專利名稱：用于加工smc多層結(jié)構(gòu)件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于加工SMC多層結(jié)構(gòu)件的方法。
背景技術(shù)：
已公知的是，從也稱為片狀模塑料(SMC)的熱固性復(fù)合材料系中加工在產(chǎn)生大機(jī)械負(fù)荷的應(yīng)用領(lǐng)域中所使用的輕型結(jié)構(gòu)件。在此方面，熱固性反應(yīng)樹脂如聚酯樹脂或乙烯基酯樹脂被添加填料和添加劑以及纖維，優(yōu)選玻璃纖維，形成例如像薄膜形式并作為可以加工或成型的半成品提供，它們可以進(jìn)一步加工成成品的結(jié)構(gòu)件。合成物為加工適用于汽車和商用車的多層結(jié)構(gòu)件提供了輕型但具有耐抗性、穩(wěn)定和可承受負(fù)荷的組分，其中，在加工除了一個(gè)或多個(gè)穩(wěn)定的SMC層外還包括其他材料層的多層結(jié)構(gòu)件時(shí)，需要將這些層與中間層以復(fù)雜的接合操作相互連接。 用于加工例如像汽車頂棚的預(yù)成型件的輕型多層結(jié)構(gòu)件的多層材料和相應(yīng)的制造方法在DE 199 56 152C2中有所公開。那里所提出的簡(jiǎn)化多層材料制造的目的如此實(shí)現(xiàn)，即泡沫塑料具有增強(qiáng)纖維和至少一個(gè)覆蓋層，方法是纖維網(wǎng)的交叉點(diǎn)利用熱塑性的粘結(jié)劑固定并且纖維網(wǎng)由形成泡沫的組分構(gòu)成的可流動(dòng)材料加載然后輸送通過壓帶機(jī)(帶式擠壓機(jī))。粘結(jié)劑的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低于形成泡沫的組分在泡沫形成時(shí)的反應(yīng)溫度，其中這僅在即將導(dǎo)入壓帶機(jī)內(nèi)之前才被施加，從而在所希望的時(shí)間點(diǎn)上在帶與帶之間進(jìn)行泡沫形成。在這種情況下，特別是在形成泡沫的組分的添加時(shí)間點(diǎn)方面需要精確操作并且此外可能有必要再加工結(jié)構(gòu)件。

發(fā)明內(nèi)容
從這種現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的目的在于，提供一種用于加工具有SMC層的多層材料的方法，該方法使得能夠以盡可能少的、時(shí)間上不緊要的操作步驟將更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)加工成最終產(chǎn)品。該目的通過一種具有權(quán)利要求I所述特征的方法得以實(shí)現(xiàn)。該方法的進(jìn)一步構(gòu)成在從屬權(quán)利要求中予以說明。該方法的第一實(shí)施方式涉及在唯一的加工過程中加工SMC多層結(jié)構(gòu)件。在此方面，結(jié)構(gòu)件以?shī)A層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生并在兩個(gè)SMC覆蓋層之間具有泡沫材料層。該方法包括將具有第一和第二 SMC半成品覆蓋層的插件層裝置在具有凸模和凹模的壓模內(nèi)定位的步驟。然后第一和第二 SMC半成品覆蓋層在向插件層裝置施加壓力的情況下成型為兩個(gè)SMC覆蓋層。在完成成型后，使第一和第二 SMC半成品覆蓋層固化或開始固化過程。在SMC過程中的成型和至少局部固化期間，必須防止兩個(gè)SMC半成品覆蓋層或SMC覆蓋層在固化過程中相互連接，以便處于兩者間的泡沫層可以形成或仍發(fā)泡。這一點(diǎn)通過兩個(gè)SMC層之間的隔離膜、隔離體或類似物實(shí)現(xiàn)。特別是模制體或隔離膜這樣設(shè)置，使其從模具幾何形狀中突出。突出部分然后可以?shī)A緊在兩個(gè)環(huán)繞的壓緊件之間。因此形成一個(gè)分離面。在至少SMC覆蓋層靠近模具的邊緣層固化以后，開始在SMC覆蓋層之間的泡沫形成過程。泡沫形成過程包括提供設(shè)置在兩個(gè)SMC覆蓋層之間的可發(fā)泡材料的步驟和發(fā)泡步驟。通過緊接在發(fā)泡過程之后或在發(fā)泡過程進(jìn)行期間使凸模與凹模相隔開，為芯料提供發(fā)泡的必要空間，直至達(dá)到SMC多層結(jié)構(gòu)件所要求的厚度。在此方面，兩個(gè)SMC層之間的隔離體在優(yōu)選的構(gòu)成中也可以通過可發(fā)泡的材料形成。然后也可以取消隔離膜或類似物。完成可發(fā)泡材料的發(fā)泡后，從壓模中取出終加工的SMC多層結(jié)構(gòu)件。依據(jù)本發(fā)明，基本上存在兩種方法，以便將兩個(gè)SMC覆蓋層之間的可發(fā)泡材料在其成型后轉(zhuǎn)換成固體泡沫。
第一方法在于，兩個(gè)SMC覆蓋層之間所提供的可發(fā)泡材料是可發(fā)泡的、形狀穩(wěn)定的模制體，該模制體例如可以是聚氨酯模制體并且在定位插件層裝置之前已經(jīng)在兩個(gè)SMC半成品覆蓋層之間設(shè)置在成型壓力機(jī)內(nèi)，并連同其裝入壓模內(nèi)和定位。在此方面可發(fā)泡的形狀穩(wěn)定的模制體還起到兩個(gè)SMC層之間的隔離體的功能。然后僅需開始發(fā)泡過程，這在使用模制體時(shí)以特別容易的方式如此實(shí)現(xiàn)，即向可發(fā)泡的模制體內(nèi)輸入熱量，例如通過已經(jīng)事先裝入模制體內(nèi)的加熱絲進(jìn)行。當(dāng)然也可以設(shè)想下面所述的其他開始發(fā)泡的方法步驟。在另一種可選擇的實(shí)施方式中，第一與第二 SMC半成品覆蓋層之間的插件層裝置具有兩個(gè)彼此相鄰設(shè)置但相互不能連接的隔離薄膜層。這兩個(gè)隔離薄膜層在成型過程期間防止第一與第二 SMC半成品覆蓋層相互連接，確切地說，隔離薄膜層由這樣性質(zhì)的薄膜制造，即兩個(gè)隔離薄膜層中的一個(gè)與第一 SMC半成品覆蓋層并且另一個(gè)與第二半成品SMC覆蓋層各自永久連接?，F(xiàn)在同時(shí)可以使壓模的凸模和凹模彼此相隔開，而在兩個(gè)通過隔離薄膜層彼此隔離的SMC覆蓋層之間提供可發(fā)泡材料，然后直接開始發(fā)泡。發(fā)泡的材料填充兩個(gè)與SMC覆蓋層連接的隔離薄膜層之間的空間，它變硬，并因此在壓模內(nèi)存在作為最終產(chǎn)品的SMC多層結(jié)構(gòu)件。在兩種可選擇的方法中，在第一與第二 SMC半成品覆蓋層之間的插件層裝置具有連續(xù)纖維或長(zhǎng)纖維。纖維原則上也可以包含在作為薄膜提供半成品覆蓋層的SMC材料中。常用的SMC材料相對(duì)于材料的總重量含有約8-15%范圍內(nèi)一定量的可交聯(lián)的樹脂、礦物填料，例如約38 - 50%范圍內(nèi)的白堊或巖石粉料以及例如像玻璃纖維的纖維材料。公知的組合物相對(duì)于材料的總重量相應(yīng)包括約30%的玻璃纖維。此外可以加入減少不希望的收縮的添加劑、可以使樹脂確定交聯(lián)的抑制劑和其他填料。在第二種方法中提供兩個(gè)隔離薄膜層的薄膜以適當(dāng)?shù)姆绞骄哂懈哂趯?shí)施將第一和第二 SMC半成品覆蓋層成型為SMC覆蓋層所需溫度的熔化溫度。可發(fā)泡材料加入兩個(gè)隔離薄膜層之間可以借助具有相應(yīng)噴嘴的適當(dāng)裝置進(jìn)行。發(fā)泡開始后從可發(fā)泡材料中產(chǎn)生的泡沫與隔離薄膜層持久連接，隔離薄膜層再與SMC覆蓋層持久連接。在通過可發(fā)泡的模制體在兩個(gè)覆蓋層之間提供泡沫的第一實(shí)施方案中，該泡沫同樣與SMC覆蓋層直接和持久連接。在涉及模制體發(fā)泡的方案中，可以利用模制體內(nèi)已經(jīng)存在的用于提高溫度以開始發(fā)泡過程的加熱絲或電阻絲；而在噴射可發(fā)泡材料的情況下，為了開始形成泡沫，可以選擇從外部產(chǎn)生熱量、供熱、通過輸入微波或通過超聲波將能量輸入到發(fā)泡的材料內(nèi)，也可以選擇光化學(xué)的方法。在兩種實(shí)施方案中，任何情況下均在一個(gè)操作步驟中制造精確加工的輕型結(jié)構(gòu)件，其內(nèi)部的泡沫層按照夾層式由精確成型的SMC覆蓋層覆蓋，這些覆蓋層將泡沫持久容納在其本身之間，從而無(wú)需例如插接或粘接等連接或接合操作。


這些和其他優(yōu)點(diǎn)通過下面的說明書參照附圖進(jìn)行介紹。說明書中參照附圖用于幫助說明和便于理解主題。主題或基本上相同或相似的主題部分可以具有同一附圖符號(hào)。附圖僅為本發(fā)明實(shí)施例方式的示意圖。其中圖I示出依據(jù)本發(fā)明的SMC多層結(jié)構(gòu)在擠壓機(jī)內(nèi)在形成泡沫的材料層發(fā)泡之前的截面圖；
圖2示出依據(jù)本發(fā)明的SMC多層結(jié)構(gòu)在擠壓機(jī)內(nèi)在形成泡沫的材料層發(fā)泡之后的截面圖。
具體實(shí)施例方式原則上依據(jù)本發(fā)明的方法涉及在單一的加工過程中加工SMC多層結(jié)構(gòu)件，該加工過程在壓模內(nèi)實(shí)施。在此方面不涉及壓帶機(jī)。結(jié)構(gòu)件按照夾層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生并具有嵌入兩個(gè)SMC覆蓋層之間的泡沫材料層。依據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生SMC多層結(jié)構(gòu)件的過程方法包括將由至少兩個(gè)SMC半成品覆蓋層組成的插件層裝置定位在壓模內(nèi)，該壓模以適當(dāng)?shù)姆绞骄哂型鼓：桶寄！，F(xiàn)在將第一和第二 SMC半成品覆蓋層以所要求的最終幾何形狀成型為各一個(gè)SMC覆蓋層，這通過SMC材料在壓力下產(chǎn)生流動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。SMC材料通過加熱模具的熱作用而固化。固化過程在此還不必完全結(jié)束。僅需使SMC覆蓋層只要硬化到無(wú)損壞地承受壓模的打開和可發(fā)泡材料的引入的程度就夠了。最終固化然后可與可發(fā)泡材料的發(fā)泡共同進(jìn)行。這樣由兩個(gè)SMC半成品覆蓋層的每一個(gè)制造了一個(gè)SMC覆蓋層。包括凸模和凹模的壓模部件可以從現(xiàn)在彼此分開，直至兩者間所提供的距離足夠大，以便為兩個(gè)SMC覆蓋層之間的泡沫材料層提供所要求的空間。如果兩個(gè)SMC覆蓋層之間提供可發(fā)泡材料，則可以通過啟動(dòng)泡沫形成過程使可發(fā)泡材料發(fā)泡并充滿由凹模與凸模相隔開所實(shí)現(xiàn)的空間。發(fā)泡一結(jié)束，就可以從壓模取出完成加工的SMC多層結(jié)構(gòu)件。這種類型的壓模在圖I和2中示出，依據(jù)本發(fā)明的方法借助使用可發(fā)泡的、形狀穩(wěn)定的模制體的實(shí)施方式在該壓模處得以實(shí)施?？砂l(fā)泡的模制體V，參見圖1，在SMC半成品覆蓋層2、2'作為插件層裝置定位在壓模內(nèi)之前，已經(jīng)完好地定位設(shè)置在這兩個(gè)SMC半成品覆蓋層之間。可發(fā)泡的模制體3'處于SMC半成品覆蓋層之間，而該半成品覆蓋層通過施加相應(yīng)的擠壓力而成型。如圖2所示，如果現(xiàn)在使凸模I和凹模I'彼此相隔開并引起泡沫形成過程，則模制體3'膨脹并形成泡沫材料層3，其完全充滿兩個(gè)覆蓋層2、2'之間的空間。在此方面，泡沫持久與SMC覆蓋層的靠近它的面結(jié)合，從而無(wú)需按照其他方式將泡沫與覆蓋層粘接或連接并且在此方面泡沫與覆蓋層之間也不必進(jìn)行其他的連接過程。附圖未示出的泡沫形成可以由已經(jīng)在可發(fā)泡的模制體內(nèi)所提供的與相應(yīng)的熱源連接的加熱絲引起。
此外可以設(shè)想，泡沫反應(yīng)通過過程一體化的導(dǎo)熱進(jìn)行。但原則上為引起發(fā)泡也可以設(shè)想其他反應(yīng)機(jī)理，如輸入微波或超聲波形式的能量，通過泡沫體內(nèi)一體化的電阻加熱器或電阻絲或者光化學(xué)反應(yīng)機(jī)理加熱。附圖未示出可選擇的方法形式，其中在兩個(gè)SMC層之間設(shè)置薄膜層，該薄膜層使兩個(gè)SMC半成品覆蓋層在成型或固化過程期間和之后不能直接相互連接。隔離薄膜這樣構(gòu)成，使靠近SMC層的面在SMC層成型以后的固化過程期間與SMC材料持久連接。薄膜同時(shí)可以這樣抵抗溫度，使其在SMC成型過程中不被損壞。只要SMC覆蓋層成型和固化，就可以在相應(yīng)壓模的凸模與凹模相隔開時(shí)通過相應(yīng)設(shè)置的噴嘴將可發(fā)泡的材料輸入兩個(gè)隔離薄膜之間。同時(shí)可以使凸模與凹模彼此相隔開直至所要求的距離并可以提供可以利用泡沫填充的空穴。所噴入的可發(fā)泡材料在發(fā)泡期間與隔離薄膜層持久連接，該隔離薄膜層再與SMC覆蓋層持久連接。在使泡沫層固化以后也可以在此取出結(jié)構(gòu)件。這樣上述兩種用于加工SMC多層結(jié)構(gòu)件的方法選擇方案提供了可以迅速和精確 地實(shí)施的加工過程，其中不必通過連接操作耗費(fèi)成本和時(shí)間地再加工結(jié)構(gòu)件。
權(quán)利要求
1.一種用于在加工過程中加工SMC多層結(jié)構(gòu)件的方法，其中，結(jié)構(gòu)件具有夾層結(jié)構(gòu)并且至少一個(gè)泡沫材料層(3)嵌入兩個(gè)SMC覆蓋層(2、2')之間，該方法包括以下步驟 a)將包括至少第一和第二SMC半成品覆蓋層(2、2')的插件層裝置定位在包括凸模(I)和凹模(I')的壓模內(nèi)； b)將第一和第二SMC半成品覆蓋層(2、2')在向?qū)友b置施加擠壓力的情況下成型為兩個(gè)SMC覆蓋層(2、2')； c)開始第一和第二SMC半成品覆蓋層(2、2')的固化； d)使凸模(I)和凹模(r)彼此相隔開，直至在兩者之間所提供的距離相當(dāng)于所要加工的SMC多層結(jié)構(gòu)件的厚度； e)開始在兩個(gè)SMC覆蓋層(2、2')之間所提供的可發(fā)泡材料(3')的泡沫形成過程并產(chǎn)生泡沫材料層(3);以及 f)在泡沫形成過程結(jié)束之后，從壓模中取出SMC多層結(jié)構(gòu)件。
2.按權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，兩個(gè)SMC覆蓋層(2、2')之間所提供的可發(fā)泡材料(3')是可發(fā)泡的、形狀穩(wěn)定的模制體(3')，特別是聚氨酯模制體，以及其中可發(fā)泡的模制體(3')在將插件層裝置定位在壓模內(nèi)之前設(shè)置在兩個(gè)SMC半成品覆蓋層(2、2')之間。
3.按權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于， -第一與第二 SMC半成品覆蓋層(2、2')之間的插件層裝置具有兩個(gè)彼此相鄰設(shè)置的和相互不能連接的隔離薄膜層；以及 -在第一和第二 SMC半成品覆蓋層(2、2')成型為兩個(gè)SMC覆蓋層(2、2')期間，兩個(gè)隔離薄膜層中的第一隔離薄膜層與第一 SMC覆蓋層(2)永久連接且第二隔離薄膜層與第二SMC覆蓋層(2')永久連接，以及其中 在兩個(gè)SMC覆蓋層(2、2')之間所提供的可發(fā)泡材料(3')在凸模(I)與凹模(')彼此相隔開時(shí)注入這兩個(gè)隔離薄膜層之間。
4.按前述權(quán)利要求至少之一所述的方法，其特征在于，在第一與第二SMC半成品覆蓋層(2、2')之間的插件層裝置具有連續(xù)纖維或長(zhǎng)纖維。
5.按權(quán)利要求3或4至少之一所述的方法，其特征在于，用于提供兩個(gè)隔離薄膜層的薄膜具有高于用于實(shí)施將第一和第二 SMC半成品覆蓋層(2、2')成型為兩個(gè)SMC覆蓋層(2、2，)所需的溫度的熔化溫度。
6.按前述權(quán)利要求至少之一所述的方法，其特征在于，通過熱產(chǎn)生、熱輸送，或通過向可發(fā)泡材料內(nèi)注入能量，特別是通過輸入微波或通過超聲波，來開始可發(fā)泡材料(3')的泡沫形成。
7.按權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，通過借助布設(shè)在可發(fā)泡的模制體(3)內(nèi)的加熱絲實(shí)現(xiàn)的供熱，來開始模制體(3)的泡沫形成。
8.按前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，步驟d)和e)同時(shí)實(shí)施。
9.按前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，第一和第二SMC半成品覆蓋層(2、2，)的完全固化在步驟e)中才結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在加工過程中加工SMC多層結(jié)構(gòu)件的方法，其中，結(jié)構(gòu)件具有夾層結(jié)構(gòu)并且至少一個(gè)泡沫材料層(3)嵌入兩個(gè)SMC覆蓋層(2、2′)之間，該方法包括以下步驟a)將包括至少第一和第二SMC半成品覆蓋層(2、2′)的插件層裝置定位在包括凸模(1)和凹模(1′)的壓模內(nèi)；b)通過向插件層裝置施加擠壓力將第一和第二SMC半成品覆蓋層(2、2′)成型為兩個(gè)SMC覆蓋層(2、2′)；c)開始第一和第二SMC半成品覆蓋層(2、2′)的固化；d)使凸模(1)和凹模(1′)彼此相隔開，直至在兩者之間所提供的距離相當(dāng)于所要加工的SMC多層結(jié)構(gòu)件的厚度；e)開始兩個(gè)SMC覆蓋層(2、2′)之間所提供的可發(fā)泡材料(3′)的泡沫形成過程并產(chǎn)生泡沫材料層(3)；以及f)在泡沫形成過程結(jié)束后，從壓模中取出SMC多層結(jié)構(gòu)件。
文檔編號(hào)B32B5/20GK102821933SQ201180015360
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2011年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日
發(fā)明者J·格德克, K-H·伊茲赫費(fèi)爾 申請(qǐng)人:戴姆勒股份公司