CN117120264A - 用于生产装饰性热塑性复合板的在线层压工艺 - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
本公开描述了生产轻质增强热塑性复合板的在线系统和在线方法。在线系统和在线方法可用于以自动化方式生产具有更光滑表面和增强性能的复合板。所生产的复合板可包括装饰层,与没有装饰层的复合板相比,该装饰层可提供整体更光滑的面板表面。
Description
优先权申请
本申请要求于2020年11月12日提交的美国申请No.63/112,914、于2021年2月3日提交的美国申请No.63/145,073以及于2021年5月13日提交的美国申请No.63/188,358的优先权。这些申请中的每一个的全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本文所述的某些配置涉及可生产装饰性面板的在线(in-line)层压工艺。在一些示例中,装饰性面板可用于休闲车或建筑应用。
背景技术
装饰性面板的生产可能既费时又繁琐。在许多情况下,面板的不同组件是在不同的过程中或在不同的位置生产的。
发明内容
某些方面、配置、实施例和示例描述了可用于生产可用于休闲车或建筑应用的装饰板的在线工艺。
一方面,描述了使用在线系统生产热塑性复合制品的方法。在某些配置中,在线工艺包括在水溶液中结合增强材料和热塑性材料。在线工艺还可以包括将具有组合的增强材料和热塑性材料的水溶液布置到移动支撑件上。在线工艺还可以包括从移动支撑件上布置的水溶液中去除水分以形成包含由增强材料和热塑性材料形成的开孔结构的网状物。在线工艺还可以包括在移动支撑件上干燥网状物以提供多孔芯层。在线工艺还可以包括加热移动支撑件上干燥的多孔芯层,以熔化加热的多孔芯层的热塑性材料。在线工艺还可以包括将第一表层设置在移动支撑件上的加热的多孔芯层的第一表面上。在线工艺还可以包括将第二表层设置在移动支撑件上的加热的多孔芯层的第二表面上。在线工艺还可以包括向加热的多孔芯层施加压力以提供热塑性复合制品,该多孔芯层包括位于移动支撑件上的布置的第一表层和布置的第二表层。
在某些实施例中,多孔芯层在高于热塑性材料的熔点且低于增强材料的熔点的第一温度下被加热。在一些实施例中,在线工艺可以包括将泡沫添加到具有组合的增强材料和热塑性材料的水溶液中。在其他实例中,在线工艺可包括将膨松剂(lofting agent)添加到具有组合的增强材料和热塑性材料的水溶液中。在另外的示例中,在线工艺可以包括将第一表层配置为纱布。在一些实施例中,在线工艺可以包括将第二表层配置为图案化层。在某些示例中,图案化层的图案包括以下图案中的一种或多种:木纹图案、大理石图案、瓷砖图案、随机散点图案、风车图案、人字形图案、积木式图案、偏置交错砌砖图案、错位图案、网格图案、垂直堆叠图案、法式图案、编织篮子图案、菱形图案或锯齿形图案。在其他实施例中,热塑性材料包括聚烯烃,并且增强材料包括无机纤维。
在一些实例中,热塑性复合制品的表面粗糙度(Ra)在加工方向和横向方向上小于3微米,该表面粗糙度(Ra)根据ISO 4287:1997通过触针轮廓仪测得。在其他实施例中,热塑性复合制品的表面粗糙度(Ra)在加工方向和横向方向上小于2微米,该表面粗糙度(Ra)根据ISO 4287:1997通过触针式轮廓仪测得。
在一些实施例中,第一表层设置在加热的多孔芯层上,而不在第一表层和加热的多孔芯层之间使用任何粘合剂。在某些实施例中,在线工艺包括在将第二表层设置在第二表面上之前,将粘合剂设置在加热的多孔芯层的第二表面上。在一些实施例中,粘合剂包括聚烯烃或聚氨酯。在某些示例中,在线工艺包括在热塑性复合板的第一端切割出凹槽。在其他示例中,在线工艺包括在热塑性复合板的第二端切割出榫舌。
在一些实施例中,在线工艺包括在将第一表层设置在第一表面上之前和在将第二表层设置在第二表面上之前,压实加热的多孔芯层。
在某些示例中,在线工艺包括在压实热塑性复合制品之后,加热热塑性复合制品以增加热塑性复合制品的总厚度。
在另外的示例中,在线工艺包括在将第二表层设置在加热的多孔芯层的第二表面上之前,将图案印刷到第二表层上。
在其他实施例中,在线工艺包括在将第二表层设置在加热的多孔芯层的第二表面上之后,将图案印刷到第二表层上。
在其他实施例中,在线工艺包括压缩加热的多孔芯层的横向边缘,其中加热的多孔芯层的压缩的横向边缘的厚度小于加热的多孔芯层的中心区域处的厚度。
另一方面,提供了一种配置成生产热塑性复合制品的在线系统。在某些实施例中,在线系统包括构造成接收水溶液、热塑性材料和增强材料的流体贮存器,其中流体贮存器构造成在水溶液中混合热塑性材料和增强材料,以提供热塑性材料和增强材料在水溶液中的均匀分散体。在其他实施例中,在线系统包括移动支撑件,其流体连接到流体贮存器并且被构造成从流体贮存器接收均匀分散体并将均匀分散体保持在移动支撑件上。在一些实例中,在线系统包括压力装置,该压力装置构造成从移动支撑件上的均匀分散体中去除水分,以提供包括由增强材料和热塑性材料形成的开孔结构的网状物。在某些示例中,在线系统包括配置为干燥和加热移动支撑件上的网状物以在移动支撑件上提供多孔芯层的装置。如果需要,也可以使用单独的干燥装置和加热装置。在其他示例中,在线系统包括配置成加热移动支撑件上的多孔芯层以熔化多孔芯层的热塑性材料的加热装置。在另外的示例中,在线系统包括构造成接收第一表层材料的第一供应装置,其中第一供应装置配置为将第一表层材料作为第一表层提供到移动支撑件上的多孔芯层的第一表面上。在其他实施例中,在线系统包括配置成接收第二表层材料的第二供应装置,其中第二供应装置配置为将第二表层材料作为第二表层提供到移动支撑件上的多孔芯层的第二表面上。在另外的配置中,在线系统包括压实装置,该压实装置构造成通过向加热的多孔芯层、布置的第一表层和布置的第二表层施加压力,以将加热的多孔芯层与布置的第一表层和布置的第二表层压实在一起,从而提供基本上平坦的热塑性复合制品。
在某些实施例中,第一供应装置配置成接收第一表层材料的卷材。在其他实施例中,第二供应装置配置成接收第二表层材料的卷材。在另外的实施例中,在线系统还包括配置成在热塑性复合制品离开移动支撑件时,将热塑性复合制品切割成单独的片材的装置。在一些示例中,在线系统包括位于压实装置之后的第二加热装置,其中第二加热装置配置为加热热塑性复合材料制品以增加压实后的热塑性复合材料的总厚度。在其他构造中,在线系统包括流体连接到流体贮存器的喷雾器,其中喷雾器配置为将均匀分散体喷洒到移动支撑件上。在一些实施例中,在线系统包括粘合剂贮存器,该粘合剂贮存器配置成在将第二表层布置在加热的多孔芯层的第二表面上之前,将粘合剂添加在加热的多孔芯层的第二表面上。
在某些配置中,在线系统包括印刷机,该印刷机配置为在第二表层设置在加热的多孔芯层的第二表面上之后,在第二表层上印刷图案。在其他实施例中,在线系统包括印刷机,该印刷机配置为在将第二表层设置在加热的多孔芯层的第二表面上之前,在第二表层材料上印刷图案。在一些实施例中,在线系统包括配置成控制移动支撑件的移动的处理器。
在另一方面,休闲车(RV)壁包括第一层压轻质增强热塑性复合材料制品,该第一层压轻质增强热塑性复合材料制品包括多孔芯层、多孔芯层的第一表面上的第一表层和多孔芯层的第二表面上的图案化的第二表层。在一些示例中,RV壁包括在泡沫层的第一表面连接到第一层压轻质增强热塑性复合材料制品的泡沫层,其中泡沫层通过第一层压轻质增强热塑性复合材料制品的第一表层联接到第一层压轻质增强热塑性复合材料制品,因此图案化的第二表层存在于休闲车壁的内表面上。在其他实施例中,RV壁包括在支撑结构的第一表面处联接到泡沫层的第二表面的支撑结构。在另外的示例中,RV壁包括连接到支撑结构的第二表面的第二层压轻质增强热塑性复合材料制品,其中第二层压轻质增强热塑性复合材料制品包括多孔芯层、在多孔芯层的第一表面上的第一表层和在多孔芯层的第二表面上的第二表层。在一些实施例中,RV壁包括连接到第二层压轻质增强热塑性复合制品的外部面板。在一些示例中,外部面板包括玻璃纤维或铝。在其他示例中,支撑结构包括管道或网络结构。
在某些实施例中,图案化的第二表层包括以下图案中的一种或多种:木纹图案、大理石图案、瓷砖图案、随机散点图案、风车图案、人字形图案、积木式图案、偏置交错砌砖图案、错位图案、网格图案、垂直堆叠图案、法式图案、编织篮子图案、菱形图案或锯齿形图案。在一些实施例中,第一层压轻质增强热塑性复合制品的第一表层包括纱布。在其他实施例中,第一层压轻质增强热塑性复合材料制品中的多孔芯层包括网状物,该网状物包括由热塑性材料固定在一起的增强纤维形成的开孔结构。在其他实施例中,第二层压轻质增强热塑性复合制品中的多孔芯层包括网状物,该网状物包括由热塑性材料固定在一起的增强纤维形成的开孔结构。在某些示例中,每个多孔芯层中的热塑性材料独立地包含聚烯烃。在一些实施例中,每个多孔芯层中的增强材料包含玻璃纤维。在其他实施例中,每个多孔芯层中的热塑性材料是聚丙烯。
在另一方面,休闲车包括车顶、连接到车顶的侧壁和连接到侧壁的底板,从而在休闲车内提供内部空间,其中至少一个侧壁包括如本文所述的休闲车壁板。在一些实施例中,休闲车包括轮子以允许牵引或驾驶休闲车。
下面将描述另外的方面、配置、实施例和示例。
附图说明
下文描述了一些特定的示意图,以帮助通过参考附图更好地理解本文中描述的技术,其中:
图1是显示根据一些实施例的休闲车侧壁的简化图;
图2是显示根据一些实施例的可以使用的在线工艺的某些步骤的框图;
图3是显示根据某些示例的可用于将材料添加到混合罐中的某些组件的图示;
图4A和图4B是根据一些实施例的移动支撑件的图示;
图5A、图5B和图5C是根据某些实施例的干燥装置的示意图;
图6A和图6B是显示根据某些实施例的将表层施加到芯层的图示;
图7是显示根据一些示例的可用于将粘合剂施加到芯层的表面的粘合剂层贮存器的图示;
图8A和图8B是显示根据一些示例的可用于在线工艺中的辊子的图示;
图9是显示根据某些实施例的可用于将移动的复合制品切割成单独的复合制品的切割装置的图示;
图10A、图10B、图10C、图10D、图10E、图10F、图10G、图10H、图10I、图10J、图10K、图10L、图10M、图10N和图10O显示根据一些示例的可存在于图案化表层上的不同图案;
图11A、图11B、图11C和图11D是根据某些实施例的可用于执行在线工艺的系统的图示;
图12是根据某些实施例的可用于执行在线工艺的系统的另一个图示;
图13是根据某些实施例的可用于执行在线工艺的系统的另一个图示;
图14是根据一些实施例的休闲车(RV)壁的图示;
图15是根据一些示例的可包括如本文所述的RV壁的休闲车的图示;
图16A和图16B是显示木纹图案(图16A)和大理石图案(图16B)的照片;
图17A和图17B是显示根据某些实施例的用于平展拉伸试验的样本的图示;
图18A和图18B是显示某些测试样本的峰值负载(图18A)和弯曲挠度(图18B)的图示;以及
图19A和19B显示了测试样品和参考样品的吸声测试结果。
具体实施方式
鉴于本申请的益处,本领域普通技术人员将认识到,本文描述的不同面板层不一定按比例显示。除非在与特定配置相关的描述中特别指出,否则任何一面板层都不需要限定为特定材料。装饰性面板的厚度、布置和最终用途可能会有所不同。
在某些实施例中,本文所描述的方法可用于制造用于建筑应用、例如休闲车的交通工具和其他用途的装饰面板。休闲车(RV)(包括房车和拖挂式车辆)可以将由轻质玻璃纤维增强的热塑性复合板结合到侧壁、顶板、车顶或底板部件中以减轻重量。与传统的木材复合材料(即胶合板)相比,聚合物复合材料具有许多优点,例如更好的耐用性、不含甲醛、重量更轻以提高燃油效率、改进的声学性能、防水和防霉以及阻燃性,这得益于于玻璃和热塑性树脂基体的高度功能整合。在一些配置中,增强纤维,例如玻璃纤维,可以赋予树脂基体有利的弹性模量,从而在最小的重量增加下增强性能。所得复合材料的性能至少部分取决于芯材的配方(纤维/树脂比)、单位面积重量(面密度)、面板应用厚度和功能性表层材料。
在某些实施例中,装饰层(有时在本文中称为装饰层(décor))可用于覆盖/隐藏下面的具有多孔结构和粗糙纹理的材料,并提供更自然的材料外观。例如,装饰性表层可以在在线工艺中粘合到下面的网状物或芯层,因此装饰性表层通常不能与复合芯分离。所得的复合制品可表现出强抗拉强度,这消除了RV的侧壁结构内各层之间界面处的装饰性表层//芯层的脱层问题。装饰性表层材料还可以提高板材的抗弯刚度,尤其是在机械方向上的抗弯刚度。带图案的面板还可以通过ASTM E84 A级阻燃等级分类测试。
在某些实施例中,轻质增强热塑性塑料(LWRT)复合材料可用作RV的侧壁和车顶应用。RV的侧壁结构通常包括外墙材料、泡沫绝缘材料(例如PET、EPS或蜂窝泡沫)和内墙层,所有这些材料均层压或粘合在一起,然后安装到车顶和底板上,从而为整个车辆单元提供强度。例如,参考图1,图1中的简化示意图示出了RV 100和RV的侧壁110。侧壁110的分解图包括玻璃纤维外部112、LWRT层114、底架116(例如金属笼或管状结构)、泡沫118和通常位于RV的内表面上的另一个LWRT层120。LWRT层120可以包括RV内部的内表面上的装饰图案,RV内部的人可以看到该装饰图案。如下所述,LWRT层120可包括与装饰性表层和可选的额外表层组合的多孔网。在传统的生产方法中,装饰纸或乙烯基薄膜是离线地(离开装配线地(off-line))施加于基材(通常是胶合板)上的。然而,在过去几年中,对于甲醛排放、胶合板耐久性差以及使用聚氨酯(PUR)胶水将装饰材料粘合到胶合板上的离线层压工艺的高成本的问题的担忧,促使人们对通过将装饰材料在线地层压到耐用的复合板上来开发产品产生了兴趣。根据设计/图案的不同,与离线层压的胶合板/装饰板相比,在线层压的装饰性复合板可提供类似的或更好的高质量的表面、光泽和颜色。
在某些实施例中,生产装饰板的在线工艺可包括许多步骤,这些步骤通常使用处理器或计算机以自动化方式控制(如下文更详细描述的)。该工艺的某些步骤,以及每个步骤使用/生产的各种材料通过图2中的方框图显示。LWRT层通过组合热塑性材料(TP,例如热塑性树脂)和增强材料(RM)以形成分散体或混合物202来制备。然后,可以将该混合物沉积到合适的移动支撑件上以提供由增强材料和热塑性树脂形成的网状物204。所得网状物可包括由热塑性材料固定在适当位置的增强纤维的开孔结构。可将所得网状物加热并干燥以软化或熔化热塑性树脂并形成多孔芯层206。然后,可以将一个或多个表层施加到形成并加热的多孔芯层的表面上。例如,可施加装饰层以形成LWRT复合制品208。所得的LWRT复合材料可压实成平板210,该平板210可用于形成RV面板或其他复合面板。例如,可以切割移动支撑件上的平板210以提供单独的LWRT复合制品212。下面将更详细地描述工艺条件、步骤和材料的各种示意图。
如图3所示,热塑性材料可存在于贮存器302中,并且增强纤维(或其他增强材料)可存在于第二贮存器304中。热塑性材料和增强纤维中的每一种都可以定量地、喷射地或以其他方式引入混合罐306中的水溶液中,其中混合罐306包含水、液体或水溶液。如果需要,泡沫或其他添加剂(如下所述)可以存在于混合罐306中。可将热塑性材料和增强纤维在合适的温度下混合合适的时间以提供纤维和热塑性材料的基本均匀的水分散体。例如,材料可以在室温(例如约25摄氏度)下混合,或通过加热或冷却混合罐,材料可以高于室温或低于室温。在一些实施例中,可以将材料连续添加到混合罐306中以允许分散体连续沉积到如下所述的移动支撑件上。确切的混合时间可能会因为所使用的材料而不同,但是示例性的混合时间包括10秒至约10分钟,更特别地,约30秒至约5分钟。然而,如上所述,在材料连续添加到混合罐306的情况下,混合是持续进行的。混合罐306可包括桨式混合器、叶轮或其他促进混合的装置。
在某些实施例中,参考图4A,混合罐306中的分散体可以被喷射、滴落或以其他方式沉积到移动支撑件410上。虽然移动支撑件410在本文描述的某些图中显示为单个部分,但是移动支撑件410可以根据需要分成两个或更多个单独的部分。混合罐306可以流体耦合到多个喷头402,喷头402可以将分散体喷洒到移动支撑件410的表面上。如图4B所示,移动支撑件410可以是多孔的或包括可以接收分散体的网状物。根据每平方米要沉积的材料量,确切的沉积速率可能会有所不同。移动支撑件410可以以连续且恒定的速度移动以允许分散体沿着移动支撑件410的顶表面连续喷射。在分散体的沉积期间,移动支撑件410在喷头下方的区域可以被加热、冷却或处于室温下。如下所述,移动支撑件410的不同区域可具有不同温度。移动支撑件410的确切尺寸可以变化,通常移动支撑件为大约4英尺宽,并且移动支撑件410的网孔或孔的尺寸为大约60个开口每平方英寸至大约80个开口每平方英寸。移动支撑件410允许接收分散体并将接收到的分散体移动到在线系统的其他站点或工位。在移动支撑件410的末端,形成的LWRT制品可以被切割和堆叠。移动支撑件410允许连续形成LWRT制品。在某些实施例中,移动支撑件410可分成两个或更多个单独的部分或段。例如,湿的板坯可以在成型带上形成,然后例如手动地或自动地转移到单独的干燥带上,在此处它可以通过烘箱或其他干燥装置。
在某些实施例中,参考图5A,具有热塑性材料和增强纤维的分散体的移动支撑件410可以转移到干燥装置510。干燥装置510可提供热量和/或负压(真空)以从移动支撑件上的网状物502去除水分并留下移动支撑件510上的增强纤维和热塑性材料。该过程可以形成具有高孔隙率的芯层512(参见图5B),其包括由热塑性材料保持在适当位置的增强纤维形成的开孔结构。如果需要,其他材料也可以存在于该芯层中或喷涂到该芯层512上。例如,可以在形成的芯层512的表面上喷涂来自贮存器的粘合剂。用于加热网状物502和/或芯层512的确切温度可以变化并且期望温度高于热塑性材料的熔点且低于增强纤维的熔点。在一些示例中,移动支撑件410本身可以被加热,而在其他示例中,干燥装置510可以包括加热元件或配置为烘箱或其他加热装置。如果需要,干燥装置510和移动支撑件410都可以为移动支撑件410上的网状物502提供热量。在一些情况下,移动支撑件410可包括导热材料,导热材料可保留来自干燥装置510的热量以在施加表层或其他材料期间帮助芯层512保持在软化形式。在一些示例中,可以存在与干燥装置510分开的压力装置520(参见图5C)。例如,可对网状物502施加真空以从网状物中去除水分并留下增强材料和热塑性材料。压力装置520通常在干燥装置510的上游并且设计成从网状物502移除至少40%体积的水分,更特别地,从网状物502移除约60%体积的水分。如果需要,另一个压力装置(未示出)可以在压力装置520的下游。
在某些实施例中,当芯层512离开干燥装置510时,可以以自动的方式将一个或多个表层施加到芯层的表面。参考图6A,示出了当芯层512离开移动支撑件410时将表层610施加到芯层512的图示。例如,表层610可以作为表层材料的卷材605存在,该卷材605展开并以连续的方式施加到芯层512的一个表面。如图6B所示,第二表层620可以从包括第二表层材料的第二卷材615施加到芯层512的第二表面。表层610、620可在室温下施加,即使芯层512仍可被加热,或者芯层512以高于室温的温度存在于移动支撑410上。可替代地,可在施加到芯层512的表面之前加热卷材605、615或表层610、620或卷材和表层两者。表层610、620通常可以以连续的方式施加以形成热塑性复合制品,热塑性复合制品包括芯层512、第一表层610和可选的第二表层620。虽然未示出,但是可以使用类似的过程在表层610、620的顶部施加额外的表层。
在一些实施例中,可能需要在将表层610施加到芯层512之前将粘合层施加到芯层512上。在这种情况下,可以存在粘合剂贮存器720(参见图7),该粘合剂贮存器720用于在施加表层610之前将粘合剂喷射在芯层512的表面上,因此在芯层512的表面上存在粘合层722。具体使用的粘合剂可以是热塑性粘合剂、热固性粘合剂或其组合。虽然未示出,但也可以在将表层620施加到芯层512之前将粘合剂施加到芯层512的相对表面。示例性的粘合剂包括聚烯烃粘合剂、聚氨酯粘合剂及其组合。
在某些实施例中,可以通过向复合制品的表面施加压力来压实所得热塑性复合制品。例如并参考图8A,复合制品可在辊810、812之间通过以压实复合制品并增强表层610、620与芯层512的结合。辊子810、812之间的确切距离或间隙可根据要施加的期望压力和根据复合制品的期望最终厚度而不同。通常,复合制品的总厚度在通过辊子810、812之后减小。辊子810、812可在室温、高于室温或低于室温下操作。如果需要,可以存在多于一组的辊子810、812。例如并参考图8B,示出了第二组辊子820、822。不同组的辊子之间的间隙可以不同。例如,第一组辊子810、812可包括小于辊子820、822之间的间隙的第一间隙。各个辊子之间的间隙可以是固定的或可以变化的。例如,可能希望更大程度地压实复合制品的某些区域,使得这些压实区域处的厚度较小。在一些情况下,复合制品的边缘可以被压缩得更多,使得复合制品的侧边缘处的厚度更小。如果需要,可以存在三组、四组或更多组的辊子。如果需要,可将辊子定位在烘箱或加热装置内,以在复合制品的压实过程中将芯层保持在软化形式。
在某些实施例中,一旦复合制品被压实,可使用切割装置910(见图9)将压实的复合制品的连续片材切割或截断成单独的片材。所得到的单个复合制品可以堆叠或码垛在例如托盘915上,以供运输,如堆叠920所示。图9中的复合制品的尺寸经过有意放大以显示堆叠情况,因为复合制品倾向于堆叠为具有例如从1mm至约30mm的厚度的单个薄的片材。单个复合制品的确切尺寸可以为从约2英尺宽到约8英尺宽,以及从约4英尺长到约16英尺长。在一些实施例中,单独的复合制品可以是大约4英尺宽和大约8英尺长,因此它具有与休闲车中常用的胶合板相似的尺寸。
在某些构造中,使用在线工艺生产的芯层可包括与热塑性树脂结合的增强纤维。例如,芯层可以由随机排列的增强纤维形成,这些增强纤维被热塑性树脂材料固定在适当的位置。芯层层通常包含大量的开孔结构,使得层中存在空隙空间。在一些情况下,多孔芯层的空隙率或孔隙率可为:0-30%、10-40%、20-50%、30-60%、40-70%、50-80%、60-90%、0-40%、0-50%、0-60%、0-70%、0-80%、0-90%、10-50%、10-60%、10-70%、10-80%、10-90%、10-95%、20-60%、20-70%、20-80%、20-90%、20-95%、30-70%、30-80%、30-90%、30-95%、40-80%、40-90%、40-95%、50-90%、50-95%、60-95%、70-80%、70-90%、70-95%、80-90%、80-95%,或这些示例性范围内的任何示例性的值。
在某些实施例中,用于形成本文所述的芯层的热塑性材料可包括增塑的和未增塑的以下材料中的一种或多种:聚烯烃(例如,一种或多种聚乙烯、聚丙烯等)、聚苯乙烯、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚四氯酸丁二醇酯、和聚氯乙烯,以及这些材料彼此混合的或这些材料与其他聚合物材料混合的混合物。其他合适的热塑性塑料包括但不限于聚亚芳基醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、热塑性聚酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺、共聚酰胺、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚亚芳基醚酮、聚苯硫醚、聚芳基砜、聚醚砜、液晶聚合物、商品名为的聚(1,4亚苯基)化合物、耐高温聚碳酸酯(例如拜耳的/>)、耐高温尼龙和硅树脂,以及这些材料彼此之间的或与其他聚合材料的共聚物、合金和共混物。用于形成芯层的热塑性材料可以以粉末形式、树脂形式、松香形式、颗粒形式、纤维形式或其他合适的形式使用。各种形式的示例性热塑性材料在本文中进行了描述,并且也在例如美国专利公开US20130244528和US20120065283有描述。存在于芯层中的热塑性材料的确切含量可以变化,示例性的含量的范围为基于芯层的总重量的约20%至约80%的重量,例如的30-70%或35-65%的重量。本领域技术人员应当认识到,芯层中使用的所有材料的重量百分比总和为100重量百分比。
在其他实施例中,芯层的增强纤维可包括玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、合成有机纤维,特别是高模量有机纤维,例如对芳族聚酰胺纤维和间位芳族聚酰胺纤维、尼龙纤维、聚酯纤维,适合用作纤维的高熔体流动指数树脂(例如100克/10分钟的MFI或更高)、矿物纤维如玄武岩、矿物棉(如岩棉或矿渣棉)、硅灰石、氧化铝硅酸盐等,或者它们的混合物、金属纤维、金属化的天然纤维和/或合成纤维、陶瓷纤维、纱线纤维或它们的混合物。在一些实施例中,可以在使用之前对任何上述纤维进行化学处理以提供所需的官能团或赋予纤维其他的物理性质,例如,可以进行化学处理,以使这些纤维可以与热塑性材料、膨体剂或两者发生反应。芯层中的纤维含量可以独立地为芯层重量的约20%至约90%,更特别地为芯层重量的约30%至约70%。所用纤维的具体尺寸和/或取向可至少部分地取决于所用热塑性材料和/或芯层的所需特性。在一个非限制性示例中,分散在热塑性材料和可选的其他添加剂中以提供芯层的纤维通常可以具有大于约5微米的直径,更特别地,为约5微米至约22微米的直径,并且长度为从约5mm至约200mm,更特别地,纤维直径可为约2微米至约22微米且纤维长度可为约5mm至约75mm。
在某些实施例中,其他添加剂也可以存在于包含热塑性树脂和增强纤维的混合物中。例如,可以存在膨松剂、阻燃剂、着色剂、抑烟剂、表面活性剂、泡沫或其他材料。在一些示例中,芯层可以基本上不含卤素或不含卤素的芯层以满足特定应用对有害物质要求的限制。在其他情况下,芯层可包含卤系阻燃剂,例如包含F、Cl、Br、I和At中的一种或多种的卤系阻燃剂或包含此类卤素的化合物,例如,四溴双酚-A聚碳酸酯或单卤代-、二卤代-、三卤代-或四卤代-聚碳酸酯。在一些情况下,芯层中使用的热塑性材料可包含一种或多种卤素,以在不添加另一种阻燃剂的情况下赋予一定的阻燃性。在存在卤系阻燃剂的情况下,阻燃剂理想地以一定的阻燃量存在,该阻燃量可根据存在的其他组分而变化。例如,卤系阻燃剂可以是约0.1%至约15%的重量(基于芯层的重量),更特别地为基于芯层的重量的约1%至约13%的重量,例如约5%至约13%的重量。如果需要,可以将两种不同的卤系阻燃剂添加到层中。在其他情况下,可以添加非卤系阻燃剂,例如包含N、P、As、Sb、Bi、S、Se和Te中的一种或多种的阻燃剂。在一些实施例中,非卤系阻燃剂可以包括磷化材料,由此这些层可以更加环境友好。在存在非卤素或基本上不含卤素的阻燃剂的情况下,阻燃剂理想地以一定阻燃量存在,该阻燃量可根据存在的其他组分而变化。例如,基本上不含卤素的阻燃剂可以是约0.1%至约15%的重量(基于层的重量),更特别地为基于芯层的重量的约1%至约13%的重量,例如约5%至约13%的重量。如果需要,可以将两种不同的基本上不含卤素的阻燃剂添加到本文所述的一层或多层芯层中。在某些情况下,本文所述的一层或多层芯层可包含一种或多种卤系阻燃剂以及一种或多种基本上无卤素的阻燃剂。当存在两种不同的阻燃剂时,两种阻燃剂的组合可以以一定阻燃量存在,该阻燃量可以根据存在的其他组分而变化。例如,存在的阻燃剂的总重量可以为约0.1%至约20%的重量(基于层的重量),更特别地为基于芯层的重量的约1%至约15%的重量,例如约2%至约14%的重量。在本文所述的层中使用的阻燃剂可以添加到包含热塑性材料和纤维的混合物中(在将混合物布置在丝网或其他加工部件上之前)或者可以在层形成之后添加。在一些示例中,阻燃材料可包括可膨胀石墨材料、氢氧化镁(MDH)和氢氧化铝(ATH)中的一种或多种。
在某些实施例中,表层610、620可以相同或可以不同。在一个实例中,表层610是装饰层或图案层,并且表层620可以是装饰层或图案层或其他类型的表层。在表层610、620中的一个或两个是图案层的情况下,图案在表层的不同区域可以相同或不同。在一些实施例中,表层可包括以下图案中的一种或多种:木纹图案(图10A)、大理石图案(图10B)、瓷砖图案(图10C)、随机散点图案(图10D)、风车图案(图10E)、人字形图案(图10F)、积木式图案(图10G)、偏置交错砌砖图案(图10H)、错位图案(图10I)、网格图案(图10J),垂直堆叠图案(图10K),编织篮子图案(图10L),菱形图案(图10M),锯齿形图案(图10N)或法式图案(图10O)。其他图案也是可能的。在一些实施例中,当表层材料位于卷材605或卷材615上时,图案可能已经存在于表层材料上。在其他情况下,可以在将表层施加到芯层之前将图案印刷到表层上。下面更详细地描述了可以包括用于在表层上打印图案的印刷机的系统的图示。在表层610、620之一是图案化表层的情况下,另一个表层可以是例如热塑性薄膜、聚烯烃薄膜、弹性体薄膜等。在某些配置中,薄膜包括至少一种聚烯烃(例如聚乙烯或聚丙烯),至少一种聚(醚酰亚胺),至少一种聚(醚酮),至少一种聚(醚-醚酮),至少一种聚(苯硫醚),聚(亚芳基)砜、至少一种聚(醚砜)、至少一种聚(酰胺-酰亚胺)、聚(1,4-亚苯基)、至少一种聚碳酸酯、至少一种尼龙和至少一种硅树脂。在其他示例中,其他表层可以是例如织物(薄膜+纱布(scrim))、纱布(例如,基于纤维的纱布)、箔、机织织物、无纺布,或者其他表层可以作为无机涂层、有机涂层或热固性涂层存在。在其他情况下,根据1996年的ISO 4589标准测量,其他表层可包含大于约22的极限氧指数。当纤维基纱布作为另一表层(或作为另一表层的一部分)存在时,纤维基纱布可包含玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、石墨纤维、碳纤维、无机矿物纤维、金属纤维、金属化合成纤维和金属化无机纤维中的至少一种。如果需要,纱布可包含由一种或多种与芯层相关的上述热塑性材料制成的材料或纤维。当热固性涂层作为另一表层(或另一表层的一部分)存在时,该涂层可包含不饱和聚氨酯、乙烯基酯、酚醛树脂和环氧树脂中的至少一种。在无机涂层作为另一表层(或作为另一表层的一部分)存在的情况下,无机涂层可包含含有选自Ca、Mg、Ba、Si、Zn、Ti和Al的阳离子的矿物,或可包含石膏、碳酸钙和砂浆中的至少一种。在非织造织物作为另一表层(或作为另一表层的一部分)存在的情况下,非织造织物可包含热塑性材料、热固性粘合剂、无机纤维、金属纤维、金属化无机纤维和金属化合成纤维。如果需要,另一表层也可以包含膨体剂、可膨胀石墨材料、阻燃材料、纤维等。
在某些实施例中,本文所述的复合制品可在至少一个表面上具有所需的表面特性。例如,本文所述的制品的芯层可能由于增强纤维的存在而变得粗糙。向芯层添加图案化层可以降低整体表面粗糙度和/或掩盖芯层的粗糙度。虽然可以通过多种方式测量表面粗糙度,但可以使用三个粗糙度参数,轮廓的平均算术偏差(Ra)、轮廓高度的均方根平均值(Rq)和最大高度(Rt)来衡量表面粗糙度。Ra是评估长度上轮廓到中线的平均距离,Rq是评估长度上轮廓高度的均方根平均值,Rt为评估长度内轮廓的最高点与最低点的垂直距离。例如,参见文献L.Mummery(1990).Surface texture analysis:thehandbook.Hommelwerke,p106。下表2显示了结果。表面粗糙度可用触针式轮廓仪测量,一般符合以下标准:JIS(JIS-B0601-2001,JIS-B0601-1994,JIS B0601-1982),VDA,ISO 4287:1997,以及ANSI。参数(Ra、Rq、Rz和Rt)可以通过ISO 4287:1997来表征。
在某些实施例中,复合制品的至少一个表面(例如,包含图案化层的表面)的表面粗糙度(Ra)可以在加工方向和横向方向上小于10、8、8、7、6、5、4或3微米,该表面粗糙度(Ra)根据ISO 4287:1997标准使用触针式轮廓仪测得。在其他实施例中,热塑性复合制品的包含图案化层的表面的表面粗糙度(Ra)在加工方向和横向方向上小于2微米,该表面粗糙度(Ra)根据ISO 4287:1997标准通过触针式轮廓仪测得。在其他实施例中,复合制品的至少一个表面(例如包含图案化层的表面)的在加工方向和横向方向上的平均RMS轮廓高度(Rq)可以小于12、11、10、9、8、7、6或5微米,该平均RMS轮廓高度(Rq)根据ISO 4287:1997标准通过触针式轮廓仪测得。在其他实施例中,热塑性复合制品的包含图案化层的表面的平均RMS轮廓高度(Rq)在加工方向和横向方向上小于4微米,该平均RMS轮廓高度(Rq)根据ISO4287:1997标准通过触针式轮廓仪测得。在其他实例中,复合制品的至少一个表面(例如包含图案层的表面)的最大高度(Rt)在加工方向和横向方向上可以小于80、70、60、50、40、35或30微米,该最大高度(Rt)根据ISO 4287:1997标准通过触针式轮廓仪测得。在其他实施例中,热塑性复合制品的包含图案化层的表面的最大高度(Rt)在加工方向和横向方向上小于30微米,该最大高度(Rt)根据ISO 4287:1997标准通过触针式轮廓仪测得。
在某些配置中,可以使用系统来实施在线工艺。图11A中示出了系统组件的示意图。系统1100包括贮存器1102、1104。贮存器1102可以容纳热塑性材料,并且贮存器1104可以容纳增强纤维。贮存器1102、1104可以向混合罐1106提供材料。混合罐1106可以流体连接到喷头或喷嘴1108以将混合的分散体喷洒到移动支撑件1110上。移动支撑件1110上的网状物1115可移动通过真空或其他压力装置1120,真空或其他压力装置1120可从网状物1115移除液体以形成芯层1122。芯层1122可以通过干燥装置1125对芯层进行干燥和加热。表层1130、1140可以从供给装置或卷材1135、1145分别施加到芯层1122的相对表面上以提供复合制品。复合制品可以通过一组辊子1160、1162以压固复合制品。当移动的压固的热塑性复合制品的片材通过切割装置1170时,压固的复合制品可被切割装置1170切割成单独的制品。处理器1180被示为可以控制:例如,移动支撑件1110的移动、将材料喷射到移动支撑件1110上以及系统1100所使用的其他设备和参数。
在某些示例中,系统1100可以包括可以存在于切割装置1170之前或之后的其他组件。例如,系统1100可以包括另一个切割工位1175(图11B),其设计成在复合制品的一个边缘切割榫舌并且在复合制品的相对边缘切割凹槽。这种切割允许不同的单独面板在使用中相互配合,因此在接缝处会有一些面板重叠。在其他情况下,系统1100可以包括另一个加热装置1185(图11C),其可以用于膨松或增加复合制品的厚度。加热装置1185可以根据需要定位在切割装置1170的位置之前或之后。可以设置可选的粘合剂贮存器1190(图11D),以在施加表层1130之前向芯层提供粘合剂。还可以设置第二粘合剂贮存器(未示出),以在施加表层1140之前向芯层提供粘合剂。
在一些实施例中,系统1200可以包括多组不同的辊子,包括辊子1160、1162和辊子1212、1214,如图12所示。不同的辊子可以存在于不同的温度下或提供不同的间隙厚度,以在复合制品从移动支撑件离开之前压固复合制品。在一些情况下,辊子1212、1214可用于将复合制品的边缘压缩至更高程度,使得复合制品边缘处的总厚度低于复合制品中心区域处的总厚度。不同边缘处的厚度可以相同也可以不同。
在其他实施例中,系统可以包括印刷机1310,印刷机1310可以在将表层施加到芯层之前将图案印刷到表层上,如图13所示。印刷机1305可以在表层被施加到芯层之前或在表层被施加到芯层之后,将墨水和其他材料例如纤维、颗粒、粉末等喷射、印刷或沉积到表层的表面上。印刷机1305可以定位在表层的卷材1335附近,以在表层1330从卷材1335展开时将图案印刷到表层1330的表面上。虽然未示出,但是印刷机可以定位成在表层1340已经被施加到芯层1122的表面之后将图案化层施加到表层1304。印刷机提供的确切图案可能会有所不同,并且在表层的不同区域可能会有所不同。例如,印刷在表层上的图案可以是以下图案中的一种或多种:木纹图案、大理石图案、瓷砖图案、随机散点图案、风车图案、人字形图案、积木式图案、偏置交错砌砖图案、错位图案、网格图案、堆叠垂直图案、法式图案、编织篮子图案、菱形图案或锯齿形图案。
在某些实施例中,本文所述的在线工艺和在线系统可用于生产侧壁。该侧壁可以存在于休闲车或其他车辆、隔间、办公室墙壁、住宅墙壁或其他环境中。图14中显示了一个示例,其中RV壁1400包括第一层压轻质增强热塑性复合材料制品1410,该第一层压轻质增强热塑性复合材料制品1410包括多孔芯层1412、在多孔芯层1412的第一表面上的第一表层1414和在多孔芯层的第二表面上的图案化的第二表层1416。图案化的表层1416通常定位成使其面向由RV壁1400形成的空间的内部部分。RV壁1400还可包括泡沫层1420,该泡沫层1420在泡沫层的第一表面处连接到第一层压轻质增强热塑性复合材料制品1410。例如,泡沫层1420可以通过第一层压轻质增强热塑性复合材料制品1410的第一表层1414连接到第一层压轻质增强热塑性复合材料制品1410,因此图案化的第二表层1416存在于RV壁1400的内表面上。RV壁1400通常还包括支撑结构1430,其可以采用底架、管、笼或其他结构的形式。支撑结构1430通常包括金属材料,例如钢、铝或其他金属。支撑结构1430可以在支撑结构1430的第一表面处连接泡沫层1420的第二表面。第二层压轻质增强热塑性复合材料制品1440可连接到支撑结构1430的第二表面。第二层压轻质增强热塑性复合材料制品1440包括多孔芯层1442、在多孔芯层1442的第一表面上的第一表层1444和在多孔芯层1442的第二表面上的第二表层1446。外部面板1450可连接到第二层压轻质增强热塑性复合材料制品1440以形成RV壁1400。在一些示例中,外部面板1450包括玻璃纤维或铝。
如本文所述,图案化的第二表层1416可包括以下一种或多种图案:木纹图案、大理石图案、瓷砖图案、随机散点图案、风车图案、人字形图案、积木式图案、偏移交错砌砖图案、错位图案、网格图案、垂直堆叠图案、法式图案、编织篮子图案、菱形图案或锯齿形图案。在某些实施例中,第一层压轻质增强热塑性复合材料制品1410的第一表层1414包括纱布。在某些示例中,第一层压轻质增强热塑性复合材料制品1410中的多孔芯层1412可包括网状物,该网状物包含开孔结构,该开孔结构由通过如上所述的热塑性材料结合在一起的增强纤维形成。在一些示例中,第二层压轻质增强热塑性复合制品中的多孔芯层1442包括网状物,该网状物包括开孔结构,该开孔结构由通过热塑性材料保持在一起的增强纤维形成。在一些构造中,每个多孔芯层1410、1440中的热塑性材料独立地包含如本文所述的热塑性材料,例如聚烯烃,例如聚丙烯、聚乙烯等。在一些实施例中,每个多孔芯层中的增强材料包含如本文所述的增强纤维,例如玻璃纤维。
在某些实施例中,RV壁可以存在于休闲车中,该休闲车包括车顶、联接到车顶的侧壁和联接到侧壁的底板,从而提供休闲车内的内部空间,如在图15中示出的,RV 1500包括RV壁1510,其可类似于上述的RV壁1400。RV 1500还包括车顶1512、另一侧壁1514和底板1516。RV 1500可以包括轮子1552、1554,以允许RV的牵引和/或可以包括发动机、电动机或其他动力源,以允许RV的独立运动。
在某些示例中,本文描述的在线方法和在线系统可以使用一个或多个处理器来控制,该处理器可以是在线系统的一部分或以其他方式通过关联设备(例如,计算机、笔记本电脑、移动设备等)电连接到在线系统。例如,处理器可用于控制材料的混合速度、移动支撑件的速度、用于从配置的分散体中去除液体的压力、加热装置的温度、施加到材料上的压力以及过程和系统的其他参数。这样的过程可以由处理器自动执行而不需要用户干预或者用户可以通过用户界面输入参数。在某些配置中,处理器可以存在于一个或多个包括例如微处理器和/或用于操作系统的合适软件的计算机系统和/或通用硬件电路中,例如,用来控制各种流体贮存器、混合罐、压力装置、速度、温度等。处理器可以集成到在线系统中,或者可以存在于一个或多个附件板、印刷电路板或电连接到在线系统的组件的计算机上。处理器通常电连接到一个或多个存储器单元以从系统的其他组件接收数据并允许根据需要或期望调整各种系统参数。处理器可以是通用计算机的一部分,这些通用计算机例如基于Unix、Intel PENTIUM型处理器、Intel CoreTM处理器、Intel XeonTM处理器、AMD RyzenTM处理器、AMD AthlonTM处理器、AMD FXTM处理器、Motorola PowerPC、Sun UltraSPARC、Hewlett-Packard PA-RISC处理器、苹果公司设计的处理器(包括Apple A14 Bionic处理器、A13 Bionic处理器、A12处理器、Apple A11处理器等)或任何其他类型的处理器。根据本技术的各种实施例,可以使用一个或多个任何类型的计算机系统。此外,该系统可以连接到单个计算机或者可以连接到分布在通过通信网络连接的多个计算机中。如果需要,在线系统的不同组件可以由相应的处理器或计算机控制,相应的处理器或计算机与用于控制在线系统的其他组件的处理器或计算机分离。应当理解,其他功能(包括网络通信)也可以执行,并且该技术不限于具有任何特定功能或功能集。各个方面可以实现为在通用计算机系统中执行的专用软件。计算机系统可以包括连接到一个或多个存储设备的处理器,存储设备例如磁盘驱动器、存储器或用于存储数据的其他设备。内存通常用于存储程序、温度、移动支撑速度和在线工艺中使用的其他值。计算机系统的组件可以通过互连设备连接,互连设备可以包括一个或多个总线(例如,在集成在同一机器内的组件之间)和/或网络(例如,在位于单独的分立的机器上的组件之间)。互连设备提供在系统的组件之间交换的通信(例如,信号、数据、指令)。计算机系统通常可以在处理时间内接收和/或发出命令以允许对系统进行快速控制,处理时间可以为例如几毫秒、几微秒或更短。处理器通常电耦合到电源,该电源可以是例如直流电源、交流电源、电池、太阳能电池、燃料电池或其他电源或电源的组合。电源可以由系统的其他组件共享。该系统还可以包括一个或多个输入设备和一个或多个输出设备,输入设备可以为例如键盘、鼠标、轨迹球、麦克风、触摸屏、手动开关(例如,覆盖开关),输出设备可以为例如打印设备、显示屏、扬声器。此外,该系统可以包含一个或多个将计算机系统连接到通信网络的通信接口(作为互连设备的补充或替代)。该系统还可以包括合适的电路以转换从系统中存在的各种电气设备接收的信号。这样的电路可以存在于印刷电路板上,或者可以存在于通过合适的接口电耦合到印刷电路板的单独的板或设备上,接口可以为例如串行ATA接口、ISA接口、PCI接口、USB接口、光纤通道接口、火线接口、M.2连接器接口、PCIE接口、mSATA接口等,或一个或多个无线接口,例如蓝牙、Wi-Fi、近场通信或其他无线协议和/或接口。
在某些实施例中,在本文描述的系统中使用的存储系统通常包括计算机可读和可写的非易失性记录介质,在其中可以存储软件代码,该软件代码可以由处理器执行的程序使用,或者由在介质上或介质中存储的信息使用以供程序处理。该介质例如可以是硬盘、固态驱动器或闪存。要由处理器执行的程序或指令可以位于本地或远程,并且可以根据需要由处理器通过互连机制、通信网络或其他方式检索。通常,在操作中,处理器使数据从非易失性记录介质读取到另一个存储器中,该存储器允许处理器更快地访问信息(相比于介质)。该存储器通常是易失性随机存取存储器,例如动态随机存取存储器(DRAM)或静态存储器(SRAM)。它可能位于存储系统或内存系统中。处理器一般在集成电路存储器中对数据进行操作,处理完成后将数据复制到介质中。已知有多种机制用于管理介质和集成电路存储器元件之间的数据传送,并且该技术不仅限于此。该技术也不限于特定的存储系统或存储系统。在某些实施例中,该系统还可以包括专门编程的专用硬件,例如,专用集成电路(ASIC)、微处理器单元(MPU)或现场可编程门阵列(FPGA)或其组合。该技术的各方面可以在软件、硬件或固件或其任何组合中实现。此外,这样的方法、动作、系统、系统元件及其组件可以作为上述系统的一部分或作为独立的组件来实现。尽管通过示例描述了特定系统可以作为实施本技术的方面的一种类型的系统,但是应当理解,这些方面不限于在所描述的系统上实现。可以在具有不同架构或组件的一个或多个系统上实施各个方面。该系统可包括通用计算机系统,其可使用高级计算机编程语言进行编程。这些系统也可以使用专门编程的专用硬件来实现。在系统中,处理器通常是市售处理器,例如可从英特尔、AMD、苹果和其他公司获得的众所周知的微处理器。许多其他处理器也可在市场上买到。这样的处理器通常执行如下操作系统:例如,可从微软公司获得的Windows 7、Windows 8或Windows 10操作系统、可从苹果公司获得的MAC OS X,例如Snow Leopard、Lion、Mountain Lion、Mojave、High Sierra、El Capitan或其他版本、可从Sun Microsystems获得的Solaris操作系统,或可从各种来源获得的UNIX或Linux操作系统。许多其他的操作系统也可以使用,并且在某些实施例中,一组简单的命令或指令可以用作操作系统。
在某些示例中,处理器和操作系统可以一起定义一个平台,可以为该平台用高级编程语言编写应用程序。应当理解,该技术不限于特定的系统平台、处理器、操作系统或网络。此外,鉴于本公开的益处,本领域技术人员应该清楚,本技术不限于特定的编程语言或计算机系统。此外,应当理解,也可以使用其他适当的编程语言和其他适当的系统。在某些示例中,硬件或软件可以配置为实现认知架构、神经网络或其他合适的实现。如果需要,计算机系统的一个或多个部分可以分布在耦合到通信网络的一个或多个计算机系统上。这些计算机系统也可以是通用计算机系统。例如,各个方面可以分布在一个或多个计算机系统中,该计算机系统配置为向一个或多个客户端计算机提供服务(例如,服务器),或者作为分布式系统的一部分执行总体任务。例如,可以在客户端-服务器或多层系统上执行各个方面,该系统包括分布在执行根据各个实施例的各种功能的一个或多个服务器系统之间的组件。这些组件可以是可执行的、中间的(例如IL)或解释的(例如Java)代码,它们使用通信协议(例如TCP/IP)通过通信网络(例如因特网)进行通信。还应当理解,该技术不限于在任何特定系统或系统组上执行。此外,应当理解,该技术不限于任何特定的分布式架构、网络或通信协议。
在一些情况下,各种实施例可以使用面向对象的编程语言来编程,面向对象的编程语言可以为例如SQL、SmallTalk、Basic、Java、Javascript、PHP、C++、Ada、Python、iOS/Swift、Ruby on Rails或C#(C-Sharp)。也可以使用其他面向对象的编程语言。或者,可以使用功能、脚本和/或逻辑编程语言。可以在非编程环境中实现各种配置(例如,以HTML、XML或其他格式创建的文档,当在浏览器程序的窗口中查看时,呈现图形用户界面(GUI)的各个方面或执行其他功能)。某些配置可以实现为已编程的或未编程的元素,或其任何组合。在一些情况下,系统可以包括远程接口,例如存在于移动设备、平板电脑、便携式计算机或其他便携式设备上的那些接口,这些便携式设备可以通过有线或无线接口进行通信并且允许在线系统根据需要进行远程操作。
在某些示例中,处理器还可以包括有关要生产的特定物品的信息的数据库,或该处理器有权访问该数据库。例如,用于生产具有所需厚度和成分的芯层的特定参数可以从数据库中检索并由在线系统使用。存储在存储器中的指令可以执行系统的软件模块或控制例程,这实际上可以提供在线系统的可控模型。处理器可以使用从数据库访问的信息连同在处理器中执行的一个或一个软件模块来确定系统的不同组件的控制参数或值,例如,不同的温度、不同的压力、不同的压实设备等。使用输入接口接收控制指令和输出接口链接到系统中的不同系统组件,处理器可以对系统进行主动控制。
下面讨论了使用在线工艺生产并经过测试的LWRT制品的某些具体示例。
示例1
通过在如本文所述的在线工艺中将切碎的玻璃纤维(例如,按重量计30-70%)添加到聚丙烯(PP)树脂基体中作为增强物以形成网状物或芯来制备LWRT制品。将第一表层(基重为23gsm或g/m2的非织造纱布)添加到芯的一个表面,将第二表层(105g/m2,具有大理石或木纹图案)添加到相对表面,并且使用在线工艺和在线轧光将表层压到芯上并形成LWRT制品。
示例2
对从示例1的LWRT制品切下的直径为99毫米的圆片进行了各种物理和分析测试。测量层压装饰板的面密度(g/m2或gsm,5次重复)、灰分含量(%,5次重复)、密度(g/cm3,5次重复)和成品厚度(mm,5次重复)。结果示于下面的表1中。
表1在线层压LWRT复合装饰板的物理性能。
由于PP/玻璃LWRT复合基板具有孔隙率高的多孔结构,因此密度显着降低。两个样品的密度分别为0.35g/cm3和0.36g/cm3。这些LWRT复合材料比普通胶合板轻约50%,可与改性胶合板相媲美。两个成品LWRT/装饰样品的面密度和灰分含量非常接近,标准偏差值在平均值的±5%范围内,表明这些在线层压的装饰性复合板非常均匀。这些在线层压的装饰板的厚度满足用于RV休闲车侧壁内层的这些装饰板的2.9±0.2mm的平整度要求。示出了木纹图案(图16A)和大理石图案(图16B)的照片。
示例3
从示例1中的LWRT制品中切割出尺寸为75mm×75mm的LWRT样本,其中一组是从没有表层的LWRT板材上切割的,另一组是从通过在线层压工艺层压装饰层(木纹和大理石)的LWRT板材上切割的。测量了十个样品的表面粗糙度。使用触针式轮廓仪(MitutoyoSurftest SJ-210)沿加工方向(MD)和横向方向(CD)对每个表面粗糙度试样进行一次测量。追踪速度、触针尖端直径和尖端角度分别为10毫米/分钟、4毫米和90度。记录了三个粗糙度参数:轮廓的平均算术偏差(Ra)、轮廓高度的均方根平均值(Rq)和最大高度(Rt)。Ra是评估长度上轮廓到中线的平均距离,Rq是评估长度上轮廓高度的均方根平均值,Rt为评估长度内轮廓最高点与最低点的垂直距离。例如,参见L.Mummery(1990).Surface textureanalysis:the handbook.Hommelwerke,p106。下面的表2显示了结果。
表2在线层压装饰板的表面粗糙度参数。
PP/玻璃LWRT复合材料裸露表面的Ra、Rq和Rt值在加工方向(MD)上为13.6、16.9和100.0微米,在横向(CD)上分别为18.4、22.6和139微米。CD的表面粗糙度高于MD的表面粗糙度,表明在在线层压过程中,玻璃纤维在加工方向上比在横向方向上的对齐性更好。在MD和CD中,两种装饰图案的Ra、Rq和Rt值都显着低于PP/玻璃LWRT的裸露表面的值,这进一步表明将这些类型的装饰层层压到LWRT复合基板上可以覆盖LWRT芯板的多孔结构,并相应地有效提高表面光滑度和外观。例如,从PP/玻璃LWRT的裸露表面到木纹装饰板的表面,Ra在MD和CD上均显着降低至1.4微米,低于胶合板的表面粗糙度(Ra)。这些结果与装饰层(尤其是木纹图案)一致,装饰层足够厚以充分覆盖LWRT复合材料的芯层纹理。
示例4
按照ASTM标准D903-2004,在具有250N测力传感器的MTS测试机上,对两个具有木纹(Woodgrain)图案或类似大理石(Marble)图案的层压装饰样品的装饰层和纱布层进行180度剥离测试。矩形(25mm×100mm)样品(10次重复)在MD和CD方向从制得的板材上切割下来。十字头速度、跨度、砧座直径和前端直径分别为15毫米/分钟、64毫米、6.4毫米和6.4毫米。结果示于表3中。
表3装饰层或纱布层与LWRT复合芯基板之间的粘合强度。
装饰层和纱布层均无法与复合芯基板分离,表明表层材料与PP/玻璃LWRT芯板在环境条件下具有良好的界面结合。
示例5
根据ASTM C297-04,在MTS机械测试机上对两个样品(木纹和大理石)的成品装饰板进行了平展拉伸(FWT)测试。在CD方向从制得的面板切出十个样品(51mm×51mm)。十字头速度为50毫米/分钟,测力传感器为5kN。使用聚氨酯胶/粘合剂(3M Scotch-Weld 3535;底座与加速器的重量比为100:105;密度约为1.29g/cm3)将每个样品粘合到拉伸夹具/端片(顶部和底部)上,并且粘合后的样品在空气中放置24小时从而让胶水完全固化。平展拉伸(FWT)强度是用于RV侧壁应用的平板的理想标准。结果显示在图17A(木纹装饰层)和图17B(大理石装饰层)中。
从被测样品的图片可以看出,几乎所有的样品要么在装饰层与测试夹具交界处的装饰层表面发生断裂,要么是由于胶水失效而发生断裂。木纹样品和大理石样品的平均峰值载荷值分别为1545和1172N,这明显高于文献中记载的大多数EPS泡沫的FWT峰值载荷值(<700N),而EPS泡沫是房车侧壁结构中最常用的隔热泡沫之一。这些结果与原始生产的装饰板在z方向(厚度方向)上的强度要比EPS泡沫高得多相一致,EPS泡沫将降低成品RV侧壁板不会在装饰板内发生剥离的可能性。
示例6
根据ASTM D790-2007,对原始生产的层压板(木纹和大理石)进行弯曲(3点弯曲)测试。矩形(25mm×100mm)样品(重复10次)从板上沿MD和CD方向切割。使用带有250N测力传感器的MTS机械测试机,在样品的纱布面或装饰面朝向负载的情况下进行测试。十字头速度、跨度、砧座直径和前端直径分别设置为15毫米/分钟、64毫米、6.4毫米和6.4毫米。使用R版本的软件Ri386-3.5.0(The R Foundation,https://www.r-project.org/)的单向方差分析(ANOVA),在α水平为0.05的情况下,采用Tukey检验,对弯曲强度和模量的显着性进行统计分析。结果显示在图18A(峰值负载)和图18B(模量)中。
对于弯曲强度(峰值载荷),在弯曲测试期间,在纱布面朝向载荷(或朝上)的情况下,木纹样品在MD上的强度明显高于大理石样品(高20%)。在装饰面或纱布面朝上的情况下,木纹样品在MD上的刚度值明显高于大理石样品。例如,在测试过程中,当纱布面和装饰面分别朝上时,木纹样品的挠度值比大理石样品高26%和40%。两个样品的总体趋势是MD上的弯曲强度和刚度比CD上更好,这再次归因于MD上具有比CD上更好的玻璃排列对齐性。此外,在两个样品的MD和CD方向上,在测试过程中,装饰面朝上的强度和刚度高于纱布面朝上的强度和刚度。这表明,与RV侧壁结构中使用的两侧均为纱布的LWRT相比,将装饰表层层压到LWRT复合材料上可提高所得装饰面板的整体强度和刚度。
示例7
可燃性性能根据联邦机动车安全标准(FMVSS 302-03)和ASTM E84这两个标准进行评估。FMVSS 302标准在汽车内饰应用中更为普遍,而通过ASTM E84方法测试的性能可以更深入地了解包括RV行业在内的建筑行业所期望的性能。样品被切割成304.8mm×25.4mm并基于FMVSS 302标准进行水平测试。在ASTM E84标准测试中,两种样品(木纹和大理石)均被切割成0.61m×1.83m并评估火焰蔓延指数(FSI)和烟雾生成指数(SDI),以便将材料分类为A、B或C类。结果如表4所示。
表4两种装饰板的阻燃性能。
根据FMVSS 302测试,木纹样品的燃烧速度比大理石样品慢30%。木纹样品的火焰蔓延指数(FSI)为25,满足A级性能(FSI≤25),烟雾生成指数(SDI)为50,显着低于A、B或C级要求(SDI≤450)。相比之下,大理石样品的FSI为125,SDI为30,符合C级要求。这两款样品的唯一区别在于装饰材料的装饰图案;因此,木纹样品的更好的FR(阻燃)性能可能是由于与大理石状图案和木纹图案的差异。但是,大理石样品已经满足了ASTM E84 C级对RV侧壁的单个组件的FR要求。
示例8
根据ASTM E1050-98标准,使用双传声器传递函数法测定示例1的制品和Luan/NPP装饰板的吸声性能、吸声系数。Luan胶合板采用二次层压工艺与NPP图案装饰纸层压而成。进行评估的频率范围为100至6500Hz。每个样品都在面向声源的装饰面或纱布面(Luan/NPP面板的裸露Luan表面)进行测试。结果显示在图19A(朝向声源的装饰面)和图19B(朝向声源的纱布面)中。
不同的测试样品包括以下成分:ST-13792包括基重为1200g/m2、厚度为3.6mm、45%(重量)聚丙烯和55%(重量)玻璃纤维的LWRT芯层。ST-13793包括基重为1670g/m2、厚度为4.7mm、50%(重量)聚丙烯和50%(重量)玻璃纤维的LWRT芯层。所有其他测试样品都有基重为960g/m2、厚度为2.7mm、45%(重量)聚丙烯和55%(重量)玻璃纤维的LWRT芯层。生产的每个板材样品的总体尺寸约为1219毫米宽乘以2438毫米长(大约4英尺乘8英尺)。样品ST-13378在外表面上包含大理石图案层。样品ST-13794和ST-13882在外表面上包含织物图案层。其余样品在外表面上包含木纹图案层。
材料的声学特性基于吸声系数α;该参数是表面上的吸收声强与入射声强的比值。如果α值接近1,并且在较大的频率范围内在该值处存在吸收平台(absorption plateau),则可以认为该材料具有良好的吸声性能。LWRT制品的吸声能力会受到多种因素的影响,例如面密度、密度、厚度和填料(类型和含量)。
在全频率范围内(100-6500Hz),无论哪个面朝向声源,被测样品的吸声系数均明显高于Luan/NPP饰面板。当装饰纸面朝向声源时,该系数在0.1-0.5之间变化,而Luan/NPP面板的该值仅为0.1-0.2左右。当纱布面朝向声源时,基于RVX3.6芯(ST-13792)和RVZ4.7芯(ST-13793)的样本的系数值在0.1到0.9之间变化。基于RVX2.7芯的样品显示该系数在0.1和0.7的范围内,而Luan/NPP样品的该值仅为0.1-0.2。与Luan/NPP面板相比,LWRT面板可以显着降低声音/噪音反射。基材越厚,吸声性能越好。
当介绍本文所公开的示例的元素时,冠词“a(一)”、“an(一)”、“the(该)”和“said(所述)”旨在表示存在一个或多个要素。术语“包括”、“包含”和“具有”意在是开放式的并且意味着除了列出的要素之外可能还有额外的要素。鉴于本公开的利益,本领域的一般技术人员将认识到,实施例的各种组件可以与其他实施例中的各种组件互换或替代。
尽管上面已经描述了某些方面、配置、示例和实施例,但是本领域的一般技术人员将认识到,鉴于本公开的利益,所公开的示例性的方面、配置、示例和实施例的补充、替换、修改和变更是可能的。
Claims (42)
1.一种使用在线系统生产热塑性复合材料制品的在线方法,所述在线方法包括:
在水溶液中组合增强材料和热塑性材料;
将具有组合的增强材料和热塑性材料的水溶液置于移动支撑件上;
从移动支撑件上布置的水溶液中去除水分,以形成包含由增强材料和热塑性材料形成的开孔结构的网状物;
在移动支撑件上干燥网状物,以提供多孔芯层;
加热移动支撑件上干燥的多孔芯层,以熔化加热的多孔芯层的热塑性材料;
将第一表层设置在移动支撑件上的加热的多孔芯层的第一表面上;
将第二表层设置在移动支撑件上的加热的多孔芯层的第二表面;以及
向位于移动支撑件上的加热的多孔芯层施加压力以提供热塑性复合制品,所述多孔芯层包括的布置的第一表层和布置的第二表层。
2.根据权利要求1所述的在线方法,其中多孔芯层在高于热塑性材料的熔点且低于增强材料的熔点的第一温度下被加热。
3.根据权利要求1所述的在线方法,还包括将泡沫添加到具有组合的增强材料和热塑性材料的水溶液中。
4.根据权利要求1所述的在线方法,还包括将膨松剂添加到具有组合的增强材料和热塑性材料的水溶液中。
5.根据权利要求1所述的在线方法,还包括将所述第一表层配置为纱布。
6.根据权利要求5所述的在线方法,还包括将所述第二表层配置为图案化层。
7.根据权利要求6所述的在线方法,其中图案化层的图案是以下图案中的一种或多种:木纹图案、大理石图案、瓷砖图案、随机散点图案、风车图案、人字形图案、积木式图案、偏置交错砌砖图案、错位图案、网格图案、垂直堆叠图案、法式图案、编织篮子图案、菱形图案或锯齿形图案。
8.根据权利要求7所述的在线方法,其中热塑性材料包括聚烯烃,并且增强材料包括无机纤维。
9.根据权利要求1所述的在线方法,其中热塑性复合制品的表面粗糙度(Ra)在加工方向和横向方向上小于3微米,所述表面粗糙度(Ra)根据ISO 4287:1997通过触针式轮廓仪测得。
10.根据权利要求1所述的在线方法,其中热塑性复合制品的表面粗糙度(Ra)在加工方向和横向方向上小于2微米,所述表面粗糙度(Ra)根据ISO 4287:1997通过触针式轮廓仪测得。
11.根据权利要求1所述的在线方法,其中第一表层设置在加热的多孔芯层上,而不在第一表层和加热的多孔芯层之间使用任何粘合剂。
12.根据权利要求1所述的在线方法,还包括在将第二表层设置在第二表面上之前,将粘合剂设置在加热的多孔芯层的第二表面上。
13.根据权利要求14所述的在线方法,其中所述粘合剂包括聚烯烃或聚氨酯。
14.根据权利要求1所述的在线方法,还包括在热塑性复合板的第一端切割出凹槽。
15.根据权利要求14所述的在线方法,还包括在热塑性复合板的第二端切割出榫舌。
16.根据权利要求1所述的在线方法,还包括在将第一表层设置在第一表面上之前和在将第二表层设置在第二表面上之前,压实加热的多孔芯层。
17.根据权利要求1所述的在线方法,还包括在固结热塑性复合制品之后,加热热塑性复合制品以增加热塑性复合制品的总厚度。
18.根据权利要求1所述的在线方法,还包括在将第二表层设置在加热的多孔芯层的第二表面上之前,将图案印刷到第二表层上。
19.根据权利要求1所述的在线方法,还包括在将第二表层设置在加热的多孔芯层的第二表面上之后,将图案印刷到第二表层上。
20.根据权利要求1所述的在线方法,还包括压缩加热的多孔芯层的横向边缘,其中加热的多孔芯层的压缩横向边缘的厚度小于加热的多孔芯层的中心区域处的厚度。
21.一种配置成生产热塑性复合材料制品的在线系统,所述在线系统包括:
配置成接收水溶液、热塑性材料和增强材料的流体贮存器,其中流体贮存器配置成在水溶液中混合热塑性材料和增强材料,以提供热塑性材料和增强材料在水溶液中的均匀分散体;
移动支撑件,其流体连接到流体贮存器,并且所述移动支撑件配置成从流体贮存器接收均匀分散体并将均匀分散体保持在移动支撑件上;
压力装置,其配置成从移动支撑件上的均匀分散体中去除水分,以提供包括由增强材料和热塑性材料形成的开孔结构的网状物;
配置为干燥和加热移动支撑件上的网状物以在移动支撑件上提供多孔芯层的装置;
配置成接收第一表层材料的第一供应装置,其中第一供应装置配置为将第一表层材料作为第一表层提供到移动支撑件上的多孔芯层的第一表面上;
配置成接收第二表层材料的第二供应装置,其中第二供应装置配置为将第二表层材料作为第二表层提供到移动支撑件上的多孔芯层的第二表面上;以及
压实装置,所述压实装置配置成通过向加热的多孔芯层、布置的第一表层和布置的第二表层施加压力,以将加热的多孔芯层与布置的第一表层和布置的第二表层压实在一起,从而提供基本上平坦的热塑性复合制品。
22.根据权利要求21所述的在线系统,其中第一供应装置配置成接收第一表层材料的卷材。
23.根据权利要求22所述的在线系统,其中第二供应装置配置成接收第二表层材料的卷材。
24.根据权利要求21所述的在线系统,其中在线系统还包括配置成在热塑性复合制品离开移动支撑件时将热塑性复合制品切割成单独的片材的装置。
25.根据权利要求21所述的在线系统,还包括位于压实装置之后的第二加热装置,其中第二加热装置配置为加热热塑性复合材料制品,以增加压实后的热塑性复合材料的总厚度。
26.根据权利要求21所述的在线系统,还包括流体连接到流体贮存器的喷雾器,其中喷雾器配置为将均匀分散体喷洒到移动支撑件上。
27.根据权利要求21所述的在线系统,还包括粘合剂贮存器,所述粘合剂贮存器配置成在将第二表层布置在加热的多孔芯层的第二表面上之前,将粘合剂布置在加热的多孔芯层的第二表面上。
28.根据权利要求21所述的在线系统,还包括印刷机,所述印刷机配置为在第二表层设置在加热的多孔芯层的第二表面上之后,在第二表层上印刷图案。
29.根据权利要求21所述的在线系统,还包括印刷机,所述印刷机配置为在将第二表层设置在加热的多孔芯层的第二表面上之前,在第二表层材料上印刷图案。
30.根据权利要求21所述的在线系统,其还包括配置成控制移动支撑件的移动的处理器。
31.一种休闲车壁,其包括:
第一层压轻质增强热塑性复合材料制品,其包括多孔芯层、多孔芯层第一表面上的第一表层和多孔芯层第二表面上的图案化的第二表层;
泡沫层,其在泡沫层的第一表面连接到第一层压轻质增强热塑性复合材料制品,其中所述泡沫层通过第一层压轻质增强热塑性复合材料制品的第一表层连接到第一层压轻质增强热塑性复合材料制品,使得图案化的第二表层存在于休闲车壁的内表面上;
在支撑结构的第一表面处连接到泡沫层的第二表面的支撑结构;
连接到支撑结构的第二表面的第二层压轻质增强热塑性复合材料制品,其中第二层压轻质增强热塑性复合材料制品包括多孔芯层、在多孔芯层的第一表面上的第一表层和在多孔芯层的第二表面上的第二表层;以及
外部面板,其连接到第二层压轻质增强热塑性复合制品。
32.根据权利要求31所述的休闲车壁,其中所述外部面板包括玻璃纤维或铝。
33.根据权利要求31所述的休闲车壁,其中所述支撑结构包括管材或网络结构。
34.根据权利要求31所述的休闲车壁,其中所述图案化的第二表层包括以下图案中的一种或多种:木纹图案、大理石图案、瓷砖图案、随机散点图案、风车图案、人字形图案、积木式图案、偏置交错砌砖图案、错位图案、网格图案、垂直堆叠图案、法式图案、编织篮子图案、菱形图案或锯齿形图案。
35.根据权利要求34所述的休闲车壁,其中第一层压轻质增强热塑性复合制品的第一表层包括纱布。
36.根据权利要求31所述的休闲车壁,其中第一层压轻质增强热塑性复合材料制品中的多孔芯层包括网状物,所述网状物包括由热塑性材料保持在一起的增强纤维形成的开孔结构。
37.根据权利要求36所述的休闲车壁,其中第二层压轻质增强热塑性复合制品中的多孔芯层包括网状物,所述网状物包括开孔结构,所述开孔结构由通过热塑性材料固定在一起的增强纤维形成。
38.根据权利要求37所述的休闲车壁,其中每个多孔芯层中的热塑性材料独立地包含聚烯烃。
39.根据权利要求38所述的休闲车壁,其中每个多孔芯层中的增强材料包括玻璃纤维。
40.根据权利要求39所述的休闲车壁,其中每个多孔芯层中的热塑性材料是聚丙烯。
41.一种休闲车,其包括车顶、连接到车顶的侧壁和连接到侧壁的底板,以在休闲车内提供内部空间,其中至少一个侧壁包括根据权利要求31-40中任一项所述的休闲车壁。
42.根据权利要求41所述的休闲车,还包括允许牵引所述休闲车的轮子。
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