技术领域
[0001] 本
发明涉及一种用于生产夹层部件的方法和一种用于生产夹层部件的设备，并且涉及一种夹层部件。
背景技术
[0002] 夹层部件通常是由至少三个层片构成的面部件，所述层片具体地是在两个
覆盖层或层片之间的中央芯层片，并且所述夹层部件在例如
汽车制造行业中被用作主体部件，特别是用于轻质汽车制造。通常情况下生产的是面夹层部件，其形状可在压缩模具中调整。
[0003] 例如，DE 10 2010 0054 56 A1已经公开了一种夹层部件，其包括有多重
腹板并有至少一个覆盖层的蜂窝芯，其中所述蜂窝芯是由特别是纸的
纤维素基材料组成的，其中，覆盖层是由有热塑性合成基质的纤维增强半成品件形成的，其中，所述蜂窝芯的腹板在到覆盖层的连接点处被至少部分地接收在覆盖层的热塑性合成基质中，以便实现夹层部件的结合。
[0004] DE 102012006609 A1公开了具有两个纤维增强热塑性覆盖层和夹置的蜂窝芯
片层的夹层部件，其中，所述覆盖层通
过热塑性材料连接到所述蜂窝芯片层，并且其中，所述夹层部件的至少一侧具有布置在覆盖层上的装饰片层，其中，所述夹层部件还包括被布置在覆盖层与装饰层之间的至少一层
泡沫片层，其中，所述泡沫层被连接到所述覆盖层和装饰片层。通过这种解决方案，它寻求实现一种
层压夹层部件，其意图防止由所使用的
支撑芯在装饰层上引起的表面
缺陷。
发明内容
[0005] 本发明的一个目的是详细说明一种用于生产夹层部件的方法以及用于生产夹层部件的相应设备，所述方法可以生产具有A级表面的夹层部件，而无需所述夹层部件的
可视表面的繁琐返工。本发明的另一目的是详细说明一种易于生产并具有A级表面的夹层部件。
[0006] 所述目的是通过一种生产夹层部件的方法实现的，
[0007] 其包括以下步骤
[0008] -具有多重腹板的蜂窝芯在两侧上衬有或包封有至少一层纤维材料片层，所述片层形成覆盖层，
[0009] -蜂窝芯和纤维片层组成的包被用基质浸渍、润湿或
喷涂，
[0010] -所述包被放置在压缩成型工具中，并根据所需部件的几何形状压缩以形成部件和硬化，
[0011] -所述部件的至少一个可视侧随后在
反应注射成型(Reaction Injection Moulding，RIM)过程中有作为RIM层的A级表面施加到其上，特别是在
真空反应注射成型(Vacuum Reaction Injection Moulding，Ⅴ-RIM)过程中。
[0012] 根据本发明，“A级表面”应理解为是指在部件表面上由于蜂窝芯的面侧边缘引起的不平整(特别是起伏)被消除到这样的程度，使得所述部件无需后续消除这样的不平坦而上漆是可能的，也就是说表面呈现足够高的
曲率连续性，即足够光滑，使得它可以被用来作为例如车体的可视表面。因此，除了任何表面活化和后续的上漆工艺之外，用于所述消除起伏的传统意义上的返工是没有必要的。
[0013] 所述目的还通过构造用于执行所述类型的方法的设备实现。为了这个目的，所述设备包括RIM工具，其中，所述RIM工具优选地是可加热的，特别是可区域地加热，使得夹层部件的不同区域能够以不同的强度进行加热。
[0014] 所述目的还通过一种夹层部件实现，其包括具有多重腹板的蜂窝芯，所述蜂窝芯在两侧上衬有或包封有至少一层纤维材料片层，所述片层形成覆盖层，其中，所述纤维片层用基质浸渍、润湿或喷涂，其中，所述部件是压缩成型的，并且其中，所述部件的至少一个可视侧具有在反应注射成型过程中施加到其上的可上漆A级表面。
[0015] 根据本发明用于生产纤维复合夹层部件的方法优选地包括：有多重腹板的蜂窝芯在两侧上(特别是在顶部和底部上)衬有或包封有至少一层作为覆盖层或覆盖片层的纤维材料片层，例如纤维半成品件。这里，纤维材料可已经包含基质。
[0016] 接着，由蜂窝芯和覆盖片层组成的包(“复合封装”)优选地在CSM喷涂过程中用基质浸渍、润湿和/或喷涂，所述基质优选的是聚
氨酯(PUR)。
[0017] 作为基质或基质材料，优选地使用的是热塑性塑料，或者特别优选地是热固性塑料。
[0018] 随后，有基质施加到其上的包被放置在压缩成型工具中，优选地是加热的压缩成型工具，并且根据所需的部件几何形状而被压缩和硬化。
[0019] 接着，可选地，在所述部件被留在压缩成型工具中时，能够围绕工具或围绕工具几何形状进行“轮廓切割”，即粗切削成型。
[0020] 接着，可选地，如果必要的话，所述部件能够在压缩成型工具中或在压缩成型工具之外被冷却或热稳定，优选地是在另外的工具中被冷却或热稳定，特别是在
工件冷却设备中。在这里，“热稳定”应理解为是指所述部件呈现出在先前的转变
温度之下的温度，以便达到稳定状态。在这里，在工件冷却设备中的冷却使得能够实现最短的生产时间，特别是与仅一个部件的连续生产相关的最短生产时间。
[0021] 可选地，为了使部件
变形被补偿和/或增加材料交联的
水平，部件的回火，也就是说温度过程，在另一工具或在另一设备中执行。例如，可以假设的是，对于冷却，所述部件仅放置在
框架上或仅以一侧放置在表面上。然而，也可以使用围绕所述部件的整个圆周并且其中温度可调节的封闭冷却设备。
[0022] 部件的(进一步)冷却同样可选地执行。
[0023] 优选地，这之后的是按照所需的部件轮廓的外轮廓修整或侧部区域/边缘切割成型，并且可选地还有去毛刺加工过程，诸如外轮廓的
铣削和在部件中为插入件和其他类似凹部铣削和钻孔。
[0024] 优选地在V-RIM(真空-RIM)过程中在另外的工具中，可上漆的A类表面(面衬或RIM层)被施加到可视侧和/或围绕外边缘施加。它是以没有令人烦扰的起伏(诸如否则是常规的)残留在部件表面上这样的方式实现的。
[0025] (进一步的)回火可选地在此
位置执行。
[0026] 可选地，使得由此生产的表面进入准备好上漆的状态中的准备可以通过表面活化在最后的精加工过程中进行。
[0027] 可选地，插入件可在其后被插入到该部件。
[0028] 该组件随后可上漆。
[0029] 蜂窝芯，或者衬有或封装有覆盖层的蜂窝芯可以通过夹持框架保持，使得其可以被旋转并转动，以便它可以容易地用基质材料喷涂或润湿。
[0030] 蜂窝芯在需要的位置处可以是增强的设计，例如在随后将是
铰链安装区域的地方增强，以实现不同的压缩硬度(例如用于行人保护)和所需的
稳定性水平。
[0031] 基质结构可以是不连续的，或可根据部件要求而局部地发生变化；特别地，能够分区域地额外施加短纤维材料(玻璃纤维、
碳纤维、纺织纤维等)，特别是根据部件要求使得所述部件的局部地变化的特征实现于在部件表面上延伸的不同区域中。
[0032] 夹层部件的基质结构可具有在蜂窝芯与覆盖片层之间产生粘合连接的效果。
[0033] 压缩成型优选地在所述包或位于所述覆盖层上的基质仍然湿润时进行。
[0034] 在封闭和/或加热和/或区域加热的工具中，在低于20巴的压
力下和/或在与注射区域相
对地定位的区域中的真空的辅助下，可上漆A级表面的施加优选地通过注射基质填料材料而执行，所述材料优选地是PUR。区域地加热的工具既使得施加到覆盖层的基质能够是不同厚度的，又使得没有必要总是在部件表面上使用相同或类似数量的一个层叠在另一个顶部上的蜂窝芯。根据本发明，为了能够使部件分别地适应于各自的功能要求，例如为了最佳的行人保护或头部撞击保护，可能的是在部件的中心区域上有例如2-3个一个层叠在另一个顶部上的蜂窝芯，而在边缘区域只有1个或2个一个层叠在另一个顶部上的蜂窝芯。因此，在所述部件中，取决于厚度或变化的结构，对于A级表面的施加可能有变化的加热需求，由此，区域加热工具可以是必要的。
[0035] 通过至少一个点状和/或至少一个面注射
喷嘴，所述基质优选地被压入在夹层部件与RIM工具之间的间隙内。特别优选地，流动前缘或基质流动通过在相对侧的一个或多个点处或在区域中区域地施加真空而被吸入。以这种方式，在大面积上延伸的不间断的连续间隙填充成为可能。
[0036] 与导致基质过早
固化的传统的非常薄(特别是小于0.01mm)的RIM层施加相比，在根据本发明的解决方案中，优选地情况是使用额外的真空，并由此产生约为0.2–2mm的显著较厚的RIM层，即基质层，并且由此确保材料不会被过早地固化，并且形成了均匀层。
[0037] 所述至少一个点状和/或至少一个面注射喷嘴，也就是说注入口，优选地首先位于两个工具或工具半部之间，其次位于夹层部件的边缘区域，以便使得流动围绕部件在底侧上和顶侧上匀速地通过。
[0038] 优选地，通
风和/或真空装置附加地设置在工具中，以便使空气在注射过程中被从工具
抽取并且保持注射压力尽可能的低。
[0039] 在部件的非可视侧，优选地布置有
密封件，其防止RIM层在非可视侧上(优选地是部件下侧)散布，并且其将两个独立的真空区域彼此分隔。
[0040] RIM层端部的形状通过密封件的成型确定。优选地，通过密封件的成型，能够例如在RIM层的顶侧与覆盖层之间实现连续过渡。
[0041] A级表面材料，即RIM层，优选地密封部件的修整边缘，其优选地在部件的侧部区域和/或边缘区域和/或所述蜂窝芯的面侧。优选地，两个覆盖层在所述夹层部件的横向端部通过RIM层连接，即封闭。
[0042] 在V-RIM表面施加的过程中，所述纤维复合夹层部件可以由真空夹持系统保持，特别是被保持在容器的下部。
[0043] 在V-RIM表面施加之后，所述部件的表面可以是过度光滑的，使得为了油漆粘附，表面必须在最后的精加工过程中被再次粗糙化或活化，例如通过
研磨、
等离子体工艺或化学地。
[0044] 优选地，在RIM表面施加的过程中，纤维复合夹层部件通过纤维复合参考点系统定位。
[0045] 优选地，覆盖层的和RIM层的基质材料是热固性塑料，优选地是PUR，其中，所述覆盖层和RIM层不需要使用相同的基质材料，特别是不需要使用相同的PUR材料。
附图说明
[0046] 本发明将通过举例的方式在下面参照附图进行说明。
[0047] 图1示出了在根据本发明用于生产夹层部件的方法中的步骤。
[0048] 图2示出了一种设备，其用于执行根据本发明用于制造夹层部件的方法中的步骤，具体地是RIM工具(右)，和其详细视图(左)。
[0049] 图3示出了根据本发明的夹层部件。
具体实施方式
[0050] 图1示出了在根据本发明用于生产夹层部件的方法中的步骤S1至S7，其中一些是可选的。
[0051] 根据本发明用于生产夹层部件的方法优选地包括：具有多重腹板的蜂窝芯1在顶部和底部上衬有或包封有至少一层纤维材料2的片层作为覆盖层或覆盖片层(步骤1、S1)，所述纤维材料例如纤维半成品件。
[0052] 虽然也可以是由塑料或者金属、木材或发泡材料组成的芯，所述芯或蜂窝芯优选地是纸芯或纸板芯，或者由其他基于
纤维素的材料组成，所述塑料诸如聚氨酯(PU)、聚丙烯(PP)等。
[0053] 所述蜂窝芯可具有蜂窝状结构或波浪状结构的腹板。然而，所述腹板也可以形成圆形、三
角形、矩形、正方形、梯形或多边形元胞，其中，这些不需要涉及规律地重复的形状(在蜂窝芯内)。
[0054] 接着，由蜂窝芯1和覆盖片层2组成的包(“复合封装”)优选地在CSM喷涂过程中(步骤2，S2)用基质3浸渍、润湿和/或喷涂，所述基质优选地是PUR。
[0055] 随后，具有已经施加到其上的基质3的包被放置在压缩成型工具4中，优选地是加热的压缩成型工具，并且根据所需的部件几何形状而被压缩和硬化(步骤3，S3)。
[0056] 可选地，在所述部件被留在所述工具中时，能够围绕工具或围绕工具几何形状进行“轮廓切割”，即粗切削成型。
[0057] 接着，可选地，如果必要的话，所述部件能够被在压缩成型工具4中或在压缩成型工具之外冷却，特别是被在另外的工具中冷却或热稳定，例如在工件冷却设备10中(步骤4，S4)。
[0058] 可选地，为了使部件变形被补偿和/或增加材料交联的水平，部件的回火，也就是说在相当长时间段内的温度过程，在另一工具或在另一设备中执行。
[0059] 部件的(进一步)冷却同样可选地执行。
[0060] 优选地，这之后的是按照所需的部件轮廓的外轮廓修整或侧部区域/边缘切割成型，并且可选地还有去毛刺加工过程中，诸如外轮廓的铣削和在部件中为插入件和其他类似凹部铣削和钻孔(步骤5，S5)。
[0061] 优选地在V-RIM过程中，也就是说使用用于吸入引进的基质3的真空，在RIM工具9中，可上漆的A类表面被施加到可视侧和/或围绕外边缘，即作为RIM层5的表面被施加到可视侧和/或围绕外边缘(步骤6，S6)。它是以没有令人烦扰的起伏、收缩或毛孔(诸如否则是常规的)残留在部件的可视表面上这样的方式实现的。
[0062] 可选地，(进一步的)回火可在此位置执行。
[0063] 可选地，使得由此生产的表面进入准备好上漆的状态中的准备可以通过表面活化在最后的精加工过程中进行(步骤7，S7)。
[0064] 可选地，插入件可在其后被插入到该部件(步骤7，S7)。
[0065] 在真空反应注射成型(Ⅴ-RIM)过程中，在压力下，并且在夹层部件表面与RIM工具9的表面之间产生的间隙中与流动前缘相对定位的侧上施加真空的情况下，液态PUR材料被注射-参见图2。这里，聚氨酯衬里材料在温度的作用下(加热工具)在工具间隙中发生反应并硬化。这以依赖于工具表面的方式产生了部件
质量。在最终的轮廓加工过程(除去注入口和突出边缘，研磨表面)之后，所述组件已准备好上漆。
[0066] 对于具有直接来自工具并在PUR湿
挤压过程中制造的A级表面的纤维复合可视部件(诸如
发动机罩)的生产，优选地情况是，纸蜂窝芯1在顶部或底部上被封装有至少一层纤维材料或纤维半成品件材料层2，所述材料例如由织造物、稀松织物、针织物、垫、网和非织物组成，所述非织物由玻璃纤维和/或
碳纤维和/或纺织材料和/或陶瓷纤维和/或天然纤维和/或塑料纤维组成。为了例如在铰接区域实现不同的压缩硬度和稳定性，所述蜂窝芯1在所需位置处可以是增强的设计。接着，聚氨酯基质3的施加在PUR-CSM喷涂过程中执行。在这种通
过喷涂施加的过程中，纤维半成品件2在两侧上被用可热活化的PUR系统润湿，以最佳层厚度施加的所述PUR系统产生在芯1与覆盖片层2之间的连接。在这里，在所有的部件区域中有针对性的基质施加也是有可能的，所述基质添加了诸如玻璃纤维、碳纤维、或纺织纤维的短纤维材料。在随后的工序中，部件在加热的模具4内根据其所需的部件几何形状而被压缩和硬化。在可上漆A级表面(RIM层5)在V-RIM过程中被施加到部件的可视侧并围绕外边缘，并被准备进入准备好在最后的精加工(表面活化)过程中上漆的状态之前，外轮廓的修整作为后续步骤执行。由于可视部件关于层厚(夹层部件与RIM工具9之间的在0.2至2.0mm之间的间隙)的部件尺寸，例如在汽车工业中的
发动机罩的情况下，V-RIM过程是非常有利的。在这种情况下，PUR-RIM基质3不仅通过点状和/或面积注入喷嘴6压入夹层部件与RIM工具9之间的间隙，而且所述流动前缘通过在相反侧处的一个或多个点上或在一定区域上施加真空7的方式而被吸入，由此以就过程而言可靠的方式允许不间断的间隙填充。在部件几何形状的背景中，它寻求最优化部件表面积与层厚的比例，其中，最小化的部件总重量是决定性的影响因素。常规的间隙填充系统具有的缺点是，在表面积与层厚度的比率超出小于0.01时，流动前缘在间隙填充过程完成之前出现
凝固。即使有传统硬化延迟的PUR系统也不能够确保所需的打开时间，同时直接通过所述工具满足对A类表面质量的要求-由于活化剂，所述系统在
气候变化测试中有气泡形成增加的趋势。在V-RIM表面施加的过程中，夹层部件本身通过真空夹持系统和/或通过区域地施加的真空8保持在容器的下部，并且通过纤维
复合材料的RPS系统而定位。在这里，真空7例如通过密封件14从真空8分离，使得可以设置执行各自的不同功能所需要的不同真空压强，所述功能例如基质的吸入或将夹层部件在容器上或在工具上保持就位。
[0067] 在夹心组分表现出较低的抗损伤抗压强度(compressive strength with resistance to damage)的情况下，为了实现A级表面以及对修整边缘的密封，有必要的是，在封闭和/或加热和/或区域加热的工具中，在低于20巴的压力下和/或在与注射区域相对地定位的区域中的真空的辅助下，通过注射基质填料材料而执行表面施加(图2)。
[0068] 所述表面材料，例如聚氨酯和/或用于塑料表面的其他可流动表面材料，在
温度控制工具中的40℃至170℃温度范围内硬化。通过基质材料的混合比、
粘度和工具温度的参数目标控制，能够实现不到5分钟的硬化时间。为了使硬化过程更均匀，并能够以受控方式引入热量，所述工具被分成温度区。所述温度区必须是温度受控的，即彼此独立地并且按照部件的几何形状加热或冷却。此外，为了提高部件的温度稳定性，特别是对内联和联机涂料抗性(inline and online paint resistance)，可以在硬化/冷却后并且在V-RIM施加之后加入额外的回火过程。此回火过程可以或者在加热的工具、炉具中或者在输送炉中在高达210℃下进行，并可持续最多60分钟。
[0069] 为了实现耐用的准确表面(exacting surface)，表
面层必须不薄于0.2mm并且不厚于2.0mm。为了更好地设置表面厚度，所述工具可通过阳模技术构造。
[0070] 在边缘区域中，表面材料填充了在修整的(以及研磨、
光刻、
冲压或类似地预制的)结构部件与所述工具表面之间的间隙。在这种情况下，表面层的厚度可以显著地更大，甚至可以达到几毫米-见图2和图3。
[0071] 所述部件用手或自动化方式放入并定位在工具中，具体地，优选地是通过部件形状或通过RPS系统而位于中心的，并且通过真空抽吸和/或封闭及固定辅助件而通过部件的相对表面保持。
[0072] 为了在部件表面上以无气泡的方式分布表面材料，并根据所选择的层厚度，所述工具具有一个或多个点状注入口或扇状注入口。此外，在所述工具中，提供了
通风或真空装置，以便使得在注射过程中能够从工具抽取空气，并能够保持注射压力尽可能低。注入口和/或通风装置的位置依赖于部件的形状并依赖于工具和所选择的覆盖设想(plant concept)(倾斜和枢转工具)。
[0073] 在工具与部件之间的间隙填充
马上结束(取决于工具或待填充的部件形状)之前，所述通风和/或真空装置被封闭以确保可靠的和无气泡的表面和边缘填充。所述时间点依赖于多个参数，诸如工具、部件和/或基质的温度、填充过程的持续时间、填充体积(参数化)和填充压力。
[0074] 在硬化过程之后，所述工具被打开，并且部件被移除。取决于部件的尺寸和形状，可以在工具中集成推出器，这确保了无损伤和容易的移除。
[0075] 由工具分离面在部件上产生的毛刺随后可以手动地或机械地
切除或磨掉。
[0076] 该部件已准备好进行进一步的处理步骤(准备上漆)。
[0077] 整个过程优选在280秒的周期时间内进行，其中，实现A级表面的表面层(RIM层5)施加优选地仅在部件后来可视的区域内并且围绕部件边缘执行。边缘的密封用于封闭所述部件，并用于改善触觉
印象。所述V-RIM过程优选地作为与夹层生产并行的处理步骤执行。
[0078] 可以在V-RIM过程中处理的并且确保所要求表面质量的合适PUR材料例如可从Rühl Puromer GmbH公司获取。
[0079] 根据本发明的夹层部件也可以用于功能集成，并且可以特别是在发动
机舱中执行天线功能、照明功能、储能功能，或空气供应和引导功能。关于视觉效果的其他功能集成也可以实现，诸如直接的和间接的照明，其一方面可以实施为安全功能件，或在另一方面可以用作突出在车辆上的轮廓和结构的设计强调元件。
[0080] 图3是示出根据本发明的已完成的压碎夹层部件的剖面图。所述部件包括蜂窝芯1和两个覆盖层2，其中，所述蜂窝芯1的元胞已被压碎或压缩成型，特别在第一区域12中有尤其大的强度，而在第二区域13中已被压缩到较小的程度，并形成朝向第一区域12的轮廓。所述部件还具有RIM层5和作为部件面侧11上的RIM层5的边缘密封件。在所述图3中，还可以清楚地看到的是，RIM层5端部的形状可以通过在密封件14(在图2中示出)限定。例如，在方形横截面的密封件14的情况下，RIM层5的相应过渡产生在夹层部件的下侧上-这里，工具的成型不言而喻也是决定性的。通过密封件14的其他密封形状和/或其他工具形状，RIM层5的不同轮廓或渐缩和/或RIM层5到覆盖层2的不同过渡是可能的。
[0081] 参考标号列表
[0082] 1 蜂窝芯
[0083] 2 纤维片层
[0084] 3 基质
[0085] 4 压缩成型工具
[0086] 5 RIM(反应注射成型)层
[0087] 6 点状和/或区域注射喷嘴
[0088] 7 第一真空
[0089] 8 第二真空
[0090] 9 RIM工具
[0091] 10 工件冷却设备
[0092] 11 面侧
[0093] 12 第一区域
[0094] 13 第二区域
[0095] 14 密封件
