包含纖維增強(qiáng)體的熱塑性材料的方法和所得產(chǎn)品的制作方法
【專利說明】包含纖維増強(qiáng)體的熱塑性材料的方法和所得產(chǎn)品
[0001] 本發(fā)明涉及包含增強(qiáng)體的熱塑性材料的產(chǎn)品以及制造該產(chǎn)品的方法。
[0002] 根據(jù)例如W0-2005/118263 和 / 或EP-1996388,將例如鋼絲繩（steelcord)的增 強(qiáng)元件的織物結(jié)構(gòu)布置在熱塑性材料產(chǎn)品內(nèi)部是公知的。繩可以使用線或線材的編織來互 相連接，以確保繩相對于彼此定位。在這種現(xiàn)有技術(shù)配置中，增強(qiáng)元件總是布置在熱塑性材 料產(chǎn)品的內(nèi)部中心。
[0003] 這些現(xiàn)有技術(shù)增強(qiáng)體呈現(xiàn)以下缺點：如果用于例如汽車中，其中布置了增強(qiáng)體的 熱塑性材料在很多方面（比如抗拉強(qiáng)度和耐沖擊性）仍然需要具有相當(dāng)大的強(qiáng)度。如果圍 繞繩的產(chǎn)品的熱塑性母材太脆，則其將在受到?jīng)_擊時碎裂，使布置在其中的增強(qiáng)體（比如 繩）裸露，該增強(qiáng)體然后通過外部力來完全地負(fù)載，其中這些增強(qiáng)體未被設(shè)計為依靠自身 經(jīng)受這類力，即沒有封裝熱塑性材料。如果增強(qiáng)體太剛性，則其將折斷。如果產(chǎn)品的熱塑性 材料太脆弱，則其將對增強(qiáng)體提供不充分的支撐。
[0004] 可選擇地，在本領(lǐng)域中是已知的是選擇使用增強(qiáng)體繩或適合于增強(qiáng)目的的纖維并 且將這些增強(qiáng)體繩或適合于增強(qiáng)目的的纖維均勻分散在熱塑性材料產(chǎn)品中。然而，這種配 置的成本使該選擇在商業(yè)上和技術(shù)上均不可行。
[0005] 此外，此處參考公布FR-2. 763. 546作為最接近的現(xiàn)有技術(shù)，所附獨立權(quán)利要求中 的性質(zhì)、特征、方面和/或元件中的至少一些相對于該公布是新穎的并且包含創(chuàng)造性的。
[0006] 本發(fā)明涉及通過提供產(chǎn)品和方法來解決或至少減少現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品的這類問題。方 法涉及在模具中制造熱塑性產(chǎn)品，模具包括至少兩個相對的模具部件，至少兩個相對的模 具部件界定空腔以進(jìn)行從熱塑性材料壓模（pressmould)產(chǎn)品和注射模制產(chǎn)品中的至少一 種，方法包括：提供封裝在熱塑性樹脂中的纖維織物的纖維增強(qiáng)片材；相應(yīng)于產(chǎn)品的形狀 成形纖維增強(qiáng)片材；以及將成形的纖維增強(qiáng)片材布置在產(chǎn)品的外表面上并且適當(dāng)緊密地連 接到產(chǎn)品的外表面。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明，使用根據(jù)本發(fā)明的方法，用于產(chǎn)品的熱塑性材料的精確選擇對于確 保產(chǎn)品的耐用性變得遠(yuǎn)沒有那么關(guān)鍵，即使產(chǎn)品是沖擊吸收元件，如緩沖器或類似物。而 且，對于覆層保護(hù)元件或聲音吸收元件以及類似物，可以獲得相似或相同的益處。作為本發(fā) 明的結(jié)果，傳統(tǒng)產(chǎn)品顯著減少到只有纖維增強(qiáng)片材（多個纖維增強(qiáng)片材）的載體；填充物以 提供主體，但其中所得組合產(chǎn)品的機(jī)械性質(zhì)基本上取決于纖維增強(qiáng)片材（多個纖維增強(qiáng)片 材）。因此，在形狀和形式上與傳統(tǒng)產(chǎn)品相當(dāng)?shù)倪x擇用于該載體/填充物的材料可以由比先 前被認(rèn)為可行或可實現(xiàn)的材料便宜很多的材料制造。
[0008] 還應(yīng)注意的是，纖維增強(qiáng)片材（多個纖維增強(qiáng)片材）中的纖維不需要互相連接或 編織地布置，以將纖維維持在預(yù)先確定的位置中，在現(xiàn)有技術(shù)中優(yōu)選地在模制產(chǎn)品的內(nèi)部 中心。相比之下，這些纖維以片材（多個片材）在熱塑性材料產(chǎn)品的表面上的布置允許纖 維是非編織的，和/或可以包括平行纖維，等等。從而，可以實現(xiàn)成本的進(jìn)一步減少，同時可 以實現(xiàn)期望的機(jī)械性質(zhì)，而沒有如上文提到的現(xiàn)有技術(shù)公開中的昂貴的交織措施。
[0009] 此處應(yīng)注意的是，即使在基于壓模的應(yīng)用中，也不需要用于基礎(chǔ)產(chǎn)品的熱塑性材 料流。例如，當(dāng)將本發(fā)明應(yīng)用于形成LWRT-具有聲學(xué)性質(zhì)和聲音阻尼性質(zhì)的蓬松類型的可 壓縮且可成形的材料一的過程時，另外的強(qiáng)度和剛度可以賦予所得產(chǎn)品，基本上不削弱用 于所得組合產(chǎn)品的LWRT母材的阻尼性質(zhì)。
[0010] 此外，片材（多個片材）被固定到傳統(tǒng)產(chǎn)品，否則不可以實現(xiàn)期望的機(jī)械（包括聲 學(xué)）性質(zhì)。該固定將通常由其中片材（多個片材）與產(chǎn)品的表面結(jié)合的熔合造成，但其他 機(jī)制明顯地不排除在本發(fā)明之外。
[0011] 此外，根據(jù)本發(fā)明，方法呈現(xiàn)了以下的特征：將纖維增強(qiáng)片材以被優(yōu)化用于低切割 損失的形狀劃分成部分，所述形狀來自至少包括矩形、正方形和蜂巢形的組。這有助于切割 損失的最小化。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法呈現(xiàn)了在將組合的纖維增強(qiáng)片材相應(yīng)于產(chǎn)品的形 狀成形之前，將兩個或更多個纖維增強(qiáng)片材焊接或以其他方式連接在一起的特征。從而，可 以提供板的另外松散纖維增強(qiáng)片材的凝聚。
[0012] 本發(fā)明具有大量另外優(yōu)選的實施方案，其中一些界定在如下的所附從屬權(quán)利要求 中。
[0013] 在優(yōu)選的實施方案中，根據(jù)本發(fā)明的方法可以呈現(xiàn)包括基本上同時（例如在產(chǎn)品 的模制期間）進(jìn)行成形纖維增強(qiáng)片材的步驟并且將變形的片材布置在產(chǎn)品上的步驟的特 征。通常本發(fā)明并且尤其此實施方案的巨大優(yōu)勢是基本上單個過程步驟允許增強(qiáng)的產(chǎn)品的 制造。
[0014] 在優(yōu)選的實施方案中，根據(jù)本發(fā)明的方法可以呈現(xiàn)以下特征：提供纖維增強(qiáng)片材 的步驟包括抵靠模具部件中的一個模具部件的模具空腔表面布置纖維增強(qiáng)片材。還在此實 施方案中，應(yīng)注意的是，由此增強(qiáng)體結(jié)合熱塑性母材的成形允許根據(jù)本發(fā)明的益處的強(qiáng)有 力且精妙且簡單的實現(xiàn)。
[0015] 在具有就在上文描述的兩個優(yōu)選特征的實施方案中，方法可以呈現(xiàn)以下的另外的 特征：將纖維增強(qiáng)片材布置在熱塑性材料的球粒（apillofthermoplasticmaterial)和 模具部件中的所述一個模具部件的模具空腔表面之間。在該非常實用的實施方案中，方法 導(dǎo)致熱塑性母材與片材一起模制以產(chǎn)生層壓件。該實施方案可以呈現(xiàn)還包括將另外的纖維 增強(qiáng)片材布置在熱塑性材料的球粒和模具部件中的另一個模具部件的模具空腔表面之間 的特征。因此，可以產(chǎn)生夾層結(jié)構(gòu)，其中熱塑性材料封閉在纖維增強(qiáng)片材之間。從而可以實 現(xiàn)對收縮的效應(yīng)的較好抵抗。
[0016] 將不同類型的纖維增強(qiáng)片材布置在產(chǎn)品的相對側(cè)面上是可能的。例如，產(chǎn)品的相 對側(cè)面上的片材可以彼此增補(bǔ)或補(bǔ)充，以實現(xiàn)所得組裝的產(chǎn)品的期望的機(jī)械性質(zhì)。在產(chǎn)品 的相對側(cè)面上，可以布置含有不同類型的纖維的片材。纖維定向可以在產(chǎn)品的相對表面上 的片材之間變化。例如，纖維在分離的纖維增強(qiáng)片材中的纖維定向可以被布置為以一定角 度交叉。其中含有纖維的熱塑性樹脂可以在產(chǎn)品的相對側(cè)面上的片材之間變化。在片材的 核心材料（corematerial)的相對側(cè)面上具有不同類型的纖維增強(qiáng)片材的所得產(chǎn)品的機(jī)械 性質(zhì)可以由技術(shù)人員自由設(shè)計。例如，玻璃纖維和芳綸纖維可以用于片材中或用于片材在 產(chǎn)品的受沖擊或壓力影響較大的側(cè)面或表面上，而鋼和碳纖維可以證明為更適合于抵御拉 力，以增強(qiáng)所得產(chǎn)品的在更經(jīng)受拉力的側(cè)面上的抗拉強(qiáng)度。
[0017] 在呈現(xiàn)就在前述兩個段落中的特征的實施方案中，方法可以呈現(xiàn)以下的另外的特 征：在使預(yù)組裝件進(jìn)入模具中之前，預(yù)組裝熱塑性材料的球粒和至少一個纖維增強(qiáng)片材。這 能夠?qū)崿F(xiàn)非常有效的方法。
[0018] 在優(yōu)選的實施方案中，根據(jù)本發(fā)明的方法可以呈現(xiàn)以下特征：布置纖維增強(qiáng)片材 包括將纖維增強(qiáng)片材局部地布置在產(chǎn)品的外表面的所選部分上。這使制造商能夠節(jié)省相對 昂貴的纖維增強(qiáng)片材，并且僅在需要時應(yīng)用片材。此外，此實施方案允許正方形切割或矩形 切割以使廢物最少。同樣其他形狀的切割自然也是可能的，其中應(yīng)注意的是，這種切割的形 狀僅優(yōu)選地選擇來使切割損失最少。
[0019] 在優(yōu)選的實施方案中，根據(jù)本發(fā)明的方法可以呈現(xiàn)以下特征：布置纖維增強(qiáng)片材 包括將雙重纖維增強(qiáng)片材在產(chǎn)品的外表面上或使纖維增強(qiáng)片材在產(chǎn)品的外表面上交叉。在 此實施方案中，額外的強(qiáng)度可以在安裝點處和/或用于插入安裝工具（如螺釘和螺栓）的 貫通孔實現(xiàn)。在彼此的頂部上的不同類型的纖維增強(qiáng)片材是可能的。同樣地，疊加的且甚 至可能交叉的纖維增強(qiáng)片材的不同纖維定向是可能的。
[0020] 在優(yōu)選的實施方案中，根據(jù)本發(fā)明的方法可以呈現(xiàn)還包括在將纖維增強(qiáng)片材布置 在產(chǎn)品的外表面上之前預(yù)加熱纖維增強(qiáng)片材的特征。就片材和產(chǎn)品的所需的加熱之間發(fā)生 的差異而言，這些可以使用纖維增強(qiáng)片材的預(yù)加熱來均衡。
[0021] 此外，如上文提到的，在另一方面，本發(fā)明涉及包含熱塑性材料的層和增強(qiáng)體的產(chǎn) 品，其中增強(qiáng)體包括至少一個纖維增強(qiáng)片材并且布置在層的外表面上并且適當(dāng)緊密地連接 到層的外表面，其中纖維增強(qiáng)片材以至少一種優(yōu)化用于低切割損失的形狀被劃分成部分， 所述形狀來自至少包括矩形、正方形和蜂巢形或六角形的組，并且其中兩個或更多個纖維 增強(qiáng)片材焊接在一起。相對于其中片材或其部分松散地布置在壓?；蜃⑸淠Ｖ械膶嵤┓?案，纖維增強(qiáng)片材優(yōu)選地在壓模或注射模制之前焊接或以其他方式連接在一起，以改進(jìn)片 材或其部分的凝聚，并且從而限制片材或其部分在模具中位移的可能性。
[0022] 在優(yōu)選的實施方案中，根據(jù)本發(fā)明的產(chǎn)品可以呈現(xiàn)以下特征：纖維增強(qiáng)片材包括 基本上連續(xù)的纖維，優(yōu)選地或僅僅通過實例的方式，有機(jī)片材（Organo sheet)或有時以其 他方式被稱為有機(jī)薄板（Organoblech)，比如來自Bond Laminates GmbH的
[0023] 在優(yōu)選的實施方案中，根據(jù)本發(fā)明的產(chǎn)品可以呈現(xiàn)以下特征：纖維增強(qiáng)片材的纖 維部件包括至少一種類型的纖維，所述至少一種類型的纖維來自至少包括以下的組：鋼絲 繩、天然纖維、玻璃纖維、碳纖維和芳綸纖維。
[0024] 在優(yōu)選的實施方案中，根據(jù)本發(fā)明的產(chǎn)品可以呈現(xiàn)以下特征：產(chǎn)品的熱塑性材 料是至少一種相對便宜的材料，所述至少一種相對便宜的材料來自包括以下的組：GMT、 D-LFT、LWRT和回收材料。
[0025] 特征的所有組合在本發(fā)明的在本文的公開內(nèi)被認(rèn)為是可行的。