[發明專利]制造由聚合物材料制成的組件的方法

在審

• 申請號: 201480057200.9
• 申請日: 2014-08-15
• 公開（公告）號: CN105637017A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: A·拉特克;O·蓋革
• 申請（專利權）人: 巴斯夫歐洲公司
• 主分類號: C08J5/04
• 分類號: C08J5/04;B29C45/14
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 王媛;鐘守期

本發明涉及一種通過注塑成型工藝制造由聚合物材料制成的組件的 方法，包括以下步驟：

(a)將聚合物飽和的纖維結構或包含纖維結構的半成品插入注塑模 具中，

(b)將熔化的熱塑性聚合物注入注塑模具中，以包覆(sheath)或涂 布(coat)所述纖維結構或包含所述纖維結構的半成品，

(c)使所述聚合物凝固，并從注塑模具中移出所述組件。

由纖維增強聚合物制成的組件被用于例如目的是使用具有高強度以 及具有小于金屬重量的材料的領域。特別地，由纖維增強聚合物制成的組 件用在汽車制造中，用以減輕車輛的重量，并因此降低燃油消耗。

在制造由纖維增強聚合物制成的組件的已知方法中，首先將纖維插入 模具中，然后通過注入聚合物將其包覆。在常用的注塑成型工藝——其中 將纖維插入模具，然后進行包覆——的情況下，使用的流道具有的厚度基 本上相當于無纖維增強材料的組件的壁厚。因此，通過纖維的包覆制造的 組件總是產生大于無纖維增強材料的組件的最小壁厚。如果目的是制造薄 的包覆層，則現有技術中已知的工藝需要相對大量的澆口(gate)，以實 現相對短的流動路徑長度。此外，用于包覆或涂布工藝的聚合物材料的注 入使用高注入壓力，其另一影響在于，特別是當使用纖維時，流動效應會 導致用于纖維增強材料的織物的移位和變形。

除了纖維增強熱固性材料外，近年來越來越多地使用的其他產品為所 稱的有機面板(organopanel)，即通過連續長絲纖維增強的完全一體的 熱塑性聚合物，其中增強材料為機織織物或稀松布織物(laidscrim)。 聚合物在注塑成型工藝中可被注入通過這些有機面板，如果有機面板隨后 變薄或在熔點以上進行加熱的話。

此外，特別是當注塑成型工藝用于制造組件時，需要高注射壓力，以 補償在注入通過織物的過程中大的壓力損失。最后，由流動效應導致的織 物移位使織物偏離目標方向。當使用與有機面板不同、即不必呈完全一體 的形式的鋼簾線(steelcord)或編織鋼絲網時，該機織織物可被壓向模 具壁，并因此壓向組件表面，進而向外伸出，或可因流動效應而被排出。 這樣的缺點在于，特別是在編織鋼絲網的情況下，向外伸出的鋼絲會造成 腐蝕問題。此外，編織鋼絲網的涂布需要明顯大于機織織物的厚度的最小 壁厚，以使聚合物材料全部地包封機織織物。這會增大材料的總量，并由 此導致該纖維增強聚合物不利于在輕質結構中使用。

本發明的目的是提供一種可制造纖維增強組件且還可制造具有低壁 厚的組件的方法，該方法通過注入以包覆或涂布纖維結構、或包覆或涂布 包含纖維結構的半成品來進行，其中所述壁厚小于現有技術已知工藝。

該目的通過一種通過注塑成型工藝制造由聚合物材料制成的組件的 方法而實現，所述方法包括以下步驟：

(a)將聚合物飽和的纖維結構或包含纖維結構的半成品插入注塑模 具中，

(b)將熔化的熱塑性聚合物注入注塑模具中，以包覆或涂布所述纖維 結構或包含所述纖維結構的半成品，

(c)使所述聚合物凝固，并從注塑模具中移出所述組件，

其中，為圍繞纖維結構或圍繞包含纖維結構的半成品的熔化聚合物流 體通道所設立的尺寸，為使得成品組件的壁厚相當于未插入纖維結構的組 件可獲得的壁厚。

實現低壁厚并由此實現小尺寸的流道是可能的，這是因為出人意料地 已發現，當將材料注入以涂布纖維結構或包含纖維結構的半成品時，可獲 得的流動路徑長度大于缺少纖維結構或包含纖維結構的半成品時的流動 路徑長度。因此，可填充甚至相對更細的流道并減小壁厚。此外，還發現， 由于可獲得更大的流動路徑長度，所需的注入壓力也更小，因此在本文中 也實現了減小纖維結構的移位。

在存在纖維結構或包含纖維結構的半成品、以及聚合物因此流過纖維 結構或包含纖維結構的半成品的區域中，模具內聚合物的流道的高度優選 使得可達到0.5至2.5mm、優選1至2mm的壁厚。

包覆或涂布纖維結構或包含纖維結構的半成品可例如制造具有確定 表面結構的組件。此外，還可設計具有功能元件(例如肋條)的包覆或涂 布的產品，使得該包覆或涂布工藝將相應的功能元件模塑在纖維結構或包 含纖維結構的半成品上，以獲得適宜形狀的組件。