空心型材复合技术的制作方法

1.本发明涉及一种用于生产具有至少一个功能元件的复合部件的过程，该至少一个功能元件由至少一个圆柱形空心型材和有待借助于特定的注射模制方法被引入到空心型材中的至少一种塑料组成。


背景技术：

2.即使现在，在机动车辆构造中存在许多使用复合部件的情况。复合部件通常由结合到至少一个单独生产的塑料元件的金属闭合空心型材生产。两个单独部件的生产以及最后这至少两个部件的结合导致制造和组装复杂性的水平升高。此外，为了将空心型材结合到(多个)塑料元件，需要呈螺杆、螺母、铆钉等形式的附加结合器件，这进而通常需要更多的构造空间并导致复合部件的重量更高。
3.仅由塑料组成的同类复合部件(即，空心型材和塑料元件两者都由塑料制成)与由金属材料制成的等效部件相比，在给定可接受尺寸的横截面下不仅示出了较低的强度和刚度，而且还示出了在突发应力下的能量吸收方面的缺点。
4.wo 01/87568 a1描述了一种用于通过对半成品管状金属材料进行液压成形来由金属/塑料复合材料生产模制件的过程，为此目的，将半成品材料插入到具有对应于模制件轮廓的模具空间的至少两部分式模具中，将模具闭合，并且用来自至少一个端面的聚合物熔体将半成品管状材料在其开口端面处压力密闭地密封并在高压下成形到模具空间中。借助于常规的注射模制系统，通过注射模制迫使聚合物熔体进入半成品材料中。在聚合物熔体在金属模制件的壁区域中充分凝固之后，从模制件中移出聚合物熔体，以便获得具有内部塑料涂层的金属模制件。
5.ep 3369544 a1的发明涉及一种用于由至少一个空心型材基础结构和定位在该至少一个空心型材基础结构的内部中的支撑元件生产复合部件的过程。
6.wo 2009/077026 a1描述了一种用于由空心型材和注射模制元件生产复合部件的过程，其中，该注射模制元件在外部被模制到空心型材上，使得空心型材沿外周方向被束缚地夹紧，其中，至少一个形状配合元件在空心型材中形成并被包括在注射模制操作中，因为在空心型材的端部之间的形状配合元件在外周方向和纵向范围方面以受限制方式成型或模制以给出空心型材。
7.ep 3369544 a1涉及一种用于由至少一个空心型材和有待定位在该至少一个空心型材内的至少一个支撑元件生产复合部件的过程，其中，塑料从外部施加到空心型材。
8.de 202018001599 u1描述了一种基于圆柱形空心型材的演示器，其被呈180
°
(变化幅度在 /-10％范围内)相互相对的布置的两个臂以环形式包围，其中，这些臂借助于注射模制通过外部施加塑料而安装在空心型材上。
9.现有技术中描述的这些过程的缺点是，将塑料在外部施加到空心型材会导致空心型材壁的局部塌陷，或者导致塑料通过空心型材壁中的有意的穿孔而不可控制地渗透到空心型材中。附加地，显著的缺点是不可能加工出具有弯曲部(尤其是90
°
弯曲部)的空心型
材。在具有弯曲部的空心型材的情况下，由于注射压力或压缩压力，不可能如在ep 3369544 a1的情况下那样引入支撑体并因此避免空心型材的塌陷。附加地，ep 3369544 a1的过程的缺点是用于生产合适的支撑元件的上游步骤，这些支撑元件必须相对于在每种情况下有待使用的空心型材单独地匹配和预制。
10.因此，本发明的目的是提供一种用于基于具有至少一个弯曲部的至少一个薄壁空心型材和有待借助于注射模制生产的至少一个功能元件来生产复合部件的过程，其中，该至少一个功能元件既径向地又以轴向形状配合和机械刚性的方式结合到空心型材。
11.在本发明的上下文中，关于根据本发明使用的空心型材，“薄壁”优选地意指空心型材的直径与壁厚的比率在从5:1至300:1的范围内。
12.此外，有待根据本发明生产的复合部件不应具有制造方面的上述缺点或强度和刚度性质方面的缺点及因此还有能量吸收特性方面的缺点达到明显降低的程度(如果有的话)，并且应出于以经济上可行的制造方式系统或模件形成的目的而准许高度的功能整合。


技术实现要素：

13.该目的通过一种用于通过以下方式生产复合部件的过程来实现：
14.a)提供注射模具，该注射模具具有至少一个可打开型腔和沿闭合方向的模具尺寸a及与模具的闭合方向成直角的模具尺寸b以及对应于型腔在模具尺寸a和b的区域中的圆周的型腔圆周uw、以及至少一个辅助型腔，
15.b)提供呈空心圆柱体形式的至少一个空心型材，该至少一个空心型材具有：
16.i)空心型材圆周uh、壁厚s、外直径c和纵向轴线l，
17.ii)具有角度w的至少一个弯曲部，以及
18.iii)沿着其纵向轴线l的至少一个穿孔2，
19.并且在空心型材的未弯曲区域中
20.iv)具有在从5:1至300:1范围内的外直径c与壁厚s的比率，其中在模具接触表面的区域中的外直径c比模具尺寸a大从0.1％至5％的范围且比模具尺寸b小从0.1％至5％的范围，并且
21.v)外直径c的数值是基于沿空心型材的纵向轴线l的方向90
°
观察的，并且
22.vi)空心型材圆周uh＝c
·
π对应于闭合状态下的至少一个模具型腔的型腔圆周uw，并且
23.vii)模具接触表面k是指闭合状态下的模具与空心型材的密封表面，
24.c)将该至少一个空心型材引入到注射模具的至少一个型腔中，
25.d)闭合注射模具的至少一个型腔并沿该至少一个型腔的闭合方向在其模具接触表面处压缩空心型材，
26.e)将塑料注射到空心型材的内部中，且同时经由空心型材中的至少一个穿孔2填充该至少一个辅助型腔，
27.f)通过注射气体或流体或者这两者的组合，将多余的塑料通过空心型材中的两个侧向开口中的至少一个挤出，
28.g)冷却在e)中被引入到空心型材和辅助型腔中的塑料熔体(凝固)，以及
29.h)从注射模具中取出成品复合部件，并且可选地去除注道，
30.条件是：过程步骤a)中的模具尺寸a、模具尺寸b和型腔圆周uw的数值涉及注射模具的其中空心型材的未弯曲区域所处于的区域，并且空心型材是基于金属或复合材料，并且该至少一个可打开型腔与该至少一个辅助型腔一起构成复合部件的轮廓，并且可打开型腔具有带有至少一个弯曲部的管状形状。
31.令人惊讶的是，本发明的过程准许生产由空心型材组成的复合部件，其中塑料被引入到空心型材的内部中并且塑料施加到空心型材的内壁，这从一开始就防止了空心型材的塌陷。通过设置在空心型材中的至少一个穿孔2，附加地，有可能在一个注射模制操作中通过空心型材的内部填充至少一个辅助型腔，且因此将至少一个功能元件联结到空心型材。附加地，本发明的过程准许使用具有不可通过上述现有技术加工的至少一个弯曲部的空心型材。
32.在一个实施例中，本发明涉及一种可通过以下方式获得的复合部件：
33.a)提供注射模具，该注射模具具有至少一个可打开型腔和沿闭合方向的模具尺寸a及与模具的闭合方向成直角的模具尺寸b以及对应于型腔在模具尺寸a和b的区域中的圆周的型腔圆周uw、以及至少一个辅助型腔，
34.b)提供呈空心圆柱体形式的至少一个空心型材，该至少一个空心型材具有：
35.i)空心型材圆周uh、壁厚s、外直径c和纵向轴线l，
36.ii)具有角度w的至少一个弯曲部，以及
37.iii)沿着其纵向轴线l的至少一个穿孔2，
38.并且在空心型材的未弯曲区域中
39.iv)具有在从5:1至300:1范围内的外直径c与壁厚s的比率，其中在模具接触表面的区域中的外直径c比模具尺寸a大从0.1％至5％的范围且比模具尺寸b小从0.1％至5％的范围，并且
40.v)外直径c的数值是基于沿空心型材的纵向轴线l的方向90
°
观察的，并且
41.vi)空心型材圆周uh＝c
·
π对应于闭合状态下的至少一个模具型腔的型腔圆周uw，并且
42.vii)模具接触表面k是指闭合状态下的模具与空心型材的密封表面，
43.c)将该至少一个空心型材引入到注射模具的至少一个型腔中，
44.d)闭合注射模具的至少一个型腔并沿该至少一个型腔的闭合方向在其模具接触表面处压缩空心型材，
45.e)将塑料注射到空心型材的内部中，且同时经由空心型材中的至少一个穿孔2填充该至少一个辅助型腔，
46.f)通过注射气体或流体或者这两者的组合，将多余的塑料通过空心型材中的两个侧向开口中的至少一个挤出，
47.g)冷却在e)中被引入到空心型材和辅助型腔中的塑料熔体(凝固)，以及
48.h)从注射模具中取出成品复合部件，并且可选地去除注道，
49.条件是：过程步骤a)中的模具尺寸a、模具尺寸b和型腔圆周uw的数值涉及注射模具的其中空心型材的未弯曲区域所处于的区域，并且空心型材是基于金属或复合材料，并且该至少一个可打开型腔与该至少一个辅助型腔一起构成复合部件的轮廓，并且可打开型腔具有带有至少一个弯曲部的管状形状。
50.本发明尤其优选地涉及一种用于生产复合部件的过程，其特征在于，
51.a)提供至少两部分式注射模具，其具有对应于复合部件的轮廓的型腔，
52.具有模具接触表面(k)，
53.具有模具半部(4)和模具半部(5)，
54.具有有待打开的至少一个型腔和沿闭合方向(6)的一个模具尺寸(a)，以及
55.与注射模具的闭合方向(6)成直角的模具尺寸(b)，以及
56.对应于该至少一个可打开型腔在模具尺寸(a)和(b)的区域中的圆周的型腔圆周(uw)，以及
57.用于功能元件(3)的至少一个辅助型腔，
58.b)呈空心圆柱体形式的至少一个空心型材，该至少一个空心型材具有：
59.i)空心型材圆周(uh)、壁厚(s)、外直径(c)、内表面(7)和纵向轴线(l)，
60.ii)具有角度(w)的至少一个弯曲部，以及
61.iii)沿着其纵向轴线(l)的至少一个穿孔(2)，
62.并且在空心型材(1)的未弯曲区域中
63.iv)具有在从5:1至300:1范围内的外直径(c)与壁厚(s)的比率，其中在模具接触表面(k)的区域中的外直径(c)比模具尺寸(a)大从0.1％至5％的范围且比模具尺寸(b)小从0.1％至5％的范围，并且
64.v)外直径(c)的数值是基于沿空心型材的纵向轴线(l)的方向90
°
观察的，并且
65.vi)空心型材圆周uh＝c
·
π对应于闭合状态下的该至少一个可打开型腔的型腔圆周(uw)，并且
66.vii)模具接触表面(k)是指闭合状态下的注射模具与空心型材(1)的密封表面，
67.c)将该至少一个空心型材(1)插入到注射模具的至少一个可打开型腔中，
68.d)闭合注射模具的至少一个可打开型腔并沿该至少一个可打开型腔的闭合方向在其模具接触表面(k)处压缩空心型材(1)，
69.e)将塑料注射到空心型材(1)的内部中，且同时经由空心型材(1)中的该至少一个穿孔(2)填充该至少一个辅助型腔，其中，留在空心型材(1)中的塑料在空心型材(1)的内表面(7)上留下塑料涂层(11)，
70.f)通过注射气体或流体或者这两者的组合，将多余的塑料通过空心型材(1)中的两个侧向开口中的至少一个挤出，
71.g)冷却在过程步骤e)中被引入到空心型材(1)以及通过穿孔(2)被引入到辅助型腔中的塑料熔体，以及
72.h)从注射模具中取出成品复合部件，并且可选地去除注道，
73.条件是：过程步骤a)中的模具尺寸(a)、模具尺寸(b)和型腔圆周(uw)的数值涉及注射模具的其中存在空心型材(1)的未弯曲区域的区域，并且空心型材(1)是基于金属或复合材料，并且该至少一个可打开型腔与该至少一个辅助型腔一起构成复合部件的轮廓，并且可打开型腔具有带有至少一个弯曲部的管状形状。
74.有待注射到空心型材(1)的内部中的塑料且同时借助于空心型材的壁中的至少一个穿孔(2)塑造至少一个功能元件(3)以及填充密封穿孔(2)的至少一个辅助型腔，这种组合造成了空心型材(1)以形状配合方式结合到功能元件(3)，并且基于空心型材(1)阻挡了
沿x、y和z方向平移以及绕x、y和z轴旋转的所有自由度，且因此至少沿轴向方向、优选地沿轴向和径向方向的耐剪切和剪切刚性连接。
75.不需要如在现有技术中那样随后取出支撑元件。代替地，在最终凝固其中的塑料之前，通过注射气体或液体再次从空心型材的内部去除多余的塑料。
76.应注意，为避免疑义，以一般术语或在优选范围内以任何期望的组合提及的所有参考的定义和参数均被涵盖。在本技术的上下文中引用的标准被认为意指在申请日有效的版本。在本发明的上下文中，术语注射模具和模具同义地使用。
77.过程步骤d)中的压缩意指空心型材的变形，其中没有引起尺寸的增加，而仅仅是形状的变化。在出于公差原因加大空心型材圆周(uh)的尺寸的情况下，其本质上同样引起形状的变化。在模具闭合移动即将结束时，在本发明的上下文中，本领域技术人员可以检测到圆周的轻微减小。
78.在本发明的上下文中，辅助型腔被理解为意指用于连接到空心型材(1)内的塑料的功能元件(3)的、有待在过程步骤e)的注射模制中填充的至少一个型腔。
79.在本发明的上下文中，穿孔被理解为意指在壁中的并与空心型材(1)的纵向轴线成直角的至少一个开口、钻孔或孔。根据本发明，空心型材中的该至少一个穿孔(2)用于塑造有待通过注射模制生产的该至少一个功能元件(3)。
80.根据本发明，使用呈空心圆柱体形式的空心型材(1)。如果直圆柱体沿着其纵向轴线具有钻孔，则将这称为空心圆柱体。由于钻孔沿着其纵向轴线，有待根据本发明使用的空心型材具有两个开口端面(在本发明的上下文中也称为侧向开口)。对于空心圆柱体(理想地，直管道件)，除纵向轴线(l)和外直径(c)之外，特定参数还有空心型材圆周uh＝c
·
π和壁厚(s)。结果，在本发明上下文中，对应的数值涉及有待根据本发明使用的空心型材的未弯曲区域。有待根据本发明使用的空心型材(1)优选地是管。
81.在一个实施例中，由于制造公差，有待根据本发明使用的呈空心圆柱体形式的空心型材(1)可能不同于理想的圆形圆周。在这种情况下，空心型材圆周(uh)与注射模具型腔的接触表面内圆周的比率在从1.001:1至1.1:1的范围内。
82.剪切强度是物理常数，其描述由有待被剪断的材料提供的阻力，即，通过试图沿纵向方向移动两个相邻面的力分离。剪切强度通过剪切模量(也称为刚性模量)来确定。在本发明的上下文中，“以耐剪切方式彼此结合”意指空心型材以形状配合方式结合到至少一个功能元件，所述结合沿空心型材的轴向方向、优选地沿轴向和径向方向是剪切刚性的。
83.剪切刚度是材料的剪切模量g与横截面积a的乘积：
[0084][0085]
横截面相关的校正因子考虑到了剪切应力t在横截面上的不均匀分布。剪切刚度常常还依据剪切面积as来表示。参见：https://de.wikipedia.org/wiki/steifigkeit。
[0086]
在本发明的上下文中，以形状配合方式的结合通过参与彼此解不开的结合的至少两个结合参与者的互相啮合而发生，并且仅可以通过破坏彼此再次分离。参见：https://de.wikipedia.org/wiki/verbindungstechnik。
[0087]
本发明的优选实施例
[0088]
在优选的或替代性实施例中，在过程步骤b)之前、期间或之后，在提供至少一个功
能元件(3)的位置处，从外部将该至少一个穿孔(2)引入到空心型材(1)的壁中，该至少一个穿孔呈孔或钻孔形式、优选地呈多个孔或钻孔形式。在这种情况下，在过程步骤a)之前相应地适配注射模具型腔。
[0089]
在优选的或替代的实施例中，通过附加措施，本领域技术人员自由地辅助将借助于注射模制而同时塑造到空心型材中的功能元件(3)结合到空心型材(1)。此类措施包括将突缘(bead)、孔或钻孔引入到空心型材壁中或者应用附加的锚固元件。
[0090]
在过程步骤f)的情况下，注射至少一种气体或一种流体。在使用气体的情况下，偏爱使用git过程(git＝气体注射技术)，其中由于将气泡直接注射(优选地，借助于注射器或针)到有待在过程步骤e)中注射的塑料熔体的热芯中，因此在气体的注射部位处不需要单独的压力密闭性密封。这在使用流体(优选地，水)的情况下同样适用。水注射技术也称为水内压注射模制(wid)。原则上，它对应于气体注射技术，除了借助注射器将水而不是气体注射到新鲜注射的塑料中之外。
[0091]
过程步骤a)
[0092]
过程步骤a)包括：提供注射模具，该注射模具具有至少一个可打开型腔和沿闭合方向的模具尺寸(a)及与模具的闭合方向成直角的模具尺寸(b)以及对应于型腔在模具尺寸(a)和(b)的区域中的圆周的型腔圆周uw、以及至少一个辅助型腔。根据本发明，闭合方向(6)涉及有待使用的注射模具，并且模具尺寸(a)、模具尺寸(b)和型腔圆周(uw)的数值涉及注射模具的其中空心型材的未弯曲区域(将)处于的区域。
[0093]
优选地，根据本发明使用的注射模具具有两个模具半部。然而，根据有待制造的复合部件的配置，在优选实施例中，模具半部进而可以由多个段组成。本领域技术人员将注射模具的设计适配成根据有待制造的复合部件使用。有待根据本发明在过程步骤a)中提供的注射模具及其制造商的概述可以在w.michaeli、g.menges、p.mohren、anleitung zum bau von spritzgieβwerkzeugen的[how to make injection molds[如何制造注射模具](第5次完全修订版，汉泽尔出版社慕尼黑维也纳1999(英文版2001))中找到。
[0094]
优选地，根据本发明使用的注射模具具有以下特征，以便使得根据本发明使用的空心型材(1)在所有其尺寸和形状公差的情况下均可以不用力就插入到该注射模具中：
[0095]
i.注射模具必须为这样的，即，在模具闭合的过程中，它相对于空心型材(1)的没有提供功能元件的区域来闭合注射模具型腔。为此目的，在注射模具中，既在注射模具型腔的轴向端处又围绕有待注射模制的功能元件(3)，模具需要具有接触表面(k)，这些接触表面在注射模具闭合期间将空心型材从其外直径(c)压缩到模具尺寸(a)，这同时将外直径(c)更改为与其成直角的模具尺寸(b)。
[0096]
ii.在优选实施例中，该至少两个模具半部相对于注射模具中的空心型材(1)的接触表面被执行为使得除i.中描述的压缩之外，附加地，空心型材还被压缩到一定形状，范围为从模具尺寸(a)和模具尺寸(b)的-0.01％至-1％。
[0097]
iii.注射模具中的该至少两个模具半部的接触表面(这些接触表面已在i.和ii.中提到)在模具闭合的情况下在空心型材(1)的整个范围在未弯曲区域中围封该空心型材，并且优选地具有在从1.0mm至10.0mm范围内的宽度，即，沿空心型材(1)的轴向方向观察的范围。
[0098]
iv.在一个实施例中，该至少两个模具半部相对于注射模具中的空心型材(1)的接
触表面被执行为使得模具中的这些区域通过硬化插入件构成。优选地，这些硬化插入件具有在从50hrc至62hrc范围内的洛氏硬度。因此，硬度在惯常的弯曲和冲孔工具的范围(region)内。
[0099]
参见：https://de.wikipedia.org/wiki/rockwell_(einheit)。
[0100]
v.注射模具必须围绕空心型材(1)在注射模具型腔外部的其与空心型材(1)的接触表面之间提供间隙。在密封表面外部的这个间隙优选地是在从空心型材标称直径(优选地，管直径)的2％至30％、更优选地2％至10％的范围内。
[0101]
在将管用作空心型材(这根据本发明是优选的)的情况下，偏爱提供卵形模具接触表面。
[0102]
过程步骤b)
[0103]
在过程步骤b)之前，通过在任何位置处弯曲力的作用形成空心型材(1)。有待根据本发明使用的空心型材(1)中的该至少一个弯曲部需要在过程步骤a)之前相应地调节注射模具型腔。
[0104]
在过程步骤b)中，呈空心圆柱体形式的至少一个空心型材是基于金属或基于金属复合材料(尤其是基于金属)，该至少一个空心型材具有：
[0105]
i)空心型材圆周(uh)、壁厚(s)、外直径(c)、内表面(7)和纵向轴线(l)，
[0106]
ii)具有角度(w)的至少一个弯曲部，以及
[0107]
iii)沿着其纵向轴线(l)的至少一个穿孔(2)，
[0108]
并且在空心型材的未弯曲区域中
[0109]
iv)具有在从5:1至300:1范围内的外直径(c)与壁厚(s)的比率，其中在模具接触表面(k)的区域中的外直径(c)比模具尺寸(a)大从0.1％至5％的范围且比模具尺寸(b)小从0.1％至5％的范围，并且
[0110]
v)外直径(c)的数值是基于沿空心型材的纵向轴线(l)的方向90
°
观察的，并且
[0111]
vi)空心型材圆周uh＝c
·
π对应于闭合状态下的该至少一个可打开型腔的型腔圆周(uw)，并且
[0112]
vii)模具接触表面(k)是指闭合状态下的注射模具与空心型材的密封表面，
[0113]
根据本发明使用的空心型材(1)可以通过各种方法生产、具有各种横截面形状、并且由各种材料组成。优选地，它使用以下技术中的至少一者生产：股压制、股拉延、无缝拉延、纵向焊接、螺旋焊、缠绕和拉挤成型。关于复合材料基空心型材，偏爱采用用于其生产的方法包括rtm(树脂转移模制)、真空灌注和压缩模制。根据本发明偏爱使用的空心型材(1)具有圆形或椭圆形空心型材圆周(uh)。根据本发明使用的空心型材的椭圆形空心型材圆周与理想的圆形空心型材圆周的变化不超过10％。基于直径为10cm的圆形空心型材圆周，这意味着，根据本发明使用的椭圆形空心型材在主轴上测量不超过11cm并且在副轴上测量不超过9cm。优选地，有待在过程步骤b)中提供的具有至少一个弯曲部的空心型材具有在从0.1mm至10.0mm范围内的壁厚s。附加地，有待根据本发明使用的空心型材以及端面处的两个开口具有沿着其纵向轴线(l)的至少一个穿孔(2)以用于填充至少一个辅助型腔。
[0114]
优选地，有待根据本发明使用的基于金属或复合材料基空心型材具有纵向轴线(l)，该纵向轴线具有在从60mm至2000mm范围内的长度，以便它们可作为具有至少一个功能元件的复合部件安装到机动车辆中。在给出弯曲空心型材的长度数值时，本领域技术人员
是指“解开长度”。解开长度是直管在弯曲之前的长度。原则上，根据本发明可替代地使用具有较长解开长度的空心型材，以便因此生产本发明的较长复合部件。对于金属基空心型材，特别偏爱使用钢、铝或铝合金。
[0115]
在本发明的上下文中，术语“复合材料”涉及至少一种增强剂与可塑组分、基质塑料的组合。取决于复合材料的几何形状，本领域技术人员将区分颗粒复合材料、纤维复合材料、层压材料、渗透复合材料和结构复合材料。纤维复合材料被划分为短纤维、长纤维和连续纤维复合材料。复合材料的组分本身可以再次为复合材料。在颗粒复合材料和纤维复合材料的情况下，微粒或纤维被嵌入到复合材料的其他组分中(称为基质)。在纤维复合材料中，纤维可以沿一个或多个特定方向延伸或具有优先方向。
[0116]
纤维复合材料可以分层生产，但如果连续层为同一类型，则结果仍然不是层压材料。然而，此处也使用术语“层压材料”。层压材料由不同数量的叠加层组成。
[0117]
在复合材料基空心型材的情况下，根据本发明偏爱那些基于热塑性塑料或热固性塑料作为基质聚合物的空心型材。所用的塑料优选地为聚酰胺(pa)、聚对苯二甲酸亚烷基酯、聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)或聚氯乙烯(pvc)。用于本发明的复合材料基空心型材的热塑性塑料优选地为聚酰胺或聚对苯二甲酸亚烷基酯。所用的聚酰胺优选地为尼龙-6。所用的聚对苯二甲酸亚烷基酯优选地为聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)，尤其是pbt。优选的热固性塑料是环氧树脂、可交联的聚氨酯或不饱和的聚酯树脂。
[0118]
复合材料基空心型材包括至少一种增强剂以及有待用作基质的塑料。偏爱使用玻璃纤维作为增强剂。尤其优选地，增强剂的用量在每100质量份热塑性塑料从10至400质量份的范围内。在一个实施例中，有待根据本发明使用的空心型材是基于热塑性塑料基复合材料，其中增强剂基本包括纤维垫的编织物或稀松布，尤其是基于长玻璃纤维或连续玻璃纤维(gfrp)的玻璃纤维垫。然而，作为替代方案，也有可能使用碳纤维增强的塑料基复合材料(cfrp)、芳纶纤维增强的塑料基复合材料(afrp)、天然纤维增强的塑料基复合材料(nfrp)和木材-塑料复合材料(wpc)。根据本发明，复合材料基空心型材优选地为多层复合管道，尤其是那些其中铝芯借助于结合层在任一侧上被交联塑料包围的多层复合管道；https://de.wikipedia.org/wiki/mehrschichtverbundrohr引用了聚乙烯(pe-xe)。
[0119]
在复合材料基空心型材的情况下，尤其优选的是那些通过注射模制过程由玻璃纤维增强的尼龙-6生产的空心型材，其中每100质量份聚酰胺具有10至233质量份玻璃纤维。
[0120]
用于复合材料基空心型材的聚酰胺(pa)可以由不同的单元合成并通过各种方法生产。在具体的应用中，有待用于此目的的聚酰胺可以单独使用，或者可以以本领域技术人员已知的方式改性，以给出具有特别调节的性质组合的材料。同样合适的是具有一定分率的其他聚合物的pa共混物，优选地具有一定分率的聚乙烯、聚丙烯或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)，在这种情况下，可选地，有可能使用一种或多种增容剂来补偿此类共混物中出现的相位失配。如果需要，可以通过添加弹性体来改善聚酰胺的性质。
[0121]
用于生产聚酰胺的众多程序是已知的；取决于所期望的最终产品，使用不同的单体单元或各种链转移剂来确立目标分子量，要不然使用具有反应基团的单体以用于随后预期的后处理。
[0122]
偏爱用于聚酰胺基复合材料的聚酰胺通过在熔体中缩聚而制备；在本发明的上下文中，内酰胺的水解聚合也被认为是缩聚。
deutschland gmbh)以的名称获得。
[0130]
在一个实施例中，用于生产复合材料基空心型材的热塑性塑料至少是聚乙烯(pe)。聚乙烯[cas号9002-88-4]是半晶质和非极性热塑性塑料。有可能经由选择聚合条件来调节摩尔质量、摩尔质量分布、平均链长和支化度。在不同密度的基础上，在四种主要类型之间进行区分，不过不总是一律地使用缩写：
[0131]
·
高密度聚乙烯，pe-hd或hdpe
[0132]
·
中密度聚乙烯，pe-md或mdpe
[0133]
·
低密度聚乙烯，pe-ld或ldpe
[0134]
·
线性低密度聚乙烯，pe-lld或lldpe。
[0135]
有待根据本发明用作基质聚合物的的聚乙烯最优选地是hdpe或ldpe。
[0136]
在一个实施例中，用于生产复合材料基空心型材的热塑性塑料至少是聚丙烯(pp)。pp[cas号9003-07-0]是半晶质热塑性塑料并形成聚烯烃组的一部分。聚丙烯通过借助催化剂聚合单体丙烯而获得。
[0137]
在一个实施例中，用于生产复合材料基空心型材的基质热塑性塑料至少是聚碳酸酯(pc)。特别偏爱使用基于以下各者的聚碳酸酯：2,2-双(4-羟基苯基)丙烷(双酚a)、双(4-羟基苯基)砜(双酚s)、二羟基二苯基硫化物、四甲基双酚a、1,1-双(4-羟基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷(bptmc)、或1,1,1-三(4-羟基苯基)乙烷(thpe)。基于双酚a的pc的使用是尤其优选的。根据本发明使用的pc例如可从勒沃库森的科思创公司(covestro ag)以的名称获得。
[0138]
在一个实施例中，用于生产复合材料基空心型材的基质热塑性塑料至少是聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)[cas号24968-12-5]。pbt通过双(4-羟基丁基)对苯二甲酸酯中间体的缩聚而形成。后者可以通过丁烷-1,4-二醇和对苯二甲酸的酯化或通过在酯交换催化剂(例如，钛酸四异丙酯)的存在下对苯二甲酸二甲酯与丁烷-1,4-二醇的催化酯交换而制备。特别偏爱使用的pbt包含：基于二羧酸的至少80mol％、优选地至少90mol％的对苯二甲酸残基；以及基于二醇组分的至少80mol％、优选地至少90mol％的丁烷-1,4-二醇残基。根据本发明使用的pbt例如可从科隆朗盛德国有限公司(lanxess deutschland gmbh)以的名称获得。
[0139]
在一个实施例中，用于生产复合材料基空心型材的基质热塑性塑料至少是聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)。pet[cas号25038-59-9]是由基于单体乙二醇和对苯二甲酸的聚酯家族通过缩聚而制备的热塑性聚合物。特别偏爱使用的pet包含：基于二羧酸的至少80mol％、优选地至少90mol％的对苯二甲酸残基；以及基于二醇组分的至少80mol％、优选地至少90mol％的乙二醇残基。pet可以来源于例如苏尔茨巴赫的泰科纳德国公司(ticona gmbh)。
[0140]
在一个实施例中，用于生产复合材料基空心型材的热塑性塑料至少是聚氯乙烯(pvc)[cas号9002-86-2]。作为无定形热塑性塑料，pvc是硬且脆的，并且仅通过添加增塑剂和稳定剂就能使其柔软、可成形并适合于工业应用。pvc因其在地板覆盖物、窗户型材、管道、电缆绝缘和护套以及唱片中的用途而闻名。根据本发明偏爱使用如通常用于管道和型材的刚性pvc(pvc-u)。作为空心型材的刚性pvc管例如可从科隆德国蒂森克虏伯塑料公司(thyssenkrupp plastics germany)获得。
[0141]
该至少一个弯曲部w优选地在过程步骤c)之前被引入空心型材(优选地，管道)中，该至少一个弯曲部在引入穿孔2之前抑或之后提供。该至少一个弯曲部w优选地具有从直纵向轴线l的在从1
°
至180
°
范围内的偏转。然而，随着对注射模具的调节，从直纵向轴线的超过180
°
的偏转也是可能的，以便实现呈螺杆或弓形结构形式的复合部件。举例来说，在上文已经引用的de 19 946 011 a1中或在de 10 2013 212758 a1中描述了管的形成。
[0142]
过程步骤c)
[0143]
在过程步骤c)中，将空心型材(1)插入到注射模具的至少一个型腔中。
[0144]
除了有待在过程步骤b)中提供的空心型材(1)的配置之外，有待在过程步骤a)中提供的注射模具的配置也同样很重要，以便根据本发明的过程(尤其是模具型腔的插入和密封)无困难地工作。
[0145]
空心型材(1)在此被插入到型腔中而其没有扩展。对空心型材(1)与注射模具的型腔之间的联结处的密封仅通过空心型材圆周(uh)的形状变化就能实现，而空心型材本身的圆周保持不变。
[0146]
在优选地使用具有圆形空心型材圆周的空心型材(即，呈管形式)的情况下，存在形状的变化，优选地变为椭圆形。在使用具有椭圆形空心型材圆周的空心型材的情况下，优选地存在变为圆形圆周的形状的变化。偏爱利用至少一个支架将有待以管形式使用的空心型材固定在注射模具中。
[0147]
优选地，在模具接触表面(k)处空心型材圆周(uh)与注射模具的型腔圆周(uw)的比率在从1:1至1.1:1的范围内。
[0148]
本领域技术人员非常令人惊讶的是，即使在与型腔圆周(uw)相比出于公差原因加大空心型材圆周(uh)的尺寸的情况下，间隙或联结处也可靠地闭合并因此关于注射模制操作而被密封。在本发明的过程中，出于公差原因加大尺寸并不重要。
[0149]
由于在过程步骤e)中以发明性方式将塑料注射到空心型材(1)中，因此多余的塑料材料并未注射到注射模具的分离平面中。由于在空心型材壁中提供了至少一个穿孔2以便同时在空心型材(1)中配置至少一个功能元件(3)，塑料首先填充预期用于该目的的一个或多个型腔。本发明的过程的这种性质(即，随着注射模具的闭合空心型材(1)的形状发生变化，且因此同时相对于空心型材外表面来密封注射模具型腔)准许同时配置固定地结合到所施加的塑料的(多个)功能元件(3)，该塑料涂覆空心型材(1)的内表面(7)。与现有技术相比，不需要附加的过程步骤，并且循环时间大大缩短。
[0150]
优选地，根据本发明使用的注射模具以及还有根据本发明使用的空心型材(1)具有以下特征，以便使得后者在所有其尺寸和形状公差的情况下均可以不用力就插入到过程步骤a)中所提供的模具中：
[0151]
i.注射模具的特性必须为这样的，即，在闭合模具时，它密封用于功能元件的第二型腔。为此目的，在注射模具中，在辅助型腔的轴向端处需要接触表面，这些接触表面在闭合注射模具期间沿闭合方向将空心型材(1)从外直径(c)压缩到模具尺寸(a)，这同时将与闭合方向成直角的外直径(c)更改为模具尺寸(b)。
[0152]
ii.在一个实施例中，注射模具的至少两个半部相对于注射模具中的空心型材(1)的接触表面被执行为使得除i.中描述的压缩之外，附加地，空心型材(1)还被压缩到一定形状，范围为从模具尺寸(a)和模具尺寸(b)的-0.01％至-1％。
[0153]
iii.注射模具中的该至少两个注射模具半部的接触表面(这些接触表面已在i.和ii.中提到)在模具闭合的情况下在空心型材(1)的整个范围围封该空心型材，并且优选地具有在从1.0mm至10.0mm范围内的宽度，即，沿空心型材的轴向方向观察的范围。
[0154]
iv.在一个实施例中，该至少两个注射模具半部相对于注射模具中的空心型材的接触表面被执行为使得注射模具中的这些区域通过硬化插入件构成。这些硬化插入件优选地具有在从50hrc至62hrc范围内的洛氏硬度。因此，硬度在惯常的弯曲和冲孔工具的范围内。参见：https://de.wikipedia.org/wiki/rockwell_(einheit)。
[0155]
v.注射模具优选地围绕空心型材(1)在型腔外部的其接触表面(k)之间提供间隙。该间隙优选地在从1.0mm至10.0mm的范围内。
[0156]
过程步骤d)
[0157]
在过程步骤d)中，闭合注射模具，并且沿为空心型材(1)提供的该至少一个型腔的闭合方向压缩空心型材(1)。优选地，附加地，在接触表面处，在涉及i.下的过程步骤c)的备注中描述的一个或多个辅助型腔旁边实现压缩。
[0158]
偏爱将支架插入注射模具中，以便在过程步骤d)中明确地将空心型材(1)固定或定位在注射模具型腔中。支架在注射模制中的用途是本领域技术人员例如从de 3638958 a1已知的。
[0159]
借助于注射模具中的在过程步骤c)中描述的接触表面(k)，过程步骤d)中的空心型材(1)得以明确地保持在注射模具的型腔内，并且空心型材(1)中的为注射模制提供的型腔被密封。
[0160]
在过程步骤d)中注射模具的闭合和压缩需要：压缩力，其将空心型材(1)在其模具接触表面(k)处按压成由注射模具型腔的配置限定的新形状；以及用于注射模制过程的闭合力，以便密封用于空心型材的至少一个型腔和可选地用于至少一个功能元件(3)的至少一个辅助型腔。有待在过程步骤d)中耗尽的压缩力的水平由过程步骤b)中提供的空心型材(1)的形状来指导。此外，有待根据本发明使用的空心型材的形状、尺寸和材料性质对于预先计算有待在过程步骤d)中施加的压缩力是至关重要的，本领域技术人员在设计根据本发明的过程时必须考虑到这一点。
[0161]
与现有技术相对比，在本发明的过程中，注射模具的闭合力水平不由所施加的塑料的投影面积来指导，因为功能元件(3)同时直接从空心型材的内部形成。
[0162]
在一个实施例中，有待在过程步骤d)中施加用于压缩的压缩力低于注射模具的闭合力。
[0163]
优选地，根据本发明，实现过程步骤d)中的压缩，直到：外直径(c)对应于模具尺寸(a)。该尺寸总是在模具完全闭合的情况下确立。这不会导致任何公差。
[0164]
更优选地，实现过程步骤d)中的压缩，直到：外直径(c)对应于模具尺寸(a)并且外直径(c)被压缩到与闭合方向成直角的模具尺寸(b)。空心型材圆周(uh)在此对应于模具的型腔圆周(uw)。在这种情况下，型腔相对于空心型材周向地被密封。
[0165]
如果情况是外直径(c)太小或模具的型腔圆周uw太大并且注射模具的变形不足以达到空心型材圆周(uh)＝型腔圆周(uw)的结果，则这将留下间隙。在这种情况下，必须选择空心型材的公差，使得不会发生这种情况。
[0166]
如果空心型材的所选择的外直径(c)太大，则外直径(c)将在模具完全闭合之前达
到模具尺寸(b)，这导致空心型材壁的切向压缩。因此，还在这种情况下，应选择空心型材(1)的公差，使得压缩发生直到材料的压缩膨胀达到最大值，但是没有出现空心型材壁偏转入注射模具的分离表面之间的型腔中。
[0167]
根据本发明，外表面经由接触表面上的压缩而被密封到空心型材(1)的端部。
[0168]
过程步骤e)
[0169]
在过程步骤e)中，以熔体形式注射塑料。偏爱从空心型材(1)的两个端面或侧向开口中的至少一个或通过至少一个穿孔(2)注射。这将空心型材(1)从内部推到注射模具的壁上。本发明的过程排除了如在现有技术中通过将塑料外部施加到空心型材可能发生的空心型材(1)的塌陷。
[0170]
在本发明的过程中，在过程步骤e)中，空心型材(1)内的熔融塑料沿着其内表面(7)壁流入该至少一个辅助型腔中并且沿着其纵向轴线(l)流过该至少一个穿孔(2)。以这种方式，在过程步骤e)中，空心型材(1)的型腔和该至少一个辅助型腔两者在一个操作中都用增塑塑料进行填充。在通过穿孔2注射的情况下，需要至少一个进一步的穿孔(2)来填充辅助型腔。
[0171]
将在过程步骤e)中采用的用于将塑料引入到空心型材中的压力、温度和体积取决于有待使用的塑料材料和有待用塑料进行填充的空心型材的几何形状、以及有待用塑料进行填充的一个或多个辅助型腔。本领域技术人员在设计本发明的注射模制过程时必须预先考虑到或计算有待使用的塑料量。用塑料材料填充空心型材(1)所需的注射压力作用在空心型材(1)壁的内表面(7)上。从外部支撑模具接触表面(k)。在型腔外部的接触表面之间，注射模具优选地提供在从1.0mm至10.0mm范围内的间隙。空心型材(1)的尺寸优选地为这样的，即，不会由于在型腔外部的模具接触表面(k)之间的注射压力而发生爆裂，或者间隙的尺寸为这样的，即，不会达到空心型材料的断裂伸长率。
[0172]
在过程步骤d)中空心型材(1)的压缩(尤其是在注射模具闭合期间借助于过程步骤c)中描述的模具接触表面(k))实现了密封以防在过程步骤e)中引入的塑料逸出。在一个实施例中，以这样的方式执行模具接触表面(k)，使得模具中的这些区域由硬化插入件构成。
[0173]
在替代性或优选实施例中，借助于呈适当布置的一个或多个辅助型腔，得以经由空心型材(1)中的至少一个穿孔(2)由内而外用塑料填充该空心型材中的弯曲部。在这个或这些辅助型腔的适当配置的情况下，有可能以这种方式从空心型材(1)的内部抑或从外部用塑料涂覆空心型材(1)中的弯曲部，这附加地稳定了具有(多个)弯曲部的复合部件，尤其是在弯曲位置处。
[0174]
在点iv.下执行过程步骤c)的细节中描述的硬化的模具插入件在过程步骤e)中用于减少模具接触表面(k)上的磨损，因为这些是注射模具与空心型材(1)之间的仅有接触部位，并且硬化的模具插入件优选地具有明显高于空心型材的材料的硬度。
[0175]
在过程步骤e)中将塑料引入到空心型材(1)中期间，压力在空心型材(1)内积聚，该压力将空心型材(1)的外壁推抵模具接触表面(k)。空心型材(1)本身用作注道流道，并且当同样由内向外用塑料填充用于复合部件中的功能元件(3)的至少一个辅助型腔时用作主要分配器通道。根据本发明，通过注射模制将塑料引入到空心型材(1)中。
[0176]
在替代性实施例中，在过程步骤e)中，通过空心型材中的至少一个穿孔(2)来注射
塑料，其中，仅从空心型材(1)的端面中的至少一个实现气体和/或流体的注射，在随后的过程步骤f)中塑料在相对的端面处溢出。
[0177]
可以借助于该至少一个穿孔(2)通过注射模制模压的功能元件(3)优选地是用于有待安装的可安装部件或用于复合部件本身的结构或者固定或保持元件，尤其是螺杆凸台、卡扣配合挂钩、焊接或密封表面、用于组装管线或软管的联接元件、支撑部位、轮轴、壳体、壳体半部、定位辅助件、组装辅助件、钉、螺柱、锥体、用于帽、盖或阀的旋转、倾斜和铰链元件，该枚举是非决定性的。
[0178]
注射模制
[0179]
根据din 8580，用于生产几何固体的制造过程被划分为6个主组。注射模制被指派给主组2(初级成形)。它尤其适合于大量生产物品。在注射模制的情况下的返工是较小的或可能完全免除，并且甚至复杂的形状和外形也可以在一个操作中制造。在塑料加工中作为制造方法的注射模制原则上是本领域技术人员已知的；
[0180]
参见：https://de.wikipedia.org/wiki/spritzgie％c3％9fen。
[0181]
在注射模制中，注射模制机用于液化或增塑有待加工的塑料并在压力下将其注射到模具(注射模具)中。在注射模具中(在本发明的上下文中也简单地称为模具)，由于冷却或由于交联反应，增塑塑料转变回固态，并且在打开模具之后作为成品零件而被取出。在本发明的复合部件中，正是所用的模具的型腔决定了最终产品中的凝固塑料的形状和表面结构。现今，可通过注射模制生产重量范围从十分之几克一直到150kg的数量级的产品。
[0182]
注射模制(尤其是扩展的特定注射模制方法)准许实际上自由选择形状和表面结构，特别是光滑表面、用于触摸友好区域的质地、图案、纹样和颜色效果。与其经济可行性一起，这使得注射模制成为几乎所有行业中最常用的塑料零件大量生产的过程。
[0183]
一种注射模制设备至少包括以下部件：1.螺杆2.填充漏斗3.粒料4.增塑筒5.加热元件6.模具。
[0184]
以下步骤在注射模制设备内实现：1.增塑和计量，2.注射，3.维持保持压力和冷却，以及4.脱模。
[0185]
1.增塑和计量
[0186]
在本发明的上下文中有待偏爱用于注射模制的热塑性塑料以颗粒材料的形式滴入旋转螺杆的螺齿中。颗粒材料沿螺杆尖端的方向输送，并且通过筒的热量和在材料的划分和剪切中产生的摩擦热而被加热和熔化。由于出口喷嘴首先闭合，因此熔体聚集在螺杆尖端的前面。由于螺杆可轴向移动，因此它由于压力而缩回并像螺旋形开瓶器那样螺旋出材料。向后运动通过液压缸或通过电气器件而衰减，使得反压力在熔体中积聚。该反压力与螺杆旋转结合来压缩和均匀化有待作为注射模制材料注射的塑料。
[0187]
测量螺杆位置，并且一旦收集到对于工件体积而言足够的注射模制材料量，就结束计量操作并停止螺杆旋转。同样主动或被动地释放螺杆上的应力，使得熔体解压缩。
[0188]
2.注射
[0189]
在注射阶段中，注射单元移动到闭合单元，出口喷嘴压靠它，并且螺杆在反面被置于压力之下。这迫使在高压下(优选地，在从300bar至2000bar范围内的压力下)的熔体通过打开的出口喷嘴和注射模具的流道或流道系统而进入成形型腔中。止回屏障防止熔体沿进料漏斗方向回流。
[0190]
在注射期间，尝试实现熔体的非常实质性地层流特性。这意味着，熔体在它接触冷却的模具壁的情况下立即在注射模具中冷却并以凝固形式“粘住”。随后的熔体以甚至更高的速度和甚至更大的剪切变形被迫通过所得的变窄的熔体通道，并且在熔体前沿朝向边缘经受膨胀变形。经由模具壁去除热量与通过剪切加热供热同时发生。高注射速率在熔体中产生剪切速度，该剪切速度允许熔体更容易流动。快速注射不是目标，因为高剪切速度会引起塑料内的分子降解增加。有待通过注射模制生产的产品的表面、其外观及最终塑料分子的取向状态也受到注射阶段的影响。
[0191]
3.维持保持压力和冷却
[0192]
由于模具比塑料材料更冷，因此模具优选地具有在从20℃至120℃范围内的温度，并且塑料材料优选地具有在从200℃至300℃范围内的温度，熔体在模具中冷却并在达到所用的特定塑料(优选地，热塑性塑料或热塑性塑料基化合物)的凝固点时凝固。
[0193]
混配(compounding)是来自塑料工业的术语，与塑料加工同义，其描述了通过混入掺合剂(填料、添加剂等)以特定优化性质曲线的塑料升级过程。混配优选地在挤出机中实现，并且包括输送、熔融、分散、混合、除气和压力积聚的过程操作。参见：https://de.wikipedia.org/wiki/compoundierung。因此，化合物是指添加了填料或添加剂的热塑性塑料或热固性塑料。
[0194]
在每种情况下所用的塑料达到凝固点时的冷却伴随体积的收缩，体积的收缩对有待制造的产品的按比例真实度和表面品质具有不利影响。为了部分地补偿这种收缩，即使在填充了空心型材和该至少一个辅助型腔之后，也维持减压，以便进一步的塑料材料可以流入并补偿收缩。可以维持该保持压力，直到注道已凝固。
[0195]
在保持压力阶段已结束之后，可以闭合出口喷嘴，并且用于下一次模制的增塑和计量操作可以在注射单元中已经开始。空心型材和该至少一个功能元件的配置中的塑料材料在剩余的冷却时间内进一步冷却，直到中心(塑料的液芯)已凝固并达到足以脱模的刚度。该操作也称为凝固。
[0196]
然后，可以将注射模制单元从闭合单元移开，因为不再有塑料可以从注道逸出。这样做的目的是防止热量从较热的出口喷嘴转移到较冷的注道。
[0197]
4.脱膜
[0198]
为使具有至少一个弯曲部和至少一个功能元件的复合部件脱模，打开型腔，并且借助于穿透入型腔的销钉将产品顶出。复合部件从注射模具中掉出(散装材料)抑或通过处理装置从注射模具中取出，并以有序的方式摆开或直接送至进一步加工。优选地，为此目的，注射模具设置有顶杆侧。
[0199]
在注射模制中不可避免地获得的注道必须通过单独的加工才能去除抑或在脱模操作中被自动切断。在热流道系统的情况下，无注道注射模制也是可能的，其中流道系统恒定地保持高于有待使用的塑料(优选地，热塑性塑料、热固性塑料或化合物)的凝固温度，且因此存在的材料可以用于下一次注射。
[0200]
有待通过注射模制加工的塑料
[0201]
有待用于在本发明的注射模制过程中将塑料引入到空心型材中的塑料优选地为热塑性塑料或热固性塑料、更优选地为热塑性塑料。
[0202]
优选的热塑性塑料是聚酰胺(pa)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚对苯二甲酸乙
二醇酯(pet)、聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)和聚氯乙烯(pvc)。用于有待根据本发明使用的空心型材的热塑性塑料更优选地为聚酰胺或聚酯。所用的聚酰胺优选地为尼龙-6。所用的聚酯优选地为聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)或聚对苯二甲酸乙二醇酯，尤其是pbt。优选的热固性塑料是环氧树脂、可交联的聚氨酯或不饱和的聚酯树脂。
[0203]
热塑性塑料或热固性塑料优选地以化合物的形式使用。
[0204]
更优选地，有待在过程步骤e)中使用的塑料由具有至少一种增强剂的热塑性塑料生产。偏爱使用玻璃纤维作为增强剂。尤其优选地，增强剂的用量在每100质量份热塑性塑料从0.1至567质量份的范围内。所用的增强剂最优选地是短玻璃纤维或长玻璃纤维。尤其优选地，增强剂的用量在每100质量份热塑性塑料从10至400质量份的范围内。
[0205]
尤其优选地，在过程步骤e)中，在注射模制过程中使用玻璃纤维增强的尼龙-6，其中每100质量份聚酰胺具有10至400质量份玻璃纤维。这种化合物可从科隆朗盛德国有限公司(lanxess deutschland gmbh)以的名称获得。
[0206]
替代地，在过程步骤e)中，有可能使用由热固性塑料组成的塑料熔体。在这种情况下，偏爱使用环氧树脂、可交联的聚氨酯和不饱和的聚酯树脂。
[0207]
特别偏爱使用在过程步骤e)中使用具有至少一种增强剂的热固性塑料。在这种情况下，所用的增强剂优选地为玻璃纤维或碳纤维，尤其是玻璃纤维。
[0208]
尤其优选地，每100质量份热固性塑料使用10至100质量份玻璃纤维或碳纤维作为增强剂。
[0209]
过程步骤f)
[0210]
在过程步骤f)中，借助于注射气体或流体，将多余的塑料通过空心型材(1)的两个侧向孔口或端面中的至少一个挤出。为此目的，至少一个端面具有气体或流体注射单元。优选地，该气体或流体注射单元相对于具有注射模制单元的端面在空心型材的相对端面上。在已完全填充空心型材之后气体或流体的供应将塑料材料回推到注射模制单元中，且因此使其在下一个循环中再次可用。有待关于气体或流体施加的压力是在从50bar至500bar的范围内。用于该气体注射技术(git)或流体注射技术(fit)的过程是本领域技术人员从de 100 24 224 b4已知的，或者从de 10 2011 112 913 a1已知为用于制造机动车辆的前端。偏爱使用水作为流体，为此，术语水注射技术(wit)是通用的。由于过程步骤f)，获得了用施加到空心型材(1)的内表面(7)壁的塑料涂覆的复合部件。与外部局部施加塑料的现有技术相对比，通过本发明的过程，空心型材(1)及因此复合部件通过在其整个纵向轴线(l)上将塑料施加到空心型材的内表面(7)壁而而得到稳定。因此，本发明的复合部件比根据上述现有技术的复合部件稳定得多。
[0211]
在优选实施例中，优选地除了fit之外，有可能在过程步骤f)中还采用弹丸注射技术(pit)。pit是特殊的fit方法，其中，借助注射到流体中的弹丸，将仍然熔融的塑料或增塑塑料通过空心型材的两个侧向开口或端面中的至少一个回推出去以形成型腔。流体在增塑塑料内向前驱动弹丸。所得塑料壁厚由弹丸确切地限定并均匀地产生。该过程的基本特征是通过避免材料堆积实现的短循环时间、以及沿着空心型材(1)的内表面(7)壁而恒定的型腔横截面。维持了形成管分支的可能性，优选地用于形成功能元件。参见：技术文章：“projektil-injektionstechnik geht in serie”[projectile injection technology achieves mass production]，kunststoffe 11/2006。在pit的情况下，在过程步骤f)中，仅
经由空心型材(1)的两个侧向开口或端面中的一个来注射气体或液体。还参见de 10 2014 226 500 a1。
[0212]
在优选实施例中，如果在注射模制过程中利用每100质量份聚酰胺包含15至150质量份玻璃纤维的玻璃纤维增强的尼龙-6来执行过程步骤e)，则采用在从300bar spec.至1200bar spec.、优选地从500bar spec.至800bar spec.范围内的喷射压力。聚酰胺模制化合物的熔融温度优选地在从260℃至300℃的范围内；模具温度优选地在从70℃至90℃的范围内。注射模制机的液压导管中的压力是液压压力。经由旋转螺杆作用在塑料熔体上的压力是比压力—缩写为spec.。
[0213]
过程步骤g)
[0214]
在过程步骤g)中，冷却塑料，也称为凝固。术语“凝固”描述了在过程步骤e)中被引入到空心型材(1)中的增塑塑料或熔融塑料由于冷却或化学交联而硬化以给出固体。结果是在空心型材(1)的内表面(7)壁处实现了耐剪切、高度耐用和以形状配合方式进行的结合、以及直接附接至少一个功能元件(3)，该至少一个功能元件经由塑料通过至少一个穿孔(2)从空心型材(1)离开而在至少一个辅助型腔中形成。
[0215]
过程步骤g)的进一步的细节已经在上文“维持保持压力和冷却”章节中进行了描述。
[0216]
过程步骤h)
[0217]
在过程步骤h)中，在随着塑料熔体的凝固塑料部件中的压力不再存在并且闭合力已随着注射模具的打开而消散之后，从注射模具中取出成品复合零件。进一步的细节已经在上文的“脱模”章节中进行了描述。
[0218]
因为对于git过程来说有必要利用大尺寸的注道横截面来工作，所以在过程步骤h)中，至少在塑料注射点处、以及在一个实施例中还有在气泡的相对端处去除此类注道也是可选的。
[0219]
复合部件
[0220]
有待根据本发明生产的复合部件以对应的配置优选地用于机动车辆构造，尤其是在汽车构造中。这些优选地是车体零件，尤其是横杆梁(ccb)(也称为仪表板横梁)、前端、发动机轴承、稳定器、2点连杆、3点连杆、(侧向)减震器、具有结构功能的防撞元件(结构功能优选地在门槛区域中)、翼子板支撑件或踏板，该枚举是不完整的。仪表板横梁例如是从us 5934744 a或us 8534739 b已知的。
[0221]
在本发明的复合部件中，空心型材和施加到内壁的塑料相互加劲并增强。在优选实施例中，附加地，由内向外通过空心型材(1)中(尤其是在弯曲部中)的至少一个穿孔(2)施加到外壁的塑料用于稳定弯曲的复合部件。附加地，本发明的过程使得能够通过利用空心型材作为热流道来同时配置至少一个功能元件，且同时准许在系统或模块形成的意义上进行功能整合以用于附接塑料结构或塑料表面。
[0222]
除了该至少一个穿孔(2)之外，根据本发明使用的空心型材(1)的优选实施例还要么具有突缘或类似的变形部和/或要么具有钻孔或类似的开口。
附图说明
[0223]
参考以下附图描述了特别优选的实施例，其中复合部件总是为由呈空心圆柱体形
式的空心型材(1)形成的复合部件，该空心型材具有至少一个弯曲部和施加到空心型材(1)的内部(7)的塑料涂层，并且空心型材(1)具有直接连接到塑料涂层的至少一个功能元件(3)，该至少一个功能元件借助于git或fit或者git和fit的组合在空心型材的内侧上经由空心型材(1)中的至少一个穿孔(2)而被引入。
[0224]
图1示出了根据本发明使用的呈空心圆柱体形式的空心型材(1)的未弯曲剖面，该空心型材具有中心轴线(l)、外直径(c)、壁厚(s)、穿孔(2)和空心型材圆周uh。
[0225]
图2示出了有待用作空心型材(1)的空心圆柱体，该空心型材具有沿着其中心轴线(l)和穿孔(2)具有角度(w)的弯曲部。
[0226]
图3示出了基于根据图2的空心型材(1)的本发明的复合部件，该空心型材具有模压(molded-on)功能元件(3)和在空心型材(1)上的模具接触表面(k)。
[0227]
图4示出了有待根据本发明使用的注射模具的接触表面的横截面，其中模具半部(4)和模具半部(5)处于闭合状态下。模具尺寸(a)比外直径(c)小0.1％至5％，模具尺寸(b)比外直径(c)大0.1％至5％，并且型腔圆周(uw)等于空心型材圆周(uh)；其中：uh＝c
·
π。
[0228]
图5示出了有待根据本发明使用的注射模具的横截面，其中打开状态下的模具半部(4)和(5)在模具接触表面处插入了空心型材(1)且其内表面(7)有待通过喷射用塑料进行涂覆。(6)表示模具闭合方向。对于空心型材圆周：uh＝c
·
π。模具尺寸(b)比外直径(c)大0.1％至5％。
[0229]
图6示出了有待根据本发明使用的空心型材(1)在模具闭合的过程中当空心型材(1)首次与本发明的模具接触时的位置，该模具具有模具半部(4)和(5)。此时，模具间隙(8)仍然打开。
[0230]
图7示出了有待根据本发明使用的空心型材(1)的模具接触表面在模具完全闭合时相对于本发明的模具的位置和形状，该模具具有模具半部(4)和(5)。具有原始外直径的空心型材1在模具接触表面(k)处被压缩/已被压缩到具有模具尺寸(a)和模具尺寸(b)的模具型腔中。
[0231]
图8示出了空心型材(1)的剖面，该剖面没有有待在根据本发明的过程步骤b)之前提供的弯曲剖面，但是具有圆形穿孔2以便模压出至少一个功能元件(3)。
[0232]
图9示出了图8的替代性实施例：空心型材(1)的未弯曲区域具有有待在过程步骤b)之前提供的矩形穿孔(2)。矩形开口的短边向内卷曲，以便保证改善与有待在过程步骤e)中注射到空心型材(1)中的塑料的形状配合。
[0233]
图10基本对应于图8中的表示并且示出了圆形穿孔(2)，该圆形穿孔的边缘向内卷曲，以便保证改善与有待在过程步骤e)中注射到空心型材(1)中的塑料的形状配合。
[0234]
图11基本对应于图8中的表示并且示出了圆形穿孔(2)，该圆形穿孔的边缘向外卷曲，以便保证改善与有待在过程步骤e)中注射到空心型材(1)中的塑料的形状配合。
[0235]
图12示出了基于空心型材(1)的复合部件的没有弯曲剖面的区域，该空心型材具有圆形穿孔(2)和模压功能元件(3)。在过程步骤f)中注射塑料并用气体吹出多余的塑料之后，内塑料涂层(11)留在空心型材内，即，在内表面(7)壁上。
[0236]
图13示出了基于空心型材(1)的复合部件的没有弯曲剖面的区域，该空心型材具有圆形穿孔(2)和模压功能元件(3)。在过程步骤f)中注射塑料并用气体去除多余的塑料之后，内塑料涂层(11)留在空心型材内，即，在内表面(7)壁上。根据图13中的表示，模压功能
元件(3)也被吹出。
[0237]
图14a示出了具有四个弯曲部和众多穿孔(2)的空心型材1。
[0238]
图14b示出了本发明的复合部件，其被配置为基于根据图14a的空心型材(1)的仪表板横梁，该空心型材具有四个弯曲部和六个模压功能元件(3)，其中(3i)表示到a柱(左和右)的固定元件，(3ii)表示到隔板的支撑物，(3iii)表示用于转向柱的固定元件，(3iiii)表示到中央控制台的支撑物，中央控制台具有用于信息娱乐和气候控制系统的集成插座，并且(3iiiii)表示用于手套箱和安全气囊的安装座和容座。
具体实施方式
[0239]
示例
[0240]
在对呈空心型材形式的管状测试注射模具的实验v1中，针对git过程在过程步骤f)中采用以下参数，其中bkv30(来自隆朗盛德国有限公司(lanxess deutschland gmbh)的按重量计30％玻璃纤维增强的尼龙-6)作为有待在过程步骤e)中使用的塑料：注射压力大约700bar spec.、熔融温度280℃、模具温度80℃、注射速率高达150mm/s、循环时间94秒。
[0241]
气体注射参数：气体注射延迟3.5秒，在80bar下3秒吹出模具，保持175bar的气体压力45秒，气体压力在20秒内下降。
[0242]
git过程程序步骤如下：
[0243]
1.气体引入延迟
[0244]
2.在设定压力下吹出模制件
[0245]
3.积聚/释放气体保持压力
[0246]
4.维持气体压力
[0247]
5.释放气体压力
[0248]
6.从模制件去除压力
[0249]
对管状测试模具进行实验v2、v3、v4和v5，该管状测试模具以与v1中相同的方式被制造为呈空心型材形式，其中bkv30(来自隆朗盛德国有限公司(lanxess deutschland gmbh)的按重量计30％玻璃纤维增强的尼龙-6)作为有待通过wit过程在过程步骤e)中使用的塑料，wit过程程序步骤如下：
[0250]
1.积聚水压一直到入口阀。
[0251]
2.在设定压力下将水压引入到模制件中
[0252]
3.积聚/释放水保持压力
[0253]
4.维持水压
[0254]
5.释放水压
[0255]
6.从模制件去除水
[0256]
表1
[0257]
maximator wit工厂设定：
[0258][0259][0260]
废水从步骤6开始。
[0261]
表1示出了针对水注射和气体注射的在压力产生单元(来自maximator)中的压力和压力曲线的实验设定。
[0262]
表2
[0263][0264]
表2示出了用于致动抽芯系统的液压压力(《压力》)和时间(《延迟时间》)的实验参数，这些抽芯系统控制2个吹出型腔和注道浇口。
[0265]
所用的材料如下：
[0266]
材料1：ku2-2224/30 h2.0,pt.30cd4c0560；fb.900116
[0267]
材料2：ku2-2224/30 h2.0,pt.30cd2n0630；fb.901510
[0268]
材料3：ku2-2224/30 h2.0,jade 3576 b
[0269]
材料1在git和wit方法中进行比较。材料2和3在wit方法中彼此进行比较。表1描述了根据评论对相应实验的材料指派。
[0270]
对git设定的评论：
[0271]
针对git工厂的设定参数的变化并没有带来git管的内表面的任何改善。有可能以一致的质量运行全自动循环。
[0272]
对wit设定的评论：
[0273]
对于实验协议的v5，在wit设定的情况下实现了最短的循环时间。在分配器处的浇口形成对于来自v3和v4的材料要少见得多。此处未观察到由于大的单独气泡而被排斥的材料。有可能运行全自动循环。