制造具有改进的压缩强度的片状复合部件的方法技术

制造片状复合部件的方法，其包括以下工艺步骤：a)提供基本上平面的布置体(A，B，A')，其包括夹在一对表皮层(A，A')之间的芯层(B)，芯层的第一面与所述表皮层中的第一个(A)相邻并且基本上平行，并且芯层的第二面与所述表皮层中的另一个(A')相邻并且基本上平行，表皮层(A，A')各自包含表皮热塑性材料和任选的增强纤维，芯层(B)包含由起绒热塑性纤维和增强纤维制造的起绒材料，b)将夹层布置体(A，B，A')加热和加压、然后冷却，从而获得复合部件。为了改进复合部件的压缩强度，芯层(B)是具有主要在垂直于第一和第二面的取向方向(Z)上取向的增强纤维的Z

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造具有改进的压缩强度的片状复合部件的方法


[0001]本专利技术涉及一种制造具有改进的压缩强度的片状复合部件的新颖方法。

技术介绍

[0002]由纤维增强的热塑性材料制造的复合部件已在许多
中得到广泛使用。
[0003]例如，WO 2015/117799A1公开了一种包含泡沫芯的复合部件，其具有第一和第二表皮层，所述第一和第二表皮层与所述泡沫芯分别在其第一表面和第二表面上结合。类似地，WO 2006/133586公开了一种抗挠刚性复合片材，其包括：由玻璃含量为20至60重量％且空隙含量小于5体积％的玻璃纤维增强的聚丙烯制成的厚度为0.5至5mm的一个或两个表皮层、和由玻璃含量为35至80重量％且空隙含量为20至80体积％的玻璃纤维增强的聚丙烯制成的厚度为2至40mm的芯层。如在WO 2006/105682 A1中大量描述的，这样的多孔芯片材可通过将聚丙烯纤维和玻璃纤维干混、将共混的非织造材料针刺(针入，needling)以及热压来而形成。
[0004]一个长久以来的挑战在于寻求在保持重量尽可能小的同时优化机械性质。在许多情况下，用比较厚的芯层进行制造过程将是期望的。单纯地将芯层厚度按比例放大会导致如下缺点：最初软的芯层当在热压步骤中施加表皮层时提供不了足够的压缩强度。因此，提供一种涉及具有改进的压缩强度的芯层的改进的制造方法将是期望的。

技术实现思路

[0005]根据本专利技术，提供了一种制造片状复合部件的方法，其包括以下工艺步骤：
[0006]a)提供基本上平面的布置体(arrangement)(A，B，A')，其包括夹在一对表皮层(A，A')之间的芯层(B)，芯层的第一面与所述表皮层中的第一个(A)相邻并且基本上平行，并且芯层的第二面与所述表皮层中的另一个(A')相邻并且基本上平行，表皮层(A，A')各自包含表皮热塑性材料和任选的增强纤维，芯层(B)包含由起绒热塑性纤维和增强纤维制成的起绒材料，
[0007]b)加热并且加压夹层布置体(A，B，A')，随后冷却，从而获得复合部件。
[0008]术语“表皮层”应以其最宽泛的含义理解为是指附接至内部或芯结构的表面层。上表皮层和下表皮层可具有或不具有相等的厚度。表皮层中的每个都包含热塑性材料，为了清楚起见在此称为“表皮热塑性材料”。此外，每个表皮层任选地包含增强纤维。
[0009]芯层由通过热塑性纤维和增强纤维制成的起绒材料形成。为了清楚起见，构成热塑性纤维的材料在本文被称为“起绒(绒面，绒毛，fleece)热塑性材料”。
[0010]作为构成芯层的一种材料的纤维增强热塑性起绒材料被广泛用在许多
中，特别地用于生产具有有利结构性质的轻型部件。它们典型地用完善的梳理(carding)或气流成网(air
‑
laying)技术生产，并且基本上形成为片材。作为生产过程的结果，这样的起绒材料的纤维主要在片材平面内(即在可定义为“X
‑
Y
‑
平面”的平面内)取向。虽然所知晓的是，在垂直于片材平面的方向上针刺起绒材料略微增加在Z
‑
方向上取向的增强纤维的量，
但是再取向效果相对较小，因此X
‑
Y
‑
取向仍然占主导。
[0011]然而，根据本专利技术，芯层B是具有主要在垂直于第一和第二面的取向方向Z上取向的增强纤维的Z
‑
取向芯层。以这种方式，获得显著改进的压缩强度。
[0012]应强调，上述特征“主要的Z
‑
取向”(即垂直于由所述第一和第二面限定的X
‑
Y参考平面)并不排除第二方向(即一个特定的平面内方向例如Y)的优先取向。但是，毫无疑问地，这意味着与各向同性的情况相比在Z
‑
方向上的主要性。
[0013]根据一个有利的实施方案(权利要求2)，Z
‑
取向芯层(B)通过以下形成：
[0014]i)提供至少一个具有上面、下面和片材厚度(T)的预固结的轻型增强热塑性材料的片材；
[0015]ii)将片材切割成多个基本一致的芯带，每个芯带具有带长度(L)和带宽度(W)，每个芯带包括以对应于所述片材厚度(T)的带厚度间隔开的上面部分和下面部分；
[0016]iii)将所述芯带以面对面的方式、任选地在其间具有分隔层的情况下布置，从而形成芯堆叠体，所述芯堆叠体具有对应于所述带长度(L)的堆叠长度(L
堆叠
)、具有对应于所述带宽度(W)的堆叠高度(H
堆叠
)和具有对应于所述带厚度(T)的倍数的堆叠宽度(W
堆叠
)；
[0017]任选地重复进行步骤i)至iii)以形成另外的芯堆叠体；
[0018]其中所述至少一个芯堆叠体形成如下的所述Z
‑
取向芯层：具有将表面层(A)和(A')施加到其以形成用于后续工艺步骤b)的所述夹层布置体(A，B，A')的暴露的第一和第二面。
[0019]简而言之，芯带的旋转导致几何学上的再取向，从而得到所述期望的主要的Z
‑
取向。
[0020]术语“基本一致(大致相等，substantially congruent)”应在如下意义上理解：彼此相邻布置的每对芯带具有彼此匹配的实质表面部分。其应包括一个构件或一对构件具有比其他构件更大的表面、因此留下非接触部分的可能性。这允许形成具有非恒定厚度的夹层布置体。
[0021]根据一个实施方案(权利要求3)，在步骤iii)中施加分隔层，特别是增强织物。
[0022]根据一个实施方案(权利要求4)，Z
‑
取向芯层包含单一芯堆叠体。
[0023]根据另一个实施方案(权利要求5)，Z
‑
取向芯层包含至少两个芯堆叠体，任选地具有不同的堆叠高度(H
堆叠1
，H
堆叠2
)。
[0024]根据又一个实施方案(权利要求6)，至少一个芯堆叠体包含具有不同组成的芯带。
[0025]根据一个特别有利的实施方案(权利要求7)，预固结的轻型增强热塑性材料具有35至80重量％的增强纤维含量和20至80体积％的空隙含量。
[0026]根据一个实施方案(权利要求8)，所述芯带在将布置成芯堆叠体以随后施加表皮层(A，A')和进行工艺步骤b)之前加热。
[0027]根据一个替代实施方案(权利要求9)，将未加热的芯带布置成芯堆叠体，随后施加表皮层(A，A')和进行工艺步骤b)。
[0028]如在纤维增强的热塑性材料的领域中所知晓的(权利要求10)，增强纤维可选自各种各样的，包括但不限于玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维、玄武岩纤维和天然纤维。替代地，增强纤维可由高熔点热塑性材料制造，即由在热压步骤的处理温度下不熔化的材料制造。根据一个有利的实施方案，增强纤维是玻璃纤维。
[0029]起绒热塑性材料和表皮热塑性材料可独立地选自各本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.制造片状复合部件的方法，其包括以下工艺步骤：a)提供基本上平面的布置体(A，B，A')，其包括夹在一对表皮层(A，A')之间的芯层(B)，所述芯层的第一面与所述表皮层中的第一个(A)相邻并且基本上平行，并且所述芯层的第二面与所述表皮层中的另一个(A')相邻并且基本上平行，所述表皮层(A，A')各自包含表皮热塑性材料和任选的增强纤维，所述芯层(B)包含由起绒热塑性纤维和增强纤维制成的起绒材料，b)将所述夹层布置体(A，B，A')加热和加压、随后冷却，从而获得复合部件；所述方法的特征在于所述芯层(B)是具有主要在垂直于第一和第二面的取向方向(Z)上取向的增强纤维的Z
‑
取向芯层。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述Z
‑
取向芯层(B)通过以下形成：i)提供至少一个具有上面、下面和片材厚度(T)的预固结的轻型增强热塑性材料的片材；ii)将片材切割成多个基本一致的芯带，每个芯带具有带长度(L)和带宽度(W)，每个芯带包括以对应于所述片材厚度(T)的带厚度间隔开的上面部分和下面部分；iii)将所述芯带以面对面的方式、任选地在其间具有分隔层的情况下布置，从而形成芯堆叠体，所述芯堆叠体具有对应于所述带长度(L)的堆叠长度(L
堆叠
)、具有对应于所述带宽度(W)的堆叠高度(H
堆叠
)和具有对应于所述带厚度(T)的倍数的堆叠宽度(W
堆叠
)；任选地重复进行步骤i)至iii)以形成另外的芯堆叠体；其中所述至少一个芯堆叠体形成所述Z
‑
取向芯层，其具有暴露的第一和第二面以将表面层(A)和(A')施加到其从而形成用于后续工艺步骤b)的所述夹层布置...

【专利技术属性】
技术研发人员：M佐格，D蒙特内格罗，B巴瑟，
申请(专利权)人：三菱化学先进材料公司，
类型：发明
国别省市：