[发明专利]以连续工艺大批量制造多个不同的纤维复合构件

说明书

本发明涉及一种用于制造利用硬质泡沫芯、特别是PMI泡沫芯填充的新型纤维增强型材的新方法。本发明特别是涉及如下新方法，该方法可以在具有特别高的生产率以及在成型方面的高易变性的不同变型方案中实施。在此，在一个方法步骤中连续制造复杂的纤维增强型材并同时用硬质泡沫芯对其填充。另外，在同一方法步骤中还确保硬质泡沫芯非常好地连接到纤维增强型材上。此外，在至少两个模具中同时进行成型，使得可以实现特别高的生产率并且同时可以生产不同形状的型材。

技术领域

本发明涉及一种用于制造利用硬质泡沫芯、特别是PMI泡沫芯填充的新型纤维增强型材的新方法。本发明尤其涉及一种新方法，该方法可以在具有特别高的生产率以及在成型方面的高易变性的不同变型方案中实施。在此，在一个方法步骤中连续地制造复杂的纤维增强型材并且同时利用硬质泡沫芯对其填充。另外，在同一方法步骤中确保硬质泡沫芯非常好地连接到纤维增强型材上。此外，在至少两个模具中进行成型，使得可以实现特别高的生产率并且同时可以生产不同形状的型材。

背景技术

根据现有技术，利用PMI泡沫填充的空心体可以借助所谓的模内法(In-Mold-Verfahren)制造。在此，利用颗粒填充已制成的空心体，随后将该颗粒热发泡并在此交联。该方法的缺点是需要多个方法步骤，即空心体制造、利用颗粒填充以及发泡。另一缺点在于，由于PMI的相对较高的发泡温度，不可能使用热不稳定材料，例如由碳纤维和环氧树脂制成的复合材料。此外，在发泡过程中产生的在泡沫和覆盖层之间的连接仅很弱地形成。例如在WO2012/013393中描述一种这样的模内法。替代地，根据现有技术，将PUR泡沫填充物作为液体注射到空腔中并且随后将其发泡并硬化。然而，该方法一方面带来与所述用于PMI泡沫填充的方法类似的缺点，并且此外无法转用于PMI。

替代地，可以利用经裁剪的泡沫芯填充敞开的壳部件，并且随后可以将第二壳部件与第一壳部件粘接或焊接以便形成空心型材。为了更好地连接泡沫芯，此外可以将粘接层施加到分界面上。该方法的缺点在于，需要非常多的耗时的工艺步骤，最终产物具有接合位置，并且在泡沫芯的制造过程中根据其形状可能产生大量边角料。

在如WO2012/052219中说明的一种变型方案中，将泡沫芯连同织物材料(例如碳纤维)放置在模具中，并且将树脂(例如环氧树脂)注射到该模具中并且硬化。尽管在此避免了接合位置，但该方法为此在边角料、工艺速度以及复杂性方面具有与上文所述方法相同的缺点。

拉挤成型法(也已知具有德语名称Strangziehverfahren)是追溯到20世纪50年代初的首次开发的已有方法。该拉挤成型法用于连续地制造纤维增强塑料型材，例如也是空心型材，尤其是管。最初在此利用聚酯树脂或环氧树脂浸渍多个玻璃纤维(玻璃粗纱)，随后通过一个或多个成型模具组合成最终形状。最后硬化树脂并将连续生产的型材锯成单个工件。

所述拉挤成型法尤其是在第一方法步骤中利用树脂浸渍多个纤维或粗纱的方法。在此区分为所谓的开放拉挤成型法和封闭法，在开放拉挤成型法中，所述树脂浸渍在纤维经过的浸渍槽中进行，在封闭法中，利用树脂的浸渍只在实际成型仪器中在压力下进行。通常，这些设备在浸渍前具有可以使纤维进行对于后续成型所需的分布并可选地将预置的粗纱拆成单个纤维的装置、例如卡迪尔格珊(Kadiergitter)。替代或补充粗纱或纤维也可能的是，使用无纺布、织物和/或纱布作为纤维材料。

在国际专利申请WO2013/174665中说明一种用于制造具有泡沫芯以及复合壳体的型材的所谓拉-芯法。然而，这样的方法局限于制造始终不变的、例如管形的横截面。更复杂的形状(例如在最简单的情况下型材中的横截面的变化)根据现有技术仅可借助耗时的手工铺设法或不连续的RTM(树脂转移成型)法实现。

在申请号为13190866的欧洲专利申请中公开了用于制造纤维增强的且泡沫芯填充的型材的拉-成形法和拉-压制法。相对于所有其他在现有技术中公开的方法，该方法明显更快并且实现明显提高的产量。然而，效率也还不是最优的，因为以这种方式可以每小时最多制造30至50个型材。

发明内容