專利名稱：熱保護的熱塑性塑料部件，尤其是帶有整體熱保護的車輛底側(cè)部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求1的前序部分的熱保護的熱塑性部件，具體涉及具有整體熱保護的車輛底側(cè)部件。
背景技術(shù)：
熱塑性塑料材料，如聚丙烯，對溫度敏感，并具有高表面發(fā)射勢能，或具有增強的熱輻射吸收能力。熱輻射吸收增強可導致這些塑料件的基體在局部區(qū)域受到局部可變熱輻射作用時強烈加熱，因此在這些區(qū)域產(chǎn)生不希望的薄弱點。當這些材料用于暴露在強烈熱輻射下的區(qū)域時，施加金屬箔可反射紅外線輻射。這樣可有效地降低位于保護區(qū)域的這些塑料件的基體溫度，即可避免不希望的材料變化，如脆化，開裂等。這個措施使得熱塑性塑料材料還可用于暴露在高溫下的環(huán)境。沒有這些金屬保護箔，熱塑性材料的部件處于快速老化過程，不能應(yīng)用于具有強烈紅外線輻射的環(huán)境中。
特別地，現(xiàn)代汽車技術(shù)繼續(xù)增加采用熱塑性塑料部件，因為與金屬部件相比塑料材料輕得多，可由用戶自定義，且制造成本低，容易循環(huán)使用。這樣就使得對汽車技術(shù)使用的部件進行熱保護具有更大意義。但是汽車技術(shù)所用部件的熱保護措施已經(jīng)證明非常難以實施，因為會出現(xiàn)很大的機械應(yīng)變，如振動，風力，局部溫度波動等。目前，這些部件通過已知方式設(shè)置金屬箔于熱暴露區(qū)域，以便保護部件上的這些點免于增強的紅外線輻射。不幸的是，這些公知的措施導致了產(chǎn)品的壽命降低。
例如，美國專利5,464,952介紹了一種汽車的隔音底面部件，具有耐熱和絕熱纖維材料的芯部層。該芯部層最好包括玻璃纖維，陶瓷纖維、玄武巖礦棉，或其混合物組成的非紡織材料、芯部層的兩側(cè)設(shè)置熱反射箔，反射箔用鋁或片金屬制造，以反射任何可能的紅外線輻射。非紡織材料的底面部件至少在其周邊區(qū)設(shè)置硬塑料粘接劑，以連接金屬箔到纖維非紡織材料。同時該連接使周邊區(qū)硬化，這使得整個底面部件具有某種程度的穩(wěn)定性。熱反射箔片最好包括三層箔，設(shè)有玻璃纖維層，鋁層和熱塑性聚烯烴層，可在成型壓力機中使箔片的整個表面松散地壓接到通常設(shè)置了硬塑料粘接劑的非紡織材料。該部件具有相對硬的周邊區(qū)和較軟的即易彎曲的中心區(qū)。
德國專利DE 197 05 511 A1介紹了一種用作熱屏蔽的部件，包括熱塑性合成材料制造的支承層和鋁的熱保護層。鋁層和支承層之間設(shè)置了熱塑性連接層(熱熔性粘結(jié)劑)，其包括聚丙烯(PP)，聚酯(PET)，聚酰胺(PA)或熱塑性聚氨酯(TPU)，這些材料在成型加工時熔化，鋁層通過連接層固定連接到支承層。鋁層的尺寸要比最大的熱暴露區(qū)(熱點區(qū))的面積大得多，希望能發(fā)散局部的基本上是對流的熱量。為了改進熱傳導能力，所用鋁層最好具有0.08到0.2毫米的厚度，熱屏蔽件表面可設(shè)置個別變形區(qū)。在一優(yōu)選實施例中，該熱屏蔽件包括互相正交分布的槽狀凹部，設(shè)計成可改進熱屏蔽件的穩(wěn)定性和冷卻性能。為了實現(xiàn)該熱傳導功能，金屬熱保護層可具有擴大的金屬片的形式。
遺憾的是，已經(jīng)顯示出，這些被金屬箔覆蓋和承受高熱應(yīng)力的已知箔片容易快速老化，即只能短時間保持完整有效。尤其是，用于底面部件不長時間后會發(fā)生分層，使得這種部件不適合用于汽車工業(yè)。具體地，由于高度的和持續(xù)變化的溫度應(yīng)力造成的加速老化過程，金屬保護箔和支承材料之間的熱熔性粘接劑喪失其粘接性。此外，使用區(qū)域的非常明顯的振動使得這些部件快速顯示出疲勞、損壞或局部分解的特征，可導致出現(xiàn)不希望的噪音。
已知道國際申請WO 99/44851提供了一種帶有整體熱保護的燃料罐，其在反射金屬箔打孔，通過這種方式熱塑性合成材料在制造過程中回流到這樣產(chǎn)生的孔中，形成直接的機械固定(鉤或卡)接合，形成了更持久的產(chǎn)品。遺憾的是，對于這些部件，孔區(qū)的塑料不能充分防護免于紅外輻射，因此造成這些區(qū)域很快老化。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種熱保護的熱塑性部件，沒有上面提到的缺點，在整個表面上保持其粘接性，即使暴露于熱輻射下長時間使用。具體地，本發(fā)明的目的是提供一種熱保護和抗振動的具有長使用壽命的車輛底側(cè)部件。
根據(jù)本發(fā)明的一種部件實現(xiàn)了這個目的，部件具有權(quán)利要求1的特征，具體地，部件設(shè)有熱塑性塑料合成材料的支承層和至少部分連接的金屬箔，其中熱塑性合成材料是環(huán)形纖維增強的熱塑性塑料(LFT)或玻璃纖維增強的合成材料(GMT)；金屬箔包括多個小型可折疊件?？烧郫B件可嵌入合成材料支承層，機械固定于合成材料支承層，產(chǎn)生長期(即在大約400℃溫度下工作時間超過1000小時)持續(xù)的抗剝離性Ws，其至少為0.15N/mm2(Ws＞0.15N/mm2)。金屬箔的錨固或卡接可在所述熱塑性部件成型工藝容易地形成，可通過將多節(jié)的或類似結(jié)構(gòu)的金屬箔插入成型腔或模具中，與合成材料一起成型。當成型壓力機閉合時，各個結(jié)，折疊或類似袋狀突出部部分地壓縮，轉(zhuǎn)動或彎折，形成程度不同的封閉的折疊結(jié)構(gòu)件。當形成部件時，熱塑性合成材料圍繞各折疊結(jié)構(gòu)件流動，通過這樣的方式，產(chǎn)生了與金屬箔的緊靠連接或直接連接。這種通過成型工藝形成部件的技術(shù)不要求任何特殊技術(shù)知識，且不是本發(fā)明的主題。根據(jù)特定的應(yīng)用和功能要求，各折疊結(jié)構(gòu)件的尺寸可變化，可以是規(guī)則的或不規(guī)則的，還可以涂復(fù)其他材料，可以全部或部分地被塑料環(huán)繞。在一優(yōu)選實施例中，至少1到5個這樣的折疊結(jié)構(gòu)件設(shè)置在10到30毫米的范圍。所用的金屬箔最好是鋁制的，厚度為0.01到0.1毫米，但厚度也可以達到0.5毫米。
在本發(fā)明的另外進展中，耐熱粘結(jié)劑設(shè)置在金屬箔和合成材料支承層之間，這樣即使在很高的熱應(yīng)力下也不會喪失粘接性。很明顯專業(yè)人員可提供其他的位于鋁箔和熱塑性塑料材料之間的功能層。
本發(fā)明的部件非常適合用于機動車輛的承受熱應(yīng)力的區(qū)域，例如，發(fā)動機機艙底側(cè)的區(qū)域，備用輪胎倉，車輛通腔(vehicle tunnel)，汽車儀表板罩，排氣管，或催化式排氣凈化器等。
對于專業(yè)人員，本發(fā)明的優(yōu)點是很明顯的，尤其是，從這些部件可以看出封閉的金屬箔完全保護了合成材料免于紅外輻射，因此可防止任何分層。作為粘接性和抗振性的度量的抗剝離性Ws即使在較高溫度下長時間使用后仍保持不變，因此還可用于車輛的暴露于高熱下的區(qū)域。此外，本發(fā)明的部件可以低成本進行制造，因為熱塑性材料的成型工藝和金屬箔的與該材料的固定或連接工藝可通過一個工藝步驟實現(xiàn)。此外，不必進行任何打孔，因此縮短了制造時間。從而，根據(jù)本發(fā)明的部件長期使用未顯示出剝落或脫離的特征，即使在強振動或熱應(yīng)力的作用下。當部件用于車輛時，不會形成不希望產(chǎn)生的噪音。


下面通過示例性的實施例和參考附圖，對本發(fā)明進行詳細介紹，附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的示意性顯示的部件的透視圖；圖2是圖1示意性顯示的部件的放大截面圖；和圖3是顯示抗剝離性的長期表現(xiàn)的圖表。
具體實施例方式
圖1的部件1包括槽狀的支承層2，其根據(jù)應(yīng)用條件適當形成。在所示透視圖中，金屬箔3插入該支承層2。根據(jù)本發(fā)明，該箔3包括多個可折疊件4，機械連接金屬箔3到支承層2。支承層最好用玻璃纖維加強的熱塑性塑料(GMB)或充填了環(huán)形纖維的熱塑性塑料(LFT)制造。專業(yè)人員知道適合的材料。具有環(huán)狀纖維的產(chǎn)品通常包括環(huán)狀纖維或索帶，但也可以簡單地填充長纖維。金屬箔最好用鋁制造，其厚度為0.01到0.1毫米。但是，應(yīng)知道金屬箔可用不同的金屬材料制造，具體為薄鋼片，厚度可高達0.5毫米。或者，耐熱粘結(jié)劑層(熱熔性粘結(jié)劑)可設(shè)置在該金屬箔3和支承層2之間，或可插入另外的絕熱或隔音材料。在優(yōu)選實施例中，金屬箔3在10到30毫米的范圍帶有1到5個發(fā)明的可折疊件4。根據(jù)應(yīng)用要求，這些可折疊件4具有不同的尺寸或設(shè)置。
圖2顯示了通過本發(fā)明設(shè)計的部件1的示意截面圖。該部件的至少一個側(cè)面設(shè)有金屬箔3，在完成的部件1中，金屬箔作為熱反射箔。最好使用鋁來制造箔3。該金屬箔3連接到支承層2，并包括可折疊件4，其嵌入支承層2中。這些可折疊件4通過成型工藝形成，可被支承層2的材料完全圍繞。這些可折疊件4的形狀導致了金屬箔3和支承層2之間的緊密連接，即緊靠連接或直接連接。這些可折疊件通過使用帶結(jié)的或其他形狀的金屬箔于成型工藝很容易制造。根據(jù)具體的應(yīng)用條件，這些可折疊件4可具有不同的尺寸和/或設(shè)置。對于本發(fā)明的這種類型錨固，已經(jīng)證明可折疊件是非常有用的，金屬箔3未設(shè)置可實現(xiàn)直接連接的孔。具體地，錨固區(qū)6，即設(shè)置可折疊件4的區(qū)域，受到保護避免了可損害支承層2的熱塑性材料的紅外輻射。為了其他目的，如隔音目的，專業(yè)人員當然可在金屬箔3設(shè)置孔，可使支承層2具有不同的材料，或在金屬箔3和支承層2之間提供另一種中間層。因此，可根據(jù)專業(yè)人員的判斷包括另外的中間層，如熱熔性粘接劑層，陶瓷層和/或隔音層。
在成型工藝期間，已經(jīng)事先設(shè)置了結(jié)節(jié)或已經(jīng)進行了幾何變形的金屬箔3設(shè)置在加熱成型壓力機，并覆蓋LFT，GMT，或其他適合的合成材料。因此，進行變形的側(cè)面，尤其是結(jié)節(jié)，面對合成材料，當施加合成材料時，這些變形受到壓縮，擠壓或隨意折疊。這樣導致了根據(jù)本發(fā)明的可折疊件的形成，使得流動的塑料材料流到各可折疊件4的后面，完全包圍可折疊件。因此可以簡單方式實現(xiàn)直接連接。帶纖維的塑料材料在成型工藝期間進行硬化，以形成希望的支承層2。同時，塑料材料層2的硬化導致了與金屬箔3形成牢固的和長期穩(wěn)定的機械連接。
圖3是顯示不同設(shè)置A，B，C的抗剝離性Ws的測量結(jié)果的圖表。這里，Ws被認為是代表了金屬箔粘接熱塑性支承件的能力，是分離金屬箔3與支承層2單位表面所要求的能量。區(qū)域(1)的數(shù)值涉及未進行時效的工藝，區(qū)域(II)的數(shù)值涉及進行了溫度為140℃持續(xù)時間為1000小時的時效工藝，數(shù)值A(chǔ)(I)和A(II)都涉及設(shè)置A，其中傳統(tǒng)的金屬熱熔性粘結(jié)劑(MSK25)用于LFT部件和鋁箔之間。測量結(jié)果顯示出未得到可觀的粘接性。
數(shù)值B(I)和B(II)涉及到設(shè)置B，其進行優(yōu)化以粘接鋁和聚丙烯(HSK15)的粘結(jié)劑應(yīng)用于LFT部件和鋁箔之間。得到的測量值B(I)清楚顯示出該設(shè)置在非時效的條件下可得到非常高的抗剝離性，Ws＝1.2N/mm2。但是，測量值B(II)顯示出，經(jīng)過時效處理的Ws等于0.15N/mm2(粘度值大約減少了85％)。
數(shù)值C(I)和C(II)涉及根據(jù)本發(fā)明的設(shè)置C，其中帶有可折疊件的鋁箔施加到LFT部件上，在LFT部件和鋁箔之間沒有粘結(jié)劑。本發(fā)明的設(shè)置C在未使用另外的粘接劑和未進行時效的條件下得到抗剝離性Ws等于0.2N/mm2，同時設(shè)置C的進行了1000小時的熱處理的抗剝離性只下降到Ws＝0.16N/mm2(粘度下降了大約20％)。這些測量結(jié)果證明了本發(fā)明的效用。無需另外的發(fā)明步驟，專業(yè)技術(shù)人員可適當調(diào)節(jié)和優(yōu)化可折疊件的尺寸和形狀。
權(quán)利要求
1.一種熱保護的熱塑性部件(1)，具有熱塑性合成材料的支承層(2)和至少部分相連接的金屬箔(3)，其中所述金屬箔(3)包括多個可折疊件(4)，可嵌入所述支承層(2)，形成與所述支承層(2)的直接連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部件，其特征在于，所述熱塑性合成材料是環(huán)形纖維增強的熱塑性塑料(LFT)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部件，其特征在于，所述熱塑性合成材料是玻璃纖維增強的合成材料(GMT)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部件，其特征在于，所述金屬箔(3)是鋁箔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的部件，其特征在于，鋁箔的厚度為0.01到0.1毫米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項所述的部件，其特征在于，在10到30毫米的區(qū)域設(shè)置了至少1到5個可折疊件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項所述的部件，其特征在于，在金屬箔(3)和熱塑性材料支承層(2)之間設(shè)置了熱熔性粘結(jié)劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項所述的部件，其特征在于，持續(xù)暴露于大約140℃溫度下超過1000小時后的抗剝離性Ws數(shù)值為至少0.15N/mm2。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項所述的部件，其特征在于，持續(xù)暴露于大約140℃溫度下超過1000小時后的抗剝離性Ws的減少不大于20％。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項所述的部件，其特征在于，所述部件是車輛底側(cè)部件。
全文摘要
一種用于車輛，如發(fā)動機艙底側(cè)區(qū)域的熱應(yīng)力區(qū)的部件，包括受到金屬箔(3)熱保護的熱塑性塑料件，如支承層(2)。為了改進金屬箔(3)的粘接性，金屬箔(3)設(shè)置了多個可折疊件(4)，可錨固于支承層(2)的熱塑性塑料材料，在金屬箔(3)和支承層(2)之間形成直接連接。
文檔編號B62D29/00GK1933966SQ200580008631
公開日2007年3月21日 申請日期2005年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月19日
發(fā)明者H·德丘蒂斯, A·威爾德哈伯 申請人:里特技術(shù)股份公司