对纺织结构进行预浸渍,接着在切割站中将预浸渍的纺织的连续结构裁剪为纤维强化的面状的半成品并且在堆叠站中相互堆叠。在进一步的工艺过程中,纤维半成品被置于挤压模具和/或深冲模具的模具型腔中,在所述挤压模具和/或深冲模具中实现成型,确切地说在高于聚合反应起始温度的温度中实现成型。以此方式使预浸渍的内酰胺聚合为聚酰胺。同时通过深冲/挤压使纤维强化的、面状的半成品形成待制造的塑料构件的预期的形状。
由专利文献WO 2011/023322 A1已知一种纤维强化的聚氨酯成型件,所述聚氨酯成型件具有力导入结构、例如纤维强化的肋片、凸条或者穹窿结构。由专利文献DE 10 2012110 307 A1已知一种用于制造复合材料构件的方法,所述复合材料构件由塑料构造并且通过高压树脂传递模塑制造。由专利文献EP 2 681 038 B1已知另一种用于通过聚酰胺基体制造纤维强化的、平坦的半成品的方法。由专利文献DE 10 2013 210 934 A1已知用于制造纤维复合构件的方法,所述构件由长纤维和短纤维制造。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于,提供一种用于制造纤维强化的塑料构件的方法和过程装置以及这种塑料构件,在所述塑料构件中纤维强化的塑料构件的功能性以及应用范围得到扩展。
所述技术问题通过按照本发明的用于制造纤维强化的塑料构件的方法、用于在所述方法中制造纤维强化的塑料构件的过程装置以及在所述方法中制造的纤维强化的塑料构件解决。
按照本发明,在由专利文献WO 2012/116947 A1已知的方法中提供由承载层和施加在所述承载层上的短纤维层构成的至少一个两层的或者多层的纺织结构。在短纤维层中,短纤维由基体材料的尚未聚合的、反应性的热塑性初始组分、即由例如内酰胺构成的反应性的单体溶液浸透。
短纤维的施加可以通过撒布、堆积例如手动地实现。由此产生两层的预浸料,所述预浸料紧接着能够通过类似于专利文献WO 2012/116947 A1中的方法进行裁剪和进一步的加工。在此优选使用具有0.05至50mm的纤维长度的短纤维,其中,特别优选的是在0.1至1.0mm的范围中的较短的纤维长度。短纤维的份额优选在10至40wt.%的范围中。
可以以不同的方式实现由基体材料初始组分施加或者浸渍纤维:按照第一实施变型方案可以借助直接位于制造设备中的切割装置由连续纤维粗纱切割新鲜的、也就是处于干燥状态的短纤维,紧接着将纤维分别施加在相应的基体材料初始组分上。备选地可以购买新鲜的短纤维材料并且施加或者直接与基体材料初始组分混合。
承载层可以优选是具有至少一个连续纤维层的纤维结构,所述纤维结构在浸渍步骤中由熔融流动的反应性的单体溶液(也就是基体材料的反应性的、热塑性的初始组分的溶液)浸透。然而备选地在承载层中也可以舍弃连续纤维强化的材料。取而代之地可以使用薄膜、纤维网等,短纤维施加在所述薄膜或者纤维网上并且接着被浸渍。
可以以不同的方式实现短纤维在承载层上的施加:可以在第一过程顺序中将干燥状态下的短纤维在时间上在浸渍之前施加在尚干燥的承载层上。接着进行浸渍步骤,在浸渍步骤中用具有反应性的单体的溶液既浸透承载层,也浸透短纤维。
备选地可以将干燥的短纤维施加在已经浸渍的承载层上。接着必须在单独的第二浸渍步骤中以反应性的单体溶液浸透尚干燥的短纤维,因此总共进行第一浸渍步骤(浸渍承载层)和第二浸渍步骤(浸渍短纤维)。在这种情况下可以不同地测定第一和第二浸渍结构的黏度,以便例如在接下来的挤压过程中实现更好的纤维携带性。在此必要的是用于浸渍短纤维的附加的第二计量设备。在过程技术上更简单的变型方案中舍弃上述的(用于浸渍短纤维的)第二浸渍步骤。取而代之地使用承载层的基体材料的剩余材料作为用于施加的短纤维的基体材料。
在另一个备选的过程顺序中,干燥的短纤维可以混合在液态的反应性的单体溶液的计量设备中。接着在浸渍步骤中将反应性的单体溶液与包含在其中的短纤维施加在尚干燥的承载层上。在这种情况下同时实现承载层的浸透以及短纤维在所述承载层上的施加。备选地可以在第一浸渍步骤中用不含短纤维的反应性的单体溶液浸透承载层。接着可以进行施加过程步骤,在所述施加过程步骤中将混合有短纤维的反应性的单体溶液施加在承载层上。
在另外一种实施形式中,可以在构成夹层结构的情况下在短纤维层上施加第三纤维层。该层可以由附加的纺织结构、例如织物、纤维网(Vlies)或者纤维织品(Gelege)组成。此外可行的是,将由此形成的中部短纤维层发泡。这种发泡可以通过物理或者化学式发泡、例如通过可发泡的不含短纤维的薄膜或者通过可发泡的(带有短纤维的)基体材料经由计量设备来实现。
附加地可以与附加地施加的由短纤维强化的或者由连续纤维强化的材料构成的层的数量无关地在最下层或者最上层的覆盖层上施加用于保护预浸料的胶合膜(Kaschierfolie)。作为对此的扩展也可以制造具有可见侧的构件,在所述构件中一侧设有膜,所述膜除了保护功能之外也具有表面功能。所述膜备选地也可以作为保护膜保留并且在所述保护膜下方设置附加的用于表面保护的纤维网。此外也可行的是,在对浸渍的纤维结构最终切割之前使薄膜一侧地或者双侧地剥离。然而在这种情况下必须使预浸料直至成品件制造都被保护尤其防止受到空气湿气的侵入。
正如上文所述,根据专利文献WO 2012/116947 A1进行按照本发明的方法,然而区别在于可实现的塑料构件几何尺寸方面。为了制造塑料构件将至少两层或者多层的纤维强化的纺织纤维半成品置入加热的挤压模具的模具型腔中并且在挤压过程中变形为塑料构件。加热的模具的温度在此优选处于140至160℃的范围中,也就是必须高于聚合反应起始温度。在挤压过程期间硬化的单体溶液(也就是内酰胺)熔化,由此可以流动并且能够接着发生聚合反应。
按照本发明制造的纤维强化的塑料构件优选可以具有从所述塑料构件中突伸出的短纤维强化的力导入结构。在这种情况下,在挤压模具的半模中仿制所述力导入结构的凹模。纤维半成品在此这样置入模具型腔中,使得所述纤维半成品的短纤维层朝着力导入结构在半模中仿制的凹模。此外优选的是,所述半模在沿着模具的高度方向观察时位于上方,从而使加热的、熔融的基体材料初始组分向上被压入上部的半模的力导入结构的凹模中。通过从预浸料的基面向上挤压出力导入结构,相比于在下部的半模中构成力导入结构的凹模实现了所述力导入结构明显更好的附着强度。在下部的半模中构成力导入结构的凹模这种情况下这样填充凹模,使得通常非常稀薄的基体材料初始组分由于重力而流入并且能够在这里发生聚合反应。然而在这种情况下不能确保的是,在聚合反应起始时已经与位于上方的预浸料产生足够的键合。这可能导致力导入结构的附着强度下降。
附加地也可以在进行挤压过程之前在力导入结构中集成嵌件。为此有意义的是,将使用的嵌件、例如螺纹套筒、螺纹销钉等在挤压过程之前就置入挤压模具中并且例如通过磁铁、可松脱件、滑动件或者咬边固持在期望的位置上。必要时嵌件可以穿过预浸料。与嵌件类型、结构构件设计和挤压模具设计相关地,所述磁铁、可松脱件、滑动件或者咬边可以位于上部或者下部的半模中。
如果经由可松脱件置入嵌件,则必须在挤压过程之前将所述嵌件螺纹固定在可松脱件上。在构件脱模时首先将可松脱件连同构件从模具中取出,从嵌件上拧下并且再次置入模具中。由于液态的基体材料初始组分(也就是反应性的单体溶液、尤其是内酰胺熔融物)的黏度较低,必须注意使可松脱件具有足够的密封性,从而使所述可松脱件在挤压过程中不会被完全聚合的基体材料初始组分“模内挤压(hinterpresst)”并且因此固定在模具上。密封件的优选的几何形状是O形密封环。在选择密封件材料时,必须注意到对基体材料初始组分(也就是优选内酰胺)的耐受性。
如果使用永磁体则必须考虑到的是,磁性的固持不能防止嵌件在挤压过程中的滑动。在这种情况下也必须在挤压过程之前将嵌件安置在永磁体上。
如果使用滑动件,则所述滑动件必须设计为,使得其能够从螺纹中移除,例如可旋转或者可缩小。在这种情况下也必须在挤压过程之前将嵌件安置在滑动件上。
如果使用咬边来容纳嵌件,则所述咬边必须设计为,使得确保容易地脱模。在这种情况下也必须在挤压过程之前将嵌件安置在挤压模具中。
在所有情况下都必须注意嵌件的密封性,以便防止稀薄的基体材料初始组分灌满螺纹。
在所有情况下都必须在挤压过程开始之前通过加热的模具加热嵌件,因为过低的温度(即例如低于120℃)会对基体材料初始组分(即内酰胺熔融物)的聚合造成不良影响。在此使用的挤压压力可以处于5至500bar、然而优选小于250bar的范围中。
如上文所述,在挤压模具中加热的、熔融的基体材料初始组分具有极低的黏度,挤压模具必须特别地与所述黏度适配。为此,挤压模具可以沿着模具的高度方向具有已经提到的、定义了模具型腔的上部的半模以及下部的半模,纤维半成品可以置入所述模具型腔中。挤压模具设计为,使得在闭合状态下上部的半模沉入下部的半模中并且通过竖直的下沉棱边间隙与下部的半模相间隔。下沉棱边间隙在下部通入模具型腔中并且在上部通入尤其是水平的密封件间隙中,所述密封件间隙构造在上部的半模和下部的半模之间。密封件间隙可以优选地分为朝着下沉棱边间隙的节流间隙和具有至少一个、尤其两个环绕模具型腔的密封元件的密封区域。在内部的第一密封元件和外部的第二密封元件之间可以在下部的半模中构造溢流型腔。在挤压过程中,纤维半成品中的基体材料初始组分在加热的挤压模具中熔化并且填充包含力导入结构的凹模的模具腔室。此外熔融的基体材料初始组分在下沉棱边间隙中向上升高至内部的第一密封元件处。由此能够确保包括力导入结构的凹模的模具型腔完全地被填充。
上文提到的密封方案多级地构造并且特殊地针对稀薄的基体材料初始组分(以下称为内酰胺熔融物)设计。此外可以通过多级的密封方案在模具型腔中提高模内压力,这有利于改善型腔填充。
内酰胺熔融物在挤压过程中由于模内压力在型腔中向上升。如果存在无法继续容纳在可供使用的模具型腔中的多余的内酰胺熔融物,则所述多余的内酰胺熔融物附加地在下沉棱边间隙中向上升。从下沉棱边间隙中溢出的内酰胺熔融物首先通过节流间隙被强烈地制动/节流,由此提高了模内压力。通过内部第一密封元件(优选环绕的圆形密封件)能够调节模内压力,方式是使用不同的密封件直径。如果将内部第一密封元件调节为与上部的半模没有接触,那么从节流间隙中溢出的内酰胺熔融物重新被节流,然而不会被完全阻留。所述内酰胺熔融物随即在平坦的以及宽的具有优选环绕的、半圆形的轮廓的溢流型腔中积聚。为了确保内酰胺熔融物在此无法从挤压模具中溢出,设置了同样可调节的外部第二密封元件。然而其直径选择为使得挤压模具完全被密封。
在借助不同的密封件直径调节模内压力时,对于恒定的内酰胺熔融物的量适用的是:如果模内压力应当提高,则第一密封元件可以调节为完全密封。内酰胺熔融物则不会到达溢流型腔并且待填充的模具型腔总体较小。如果模内压力应当降低,则第一密封元件可以设计得略小,从而使所述第一密封元件仅具有节流功能并且内酰胺熔融物能够流入溢流型腔中。第二密封元件因此必须设计得略大,由此使得所述第二密封元件完全密封。
为了在挤压过程中实现足够的纤维携带性和在力导入结构的凹模中足够的纤维分布,内酰胺熔融物的溶液黏度必须足够大,由此使得短纤维被冲入凹模中。为此将化学的增稠剂与内酰胺混合并且完全溶解在其中。通过增稠剂在产生的溶液的总质量中的份额能够调节溶液的黏度。所述份额优选在1至10wt.%的范围中,由此能够实现将黏度从5mPa·s(普通内酰胺)提高到200至2000mPa·s。
除了例如在具有明确的相关性或者未说明的备选方案的情况下,以上所阐述的和/或在权利要求书中所反映的本发明的有利的设计方案和/或扩展设计可以单独地或者任意地相互结合地应用。
附图说明
以下根据附图详细阐述本发明及其有利的设计方案和扩展设计以及所述设计方案和扩展设计的优点。
在附图中:
图1在侧剖视图中示出了成品的纤维强化的塑料构件;
图2和图3分别示出了用于制造图1所示的塑料构件的过程装置的过程站;
图4至图6分别示出了与图2对应的变化的过程装置的视图;并且
图7和图8分别示出了按照不同的实施变型方案的纤维强化的纺织纤维半成品(即预浸料)。
具体实施方式
图1在侧剖视图中示出了纤维强化的塑料构件,所述塑料构件具有面状的基体1,所述基体1具有从其上突伸出的肋片结构3。基体1两层地由承载层5和施加在其上的短纤维层7构成。承载层5在图1中示例性地具有嵌入聚合化的热塑性基体材料11中的连续纤维层9。短纤维层7具有同样嵌入聚合化的热塑性基体材料15中的短纤维13。热塑性的基体材料11、15可以根据制造类型在材料上相同或者不同。在图1中,肋片结构3仅由短纤维层7的材料构成。考虑到使得本发明便于理解而制作了图1和后续的附图。因此附图仅是粗略的简化的视图,并不符合真实情况。
下面根据图2和图3描述过程装置,通过所述过程装置制造图1所示的塑料构件:图2中的所述过程装置具有制造站I,在所述制造站中示例性地经由加热辊19将尚干燥的连续纤维层9导引通过IR加热器21并且置放在下部的承载膜23上,所述承载膜23在下部的膜展开装置和下部的膜收卷装置之间延伸。置放在承载膜23上的连续纤维层9被加热至低于基体材料初始组分(以下称为内酰胺)的聚合反应起始温度的温度,所述基体材料初始组分包含带有活化剂、催化剂并且必要时带有添加剂的内酰胺。借助计量设备29以熔融的内酰胺浸透连续纤维层9。在加热辊19和IR加热器21之间以及(备选地或者附加地)在IR加热器和计量设备29之间的过程方向中设置有施加位置31。在施加位置31上,将存放在短纤维储库20中的干燥的短纤维13施加在同样尚且干燥的连续纤维层9上从而形成由连续纤维层9和短纤维层13组成的两层结构。两个层9、13在浸渍步骤中借助计量设备29共同被熔融的内酰胺浸透。接着将被熔融的内酰胺浸透的两层结构与其它的膜25共同通过挤压辊(Quetschkalander)33导引向冷却段35,纺织的层状结构在所述冷却段中冷却(即固化)。固化的纺织的层状结构在后续的切割站II中被裁剪成各个单独的预浸渍的纺织纤维半成品37。
制造的纤维半成品37接着被运送至图3所示的挤压站III中并且置入可加热的挤压模具41的模具型腔39中。挤压模具41具有上部的半模43和下部的半模45。在上部的半模43中仿制有塑料构件的在图1所示的肋片结构3的凹模44。
图3示出了仅部分地闭合的挤压模具41。在完全闭合的挤压模具41中,上部的半模43沉入下部的半模45中。两个半模43、45通过竖直的下沉棱边距离t相互间隔。所述下沉棱边距离在下方通入模具型腔39中并且在上方通入构造在上部的半模和下部的半模43、45之间的水平的密封件间隙47中。密封件间隙47在图3中分为朝着下沉棱边间隙t的具有较小流动横截面的节流间隙d和远离所述下沉棱边间隙t的两级的密封区域,所述密封区域由内部的第一密封元件49和外部的第二密封元件51构成。在两个环绕的密封元件49、51之间,在下部的半模45中构造有溢流型腔53。密封元件49、51和溢流型腔53可以布置在上部的半模43或者下部的半模45中。
如图3进一步表明的,纤维半成品37这样置入模具型腔39中,使得所述纤维半成品的短纤维层7朝着肋片结构3的构造在上部的半模43中的凹模44。接着在形成模内压力以及同时加热挤压模具41的情况下开始塑料构件的成型。
在图4至图6中示出了图2所示的制造站I的备选装置。在图4中示出了第一计量设备29,通过所述计量设备浸渍尚且不含有短纤维的、干燥的连续纤维层9。后置地在过程方向中设置有短纤维施加位置31,在所述短纤维施加位置中,来自短纤维储库20的干燥的短纤维被施加在浸渍的连续纤维层9上。此外在图4中,连接管道36从计量设备29导引向基体材料施加位置38,所述基体材料施加位置38在过程方向中定位在短纤维施加位置31之后。作为备选方案,在图4中也示出了附加的计量设备55,通过所述计量设备55将熔融的基体材料初始组分与第一计量设备29不相关地导向基体材料施加位置38,从而以基体材料初始组分浸渍短纤维层7的干燥的短纤维13。由此也能够实现用于连续纤维强化的承载层(图1中的附图标记5)和用于短纤维承载层7的基体材料初始组分的不同黏度。
在图5中,短纤维储库20直接与计量设备29耦连。在这种情况下,短纤维13不是干燥地在施加位置31处施加在连续纤维层9上,而是在计量设备29中与熔融的基体材料初始组分混合。由此在施加基体材料初始组分时在共同的过程步骤中不仅实现了连续纤维层9的浸渍也实现了短纤维的施加。
如图4中那样,在图6中也具有两个单独的计量设备29、55。借助第一计量设备29以不含短纤维的基体材料初始组分浸渍连续纤维层9。第二计量设备55与短纤维储库20耦连,由此使短纤维13在计量设备55中与熔融的基体初始组分混合。接着进行施加步骤,在所述步骤中基体材料初始组分与混合的短纤维施加在已经浸渍的连续纤维层9上。由此如图4中那样在此也能够实现用于连续纤维强化的承载层(图1中的附图标记5)和用于短纤维承载层7的基体材料初始组分的不同黏度。
图7示出了塑料构件按照另一种实施例的备选的层状构造。因此在构成夹层结构的情况下将第三纤维层57施加在短纤维层7上。第三纤维层57可以示例性地具有连续纤维强化的结构。此外在图8中,中部的短纤维层7具有泡沫结构59。在图3、7和8中示出的纤维半成品37不必一定要运送至图3所示的挤压模具41,而是可以运送进任意的其它可加热的挤压模具或者深冲模具中并且置入所述挤压模具或者深冲模具中。
附图标记清单
1 基体
3 肋片结构
5 承载层
7 短纤维层
9 连续纤维层
11 基体材料
13 短纤维
15 基体材料
19 加热辊
20 短纤维储库
21 IR加热器
23 下部膜
25 上部膜
29 计量设备
31 施加位置
33 挤压辊
35 冷却段
36 连接管道
37 纤维半成品
38 内酰胺施加位置
39 模具型腔
41 挤压模具
43 上部的半模
44 肋片结构3的凹模
45 下部的半模
47 密封件间隙
49 内部密封元件
51 外部密封元件
53 溢流型腔
55 计量设备
57 第三纤维层
59 泡沫结构
I 制造站
II 切割站
III 挤压站
t 下沉棱边间隙
d 密封件间隙

Claims (15)

1.一种用于制造纤维强化的塑料构件的方法,所述方法具有下列过程步骤
-提供至少两层或者多层的纺织结构,所述纺织结构由其上施加有短纤维层(7)的承载层(5)构成,在所述短纤维层中,用基体材料(15)的尚未聚合的反应性的热塑性的初始组分浸渍短纤维(13),
-将所述纺织结构制成纤维强化的纺织纤维半成品(37),并且
-在将纤维强化的纺织纤维半成品(37)加热至高于聚合反应起始温度的温度的同时,将纤维强化的纺织纤维半成品(37)挤压/深冲成待制造的纤维强化的塑料构件的形状,其中,承载层(5)具有至少一个连续纤维层(9),所述连续纤维层在浸渍步骤中由计量设备(29)由基体材料(11)的反应性的、热塑性的初始组分浸渍,并且其中,所述短纤维(13)作为过程外的、新鲜的、即处于干燥状态中的具有预定义的纤维长度的纤维材料提供,其特征在于,将所述干燥的短纤维(13)施加在已经在浸渍步骤中浸渍的承载层(5)上,在过程技术上后接的第二浸渍步骤中,对施加在承载层(5)上的、干燥的短纤维(13)进行浸渍。
2.按权利要求1所述的方法,其特征在于,将承载层(5)的基体材料的多余材料作为用于所施加的干燥的短纤维(13)的基体材料。
3.按权利要求1所述的方法,其特征在于,在过程方向中定位在短纤维施加位置(31)之后的基体材料施加位置(38)中对所述短纤维(13)进行浸渍,其中,通过计量设备(29)或者单独的计量设备(55)为基体材料施加位置(38)供给基体材料。
4.一种用于制造纤维强化的塑料构件的方法,所述方法具有下列过程步骤
-提供至少两层或者多层的纺织结构,所述纺织结构由其上施加有短纤维层(7)的承载层(5)构成,在所述短纤维层中,用基体材料(15)的尚未聚合的反应性的热塑性的初始组分浸渍短纤维(13),
-将所述纺织结构制成纤维强化的纺织纤维半成品(37),并且
-在将纤维强化的纺织纤维半成品(37)加热至高于聚合反应起始温度的温度的同时,将纤维强化的纺织纤维半成品(37)挤压/深冲成待制造的纤维强化的塑料构件的形状,其中,承载层(5)具有至少一个连续纤维层(9),所述连续纤维层在浸渍步骤中由基体材料(11)的反应性的、热塑性的初始组分浸渍,并且其中,所述短纤维(13)作为是过程外的、新鲜的、即处于干燥状态中的具有预定义的纤维长度的纤维材料提供,其特征在于,将尚且处于干燥状态中的短纤维(13)混合入液态的基体材料初始组分的计量设备(29)中并且在浸渍步骤中与基体材料初始组分共同施加,从而浸透承载层(5)和在所述承载层(5)上施加短纤维都同时进行。
5.一种用于制造纤维强化的塑料构件的方法,所述方法具有下列过程步骤
-提供至少两层或者多层的纺织结构,所述纺织结构由其上施加有短纤维层(7)的承载层(5)构成,在所述短纤维层中,用基体材料(15)的尚未聚合的反应性的热塑性的初始组分浸渍短纤维(13),
-将所述纺织结构制成纤维强化的纺织纤维半成品(37),并且
-在将纤维强化的纺织纤维半成品(37)加热至高于聚合反应起始温度的温度的同时,将纤维强化的纺织纤维半成品(37)挤压/深冲成待制造的纤维强化的塑料构件的形状,其中,承载层(5)具有至少一个连续纤维层(9),所述连续纤维层在浸渍步骤中由基体材料(11)的反应性的、热塑性的初始组分浸渍,并且其中,所述短纤维(13)作为是过程外的、新鲜的、即处于干燥状态中的具有预定义的纤维长度的纤维材料提供,其特征在于,在浸渍步骤中用不含短纤维的基体材料初始组分浸透承载层(5),并且接着进行施加过程步骤,在所述施加过程步骤中将具有在与计量设备(29)分开的第二计量设备(55)中混合的短纤维(13)的基体材料初始组分施加在承载层(5)上。
6.按权利要求1或4或5所述的方法,其特征在于,在由承载层(5)和短纤维层(7)构成的两层的纺织结构上在构成夹层结构的情况下施加第三纤维层(57),并且使作为中部层的短纤维层(7)附加地发泡。
7.按权利要求1或4或5所述的方法,其特征在于,在至少两层的纺织结构上单侧地或者双侧地施加有胶合膜(23、25)作为最下方的和/或最上方的层,所述胶合膜起表面功能和保护功能。
8.按权利要求1或4或5所述的方法,其特征在于,纤维强化的塑料构件是具有从其上突伸出的用短纤维强化的力导入结构(3)的、面状的承载构件(1),所述承载构件在挤压模具(41)中挤压,并且在所述挤压模具(41)中,半模(43)仿制力导入结构(3)的凹模(44),并且纤维半成品(37)这样被置入模具型腔(39)中,使得所述纤维半成品的短纤维层(7)朝着力导入结构(3)的构造在半模(43)中的凹模(44),并且所述半模(43)沿着模具的高度方向位于上方,从而将加热的、熔融的基体材料初始组分向上挤压至上部的半模(43)的凹模(44)中。
9.按权利要求8所述的方法,其特征在于,所述挤压模具(41)沿着模具的高度方向具有定义了模具型腔(39)的所述上部的半模(43)和下部的半模(45),纤维半成品(37)能够置入所述模具型腔中,并且在闭合的挤压模具(41)中,上部的半模(43)通过竖直的下沉棱边间隙(t)与下部的半模(45)相间隔,所述下沉棱边间隙(t)在下方通入模具型腔(39)中并且在上方通入密封件间隙(47)中,所述密封件间隙构造在上部的和下部的半模(43、45)之间。
10.按权利要求9所述的方法,其特征在于,所述密封件间隙(47)分为朝着下沉棱边间隙(t)的节流间隙(d)和远离下沉棱边间隙(t)的密封区域,所述密封区域具有至少一个环绕模具型腔(39)的密封元件(49、51)。
11.按权利要求10所述的方法,其特征在于,在内部的第一密封元件(49)和外部的第二密封元件(51)之间在下部的或者上部的半模(45、43)中构造有溢流型腔(53)。
12.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述密封件间隙(47)是水平的。
13.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述密封区域具有两个环绕模具型腔(39)的密封元件(49、51)。
14.一种用于在按照前述权利要求之一所述的方法中制造纤维强化的塑料构件的过程装置,所述过程装置具有用于提供和制造至少一个纤维强化的纤维半成品(37)的制造站(I、II),所述纤维半成品具有承载层(5),短纤维层(7)施加在所述承载层上,在所述短纤维层中,用基体材料(11)的尚未聚合化的、反应性的热塑性的初始组分浸透短纤维(13),所述过程装置还具有挤压站或者深冲站(III),纤维半成品(37)在所述挤压站或者深冲站中被加热至高于聚合反应起始温度的温度并且同时能够被挤压和/或深冲成待制造的塑料构件的形状。
15.一种纤维强化的塑料构件,所述塑料构件在按照权利要求1至13之一所述的方法中制造。
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