[发明专利]制造具有改进的压缩强度的片状复合部件的方法

说明书

制造片状复合部件的方法，其包括以下工艺步骤：a)提供基本上平面的布置体(A，B，A')，其包括夹在一对表皮层(A，A')之间的芯层(B)，芯层的第一面与所述表皮层中的第一个(A)相邻并且基本上平行，并且芯层的第二面与所述表皮层中的另一个(A')相邻并且基本上平行，表皮层(A，A')各自包含表皮热塑性材料和任选的增强纤维，芯层(B)包含由起绒热塑性纤维和增强纤维制造的起绒材料，b)将夹层布置体(A，B，A')加热和加压、然后冷却，从而获得复合部件。为了改进复合部件的压缩强度，芯层(B)是具有主要在垂直于第一和第二面的取向方向(Z)上取向的增强纤维的Z‑取向芯层。提供Z‑取向芯层的方法包括翻转芯带，从而使主要的面内纤维方向再取向。

技术领域

本发明涉及一种制造具有改进的压缩强度的片状复合部件的新颖方法。

背景技术

由纤维增强的热塑性材料制造的复合部件已在许多技术领域中得到广泛使用。

例如，WO 2015/117799A1公开了一种包含泡沫芯的复合部件，其具有第一和第二表皮层，所述第一和第二表皮层与所述泡沫芯分别在其第一表面和第二表面上结合。类似地，WO 2006/133586公开了一种抗挠刚性复合片材，其包括：由玻璃含量为20至60重量％且空隙含量小于5体积％的玻璃纤维增强的聚丙烯制成的厚度为0.5至5mm的一个或两个表皮层、和由玻璃含量为35至80重量％且空隙含量为20至80体积％的玻璃纤维增强的聚丙烯制成的厚度为2至40mm的芯层。如在WO 2006/105682 A1中大量描述的，这样的多孔芯片材可通过将聚丙烯纤维和玻璃纤维干混、将共混的非织造材料针刺(针入，needling)以及热压来而形成。

一个长久以来的挑战在于寻求在保持重量尽可能小的同时优化机械性质。在许多情况下，用比较厚的芯层进行制造过程将是期望的。单纯地将芯层厚度按比例放大会导致如下缺点：最初软的芯层当在热压步骤中施加表皮层时提供不了足够的压缩强度。因此，提供一种涉及具有改进的压缩强度的芯层的改进的制造方法将是期望的。

发明内容

根据本发明，提供了一种制造片状复合部件的方法，其包括以下工艺步骤：

a)提供基本上平面的布置体(arrangement)(A，B，A')，其包括夹在一对表皮层(A，A')之间的芯层(B)，芯层的第一面与所述表皮层中的第一个(A)相邻并且基本上平行，并且芯层的第二面与所述表皮层中的另一个(A')相邻并且基本上平行，表皮层(A，A')各自包含表皮热塑性材料和任选的增强纤维，芯层(B)包含由起绒热塑性纤维和增强纤维制成的起绒材料，

b)加热并且加压夹层布置体(A，B，A')，随后冷却，从而获得复合部件。

术语“表皮层”应以其最宽泛的含义理解为是指附接至内部或芯结构的表面层。上表皮层和下表皮层可具有或不具有相等的厚度。表皮层中的每个都包含热塑性材料，为了清楚起见在此称为“表皮热塑性材料”。此外，每个表皮层任选地包含增强纤维。

芯层由通过热塑性纤维和增强纤维制成的起绒材料形成。为了清楚起见，构成热塑性纤维的材料在本文被称为“起绒(绒面，绒毛，fleece)热塑性材料”。

作为构成芯层的一种材料的纤维增强热塑性起绒材料被广泛用在许多技术领域中，特别地用于生产具有有利结构性质的轻型部件。它们典型地用完善的梳理(carding)或气流成网(air-laying)技术生产，并且基本上形成为片材。作为生产过程的结果，这样的起绒材料的纤维主要在片材平面内(即在可定义为“X-Y-平面”的平面内)取向。虽然所知晓的是，在垂直于片材平面的方向上针刺起绒材料略微增加在Z-方向上取向的增强纤维的量，但是再取向效果相对较小，因此X-Y-取向仍然占主导。

然而，根据本发明，芯层B是具有主要在垂直于第一和第二面的取向方向Z上取向的增强纤维的Z-取向芯层。以这种方式，获得显著改进的压缩强度。