[发明专利]借助于模具制造物品的方法和模具装置

说明书

技术领域

本发明涉及如权利要求1的前序部分所述的用于在模具的帮助下制造物品的方法和如权利要求10的前序部分所述的用于在模具的帮助下制造物品的模具装置。

由于它的用途的多样性，根据本发明的方法和模具装置(即，根据本发明的解决方案)可应用于在模具中制造许多不同的产品。在制造中，各种现有技术和它们的有利方面被组合，使得待制造的产品可以在尺寸上小或很大，并且由不同原料制造，例如粪肥、秸秆、锯屑或木片、纸、塑料、橡胶、金属等。另外，根据本发明的解决方案可应用于很不相同的复合材料的快速制造。

背景技术

由不同材料组成、具有不同形状或尺寸并且在其它方面不同的物品在模具的帮助下用根据现有技术的方案用许多不同的方法进行制造，例如通过层压、压制、真空成型、注射、起泡和铸造以及这些方法的组合。一些物品由手工制造，一些用专门设计的机器进行制造。通常通过人工地层压制造大物品，并且可以用不同方法压制或铸造小物品。

许多增强塑料物品(即，塑料复合物)根据现有技术例如通过人工地将增强材料层和树脂层依次层压到样板上而制造。该方法被称为开模层压，并且它的一个优点在于可以用它制造大型物品，例如船，但是问题在于开模层压特别地需要专业技能，使得制造出的产品的品质可能取决于层压工而变化很大。另外，开模层压较慢。取决于物品的尺寸，制造产品耗费从几小时至数周的范围内的时间。喷射模塑和基于真空袋方法的模塑让人联想到开模层压，并且在某种程度上比它更快，但是由于它需要的高专业技能引起的品质变化和制造大物品的缓慢仍然是问题。

片状模塑料合成材料(SMC)方法特别在自动化工业中使用很多，用于制造塑料复合物。在该方法中使用作为压缩模塑发生的热压制，其中几毫米厚的挠性SMC材料被压制成模，并且被压制成它的形状的预成型体借助于温度进行固化。SMC方法主要适合于制造片状模塑物品。取决于物品的尺寸，制造时间在几秒至几分钟的范围内。由于现有技术的解决方案中的模具极其昂贵，因此经济上可行的批量通常为至少10,000个单位。另一个问题在于用SMC方法制造的物品的强度不是很大。

团状模塑料合成材料(BMC)方法也是一种热压制方法。填充有填充剂的精细分配量的增强模塑材料根据压缩模塑方法压制成模并且在更高温度下固化。在该方法中也存在的问题是模具昂贵，并且所使用的设备仅仅适合于该特定方法。

树脂转移模塑(RTM)是这样一种方法，其中增强材料在干的时候置于气密双侧模具中，所述模具的第二侧例如是真空袋。树脂在欠压或过压的帮助下通过增强物注射到模具之间的空间中。大物品也可以用该方法制造，但是在该情况下该装置也仅仅适合于该目的。此外，树脂的固化持续长时间。

又一种层压技术是例如在航空工业中使用很多的半固化层压。在半固化方法中，树脂的固化甚至在执行层压之前就开始，但是固化时间减慢。预制层压薄板必须在至少-18℃的温度下储存，使得树脂不会太快地固化。为此，预制半固化层压薄板的运输和储存是麻烦的。另外，用于半固化方法中的环氧树脂需要用于固化的精确和受控条件，例如在大约100kg/cm²的压力范围内的大约120℃-180℃的温度。层压板的密封借助于真空袋进行，并且后固化需要在上述温度范围内的大约30-60分钟的压热处理。

尤其例如与注射模塑结合的压缩模塑通常在借助于除了待层压的以外的塑料产品和由其它材料制造的产品的模具进行的制造中使用。然而，通常问题在于真空或其它铸造技术不能经济地应用于压缩模塑装置，而是必须独立地制造每个装置。另外，能够将充分加热应用于压缩模塑装置以用于固化待制造的物品，因此仅仅能够用它制造不需要固化反应的某些类型的物品。

所谓的“液压成形”技术在本领域中也是已知的，其中借助于液压和挠性膜，例如金属薄板在室温下压制成阴模或阳模或它们的组合。液压成形技术如今例如在汽车工业中使用很多。然而，目前使用的液压成形技术不适合于同时高温和高压缩压力，使得不能用它们制造例如需要固化的塑料复合结构。另外，固定模具的模具成本在这些解决方案中也较高。