用于与最终轮廓相符地制造可承受高机械负荷的塑料构件的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于与最终轮廓相符地制造可承受高机械负荷的塑料构件的方法。
【背景技术】
[0002]可承受高机械负荷的塑料构件优选由热固性塑料材料制成。这些材料在注射过程中具有非常稀的液态的或低粘度的反应材料的特征，这导致至少在一个相应的注射模具的各个组分之间的模具分型面上构成毛刺的大趋势。
[0003]热固性塑料材料在与纤维结合作为所谓的纤维复合材料构件的应用中得到进一步的机械改进(Ertuechtigung)。纤维复合材料构件连同埋置的(bettend)母体以及增强的纤维，一般仅仅包括两种主要组分。通过这两种组分彼此之间的相互作用，纤维复合材料构件比两种单独参与的组分中的任一种组分获得更高质量的性能。在此，极细的和非常抗拉的纤维通过它们的密度和它们的单丝的有针对性的取向而非常显著地有助于定制的纤维复合材料构件的强度。
[0004]下面作为用于制造可承受高机械负荷的塑料构件的方法还援引用于制造纤维增强塑料构件的树脂传递模塑成型方法或缩写RTM方法，但本发明并不局限在这种应用情况上。在RTM方法中，在具有复杂几何形状的构件的情况下通过所谓的预制坯料实现由热固性塑料材料来制造构件。预制坯料理解为随后装入打开的模具中的、预制的纤维体。在此通常将预制坯料置于模具的完成的构件型腔的边缘上方并且纺织物与此相应地伸到模具的分型面中。以众所周知的方法然后经由需事先单独置入模具中的、环绕的密封绳实现分型面中的密封。这种技术能够在利用母体浸渍纺织物时在纺织结构中实现非常均匀的渗入性。
[0005]对纺织物的浸渍受到树脂系的粘度和纤维材料的渗入性影响。成型模具的和/或树脂的温度除了纤维材料的渗透性之外还确定流动路径，通过这种方式可以使对纺织物的浸渍最佳化。然而由于这些参数的变化无法实现无毛刺的、接近最终轮廓的(endkonturnah)生产。
[0006]RTM构件的生产伴随有高的生产技术费用。在此除了花费大的预制坯料过程之外在树脂灌注和硬化之后还必须对构件进行再加工并且使其具有最终轮廓。经常利用激光射线切割或水喷射切割来进行这个剪切，其中，产生作为下脚料的硬化的纤维增强塑料或者说缩写为FKV，该下脚料利用现有技术的回收方法几乎不能再利用。这个附加的生产步骤还意味着更高的构件成本。
[0007]在剪切构件之后，锐利的边棱和纤维端暴露在纤维复合材料的边棱上。为了避免湿气扩散到切边中，在需要时还必须将这些切边封闭，这意味着材料的附加额外花费和生产中的加工时间。
[0008]已知方法的另一缺点在于:注射时在装入的预制坯料与模具边缘之间的公差过大的情况中在模具壁上的低粘度的反应组分会超前(Voreilen)。结果则是空气通场被关在预制坯料中。
[0009]随着新的接近最终轮廓或者接近最终外廓尺寸的生产，也称为“Near-Netshape” (近净成形)工艺，人们追求制造与轮廓相符的预制还料的目标，这些预制坯料与构件的最终轮廓如此程度地相符，从而可以避免耗费时间的和成本非常高的再加工步骤。为了实现稳定的和可再现的RTM过程，必须确保的是:原始参数始终是相同的。除了母体的流变特性之外，首先预制坯料在几何形状和渗入性方面的性质很重要。这首先通过自动化的接近最终轮廓的预成型实现。通过显著减少后续的加工过程如轮廓铣削和切边封闭而产生“Near-Netshape”结构的其它优点。
[0010]新的工艺在此着手对纺织预制坯料事先进行精细剪切。在此，在预制坯料过程之后例如利用激光对成型的纺织物进行裁剪并且将其以小的公差置入模具中。然而这种由DLR(德国航空航天中心)开发的并且还称为“Evo RTM”的用于生产复杂的CFK(碳纤维增强复合材料)结构作为大量的接近最终轮廓的量产构件的方法的费用非常高并且因此仅仅适合于较少的件数如它们例如在航空工业中发生的那样。
[0011]另外，现有技术的特殊的纺织技术是众所周知的，这些纺织技术能够实现预制坯料的限定的边棱封闭。
[0012]由DE 696 07 445 T2或EP 0 780 213 B1作为用于改进对RTM构件的生产的可能性已知了一种方法。这种方案也应该通过如下方式提供一种防止在模具边缘上的反应组分超前并且因此将空气关在需制造的工件中的危险的解决方案，即，在装入干燥的预成形件之后将可热激活的、可泡涨的粘合材料沿着需制造的构件的至少一个边缘安置在注射模具与预成形件之间，并且在注射模具闭合之后通过加热整个模具将其激活。然后才将树脂置入闭合的模具中并使它聚合，使得泡涨的、聚合的粘合材料成为完成的构件的整体的组成部分。然而该构件特别是在模具分型面的区域中以没有纤维添加物的聚合的粘合材料的形式显示出与其余的RTM构件所显示的完全不同的机械参数。
[0013]面状构件诸如客车车顶、挡泥板或发动机盖的自动化生产已经是现有技术。在纤维增强塑料(FKV)构件制造中的自动化需求越来越受到成本驱动，然而可再现性、可追溯的和有力的过程在最好地充分利用轻质结构潜能的同时也是完全自动化的推动力。
【发明内容】
[0014]本发明的目的是:提供一种用于与最终轮廓相符地制造可承受高机械负荷的塑料构件的方法，该方法缓解已知方法的特别是涉及昂贵的再加工的上述缺点，并且同时还提高在模具分型面周围的区域的负荷能力。
[0015]根据本发明，所述目的通过权利要求1的特征通过如下方式实现:一种用于与最终轮廓相符地制造可承受高机械负荷的塑料构件的方法，在该方法中，首先在第一步骤中，在包括阴模和阳模的闭合的模具中实施利用热塑性造型材料的注射过程，在其中使用高粘度的热塑性造型材料，以便在阴模与阳模之间的模具分型面中实现模具或者型腔相对接着在第二步骤中使用的低粘度的造型材料K2的充分密封，该方法的特征在于:在第二步骤之前扩大模具的型腔，使得在注射粘度很低的造型材料并且在该造型材料硬化之后由热塑性造型材料构成的密封如下程度地固定在粘度很低的造型材料上或内，使得它们构成一个复合材料构件。
[0016]在第一步骤中在闭合的模具中实施利用热塑性造型材料的注射过程，在该注射过程中使用高粘度的热塑性造型材料，以便在阴模与阳模之间的模具分型面中实现模具或者型腔相对在第二步骤中注射到模具中的粘度很低的造型材料的充分密封。如此产生的复合材料构件由于热塑性塑料的一部分集中在模具分型面或者分型线上的狭窄的区域上的事实，不是作为机械特性复合材料构件而是近似地可以进一步一律视为热固性构件。此外，完成的构件上的边框状的(saumartig)密封区域至少具有所置入的第一塑料或热塑性造型材料的机械特性。
[0017]根据本发明，然后与用于加工反应的造型材料的过程组合随着对热塑性造型材料的注射还可以在模具分型面内很好地密封注射模具。在这种情况下，粘度比