[发明专利]制造纤维增强的塑料异型件的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造纤维增强的塑料异型件、特别是用于飞机或宇宙飞船的塑料异型件的方法和设备。

背景技术

尽管可以使用具有任意断面形状的纤维增强的塑料异型件，但本发明以及其要解决的问题参照制造具有I形断面和T形断面的塑料异型件来进行阐述。

在常见的用于制造这种塑料异型件的方法(该方法也被称作拉挤成型)中，纤维束利用可热硬化的树脂浸渍且通过加热的具有所需断面的成型喷嘴牵引，其中树脂硬化。在以这种方式制造出的塑料型件中纤维基本上在塑料型件的纵向上延伸，因此在相应的负载下出现的扭转应力或螺旋应力会引起平行延伸的纤维之间的树脂断裂。

在所谓的编织拉挤成型方法中代替非定向的纤维束使用纤维织物，其中纤维螺旋状地以与塑料型件的纵向形成一定的倾斜角延伸且以这种方式也接收扭转应力和螺旋应力。但在将这种由相互交织的纤维制成的纤维织物引入成型喷嘴时出现巨大的摩擦力，该摩擦力会导致纤维受损且导致质量缺陷。

发明内容

因此本发明的目的在于，在制造纤维增强的塑料异型件时达到较高的稳定性、特别是相对于扭转应力和螺旋应力的稳定性，且同时可靠地避免了纤维受损。

根据本发明，该目的通过一种具有权利要求1的特征的制造纤维增强的塑料异型件的方法以及通过一种具有权利要求16的特征的制造纤维增强的塑料异型件的设备实现。

本发明的基本思路在于，将在制造塑料异型件时使用的纤维以软管状织物的形式输送，在该织物中分布有塑料基。所输送的纤维织物的一个长度段被包围在可加热的压力机中。该压力机被加热且以这种方式加热包围的长度段。这使得塑料基被软化(如果该塑料基以固体形式存在)且基于由压力机构建的压力填充纤维之间的间隙。在热固性树脂的情况下塑料基在压力机加热的影响下硬化。

之后打开压力机，从而压力机不再包围纤维织物的长度段且不再施加压力作用到该长度段上。纤维织物穿过打开的压力机被牵引，直到将纤维织物的下一个长度段布置到压力机中。从这时开始该压力机包围该下一个长度段，从而使在下一个长度段中的塑料基在加热的压力机的影响下分布在纤维之间或者说被硬化。

通过这种方式使得纤维织物不仅在首先述及的长度段而且在下一个长度段的区域中植入到塑料基中，从而在两个长度段中产生纤维增强的塑料异型件的相应的段。这使得能够制造原则上不受限的长度的塑料异型件，其中循环地重复将纤维织物包围在压力机中、打开压力机以及牵引纤维织物的步骤，此外分别以一个距离穿过打开的压力机牵引纤维织物，该距离不大于各包围在压力机中的长度段。

由于纤维以软管状的纤维织物被输送，在制成的塑料异型件中纤维的至少一部分以相对于塑料异型件的圆周的某个倾斜角延伸，即具有在圆周方向上的方向分量。因此如此制造的塑料异型件具有特别高的稳定性。由于当压力机打开时纤维织物穿过压力机被牵引，在牵引时没有或仅有很小的摩擦力需要克服，从而有效避免纤维受损。还能够将牵引应力确定到限定的、较低的值上，从而也可以加工如下的纤维织物，其中纤维在相对于织物的软管形状的纵向的较大的角度下延伸，而不会将织物通过较大的牵引应力扭歪或在长度上牵拉。

由于纤维织物可以在没有耗费的人力操作的情况下进行制造，整个方法特别容易地自动化实施。

根据一种优选的改进，软管状的纤维织物的输送包括由大量纤维纱编织纤维织物的步骤。预接编织过程实现了根据需要连续地制造塑料异型件，而无需储备预制的纤维织物。

根据一种优选的改进，软管状的纤维织物的输送包括将纤维织物从提供的储备线圈上开卷的步骤。其优点在于，无需单独的编织装置，从而比如能够由供应商预制纤维织物。

根据一种优选的改进，压力机在包围时根据塑料异型件的目标异型件压制长度段。此外还设置软管状的纤维织物通过大量成形滚轮渐变成型到目标成型件中的方法步骤。通过这种方式可以基于原始的软管状的异型件形状制造大量的异型件形状，而不会产生较大的摩擦力或损坏纤维。

根据一种优选的改进，软管状的纤维织物在成型时被压平。这有利地实现了制造具有实体断面的塑料异型件，即没有被包围的空腔。

根据一种优选的改进，输送大量软管状的纤维织物且其以长度段共同被压力机包围。通过这种方式实现了异型件形状的更大的多样性比如多重分支的异型件形状。

根据一种优选的改进，通过编织热塑性纤维将塑料基分布在软管状的纤维织物中。通过这种方式实现了自动地以编织过程分布塑料基，从而取消了单独的步骤。

根据一种优选的改进，通过在软管中敷设树脂膜将塑料基布置在软管状的纤维织物中。塑料基可靠地保持在软管内部且通过膜的平面膨胀得以均匀地分布。