[发明专利]纤维增强的泡沫材料

说明书

本发明涉及一种制备纤维/泡沫复合材料(FSV1)的方法，其中将第一纤维材料(FM1)施加到第一泡沫体(SK1)上，得到第一结构化纤维表面(FO1)，随后将第二泡沫材料体(SK2)施加到所述第一结构化纤维表面(FO1)上，得到纤维/泡沫复合材料(FSV1)。

技术领域

本发明涉及一种制备纤维-泡沫复合材料(FSV1)的方法，其中将第一纤维材料(FM1)施加到第一泡沫体(SK1)上，得到具有第一结构化纤维表面(FO1)的中间体(ZP)，随后将第二泡沫体(SK2)施加到第一结构化纤维表面(FO1)上，得到纤维-泡沫复合材料(FSV1)。

背景技术

增强泡沫在工业中特别重要，因为其具有高强度和高硬度以及低重量。因此，增强泡沫对于应非常轻但在机械上极其稳定的部件特别重要。因此，增强泡沫用于例如船舶和汽车的部件。其还用作风力涡轮机中的转子叶片的芯部。用于这种部件的增强泡沫应具有良好的机械性能，特别是优选在空间的三个方向上的高剪切硬度。

例如，泡沫可通过纤维材料增强，得到纤维-泡沫复合材料。现有技术中记载了用于此目的的各种方法。

GB 2 225 282A记载了一种包含硬质泡沫层的纤维-泡沫复合材料，在所述硬质泡沫层之间引入由纤维组成的增强层。硬质泡沫层由例如聚醚酰亚胺泡沫组成，并且增强层由碳纤维或玻璃纤维组成。硬质泡沫层通过例如焊接或粘接结合连接到增强层。GB 2 225282 A还记载了在制备纤维-泡沫复合材料之后切割所得纤维-泡沫复合材料并将其再次粘接结合在一起的可行性。所记载的所有纤维-泡沫复合材料均由具有平面表面的硬质泡沫板制备。因此，增强件仅为一维的。该类增强件是不利的，因为纤维-泡沫复合材料并非在空间的所有三个方向上均具有良好的机械性能，而仅在已经引入增强层的空间方向上具有良好的机械性能。

US 5,866,051记载了一种制备纤维-泡沫复合材料的方法，其中可发泡聚合物通过喷嘴挤出，同时在挤出方向上拉伸纤维材料。结果，纤维材料被引入泡沫中。根据US 5,866,051，还可将纤维材料施加到泡沫上。使用US 5,866,051中记载的方法同样仅可将平面增强层引入泡沫中。因此，在空间的三个方向上的最优化增强是不可能的。

WO 2005/018 926记载了多种其中纤维材料已被引入泡沫中的纤维-泡沫复合材料。泡沫彼此连接并通过平面表面与纤维材料连接，得到纤维-泡沫复合材料。WO 2005/018926还记载了通过其平面表面将三棱柱形泡沫体彼此连接的可行性，由此实现三维增强。然而，本文的缺点在于，首先必须制备三棱柱形泡沫体并用纤维材料包覆，然后它们才可以彼此连接。因此，至少需要三个工艺步骤(三棱柱形泡沫体的制备、泡沫体的包覆、泡沫体的连接)，这使得WO 2005/018 926的方法非常耗时且昂贵。

GB 2 188 281涉及一种由泡沫层组成的纤维-泡沫复合材料，所述泡沫层通过垫(mat)彼此连接，该垫不是平面的。例如，玻璃纤维用作垫。为了制备复合材料，首先挤出具有平面的泡沫，然后将这种泡沫的多个元件彼此相邻放置，使得它们形成非平面层。随后将浸渍的垫铺设在该非平面层上，最后将另一层挤出的泡沫置于顶部。GB 2 188 281中记载的方法非常复杂，此外浸渍垫的处理也存在问题。

WO 2012/123551记载了一种使用波形加热元件将泡沫块焊接在一起的方法。

EP 2 153 982记载了一种具有焊缝的泡沫体，所述焊缝被凹槽(recess)中断。为了制备这种泡沫体，泡沫元件的表面通过具有结构化表面的加热棒加热，或泡沫体具有带有凹槽状凹陷的表面。

US 3,902,943记载了使用波纹加热棒将热塑性泡沫板焊接在一起。

WO 2012/123551、EP 2 153 982和US 3,902,943中记载的焊接泡沫的缺点在于，它们通常具有不令人满意的机械稳定性，特别是用于需要轻质以及高强度和高硬度的部件时。