具有電線的復(fù)合物部件的制作方法
【專利摘要】提出一種復(fù)合部件，其由塑料纖維復(fù)合材料組成，具有至少兩個纖維增強(qiáng)材料層片，其中，在至少兩個纖維增強(qiáng)材料層片之間，嵌入有至少一根電線。
【專利說明】具有電線的復(fù)合物部件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及復(fù)合物部件，其由塑料纖維復(fù)合材料組成，具有至少兩個纖維增強(qiáng)材料層片，其中，在至少兩個增強(qiáng)材料層片之間，嵌入至少一根電線。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)合材料為至少兩種或多種不同活性物質(zhì)的結(jié)合體，所述活性物質(zhì)表現(xiàn)出明顯不同的物理或化學(xué)性能。合成的復(fù)合材料將其組成成分的物理和/或化學(xué)性能結(jié)合。同時強(qiáng)化用于相應(yīng)應(yīng)用的積極性能，并且抑制最不期望的性能。這里，組成部分被選擇并且彼此組合，以使每一種物質(zhì)被利用，來給予其為當(dāng)前情形所需要的特定性能。
[0003]在汽車行業(yè)等中，正在越來越多地將碳復(fù)合材料用于重量輕的部件。由于復(fù)合材料重量較低，因此補(bǔ)償汽車構(gòu)造中重量的增加。碳復(fù)合材料被首先使用于安全相關(guān)的領(lǐng)域中，例如作為增強(qiáng)的碰撞沖擊吸收體。
[0004]例如，EP1483137B1公開了一種碰撞沖擊吸收體，其通過金屬線纜帶增強(qiáng)，其中，金屬線纜或金屬絲被布置在一個或多個平面中。這里，所述的金屬線纜被層合在由聚合物材料組成的箔之間。對于碰撞保護(hù)器件的制備，金屬線纜的規(guī)則取向是有利的，但是金屬-塑料復(fù)合材料不能最佳地配置用于力的吸收。
[0005]GB2041824公開了一種復(fù)合材料，其由碳纖維增強(qiáng)塑料與金屬絲織物組合組成。這里，復(fù)合材料以交替模式由增強(qiáng)塑料和金屬無緯織物構(gòu)造。
[0006]這樣的構(gòu)造對于用于相對于引入的力具有均勻性能的均質(zhì)部件是有利的，并且該構(gòu)造與金屬內(nèi)嵌物一起還組成導(dǎo)電材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明解決了由復(fù)合材料制備部件的問題，所述部件除了部件的機(jī)械性能的優(yōu)化之外，還表現(xiàn)出電功能。
[0008]所述問題通過一種復(fù)合部件得以解決，所述復(fù)合部件由塑料纖維復(fù)合材料組成，具有至少兩個纖維增強(qiáng)材料層片，其中，在至少兩個纖維增強(qiáng)材料層片之間，嵌入至少一根電線，所述電線可連接到電端子。
[0009]這里，提供電端子是有利的，所述電端子由從復(fù)合材料伸出的部件組成，或通過伸出的線實(shí)現(xiàn)。
[0010]電線可有利地是金屬絲或金屬線層片的一部分。
[0011]這里，使用金屬線，即不止一根單獨(dú)的金屬絲是有利的，并且所說的至少兩根金屬絲扭絞或合股和/或編織形成金屬線是有利的。
[0012]特別地，由于復(fù)合材料到金屬線的連接，獲得期望的部件彈性，這被例如用于碰撞保護(hù)領(lǐng)域中的安全相關(guān)部件。形成金屬線的金屬絲的合股導(dǎo)致提高的彈性，例如這是對于碳復(fù)合塑料的脆性材料的理想補(bǔ)償。
[0013]該材料的彈性通過將鋼用于金屬線而被有利地提高。[0014]還有利的是，金屬線被連接，例如被編織，以形成雙向金屬無緯織物。以該方式，彈性不僅沿一個方向被提高，而且部件作為整體被優(yōu)化。
[0015]為了構(gòu)造復(fù)合部件，有利的是，金屬線位于復(fù)合部件的纖維增強(qiáng)層片之間或位于其上。以該方式，復(fù)合材料的性能可被優(yōu)化，因?yàn)樘峁┝擞糜诮饘倬€定位的高水平的柔韌性。
[0016]還有利的是，在鋼線被用作金屬部分、并且利用碳纖維增強(qiáng)材料層片的情況中，絕緣材料層片被設(shè)置在金屬部分和碳纖維之間，以最小化腐蝕。
[0017]這里，絕緣材料可有利地是塑料復(fù)合物基體的塑料層片。替代地，有利的是使用玻璃纖維增強(qiáng)塑料或玻璃纖維，所述玻璃纖維增強(qiáng)塑料或玻璃纖維都被用作絕緣層片(ply)，并且也可提高復(fù)合物的塑性，并且抵消碳層的脆性性能。如果使用玻璃纖維增強(qiáng)塑料，則可能形成這樣的部件和結(jié)構(gòu):其結(jié)構(gòu)更應(yīng)在碰撞情況下保留，并且其中金屬內(nèi)嵌物被防護(hù)腐蝕。玻璃纖維單獨(dú)用作尺寸穩(wěn)定的絕緣隔板也是可能的。
[0018]有利的是，整個體部由復(fù)合部件制備，并且電線被連接在部件之間。以該方式，省卻了以往在乘客車廂中的線的倒行設(shè)置(retroactive laying),以及不同設(shè)置方式的引入。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]附圖中以示例方式示出本發(fā)明，并且將在下面的描述中說明本發(fā)明。
[0020]附圖中:
[0021]圖1顯示了示例性部件；
[0022]圖2顯示了設(shè)置金屬無緯織物的示意圖；
[0023]圖3顯示了又一個示例性三維部件；
[0024]圖4顯示了具有絕緣層的部件；和
[0025]圖5顯示了用于體部的組件。
【具體實(shí)施方式】
[0026]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的主題的層的示例性構(gòu)造。所述層被制備在平面表面上，用于進(jìn)一步處理。在圖1的示例中，提供由纖維增強(qiáng)材料(例如碳纖維3)組成的不同的預(yù)浸潰纖維層。所述預(yù)浸潰纖維層被稱為預(yù)浸潰制品，并且由纖維和未硬化的熱固性塑料基體組成。
[0027]由金屬線組成的層4布置在碳纖維層3上或碳纖維層3之間。所述層包括至少一根電線6，所述電線6以連續(xù)模式布置在兩個端子7之間。除了該電線之外，金屬線可作為金屬無緯織物被內(nèi)嵌。各個層的構(gòu)造根據(jù)對復(fù)合材料的要求進(jìn)行，并且可以自動方式執(zhí)行。電端子示意性地在附圖中示出。所述電端子可以是不同類型的插塞接頭或電線的簡單的延長部，所述延長部被引導(dǎo)到外部。電線可特別地是絞合線纜，或者金屬無緯織物的一部分不僅被用于其增強(qiáng)任務(wù)，而且還作為電線使用。這里，金屬無緯織物的各個金屬絲、或金屬絲或金屬線的整個線束被接觸。金屬絲關(guān)于彼此的電絕緣通過基體實(shí)現(xiàn)。如果適當(dāng)，將要接觸的金屬無緯織物的那些部分在引入塑料之前必須被設(shè)置有絕緣物。
[0028]層狀部件被放置到具有下部工具部分2和上部工具部分的工具中。在所述工具中，如果適當(dāng)則預(yù)置部件被變形，并且或者在高壓釜中被硬化，或者在RTM工藝的輔助下被注射模塑化合物，并且在熱和壓力的作用下硬化。
[0029]該類型的部件可被用于制備圖5中示出的整個體部，其中，不需要另外的電線被設(shè)置在乘客車廂中。電端子7被直接連接或通過連接器9連接到其他復(fù)合材料部件I。這里，連接器為剛性或柔性的部件。以該方式，獲得了用于電線的構(gòu)建結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)省卻了車輛中的所有的設(shè)置器件，并且還執(zhí)行電線的絕緣功能。
[0030]圖2顯示了預(yù)浸潰制品的示例性布置。碳纖維增強(qiáng)材料3在該情況中是由碳纖維組成的均勻機(jī)織物。但是為了實(shí)施本發(fā)明，還可構(gòu)想使用其中碳纖維具有優(yōu)選方向的碳纖維增強(qiáng)材料。在圖2的右手側(cè)，金屬無緯織物4水平取向。所述金屬無緯織物包括由圍繞彼此扭絞的至少兩根金屬絲形成的金屬線。由金屬絲束在一起而形成的所述金屬線在該示例中彼此平行設(shè)置并且彼此間隔開。示例性電線6直接連接到金屬線，但是其也可與金屬線分開引入。在圖2的左手側(cè)，金屬線布置為垂直于又一水平布置的金屬線，并且作為金屬無緯織物形成金屬線網(wǎng)格，所述金屬無緯織物作為整體被內(nèi)嵌到該部件中。這里，電線6被與金屬無緯織物分開引入。由于電線不絕對地同時執(zhí)行改善復(fù)合材料的彈性的任務(wù)，因此，所述電線可設(shè)置成使得其以最佳方式連接部件的電端子。
[0031]該示例中所示的金屬線的布置僅是一種可能的實(shí)施例。金屬線可形成這樣的金屬無緯織物:其在一點(diǎn)處通過金屬線的更致密的設(shè)置模式而具有增強(qiáng)的形式，并且在其他點(diǎn)處通過較不致密的設(shè)置模式而具有較弱的形式。金屬線也不必平行。
[0032]圖3顯示了構(gòu)造在下部工具部分2的表面上的又一部件。部件I反之由不同的碳纖維增強(qiáng)層片3或單向金屬無緯織物4或雙向取向的金屬無緯織物4’的交替層組成。通過金屬線在金屬無緯織物4和4’中的不同取向，形成的部件在其彈性方面被優(yōu)化。
[0033]如從該示例可看到的，該部件具有不同的區(qū)域B1，B2，B3。所述區(qū)域限定在x，y平面中，并且不在部件的層面z中。所述區(qū)域在x，y平面中可具有不同的尺寸，并且可具有不同的形狀。在部件的區(qū)域BI中，僅設(shè)置碳纖維增強(qiáng)材料層片。在區(qū)域B2中，該部件具有兩個金屬線的層片，并且在區(qū)域B3中，該部件具有帶有金屬線無緯織物的層片。第二層設(shè)置在由碳纖維增強(qiáng)塑料組成的第一層上，在該情況中，所述第二層替代地是由碳纖維增強(qiáng)塑料或金屬無緯織物組成的層。根據(jù)各個區(qū)域B1，B2，B3的載荷，一層金屬無緯織物或其他的碳纖維增強(qiáng)塑料層片層合在另一層的頂部上。
[0034]金屬絲(優(yōu)選地為鋼絲)被用于制備金屬無緯織物。如果使用鋼絲，則必須考慮在鋼與碳纖維接觸的情況下所述鋼絲上發(fā)生的腐蝕。為了最小化該問題，如圖4中所示，絕緣層5被插在金屬無緯織物4、4’和碳纖維層3之間，在該例子中，金屬無緯織物4、4’是鋼無緯織物。
[0035]在一個示例性實(shí)施例中，絕緣層5是樹脂層或具有塑料基體的塑料層，所述層被在制造工藝中引入，并且在鋼無緯織物和碳纖維之間形成并且填充間隔。在替代實(shí)施例中，絕緣層5由玻璃纖維增強(qiáng)塑料形成。使用玻璃纖維增強(qiáng)塑料的優(yōu)點(diǎn)是，以該方式，塑料復(fù)合物的塑性被提高，并且碳纖維層的脆性性能被抵消。在具有絕緣玻璃纖維塑料層的一個實(shí)施例中，該部件在碰撞情況下可以更應(yīng)保留，并且鋼內(nèi)嵌物同時被防護(hù)腐蝕。
[0036]其他可能的絕緣層是例如纖維素、玄武巖等材料，其具有單純的絕緣效果，而不會進(jìn)一步影響材料的彈性。[0037]為了防止腐蝕問題，可利用鋁金屬線，其可代替鋼線。
[0038]在替代實(shí)施例中，電線由適當(dāng)?shù)慕饘僦瞥桑玢~和/或鋁，并且被內(nèi)嵌在復(fù)合材料中。電線設(shè)置有或沒有專用的絕緣層，而與是否有其他金屬部件被內(nèi)嵌在復(fù)合材料中無關(guān)。
[0039]為了制備該復(fù)合材料，可利用已知的塑料基體或樹脂。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合部件(1)，其由塑料纖維復(fù)合材料組成，具有至少兩個纖維增強(qiáng)材料層片，其特征在于，在至少兩個纖維增強(qiáng)材料層片(3)之間，嵌入有至少一根電線(6)，所述電線(6)可被連接到電端子(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合部件，其特征在于，所述電端子(7)被集成在復(fù)合部件(I)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合部件，其特征在于，所述電端子以電線的形式伸出在復(fù)合部件外。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合部件，其特征在于，所述電線(6)由金屬絲或金屬線的至少一個層片的至少一部分組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合部件，其特征在于，所述金屬線(4、4’)由彼此扭絞和/或編織的獨(dú)立的金屬絲組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合部件，其特征在于，所述電線(6)由彼此扭絞和/或編織的金屬絲或束組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合部件，其特征在于，所述金屬線由鋼組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合部件，其特征在于，所述金屬線形成雙向金屬無緯織物(4，)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合部件，其特征在于，所述纖維增強(qiáng)層片(3)具有至少一個碳纖維增強(qiáng)材料的層片。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合部件，其特征在于，所述金屬線(4)的層片位于碳纖維增強(qiáng)層片(3)之間或在碳纖維增強(qiáng)片層(3)的頂部上。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合部件，其特征在于，所述金屬線(4)與碳纖維(3)通過至少一個絕緣材料層片(5)分隔。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合部件，其特征在于，所述至少一根電線(6)設(shè)置有專用絕緣物。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合部件，其特征在于，所述復(fù)合部件(I)組成車體的部分，并且其特征在于，所述至少一根電線(6)通過電端子(7)直接或間接地連接至少兩個復(fù)合部件。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的復(fù)合部件，其特征在于，電連接通過剛性和/或柔性連接器(9)實(shí)現(xiàn)。
【文檔編號】B32B27/04GK103707570SQ201310452916
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月4日
【發(fā)明者】B.霍佛 申請人:馬格納斯泰爾汽車技術(shù)兩合公司