專利名稱：使用可發(fā)泡介質和覆蓋層的模內發(fā)泡方法和可由其獲得的塑料模制品的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于制備由泡沫芯和一個或多個由塑料和/或復合材料和/或金屬制成的覆蓋層組成的復合組件的一步發(fā)泡、層壓和模塑方法，該泡沫芯由可發(fā)泡介質，例如可發(fā)泡塑料制成。該塑料泡沫復合模制品具有高的機械負荷能力并具有比可比的金屬組件低的質量并因此突出地適合作為航天器、航空器、船舶和陸上運輸工具中的組件和用于其它構造元件。
背景技術：
復合材料的成形方法是已知的。例如,氣囊吹塑方法(Schlauchblasverfahren)中使用由例如有機硅橡膠制成的氣囊，以將由復合材料，例如玻璃纖維增強或碳纖維增強的塑料制成的型坯在模具中吹脹，使該型坯適應于該模具形狀并將該型坯熱硬化。 氣囊吹塑方法在氣囊吹塑方法(特別用于運動制品工業(yè)，實例是自行車框架、網球拍等)中，在升高的內壓力和升高的溫度下利用有機硅氣囊在模具中壓入由纖維增強塑料(FRP)制成的覆蓋層并使之硬化。為此，將通常具有熱固性基體的FRP (所謂預浸料坯)插入模具中。為了復制模具的外部輪廓，在將模具閉合后，在該模具內部對有機硅氣囊加壓。然后在所限定的溫度下使該FRP硬化。然后打開該模具，將組件脫模并移除有機硅氣囊。出于由組件決定地不再可取出氣囊的情況下，使用〃犧牲芯〃。DE 19845269 (MBK)描述了如何讓被氣墊包圍的氣囊進入具有復雜形狀的模腔，然后將之吹脹，從而完全地填充該模腔。DE 102007056830 (Head)描述了制備由復合材料制成的網球拍的氣囊吹塑方法。DE 102007051517 (TU Dresden)的發(fā)明涉及由用于與功能元件形狀配合連接的由纖維復合材料制成的中空軸或中空輪軸。所述中空軸具有在夾套中的至少兩個纖維層，在所述層中的不同纖維取向，和具有圓形邊緣的輪廓。所述功能元件具有與所述軸的輪廓對應的輪廓接觸區(qū)，并且它們具有功能區(qū)域配置和位于在它們之間的過渡元件。根據該發(fā)明的軸，以及功能元件，都具有低重量。DE 102004015072 (RohmGmbH&Co. KG)描述了通過塑料模塑組合物的擠出制備由透明塑料構成的棒材的方法，其特征在于將擠出的塑料模塑組合物分開成兩個不同的線料并使用該塑料模塑組合物I擠出塑料管材并且，在進入真空箱校準器后，在大約20cm后，所述新擠出的管材并行地采用預先分開的熔融塑料模塑組合物2填充，并將該新形成的塑料模制品如常規(guī)管材擠出中那樣進一步加工。DE 10240395 (Lisa DrSxlmaier GmbH)描述了用于機動車并且至今由鋼管在內部高壓法中制備的橫梁，用于接受其它部件的各種裝置可能已經焊接到該橫梁上。根據該發(fā)明的橫梁包括由纖維復合材料或金屬-塑料雜化設計構成的彎曲管，用于接受其它部件的各種裝置已經注射到該彎曲管上。DE 102009002232 (Volkswagen AG)描述了制備凸輪軸的方法和設備，該方法比以前的方法，例如內部高壓成型方法(IHU)或澆鑄方法更靈活，并且得到更輕的產品。該凸輪軸由纖維增強塑料組成，并且該制備方法由以下步驟組成 將預制的負荷引入元件布置在具有中空結構的纖維半成品上， 將彈性中空體引入到該纖維半成品中和 將整個裝置置于溫度可控的模具中， 將負荷引入元件布置在該模具內， 填充該彈性中空體，因此該半成品擠壓到該模具和負荷引入元件的輪廓上， 填充基體材料并熱硬化， 在硬化后可以將該軸脫模。DE 102007026553 (TU Dresden)描述了具有汽車輪子輪廓的用于輪軸和軸，例如用于飛機起落架的多泡孔復合結構。經由纖維層按各種角度的布置達到組件的高機械負荷能力。DE 102005020274 (Denk Engineering GmbH)描述了如下制備纖維增強塑料模制件的方法將纖維層壓體施加到可延伸的內模制件上，將用該纖維層壓體覆蓋的內模制件引入陰模中并使其膨脹，其中該內模制件膨脹并且將纖維材料擠壓到組件模具的內壁上。可以將金屬部件或已經硬化的纖維增強部件引入該組件模具中，它們在該纖維增強的材料的硬化后與該塑料模制件牢固地接合并將其額外增強。芯護套的膨脹經由氣體或液體輸入發(fā)生，但是也可以經由負壓發(fā)生。DE 102005020907A1 (TU Dresden)描述了由纖維增強塑料構成的中空結構，其具有已經成型到該中空結構的內部輪廓上的負荷引入元件。該中空結構由用反應性樹脂混合物浸潰的紡織半成品組成。可以手工地或利用已知的注射方法，例如樹脂傳遞模塑法(RTM)施加反應性樹脂。使用吹塑氣囊達到輪廓精確的形狀復制。使用PUR的〃模內模塑〃的主要特征在于-在〃正常的"PUR發(fā)泡中，發(fā)泡進行到組件中(類似于構造泡沫)。-借助PUR制備〃犧牲芯〃，它們然后可以被覆蓋層覆蓋。所述方法然后包括多個步驟。-在PUR的情況下，發(fā)泡從液相發(fā)生。為了耗散車輛在碰撞情況下的能量，在汽車的結構內使用碰撞兀件。它們一般由金屬成型制備，并經由金屬結構的限定的變形(折疊)而耗散在負荷情況下的能量。對于各特殊應用(賽車或微型越野車)已經使用具有泡沫芯和FRP覆蓋層的碰撞元件。然而，該制備方法與根據本發(fā)明的程序根本上不同在第二方法步驟中將纖維施加到置于模具中的泡沫芯上，然后在第三方法步驟中將其加固。為了例如在車體中達到加固效果(包括在經歷碰撞中的應力的位置)，使用PUR泡沫。這些被直接地注入金屬的中空輪廓中，并在引入過程中(例如引入汽車的B柱)膨脹。該方法在此情況下基于的是，可能將PUR原位發(fā)泡。

發(fā)明內容
目的根據本發(fā)明的目的因此是
原位發(fā)泡方法的開發(fā)， 制備填充泡沫的三維組件(塑料泡沫復合模制品)的簡單的一步方法的開發(fā)， 制備通過一個和/或多個覆蓋層包覆的填充泡沫的三維組件(塑料泡沫復合模制品)的簡單的一步方法的開發(fā)，其中所述覆蓋層可以在彼此下方接合，·由塑料泡沫復合模制品制成的輕質結構碰撞元件的制備， 具有泡沫芯和一個覆蓋層或多個覆蓋層的模制件和異型結構的制備，
平面塑料泡沫復合模制品的制備， 具有傳遞力的結構(插入物)或粘接的結構或加固結構的集成組件的制備， 泡沫膜片的原位制備， 傳感器， 具有可變/可調節(jié)密度的組件的制備， 天線(隔離物)， 用于提高耐壓性和耐翹曲和彎折性的元件的制備， 很大程度上均勻的泡沫結構的制備， 具有各向異性機械性能的組件的制備， 縱向和橫向梁(例如汽車中的A、B和C柱)經由塑料泡沫復合模制品的加固。目的的達到根據本發(fā)明的目的如下經由塑料泡沫復合模制品和經由其制備方法達到通過固體可發(fā)泡塑料，例如聚(甲基)丙烯酰亞胺(PMI)、聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(TOR)、聚(甲基)丙烯酸酯(PMMA)的使用成功制備塑料泡沫復合模制品，該塑料泡沫復合模制品基本上均勻并在發(fā)泡工藝的過程中與覆蓋層或多個相同的或不同的覆蓋層機械穩(wěn)定地接合?！C械穩(wěn)定地〃在下文中是指用于剝離覆蓋層所要求的力(測量方法根據DIN 53295的轉鼓剝離試驗)大于所述材料典型的剝離力矩。對于ROHACELL ,它們在1 Q-HONmm/mm的范圍內。覆蓋層塑料泡沫復合模制品的覆蓋層可以例如由以下組成-有或者沒有增強材料的熱塑性材料，例如是具有任選的通過例如玻璃纖維、芳族聚酰胺纖維、聚合物纖維、天然纖維或碳纖維增強的不同類型的聚酰胺(PA、PA 66,PA 12)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚醚醚酮(PEEK)，例如PA 6GF-熱塑性纖維復合材料或有機板，例如連續(xù)纖維增強的PA6-有和沒有增強材料的熱固性材料，例如預浸料坯-僅增強材料，例如由玻璃、碳、芳族聚酰胺、聚合物制成的纖維，例如玄武巖纖維、硼纖維、陶瓷纖維、金屬纖維、聚酯纖維、尼龍纖維、聚乙烯纖維、Plexiglas纖維，天然纖維，例如木質纖維、亞麻纖維、大麻纖維、劍麻纖維-金屬，實例是鋁、鋼、高強度鋼-彈性體，例如橡膠、PUR、纖維增強的橡膠或纖維增強的PUR-凝膠涂層-和由上述材料中一種或多種形成的組合，實例是由玻璃纖維網和碳纖維網的組合制成的多層結構(層壓體)?？梢杂糜谒芰吓菽瓘秃夏Ｖ破返母采w層的增強材料是塑料技術中常用的纖維材料，實例是-玻璃纖維，例如呈短玻璃纖維、長玻璃纖維、連續(xù)纖維、纖維網、纖維紡織物、針織物、非織造織物或氈墊形式-碳纖維，例如呈短玻璃纖維、長玻璃纖維、連續(xù)纖維、纖維網、纖維紡織物、針織物、非織造織物或氈墊形式-芳族聚酰胺纖維，例如呈短玻璃纖維、長玻璃纖維、連續(xù)纖維、纖維網、纖維紡織物、針織物、非織造織物或氈墊形式-天然纖維，例如是木質纖維、亞麻纖維、大麻纖維、劍麻纖維-合成纖維，例如是聚酯纖維、尼龍纖維、聚乙烯纖維、Plexiglas纖維-玻璃珠，實例是玻璃珠增強的聚酰胺(例如PA6GK30)覆蓋層也可以是在彼此下方用粘合劑粘接的。聚(甲基)丙烯酰亞胺和聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫與本發(fā)明方法尤其相關的芯層包含聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫。置于括號中的表述意于表示任選的特征。因此，例如，(甲基)丙烯酸類不但是指丙烯酸類而且是指甲基丙烯酸類和這兩類化合物的混合物?？蓮母鶕景l(fā)明的組合物獲得的聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫具有可以由式(I)表示的重復單元，
權利要求
1.制備塑料泡沫復合模制品的方法，其特征在于將一個或多個覆蓋層和固體聚(甲基)丙烯酰亞胺共聚物引入模具，然后使所述聚(甲基)丙烯酰亞胺共聚物發(fā)泡并與所述一個或多個覆蓋層接合。
2.根據權利要求I的方法，其特征在于在170攝氏度至250攝氏度下進行所述發(fā)泡。
3.根據權利要求I的方法，其特征在于在唯一一個方法步驟中制備塑料泡沫復合模制品O
4.可根據專利權利要求1-3的方法獲得的塑料泡沫復合模制品。
5.根據權利要求4的塑料泡沫復合模制品作為航天器、航空器，船舶和陸上運輸工具中的組件的用途。
6.根據權利要求4的塑料泡沫復合模制品作為航天器、航空器，船舶和陸上運輸工具中的能量吸收組件的用途。
7.根據權利要求4的塑料泡沫復合模制品作為航天器、航空器，船舶和陸上運輸工具中的穩(wěn)定組件的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過固體可發(fā)泡塑料，例如聚(甲基)丙烯酰亞胺(PMI)、聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PUR)或聚(甲基)丙烯酸酯(PMMA)的使用成功制備塑料泡沫復合模制品，該塑料泡沫復合模制品基本上均勻并在發(fā)泡工藝的過程中在約200攝氏度下與一個覆蓋層或多個覆蓋層或多個相同的或不同的覆蓋層機械穩(wěn)定地接合。
文檔編號C08J9/00GK102958662SQ201180029658
公開日2013年3月6日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權日2010年7月30日
發(fā)明者A·克拉茨, A·蔡容斯, M·A·羅特, R·齊默爾曼 申請人:贏創(chuàng)工業(yè)集團股份有限公司