制造空心体的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制造空心体的方法，所述空心体包括热塑性塑料壁和纤维加强件，所述纤维加强件焊接在所述壁的表面的至少一部分上，优选地为所述壁的外表面；所述纤维加强件包含与所述空心体的壁的热塑性塑料相似或兼容的热塑性塑料，并具有至少1mm的厚度且包含重量比为30％至60％的纤维，根据所述方法：将所述空心体的外表面用于焊接所述加强件的部分加热；将所述纤维加强件加热从而使所述加强件的热塑性塑料软化或者更优选地熔化；以及将所述加强件移动并施加到所述空心体外表面的所述部分，其中将所述加强件施加到所述空心体外表面的所述部分的步骤包括：在所述加强件的至少一部分上施加初始压力；利用自动化压力施加装置施加压力以便进行最终焊接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种空心体、用于制造该空心体的方法及其在车辆中的用途。
技术介绍
混合发动机通常是指内燃机与电动机的组合。 混合动力车辆的一般工作原理包括：基于操作模式，或者使电动机运行，或者使内 燃机运行，或者同时使这两者运行。 具体原理中的一个原理如下： -在静止阶段（当车辆是静止的）期间，两种发动机均关闭； -在启动时，使用电动机驱动车辆，直至较高的速度（25或30km/h); -当达到较高速度时，内燃机接替电动机运行； -在快速加速的情况下，两种发动机同时工作，由此可以获得等同于相同功率发动 机的加速度、或者甚至更大的加速度； -在减速和制动阶段中，利用动能给蓄电池再充电（应当注意的是并非在目前市 售的所有混合发动机中均可实现此功能）。 根据上述原理，内燃机并非持续运行，因而，不能正常地执行汽油气吸收箱 (canister，活性炭过滤器，其避免燃料蒸气被释放到大气中）的净化阶段，因为在这些净 化阶段，可能被预热的空气在汽油气吸收箱中循环以使其再生（即汽油气吸收箱中吸附的 燃料蒸汽被解吸出来），该空气随后进入发动机以便在其中燃烧。此外，混合动力车辆是被 开发用来减少燃料消耗和废气排放，这使得对燃烧来自汽油气吸收箱的燃料蒸气的发动机 管理更加复杂，或者甚至不可能在不降低发动机性能的情况下实现。 因此，通常这些发动机的燃料箱是密封的（通常，在大约300-400mbar的压强下） 以便限制汽油气吸收箱的负载量；从而导致由于温度波动所引起的压强变动。 因而，与常规内燃机的燃料箱相比，这些燃料箱必须具有改善的机械强度，尤其是 在塑料箱的情况下。 目前市场上的解决方法包括具有相当大厚度的金属箱，这会大幅增加燃料箱的重 量并且因此增加燃料消耗和废气排放。此外，塑料燃料箱为设计提供更大的灵活性（以优 化车辆中的可利用容积）。 解决前述压强问题的其它已知解决方法可包括增加塑料箱的壁厚和/或使用将 两个壁连接在一起的内部加强件（杆、隔板等），但这些解决方法通常对重量产生负面影 响，减小箱的工作容积并增加箱的成本。另一个解决方法可包括为箱提供焊合部（kiss points，即下壁与上壁的局部焊接），但此解决方法导致箱工作容积的减小。 本 申请人:名下的专利申请W0 2011/110519公开了一种用于制造燃料箱的方法，所 述燃料箱包括热塑性壁和位于其至少一部分外表面上的纤维加强件，根据该方法： -使熔融的热塑性型坯在模具中成型并冷却从而获得箱的壁； -选择包含与箱壁材料相似或兼容的热塑性塑料的纤维加强件，并且将该加强件 加热从而使其热塑性塑料软化或者甚至熔化；以及 -通过施加一个可以将加强件和箱的外表面焊接在一起的力而将加强件施加到箱 的外表面。 该专利文件建议限制加强件的厚度（该厚度理想地应在0. 2和1_之间），以在通 过IR(红外）辐射同时加热这两个元件（也就是说：利用经过该加强件的红外辐射将箱加 热）之后/的同时，能够利用该辐射将所述加强件焊接在箱上。然而，也如该专利文件中所 述，优选地是使加强件具有较高的拉伸强度（因此，较大的厚度）以便增强其加强效果。然 而，这种较大厚度将会要求分别地加热箱和加强件，因此后者在被焊接在前者上之前应被 处理（夹持和运送），同时所述加强件的热塑性塑料应保持软化/熔融从而允许进行焊接。 本 申请人:已发现假设所述加强件的厚度为至少1mm并且假设其纤维含量是在给 定的范围内，那么这种处理和焊接仍然是可行的，从而导致从机械性能方面来说新的且令 人感兴趣的结构，该结构不仅可用于如上所述的混合动力车辆燃料箱，而且还可用于车辆 中所使用的可能承受高热应力和/或机械应力的任何其它空心体。 因此，本专利技术涉及一种空心体，所述空心体包括热塑性塑料壁和纤维加强件，所述 纤维加强件焊接在所述壁的表面的至少一部分上，所述表面优选地为所述壁的外表面；所 述纤维加强件包含与所述空心体的壁的热塑性塑料相似或兼容的热塑性塑料，并具有至少 1mm的厚度且包含重量比为30%至60%的纤维。 根据本专利技术的空心体包括壁，该壁限定用于储存和/或运输车载流体的内部容 积。此空心体由热塑性塑料制成，优选地通过吹塑成型制成。本专利技术适用于承受高热应力 和/或机械应力的空心体，如（优选地为混合动力）车辆燃料箱、注油管、涡轮增压器导管 和用于减少废气中NOx气体的SCR(选择性催化还原）系统中所使用的氨前体（如尿素或 者吸附氨的固体）箱。 术语热塑性塑料应被理解成表示任何热塑性聚合物，包括热塑性弹性体、以及 它们的混合物。术语聚合物应被理解成既表示均聚物也表示共聚物（尤其是二元或三 元共聚物）。这些共聚物的实例包括但不限于：无规共聚物、线性嵌段共聚物、非线性嵌段 共聚物和接枝共聚物。 其熔点低于分解温度的任何类型的热塑性聚合物或共聚物均是可适用的。具有熔 融温度的范围覆盖至少l〇°C的合成热塑性塑料是尤其合适的。这些材料的实例包括在分子 量上呈现多分散性的材料。 具体地，可使用聚烯烃、热塑性聚酯类、聚酮类、聚酰胺类及它们的共聚物。也可以 使用聚合物或共聚物的混合物，同样，也可以使用带有无机、有机和/或天然填充物（例如 但不限于：碳、粘土、盐类和其它无机衍生物、天然纤维或聚合纤维）的聚合材料的混合物。 还可以使用由结合在一起的堆叠层所构成的多层结构，该结构包含至少一种上述的聚合物 或共聚物。 经常使用的一种聚合物是聚乙烯。利用高密度聚乙烯（HDPE)已获得优异的效果。 空心体的壁可由单个热塑性材料层或两层构成。基于空心体所储存/运输的流 体，一个或更多的可能的附加层可以有利地由阻隔液体和/或气体的材料制成的层所组 成。优选地，通过对阻隔层的种类和厚度加以选择从而使与空心体内表面接触的液体和气 体的渗透性最小化。当空心体是燃料箱时，优选地，所述层是基于阻隔性树脂，也就是说对 于燃料是不可渗透的树脂，例如EVOH(部分水解的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物）。可替代地， 为了使箱对于燃料是不可渗透的，也可以使箱经受表面处理（氟化或磺化）。根据本专利技术此 实施例的箱优选地包括位于基于HDPE的外层之间的基于EV0H的阻隔层。 纤维加强件可具有多种形式；它通常是包含短切纤维或长纤维或连续纤维的片 材，所述纤维可以是或者可以不是编织的。通常，短切纤维具有数十/数百微米的最终长 度。就长纤维而言，剩余长度为几毫米。当使用纤维的长度为数十厘米时，这些纤维被称为 连续纤维或者连续长丝。连续纤维是优选的，尤其是编织的连续纤维。 这些纤维可以是基于玻璃、碳、聚合物（诸如聚酰胺，例如芳香族聚酰胺诸如芳 纶）的，或者甚至可以是天然纤维诸如大麻或剑麻。它们优选地是玻璃纤维（E玻璃、S玻 璃或者其它玻璃类型的玻璃纤维）。 根据本专利技术的纤维加强件的纤维优选地是与热塑性塑料兼容，因此通常与聚烯烃 兼容，尤其是与HDPE兼容。为了获得此兼容性，可用增容性物质（诸如硅烷）对这些纤维 进行涂覆（表面处理）。也可以使用反应性的HDPE型粘结剂。在此背景下，可以有利地使 用顺丁烯二酸酐类型的反应性官能团。 根据本专利技术，纤维加强件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造空心体的方法，所述空心体包括热塑性塑料壁和纤维加强件，所述纤维加强件焊接在所述壁的表面的至少一部分上，优选地为所述壁的外表面；所述纤维加强件包含与所述空心体的壁的热塑性塑料相似或兼容的热塑性塑料，并具有至少1mm的厚度且包含重量比为30％至60％的纤维，根据所述方法：‑将所述空心体的外表面用于焊接所述加强件的部分加热；‑将所述纤维加强件加热从而使所述加强件的热塑性塑料软化或者更优选地熔化；以及‑将所述加强件移动并施加到所述空心体外表面的所述部分，其中将所述加强件施加到所述空心体外表面的所述部分的步骤包括：‑在所述加强件的至少一部分上施加初始压力；‑利用自动化压力施加装置施加压力以便进行最终焊接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.21 EP 11194730.51. 一种用于制造空心体的方法，所述空心体包括热塑性塑料壁和纤维加强件，所述纤 维加强件焊接在所述壁的表面的至少一部分上，优选地为所述壁的外表面；所述纤维加强 件包含与所述空心体的壁的热塑性塑料相似或兼容的热塑性塑料，并具有至少1_的厚度 且包含重量比为30%至60%的纤维，根据所述方法： -将所述空心体的外表面用于焊接所述加强件的部分加热； -将所述纤维加强件加热从而使所述加强件的热塑性塑料软化或者更优选地熔化；以 及 -将所述加强件移动并施加到所述空心体外表面的所述部分，其中将所述加强件施加 到所述空心体外表面的所述部分的步骤包括： -在所述加强件的至少一部分上施加初始压力； -利用自动化压力施加装置施加压力以便进行最终焊接。2. 如权利要求2所述的方法，其中所述自动化压力施加装置包括至少一个滚筒。3. 如权利要求1或2所述的方法，其中利用自动化夹持装置移动所述加强件。4. 如权利要求3所述的方法，其中将所述自动化夹持装置与所述自动化压力施加装置 结合在同一机器人支架上。5. 如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中焊接部分包括三维表面，并且其中所述 加强件在焊接期间成型。6. 如权利要求1至5中任一项所述的方法，所述方法包括在加热期间、焊接期间...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·克里尔，皮埃尔·德凯泽，埃里克·布克，
申请(专利权)人：英瑞杰汽车系统研究公司，
类型：发明
国别省市：比利时;BE