用于制造用于车辆的纤维加强的塑料外壳构件的方法以及纤维加强的塑料外壳构件技术

本发明专利技术涉及一种用于制造用于车辆的、尤其是在可视外观中的、纤维加强的塑料外壳构件的方法，其包括如下步骤：a)提供纤维半成品(10)，所述纤维半成品包含具有预先确定的纤维定向(11)的至少一个纤维层；b)将以环氧树脂基的或聚氨酯基的基质系统形式的未硬化的塑料基质(20)施加到所述纤维半成品(10)上；c)将设有塑料基质(20)的所述纤维半成品(10)放入到模具(50)中和d)在所述模具(50)中挤压所述纤维半成品(10)以用于成型并且硬化成纤维加强的塑料构件(60)。根据本发明专利技术，将以填料颗粒(31、32)形式的减小收缩的添加剂(30)附加给所述未硬化的塑料基质(20)，和将所述未硬化的塑料基质(20)涂敷到所述纤维半成品(10)的如下的表面上，所述表面在完成的构件中朝向所述构件(60)的可见侧(61)。此外，给出一种纤维加强的塑料外壳构件。

Method for manufacturing fiber reinforced plastic housing components for vehicles and fiber reinforced plastic housing components

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造用于车辆的纤维加强的塑料外壳构件的方法以及纤维加强的塑料外壳构件
本专利技术涉及一种用于制造用于车辆的纤维加强的塑料外壳构件的方法以及纤维加强的塑料外壳构件。
技术介绍
纤维加强的塑料构件在轻质结构的范围中越来越多地使用在车辆结构中。纤维加强的塑料构件具有纤维加强部，所述纤维加强部嵌入塑料基质中。通过选择合适的纤维和基质系统能够制造可承受高负荷的并且同时重量很小的构件，例如通过使用由碳纤维制成的加强部，所述碳纤维嵌入由环氧树脂或聚氨酯制成的热固性的基质中。除了所述轻型结构优点之外，纤维加强的塑料构件此外开放特别的设计可能性。如果纤维加强的构件实施在可视外观中，即纤维加强部从构件的可见侧保持可见，则获得如下可能性：在车辆上实现特别的光学效果并且设置重点。纤维加强部通常包括多个纤维层，这些纤维层彼此相叠分层。为了实现高的构件稳定性，通常所述纤维层中的至少一个纤维层具有预先确定的纤维定向。这样取向的加强纤维例如以织物、网格或编织物的形式提供。纤维加强的塑料构件的制造可以例如在湿压方法或树脂传递模塑成型方法(RTM)中进行。在湿压方法中，纤维加强部作为干燥的半成品提供，其中，各个形成纤维半成品的纤维层已经彼此相叠分层。将未硬化的还可流动的塑料基质涂敷到纤维半成品上并且将纤维半成品放入模具中。所述模具通常包括两个模具部分，所述两个模具部分在关闭的状态中围成以要制造的构件的形式的型腔。所述模具例如通过压力机关闭，由此，利用塑料基质浸透的纤维半成品被压到型腔中。纤维堆垛被压缩并且塑料基质在型腔中分布。为了硬化塑料基质，对模具加热。在经过用于硬化所需要的关闭时间之后，模具打开并且可以取出纤维加强的构件。在RTM方法的制造中，将干燥的半成品引入RTM工具的型腔中。将基质材料注射到关闭的RTM工具中，其中，基质材料在型腔中分布并且渗入纤维半成品。构件保持在关闭的并且被加热的RTM工具中直到硬化并且然后可以取出。对机动车的外壳构件的表面提出特别高的要求(所谓的Class-A表面)。尤其是外壳构件的表面应该具有均一的反射特性。然而不仅在湿压方法而且在RTM方法中，由于在基质系统硬化期间的化学反应出现材料损失。因此，下层的纤维加强部的结构可以在构件表面上塑造，从而所述构件表面例如具有波状或条状的走向。可涂漆的Class-A表面的制造则要求耗费的再加工、例如多次的填充涂敷和磨光，这使得纤维加强的外壳构件的制造劳力密集、昂贵并且相对慢。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是，提出一种可能性：可以怎样制造纤维加强的塑料外壳构件，其中，减少或甚至避免所述缺点。本专利技术的任务尤其是，给出一种解决方案，可以怎样以简单的并且低成本的方式和方法改善纤维加强的塑料外壳构件的制造，其中，尤其是应该实现较小的制造时间。所述任务通过根据权利要求1所述的方法和根据权利要求7所述的构件实现。其他有利的设计方案由从属权利要求和后续的说明中得出。给出一种用于制造用于机动车的纤维加强的塑料外壳构件的方法。所述方法包括如下步骤：a)提供纤维半成品，所述纤维半成品包含具有预先确定的纤维方向的至少一个纤维层，b)将以环氧树脂基的或聚氨酯基的基质系统形式的未硬化的塑料基质施加到所述纤维半成品上，c)将设有塑料基质的纤维半成品放入到模具中，d)在该模具中挤压所述纤维半成品以用于成型和硬化成纤维加强的塑料构件。根据本专利技术，将以填料颗粒形式的减小收缩的添加剂附加给未硬化的塑料基质并且将未硬化的塑料基质涂敷到纤维半成品的如下的表面上，所述表面在完成的构件中朝向构件的可见侧。此外，给出一种用于机动车的纤维加强的塑料外壳构件，其包括：纤维加强部，所述纤维加强部包含具有预先确定的纤维方向的至少一个纤维层；和塑料基质，纤维加强部嵌入所述塑料基质中，其中，塑料基质是环氧树脂基质或聚氨酯基质并且至少在纤维加强部的朝向可见侧的侧上包含填充材料颗粒。纤维加强的塑料外壳构件可以尤其是利用上述方法制造。因此，对于所述方法和所述外壳构件所说明的特征和措施相互对应地不仅适用于所述方法而且适用于所述构件。所述方法作为湿压方法实施。为此需要的模具相比于例如RTM模具构造简单并且成本低。塑料基质在模具外涂敷，由此，在模具中的停留持续时间小。在构件的后来的可见侧上使用减小收缩的填料此外能够实现进一步减少生产周期。在这里，本专利技术从如下的考虑出发：材料损失在硬化期间由于在基质材料中的化学反应产生并且主要依赖于温度，在所述温度时发生硬化。简单地说，硬化温度越高收缩越大。如果现在基质材料的收缩倾向(通过加入填料颗粒)减少，则另一方面可以提高模具温度，而不会使构件的表面质量受损害。在这里，本专利技术利用了以下事实：模具温度轻微的提高已经导致显著加速的硬化。所需要的模具关闭时间显著缩短是可能的，所述缩短能够实现总体上减少的过程时间。为了减少在构件的之后重要的可见侧上的收缩，将设有填料的塑料基质涂敷在纤维加强部的如下的侧上，所述侧朝向后来的可见侧。在所述方法的步骤b)中可以设置，将包含减小收缩的添加剂的塑料基质直接涂敷到纤维半成品上。换句话说，将塑料基质直接施加到纤维半成品上，所述塑料基质已经包含减小收缩的填料颗粒。通过在模具中的压力，基质材料至少部分地流入纤维半成品的纤维之间。减小收缩的颗粒在此(类似在过滤器上的滤饼形成)部分地被拦住在纤维半成品的表面上。出人意料地已经表明，该积聚没有明显不利于纤维半成品以基质材料的渗透并且可以实现足够的纤维附着。可以假设，这归结于在纤维半成品中的短的流动路径，基质材料在湿压方法中(例如相比于RTM方法)必须经过所述流动路径。而在纤维半成品的上侧上的积聚可以是有利的，其方式为：通过拦住减小收缩的颗粒，减小收缩的颗粒在纤维半成品的上侧上的浓度升高并且因此减小收缩的作用尤其是在如下地方产生，在所述地方材料损失对构件的表面有特别负面的作用。备选地可以在步骤b)中设置，首先将未硬化的塑料基质的没有减小收缩的添加剂的第一部分直接施加到纤维半成品上并且随后将塑料基质的设有减小收缩的添加剂的第二部分施加到纤维半成品上。换句话说，进行基质材料的分开的涂敷：将基质材料的没有减小收缩的填料的部分直接施加到纤维半成品上并且然后将基质材料的掺有减小收缩的颗粒的第二部分施加到该之前经施加的基质材料上。优选塑料基质分别、即不仅包括减小收缩的颗粒的部分而且没有减小收缩的颗粒的部分面状地施加到纤维半成品上。在第一部分涂敷中，不存在可能减慢渗入纤维的填料颗粒。尤其是在非常高的纤维体积含量和具有高密度的紧凑的纤维半成品中，可以实现纤维以塑料基质的改善的渗透。在随后的第二部分涂敷中，减小收缩的颗粒正是在需要其的地方、即在纤维半成品的上侧上施加，所述上侧在完成的构件中形成可见侧。因为纤维半成品通过第一部分涂敷已经渗入有基质材料，所以第二部分涂敷的塑料基质在后面的挤压过程中无须再经过大的流动路程。在第二部分中的减小收缩的颗粒的份额可以因此在减小收缩的作用方面优化。未硬化的基质材料是环氧树脂基的基质系统或聚氨酯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于制造用于车辆的、尤其是在可视外观中的、纤维加强的塑料外壳构件的方法，其包括如下步骤：/na)提供纤维半成品(10)，所述纤维半成品包含具有预先确定的纤维定向(11)的至少一个纤维层，/nb)将以环氧树脂基的或聚氨酯基的基质系统形式的未硬化的塑料基质(20)施加到所述纤维半成品(10)上，/nc)将设有塑料基质(20)的所述纤维半成品(10)放入到模具(50)中，和/nd)在所述模具(50)中挤压所述纤维半成品(10)以用于成型并且硬化成纤维加强的塑料构件(60)，/n其特征在于，/n将以填料颗粒(31、32)形式的减小收缩的添加剂(30)附加给所述未硬化的塑料基质(20)，和/n将所述未硬化的塑料基质(20)涂敷到所述纤维半成品(10)的如下的表面上，所述表面在完成的构件中朝向所述构件(60)的可见侧(61)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171006 DE 102017217777.21.用于制造用于车辆的、尤其是在可视外观中的、纤维加强的塑料外壳构件的方法，其包括如下步骤：
a)提供纤维半成品(10)，所述纤维半成品包含具有预先确定的纤维定向(11)的至少一个纤维层，
b)将以环氧树脂基的或聚氨酯基的基质系统形式的未硬化的塑料基质(20)施加到所述纤维半成品(10)上，
c)将设有塑料基质(20)的所述纤维半成品(10)放入到模具(50)中，和
d)在所述模具(50)中挤压所述纤维半成品(10)以用于成型并且硬化成纤维加强的塑料构件(60)，
其特征在于，
将以填料颗粒(31、32)形式的减小收缩的添加剂(30)附加给所述未硬化的塑料基质(20)，和
将所述未硬化的塑料基质(20)涂敷到所述纤维半成品(10)的如下的表面上，所述表面在完成的构件中朝向所述构件(60)的可见侧(61)。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，
将包含所述减小收缩的添加剂(30)的所述塑料基质(20)直接涂敷到所述纤维半成品(10)上。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，
首先将所述塑料基质(20)的没有所述减小收缩的添加剂(30)的第一部分直接施加到所述纤维半成品(10)上，和
随后将所述塑料基质(20)的设有所述减小收缩的添加剂(30)的第二部分施加到之前经施加的所述塑料基质(20)上。


4.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，所述减小收缩的添加剂(30)通过来...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·里伯，
申请(专利权)人：宝马股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE