[发明专利]开孔硬质泡沫复合材料

说明书

本发明涉及一种复合材料，其包括夹在两个纤维层之间的隔离物。

复合材料是由两种或更多种彼此结合的材料组成的材料。由各组分的物质特性和有时由各组分的几何特性决定获得的材料的性能。这可使不同组分的性能相结合，使复合材料具有宽的可能应用范围。可通过按需挑选组分的不同起始材料而调整最终产品需要的性能。

生产的复合材料有几种不同的形式。一种可能是夹层结构。这种结构通常用于半成品，其中在材料中嵌有多个具有不同性能的层。作为结构方式，夹层结构是一种轻型结构形式，其中构件由覆盖层组成，该覆盖层通常承受力，并通过较软的和通常是轻质的芯材(隔离物)来保持间距。因此在低重量时，相应部件仍然是高度抗弯的。

芯材可由不同材料制成的蜂窝体组成，例如纸，纸板，塑料或金属，轻木，波纹金属板或泡沫塑料。其传送出现的剪切力和支撑覆盖层。

通过夹层法生产的复合材料可用于例如赛艇，飞机零件(机身，机翼覆盖层)，铁路车辆，车辆和汽车零件，冲浪板和风轮机的转子叶片。

带有芳族聚酰胺纤维蜂窝体芯和玻璃纤维预浸渍体覆盖层的夹层板也在现代飞行器中用作机载厨房和卫生间的墙体材料。

在建筑领域，使用由钢筋增强混凝土壳体、熟料或混凝土制成的隔热和表面板组成的预制夹层板。此外，具有金属覆盖层和中间隔热层的复合板被称为夹层部件或夹层板。

在船舶制造中，这种结构已是很普遍的，特别是在运动型船舶中。在大型船舶的建造中，夹层结构确保更安全，特别是对于油船而言。

夹层结构也用于汽车构造中。这样可以实现低重量和高稳定性的共存。纤维增强塑料夹层构件的制备方法是已知的，例如DE10057365A1。

由WO2006/099939A1和WO2009/043446A2已知，用于机动车辆的顶板模块是基于夹层结构的。

夹层结构也可用于太阳能技术中，如一种包括作为背部覆盖物的夹层元件的太阳电池模块是已知的，见尚未公开的PCT/EP2009/003951。

另外，在两个防水片之间由金属箔作为隔离物组成的夹层元件是已知的，见US2003/0178056A1。同样是在这个例子中，这种结构也被用作太阳能电池板的背部覆盖板。用于太阳能电池的由金属箔和密封聚合物层组成的相似结构也是已知的，见DE10231401A1。

蜂窝结构或波纹金属片在夹层元件中经常被用作隔离物。该隔离物通常在两面上都具有外层，外层通常由塑料片组成。外层片与隔离物通常是在高温和压力下结合。隔离物的结构通常通过塑料片压出，因此夹层元件的表面不再是平滑的。在最终产品中也显示出隔离物的结构。

当所述的夹层元件被用作随后也是可视的结构材料时，所述的不规则的表面是不希望的。例如，当用于太阳能元件中时，所述的不规则的表面可能造成在制备层压体时单独太阳能电池损坏。

由蜂窝结构导致的不规则表面和太阳能电池的损坏原则上可以通过使用闭孔硬质泡沫作为隔离物来防止。这一现有技术解决方法的缺陷在于所述复合材料是在先提供功能和装饰层之后进行压制而制成的。然后施加和压制还没有完成反应的夹层元件。空气截留在功能层和夹层元件之间不能够排出，因为功能层和芯材料都既不能吸收空气也不能使空气通过。由于路径过长，在大结构情况下侧部的排气也不可能。这样造成的气泡导致表面的缺陷或者甚至功能层的损坏。

在现有技术中，使用可容纳空气的蜂窝状结构也是已知的，但缺点是蜂窝状结构由于层压过程而在功能或装饰层上凸现出来，甚至导致破坏功能或装饰层。

因此本发明的目的在于提供一种复合材料，该复合材料可以夹层结构方式获得并且避免了现有技术中的缺点。特别地，相应的复合材料应该在大面积上具有光滑表面(A级表面)，其中隔离物的结构是不可见的。表面应该非常平滑和没有凹痕，夹气或类似的缺陷。夹层元件的表面应当足够平滑以使功能元件(例如太阳能电池)可固定于其上，不被夹层元件或凸现的隔离物损害。

令人惊讶地，现已发现具有特定开孔率的硬质泡沫芯可吸收在压制工艺中夹带入的空气，而且不会损害复合材料。同时，这种硬质泡沫芯具有足够高的压缩模量或足够高的抗压强度，以致硬质泡沫芯在被压时不会破坏。之间夹有硬质泡沫芯的纤维层与芯材良好结合。由于所选择的硬质泡沫芯具有刚性，本发明的结构也具有足够的机械刚性。

在第一实施方案中，本发明的目的是提供一种由夹在两个纤维填充聚氨酯层(2)之间的隔离物(1)组成的复合材料，其特征在于所述隔离物包括开孔硬质泡沫。