用于制造用于模制的增强塑料片材的系统及该片材的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及用于模制增强塑料部件的产品和半成品的技术领域。特别地，本实用新型涉及一种用于制造用于模制部件的增强塑料片材的设备。
【背景技术】
[0002]在例如机动车领域中，许多部件必须结合好的机械强度和小的重量。
[0003]为此，已知用热固性或热塑性塑料部件替代钢材部件。
[0004]已知不同的塑料部件模制方法，特别是:
[0005]-压缩模制方法(用于例如SMC的热固性材料)；
[0006]-热成型方法(热塑性材料的压缩)；
[0007]-注射成型方法(用于热塑性材料)；
[0008]-树脂传递模塑方法(RTM)。
[0009]已知使用(热固性或热塑性)增强塑料。这些材料由树脂聚合物混合增强物构成。这些增强物一般为例如玻璃纤维或碳纤维。这些纤维可以是切断的(即长度可为2_至50_的纤维段)，或相反地是连续的。
[0010]例如已知SMC(片状模塑料，英文为“sheetmoulding compound/composite”)类型的增强塑料。
[0011]在最常见的情况下，SMC片材由浸渍了增强物(例如:玻璃纤维)的热固性树脂(例如:聚酯)构成。SMC片材还可以包括填充物和/或催化剂(固化剂)。
[0012]SMC片材通过在制造时将所沉积的增强纤维浸渍在两层树脂膜之间来加工制造。
[0013]在图1A中示出了一种已知的用于制造SMC类型增强塑料片材的设备。这种设备包括至少一个能够沿着一个方向移动的传送机C或传送带，并沿着传送机前进方向从上游向下游依次地包括各个沉积工作站:
[0014]-用于将树脂供给到传送机上的第一树脂供给装置APl，该装置包括能够保证传送机上的树脂的厚度的刮削器Rl，其中所述厚度在传送机的整个宽度上是恒定的；
[0015]-纤维供给装置AF，其能够在树脂层上沉积增强纤维；
[0016]-用于将树脂供给到纤维上方的第二树脂供给装置AP2，其包括能够保证传送机上的树脂的厚度的刮削器R2，其中所述厚度在传送机的整个宽度上是恒定的。
[0017]—般性地，对于两个沉积树脂的步骤，使用保护膜(例如:聚乙烯)，以使得制成的片材整体夹在两层保护膜之间。第一树脂供给装置由此使树脂沉积在第一保护膜上，以避免传送机与树脂之间的接触，然后第二树脂供给装置使树脂沉积在覆盖所有沉积在传送机上的层的第二保护膜上。
[0018]借助于该设备，能够制造面积密度大约为3至6kg/m2的SMC片材，该密度根据配比、构成和/或材料等级、即根据用于构成片材的各种组分(树脂、填充物和增强物等)的比例和性质而变化。
[0019]对于基于单一片材来制造的某些部件、尤其是机动车部件，这些面积密度太小。
[0020]为了实现这些部件、尤其是结构性部件，已知在模具中叠置多个SMC片材。
[0021]然而，由于该在模具中的准备和加载步骤，该所谓加载平面(“plandechargement”)的叠置技术显著地减慢部件的生产。并且，该技术导致在片材叠放时困住空气，由此由于气孔、不同的孔隙率等而损害部件的质量和最终坚固性。
[0022]因此，优选地使用具有更高面积密度的SMC片材，并由此在模具中使用层数更少材料层，优选地只有一层。
[0023]为此，可以在纤维供给装置处通过例如增大流量来增大增强纤维层的厚度，或者可以在第一和第二树脂供给装置之间增加纤维供给装置的数量。
[0024]由此，通过沉积厚的增强纤维层(图1B)，增大了SMC片材的面积密度。
[0025]然而，为了获得具有均匀特性的增强塑料片材，增强纤维必须良好地被树脂浸渍。要获得良好的浸渍质量，需要树脂良好地穿过增强纤维层。然而，对于机器目前的设计和树脂的粘稠度，过大的增强纤维层厚度会构成树脂渗透的障碍。
[0026]由此，即使使用这种设备，面积密度的增大也是有限的。
[0027]每m2(以及在厚度上的)增强纤维的平均质量比也是增强塑料片材的一个重要特性，这是因为其反映了部件的均匀性，并因此决定了由该片材模制出来的最终部件的机械质量。
[0028]对于生产增强塑料部件，另一重要参数是增强纤维的浸渍能力，其参数之一为浸渍速度。越增大每Hi2的增强纤维的平均质量比，浸渍就越受阻:因此，为了保持相同水平的浸渍能力，必须降低传送机的前进速度，这损害了设备的整体生产效率。
[0029]使用传统设备，每分钟可以生产10米长度的每m2增强纤维平均质量比为25至30%的片材。
[0030]对于相同浸渍能力，每分钟只能生产4米长度的每m2增强纤维平均质量比为50%的片材。
【实用新型内容】
[0031]本实用新型的目的在于提供一种用于制造具有高面积密度且纤维完美地被塑料(树脂)浸渍的增强塑料片材的设备，以解决上述缺陷。
[0032]由此，本实用新型的主题在于一种用于制造用于模制的增强塑料片材的系统，其包括:至少一个能够沿着一个方向移动的传送机;用于将塑料供给到传送机上的、位于传送机上游端部处的第一塑料供给系统;第一纤维供给装置，其能够在由第一塑料供给系统沉积在传送机上的塑料上沉积增强纤维。符合本实用新型的用于制造用于模制的增强塑料片材的系统从上游向着下游依次地包括:
[0033]-至少一个位于第一纤维供给装置之后的用于将塑料供给到传送机上的第二塑料供给系统；
[0034]-至少一个第二纤维供给装置；
[0035]-至少一个用于将塑料供给到传送机上的第三塑料供给系统。
[0036]由此，符合本实用新型的设备包括至少三个塑料供给系统，其中至少一个位于两个用于在保护膜上沉积增强物的装置之间，这能够显著地增大片材的面积密度而不损坏浸渍质量:由此能够考虑例如增强纤维质量比为60%的片材。这允许制造具有更好的机械性能的部件而不损害、甚至改善生产效率。
[0037]由此，借助于符合本实用新型的设备，能够通过在模具中插入由单一增强塑料片材(半成品)构成、而不是由两个或三个用现有设备制造的材料片材构成的“加载平面”来实现部件模制。因此，在准备加载平面的步骤中、并可能地在将材料装载到模具中时，获得生产效率的提高。并且，对同一面积密度，使用单一片材能够避免在片材叠置时困住空气，该空气的困住导致最终部件的质量降低(气孔、多孔性等)。
[0038]优选地，至少一个塑料供给系统可以被设置为使塑料以大致恒定的厚度分布在传送机的整个宽度上。
[0039]优选地，至少一个塑料供给系统可以被设置为使塑料以大致恒定的厚度分布在传送机的整个长度上。
[0040]根据本实用新型，塑料供给系统中至少一个可以包括:
[0041]-用于以恒定均匀的流量使塑料分布在传送机上的装置；
[0042]-能够保证传送机的整个宽度上塑料具有恒定高度的刮削器。
[0043]根据一个实施例，至少一个塑料供给系统包括用于将塑料分配到传送机上的分配装置，该分配装置具有恒定均匀的流量，以保证塑料在传送机的整个宽度上均匀的分布。
[0044]该分配装置可以包括用于将塑料带到传送机上的进料部件，所述进料部件设有至少一个开口。
[0045]塑料进料部件可以位于传送机的上方，并横向于(优选为垂直于)传送机的前进方向地布置。
[0046]塑料进料部件可以例如是管状部件或料槽。
[0047]根据本实用新型，进料部件和开口的尺寸优选地被设置为控制来到传送机上的塑料的流量。
[0048]可以例如对以下参数中至少一个进行设置:开口的大小、开口的形状、开口的数量、开口的位置。
[0049]进料部件和开口的尺寸优选地被设置为使得塑料流动到传送机的几乎整个宽度上。
[0050]根据本实用新型，可以通过调节塑料在开口中的流动速度来控制流量，例如通过使进料部件更多或更少地倾斜。
[0051]优选地，进料部件可以与用于控制塑料压强的装置关联。