[发明专利]塑料/金属复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及塑料/金属复合材料，特别是用于机动车辆中的塑料/金属复合材料，其具有金属装饰层和作为支撑层的塑料层，该支撑层通过喷射、注射模制或冲压的方法而连接到装饰层。此外，本发明涉及制造该类型的塑料/金属复合材料的方法。

背景技术

用塑料在由金属制成的装饰元件周围或其后面进行注射模制通常是已知的。这些类型的金属/塑料复合材料在希望自重较小同时具有较高的质量外观的地方使用。例如，当设计车辆内部时就是这种情形。这里，例如，扬声器罩、通风罩、装饰条等常常由不锈钢或铝制光学器件制成。装饰层也可以通过利用多色装饰元件进行蚀刻或压印而设置有额外的标记，借此可以制造出宽范围的设计。

为了保持燃料消耗尽可能低，人们还应尽力保持这些装饰部件的重量尽可能小。由于塑料的外观在正常情况下不能满足由装饰表面制成的高要求，所以可见表面例如由铝板部件形成。

在为了保持燃料消耗尽可能低时，同时希望保持复合材料的重量尽可能低。因为塑料的外观不满足对于装饰表面的严格要求，所以可见表面区域例如由铝板制成。同时为了保持部件的成本和重量尽可能低，金属应当尽可能薄，例如仅可见表面区域应当由金属板制成。这通常与涉及部件稳定性的特定问题相关，且这一问题在现有技术中通过设置在装饰层下面用以使部件稳定的支撑层消除。为支撑层选择最轻但可能稳定的塑料材料。这样做的另外的优点是由于塑料的大致较简单且更柔性的可加工能力而具有的大致较大的设计自由度，使得还能够适合车辆内的不同的安装布局和不同地形成的安装空间。

在现有技术中，装饰层和支撑层通常先分开制造，同时在支撑层中形成缺口，当组装装饰层时，可以首先将粘性条插入到支撑层中以便在该粘性条上方将支撑层和装饰层互相连接起来。在装饰层和支撑层之间，不可避免地建立了间隙，灰尘和水可能积聚在该间隙中，这也是难以去除的。当在-40℃至80℃之间交替的气候测试过程中，对这些金属/塑料复合材料的要求通常不能被满足，这是由于部件的材料锁定连接，这或者是由于所用的粘合剂的老化或者还由于部件之间不可能的相对移动和因不同的热膨胀系数而造成的应力的结果。

为了附接铝轨而使用的粘性条有另外的缺陷。一方面，其构成在生产过程中以及然后在组装过程中的重要的成本因素。此外，一些塑料表面，例如聚丙烯(PP)表面，如果其先前受到例如施用底漆或电晕或火焰处理的预处理，则由于其较低的表面张力而仅能够利用这种类型的粘性条而被可靠地粘住，且这还涉及到额外的劳力和材料成本。

为了消除这些缺点，在现有技术中提出在装饰层周围注射模制塑料，并且在这样围绕装饰层时，使得上述层在注射模制它们的同时已经牢固地彼此连接起来。然而，该过程的缺点在于当生产复合材料时，特别是由于不同的收缩特性，在部件中出现大量的应力，装饰层可能由于该大量的应力而被错误地弯曲。

因此，在现有技术中(例如文献EP 1 488 958 A1)提出开发一种复合材料部件，在该复合材料部件中，在金属层和塑料支撑层之间设置有中间层，以便因此在金属层和塑料层之间提供解除联接作用(decoupling)，并因此补偿由于因金属层和塑料层的不同弹性模量造成的复合材料的不同的纵向延伸而引起的应力。该制造步骤确保借助于用于中间层的材料的适当选择来补偿变形，但是这些装饰部件的制造工艺证明是极其昂贵的。此外，该类型的多部件/塑料的注射模制程序与金属装饰层组合的工艺操作证明是异常困难的，这是因为在将部件从注射温度冷却到环境温度的过程中，必须在工艺操作中考虑目前三种不同材料类型的不同的收缩特性，结果装饰层的翘曲或者还有塑料层和装饰层之间的间隙的形成通常会出现。

发明内容

因而，本发明的目的是提供塑料/金属复合材料和制造塑料/金属复合材料的方法，其利用简单的工艺操作而成功地防止了由收缩引起的部件的变形。

该目的根据本发明实现，其在于，在金属装饰层的外围区域的水平上，在支撑层中设置了呈收缩袋形式的至少一个凹部，该凹部能够在冷却过程中使装饰层和支撑层之间相对移动，以便补偿在制造之后的冷却过程中装饰层和支撑层的不同的收缩特性。

换句话说，塑料在从注射温度(对于大多数所使用的塑料来说，注射温度在260℃至280℃之间)冷却到环境温度的过程中的放大的收缩特性由在纵向方向和/或横向方向上沿装饰层的外围区域设置的收缩袋来补偿，这能够在冷却过程中使支撑层和装饰层之间产生特定的相对移动，使得塑料在腔内和腔外的收缩都不因为收缩而对装饰层施加任何应力，由收缩袋提供的空间最初就防止了装饰层的翘曲。