用于壓縮模具的活動(dòng)墊塊以及包括該活動(dòng)墊塊的壓縮模具的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于壓縮模具的活動(dòng)墊塊(10)以及包括該活動(dòng)墊塊的壓縮模具。所述活動(dòng)墊塊包括由鋼制成的常規(guī)部分(12)和由高膨脹材料制成的部分(14)，所述高膨脹材料的平均膨脹系數(shù)足以使得其在模制溫度下的膨脹將所述墊塊壓在模制元件上，并保證所述墊塊與所述模制元件的密封性，從而消除了所模制的部件上的毛刺。所述高膨脹材料有利地為聚醚醚酮，即PEEK。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于壓縮模具的活動(dòng)墊塊以及包括該活動(dòng)墊塊的壓縮模具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及在基于粗胚來(lái)制造加強(qiáng)塑料殼部件或者薄部件的壓縮模制中所使用的活動(dòng)墊塊的【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]通常使用稱(chēng)為“SMC”的復(fù)合材料，該縮寫(xiě)源于英語(yǔ)名稱(chēng)“sheet mouldingcompound”或者“sheet moulding composite”,即片狀模塑料。SMC特別適合于模制大部件。
[0003]其例如涉及由熱固性樹(shù)脂構(gòu)成的板片，該熱固性樹(shù)脂的類(lèi)型通常是聚酯、乙烯基酯或者環(huán)氧樹(shù)脂，但也可以是其它類(lèi)型的熱固性樹(shù)脂，例如是浸潰了玻璃纖維或者其它加強(qiáng)體(加強(qiáng)體的重量例如占20%至30%)的熱固性樹(shù)脂，其常常具有添加物和/或催化劑(硬化劑)。
[0004]粗胚是在閉合模具中在壓強(qiáng)下通過(guò)熱壓縮來(lái)模制的，通常通過(guò)模具的活動(dòng)元件相對(duì)于模具的固定元件的移動(dòng)來(lái)模制，這些元件通常由鋼制成。
[0005]然而，這種壓縮模制具有眾所周知的缺點(diǎn):由于這些不同的元件在高溫下的相對(duì)移動(dòng)，在模具的活動(dòng)元件與固定元件之間幾乎不可能留出足夠小的運(yùn)行間隙來(lái)保證這兩個(gè)元件之間的密封性，尤其是由于模具的安裝限制條件，在現(xiàn)有技術(shù)中，這些限制條件要求確保在環(huán)境溫度下安裝間隙不為零，以允許確保模具元件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而無(wú)阻滯。在模具上升到通常接近150°C的模制溫度時(shí)，該安裝間隙大致維持不變。在待模制部件尺寸大時(shí)，該間隙尤其較大。
[0006]由此，在模制時(shí)樹(shù)脂在模具的固定元件和活動(dòng)元件之間產(chǎn)生滲透，這導(dǎo)致所模制的部件上出現(xiàn)毛刺，毛刺通常出現(xiàn)在與模具閉合方向(通常為豎直方向)平行的平面中。除了產(chǎn)生相應(yīng)的材料損失之外，這些毛刺還在之后的去毛刺操作中產(chǎn)生高成本，且該去毛刺操作花費(fèi)負(fù)責(zé)這項(xiàng)操作的操作員大量時(shí)間。
[0007]此外，還提出了實(shí)現(xiàn)這樣的壓縮模具，該壓縮模具包括與模具的主要活動(dòng)元件不同的活動(dòng)密封件或者活動(dòng)墊塊，這些活動(dòng)密封件或者活動(dòng)墊塊被布置在一個(gè)或多個(gè)槽中，而槽則被布置在模具的固定元件中。然而，該技術(shù)方案并未令人滿(mǎn)意地解決該問(wèn)題，因?yàn)檫@些墊塊的安裝仍然會(huì)產(chǎn)生安裝間隙和運(yùn)行間隙，從而產(chǎn)生毛刺。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]本實(shí)用新型的目的在于彌補(bǔ)以上缺陷和實(shí)現(xiàn)一種能夠制造毛刺非常有限的或者沒(méi)有毛刺的模制胚件的壓縮模制。
[0009]為此，特別地，本實(shí)用新型的一個(gè)主題在于用于壓縮模具的活動(dòng)墊塊，該壓縮模具用于在預(yù)定的最大模制壓強(qiáng)下、通過(guò)模制制造由加強(qiáng)塑料制成的部件，該模具包括模制元件，該活動(dòng)墊塊可以在與模具的閉合方向平行的方向上平移，所述活動(dòng)墊塊所具有的模制表面用于在模制時(shí)與模制元件上的模制表面形成連續(xù)表面；其特征在于，該活動(dòng)墊塊在其與模具閉合方向垂直的方向上的至少一部分厚度上包括至少一個(gè)具有確定配置的部件，該部件被稱(chēng)為高膨脹部件，其包括一種或多種高膨脹材料，該高膨脹部件的平均膨脹系數(shù)足以使得在模制期間，至少當(dāng)該高膨脹部件至少升溫到介于115°C至170°C之間的模制溫度Tm時(shí)，墊塊與模制元件之間沒(méi)有間隙，該高膨脹材料在該模制溫度下還具有平均楊氏模量E.，該平均楊氏模量小于20000MPa ;其特征還在于，該高膨脹部件的配置和構(gòu)成該部件的高膨脹材料被選擇為使得當(dāng)墊塊被安裝在模具中并且高膨脹部件從23°C的環(huán)境溫度升溫到所述模制溫度時(shí)，該部件的膨脹在墊塊與模制元件之間的密封區(qū)域處、在與模具的閉合方向垂直的方向上產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，或者如果在環(huán)境溫度下壓縮應(yīng)力就存在則增大該壓縮應(yīng)力，當(dāng)高膨脹部件處于模制溫度時(shí)，該壓縮應(yīng)力足以在模制過(guò)程中確保所述活動(dòng)墊塊和模制元件之間的密封性，該溫度Tm是在該密封區(qū)域的中間位置處考量的。
[0010]因此，通過(guò)使用根據(jù)本實(shí)用新型的活動(dòng)墊塊，能夠在高溫下(在模制溫度下)實(shí)現(xiàn)足夠的密封性。
[0011]兩個(gè)選擇可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)冷安裝(通常在環(huán)境溫度下，或者低于50°C ):
[0012]-設(shè)置非零的冷安裝間隙(例如介于約0.005mm和約0.02mm之間):在這種情況下，由一種或多種高膨脹材料構(gòu)成的高膨脹部件的膨脹使得最初的冷安裝間隙能夠被消除，并另外產(chǎn)生熱壓縮應(yīng)力(在介于115°C和170°C之間、通常非常接近150°C的模制溫度下)，該應(yīng)力足以在模制元件和墊塊之間獲得足夠的密封性，以使得在活動(dòng)墊塊/模制元件接合處通常不存在毛刺，或者至少毛刺非常少，而且在這種情況下毛刺容易被去除，因而同時(shí)節(jié)省很多時(shí)間和材料。
[0013]可對(duì)上述一種或多種高膨脹材料和部件的配置進(jìn)行選擇，以消除在活動(dòng)墊塊/模制元件的近乎整條接合線(xiàn)上的毛刺。
[0014]-或者，直接將冷安裝間隙設(shè)置為零:活動(dòng)墊塊因此通常被安裝為具有冷壓縮應(yīng)力，該冷壓縮應(yīng)力通常較小。該安裝可以通過(guò)在模制過(guò)程中壓縮高膨脹部件來(lái)實(shí)現(xiàn)，通常包括斜面的墊塊在應(yīng)力的作用下被引入其在模制元件中的槽中。另一個(gè)可能性在于在安裝之前，將高膨脹部件和/或活動(dòng)墊塊冷卻至模制元件的溫度以下，或者將模制元件預(yù)熱至墊塊的溫度以上。在該零間隙安裝的情況下，高膨脹部件的膨脹(大于模制元件的膨脹)導(dǎo)致熱壓縮應(yīng)力增大(在模制溫度下)，該應(yīng)力足以獲得令人滿(mǎn)意的與模制元件的密封性。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型的墊塊的另一個(gè)特征在于，使用由一種或多種高膨脹材料制成的高膨脹部件，其在模制條件下具有小于40000MPa、優(yōu)選地小于20000MPa的平均楊氏模量(或者平均彈性模量)。因此，該平均楊氏模量約小于鋼的楊氏模量的1/5、優(yōu)選地1/10(鋼的楊氏模量通常接近于約200000Mpa)。這使得能夠確保墊塊的顯著彈性，該彈性能夠抵消和吸收制造的尺寸變化且不在該活動(dòng)墊塊和模制元件之間產(chǎn)生阻滯的風(fēng)險(xiǎn)。
[0016]術(shù)語(yǔ)“平均膨脹系數(shù)”特別地適用于包括多種不同的高膨脹材料的高膨脹部件。如果高膨脹部件是由單一材料制成，致使該部件具有相同的膨脹性，則該術(shù)語(yǔ)應(yīng)該被理解為該單一材料的膨脹系數(shù)。
[0017]同樣地，如果高膨脹部件是由單一材料制成，致使該部件具有相同的彈性，則術(shù)語(yǔ)“平均楊氏模量”應(yīng)該被理解為該單一材料的楊氏模量。
[0018]高膨脹材料的選擇和高膨脹部件的配置還與其它參數(shù)有關(guān):在墊塊中的該高膨脹部件的厚度、(模具閉合時(shí)，在模具的閉合方向上，密封區(qū)域的同一中間位置處的)模制元件的平均膨脹系數(shù)。還可以使用例如包括多個(gè)層的高膨脹部件，每層由不同的高膨脹材料制成。
[0019]通常而言，墊塊自身沒(méi)有用于改變其溫度的裝置(比如電加熱裝置、加熱和/或冷卻流體的循環(huán)管道，例如用于改變和/或控制墊塊的溫度)。事實(shí)上，活動(dòng)墊塊與模制元件之間的密封性是通過(guò)有差別的膨脹性實(shí)現(xiàn)的，而不需要通過(guò)該墊塊自身的裝置來(lái)改變墊塊的溫度。
[0020]或者，出于與模制而非密封性有關(guān)的原因，墊塊自身可以包括用于改變其溫度的裝置，在這種情況下，具有確定配置的部件或者高膨脹部件不包括這類(lèi)裝置，對(duì)于該元件來(lái)說(shuō)這類(lèi)裝置并無(wú)用處。
[0021]優(yōu)選地，可使用包括一種或多種高膨脹材料的高膨脹部件，每種材料都包括由塑料材料形成的連續(xù)固相，其中，Echd介于900MPa和7500MPa之間。這賦予相對(duì)于墊塊更大的彈性，從而能夠吸收在墊塊及其槽之間的對(duì)應(yīng)于傳統(tǒng)制造容差的尺寸變化。
[0022]這些材料的示例在下文中示出，其連續(xù)固相通?；净蛑饕怯袡C(jī)的(即主要包括元素C、H、O、N,但是也可以包括元素的雜原子，比如S或F)。
[0023]通常而言，高膨脹部件在與模具的閉合方向垂直的方向上承受壓縮應(yīng)力，該壓縮應(yīng)力介于4至40MPa之間，優(yōu)選地介于6至25MPa之間(在部件升溫至模制溫度時(shí))。通常選擇在模制條件下只導(dǎo)致部件材料產(chǎn)生可忽略的蠕變的壓縮應(yīng)力。
[0024]優(yōu)選地，高膨脹部件在23°C至150°C之間的平均膨脹系數(shù)λ CHD比模制元件在密封區(qū)域的中間位置處的平均膨脹系數(shù)λ EM至少大50%，優(yōu)選地至少大100%。該系數(shù)可以在與模具的閉合方向垂直的平面中、在模制元件上的密封區(qū)域的中間位置處(該密封區(qū)域在模具的閉合方向上最高處和最低處的中間)測(cè)量。
[0025]術(shù)語(yǔ)“間隙”應(yīng)該被理解為活動(dòng)墊塊與模制元件之間在密封區(qū)域處的平均距離。在模制溫度下為零的該間隙在其它更低的溫度下可以是非零的。
[0026]術(shù)語(yǔ)“膨脹系數(shù)”是所考慮的固體材料的線(xiàn)性膨脹系數(shù)，其有時(shí)候被稱(chēng)為CLTE (英語(yǔ)為 “Coefficient of Linear Thermal Expans1n”,指線(xiàn)性熱膨脹系數(shù))。
[0027]通常而言，模制元件的模制表面在鋼支件上形成，該鋼支件包括至少70%的鐵，高膨脹部件在23°C至150°C之間的平均膨脹系數(shù)Aaro介于22X10—6和120X 10_6m/(m.K)之間。
[0028]有利地，高膨脹部件在與模具的閉合方向垂直的方向上的恒定厚度Ep上延伸，使得:
[0029]0.02 X l(T3〈Ep (Aciffl- λ ΕΜ) X 127〈0.25 X 1(Γ3 ；
[0030]優(yōu)選地，0.05 X 1(Γ3〈Ερ (Aciffl- λ ΕΜ) X 127〈0.20 X 1(Γ3 ；
[0031]更優(yōu)選地，0.08Χ1(Γ3〈Ερ(λ.- λ ΕΜ) X 127〈0.12 X 10_3。
[0032]術(shù)語(yǔ)“ λ _ - λ ΕΜ”代表高膨脹部件的膨脹系數(shù)與模制元件的膨脹系數(shù)之間的膨脹系數(shù)差值。數(shù)字127對(duì)應(yīng)于150°C與23°C之間的溫度差。然而，要注意的是，高膨脹部件的溫度可以與模制元件的溫度稍微不同。同樣地，高膨脹部件或者模制元件的內(nèi)部溫度可以稍微變化。在這種情況下，考量的是密封區(qū)域的中間位置處的平均溫度。
[0033]通常而言，所述密封區(qū)域在模具的閉合方向上的高度介于20至60mm之間，優(yōu)選地介于25至50mm之間。
[0034]通常而言，所述部件在模具的閉合方向上的高度介于40至120mm之間，優(yōu)選地介于50至IlOmm之間。
[0035]優(yōu)選地，所述部件的高度大于密封區(qū)域的高度，優(yōu)選地大至少1.5倍，例如介于1.7至5倍。這種布置在部件不與模制元件直接接觸(該直接接觸例如是通過(guò)鋼元件來(lái)實(shí)現(xiàn)的)時(shí)尤其有用。在這種情況下，這允許在部件上使用小于高膨脹材料的顯著的蠕變應(yīng)力的適度的壓縮應(yīng)力，并且同時(shí)在墊塊與模制元件之間的密封區(qū)域處施加大應(yīng)力。
[0036]優(yōu)選地，所述高膨脹部件包括在重量上至少占65 %、優(yōu)選地至少90 %、更優(yōu)選地100%的一種或多種聚合物，所述一種或多種聚合物選自被稱(chēng)為PEEK的聚醚醚酮、被稱(chēng)為PI的聚酰亞胺、被稱(chēng)為PAI的聚酰胺-酰亞胺和被稱(chēng)為PPS的聚苯硫醚。這些材料事實(shí)上是具有相對(duì)于鋼來(lái)說(shuō)非常高的平均膨脹系數(shù)并在接近150°C的溫度下具有非常好的機(jī)械特性的技術(shù)塑料。
[0037]通常而言，這些高膨脹材料的楊氏模量顯著小于lOOOOMPa，且通常比鋼的楊氏模量小很多，這賦予墊塊/模制元件的整體很大的彈性。
[0038]非常優(yōu)選地，所述高膨脹部件包括在重量上至少占65%、優(yōu)選地至少90%和更優(yōu)選地100%的PEEK和/或PAI，這些塑料材料具有相對(duì)于鋼來(lái)說(shuō)非常高的平均膨脹系數(shù)并在接近150°C的溫度下具有杰出的機(jī)械特性。
[0039]通常而言，為了制造高膨脹部件，可以使用單層高膨脹材料，或者多層不同的高膨脹材料。
[0040]通常而言，高膨脹部件在環(huán)境溫度下在模具的閉合方向上包括安裝間隙，以便高膨脹材料在模制溫度下在該方向上的膨脹。
[0041]按照慣例，環(huán)境溫度可以被定義為等于23°C。然而，安裝還可以在不同的溫度下實(shí)現(xiàn)，和/或活動(dòng)墊塊和模制元件的安裝在不同的溫度下實(shí)現(xiàn)。
[0042]墊塊或者墊塊的端部部分可以在其整個(gè)厚度中包括高膨脹部件。這里，墊塊或墊塊部分的厚度對(duì)應(yīng)于該墊塊或墊塊部分在與模具閉合方向垂直的方向上的最小厚度(通常為該墊塊或墊塊部分的兩個(gè)平行于模具閉合方向的平坦表面之間的最小厚度)。
[0043]然而，有利地，在與模具閉合方向垂直的方向上，墊塊在其厚度的至少一部分上(這可以適用于墊塊的僅僅一部分，例如上端部)包括第一部分和第二部分，所述第一部分在硬度比包括在高膨脹部件中的所有材料的硬度都要大的材料中形成，而所述第二部分則由高膨脹部件形成，第一部分包括活動(dòng)墊塊的模制表面，而第二部分則不包括模制表面。
[0044]優(yōu)選地，墊塊還包括第三部分，所述第三部分在硬度比包括在高膨脹部件中的所有材料的硬度都要大的材料中形成，第二部分被布置為夾在第一部分和第三部分之間。
[0045]因此，墊塊的通常由鋼制成的第一部分與模制元件和待模制產(chǎn)品滑動(dòng)地接觸，所述模制元件通常也由鋼制成，所述待模制產(chǎn)品可具有顯著的磨蝕性或者化學(xué)侵蝕性。墊塊的第二部分包括具有更脆弱的高膨脹材料的部件，從而免受這些困難的操作條件的不利影響。由于第三部分的存在，當(dāng)活動(dòng)墊塊移動(dòng)時(shí)，相對(duì)脆弱的第二部分完全不再承受摩擦機(jī)械應(yīng)力。
[0046]本實(shí)用新型還涉及一種壓縮模具，該壓縮模具用于在預(yù)先確定的最大模制壓強(qiáng)下通過(guò)模制來(lái)制造由加強(qiáng)塑料制成的部件，該壓縮模具包括模制元件，其特征在于，該壓縮模具包括至少一個(gè)如上所述的活動(dòng)墊塊。
[0047]通常而言，在23°C的環(huán)境溫度下，墊塊與模制元件之間的間隙介于[0mm，0.2mm]的區(qū)間內(nèi)。
[0048]有利地，當(dāng)模制元件升溫至模制溫度時(shí)，在密封區(qū)域處由墊塊施加在模制元件上的力至少等于模制材料的壓力在預(yù)先確定的最大模制壓強(qiáng)下在墊塊的模制表面(36)上對(duì)墊塊施加的力的6倍(優(yōu)選地至少為10倍)，其中所述預(yù)先確定的最大模制壓強(qiáng)通常介于8MPa 至 25MPa 之間。
[0049]優(yōu)選地，模具的所有活動(dòng)墊塊都在其至少一部分厚度上包括高膨脹部件。如此，模制元件的模制表面在其周邊上被由多個(gè)單元模制表面一起形成的模制表面所限定和包圍，這些單元模制表面中的每個(gè)都由一個(gè)活動(dòng)墊塊的模制表面形成，這些活動(dòng)墊塊中的每個(gè)都如上所述。
[0050]這通常允許消除在活動(dòng)墊塊與模制元件之間的所有接合處的毛刺。
[0051]因此，采用根據(jù)本實(shí)用新型的壓縮模具的壓縮模制使得能夠在環(huán)境溫度下或者低于50°C的溫度下在安裝模具時(shí)采用非零的安裝運(yùn)行間隙，例如介于0.005至0.2_之間，然后在升溫的情況下獲得零間隙。該壓縮模制還允許在環(huán)境溫度下或者低于50°C的溫度下，通過(guò)利用包括在墊塊中的部件的彈性，采用零安裝間隙來(lái)直接安裝模具。
[0052]由于墊塊不脫離其槽，該彈性還使得能夠在模制溫度下實(shí)現(xiàn)墊塊的移動(dòng)(相對(duì)于模制元件的重復(fù)性滑動(dòng))。另外，該彈性大大地降低了阻滯的風(fēng)險(xiǎn)。
[0053]可采用根據(jù)本實(shí)用新型的壓縮模具來(lái)壓縮模制機(jī)動(dòng)車(chē)部件，比如活動(dòng)板(廂體、后車(chē)門(mén)皮、側(cè)門(mén)或汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)層)、地板、頂蓋板、結(jié)構(gòu)部件(車(chē)體加強(qiáng)件、A柱或B柱或C柱、擋泥板支架、電池箱)、工藝前臉或者擋泥板，這樣的機(jī)動(dòng)車(chē)部件由包括熱固性樹(shù)脂和加強(qiáng)體的這種類(lèi)型的材料制成，該加強(qiáng)體例如包括由選自玻璃、碳、芳綸或聚乙烯的材料制成的珠體或纖維。所獲得的機(jī)動(dòng)車(chē)部件包括具有表面連續(xù)性的外表面，該表面幾乎沒(méi)有由拋光和/或磨削和/或切割和/或銑削造成的機(jī)械精加工痕跡。沒(méi)有角點(diǎn)(表面的不連續(xù)點(diǎn))避免了例如由于振動(dòng)產(chǎn)生的局部應(yīng)力的集中。沒(méi)有角點(diǎn)還加強(qiáng)了例如對(duì)腐蝕的化學(xué)耐受性，該效果在模制后覆層的部件(例如噴漆的部件)的情況下更為顯著。這些不連續(xù)點(diǎn)是覆層的脆弱區(qū)域。
[0054]因此，表面狀態(tài)通常是模制的毛胚的表面狀態(tài)，而不是機(jī)械精加工的表面狀態(tài)。
[0055]對(duì)于卡車(chē)而言，上述機(jī)動(dòng)車(chē)部件可以是保險(xiǎn)杠、散熱器護(hù)柵、門(mén)的延長(zhǎng)部分、踏板、圓形角件(“coin-rond”)、工具箱或行李箱、車(chē)頂加高部件或偏導(dǎo)部件、車(chē)身飾帶(“bandeau”)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0056]通過(guò)閱讀示例性地給出而不具備任何限制性特征的附圖，將更好地理解本實(shí)用新型。在這些附圖中:
[0057]圖1示意地以與模具閉合方向平行的平面中的剖視圖的形式示出了根據(jù)本實(shí)用新型的第一實(shí)施方式的模具，該模具處于打開(kāi)位置；
[0058]圖2示出了處于閉合位置的圖1的模具；
[0059]圖3以與模具閉合方向平行的平面中的剖視圖的形式示出了根據(jù)本實(shí)用新型的第二實(shí)施方式的模具的一部分；
[0060]圖4以透視的形式示出了根據(jù)本實(shí)用新型的同一模具的兩個(gè)相鄰的活動(dòng)墊塊。

【具體實(shí)施方式】
[0061]下面參考圖1，圖1示出了用于制造由加強(qiáng)塑料材料制成的部件的壓縮模具2，該模具處于打開(kāi)位置。模具2包括固定的模制元件4和可沿著模具閉合方向8移動(dòng)的活動(dòng)的模制元件6。圖1還示出了布置在模制元件4的兩個(gè)槽中的兩個(gè)活動(dòng)墊塊10。在根據(jù)本實(shí)用新型的第一實(shí)施方式的該模具中，每個(gè)活動(dòng)墊塊包括鋼制的部分12和高膨脹部件14，該高膨脹部件14由例如是半結(jié)晶的PEEK(聚醚醚酮)的高膨脹材料制成。模制元件4的每個(gè)槽還包括至少一個(gè)千斤頂16，并通常包括多個(gè)千斤頂，從而能夠通過(guò)至少一個(gè)千斤頂桿18來(lái)移動(dòng)布置在該槽中的活動(dòng)墊塊10。該千斤頂及千斤頂桿18不被視作活動(dòng)墊塊10的元件，而被視作該墊塊的移動(dòng)裝置。
[0062]因此，每個(gè)活動(dòng)墊塊的上部分20都包括由鋼制成的、屬于墊塊的部分12的厚度，和由PEEK等高熱膨脹材料制成的、構(gòu)成高膨脹部件的厚度。
[0063]圖1最后示出了由SMC復(fù)合材料制成的模制粗胚22。
[0064]在冷安裝活動(dòng)墊塊時(shí)，例如在23°C的常規(guī)的環(huán)境溫度下，借助于例如為0.1mm的安裝運(yùn)行間隙，將活動(dòng)墊塊10引入模制元件4的槽中。
[0065]作為變型，可以使用零間隙安裝的墊塊，例如將墊塊冷卻到5°C和/或如有必要將模制元件預(yù)熱到例如45°C。在這種情況下，如果或者當(dāng)墊塊和模具恢復(fù)到23°C的統(tǒng)一的環(huán)境溫度時(shí)，可以在高膨脹部件的材料中和在墊塊與模制元件之間實(shí)施輕微的壓縮應(yīng)力。
[0066]當(dāng)模具整體升溫達(dá)到約為150°C的模制溫度時(shí)，由于高膨脹部件14是由膨脹系數(shù)比鋼高得多的材料PEEK制成的，因此墊塊的上部分20膨脹得比模制元件4的由鋼制成的槽要大。導(dǎo)致活動(dòng)墊塊10與模制元件4之間在該活動(dòng)墊塊的部分20處的間隙減小,或者在初始間隙為零的情況下，墊塊的壓縮增大。
[0067]PEEK的厚度有利地被計(jì)算為使得在模制溫度下墊塊與模制元件之間的間隙為零，并使得在最大模制壓強(qiáng)下墊塊在模制元件10上施加的力為模制材料在墊塊上施加的壓力的10倍。
[0068]通常而言，可調(diào)整制成高膨脹部件的高膨脹材料的厚度，以獲得期望的墊塊壓縮應(yīng)力。高膨脹材料的厚度一般可以在8mm至60mm之間、優(yōu)選地在12mm至40mm之間變化。
[0069]例如，關(guān)于環(huán)境溫度和模制溫度之間的膨脹，可以零間隙地安裝墊塊，壓縮幾乎為零，該活動(dòng)墊塊的理論上的膨脹(在厚度方向上)為0.24mm，墊塊的槽的膨脹為0.1mm,因此該墊塊的壓縮對(duì)應(yīng)于在厚度上減小0.14mm，該壓縮由PEEK吸收。
[0070]在圖1及其后的圖中，由SMC制成的部件和相應(yīng)的模制表面的中間平面以垂直于模具閉合方向的方式示出。然而，這不是必須的，本實(shí)用新型還可以被實(shí)現(xiàn)為具有一個(gè)或多個(gè)傾斜墊塊，所模制的部件的中間平面與模具的閉合方向形成銳角或鈍角。
[0071]下面參考圖2，其示出了與圖1相同的模具，但該模具處于模制后的閉合位置。活動(dòng)模制元件6相對(duì)于其在圖1中的位置有過(guò)移動(dòng)，以支承在活動(dòng)墊塊10上并使活動(dòng)墊塊10朝下移動(dòng)，并通過(guò)壓縮形成由SMC制成的粗胚，從而獲得由SMC制成的所模制的部件。由于每個(gè)由PEEK制成的高膨脹部件14的高膨脹性，墊塊的高膨脹部件14與模制元件4之間的間隙至少在模制溫度下為零。另外，墊塊在模制元件上施加足以確保這兩個(gè)元件之間的密封性的壓縮力。由此，所模制的粗制部件在墊塊的高膨脹部件14與模制元件4之間不再或幾乎不再包括毛刺。
[0072]下面參考圖3，其示出了在模制之后的根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施方式的模具的一部分。在本實(shí)用新型的第二實(shí)施方式中，活動(dòng)墊塊10包括附圖標(biāo)記為20的上部分，其由三個(gè)部分(厚度疊置)形成:
[0073]-由鋼制成的第一部分26，其在模制溫度下在密封區(qū)域27處與模制元件4緊密地接觸，所述密封區(qū)域在第一部分26的高度部分上延伸，該第一部分與模制元件4接觸，尤其在圖3中的接合點(diǎn)J處緊密接觸，該接合點(diǎn)對(duì)應(yīng)于墊塊和模制元件的模制表面的接合線(xiàn)；
[0074]-由PEEK制成的高膨脹部件(或由多種高膨脹材料的疊置)所形成的第二部分28 ；
[0075]_(在活動(dòng)墊塊10的上部分20中延伸的)由鋼制成的第三部分30。
[0076]該墊塊10還包括由鋼制成的下部分31，該下部分31與第三部分30形成一個(gè)整體。
[0077]這三個(gè)部分26、28和30由螺釘32組裝，由PEEK制成的第二部分28被布置為夾在第一部分26和第三部分30之間。這樣，由在機(jī)械性能上比鋼更脆弱的PEEK制成的高膨脹部件在活動(dòng)墊塊10平移時(shí)不承受摩擦應(yīng)力。另外，高膨脹部件不與形成所模制的部件24的待模制產(chǎn)品接觸，從而該產(chǎn)品可以有磨蝕作用或者具有顯著的化學(xué)反應(yīng)性。
[0078]在第二部分28處，螺釘32通常以帶有間隙的方式被冷安裝在該第二部分28的PEEK與螺絲的材料(通常為鋼)之間，其中所述間隙容許之后有差異的膨脹。還可以通過(guò)使用小應(yīng)力或零應(yīng)力安裝并由于PEEK膨脹而受到熱應(yīng)力作用的這樣的彈性墊片(例如碟形墊片)來(lái)校準(zhǔn)該間隙。
[0079]在其它的實(shí)施方式中，螺釘?shù)念^部可以位于高膨脹材料中，螺紋留在由鋼制成的部分中。
[0080]圖3還示出了模制元件4上的模制表面34和活動(dòng)墊塊上的模制表面36。由于所獲得的熱密封性，這兩個(gè)模制表面在模制過(guò)程中彼此之間緊密地形成連續(xù)表面，以使得在與圖3上的接合點(diǎn)J對(duì)應(yīng)的接合線(xiàn)處不形成毛刺。
[0081]圖3的模具包括4個(gè)如上所述的活動(dòng)墊塊(只圖示出了 I個(gè))，每個(gè)活動(dòng)墊塊均包括模制表面36,4個(gè)模制表面36 —起形成了圍繞模制兀件的模制表面34的單個(gè)模制表面。2個(gè)相鄰的活動(dòng)墊塊通常彼此垂直，而2個(gè)相對(duì)的墊塊則彼此平行。
[0082]下面參照?qǐng)D4，其示出了如上所述類(lèi)型的兩個(gè)相鄰的活動(dòng)墊塊，其中每個(gè)活動(dòng)墊塊都包括上部分，該上部分包括第二部分，所述第二部分由PEEK制成的高膨脹部件28形成并夾在由鋼制成的第一部分26和第三部分30之間。活動(dòng)墊塊的每個(gè)第一部分26都與相鄰的活動(dòng)墊塊的第一部分26相接觸，這確保了在角K處的良好的密封性。更具體而言，在兩個(gè)相鄰的活動(dòng)墊塊之間的角K處，第一部分26的邊與另一第一部分26的側(cè)面相接觸。
[0083]在圖4的實(shí)施方式中，每個(gè)墊塊還包括緊固片38，這些緊固片38被布置在部分30的挖空部分中，每個(gè)緊固片38都包括用于緊固螺釘?shù)目?0。
[0084]本實(shí)用新型不限制于所示出的實(shí)施方式，且其它實(shí)施方式對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。尤其而言，只要與本實(shí)用新型的實(shí)施相兼容，就可以以上述技術(shù)特征結(jié)合或替代的方式使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的所有技術(shù)特征。特別地，可以使用PEEK以外的其它高膨脹材料來(lái)實(shí)施本實(shí)用新型。
【權(quán)利要求】
1.一種用于壓縮模具(2)的活動(dòng)墊塊(10)，所述壓縮模具用于在預(yù)先確定的最大模制壓強(qiáng)下通過(guò)模制來(lái)制造加強(qiáng)塑料部件(24)，所述模具包括模制元件(4)，所述活動(dòng)墊塊(10)可以在平行于所述模具的閉合方向(8)的方向上平移，所述活動(dòng)墊塊(10)具有在模制過(guò)程中與所述模制元件上的模制表面(34)形成連續(xù)表面的模制表面(36)，其特征在于: 所述活動(dòng)墊塊(10)在其垂直于所述模具的閉合方向的方向上的至少一部分厚度上包括至少一個(gè)被稱(chēng)為高膨脹部件的具有確定配置的部件，所述高膨脹部件的平均膨脹系數(shù)足以使得所述活動(dòng)墊塊與所述模制元件之間的間隙至少在模制過(guò)程中為零，所述高膨脹部件至少升溫至介于115°C和170°C之間的模制溫度TM，另外所述高膨脹部件在所述模制溫度下的平均楊氏模量E.小于20000MPa ;以及 制成所述高膨脹部件的高膨脹材料和所述高膨脹部件的配置被選擇為使得在將所述活動(dòng)墊塊安裝在所述模具中時(shí)和在模制過(guò)程中，所述高膨脹部件從23°C的環(huán)境溫度升溫到所述模制溫度，其膨脹在所述活動(dòng)墊塊和所述模制元件之間的密封區(qū)域處產(chǎn)生在垂直于所述模具的閉合方向的方向上的壓縮應(yīng)力，或者如果在所述環(huán)境溫度下該壓縮應(yīng)力就存在的話(huà)則增大該壓縮應(yīng)力，當(dāng)所述高膨脹部件處于所述模制溫度時(shí)，所述壓縮應(yīng)力足以在模制過(guò)程中確保所述活動(dòng)墊塊(10)與所述模制元件(4)之間的密封性，所述模制溫度Tm是在所述密封區(qū)域的中間位置處考量的。
2.如權(quán)利要求1所述的活動(dòng)墊塊，其中，所述高膨脹部件包括一種或多種高膨脹材料，所述高膨脹材料每種都包括由塑料材料形成的連續(xù)固相，并且所述平均楊氏模量Earo介于900MPa 和 7500MPa 之間。
3.如權(quán)利要求1或2所述的活動(dòng)墊塊，其中，所述高膨脹部件在升溫至所述模制溫度時(shí)承受在垂直于所述模具的閉合方向的方向上的、介于4至40MPa之間的壓縮應(yīng)力。
4.如權(quán)利要求3所述的活動(dòng)墊塊，其中，所述壓縮應(yīng)力介于6至25MPa之間。
5.如權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)所述的活動(dòng)墊塊，其中，所述高膨脹材料在23°C和150°C之間的平均膨脹系數(shù)比所述模制元件(4)在所述密封區(qū)域的中間位置處的平均膨脹系數(shù)大至少50%。
6.如權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)所述的活動(dòng)墊塊，其中，所述高膨脹材料在23°C和150°C之間的平均膨脹系數(shù)比所述模制元件(4)在所述密封區(qū)域的中間位置處的平均膨脹系數(shù)λΕΜ大至少100%
7.如權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)所述的活動(dòng)墊塊，其自身沒(méi)有用于改變其溫度的裝置。
8.如權(quán)利要求5所述的活動(dòng)墊塊，其中，所述模制元件的模制表面(34)在鋼支件上形成，所述鋼包括在重量上至少占70%的鐵，并且所述高膨脹部件在23°C和150°C之間的平均膨脹系數(shù)λ cm介于22 X Kr6和120 X 10、/ (m.K)之間。
9.如權(quán)利要求5所述的活動(dòng)墊塊，其中，所述高膨脹墊塊在垂直于所述模具的閉合方向的方向上的恒定厚度Ep上延伸，使得0.02 X 10_3 < Ep ( λ CHD- λ ΕΜ) X 127 < 0.25 X 10'
10.如權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)所述的活動(dòng)墊塊，其中，所述密封區(qū)域在所述模具的閉合方向上的高度介于20至60mm之間。
11.如權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)所述的活動(dòng)墊塊，其中，所述高膨脹部件在所述模具的閉合方向上的高度介于40至120mm之間。
12.如權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)所述的活動(dòng)墊塊，其中，所述高膨脹部件包括在重量上至少占65%的一種或多種聚合物，所述聚合物選自被稱(chēng)為PEEK的聚醚醚酮、被稱(chēng)為PT的聚酰亞胺、被稱(chēng)為PAI的聚酰胺-酰亞胺和被稱(chēng)為PPS的聚苯硫醚。
13.如權(quán)利要求12所述的活動(dòng)墊塊，其中，所述聚合物在重量上至少占90%。
14.如權(quán)利要求12所述的活動(dòng)墊塊，其中，所述高膨脹部件包括在重量上至少占65%的PEEK和/或PAI。
15.如權(quán)利要求14所述的活動(dòng)墊塊，其中，所述PEEK和/或PAI在重量上至少占90%。
16.如權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)所述的活動(dòng)墊塊，其中，所述墊塊在其垂直于所述模具的閉合方向的方向上的至少一部分厚度上包括第一部分(26)和第二部分(28)，其中所述第一部分在硬度比包括在所述高膨脹部件中的任何材料的硬度都要大的材料中形成，而所述第二部分則由所述高膨脹部件形成，所述第一部分(26)包括所述活動(dòng)墊塊的模制表面(36)，而所述第二部分(28)則不包括模制表面。
17.如權(quán)利要求16所述的活動(dòng)墊塊，其中，至少所述活動(dòng)墊塊的所述部分還包括第三部分(30)，該第三部分在硬度比包括在所述高膨脹部件中的任何材料的硬度都要大的材料中形成，所述第二部分(28)被布置為夾在所述第一部分(26)和所述第三部分(30)之間。
18.—種壓縮模具(2)，用于在預(yù)先確定的最大模制壓強(qiáng)下通過(guò)模制來(lái)制造加強(qiáng)塑料部件(24)，所述壓縮模具包括模制元件(4)，其特征在于包括至少一個(gè)如權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的活動(dòng)墊塊。
19.如權(quán)利要求18所述的壓縮模具，其中，所述活動(dòng)墊塊和所述模制元件之間的間隙在23°C的環(huán)境溫度下介于[0mm,0.2mm]的區(qū)間內(nèi)。
20.如權(quán)利要求18或19所述的壓縮模具，其中，在所述模制元件升溫至所述模制溫度時(shí)，在所述預(yù)先確定的最大模制壓強(qiáng)下，所述活動(dòng)墊塊在所述模制元件上在所述密封區(qū)域處施加的力至少是所述活動(dòng)墊塊的模制表面(36)上的模制材料的壓強(qiáng)在所述活動(dòng)墊塊上施加的力的6倍。
21.如權(quán)利要求18或19所述的壓縮模具，其中，在所述模制元件升溫至所述模制溫度時(shí)，在所述預(yù)先確定的最大模制壓強(qiáng)下，所述活動(dòng)墊塊在所述模制元件上在所述密封區(qū)域處施加的力至少是所述活動(dòng)墊塊的模制表面(36)上的模制材料的壓強(qiáng)在所述活動(dòng)墊塊上施加的力的10倍。
22.如權(quán)利要求18或19所述的壓縮模具，包括多個(gè)活動(dòng)墊塊(10)，其中，所述模制元件上的模制表面(34)在其周邊被由多個(gè)單元模制表面一起形成的模制表面所限定和包圍，每個(gè)所述單元模制表面都由一個(gè)所述活動(dòng)墊塊的模制表面(36)形成，每個(gè)所述活動(dòng)墊塊(10)都如權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述。
【文檔編號(hào)】B29C43/32GK204160682SQ201420260479
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】弗雷德里克·阿赫諾, 派垂克·博思格, 丹尼·吉勒, 塞爾日·莫南, 奧利維?！ね欣姿? J-Y·索澤 申請(qǐng)人:全耐塑料公司