用来制造夹层构件的方法以及夹层构件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用来制造夹层构件(10)、特别是用于机动车的内衬构件的方法。所述方法以由发泡塑料构成的芯层(12)和覆盖层(14)为出发点，所述覆盖层包括增强纤维和塑料纤维。在此，所述芯层的塑料具有(第一)熔化温度，所述(第一)熔化温度高于所述覆盖层的塑料纤维的(第二)熔化温度。通过将所述芯层布置在所述覆盖层上而提供多层复合体(20)。通过另外的工艺步骤，可以将所述多层复合体进一步加工成半成品(30，30')。随后将所述多层复合体或由此制成的半成品(30，30')在加热装置(52)中加热到低于所述第一熔化温度但高于所述第二熔化温度的温度。随后，将以此方式加热的多层复合体或者说以此方式加热的半成品(30，30')在成形工具中成形，以便生成夹层构件。
【专利说明】
用来制造夹层构件的方法以及夹层构件
技术领域
[0001]本发明涉及一种用来制造夹层构件、特别是用于机动车的内衬构件的方法。此外，本发明还涉及一种夹层构件、特别是用于机动车的内衬构件。
【背景技术】
[0002]这类由多层复合材料构成的夹层构件长期以来主要应用在航空和航天技术领域，特征主要在于其特别小的重量以及其与方向相关的刚度。因此，夹层构件例如可以在与复合材料的各个层平行的方向上承受特别大的负荷(例如拉应力)，而其它负荷限制适用于与塑料构件的层垂直的负荷。即换言之，通过有针对性地使用不同的材料(例如蜂窝芯、层压的纤维层)来调整与方向相关的构件刚度，并且在此大幅减重。
[0003]为了制造这种夹层构件，由DE 43 23 590 Al已知一种方法，其中，将由热塑性泡沫构成的芯层和热塑性的覆盖层堆叠，在唯一一个热压过程中相互接合在一起，并且成形为构件。覆盖层在此尤其可以由热塑性的玻璃纤维织物构成。
[0004]在汽车领域使用多重挤压或注射的衬件，但所述衬件具有相对高的单位面积重量。由挤压件构成的例如用于门内衬的衬件例如由聚丙烯-天然纤维无纺材料构成并且具有相对低的刚度。此外还存在例如由聚氨酯材料构成的夹层构件，但所述夹层构件相对昂贵且其制造周期较长。
[0005]由DE10 2012 006 609 Al已知一种方法，其中，在加热的夹层半成品的至少一侧上设有装饰层，在装饰层和夹层半成品之间设有泡沫层。将加热的夹层半成品传送到必要时预加热的模压机中并且这样插入到模腔中，使得夹层半成品的具有泡沫层和装饰层的侧形成夹层半成品的外观侧。即换言之，为了制造这种夹层构件，首先将夹层半成品(在此由覆盖层、纸质蜂窝芯以及作为用来连接覆盖层的中间层的PP薄膜(聚丙烯薄膜)构成)在热压机中加热，直到覆盖层的相应的热塑性纤维熔化。此后，将泡沫层和装饰层设置在夹层半成品上，其中，装饰层、泡沫层和夹层半成品的整体造型在模压机中进行。在此，在夹层材料冷却期间，在这些材料层之间建立连接。通过那里的方法，可以成本低廉地制造出所谓层合的夹层构件，其中，尤其有效地避免了夹层构件的可能的表面缺陷，但必须增加制造成本。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是，提供一种方法，在所述方法中可以在投入特别低的情况下制造夹层构件。此外，本发明的目的是，提供一种特别易于制造的夹层构件。
[0007]所述目的通过一种具有权利要求1的特征的方法以及通过一种具有权利要求20的特征的夹层构件来实现。
[0008]根据本发明的方法以由发泡塑料构成的芯层和覆盖层为出发点，所述覆盖层包括增强纤维和塑料纤维。在此，芯层的塑料具有(第一)熔化温度，所述(第一)熔化温度高于覆盖层的塑料纤维的(第二)熔化温度。通过将芯层布置在覆盖层上而提供多层复合体。通过另外的工艺步骤，可以将所述多层复合体进一步加工成半成品。随后将多层复合体或由此制成的半成品在加热装置中加热到低于(发泡的芯层的)第一熔化温度但高于(覆盖层的塑料纤维的)第二熔化温度的温度。随后，将以此方式加热的多层复合体或者说以此方式加热的半成品在成形工具中成形，以便生成夹层构件。
[0009]通过根据本发明的方法以及所属的材料系统保证，芯层和覆盖层在多层复合体加热时不出现明显的化学键合，而是取而代之在芯层和覆盖层之间建立粘附的、形状锁合的或机械的连接。通过在多层复合体加热时选择在覆盖层的熔化温度以上、但在芯层的熔化温度以下的温度，仅覆盖层的热塑性成分熔化。而芯层的发泡塑料不熔化，因此在加工期间几乎保持稳定。也就是说，加热的多层复合体的覆盖层在成形期间在成形工具中固结，而热泡沫基本不压缩。在成形工具中热泡沫的形状稳定性、覆盖层的可成形性以及热泡沫的反压力在此足够高，以实现覆盖层的固结。
[0010]因此，通过根据本发明的方法，可以使芯层的发泡塑料在半成品的制造工艺期间几乎保持稳定并且不干瘪。此外，这样制成的半成品具有极佳的成形特性。
[0011]有利的是，作为芯层，使用至少在其表面上开孔的芯层。换言之，所提供的芯层具有开孔泡沫，或者至少所提供的芯层的表面具有开孔或粗糙的、未封闭的表面。后一种情况例如可以在制造作为用于芯层的原材料来使用的相应泡沫板时通过从大的发泡块中锯下泡沫板来实现。备选地，闭孔的芯层的表面可以通过针刺或者说磨削或其它方式的粗糙化来进行预处理。
[0012]覆盖层有利地包括热塑性的纤维增强的纺织构成物、即混合纺织物，例如由增强纤维和热塑性纤维构成的无纺材料、织物或非织造布，其稍后形成覆盖层的母体。相应的增强纤维例如可以由玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维、天然纤维或类似材料构成。
[0013]使用未固结的由混合纺织物构成的覆盖层是尤其有利的，所述混合纺织物由增强纤维(例如玻璃纤维、天然纤维、碳纤维等)和热塑性纤维构成，其在多层复合体加热/成形之后形成母体，因为未固结的材料具有比固结材料更好的成形属性。在这种情况下，覆盖层的固结首先在成形工具/挤压工具中进行，在那里，热的覆盖层固结，而芯层的热泡沫基本上不压缩，并且在那里，通过熔化的热塑性纤维(优选PP纤维)浸渍增强纤维。即因为覆盖层首先在成形工具/挤压工具中固结，所以可通过泡沫压力并且通过工具间隙来调整覆盖层的特性、尤其是固结程度。在此，覆盖层的低固结例如可能会提高夹层构件的刚度，因为厚度和表面惯性矩提高。此外，通过覆盖层的低的固结，可以避免构件上的表面缺陷，这些表面缺陷例如通过不均匀的无纺材料覆盖层而产生。热泡沫的形状稳定性以及由此反压力足以使覆盖层充分固结。使用未固结的半成品的另一优点是，所述半成品明显成本低廉。
[0014]尤其有利的是，作为覆盖层，使用具有PP纤维的混合无纺材料/混合针刺无纺布，因为所述混合无纺材料/混合针刺无纺布具有极佳的膨胀特性、高的材料各向同性、低的成本以及广泛的可使用性。由于高的膨胀性，这种未固结的无纺布覆盖层特别好地适用于在热的压力敏感的泡沫芯层上成形以及形成薄的覆盖层。而如果使用织物用于覆盖层，则这由于明显低的膨胀特性而在半径小的区域中进行成形时引起泡沫较强负载，因为泡沫在此由于织物的低膨胀特性而强烈地承受压力负荷。
[0015]在本发明的有利的扩展构型中，覆盖层附加地包括由具有第三熔化温度的热塑性塑料构成的熔化层，所述第三熔化温度低于第一熔化温度并且至多与第二熔化温度一样高。这种熔化层优选是热塑性的薄膜，但熔化层也可以通过局部的热塑性塑料聚集或覆盖层的热塑性塑料涂层构成。有利的是，熔化层由与覆盖层的热塑性成分一样的热塑性材料构成。通过熔化层，可以改善覆盖层在芯层上的连接并且保护芯层自身免受湿气。在形成多层复合体时，将熔化层安置在芯层和覆盖层的纤维之间。在将多层复合体加热到在熔化层的熔化温度以上但在芯层的熔化温度以下的温度时，熔化层(以及可能情况下覆盖层的热塑性成分)熔化。熔化层的熔化的热塑性材料在此挤入到芯层的发泡塑料的开孔中，并且由此与芯层形成机械的锚定和/或粘附的键合。熔化层的熔化的热塑性塑料或者通过在覆盖层的相关纤维无纺布中的机械锚定或者通过覆盖层的也熔化的热塑性成分与覆盖层连接。
[0016]在本发明的尤其有利的构型中提出，覆盖层的纤维由聚丙烯(PP)制成，芯层由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成。此外，任选设置的熔化层也可以由聚丙烯(PP)构成。聚丙烯具有约160°C的熔点，而聚对苯二甲酸乙二醇酯从约250°C起才熔化。因此可以保证，熔化层和覆盖层的纤维以及芯层的相应熔化温度隔得足够远，因此可以在加热多层复合体时保证方法的可靠实施。此外，聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯是相对有利的原料，此外，所述原料可以成本低廉地连接成材料复合体，但所述原料相互间不出现化学键合。
[0017]根据本发明的另一有利的实施形式提出，在形成多层复合体的情况下将具有第四熔化温度的附加层布置在覆盖层上，所述第四熔化温度高于第二熔化温度。附加层例如可以由PES或聚酰胺(PA)制成。由于附加层具有高于第二熔化温度的熔化温度，所以可以阻止多层复合体附着在加热装置上，在制造夹层构件时在所述加热装置中对多层复合体进行加热。
[0018]本发明的另一有利的实施形式提出，在形成多层复合体的情况下将装饰层尤其是与另外的由与其它熔化层相同的热塑性塑料构成的熔化层一起布置在覆盖层上。
[0019]本发明的另一有利的实施形式提出，在加热/成形的工艺步骤之前，将多层复合体的层至少区域地连接成半成品。
[0020]因此，这样制成的半成品的处理与单层材料、例如无纺布几乎没有区别，并且还具有非常高的灵活性。因此，挤压、注射或后注射的构件的、使用这种半成品的制造商不再必须拥有一部分非常昂贵的分拣装置，以便可以由根据本发明制造的半成品制造出相应的夹层构件。因此，半成品的制造、尤其是夹层构件的各个层的布置可以与夹层构件的真正制造(通过加热和成形)脱耦。以这种方式可以使纤维复合构件的半成品的制造与夹层构件的真正制造工艺在时间和/或地点上脱耦。通过将单个层部分地连接成预批量生产的多层复合体，可以存储和运输借助根据本发明的方法制成的半成品；即例如在半成品制造者(例如泡沫材料制造商或无纺材料制造商)处可以将半成品分开制造出来，并且随后运输到构件制造者，所述构件制造者由半成品制造出夹层构件。以这种方式可以明显简化夹层构件的接在半成品制造之后的制造工艺。因此尤其可以提高构件质量，并且减少构件制造期间的通过时间。此外，还可以将半成品制造和存储转移给半成品制造者，因此可以在构件制造商处减少设备投资。
[0021]备选地，半成品可以直接地、即无临时存储地输送给制造夹层构件的加工工艺。在这种情况下，半成品的制造直接与夹层构件的制造耦合，而不必临时存储半成品。
[0022]半成品可以以连续材料的形式来制造并且以卷形式来布置或者批量生产成半成品零件。
[0023]在为了生成半成品而将层连接之后，符合目的地在另一步骤中将半成品卷绕成至少一个半成品卷和/或将半成品批量生产成多个零件以及由零件形成至少一个零件堆垛。在另一方法步骤中，在将所述至少一个半成品卷展开并且将展开的半成品分成多个展开部分和/或将所述至少一个零件堆垛的零件散开的情况下在最后加工装置上提供半成品。之后，在最后加工装置中通过加热和成形由至少一个展开部分和/或由至少一个零件制造出制好的夹层构件。
[0024]S卩，由芯层以及至少一个覆盖层制成的半成品或者卷绕成半成品卷，附加地或备选地分成也被称为板的零件并且堆叠成零件堆垛。这样制成的半成品已包括塑料构件的所有期望的层，其中，也可附加地例如设置装饰层，所述装饰层使构件半成品以及由此构成的塑料构件具有尤其高的品质感受。为了保护材料，也可在半成品加热之后才添加所述装饰层。视半成品是卷绕成半成品卷还是已经分成并且由此批量生产成具有期望长度的多个零件而定，在最后加工装置仅将半成品展开，并且将展开的半成品分成具有期望长度的展开部分，或者说将通过批量生产已具有期望长度的零件从零件堆垛上散开。与此相应，不必在最后加工装置中给半成品添加另外的层，而是(半成品卷的)至少一个展开部分或者说(零件堆垛)的至少一个零件仅经受上面描述的加热和成形，以便由半成品制造出夹层构件。
[0025]因此，夹层构件的各个层(在此是:芯层、覆盖层以及可能情况下附加层和/或装饰层)的分拣不与另外的加工工艺耦合。即换言之，半成品的制造在预制装置中进行，与此相应，半成品作为半成品卷或者说零件堆垛运输到最后加工装置。与此相应，最后加工装置可以构造得尤其简单，因为没有设置另外的用来将另外的层附加地安置在半成品上的工具。各个夹层因此可以在准备阶段、即在预制装置中加工成半成品，其中，在最后加工装置中仅将半成品加热和成形。因此，纤维复合构件的半成品的制造与纤维复合构件的真正制造工艺可以在时间和/或地点上脱耦。
[0026]有利的是，为了制造半成品，通过使用热量将芯层和覆盖层(以及必要时另外的层)连接;这在预制装置中进行，所述预制装置可以位于夹层构件的制造商处，但备选地也可位于供货商处。
[0027]在半成品制造的有利的构型中，将多层复合体的层通过覆盖层的局部熔化连接，并且将多层复合体的以这种方式部分地连接的层随后预批量生产成半成品。备选地，覆盖层可以全面地与泡沫材料芯层连接;在这种情况下使覆盖层全面熔化并且因此也与泡沫材料芯层全面连接，而不是仅将所述覆盖层的热塑性塑料局部加热和熔化。
[0028]尤其有利的是，多层复合体的层连续地借助加热的乳制带或加热的滚压机相互连接。因此可以在制造半成品时实现尤其高的产量。半成品在此以连续材料的形式制成，并且例如可以卷绕在卷上。
[0029]备选地，多层复合体的层可以非连续地借助加热的挤压工具相互连接。即换言之，使用静态加热的挤压单元，其中，在这种情况下将半成品直接预固结并且例如可以以坯料或类似物的形式来提供。备选地，加热的多层复合体的层可以非连续地借助冷挤压工具相互连接。
[0030]在半成品上可以构造多个固结面，在所述固结面上，半成品的横截面比与固结面不同的区域局部更强地被挤压。
[0031]作为为了制造半成品而将多层复合体的层热力连接的备选方案，多层复合体的层也可以机械地、尤其通过针刺相互连接。当覆盖层具有纤维网和/或纤维无纺布时，这尤其是推荐的；此外，覆盖层还有利地包括由热塑性塑料构成的熔化层。然后，通过将至少一个具有倒钩的针刺入到芯层和纤维网中并且随后将针从芯层和纤维网中导出，使纤维网和芯层连接。在此，在将针刺入和/或拔出时纤维网和/或纤维无纺布的各个或多个纤维被倒钩钩住并且在将针刺入和/或导出时机械地与芯层锚定。备选地或附加地，针可以首先刺穿纤维网/纤维无纺布，然后才刺穿芯层，因此针已经在刺入时使纤维移动穿过芯层，这使芯层与纤维网/纤维无纺布机械锚定。
[0032]在前置的方法步骤中可首先提供纤维混合物，所述纤维混合物包括热塑性纤维和增强纤维。随后，通常仍不均匀的所述纤维混合物可通过梳理加工成纤维网。此外，可以将附加层、即上层布置在纤维网上，所述附加层由熔化温度比热塑性纤维的熔化温度高的材料构成。所述附加层尤其可以由聚脂、聚酰胺或由玻璃材料构成并且避免附着在用于加热半成品的加热装置的表面上。
[0033]在通过多层复合体或者说半成品的加热和成形制造出夹层构件之后，可以在另一工艺步骤中将至少一个塑料元件固定在以此方式制成的夹层构件上。塑料元件尤其可以是加固元件。这种加固元件例如可以通过注射的或粘接的肋以及通过其它材料堆积部或卷边或者说下沉部在塑料构件上实现。因此，可以借助这种加固元件以及与相邻构件的连接元件附加地、尤其符合要求地且局部地加固夹层构件。
[0034]备选地，可借助同一个工具、在这种情况下借助组合的压注工具在半成品成形之后将至少一个元件注射在所述半成品上。即换言之，可以可选地将一个或多个起增强元件作用的塑料构件或者说塑料元件在成形工具中注射在半成品上。压注材料在此可以包含填充材料亦或增强材料。因此可以以简单的方式在制造夹层构件时将挤压过程与注射过程组合。在夹层构件的制造期间，所述夹层构件由此可以保留在同一个工具中，直至其制成。因此在制造夹层构件期间可以不进行麻烦的操纵任务，因此可以尤其费用较少且快速地制造出夹层构件。
[0035]根据本发明的夹层构件、尤其用于车辆的内衬构件借助根据本发明的用来制造夹层构件的方法或者借助根据本发明的用来制造夹层构件的方法的有利的实施形式来制造。与挤压的构件相比，根据本发明的夹层构件具有尤其轻的单位重量。此外，根据本发明的夹层构件可成本特别低廉且高效地制造，因为使用所述的半成品来制造夹层构件。此外，夹层构件也可以一部分包括可回收材料，因此可实现极佳的生态平衡。
[0036]本发明的其它优点、特征和细节从优选实施形式的以下描述中以及借助附图得出。以上在说明书中所述的特征和特征组合以及在下文在【附图说明】中所述和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅可以在分别给出的组合中使用，而且还可以在其它组合中或单独地使用，而不背离本发明的范围。
【附图说明】
[0037]下面借助示意性附图对本发明的实施例进行详细阐述。其中:
[0038]图1a用来制造夹层构件的第一方法流程的图表，其中，将由发泡芯层和覆盖层构成的多层复合体在加热装置中加热并且在成形工具中成形；
[0039]图1b备选的用来制造夹层构件的方法流程的图表，其中，首先将由发泡芯层和覆盖层构成的多层复合体制成半成品，接着将该半成品在加热装置中加热并且在成形工具中成形；
[0040]图2a图la的方法流程的示意性视图；
[0041]图2b图1a的方法流程的备选构型的示意性视图；
[0042]图3a?3d覆盖层的不同构型的示意性剖面视图；
[0043]图4a根据图1b的方法流程的半成品制造的示意性视图；
[0044]图4b根据图1b的方法流程的半成品制造的备选构型的示意性视图；
[0045]图5a半成品的示意性侧剖面视图，该半成品一部分具有较强固结的区域并且一部分具有较弱固结的区域；
[0046]图5b半成品的备选实施形式的示意性侧剖面视图；
[0047]图5c半成品的另一个备选实施形式的示意性俯视图；
[0048]图6a备选的用来制造夹层构件的半成品的方法流程的示意性视图，其中，借助包括热塑性纤维和增强纤维的纤维网以及借助包括发泡塑料的芯层和热塑性熔化层以连续材料形式来制造半成品并且卷绕在卷上；
[0049]图6b备选的用来制造半成品的方法流程的示意性视图，其中，将作为连续材料制成的半成品批量生产成半成品零件；
[0050]图6c另一个备选的用来制造半成品的方法流程的示意性视图；
[0051]图7a半成品在其制造期间的示意性细节视图，其中，将多个设置有倒钩的针穿过半成品的各个层并且从所述层再拔出；
[0052]图7b半成品的另一个示意性细节视图，其中，该半成品具有与图7a中所示实施形式不同的层结构；
[0053]图8a用来制造夹层构件的方法流程的示意性视图，其中，示出了用来加热半成品的加热设备以及用来由加热的半成品制造夹层构件的工具；以及
[0054]图Sb备选的用来制造夹层构件的方法流程的示意性视图，其中，在制造夹层构件期间在半成品上注射多个由塑料构成的元件。
【具体实施方式】
[0055]在这些附图中，用相同的参考标号表示相同或功能相同的元件。
[0056]图1a和2示出了用来制造夹层构件10的方法100的流程图或者说示意性视图，该夹层构件具有由发泡塑料构成的芯层12。在第一工艺步骤102中以相应的连续材料的形式提供包括发泡塑料的芯层12、覆盖层14以及(可选的)附加层16。
[0057]芯层12用来提高随后的夹层构件10的表面惯性。所述芯层由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成并且至少在其表面上具有开孔的造型。
[0058]覆盖层14包括未固结的纤维增强的纺织构成物14"，例如无纺材料、织物或非织造布。增强纤维例如可以是玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维或天然纤维。另外，纺织构成物14〃具有热塑性纤维，所述热塑性纤维在此实施例中由聚丙烯(PP)制造。另外，覆盖层14包括由聚丙烯(PP)构成的熔化层13，所述熔化层在此实施例中以薄膜的形式提供。可选的附加层16由聚酰胺(PA)制造。
[0059]由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)构成的芯层12因此具有第一熔化温度，所述第一熔化温度以约250°C明显高于覆盖层14的由聚丙烯(PP)构成的熔化层13以及同样由聚丙烯(PP)构成的热塑性纤维的熔化温度，因为聚丙烯具有约160°c的熔化温度。而由PES或聚酰胺构成的附加层16的熔化温度高于覆盖层14的热塑性熔化层13或者说热塑性纤维的熔化温度。备选的也可以是，取代附加层16，将装饰层17尤其是与另外的由与其它熔化层13相同的热塑性塑料构成的熔化层一起布置在覆盖层14上。
[0060]在工艺步骤104中，在形成多层复合体20的情况下将不同的层12、14、16彼此叠置。在此情况下，分别在两侧将覆盖层14敷设在芯层12上，并且还将附加层16也在两侧敷设在所述覆盖层上，因此，换言之，芯层12位于多层复合体20的中间并且多层复合体20的各个外侧通过附加层16形成。随后将以这种方式堆叠的多层复合体20输送给(图中未示出的)切割装置，在所述切割装置中从多层复合体20的连续材料中分离出部段22。然后，如图2a所示，将所述部段22输送给用于夹层构件10的最后加工装置50的加热装置52。加热装置52例如可以是热压机、红外线辐射场等。在此，多层复合体20的部段22在工艺步骤112中借助加热装置52对流地、传导地和/或通过热辐射加热到覆盖层14的熔化层13和热塑性纤维的熔化温度以上。在此这样来选择加热装置52的温度引导，使得多层复合体20既不提高到附加层16的熔化温度以上，也不提高到由PET制成的芯层12的熔化温度以上。因此，在多层复合体20中仅覆盖层14的热塑性成分、即熔化层13和混合纺织物14〃的热塑性纤维熔化。而芯层12不熔化，因此在加工期间几乎保持稳定，但在温度提高时具有比室温更好的塑性变形性。
[0061]随后，将以这种方式预热且变软的多层复合体20输送到成形工具54中，所述多层复合体插入到所述成形工具中。在此必要时还可将另外的装饰材料安置在多层复合体20上。多层复合体20在工艺步骤114中借助成形工具54以热成形工艺成形。热的泡沫芯层12的形状稳定性以及由此反压力在此使覆盖层14的混合纺织物14〃固结。另外，通过挤压，多层复合体20的熔化的热塑性成分进入到芯层12的开孔表面中，由此，在热塑性成分硬化之后与芯层12形成机械连接。熔化层13的熔化的材料或者也通过在覆盖层14的纤维无纺布中机械锚定或者以化学方式与覆盖层14的混合纺织物14〃的热塑性成分连接。因此由发泡的芯层12和固结的纤维增强的覆盖层14形成坚固的复合体。
[0062]随后，将多层复合体20的以这种方式成形的部段22冷却，可选地在形成夹层构件10的情况下还进行修剪以及从工具54中取出。
[0063]在图2b中示出了备选的用来制造夹层构件10的方法流程。也借助加热装置52来这样加热在工艺步骤104中通过单个层的彼此叠置制成并且按照期望的构件轮廓裁剪的多层复合体部段22，使得覆盖层14过渡到塑性状态中(工艺步骤112)。随后将这样加热的部段22插入到工具56中，所述工具在此构造成组合的压注机。
[0064]工具56具有相应的用来输送塑料材料60的通道57。也首先借助工具56使预热的多层复合体20成形(工艺步骤114)。然后，将塑料材料60在工艺步骤116中借助工具56通过通道57注射到工具56中或者说注射到未成形的多层复合体20上，由此在形成夹层构件10的情况下制造多个作为增强元件、连接元件或者说加固元件18来使用的塑料元件。加固元件18和连接元件例如可以呈肋状地亦或以另外构造的局部的构件区域的形式作为加固部或增强部设置在夹层构件10上。加固元件18的固定例如可以通过以所谓的KIS技术(KIS:在压铸工具中的固结)注射来进行。在注射加固元件18之后，将制好的夹层构件10连同加固元件18从工具56脱膜并取出。
[0065]图3a?3d示出了覆盖层14的不同构型的实施例。在图3a的实施例中，覆盖层14由未固结的混合纺织物14〃构成，所述混合纺织物包含热塑性成分(呈热塑性纤维的形式)以及增强纤维。混合纺织物14〃尤其可以是无纺材料、纤维网、织物或非织造布。在图3b的实施例中，覆盖层14除了混合纺织物14〃以外还包括呈热塑性材料形式的熔化层;覆盖层14的该构型也在图2a和2b中示出。在图3c的实施形式中，熔化层13固定地与混合纺织物14〃连接、例如成形上或粘接上。而图3d的实施例示出了一个覆盖层，在覆盖层中熔化层13通过热塑性纤维构成，所述热塑性纤维接合在其余的混合纺织物14〃上或者以这样的方式集成在混合纺织物14〃中，使得在覆盖层14的外侧(所述外侧在多层复合体20中与芯层12邻接)中存在着热塑性成分的聚集。
[0066]图1b示出了备选的用来制造夹层构件10的方法流程10(Τ的流程图，其中，首先由发泡的芯层12和覆盖层14(必要时还另外的层)制造半成品30，随后将所述半成品输送给最后加工装置50，并且在那里与图1a的方法流程类似地在加热装置52中加热，并且在成形工具54中成形。
[0067]在图4a和4b中详细阐述了半成品制造的所属的子工艺。这些图以示意性视图分别示出:提供至少一个芯层12、至少一个覆盖层14和至少一个装饰层17(工艺步骤102);将这些单个层堆叠成多层复合体20(工艺步骤104);在第一热量输送42的情况下在预制装置40的被加热的乳制装置44上将这些单个层连接成构件半成品30(步骤106)。装饰层17的附着通过使覆盖层14的热塑性成分变软来保证，并且可选地通过覆盖层14和装饰层17之间的熔化薄膜(在此未示出)来改善。备选地可以省略装饰层17，因为在高品质/热敏感的装饰、例如皮革的情况下通常将包覆物事后施加在制好的构件上。
[0068]借助被加热的乳制装置44一一所述乳制装置也可构造成滚压机，一方面将这些层
12、14、17相互压在一起，另一方面在热量输送42的情况下即通过将各个层加热并且至少局部熔化来相互连接并且部分固结。在图4所示的实施例中，在各个层连接成半成品30之后，在预制装置40中将半成品30卷绕成至少一个半成品卷34(工艺步骤108)。
[0069]在图4b所示的实施例中，借助预制装置40的切割装置45将半成品30批量生产成构件半成品30的多个零件36并且由这些零件36形成至少一个零件堆垛38(工艺步骤108)。
[0070]在根据图4a和4b所示的方法制造半成品30时，借助薄的熔化薄膜将单个层连接(将芯层12、覆盖层14和必要时装饰层17连接)，由此产生的优点是，不必像图2a和2b所示的那样将多层复合体20的制造直接地与另外的加工步骤耦合。各个层可以在准备阶段加工成半成品30(并且卷起来或者说切割成期望的长度并且堆叠)，稍后展开或者说散开(工艺步骤110)，并且输送给图2a和2b所示的工艺步骤，S卩加热(步骤112)和成形(步骤114)。半成品30在其处理时与单层的材料(例如泡沫层或无纺布)没有区别，并且具有非常好的成形特性。因此，压制或注射的构件的制造商不必再拥有一部分非常昂贵的分拣装置，以便可以制造夹层构件。
[0071]根据图4a或4b制成的半成品30也可以直接地由预制装置40传送到图2a或者说2b的最后加工装置50中，其中，预制装置40和最后加工装置50的各个方法步骤在此必须相互协调一致。在此首先在没有装饰层17的情况下首先通过芯层12和覆盖层14的彼此叠置来形成构件半成品30。借助切割工具45将构件半成品30连续地批量生产成零件36，其中，零件36不是如图4b所示的那样堆叠，而是连续地在连接到预制装置40上的最后加工装置50中在(第二)热量输送52的情况下加热，相应的层过渡到塑性状态中，随后借助最后加工装置50的工具54或56成形和修剪，其中，例如可以(在制造投入提高的情况下)施加装饰层17。在此，在安置装饰材料之后或者说在成形或冷却之后或者说在工具闭合期间通过在工具54、56中集成的切边/压边来进行构件修剪。
[0072]备选地可以由零件36或者说由半成品卷34的按照需求批量生产的展开部分来制造夹层构件10。在这种情况下，构件半成品30已包括芯层12、两个覆盖层14、两个装饰层17以及必要时设置在其间的(在图4a和4b中未示出的)熔化层(见图4a或者说4b)。所述各个层由于在预制装置40中的(第一)热量输送42已经相互连接。构件半成品30或者说其零件36因此已包含所有所需的层，由此，各个层仅在第二热量输送52的情况下通过最后加工装置50过渡到塑性状态中，并且由此形成的夹层构件10借助工具54或者说56按照需求进行变形。当然备选地还可能的是，将冷的装饰层17与加热的(其余的)半成品插入到轮廓化的成形工具54中。
[0073]在半成品制造过程中将多层复合体20的层12、14、17连接时，不仅可进行覆盖层14的结构固结也可进行面固结。在进行结构固结时，将层复合体20局部地加热并且使热塑性成分熔化。
[0074]图5a中示范性地示出了结构固结的半成品30的横剖面视图，所述半成品具有芯层12和覆盖层14。覆盖层14仅在谷31中强烈地固结，即热塑性成分熔化。而在突起31'的区域中，覆盖层14仅略微固结或几乎甚至不固结。即决定性地通过在谷31中热塑性材料的熔化来在覆盖层14和发泡的芯层12之间建立连接。半成品30的所示结构仅应示范性地进行理解，此外也可具有另外的其它结构构型。结构固结的优点是，这样制成的半成品30仍可变形并且例如以卷形式来存储，并且因此可以作为连续材料输送给纤维复合构件的生产。
[0075]而在进行面固结时，整个纤维增强的热塑性的覆盖层14如图5b的示意性剖面视图所示的那样均匀地固结。在此，致力在未固结的状态和完全固结的状态之间将覆盖层14固结。在此情况下标出了三个不同的区域33、33/、33〃。区域33是完全固结的，区域33/是强烈固结的，而区域33〃是未固结的。总的说来，选择这种允许覆盖层14充分连接到发泡的芯层12上、但同时不损坏所述芯层的固结。由于覆盖层14的固结，仅可很差地使这样制成的半成品30成卷形式，因此，在面固结时板形状适合作为半成品形状30。
[0076]图5c中以示意性俯视图示出了呈已经预批量生产的造型的半成品30。在此可以乳开边缘区域32，由此，各个层12、14通过所谓的压边来汇聚在一起并且相互连接。附加于这样闭合的边缘终止，亦或作为开放式修剪边的备选方案，可以加工多个结构固结面32。视半成品30和可由此制成的纤维复合构件应具有何机械特性而定，在此基本上可任意选择所述固结面32的形状和造型。也可以连续地或非连续地制造图5c中示意性示出的半成品30。
[0077]在图4和5所示的实施形式中半成品30的单个层12、14的连接通过热量输送42、SP热力地进行，作为这些实施形式的备选方案，单个层12、14也可以在机械上相互连接。这在图6a和6b中示例性地借助单个层12、14的针刺示出。
[0078]图6a示出了用来制造半成品30'的预制装置40'的示意性侧视图。在预制装置40'上提供由热塑性纤维和增强纤维构成的纤维混合物70。纤维混合物70被引导穿过所谓的梳理机72。纤维混合物70借助属于预制装置4(T的梳理机72进行对比和清洁，由此，纤维网14'以连续材料的形式离开梳理机72，所述纤维网在此作为覆盖层14来使用。
[0079 ]也以连续材料的形式提供包括发泡塑料、优选PET的芯层12以及例如由聚丙烯制成的热塑性的熔化层13。纤维网14\热塑性的熔化层13以及芯层12彼此叠置并且转送到多个针76。针76分别具有倒钩78。将具有倒钩78的针76穿过或者说刺过由纤维网If、热塑性的熔化层13和芯层12构成的多层复合体20。随后，将穿过的针76又从芯层12、纤维网14'和热塑性的熔化层13中拔出，由此，纤维网14'的各个或多个纤维被倒钩78钩住并且在针76拔出之后机械地与芯层12和热塑性的熔化层13锚定。
[0080]因此，换言之，进行纤维网14'与热塑性的熔化层13和芯层12的针刺。随后，将彼此针刺的形成半成品30'的层以卷34'的形式卷起，所述卷可以特别简单地运输和存储。
[0081]图6b中以示意性侧视图示出了预制装置40'的备选的实施形式以及备选的用来制造半成品3(T的方法。此处示出的方法与结合图6a阐述的方法的区别在于，在纤维网If与熔化层13和芯层12针刺之后借助切割装置45'将半成品30'预批量生产成相应的半成品零件36'，例如呈板形状。半成品零件36'随后可以例如彼此堆叠并且放到临时仓库中。
[0082]在图6c中示出了用来制造半成品3(T的方法步骤的另一个备选流程。此处示出的方法流程与图6b中所示的方法流程的区别仅在于，以预批量生产的零件的形式而不是作为连续产物来提供芯层12。
[0083]图7a中再次详细地示出了用于半成品3(T的针刺工艺的示意性细节视图。如可看到的那样，各个针76以其各自的倒钩78完全插过芯层12、熔化层13以及纤维网14\随后，将针76又沿相反的方向从各个层12、13、14'中拔出，其中，纤维网14'的各个或多个纤维在相应的倒钩78中钩住并且在针76拔出时穿过热塑性的熔化层13和芯层12。由此，各个纤维机械地即通过机械锚定与热塑性的熔化层13和芯层12连接。
[0084]在图7b中示出了各个层12、13、14'在其针刺期间的备选布置。由分别设置在外侧的纤维网层14\设置在其间的热塑性的熔化层13以及芯层12构成的整个多层复合体20在此相互连接。各个针76在此又插过全部的层12、13、14'并且随后又沿相反的方向拔出，其中，纤维网If的各个或多个纤维又与相应的倒钩78钩住并且在针76拔出之后机械地与热塑性的熔化层13和芯层12连接。
[0085]图8a中示出了一种用来在最后加工装置50中由半成品3(T制造夹层构件1(T的方法流程。与图2a的实施例类似的是，为了制造夹层构件1(Τ，使用加热装置52以及构造成压力机的成形工具54。在此可以选择性地以卷34'的形式亦或以预批量生产的半成品零件36'的形式在加热装置52上提供半成品3(Τ。在此可以选择性地将附加的用作上层的附加层16安置在半成品3(Τ上。也可以以无纺布或者说纤维网的形式提供附加层16。附加层16在此具有比纤维网147的热塑性纤维高的熔化温度。
[0086]半成品3(Τ连同附加层16在加热装置52中加热到热塑性的熔化层13和/或纤维网14'的热塑性成分的熔化温度以上。在此可以对流地、传导地和/或通过热辐射来进行加热。这样加热的半成品3(Τ随后布置在成形工具54中。在此也可以可选地还将另外的覆盖层亦或可选的熔化层安置在半成品30'上。
[0087]随后，使通过加热变软的半成品3(Τ在用作热模压机的工具54中成形、冷却且必要时进行修剪，其中，在制好的夹层构件1(/从成形工具54中取出之前，在此可选地还可将另外的装饰层17安置在半成品30'上。
[0088]在图Sb中示出了备选的用来制造夹层构件10'的方法流程。在将半成品3(T输送给工具56之前，将所述半成品也(可能情况下与一个或多个附加层16—起)在加热装置52中加热。工具56在此情况下构造成压注工具，并且具有一个或多个用来输送压注材料60的通道57。压注材料60在此可以包含填充材料亦或增强材料。
[0089]加热的半成品3(T连同附加层16借助工具56成形并且随后冷却，其中，在冷却之后或者说在工具闭合期间可以通过集成的切边必要时已经进行了构件修剪。在冷却期间或冷却之后，将多个肋状的元件18'或局部的构件区域注射在夹层构件1(Τ上。元件18'可以例如用作附加的加固部或连接元件，以便将夹层构件1(/与其它构件连接。最后，将制好的夹层构件1(/连同元件18'脱模，并且可从工具56中取出。
[0090]夹层构件10、1(T例如可以用作车辆中的内衬构件。例如，夹层构件10、1(T可以作为门内衬构件或类似构件来使用。通过夹层式结构，夹层构件10、1(Τ在具有良好机械特性的同时还具有尤其低的单位重量。
[0091]备选地可考虑按长度裁取的预批量生产的材料坯料，来代替所示的卷状的原材料和/或所使用的连续材料。
【主权项】
1.一种用来制造夹层构件(10)、特别是用于机动车的内衬构件的方法(100)，包括以下步骤: -提供芯层(12)和覆盖层(14)，所述芯层包括发泡塑料，所述芯层具有第一熔化温度，所述覆盖层包括增强纤维和具有第二熔化温度的塑料纤维，其中，所述第一熔化温度高于所述第二熔化温度(步骤102); -在形成多层复合体(20)的情况下将所述芯层(12)布置在所述覆盖层(14)上(步骤104); -将所述多层复合体(20)和/或由所述多层复合体(20)制成的半成品(30，30’)在最后加工装置(50)的加热装置(52)中加热到低于所述第一熔化温度且高于所述第二熔化温度的温度(步骤112); -将所述加热的多层复合体(20)/半成品(30，30’)在所述最后加工装置(50)的成形工具(54)中成形以便生成所述夹层构件(10)(步骤114)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，作为所述芯层(12)，提供至少在其表面上开孔的芯层。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述至少一个覆盖层(14)包括热塑性的纤维增强的纺织构成物，尤其是由增强纤维和热塑性纤维构成的无纺材料、织物或非织造布。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，作为所述至少一个覆盖层(14)，包括未固结的混合无纺布、尤其是未固结的混合针刺无纺布，所述混合无纺布通过挤压压力至少部分固结。5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于， -所述覆盖层(14)包括由具有第三熔化温度的热塑性塑料构成的熔化层(13)，所述第三熔化温度低于所述第一熔化温度并且至多与所述第二熔化温度一样高， -其中，在形成所述多层复合体(20)的情况下(步骤104)将所述熔化层(13)布置在所述芯层(12)和所述覆盖层(14)的纤维成分(14”)之间。6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述覆盖层(14)的塑料纤维基本上由聚丙烯(PP)制成，所述芯层(12)由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成。7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述覆盖层(14)的熔化层(13)和塑料纤维由聚丙烯(PP)构成。8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在形成所述多层复合体(20)的情况下将具有第四熔化温度的附加层(16)布置在所述覆盖层(14)上，所述第四熔化温度高于所述第二熔化温度。9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在形成所述多层复合体(20)的情况下将装饰层(17)尤其是与另外的由与其它熔化层(13)相同的热塑性塑料构成的熔化层(13 ’)一起布置在所述覆盖层(14)上。10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所述多层复合体(20)的层(12，14)至少区域地连接成半成品(30，30 ’)(步骤106)。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，将所述半成品(30，30’)以连续材料的形式来制造并且以卷形式(34)来布置(步骤108)。12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，以批量生产的半成品零件(36)的形式提供所述半成品(30，30’)(步骤108)。13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于， -将所述半成品(30，30’)卷绕成至少一个半成品卷(34)和/或批量生产成多个零件(36)并且在形成至少一个零件堆垛(38)的情况下进行堆叠(步骤108); -在将所述至少一个半成品卷(34)展开并且将所述展开的半成品(30，30’)分成多个展开部分和/或将所述至少一个零件堆垛(38)的零件(36)散开的情况下在所述最后加工装置(50)上提供所述半成品(30，30 ’)(步骤110); -直接在所述最后加工装置(50)中在后置的工艺步骤中、例如直接在所述成形工具(54，56)中对所述半成品进行修剪。14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其特征在于，在热量输送(42)的情况下在预制装置(40)中将所述多层复合体(20)的层(12，14)连接。15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于， -通过所述覆盖层(14)的局部熔化将所述多层复合体(20)的层(12，14)相互连接， -将所述多层复合体(20)的至少部分地连接的层(12，14)预批量生产成所述半成品(30)。16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，传导地和/或对流地和/或通过辐射热量加热所述多层复合体(20)的层(12，14)，将所述多层复合体(20)输送穿过所述辐射热量。17.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，非连续地借助冷挤压工具(24)将所述加热的多层复合体(20)的层(12，14)相互连接。18.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其特征在于， -所述覆盖层(14)包括纤维网(14 ’)和/或纤维无纺布； -通过将至少一个具有倒钩(26)的针(24)刺入到所述芯层(12)和所述纤维网(14’)中并且随后将所述针(24)从所述芯层(12)和所述纤维网(14’)中导出，使所述纤维网(14’)和所述芯层(12)连接，其中，在将所述针(24)刺入和/或拔出时所述纤维网(14’)和/或纤维无纺布的各个或多个纤维被所述倒钩(26)钩住并且在将所述针(24)刺入和/或导出时机械地与所述芯层(12)锚定。19.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助所述最后加工装置(50)的连接工具(56)将至少一个塑料元件(18)连接到所述夹层构件(1)上(步骤116)。20.—种夹层构件(34)、特别是用于机动车的内衬构件，用根据权利要求1至17中任一项所述的方法制造。
【文档编号】B29L31/30GK105916687SQ201480073010
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2014年12月16日
【发明人】H·比德尔, T·布鲁曼斯托克, B·施坦普, R·维蒂希
【申请人】戴姆勒股份公司