[發(fā)明專利]用于熱成形熱塑性材料的方法和實施設備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580050689.1
• 申請日: 2015-09-18
• 公開（公告）號: CN107073755B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設計）人: C.卡倫斯;A.拉古特;P.卡彭;E.德雷亞諾;K.庫爾特利
• 申請（專利權）人: 機械工業(yè)技術中心
• 主分類號: B29B13/02
• 分類號: B29B13/02;B29C51/02;B29C51/42;B29C35/08;B29C35/16
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 葛青

本發(fā)明涉及用于成形由熱塑性材料制成的預成型件的方法，以及用于實現所述方法的設備。該方法包括以下步驟：a)提供由具有表面(30)的由熱塑性材料制成的預成型件(15)；b)通過輻射提供熱能到所述預成型件(15)，以使其具有延展性；和c)在成形模具(26)內成形所述可延展預成型件(15)。此外，步驟b)涉及同時將氣態(tài)流體噴射到所述預成型件(15)的表面(30)上，以便保護所述表面。

本發(fā)明涉及用于成形由熱塑性材料制成的預成型件的方法，以及用于實現它的設備。

用于成形由熱塑性聚合物材料形成的預成型件(通常被稱為熱成形)的方法允許產生三維件。因此，首先提供熱塑性材料的板，其由于紅外加熱構件而具有延展性。然后，將延展板傳送到成形模具內，該成形模具安裝在壓機中，并且適于通過使延展板變形而能夠在三維中成形該件。最后，冷卻模制件，使得熱塑性聚合物材料恢復其剛性，然后將該件從成形模具中彈出。

加熱構件安裝在外殼中，成形模具位于外殼的下游，以便能夠將延展板從外殼順序地傳送到成形模具，同時使能量損失最小化。

為了降低每個成形件的生產成本，需要減少這些件的制造時間。因此，變形順序中的限制步驟是軟化熱塑性材料。因此，存在增加加熱構件的功率的驅動，以精確地減少用于軟化材料以便獲得延展板的該步驟的時間。在這種情況下的風險是促進了材料表面的氧化，并且因此降低該表面的美學外觀，并且在極端情況下，使其燃燒。此外，存在材料損失其一些特性，特別是機械特性，以及由于其添加劑的損失而具有的性能的風險。

此外，出現的并且本發(fā)明旨在解決的問題是提供一種成形方法，其使得可以減少熱成形件的制造周期時間，而不會使它們從中成形的熱塑性材料退化。

為此，根據第一方面，本發(fā)明提出一種成形由熱塑性材料制成的預成型件的方法，包括以下步驟：a)提供由具有表面的熱塑性材料制成的預成型件；然后通過輻射提供熱能到所述預成型件，以使其具有延展性；以及，在成形模具內形成所述延展預成型件。此外，在步驟a)中，提供熱塑性復合材料，并且在步驟b)中，氣態(tài)流體同時噴射在所述預成型件的表面，以保護所述表面。

因此，本發(fā)明的特征是使用氣態(tài)流體，例如空氣，其在材料的加熱期間以均勻流的形式噴射到預成型件的表面上。因此，提供了更多的熱功率同時限制了表面的溫度上升。以這種方式，并以令人驚訝的方式，可以將熱塑性材料加熱至其熔融溫度，而不一定氧化其表面或使其燃燒。結果，充分地降低了預成型件的溫度升高的時間。例如，在預成型件相對較厚的條件下，其減少50％。此外，材料的表面狀態(tài)顯示沒有使其退化的跡象，或顯示了抑制氧化的跡象。由于預成型件溫度升高的時間減少了，所以成形完全循環(huán)時間也減少了同樣多，因此，制造件的成本也因此降低。

熱塑性復合材料是指包括由熱塑性聚合物和增強元件(例如紡織材料的層)制成的基質的材料。熱塑性聚合物例如是聚酰胺或更剛性的材料，例如聚醚醚酮。紡織材料例如由玻璃或碳纖維編織紡織品制成。以這種方式，復合材料對應力下的變形具有比沒有增強材料的熱塑性材料大的抗變形性。

根據實施本發(fā)明的特別有利的方法，在步驟a)和步驟b)之間，熱能通過傳導進一步提供給所述預成型件，以便預熱所述預成型件。因此，由于在通過輻射加熱的步驟的上游的通過傳導預熱的這一步驟，已經向預成型件供應了大量的熱能，而不使其表面退化。因此，預成型件達到基本上小于其熔融溫度的溫度，使得其表面不發(fā)粘。以這種方式，通過組合兩種能量供應模式，通過傳導和通過輻射，件制造周期時間進一步減少。因此，不僅循環(huán)時間減少，因此生產率降低，而且，用于成形預成型件所需的能量總量減少。

有利地，所述氣態(tài)流體在基本垂直于所述預成型件表面的方向上噴射。這種取向允許在預成型件的表面處的更好的熱交換，并且因此允許其被更好地保護。

此外，以優(yōu)選的方式，使所述預成型件與加熱板接觸，以便通過傳導提供熱能到所述預成型件。由于使所述預成型件與加熱板接觸，因此材料表面的氧化的可能性降低，因為空氣的量以及因此氧的量在界面處是較低的。因此，熱能通過材料內部的傳導更快地擴散以到達預成型件的芯。