[发明专利]塑料-接受体混合构件

说明书

技术领域

本发明总的涉及塑料-接受体混合构件，更具体地，本发明涉及在注射成型工具中包覆成型塑料与接受体嵌件、例如金属的直接结合。本发明提供了一种生产本发明的塑料-接受体混合构件的方法和装置，其中，所述构件的结合是通过将所述塑料构件锚固到在接受体构件的表面中形成的微孔中而获得的。

背景技术

混合构件是由不同材料、例如金属和塑料形成的构件。在很多技术领域都期望应用这种混合构件，例如用于装置外壳的生产。复合材料也常常用在汽车结构中，例如，用于加固支撑元件。混合构件尤其在它们各自的接触位置处，即两种材料连接的区域处，受制于操作要求及由环境影响造成的不同种类的应力。由于混合构件可以提供较轻的重量，因此通常期望使用混合构件。另外，某些构件，例如塑料构件可以提供可与例如金属构件相比改进的加工特性。

本领域中已知将两个零件连接到一起形成混合构件的各种可能方案。这可以通过用于在两种材料之间形成结合的传统手段来完成，这些常规手段包括特别是机械锁定、化学结合以及机械和化学手段的结合，机械锁定例如为螺纹连接、螺栓连接，而化学结合例如为胶水粘合或者胶带粘合。

在用胶水粘合的情况下，通常使用中间粘合剂层来粘合两个构件。已经采用不同种类的粘合剂作为中间粘合层。这些粘合剂包括热塑性粉末、薄膜、薄片和热熔粘合剂以及热固性水基液体胶和溶剂型液体胶。遗憾的是，至今采用的每种粘合剂都具有其自身特有的问题。例如，热塑性粉末、薄膜、薄片和热熔胶必须根据具有很大限制性的时间和温度参数进行涂敷并且产生的耐热性较差。另外，为了有效的涂敷，液体胶要求使用大体积且昂贵的喷涂设备，以及相关的清洁和过喷处理系统。然而，这些粘合剂可能会出现过早的粘合失效。若干年后，由粘合剂形成的粘合会失效。这引起覆层脱落并造成必须进行修补或者更换的不雅观的产品。可固化粘合剂例如公开在美国专利US5,252,694、美国专利US6,180,200和美国专利US5,897,727中。

文献US5,601,676涉及一种复合连接和修补方法，该方法包括在复合材料和该复合材料待结合到其上的材料中提供互补匹配和互锁的结合线面结构，在它们的结合线处互锁两种材料，之后将至少一个补片粘附到互锁的材料组合的两个表面上，从而将复合材料固定到另一种材料上。可以将各向异性材料粘附到各向同性材料上。

文献DE10238520中公开了混合结构构件，该构件包括与至少一个表面结合的第一金属和/或塑料模制件，和位于至少一个表面上的第二模制件，该第二模制件由热塑性材料的微孔泡沫和充气微孔组成，其中，微孔的平均孔径最大为50微米。用于形成混合构件的相应方法包括下述步骤：(a)将第一金属和/或塑料模制件引入到注射成型模具中；(b)将处于过压下的增塑剂和进入处于超临界状态的热塑性成型组分中的流体从注射成型机引入到注射成型模具中；(c)释放热塑性塑料和流体的压力，该热塑性塑料和流体在注射成型模具中形成具有平均孔径在1至50微米的充气微孔的第二模制件。

但是，上述用于生产混合构件的方法具有很多固有缺点。常常需要进一步的后装配工艺步骤，例如用胶带粘贴需要大的塑料部分以确保牢固固定的构件。胶合难以在大量生产时使用，尤其是难以保持稳定的质量。另外，利用粘合剂需要较长的固化时间。机械方法受到设计限制，因为例如机械锁定要求嵌件的两侧都是塑料，这增加了装置的厚度。

发明内容

本申请的发明人已经吃惊地发现：通过允许熔融的塑料渗透到之前粗糙化的接受体构件的表面结构即孔穴中并夹紧在一起，可以获得基本上是每种固体材料与任何塑料材料的混合构件。通过将塑料注射压缩成型到接受体嵌件上，仅通过将冷却且变硬的接受体构件锚固在接受体构件的粗糙表面结构中，就能获得稳定且耐用的塑料-接受体混合构件。本发明还提供了适于获得本发明的混合构件和用于执行本发明方法的设备。