膜辅助的塑料半成品预成型的制作方法

本发明涉及通过模制方法来制造复合材料的领域，其中所述模制方法使用闭合的模具。

具体地，本发明涉及一种用于制造塑料产品的塑料半成品预成型方法。

背景技术：

在诸如机动车的领域中，很多部件需要将高的机械强度和较轻的重量相结合。

为此，已知用由热固性或热塑性的塑料制成的部件来代替钢制部件。

已知几种塑料部件的模制方法：

·压缩成型法(用于诸如片状模塑料(SMC)的热固性材料)；

·加热成型法(对热塑性材料进行压缩)；

·注射成型法(用于热塑性材料)；

·树脂传递模塑法(RTM)。

已知使用加强塑料(热固性或热塑性的)。这些材料由树脂聚合物与加强纤维混合而成。这些加强物包括例如玻璃或碳纤维。这些纤维可以是切断的或连续的。

根据所使用的塑料材料和模制方法，可能需要通过预成型半成品来制造一个零件坯体，然后再将其放入制造模具中。

例如，已知用加强物含量高(尤其是高于或等于50％(重量))的SMC来制造半结构性复合材料部件。

然而，由于这些SMC片比传统SMC片含有更多的纤维，导致塑料(树脂)在制造模具中流动性更差。因此，需要对这些SMC片预成型以制造形状复杂的部件。由此，在SMC片的切割和为了获得成品部件而进行的模制之间增加一个预成型SMC片的步骤。

该预成型的目的在于借助于与模制成品部件所需的设备不同的特殊设备来赋予半成品一个初步的形状。例如，与制造模具相反的是，预成型设备不必包含成品部件的最终形状。另外，预成型设备工作时的压力、温度、时间等参数通常与模制成品部件时所用的不同。例如，预成型时的温度低于模制成品部件时的温度，也正因为此，在预成型时不会发生树脂的流动或聚合。

已知有几种不同的预成型技术，例如，一种被称为“真空预成型”的方法。该方法将一种被称为“真空篷布(à vide)”的膜置于SMC片上，然后形成真空，致使该篷布紧贴在模具的壁上，从而导致SMC片随之被置于该篷布和模具之间。

还已知另外一种被称为“冷冲压”的压缩预成型方法，在该方法中，将塑料半成品置于凹模-凸模类型的预成型设备中，然后关闭该设备，在半成品上施加压力，同时保持在中等温度(例如，室温)下。

然而，无论所用方法是哪一种，该预成型步骤都具有一大缺陷：预成型体在预成型后会粘附在预成型设备的表面上。这种粘附使得负责将预成型体取出并随后置入制造模具中的机器人难以夹取该预成型体，同时也使得该预成型体难以从模具中脱出。此外，这种粘附还会造成预成型设备被弄脏。

最后，如果使用凹模-凸模类型的设备来进行预成型，SMC片还可能被扯破。

技术实现要素：

本发明的目的在于通过提出一种塑料半成品预成型方法来解决上述缺陷，在该方法中，将防粘附膜插入到半成品与模具的壁之间。符合本发明的方法由此包括以下步骤：

-将至少一张防粘附膜布置在预成型模具的一个壁的对面；

-将塑料半成品布置在该防粘附膜的对面，以使得防粘附膜位于半成品与壁之间；

-施加压强以使得半成品贴覆在预成型模具的壁上，以赋予半成品形状；

-停止施加压强，并使由此预成型的部件从壁上脱离；以及

-从模具中取出由此预成型的部件。

通过将防粘附膜夹在模具与半成品之间，从而避免预成型的半成品粘附到预成型模具的壁上。

最后，使用符合本发明的防粘附膜能够限制在压缩时对预成型体的损坏。

还可以用可替换的防粘附膜来清洁或修复用旧了的膜，而无需对预成型模具进行操作。

优选地，防粘附膜对于预成型模具的壁和半成品都是防粘附的。

该膜可以包含硅酮和/或硬脂酸盐和/或油脂性物质和/或马来酸酐。

可以通过使防粘附膜脱离壁来使由此预成型的部件从模具的壁上脱离。

例如，可以通过在防粘附膜与壁之间施加压强来使膜脱离壁。还可以通过防粘附膜恢复形状而使膜脱离壁。

根据一个实施例，在闭合模具之前在防粘附膜与壁之间实施抽真空以使膜贴覆在壁上，然后通过重新在膜与壁之间引入空气而使膜脱离壁。

防粘附膜可以是平的或具有壁的形状。

根据一个实施例，使用凸模-凹模类型的预成型模具，第一防粘附膜位于半成品与模具的第一壁之间，第二防粘附膜位于半成品与模具的第二壁之间。

第二防粘附膜可以包含硅酮和/或硬脂酸盐和/或油脂性物质和/或马来酸酐。

根据一个实施例，预成型模具内部的温度是室温。

最后，根据本发明，可以将SMC类型的热固性材料用作塑料材料。

附图说明

阅读示例性地提供且绝无任何限制性的附图，将更好地理解本发明，在附图中：

图1示出了，根据第一实施例，在预成型模具MP中置入塑料半成品SP和防粘附膜PM。

图2示出了，根据第二实施例，在预成型模具MP中置入塑料半成品SP和两张防粘附膜PM、SM。

图3示出了凸模PO压在凹模MA上时的闭合状态的预成型模具MP。

图4示出了预成型模具MP刚刚打开时的状态。

图5示出了从预成型模具MP中取出的预成型体PF。

图6示出了这样的实施例，在该实施例中，通过使第一防粘附膜PM脱离凹模MA而使预成型体PF从凹模MA中脱出。

具体实施方式

现在参照图1，该图描述了符合本发明的方法的各个步骤。该塑料半成品SP的预成型方法包括以下步骤：

-将至少一张防粘附膜PM布置在预成型模具MP的一个壁的对面；

-将塑料半成品SP布置在该防粘附膜PM的对面，以使得防粘附膜PM位于半成品SP与所述壁之间；

-施加压强以使得半成品SP贴覆在预成型模具MP的壁上，以赋予半成品SP形状；

-停止施加压强，并使由此预成型的部件PF从所述壁上脱离；以及

-从模具中取出由此预成型的、被称为预成型体PF的部件。

防粘附膜PM固定在膜支撑物SU上。该支撑物可以是框架形装置，防粘附膜例如借助于金属环固定在其上。

该支撑物SU可以被固定在模具上。该支撑物也可以是能够竖直和/或水平地活动的。支撑物SU可以例如安装在活动装置上以能够被移动。由此，在制造过程中，可以在模具对另一半成品片SP实施预成型的期间，给框架装载半成品SP和膜。当模具打开时，或当真空篷布下方停止抽真空时，移动支撑物以将膜上的预成型体从模具中取出。然后，引入包括半成品片和膜的另一支撑物，以将该半成品和该膜置入模具。

防粘附膜PM在每个模制循环中可布置在预成型模具MP的壁的对面，可以位于固定在模具上的支撑物上，也可以位于活动的支撑物上。

根据一个优选实施例，永久性地将防粘附膜PM置于模具的壁上或上方。

防粘附膜PM可以以平整的形状置入模具MP中。该膜因此在受压时(模具关闭或当施加真空时)变形。

防粘附膜PM还可以以与其接触的模具的壁相同的形状地置入模具MP中。

根据第一实施例(图1)，使用“真空预成型”类型的方法，在该方法中，通过在篷布BV下方实施抽真空来施加压强，以使得篷布将半成品贴覆在模具的壁上，其中所述篷布设置在与模具的壁相对的一侧抵着半成品。根据该实施例，通过停止抽真空来停止施加压强。

图1示出了置入预成型模具MP中的塑料半成品SP和防粘附膜PM。

根据第二实施例(图2至图5)，使用“压缩预成型”类型的方法，在该方法中，通过闭合凸模-凹模类型的模具来施加压强。根据该实施例，通过打开凸模-凹模类型的模具来停止施加压强。

根据该实施例，在半成品的每个面都与模具的壁接触的情况下，使用第二防粘附膜SM也是优选的：第一防粘附膜PM位于半成品SP与模具MP的第一壁PO之间，第二防粘附膜SM位于半成品SP与模具MP的第二壁MA之间。

符合该第二实施例的压缩预成型方法由此包括以下步骤：

-将至少第一防粘附膜PM布置在预成型模具MP的凸模PO的对面；

-将至少第二防粘附膜SM布置在预成型模具MP的凹模MA的对面；

-将塑料半成品SP布置在两张防粘附膜PM、SM的对面，以使得半成品SP夹在两张膜PM、SM之间；

-闭合预成型模具MP；

-打开模具，使由此预成型的部件PF脱出；以及

-从模具中取出由此预成型的、被称为预成型体PF的部件。

图2示出了置入预成型模具MP中的塑料半成品SP和两张防粘附膜PM、SM。

根据第二实施例的一个变型，第二防粘附膜SM被永久性地置入模具。

第二防粘附膜SM还被固定在与第一防粘附膜PM的膜支撑物相同类型的膜支撑物SU上。

第二防粘附膜SM可在每次使用模具时插入到预成型模具MP的壁与半成品SP之间，可以位于固定在模具上的支撑物上、也可以位于活动的支撑物上。

根据一个优选的实施例，第二防粘附膜SM被永久性地置入模具。

第二防粘附膜SM可以以平整的形状置入模具MP。膜因此在受压(模具关闭)时变形。

第二防粘附膜SM也可以以与其接触的模具的壁的相同的形状置入模具MP。

图3示出了当凸模PO压在母模MA上时的预成型模具MP的闭合状态。

图4示出了预成型模具MP刚刚开始打开时的状态。

图5示出了从预成型模具MP中取出的预成型体PF。

预成型模具MP是包括固定的凹模MA和活动的凸模PO的设备。在不涉及模制成品部件、而是涉及用于成型被置入制造模具的预成型体的情况下，该模具不一定包括加热元件。

防粘附膜PM和SM具有一定的延伸率，以使其能贴合模具的形状。

在预成型设备中使用与半成品承受相同的应力时能够延伸的膜，能够使得预成型体的脱模更加容易，并能够在打开模具之后使部件脱出。

优选地，防粘附膜MP具有回复弹性，能够使其恢复初始形状。

防粘附膜PM和SM是在预成型温度下对半成品SP的材料而言防粘附的膜。预成型温度一般包含在0℃和150℃之间，优选地包含在室温和100℃之间，更优选地包含在室温和50℃之间。由此：

-这些膜不会粘附在模具的壁上；

-这些膜也不会粘附在半成品片上。

术语“粘附”是指当使两种材料紧密接触以产生能够抵抗分离的机械强度时发生的物理化学现象。一旦形成接触，实现分离所必需的能量被称为粘附能。

已知粘附受四种类型的现象支配：物理、机械、化学和扩散现象。

由此，本领域的技术人员知道如何根据所用的半成品和构成模具的壁的材料来确定能够满足该防粘附需求的材料。

例如，可以在符合本发明的方法中使用包含硅酮的防粘附膜PM、SM，这是因为这些膜对于塑料树脂和塑料预成型模具的防粘附特性是众所周知的。

这些膜也可以包含作为防粘附剂的硬脂酸盐、油脂性物质(肥皂等)、马来酸酐等。

根据一个实施例，防粘附膜是厚度介于1mm至5mm的硅酮膜。

根据第三实施例，如图6示出的第二实施例的变体，将防粘附膜PM用于使预成型体PF从模具MP中脱出。

由此，根据该实施例，该方法包括这样的步骤，在该步骤过程中，通过使防粘附膜PM脱离凹模MA来使预成型的部件PF从凹模MA中脱出。在图6中观察到第一防粘附膜PM脱离凹模MA，从而使得预成型体PF脱出。

根据一个实施例，防粘附膜是包含硅酮且延伸率介于100％和800％之间的膜。

可以通过在防粘附膜PM与和其接触的壁MA、PO之间施加压强来使该膜PM脱离模具的壁。

可以通过局部顶出器来施加该压强，防粘附膜因此分摊由这些顶出器施加的力。

也可以通过在模具的壁与防粘附膜PM之间注入气体(例如空气)来施加该压强。由于其弹性特性，防粘附膜收紧，从而使预成型体从模具中脱出。

也可以通过第一防粘附膜PM恢复形状来使该膜PM脱离凹模MA。防粘附膜PM因此也应具备以下特性：防粘附膜回到放松状态时能够恢复其初始形状。由弹性体、硅酮或乳胶制成的膜是具有该特性的膜。

根据该实施例的一个变型，在闭合模具MP之前在第一防粘附膜PM与凹模MA之间实施抽真空。与真空预成型方法不同地，这不会使待预成型的半成品SP变形。该操作的目的在于将第一防粘附膜PM紧密贴合在凹模MA上，由此避免部件粘附到模具上。在本发明的该变型中，该操作还能够预备预成型体PF的脱出。实际上，在打开模具之后，通过重新将空气引入到第一防粘附膜PM与凹模MA之间来使得第一膜PM脱离凹模MA。

根据一个实施例，根据塑料半成品SP的类型，在预成型部件时，在预成型模具MP内部保持室温。

塑料半成品SP可以由热塑性材料或热固性材料制成。例如，可以是SMC类型的热固性材料。

根据一个优选的预成型体制造实施例，实施以下步骤：

i.在模具外通过将至少一个半成品和一张第一防粘附膜PM叠置于活动的支撑物上来制备加载平面；

ii.通过移动支撑物置入半成品和第一防粘附膜PM，以使得第一防粘附膜PM位于模具的一个壁与半成品之间；

iii.永久性地将第二防粘附膜SM置于预成型模具MP的另一活动的壁与半成品之间；

iv.闭合预成型模具MP，同时在模具外在第二支撑物上制备新的加载平面的至少一部分(至少部分地与模制同时地制备新的加载平面)；

v.打开模具，使由此预成型的部件PF脱出；

vi.从模具中取出由此预成型的、被称为预成型体PF的部件；然后

vii.对第二支撑物重复步骤iii。