被覆预制基材的方法与流程

本发明涉及一种被覆预制基材的方法，通常用于生产用于美观用途的复合产品，例如用于车辆的内饰部件(例如仪表板、车顶(roof pavil ion)、门板等)、船只、飞机和/或家具部件。

背景技术：

1、对于用于美学用途的复合产品(例如用于车辆的内饰部件)的生产，已知通过以下方式在预制基材(即通常由刚性塑料材料预先形成)上被覆至少一个覆层(由具有所需美学特性的材料制成，例如织物、天然皮革、合成革、tpo、alcantaratm等)：首先制成半成品，其包括相互叠加的覆层和基材，然后通过向所述半成品施加压缩力使基材和覆层牢固地粘附在一起。被覆工艺后的预制基材保持其最初具有的形状，并且覆层呈现基材的形状。

2、通常，这种涂层工艺使用具有两个半模的压缩模具，其各自的吻合表面与基材形状相对(为了不改变和/或损坏基材的形状)。

技术实现思路

1、申请人观察到，上述已知的被覆预制基材的工艺存在一些缺点和/或在某些方面可以改进。

2、首先，申请人发现，为了使涂层适当地粘附在基材上，模具施加在半成品上的压缩力在每个点上都基本垂直于半成品(例如，为了避免涂层滑动和/或涂层中的折痕)。申请人还观察到，在基材中具有复杂几何形状的部分(例如底切和/或基本垂直展开的壁)获得压缩力的上述方向可能很复杂。

3、此外，申请人进一步确定，在这种具有复杂几何形状的部分处，半成品也可能在模具关闭过程中发生损坏。例如，在基本垂直展开的半成品壁上，上述两个问题通常与模具的垂直闭合有关，这不仅不能在这些区域产生基本上垂直于半成品的压缩力，而且由于移动的半模具和半成品之间的接触，它使半模具在半成品基本垂直的壁上滑动，有损坏(例如撕裂)和/或拖曳(例如拉伸)涂层的风险。

4、此外，由于通常使用的压缩模具的结构是通过刚性金属半模沿半成品的整个表面以给定的压力压缩半成品，因此必须提供满足特定且窄的几何公差的覆层和/或基材，特别是在厚度和/或形状方面。

5、例如，对于厚度具有相对较高制造公差的覆层(如天然皮革覆层可能发生的情况)，可能会发生模具在给定压力下压缩半成品时，在覆层厚度大于其余部分的部分产生压力集中，导致成品在这些部分出现缺陷(例如更闪亮和/或损坏的区域)，从而导致成品的后续再加工或废品。

6、可能导致上述问题的覆层厚度不恒定也可能发生在沿覆层存在接缝的情况下和/或不同材料缝合或以任何方式耦合在一起的情况下。

7、在第二种情况下，可能需要采用被覆工艺的更多阶段，每个阶段都针对一种不同材料的被覆，从而大大延长了周期时间(例如，因为工艺参数应该在每个单独被覆工艺的上游进行调整)。

8、申请人为了获得尽可能垂直于半成品的压缩力(即使在存在具有复杂几何形状的部分的情况下)，同时限制在模具关闭过程中对半成品的损坏，申请人尝试了一种解决方案，其中两个半模之一的吻合表面(conformation surface)的一部分通过一个或多个嵌入体制成，所述嵌入体可以沿相对于半模其余部分的倾斜平面滑动。

9、在使用这种嵌入体的被覆工艺中，首先用夹在两个半模之间的半成品和嵌入体将所述模具封闭，所述嵌入体排列在具有复杂几何形状的部分处，使其处于不接触半成品的缩回位置(以便模具可以在不损坏覆层的情况下闭合)。随后，嵌入体沿着各自的斜面滑动，排列在提取位置，直到半成品与另一个半模配合压缩。通过这种方式可以在存在复杂几何形状的情况下用至少一个组件实现基本垂直于半成品的压缩力。

10、然而，申请人发现，一方面，带有这种滑动嵌入体的半模制造和操作成本高昂，另一方面，它们只能覆盖有限种类的复杂几何形状(例如具有部分垂直部分的壁)，不适合许多其他种类的复杂几何形状，而这些几何形状越来越广泛和要求越来越高。

11、此外，由于这种半模的吻合表面在滑动嵌入体的边缘是不连续的，存在损坏覆层的风险，影响成品的美观性。

12、此外，由于滑动嵌入体由刚性材料(通常是金属)制成，并且它们也被构造为在给定的压力下压缩半成品，因此在覆层和/或基材厚度发生变化的情况下，此类嵌入体可能会损坏最终产品。

13、因此，申请人面临的问题是，在不损害成品的美学品质和/或解决上述一个或多个问题的情况下，以简单、快速、经济的方式用(至少)一层覆层被覆预制基材。

14、根据申请人的发现，上述问题是通过根据所附权利要求和/或具有以下一项或多项特征的被覆方法来解决的。

15、本发明的一个方面涉及一种被覆预制基材的方法。

16、所述方法包括：

17、-提供半成品，所述半成品包括所述预制基材、覆层，以及优选夹在所述预制基材和所述覆层之间的粘合剂层；

18、-提供包括第一半模和第二半模的模具，每个半模具有各自的吻合表面，其中，所述第一半模包括主体和弹性变形膜，所述弹性变形膜至少部分形成所述第一半模的吻合表面，并且其中所述第二半模的(至少)吻合表面与所述预制基材基本形状相对(counter-shaped)；

19、-将所述半成品设置在所述第二半模的吻合表面上，所述预制基材靠近所述第二半模；

20、-将作用在与所述第二半模相对的所述膜的第一面上的流体置于凹陷状态，以将所述膜保持在粘附于所述主体的第一构型中；

21、-将所述半成品插入所述吻合表面和处于所述第一构型的所述膜之间，关闭所述模具同时保持所述第一半模的所述吻合表面与所述半成品之间沿所述半成品的整个表面延伸的自由距离；

22、-随后，对所述流体加压以将所述膜设置在第二构型中，在第二构型中所述膜向所述第二半模弹性膨胀，以在所述膜和所述第二半模之间压缩所述半成品；

23、-在所述第二构型中保持所述膜，加热所述半成品，以将所述预制基材和所述覆层牢固地固定在一起。

24、根据申请人的发现，由于第一构型中的膜粘附在所述第一半模的主体上，并且由于所述第一半模与半成品之间的自由距离，可通过如下方式闭合所述模具：限制或避免一个或两个半模运动过程中所述第一半模与半成品之间的接触，并使所述膜本身远离所述第一半模(例如，通过重力悬挂在所述第一半模上)，避免所述膜阻碍闭合(例如，在闭合过程中积聚并产生干扰闭合本身的厚度)。以这种方式消除了在模具闭合过程中损坏半成品和/或膜的风险。

25、所述膜在闭合后弹性膨胀，允许以建设性的简单和经济的方式获得上述接触。使用流体还可以在每个点获得均匀的推力，该推力通过所述膜作用在半成品上。均匀的推力是有利的，因为它降低了(甚至可能消除)产生这样的区域的风险：在所述区域中，例如由于机械干扰，模具无法以所需的压力(并足以获得覆层)压缩半成品。

26、此外，由于所述膜可以沿任何方向向第二半模膨胀，因此获得作用于半成品上且在每个点上基本垂直于半成品的压缩力。

27、弹性变形膜还允许解决与半成品厚度变化有关的上述问题，无论这种变化是由于覆层的厚度公差、或由于接缝的存在、或由于不同材料的存在、或甚至由于基材缺陷的存在。事实上，半成品标称尺寸的任何变化都可以通过膜的弹性来补偿，膜通过弹性变形屈服，而不是压缩半成品，与完全由金属制成的模具不同(与加工材料相比，金属的弹性基本上为零)。通过这种方式，膜能够自主适应半成品的形状/厚度变化，避免压力积聚点(从而避免成品的上述缺陷)。

28、以这种方式不需要在被覆的各单一工艺的上游对模具进行干预，例如通过调整操作参数。因此，通过单一的被覆工艺，可以连续加工具有不同覆层的半成品以及具有包含不同材料和/或接缝的覆层的半成品，从而减少使用单件模具和/或带有可移动嵌入体的模具的周期时间，限制甚至消除损坏厚度与标称厚度不同的覆层部分的风险。

29、本发明在上述一个或多个方面可以表现出以下一个或多个优选特征。

30、优选地，在所述第一构型中，所述膜(基本上)与所述预制基材形状相对(可能具有比例因子，以允许粘附到主体和闭合模具，同时保持前述自由距离)。以这种方式，所述膜(基本上)沿着半成品的整个表面延伸范围遵循半成品的表面形状，同时再现其复杂的几何形状，例如具有垂直展开的壁和/或底切(例如，设置为本身平行于垂直壁，和/或不接触地将自身插入半成品的空腔中)。这样，所述膜在第一和第二构型之间的通道中经历相对较低的变形，从而限制各自的延伸程度，从而限制膜收缩-膨胀循环中可能的滞后现象的有害后果(最终延长了膜的使用寿命)。此外，由于形状相对的膜膨胀，以均匀的方式(例如，通过限制或消除与半成品的任何早期接触点，这些接触点可以随着膜的逐渐膨胀而拉伸和/或移动和/或撕裂覆层)与半成品接触，因此进一步改善了对基本垂直于所述半成品的压缩力的引导。观察到所述膜不需要忠实地遵循基材的形状，因为膜可能足以再现基材的主要几何特征(例如脊、谷、复杂的几何形状)，忽略其细节，例如高度为毫米量级至几厘米的肋和/或凹槽。

31、优选地，所述膜牢固地固定在所述主体上，更优选地外部固定在所述第一半模的吻合表面(例如沿主体的外部垂直壁)。以这种方式所述膜可以在整个吻合表面自由膨胀。

32、优选地，所述膜完全形成所述第一半模的吻合表面。以这种方式所述第一半模构造简单。

33、优选地，所述膜沿相应的整个表面延伸范围具有恒定的厚度。通过这种方式促进了所述膜的均匀膨胀。

34、在一个实施方式中，所述膜具有沿相应整个表面延伸范围的可变厚度，更优选在所述第一面加厚(以免在成品上留下痕迹)。可变厚度允许在施加到第一面的给定压力下改变膜的变形程度，使其在厚度较小的点上更容易变形(反之亦然)。膜的较低变形性可以限制(或抵消)所述膜在基材上不得被覆的部分(例如，因为它们用于其他目的)对覆层施加的压力，从而使覆层不粘附在基材上。

35、优选地，所述膜由塑料材料制成，更优选硅酮。因此它既经济又耐循环。

36、在一个实施方式中，所述第一半模包括一个或多个另外的膜，各自形成第一半模的吻合表面的相应部分。这样，所述膜只在必要时使用(例如，仅用于半成品几何形状复杂的部分)，而不会降低半模的韧性。

37、优选地，另外的膜各自具有一个或多个(更优选全部)所述膜的特征。以这种方式能简单制作所述模具，和/或所述膜具有彼此一致的特征。

38、优选地，所述主体包括(至少)与所述膜连通并含有所述流体的空腔(在具有另外的膜的情况下，对于每个另外的膜，主体包括至少一个相应的空腔，各相应的空腔包含所述流体，这些相应的空腔彼此相互连通或不连通)。以这种方式所述第一半模结构紧凑。

39、优选地，所述主体包括面向所述膜的第一面的基台表面(abutment surface)。优选地，所述空腔包括(至少)设置在所述基台表面的口部。优选地，所述基台表面(基本上)与所述预制基材的(部分)形状相对。优选地，所述第一构型中的所述膜保持与所述主体的基台表面接触(即膜的第一面与基台表面接触)。以这种方式，所述基台表面(除了空腔口部所在的区域外)当粘附在主体上时(即在第一构型中)为膜提供刚性支撑，支撑膜并促进膜保持与基材相对的形状。通过这种方式，膜的变形受到限制(例如，通过限制膜向主体的可能的向内弯曲，所述向内弯曲可能仅局限于口部)，并且膜的使用寿命进一步延长。

40、优选地，所述模具包括所述流体的质量和/或压力调节系统(例如活塞、液压泵、容积泵等)。可选地，所述流体压力调节系统可由比例阀控制。

41、优选地，通过所述质量和/或压力的调节系统将所述流体置于凹陷状态和/或对所述流体加压。

42、优选地，压缩所述半成品包括通过所述流体施加大于或等于约0.5巴，和/或小于或等于约3巴(更优选等于约1巴)的压力。通过这种方式，流体的最大压力受到限制，模具的构造也得到了简化(不必承受高压)。

43、优选地，加热所述半成品包括使所述半成品达到大于或等于40℃、更优选大于或等于50℃、甚至更优选大于或等于60℃、和/或小于或等于190℃、更优选小于或等于180℃，甚至更优选小于或等于170℃的温度。这些温度足以执行被覆工艺。

44、优选地，加热所述半成品包括将热量通过所述膜从流体(例如热固性)传递到半成品。因此，由于机械作用和热作用都使用相同的流体，模具的结构简单合理。

45、优选地，所述流体是液体或凝胶。优选地，所述流体选自下组：水、透热油(diathermic oil)、水溶液、透热油溶液。通过这种方式，相对于气态流体有利于控制作用在膜上的压力。此外，还促进了流体和膜之间的热传递(总体上增强了流体和半成品之间的热传递)。

46、优选地，所述粘合剂层包括热敏粘合剂。通过这种方式，加热半成品会激活粘合剂，从而有助于基材和覆层之间的相互固定。

47、优选所述预制基材包括聚合物材料，更优选刚性材料，更优选它由聚合物材料、更优选刚性材料制成。优选地，所述预制基材选自下组：聚氨酯(pu)、聚氯乙烯(pvc)、聚苯乙烯、天然纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚丙烯(pp)。

48、在一个实施方式中，所述预制基材可以由金属或木材制成。根据本发明的工艺允许被覆彼此具有非常不同的机械性能和表面性能的基材。

49、优选地，所述预制基材是一体件。

50、或者，预制基材可以包含彼此牢固耦合的不同材料(例如具有金属和/或海绵材料嵌入体的聚合物材料)。

51、优选地，所述覆层选自下组材料：天然皮革、合成革(即让人想起天然皮革的具有美学和/或触感和/或机械特性的材料，包括例如alcantaratm、ultrasuedetm、feel tektm)、聚氨酯(pu)、聚氯乙烯(pvc)、热塑性烯烃(tpo)、由合成纺织纤维(如聚酯、芳纶等)和/或天然纺织纤维(如棉、羊毛等)制成的织物(非织造、织造、针织(knitted)、针刺(needled))。

52、在一个实施方式中，所述覆层是一体件(即它不包括接头，例如接缝、焊缝、胶合和/或沿其表面延伸的总体连续方案)并且由单一材料制成。

53、在一个实施方式中，所述覆层包括多个缝合在一起的贴片(由相同材料或不同材料制成)。这是某些类型材料的覆层的典型情况，例如天然皮革、合成皮革(例如feel tektm、alcantaratm、ultrasuedetm)，这些材料在本领域被认为是难以成型的材料，尤其是在基材存在一些三维形状(例如小曲率半径)的情况下(在这种情况下，覆层由缝合在一起的贴片组成并具有适当的延伸，并且甚至在被覆工艺之前配备有接近基材形状的三维形状)。

54、优选地，所述工艺包括，对所述半成品进行加热之后，将所述流体置于凹陷状态，以使所述膜回到所述第一构型。以这种方式可以在不损坏膜的情况下随后打开模具。

55、优选地，所述方法包括，在前一段落所述的阶段之后，打开所述模具并从所述模具中提取包含彼此牢固地固定的所述预制基材和所述覆层的成品。以这种方式结束被覆过程。