[发明专利]通过真空注射-压缩-模塑制造热塑性复合物部件的方法、用于实施该方法的设备以及所得到的部件

说明书

本发明涉及用于制造结构或半结构复合物部件的特定方法，包括在保持处于真空下的闭合的两部分式模具中通过注射-压缩进行特定的模塑，此外，本发明涉及用于实施所述制造方法的特定设备、由此得到的结构或半结构部件、以及所述方法的特定用途，例如，与“模内”装配法组合。

用于由负载有长增强纤维的反应性组合物制造模塑复合物部件的现有方法通常需要在从模具移出后的再加工和修整操作，从而增高了用于最终部件的循环时间且显著地降低了生产率，此外还存在这样的事实：部件的孔隙率仍然相对地高，从而影响这些部件在其使用时的机械性能水平。具体地说，在机动车辆部件的情况下，模塑部件必须能够经受住在电泳条件下的处理且无任何问题。

本发明提出通过提供新的方法来消除这些缺点，所述新的方法特别地经由采用用于实施该方法的新的设备。

因此，所要解决的问题在于结构或半结构的最终复合物部件的快速制造，所述最终复合物部件在从模具移出后无需用于修整的再加工和/或机械加工操作且具有良好的机械强度，而且，允许使用具有在模塑温度下的低于50Pa.s、优选低于5Pa.s且更优选低于1Pa.s的熔体粘度的反应性热塑性预聚物。更特别地，在机动车辆部件的情况下，所述部件必须能够通过电泳且无任何特别的困难或问题。

本发明的解决方案提出了注射-模塑设备系统，其包括两部分式模具，一个是固定的且另一个是活动的并且由能压缩的密封物分开，从而形成在真空下无泄漏的模腔。这允许液态树脂的快速注射并使得能够无需存在通气孔，由此使得能够避免形成需要在从模具移出部件后进行机械加工操作的浇口：其为这样的方法，所述方法允许获得“净形状的”模塑部件且完全无需针对其最终用途的修整或机械加工。

在已经将树脂注射到所述模具中之后，所述模具的两个表面可彼此相对移动。这允许压紧由熔融树脂+纤维构成的组合并且最终使得能够获得具有非常低的孔隙度的复合物，由此给模塑部件提供了良好的机械强度。借助于额外的减压(相当于施加至模具表面的压力约为1毫巴、特别地低于1毫巴)来实施该压缩。

未经压紧(即未经压缩)的无泄漏的模腔允许材料的容易的缓慢移动，减少了注射时间，这是本发明的主要优点。由模具的闭合导致的所述压紧或压缩(在所产生的减压的影响下)确保了所述模腔的完全填充以及所述材料相对于所述增强物的横向缓慢移动这两者，所有这些在空腔中均处于约1毫巴、特别地低于1毫巴的压力下。所述模具具有在真空下的无泄漏的闭合且不含通气孔而且通过注射设备经由位于静态混合器头部的出口的水平处的进料器直接进料，如下面针对注射系统所描述的。

真空的存在、嵌入物的不存在以及树脂+纤维的组合的最终压紧的可能性使得能够仅注射所需要的且足以制得部件的树脂量，这是所述方法的节约的原因而且这是本发明方法的额外的优点。

压紧的可能性还使得能够使用在熔融状态下比通常用于LCM(复合物液态模塑)法例如RTM中的热固性树脂更粘的热塑性树脂(典型地为1-50Pa.s，相比于用于热固性RTM的低于1Pa.s)。此外，用于(通过减压)闭合所述模具的压力使得能够使用由制造成本更低的较轻且更实用的材料制成的模具。

所述树脂注射系统允许使用双组分反应体系且由两个单独的网络组成，在所述网络中，两种配混料彼此独立地循环且因此没有时间限制(无贮存期)。此外，该系统具有由机械系统控制的静态混合腔室(例如静态混合器的头部腔室)，允许所述两种成分刚好在注射到所述模具中之前以低于2分钟、优选低于1分钟、更特别地低于10秒的混合时间进行快速混合。显然，根据所述双组分体系的反应性来调节在注射到所述模具中之前的在静态混合器头部中的停留时间(双组分混合时间)，以避免在注射到特定的模塑系统中之前在所述混合物中发生聚合和凝结。

该系统允许使用反应性热塑性预聚物(特别是半芳族或半脂环族聚酰胺)以及链增长剂，这是用于获得具有良好机械性质的部件的手段，因为在所述预聚物与链增长剂的反应之后所形成的最终聚合物将具有高的Tg。在一个优选形式中，所述聚合物是半结晶的且具有高于200℃、优选高于220℃的结晶温度，这允许模塑部件通过电泳处理。

此外，采用具有高Tg的聚酰胺(HT PA)以及在高温(典型地180℃-400℃、优选200℃-300℃)下操作的注射工艺使得能够使用典型地具有低于5分钟、优选低于2分钟、甚至更优选低于1分钟的聚合的快速反应体系，并最终降低模塑循环时间。

所述系统使得能够使用由长度对直径的L/D长径比大于1000且优选大于2000的长增强纤维网络构成的预成型件。