[发明专利]制造由聚合物材料制成的组件的方法

说明书

本发明涉及一种通过注塑成型工艺制造由聚合物材料制成的组件的 方法，包括以下步骤：

(a)将聚合物饱和的纤维结构或包含纤维结构的半成品插入注塑模 具中，

(b)将熔化的热塑性聚合物注入注塑模具中，以包覆(sheath)或涂 布(coat)所述纤维结构或包含所述纤维结构的半成品，

(c)使所述聚合物凝固，并从注塑模具中移出所述组件。

由纤维增强聚合物制成的组件被用于例如目的是使用具有高强度以 及具有小于金属重量的材料的领域。特别地，由纤维增强聚合物制成的组 件用在汽车制造中，用以减轻车辆的重量，并因此降低燃油消耗。

在制造由纤维增强聚合物制成的组件的已知方法中，首先将纤维插入 模具中，然后通过注入聚合物将其包覆。在常用的注塑成型工艺——其中 将纤维插入模具，然后进行包覆——的情况下，使用的流道具有的厚度基 本上相当于无纤维增强材料的组件的壁厚。因此，通过纤维的包覆制造的 组件总是产生大于无纤维增强材料的组件的最小壁厚。如果目的是制造薄 的包覆层，则现有技术中已知的工艺需要相对大量的浇口(gate)，以实 现相对短的流动路径长度。此外，用于包覆或涂布工艺的聚合物材料的注 入使用高注入压力，其另一影响在于，特别是当使用纤维时，流动效应会 导致用于纤维增强材料的织物的移位和变形。

除了纤维增强热固性材料外，近年来越来越多地使用的其他产品为所 称的有机面板(organopanel)，即通过连续长丝纤维增强的完全一体的 热塑性聚合物，其中增强材料为机织织物或稀松布织物(laidscrim)。 聚合物在注塑成型工艺中可被注入通过这些有机面板，如果有机面板随后 变薄或在熔点以上进行加热的话。

此外，特别是当注塑成型工艺用于制造组件时，需要高注射压力，以 补偿在注入通过织物的过程中大的压力损失。最后，由流动效应导致的织 物移位使织物偏离目标方向。当使用与有机面板不同、即不必呈完全一体 的形式的钢帘线(steelcord)或编织钢丝网时，该机织织物可被压向模 具壁，并因此压向组件表面，进而向外伸出，或可因流动效应而被排出。 这样的缺点在于，特别是在编织钢丝网的情况下，向外伸出的钢丝会造成 腐蚀问题。此外，编织钢丝网的涂布需要明显大于机织织物的厚度的最小 壁厚，以使聚合物材料全部地包封机织织物。这会增大材料的总量，并由 此导致该纤维增强聚合物不利于在轻质结构中使用。

本发明的目的是提供一种可制造纤维增强组件且还可制造具有低壁 厚的组件的方法，该方法通过注入以包覆或涂布纤维结构、或包覆或涂布 包含纤维结构的半成品来进行，其中所述壁厚小于现有技术已知工艺。

该目的通过一种通过注塑成型工艺制造由聚合物材料制成的组件的 方法而实现，所述方法包括以下步骤：

(a)将聚合物饱和的纤维结构或包含纤维结构的半成品插入注塑模 具中，

(b)将熔化的热塑性聚合物注入注塑模具中，以包覆或涂布所述纤维 结构或包含所述纤维结构的半成品，

(c)使所述聚合物凝固，并从注塑模具中移出所述组件，

其中，为围绕纤维结构或围绕包含纤维结构的半成品的熔化聚合物流 体通道所设立的尺寸，为使得成品组件的壁厚相当于未插入纤维结构的组 件可获得的壁厚。

实现低壁厚并由此实现小尺寸的流道是可能的，这是因为出人意料地 已发现，当将材料注入以涂布纤维结构或包含纤维结构的半成品时，可获 得的流动路径长度大于缺少纤维结构或包含纤维结构的半成品时的流动 路径长度。因此，可填充甚至相对更细的流道并减小壁厚。此外，还发现， 由于可获得更大的流动路径长度，所需的注入压力也更小，因此在本文中 也实现了减小纤维结构的移位。

在存在纤维结构或包含纤维结构的半成品、以及聚合物因此流过纤维 结构或包含纤维结构的半成品的区域中，模具内聚合物的流道的高度优选 使得可达到0.5至2.5mm、优选1至2mm的壁厚。

包覆或涂布纤维结构或包含纤维结构的半成品可例如制造具有确定 表面结构的组件。此外，还可设计具有功能元件(例如肋条)的包覆或涂 布的产品，使得该包覆或涂布工艺将相应的功能元件模塑在纤维结构或包 含纤维结构的半成品上，以获得适宜形状的组件。