[发明专利]用于制造纤维增强塑料构件的方法和设备

说明书

本发明涉及一种用于制造纤维增强塑料构件的方法和设备，该方法包括下述步骤：将设置在填充有流体的中空芯(1)上的纤维半成品(2)放入具有至少两个模具部件(4、5)的模具(3)中；闭合模具(3)，将纤维半成品(2)和中空芯(1)容纳在由两个模具部件(4、5)形成的模腔(10)中；用塑料材料填充模腔并且使塑料材料在闭合的、加热的模具(3)中时效硬化。根据本发明，在塑料材料时效硬化期间测量模具(3)中的内部压力，并且在超过预定的上限值时增大模具部件(4、5)之间的距离。

技术领域

本发明涉及一种用于制造尤其是具有空腔的纤维增强塑料构件的方法和设备。

背景技术

为了制造纤维增强塑料中空构件而使用所谓的RTM(树脂传递模塑)方法和真空注入方法。在此将至少一层优选单向或双向定向的增强纤维施加到支撑芯上，该支撑芯作为阴模仿形纤维增强塑料中空构件的内部轮廓。随后将由该支撑芯和增强纤维形成的单元放入模具中，该模具作为阴模而仿形纤维增强塑料构件的外部轮廓。通过注入可硬化的塑料、如环氧树脂和硬化剂体系来填充支撑芯与模具之间的中间空间(纤维层也处于其中)并且浸泡纤维层，使得在时效硬化之后，由具有嵌入的增强纤维的塑料基质产生塑料构件。在RTM方法中，塑料在压力下被注入支撑芯和模具之间的空腔中，而在真空注入方法中产生真空，通过该真空将塑料吸入空腔中。

出于重量原因，支撑芯通常构造为中空芯。为了改善这些中空芯的稳定性，已知它们可被填充流体、如压缩空气或水。为此参考文献DE 102007027755A1。

在塑料材料时效硬化期间模具被加热，由此中空芯也一起被加热。中空芯中的流体膨胀。由此产生的模具内部压力增加导致成品纤维增强构件的良好表面质量。但内部压力可达到直至200巴范围内的非常高的值。芯和压制模具都必须设计用于这些高压，这使得设备昂贵并且工艺复杂。

发明内容

因此，本发明的任务在于，提供一种能够减少上述缺点的可能性。

所述任务通过根据本发明的方法和根据本发明的设备来解决。

本发明涉及一种用于制造纤维复合构件的方法，其中，将设置在填充有流体的中空芯上的半成品纤维产品放入模具中。模具包括至少两个模具部件。闭合模具，中空芯连同纤维半成品容纳在由两个模具部件形成的模腔中。用塑料材料填充模腔并且使塑料材料在闭合的、加热的模具中时效硬化。

中空芯作为用于待制造塑料构件的阴模而仿形其内部轮廓。出于重量原因，中空芯具有相对薄的壁厚，其稳定性足以使中空芯在无负荷状态下足够形状稳定。中空芯例如可由热塑性塑料通过吹塑成型制成。为了实现所需的稳定性，中空芯填充有流体。流体可以是气体或液体、如水。

在时效硬化期间通过模具的调温，中空芯连同其中的流体填充物也被加热。这导致中空芯内部的压力增加和因此导致闭合的模具内部的压力增加。

根据本发明，在塑料材料时效硬化期间测量模具中的内部压力。在超过预定的上限值时增大模具部件之间的距离。

该解决方案基于下述认识：基于模腔和中空芯的不同表面条件，模具的轻微打开已足够减小压力峰值。所需的模具打开意想不到地小，以至于构件的最终轮廓仍在可接受的公差范围内。

通过避免不受控制的高内部压力，可使用传统的(RTM)设备。模具和用于闭合模具的闭合单元的尺寸只需被设计用于标准压力。

在本发明的一种优选扩展方案中规定，不仅防止产生过大的内部压力，而且在塑料材料时效硬化期间通过改变模具部件的距离来调节模具中的内部压力。尤其是通过调节使内部压力保持在预定压力范围内。更确切地说，增大或减小模具部件彼此间的距离，以便将内部压力保持在该压力范围内。由此可在减小模具负荷的同时实现成品构件的最佳表面质量。