復(fù)合構(gòu)件和制造該復(fù)合構(gòu)件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有至少兩個(gè)支承層和布置在所述支承層之間的由熱塑性彈性體制成的層的復(fù)合構(gòu)件。從文獻(xiàn)DE 10 2011 114 362 Al中已知這種復(fù)合構(gòu)件。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)合構(gòu)件、尤其這種帶有由纖維增強(qiáng)塑料制成的復(fù)合構(gòu)件的已知的問題在于，在過載時(shí)急劇斷裂的趨勢，并且在此形成邊緣尖銳的碎片。當(dāng)這種復(fù)合構(gòu)件被應(yīng)用在機(jī)動(dòng)車制造中時(shí)必須確保的是，當(dāng)復(fù)合構(gòu)件在事故中破裂時(shí)，駕乘人員不會(huì)由于在此形成的碎片而受到威脅。由此所產(chǎn)生的要對復(fù)合構(gòu)件進(jìn)行包覆的必要性敏感地制約了復(fù)合構(gòu)件尤其在車輛內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用性。
[0003]當(dāng)復(fù)合構(gòu)件取代由纖維增強(qiáng)塑料制成的實(shí)心模制件被應(yīng)用時(shí)，就會(huì)明顯制約通過形成碎片所造成的危險(xiǎn)，在所述復(fù)合構(gòu)件中，由纖維增強(qiáng)塑料制成的支承層通過彈性體層相互連接。這種通過對由纖維增強(qiáng)塑料制成的板進(jìn)行層壓和對由此得到的層壓件進(jìn)行切割和成型來制造復(fù)合構(gòu)件帶來了顯著升高的費(fèi)用和成本。通過將纖維襯層和在所述纖維襯層之間延伸的彈性體層放置在模子中并且隨后將樹脂注入模子中來實(shí)現(xiàn)對復(fù)合構(gòu)件的直接制造，以至于彈性體層阻礙了、至少明顯使樹脂的擴(kuò)散變得困難。相較而言，在三層層壓件的情況下(其中熱塑性彈性體層位于兩個(gè)支承層之間)至少還提供給了這樣的可能性，即為了構(gòu)成支承層，將樹脂從模子的不同側(cè)面分別注入各個(gè)纖維襯層中，這種方法在具有大量層的層壓件中已經(jīng)不再實(shí)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]由此本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種復(fù)合構(gòu)件和用于制造這種復(fù)合構(gòu)件的方法，所述復(fù)合構(gòu)件能夠成本低廉地實(shí)現(xiàn)，然而同時(shí)還有效降低了形成碎片所帶來的危險(xiǎn)。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)方式，所述技術(shù)問題是通過用于制造具有多個(gè)層的復(fù)合構(gòu)件的方法解決的，所述方法具有以下步驟:
[0006]a)在由熱塑性彈性體制成的、具有空隙的層的兩側(cè)制備具有至少兩個(gè)支承層-前體層的層結(jié)構(gòu)；
[0007]b)加熱所述層結(jié)構(gòu)，以便使由熱塑性彈性體制成的層變?yōu)樗苄缘模?br>[0008]c)擠壓位于支承層-前體層之間的由熱塑性彈性體制成的層。
[0009]由熱塑性彈性體制成的層的空隙首先在多個(gè)位置允許支承層之間的接觸，并且尤其還允許材料從由熱塑性彈性體制成的層的一個(gè)側(cè)面過渡到另一個(gè)側(cè)面，在此情況下，在隨后的加熱過程和擠壓過程中，彈性體層的顆粒在支承層之間被壓平，從而在這三個(gè)層之間實(shí)現(xiàn)緊密的、大面積的連接。
[0010]擠壓可以在模具中在整個(gè)層結(jié)構(gòu)上進(jìn)行，以便同時(shí)將支承層-前體層壓緊或密封成支承層。
[0011]優(yōu)選地，支承層-前體層具有由纖維材料制成的層。這種由纖維材料制成的層一方面用于提高制成后的復(fù)合構(gòu)件的負(fù)載強(qiáng)度，另一方面可以在制備過程中被用作位置保持件，由纖維制成的層的纖維間隙通過另一個(gè)浸漬的方法步驟d)被樹脂填充。
[0012]當(dāng)預(yù)浸料坯(Pi^preg)被用作纖維材料襯層時(shí)，可以省去浸漬步驟d)。
[0013]纖維在支承層中的體積比或質(zhì)量比可以大于一半。
[0014]通過浸漬步驟d)可以符合目的地在擠壓步驟c)之前開始，以便確保至少在浸漬的開始階段時(shí)由熱塑性彈性體制成的層的空隙還很大，并且允許樹脂良好地穿過。
[0015]浸漬步驟和擠壓步驟的時(shí)間上的交集是符合期望的，由此不會(huì)使在浸漬時(shí)輸入的樹脂填充由熱塑性彈性體制成的層的所有空隙，因?yàn)榉駝t的話將會(huì)很困難地實(shí)施對由熱塑性彈性體制成的層的壓縮。
[0016]當(dāng)樹脂通過由熱塑性彈性體制成的層輸入支承層-前體層中的至少一個(gè)時(shí)，實(shí)現(xiàn)了具有多于三個(gè)層的復(fù)合構(gòu)件的制備。然而在僅具有三個(gè)層的復(fù)合構(gòu)件中，這種方法也是符合目的的，因?yàn)樵摲椒ㄔ试S樹脂僅從層結(jié)構(gòu)的一個(gè)側(cè)面輸入，并且于此允許使用簡單的工具。
[0017]由熱塑性彈性體制成的層(其通過步驟a)導(dǎo)入支承層-前體層之間)可以被預(yù)先制備，尤其呈織物、層狀物的形式或由纖維制成的無紡織物的形式、打孔薄膜或由或多或少的緊湊的顆粒制成的組織的形式，所述顆粒通過軟化和部分熔融而相互連接成連續(xù)的層。
[0018]無紡織物或顆粒組織尤其還可以直接通過步驟a)構(gòu)成在支承層-前體層中的一個(gè)上，例如通過將顆?；蚪z線的集束撒向無紡織物；因?yàn)檫@樣得到的層在擠壓之前不必再進(jìn)行移動(dòng)，所以層的顆?；蚪z線的相互間的加固是不必要的。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一設(shè)計(jì)方式，所述技術(shù)問題還通過具有至少兩個(gè)支承層和在支承層之間布置的由熱塑性彈性體制成的層的復(fù)合構(gòu)件解決，所述復(fù)合構(gòu)件具有空隙，支承層通過所述空隙材料接合地相互組合。
[0020]支承層可以具有由纖維材料制成的襯層，然而其中，支承層之間的材料接合的組合優(yōu)選不是通過纖維材料而是通過基質(zhì)完成的，纖維材料從由熱塑性彈性體制成的層的兩側(cè)嵌入所述基質(zhì)中。
【附圖說明】
[0021]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)由以下結(jié)合附圖對實(shí)施例的描述給出。在附圖中:
[0022]圖1示出剖切用于實(shí)施方法的模具的示意性剖視圖；
[0023]圖2示出剖切在注入樹脂之前布置在模具中的層的示意性剖視細(xì)節(jié)圖；
[0024]圖3示出樹脂注入的開始階段；
[0025]圖4示出繼續(xù)階段，其中，樹脂開始穿過由熱塑性彈性體制成的層的空隙；
[0026]圖5示出支承層上的樹脂越過由熱塑性彈性體制成的層的擴(kuò)散；
[0027]圖6示出伴隨著樹脂的擴(kuò)散的擠壓；和
[0028]圖7示出在擠壓結(jié)束之后所得的工件的結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0029]圖1以示意性剖視圖方式示出了模具1，它具有凹模2和與凹模2相適配地成型且朝凹模2運(yùn)動(dòng)的壓模3。在凹模2與壓模3之間的空腔4中放置了三個(gè)由松散的纖維材料制成的、分別被由熱塑性彈性體制成的層6隔離開的層5。層5的纖維可以是任何在復(fù)合材料技術(shù)中常用的纖維，例如玻璃纖維、碳纖維、芳族聚酸胺纖維或天然纖維、尤其是植物性來源的纖維、例如麻纖維。優(yōu)選地，這些纖維以完全卷繞的連續(xù)帶的形式存在，所述連續(xù)帶為了置入凹模2中而只得必須被切割成匹配的形狀。
[0030]由熱塑性彈性體制成的層6明顯比由纖維材料制成的層5更薄。由纖維材料制成的層5通常包含大量相互層疊的纖維或絲線，相比較而言，在層6中的纖維或絲線的數(shù)量則被限制為用于使層牢固所需的最小值。這樣，層6尤其具有松散的織物的形式，或者層6也可以被設(shè)計(jì)為無紡織物，該無紡織物的纖維為了確保無紡織物的牢固而相互粘附在其交叉點(diǎn)上。這種層6還可以作為成卷的材料被輸送，并且為了在模具I中的進(jìn)一步加工而被切割成相應(yīng)所需的形狀。
[0031]原則上可以考慮的是，制造圖1所示的對層5和層6的布置，這是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的:分別在將由纖維材料制成的層5放置在凹模2中之后、將由熱塑性彈性體制成的顆粒撒在凹模2中，以便構(gòu)成層6，在層6上又可以放置下一個(gè)由纖維材料制成的層5。
[0032]模具I包括抽吸管道7，抽吸管道與(未示出的)真空泵相連，以便當(dāng)壓模3與最上方的由纖維材料制成的層5接觸定位并且氣密地封閉模子時(shí)，在模子閉合之后對空腔4抽真空。設(shè)有注入通道8，以便將構(gòu)成基質(zhì)的樹脂注入被抽真空的空腔4中。
[0033]圖2示出在注入樹脂之前，在兩個(gè)相互鄰接的由纖維材料制成的層5之間的由熱塑性彈性體制成的層6的橫截面。在層6中示出了由熱塑性彈性體制成的單個(gè)顆粒或絲線9的剖視圖。在層5中為簡明起見未示出纖維，盡管層