具有用來連接熱塑性塑料構(gòu)件的功能層的纖維增強的熱固性塑料構(gòu)件的制作方法
【專利摘要】用來通過材料鎖合將熱固性塑料構(gòu)件（1）與熱塑性塑料構(gòu)件（9）接合的方法，在此方法中這兩個構(gòu)件借助熱固性塑料構(gòu)件（1）的功能層（3）相互連接，將所述熱塑性塑料構(gòu)件（9）直接設(shè)置在硬化的熱固性塑料構(gòu)件（1）的功能層（3）上，因此在熱塑性塑料構(gòu)件（9）和熱固性塑料構(gòu)件（1）的功能層（3）之間設(shè)置有滲出區(qū)（11）。
【專利說明】
具有用來連接熱塑性塑料構(gòu)件的功能層的纖維増強的熱固性塑料構(gòu)件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于纖維增強的熱固性塑料構(gòu)件的制造方法，所述熱固性塑料構(gòu)件能夠與熱塑性塑料構(gòu)件材料鎖合地連接、尤其是焊接，在所述方法中為了形成基體將具有粘的熱固性的基質(zhì)的增強纖維放入硬化裝置中并且使熱固性的基質(zhì)在壓力和/或熱量下淬火和/或硬化，其中在此硬化工藝之前或之時為了涂覆該基體至少在為連接熱塑性塑料構(gòu)件而設(shè)置的接合區(qū)域中將功能層設(shè)置在粘的熱固性的基質(zhì)和/或增強纖維上，該功能層在硬化工藝期間與熱固性的基質(zhì)和/或增強纖維固定相連。
[0002]本發(fā)明還涉及一種這樣制成的熱固性塑料構(gòu)件，所述熱固性塑料部件能夠與熱塑性塑料構(gòu)件材料鎖合地連接、尤其是焊接，其中所述熱固性塑料構(gòu)件具有基體，所述基體包括置于硬化的熱固性的基質(zhì)中的增強纖維，并且至少在為連接熱塑性塑料構(gòu)件而設(shè)置的接合區(qū)域中涂敷有功能層。
[0003]本發(fā)明還涉及一種借助材料鎖合的連接、尤其是焊接將這種熱固性塑料構(gòu)件與熱塑性塑料構(gòu)件接合的方法，在此方法中這兩個構(gòu)件借助熱固性塑料構(gòu)件的功能層相互連接，并且還涉及一種通過這種接合方式制成的復(fù)合構(gòu)件。
【背景技術(shù)】
[0004]復(fù)合纖維構(gòu)件由于其堅固性以及低的重量尤其在航空、宇宙航行以及汽車技術(shù)中變得越來越重要。在此尤其應(yīng)用了玻璃纖維增強的塑料(GFK)，并且越來越應(yīng)用碳纖維增強的塑料(CFK)。
[0005]纖維增強的構(gòu)件具有增強纖維、尤其是碳纖維、玻璃纖維和/或尼龍纖維，它們埋入或置入尤其熱塑性和/或熱固性的基質(zhì)中。該增強纖維在此尤其使該構(gòu)件具有必要的堅固性或剛性。相反，該基質(zhì)的主要效果是保持增強纖維的期望形狀。因此，這些增強纖維通過基質(zhì)來定向、支撐以及保護。
[0006]由于尤其在堅固性和剛性方面具有更好機械特性，具有熱固性基質(zhì)的纖維增強的構(gòu)件在許多應(yīng)用情況下都是優(yōu)選的。熱固性塑料的交聯(lián)稱為硬化。它在此可指交聯(lián)的聚合或例如加聚或縮聚。因為熱固性塑料或熱固性的基質(zhì)在硬化工藝之后不能再熔化，所以纖維增強的熱固性塑料構(gòu)件必須在此硬化工藝之前或之時定型。此外由此該特性，硬化的熱固性塑料構(gòu)件不能與其它構(gòu)件、尤其是熱塑性塑料構(gòu)件直接焊接。
[0007]在應(yīng)用粘合劑和/或增附劑、尤其是點燃劑的情況下，由現(xiàn)有技術(shù)已知的接合方法例如是熱固性塑料構(gòu)件與熱塑性塑料構(gòu)件的粘合。在此的缺點是，由于額外的工藝步驟使工藝持續(xù)時間長，并且由此提高了成本。
[0008]此外已知的接合方法還包括，這種構(gòu)件以形鎖合和/或力鎖合的方式連接。因此，它們能夠借螺釘和/或鉚釘相互連接。但在此不利的是，在固定器件插入和/或插穿時會纖維增強的熱固性塑料構(gòu)件的纖維狀組織。因此會降低該構(gòu)件的堅固性。備選地或附加地，當(dāng)然也能夠在硬化之后例如借助熱塑性塑料構(gòu)件形狀配合地對熱固性塑料構(gòu)件進行擠壓包封。但以這種方式也不能在這兩個構(gòu)件之間形成足夠牢固的連接。此外所有上面提到的連接方法的缺點都是復(fù)雜且昂貴。
[0009]由DE10 2010 007 824 Al還已知一種用于熱固性的碳纖維復(fù)合構(gòu)件的制造和接合方法，其借助電阻焊方法提供技術(shù)上可靠的復(fù)合。對于該電阻焊來說，應(yīng)用了具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的碳纖維織物作為加熱元件，其設(shè)置在這兩個待連接的構(gòu)件之間。這些碳纖維織物在其表面上用熱塑性塑料浸漬或連續(xù)地弄濕。借助這種浸漬的碳纖維織物，在壓力和提高的溫度下將兩個熱固性的構(gòu)件或熱固性的構(gòu)件通過連接到熱固性構(gòu)件上的熱塑性薄膜與熱塑性的構(gòu)件焊接。
[0010]但應(yīng)用薄膜的缺點是，尤其在構(gòu)件結(jié)構(gòu)復(fù)雜時無法確保，該連接薄膜在整個表面上抵靠在熱固性塑料構(gòu)件上。這些所謂的干燥位置削弱了熱固性塑料構(gòu)件和與之相連的構(gòu)件之間的連接區(qū)域。此外在應(yīng)用這種薄膜的情況下，該制造方法配置得非常復(fù)雜且昂貴。
[0011]該已知的連接方法的另一缺點是，在這兩個相互待連接的構(gòu)件之間總是必須放入浸漬的碳纖維織物。因此，熱固性塑料構(gòu)件和熱塑性塑料構(gòu)件的連接配置得非常復(fù)雜且昂貴。此外尤其在構(gòu)件結(jié)構(gòu)復(fù)雜時還存在著這樣的危險，即設(shè)置在連接區(qū)域中的浸漬碳纖維織物會起褶皺，因此在碳纖維織物和兩個相互待連接的構(gòu)件之至少一個之間形成干燥位置，這又會削弱此連接區(qū)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]因此本發(fā)明的目的是，提供一種具有功能層的纖維增強的熱固性塑料構(gòu)件的制造方法，創(chuàng)造這種纖維增強的熱固性塑料構(gòu)件，提供一種將這種纖維增強的熱固性塑料構(gòu)件與熱塑性塑料構(gòu)件接合的方法，并且創(chuàng)造一種這樣制成的復(fù)合構(gòu)件，借助該復(fù)合構(gòu)件能夠解決上面提到的缺點。
[0013]此目的通過一種具有獨立權(quán)利要求1的特征的纖維增強的熱固性塑料構(gòu)件的制造方法得以實現(xiàn)，并且借助一種具有獨立權(quán)利要求6的特征的、能夠材料鎖合地與熱塑性塑料構(gòu)件連接的熱固性塑料構(gòu)件得以實現(xiàn)，并且通過一種具有獨立權(quán)利要求14的特征的、經(jīng)由材料鎖合來接合熱固性塑料構(gòu)件和熱塑性塑料構(gòu)件的方法得以實現(xiàn)，以及通過一種具有獨立權(quán)利要求18的特征的復(fù)合構(gòu)件得以實現(xiàn)。
[0014]提出了一種用于至少淬火的、尤其完全硬化的纖維增強的熱固性塑料構(gòu)件的制造方法，該熱固性塑料構(gòu)件能夠與為此設(shè)置的熱塑性塑料構(gòu)件材料鎖合地連接。在此制造方法中，在硬化工藝之前或之時在還未變硬的熱固性的基體上，將熱塑性的或熱塑性/熱固性的功能層至少涂布在為連接熱塑性塑料構(gòu)件而設(shè)置的接合區(qū)域中。該熱固性的基體在此包括增強纖維、尤其是碳纖維和有粘性的熱固性基質(zhì)。所述至少局部涂布的基體在硬化裝置中在壓力和/或熱量下淬火和/或硬化。此外，在此優(yōu)選將它帶到期望的最終形狀。在此硬化工藝中，熱塑性的或熱塑性/熱固性的功能層材料鎖合地與熱固性的基質(zhì)和/或基體的增強纖維相連。借助該熱塑性的或熱塑性/熱固性的功能層，該淬火的或完全硬化的熱固性的基體在結(jié)束其制造方法之后在隨后的接合方法中與為此設(shè)置的熱塑性塑料構(gòu)件連接。
[0015]因此主要提出了一種用于纖維增強的熱固性塑料構(gòu)件的制造方法，所述熱固性塑料部件能夠與熱塑性塑料構(gòu)件材料鎖合地連接、尤其是焊接，在按本發(fā)明的制造方法中，為了形成基體，將增強纖維、尤其是碳纖維、玻璃纖維和/或尼龍纖維借助粘性的熱固性基質(zhì)帶到硬化裝置中。該增強纖維能夠以切短的纖維、切短的線、帶子、織物墊子、網(wǎng)狀物和/或預(yù)浸料(Prepreg)的形式提供。在此，概念預(yù)浸料指帶子或織物墊子或織物網(wǎng)狀物，它們借助樹脂、優(yōu)選借助熱固性的矩陣材料預(yù)浸漬，和/或必要時預(yù)硬化。用于熱固性基質(zhì)的材料尤其是環(huán)氧樹脂或聚氨基甲酸脂類，尤其是一種成份、兩種成份或三個成份的樹脂。這種硬化裝置能夠是爐子、高壓鍋或真空擠壓器。但也可考慮其它裝置，只要適合對熱固性的基質(zhì)進行淬火和/或硬化。
[0016]同樣完全不同的方式和方法放入增強纖維和熱固性的基質(zhì)。例如可考慮的是，將增強纖維單獨地作為織物和/或作為網(wǎng)狀物放入硬化裝置中，并且隨后通過噴入有粘性的熱固性基質(zhì)借助該基質(zhì)包圍和/或潤滑。但備選地或附加的是，由增強纖維和熱固性基質(zhì)構(gòu)成的組合物也能夠作為預(yù)浸料放入硬化裝置中。當(dāng)然，也能夠?qū)⒍鄠€這種層放入硬化裝置中，尤其是放在模具上。
[0017]在將增強纖維和有粘性的熱固性基質(zhì)放入此硬化裝置中之后，在壓力和/或熱量下使熱固性的基質(zhì)淬火和/或硬化。在此硬化工藝之前或之時，為了涂敷基體，至少在為連接熱塑性塑料構(gòu)件而設(shè)置的接合區(qū)域中將功能層設(shè)置在尤其有粘性的熱固性基質(zhì)上和/或增強纖維上。但還備選地，整個基體也能夠借助這種功能層覆蓋。該功能層在硬化工藝時材料鎖合地與熱固性的基質(zhì)和/或增強纖維相連。
[0018]按本發(fā)明，在硬化工藝之前或之時在尤其有粘性的熱固性基質(zhì)和/或增強纖維上，至少在接合區(qū)域中或在增強纖維-基質(zhì)-復(fù)合物的構(gòu)成此接合區(qū)域的區(qū)域中涂敷、優(yōu)選噴射有該功能層。但備選地或附加的是，該功能層尤其在硬化裝置閉合之后在硬化裝置的模具上，至少噴射在硬化工藝期間抵靠在基體或熱固性塑料構(gòu)件的接合區(qū)域上的區(qū)域上。通過功能層的噴射，能夠有利地避免干燥位置，在此干燥位置的區(qū)域中該功能層未在整個表面上抵靠在基體上。如果使用薄膜作為功能層，則這種干燥位置尤其在構(gòu)件結(jié)構(gòu)復(fù)雜時出現(xiàn)。通過該功能層的噴射，能夠在功能層和基體之間在接合區(qū)域中確保全面積的并因此非常牢固的連接。此外，該纖維增強的熱固性塑料構(gòu)件(其適合與熱塑性塑料構(gòu)件焊接)能夠通過功能層的噴射非常成本低廉且快速地制出。
[0019]有利的是，該功能層作為流體、膏、粉末和/或顆粒涂敷、尤其是噴射。因此能夠尤其良好地調(diào)節(jié)功能層的厚度。
[0020]同樣有利的是，該功能層構(gòu)成為多層的，尤其具有基本上熱固性的第一涂層、基村上熱塑性的第二涂層和/或設(shè)置在這兩個涂層之間的熱塑性/熱固性的混合涂層。尤其優(yōu)選的是，第一涂層借助基體構(gòu)成粘附邊界面，而第二涂層構(gòu)成連接面，用來與為此設(shè)置的熱塑性塑料構(gòu)件連接、尤其是焊接。有利的是，這些涂層依次涂敷、尤其是噴射在模具和/或基體上。
[0021]還有利的是，噴射的材料(其構(gòu)成功能層)的粘度這樣進行選擇，即尤其在構(gòu)件幾何形狀復(fù)雜時該材料均勻地潤濕模具和/或基體，和/或基本上不會流走，因此功能層在硬化工藝之前或之時不會裂開。
[0022]如果功能層與熱固性的基質(zhì)和/或增強纖維在硬化工藝期間通過粘附相連，則能夠確保功能層和熱固性基質(zhì)和/或增強纖維之間的足夠牢固的連接。熱固性的基質(zhì)和/或增強纖維因此與功能層直接地連接、尤其是粘合，而未應(yīng)用附加介質(zhì)如粘合劑和/或點燃劑。因此在功能層和熱固性基質(zhì)和/或增強纖維之間形成有粘附邊界面。功能層因此與熱固性基質(zhì)和/或增強纖維具有非常牢固的連接，因此基本上可以避免功能層從基體上松脫。
[0023]有利的是，在形成粘附邊界面時熱塑性/熱固性的功能層的熱固性成份在此硬化工藝期間沿粘附邊界面的方向迀移，并且熱塑性的成份背向該方向迀移。因此能夠在功能層和基體以及為此設(shè)置的熱塑性塑料構(gòu)件之間實現(xiàn)更強的結(jié)合。
[0024]有利的是，熱固性的基質(zhì)在濕式浸漬方法中尤其在噴射功能層之前噴射到增強纖維上，并且在注射方法中尤其在噴射功能層之后噴到硬化裝置中和/或與增強纖維一起作為預(yù)浸料放到硬化裝置中。
[0025]同樣有利的是，硬化裝置的模具在噴射功能層之前預(yù)加熱，和/或在硬化工藝期間保持優(yōu)選恒定不變的溫度。優(yōu)選的是，該溫度高于或等于熱固性基質(zhì)和/或用在功能層中的熱固性塑料的硬化溫度，即優(yōu)選在100°C和200°C之間，尤其優(yōu)選是120°C，并且低于用在功能層中的熱塑性材料的熔化溫度，即優(yōu)選在100° C和300° C之間，尤其優(yōu)選是200° Co由于熱塑性材料的熔化溫度高于熱固性塑料的硬化溫度，所以熱固性塑料硬化，而不會完全熔化該熱塑性塑料。因此能夠有利地避免功能層局部地撕裂，因為加熱到熔化溫度之上的熱塑性塑料由于期由此上升的粘度可能會流走。上面提到的溫度范圍的另一優(yōu)點在于，尤其在熱塑性/熱固性的功能層中加熱到硬化溫度的熱固性塑料沿基體的方向(即沿待形的粘附邊界面的方向)加快迀移，而功能層的熱塑性成份沿接合面的方向加快迀移，在該接合面的區(qū)域中纖維增強的熱固性塑料構(gòu)件隨后能夠與為此設(shè)置的熱塑性塑料構(gòu)件連接、尤其是焊接。因此有利的是，在功能層和纖維增強的熱固性塑料構(gòu)件之間，該粘合連接在粘附邊界面的區(qū)域中變得更牢固。同時，通過功能層的接合區(qū)域中的更高熱塑性濃度，還改善了纖維增強的熱固性塑料構(gòu)件與為此設(shè)置的熱塑性塑料構(gòu)件之間的連接質(zhì)量。
[0026]按本發(fā)明，熱固性塑料構(gòu)件(其能夠與熱塑性塑料構(gòu)件連接、尤其是焊接)具有基體，該基體包括置入硬化的熱固性基質(zhì)中的增強纖維、尤其是碳纖維、玻璃纖維和/或尼龍纖維，并且至少設(shè)置得用來連接熱塑性塑料構(gòu)件的接合區(qū)域設(shè)置有(尤其是涂敷有)功能層。該功能層是熱塑性的或熱塑性/熱固性的功能層。因此有利的是，熱固性塑料構(gòu)件能夠快速且不復(fù)雜地在焊接方法或澆鑄方法的范疇與熱塑性塑料構(gòu)件連接。
[0027]借助熱塑性/熱固性的功能層，能夠確?；w和功能層之間的以及功能層和熱塑性塑料構(gòu)件之間的尤其牢固的連接，所述熱塑性塑料構(gòu)件設(shè)置得用來連接、尤其是焊接熱固性塑料構(gòu)件。因此，功能層的熱固性塑料尤其在基本上熱固性的基體和功能層之間形成了尤其牢固的連接、尤其是粘合連接。同時在形成尤其牢固的材料鎖合(尤其是焊接連接)的情況下，功能層的熱塑性塑料還實現(xiàn)了與為此設(shè)置的熱塑性塑料構(gòu)件的連接、尤其是焊接。
[0028]有利的是，功能層是噴射層或薄膜。構(gòu)成為噴射層的功能層的特征尤其在于，在功能層和基體之間基本上未形成干燥位置。因此，功能層和噴射層在整個表面上抵靠在基體上。噴射層優(yōu)選根據(jù)前面所述的制造方式構(gòu)成，其中提到的特征能夠單個地或以任意的組合方式存在。
[0029]如果在功能層和基體之間構(gòu)成了粘附邊界面，則能夠確保它們兩者之間的尤其可靠的連接。因此，該功能層與基體、尤其與熱固性的基質(zhì)和/或增強纖維直接地連接、尤其是粘合，
還有利的是，熱塑性/熱固性的功能層的熱固性塑料與熱固性的基質(zhì)相同或至少在最大程度上類似。因此能夠在功能層和基體、尤其熱固性的基質(zhì)和/或增強纖維之間之間確保非常牢固的結(jié)合。
[0030]用在功能層中的熱塑性塑料優(yōu)選是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)或聚酰胺、尤其是聚酰胺11或12。但備選地，同樣也可考慮其它技術(shù)上可能的熱塑性塑料。作為熱固性塑料，尤其一種成份、兩種成份或三個成份的環(huán)氧樹脂或聚氨基甲酸脂類是優(yōu)選的。
[0031]為了在基體上確保功能層的高牢固的連接，同時優(yōu)化此功能層的特性以便與為此設(shè)置的熱塑性塑料構(gòu)件連接，使得功能層在熱塑性塑料構(gòu)件和纖維增強的熱固性塑料構(gòu)件之間形成尤其牢固的連接，有利的是，在粘附邊界面的范圍內(nèi)熱塑性/熱固性的功能層的熱固性成份大于為與熱塑性塑料構(gòu)件接合而設(shè)置的連接面的范圍內(nèi)的熱固性成份。因此，熱塑性/熱固性的功能層的熱固性塑料部分(其在與基體連接的連接區(qū)域中以較高的濃度存在)的作用是，功能層尤其牢固地與纖維增強的基體的熱固性基質(zhì)連接、尤其是粘合。同時，在功能層的連接面中以更高濃度存在的熱固性塑料部分的作用是，使功能層更好地與為此設(shè)置的熱塑性塑料構(gòu)件尤其牢固地連接。
[0032]有利的是，熱塑性/熱固性的功能層的熱塑性成份高于或等于所述熱固性成份。因此，熱塑性/熱固性的功能層的熱塑性成份尤其能夠使硬化的纖維增強的熱固性塑料構(gòu)件與為此設(shè)置的熱塑性塑料構(gòu)件連接、尤其是焊接。在相互基本上平衡熱塑性塑料與熱固性塑料的比例時，有利的是，在功能層和纖維增強的熱固性塑料構(gòu)件之間確保了尤其牢固的粘合連接，并且確保了功能層與為此設(shè)置的熱塑性塑料構(gòu)件的尤其牢固的連接、尤其是焊接連接。
[0033]在本發(fā)明的有利的改進方案，所述功能層尤其在其整個表面上具有ΙΟμπι至ΙΟΟΟμm、尤其150μπι至750μπι的厚度。功能層尤其優(yōu)選基本上在其整個表面上具有均勻的厚度。因此能夠確保，在焊接為此設(shè)置的熱塑性塑料構(gòu)件時功能層不是完全熔化，因此熱塑性塑料構(gòu)件直接地抵靠在熱固性塑料構(gòu)件上。這可能會削弱這兩個尤其相互焊接的構(gòu)件之間的連接區(qū)域。尤其通過噴射方法能夠形成尤其薄的功能層。通過非常薄的功能層，能夠降低纖維增強的熱固性塑料構(gòu)件的制造成本。
[0034]此外通過上面提到的噴射方法，能夠避免功能層和基體之間的干燥位置。有利的是，功能層因此在整個表面上貼靠在基體上，因此功能層尤其通過其整個接觸區(qū)域非常牢固地與基體粘合。
[0035]有利的是，熱固性塑料構(gòu)件或基體在多個相互隔開的或至少局部地重疊的區(qū)域中用功能層進行涂敷。因此有利的是，該熱固性塑料構(gòu)件在多個位置與一個或多個熱塑性塑料構(gòu)件連接、尤其是焊接。還有利的是，功能層相互具有相同的和/或不同的厚度。
[0036]在按本發(fā)明的方法中，為了通過材料鎖合的連接、尤其是焊接將熱固性塑料構(gòu)件與熱塑性塑料構(gòu)件接合，在此方法中這兩個構(gòu)件借助熱固性塑料構(gòu)件的功能層相互連接，并且還涉及一種通過這種接合方式制成的。在此，熱塑性塑料構(gòu)件直接地結(jié)合、尤其是焊接在熱固性塑料構(gòu)件的功能層上，其中在熱塑性塑料構(gòu)件和熱固性塑料構(gòu)件的功能層之間形成了滲出區(qū)。滲出區(qū)的特征在于熱塑性塑料構(gòu)件朝熱固性塑料構(gòu)件的功能層的均勻的材料過渡。滲出區(qū)優(yōu)選具有約20μπι至40μπι的厚度。滲出區(qū)確保了尤其焊接的熱塑性塑料構(gòu)件和尤其纖維增強的熱固性塑料構(gòu)件之間的非常牢固的連接。此外，該接合方法是一種纖維增強的熱固性塑料構(gòu)件與熱塑性塑料構(gòu)件的成本非常低廉且快速的連接。
[0037]有利的是，熱固性塑料構(gòu)件根據(jù)前面所述的制造方式制成和/或構(gòu)成，其中提到的方法步驟以及特征能夠單個地或以任意的組合方式存在。
[0038]如果熱塑性塑料構(gòu)件和/或熱固性塑料構(gòu)件的功能層尤其局部地預(yù)加熱和/或熔化，并且優(yōu)選局部熔化的熱塑性塑料構(gòu)件壓在熱固性塑料構(gòu)件的功能層上，則能夠尤其快速且不復(fù)雜地使熱固性塑料構(gòu)件與熱塑性塑料構(gòu)件連接。
[0039]但備選地，熱固性塑料構(gòu)件也能夠尤其在澆鑄方法中作為預(yù)硬化的或硬化的插入件插入壓鑄模中，并且隨后在模具閉合時借助構(gòu)成熱塑性塑料構(gòu)件的熱塑性塑料熔化物進行噴射。在此，熱塑性塑料構(gòu)件作為熱塑性塑料熔化物直接噴射在熱固性塑料構(gòu)件的功能層上。此制造方法尤其適用于復(fù)雜的復(fù)合構(gòu)件，其具有通過纖維增強的熱固性塑料構(gòu)件構(gòu)成的外部輪廓和/或罩、通過熱塑性塑料構(gòu)件構(gòu)成的功能元件(尤其是柱)、止動元件和/或固定器件，其優(yōu)選噴射在熱固性塑料構(gòu)件的內(nèi)側(cè)上。合適的澆鑄模具包括兩個或多個鑄造模具部件。這些鑄造模具部件中的一個或多個具有一個或多個噴射通道，有粘性的熱塑性材料通過這些噴射通道噴射。
[0040]按本發(fā)明，該復(fù)合構(gòu)件具有至少一個熱固性塑料構(gòu)件和至少一個熱塑性塑料構(gòu)件，它們借助至少一個功能層相互連接。所述熱塑性塑料構(gòu)件直接與熱固性塑料構(gòu)件的功能層連接、尤其是焊接。因此，能夠非?？焖偾页杀镜土圃斐鲞@種復(fù)合構(gòu)件。在熱塑性塑料構(gòu)件和功能層之間設(shè)置有滲出區(qū)。因此確保了熱塑性塑料構(gòu)件和熱固性塑料構(gòu)件之間的尤其牢固的連接。
[0041]尤其有利的是，熱固性塑料構(gòu)件根據(jù)前面的描述制成、構(gòu)成和/或與熱塑性塑料構(gòu)件連接，其中提到的方法特征能夠單個地或以任意的組合方式存在。
[0042]為了確保熱固性塑料構(gòu)件和熱塑性塑料構(gòu)件之間的尤其牢固的連接，熱塑性塑料構(gòu)件在與熱固性塑料構(gòu)件連接的連接區(qū)域中通過功能層與熱固性的基體間隔開來。該功能層因此在熱塑性塑料構(gòu)件涂敷、尤其是焊接時不會完全透過。換而言之，在其整個接觸區(qū)域上借助功能層確保了熱塑性塑料構(gòu)件和熱固性塑料構(gòu)件之間的非常牢固的連接，因為它們通過與基體的粘合形成了粘附邊界面，并且通過與熱塑性塑料構(gòu)件的連接、尤其是焊接形成了滲出區(qū)。
[0043]還有利的是，熱塑性塑料構(gòu)件的熱塑性塑料與熱塑性的或熱塑性/熱固性的功能層相同或至少在最大程度上類似。因此能夠形成滲出區(qū)，它確保了熱塑性塑料構(gòu)件與熱固性塑料構(gòu)件的非常牢固的連接。
[0044]尤其對于熱塑性/熱固性的功能層來說，該連接面與構(gòu)成粘附邊界面的區(qū)域相比具有更高的熱塑性成份，熱塑性塑料構(gòu)件設(shè)置、尤其是焊接在該連接面上。因此，該功能層與焊接在上面的熱塑性塑料構(gòu)件構(gòu)成了非常牢固的連接，該功能層在與熱塑性塑料構(gòu)件或與功能層的連接面接合的接合區(qū)域中配備有更高的熱塑性成份或更高的熱塑性濃度。所有工業(yè)可用的熱塑性塑料、尤其是ABS和/或聚酰胺、尤其是聚酰胺11和/或12都適合當(dāng)作熱塑性塑料來用。
【附圖說明】
[0045]在下面的實施例中說明了本發(fā)明的其它優(yōu)點。其中:
圖1在橫截面中示出了纖維增強的熱固性塑料構(gòu)件具有功能層的區(qū)域； 圖2在橫截面中分別示出了纖維增強的熱固性塑料構(gòu)件和熱塑性塑料構(gòu)件在接合、尤其是燭接之前的區(qū)域；以及
圖3在橫截面中示出了復(fù)合構(gòu)件與熱塑性塑料構(gòu)件的連接區(qū)域，該熱塑性塑料構(gòu)件連接、尤其是焊接到熱固性塑料構(gòu)件的功能層上。
【具體實施方式】
[0046]圖1示出了熱固性塑料構(gòu)件I的橫截面，其包括基體2和功能層3。該熱固性塑料構(gòu)件I在此構(gòu)成為纖維增強的熱固性塑料構(gòu)件。因此，該基體2包括增強纖維4，其埋入塑料基質(zhì)5中。該增強纖維能夠是玻璃、碳和/或尼龍纖維。在此實施例中，該增強纖維4構(gòu)成為碳纖維。該碳纖維能夠作為切短的纖維、切短的線、帶子或如此處所示的一樣作為織物墊布置在該基體2中。同樣還可考慮的是，引入增強纖維作為編織物(即至少兩個相疊放置的織物墊)。該基質(zhì)5在此是熱固性的塑料，尤其是環(huán)氧樹脂或聚氨基甲酸脂類。該熱固性的基質(zhì)5在此硬化并且使增強纖維4具有形狀穩(wěn)定性。該增強纖維4首先使基體2或熱固性塑料構(gòu)件I具有必要時的堅固性。
[0047]該熱固性的基體2能夠具有各種任意的形狀。因此該基體2能夠例如是車輛的車射構(gòu)件亦或也可以是這種車輛的內(nèi)護板。這種熱固性的基體或熱固性塑料構(gòu)件具有復(fù)雜的構(gòu)件幾何形狀，尤其具有自由形狀表面和/或側(cè)凹。
[0048]這種熱固性的構(gòu)件的主要問題在于，它在硬化之后只能以非常昂貴的方法才能與其它構(gòu)件連接。此外該方法的缺點是，連接質(zhì)量不是特別好，因此存在著這兩個構(gòu)件在負載時相互松脫的危險。
[0049]按本發(fā)明，按圖1的熱固性塑料構(gòu)件I因此具有功能層3。該功能層3是熱塑性塑料或者由熱塑性塑料和熱固性塑料構(gòu)成的混合體。在熱塑性/熱固性的功能層3中，熱固性塑料與熱塑性塑料的成份比優(yōu)選是1/4、1/3、1/2或優(yōu)選是1/1。
[0050]功能層3借助粘性直接地與基體2相連、尤其是粘合。因此在功能層3和基體2之間形成有粘附邊界面6。該功能層3在此如圖1所示的一樣只與基體的熱固性的基質(zhì)5相連，亦或也額外地或附加地與增強纖維4相連。該粘附邊界面6是熱固性的基質(zhì)5朝熱塑性的或熱塑性/熱固性的功能層的清晰過渡部位。在它們之間未布置滲出區(qū)。也未設(shè)置連接介質(zhì)，尤其是粘合劑和/或點燃劑。
[0051]該功能層3設(shè)置在熱固性塑料構(gòu)件I的接合區(qū)域7a中。功能層3在其背向基體2的側(cè)面上具有連接面8，熱固性塑料構(gòu)件I能夠在該連接面上與為此設(shè)置的熱塑性塑料構(gòu)件9連接、尤其是焊接(參照圖2和3)。該熱固性塑料構(gòu)件I也能夠具有多個這樣構(gòu)成的接合區(qū)域7a，它在此接合區(qū)域中與一個或多個熱塑性塑料構(gòu)件9連接、尤其是焊接。
[0052]與基體2相比，該功能層3構(gòu)造得非常薄。它優(yōu)選具有ΙΟμπι至Ι.ΟΟΟμπι、尤其150μπι至750μπι的厚度。但非常薄的功能層3是尤其優(yōu)選的，即厚度為ΙΟμπι至250μπι、尤其至200μπι，尤其優(yōu)選至150μπι。
[0053]這種薄的功能層也能夠通過噴射方法構(gòu)成。為此為了形成基體2，將具有粘的熱固性的基質(zhì)5的增強纖維4、尤其是碳纖維裝入此處未示出的硬化裝置中。這種硬化裝置能夠例如是爐子、高壓鍋或真空擠壓器。在此硬化裝置中，在壓力和/或熱量下使熱固性的基質(zhì)5淬火和/或硬化。但在此硬化工藝之前將功能層3設(shè)置在接合區(qū)域7a中，在該接合區(qū)域中熱固性塑料構(gòu)件I與為此設(shè)置的熱塑性塑料構(gòu)件9連接。
[0054]為了構(gòu)成這種相比于薄膜非常薄的功能層3，將該功能層在硬化工藝之前或之時噴射在粘的熱固性的基質(zhì)5和/或增強纖維4上。備選地或附加地，能夠?qū)?gòu)成功能層3的熱塑性塑料或熱塑性/熱固性的混合物噴射在硬化裝置的此處未示出的模具上。在此尤其有利的是，將熱塑性塑料和/或熱固性塑料(借助它形成功能層3)噴射到該模具的在硬化工藝期間抵靠在基體2的接合區(qū)域7a上的區(qū)域中。在將功能層3噴射到模具上之后，通過增強纖維4與粘的熱固性的基質(zhì)5(尤其作為預(yù)浸料)一起的插入，功能層3和基體2之間的接觸能夠在模具中實現(xiàn)。備選地，也能夠在模具閉合和/或?qū)⒄车臒峁绦缘幕|(zhì)5噴入閉合模具中時，實現(xiàn)接觸。在隨后的硬化工藝期間構(gòu)成該非常牢固的粘附邊界面6(功能層3與基體2借助它相連)，其中沒有應(yīng)用額外的粘合劑和/或點燃劑。
[0055]按本發(fā)明的方法的主要優(yōu)點(在此噴射功能層3)在于，功能層3完全抵靠在基體2上。這一點尤其在構(gòu)件幾何形狀復(fù)雜時尤其明顯，因為在這種情況下構(gòu)成為薄膜的功能層3可能會形成所謂的干燥位置，它們最終可能削弱功能層3和基體2之間的連接。
[0056]如果功能層3既具有熱塑性的成份也具有熱固性的成份，則能夠確保功能層3與基體2的非常良好的粘合，同時還確保與為此設(shè)置的熱塑性塑料構(gòu)件9的非常牢固的連接(圖3所示)、尤其是焊接連接。這種熱塑性/熱固性的功能層3的特征尤其在于，功能層3的熱固性成份在粘附邊界面6的區(qū)域中比連接面8的區(qū)域中的成份更高，該連接面是為連接為此設(shè)置的熱塑性塑料構(gòu)件9而設(shè)置的。此外如果熱塑性/熱固性的功能層3的熱固性塑料與熱固性的基質(zhì)5相同或至少在最大程度上類似，則有助于在功能層3和基體2之間實現(xiàn)非常強的粘合。為此，優(yōu)選環(huán)氧樹脂或聚氨基甲酸脂類樹脂適合當(dāng)作熱固性塑料來用。
[0057]圖2在橫截面中示出了在與熱塑性塑料構(gòu)件9連接、尤其是焊接之前纖維增強的熱固性塑料構(gòu)件I的局部區(qū)域。為此，纖維增強的熱固性塑料構(gòu)件I能夠作為插入件插入此處未示出的澆鑄裝置中，并且通過作為熱塑性塑料熔化物存在的熱塑性塑料構(gòu)件9在熱固性塑料構(gòu)件I的接合區(qū)域7a的范圍內(nèi)的直接噴出，與它接合、尤其是焊接。因此，使該熱塑性塑料熔化物與熱固性塑料構(gòu)件I的功能層3連接、尤其是焊接，并同時在與壓鑄模相互配合時形成熱塑性塑料構(gòu)件9的最終形狀。
[0058]但備選地，尤其作為功能元件制好的熱塑性塑料構(gòu)件9也能在其接合區(qū)域7b中局部地預(yù)熱和/或熔化，并且在此期間或者在該預(yù)熱和/或熔化過程之后借助其熔化的接合區(qū)域7b在熱固性塑料構(gòu)件I的接合區(qū)域7a中按壓在其功能層3上。在此，該熱塑性塑料構(gòu)件9與功能層3熔化。附加地或備選地，也可對該功能層3進行預(yù)熱和/或熔化。該接合工藝能夠在為此設(shè)置的接合裝置中進行。
[0059]借助兩個上面提到的方法，制造出圖3所示的復(fù)合構(gòu)件10。其特征在于，該熱塑性塑料構(gòu)件9與纖維增強的熱固性塑料構(gòu)件I相連、尤其是焊接，其中這兩個構(gòu)件之間的連接通過功能層3來實現(xiàn)。在熱塑性塑料構(gòu)件9與熱固性塑料構(gòu)件I連接、尤其是焊接時，熱固性塑料構(gòu)件I的功能層3和熱塑性塑料構(gòu)件9之間形成滲出區(qū)11。如果熱塑性塑料構(gòu)件9的熱塑性塑料與熱塑性的或熱塑性/熱固性的功能層3相同或至少在最大程度上類似，則該滲出區(qū)11構(gòu)造得尤其牢固。各種任意的工業(yè)上可用的熱塑性塑料都適修合。但ABS和/或聚酰胺、尤其是聚酰胺11和/或12是尤其優(yōu)選的。
[0060]如同在圖3所示的橫截視圖中可看到的一樣，功能層3未完全熔化。熱固性塑料構(gòu)件I的纖維增強的熱固性基體2以及與之相連的熱塑性塑料構(gòu)件9因此通過熱塑性的或熱塑性/熱固性的功能層3的余下部件相互隔開來。這兩個構(gòu)件的這些接合區(qū)域7a、7b按圖3交錯地熔化并因此構(gòu)成滲出區(qū)11，該滲出區(qū)確保了熱塑性塑料構(gòu)件9和熱固性塑料構(gòu)件之間的非常牢固的連接。
[0061]圖1至3分別只示出了熱固性塑料構(gòu)件I和/或熱塑性塑料構(gòu)件9或包圍這兩個構(gòu)件的復(fù)合構(gòu)件10的一部分。該熱固性塑料構(gòu)件I能夠具有多個這樣構(gòu)成的接合區(qū)域7a，它在此接合區(qū)域中與一個或多個熱塑性塑料構(gòu)件9可連接或已焊接。熱塑性塑料構(gòu)件9優(yōu)選是功能元件、尤其是加固柱和/或固定區(qū)域(優(yōu)選夾子、孔眼或類似物體)。但也可考慮的是，熱固性塑料構(gòu)件I在整個表面上涂敷有相應(yīng)的功能層3。在此，熱固性塑料構(gòu)件1、尤其是其基體2在其硬化之前在整個表面上借助作為流體、軟膏、粉末和/或顆粒存在的熱塑性材料噴射，以便形成功能層3。
[0062]本發(fā)明并不局限于這些所示和所述的實施例。即使它們是在不同的實施例中示出和描述的，在專利權(quán)利要求框架內(nèi)的變體與特征的組合同樣是可能的。
[0063]參考標(biāo)記清單 I熱固性塑料構(gòu)件 2基體
3功能層 4增強纖維 5熱固性的基質(zhì) 6粘附-邊界面 7接合區(qū)域 8連接面
9熱塑性塑料構(gòu)件 10復(fù)合構(gòu)件 11滲出區(qū)
【主權(quán)項】
1.一種用于至少硬化的纖維增強的熱固性塑料構(gòu)件(I)的制造方法，所述熱固性塑料構(gòu)件能夠與熱塑性塑料構(gòu)件(9)材料鎖合地連接， 在此方法中在硬化工藝之前或之時在還未硬化的熱固性基體(2)上具有增強纖維(4)、尤其是碳纖維和有粘性的熱固性基質(zhì)(5)，將熱塑性的或熱塑性/熱固性的功能層(3)至少涂敷在為連接熱塑性塑料構(gòu)件(9)而設(shè)置的接合區(qū)域(7a)中， 其特征在于， 所述至少局部涂布的基體(2)在硬化裝置中在壓力和/或熱量下淬火和/或硬化， 其中在此硬化工藝期間熱塑性的或熱塑性/熱固性的功能層(3)材料鎖合地與熱固性的基質(zhì)(5)和/或基體(2)的增強纖維(4)相連， 因此所述至少淬火的基體(2)在所述制造方法結(jié)束之后借助熱塑性的或熱塑性/熱固性的功能層(3)在隨后的接合方法中與為此設(shè)置的熱塑性塑料構(gòu)件(9)相連。2.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的制造方法，其特征在于，該功能層(3)尤其作為流體、膏、粉末和/或顆粒涂敷在硬化裝置的模具上，至少涂敷在該模具的在硬化工藝期間抵靠在接合區(qū)域(7a)上的區(qū)域上，和/或在所述模具閉合時轉(zhuǎn)移到未硬化的基體上。3.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項或多項所述的制造方法，其特征在于，所述功能層(3)在硬化工藝期間通過粘附與熱固性的基質(zhì)(5)和/或增強纖維(4)連接，尤其直接地與之粘合，因此在這兩個構(gòu)件之間形成了粘附邊界面(6)， 熱塑性/熱固性的功能層(3)的熱固性成份在此硬化工藝期間沿粘附邊界面(6)的方向迀移，并且熱塑性的成份背向該方向迀移。4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項或多項所述的制造方法，其特征在于，熱固性的基質(zhì)(5)在濕式浸漬法中噴射到增強纖維(4)上，并且在注射方法中噴到硬化裝置中或與增強纖維(4)一起作為預(yù)浸料放到硬化裝置中。5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項或多項所述的制造方法，其特征在于，硬化裝置的模具在噴射功能層(3)之前預(yù)加熱，和/或在硬化工藝期間保持優(yōu)選恒定不變的溫度， 該溫度尤其高于或等于熱固性基質(zhì)(5)和/或用在功能層(3)中的熱固性塑料的硬化溫度，即優(yōu)選在100°C和200°C之間，尤其優(yōu)選是120°C，并且低于用在功能層(3)中的熱塑性材料的熔化溫度，即優(yōu)選在100° C和300° C之間，尤其優(yōu)選是200° Co6.—種用來將熱塑性塑料構(gòu)件(9)與熱固性基體(2)焊接的熱固性塑料構(gòu)件(I)，所述基體具有置入熱固性基質(zhì)(5)中的增強纖維(4)并且至少在為連接熱塑性塑料構(gòu)件(9)而設(shè)置的接合區(qū)域(7a)中具有功能層(3)，其特征在于， 熱固性的基體(2)是硬化的并且功能層(3)是熱塑性的或熱塑性/熱固性的功能層(3)。7.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的熱固性塑料構(gòu)件，其特征在于，該功能層(3)是噴射層或薄膜和/或與基體(2)、尤其與熱固性的基質(zhì)(5)和/或增強纖維(4)這樣直接地連接、尤其是粘合，即在功能層(3)和基體(2)之間形成有粘附邊界面(6)。8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項或多項所述的熱固性塑料構(gòu)件，其特征在于，熱塑性/熱固性的功能層(3)的熱固性塑料與熱固性的基質(zhì)(5)的熱固性塑料相同或至少在最大程度上類似。9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項或多項所述的熱固性塑料構(gòu)件，其特征在于，在粘附邊界面(6)的范圍內(nèi)熱塑性/熱固性的功能層(3)的熱固性成份大于為與熱塑性塑料構(gòu)件(9)接合而設(shè)置的連接面(8)的范圍內(nèi)的熱固性成份。10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項或多項所述的熱固性塑料構(gòu)件，其特征在于，熱塑性/熱固性的功能層(3)的熱塑性成份大于或等于所述熱固性成份。11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項或多項所述的熱固性塑料構(gòu)件，其特征在于，所述功能層(3)尤其在其整個表面上具有基本上均勻的ΙΟμπι-ΙΟΟΟμπι、尤其150μπι-750μπι的厚度。12.—種用來接合硬化的熱固性塑料構(gòu)件(I)和熱塑性塑料構(gòu)件(9)的方法，所述熱固性塑料構(gòu)件根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項或多項所述的方法制成和/或構(gòu)成， 在此方法中這兩個構(gòu)件借助熱固性塑料構(gòu)件(I)的功能層(3)相互連接，其特征在于， 將所述熱塑性塑料構(gòu)件(9)直接焊接在功能層(3)上硬化的熱固性塑料構(gòu)件(I)上，因此在熱塑性塑料構(gòu)件(9)和熱固性塑料構(gòu)件(I)的功能層(3)之間設(shè)置有滲出區(qū)(11)。13.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的用來接合的方法，其特征在于，所述熱塑性塑料構(gòu)件(9)和/或所述功能層(3)在焊接之前至少在其各自的接合區(qū)域(7a;7b)中預(yù)加熱和/或熔化并且相互擠壓，或者所述硬化的熱固性塑料構(gòu)件(I)尤其在澆鑄方法中作為插入件插入壓鑄模中，和/或所述熱塑性塑料構(gòu)件(9)作為熱塑性塑料熔化物直接噴射在熱固性塑料構(gòu)件(I)的功能層(3)上。14.一種具有硬化的熱固性塑料構(gòu)件(I)和熱塑性塑料構(gòu)件(9)的復(fù)合構(gòu)件(10)，所述熱固性塑料構(gòu)件根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項或多項所述的方法制成和/或構(gòu)成， 它們借助硬化的熱固性塑料構(gòu)件(I)的功能層(3)相互連接，其特征在于， 將所述熱塑性塑料構(gòu)件(9)直接與硬化的熱固性塑料構(gòu)件(I)的功能層(3)焊接，因此在熱塑性塑料構(gòu)件(9)和功能層(3)之間設(shè)置有滲出區(qū)(11)。15.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的復(fù)合構(gòu)件，其特征在于，熱塑性塑料構(gòu)件(9)的熱塑性塑料與熱塑性的或熱塑性/熱固性的功能層(3)相同或至少在最大程度上類似。
【文檔編號】B29C65/02GK105848857SQ201480070007
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年12月22日
【發(fā)明人】弗洛里安·胡貝爾, 馬丁·米特雷爾, 漢斯·洛克納, 彼得·馬丁
【申請人】Ktm科技有限公司