部分加强的塑料部件的制造方法技术

通过热成形制造部分加强的热塑性塑料部件的方法。建议，使用含有长度大于１ｍｍ纤维的可被加热成形的加强材料构成部分加强的部件区域，该加强材料由热传递变成软弹性状态，在确定的位置和方向上被打褶覆置在一个深拉伸阳模上，然后将被增塑的塑料板套置在已被打褶覆置的模具上，在模具中抽真空使该塑料板在大气压力作用下压紧模具表面和加强材料，使加强材料已有的热量将其与塑料板焊接在一起。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一个通过热成形来制造热塑性部分加强的塑料部件的方法。常见的是将一个金属加强件与热成形部件机械地连接或粘贴起来。这里的缺点是，金属的比重大且制造成本高。在现有技术中，也可通过加进筛网来对由热成形制成的部件进行部分的加强。但由此只能实现一个很有限的加强效应。此外还进一步公知，加强材料作为内装件而被放置在一个压铸模或压模中，然后将压注塑料或压塑料加入模具从而使部件成形。绝大多数都使用金属或纤维加强的塑料作为内装件的材料。但是，这些方法主要是适于大批量系列生产，而对于小的产品件数由于高昂的模具制造费用是不经济的。在对热塑性塑料浸渍织物(Organo-板)的热成形中，该方法的经济性又由于高的材料价格而降低。此外，使用这样的材料只能对部件进行全部而不是部分的加强。本专利技术的任务是研制一个即便在产品件数小时也能以低生产成本制造出部分加强的热塑性塑料部件的方法。根据本专利技术这一任务是以如下方式解决的，即，为了形成部分加强的部件区域，使用含有长度大于1mm的纤维的可被加热成形的加强材料，该加强材料由于热传递而变成软弹性状态，然后在确定的位置和确定的方向被打褶并覆置在一个深拉伸阳模上，在此之后，将一个预先已被增塑的塑料板套置在该业已由加强材料覆置其上的模具上，并且将该塑料板通过在模具中抽真空而在大气压力作用下如此压紧模具表面和加强材料，使得加强材料现存的热量将其与塑料板焊接在一起。必须将可被加热成形的加强材料变成软弹性状态，以便能形成同模具一样的轮廓。但是因为加强材料的结构(几何形状、纤维长度、纤维走向)应该保持不变，所以只能对其进行热传递而不需诸如裁剪之类的工作。作为热源，可以使用例如红外线辐射器、温箱和流动的热空气。在制造简单几何形状的部件时，可使用热塑性塑料浸渍的粗纱(Roving)材料作为加强材料。因为这种材料与压铸或压加工相反不能对其进行再加强，所以只能使用100％浸渍度的材料，由于纤维之间的摩擦，较小浸渍度的材料在动载荷的作用下失效。对于复杂几何形状的结构零件和由此而导致的加强材料在模具上的费时的安置和覆盖，简单的热塑性塑料浸渍的粗纱由于其小的热容量是不适用的。为了确保加强材料和塑料板之间的焊接连接，加强材料必须有足够的热量。但在加强材料在模具上的费时的打褶和覆盖过程中，已成软弹性状态的加强材料的温度降低到低于所要求的加工温度。在此，加强材料在模具上的打褶和覆盖所需的时间根据所需加强材料的几何形状和数量而处于大约10到120秒之间。如果加强材料有过小的热量和/或过高的导热能力，预先已被增塑的塑料板就必须将足够的热量传递到加强材料上。在此，可以认为，这一热输出只能由塑料板的一个大约1mm厚的边界层进行。为了提高加强材料的热容量，也可以提高这个边界层的厚度。在此，使用一个复合层材料作为加强材料是适于此目的的，该复合层材料具有至少一个含纤维的加强层和一个用作热量储存器的由非加强塑料构成的层。与均质的加强材料相比，这样的复合层在重量和特别是相对于冷的模具的隔热作用上都显示出优越性。纤维可在加强材料中呈单一方向的走向，在这种场合纤维的加强作用被充分地利用。在纤维多方向地分布在加强材料中的场合，纤维的加强效果较小；然而在此，防止分层的可靠性增高，这是有好处的。加强材料的所有变型都毫无问题地使得单个地加工部分加强的塑料部件成为可能。由此就使得部件原理上新的概念成为可能，该新的概念可以被运用到单个照顾病人的假肢或矫形件上。可以对纤维长度大于25mm的加强材料进行加工。这样的加强材料具有高的振动疲劳强度和一个通过变化纤维种类、纤维浓度和层厚而可调的抗弯刚度。因此，根据本专利技术的方法所制造的塑料部件也可以作为弹簧元件(例如作为一个动力假脚中的弹簧元件)而集成于部件之中。此外，如下系统也是可以想象的，在该系统中，加强材料在确定的力导入之下能够有一个给出一个关节功能的弯曲角。同时，加强材料又作为弹簧元件起作用，由此，一旦为弯曲所需的力不再作用在该部件上，就形成一个回动功能。为了准备要根据本专利技术加工的塑料板，适宜的是，将要被增塑的塑料板夹紧在一个框架上，一直对其加热直到它到达软弹性状态为止，它在框架上下垂并因此向前伸出。但也可用压力空气使已被增塑的塑料板向前伸出。深拉伸阳模可由金属、木材、抗热变形的塑料材料以及泡沫塑料、石膏及类似的材料制成。表面必须封闭和光滑，以避免模具和硬化的热塑性塑料粘在一起。在模具由石膏或类似的多孔材料制成时，对深拉伸阳模表面涂层或用一个抗热变形的织物或一个相应的薄膜覆盖是适宜的。在此应注意不能对织物或涂层施行与热塑性塑料的焊接连接，并且织物或涂层应无褶地安置在表面上。在小批量和单件加工或者在相应长的循环时间场合，不必要将深拉伸阳模调节到一个确定的温度，但是，在特别是系列生产和由此而导致的短的循环时间中，调节模具温度，这是有优点的。根据本专利技术的方法可按如下方式进行首先，加热加强材料，直到它到达软弹性状态为止。接着，将其打褶并覆置在深拉伸阳模的指定位置上。同时，将一块塑料板夹紧在一个框架上，一直对其加热直到它处于软弹性状态为止。由于它本身的重量，从一定的温度开始，该塑料板就下垂并从而向前伸出。如果到达了所希望的温度及所希望的伸展度，将框架连同塑料板一起降到模具上并降到已处于模具上的加强材料之上。然后通过抽真空，软弹性塑料就在大气压力的作用下被压紧在模具的表面及加强材料上，并由此而形成模制件。此时加强材料必须仍处于软弹性状态，或者塑料板必须能够传递足够的热量来软化加强材料。然后，在这样的条件下调节出塑料板和加强材料之间的焊接。根据本专利技术方法的一个本质上的优点在于，可以只是在深拉伸部件的对功能有益的位置做加强，而在部件的其他位置可以容许有较高的柔性。对于所说的焊接所必需的热量预算可在如下的过程参数下实现a)深拉伸阳模使用一个套置尼龙织物的未调节温度的石膏模具。加强材料—成分60％重量百分比的单向玻璃纤维，40％重量百分比的聚丙烯—尺寸0.05×0.5×20cm＝1cm3—热学性质热容量Cp＝1.54J/gK导热能力λ＝0.42 W/m K—温度25℃(在打褶及覆置之后要冷却到室温！)—所需的热量对每个加强条160 J(由25℃加热到165℃)塑料板—成分100％的聚丙烯—边界层体积 0.1×0.5×20cm＝2cm3—热学性质热容量Cp＝1.9J/gK导热能力λ＝0.17 W/m K—温度250℃—可传递的热量 每个加强条270J(由250℃冷却到170℃)b)如果加强材料具有如此大的热量，使得材料未被冷却到为焊接所必需的温度之下，将实现完全另外的一种热量预算。当加强材料具有足够的质量和温度时，就存在这样的情况。由加强材料传递到模具的热量可通过一个大的壁厚以及通过加强材料的一个低导热能力而减小。c)在以下的过程参数下可以避免将由复合层组成的加强材料冷却到焊接温度以下模具套置尼龙织物的未调节温度的石膏模具加强材料—加强层成分60％重量百分比的单向玻璃纤维，40％重量百分比的聚丙烯—加强层尺寸0.05×2.5×20cm＝2.5cm3(＝3.73g)—热量储存器和绝热层成分100％的聚丙烯—热量储存器和绝热层尺寸0.1×2.5×20cm＝5.0cm3(＝4.5g)—热学性质 热容量Cp＝1本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过热成形来制造部分加强的热塑性塑料部件的方法，其特征为，为了形成部分加强的部件区域，使用含有长度大于１ｍｍ的纤维的可被加热成形的加强材料，该加强材料通过热传递而变成软弹性状态，然后在确定的位置和确定的方向被打褶并覆置（ｄｒａｐｉｅｒｅｎ）在一个深拉伸阳模（Ｐｏｓｉｔｉｖ－Ｔｉｅｆｚｉｅｈｆｏｒｍ）上，在此之后，将一个预先已被增塑的塑料板套置在该已由加强材料打褶覆置其上的模具上，并且通过在模具中抽真空而在大气压力作用下将该塑料板如此压紧模具表面和加强材料，使得加强材料已有的热量将其与塑料板焊接在一起。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：于尔根戴纳特，马克西米利安泽格尔，雷吉娜本德林，
申请(专利权)人：奥托博克矫形工业两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]