CN105705311B - 用于制造包括热塑性材料泡沫层和纤维增强热塑性材料覆盖层的热塑性材料夹层结构的方法和设备 - Google Patents

用于制造包括热塑性材料泡沫层和纤维增强热塑性材料覆盖层的热塑性材料夹层结构的方法和设备 Download PDF

Info

Publication number
CN105705311B
CN105705311B CN201480059486.4A CN201480059486A CN105705311B CN 105705311 B CN105705311 B CN 105705311B CN 201480059486 A CN201480059486 A CN 201480059486A CN 105705311 B CN105705311 B CN 105705311B
Authority
CN
China
Prior art keywords
thermoplastic
temperature
sandwich
thermoplastic material
blowing agent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201480059486.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105705311A (zh
Inventor
M·T·德格路特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fits Holding BV
Original Assignee
Fits Holding BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fits Holding BV filed Critical Fits Holding BV
Publication of CN105705311A publication Critical patent/CN105705311A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105705311B publication Critical patent/CN105705311B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00—Making preforms
    • B29B11/06—Making preforms by moulding the material
    • B29B11/10—Extrusion moulding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00—Making preforms
    • B29B11/14—Making preforms characterised by structure or composition
    • B29B11/16—Making preforms characterised by structure or composition comprising fillers or reinforcement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/22—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of indefinite length
    • B29C43/30—Making multilayered or multicoloured articles
    • B29C43/305—Making multilayered articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/02—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C44/10—Applying counter-pressure during expanding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/02—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C44/12—Incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or reinforcements
    • B29C44/1228—Joining preformed parts by the expanding material
    • B29C44/1233—Joining preformed parts by the expanding material the preformed parts being supported during expanding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/20—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of indefinite length
    • B29C44/30—Expanding the moulding material between endless belts or rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/20—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of indefinite length
    • B29C44/30—Expanding the moulding material between endless belts or rollers
    • B29C44/302—Expanding the moulding material in flexible endless moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/20—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of indefinite length
    • B29C44/32—Incorporating or moulding on preformed parts, e.g. linings, inserts or reinforcements
    • B29C44/326—Joining the preformed parts, e.g. to make flat or profiled sandwich laminates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/3415—Heating or cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/3442—Mixing, kneading or conveying the foamable material
    • B29C44/3446—Feeding the blowing agent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/36—Feeding the material to be shaped
    • B29C44/46—Feeding the material to be shaped into an open space or onto moving surfaces, i.e. to make articles of indefinite length
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/56—After-treatment of articles, e.g. for altering the shape
    • B29C44/5681—Covering the foamed object with, e.g. a lining
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/58—Moulds
    • B29C44/586—Moulds with a cavity increasing in size during foaming
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/18—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by features of a layer of foamed material
    • B32B5/20—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by features of a layer of foamed material foamed in situ
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/20—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of indefinite length
    • B29C44/30—Expanding the moulding material between endless belts or rollers
    • B29C44/304—Adjusting the belt or roller pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B29K2101/12—Thermoplastic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2009/00—Layered products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
    • B32B2038/0052—Other operations not otherwise provided for
    • B32B2038/0084—Foaming
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/40—Symmetrical or sandwich layers, e.g. ABA, ABCBA, ABCCBA

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Molding Of Porous Articles (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

用于制造夹层结构(10)的方法和设备(100)，该夹层结构(10)包括至少一个第一热塑性材料泡沫层(12；12a，12b)和两个第二热塑性材料纤维增强覆盖层(20，22)，所述至少一个第一热塑性材料泡沫层包括化学起泡剂。化学起泡剂的分解温度高于第一热塑性材料的熔解点或熔解范围。所述方法包括在起始结构(40)上执行一系列的步骤，所述一系列的步骤包括在与压制工具接触的情况下，在压力下加热以便引起起泡剂的分解、冷却、发泡和进一步冷却。

Description

用于制造包括热塑性材料泡沫层和纤维增强热塑性材料覆盖 层的热塑性材料夹层结构的方法和设备
本发明涉及一种用于制造具有热塑性材料泡沫层和纤维增强热塑性材料覆盖层的夹层结构的方法和设备。
一种众所周知的用于制造热塑性夹层结构的方法包括挤出一个热塑性材料泡沫层，并将它粘合在两个纤维增强热塑性材料覆盖层之间作为泡沫芯，所述两个纤维增强的热塑性材料覆盖层通常来自与所述泡沫层相同的热塑性材料。这种已知方法的一个缺点是芯的发泡和芯到覆盖层的粘合是分开的步骤，这要求严格的加工控制和对准。
EP-A-636463已经公开了一种分批生产夹层板的方法，该夹层板由一个发泡式芯层和两个纤维增强覆盖层组成。这种已知的分批加工包括如下步骤：提供热塑性材料(诸如聚醚酰亚胺)的板，该热塑性材料包含一定量的合适的溶剂；将所述板放置在具有类似热塑性材料(诸如聚醚酰亚胺)的两个纤维增强层之间；将芯带状物和覆盖层组件放置在两个压制板之间；向压制板供应热量和压力，以引起芯带状物的发泡，并且当获得预定的泡沫层厚度时冷却压制板。在该实施例中，发泡在低于聚醚酰亚胺的Tg温度下进行，所述聚醚酰亚胺包含二氯甲烷作为溶剂，以起到物理起泡剂作用。这种已知的分批加工的缺点是相对慢的生产率，特别是用于加工夹层结构。另一个缺点是溶剂需要通过干燥来从夹层结构中移除，这是一个耗时和耗能的步骤，增加了成本。
GB701066已经公开了一种从热塑性质量块(诸如聚氯乙烯)生产闭孔多孔主体的分批方法，该分批方法为通过在封闭的压制机中使气体在高压力下溶解在质量块中，随后加热直到质量块完全胶化，然后降低压力并将质量块的体积增加初始体积的1/5-2/5并且之后冷却质量块，完全释放质量块压力且使质量块自由膨胀。这种方法不适合生产夹层结构，因为一旦自由膨胀，覆盖层将易于凸出，从而这些覆盖层将不会呈现平坦且光滑的表面。
US-A-3160689已经公开了分批生产闭孔多孔主体的方法，该方法以优选地通过添加硬化凝胶剂将塑性凝胶(例如，包括软化剂和/或溶剂的聚氯乙烯)和潜在的起泡剂保持在油灰状稠度。这种塑性凝胶具有待被以缩减尺寸制成的主体的形状，且被放置在处于超大气压的气体压力下的压力容器中，经受加热，以便分解潜在的起泡剂并且使塑性凝胶胶化。然后胶化的主体被冷却至胶化温度以下的温度，同时维持在其塑性状态，这之后释放压力从而使主体膨胀至最终形状而不接触模具壁。在一个优选实施方案中，在冷却之前，执行分布在成型主体中的气体的有限的膨胀。同样这种方法不适合于生产夹层结构，因为覆盖层会凸出且不会呈现平坦且光滑的表面。此外，在待被发泡的主体的所有方向上的膨胀不能应用到增强覆盖层。
另外，额外的胶化材料降低了泡沫的机械特性，从而降低了最终的泡沫的压缩/剪切强度。然而，在一个夹层结构中，泡沫的机械性能对夹层结构的最终的机械性能非常重要。因此，应避免胶化材料。同时大量溶剂的存在对于它在夹层结构中的应用是不利的，因为溶剂不得不通过干燥(例如，在烤炉中)被移除，这是一个耗时的加工，因为泡沫中的其余溶剂不得不经覆盖层扩散。此外，对于轻量产品，不希望在泡沫层中含有固体。
本发明的一个目的是提供一种制造具有热塑性材料泡沫层和纤维增强热塑性材料覆盖层的夹层结构的方法，该方法没有上述缺点，至少以较小的程度。
本发明的另一目的是提供一种制造这样的夹层结构的方法，其中所有步骤可在同一个压制机中执行。
本发明的另一目的是提供一种连续制造这样的夹层结构的方法，以及提供一种用于执行这样的方法的设备。
本发明的另一目的是提供一种制造基于这样的夹层结构的三维物体的方法。
因此，发明在第一方面提供了一种用于制造夹层结构的方法，该夹层结构包括至少一个第一热塑性材料泡沫层和两个第二热塑性材料纤维增强覆盖层，该方法包括如下步骤：
a)提供一个起始结构(starting structure)，该起始结构包括至少一个第一热塑性材料层以及两个第二热塑性材料纤维增强覆盖层，所述第一热塑性材料具有一个熔解温度或溶解范围；其中所述至少一个第一热塑性材料层包括一种化学起泡剂，该化学起泡剂具有的分解温度在第一热塑性材料的熔解温度或熔解范围之上；
b)将该起始结构接触加热(contact heating)至化学起泡剂的分解温度之上的一个温度，使得发生化学起泡剂的分解，从而获得一个中间结构，其中已分解的化学起泡剂存在于所述至少一个第一热塑性材料层中；
c)在化学起泡剂的分解之后，将由此获得的中间结构冷却至所述第一热塑性材料的熔解温度或熔解范围之上的一个发泡温度；
其中所述接触加热步骤b)和冷却步骤c)在压力下执行，以及其中所述起始结构和中间结构与所述压制工具接触，从而防止所述至少一个第一热塑性材料层的发泡；
d)紧随步骤c)，在所述发泡温度处，使包括中间结构的已分解的化学起泡剂的所述至少一个热塑性材料层发泡，其中使得该中间结构的体积增大至一个最终体积且之后保持恒定，从而获得所述夹层结构，该结构包括所述至少一个第一热塑性材料泡沫层和两个第二热塑性材料纤维增强覆盖层；以及
e)冷却由此获得的、处于基本恒定的最终体积的夹层结构。
在根据发明中的方法中，一个组件被用作起始结构(步骤a))，该组件包括至少一个第一热塑性材料层，该至少一个第一热塑性材料层包括化学起泡剂，该层被定位在两个第二热塑性材料纤维增强覆盖层之间。第一热塑性材料具有一个熔解点或熔解范围。化学起泡剂被选择为使得它的分解温度高于第一热塑性材料的熔解点或熔解范围。在步骤b)中，这个起始结构经受加热处理，特别是使用已被加热的压制工具接触加热，以使化学起泡剂分解成为气体分解产物，如氮气、氨气、氧气、一氧化碳和二氧化碳。为了以合适的速度执行分解反应以用于大量生产，在分解温度之上15℃-60℃的范围内的温度是优选的。气体分解产物保持在该中间结构中的至少一个第一热塑性材料层中，同时该结构被冷却，例如该通过将中间结构(包括主表面以及横向侧面)封闭。在压力下维持该中间结构与所述压制工具接触，从而防止包括化学起泡剂的气体分解产物的所述至少一个第一热塑性材料层发泡。在本说明中，包括处于两个覆盖层之间的、未发泡的、包括化学起泡剂的气体分解产物的所述至少一个第一热塑性材料层的结构被称为“中间结构”。一旦充分的冷却(步骤c))降至待发泡的层中的第一热塑性材料的熔解点或熔解范围之上的一个温度，在维持所述中间结构与所述压制工具接触的同时，在步骤d)中，通过增大压制机的压制工具之间的距离，从而引起至少一个第一热塑性材料层通过气体分解产物的膨胀而发泡，该中间结构的体积被允许增大至最终体积，在板或“环状/连续”产品的情况下特别是最终厚度。在发泡步骤d)之前的冷却步骤c)防止了由于在发泡期间由压制工具施加的显著较低的力而导致热塑性材料纤维增强覆盖层将被松弛，尤其是如果在发泡期间温度将高于第二热塑性材料的熔解点或熔解范围时。这样的松弛将会影响最终产品的机械特性并且也会降低表面外观。因此，允许该中间结构在单个发泡步骤中发泡至所期望的夹层结构最终体积，通常只有厚度增大。以此方式，获得了包括至少一个发泡式第一热塑性材料层和至少两个第二热塑性材料纤维增强覆盖层的夹层结构产品。接下来，在步骤e)中，由此获得的夹层产品被允许冷却且同时仍受压且与压制工具接触且它的体积保持恒定。此处，应注意，由于步骤d的操作温度和最终的低温度(通常是环境温度)之间的差异，可能发生依赖温度的体积减小(收缩)。在任何速度下，没有进一步的膨胀发生。有利的是，以高的冷却速度执行冷却步骤，以至少降到第一热塑性材料的熔解温度之下，从而允许第一热塑性材料的泡沫孔快速固化。随后，可进一步加工所获得的夹层产品，包括根据尺寸切割、进一步成形(例如通过变形)、包装和储存。
在本发明中，化学起泡剂的分解不与初始包含化学起泡剂的所述至少一个第一热塑性材料层的发泡同时发生，并且在不同的温度处发生。根据本发明，化学起泡剂的分解温度高于第一热塑性材料的熔解温度或熔解范围。如果这些分解和发泡的步骤在相同的温度下被同时执行，则要么此工作温度就分解速度而言将是适当的，但是对于在泡沫中形成足够的泡沫孔而言太高，因为第一热塑性材料的黏性或熔体强度(melt strength)将会非常低。如果以就第一热塑性材料的黏性或熔体强度而言合适的温度同时执行，则分解速度会缓慢，并且会成为连续加工中的一个限制因素。高温下化学起泡剂的分解(其中已熔解的第一热塑性材料的黏性或熔体强度低)还提供气体分解产物很好地分布在整个第一热塑性材料层的优势。具有足够量的化学起泡剂的第一热塑性材料的挤出膜恰恰在所讨论的热塑性材料的熔解温度或熔解范围之上且在分解化学起泡剂的起始温度之下被挤出。化学起泡剂分解的起始温度通常在第一热塑性材料的熔解温度的10％-20％之内。因此，在高于第一热塑性材料的熔解温度或熔解范围的25％-35％的一个温度处，化学起泡剂在数十秒内的有效分解可被执行。
例如，取决于无规立构PP存在的数量和结晶度，市售(全同立构)丙烯具有处于160℃-171℃范围内的熔解点(由不同的扫描量热法决定)。取决于粉末的颗粒尺寸，偶氮二甲酰胺一般在170℃之上开始分解，而本发明中的热分解有利地在如上述指出的显著更高的温度下执行，诸如200℃之上。
对于所述至少一个第一热塑性材料层和热塑性材料纤维增强覆盖层的材料的选择尤其取决于最终产品应用的期望特性。
适合于待使用化学起泡剂被发泡的层的热塑性材料包括晶体热塑性材料和非晶体热塑性材料这两者。晶体热塑性材料是优选的，因为玻璃转化温度和熔解点之间的差异小，这提供了一旦在小的温度间隔内发泡即固化热塑性材料的可能性。对于大量生产，聚烯烃如聚乙烯、聚丙烯是优选实施例。
底部纤维增强覆盖层和顶部纤维增强覆盖层优选地用相同的第二热塑性材料和相同的增强部制成。取决于鉴于最终用途的期望特性，用于顶部纤维增强覆盖层和底部纤维增强覆盖的第二热塑性材料纤维增强材料可以不同。
用于泡沫层和覆盖层的热塑性材料可以是相同的或者不同的，包括不同的等级。下文中，出于指示目的，覆盖层中的热塑性材料(如果有的话)称为第二热塑性材料。实施例包括聚烯烃(从C2-C4单体中获得)如聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)、聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚砜(PES)、聚砜(PSU)、聚苯砜(PPSU)，聚酮诸如聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、液晶高分子、聚氯乙烯(PVC)、热塑性聚氨酯(TPU)等以及它们的组合。也可以考虑热塑性生物聚合物。
如以上指出的，还可以使用不同的热塑性材料的组合以用于第一和第二热塑性材料。实施例包括尤其是用于覆盖有由聚酰胺(PA)诸如尼龙制成的(纤维增强)层的至少一个泡沫层的聚丙烯PP，用于覆盖有由PPSU、PS、PEEK或PC制成的(纤维增强)覆盖层的至少一个泡沫层的PEI，用于覆盖有由PSU(聚砜)或PC制成的(纤维增强)覆盖层的至少一个泡沫层的PES或PPSU。
在一个有利的实施方案中，考虑到相容性，第一热塑性材料的性质与第二热塑性材料的性质相同，但是优选地具有不同的熔体强度，如下文所解释的。
在另一个优选的实施方案中，在操作温度处，包括化学起泡剂的所述至少一个热塑性材料层的第一热塑性材料具有的熔体强度高于存在于覆盖层中的第二热塑性材料的熔体强度。在通过第二热塑性材料浸渍一个或多个纤维层从而制造第二热塑性材料纤维增强覆盖层是加工的一部分的情况下，此实施方案是特别优选的，如之后所解释的。具有低熔体强度的热塑性材料的熔体强度可被调整，例如通过将适量的具有高熔体强度的可相容的热塑性材料添加到第一热塑性材料中，通过包括纳米粒子、其他熔体强度改善剂等。
其他添加物如成核剂和塑化剂也可存在于第一热塑性材料层中。优选地，第一热塑性材料不包括任何塑化剂，因为它们将影响机械性能。
通常通过两个反向转动轮拉一个于毛细管模具中定形的熔融聚合物股来测试熔体强度或熔体张力，从而以预定的速度或加速度拉长股，直到股断裂。经由转动轮中的一个上的测压元件(load cell)，力被记录。这个测试允许比较不同聚合物的相对熔体强度。
玻璃纤维是优选的增强手段。其他无机纤维(诸如金属纤维、碳纤维)和有机纤维(诸如芳族聚酰胺纤维、聚合纤维)、上述纤维中的纳米纤维和天然纤维可以以相同的方式使用，只要在根据本发明的方法的操作期间它们能够承受所经历的温度。这些纤维可以以毡片、织物、短切纤维等类似物的形式使用。还可以有利地使用纤维方向已经被适配为适合于预期用途的方向纤维，尤其是单向纤维。在纤维增强覆盖层中可存在高强度、高延伸率钢绳。另一个用于起始结构的优选实施方案是一个由无机纤维和热塑性材料纤维制成的毡片，如由玻璃纤维和丙烯纤维制造的一个毡片。
化学起泡剂是一种一旦分解即形成如氮气、二氧化碳、一氧化碳、氧气、氨气和类似物的低分子量气体的化合物。化学起泡剂的实施例有：偶氮二异丁腈、重氮氨基苯、单柠檬酸钠(mononatriumcitrate)和氧基双(p-苯磺酰基)肼。偶氮基、肼基和其他氮基化学起泡剂是优选的。在此分类中，偶氮二甲酰胺是优选的。其他实施例包括用于PU的异氰酸盐和碳酸氢钠。
包括化学起泡剂的第一热塑性材料层可以例如通过挤压或压延很容易地制造。优选实施方案是还包括化学起泡剂的第一热塑性材料的挤出膜。
以一种方式组装起始结构，使得包括待分解的化学起泡剂的至少一个第一热塑性材料层被布置在两个纤维增强覆盖层之间。因此，组件的最简单的构造是3层结构，然而，同样可以使用5层、7层等。此外，在多于一个的包括化学起泡剂的第一热塑性材料层的情况下，另一个纤维增强层(可被浸渍有热塑性材料(第一、第二或其他热塑性材料))、一个增强层(例如，薄的金属膜，或高强度、高延伸率钢绳、可被浸渍的增强纤维)可以存在于两个包括化学起泡剂的第一热塑性材料层之间。
在一个实施方案中，覆盖层包括浸渍有热塑性材料的纤维层，用于覆盖层的一个起始布局还可以包括在热塑性材料膜之间的纤维层。在本发明的加工期间，纤维层被热塑性材料浸渍。
在一个优选的实施方案中，在步骤a)中通过提供一个组件获得所述结构，该组件为包括化学起泡剂的至少一个第一热塑性材料层的组件，在其一面为包括增强纤维(诸如纤维毡片)和第二热塑性材料(例如粉末或纤维的形式)的一层或多层，并且在另一面为纤维增强覆盖层，所述一层或多层以及所述纤维增强覆盖层可具有不同或相同的结构，其中在足以用于熔解第二热塑性材料和将第二热塑性材料浸渍进入包括增强纤维的层中的时间段期间，该组件在步骤b)中经受热处理。纤维层也可包括纤维的组合，所述纤维包括第二热塑性材料的热塑性纤维。一旦加热到熔解温度或熔解范围，热塑性纤维将熔解且形成纤维增强层的基质(第二热塑性材料)。这同样适用于当第二热塑性材料以颗粒材料(例如粉末)存在于纤维层中时。
在另一个优选实施方案中，在步骤a)中，通过提供一个组件获得起始结构，所述组件例如层的堆叠包括包含化学起泡剂的至少一个第一热塑性材料层，且在其一面处为一个纤维增强层和第二热塑性材料层，且在另一面处为具有不同类型或具有相同结构的覆盖层(即，纤维增强增层和另一第二热塑性材料层)，在足以用于获得被第二热塑性材料浸渍的纤维增强层的时间段期间，该组件在步骤b)中经受热处理。在一个更加优选的实施方案中，起始结构是这样的一个组件，其中在包括化学起泡剂的至少一个第一热塑性材料层和纤维增强层之间，定位有另一第二热塑性材料层。当浸渍、分解、中间冷却和之后发泡以及最终冷却可以在同一个操作线中执行时，这个实施方案是特别优选的。
在另一有利的实施方案中，在步骤a)中，通过提供一个组件获得起始结构，该组件包括具有第一熔体强度的至少一个第一热塑性材料层，该至少一个第一热塑性材料层包括化学起泡剂，且在该至少一个第一热塑性材料层两面处为第二热塑性材料层(该第二热塑性材料层具有低于所述第一熔体强度的第二熔体强度)、一个纤维层以及另一具有第二熔体强度的第二热塑性材料层，在足以用于用具有第二熔体强度的第二热塑性材料浸渍纤维层的时间段期间，该组件在步骤b)中经受热处理。
在这些实施方案中，在步骤b)用于分解化学起泡剂的热处理在时间上延长，以确保了用熔融的第二热塑性材料同时浸渍纤维层。
设想一个或两个第二热塑性材料层已经应用于纤维增强层和部分地浸渍纤维增强层中，从而获得在起始结构中使用的子组件。
在这些实施方案中，通过熔解第二热塑性材料浸渍、随后分解化学起泡剂、中间冷却且之后发泡第一热塑性材料、之后最终冷却作为一系列步骤可以在同一连续的操作线中执行，且优选地使用同一个压制机设备。
在一个有利的实施方案中，在根据本发明的加工的发泡阶段(步骤d))中，一旦已经达到均匀的温度，体积增大是一个非线性的增大，由热塑性材料、化学起泡剂和它的分解产物以及最终产物中发泡式芯的期望厚度决定。
在本发明中的有利的实施方案中，步骤b)-e)被连续地执行，优选地在环状带之间在相同的压制机上，该环状带与前进的起始结构、中间结构和所获得的夹层结构一起移动。在操作期间，前进的结构从压制机进口经过至少一个加热区(步骤b)、冷却区(步骤c)、发泡区(步骤d)和最终冷却区(步骤e)随后到达压制机出口。
在用于以一种连续的方式执行根据本发明的方法的有利的实施方案中，在步骤a)中，通过如下方式来获得起始结构：通过连续开卷(unwinding)包括化学起泡剂的至少一个第一热塑性材料层(优选地为如上述所解释的挤出膜)并且连续地开卷两个覆盖层，且将它们组合成一个条或带状物(web)组件，所述条或带状物组件为包括化学起泡剂的至少一个第一热塑性材料层以及两个覆盖层的条或带状物组件。在此说明的文本中，“条”或“带状物”表示具有的长度显著长于板(例如数十米到数百米)的一块材料。可选地，个体层可被预加热。如果使用相对厚的覆盖层，这会是特别有用的。
根据本发明的方法还允许在一个压根据本发明的方法还允许在一个压制机中使用一个起始结构来分批生产非平坦的三维夹层结构，该起始结构包括至少一个第一热塑性材料层，该至少一个第一热塑性材料层包括化学起泡剂且被布置在两个第二热塑性材料纤维增强覆盖层之间。然后在一个压制机中执行方法步骤b)-e)，优选地包含在步骤b)中通过第二热塑性材料对纤维层的同时浸渍的步骤(如上述所解释的)，该压制机的阈值工具限定一个非平坦的三维成形的腔。这样的一个3D物品可以在其不同的位置处呈现不同的厚度。
根据另一方面，发明还涉及用于连续制造热塑性材料夹层结构的设备，该结构包括至少一个第一热塑性材料泡沫层和两个覆盖层，特别是用于执行如上文所解释的根据本发明的方法的操作的连续模式的设备，所述设备包括：
第一环状带和第二环状带，这两者都由驱动器来驱动，且适于在压力下使所述带之间的热塑性夹层结构、中间结构和/或它们的起始结构前进，所述带在进给区段以第一预定距离相互间隔开，其中进给区段设置有加热装置以及冷却装置，所述加热装置用于加热起始结构，所述冷却装置用于冷却中间结构且定位在加热装置的下游，其中在过渡区段中，第一和第二环状带之间的距离从第一预定距离增大到大于所述第一预定距离的第二预定距离，可选地，所述过渡区段包括用于将中间结构维持在发泡温度处的加热装置和/或冷却装置，并且在排出区段中，第一和第二环状带维持在第二固定距离处，且排出区段包括用于冷却热塑性夹层结构的冷却装置。
借助于附图对本发明进行进一步例示，其中：
图1是根据本发明的方法的一个实施方案的各步骤的加工图表；
图2示出了热塑性夹层结构的第一实施方案；
图3示出了热塑性夹层结构的另一个实施方案；
图4是起始结构的第一实施方案；
图5是起始结构的第二实施方案；
图6是起始结构的第三实施方案；
图7是起始结构的第四实施方案；
图8示出了根据本发明的设备的一个实施方案；以及
图9是例示制造具有热塑性材料夹层结构的3D物体的另一个实施方案。
图1示出了根据本发明的制造热塑性夹层结构的加工的总体概述。在步骤a)中，提供起始材料，可以以上文中解释的多种方式执行。步骤a)的结果是起始结构，该起始结构处于它的最简单的布局中，具有第一热塑性材料中心层，其中包含化学起泡剂。在包括化学起泡剂的第一热塑性材料中心层的顶部和底部上，存在用作为基质的第二热塑性材料浸渍的覆盖层诸如纤维增强层(例如，毡片或纤维)。在步骤b)中，起始材料经受化学起泡剂的分解温度之上的热处理，从而在第一热塑性材料中心层中产生气体分解产物。通常在分解温度之上大约20℃-40℃的温度处，分解过程在一到几十秒的时间内(例如15秒)完成。在步骤b)期间，该起始材料在压制机中经受压力，该压制机在固定的第一距离处具有压制工具，从而保持体积(主要是高度或厚度)基本恒定，以便阻止提前发泡。步骤b)的结果是一个中间结构，在这种情况下该中间结构包括中心层，该中心层包括化学起泡剂的气体分解产物，且在其两个主表面上具有覆盖层。在维持压力的同时，在步骤c)中，中间结构被冷却至第一热塑性材料的熔解温度或熔解范围之上的一个温度，通常是第一热塑性材料的熔解温度之上几摄氏度(诸如1℃-15℃)或者熔解温度范围的上限。如果一个或多个覆盖层还包括第二热塑性材料，那么这个第二热塑性材料已经至少部分固化，这对于包括第二热塑性材料覆盖层的外观是有益的。固化的热塑性材料的过渡区还可包括与第二热塑性材料覆盖层邻近的第一热塑性区域。这将尤其取决于冷却速度、压制工具的冷却能力、覆盖层的厚度和性质。优选地，这个区域将尽可能小。步骤c)的结果是一个已冷却的中间产品。一旦达到这个温度，则通过一种可控的方式释放压力来启动步骤d)，所述可控的方式为通过将压制工具之间的距离增大至对应于夹层结构的最终体积的第二距离值。由于这种压力释放，中心层中的气体分解产物膨胀，并形成第一热塑性材料泡沫层的孔。由于这种类型的压力释放，所产生的泡沫孔在厚度方向上具有细长的形状。同样参见图2和图3。在此步骤d)期间，需要时可供应附加的热量，以将中间结构的温度维持在第一热塑性材料中心层的熔解温度之上。对于多达25mm的泡沫厚度，步骤d)可以适当地在数十秒内(例如大约15-30秒内)执行。当获得预定厚度的夹层结构时，压制工具之间的距离将会被维持在固定的第二距离处，并且所获得的夹层结构包括发泡式中心层且具有粘合到发泡式中心层的两个主表面的覆盖层。然后，在步骤e)中，由此获得的夹层结构被冷却下降至第一热塑性材料的熔解温度或范围之下的一个温度，且如果存在任何第二热塑性材料，通常下降至环境温度，同时通过将压制工具维持在所述第二固定距离处来保持体积恒定，从而防止了发泡过程的继续和伴随的中心发泡式层厚度上的增大。所产生的产品是最终的夹层结构，该夹层结构具有处于两个覆盖层之间的第一热塑性材料发泡式中心层，所述覆盖层被粘合到该中心层。由此获得的夹层结构可以经受进一步的加工步骤，如切割成(标准的)板尺寸、成型为3D物体等。
应理解，如上面概述的加工可以通过在步骤a)中提供一个条形式的前进的起始结构(该起始结构经受步骤b)-e))同时它在一个合适的压带机中继续它的移动而以一种连续的方式执行。
图2以横截面示出了根据本发明的方法制成的夹层结构的第一3层实施方案。该夹层结构整体地由参考标记10表示，并且该夹层结构包括发泡式第一热塑性材料中心层12，在高度方向h(厚度)上有细长孔14，这意味着孔14的长轴在高度方向上延伸。发泡式第一热塑性材料中心层12分别在两个主表面16和18处粘合至覆盖层，在此情况下分别是外侧的第二热塑性材料纤维增强层20和22。在图中，纤维增强部由虚线24表示。应理解，在具有多于3层(诸如，5或7层结构)的多层夹层结构中，纤维增强层和泡沫层以交替的方式布置，前提是在两个主面上的最外侧层是诸如层20和22这样的热塑性材料纤维增强层。
在待被描述的图中，与图2中的部件类似的部件由相同的参考标记表示，其中设有后缀就清楚性而言被认为是方便的。
图3以横截面示出了根据本发明的方法制成的夹层结构10的一个4层实施方案。在此实施方案中，结构10包括一个增强中心层30(诸如，类似铝的薄金属膜)、一个被可选地浸渍的纤维层或者平行的钢绳或它们的网状物，所述被可选地浸渍的纤维层或者平行的钢绳或它们的网状物具有粘合至中心层30的顶面和底面的第一热塑性材料发泡式层12a、12b。转而，发泡式第一热塑性材料层12a、12b被粘合至第二热塑性材料纤维增强层20、22。
图4以横截面示出了起始结构的第一实施方案，根据发明的加工可以应用到该起始结构。起始结构40包括外侧的第二热塑性材料纤维增强层20和22，该第二热塑性材料纤维增强层被预浸渍在作为基质的纤维增强部24中，在所述第二热塑性纤维增强层之间布置包含化学起泡剂的第一热塑性材料层42。一旦以这种起始结构使用根据本发明的方法，分解化学起泡剂、在冷却中间结构之后对第一热塑性材料层42的发泡发生在一个连续的加工中。
图5示出了一个起始结构40的第二实施方案。在此情况下，包含化学起泡剂的第一热塑性材料层42被定位在两个第二热塑性材料层44之间。在每一个层44的顶部上定位有一个裸(未被浸渍的)纤维增强部24，诸如玻璃纤维毡片，该纤维增强部转而被另一第二热塑性材料层46覆盖。一旦使此起始结构经受根据本发明的方法时，在一个压制机中操作的一个加工中，包括通过源于层44和46的第二热塑性材料浸渍纤维增强部24、化学起泡剂的分解、随后层42中的第一热塑性材料的发泡，同时发生胶粘。
图6示出了一个起始结构40的第三实施方案。在此实施方案中，第一热塑性材料层42在两个纤维增强层24之间。在每一个纤维增强层24中，第二热塑性材料作为由点50表示的粉末存在，该第二热塑性材料还未形成基质。一旦使此起始结构经受根据本发明的加工，在一个压制机中且在一个加工中执行在纤维增强部24中形成第二热塑性材料的基质从而形成第二热塑性材料纤维增强覆盖层，分解化学起泡剂，将第一热塑性材料发泡为发泡式芯，以及胶粘。
在另一个实施方案中，点50代表热塑性材料纤维，例如纤维增强部作为一个整体包括玻璃纤维24和第二热塑性材料纤维50的混合。再次使用根据发明的加工时，热塑性材料纤维50将熔解并且形成第二热塑性材料的基质，其中存在纤维24。因此发生浸渍、形成基质、分解、冷却、发泡和胶粘。
图7代表类似于图4的实施方案的一个实施方案，其中多个层42、20和22布置在彼此的顶部上，作为一个层堆叠件。这个图还示出了多个层从线材卷60连续地开卷。连续的具有相当长的(非环状)热塑性材料夹层结构的意思。
图8示出了根据本发明的连续制造热塑性材料夹层结构的设备100的基本设计。设备100包括一个壳体102，该壳体具有用于进给热塑性材料起始结构40(在这此情况下类似于图4的实施方案)的进口104和一个用于排出夹层结构10(类似于图2中示出的夹层结构)的出口106。在壳体100内，从进口104到出口106布置一个下部环状带108，所述下部环状带108例如来自金属板且在辊110之上被引导，其中至少一个辊被驱动器112驱动。带108的上部113形成一个直的水平表面。类似地，在辊110之上引导的上部环状带114被布置为与下部环状带108间隔开，至少一个辊或单独一个辊被驱动器112驱动。根据本发明，一起同时被驱动的带108的上部113和上部带114的下部116限定一个间隙，起始结构40在被加工的同时借助于该间隙从进口104移动到出口106。适合的带材料包括金属、纤维增强特氟龙(Teflon)等。如所示，在引导辊110a和110b之间的进给区段120中，带108的上部113和带114的下部116以固定的第一距离d1被布置，因此限定了一个固定的体积。在辊110b和110c之间的随后的过渡区段122中，带114的下部116向上指向，从而将上部113和下部116之间的距离增大到固定的第二距离d2。可以使用磁铁、小引导辊、具有预定表面(带部分沿着该预定表面被引导)且装备有蹄铁(shoe)的弹簧以及边缘引导轨或型材来施加带114下部116的曲率。在辊110c和110d之间的排出区段124中，再次将带108和114保持在第二预定距离d2。已冷却的热塑性材料夹层结构10从排出区段124经出口106离开设备100。在进给区段120中，设置了一个用于加热起始结构40的加热装置130(加热区)，优选地加热装置130局部地加热带114的相应的下部116和带108的上部113。仍在进给区段120中的下游(冷却)区，在辊100b的上游，设置了用于冷却第一中间结构的冷却装置132。再次，冷却装置132包括多个部件132a-b，以用于相应地冷却带部113和116。如果必要，在过渡区段122(发泡区)中，存在包括部件134a和134b的另一个加热装置，使得能够在发泡期间将温度维持在第一热塑性材料的熔解温度以上。可选地，过渡区段还包括冷却装置(未单独示出)，以便控制过渡区段中的温度。在排出区段124中，布置了一个或多个冷却装置136，以用于将该结构冷却至第一(以及如果存在，第二)热塑性材料的熔解温度以下。优选地，多个区相互之间是隔热的。
图9例示了使用根据本发明的方法制造的基于夹层结构的非平坦的3D物体的一个实施方案。如图5中所示出的组件被放置在一个模具150中，模具部件150a和150b限定了一个成形腔152。模具150设置有被布置在压制板154a和154b之间的加热装置和冷却装置，例如热流体或冷流体被迫使在其中流动的管网络。在加热起始结构之后，随后冷却由此得到的中间结构，且然后发泡和进一步冷却，获得了基于夹层结构的、具有符合腔152的形状的非平坦的3D物体。
实施例1
通过将两个挤出膜(厚度t，每个0.5mm)堆叠在玻璃纤维织物覆盖层(t＝0.5mm)之间制成一个起始结构(5×6cm)，所述挤出膜为具有4wt.％的作为化学起泡剂的偶氮二甲酰胺的聚丙烯混合物，该玻璃纤维织物覆盖层浸渍有从Bond层压材料可购得的聚丙烯Tepex104-RG600(1)45％。该起始结构被放置在一个铝压制机模具中。包括化学起泡剂的挤出膜中的聚丙烯是HC001A-B1同型聚丙烯粉末和北欧化工的聚丙烯DaployWB140HMS的50/50％混合物，后者具有更高的熔体强度。模具被放置在具有215℃-220℃的温度的压制板之间。该模具被加热55秒，从而确保整个起始结构的温度达到大约215℃的温度，即在偶氮二甲酰胺的分解温度之上。此后，压制板在60秒中被冷却下降至175℃，且在此温度处维持另一个60秒，从而将中间结构冷却至统一的大约175℃的温度。然后，2分钟之后，从冷却步骤开始，压制机在25秒中逐步打开至一个6mm的预定距离，期间发生发泡。接下来，压制板以及含有发泡式夹层结构的铝模具被冷却下降至环境温度，且由此获得的包括两个纤维增强聚丙烯覆盖层的热塑性材料夹层结构从模具移除，该纤维增强聚丙烯覆盖层具有一个中心原位发泡式丙烯芯，该丙烯芯具有在厚度方向定向的细长泡沫孔。
实施例2
一个起始结构具有等同于实施例1的含有4％化学起泡剂的聚丙烯的两个挤出膜(膜t＝0.5mm)，但是在挤出膜的顶部和底部具有一个编织织物层，该编织织物层为玻璃纤维和聚丙烯纤维(Twintex Glassgewebe 750，面积重量为750g/m2)，该起始结构被组装和放置在一个铝模具中。
丙烯纤维的聚丙烯具有比挤出膜中的丙烯低的粘性。模具被放置在具有215℃-220℃的温度的压制板之间，且被加热150秒。从而，起始结构的温度上升到大约215℃，且维持在此温度处以允许熔解的丙烯扩散到玻璃纤维中。此后执行如实施例1中所概述的冷却、发泡和进一步冷却步骤，得到一个热塑性材料夹层结构，该热塑性材料夹层结构包括玻璃纤维增强聚丙烯覆盖层，在该玻璃纤维增强聚丙烯覆盖层之间存在有聚丙烯泡沫层。

Claims (15)

1.一种用于制造夹层结构(10)的方法，该夹层结构包括至少一个第一热塑性材料泡沫层(12；12a，12b)和两个第二热塑性材料纤维增强覆盖层(20，22)，所述方法包括如下步骤：
a)提供一个起始结构(40)，该起始结构包括至少一个第一热塑性材料层(42)以及两个第二热塑性材料纤维增强覆盖层(20，22)，第一热塑性材料具有一个熔解温度或熔解范围；其中所述至少一个第一热塑性材料层(42)包括一种化学起泡剂，该化学起泡剂具有的分解温度在该第一热塑性材料的熔解温度或熔解范围之上；
b)将该起始结构(40)接触加热至该化学起泡剂的分解温度之上的一个温度，使得发生化学起泡剂的分解，从而获得一个中间结构，其中已分解的化学起泡剂存在于所述至少一个第一热塑性材料层(42)中；
c)在化学起泡剂分解之后，将由此获得的中间结构冷却至一个发泡温度，所述发泡温度在所述第一热塑性材料的熔解温度或熔解范围之上；
其中所述接触加热步骤b)和冷却步骤c)在压力下实施，以及其中所述起始结构和中间结构接触压制工具，从而防止至少一个第一热塑性材料层的发泡；
d)紧随步骤c)，在所述发泡温度处，使包括中间结构的已分解的化学起泡剂的所述至少一个热塑性材料层(42)发泡，其中使得该中间结构的体积增大至一个最终体积且之后保持恒定，从而获得所述夹层结构(10)，该结构包括所述至少一个第一热塑性材料泡沫层(12；12a，12b)和两个第二热塑性材料纤维增强覆盖层(20，22)；以及
e)冷却由此获得的、处于恒定的最终体积的夹层结构(10)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤b)中，所述起始结构被加热至高于第一热塑性材料的熔解温度或熔解范围的25％-35％的一个温度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在步骤b)中，所述起始结构被加热至化学起泡剂的分解温度之上15℃-60℃的范围内的一个温度。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中在步骤d)中，所述发泡温度是所述第一热塑性材料的熔解温度之上1℃-15℃或者所述第一热塑性材料的熔解温度范围的上限。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中包括化学起泡剂的所述至少一个第一热塑性材料层(42)是挤出膜。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述第一热塑性材料是结晶热塑性材料。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中第二热塑性材料的性质与第一热塑性材料的性质相同。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中第一热塑性材料具有比第二热塑性材料更高的熔体强度。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中在步骤a)中，通过提供一个带状物组件获得前进的结构(40)，所述带状物组件为所述至少一个第一热塑性材料层(42)的带状物组件，该至少一个第一热塑性材料层包括化学起泡剂，在该至少一个第一热塑性材料层的一面处为包括增强纤维和第二热塑性材料的至少一层(44)，且在另一面为覆盖层(20，22)，其中在足以用于熔解第二热塑性材料和将第二热塑性材料浸渍进入包括增强纤维的层(44)中的时间段期间，该组件在步骤b)中经受热处理。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其中在步骤a)中，通过提供一个带状物组件获得起始结构(40)，该带状物组件包括至少一个第一热塑性材料层(42)，该至少一个第一热塑性材料层包括化学起泡剂，且在该至少一个第一热塑性材料层的一面为纤维增强层(44)和第二热塑性材料层(46)，且在另一面为覆盖层(20，22)，其中在足以用于熔解第二热塑性材料层(46)和将第二热塑性材料层(46)浸渍进入包括增强纤维的层(44)中的时间段期间，该组件在步骤b)中经受热处理。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其中在步骤d)中，所述体积在时间上是非线性增大的。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其中待被制成的夹层结构是一个三维物体，且所述方法在一个压制机中执行，所述压制机的压制工具限定了一个非平坦的三维成形腔。
13.根据权利要求1或2所述的方法，其中步骤b)-e)在一个相同的压制机中、在所述压制机的环状移动带之间执行，所述压制机包括第一环状带(108)和第二环状带(114)，这两者都由驱动器来驱动，且适于在压力下使所述带(108；114)之间的热塑性材料夹层结构(10)、中间结构和/或它们的起始结构前进，所述带(108；114)在进给区段(120)以第一预定距离(d1)相互间隔开，其中进给区段(120)设置有加热装置(130)以及冷却装置(132)，所述加热装置用于加热起始结构，所述冷却装置用于冷却中间结构且定位在加热装置(130)的下游，其中在过渡区段(122)中，第一和第二环状带(108，114)之间的距离从第一预定距离(d1)增大到大于所述第一预定距离的第二预定距离(d2)，可选地，所述过渡区段包括用于将中间结构维持在所要求的发泡温度处的加热装置(134)和/或冷却装置，并且在排出区段(124)中，第一和第二环状带(108，114)维持在第二固定距离(d2)处，且排出区段(124)包括用于冷却热塑性夹层结构的冷却装置(136)。
14.根据权利要求1或2所述的方法，其中在步骤a)中，所述起始结构(40)是通过如下方式获得的：通过连续开卷包括化学起泡剂的所述至少一个第一热塑性材料层(42)，并且连续开卷所述两个覆盖层(20，22)，并且将它们组合成一个具有包括化学起泡剂的至少一个第一热塑性材料层(42)以及两个覆盖层(20，22)的组件。
15.用于连续制造热塑性材料夹层结构(10)的设备(100)，该结构包括至少一个第一热塑性材料泡沫层(12；12a，12b)和两个覆盖层(20，22)，该设备包括：
第一环状带(108)和第二环状带(114)，这两者都由驱动器来驱动，且适于在压力下使所述带(108；114)之间的热塑性材料夹层结构(10)、中间结构和/或它们的起始结构前进，所述带(108；114)在进给区段(120)以第一预定距离(d1)相互间隔开，其中进给区段(120)设置有加热装置(130)以及冷却装置(132)，所述加热装置用于加热起始结构，所述冷却装置用于冷却中间结构且定位在加热装置(130)的下游，其中在过渡区段(122)中，第一和第二环状带(108，114)之间的距离从第一预定距离(d1)增大到大于所述第一预定距离的第二预定距离(d2)，可选地，所述过渡区段包括用于将中间结构维持在所要求的发泡温度处的加热装置(134)和/或冷却装置，并且在排出区段(124)中，第一和第二环状带(108，114)维持在第二固定距离(d2)处，且排出区段(124)包括用于冷却热塑性夹层结构的冷却装置(136)。
CN201480059486.4A 2013-10-29 2014-10-28 用于制造包括热塑性材料泡沫层和纤维增强热塑性材料覆盖层的热塑性材料夹层结构的方法和设备 Active CN105705311B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1040475 2013-10-29
NL1040475A NL1040475C2 (en) 2013-10-29 2013-10-29 Method and device for manufacturing a sandwich structure comprising a thermoplastic foam layer.
PCT/NL2014/050742 WO2015065176A1 (en) 2013-10-29 2014-10-28 Method and device for manufacturing a thermoplastic sandwich structure comprising a thermoplastic foam layer and fiber-reinforced thermoplastic cover layers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105705311A CN105705311A (zh) 2016-06-22
CN105705311B true CN105705311B (zh) 2017-10-10

Family

ID=50239869

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480059464.8A Active CN105705310B (zh) 2013-10-29 2014-10-28 用于制造包括热塑性材料泡沫层的夹层结构的方法和设备
CN201480059486.4A Active CN105705311B (zh) 2013-10-29 2014-10-28 用于制造包括热塑性材料泡沫层和纤维增强热塑性材料覆盖层的热塑性材料夹层结构的方法和设备

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480059464.8A Active CN105705310B (zh) 2013-10-29 2014-10-28 用于制造包括热塑性材料泡沫层的夹层结构的方法和设备

Country Status (15)

Country Link
US (2) US10369726B2 (zh)
EP (2) EP3062983B1 (zh)
JP (2) JP6566944B2 (zh)
KR (2) KR102230591B1 (zh)
CN (2) CN105705310B (zh)
AU (2) AU2014340705B2 (zh)
CA (2) CA2924457C (zh)
EA (2) EA032684B1 (zh)
ES (2) ES2727265T3 (zh)
MX (2) MX2016005595A (zh)
NL (1) NL1040475C2 (zh)
PL (1) PL3062983T3 (zh)
SA (2) SA516370944B1 (zh)
TR (1) TR201909435T4 (zh)
WO (2) WO2015065176A1 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1040475C2 (en) 2013-10-29 2015-04-30 Fits Holding B V Method and device for manufacturing a sandwich structure comprising a thermoplastic foam layer.
TWI547377B (zh) * 2014-06-25 2016-09-01 Simulated wood with pores and fibers and its preparation method
NL2015137B1 (en) 2015-07-10 2017-02-01 Fits Holding Bv Method of manufacturing a sandwich panel having an asymmetrical configuration in thickness direction.
NL2015138B1 (en) * 2015-07-10 2017-02-01 Fits Holding Bv Method of manufacturing a sandwich panel.
CN109952184A (zh) * 2018-06-13 2019-06-28 浙江晶通塑胶有限公司 一种塑胶板材的生产工艺
CN108656435A (zh) * 2018-07-25 2018-10-16 黄传道 一种施压防止提前发泡的小幅度建材发泡模具
NL2022113B1 (en) 2018-12-03 2020-06-30 Fits Holding Bv Press for in-situ manufacturing a thermoplastic sandwich panel
CN112109262B (zh) * 2020-09-07 2022-06-28 安徽祥欣新材料科技有限公司 一种eps泡沫成型方法
NL2032679B1 (en) 2022-08-04 2024-02-09 Fits Holding Bv Press for manufacturing a sandwich product

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB101066A (en) 1916-04-12 1916-08-10 Pollard & Company Ltd E Improvements in or relating to Doors and Fittings for Show-cases, Cabinets and the like.
US1595012A (en) * 1924-08-19 1926-08-03 Lithman Leopold Oil burner
GB626151A (en) * 1947-02-27 1949-07-11 Expanded Rubber Co Ltd Improvements in or relating to the production of cellular polyethylene
GB701066A (en) * 1950-12-05 1953-12-16 Lonza Ag Production of closed cell cellular bodies from thermo-plastic masses
CH381419A (de) * 1960-05-24 1964-08-31 Lonza Ag Verfahren zur Herstellung von Formstücken aus Zellmaterial
US3240846A (en) * 1962-08-06 1966-03-15 Allied Chem Method and apparatus for preparing polyurethane foam sandwich structure
DE1704560A1 (de) * 1968-01-11 1971-05-19 Huels Chemische Werke Ag Verfahren zum Herstellen von Formkoerpern aus geschaeumtem Kunststoff
US3818085A (en) * 1971-09-21 1974-06-18 Uniroyal Inc Press method of making expanded thermoplastic sheet
US4017245A (en) * 1974-07-26 1977-04-12 Foster Grant Co., Inc. Apparatus for extruding expandable thermoplastic material
US4267134A (en) * 1979-09-24 1981-05-12 The Upjohn Company Method and apparatus for smoothing foamed plastic core panelboard surface
JPS6424728A (en) * 1987-07-20 1989-01-26 Furukawa Electric Co Ltd Preparation of cross-linked polyolefin resin foam
JPS6449622A (en) * 1987-08-19 1989-02-27 Jsp Corp Resin foaming particle containing crosslinked polyolefin-based resin and manufacture thereof
US4976902A (en) * 1988-10-04 1990-12-11 Rubatex Corporation Molding method for producing expanded polyolefin foam
JPH0447926A (ja) * 1990-06-15 1992-02-18 Furukawa Electric Co Ltd:The 架橋発泡体の製造装置
NL9200008A (nl) * 1992-01-06 1993-08-02 Martin Theodoor De Groot Werkwijze voor het vervaardigen van een thermoplastische sandwichplaat.
JPH05193013A (ja) * 1992-01-22 1993-08-03 Sekisui Chem Co Ltd 軽量な繊維強化熱可塑性樹脂成形体の製造方法
AU690945B2 (en) * 1994-12-14 1998-05-07 Sekisui Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Thermoplastic resin foam and method of production thereof
JPH08281683A (ja) * 1995-04-13 1996-10-29 Jsp Corp プロピレン系樹脂板状発泡体及びその製造方法
JP3958811B2 (ja) * 1996-06-28 2007-08-15 積水化学工業株式会社 発泡体の連続製造方法
US6294116B1 (en) * 1998-06-04 2001-09-25 Industrial Technology Research Institute Method for producing a crosslinked formed article
JP3766249B2 (ja) * 2000-01-13 2006-04-12 積水化学工業株式会社 発泡複合シートの製造方法
JP4807765B2 (ja) * 2001-05-25 2011-11-02 日本発條株式会社 熱可塑性ポリウレタン発泡体の製造方法
JP2004044698A (ja) * 2002-07-12 2004-02-12 Vtec Co Ltd 長尺物のクランプ
NL1024630C2 (nl) 2003-10-27 2005-04-28 Martin Theodoor De Groot Werkwijze voor het aanbrengen van een thermoplastische kunststof insert unit in een thermoplastisch kunststof sandwichproduct.
JP2005186615A (ja) * 2003-12-05 2005-07-14 Sumitomo Chemical Co Ltd 発泡シートの製造装置、およびそれを用いたプロピレン系樹脂製発泡シートの製造方法
EP1570976A1 (de) * 2004-03-04 2005-09-07 Alcan Technology & Management Ltd. Verarbeitung von zyklischen Oligomeren zu thermoplastischen PBT-Kunststoffen
WO2006080833A1 (en) 2005-01-31 2006-08-03 Fits Holding Bv Method of manufacturing a sandwich panel and a sandwich panel as such
KR100719104B1 (ko) * 2005-07-29 2007-05-17 삼성전자주식회사 액정표시장치용 유기 박막 트랜지스터의 제조방법
EP1754585A1 (en) * 2005-08-17 2007-02-21 TNO Bedrijven B.V. Method of and apparatus for manufacturing sandwich panels
WO2007117663A2 (en) * 2006-04-06 2007-10-18 Dow Global Technologies, Inc. Expandable polyolefin compositions and insulated vehicle parts containing expanded polyolefin compositions
NL1031768C2 (nl) 2006-05-08 2007-11-09 Fits Holding B V Hoogbelastbare sandwichstructuur, alsmede werkwijzen voor het vervaardigen daarvan.
NL1031769C2 (nl) 2006-05-08 2007-11-09 Fits Holding B V Werkwijze voor het vervaardigen van een samengesteld sandwichpaneel met een vezelversterkte verdieping.
ITMI20061418A1 (it) * 2006-07-20 2008-01-21 Masterplast S R L Polietilene reticolato espandibile,procedimento per la sua produzione e apparecchiatura per realizzare il procedimento.
NL1033895C2 (nl) 2007-05-25 2008-11-28 Fits Holding B V Werkwijze voor het vervaardigen van een voorwerp uit een sandwichstructuur met een verstevigde hoek en een dergelijk voorwerp.
WO2008148898A1 (es) * 2007-06-07 2008-12-11 Ulma C Y E, S. Coop. Composición, procedimiento e instalación para obtener en continuo una plancha espumada de naturaleza polimérica y plancha así obtenida
NL1040475C2 (en) 2013-10-29 2015-04-30 Fits Holding B V Method and device for manufacturing a sandwich structure comprising a thermoplastic foam layer.

Also Published As

Publication number Publication date
SA516370944B1 (ar) 2020-06-25
NL1040475C2 (en) 2015-04-30
US10369726B2 (en) 2019-08-06
US20160271846A1 (en) 2016-09-22
TR201909435T4 (tr) 2019-07-22
EA201600349A1 (ru) 2017-01-30
WO2015065175A1 (en) 2015-05-07
JP6474399B2 (ja) 2019-02-27
EP3062983A1 (en) 2016-09-07
KR102216480B1 (ko) 2021-02-18
CN105705311A (zh) 2016-06-22
EA201600350A1 (ru) 2016-08-31
KR20160078345A (ko) 2016-07-04
KR20160078354A (ko) 2016-07-04
PL3062983T3 (pl) 2019-10-31
EP3062983B1 (en) 2019-04-03
EP3062982B1 (en) 2019-03-06
CN105705310B (zh) 2017-10-17
US10471634B2 (en) 2019-11-12
CA2924457C (en) 2021-11-02
US20160250784A1 (en) 2016-09-01
SA516370943B1 (ar) 2020-06-25
KR102230591B1 (ko) 2021-03-22
JP6566944B2 (ja) 2019-08-28
JP2017510471A (ja) 2017-04-13
AU2014340705B2 (en) 2018-08-02
ES2733518T3 (es) 2019-11-29
EP3062982A1 (en) 2016-09-07
CA2924455C (en) 2022-07-05
WO2015065176A1 (en) 2015-05-07
MX2016005595A (es) 2017-05-04
CA2924455A1 (en) 2015-05-07
AU2014340705A1 (en) 2016-03-24
AU2014340706B2 (en) 2018-08-02
EA032684B1 (ru) 2019-07-31
MX2016005594A (es) 2017-05-04
JP2017505243A (ja) 2017-02-16
CN105705310A (zh) 2016-06-22
AU2014340706A1 (en) 2016-03-24
EA031976B1 (ru) 2019-03-29
ES2727265T3 (es) 2019-10-15
CA2924457A1 (en) 2015-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105705311B (zh) 用于制造包括热塑性材料泡沫层和纤维增强热塑性材料覆盖层的热塑性材料夹层结构的方法和设备
EP1085968B1 (en) Composite articles including prepregs, preforms, laminates and sandwich moldings, and methods of making the same
US7501362B2 (en) Nonwoven composite element
JP2011073436A (ja) 中間製品および中間製品複合体
KR20140005409A (ko) 열가소성 프리프레그 및 그 제조방법
US5374383A (en) Method of forming an article consisting of a foam core and one or more covering layers
RU2309845C2 (ru) Способ и устройство для изготовления плоских армированных волокном изделий
CN113462145A (zh) 一种纤维增强聚氨酯仿木及其成型方法
JPS63209810A (ja) ポストフオーミング性半製品生成物
KR20220159937A (ko) 복합 재료 성형품의 제조 방법 및 제조 장치
KR20210138027A (ko) 섬유 복합재의 제조 방법
CN109641406A (zh) 用于制造纤维强化的塑料构件的方法
JP2006123417A (ja) 多方向繊維強化熱可塑性樹脂板及びその製造法並びに製造システムと加圧成形装置
Koltzenburg et al. The Basics of Plastics Processing

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant