[发明专利]用于热成形热塑性材料的方法和实施设备

说明书

本发明涉及用于成形由热塑性材料制成的预成型件的方法，以及用于实现所述方法的设备。该方法包括以下步骤：a)提供由具有表面(30)的由热塑性材料制成的预成型件(15)；b)通过辐射提供热能到所述预成型件(15)，以使其具有延展性；和c)在成形模具(26)内成形所述可延展预成型件(15)。此外，步骤b)涉及同时将气态流体喷射到所述预成型件(15)的表面(30)上，以便保护所述表面。

本发明涉及用于成形由热塑性材料制成的预成型件的方法，以及用于实现它的设备。

用于成形由热塑性聚合物材料形成的预成型件(通常被称为热成形)的方法允许产生三维件。因此，首先提供热塑性材料的板，其由于红外加热构件而具有延展性。然后，将延展板传送到成形模具内，该成形模具安装在压机中，并且适于通过使延展板变形而能够在三维中成形该件。最后，冷却模制件，使得热塑性聚合物材料恢复其刚性，然后将该件从成形模具中弹出。

加热构件安装在外壳中，成形模具位于外壳的下游，以便能够将延展板从外壳顺序地传送到成形模具，同时使能量损失最小化。

为了降低每个成形件的生产成本，需要减少这些件的制造时间。因此，变形顺序中的限制步骤是软化热塑性材料。因此，存在增加加热构件的功率的驱动，以精确地减少用于软化材料以便获得延展板的该步骤的时间。在这种情况下的风险是促进了材料表面的氧化，并且因此降低该表面的美学外观，并且在极端情况下，使其燃烧。此外，存在材料损失其一些特性，特别是机械特性，以及由于其添加剂的损失而具有的性能的风险。

此外，出现的并且本发明旨在解决的问题是提供一种成形方法，其使得可以减少热成形件的制造周期时间，而不会使它们从中成形的热塑性材料退化。

为此，根据第一方面，本发明提出一种成形由热塑性材料制成的预成型件的方法，包括以下步骤：a)提供由具有表面的热塑性材料制成的预成型件；然后通过辐射提供热能到所述预成型件，以使其具有延展性；以及，在成形模具内形成所述延展预成型件。此外，在步骤a)中，提供热塑性复合材料，并且在步骤b)中，气态流体同时喷射在所述预成型件的表面，以保护所述表面。

因此，本发明的特征是使用气态流体，例如空气，其在材料的加热期间以均匀流的形式喷射到预成型件的表面上。因此，提供了更多的热功率同时限制了表面的温度上升。以这种方式，并以令人惊讶的方式，可以将热塑性材料加热至其熔融温度，而不一定氧化其表面或使其燃烧。结果，充分地降低了预成型件的温度升高的时间。例如，在预成型件相对较厚的条件下，其减少50％。此外，材料的表面状态显示没有使其退化的迹象，或显示了抑制氧化的迹象。由于预成型件温度升高的时间减少了，所以成形完全循环时间也减少了同样多，因此，制造件的成本也因此降低。

热塑性复合材料是指包括由热塑性聚合物和增强元件(例如纺织材料的层)制成的基质的材料。热塑性聚合物例如是聚酰胺或更刚性的材料，例如聚醚醚酮。纺织材料例如由玻璃或碳纤维编织纺织品制成。以这种方式，复合材料对应力下的变形具有比没有增强材料的热塑性材料大的抗变形性。

根据实施本发明的特别有利的方法，在步骤a)和步骤b)之间，热能通过传导进一步提供给所述预成型件，以便预热所述预成型件。因此，由于在通过辐射加热的步骤的上游的通过传导预热的这一步骤，已经向预成型件供应了大量的热能，而不使其表面退化。因此，预成型件达到基本上小于其熔融温度的温度，使得其表面不发粘。以这种方式，通过组合两种能量供应模式，通过传导和通过辐射，件制造周期时间进一步减少。因此，不仅循环时间减少，因此生产率降低，而且，用于成形预成型件所需的能量总量减少。

有利地，所述气态流体在基本垂直于所述预成型件表面的方向上喷射。这种取向允许在预成型件的表面处的更好的热交换，并且因此允许其被更好地保护。

此外，以优选的方式，使所述预成型件与加热板接触，以便通过传导提供热能到所述预成型件。由于使所述预成型件与加热板接触，因此材料表面的氧化的可能性降低，因为空气的量以及因此氧的量在界面处是较低的。因此，热能通过材料内部的传导更快地扩散以到达预成型件的芯。