CN108367527B

CN108367527B - 片材材料和包含片材材料的冲压带

Info

Publication number: CN108367527B
Application number: CN201680072475.9A
Authority: CN
Inventors: 安德里亚斯·莱曼; 罗兰·特勒施; 米歇尔·泰勒; 马克库斯·尼德伯格; 安东·海曼; 布伦特·怀特海德; 马歇尔·莱特
Original assignee: Habasi Ltd
Current assignee: Habasi Ltd
Priority date: 2015-12-14
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2020-11-17
Anticipated expiration: 2036-12-14
Also published as: EP3390035A1; CA3008191A1; WO2017102768A1; JP2019501996A; EP3390035B1; EP3181346A1; ES2753630T3; US10723033B2; CA3008191C; KR20180095007A; DK3390035T3; US20180370063A1; CN108367527A; JP6937304B2

Abstract

一种基本上由以下成分组成的混合物所组成的片材材料(1)：a)10％‑50％重量的随机定向纤维，和；b)50％‑90％重量的热塑性塑料或热塑性弹性体；重量百分比基于整个均质的混合物；并且片材材料在室温下具有40至85，优选40至60，更优选45至55的肖氏D硬度。片材材料(1)用作冲压应用中的支架或用作冲压带(2)中的顶层。

Description

片材材料和包含片材材料的冲压带

根据PCT4.18条的声明

本申请要求欧洲专利申请No.15199830.9的优先权。就PCT第20.5条而言，本优先权申请的全部内容通过引用并入本申请。

技术领域

本发明涉及片材材料，该片材材料适合作为片状物品冲制时的支架，适合作为冲压带或该冲压带中的传送和工作层，并且适合作为在其他切割应用中的耐切割支架。

背景技术

在冲压或冲制设备中，使用传送带来将待冲制的片状物品传送到冲制刀片上。在冲制或冲压片状物品或片材材料期间，传送带同时也用作支架或砧座。这种传送带通常被称为“冲压带”。这种冲压带通常成形为与普通传送带具有相同的组分，但是其中在冲制或冲压方法中用作支架或砧座的覆盖层由高度耐磨的材料(通常为聚氨酯)制成。

GB1311622公开了一种设备，该设备使用由三个叠加的织物层和耐磨材料(例如厚度为3mm的尼龙)的涂层构成的冲压带来冲压坯料，耐磨材料的涂层设置在带的外表面上。本领域技术人员将这些织物理解为“纺织的”织物：图2示出“织物19和21”中的纬丝的横截面和“织物20”中的经丝的横截面。

US5,699,707公开了一种用于切割柔软片材材料的切割机械，切割机械包括环状微孔支撑带56，环状微孔支撑带56覆盖环状循环传送带36，并由微孔烧结塑料珠或由乳胶饱和的长网造纸纤维网制成。如果微孔支撑带由烧结塑料珠制成，则它没有任何纤维。另一方面，如果它由胶乳饱和的长网造纸纤维素网制成，那么其中的主要组分，如80％-95％的重量是纤维素纤维，并且胶乳是橡胶状的，因此是交联的塑料。

GB2458687描述了用于切割或穿孔纸的转动式穿孔器或切割器。具有穿孔边缘的转动圆筒抵靠在具有弹性表面的“砧座带”上切割，砧座带例如可以由聚氨酯制成，即它没有任何纤维。

US6,233,989描述了一种用于冲制金属板的设备，该金属板具有位于支撑模具和待冲制的金属板之间的缓冲垫。缓冲垫由可压缩材料制成。可压缩材料例如为植物或聚合物纤维，如聚酯，芳香族聚酰胺和用粘合剂结合的纸纤维，粘合剂可以是“腈”(即丁腈橡胶)，“氯丁橡胶”(即氯丁二烯橡胶)或“SBR”(即苯乙烯-丁二烯橡胶)粘合剂，因而是交联橡胶。冲制可以在切成缓冲垫的情况下进行，或者如果需要重新使用未切割的垫，则可以不切成缓冲垫。

US4,419,913公开了一种用于在薄片材料中切割图案的方法和设备，其中图案材料薄板放置在具有粗糙表面的对应的例如绒毛的挠性材料薄板上，粗糙表面允许空气通过并具有竖直弹力。这种挠性材料薄板似乎是一种没有任何塑料基质的整洁绒毛。

本申请人在提交该申请时销售包括牵引层和一种或两种浸渍非纺织织物的带。这种带的例子有型号代码UM220SC-B。该带被指定为合适的，尤其是作为冲压或冲制带。两种浸渍非纺织织物含有作为主要组分的纤维。另一方面，由申请人销售的型号为XVT-2197和XVT-2249的专用冲压带包含浸渍纺织聚酰胺织物。

US2004/168757描述了一种热塑性材料的整体式带，其中可以添加未知量的可选地拉长或由纤维形成的附加材料以增加强度。

EP0638414提到了制备热塑性基材的方法，其中形成热熔聚合物颗粒和增强纤维的含水浆料，例如在造纸机械上将浆料脱水以形成脱水垫，将脱水后的垫干燥，然后对干燥的垫施加热和压力以熔化热塑性树脂。复合基材中聚合物的量为20％-90％，优选为30％-70％。增强材料的量通常为10％-80％，优选为30％-70％。

由热塑性塑料的纤维增强层构成的硬片材材料通常被称为“可冲制片材材料”，已经用于汽车工业中的汽车部件或电子工业中的印刷电路板的冲制和模塑。模塑和冲制在高温下完成。为了描述这种可冲制片材及其应用，例如参考US5,165,990。

US5,316,834描述了一种双层可冲制片材，其由第一层热塑性浸渍的纺织或针织织物和第二层热塑性浸渍的非纺织织物组成。第二层非纺织织物中的纤维基本均匀分布，并且非纺织织物可以进一步被针刺，并且可以是例如已经应用喷水针刺的卷曲的间位型芳香族聚酰胺纤维薄板。这种可冲制的片材可以在250℃-300℃下模制成诸如圆柱体的制品。

本发明试图提供一种适用于上述类型的冲压带的改进的片材材料。

发明内容

本发明因此提供：

1.基本上由以下成分组成的混合物所组成的片材材料：

a)10％-50％重量的随机定向纤维，和

b)50％-90％重量的热塑性塑料或热塑性弹性体；

重量百分比基于混合物；并且片材材料在室温下具有40至85，优选40至60，更优选45至55的肖氏D硬度。

2.根据[1]所述的片材材料，其特征在于，在混合物中，纤维a)均匀分布在热塑性塑料或热塑性弹性体b)中。

3.根据[1]或[2]所述的片材材料，其特征在于，片材材料具有基本上为零的残余气体含量。

4.根据[1]至[3]中任一项所述的片材材料，其特征在于，纤维a)为有机纤维。

5.根据[4]所述的片材材料，其特征在于，所述有机纤维为天然纤维。

6.根据[5]所述的片材材料，其特征在于，所述天然纤维是从由纤维素，大麻，亚麻，苎麻，剑麻，棉花和黄麻所组成的组中选择的植物纤维；或者是从由羊毛和丝绸所组成的组中选择的动物纤维。

7.根据[4]所述的片材材料，其特征在于，所述有机纤维是从由聚酯，聚酰胺，聚丙烯腈，聚烯烃纤维，芳香族聚酰胺和合成纤维素衍生物所组成的组中选择的合成纤维，或者是双组分纤维。。

8.根据[7]所述的片材材料，其特征在于，所述合成纤维为PET，PBT，尼龙，聚丙烯腈，芳香族聚酰胺，聚乙烯或聚丙烯，或者为双组分纤维。

9.根据[1]至[3]中任一项所述的片材材料，其特征在于，所述纤维是从由玻璃，石棉和碳组成的组中选择的无机纤维，或者是金属纤维。

10.根据[1]至[9]中任一项所述的片材材料，其特征在于，所述纤维的长度在15mm至150mm的范围内。

11.根据[1]至[10]中任一项所述的片材材料，其特征在于，所述混合物含有50％-90％重量的从由以下各项组成的组中选择的热塑性塑料或所述热塑性塑料：i)苯乙烯嵌段共聚物，ii)热塑性(共)聚烯烃及其混合物，iii)弹性体合金，iv)热塑性聚氨酯，v)热塑性共聚酯和vi)热塑性聚酰胺。

12.根据[11]所述的片材材料，其特征在于，所述热塑性塑料是PVC或所述热塑性弹性体是TPU。

13.一种制造[1]所述的片材材料的方法，包括以下步骤：

i)提供两个层状复合体，每个层状复合体包括或由以下各项组成：顶层，所述顶层由具有随机定向纤维的预装配片状纤维层组成；底层，所述底层由热塑性塑料或热塑性弹性体的片材构成；以及可选的中间层，所述可选的中间层由浸渍底层的热塑性塑料或热塑性弹性体的顶层的纤维组成；其中底层中和可选的中间层中的热塑性塑料或热塑性弹性体构成层状复合体的重量的90％-50％；并且顶层的纤维和可选的中间层中的纤维一起构成层状复合体的重量的10％-50％；

ii)将两个层状复合体彼此堆叠，使得它们的底层彼此接触并且它们的顶层彼此背离；和

iii)通过在热塑性塑料或热塑性弹性体熔化并渗透到两个顶层中的温度下依靠热和压力将两个层状复合体粘合在一起，以形成本发明的片材材料。

14.一种包含根据[1]至[12]中任一项所述的片材材料和牵引层的冲压带。

15.一种用于从片状工件冲压或切割出一个区段的方法，包括以下步骤：

a)在根据[1]至[12]中任一项所述的片材材料或者根据[14]所述的作为冲压带的顶层的片材材料上布置片状工件；使得所述片材材料或所述冲压带用作所述片状工件的支架；和

b1)使用冲压机从片状工件冲压出所述区段，或

b2)用刀或刀片将所述部分从片状工件上切下。

附图说明

图1示出了本发明片材材料的优选生产方法的示意图。

图2示出了本发明的冲压带的透视图。

图3和4显示了在冲压测试中用于测试片材材料的实验装置的细节。

图5和6示出了在进行冲压测试之后的参考片材材料和本发明片材材料的表面。

具体实施方式

出乎意料地发现，通过使用随机定向纤维作为主要由热塑性塑料或热塑性弹性体制成的片材材料中的增强材料，这种片材材料作为冲压应用中的支架或作为冲压带中的最上层的适用性可以有利地受到影响，并且可以增加这种片材材料或冲压带的使用寿命。

本发明的片材材料由基本上由组分a)和b)组成的混合物组成。“基本上由...组成”意指在本发明的情况下，其他未命名的组分构成混合物的最多1％的重量，并且条件是组分a)，b)和至多1％的其他未命名的组分的总和相加为100％的重量。包含在热塑性塑料或热塑性弹性体b)中的任何增塑剂，染料或着色剂应视为形成热塑性塑料或热塑性弹性体b)的重量的一部分，而不是上述最多1％的未命名组分的一部分。

本发明的第一基本特征是作为组分b)的纤维需要“随机定向”，这意味着它们在片材材料的所有三维维度中具有主要或几乎完全的随机定向(其中例如其长度和宽度可以指定为x和y维度；并且垂直于片材材料的表面的方向可以被指定为z维度)。。

本发明的第二基本特征是混合物中纤维a)和热塑性塑料或热塑性弹性体b)的量。通过首先将其代表性样品研磨成颗粒尺寸足够小的粉术，使得纤维没有完全嵌入颗粒中，热塑性塑料或热塑性弹性体的量可以在本发明的片材材料上确定。如果本发明的片材形成本发明的冲压带的包含其他层的顶层，则可以在研磨成粉末之前通过将冲压带的顶层倒角来获得片材材料的代表性样品。优选将代表性样品研磨至通常小于纤维的半个直径(或半径)的颗粒尺寸。然后用不溶解热塑性塑料或热塑性弹性体和纤维材料的惰性溶剂，如烃溶剂，处理如此获得的粉末。溶剂处理可以优选伴随着热和/或超声波。或者如JP2002-307046中所述，在升高的压力下用热蒸汽在如100℃-120℃下处理粉末。处理应将热塑性塑料或热塑性弹性体的任何碎片中的纤维碎片分开。因为在本发明的片材材料中，热塑性塑料或热塑性弹性体与纤维之间基本上没有化学键合，并且因为热塑性塑料或热塑性弹性体通常与纤维的材料化学不相容，所以这种分开通常是可能的。在这种处理之后，热塑性塑料或热塑性弹性体的分离颗粒和纤维材料的分离颗粒可以通过物理手段分离，例如基于密度差异，如离心，沉降或浮选；收集；干燥并称重；以定量地给出本发明片材材料的代表性样品中最初存在的热塑性塑料或热塑性弹性体和各种纤维材料的重量。

基于这种绝对重量，可以计算基于代表性样品的重量的组分的相对量和片材材料的每单位表面的组分的重量。

本发明的片材材料的厚度D优选在0.3mm至5mm的范围，更优选在0.4mm至2mm的范围中。

在本发明的情况下，任何几何形状明确地限定的片材或层(其包括本发明的片材材料和例如在其制造中可用作起始材料的热塑性塑料或热塑性弹性体的任何片材)的厚度D直接在该片材或层上测量，然后指定为Dm。

如果本发明的片材材料基本上不含其他未命名的组分，除了a)和b)之外，则其厚度D可以使用起始材料的参数来计算。D然后被指定为Dc并且可如下所示彼计算(以m为单位)：

其中，

V/A是其每单位表面的成品片材材料的体积(单位为m³/m²)；

V_T/A是其每单位表面的用于制造片材材料的所有热塑性塑料或热塑性弹性体的体积(单位为m³/m²)；

(D_m)_k是热塑性塑料或热塑性弹性体的第k个几何明确限定的片材的厚度(以m为单位)；如果热塑性塑料或热塑性弹性体被用于将本发明的片材材料制造为多个这种几何形状明确限定的片材；并且对所有的K个这种片材求和；

V_F/A是其每单位表面的用于制造片材材料表面的所有纤维的总体积(单位为m³/m²)；

m_n/A＝W_n是其每单位表面的用于制造片材材料表面的第n种纤维的重量，以及对所有N种使用的纤维求和(单位为g/m²)；或者如果纤维用作多个预装配的片状纤维层(例如非纺织织物)，则是第n个这样的预装配片材的每单位表面重量，并且对所有N种使用的预装配片材求和(单位g/m²)；和

ρ_n是第n种使用的纤维的密度(单位为g/m³)。

在本发明的情况下，在0.2bar的限定压力下直接在该片状层或非纺织织物上测量任何易于压缩的层(例如更具体地成非纺织织物的形式的上述预装配的片状纤维层)的厚度D，限定压力垂直地施加到片状层或非纺织织物的表面上。该压力可以例如通过测量仪本身或通过对片状层或非纺织织物压缩的额外模具施加。在该0.2bar的压力下测得的几何厚度在下文中称为D_mp。

在本发明的情况下，可使用以下公式将任何其他未几何明确限定且基本上不可压缩的片材或层(例如用作本发明的冲压带中的牵引层的纺织织物)的厚度D近似为D_a(以m为单位)

其中，

W是片材材料或层的代表性样品的单位面积重量(以g/m²为单位)，以及

ρ是该代表性样品的平均密度(以g/m³为单位)，

或者，如上所述，可以在上述0.2bar的压力下直接测量。

本发明片材材料的第一优选特征是纤维a)尽可能均匀地分布在整个热塑性塑料或热塑性弹性体的基质中。这种均匀性是为了本发明的目的而被认为是如果在片材材料的横截面中给出的，在其具有长度L的边的任何可能的假想的正方形区域中，总是存在至少一个纤维；其中L被确定为

其中d是所有n种使用的纤维类型的重量平均直径(以m为单位)，D_mp(以m为单位)如上所限定，W_n(以g/m²为单位)，ρ_n(以g/m³为单位)和综合如公式(1)所限定的那样。可以在显微镜下以通常150倍至600倍的放大率进行片材材料的所述横截面的分析。

在本发明的情况下，片材或层的“代表性样品”典型地可具有不小于或等于0.25m²的几何表面。

本发明的片材材料的第二优选特征是它具有基本为零的残余气体含量。任何较大的气体含量都会导致本发明的片材材料膨胀，使得其测量的厚度D_m将明显大于由以上公式(1)所计算的D_c。

出于本发明的目的，“基本为零的气体含量”应意指D_m最多为D_c的1.05倍，优选地D_m最多为D_c的1.03倍，更优选地D_m最多为D_c的1.01倍。所含残余气体的量(以vol％为单位)可由这两个参数如下计算：

本发明的片材材料中的纤维的长度优选地在15mm至150mm的范围内，更优选地在30mm至100mm的范围内。这意味着每个纤维的单独长度，而不是所有纤维的平均长度。因此，基本上全部，即至少95％的纤维样品具有这样的长度。

示例性的纤维材料是无机或有机纤维。

无机纤维可以选自由玻璃，石棉，沥青和碳组成的组，或者可以是金属纤维，如钢。

有机纤维可以选自由天然纤维或合成纤维组成的组。天然纤维可以选自植物纤维，如纤维素，大麻，亚麻，苎麻，剑麻，棉花或黄麻；或选自动物纤维，如羊毛或丝绸。合成纤维可以选自由以下各项组成的组：聚酯，如PET或PBT；聚酰胺，如尼龙；聚丙烯腈；或聚烯烃纤维，如聚丙烯或聚乙烯；芳纶；或合成纤维素衍生物，如粘胶纤维。合成纤维的另一个示例性实施例是具有较高熔点型纤维和较低熔点型纤维的双组分纤维，或具有较高熔点芯部和较低熔点外壳的芯部-外壳纤维。

当纤维是合成或无机纤维时，纤维优选地具有典型地在10μm至100μm范围内的直径的圆柱形状。

纤维的纤度优选地在1dtex至200dtex的范围中，更优选地在5dtex至100dtex的范围中。

纤维的最优选实施例是圆柱形PET纤维，圆柱形PET纤维具有在50mm-100mm的范围中的长度和在15μm-50μm的范围中的直径。

在掺入本发明的片材材料之前，纤维优选地例如以非纺织织物(特别是短纤维非纺织织物或纺丝非纺织织物)的形式被预组装成片状层。这种预装配的片状层优选地具有在每平方米80g至6,000g范围内的、更优选地每平方米200g至1,000g范围内的每单位表面积的重量。

在这种短纤维或纺丝非纺织织物中，实现纤维的上述三维随机定向是特别方便的。即，当制造预装配的片状层材料时，自动实现纤维在所述x和y维度上的初始基本上二维的随机定向。然后可以分别地通过常规针刺冲压或水力纠缠处理(通过水射流进行的纤维的机械缠结，也称为“水刺”)将在所述z维度上主要定向的其它纤维引入该预装配的片状层中。这给出了纤维在所有三个x，y和z维度上的随机定向。纤维的上述优选长度范围主要适用于定向在所述x和y维度上的纤维，而后面引入的主要定向在z维度上的纤维可以是较短的。

在优选的实施例中，片状材料中的纤维交叉点彼此粘合，以便增强片状材料的机械阻力。可以使用上述例举的热塑性塑料或热塑性弹性体之一作为热熔粘合剂使用压延机或加热炉进行这种粘合。或者，如果使用上述双组分或芯部-外壳纤维，那么较低熔点纤维部分或较低熔点外壳分别可用作这种热熔粘合剂以将纤维交叉点粘合在一起。

如果随机定向纤维a)的材料和热塑性塑料或热塑性弹性体b)都具有限定的熔点，则随机定向纤维a)的材料优选具有比热塑性塑料或热塑性弹性体b)的熔点高至少20℃的熔点。如果随机定向纤维a)的材料具有限定的熔点但热塑性塑料或热塑性弹性体b)具有熔化范围，则随机定向纤维a)的材料优选具有比热塑性塑料或热塑性弹性体b)的熔化范围的上限温度值至少高20℃的熔点。如果随机定向纤维a)的材料和热塑性塑料或热塑性弹性体b)都具有熔化范围，则随机定向纤维a)的材料的熔化范围的下限温度值优选比热塑性塑料或热塑性弹性体b)的熔化范围的上限温度值高至少20℃。由于熔化范围的“下限温度值”和“上限温度值”分别理解为材料刚开始熔化的温度和材料刚刚完全熔化的温度。

优选在前文所述的所有三种情况下，温差更优选至少为30℃，还更优选至少为40℃。

作为第三基本特征，本发明的成品整体片材材料具有在40至85的范围中，优选在40至60的范围中，更优选在45至55的范围中的肖氏D硬度。在室温，即25℃下测量肖氏D硬度。

用于热塑性塑料或热塑性弹性体b)的示例性材料可以选自通常已知的如下子组中的一个，即i)苯乙烯嵌段共聚物(TPE-s)，ii)热塑性(共)聚烯烃及其混合物(TPO)，iii)弹性体合金TPE-v或TPV)，iv)热塑性聚氨酯(TPU)，v)热塑性共聚酯和vi)热塑性聚酰胺。

更优选的一方面是TPU，特别地是由下述各项制成的那些TPU：1)通过使芳香族二异氰酸酯(例如异构体2，2＇-，2，4＇或4，4＇-二苯基甲烷二异氰酸酯)与脂族扩链剂(例如C₂-C₆-二醇，诸如乙二醇，1，3-丙二醇，1，4-丁二醇，1，5-戊二醇，1，6-己二醇，1，2-丙二醇，2-甲基丙二醇，1，3-丁二醇，2，3-丁二醇，1，3-戊二醇，1，2-己二醇，3-甲基戊烷-1，5-二醇，或乙二醇醚，诸如，二甘醇，二丙二醇，三丙二醇，和氨基醇，诸如乙醇胺，N-甲基二乙醇胺)反应而获得的硬嵌段和2)作为软嵌段的脂族聚酯多元醇或聚醚多元醇。

另一方面，更优选的是TPO，TPO选自由以下各项组成的组，即ii-1)结构为XHC＝CH₂的乙烯基单体的均聚物和ii-2)乙烯-α-烯烃共聚物，其中，X从由氯，乙酰氧基，苯基和氰基组成的组中选择，并且共聚单体(对于共聚物)是乙烯和/或丙烯；并且，其中α-烯烃优选从由丙烯，1-丁烯，1-己烯，1-庚烯和1-辛烯组成的组中选择。TPO中最优选的是ClHC＝CH₂(＝PVC)的均聚物，CH₃COHC＝CH₂和乙烯(＝EVA)的共聚物以及乙烯-1-辛烯共聚物。

形成本发明的片材材料的基质优选仅包含一种热塑性塑料，或仅包含一种热塑性弹性体。

最优选地，热塑性塑料是PVC，或热塑性弹性体是TPU。

用作起始材料的热塑性塑料或热塑性弹性体优选具有在85至100的范围中，更优选地85至95的范围中的肖氏A硬度。热塑性塑料或热塑性弹性体的挠性和/或柔性可以事先通过添加常规和兼容的增塑剂以被增强。

为了获得既具有所述纤维的所述优选均匀分布又优选不存在残余气体的所述片材材料，已经开发了用于其制造的新方法。本发明的方法包括本发明的发明内容中概述的步骤i)，ii)和iii)。

步骤i)中提供的两个层状复合体各自包括由纤维构成的顶层和热塑性塑料或热塑性弹性体的底层，所述纤维优选地由具有纤维的随机定向的预装配片状纤维层得到。除了由顶层中存在的纤维和底层中存在的热塑性塑料或热塑性弹性体构成并已渗入所述纤维中的较薄中间层的可选择介入，顶层和底层彼此直接接触。在片状纤维层的类型以及它们所含热塑性塑料或热塑性弹性体层的类型方面，两个层状复合体彼此相同。更优选地，它们分别在热塑性塑料或热塑性弹性体层和预装配的片状纤维层的厚度D_m和D_mp方面也是相同的。还更优选地，在它们的长度(x方向)和宽度(y方向)方面，它们也是相同的。最优选地，两个层状复合体在各方面都彼此相同。

进行步骤ii)的两个层状复合体在彼此上方的堆叠以使得它们的热塑性塑料或热塑性弹性体的层彼此接触，而没有任何空气间隙或其他层介入。

通过加热和加压将两个层状复合体粘合在一起导致热塑性塑料或热塑性弹性体软化和熔化，完全渗透到片状的两层纤维层中，以将两个层状复合体粘合在一起并由此形成本发明的片材材料。

通过步骤iii)的加热和加压粘合在一起可以通过压延机，热压机或所谓的“鼓式硫化机”来实现。后者是一个连续工作的装置，由一个带有围绕其的连续带的加热辊组成，该连续带将待粘合在一起的片材材料压在加热辊上。市售的鼓式硫化机单元的一个例子是Berstorff(德国)的“RotocureAUMA”装置。

步骤iii)在足够高的温度下进行以致热塑性塑料或热塑性弹性体熔化，而不是像普通的压延方法那样简单地软化。只有当热塑性塑料或热塑性弹性体基本上熔化时，它才具有足够低的粘度以渗透纤维的片状层中的所有空隙，并形成本发明的片材材料，本发明的片材材料在前述意义上具有“基本为零的气体含量”。“基本上熔化”意味着在本发明的情况下，熔化物在步骤iii)的所选温度下在8.7kg下具有如下的MFI，MFI至少为20g/10min，优选至少为30g/10min，并且最优选地为30g/10min至60g/10min。在每种情况下，这都要保持温度足够低以避免热塑性塑料或热塑性弹性体的分解。

使用熔化的热塑性塑料或热塑性弹性体而不是仅软化的热塑性塑料或热塑性弹性体需要步骤ii)中指定的层布置。使用仅具有一个片状纤维层和仅一个热塑性塑料或热塑性弹性体的片材的布置(如在普通的压延方法中)将导致熔化的热塑性塑料或热塑性弹性体简单地从压延机流出而不是穿透片状纤维层。

另一方面，在方法步骤iii)期间纤维不应熔化。由于这个原因，纤维a)的熔点(或熔化范围)与热塑性塑料或热塑性弹性体b)的熔点(或熔化范围)之间的上述温差是优选的。

更优选地，在步骤iii)中，通过两个压延辊或两个压板或通过鼓式硫化机的带和加热辊施加压力，其中两个压延辊，两个压板或鼓式硫化机的带和加热辊分别保持在基本上与由上述公式(1)使用总和K＝2和N＝2计算的距离D_c相等的距离处。这是因为第一层状复合体包括具有厚度(D_m)₁的热塑性塑料或热塑性弹性体层的第一片材和具有单位面积重量为W₁和(平均重量)纤维材料密度为ρ₁的第一片状纤维层；并且第二层状复合体包括具有厚度(D_m)₂的热塑性塑料或热塑性弹性体层的第二片材和具有单位面积重量为W₂和(平均重量)纤维材料密度为ρ2的第二片状纤维层。通过保持这样的距离D_c，可以在步骤iii)中实现通过软化或熔化的热塑性塑料或热塑性弹性体基本上完全排出两个层状复合体中包含的任何气体，例如以获得具有纤维的均匀分布的本发明的基本无气体的片材材料。

此外，本发明的方法优选包括提供步骤i)所需的层状复合体的预先步骤。对于每个层状复合体，例如，以非纺织织物的形式，将热塑性塑料的一个片材布置在纤维的一个预装配的片状层的上方(反之亦然)，而没有任何其他层或材料介入。可选地，可以在加热和加压下，使用上面对于步骤iii)示例的设备将两个层预先粘合到一起，并且可选地使得一些热塑性塑料或热塑性弹性体在一定程度上渗入纤维的预组装的片状层。

如前文所述，本发明的片材材料优选用作要冲压的片状工件的载体基材，或者用于冲压带中。本发明的示例性的冲压带包括本发明的片材材料以及另外一个牵引层，该牵引层包括纺织织物或由纺织织物组成。本发明的片材材料和牵引层可以仅使用热塑性塑料或热塑性弹性体作为热熔粘合剂直接彼此粘合。或者，可以使用与待粘合在一起的材料(即，与牵引层和片材材料两者)兼容的热同性(交联)粘合剂，例如聚氨酯，橡胶，橡胶混合物和酚醛树脂。冲压带可以可选地包括两个或三个牵引层，所述牵引层优选也是纺织织物。牵引层的纺织可以是平纹纺织或斜纹纺织。其中长丝的材料可以是通常用于传送带织物中的任何材料；优选它是聚酯，更优选它是PET。

本发明的冲压带可以用于执行冲压，冲制或切割片状工件的任何装置中，并且其中冲压带既用于传送片状材料又用于在冲压，冲制或切割操作中支撑片状材料。这种冲压，冲制或切割装置是常规的。在本发明的方法中，片状工件可以例如可以是金属片材，如铝箔，塑料箔或纸或纸板。片状工件的厚度优选在0.2mm至3mm的范围内，其中较软的材料可以在该范围内允许更大的厚度。本发明的冲压或切割方法优选在室温下或稍微接近室温下进行，例如在15℃至35℃，优选在20℃至30℃下进行。本发明的片材材料或冲压带可以在冲压或切割操作方法中支撑在不可移动的平面支架上，或者在本发明的冲压带的情况下支撑在辊上，以便在冲压机，刀或刀片的冲压或切割动作期间具有更大的背压。

一旦在其表面上存在过度的损伤，本发明的片材材料和冲压带可以容易地再生。(例如用IR灯阵列)均匀加热受损表面足以软化作为主要成分的热塑性塑料或热塑性弹性体材料直至其熔点。当进行这种软化后，表面上的任何切口都会重新闭合，并且任何不平整都会再次变平，并且重新形成干净，均匀和光滑的表面。这种再生可以原位进行，因此不需要将其从冲压设备中取出。在本发明的冲压带的情况下，这种再生可以在围绕驱动辊和惰辊的循环中进行，如同在实际冲压操作期间那样。实际上，迄今为止成功地进行了多达30次这样的再生循环，其中在第30次再生循环之后的冲压带在公差范围内具有与原始未使用的冲压带相同的性能。与不可再生的常规冲压带的通常6个月至12个月、在一些情况下仅约2个月的服务寿命相比，具有如上所述的再循环的本发明的冲压带的典型服务寿命可以延长至2-3年的服务寿命。此外，与现有技术的冲压带相比，本发明的冲压带的一大优点在于，它允许使用所谓的和公知的“指端”端部连接技术将其开口端部端接以形成环形带。在该技术中，尚未成环形的带的端部被切割成齿部和凹部交替的锯齿形，使得带的一个端部的一个齿部可以与带的另一个端部的一个对应凹部接合，反之亦然。这种锯齿形端部可以简单地使用热压机连接，可选地与热熔粘合剂共同使用。诸如由聚酰胺或PCV制成的现有技术冲压带通常需要将端部粘合在一起，这比所述指端技术更慢且更不精确。

以类似的方式，本发明的片材材料可以很容易地被修复，如果意外的话其一部分应该被完全冲压出来：将冲压出来的区段重新插入片材材料的配合孔中就足够了，并再次使用例如IR灯或其他热源的阵列，并且通过使用包含在片材材料中的热塑性塑料或热塑性弹性体作为(唯一的)热熔粘合剂，将接缝焊接在一起。

现在将通过以下实施例并参考附图来进一步解释本发明。

示例

示例1：本发明的片材材料的制造

参考图1。

提供了具有每平方米640g的每单位面积重量和约4.2mm的厚度D_mp的PET纤维的针刺非纺织织物5。类似地，提供几何形状明确限定的TPU(“Estane”型，Lubrizol)的片材6，其宽度为1.6m，厚度D_m为约0.39mm。非纺织织物5和TPU片材6彼此堆叠并使用压延机粘合在一起。获得层状复合体7，层状复合体7由顶层73(由针刺非纺织织物5形成)，底层71(由TPU层形成)和由浸渍有TPU的非纺织织物组成的较薄界面层72组成。

如此获得的层状复合体7沿横向轴线被切成两半，以提供在每个方面相同的两个层状复合体7。这两个复合体彼此堆叠，其底层71彼此接触并且其顶层73向外朝向环境且彼此远离。

如此获得的双复合体被传输通过如一般性描述中所述的鼓式硫化机以将两个底层71粘合在一起。

在该最终步骤中，鼓式硫化机的带和加热辊之间的距离D_c如下计算：

其中D_m，W和ρ如上所限定和/或如对于式(1)限定的，后者对于PET为1.38g/cm³。因为双复合体中的两个层状复合体7在每个方面都是彼此相同的，所以简单地取2的因子而不是如公式(1)所概述的那样对k＝1，2和n＝1，2进行求和。

通过使用这样的距离D_c，包含在顶层73中的残余空气被渗透熔化的TPU排出到环境中。

获得本发明的基本上无气体的片材材料，其由均匀分散在整个TPU中的非纺织织物构成，厚度D_m为约1.7mm并且肖氏D硬度为50。

示例2：本发明的冲压带2的制造

参考图2。

如示例1中所述制备的本发明的片材材料1粘合至常规牵引层3，所述常规牵引层3由具有2/1斜纹纺织的纺织织物组成，其中约1000dtex的PET复丝作为经线并且具有约0.3mm的直径的尼龙单丝作为纬线。使用热固性交联聚氨酯作为粘合剂4在常规压延机上完成粘合。

示例3：冲压应用中的现有技术片材材料和本发明的片材材料的耐久性比较测试

参考图3-6。

测试了与参考示例1所述的结构相似结构的本发明的片材材料和现有技术的参考片材材料(Habasit型XVT-2295)。

对于该测试，使用具有冲压活塞杆的实验室冲压机架并且使用可转动支架8(在图3中用圆形箭头指示)，冲压活塞杆可通过气缸在竖直方向上致动。使用固定螺钉9将测试样品固定到可转动支架8。在活塞杆上固定弯曲刀10，弯曲刀10以其刀片向下朝向可转动支架8。通过气缸的动作，固定到活塞杆的刀10可以向下移动并以可控的压力压靠可转动支架8。为了测试，在缸中使用了6bar的气动压力。当在与刀片表面平行的方向上从刀的后边缘朝切割边缘观察时(参见图3和4)，弯曲刀10具有类似于钩的曲率，具有220mm的切割边缘的总长度。切割边缘的起点101距可转动支架8的转动中心约110mm，并且端部102距可转动支架8的转动中心约70mm。靠近其端部102的切割边缘的曲率使得它几乎在圆上，其中心与可转动支架8的转动中心一致，而朝向其起点101，曲率将稳定地变得几乎轴向于可转动支架8的转动中心。

本发明的片材材料1的样品或参考片材材料1ref的样品的测试过程如下：

使用四个固定螺钉9将约90mm×90mm表面的样品在片材材料的角部处安装到可转动支架8上。

通过活塞杆/气缸的作用调节刀10的竖直位移，使得位于固定到支架8上的样品上的80g/平方米的试纸刚刚被弯曲刀10整洁地切穿。这需要刀10轻微刺入样品1或1ref的表面。

通过如此调节的刀的竖直位移，用刀10抵靠样品进行1000次按压切割。在每次按压切割之后，使用可转动支架8将样品转动2°-3°的角度。这允许将不同的冲制密度SD施加到样品上，冲制密度SD被限定为

其中L是刀10的长度(以米为单位)，N是按压切割的数量(无量纲)，并且A是经受按压切割的片材材料表面的表面积(以平方米为单位)。SD因此具有单位1/m。所述不同的冲制密度将通过弯曲刀10的定向和曲率以及可转动支架8在每次按压切割之后的转动而布置在同心圆上，其中心与可转动支架8的转动中心一致。

在1000次按压切割之后，如上所述，使用80g/mm²的纸张再次调节弯曲刀10的竖直位移，并对样品进行另外的1000次按压切割。

然后拍摄由弯曲刀10刺入的样品的表面。在图5中示出了参考片材材料1ref的样品的照片，并且在图6中示出了本发明的片材材料1的样品的照片。这些照片显示与本发明的片材材料1相比，在上述限定的冲制密度SD中参考片材材料1ref对于变化更敏感地反应：它显示了两个圆形的凹部，表示不可逆的材料损失。由环形边界111界定的第一凹部代表弯曲刀10在片材材料上施加切割动作的周界(在该第一周边外部，片材材料不会与弯曲刀10的切割边缘接触)。更明显的圆形的第二凹部由环形边界112限定，并且归因于这样的事实：在该第二周界内，弯曲刀10施加最高的冲制密度SD，因为这里弯曲刀10的曲率将基本上成圆形，其中心与可转动支架8的转动中心一致(参见上文)，导致弯曲刀10的切割边缘的较长部分切割进入片材材料的相当窄的轴向部分。本发明的片材材料表现出较少的材料损失，但表现出表面的增加的不平整。然而，使用上文在一般部分中描述的再生方法这种不平整是完全可逆的。

示例4：现有技术的冲压带和本发明的冲压带在冲压应用中的耐久性现场比较测试

测试了与参考示例2所述类似的结构的本发明的冲压带。

现场测试是在位于汽车零部件生产商处的冲压机上进行的。这个冲压机从厚度为0.7mm的铝片材冲压用于制造汽车隔热板的坯料。冲压机具有锯齿状刀片形式的切割模具。成功进行了整个三年(2011-2014)测试。

Claims

1.一种片材材料，该片材材料由基本上以下成分组成的混合物所组成：

a)10％-50％重量的三维随机定向纤维，和

b)90％-50％重量的热塑性塑料或热塑性弹性体；

重量百分比基于所述混合物；其特征在于，

所述片材材料在室温下具有40至60的肖氏D硬度，并且

在所述混合物中，纤维a)均匀分布在整个热塑性塑料或热塑性弹性体b)中。

2.根据权利要求1所述的片材材料，其特征在于，

所述片材材料具有基本为零的残余气体含量。

3.根据权利要求1或2所述的片材材料，其特征在于，

所述纤维a)是有机纤维。

4.根据权利要求3所述的片材材料，其特征在于，

所述有机纤维是天然纤维。

5.根据权利要求4所述的片材材料，其特征在于，

所述天然纤维是从由纤维素、大麻、亚麻、苎麻、剑麻、棉花和黄麻组成的组中选择的植物纤维；或者是从由羊毛和丝绸所组成的组中选择的动物纤维。

6.根据权利要求3所述的片材材料，其特征在于，

所述有机纤维是从由以下各项组成的组中选择的合成纤维：聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈；聚烯烃纤维、芳香族聚酰胺和合成纤维素衍生物，或者

所述有机纤维是双组分纤维。

7.根据权利要求6所述的片材材料，其特征在于，

所述合成纤维是PET、PBT、尼龙、聚丙烯腈、芳香族聚酰胺、聚乙烯或聚丙烯，或者所述合成纤维是双组分纤维。

8.根据权利要求1或2所述的片材材料，其特征在于，

所述纤维是从由玻璃、石棉和碳组成的组中选择的无机纤维，或者是金属纤维。

9.根据权利要求1或2所述的片材材料，其特征在于，

所述纤维的长度在15mm至150mm的范围内。

10.根据权利要求1或2所述的片材材料，其特征在于，

所述混合物含有50％-90％重量的从由以下各项所组成的组中选择的热塑性塑料或热塑性弹性体：i)苯乙烯嵌段共聚物、ii)热塑性(共)聚烯烃及其混合物、iii)弹性体合金、iv)热塑性聚氨酯、v)热塑性共聚酯和vi)热塑性聚酰胺。

11.根据权利要求10所述的片材材料，其特征在于，

所述热塑性塑料是PVC或所述热塑性弹性体是TPU。

12.一种制造根据权利要求1所述的片材材料(1)的方法，包括以下步骤：

i)提供两个层状复合体(7)，每个层状复合体(7)包括以下各层或由以下各层组成：顶层(73)，所述顶层由具有随机定向纤维的预装配片状纤维层组成；底层(71)，所述底层由热塑性塑料或热塑性弹性体的片材组成；以及可选的中间层(72)，所述可选的中间层由顶层(73)的、浸渍有底层(71)的热塑性塑料或热塑性弹性体的纤维组成；其中，在所述底层(71)中和在所述可选的中间层(72)中的热塑性塑料或热塑性弹性体具有在85至100的范围内的肖氏A硬度并构成层状复合体的重量的50％-90％；并且顶层(73)的纤维和可选的中间层(72)中的纤维一起构成层状复合体的重量的10％-50％；

ii)将两个层状复合体(7)彼此堆叠，使得它们的底层(71)彼此接触并且它们的顶层(73)彼此背离；和

iii)通过在热塑性塑料或热塑性弹性体熔化并渗透到两个顶层(73)中的温度下依靠热和压力将两个层状复合体(7)粘合在一起，以形成本发明的片材材料。

13.一种冲压带(2)，该冲压带包括根据权利要求1至11中任一项所述并作为顶层的片材材料(1)和位于下方的牵引层(4)。

14.一种用于从片状工件冲压或切割出区段的方法，包括以下步骤：

a)在根据权利要求1至11中的任一项所述的片材材料上布置片状工件，或者在作为根据权利要求13所述的冲压带的顶层的片材材料上布置片状工件，使得所述片材材料或所述顶层用作所述片状工件的支架；和

b1)使用冲压机从所述片状工件冲压出所述区段，或

b2)用刀或刀片从所述片状工件切下所述区段。