用于制造纤维强化的塑料部件的方法和工艺系统与流程

文档序号:11527111阅读:289来源:国知局
用于制造纤维强化的塑料部件的方法和工艺系统与流程

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分的用于制造纤维强化的塑料部件的工艺系统以及一种按照权利要求15的前序部分的用于制造这种塑料部件的方法。

纤维强化的塑料部件的制造可以借助纺织物式半成品、所谓的预浸料(prepregs)进行。这种预浸料是纺织物式的纤维材料用热塑性基材在聚合发生温度下预浸渍。为了对纤维强化的塑料部件塑形,预浸料在铺设过程中相堆叠成层叠物并且经受深冲或者压制工艺。

由专利文献wo2012/116947a1已知这种用于制造预浸料、即具有聚酰胺基质的纤维强化的、平面式半成品的方法。在该方法中,纺织物式的结构首先用聚酰胺基质的液态的初始成分、即熔融的内酰胺包括加入的催化剂和/或活性剂预浸渍,确切地说在连续的过程中。在进行硬化之后,预浸渍的纺织物式连续结构在切割站中制造成纤维强化的平面式半成品并且在堆叠站中相叠。在进一步的流程中,预浸渍的纺织物式半成品被运输至组装站,纺织物式半成品在组装站中在铺设过程中叠放并且相应于待制造的部件的最终形状地剪切。由此构成的层叠物接着被放入模具中。然后进行塑形,确切地讲在高于聚合发生温度的温度下在压制或者深冲过程中进行。以这种方式使得预浸渍的内酰胺聚合成聚酰胺。纤维强化的、平面式半成品通过同时的深冲/压制成为待制造的部件的想要的形状。

在上述工艺环节中产生的问题在于,在预浸渍的纺织物式半成品中热塑性基质材料的还未聚合的初始成分与环境接触,就是说与空气水分、氧气、uv射线或者类似物反应,由此削弱其在另外的流程中的可加工性、尤其其聚合作用。为了减少这种与环境的负面反应,在现有技术中预浸渍的纺织物式半成品在对其加工前的存储和运输期间以耗费能源的方式干燥。

本发明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部件的方法,其中,可以以简单的方式在不削弱可加工性的条件下进行预浸渍的纺织物式半成品在对其加工前的存储和运输。

上述技术问题通过权利要求1或者15的特征解决。本发明优选的改进设计方案在从属权利要求中公开。

按照权利要求1的特征部分,为堆叠站分配至少一个运输和/或存放容器,在该容器中在气密、不透光和/或防潮的屏蔽环境下存放制造的、预浸渍的纺织物式半成品,并且可以运输至组装站。以这种方式确保在制造预浸料之后进行的程序步骤在避免例如不被允许的受潮的情况下进行。在此可以实现预浸料材料的自动化的堆叠和取下。如上所述,按照本发明的技术方案提供容器系统,其由至少一个运输和/或存放容器组成。该工艺环节的第一步骤如上在按照专利文献wo2012/116947a1的现有技术中所述地进行预浸渍的纺织物式半成品的制造以及堆叠。运输和存放容器必要时可以直接在预浸料设备中进行自动装载。

至少一个存放和/或运输容器可以优选地两件式地构成,确切地讲,其具有壳体下部和壳体上部,在壳体下部上可以堆叠所述半成品,壳体上部可拆卸式容纳在壳体下部上。在预浸渍的纺织物式纤维半成品的无失误铺设方面,容器上部可以是罩部,罩部可以(像黄油罩盖一样)从容器底部上拿开。因此在拿开容器罩部的情况下,在铺设或者取下预浸渍的纺织物式纤维半成品时在容器上就不会再有干扰边棱,因为容器底部在周界侧是打开地、即无边棱地没有深冲的侧壁地实施,否则深冲的侧壁就会构成干扰轮廓。

在按照本发明的工艺系统中,在制造和装载过程期间可以精确地保持施加在过程中的空气温度和湿度。在此重要的参数是空气湿度。通过按照本发明的存放和/或运输容器确保制造的、预浸渍的纺织物式纤维半成品在任何时候都不受潮。

在完全装载之后,容器底部例如借助剪式升降台对接在容器罩部上。对此备选的是,容器底部可以保持不动,容器罩部可以下降到容器底部上。容器的密封例如可以借助在容器底部中围绕的o形垫圈进行。快速卡头可以用于盖部在密封件上的持续的和均匀的挤压。在长时间存放预浸料材料的情况下可以在后续过程步骤中用保护气体、例如氮气填充已装载的、封闭的容器。以此可以使得在容器中的残余空气水分最小化并且明显地延长预浸料材料的可处理性。容器的填充例如通过n2快速接头进行。在此,处于容器中的空气被极干燥的保护气体替代。为了避免在容器内部中的压力过高,可以优选地在与快速接头相对的壁上配设安全阀。

预浸料材料的进一步处理可以在上文已述的组装站中进行,组装站优选地实施为同样的调节空气温度和湿度的空间,该空间屏蔽外部影响。

本发明可以用于所有强化的和/或非强化的、对环境影响敏感的材料。对于这种材料需要屏蔽空气水分、氧气、uv射线等等,以便保持其可加工性。相对上述现有技术得到下面简要列出的优点:借助本发明因此可以进行预浸渍的、纺织物式半成品(即预浸料)的自动存放。还可以进行在预浸料容器中的预浸料的自动的气密式屏蔽和以此延长预浸料材料的可加工性。通过优选地用干燥的空气/氮气/氩气填充/冲洗预浸料容器还可以进一步抵御空气水分和氧气。预浸料容器还可以配设减压阀,以此防止内压过高和容器开裂。所述存放和/或运输容器还实现预浸料的自动或者部分自动的运输以及安全存放。还可以提供预浸料容器的可靠堆叠和以此提供节省空间的设计方案。

下面说明本发明的其他方面:组装站可以附加地具有至少一个对接位置,在对接位置上织物的、预浸渍半成品可以从所述存放和/或运输容器在屏蔽下向外导向组装站中。为此,在第一实施变型设计中,对接位置可以具有闸室,存放和/或运输容器定位在闸室中并且预浸渍的纺织物式纤维半成品接着被取下用于进一步加工。然而在此实施变型设计中可以为闸室准备用经调节温度和湿度的空气通风的空间,这关系到较高的工艺技术耗费。

对此备选的是,对接位置可以优选地具有可关闭的进入口,进入口构造在限定组装站的处理空间的壳体中。也可以以相同的方式构造具有可关闭的取出口的存放和/或运输容器。导引纺织物式、预浸渍半成品时,容器侧的取出口和组装站的进入口相互气密、不透光和/或防空气水分地耦连以及打开。接着,预浸渍的纺织物式半成品自动地或者人工地从运输和/或存放容器直接传送至组装站的处理室中。

容器侧的取出口和/或壳体的进入口可以优选地具有沿横向加宽的通过开口,所述半成品可以通过该通过开口传送进组装站的处理室中。在横向延伸的通过开口上可以连接至少一个拿取开口,拿取开口是构造为竖立纵长的,通过拿取开口简化对在容器的至少一个半成品堆叠物中的最上面的半成品的拿取。

在优选的实施方式中,容器侧的取出口和/或壳体的进入口构造为基本上t形的。即横向延伸的通过开口基本上在中部向竖立延伸的拿取开口转变。然而备选地也可以想到其他的截面形状。例如,通过开口在其两个沿横向相对的端侧上可以分别向侧向的拿取开口转变。对此附加的是,必要时还可以配设第三个中部的拿取开口。

为了在技术上实施这种对接过程,实施存放和/或运输容器可以首先定位在具有轨道系统的支架上。在此,锥形的定位元件可以用于容器的精确定向。接着,该容器沿向组装站壳体的方向滑移,直至其对齐地贴靠在布置于容器和组装站壳体之间的密封法兰上,并且借助快速夹头定位。在此状态中,组装站和存放和/或运输容器相互气密地耦连。接着优选地从组装站内部进行容器的开启。优选地,气密地布设在容器侧上的容器的盖在形状上这样适配,即其可以通过密封法兰向组装站的内部拆卸。必要时,侧盖的开启可以借助铰链系统进行。

本发明的上述和/或在从属权利要求中所述有利的设计方案和/或改进设计方案可以(除了例如在明确关联性或者互不相容的备选方案的情况中)单独或者也可以相互以任意组合使用。

下面借助附图阐述本发明和其有利的设计方案和/或改进设计方案以及其优点。

在附图中:

图1示出表示用于制造纤维强化的塑料部件的方法步骤的示意图;

图2以原理图从上方的视角示出具有处理室的组装站;

图3和图4分别示出有以及没有存放和运输容器的组装站的对接位置;

图5示出从组装站内部看向构造在壳体中的进入口。

为理解本发明,在此根据图1示出制造纤维强化的塑料部件的方法。据此,在加工站i中两个纤维层1首先示例性地在持续的过程中在有第一薄膜3的中间层的条件下布设在循环输送带5上,第一薄膜3例如由聚酰胺或者其他合适的材料制成。这样构造的纺织物式分层构造物7用热塑性基质材料、例如内酰胺的初始成分8浸透,确切地讲在低于热塑性基质材料的初始成分的聚合的发生温度的温度时热作用10的条件下。

接着在进一步的流程中涂布第二薄膜9,并且在冷却单元11中冷却纺织物式分层构造物7,以及在后续的切割单元13中制造为单个的、预浸渍的、纺织物式半成品15。

预浸渍的、纺织物式半成品15在后续的堆叠站ii中相堆叠。堆叠站ii为此具有运输和/或存放容器17,其在图1中其实施为两件式的。如图1所示,运输和/或存放容器17示出为被打开的,确切地讲其具有壳体底部19,壳体底部实施为在周界侧是打开的,即没有边棱或者深冲的侧壁,所述容器还具有上部的壳体罩盖21,其具有上侧的盖壁以及围绕的侧壁23。在图1所示的侧壁23中构造有通过侧盖25封闭的取出口27,其功能稍后说明。按照图1,容器17设置在高度可调节的剪式升降台29上。在容器底部19的底侧上(即容器底板)构造有叉车槽31,用于简化该容器17的运输。

在工艺技术上在堆叠站ii之后布置有组装站iii,在组装站中预浸渍的纺织物式半成品(下文中也称为预浸料)15被剪切并且作为层叠物16(图2)相互分层地存放,以便为后续的深冲和/或压制过程做准备。在深冲和/或压制过程中,层叠物16被加热至高于聚合发生温度的温度,确切地讲在层叠物16同时的深冲和/或压制时成形为待制造的纤维强化的塑料部件的形状。

下面进一步阐述在堆叠站ii和组装站iii之间的运输和/或存放过程:在容器17装载纤维半成品15之后,其壳体底部19借助剪式升降台举升并且对接在壳体罩盖21上。由此使得存放在容器17中的纤维半成品15向外气密地、不透光地防空气水分地被屏蔽。

在图1中,容器17具有保护气接口33,借助保护气接口33可以用干燥的空气和/或保护气、例如氮气或者氩气调节处理容器内腔。容器17例如还具有另外的用于安全阀的接口38。在这样的空气温度和湿度被调节的容器17中,预浸料15在不受进一步加工的削弱影响下可以存放更长的时期并且接着可以运输至组装站iii,组装站iii的大概构造在图2中示出。据此,组装站iii具有壳体34,壳体限定处理室35,处理室用干燥的空气调节温度和湿度处理并且向外屏蔽以不受负面环境影响。在图2中组装站iii在其壳体34外侧具有例如总共三个对接位置37。在每个对接位置37上都定位有装载预浸渍的纺织物式半成品15的容器17。位于各个容器17中的半成品15分别具有不同的纤维定向和/或不同的纤维构造和/或不同的纤维材料,如图2中从上方的剖切视图通过半成品15的交叉线、水平线和通过斜线所示。

在此,每个容器17被设置为以其取出口27与对应的进入口39重合,进入口构造在组装站iii的壳体34中。在图2中三个容器17在有密封法兰41(图2至图4)作为中间层的情况下与壳体34贴靠。密封法兰41气密地围绕进入口39和取出口27。封闭各容器17的取出口27的侧盖25按如下所述地设计,即其可以在完成容器17的对接过程之后从处理室35由工人(或者备选地自动地)打开。在图5中示出组装站iii内部视角,确切地讲以工人看向打开的进入口39和取出口27的视角。位于处理室35中的工人以这种方式直接拿取位于对接的容器17中的纤维半成品15。纤维半成品15因而可以针对外部环境影响受到保护地取出和在处理室35中的切割台43上自动地或者人工地剪切。

接着,剪切的纤维半成品15在放置台45上散装式或者必要时在中间设置连接层的情况下相叠成层叠物16。层叠物16接着通过向外打开的盖板通过支承在轨道系统的抽屉从组装站iii滑出(运输),并且然后可以布置在模具中,在模具中进行深冲和/或压制过程用于制造塑料部件。

在图3和图4中,简易地粗略示出组装站iii的对接位置37。据此,对接位置37具有带轨道系统的支架47,容器17在轨道上可移位地定位。在其上定位的容器17可以向壳体34的方向滑动,直至其齐平地贴靠在密封法兰41上并且借助快速夹头40(图4)定位。接着,容器17的侧盖25可以从组装站iii的内部打开。

如图3至图5进一步示出,容器侧的取出口27和壳体34的进入口39都具有特殊的、基本上t形的开口截面。其由沿横向变宽的通过开口51和接在通过开口上的拿取开口53构成,半成品15可以被传送通过所述通过开口,拿取开口竖立地、纵长地实施并且通过拿取开口实现容器17的半成品堆中的最上面的半成品15的拿取。拿取开口53的下边棱55在附图5中基本上在与容器底部19相同的高度,由此可以简单地看到在容器17中堆叠的半成品15的堆叠高度。

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