用于制造由金属和纤维复合物构成的半成品或构件的方法技术

本发明专利技术涉及用于制造半成品或构件(102)的方法，其中，构造为纵切带材(104)的金属载体(103)铺覆有至少一个预浸料(6)，预浸料具备带有连续纤维的能热交联的热固性的基质，预浸料(6)的热固性的基质通过加热预交联，并且铺覆有预交联的预浸料(6)的金属载体(103)通过辊轧成形改型成半成品或构件(102)。为了能够实现金属载体(103)的纤维强化的区域上的塑性的形状改变而提出的是，在预浸料(6)的热固性的基质的预交联时，预浸料的基质转移到跟在基质的粘度最小值(ηmin)之后的粘度状态(η)中，并且在达到其胶凝化点(Pc)之前，预浸料(6)与金属载体(103)共同地改型。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造由金属和纤维复合物构成的半成品或构件的方法
本专利技术涉及用于制造半成品或构件的方法，其中，构造为纵切带材的金属载体铺覆有至少一个预浸料，预浸料具有可热交联的热固性的具有连续纤维的基质，预浸料的热固性的基质通过加热预交联，并且铺覆有预交联的预浸料的金属载体通过辊轧成形改型成半成品或构件。
技术介绍
为了使以具备带有连续纤维的热固性的基质的预浸料强化的金属载体，即板材下料或板材坯，可以尽可能不受损害地经受改型工艺，尤其是深拉，由现有技术(WO2013/153229A1)公知的是，使金属载体上的塑性变形转移至金属载体的无涂层的区域中。因此，在半成品或构件上存在无涂层的区域，这在其轻质结构潜力并且因而在其应用可能性方面限制这种纤维复合塑料(FVK)强化的半成品或构件。此外，通过该区域限制也限制了预浸料的纤维长度，这可能导致刚性和强度的减小。此外，在半成品或构件(其由具有无压力直至挤压不粘贴地时效硬化的预浸料的板材下料深冲制成)中表现出层离和/或最终交联的纤维复合材料中的孔隙率增加的趋势，这尤其损害了该方法的可再现性。
技术实现思路
因此，本专利技术提出如下任务：在其简单性、应用可能性和在其可再现性方面改进开头描绘的类型的方法。此外应该能够实现具有很小周期时间的方法。本专利技术以如下方式解决所提出的任务：在预浸料的热固性的基质的预交联时，预浸料的基质转移到跟在其粘度最小值之后的粘度状态中，并且在达到其胶凝化点之前，预浸料与金属载体共同地改型。如果在预浸料的热固性的基质的预交联时，预浸料的基质转移到跟在其粘度最小值之后的粘度状态中，并且在达到其胶凝化点之前，预浸料与金属载体共同地改型，那么由此可以不仅允许在金属载体上在其纤维强化的区域中的塑性的形状改变，而且可以明显改进该方法的可再现性。于是，在该状态中的预浸料可以允许在其连续纤维和金属载体之间的相应于改型半径的相对运动。因此，在板材下料上甚至可以遵循很小的弯曲半径，而不必考虑到断裂或层离。根据本专利技术的方法因此可特别多样性地应用。此外可以意外地实现的是，通过共同的改型，带有连续纤维的纤维结构的基质材料的紧凑性可以明显得到改进。在改型时的比较短时间的力加载，尤其是压力加载可以用于减小纤维复合物中的孔隙率，因此，层压质量可以提高，并且在板材下料上的纤维强化部的层离的危险可以进一步减小。因此根据本专利技术，通过基质转移到跟在其粘度最小值之后的粘度状态，并且在达到基质的胶凝化点之前将预浸料和金属载体共同地改型，使得该方法的可再现性可以明显得到改进。此外可能的是，通过预浸料和金属载体的共同改型提供特别快速的具有很小的周期时间的方法流程。此外，与其他的公知的用于制造纤维复合半成品或构件的方法相比，根据本专利技术的方法能够实现无需要耗费的和/或可复杂操作的设施安装技术，这除了减小针对根据本专利技术的方法的成本以外还意味着改进其可再现性。通常提到的是，金属载体可以由具有铁、铝或镁物质的板材、由轻金属或类似物或由这些材料构成的合金组成。作为金属载体，具有或不具有保护层(例如基于锌)的钢板材可以是突出的。通常进一步提到的是，热固性的塑料基质可以具备带有无机或有机的强化纤维，如玻璃、玄武岩、碳或芳纶的组合物。此外，除了给金属载体依次铺覆多个预浸料，也能想到将预浸料(单层或多层地)堆叠在金属载体上。在预浸料中包含的纤维可以作为纯单向的层。因此，利用多层的预浸料可以提供在金属载体上的单向的或多向的层压体。此外通常确定的是，热固性的塑料基质也可以具有改性的热固性的聚合物共混物，其优选由环氧化物相和聚氨酯相构成的不强制彼此交联的相组成。PU-环氧树脂共混物的公知的按百分比的组分例如是环境的环氧树脂基质中的初级的聚氨酯相的5至25份额。通常进一步提到的是，基质的粘度利用流变仪，即在振荡的情况下的AntonPaar公司的MCR301粘度计(例如板-板配置，直径25mm；间隙1000μm；振幅0.5％；角频率10弧度/秒)，根据ASTMD4473:08/2016评估确定。为了减少在改型时在粘度最小值之上经加热的热固性的基质的预浸料被不期望挤出的危险，可以设置的是，在改型前，热固性的基质的交联度设定在4％至15％(例如：通过温度和/或时间)。可以特别有利的是，在改型时，热固性的基质的交联度设定在20％至45％(例如：通过温度和/或时间)。由此，能附加地减少在改型时热固性的基质被不期望地挤出的危险。在这种交联度中，在改型时作用到预浸料上的压力负荷也可以负责实现用于达到预浸料的提高的层压质量的最佳的条件。此外，这也可以有助于原料配对体之间的附着强度。可以特别有利的是，在改型时，热固性的基质的交联度设定在25％至40％(例如：通过温度和/或时间)。如果在改型时，热固性的基质加热到120℃至220℃，那么就可以加速交联，因此，改型可以更快地进行，或者该方法的周期时间降低。可以特别有利的是，在改型时，热固性的基质被加热至150℃至180℃。当改型工具被加热并且金属载体利用加热的改型工具改型时，可以防止经加热的预浸料的不期望的冷却和因此是不利于根据本专利技术的方法的温度改变。以该方式，该方法的可再现性可以进一步提高。规定的是，针对该目的，改型工具的温度可以与预浸料或其基质的温度不同。此外可想到的是，改型工具的工具具有不同的温度，以便适宜地视区域而定地调温金属载体，或者设定层压中的温度梯度。当预浸料在与金属载体共同改型之后无压力地硬化时，用于改型的周期时间可以减小。通过在给金属载体铺覆预浸料之前或在给金属载体铺覆预浸料时将中间层(预浸料经由该中间层接至金属载体上)施加到金属载体上，一方面可以改进附着强度，另一方面也起均衡作用地影响热应力。中间层应该至少在金属载体的也铺覆有预浸料的区域中整个面地施加。中间层的层厚度可以优选是50μm至1000μm，层厚度优选是80μm至700μm。较厚的层，优选500μm至1000μm的层厚的出众之处在于，这些层此外提供保护以防腐蚀(阻挡层)。在具有高刚性要求的应用中，薄膜是优选的(优选＜150μm)。此外，处理时间，即反应时间是关系重大的——对于缩短周期时间尤为重要。在此证实的是，基于聚乙烯、聚丙烯的和/或具有聚酰胺芯的中间层或基于共聚酰胺的中间层可以是特别适当的。这例如可以是Nolax公司的系统(即产品Cox391，Cox422，Cox435)、Evonik公司的系统(即产品VestameltX1333-P1)或Hexcel公司的系统(即产品TGA25.01A或DLS1857)。也可想到的是，将压力负荷施加到预浸料上，其方法是，将构造为纵切带材的金属载体辊轧成形。这种金属载体可以例如通过金属带材的纵向切分产生，也构造为扁平的纵切带材，以便避免起皱。当在金属载体辊轧成形后预浸料再次挤压到金属载体上时，可以有效地防止预浸料上的褶皱形成和/或气泡形成(其可能在辊轧成形期间构成)。优选地，该挤压直接跟随在辊轧成形后面。这例如可以借助辊子对进行。为了使辊轧成形变得容易可以设置的是，金属载体局部铺覆有至少一个预浸料。这可以进一步提高该方法的可再现性。当金属载体的其中一个扁平侧的40％至70％被铺覆有预浸料时，尤其是可以形成上述的优点。根据本专利技术的方法尤其是可以适用于制造结构构件。通常提到的是，结构构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于制造半成品或构件(102)的方法，其中，给构造为纵切带材(104)的金属载体(103)铺覆至少一个预浸料(6)，所述预浸料具备带有连续纤维的能热交联的热固性的基质，将所述预浸料(6)的热固性的基质通过加热预交联，并且使铺覆有预交联的预浸料(6)的金属载体(103)通过辊轧成形改型成半成品或构件(102)，其特征在于，在所述预浸料(6)的热固性的基质的预交联时，使所述预浸料的基质转移到跟在所述基质的粘度最小值(ηmin)之后的粘度状态(η)中，并且在达到所述基质的胶凝化点(Pc)之前，使所述预浸料(6)与所述金属载体(103)共同地改型。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.11 EP 15199680.81.用于制造半成品或构件(102)的方法，其中，给构造为纵切带材(104)的金属载体(103)铺覆至少一个预浸料(6)，所述预浸料具备带有连续纤维的能热交联的热固性的基质，将所述预浸料(6)的热固性的基质通过加热预交联，并且使铺覆有预交联的预浸料(6)的金属载体(103)通过辊轧成形改型成半成品或构件(102)，其特征在于，在所述预浸料(6)的热固性的基质的预交联时，使所述预浸料的基质转移到跟在所述基质的粘度最小值(ηmin)之后的粘度状态(η)中，并且在达到所述基质的胶凝化点(Pc)之前，使所述预浸料(6)与所述金属载体(103)共同地改型。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在改型之前，将热固性的基质的交联度(α)设定在4％至15％。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在改型时，将热固性的基质的交联度(α)设定在20％至45％。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在改型时，将热固性的基质的交联度(α)设定在25％至40％。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在改型时，将热固性的基质加热至120℃至220℃。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡罗拉·艾塞尔，吕迪格·海因里茨，赖纳·克尔施，格哈德·迈尔霍费尔，克里斯蒂安·鲁埃，约翰尼斯·里格勒尔，
申请(专利权)人：奥钢联钢铁公司，奥地利钢铁联合金属成形有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT