CN114075347A - 制造功能材料的连续方法、功能材料的原料以及功能材料 - Google Patents

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Abstract

提出了一种用于制造功能材料的方法，其中，在至少一个混合步骤(14)中，将粉化的硬质泡沫(16)和至少一种粘合剂(18)混合成原料，并且其中，在至少一个压制步骤(22)中，将所述原料压制成所述功能材料，其中，所述方法至少从所述混合步骤(14)直到并包括所述压制步骤(22)连续地进行。

Description

制造功能材料的连续方法、功能材料的原料以及功能材料
技术领域
本发明涉及用于制造功能材料的方法、为此制造的原料以及由此制造的功能材料。
背景技术
从W.Raβhofer所著的“Recycling von Polyurethan-Kunststoffen(聚氨酯塑料回收)”(Heidelberg：Hüthig GmbH，1994，第386-390页，ISBN 3-929471-08-6)中已知采用不连续方法制造一种由聚氨酯硬质泡沫和粘合剂构成的功能材料。尤其地，原料在此借助压机保持压制，其中，原料在固定式压机中保持模具静置时间直到硬化成功能材料。
在EP3371250B1中描述了如此制造的功能材料，该功能材料尤其是由粉碎的PUR硬质泡沫(聚氨酯硬质泡沫)和/或粉碎的PIR硬质泡沫(聚异氰脲酸酯硬质泡沫)和粘合剂制成。
由于由粉碎的PUR/PIR硬质泡沫制成的散装物品的流动特性和散装物品高度，功能材料的所需品质只能通过相对较宽的修边来确保，因为在由功能材料制成的板的开头和末尾处以及在施加压力时的边缘处，散装物品向外流动并产生所谓的软区，这种软区必须事后去除。这种软区可以通过使用一种装置来避免，该装置将压制物品通过框架封闭并将压机配合精确地移入到框架中。不过，这将是非常复杂的并且由于难以脱模而需要大量时间并且是不经济的。
从WO2019/229007A1已知一种用于纤维复合板的连续压制方法。通常，在要借助压力和温度压实材料的连续工艺中使用所谓的连续热压设备。几十年来，这种压机在木材工业中发挥着重要作用，可以制造种类繁多的单层和多层木刨花板，这些木刨花板具有或不具有表面涂层，并且具有牢固且松散的结构。
然而，待压制的材料、由这些材料制成的原料的配方以及它们对压制工艺的适配对于成功生产和实现功能材料的所需技术产品特性是决定性的。
发明内容
本发明的目的尤其是提供一种在功能材料的必要生产时间方面以及在由此制造的功能材料的品质方面具有改进特性的通用方法。根据本发明，该目的通过权利要求1的特征来实现，而本发明的有利的设计方案和改进方案可以从从属权利要求中获知。
提出了一种用于制造功能材料的方法，其中，在至少一个混合步骤中，将粉化的硬质泡沫和至少一种尤其是在室温和标准压力下液体的粘合剂混合成原料，并且其中，在至少一个压制步骤中，将所述原料压制成所述功能材料，其中，所述方法至少从所述混合步骤直到并包括所述压制步骤连续地进行。功能材料可用作例如绝热材料和/或尤其是用于房屋、家具、建筑业、建筑物、建筑物内部、车辆内部等的材料。特别优选地，功能材料尤其是除了绝热功能之外还构成为结构材料。尤其地，功能材料具有符合EN 12667的至多0.10W/(m·K)、优选小于0.07W/(m·K)的热导率。功能材料尤其具有大于150kg/m3、优选大于300kg/m3、特别优选大于450kg/m3的容积密度。优选地，功能材料具有根据DIN EN 826的大于1MPa、优选大于3MPa、特别优选大于6MPa的压应力。
可选地，所述方法包括粉碎步骤，在该粉碎步骤中，将包含硬质泡沫和/或至少基本上由硬质泡沫形成的物体机械粉碎。物体“基本上由一种材料形成”应尤其应理解为，该物体的总体积和/或总质量的至少50％、优选大于75％、特别优选大于90％由该材料形成。优选地，硬质泡沫尤其是在粉碎步骤之前、粉碎步骤期间和/或粉碎步骤之后与物体的其他成分分离。尤其地，硬质泡沫在粉碎步骤中例如通过碾碎、切碎和/或剁碎被粉化。替代地，硬质泡沫已经以粉化的形式提供。粉化的硬质泡沫尤其是至少基本上由硬质泡沫颗粒形成，尤其是这些硬质泡沫颗粒各自具有硬质泡沫的泡孔结构。粉化的硬质泡沫的至少大部分硬质泡沫颗粒的每个单独的硬质泡沫颗粒在每个方向上具有至少基本上相同大的最大空间延伸。两个值“基本上相同大”应尤其理解为，值的两个可形成的商中的较大者小于5，优选小于3，特别优选小于2。不同的硬质泡沫颗粒的最大空间延伸可以至少基本上相同大或构成为不同大。优选地，粉化的硬质泡沫具有类似面粉的稠度。尤其地，粉化的硬质泡沫的平均粒径小于5mm，优选小于1mm，特别优选小于500μm。优选地，平均粒度至少大于500nm，尤其是大于1μm，特别优选大于100μm。所述方法优选地包括硬质泡沫计量步骤，在该硬质泡沫计量步骤中，将粉化的硬质泡沫从粉末料仓或直接从用于粉化硬质泡沫的粉碎设备传送到连续输送机。连续输送机可以构成为机械输送机、重力输送机或流动输送机。在硬质泡沫计量步骤中，将粉化的硬质泡沫尤其是以可设定的硬质泡沫速率连续地传送到连续输送机。
粘合剂尤其是在实验室条件下，在粘合剂硬化之前优选地呈液体形式。优选地，粘合剂是有机的，替代地是无机的。优选地，粘合剂包括异氰酸酯。特别优选地，粘合剂包括至少一种亚甲基二苯基异氰酸酯(MDI)。替代地或附加地，粘合剂包括甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)、尿素或水玻璃。所述方法尤其是包括粘合剂计量步骤，在该粘合剂计量步骤中，将粘合剂添加到粉化的硬质泡沫中。在粘合剂计量步骤中，尤其是将粘合剂以可设定的粘合剂比率连续地添加到粉化的硬质泡沫中。
在混合步骤中，将粉化的硬质泡沫和粘合剂连续地混合，尤其是借助连续混合机，特别优选地借助螺杆挤出机。优选地，连续输送机将粉化的硬质泡沫连续地供给到连续混合机。优选地，将粘合剂在连续混合机内添加到、尤其是喷入到粉化的硬质泡沫中。尤其地，在混合步骤中连续地生成原料。连续混合机尤其是在混合步骤结束时连续地输出原料并将其尤其是连续地传送到另一连续输送机，尤其是带式输送机和/或链带式输送机。尤其地，连续混合机生成原料的循环带，其从另一连续输送机连续地被输送到尤其是连续操作的连续压机，尤其是连续热压机。
优选地，所述方法包括至少一个预压制步骤，在该预压制步骤中借助连续装置预压实原料。可选地，所述方法包括至少一个分层步骤，在该分层步骤中，将原料的另一层或包括与原料不同质量的硬质泡沫和/或与原料不同的硬质泡沫的另一原料的另一层施加到尤其是预压实的原料上。
在压制步骤中，将尤其是预压实的原料，尤其是如果存在的话，与另外的层一起连续地压制。
优选地，在压制步骤中对原料施加温度，尤其是以便加速粘合剂的化学反应，尤其是加聚和/或缩聚。特别优选地，在压制步骤中，尤其是与循环操作的连续装置或层压机不同，将原料连续地供给到连续压机，从连续压机连续地压制原料，并从连续压机连续地输出功能材料。连续压机将原料尤其是转化为功能材料的循环带，该循环带由另一连续输送机连续地输送到装配站。优选地，所述方法包括装配步骤，在该装配步骤中，从功能材料的循环带分离一子部段。
用于功能材料的可连续操作的制造设备尤其是包括连续输送机、连续混合机、另一连续输送机、用于压制的连续压机、用于预压实的连续装置、装配站、粘合剂罐和粘合剂计量装置、粉末料仓和用于粉化的硬质泡沫的计量装置、和/或粉化装置以及可选为至少一个用于可选填料和/或用于可选覆盖层的存放和计量装置。所述方法尤其是在制造设备的有效正常操作状态期间，尤其是在制造设备启动之后执行。尤其是与不连续的启动-停止操作不同，“连续地”应理解为优选在方法的持续时间内连续地，尤其是无中断地。所述方法尤其是最迟通过手动或自动结束制造设备的常规操作状态来结束，例如通过关闭制造设备、通过触发制造设备的故障状态和/或维护状态等。尤其地，至少硬质泡沫计量步骤、粘合剂计量步骤、混合步骤、预压制步骤和/或压制步骤同时在原料的循环带或原料的前驱体的不同位置处执行。优选地，所述方法尤其是与不连续方法不同，至少从混合步骤、特别优选地至少从硬质泡沫计量步骤、可选地从粉碎步骤，直到并至少包括压制步骤，优选地直到并包括装配步骤以自动化的方式进行，尤其是没有操作者的干预。尤其地，制造设备的控制单元在所述方法期间，尤其是在硬质泡沫计量步骤、粘合剂计量步骤、混合步骤、预压制步骤、压制步骤和/或装配步骤期间，优选全自动地控制或调节制造设备。“控制单元”应尤其理解为具有至少一个控制电子装置的单元。“控制电子装置”应尤其理解为一种具有处理器单元和存储单元以及具有存储在存储单元中的操作程序的单元。尤其地，控制单元在没有操作者干预的情况下控制或调节制造设备，尤其是至少在制造设备的预设定之后或在由操作者将过程参数输入到操作程序中之后。
通过根据本发明的设计方案，可以有利地将由于原料的流动特性而必需的修边保持得很少。尤其地，可以省去垂直于原料的输送方向的修边，该修边尤其是规定了板的尺寸。尤其是在压制区域的边缘处出现的软区可以有利地保持较小。尤其地，可以省去昂贵和/或耗时的限制软区的措施，例如与不连续压机配合精确的用于原料的框架结构。尤其地，具有有利地少的边角料的高质量的覆盖层已经可以被施加到原料上，从而可以有利地且成本低廉地为功能材料提供高质量的覆盖层。尤其地，可以省去用于将覆盖层施加到尤其是由功能材料制成的预切割板的单独的工作步骤。此外，即使在一种具有高的材料厚度、尤其是大于20mm且需要大量蒸汽用于硬化的功能材料的情况下，原料和功能材料内的蒸汽压力可以有利地保持较低，并且尤其是可以避免在不连续压机打开时突然压力降低。由此，可以在压制步骤之后将功能材料中形成裂纹的风险有利地保持较低。尤其地，在具有低的材料厚度、尤其是小于10mm的功能材料的情况下，压制步骤所需的持续时间可以有利地保持较短，尤其是短于制备原料所需的持续时间。由此，可以实现有利地高的制造能力。尤其地，可以有利地快速制造功能材料。此外，可以有利地省去冷却压机。此外，由制造材料制成的板的长度可以有利地任意选择并且尤其是不受连续压机的尺寸的限制。尤其地，可以省去改装制造设备以改变板的长度。
还提出的是，在至少一个方法步骤中，粉化的硬质泡沫由简称为PUR的聚氨酯硬质泡沫、简称为PIR的聚异氰脲酸酯硬质泡沫和/或酚醛硬质泡沫制成。硬质泡沫尤其至少基本上是耐压的。“至少基本上耐压”应尤其根据EN 826标准且有利地理解为耐受大于100kPa、优选大于120kPa的压力。尤其地，“PUR”应理解为符合DIN EN 13165和/或EN 14308的硬质泡沫。尤其地，“PIR”应理解为符合EN 14308和/或ASTM C 1289的硬质泡沫。尤其地，粉化的硬质泡沫至少基本上由热固性塑料形成。硬质泡沫在粉碎之前优选地具有尤其是符合EN 12667的小于0.037W/Km的热导率。优选地，硬质泡沫在粉化之前具有符合EN 12667的小于0.03W/Km、特别优选地小于0.025W/Km的热导率。硬质泡沫颗粒尤其是通过机械粉碎获得，从而硬质泡沫的泡孔结构至少部分保留在硬质泡沫颗粒中。尤其地，单个硬质泡沫颗粒的热导率与粉碎之前的硬质泡沫的热导率至少基本上相同大。尤其地，粉碎的硬质泡沫限制了原料内的热传导。优选地，在混合步骤中和/或在混合步骤之前的粘合剂混合步骤中，将水、尤其是水溶液添加到粘合剂中。尤其地，将水在压制步骤中蒸发。优选地，将所蒸发的水在压制步骤中至少大部分封闭在原料中达硬化持续时间，该硬化持续时间尤其是对应于通过连续压制的连续持续时间。可选地，来自原料和/或来自功能材料的所蒸发的水在硬化持续时间期间部分地释放并且在压制步骤之后优选至少大部分地尤其是连续地释放。“大部分时间”应尤其理解为总体积和/或总质量的至少50％，优选至少75％，特别优选至少90％。尤其地，所蒸发的水设置用于原料内的热交换并且尤其是设置用于粘合剂的均匀硬化。“设置”应尤其理解为特别设计和/或特别配备。针对某一特定功能设置一对象应尤其理解为该对象在至少一种应用状态和/或操作状态下执行和/或实施该特定功能。通过根据本发明的设计方案，可以有利地以节约资源的方式制造功能材料，尤其是从工业残余物和/或边角料制造。
还提出的是，在至少一个方法步骤中，将活化剂的质量分数为至多3％的活化水添加到粘合剂中。活化水尤其是已经提到的设置用于蒸发的水，该水还掺入有活化剂。活化剂的质量分数尤其涉及由水和活化剂组成的水溶液的总质量。尤其地，在粘合剂预混合步骤中，将活化剂溶解在水中以提供水溶液。作为活化剂，添加了例如乙酸钾、辛酸钾、胺活化剂和/或由本领域技术人员认为有意义的另一种活化剂。优选地，活化剂包括小于2％、特别优选小于1％的质量分数。优选地，活化剂包括至少0.01％、特别优选至少0.05％的质量分数。水可以在添加活化剂之前具有生活用水、过滤水、蒸馏水、完全除盐水或超纯水的品质或者，将水，尤其是没有活化剂的水添加到粘合剂中。尤其地，原料的硬化持续时间尤其通过水和活化剂的量与原料和/或功能材料的材料厚度的比率预先确定。通过根据本发明的设计方案，在硬化持续时间相同的情况下，可以有利地将所需水量保持较低和/或在水量相同的情况下，可以将硬化持续时间有利地保持较短。尤其地，在使用较少水量的情况下，可以将连续压机内的蒸汽压力有利地保持较低和/或向原料施加有利地高的温度，从而以较少的水实现相同的蒸汽压力。尤其地，可以实现粘合剂的有利地可靠的硬化。尤其地，可以实现粘合剂的有利地快速的硬化。尤其地，可以进一步提高制造能力。此外，可以将尤其是尽管硬化较快、但由于蒸汽压力在连续压机的输出端处突然下降而形成裂纹的风险有利地保持较低。
此外提出的是，在混合步骤中，将质量分数相对于功能材料的总质量小于10％的粘合剂添加到粉化的硬质泡沫中。优选地，功能材料中粘合剂的质量分数小于9％，特别优选小于8％。任选地，将质量分数占功能材料为至少5％、尤其是大于6％的粘合剂添加到粉化的硬质泡沫中。优选地，粉化的硬质泡沫形成占功能材料的大于60％、优选大于75％、特别优选大于85％的质量分数。可选地，所述方法包括另一混合步骤，该另一混合步骤尤其是在至少设定制造设备中代替混合步骤，尤其是用于制造具有大于500kg/m3和/或大于600kg/m3的容积密度的功能材料，向该功能材料中添加质量分数相对于功能材料的总质量大于10％、尤其是多达12％、优选多大15％、特别优选多达18％的粘合剂。通过根据本发明的设计方案，可以制造具有有利地低的热导率的功能材料。尤其地，可以有利地将原料的对健康有害的成分保持较低。尤其地，可以有利地低成本制造功能材料。
另外提出的是，在至少一个方法步骤中，向原料、粉化的硬质泡沫和/或粘合剂掺入至少一种有机和/或无机填料。优选地，在混合步骤之前和/或期间供给填料。特别优选地，将填料在混合步骤之前供给到粉化的硬质泡沫，尤其是与粉化的硬质泡沫一起供给到连续混合机。填料优选地构成为固体物质，该固体物质以粉末或颗粒的形式添加到粉化的硬质泡沫和/或粘合剂中。替代地，填料或另一填料构成为纤维材料，该纤维材料至少基本上由矿物纤维或非矿物纤维例如玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维或玄武岩纤维形成。填料优选地具有占功能材料的总质量小于20％的质量分数。填料优选地具有占功能材料的总质量大于1％、特别是大于2％的质量分数。通过根据本发明的设计方案，功能材料可以有利地根据应用设置有附加的特性，尤其是功能材料的机械和热特性的有利地低的、尤其是负面的损害。
还提出的是，填料根据符合DIN 13501-1的燃烧反应等级C以阻燃的方式构成功能材料。填料在施加温度时优选地具有膨胀行为，当功能材料的温度超过添加剂的活化温度时，填料的容积密度通过该膨胀行为发生变化。在基本状态下，填料具有尤其是小于5g/cm3的容积密度。优选地，填料的容积密度介于1g/cm3和3g/cm3之间。填料优选地具有至少30cm3/g的膨胀率，尤其是在标准大气中。优选地，填料的膨胀率大于100cm3/g并且优选地在250cm3/g和400cm3/g之间的范围内，尤其是在标准大气中。当功能材料被加热到大于添加剂的活化温度的温度时，填料的膨胀行为尤其是在标准大气中使得填料的体积增大优选至少10倍。填料尤其具有至少90摄氏度的活化温度。优选地，活化温度高于120摄氏度。尤其地，在压制步骤中对原料施加低于活化温度的温度。如果将具有填料的功能材料加热到填料的活化温度，则填料优选地膨胀。当功能材料的温度变得高于填料的活化温度时，填料的体积分数发生变化。填料具有优选至少85％的碳含量，但原则上也可以更低。填料优选地包括石墨。填料特别优选地构成为膨胀石墨。填料尤其具有嵌入石墨层之间的酸分子。如果将填料加热超过活化温度，则层尤其膨胀并且体积增大。功能材料优选地具有对应于符合DIN4102-1的建筑材料等级B1的燃烧性能。根据本发明的设计方案，可以制造有利地安全的功能材料，该功能材料尤其是可在有利地广泛的应用领域中使用，尤其是可准许使用。
另外提出的是，在压制步骤中，在至少设定连续压机时，原料由连续压机压制成材料厚度小于8mm的板，尤其是没有后续研磨。另一连续输送机尤其包括从连续混合机、尤其是通过连续装置到连续压机并且尤其是通过连续压机到装配站的输送方向。输送方向优选地平行于直线。替代地，输送方向包括至少一条曲线、一个偏转点等。连续输送机包括垂直于输送方向的最大输送宽度，在原料计量步骤中借助输送设备的布置在连续混合机处的堆积装置将原料分布在该最大输送宽度上，并且该最大输送宽度优选地沿输送方向具有恒定值。尤其地，堆积装置以至少50cm、优选大于80cm、特别优选大于1.1m的平行于另一连续输送机的输送宽度的最大宽度将原料施加到另一连续输送机上。尤其地，原料在该方法执行期间平行于另一连续输送机的输送方向从另一连续输送机的堆积点不间断地延伸到连续压机，尤其是延伸超过数米。原料和功能材料的材料厚度尤其垂直于输送方向并且垂直于输送宽度延伸。尤其地，连续压机将原料的材料厚度减小到功能材料的材料厚度。尤其地，在至少一个方法步骤中如此设定连续压机，使得产生小于8mm、尤其是小于7mm、优选小于6mm、特别优选小于5mm的功能材料的材料厚度。可选地，也可以针对大于8mm的材料厚度设定连续压机。尤其地，在至少一个方法步骤中，将原料压制成具有大于10mm、尤其是大于40mm、优选大于70mm、特别优选可达100mm的材料厚度的功能材料。尤其地，装配站将具有平行于输送方向的可设定长度的板与从连续压机出来的功能材料的循环带分离。装配站尤其设置成将板在平行于输送方向的最大长度大于1m、优选大于5m、特别优选大于20m的情况下分离，并且尤其是将所分离的板单独或将多个板以堆叠形式供给到运输、包装和/或储存装置。通过根据本发明的设计方案，可以制造具有尤其高的隔绝效果的有利地薄的功能材料。尤其地，功能材料还可以在具有很少可用结构空间的应用中使用。
此外提出的是，在压制步骤中，将原料压制成具有最大允许公差为至多1mm的材料厚度的板，尤其是没有后续研磨。所述方法可选地包括研磨步骤，以便在压制步骤之后提高功能材料的表面品质，其中，材料厚度的最大允许公差已经通过压制步骤而达到。优选地省去研磨步骤，从而板尤其具有有利地高的附着力，用于后续施加覆盖层，例如功能层和/或装饰层。通过根据本发明的设计方案，可以有利地将用于矫直功能材料的材料损失保持较低。
还提出的是，在至少一个方法步骤中，将功能材料粉化，并且用粉化的功能材料至少部分地替代粉化的硬质泡沫。尤其地，功能材料和由功能材料制成的物体可以在所述方法的范围内回收。优选地，在粉碎步骤中将功能材料粉化，尤其是与硬质泡沫一起或分开粉化。可选地，将功能材料的粘合剂残留物尤其是以质量相关和/或密度相关的方式从粉化的功能材料中滤出。替代地，将粘合剂残留物保留在粉化的功能材料中。将粉化的功能材料优选地与尤其是更纯的粉化的硬质泡沫在混合步骤中或在粉碎步骤中混合。替代地，粉化的硬质泡沫完全由粉化的功能材料代替。通过根据本发明的设计方案，可以有利地为硬质泡沫建立闭合回路。尤其地，可以有利地以节约资源的方式且有利地以环境友好的方式制造功能材料。
另外提出的是，在至少一个方法步骤中，依赖于待生产的功能材料的特性设定原料的开放时间。开放时间尤其是指从粘合剂计量步骤到压制步骤的持续时间。尤其地，所设定的开放时间长于最小开放时间，该最小开放时间对于粘合剂和活化水渗透粉化的硬质泡沫以及对于粘合剂和活化水在粉化的硬质泡沫中的尽可能均匀的分布是必要的。尤其地，所设定的开放时间短于最大开放时间，以将原料的干燥、原料内的化学反应、尤其是粘合剂的过早加聚和/或缩聚等保持尽可能少。开放时间可以由操作者或由控制单元依赖于待生产的功能材料的特性来设定。尤其地，开放时间通过连续混合机和/或另一连续输送机的输送速度来确定。
开放时间、尤其是最小和最大开放时间所依赖于的待生产的功能材料的特性包括例如功能材料的密度、功能材料的材料厚度、功能材料中的层数。尤其地，开放时间设定得越高，待生产的功能材料就越密、越厚和/或层数就越多。尤其地，开放时间设定得越低，待生产的功能材料的密度就越小和/或越薄，和/或其具有的层数就越少。通过根据本发明的设计方案，可以有利地灵活地适配功能材料的特性。尤其是，相同的制造设备可以有利地制造各种设计的功能材料，尤其是无需改装。尤其地，可以有利地快速且以有利地可靠的品质制造各种功能材料。
还提出的是，在原料计量步骤中，将原料施加到尤其是至少暂时布置在功能材料处的分离层上，在压制过程之后将该分离层从功能材料去除。优选地，分离层构成为分离纸或分离膜，例如特氟隆膜或无纺布。尤其地，在原料计量步骤之前或开始时，将分离层牵引到另一连续输送机上。特别优选地，继原料计量步骤之后或在原料计量步骤结束时，尤其是在压制步骤之前，将另一分离层布置在原料的背离分离层的一侧上。尤其地，分离层、原料和另一分离层在压制步骤之前形成夹层结构。特别优选地，将分离层和/或另一分离层在压制步骤之后或在装配步骤之后从功能材料剥离，替代地磨掉。通过根据本发明的设计方案，可以有利地以很小的磨损操作连续压机。尤其地，可以有利地将连续压机和/或连续输送机内的沉积物保持较少。尤其地，可以有利地长时间免维护地执行压制步骤。此外，可以通过剥离分离层来制造功能材料的有利地粗糙的表面，后续施加的涂层有利地可靠地粘附在该粗糙的表面上。
还提出的是，在原料计量步骤中，将原料施加到覆盖层上，该覆盖层在压制过程之后与硬化的原料以材料配合的方式连接。在原料计量步骤之前或开始时将覆盖层布置在分离层上或另一连续输送机上。可选地，继原料计量步骤之后或在原料计量步骤结束时，尤其是在压制步骤之前，将另一覆盖层布置在原料的背离覆盖层的一侧上。尤其地，覆盖层、原料和另一覆盖层在压制步骤之前形成夹层结构。覆盖层和另一覆盖层可以由相同或不同的材料制成。覆盖层和/或另一覆盖层可以至少基本上由有机材料例如三聚氰胺树脂和/或聚氯乙烯(PVC)或无机材料例如铝形成。特别优选地，将分离层和/或另一分离层，如果存在的话，在压制步骤之后或在装配步骤之后从覆盖层剥离，替代地磨掉。通过根据本发明的设计方案，功能材料可以有利地根据应用配备附加特性。例如，覆盖层可以设计为防潮层、抗微生物保护层、防风化层、隔音层、高品质装饰层等。尤其是可以省去用于将覆盖层施加到功能材料上的后续施加步骤，从而可以有利地快速且有利地低成本地制造具有覆盖层的功能材料。
此外，提出了一种用于借助根据本发明的方法制造功能材料的原料。原料优选地至少包括粉化的硬质泡沫和/或粉化的功能材料。原料尤其包括液体粘合剂。原料优选地包括活化水或水，尤其是不含活化剂。优选地，活化水或水具有占原料至少0.5％、优选大于1％、特别优选大于2％的质量分数。优选地，活性水或水占原料的质量分数小于7.5％，优选小于5％，特别优选小于3％。原料优选地包括填料。优选地，粉化的硬质泡沫和/或粉化的功能材料、粘合剂、可选地填料以及活化水或水均匀地分布在原料中，其中，尤其是在多层的情况下，分布至少以分层方式是均匀的。通过根据本发明的设计方案，可以提供用于功能材料的原料，该原料可以有利地连续地且有利地快速地加工。
此外，提出了一种通过根据本发明的方法制造的功能材料。功能材料尤其具有符合EN 12667的至多0.10W/(m·K)、优选小于0.07W/(m·K)的热导率。功能材料具有尤其大于150kg/m3、优选大于300kg/m3、特别优选大于450kg/m3的容积密度并且尤其具有根据DINEN 826的大于1MPa、优选大于3MPa、特别优选大于6MPa的压应力。功能材料优选地是防腐和不可腐的。功能材料优选地耐矿物油、溶剂以及稀释的碱和酸。优选地，功能材料具有符合DIN EN 12089的大于1MPa、优选大于2MPa、特别优选大于4MPa的弯曲强度。优选地，功能材料具有符合DIN EN 12090的大于250kPa、优选大于500kPa、特别优选大于1MPa的剪切强度。功能材料具有符合DIN EN 12090的尤其大于250kPa、优选大于500kPa、特别优选大于1MPa的抗剪强度。此外，功能材料优选地针对木螺钉6×60的表面拔出具有符合DIN EN 14358的至少4.5N/mm2、优选大于6N/mm2、特别优选大于7.5N/mm2的螺钉拔出强度。仅由粉化的硬质泡沫和粘合剂形成的功能材料的基本成分尤其具有与符合DIN EN 13501-1的燃烧反应等级E和符合DIN 4102-1的建筑材料等级B2对应的燃烧性能。功能材料通过填料具有与符合DIN EN 13501-1的至少一种燃烧反应等级C和符合DIN 4102-1的至少一种建筑材料等级B1对应的燃烧性能。通过根据本发明的设计方案，可提供有利地稳定且同时有利地隔热的功能材料，该功能材料可以有利地低成本地、有利地以节约资源的方式、有利地快速地和/或以有利地低的特性波动、尤其是容积密度波动来制造。
根据本发明的方法、根据本发明的原料和/或根据本发明的功能材料应在此不限于上述应用和实施方式。尤其地，根据本发明的方法、根据本发明的原料和/或根据本发明的功能材料可以具有与本文中所提及的单独的元件、构件和单元以及方法步骤的数量不同的数量，以实现本文中所描述的功能方式。此外，在本公开中规定的数值范围的情况下，在规定范围内的数值也应视为公开且可任意使用。
附图说明
另外的优点从以下的附图说明中显现出来。在附图中示出了本发明的实施例。附图、说明书和权利要求包含许多组合特征。本领域技术人员也将适当地单独考虑特征并将它们合并成有意义的另外的组合。在附图中：
图1示出了根据本发明的方法的示意图；和
图2示出了根据本发明的功能材料的示意图。
具体实施方式
图1示出了用于制造功能材料12的方法10的流程。功能材料12由至少一种硬质泡沫16和粘合剂18制成。将硬质泡沫16粉化，掺入粘合剂18并压制成功能材料12。
方法10尤其包括粉碎步骤46。方法10包括硬质泡沫计量步骤30。方法10可选地包括水分测量步骤32。方法10优选地包括填料计量步骤34。方法10优选地包括粘合剂预混合步骤36。方法10包括粘合剂计量步骤38。方法10包括混合步骤14。方法10优选地包括原料质量计量步骤50。方法10尤其包括预压制步骤40。方法10包括压制步骤22。方法10优选地包括装配步骤42。方法10至少从混合步骤14直到并包括压制步骤22连续地进行。特别优选地，方法10从硬质泡沫计量步骤30直到并包括压制步骤22连续地进行。尤其地，硬质泡沫计量步骤30、填料计量步骤34、可选为粘合剂预混合步骤36、粘合剂计量步骤38、混合步骤14、预压制步骤40和压制步骤22连续地且尤其是在时间上彼此并行执行。水分测量步骤32可以连续地、有规律地或随机地进行。装配步骤42不连续地执行，尤其是通过对功能材料12的时间测量和/或长度测量来触发。粉碎步骤46可以连续地或不连续地进行。优选地，粉碎步骤46不依赖于方法10的其他方法步骤进行。
硬质泡沫16在粉化之前具有小于0.037W/Km的热导率。在粉碎步骤46中，粉化的硬质泡沫16由简称为PUR的聚氨酯硬质泡沫、简称为PIR的聚异氰脲酸酯硬质泡沫和/或酚醛硬质泡沫制成。在粉碎步骤46中将硬质泡沫16机械粉碎，尤其是粉化。优选地，将粉化的硬质泡沫16暂时储存在粉末料仓中。在硬质泡沫计量步骤30中将粉化的硬质泡沫16连续地施加到连续输送机上。连续输送机将粉化的硬质泡沫16输送到连续混合机。在水分测量步骤32中，优选地确定粉化的硬质泡沫16的水分含量，例如借助水分测量装置或通过称量粉化的硬质泡沫16的固定体积并与已知水分的参考值进行比较，尤其是在没有水分的情况下。水分测量步骤32可以在硬质泡沫计量步骤30之前或之后进行。
在填料计量步骤34中向粉化的硬质泡沫16掺入至少一种有机和/或无机填料26。填料26根据符合DIN 13501-1的燃烧反应等级C以阻燃的方式构成功能材料。填料26尤其构成为膨胀石墨。填料计量步骤34优选地在水分测量步骤32之后并且尤其是在混合步骤14之前进行。特别优选地，在填料计量步骤34中将填料26连续地施加到粉化的硬质泡沫16上并且尤其是与该粉化的硬质泡沫16一起由连续输送机供给到连续混合机。
在粘合剂预混合步骤36中，将活化剂的质量分数为至多3％的活化水24添加到粘合剂18中。优选地，控制单元依赖于水分测量步骤32以及尤其是依赖于功能材料12的待实现的密度和材料厚度48控制或调节所添加的活化水24的量(参见图2)。在粘合剂计量步骤38中将粘合剂18与活化水24混合并连续地添加到尤其是在连续混合机内的粉化的硬质泡沫16中。替代地，将粘合剂18和活化水24彼此分开地放入、尤其是喷入到连续混合机中。
在混合步骤14中将粉化的硬质泡沫16和粘合剂18尤其是与填料26和活化水24一起混合成原料20。在混合步骤14中，将质量分数相对于功能材料12的总质量小于10％的粘合剂18添加到粉化的硬质泡沫16中。在原料计量步骤50中，布置在连续混合机处的堆积装置将原料20连续地传送到另一连续输送机，尤其是传送带。在原料计量步骤50中将原料20可选地施加到覆盖层上，该覆盖层在压制过程22之后与硬化的原料以材料配合的方式连接。在原料计量步骤50中将原料20施加到分离层上，在压制过程22之后将该分离层从功能材料去除。当功能材料12应包括覆盖层时，将分离层施加到另一连续输送机上，将覆盖层施加到分离层上并且将原料20施加到覆盖层上。依赖于待生产的功能材料12的特性设定原料20的开放时间。尤其地，另一连续输送机的输送速度由控制单元依赖于待生产的功能材料12的特性来设定或调节。
在预压制步骤40中借助连续装置预压实原料20。可选地，将原料20或另一原料20的至少一个另外的层施加到预压实的原料20上并然后预压实。在压制步骤22中将尤其是预压实的原料20压制成功能材料12。尤其地，连续压机在压制步骤22中向原料20施加压力和温度。优选地，由连续压机引起的温度低于填料26的活化温度，在该活化温度下填料26优选地具有膨胀行为。连续压机在压制步骤22中使活化水24蒸发。连续压机在压制步骤22期间将所蒸发的水24绝大部分封闭在原料20中，尤其是直到粘合剂18硬化为止。尤其地，在用于功能材料12的连续压机的出口处，功能材料12从连续压机连续地释放所蒸发的水24。在压制步骤22中，在至少设定连续压机时，原料20由连续压机压制成材料厚度小于8mm的板28，尤其是没有后续研磨。由功能材料12制成的板28示例性地在图2中示出。在压制步骤22中将原料20压制成具有最大允许公差为至多1mm的材料厚度48的板28，尤其是没有后续研磨。在装配步骤42中，将板28与从连续压机连续地出现的功能材料12分离，尤其是切离和/或锯离。由功能材料12制成的板28例如作为隔热材料和/或建筑材料得到应用44。由功能材料12制成的板28可以尤其是在应用44之后借助方法10回收。尤其地，在应用44之前或期间发生的板28的边角料可以回收。将功能材料12粉化，使得粉化的硬质泡沫可以至少部分地由粉化的功能材料替代。
附图标记说明：
10 方法
12 功能材料
14 混合步骤
16 硬质泡沫
18 粘合剂
20 原料
22 压制步骤
24 活化水
26 填料
28 板
30 硬质泡沫计量步骤
32 水分测量步骤
34 填料计量步骤
36 粘合剂预混合步骤
38 粘合剂计量步骤
40 预压制步骤
42 装配步骤
44 应用
46 粉碎步骤
48 材料厚度
50 原料计量步骤

Claims (14)

1.一种用于制造功能材料的方法，其中，在至少一个混合步骤(14)中，将粉化的硬质泡沫(16)和至少一种粘合剂(18)混合成原料，并且其中，在至少一个压制步骤(22)中，将所述原料压制成所述功能材料，其中，所述方法至少从所述混合步骤(14)直到并包括所述压制步骤(22)连续地进行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在至少一个方法步骤中，所述粉化的硬质泡沫(16)由简称为PUR的聚氨酯硬质泡沫、简称为PIR的聚异氰脲酸酯硬质泡沫和/或酚醛硬质泡沫制成。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在至少一个方法步骤中，将活化剂的质量分数为至多3％的活化水(24)添加到所述粘合剂(18)中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述混合步骤(14)中，将质量分数相对于所述功能材料的总质量小于10％的所述粘合剂(18)添加到所述粉化的硬质泡沫(16)中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在至少一个方法步骤中，向所述原料、所述粉化的硬质泡沫(16)和/或所述粘合剂(18)掺入至少一种有机和/或无机填料(26)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述填料(26)根据符合DIN 13501-1的燃烧反应等级C以阻燃的方式构成所述功能材料。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述压制步骤(22)中，在至少设定连续压机时，所述原料由所述连续压机压制成材料厚度小于8mm的板(28)，尤其是没有后续研磨。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述压制步骤(22)中，将所述原料压制成具有最大允许公差为至多1mm的材料厚度的板(28)，尤其是没有后续研磨。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在至少一个方法步骤中，将所述功能材料粉化，并且用所述粉化的功能材料至少部分地替代所述粉化的硬质泡沫(16)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在至少一个方法步骤中，依赖于待生产的所述功能材料的特性设定所述原料的开放时间。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在原料计量步骤(50)中，将所述原料施加到分离层上，在压制过程(22)之后将所述分离层从所述功能材料去除。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在原料计量步骤(50)中，将所述原料施加到覆盖层上，所述覆盖层在压制过程(22)之后与所述硬化的原料以材料配合的方式连接。
13.一种用于借助根据前述权利要求中任一项所述的方法制造功能材料的原料。
14.一种通过根据权利要求1至12中任一项所述的方法制造的功能材料。
CN202110918596.3A 2020-08-13 2021-08-11 制造功能材料的连续方法、功能材料的原料以及功能材料 Pending CN114075347A (zh)

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