专利名称：热保护的热塑性塑料部件，尤其是带有整体热保护的车辆底侧部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据本发明权利要求1的前序部分的热保护的热塑性部件，具体涉及具有整体热保护的车辆底侧部件。
背景技术：
热塑性塑料材料，如聚丙烯，对温度敏感，并具有高表面发射势能，或具有增强的热辐射吸收能力。热辐射吸收增强可导致这些塑料件的基体在局部区域受到局部可变热辐射作用时强烈加热，因此在这些区域产生不希望的薄弱点。当这些材料用于暴露在强烈热辐射下的区域时，施加金属箔可反射红外线辐射。这样可有效地降低位于保护区域的这些塑料件的基体温度，即可避免不希望的材料变化，如脆化，开裂等。这个措施使得热塑性塑料材料还可用于暴露在高温下的环境。没有这些金属保护箔，热塑性材料的部件处于快速老化过程，不能应用于具有强烈红外线辐射的环境中。
特别地，现代汽车技术继续增加采用热塑性塑料部件，因为与金属部件相比塑料材料轻得多，可由用户自定义，且制造成本低，容易循环使用。这样就使得对汽车技术使用的部件进行热保护具有更大意义。但是汽车技术所用部件的热保护措施已经证明非常难以实施，因为会出现很大的机械应变，如振动，风力，局部温度波动等。目前，这些部件通过已知方式设置金属箔于热暴露区域，以便保护部件上的这些点免于增强的红外线辐射。不幸的是，这些公知的措施导致了产品的寿命降低。
例如，美国专利5,464,952介绍了一种汽车的隔音底面部件，具有耐热和绝热纤维材料的芯部层。该芯部层最好包括玻璃纤维，陶瓷纤维、玄武岩矿棉，或其混合物组成的非纺织材料、芯部层的两侧设置热反射箔，反射箔用铝或片金属制造，以反射任何可能的红外线辐射。非纺织材料的底面部件至少在其周边区设置硬塑料粘接剂，以连接金属箔到纤维非纺织材料。同时该连接使周边区硬化，这使得整个底面部件具有某种程度的稳定性。热反射箔片最好包括三层箔，设有玻璃纤维层，铝层和热塑性聚烯烃层，可在成型压力机中使箔片的整个表面松散地压接到通常设置了硬塑料粘接剂的非纺织材料。该部件具有相对硬的周边区和较软的即易弯曲的中心区。
德国专利DE 197 05 511 A1介绍了一种用作热屏蔽的部件，包括热塑性合成材料制造的支承层和铝的热保护层。铝层和支承层之间设置了热塑性连接层(热熔性粘结剂)，其包括聚丙烯(PP)，聚酯(PET)，聚酰胺(PA)或热塑性聚氨酯(TPU)，这些材料在成型加工时熔化，铝层通过连接层固定连接到支承层。铝层的尺寸要比最大的热暴露区(热点区)的面积大得多，希望能发散局部的基本上是对流的热量。为了改进热传导能力，所用铝层最好具有0.08到0.2毫米的厚度，热屏蔽件表面可设置个别变形区。在一优选实施例中，该热屏蔽件包括互相正交分布的槽状凹部，设计成可改进热屏蔽件的稳定性和冷却性能。为了实现该热传导功能，金属热保护层可具有扩大的金属片的形式。
遗憾的是，已经显示出，这些被金属箔覆盖和承受高热应力的已知箔片容易快速老化，即只能短时间保持完整有效。尤其是，用于底面部件不长时间后会发生分层，使得这种部件不适合用于汽车工业。具体地，由于高度的和持续变化的温度应力造成的加速老化过程，金属保护箔和支承材料之间的热熔性粘接剂丧失其粘接性。此外，使用区域的非常明显的振动使得这些部件快速显示出疲劳、损坏或局部分解的特征，可导致出现不希望的噪音。
已知道国际申请WO 99/44851提供了一种带有整体热保护的燃料罐，其在反射金属箔打孔，通过这种方式热塑性合成材料在制造过程中回流到这样产生的孔中，形成直接的机械固定(钩或卡)接合，形成了更持久的产品。遗憾的是，对于这些部件，孔区的塑料不能充分防护免于红外辐射，因此造成这些区域很快老化。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种热保护的热塑性部件，没有上面提到的缺点，在整个表面上保持其粘接性，即使暴露于热辐射下长时间使用。具体地，本发明的目的是提供一种热保护和抗振动的具有长使用寿命的车辆底侧部件。
根据本发明的一种部件实现了这个目的，部件具有权利要求1的特征，具体地，部件设有热塑性塑料合成材料的支承层和至少部分连接的金属箔，其中热塑性合成材料是环形纤维增强的热塑性塑料(LFT)或玻璃纤维增强的合成材料(GMT)；金属箔包括多个小型可折叠件。可折叠件可嵌入合成材料支承层，机械固定于合成材料支承层，产生长期(即在大约400℃温度下工作时间超过1000小时)持续的抗剥离性Ws，其至少为0.15N/mm2(Ws＞0.15N/mm2)。金属箔的锚固或卡接可在所述热塑性部件成型工艺容易地形成，可通过将多节的或类似结构的金属箔插入成型腔或模具中，与合成材料一起成型。当成型压力机闭合时，各个结，折叠或类似袋状突出部部分地压缩，转动或弯折，形成程度不同的封闭的折叠结构件。当形成部件时，热塑性合成材料围绕各折叠结构件流动，通过这样的方式，产生了与金属箔的紧靠连接或直接连接。这种通过成型工艺形成部件的技术不要求任何特殊技术知识，且不是本发明的主题。根据特定的应用和功能要求，各折叠结构件的尺寸可变化，可以是规则的或不规则的，还可以涂复其他材料，可以全部或部分地被塑料环绕。在一优选实施例中，至少1到5个这样的折叠结构件设置在10到30毫米的范围。所用的金属箔最好是铝制的，厚度为0.01到0.1毫米，但厚度也可以达到0.5毫米。
在本发明的另外进展中，耐热粘结剂设置在金属箔和合成材料支承层之间，这样即使在很高的热应力下也不会丧失粘接性。很明显专业人员可提供其他的位于铝箔和热塑性塑料材料之间的功能层。
本发明的部件非常适合用于机动车辆的承受热应力的区域，例如，发动机机舱底侧的区域，备用轮胎仓，车辆通腔(vehicle tunnel)，汽车仪表板罩，排气管，或催化式排气净化器等。
对于专业人员，本发明的优点是很明显的，尤其是，从这些部件可以看出封闭的金属箔完全保护了合成材料免于红外辐射，因此可防止任何分层。作为粘接性和抗振性的度量的抗剥离性Ws即使在较高温度下长时间使用后仍保持不变，因此还可用于车辆的暴露于高热下的区域。此外，本发明的部件可以低成本进行制造，因为热塑性材料的成型工艺和金属箔的与该材料的固定或连接工艺可通过一个工艺步骤实现。此外，不必进行任何打孔，因此缩短了制造时间。从而，根据本发明的部件长期使用未显示出剥落或脱离的特征，即使在强振动或热应力的作用下。当部件用于车辆时，不会形成不希望产生的噪音。
下面通过示例性的实施例和参考附图，对本发明进行详细介绍，附图中图1是根据本发明的示意性显示的部件的透视图；图2是图1示意性显示的部件的放大截面图；和图3是显示抗剥离性的长期表现的图表。
具体实施例方式
图1的部件1包括槽状的支承层2，其根据应用条件适当形成。在所示透视图中，金属箔3插入该支承层2。根据本发明，该箔3包括多个可折叠件4，机械连接金属箔3到支承层2。支承层最好用玻璃纤维加强的热塑性塑料(GMB)或充填了环形纤维的热塑性塑料(LFT)制造。专业人员知道适合的材料。具有环状纤维的产品通常包括环状纤维或索带，但也可以简单地填充长纤维。金属箔最好用铝制造，其厚度为0.01到0.1毫米。但是，应知道金属箔可用不同的金属材料制造，具体为薄钢片，厚度可高达0.5毫米。或者，耐热粘结剂层(热熔性粘结剂)可设置在该金属箔3和支承层2之间，或可插入另外的绝热或隔音材料。在优选实施例中，金属箔3在10到30毫米的范围带有1到5个发明的可折叠件4。根据应用要求，这些可折叠件4具有不同的尺寸或设置。
图2显示了通过本发明设计的部件1的示意截面图。该部件的至少一个侧面设有金属箔3，在完成的部件1中，金属箔作为热反射箔。最好使用铝来制造箔3。该金属箔3连接到支承层2，并包括可折叠件4，其嵌入支承层2中。这些可折叠件4通过成型工艺形成，可被支承层2的材料完全围绕。这些可折叠件4的形状导致了金属箔3和支承层2之间的紧密连接，即紧靠连接或直接连接。这些可折叠件通过使用带结的或其他形状的金属箔于成型工艺很容易制造。根据具体的应用条件，这些可折叠件4可具有不同的尺寸和/或设置。对于本发明的这种类型锚固，已经证明可折叠件是非常有用的，金属箔3未设置可实现直接连接的孔。具体地，锚固区6，即设置可折叠件4的区域，受到保护避免了可损害支承层2的热塑性材料的红外辐射。为了其他目的，如隔音目的，专业人员当然可在金属箔3设置孔，可使支承层2具有不同的材料，或在金属箔3和支承层2之间提供另一种中间层。因此，可根据专业人员的判断包括另外的中间层，如热熔性粘接剂层，陶瓷层和/或隔音层。
在成型工艺期间，已经事先设置了结节或已经进行了几何变形的金属箔3设置在加热成型压力机，并覆盖LFT，GMT，或其他适合的合成材料。因此，进行变形的侧面，尤其是结节，面对合成材料，当施加合成材料时，这些变形受到压缩，挤压或随意折叠。这样导致了根据本发明的可折叠件的形成，使得流动的塑料材料流到各可折叠件4的后面，完全包围可折叠件。因此可以简单方式实现直接连接。带纤维的塑料材料在成型工艺期间进行硬化，以形成希望的支承层2。同时，塑料材料层2的硬化导致了与金属箔3形成牢固的和长期稳定的机械连接。
图3是显示不同设置A，B，C的抗剥离性Ws的测量结果的图表。这里，Ws被认为是代表了金属箔粘接热塑性支承件的能力，是分离金属箔3与支承层2单位表面所要求的能量。区域(1)的数值涉及未进行时效的工艺，区域(II)的数值涉及进行了温度为140℃持续时间为1000小时的时效工艺，数值A(I)和A(II)都涉及设置A，其中传统的金属热熔性粘结剂(MSK25)用于LFT部件和铝箔之间。测量结果显示出未得到可观的粘接性。
数值B(I)和B(II)涉及到设置B，其进行优化以粘接铝和聚丙烯(HSK15)的粘结剂应用于LFT部件和铝箔之间。得到的测量值B(I)清楚显示出该设置在非时效的条件下可得到非常高的抗剥离性，Ws＝1.2N/mm2。但是，测量值B(II)显示出，经过时效处理的Ws等于0.15N/mm2(粘度值大约减少了85％)。
数值C(I)和C(II)涉及根据本发明的设置C，其中带有可折叠件的铝箔施加到LFT部件上，在LFT部件和铝箔之间没有粘结剂。本发明的设置C在未使用另外的粘接剂和未进行时效的条件下得到抗剥离性Ws等于0.2N/mm2，同时设置C的进行了1000小时的热处理的抗剥离性只下降到Ws＝0.16N/mm2(粘度下降了大约20％)。这些测量结果证明了本发明的效用。无需另外的发明步骤，专业技术人员可适当调节和优化可折叠件的尺寸和形状。
权利要求
1.一种热保护的热塑性部件(1)，具有热塑性合成材料的支承层(2)和至少部分相连接的金属箔(3)，其中所述金属箔(3)包括多个可折叠件(4)，可嵌入所述支承层(2)，形成与所述支承层(2)的直接连接。
2.根据权利要求1所述的部件，其特征在于，所述热塑性合成材料是环形纤维增强的热塑性塑料(LFT)。
3.根据权利要求1所述的部件，其特征在于，所述热塑性合成材料是玻璃纤维增强的合成材料(GMT)。
4.根据权利要求1所述的部件，其特征在于，所述金属箔(3)是铝箔。
5.根据权利要求4所述的部件，其特征在于，铝箔的厚度为0.01到0.1毫米。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的部件，其特征在于，在10到30毫米的区域设置了至少1到5个可折叠件。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的部件，其特征在于，在金属箔(3)和热塑性材料支承层(2)之间设置了热熔性粘结剂。
8.根据权利要求1到6中任一项所述的部件，其特征在于，持续暴露于大约140℃温度下超过1000小时后的抗剥离性Ws数值为至少0.15N/mm2。
9.根据权利要求1到6中任一项所述的部件，其特征在于，持续暴露于大约140℃温度下超过1000小时后的抗剥离性Ws的减少不大于20％。
10.根据权利要求1到9中任一项所述的部件，其特征在于，所述部件是车辆底侧部件。
全文摘要
一种用于车辆，如发动机舱底侧区域的热应力区的部件，包括受到金属箔(3)热保护的热塑性塑料件，如支承层(2)。为了改进金属箔(3)的粘接性，金属箔(3)设置了多个可折叠件(4)，可锚固于支承层(2)的热塑性塑料材料，在金属箔(3)和支承层(2)之间形成直接连接。
文档编号B62D29/00GK1933966SQ200580008631
公开日2007年3月21日 申请日期2005年3月18日 优先权日2004年3月19日
发明者H·德丘蒂斯, A·威尔德哈伯 申请人:里特技术股份公司