JP7005525B2 - 繊維強化発泡体の変換 - Google Patents
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Description
a)発泡体と少なくとも1本の繊維(F)とを含む成形物を用意する工程であって、繊維(F)が、成形物の内側に位置し、発泡体によって取り囲まれた繊維領域(FB2)を有する、工程、
b)成形物を少なくとも1回、少なくとも部分的に分割する工程であって、少なくとも1本の繊維(F)が完全に分割されて、変換成形物を得る工程
を含み、
工程a)において、少なくとも1本の繊維(F)が発泡体に部分的に導入され、その結果繊維(F)が、成形物の内側に位置し、発泡体によって取り囲まれた繊維領域(FB2)を有し、一方で、繊維(F)の繊維領域(FB1)が成形物の第1の面から突出し、繊維(F)の繊維領域(FB3)が成形物の第2の面から突出し、次いで、繊維領域(FB1)および/または繊維領域(FB3)が任意に除去された際に、成形物が用意され、
部分的な導入が、好ましくは工程a1)~a6):
a1)発泡体の少なくとも1つの面に、少なくとも1つの層(S2)を任意に適用し、少なくとも1つの担体層(TS)を任意に適用する工程、
a2)発泡体中に、任意に層(S2)の中に、および任意に担体層(TS)の中に、繊維(F)1本につき1個の穴を生成し、穴が発泡体の第1の面から第2の面まで、任意に層(S2)を介して、および任意に担体層(TS)を介して延在する、工程、
a3)発泡体の第2の面上に少なくとも1本の繊維(F)を提供する工程、
a4)発泡体の第1の面から、穴を介して、発泡体の第2の面に針を通し、任意に層(S2)を介して針を通し、および任意に担体層(TS)を介して針を通す工程、
a5)発泡体の第2の面上で少なくとも1本の繊維(F)を針に固定する工程、および
a6)繊維(F)と共に針を、繊維(F)が、成形物の内側に位置し、発泡体によって取り囲まれた繊維領域(FB2)を有し、一方で、繊維(F)の繊維領域(FB1)が成形物の第1の面から、または任意に層(S2)から、または任意に担体層(TS)から突出し、繊維(F)の繊維領域(FB3)が成形物の第2の面から突出するように、穴を介して戻す工程
により実行される、方法により達成される。
a)発泡体と少なくとも1本の繊維(F)とを含む成形物を用意する工程であって、繊維(F)が、成形物の内側に位置し、発泡体によって取り囲まれた繊維領域(FB2)を有する、工程、
b)成形物を少なくとも1回、少なくとも部分的に分割する工程であって、少なくとも1本の繊維(F)が完全に分割されて、変換成形物を得る工程
を含む方法も提供する。
I)押出し機中のポリマー溶融物を用意する工程、
II)工程I)で用意されたポリマー溶融物に少なくとも1種の発泡剤を導入して、発泡性ポリマー溶融物を得る工程、
III)工程II)で得た発泡性ポリマー溶融物を、少なくとも1個のダイ開口を介して、押出し機からより低い圧力の領域へと押し出し、発泡性ポリマー溶融物を膨張させて、膨張発泡体を得る工程、
IV)成形ツールを介して膨張発泡体を導くことにより、工程III)で得た膨張発泡体を調整して、押出発泡体を得る工程、
V)工程IV)で得た押出発泡体に任意の材料除去処理を行う工程
を含み、
i)工程I)で用意されたポリマー溶融物が、少なくとも1種の添加剤を任意に含む、ならびに/または
ii)少なくとも1種の添加剤が、工程II)中にポリマー溶融物に、および/もしくは工程II)と工程III)との間に発泡性ポリマー溶融物に、任意に加えられる、ならびに/または
iii)少なくとも1種の添加剤が、工程III)中に膨張発泡体に、および/もしくは工程IV)中に膨張発泡体に、任意に適用される、ならびに/または
iv)少なくとも1つの層(S2)が、工程IV)中および/もしくはその直後に押出発泡体に任意に適用される、ならびに/または
vi)少なくとも1つの担体層(TS)が、工程IV)中および/またはその直後に押出発泡体に任意に適用される、
方法で生成された押出発泡体から好ましくは生成されたものである。
a1)発泡体の少なくとも1つの面に、少なくとも1つの層(S2)を任意に適用し、少なくとも1つの担体層(TS)を任意に適用する工程、
a2)発泡体中に、任意に層(S2)の中に、および任意に担体層(TS)の中に、繊維(F)1本につき1個の穴を生成し、穴が発泡体の第1の面から第2の面まで、任意に層(S2)を介して、および任意に担体層(TS)を介して延在する、工程、
a3)発泡体の第2の面上に少なくとも1本の繊維(F)を提供する工程、
a4)発泡体の第1の面から、穴を介して、発泡体の第2の面に針を通し、任意に層(S2)を介して針を通し、および任意に担体層(TS)を介して針を通す工程、
a5)発泡体の第2の面上で少なくとも1本の繊維(F)を針に固定する工程、および
a6)繊維(F)と共に針を、繊維(F)が、成形物の内側に位置し、発泡体によって取り囲まれた繊維領域(FB2)を有し、一方で、繊維(F)の繊維領域(FB1)が成形物の第1の面から、または任意に層(S2)から、または任意に担体層(TS)から突出し、繊維(F)の繊維領域(FB3)が成形物の第2の面から突出するように、穴を介して戻す工程
により実行される場合がとりわけ好ましく、工程a2)とa4)の同時の実施が特に好ましい。
a1a)発泡体の少なくとも1つの面に、層(S2)を任意に適用し、少なくとも1つの担体層(TS)を任意に適用する工程、
a2a)発泡体の第2の面上に少なくとも1本の繊維(F)を提供する工程、
a3a)発泡体中に、任意に層(S2)の中に、および任意に担体層(TS)の中に、繊維(F)1本につき1個の穴を生成し、穴が発泡体の第1の面から第2の面まで、任意に層(S2)を介して、および任意に担体層(TS)を介して延在しており、穴が、発泡体を介して、任意に層(S2)を介して、および任意に担体層(TS)を介して針を通すことにより生成される工程、
a4a)発泡体の第2の面上で少なくとも1本の繊維(F)を針に固定する工程、および
a5a)繊維(F)と共に針を、繊維(F)が、成形物の内側に位置し、発泡体によって取り囲まれた繊維領域(FB2)を有し、一方で、繊維(F)の繊維領域(FB1)が成形物の第1の面から、または任意に層(S2)から、または任意に担体層(TS)から突出し、繊維領域(FB3)が成形物の第2の面から突出するように、穴を介して戻す工程、
a6a)第2の面上の繊維(F)を任意に切断する工程、および
a7a)針に形成された繊維(F)のループを任意に切断して開く工程
を含み得る。
i)繊維(F)の繊維領域(FB1)が、第1の層(S1)と部分的もしくは完全に接触している、好ましくは完全に接触している、および/または
ii)繊維(F)の繊維領域(FB3)が、第2の層(S1)と部分的もしくは完全に接触している、好ましくは完全に接触している、および/または
iii)パネルは、変換成形物の少なくとも1つの面と、少なくとも1つの層(S1)との間に少なくとも1つの層(S2)を含み、この層(S2)が好ましくは、シート状繊維材料もしくはポリマー性フィルム、特に好ましくは不織布、ノンクリンプ生地もしくは織物の形態のガラス繊維もしくは炭素繊維で構成される。
i)繊維状材料は、切り刻んだ繊維、不織布、ノンクリンプ生地、編物および/もしくは織物の1つもしくは複数のプライの形態、好ましくはノンクリンプ生地もしくは織物の形態、特に好ましくは、1枚のノンクリンプ生地/織物当たり150~2500g/m2の坪量を有するノンクリンプ生地もしくは織物の形態の繊維を含む、および/または
ii)繊維状材料は、有機、無機、金属もしくはセラミック繊維、好ましくはポリマー性繊維、玄武岩繊維、ガラス繊維、炭素繊維もしくは天然繊維、特に好ましくはガラス繊維もしくは炭素繊維を含む。
i)構造物の片面のみに流動促進剤を使用する方法、および/または
ii)構造物の両面に流動促進剤を使用する方法、および/または
iii)半透過性膜を有する構造物(VAP構造物);後者は好ましくは、成形物の全領域にわたりドレープされ、その上に、片面もしくは両面において、流動促進剤、分離フィルムおよびティアオフ生地が使用され、真空密閉テープの手段を用いて型表面に関して半透過性膜が固着され、吸収フリースが、成形物から遠くの半透過性膜の面に挿入され、その結果、空気が全領域にわたり上向きに真空排気される、および/または
iv)膜フィルムから作製された真空ポケットを使用する方法、この真空ポケットは、好ましくは、空気をゲートの反対側から真空排気するという手段を用いて、成形物の反対側のゲート側に配置される。
発泡体、成形物、変換成形物およびパネルの特性は以下の通り決定される:
気泡の最も小さな寸法は、異方性と同様に顕微鏡像の統計分析で決定する。
純粋な発泡体の密度は、ISO 845(2009年10月バージョン)に従い決定する。
吸樹脂量については、平削りにより表面から材料を取り出した後、発泡体を比較する。利用した樹脂系に加えて、発泡体スラブおよびガラスノンクリンプ生地、以下の助剤材料を使用する:ナイロン真空フィルム、真空密閉テープ、ナイロン流動促進剤、ポリオレフィン分離フィルム、ポリエステルティアオフ生地およびPTFE膜フィルムおよびポリエステル吸収フリース。真空注入の手段を用いて繊維強化外側プライを適用することによって、成形物からパネルを生成する。発泡体の上面および底面のそれぞれに2プライのQuadraxガラスノンクリンプ生地(ロービング:E-Glass SE1500、OCV;繊維製品:Saertex、いずれの場合も1200g/m2の等方性積層体[0°/-45°/90°45°])が適用される。吸樹脂量を決定するために、パネルの標準的な生成とは対照的に、分離フィルムを発泡体とガラスノンクリンプ生地との間に挿入する。これにより、純粋な発泡体の吸樹脂量を決定することができる。ティアオフ生地および流動促進剤をガラスノンクリンプ生地のいずれかの面に加える。続いて、樹脂系用ゲートおよび排気用ゲートを構造物に装着する。最後に、真空フィルムを構造物全体にわたり適用し、密閉テープで密閉し、構造物全体を真空排気する。ガラス表面を有する電気加熱可能なテーブル上で構造物を製造する。
直列押出し装置においてフィルムをシートとして生成した。溶融押出し機(ZSK 120)に、ポリフェニレンエーテルマスターバッチ(PPE/PSマスターバッチ、Noryl C6850、Sabic)およびポリスチレン(PS148H、BASF)を連続的に供給することによって、25部のPPEおよび75部のPSからなる全ブレンドを生成した。加えて、タルク(0.2部)などの添加剤を、取込み口を介してPSマスターバッチ(PS 148H、BASF)として計量した。発泡剤(CO2、エタノールおよびi-ブタン)を加圧下で注入ポートへ注入する。発泡剤および添加剤を含む全スループットは750kg/時間である。発泡剤を含有する溶融物をダウンストリーム冷却押出し機(ZE400)内で冷却し、スロットダイを介して押し出す。発泡溶融物を加熱したキャリブレーターにより取り出し、コンベヤーベルトを介してこの表面をテフロン(登録商標)コーティングし、スラブを形成する。機械的処理前の典型的なスラブの寸法は幅約800mm(y方向)および厚さ60mm(z方向)である。次いで、強化のためにシートを20mmにトリミングした。こうして得た発泡体(BS1)の特性は表1に報告されている。
a)スロットの導入
得た繊維強化発泡体(成形物)に、スペーシング25mm×50mmおよびスロット深さ16mmで、スロットを導入した。本発明の実施例B1において、ナイフブレード(形状:幅0.5mm、切断角度18°、切断エッジにおいて、0.1~0.2mm、26°まで圧縮)をマトリックスに適用し、成形物を介して、30m/分の速度、17°~18°の角度で引き出した。比較実施例V2では、回転ノコギリブレード(形状:直径250mm、厚さ0.8mm、28歯、Miear製、no.45540)を介して、4000rpmの回転速度および20~30m/分の前進速度でスロットを導入した。
以前に生成した繊維強化発泡体(成形物)にスカーフィングを導入した。実施例B3は、回転式ナイフベルト(形状:深さ80mm、厚さ1mm、長さ8000mm、相2×8°)を使用して成形物を分割する分割機器を利用した。作業中ナイフは絶えずとがらせておく。成形物を真空テーブル上に保持する。スカーフィング角度は2°である。
以前に生成された繊維強化発泡体(成形物)を繊維の表面除去により平滑化した。
Claims (18)
- 成形物を変換するための方法であって、以下の工程a)およびb):
a)発泡体と少なくとも1本の繊維(F)とを含む成形物を用意する工程であって、前記繊維(F)が、前記成形物の内側に位置し、前記発泡体によって取り囲まれた繊維領域(FB2)を有する、工程、
b)前記成形物を少なくとも1回、少なくとも部分的に分割する工程であって、少なくとも1本の繊維(F)が完全に分割されて、変換成形物を得る工程
を含み、
工程a)において、少なくとも1本の繊維(F)が前記発泡体に部分的に導入され、その結果前記繊維(F)が、前記成形物の内側に位置し、前記発泡体によって取り囲まれた前記繊維領域(FB2)を有し、一方で、前記繊維(F)の繊維領域(FB1)が前記成形物の第1の面から突出し、前記繊維(F)の繊維領域(FB3)が前記成形物の第2の面から突出し、次いで、前記繊維領域(FB1)および/または前記繊維領域(FB3)が任意に除去された際に、前記成形物が用意され、
工程b)における前記成形物の前記少なくとも部分的な分割が、切削工具を用いて実行され、
工程b)における前記成形物の前記少なくとも部分的な分割が、材料除去なしに実行される、方法。 - 工程b)における前記成形物の前記少なくとも部分的な分割が、ナイフを用いて実行される、
請求項1に記載の方法。 - 工程a)が、前記繊維(F)の繊維領域(FB1)が成形物の第1の面から突出している成形物を用意することを含む、請求項1または2に記載の方法。
- i)工程b)における前記成形物の前記少なくとも部分的な分割が、いずれの場合も前記成形物の厚さ方向(d)に対して、0°~90°の範囲の角度θで実行される、ならびに/または
ii)工程b)における前記成形物の前記少なくとも部分的な分割が、前記成形物の前記第1の面に並行して実行され、ならびに/または
iii)工程b)において前記成形物が部分的に分割され、前記成形物の全厚さの0.01~5mmおよび/もしくは0.01%~10%が非分離のままである、ならびに/または
iv)得られる変換成形物が単位を含むように、工程b)において成形物が部分的に分割され、ならびに/または
v)工程a)と工程b)との間に少なくとも1つの担体層(TS)が前記成形物に適用される、
請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。 - 前記発泡体が、粒子発泡体、押出発泡体、反応性発泡体および/またはバッチ発泡体から生成されたものである、
請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。 - 前記発泡体が、ポリスチレン、ポリエステル、ポリフェニレンオキシド、フェニレンオキシドから生成されたコポリマー、スチレンから生成されたコポリマー、ポリアリールエーテルスルホン、硫化ポリフェニレン、ポリアリールエーテルケトン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリ乳酸、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、またはこれらの混合物から選択される少なくとも1種のポリマーに基づく、
請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。 - i)工程a)における前記繊維(F)が、単一繊維もしくは繊維束であり、ならびに/または
ii)工程a)の前記繊維(F)が、有機、無機、金属もしくはセラミック繊維もしくはこれらの組合せであり、ならびに/または
iii)工程a)の前記繊維(F)が、1束当たり、少なくとも10本という数の個々の繊維を有する繊維束の形態で利用される、および/または
iv)前記繊維領域(FB1)および前記繊維領域(FB3)が、それぞれ互いに独立して、工程a)の繊維(F)の全長の0.1%~45%を占め、前記繊維領域(FB2)が、10%~99.8%を占める、ならびに/または
v)工程a)の前記繊維(F)が、前記成形物の厚さ方向(d)に対して、前記発泡体に0°~60°の角度αで導入される、ならびに/または
vi)工程a)の前記成形物において、前記繊維(F)の前記繊維領域(FB1)が突出する、前記成形物の前記第1の面が、前記繊維(F)の前記繊維領域(FB3)が突出する、前記成形物の前記第2の面の反対側にある、ならびに/または
vii)工程a)の前記成形物が、複数の繊維(F)を含む、および/もしくは1m2当たり10本より多くの繊維(F)もしくは繊維束を含む、
請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。 - 部分的な導入が、工程a1)~a6):
a1)前記発泡体の少なくとも1つの面に、少なくとも1つの層(S2)を任意に適用し、少なくとも1つの担体層(TS)を任意に適用する工程、
a2)前記発泡体中に、任意に前記層(S2)の中に、および任意に前記担体層(TS)の中に、繊維(F)1本につき1個の穴を生成し、前記穴が前記発泡体の第1の面から第2の面まで、任意に前記層(S2)を介して、および任意に前記担体層(TS)を介して延在する、工程、
a3)前記発泡体の前記第2の面上に少なくとも1本の繊維(F)を提供する工程、
a4)前記発泡体の前記第1の面から、前記穴を介して、前記発泡体の前記第2の面に針を通し、任意に前記層(S2)を介して前記針を通し、および任意に前記担体層(TS)を介して前記針を通す工程、
a5)前記発泡体の前記第2の面上で少なくとも1本の繊維(F)を前記針に固定する工程、および
a6)前記繊維(F)と共に前記針を、前記繊維(F)が、前記成形物の内側に位置し、前記発泡体によって取り囲まれた前記繊維領域(FB2)を有し、一方で、前記繊維(F)の前記繊維領域(FB1)が前記成形物の第1の面から、または任意に前記層(S2)から、または任意に前記担体層(TS)から突出し、前記繊維(F)の前記繊維領域(FB3)が前記成形物の第2の面から突出するように、前記穴を介して戻す工程
により実行される、請求項1~7のうちいずれか一項に記載の方法。 - 請求項1から8のいずれか一項に記載の方法により入手可能な変換成形物。
- 担体層(TS)を含む、請求項9に記載の変換成形物。
- 請求項9または10に記載の少なくとも1種の変換成形物と、少なくとも1つの層(S1)とを含む、パネル。
- 前記層(S1)が、少なくとも1種の樹脂を含む、請求項11に記載のパネル。
- 前記層(S1)が少なくとも1種の繊維状材料をさらに含み、
i)前記繊維状材料が、切り刻んだ繊維、不織布、ノンクリンプ生地、編物および/もしくは織物の1つもしくは複数のプライの形態の繊維を含む、ならびに/または
ii)前記繊維状材料が、有機、無機、金属もしくはセラミック繊維、ポリマー性繊維、玄武岩繊維、ガラス繊維、炭素繊維もしくは天然繊維を含む、
請求項11または12に記載のパネル。 - i)前記繊維(F)の前記繊維領域(FB1)が、前記層(S1)と部分的もしくは完全に接触している、ならびに/または
ii)前記パネルが、前記変換成形物の少なくとも1つの面と少なくとも1つの層(S1)との間に少なくとも1つの層(S2)を含む、ならびに/または
iii)前記パネルが、2つの層(S1)を含み、前記2つの層(S1)はそれぞれ、前記変換成形物の面に付加しており、該面は、それぞれの前記変換成形物の他方の面の反対側にある、ならびに/または
iv)前記パネルが、少なくとも単一に湾曲した表面を有する、ならびに/または
v)前記パネルの厚さが、前記パネルの幅に対しておよび/もしくは長さに対して変化する、
請求項11から13のいずれか一項に記載のパネル。 - 請求項11から14のいずれか一項に記載のパネルを生成するための方法であって、前記少なくとも1つの層(S1)が、反応性の粘性樹脂の形態で、請求項9または10に記載の変換成形物上で生成、適用、および硬化される、方法。
- 風力タービンのローターブレード用に、輸送セクターにおいて、建設セクターにおいて、自動車構造物において、船舶の建設において、鉄道車両構造物において、容器の構造物用に、衛生設備用に、および/または航空宇宙において、請求項9または10に記載の変換成形物または請求項11から14のいずれか一項に記載のパネルを使用する方法。
- 工程a2)およびa4)が同時に実施される、請求項8に記載の方法。
- 前記発泡体が、以下の工程:
I)押出し機中のポリマー溶融物を用意する工程、
II)工程I)で用意された前記ポリマー溶融物に少なくとも1種の発泡剤を導入して、発泡性ポリマー溶融物を得る工程、
III)工程II)で得た前記発泡性ポリマー溶融物を、少なくとも1個のダイ開口を介して、前記押出し機からより低い圧力の領域へと押し出し、前記発泡性ポリマー溶融物を膨張させて、膨張発泡体を得る工程、
IV)成形ツールを介して前記膨張発泡体を導くことにより、工程III)で得た前記膨張発泡体を調整して、前記押出発泡体を得る工程、
V)工程IV)で得た前記押出発泡体に任意の材料除去処理を行う工程
を含み、
i)工程I)で用意された前記ポリマー溶融物が、少なくとも1種の添加剤を任意に含む、ならびに/または
ii)少なくとも1種の添加剤が、工程II)中に前記ポリマー溶融物に、および/もしくは工程II)と工程III)との間に前記発泡性ポリマー溶融物に、任意に加えられる、ならびに/または
iii)少なくとも1種の添加剤が、工程III)中に前記膨張発泡体に、および/もしくは工程IV)中に前記膨張発泡体に、任意に適用される、ならびに/または
iv)少なくとも1つの層(S2)が、工程IV)中および/もしくはその直後に前記押出発泡体に任意に適用される、ならびに/または
v)少なくとも1つの担体層(TS)が、工程IV)中および/またはその直後に前記押出発泡体に任意に適用される、
ことを含む方法で生成された押出発泡体から生成されたものである、請求項1~8のうちいずれか一項に記載の方法。
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