[发明专利]PMI泡沫材料的新成型方法和/或由其制备的复合组件

说明书

技术领域

本发明涉及例如适合用于制备具有由硬质泡沫组成的芯的复合材料的新方法。本发明在这里具有的大的优点是泡沫材料和覆盖层都可自由地选择。更具体地说，采用本发明方法还可以加工其加工温度明显不同于芯材料的那些的覆盖层。

本发明进一步涉及一种方法，采用该方法，在第二种实施方案中，可以将整合泡沫结构部分地压实。采用第三种实施方案，可以由至少两个泡沫材料的工件通过焊接而制备具有特别高价值的接头的中空制品。在此，这可以在有或者没有覆盖层的情况下进行。

另外，采用本发明的方法特别好地可通过真空成型方法加工泡沫材料。

背景技术

在现有技术中，对于制备具有硬质泡沫材料的纤维增强塑料或成型硬质泡沫材料的各种方法进行了一般性描述。在本发明范围中，“硬质泡沫材料”是指不可以(如例如市售的PU或聚苯乙烯泡沫材料那样)采用小的力而机械变形并随后再次恢复的泡沫材料。硬质泡沫材料的实例尤其是PP、PMMA或高度交联的PU泡沫。聚(甲基)丙烯酰亚胺(PMI)，如例如由Evonik公司以品名销售的那种，是可特别强负荷的硬质泡沫材料。

制备所述复合材料的一种公知的方法是成型覆盖层，然后填充入泡沫原料并最终将该泡沫原料发泡。此种方法描述在例如US 4,933,131中。这种方法的一个缺点是，发泡通常非常不均匀地进行。材料例如PMI的情况尤其如此，其最好的情况下也只能作为颗粒添加。这种方法的另一个缺点是，覆盖层必须再次被移除以成型纯的泡沫材料。在复合结构组件的情况下，覆盖层和泡沫芯之间的粘附对于被施加机械负荷的结构组件又经常是不足够的。

在Passaro等人的Polymer Composites，25(3)，2004，第307页及后续页中描述了一种方法，其中在压制模具中将PP泡沫芯材料与纤维增强的塑料接合成整体，在此泡沫芯材料借助模具按目标方式仅在表面处加热，以便可以实现与覆盖材料的良好粘结。在Grefenstein等人的International SAMPE Symposium and Exhibition，35(1，Adv.Materials：Challenge Next Decade)，1990，第234-44页中描述了一种相似的用于制备具有蜂窝状芯材料或PMI泡沫芯的夹芯材料的方法。然而，成型用这两种方法都是不可能的，而仅制备片材形式的夹芯材料。

WO 02/098637描述了一种方法，其中将热塑性覆盖材料作为熔体形式施加到泡沫芯材料的表面上，然后借助双片材方法与泡沫芯成型在一起而形成复合模制品，然后将该热塑性材料冷却以致所述覆盖材料在模具中凝固。然而，使用这种方法仅可以结合有限数目的材料。例如不可制备纤维增强的覆盖材料。所述方法也不能用来纯粹成型没有覆盖材料的泡沫工件。另外，泡沫材料的选择也限于可在低温下弹性成型的材料。硬质泡沫在这种方法中在泡沫材料没有被均匀加热的情况下在结构上被太大程度损坏。

EP 0 272 359中描述的方法非常相似。在此，首先将泡沫芯坯件切割成一定形状并置于模具中。然后，将热塑性材料的熔体注射到表面上。然后提高温度使泡沫所述芯坯件发泡，由此引起向所述覆盖材料的表面上挤压。这种方法虽然可提供对所述覆盖材料的更好粘附。为此，具有首先成型的附加操作步骤的该方法是更昂贵且不方便的并且总体上在可实现的形状方面是明显更大程度上受限。

在W.Pip，Kunststoffe，78(3)，1988，第201-5页中描述了在压制模具中制备具有纤维增强的覆盖层和PMI泡沫芯的成型的复合材料的方法。在这种方法中，在加热的压制模具中将各个层接合在一起，在此通过在局部加热的泡沫材料中的最上层压挤在一起而进行轻微成型。同时描述了其中可以通过在模具内部的后续发泡制备型材的方法。此种方法的缺点在上面已经进行了论述。作为第三个变型，公开了一种方法，其中让材料经历弹性压实同时压挤预加热的泡沫材料。预加热在烘箱中进行。然而，这种方法的缺点是，许多泡沫材料要求非常高的温度来热弹性成型。PMI泡沫例如要求至少185℃的温度。另外，芯材料在整合材料区域必须被适当地加热以避免材料断裂。然而，在此种温度下，尤其是因为在均匀分布下它们仅在数分钟的较长时间加热的情况下才是可能的，所以许多覆盖材料例如PP将被损坏以致不能实施该方法。