车辆外部装饰部件的制作方法

文档序号:13451068
车辆外部装饰部件的制作方法
本发明涉及车辆外部装饰部件,尤其是下发动机防护件或下车体面板及其制造方法。

背景技术:
在本领域中使用车辆外部装饰部件,尤其是下车体装饰部件和/或下发动机防护件是已知的。外部装饰部件也被称为包层,形成为三维结构部件。外部装饰部件定义为用于覆盖车辆的底侧的表面(或一部分)的装饰部件或包层。这可以例如是发动机舱下面的区域,在乘客隔室下面的主要区域以及在后备箱(trunk)下面的区域。所有区域都是在外部的并且可以通过表面区域直接地面向公路。这些类型的下车体装饰部件可以改进车辆的空气动力特性,可以减少燃料消耗和/或可以保护车辆的下车体。在汽车的使用过程中和/或汽车的寿命期间,当被安装在汽车下面时,这些外部装饰部件需要在能够大体上保持它们形状的意义上进行构造,而不应显示出过多的偏置,尤其是松垂。由此,根据汽车的类型,这些外部装饰部件优选地能够跨越较大距离或面积,而没有不可接受的松垂或偏置。缺少结构刚度可以通过安装点的数量进行补偿从而将装饰部件安装到车辆,在大部分情形中,这些安装点布置在外部装饰部件的边缘周围并且不必跨越结构的中间部分。安装点的增加,包括安装方式,将增加部件的整体成本以及重量并且将增加制造与安装的复杂性。在车辆上的这些外部装饰部件的使用寿命期间,结构刚度可能会因这些外部装饰部件所遭遇的恶劣条件而被消弱。它们可能遭受小石子、灰尘、热、冷、和/或潮湿天气条件并且在使用过程中它们还可能与汽车下方的障碍物碰撞。此外,靠近动力传动系的区域可能暴露到高的热载荷。已知的外部装饰部件可以由注塑成型部件形式的固态塑料制成,或者另选地由芯部材料与含有玻璃纤维的覆盖层的组合制成,其中结构刚度主要来自于玻璃纤维。由于在部件的制造以及部件在汽车中的装配过程中暴露于纤维可能对处理该材料的人造成健康问题,因此近些年来玻璃纤维不太受欢迎。通常,这些技术会导致重的部件的形成并且存在对较轻的解决方案的需要。具有多种材料的蜂窝芯部层是已知的,但是由于芯部层与面层之间的粘结接触面积非常小,因此蜂窝芯部层与面层之间的粘附性差是个问题。这些外部装饰部件中的许多需要成型为具有肋部和/或凸起以便具有所需的刚度。这些具有可能减少装饰部件的空气动力学益处和/或增加车辆下面所需空间的弊端。对液体吸收与保持的较高可能性、特别是脏的道路水、油和其它液体,对于包含或包括类似蜂窝芯部材料、透气性材料与开孔芯部材料的多孔材料的下车体装饰部件而言,是一种更加普遍的问题。这可能在将装饰部件用在车辆上的过程中增加装饰部件的重量和/或可能引起材料的安装和/或偏置的故障。针对外部装饰部件、尤其是下发动机防护件及下车体面板而言,需要具有高刚度的替换材料以及重量轻的解决方案,与当前在市场上的产品相比,其至少能够执行以实现汽车制造商对这些产品的要求、比如良好的疲劳特性及良好的再循环能力,并且克服了当前材料的的问题、尤其是流体吸收与保持的缺点。

技术实现要素:
通过根据权利要求1的用于车辆的外部装饰部件或包层实现了此目的。在本发明的第一实施方式中,用于车辆的外部结构装饰部件包括至少一区域,该区域包括叠加与层叠在一起以形成结构单元的至少3层,其中两个外部层是压缩与加固纤维层,并且其中定位在两个纤维外部层之间的内层是非渗透性聚酯泡沫层。压缩与加固纤维层连同聚酯泡沫层的组合增加了装饰部件的整体结构刚度。出人意料地,由于非渗透性泡沫与压缩纤维层,也能够减少液体吸收与保持。聚酯泡沫是闭孔泡沫,其是非渗透性的,并且由于这些特性将几乎不吸收液体和/或保持它。然而,其不仅防止液体进入泡沫中,而且由于足够高的压缩刚度其还能够在成型过程中实现更加紧凑的纤维覆盖层,由此也减少了针对这些层的液体吸收与保持。非渗透性聚酯泡沫芯部层具有根据ISO844测量的至少大约30MPa、优选地是最小55MPa的压缩模量。聚酯泡沫的高压缩刚度不仅使得纤维层在如上所述在成型过程中压缩得更多,而且还有助于结构单元与装饰部件的刚度。泡沫的高压缩刚度防止在弯曲过程压缩纤维层的屈曲。面层的屈曲可能会造成分层与裂纹,这可能导致外装饰部件损坏。另一个优点是,聚酯泡沫不像许多其它类型泡沫(包括一些类型的PUR泡沫)那样是脆性的。脆性泡沫可能不具有足够的强度与疲劳特性。例如与固态塑料部件相比,聚酯泡沫还具有其会使装饰部件更好地缓冲的优点。当装饰部件被诸如石头或类似物的大物体碰撞时这是尤其有利的。装饰部件进而能够更好地吸收能量并且避免对车辆或其部件的损坏。这里描述的结构单元的弯曲模量在具有至少3层结构单元的区域中优选地具有200MPa的最小模量、优选地300MPa的最小模量。根据本发明所要求保护的聚酯泡沫以热塑性聚酯树脂为基础并且优选地由发泡级的半结晶聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成。由于它们通过适当的化学或物理发泡剂被熔融挤出,因此这些热塑性聚酯树脂产生闭孔泡沫。此泡沫可以由再生聚酯或纯原材料或两者的组合制造。在本发明的范围内,聚酯泡沫、尤其是如要求保护与公开的聚对苯二甲酸乙二醇酯泡沫,不包括聚酯基聚氨酯(PUR)泡沫。非渗透性PET泡沫层具有60到200Kg/m3、优选地75到120Kg/m3的密度。至少在装饰部件的需要较高结构刚度的区域中,可以使用根据本发明的结构单元。优选地,此区域可以是装饰部件的总表面积的1%与100%之间,优选地在5%与50%之间。例如,如果在人们例如将施加肋部或凸起的那些区域中需要装饰部件的局部加强,那么可以在形成结构单元的2层纤维材料之间布置小的泡沫条带以形成局部刚度的增加。这可以如装饰部件的总表面积的1%或2%那么低。可以调节厚度与表面,使得在形成此部件以后泡沫几乎是不可见的。在需要替换1个或2个以上肋部或装饰部件需要在大的区域上被加固和/或如果需要具有平坦表面的装饰部件的情形中,结构单元可以覆盖装饰部件的表面积达至100%。然而,优选地,PET泡沫边缘被纤维层覆盖并且PET泡沫在成型之后是不可见的。此区域或表面积被定义为包括通过与所覆盖的车辆表面平行的装饰部件的全部表面积划分的结构单元的区域。优选地,覆盖PET泡沫的纤维层足够大以包围泡沫并且沿着泡沫区域形成层压缝,使得泡沫被完全地封装在纤维材料中,类似于镶嵌。纤维层中的一个可以不覆盖外部装饰部件的全部区域,但是优选地足够大以覆盖如上所述的PET泡沫。成型与加固的纤维材料可能已经形成对剩余区域而言具有足够刚度的结构层。可能要求较高刚度的区域可以例如是跨越安装点之间的最大距离的区域。通过增加装饰部件的刚度,可以减少安装点的数量,这降低了复杂度与成本。如果具有结构单元的区域覆盖大的区域,那么外部结构装饰部件可以具有朝向公路表面的平坦均匀区域,而没有凸起或厚度变化。与可能需要肋部和/或凸起以便获得装饰部件的足够刚度的、在市场上可获得的其它解决方案相比,此平坦均匀外部装饰部件将改善装饰部件与车辆的空气动力特性。装饰部件的不包括结构单元的区域包括压缩与加固的外部纤维层中的至少一个。根据本发明,装饰部件的纤维层包括加固的纤维材料,此加固的纤维材料包括填充纤维及热塑性粘结剂形式的粘结剂,其中,粘结剂在纤维之间形成小的粘结点以加固纤维材料。填充纤维优选地是热塑性纤维中的至少一种或者这些纤维的混合物,其中,热塑性纤维优选地是聚酯纤维,优选地是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。热塑性粘结剂是聚酯的共聚物或聚酰胺中的一种,聚酰胺优选地是聚酰胺-6或聚酰胺-66。热塑性粘结剂可以是纤维、粉末或薄片的形式。热塑性粘结剂的量可以使得PET泡沫与相邻的纤维层在没有额外粘附层或胶层的情况下被层叠在一起。在优选解决方案中,填充纤维与粘结剂结合在优选地具有芯部护层类型的双组份或复合纤维或者细丝中,其中芯部或填充部分包括聚酯,优选地是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),并且护层或粘结剂部分包括聚酯的共聚物,优选地是水溶性聚脂(CoPET),或包括聚酰胺,优选地是聚酰胺-6或聚酰胺-66。加固纤维层包括由芯部或填充部分形成的填充纤维以及由护层或粘结剂部分形成的粘结剂,并且其中粘结剂在填充纤维之间形成小的粘结点以加固纤维层。有利地,在不需要额外胶层或粘附层的情况下其将粘接/层叠相邻PET泡沫层。优选地,纤维层是填充纤维与优选地以纤维、薄片或粉末形式的粘结剂的混合物,其中粘结剂高达纤维层的总重量的50%,优选地高达35%,例如具有35%共聚酯的聚酯纤维或聚酰胺粘结剂,或者具有高达30%的护层粘结剂材料的100%双组分纤维层。优选地纤维层具有高达100%的双组分纤维或细丝。最终地,其可以与其它填充纤维(例如再生热塑性纤维、例如由再生合成纤维制成的劣质材料、或再生聚酯纤维)进行混合。使用优选地双组分细丝或纤维的优点在于,当纤维的护层在成型与层叠期间熔化并且在纤维之间形成粘结点时,全部细丝或纤维的护层有助于PET泡沫和压缩与加固纤维层之间的粘结,从而导致纤维层到PET泡沫层的更均匀且更好的层叠。在本发明的实施方式的任一个中,任一种纤维可以是短纤维或长丝或这些的混合物。两个纤维层可以具有相同或不同的纤维组分和/或混合物。优选地在成型与层叠之后的PET泡沫层具有大约小于15mm、优选地小于8mm、优选地小于6mm的厚度。在成型与层叠之后的PET泡沫层可以具有大约至少2mm、优选地至少3mm、优选地至少4mm的厚度。此厚度可以横跨结构单元的表面区域而改变。较厚的PET泡沫将增加结构单元的刚度,但是增加了成本与所需的空间。较薄的PET泡沫减小了装饰部件的重量与成本,但是也减小了刚度。较厚较小的条带可以具有与较薄较大条带或板相同的效果。在结构单元的区域中,压缩与加固纤维层中的至少一个具有大约小于3mm、优选地小于1.5mm的厚度。在结构单元的区域中,压缩与加固纤维层中的至少一个具有大约至少0.2mm,优选地至少0.5mm的厚度。纤维层中的至少一个具有大约小于1500g.m-2(克/每平方米),优选地小于800g.m-2,并且优选地小于600g.m-2的单位面积重量。纤维层中的至少一个具有大约至少200g.m-2,优选地至少300g.m-2的单位面积重量。纤维层压缩的越多,则它们越有助于结构单元的区域中的整体刚度以及装饰部件的整体刚度。两个纤维层可以具有相同或不同的厚度和/或单位面积重量。在本发明的其它实施方式中,此结构装饰部件还可以包括叠加且层叠到外部加固纤维层中的至少一个的外表面的至少一个额外层,优选地,是可选的穿孔薄膜层,优选地由热塑性聚氨酯或者无纺纱布层制成,以进一步优化性能。优选地PET泡沫与聚酯纤维外皮结合从而提供单一材料产品。此产品容易再生。例如,此材料可以被再次熔化并且以PET树脂形成,以便重复用于包括根据本发明的产品的全部类型的PET产品,或者直接切碎成小片,所述小片可以作为用于相同产品、类似产品或其它产品的原材料使用。在本发明的其它实施方式中,结构装饰部件还可以至少部分地包括热辐射层,优选地是金属薄膜,优选地是铝,或者包括在装饰部件的外表面上的涂层,其面向在汽车使用期间具有增加的温度的车辆元件,例如诸如发动机或排气管的热源。根据外部结构装饰部件的位置,至少部分地将热辐射层增加到结构单元可能是有利的。在本发明的其它实施方式中,热辐射层被至少部分地穿孔。具有外部纤维层与内部聚酯泡沫层的结构单元可以用在车辆装饰部件中,如同例如下车体装饰部件、例如下车体面板、下发动机防护件、后下车体面板或下中心面板。由于结构单元的有利的热特性,装饰部件还可以用于发动机舱中的部件,比如用于发动机封装或阀帽内衬的部件。根据固定点的尺寸、形状、数量与位置,外部结构装饰部件的整体刚度可以通过将具有PET泡沫的一个或多个区域布置在两个纤维层之间进行优化,其中,这些区域的尺寸与位置限定外部装饰部件的整体刚度。在本发明的范围内,弯曲模量理解为待弯曲的车体的特性,指示了在施加弯曲转矩时的车体的曲率。通过根据ISO178的方法实验性地确定弯曲模量[Mpa]。在本发明的范围内,为了简化的目的,不透气或气体不可渗透,定义为气流阻力等于或者大于8000N.s.m-3。根据ISO9053利用直接气流方法(方法A)来测量AFR。可以根据标准制造方法,优选地通过至少成型步骤制造此装饰部件。材料可以在成型之前被加热或者在与成型相同步骤中被加热以获得纤维层的加固。在成型步骤中,纤维层被压缩以形成更加压缩的外部纤维层。制造可以包括至少以下步骤:将待成型的层以正确顺序布置在成型工具中;闭合成型工具以形成装饰部件的形状并且例如通过蒸气加热这些层,以使聚合物松散并且熔化粘结剂材料,从而压缩与加固纤维层并且将它们层叠到相邻层;打开成型工具,由此冷却装饰部件,并且从成型工具移除完成的装饰部件。可选地在成型中装饰部件的边缘的夹紧-切割可以集成在工具中。可选地可以通过预加热步骤和冷成型步骤来替换一个步骤的加热与成型。附图说明图1从下方示出了车辆。图2示出了根据现有技术的状态的可能的外部装饰部件。图3示出了根据本发明的装饰部件的示意图。图4示出了根据本发明的装饰部件的示意性横截面。具体实施方式图1通过根据本发明的外部装饰部件的可能位置的两个非穷尽实例从下方示出了车辆的附图。装饰部件大体上安装为平行于面向公路的汽车底板。它们通常布置在发动机隔室1下面或乘客隔室2下面。图2示出了根据现有技术状态的可能的外部装饰部件,例如下车体面板3、后下车体面板4、发动机下防护件5以及中心面板6,其可以通过根据本发明的包括结构单元的装饰部件进行替换。通过使用根据本发明的材料,肋部可以被结构单元替换并且表面可以是平坦的。由于较高的刚度,示出的装饰部件还可以结合在一起以形成较大的装饰部件,甚至形成覆盖整个下车体表面的仅一个装饰部件。图3示出了根据本发明的具有结构单元9的外部装饰部件7的一个实例的俯视图。结构单元9部分地覆盖装饰部件的区域并且剩余区域包括至少两个纤维层8。结构单元的这个大的区域形成了朝向公路表面的平坦区域,从而相比于市场上可获得的其它解决方案改善了车辆的空气动力性能,在其它解决方案中,可能需要肋部和/或凸起以便提供装饰部件的足够刚度。具有结构单元的区域的覆盖百分比和位置可以设计为优化外部装饰部件的整体刚度及重量和或使固定点的数量最小化。图3示出了作为具有规则形状的一个大区域的结构单元9,但是此结构单元区域或多个区域基本上可以具有任意形状和或可以存在两个或更多个区域。结构单元的面积可以覆盖装饰部件的非常小的面积,例如以用于局部加固的小条带的形式,一个或多个区域部分地覆盖装饰部件或者直到基本上覆盖全部装饰部件。A-A’指示图4中示出的横截面。图4示出了图3中示出的装饰部件的横截面A-A’10。装饰部件由具有结构单元9的第一区域以及第二剩余区域8形成,第一区域具有层叠在两个压缩与加固纤维层12和13之间的PET泡沫层11,第二剩余区域具有层叠在一起的两个压缩与加固纤维层12和13。纤维层12和13是覆盖装饰部件的全部表面的连续层。PET泡沫是可成型的并且可以成型至较小厚度,例如小于2mm,其中在PET泡沫层的边缘处,泡沫的厚度改变下降到如附图上示出的非常小的厚度,从而允许从具有泡沫的区域到没有泡沫的区域的平滑过渡。尽管泡沫层的主要区域的整体厚度有利地在2mm以上以实现需要的整体结构刚度,但在局部上可以是:例如在结构单元与没有泡沫的区域之间的边界处,而且可以在沿着主车辆本体中的跟随突出部的区域中,或者具有有限空间的其它区域中,泡沫被(进一步)压缩到较低厚度。
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