用于壓縮模具的具有改進的密封性的墊塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于基于毛坯來制造增強塑料的薄部件或殼的壓縮模具的技術領域。通常使用被稱為“SMC”的復合材料，該縮寫來自于英文名稱“sheet mouldingcompound”(片狀模塑合成材料)或“sheet moulding composite”(片狀模塑復合材料)。SMC特別地適于大的部件的模制。
【背景技術】
[0002]這涉及例如熱固性樹脂構成的片材，該熱固性樹脂通常為聚酯、乙烯基酯或者環氧類型、但也可能由其他類型，該熱固性樹脂浸漬有例如玻璃纖維或者其他增強物(例如重量比為20%至30%的增強物)，并通常帶有填充物和/或催化劑(固化劑)。
[0003]毛坯一般通過模具的活動元件相對于模具的固定元件的移動在閉合模具中受壓來熱壓縮模制，其中所述元件通常是鋼制的。
[0004]然而，該方法具有一個熟知的缺陷:由于這些不同元件的受熱相對移動，幾乎不可能在模具的活動元件和固定元件之間留出足夠小的功能性間隙以確保這兩個元件之間的密封，其原因尤其在于模具的安裝限制條件，在現有技術中，這些安裝限制條件要求確保在環境溫度下非零的安裝間隙，其還能夠確保模具元件沒有卡住的相對運動。當模具達到典型地接近150°C的模制溫度時，該安裝間隙幾乎保持不變。要模制的部件尺寸越大，該安裝間隙越大。
[0005]由此導致在模制時樹脂滲透到模具的固定和活動元件之間，這導致在所模制的部件上、通常在與模具的閉合方向(該方向特別通常地為豎直的)平行的平面中存在飛邊。除了損失相應的材料外，這些飛邊還在后續的去飛邊操作時產生高成本，該操作要求負責該操作的操作員花費顯著的時間。
[0006]還已經提出了實現包括活動密封部件或者活動墊塊的壓縮模具，其中所述活動密封部件或活動墊塊不同于模具主要活動元件，布置在設置于模具的固定元件中的一個或多個槽座中。然而，由于這些墊塊也必須被安裝為具有安裝和工作間隙，該安裝和工作間隙又會產生飛邊，所以該技術方案沒有令人滿意地解決問題。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于解決這些缺陷并提供一種壓縮模制，該壓縮模制能夠實現具有非常有限的飛邊或者零飛邊的模制坯件。
[0008]為此，本發明的主題特別地在于一種用于壓縮模具的活動墊塊，其中所述壓縮模具用于通過在預定的最大模制壓強下模制來制造增強塑料部件，該模具包括模制元件，該活動墊塊能夠平行于模具閉合方向地平移移動，所述活動墊塊具有用于在模制時與模制元件上的模制表面形成連續性的模制表面，
[0009]該活動墊塊的特征在于，該活動墊塊在其厚度的至少一部分上在與模具的閉合方向垂直的方向上包括至少一個具有確定構型的、被稱為高膨脹組件的組件，該組件包括一種或多種高膨脹材料，該高膨脹組件的平均膨脹系數足以使得至少在模制過程中、該高膨脹組件達到至少一個包括在115°C和170°C之間的模制溫度Tm時墊塊和模制元件之間的間隙為零，該高膨脹材料還具有在模制溫度下小于20000MPa的平均楊氏模量E_，
[0010]所述活動墊塊的特征還在于，高膨脹組件的構型和構成該組件的高膨脹材料被選擇為使得，當墊塊安裝在模具中并且高膨脹組件從23°c的環境溫度上升到所述模制溫度時，該組件的膨脹在墊塊和模制元件之間的密封區域處在與模具閉合方向垂直的方向上產生壓縮應力(或者如果在環境溫度下存在壓縮應力，則增大該壓縮應力)，在高膨脹組件處于所述模制溫度時該壓縮應力足以確保模制過程中活動墊塊和模制元件之間的密封性，溫度Tm為該密封區域的中間處的溫度。
[0011]因此，本發明允許實現受熱條件下(在模制溫度下)的令人滿意的密封。
[0012]對于實施冷安裝(通常在環境溫度下，或者小于50°C的溫度下)，兩個可選方案是可行的:
[0013]-要么，設置非零(例如包括在大約0.005mm至大約0.20mm之間)的冷安裝間隙:在該情況下，由一種或多種高膨脹材料構成的高膨脹組件的膨脹能夠消除初始冷安裝間隙，并且還能夠產生受熱(在模制溫度下，即包括在115°C至170°C之間并且經常非常接近150°C )壓縮應力，該應力足以獲得模制元件和墊塊之間令人滿意的密封，使得在活動墊塊/模制元件交接處的飛邊極通常地是不存在的，或者至少是大大減少的并且在該情況下容易被去除，這也導致顯著地節省時間和材料。
[0014]選擇高膨脹材料和組件的構型以消除活動墊塊/模制元件的幾乎整條交接線上的飛邊。
[0015]-要么，直接設置為零的冷安裝間隙:由此，活動墊塊通常以一般相對小的冷壓縮應力被安裝。該安裝可以通過在安裝過程中壓縮高膨脹組件來實現，通常包括倒棱的墊塊受應力地被引入到其布置在模制元件中的槽座中。另一可能性在于在安裝之前將高膨脹組件和/或活動墊塊冷卻到模制元件的溫度以下，或者替代地將模制元件預熱到墊塊的溫度以上。在該零間隙安裝的情況下，高膨脹組件的膨脹(大于模制元件的膨脹)導致受熱(在模制溫度下)壓縮應力增大，該應力足以獲得令人滿意的與模制元件的密封。
[0016]符合本發明的墊塊的另一特征在于使用由一種或多種高膨脹材料構成的、具有在模制條件下小于40000MPa、優選地小于20000MPa的平均楊氏模量(即平均彈性模量)的高膨脹組件。該平均楊氏模量因此是鋼的平均楊氏模量(通常大致在200000Mpa附近)的大約五分之一、優選地為十分之一。這能夠確保墊塊顯著的彈性，該彈性能夠補償和吸收制造尺寸的變化而不產生使該活動墊塊和模制元件彼此卡住的風險。
[0017]當高膨脹組件包括多種不同的高膨脹材料時，術語“平均膨脹系數”特別地適用。該術語應理解為這樣的單一材料的膨脹系數:如果高膨脹組件由該材料構成，那么該單一材料的膨脹系數將導致組件的相同膨脹。
[0018]同樣地，術語“平均楊氏模量”應理解為這樣的單一材料的楊氏模量:如果高膨脹組件由該材料構成，那么該單一材料的楊氏模量將導致組件的相同彈性。
[0019]通常結合以下其他參數來選擇高膨脹材料和構型高膨脹組件:該高膨脹組件在墊塊中的厚度、模制元件(在模具閉合時，在模具閉合方向上的密封區域的同一中間位置)的平均膨脹系數。還可以使用例如包括多個層的高膨脹組件，其中每個層都由不同的高膨脹材料構成。
[0020]通常，墊塊不包括專用于改變其溫度的專有裝置(例如:例如用于改變和/或控制墊塊溫度的電熱器、加熱和/或冷卻流體的流通管道)。實際上，活動墊塊與模制元件之間的密封由差分膨脹來實現，而不需要通過該墊塊的專有裝置來改變墊塊的溫度。
[0021]替代地，出于與模制相關但不與密封性相關的原因，墊塊可以包括用于改變其溫度的專有裝置，在該情況下，具有確定構型的組件、即高膨脹組件不包括這些對于該元件無用的裝置
[0022]優選地，使用包括一種或多種高膨脹材料的高膨脹組件，其中所述高膨脹材料每個都包括由塑料構成的連續固相(phase solide continue)，并且其中的Echd包括在900MPa和7500MPa之間。這給墊塊提供了大的相對彈性，允許吸收墊塊與其槽座之間的對應于傳統制造容差的尺寸變化。
[0023]下文給出了這些材料的示例，這些材料的連續固相通常基本上或主要是有機的(即主要包括元素C、H、0、N，但也可以包括例如S或F的元素的雜原子)。
[0024]通常，當高膨脹組件達到模制溫度時，該組件在與模具閉合方向垂直的方向上承受包括在4至40MPa之間、優選地在6至25MPa之間的壓縮應力。通常選擇在模制條件下僅產生可忽略不計的組件材料蠕變的壓縮應力。
[0025]優選地，在密封區域的中間位置，高膨脹組件在23°C至150° C之間的平均膨脹系數λ ■比模制元件的平均膨脹系數λ ΕΜ至少大50%，優選地大100%。該系