專利名稱：用于制造具有集成的加強結(jié)構(gòu)的塑料產(chǎn)品的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1以及9的前序部分所述的用于制造具有集成的加 強結(jié)構(gòu)的塑料產(chǎn)品的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
已經(jīng)充分地公知的是，使用纖維加強塑料產(chǎn)品，以便滿足特殊的機械或物理要 求。尤其可以為承受特殊負荷的塑料產(chǎn)品設(shè)有附加的加強結(jié)構(gòu)。當存在延續(xù)的壁變薄或系 統(tǒng)-塑料產(chǎn)品的趨勢時，這種加強或功能部件變得越來越重要。這種趨勢尤其是由要節(jié)省 材料的要求引起，它隨著增加的原料成本顯著地有利于產(chǎn)品制造價格。早就已經(jīng)公知的是，在特定的產(chǎn)品中設(shè)有加強筋或類似的外部部件，用于機械 加強。此外已知，對以塑料材料的浸透或浸漬的塑料墊進行擠壓或成型，然后再注射 (hinterspritzen)0此外，一段時間以來存在以下趨勢，S卩通過注塑機或擠出機將纖維、尤其是玻璃 纖維加工到塑料熔液中，以便改進整個產(chǎn)品的機械特性。在這種添加纖維的塑料中經(jīng)常由 于流動特性引起纖維定向，由此使作用方向不能毫無問題地預先設(shè)定。此外，大多數(shù)短的纖 維元件在其方向上經(jīng)常無定形且無選擇地設(shè)置。因此不可能在確定的負荷方向上構(gòu)成加 強。此外，在注塑或擠出應用中目前只能產(chǎn)生受限的纖維長度，因為纖維在塑化裝置中被折 斷、切斷或者此外被分割(zerteilt)。塑料越來越多地在許多高科技領(lǐng)域中使用，其中只在特定的區(qū)域或定向地出現(xiàn)高 的負荷峰值。在這種產(chǎn)品中不必一定需要在整個產(chǎn)品上進行加強；而是也可以只局部地加 強這些部件，由此使承受特殊負荷的區(qū)域滿足特殊的機械或物理要求。但是加強措施通常 應該是不能看到的。而是通常期望，相應的產(chǎn)品在整個表面上具有相同的視覺和觸覺特性。
發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，給出一種用于制造具有集成的加強結(jié)構(gòu)的塑料產(chǎn)品的方法 和設(shè)備，通過所述方法或所述設(shè)備避免上述的缺陷并且實現(xiàn)所期望的特性。這個目的在方法方面以及在設(shè)備方面通過在權(quán)利要求1和9中所述的特征得以實 現(xiàn)。因此本發(fā)明的核心構(gòu)思是，首先將柔軟的織物(一般是紡織品)施加到模具的型 腔表面上。接著通過不同地組合型腔半體并構(gòu)成模具，在織物的兩側(cè)形成各層、尤其是各塑 料層?？傮w上以簡單的方式通過一個唯一的設(shè)備實現(xiàn)成本有利且快速地制造具有夾層式結(jié) 構(gòu)的塑料產(chǎn)品，其中將織物(尤其是紡織品織物)嵌入到至少兩個層中并且保證相應的加強。按照特別優(yōu)選的實施例，加入浸漬劑作為第一種材料，所述浸漬劑完全滲透紡織 品的加強結(jié)構(gòu)并且保證整體的浸漬。然后可以逐步地將其它層施加到這樣制成的(中間) 產(chǎn)品上。如果在這樣浸漬的加強紡織品的兩側(cè)施設(shè)另外兩個塑料層，則在一個加工步驟中
4實現(xiàn)具有完全浸漬的加強紡織品的夾層式產(chǎn)品。目前對此必需的是，在第一獨立的步驟中 制造設(shè)有相應的浸漬物或基體(Matrix)的產(chǎn)品，然后所述產(chǎn)品在第二獨立的方法步驟中 (可能在改型步驟后)放入注塑機中并且注塑包封。按照另一有利的實施例還能夠在另一方法步驟中用表面層、樹脂層或漆層涂覆塑 料層或浸漬層，由此實現(xiàn)薄的涂層或涂漆。優(yōu)選利用擠出工藝或注射成型工藝制造和施設(shè)用于涂層的塑料材料；按照本發(fā)明 這在相同的裝置上實現(xiàn)，所述裝置必要時能夠構(gòu)成為滑動工作臺、旋轉(zhuǎn)臺或轉(zhuǎn)向板機器。作為替代，也可以通過反應注塑工藝例如用聚氨酯或其它熱固塑料材料制造和施 設(shè)所述塑料材料。在放入織物結(jié)構(gòu)時，也可以只選擇塑料產(chǎn)品的特定的區(qū)域。由此也能夠形成局部 加強的結(jié)構(gòu)。如果在第一涂層步驟中進行浸漬，則可以在這種局部加強時進行僅僅織物表 面的浸漬。由此總體上可以在塑料產(chǎn)品內(nèi)部構(gòu)成具有較強、較弱或甚至沒有加強件的加強 區(qū)域。在每次施設(shè)一層之前，可以將功能元件施加到當前形成的(中間)產(chǎn)品上。在施 加至少最后的層以后，這些功能元件就集成到塑料產(chǎn)品中。通過這種方式可以裝入單獨的裝置、如傳感器、燈、致動器，或者另一方面使功能 元件與加強結(jié)構(gòu)集成地構(gòu)成。因此，例如可以將金屬絲線加工成加強結(jié)構(gòu)，它們根據(jù)物理狀 態(tài)滿足導電功能，并且例如檢測撕裂或斷開，或者也感測其它負荷，例如拉伸負荷。由各權(quán)利要求給出其它優(yōu)點和特征。
下面借助于不同的實施例并結(jié)合附圖詳細解釋本發(fā)明。附圖中圖1示出按照本發(fā)明的機器的具體實施方式
的示意視圖，通過它可以實施按照本 發(fā)明的方法；圖2示出如圖1的示意視圖，但是處在機器的第二、打開的工藝狀態(tài)中；圖3示出如圖1的示意視圖，但是處在機器的第三工藝狀態(tài)中；圖4示出如圖1的示意視圖，但是處在機器的第四工藝狀態(tài)中；圖5示出如圖1的示意視圖，但是處在機器的第五工藝狀態(tài)中；圖6示出如圖1的示意視圖，但是處在機器的第六工藝狀態(tài)中；圖7示出如圖1的示意視圖，但是處在機器的第七工藝狀態(tài)中；圖8示出如圖1的示意視圖，但是處在機器的第八工藝狀態(tài)中；圖9示出如圖1的示意視圖，但是處在機器的第九工藝狀態(tài)中。
具體實施例方式下面參照圖1至9描述按照本發(fā)明的用于執(zhí)行按照本發(fā)明方法的設(shè)備的具體實施 例。其中可以看到閉合單元10，所述閉合單元具有固定的模具夾緊板12和活動的模具夾 緊板14(活動性見雙箭頭)，所述固定的模具夾緊板和活動的模具夾緊板通過縱梁11相互 連接。在兩個夾緊板12與14之間在轉(zhuǎn)向板盤(未示出)上設(shè)置基本上立方形構(gòu)成的轉(zhuǎn)向 板16，其中轉(zhuǎn)向板16與未示出的轉(zhuǎn)向板盤一起同樣可沿活動的夾緊板的方向移動并且還可以旋轉(zhuǎn)地(參見箭頭)設(shè)置。在固定的模具夾緊板12上以及在活動的模具夾緊板14上設(shè)置模具半體17或20， 如同下面還要解釋的那樣，它們相互間在其型腔空隙上是不同的。此外在轉(zhuǎn)向板16的相對 置的側(cè)面上固定其它模具半體18和19。這些模具半體也不同地構(gòu)成。在此模具半體17可 以分別與模具半體18和19形成模具(第一模具和第二模具)。此外模具半體20同樣可以 與模具半體19形成模具(第三模具)。當然也可以替代性地構(gòu)造閉合單元，例如作為滑移 閉合單元或旋轉(zhuǎn)臺閉合單元。重要的僅僅是，可以形成三個或多個型腔。不僅在固定的夾緊板12而且在活動的夾緊板14的區(qū)域內(nèi)設(shè)有(僅示意示出的) 塑化及注射單元觀和四，它們可以通過相應的漏斗件對接在相應的模具上。此外設(shè)有另一 塑化及注射單元30，它作為所謂的“螺栓緊固單元(bolt-on unit)”設(shè)置在閉合單元的側(cè) 面(可選擇地，也在閉合單元的上方)并且至少在一個位置可以直接對接在轉(zhuǎn)向板16上， 從所述位置中可以使熔液通過相應的通道經(jīng)由其中一個模具半體導引到型腔中。作為替 代，也可以使設(shè)置為“螺栓緊固單元”的閉合單元能夠直接在模具半體(例如模具半體19) 上對接地構(gòu)成。以公知的方式可以通過塑化及注射單元觀至30將塑料熔液注射到配屬的模具的 型腔中。可選擇地，代替塑化及注射裝置也可以設(shè)置其它的用于塑料材料、樹脂材料、浸漬 材料、漆材料、熱塑塑料材料或熱固塑料材料的加入單元，如同下面還要解釋的那樣。在圖1至9中還可以看到，用于將柔軟的織物(一般為紡織品)加入到閉合單元 中的裝置50。所述裝置50包括機械手臂，在其臂端部上設(shè)置用于接納柔軟織物(紡織物) 的接納單元。通過這個機械手臂可以接納柔軟的織物(紡織物)并且在閉合單元的打開狀 態(tài)施設(shè)到模具半體(在這里模具半體18)的型腔表面上。上述實施方式的工作方式如下在啟動所述的實施循環(huán)時，注塑機的閉合單元10如圖1所示在打開狀態(tài)，模具半 體I8與模具半體17相配設(shè)，并且模具半體19與模具半體20相配設(shè)。各塑化及注射單元 觀至30從模具上抬起。通過機械手臂50接納柔軟的織物(紡織品)23并且施加到模具18的型腔表面 上，所述柔軟的織物可以是紡織品、無紡布、編織物、針織物、織網(wǎng)或類似的由其形成的紡織 的復合材料。因此設(shè)有機構(gòu)，用于使柔軟的織物(紡織品)23保持在模具半體18的型腔表 面上。其例如可以是真空機構(gòu)?？赡艿氖?，也可以通過粘附劑濕潤型腔表面或者通過適合 的機械接納部件，用于固定柔軟的織物(紡織品)。在加入柔軟的織物(紡織品)以后，從閉合單元、尤其從兩個模具半體17和18之 間的中間空間拉回機械手臂50，如圖2所示的那樣，并且關(guān)閉閉合單元10(參見圖3)。在 此通過模具半體17和18構(gòu)成第一模具，在其中產(chǎn)生型腔，所述型腔相對于所述柔軟的織物 (紡織品)23基本上構(gòu)造在模具17側(cè)面。現(xiàn)在使塑化及注射單元觀對接在第一模具上并且將第一塑料材料注射到型腔 中。柔軟的織物(紡織品)23基本在一側(cè)上覆蓋這種第一塑料材料或者換言之，柔軟 的織物(紡織品)23位于這樣加工的產(chǎn)品的一個表面上。當然也能夠使柔軟的織物(紡織 品)23只設(shè)置在所選擇的部位上，從而使如此加工的產(chǎn)品的表面只局部地設(shè)有織物(紡織品 ) ο接著再打開閉合單元，這在圖4中示出，其中在第一步驟中制成的由織物(紡織 品)23(現(xiàn)在不再是柔軟的)和第一塑料材料M組成的中間產(chǎn)品保留在模具半體17上。如同樣在圖4中示出的那樣，接著使轉(zhuǎn)向板16旋轉(zhuǎn)180°，從而使模具半體19與 模具半體17相配設(shè)。然后再關(guān)閉閉合單元(參見圖幻，其中，現(xiàn)在在模具半體19方面產(chǎn)生 關(guān)于之前制成的中間產(chǎn)品的型腔。利用塑化及注射單元30將第二塑料材料注射到這個型 腔中，所述第二塑料材料現(xiàn)在通過轉(zhuǎn)向板16和模具半體19導引。也可以選擇使塑化及注 射單元30直接對接在模具半體19上。在第二塑料材料25至少局部硬化以后再打開閉合單元10，其中使由此制成的中 間產(chǎn)品保留在模具半體19上?，F(xiàn)在出現(xiàn)這樣的塑料產(chǎn)品，其中織物23夾層式地容納在兩 個由第一塑料材料M和第二塑料材料25形成的層之間。在此圖6中的視圖只非常示意地 表示，因為不再可能看到產(chǎn)品上的織物(紡織品)。而是完全由不同的層包裹。在此織物 (紡織品)基本可以整面地嵌入或者也可以只局部地集成，如使用者所期望或者產(chǎn)品所需 要的那樣。第一和第二塑料材料可以是相同的，但是也可以是不同的。按照簡化的實施例在此已經(jīng)可以結(jié)束生產(chǎn)并且輸送產(chǎn)品以繼續(xù)加工。但是在本實施例中，轉(zhuǎn)向板16再一次旋轉(zhuǎn)，從而使目前制成的由層23至25組成 的中間產(chǎn)品與模具半體19 一起與模具半體20相配設(shè)(參見圖7)。在關(guān)閉閉合單元10以 后通過模具半體19和20形成第三模具，所述第三模具現(xiàn)在具有型腔，它在模具20的側(cè)面 與中間產(chǎn)品相鄰設(shè)置。通過對接塑化及注射單元四并加入第三塑料材料現(xiàn)在形成具有確 定的表面特性的覆層(參見圖9中的附圖標記26)。在至少局部硬化并打開后，然后可以取出完成加工的產(chǎn)品。通過略微改變在圖1至9中所示的實施例能夠在保持本發(fā)明的情況下實現(xiàn)其它變 型方式。一個特別優(yōu)選的實施變型方式由此產(chǎn)生，例如代替塑化及注射單元觀設(shè)有用于 浸漬材料的注射裝置。即如果在第一步驟中注射高粘度的塑料材料，則可能使織物材料 (加強紡織品)不是完全以材料穿透并且在芯部中仍是柔軟的。由此降低加強效果。因此 為了能夠?qū)崿F(xiàn)完全透浸，能夠在第一步驟中進行浸漬，其中主要使柔軟的織物材料(加強 紡織品)23在(由模具半體17和18組成的)第一模具的相應較小構(gòu)成的型腔中完全透浸。 接著在下面的步驟中并如上所述施加兩種其它塑料材料，從而在這樣制成的產(chǎn)品中使浸漬 的織物(紡織品)夾層式地容納在兩個塑料層之間。這產(chǎn)生突出的(整面的或局部的)加 強。此外代替一個或多個塑化及注射單元觀至30設(shè)有聚氨酯-混合頭，由此不是將 熱塑塑料而是將熱固塑料材料加入到型腔中。于是，這尤其在需要具有特殊期望的特性 (觸覺，耐光性等)的表面覆層(例如覆層沈)時是有利的。也能夠設(shè)置漆作為表面材料，從而得到已經(jīng)涂漆的產(chǎn)品(漆層于是也可以是覆層 26)。如果第一層構(gòu)成為浸漬層，如上所述，則與圖1至9中的實施例不同可以值得期 望的是，可以形成第四模具，以便除了第一浸漬層、第二和第三塑料層以外同樣可以實現(xiàn)漆 層。如同看到的那樣，本發(fā)明的應用可能性已經(jīng)擴展了。
除了織物材料(加強紡織品)以外，在每個方法步驟中可以在中間產(chǎn)品的表面上 施加其它功能元件如傳感器或類似元件。然后在接下來的加工步驟中這些功能元件被澆 鑄，由此使它們與產(chǎn)品集成地存在。也可以使織物、編織物或無紡布(通常是加強紡織品) 部分地具有金屬絲或類似元件，它們以后致動器式地或傳感器式地運行(被使用)。當然還可以設(shè)置許多其它的加工裝置，借助所述加工裝置可以在不同的方法步驟 中執(zhí)行覆層、襯入、加工等。通過本發(fā)明可以在無數(shù)的構(gòu)造變型方案中將加強結(jié)構(gòu)加入到塑料產(chǎn)品中，從而正 是在薄的或承受高負荷的構(gòu)件中可以產(chǎn)生所期望的機械的、熱的、物理的或其它的特性。也 可以使相應的功能元件一起成形，它們在加強結(jié)構(gòu)區(qū)域中可能是必需的。附圖標記列表10閉合單元11 縱梁12固定的模具夾緊板14活動的模具夾緊板16中間-和轉(zhuǎn)向板17在固定的模具夾緊板上的模具半體18、19在中間-和轉(zhuǎn)向板上的模具半體20在活動的模具夾緊板上的模具半體23柔軟的織物結(jié)構(gòu)(柔軟的、紡織的加強結(jié)構(gòu))24塑料層或浸漬層25塑料層26表面層、漆層或塑料層28第一注射單元29第二注射單元30第三注射單元50裝入裝置
權(quán)利要求
1.用于制造具有集成的加強結(jié)構(gòu)的塑料產(chǎn)品的方法，其中通過一個設(shè)備實施下列步 驟，所述設(shè)備包括多型腔的閉合單元以及至少兩個用于將浸漬材料、樹脂材料或塑料材料 加入到模具的型腔中的裝置-將由纖維或絲線制成的柔軟的織物元件放置并固定在模具的第一模具半體的模具表 面上，-將模具的第二模具半體與所述第一模具半體相配設(shè)并且閉合這樣形成的第一模具， 以形成第一型腔；將第一塑料材料或浸漬材料加入到第一型腔中，以形成第一層， 在所述第一層至少局部硬化以后打開所述第一模具，其中將用塑料涂敷的或浸漬的形 成第一中間產(chǎn)品的織物元件留在模具的第一模具半體上，將模具的第三模具半體與模具的所述第一模具半體相配設(shè)并且閉合這樣形成的第二 模具，以形成相對于織物位于已施設(shè)的第一層對面的型腔， 將另一種塑料材料加入到該型腔中，以便形成第二層， 在所述第二層至少局部地硬化以后打開所述第二模具，并且 取出這樣制成的產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在形成所述第二層并打開所述第二模具以 后，將這樣制成的產(chǎn)品留在模具的第三模具半體上，將模具的第四半體與模具的第三模具半體相配設(shè)并閉合這樣形成的第三模具，以形成 與已構(gòu)成的第一層或第二層鄰接的另一型腔，并且將其它的塑料材料、樹脂或漆材料加入到該型腔中，以形成第三層。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，通過擠出法或注塑成型法制造和施設(shè)第 一塑料層和/或第二塑料層和/或第三塑料層。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，通過反應注塑法制造和施設(shè)第 一層和/或第二層和/或第三層。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，用于第一層的材料是浸漬劑。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，所述柔軟的織物由紡織品、無 紡布、針織物、編織物或類似物構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，在施設(shè)一層之前涂覆粘附劑。
8.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在施設(shè)一層之前、同時或之后， 在中間產(chǎn)品上施設(shè)其它的功能元件。
9.用于實施如權(quán)利要求1至8所述方法的設(shè)備，包括-至少三個模具半體，用于形成至少兩個具有不同型腔的模具， -閉合單元，用于接納和交替地配置不同的模具半體并且用于對每個模具施加閉合力， -至少兩個用于將塑料、樹脂或浸漬材料加入到型腔中的裝置，和 -裝入裝置，用于將柔軟的織物放置在模具半體的型腔表面上。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，設(shè)有至少四個型腔半體。
11.如權(quán)利要求9或10所述的設(shè)備，其特征在于，所述閉合單元包括兩個夾緊板以及一 個設(shè)置在所述兩個夾緊板之間的且能繞一根軸線旋轉(zhuǎn)的中間及轉(zhuǎn)向板。
12.如權(quán)利要求9至11中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，第一和/或第二填充裝置是擠出裝置、塑化及注射裝置和/或反應注射裝置。
13.如權(quán)利要求9或12所述的設(shè)備，其特征在于，第一填充裝置是用于將浸漬劑加入到 型腔中的裝置。
14.如權(quán)利要求9至13中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，設(shè)有用于涂覆粘接劑或固定 劑或粘附劑的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造具有集成的加強結(jié)構(gòu)的塑料產(chǎn)品的方法和設(shè)備。在此首先將柔軟的織物放置在模具的型腔表面上并且依次地在不同的側(cè)面上用塑料來涂敷。
文檔編號B29C45/16GK102149527SQ200980135037
公開日2011年8月10日 申請日期2009年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月16日
發(fā)明者F·黑爾比格, K-H·霍耶爾, L·克羅爾, M·維特勒, T·祖克爾, W·嫩德爾 申請人:克勞斯瑪菲科技有限公司