由膨胀的珠粒泡沫制得的纤维增强的模制品制造技术

本发明专利技术涉及由膨胀的颗粒泡沫材料制得的模制体，其中至少一根纤维(F)部分地位于模制体内，即被膨胀的颗粒泡沫材料包围。因此，未被膨胀的颗粒泡沫材料包围的各个纤维(F)的两端各自从相应的模制体的一侧突出。本发明专利技术还涉及一种面板，其包含至少一个这种模制体和至少一个其他层(S1)。本发明专利技术还涉及由膨胀的颗粒泡沫材料制备本发明专利技术的模制体或本发明专利技术的面板的方法，及其用途，例如作为风力涡轮机中的转子叶片的用途。

Fiber reinforced moldings made from expanded beads of foam

The present invention relates to a molded body made of expanded granular foam materials, wherein at least one fiber (F) is partially located in the mold body, which is surrounded by an expanded granular foam material. Therefore, the ends of each fiber (F) surrounded by the expanded granular foam are all protruding from one side of the respective moulded body. The present invention also relates to a panel comprising at least one such mold body and at least one other layer (S1). The present invention also relates to the method of preparing the inventive body or the panel of the present invention from the expanded granular foam material and its use, for example, as the rotor blade in the wind turbine.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由膨胀的珠粒泡沫制得的纤维增强的模制品本专利技术涉及由膨胀的珠粒泡沫制得的模制品，其中至少一根纤维(F)部分存在于模制品内，即被膨胀的珠粒泡沫包围。因此，未被膨胀的珠粒泡沫包围的各个纤维(F)的两端各自从相应的模制品的一侧突出。本专利技术还提供一种面板(panel)，其包含至少一个这种模制品和至少一个其他层(S1)。本专利技术还提供由膨胀的珠粒泡沫制备本专利技术的模制品或本专利技术的面板的方法，及其用途，例如作为风力涡轮机中的转子叶片的用途。WO2006/125561涉及制备增强的多孔材料的方法，其中在第一工艺步骤中，在多孔材料中产生至少一个从多孔材料的第一表面延伸到第二表面的孔。在多孔材料的第二表面的另一侧，提供至少一个纤维束，所述纤维束用针穿过该孔至多孔材料的第一侧。但是，在针抓住纤维束之前，首先将针拉过来自多孔材料的第一侧的特定孔。此外，根据WO2006/125561方法所得的纤维束部分地位于多孔材料中，因为其填充了相应的孔，且相应的纤维束在各自侧从多孔材料的第一表面和第二表面部分地突出。通过在WO2006/125561中所记载的方法，可以制备包含所述多孔材料的芯和至少一种纤维束的夹层状部件。可将树脂层和纤维增强的树脂层施用至该芯的表面，以制备真实的夹层状部件。用于形成夹层状部件的芯的多孔材料可例如为聚氯乙烯或聚氨酯。有用的纤维束的实例包括碳纤维、尼龙纤维、玻璃纤维或聚酯纤维。然而，WO2006/125561并没有公开模塑泡沫还可以用作制备夹层状部件中的芯的多孔材料。WO2006/125561中的夹层状部件适用于航空器结构。WO2011/012587涉及制备用于由复合材料制得的面板的具有整合(integrated)的桥接纤维的芯的另一方法。所述芯通过借助针部分地或完全地拉动所谓的由轻质材料制备的“饼”的表面上提供的桥接纤维穿过所述“饼”来制备。所述“饼”可由聚氨酯泡沫、聚酯泡沫、聚对苯二甲酸乙二醇酯泡沫、聚氯乙烯泡沫或酚醛泡沫，特别是由聚氨酯泡沫形成。所用的纤维原则上可为任何种类的单根或多根细线和其他纱线。由此制备的芯转而可为由复合材料制得的面板的一部分，其中在夹层状结构中，所述芯的一侧或两侧被树脂基体以及树脂基体和纤维的结合物包围。然而，WO2011/012587并没有公开模塑泡沫可用于制备相应的芯材料。WO2012/138445涉及使用大量的低密度的多孔材料的纵向条带(trips)来制备复合的芯面板的方法。将双层纤维垫引入各条带之间，并使用树脂使得各条带结合，以形成复合的芯面板。根据WO2012/138445，形成纵向条带的低密度的多孔材料选自轻木、弹性泡沫和纤维增强的复合泡沫。以双层形式引入各条之间的纤维垫可例如为多孔玻璃纤维垫。用作粘合剂的树脂可例如为聚酯、环氧树脂或酚醛树脂，或热活化的热塑性树脂，例如聚丙烯或PET。然而，WO2012/138445并没有公开还可以使用模塑泡沫作为用于细长条带的多孔材料。其也没有公开各个纤维或纤维束可被纳入多孔材料中用于增强。根据WO2012/138445，仅仅在通过树脂将各个条带粘结以获得芯材料的情况下，另外还构成粘合元件的纤维垫才用于此目的。GB-A2455044公开了制备多层复合制品的方法，其中在第一工艺步骤中，提供大量的热塑性材料的珠粒和发泡剂。所述热塑性材料为聚苯乙烯(PS)和聚苯醚(PPO)的混合物，其包含至少20重量％至70重量％的PPO。在第二工艺步骤中，使所述珠粒膨胀，并在第三工艺步骤中，将它们在模具中熔接(welded)以形成热塑性材料的闭孔泡沫，得到模制品，所述闭孔泡沫具有模具的形状。在接下来的工艺步骤中，将纤维增强的材料层施用至闭孔泡沫的表面，使用环氧树脂进行各表面的粘结。然而，GB-A2455044并没有公开纤维材料可被引入多层复合制品的芯中。类似的方法和类似的多层复合制品(类似于GB-A2455044中那些)还公开于WO2009/047483中。这些多层复合制品适于作为例如，转子叶片(风力涡轮机中)或船舶的船体。US-B7,201,625公开了制备泡沫产品的方法以及泡沫产品本身，所述泡沫产品可例如在体育领域用作冲浪板。泡沫产品的芯由模塑泡沫形成，所述模塑泡沫例如基于聚苯乙烯泡沫。该模塑泡沫在特定的模具中制备，同时外层塑料皮包围模塑泡沫。所述外层塑料皮可例如为聚乙烯膜。然而，US-B7,201,625也没有公开用于增强材料的纤维可存在于模塑泡沫中。US-B6,767,623公开了具有模塑聚丙烯泡沫芯层的夹层面板，所述聚丙烯泡沫基于粒径在2至8mm范围内且堆密度(bulkdensity)在10至100g/L范围内的颗粒。此外，所述夹层面板包括两个纤维增强的聚丙烯外层，各外层围绕芯布置以形成夹层结构。而其他的层也可任选存在于夹层面板中用于装饰的目的。所述外层可包括玻璃纤维或其他聚合物纤维。EP-A2420531公开了基于聚合物例如聚苯乙烯的挤出泡沫，其中存在至少一种粒径≤10μm的无机填料和至少一种成核剂。这些挤出的泡沫以其改进的刚度著称。另外记载的是用于制备这种基于聚苯乙烯的挤出泡沫的相应的挤出方法。所述挤出的泡沫可具有闭孔。WO2005/056653涉及由包含填料的可膨胀的聚酯珠粒形成的模塑泡沫。所述模塑泡沫可通过熔接由包含填料的可膨胀的热塑性聚合物珠粒形成的预发泡的泡沫珠粒获得，所述模塑泡沫的密度在8至300g/L范围内。所述热塑性聚合物珠粒特别地包含苯乙烯聚合物。所用的填料可为粉状无机物、金属、白垩、氢氧化铝、碳酸钙或氧化铝，或珠粒或纤维形式的无机物，例如玻璃珠粒、玻璃纤维或碳纤维。US3,030,256涉及层压面板，其通过使用纤维以增强已由泡沫或膨胀的聚合物制得的芯来制备。所记载的用于芯的材料为膨胀的和挤出的聚苯乙烯，以及酚类、环氧化物和聚氨酯。为了引入纤维，使用针从芯的第一侧至芯的第二侧来产生孔，且使用相同的针将纤维束从第二侧至第一侧拉动穿过孔，使得纤维束部分地存在于芯中，部分地从第一侧和第二侧突出。使得该纤维材料以相对于芯的厚度方向呈0°的角度引入芯中。本专利技术的目的在于提供新的纤维增强的模制品或面板。根据本专利技术，该目的通过一种由膨胀的珠粒泡沫制得的模制品来实现，其中至少一根纤维(F)在模制品内以纤维区(FB2)存在并且被膨胀的珠粒泡沫包围，同时纤维(F)的纤维区(FB1)从模制品的第一侧突出，而纤维(F)的纤维区(FB3)从模制品的第二侧突出，其中纤维(F)已经以相对于模制品的厚度方向(d)成10°至70°的α角被引入膨胀的珠粒泡沫中。本专利技术还提供由膨胀的珠粒泡沫制得的模制品，其中至少一根纤维(F)在模制品内以纤维区(FB2)存在并且被膨胀的珠粒泡沫包围，同时纤维(F)的纤维区(FB1)从模制品的第一侧突出，而纤维(F)的纤维区(FB3)从模制品的第二侧突出。以下细节和优选适用于由膨胀的珠粒泡沫制得的本专利技术的全部两个实施方案。本专利技术的模制品的有利特征是，由于使用膨胀的珠粒泡沫，发现了低树脂吸收同时具有良好的界面结合。该效果是重要的，尤其是当将本专利技术的模制品进一步处理以得到本专利技术的面板时。根据本专利技术，通过在本专利技术的模制品中或由其制得的面板中的膨胀的珠粒泡沫的纤维增强，能够进一步改进结合以及同时降低树脂吸收。根据本专利技术，所述纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由膨胀的珠粒泡沫制得的模制品，其中至少一根纤维(F)在模制品内以纤维区(FB2)存在并且被膨胀的珠粒泡沫包围，同时纤维(F)的纤维区(FB1)从模制品的第一侧突出，而纤维(F)的纤维区(FB3)从模制品的第二侧突出，其中纤维(F)已经以相对于模制品的厚度方向(d)成10°至70°的α角被引入膨胀的珠粒泡沫中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.22 EP 14199626.41.一种由膨胀的珠粒泡沫制得的模制品，其中至少一根纤维(F)在模制品内以纤维区(FB2)存在并且被膨胀的珠粒泡沫包围，同时纤维(F)的纤维区(FB1)从模制品的第一侧突出，而纤维(F)的纤维区(FB3)从模制品的第二侧突出，其中纤维(F)已经以相对于模制品的厚度方向(d)成10°至70°的α角被引入膨胀的珠粒泡沫中。2.权利要求1所述的模制品，其中所述膨胀的珠粒泡沫基于至少一种选自以下的聚合物：聚苯乙烯、聚苯醚、由聚苯醚制备的共聚物、由苯乙烯制备的共聚物、聚砜、聚醚砜、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚乳酸、聚酰亚胺、聚偏二氟乙烯或它们的混合物，所述聚合物优选选自聚苯乙烯、聚苯醚、聚苯乙烯和聚苯醚的混合物、由苯乙烯制备的共聚物、由苯乙烯制备的共聚物的混合物，或聚碳酸酯和其他聚合物的混合物，所述聚合物更优选为聚苯乙烯、聚苯乙烯和聚(2,6-二甲基苯醚)的混合物或苯乙烯-马来酸酐聚合物(SMA)，由苯乙烯制备的共聚物优选具有选自以下的单体作为苯乙烯的共聚单体：α-甲基苯乙烯、环卤化的苯乙烯、环烷基化的苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、N-乙烯基化合物、马来酸酐、丁二烯、二乙烯基苯和二丙烯酸丁二醇酯。3.权利要求1或2所述的模制品，其中i)所述(F)为单根纤维或纤维束，优选纤维束，和/或ii)所述纤维(F)为有机纤维、无机纤维、金属纤维或陶瓷纤维，优选聚合物纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维或天然纤维，特别优选聚芳族酰胺纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维或碳纤维；聚合纤维优选为聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚芳族酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚氨酯纤维、聚氯乙烯纤维、聚酰亚胺纤维和/或聚酰胺酰亚胺纤维；天然纤维优选为剑麻纤维、大麻纤维、亚麻纤维、竹纤维、椰子纤维和/或黄麻纤维，和/或iii)纤维(F)以纤维束的形式使用，每束纤维束的单根纤维的数目在玻璃纤维的情况下为至少10，优选100至100000且更优选300至10000，在碳纤维的情况下为1000至50000，且特别优选在玻璃纤维的情况下为500至5000，而在碳纤维的情况下为2000至20000，和/或iv)纤维区(FB1)和纤维区(FB3)各自独立地占纤维(F)总长度的1％至45％，优选2％至40％且更优选5％至30％，而纤维区(FB2)占纤维(F)总长度的10％至98％，优选20％至96％且更优选40％至90％。4.权利要求1至3中任一项所述的模制品，其中i)将纤维(F)以相对于模制品的厚度方向(d)成30°至60°，优选30°至50°，甚至更优选30°至45°且特别是45°的α角引入膨胀的珠粒泡沫中，和/或ii)在模制品中，纤维(F)的纤维区(FB1)突出的模制品的第一侧与纤维(F)的纤维区(FB3)突出的模制品的第二侧相反，和/或iii)所述模制品包含大量的纤维(F)，优选纤维束，和/或包含超过10根纤维(F)或纤维束/m2，优选超过1000/m2，更优选4000至40000/m2。5.权利要求1至4中任一项所述的模制品，其中模制品的膨胀的珠粒泡沫通过包括以下步骤I)至VI)的方法来制备：I)在发泡剂的存在下，在升高的温度下由相应的聚合物优选以聚合物熔体的形式和/或通过挤出来制备可膨胀的聚合物珠粒，II)任选地使载有发泡剂的可膨胀的聚合物珠粒冷却和/或发泡，任选地使聚合物珠粒膨胀成部分膨胀的聚合物珠粒，III)任选地进行可膨胀的聚合物珠粒的制粒，优选水下制粒，IV)在95至150℃，优选100至140℃且更优选105至130℃的升高的温度下，和/或在1至5bar，优选1.1至3.6bar且更优选1.3至2.8bar的低压下，在蒸汽或蒸汽/空气混合物的存在下，任选地预发泡可膨胀的聚合物珠粒和/或任选地部分膨胀的聚合物珠粒，以获得膨胀的珠粒，V)将来自步骤II)的部分膨胀的聚合物珠粒和/或来自步骤III)的粒化的珠粒和/或来自步骤IV)的膨胀的珠粒引入成型模具中，VI)在1至25bar，优选1.1至8bar且更优选1.5至4bar的升高的压力下，和/或在100至220℃，优选102至170℃且更优选110至140℃的升高的温度下，在成型模具...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·鲁克德舍尔，A·泰尔努瓦尔，R·阿伯特，B·D·S·萨姆帕斯，P·古特曼，R·斯托尔，C·L·M·海贝特，R·斯泰恩，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE