TW201533109A - 複合物的一次完成製法 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種具有聚(甲基)丙烯醯亞胺(P(M)I)(尤其是聚甲基丙烯醯亞胺(PMI))之發泡體核心的複合物的製造方法。此方法之特徵是:將該發泡體材料首先在一設備中利用近紅外光(IR)輻射加熱,轉移至具有可加熱之雙殼模的壓機,且在此與二個預浸體接合。
Description
本發明係關於一種具有聚(甲基)丙烯醯亞胺(P(M)I)(尤其是聚甲基丙烯醯亞胺(PMI))之發泡體核心的複合物的製造方法。此方法之特徵是:將該發泡體材料首先在一設備中利用近紅外光(IR)輻射加熱,轉移至具有可加熱之雙殼模的壓機,且在此與二個預浸體接合。
先前技藝大體上已述及用於具有剛性發泡體之經纖維強化之塑膠的製造或用於剛性發泡體材料之成形的各種方法。在本發明中剛性發泡體是指:並非是會遭受因小力所致之機械變形而隨後恢復之發泡體,例如並非是市售之PU發泡體或市售之聚苯乙烯發泡體。剛性發泡體舉例而言尤其是PP發泡體、PMMA發泡體或高度交聯之PU發泡體。可耐受特高負荷之剛性發泡體材料是聚(甲基)丙烯醯亞胺(PMI),舉例而言是由Evonik所上市之名為ROHACELL®者。
用於製造所述之複合材料的習知方法是外層之成形,隨後將用於該發泡體之原料裝料且最後進行其發泡。此類型之方法舉例而言是在US 4,933,131中描述。此方法之缺點是:該發泡係在極不均勻的方式下進行。這對於充其量可以顆粒形式添加的材料諸如PMI而言尤其如此。此類型方法之另一缺點是:為要使完全由發泡體製成之材料成形,會需要再次移除該外層。在複合組件之情況中,在外層與發泡體核心之間的黏合性因而常常不適合於承受機械負荷之組件。
Passaro等人在Polymer Composites,25(3),2004,pp.307ff中描述一種方法,其中PP發泡體核心材料係在壓模中與經纖維強化之塑膠結合,且該發泡體核心材料在此特別僅在表面上利用該模來加熱,以允許與該外層材料有良好接合。Grefenstein等人在International SAMPE Symposium and Exhibition,35(1,Adv.Materials;Challenge Next Decade),1990,pp.234-44中描述一種類似之利用蜂窩狀核心材料或PMI發泡體核心製造夾層材料的方法。然而,此二方法不能提供任何成形,而僅是提供片形夾層材料的製造。
WO 02/098637描述一種方法,其中將熔體形式之熱塑性外層材料導在發泡體核心材料表面上,然後利用雙片方法與該發泡體核心一同被模製以獲得複合模製物,然後將該熱塑性塑膠冷卻以使該外層材料固化。然而,此方法可僅與有限數目之材料結合。舉例而言,不可能製造經纖
維強化之外層材料。該方法也不適合不具有外層材料之發泡體工件的簡單成形。另外,該發泡體材料之選擇受限於在低溫下可彈性變形之材料。剛性發泡體在此類型方法中在無均勻加熱下該發泡體材料下會有過度的結構破壞。
在EP 0 272 359中所描述之方法是極類似的。在此,首先將發泡體核心預製件切割成形且置於模中。然後將該熱塑性塑膠之熔體注射在該表面上。然後藉由提高溫度使發泡體核心預製件發泡,且此發泡在該外層材料表面上產生壓力。真實的是:此方法可使該表面與該外層材料達成更佳黏合性。然而,此方法與另外之起初成形操作是相對複雜的且整體而言在可達成之形狀上受到明顯更大的限制。
W.Pip,Kunststoffe,78(3),1988,pp.201-5描述一種在壓模內製造具有經纖維強化之外層且具有PMI發泡體核心之模製複合物的方法。在經加熱之壓模內,此方法與個別層結合,其中經由最上層之壓實在經局部加熱之發泡體材料中達成些微成形。也描述之方法中形狀可藉由在該模內後發泡而形成。此類型之方法的缺點已在以上討論。經揭示為第三變化型之方法中該材料之彈性壓縮係在經預熱之發泡體材料的壓縮期間進行。該預熱係在爐中進行。然後,此方法之缺點是:對於該熱塑性塑膠之變形方法而言,很多發泡體材料需要極高溫度。舉例而言,PMI發泡體需要至少185℃之溫度。另外,該核心材料必須已合適地在該材料之整個區域上被加熱,以避免該材料中之破
裂。然而,僅可利用耗費很多分鐘之長時間加熱來達成此類型之溫度,尤其是具有均勻分配之溫度,且很多外層材料諸如PP會受破壞至使該方法不能作用之程度。
U.Breuer,Polymer Composites,1998,19(3),pp.275-9揭示一種由用於PMI發泡體核心之Pip稍微改良的第三變化型方法。在此,利用IR加熱燈加熱該PMI發泡體核心及該經纖維強化之外層材料。這些IR輻射加熱器特別發出具有在3至50微米範圍內之光(IR-C輻射或MIR輻射),且特別適合該基材之快速加熱。然而,在此所導入之能量(合意地)是極高的,且此同時對很多外層材料(例如PP)造成破壞。Breuer等人因此再次揭示僅尼龍-12(PA12)是該外層之可能的基質材料。可容易地將PA12加熱至高於200℃而不對該塑膠有任何破壞。在此程序中不可能同時使該發泡體核心成形,因為由IR輻射區所輻射之熱並不透入該發泡體基質中,且因此並不達到可熱塑模製的狀態。
鑒於所討論之先前技藝,本發明之目的因此是要提供一種新穎之方法,其可容易地且以高通過料量速率製造具有P(M)I發泡體核心之複合材料,卻不對該發泡體核心有結構破壞。
特別地,本發明之目的是要提供一種方法,其可藉由成形製造該複合材料,同時可相對自由地選擇該表面材
料,且在加工期間不造成任何破壞。
另一意圖是:與所列之作為目的的個別具體例無關地,該新穎之方法是要能達成遠低於10分鐘之快速循環時間。
在此點上未明確討論之其他目的可由該先前技藝、該描述、申請專利範圍或實例所衍生。
在下文中之聚(甲基)丙烯醯亞胺一詞是指聚甲基丙烯醯亞胺、聚丙烯醯亞胺及其混合物。對應之考量適用於對應之單體諸如(甲基)丙烯醯亞胺及(甲基)丙烯酸。舉例而言,(甲基)丙烯酸一詞不僅是指甲基丙烯酸,也指丙烯酸以及此二者之混合物。
該等目的係利用一種具有由剛性發泡體製成之發泡體核心(尤其是具有由P(MI)製成之發泡體核心,較佳是由PMI製成之發泡體核心)的複合材料的新穎製造方法來達成。特佳是:該發泡體核心之發泡體材料是密度在25至220公斤/立方公尺範圍內之PMI發泡體。本發明之方法不僅可處理P(M)I,也可以處理由聚丙烯(PP)製成或由經高度交聯之聚胺甲酸酯(PU)製成之剛性發泡體,以在複合材料中產生發泡體核心。
PP發泡體尤其已知是作為絕緣材料、於輸送容器中及作為夾層材料。PP發泡體可包含填料且為市售的,密度大抵在20至200公斤/立方公尺範圍內。
與可撓性PU發泡體相比,剛性PU發泡體之特徵依序是更密閉之孔結構及更高之交聯程度。剛性PU發泡體也可包含相對大量之無機填料。
本發明之具有二外層及置於該二層間之發泡體核心的複合材料的製造方法特徵尤其是在於以下步驟:a)在一加熱單元中以近紅外光輻射(NIR輻射)加熱該發泡體核心,b)利用具有移動型框架的輸送裝置將該經加熱之發泡體核心轉移至壓機,c)封閉該壓機,其中該壓機包含雙殼模且該二模殼各已藉由分別由纖維材料或樹脂構成之纖維基質覆蓋物或預浸體覆蓋物所覆蓋,d)將該等模殼加熱至該樹脂之固化溫度,e)將該等模殼冷卻至脫模溫度及f)將該壓機打開且移出該複合材料。
在步驟a)中,將該發泡體核心插入該機器之加熱單元的加熱場的作用部位中。具有0.78至1.40微米波長的NIR輻射特別適合於步驟a)。在已證實為特別適合於此的程序中,該發泡體核心已在該加熱期間被夾持在該輸送裝置中。
該輻射之強度和時間在此視不同因素而定且可藉由精於此技藝之人士在一些實驗中被最佳化。這些加熱參數視所用之發泡體材料的軟化點、該材料之孔尺寸或密度、該材料之厚度及該輻射來源與該發泡體核心之距離而定。一
般要求輻射強度增加的因素是:增加之材料堅固性、較高之材料密度、較大之材料厚度、及該輻射來源與該發泡體核心之較大距離。隨所要之形狀改變程度,可再改變該輻射強度。就此而論,該輻射強度一般被調節以在該發泡體核心中央達到170至250℃之溫度。
較佳是:該加熱單元具有多個NIR光源,以致該發泡體核心表面被均勻地加熱。該發泡體核心因此被加熱至該發泡體材料之塑化溫度。令人驚訝地,已發現:在步驟a)之非侵入性加熱可經由均勻之熱導入而使塑膠之可變形,而不對該材料有任何附帶的破壞。正確進行本方法特別不會對該剛性發泡體表面造成破壞,此舉例而言可在爐內加熱期間被觀察。在所用之NIR光譜區中所輻射之熱在無吸收下通過該泡室之氣相且發生該室壁基質的直接加熱。特別令人驚訝地,在此已發現:此類型之NIR輻射加熱即使在相對厚的發泡體核心中可達成特別均勻之熱分配。
在步驟b)中,利用具有移動型框架的輸送裝置,將經加熱之泡體核心傳遞至壓機的傳遞。該輸送裝置通常具有線性馬達驅動器。較佳是:當將該發泡體核心移入該加熱單元時,彼已在一個連接該移動型框架之夾持框架中被夾持。特別地,必須注意:在該輸送期間,該發泡體核心整體仍高於該塑化溫度。此可藉由使用該加熱單元與該壓機之間短的距離或/及藉由使用適度高之周溫於此區中(例如在罩內)、或藉由使用另外之NIR輻射源來達成。
在步驟c)中,於封閉該壓機之前,隨意可能利用壓縮空氣進行該經加熱之發泡體核心的預成形。這可導致甚至更佳之結果,尤其是在具有高曲率的複合組件的情況中。
在步驟c)中,該壓機然後被封閉,且此壓機具有雙殼模,且該二模殼各已用分別由纖維材料構成及由樹脂構成之預浸體透明片或纖維-基質片覆蓋。該雙殼模之形狀在此在該壓製方法之期間影響複合組件。
在本發明之第一變化型中,預浸體構成該外層之材料。預浸體係至少由一種樹脂及一種纖維材料構成,其中該纖維材料轉而由長纖維構成,該長纖維通常呈編織物、針織物或鋪置稀紗形式或呈非定向層形式。
可利用那些類型之材料獲得特別良好之機械強度值。
預浸體之另一特徵是:雖然彼適合貯存及加工,彼尚未被硬化。僅在該成形方法後,或在本發明之情況中,於該成形方法後及在接合該發泡體核心同時,將該預浸體硬化(通常藉由導入熱)。
在本發明之第二變化型中,也可能使用片狀模製料(SMC),而非該預浸體,以作為外層材料。這些SMC之特徵是:彼係至少由一種樹脂、短纖維及無機填料所構成。該短纖維在此自由地分散在該樹脂中。與預浸體相比,這些SMC在模塑方法中是更多功能的且更容易製造。
不管是使用預浸體或SMC,可使用之特別樹脂是乙
烯酯樹脂、環氧樹脂、異氰酸酯樹脂及丙烯酸酯樹脂。預浸體在此通常是以環氧樹脂為底質,但SMC主要包含乙烯酯樹脂。
該纖維特別可以是碳纖維、玻璃纖維、聚合物樹脂或聚芳醯胺纖維。SMC在此主要使用短玻璃纖維。
也可能使用黏著促進劑,以改良在該發泡體合新材料與外層之間的黏著性。該黏著促進劑可存在於該外層之基質材料中。在替代之可能性中,在該等材料結合前,將該黏著促進劑施加在該外層之表面或發泡體核心之表面上。也可能使用適合之黏著劑於此程序中。已證實為適合之特別的黏著促進劑是聚醯胺類和聚(甲基)丙烯酸酯類。然而,也可能使用精於複合材料製造技藝之人士已知的低分子量化合物,尤其是如在該外層中所用之基質材料所需者。
較佳是:形成該透明片之預浸體或SMC材料係定位在夾持框架內的該二個半模之間。在一替代型中,該材料係利用經疊置之扣件框架固定在該設備中,以避免滑動。為此,待處理之材料舉例而言凸出超過該模邊緣數公分,且在此區中利用所述之該疊置之扣件框架驅使該材料向下。
在步驟d)中,在該壓機已封閉之後且在所得之成形方法已經進行後,將該等模殼加熱至該樹脂之固化溫度。由於在該等模殼與該外層材料之間的直接接觸,在此可能達成該樹脂之極快速硬化。用於固化該樹脂之硬化的溫度
視所用之特別樹脂而定且可容易地由精於此技藝之人士所決定。這些溫度通常是100至300℃。尤其,用於該發泡體核心之發泡的較佳溫度(170至250℃)也適合大部份之樹脂系統。在較高必須溫度之較不佳情況中,該樹脂之固化可在另一加熱單元中達成。
在步驟e)中,然後冷卻該模殼至脫模溫度。在用於達成此冷卻的方法實例中,該模殼具有用於冷卻液(例如用於水)之管在內部或在面向遠離該工件之面上。該脫模溫度在此是與材料相關的且可容易地藉由精於此技藝之人士所決定。彼首先視該發泡體核心之塑性而定且主要視該外層材料之表面性質而定。在該脫模溫度下,該材料應是堅固的及顯現出與該模殼表面相關之最小的黏性。適合之脫模溫度舉例而言可以是與80℃一般高。為要改良循環時間,此溫度可藉由在外層與模殼之間施加脫模助劑而另外增加。舉例而言,可使用聚矽氧油類或脂族油類以作為脫模助劑。
最後,在步驟f)中,將該壓機打開,將該移動型框架撤出且將產物移出。在另一替代的可能性中,首先將該複合材料移出,然後將該移動型框架撤出以供插置新材料。
本發明之方法尤其具有下述主要優點:彼可以極短循環時間進行且因此可用在量產中而有極好結果。較佳是:該方法係以最多10分鐘(較佳少於6分鐘)之循環時間進行。
供本發明之整個方法所選之方法參數視個別情況中所用之系統及其設計而定,且也視所用材料而定。精於此技藝之人士可容易用一些初步的實驗來決定。
在一替代的具體例,本發明之方法也可利用雙片方法(twin-sheet method)在真空中或在低於大氣壓之壓力下進行。該雙片設備之設計在此是要使彼可作為壓模機。
該雙片方法之基本特徵是:二或多個工件係在一步驟中於真空中或在低於大氣壓之壓力下被模製且因此互相熔合而不添加諸如黏著劑、輔助熔合材料或溶劑。此步驟可以成本有效且對環境友善之方式,以短的循環時間進行。令人驚訝地,已發現:為本發明之目的,由於在步驟b)中經由0.78至1.40微米波長之NIR輻射的照射以將該工件預熱的另外步驟,此方法也可用於上述剛性發泡體材料的處理,該剛性泡體材料依照先前技藝顯然是不適合的。由於該藉由使用所述之輻射而可相對快速進行之加熱,在整個工件中達成無應力之均勻熱分配。該輻射之強度視所用之發泡體材料的要求而在所述範圍內變化。當另外使用外層材料時,該加熱場之溫度及其強度係被改良,以致即使在不同處理溫度和模製溫度情況中,發泡體核心和外層材料聯合受到發泡和黏接處理。此類型之合適改良可容易藉由精於此技藝之人士,使用一些實驗來進行。
本發明方法之大優點是:彼可以用對環境友善的方式且以極短循環時間進行,同時將多個操作結合於一方法內。
令人驚訝地,該外層材料可相對自由地選擇。在此,舉例而言,材料簡單地可以是熱塑性塑膠、或之編織物或針織物或這些之複合物,實例是已知為有機面板或經塑膠塗覆之紡織載體網者,諸如合成皮革。較佳是:該外層材料是經纖維強化的塑膠。纖維舉例而言轉而可以是聚芳醯胺纖維、玻璃纖維、碳纖維、聚合物纖維或紡織纖維。塑膠較佳依次可以是PP、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)、環氧樹脂、異氰酸酯樹脂、丙烯酸酯樹脂、聚酯或聚醯胺。
P(M)I,尤其是PMI,在此是用於該泡體核心之較佳材料。這些P(M)I發泡體也稱為剛性發泡體,且特徵在於特別的堅固性。該P(M)I發泡體一般是在下述之二階段方法中製造:a)澆鑄聚合物之製造及b)該澆鑄聚合物之發泡。
該澆鑄聚合物之製造始於包含(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯腈(較佳之莫耳比率為2:3至3:2)作為主成分之單體混合物的製造。也可能使用其他共單體例如丙烯酸或甲基丙烯酸之酯、苯乙烯、順丁烯二酸或依康酸、或其酸酐、或乙烯基吡咯酮。然而,該等共單體之比率在此不應多於30重量%。也可能使用小量交聯用單體,例如丙烯酸烯丙酯。然而,該量較佳應是至多由0.05重量%至2.0重量%。
該共聚合混合物也包含發泡劑,其在約150至250℃之溫度下分解或蒸發且因此形成氣相。該聚合係在低於該
溫度下發生,且該澆鑄聚合物因此包含潛在的發泡劑。該聚合有利地在二玻璃板間之塊模(block mould)中進行。
在第二步驟中,然後在合適溫度下進行該澆鑄聚合物之發泡。這些PMI發泡體之製造原則上對於精於此技藝之人士是已知的且舉例而言可以在EP 1 444 293、EP 1 678 244或WO 2011/138060中發現。可提及之特別PMI發泡體是得自Evonik Industries AG之ROHACELL®級。丙烯醯亞胺發泡體在製造及處理上可視為與該PMI發泡體類同。然而,就毒物學的理由,丙烯醯亞胺發泡體比其他發泡體材料明顯更不佳。
所求之發泡體部分可藉由使用玻璃板之合適選擇或藉由使用模內發泡之製造方法來製造。在一替代方式中,該等產物係藉由切去、鋸開或研磨方法由經發泡之片來製造。在此較可能由一片裁切多個泡體部分。
該剛性發泡體材料之密度可相對自由地被選擇。舉例而言,可使用密度在25至200公斤/立方公尺範圍內之PMI發泡體。
經鋸開、裁切或研磨之發泡體核心碎片比藉由模內發泡所製造之碎片的優點是:彼具有開孔在該表面上。當使該材料與該經樹脂浸透之纖維接觸時,某些該尚未硬化之樹脂滲入在該發泡體核心表面上的該開孔中。這所具有之優點是:硬化在發泡體與護套材料間的邊界上產生特別強的黏著。
本發明不僅提供所述之方法,也提供可藉由該方法所
製造之複合材料。這些複合材料具有由經發泡之PP、P(M)I或經高度交聯之PU所製成之剛性發泡體核心和至少由一種經硬化樹脂和一種纖維材料所製成之二外層。與該先前技藝相比,這些複合材料不同之點在於:該等外層係由經硬化之預浸體材料或經硬化之SMC材料構成,且不包含連接元件諸如接縫、螺栓或其他導引力之元件。本發明之複合材料差異點也可在於:不要求在發泡體核心與外層材料之間有黏合劑層。
由作為核心材料之剛性發泡體所製成之發明的工件原則上是多樣的。
依照本發明所製造之複合材料尤其可用於例如下列之量產中:在汽車工業中之車身構造或內裝、在鐵道車輛或船艦建造、航太工業、機械工程、家具構造或風力機中的內部零件。
A‧‧‧加熱期
B‧‧‧成形
(1)‧‧‧IR加熱系統
(2)‧‧‧在壓機中之殼模
(3)‧‧‧發泡體核心
(4)‧‧‧在夾持框架中之預浸體
(5)‧‧‧由發泡體核心和二個硬化預浸體所製成之之複合材料
圖1:本發明之複合組件之製造圖。
以下對本發明之一些特別具體例提供說明。這些也包含實例。對應之實驗係成功完成。
該方法係在一種用於雙片成形方法之機器中進行,實例是得自Geiss AG之T8。在此,該機器之配置係如下:具有閃光來源(NIR;0.78至1.40微米)之加熱場
可調節之操作室窗
可調節高度之上方加熱系統
壓縮力30公噸(分鐘),馬達驅動
可加熱且冷卻之成形模
引用圖1以說明本具體例。
使用密度71公斤/立方公尺及厚度12.7毫米之ROHACELL® IG PMI發泡體。
待選擇之方法參數視在任何特別情況中所用之系統設計而定。彼必須藉由使用初步實驗來決定。該指導溫度TF視該PMI發泡體基質之Tg(S)、在該成形方法中該外層之溫度、該上方加熱系統之高度調節Tg(S)≦TF(上方加熱系統溫度)而定。在此之規則是:上方加熱系統溫度必須隨著與該發泡體基質溫度之差距增加而向上調節。也可能與該組件之部分區位的形成(Ug)程度相關地改變該來源場強度(I)。在接近該經疊置之扣件的邊緣區位中,所選之來源場強度接近100%,為要確保該材料之連續流動,同時夾持該材料。
外層:舉例而言可能使用可懸垂編織物/鋪置稀紗或使用已由極廣泛不同之纖維類型或纖維混合物所製造且已含有熱塑性相之複合材料。這可任意地使用熱熔黏著劑膜或對應之非織物作為黏著促進劑。在該特定實例中,在上
下方使用厚度為800微米之得自Bond Laminates之一層有機面板(Tepex® Dynalite 102-RG600)。在另一實例中,在二面上使用厚度為1500微米之Lexan聚碳酸酯膜。
待進行成型方法之發泡體核心係利用IR輻射在該加熱單元中被加熱至220℃之內部溫度,然後被移入該壓模中。所述外層預製件已置於該壓模之二內部區上。然後將該壓模封閉且加熱至180℃之溫度。
在約3至4分鐘後,將該模冷卻至低於80℃,且將該組件移出。一旦該模已再加熱,可開始製造下一個複合組件。
(1)‧‧‧IR加熱系統
(2)‧‧‧在壓機中之殼模
(3)‧‧‧發泡體核心
(4)‧‧‧在夾持框架中之預浸體
(5)‧‧‧由發泡體核心和二個硬化預浸體所製成之之複合材料
Claims (12)
- 一種具有二外層和置於此二外層之間的發泡體核心的複合材料的製造方法,其特徵在於該發泡體核心之發泡體材料是高度交聯的PU、是PP或是P(M)I,且該方法具有以下步驟:a)在一加熱單元中以近紅外光輻射(NIR輻射)加熱該發泡體核心,b)利用具有移動型框架的輸送裝置將該經加熱之發泡體核心轉移至壓機,c)封閉該壓機,其中該壓機包含雙殼模且該二模殼各已藉由分別由纖維材料或樹脂構成之纖維基質覆蓋物或預浸體覆蓋物所覆蓋,d)將該等模殼加熱至該樹脂之固化溫度,e)將該等模殼冷卻至脫模溫度及f)將該壓機打開且移出該複合材料。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中該NIR輻射之波長為0.78至1.40微米。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中該發泡體材料為密度範圍在25至220公斤/立方公尺的PMI發泡體。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中在步驟c)之前或之後,立即利用壓縮空氣進行該經加熱之發泡體核心的預模製。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中該外層為至少由一種樹脂及一種纖維材料所構成之預浸體。
- 如申請專利範圍第5項之方法,其中該纖維呈編織物、針織物或鋪置稀紗(laid scrim)形式或呈非定向層形式。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中該外層是至少由一種樹脂、短纖維及礦物填料所構成之片狀模製料(SMC)。
- 如申請專利範圍第5或7項之方法,其中該樹脂是乙烯酯樹脂、環氧樹脂、異氰酸酯樹脂或丙烯酸酯樹脂。
- 如申請專利範圍第5或7項之方法,其中該纖維是碳纖維、玻璃纖維、聚合物纖維或聚芳醯胺纖維。
- 如申請專利範圍第1至7項中任一項之方法,其中該方法係以至多10分鐘之循環時間進行。
- 一種複合材料,其具有由經發泡之PP、P(M)I或高度交聯之PU所製成之剛性發泡體核心、以及由至少一種經硬化樹脂及一種纖維材料所製成之二外層,其特徵在於其可利用如申請專利範圍第1至10項中至少一項之方法製造,且該複合材料不具有連接元件諸如接縫、螺栓或其他引入力之元件。
- 如申請專利範圍第11項之複合材料,其在發泡體核心與外層之間並無黏著層。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5976288A (en) * | 1997-01-10 | 1999-11-02 | Ekendahl; Lars O. | Method of forming a molded, multi-layer structure |
| US6451232B2 (en) * | 1999-03-25 | 2002-09-17 | Lear Corporation | Method for forming headliners |
| JP2000313022A (ja) * | 1999-04-30 | 2000-11-14 | Sumitomo Chem Co Ltd | 多層成形品の製造方法 |
| US20030003266A1 (en) | 2001-06-01 | 2003-01-02 | Van Manen Dick T. | Thermoplastic sandwich structural item and twin sheet moulding method of making same |
| DE10141757A1 (de) | 2001-08-29 | 2003-03-27 | Roehm Gmbh | Verbessertes Verfahren zur Herstellung von PMI-Schäumen |
| DE10350971A1 (de) | 2003-10-30 | 2005-06-02 | Röhm GmbH & Co. KG | Wärmeformbeständige Polymethacrylimid-Schaumstoffe mit feinen Poren |
| RU2010151144A (ru) * | 2008-05-16 | 2012-06-27 | ПРОПРИТЕКТ ЭлЭлПи (CA) | Вспененное слоистое изделие и способ его изготовления |
| DE102010028695A1 (de) | 2010-05-06 | 2011-11-10 | Evonik Röhm Gmbh | Polymethacrylimid-Schaumstoffe mit verminderter Entflammbarkeit sowie Verfahren zur Herstellung dieser |
| DE102010038716A1 (de) * | 2010-07-30 | 2012-02-02 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren zum In-Mold Foaming mit einem schäumbaren Medium und Deckschichten und dadurch erhältlicher Kunststoffformkörper |
| DE102010044050A1 (de) * | 2010-11-17 | 2012-05-24 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Prepolymers basierend auf Phenolharzen, Oxazolinen und Epoxiden |
-
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-
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- 2014-11-12 TW TW103139223A patent/TW201533109A/zh unknown
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114375252A (zh) * | 2019-08-27 | 2022-04-19 | 井上株式会社 | 纤维强化树脂复合成形体及其制造方法、抗菌性复合成形体及其制造方法、抗菌性纤维强化树脂复合成形体及其制造方法、以及纤维强化树脂层叠成形体及其制造方法 |
| CN112109262A (zh) * | 2020-09-07 | 2020-12-22 | 安徽祥欣新材料科技有限公司 | 一种eps泡沫成型方法 |
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