纖維增強的各向異性泡沫體的製作方法
2023-08-08 08:01:16 3
本發明涉及一種由擠出的泡沫體製成的模製品，其中至少一根纖維(f)部分地存在於模製品內，即被擠出的泡沫體包圍。因此未被擠出的泡沫體包圍的各個纖維(f)的兩端各自從相應模製品的一側伸出。所述擠出的泡沫體通過擠出方法——擠出的泡沫體通過成型模具定型而獲得——製造。
本發明還提供了一種面板，其包含至少一個所述模製品和至少一層其他的層(s1)。本發明還提供了由擠出的泡沫體來製造本發明的模製品的方法或製造本發明的面板的方法，以及它們的用途，例如作為風力渦輪機中的轉子葉片的用途。
wo2006/125561涉及一種製造增強的多孔材料的方法，其中在第一方法步驟中，在多孔材料中產生至少一個從多孔材料的第一表面向第二表面延伸的孔。在多孔材料的第二表面的另一側上，提供至少一個纖維束，所述纖維束用針拉引穿過孔至多孔材料的第一側。然而，在針抓住纖維束之前，首先將針牽引穿過來自多孔材料的第一側上的特定孔。另外，在wo2006/125561的方法結束時，纖維束部分地存在於多孔材料內，因為它填充了相應的孔，並且各側上的相應纖維束部分地從多孔材料的第一表面和第二表面伸出。
通過wo2006/125561中記載的方法，可以製造包含所述多孔材料的芯和至少一個纖維束的夾層狀部件。可以將樹脂層和纖維增強的樹脂層施加到該芯的表面上，以便製造實際的夾層狀部件。用於形成夾層狀部件的芯的多孔材料可例如為聚氯乙烯或聚氨酯。有用的纖維束的實例包括碳纖維、尼龍纖維、玻璃纖維或聚酯纖維。
然而，wo2006/125561沒有公開擠出的泡沫體也可以用作製造夾層狀部件中的芯的多孔材料。wo2006/125561的夾層狀部件適用於航空器結構。
wo2011/012587涉及一種製造用於由複合材料製成的面板的具有整合(integrated)橋接纖維的芯的其他方法。所述芯通過藉助針將由輕質材料製成的被稱為「餅狀物(cake)」的表面上提供的橋接纖維部分或完全地牽引穿過所述餅狀物而製成。所述「餅狀物」可以由聚氨酯泡沫、聚酯泡沫、聚對苯二甲酸乙二醇酯泡沫、聚氯乙烯泡沫或酚醛泡沫形成，特別是由聚氨酯泡沫形成。原則上所用的纖維可為任何種類的單線或多線和其他紗線。
由此製得的芯轉而可成為複合材料製成的面板的一部分，其中在夾層結構中，所述芯的一側或兩側被樹脂基質和樹脂基質與纖維的結合物包圍。然而，wo2011/012587沒有公開擠出的泡沫體可被用於製造相應的芯材料。
wo2012/138445涉及使用多個低密度的多孔材料的縱向長條來製造複合芯面板的方法。在單個的長條之間引入雙層纖維墊，並且通過使用樹脂使得各個長條粘合，以形成複合芯面板。根據wo2012/138445，形成縱向長條的低密度的多孔材料選自輕木、彈性泡沫體和纖維增強的複合泡沫體。各個長條之間引入的雙層形式的纖維墊可例如為多孔玻璃纖維墊。用作粘合劑的樹脂可例如為聚酯、環氧樹脂或酚醛樹脂，或者熱活化的熱塑性塑料，例如聚丙烯或pet。然而，wo2012/138445沒有公開也可以使用擠出的泡沫體作為用於細長條的多孔材料。其中也沒有公開單個纖維或纖維束可被納入多孔材料中用於增強。根據wo2012/138445，在藉助樹脂的粘合劑粘合單個長條以獲得芯材料的情況中，另外構成粘合元件的單獨的纖維墊被用於此目的。
gb-a2455044公開了一種製造多層複合製品的方法，其中在第一方法步驟中，提供了大量的熱塑性材料的珠粒和發泡劑。所述熱塑性材料是聚苯乙烯(ps)和聚苯醚(ppo)的混合物，其包含至少20重量％至70重量％的ppo。在第二步驟中，將珠粒發泡，並且在第三步驟中，在模具中將它們熔接以形成該熱塑性材料的閉孔泡沫體，得到模製品，閉孔泡沫體具有模具的形狀。在下一方法步驟中，將纖維增強材料層施加到閉孔泡沫體的表面，使用環氧樹脂進行各個表面的連接。然而，gb-a2455044沒有公開可以將纖維材料引入到多層複合製品的芯中。
類似的方法和類似的多層複合製品(gb-a2455044中的那些)還公開於wo2009/047483中。這些多層複合製品適用於作為例如轉子葉片(在風力渦輪機中)或用作船體。
us-b7,201,625公開了一種製造泡沫體產品的方法以及泡沫產品本身，該泡沫體產品可以例如在體育領域中用作衝浪板。該泡沫體產品的芯由模塑泡沫體(例如基於聚苯乙烯泡沫體)形成。該模塑泡沫體在特殊的模具中製造，並且外部塑料表皮包圍該模塑泡沫體。外部塑料表皮可例如為聚乙烯薄膜。然而，us-b7,201,625也沒有公開用於增強材料的纖維可存在於模塑泡沫體中。
us-b6,767,623公開了具有模製的聚丙烯泡沫體芯層的夾層面板，所述模製聚丙烯泡沫體基於粒徑為2-8mm且堆密度為10-100g/l的顆粒。另外，所述夾層面板包括兩個纖維增強的聚丙烯的外層，其中單個外層圍繞芯布置，以形成夾層結構。為了裝飾目的，其他的層也可以任選地存在於夾層面板中。所述外層可以包含玻璃纖維或其他聚合物纖維。
ep-a2420531公開了基於諸如聚苯乙烯的聚合物的擠出的泡沫體，其中存在至少一種粒徑≤其中μm的無機填料和至少一種成核劑。這些擠出泡沫體的顯著特徵是其改進的剛度。另外描述了用於製造這種基於聚苯乙烯的擠出的泡沫體的相應擠出方法。所述擠出的泡沫體可具有閉孔。然而，ep-a2480531並沒有說明擠出的泡沫體包含纖維。
wo2005/056653涉及由包含填料的可膨脹的聚合物珠粒形成的模塑泡沫體。該模塑泡沫體可通過熔接由包含填料的可膨脹的熱塑性聚合物珠粒形成的預發泡泡沫體珠粒來獲得，該模塑泡沫體的密度為8至300g/l。所述熱塑性聚合物珠粒尤其包含苯乙烯聚合物。所用的填料可為粉狀無機物質、金屬、白堊、氫氧化鋁、碳酸鈣或氧化鋁，或珠粒或纖維形式的無機物質，例如玻璃珠、玻璃纖維或碳纖維。
us3,030,256涉及層壓面板，其通過使用纖維來增強由泡沫體或膨脹的聚合物製成的芯來製造。所述用於芯的材料是膨脹和擠出的聚苯乙烯，以及酚、環氧化物和聚氨酯。為了引入纖維，使用針來產生從芯的第一側到芯的第二側的孔，並且使用相同的針將纖維束拉動穿過從第二側至第一側的孔，使得纖維束部分地存在在芯中，並且部分地從第一側和第二側伸出。將纖維材料以相對於芯的厚度方向呈0°的角度引入到芯中。
本發明的目的在於提供新的纖維增強的模製品或面板。
根據本發明，該目的通過由擠出的泡沫體製造的模製品來實現，其中至少一根纖維(f)以纖維區域(fb2)存在於模製品中並被擠出的泡沫體包圍，同時纖維(f)的纖維區域(fb1)從模製品的第一側伸出，且纖維(f)的纖維區域(fb2)從模製品的第二側伸出，其中將纖維(f)以相對於模製品的厚度(d)呈10°至70°的α角引入到擠出的泡沫體中，並且所述擠出的泡沫體通過包括以下步驟的擠出方法製造：
i)在擠出機中提供聚合物熔體，
ii)將至少一種發泡劑引入到步驟i)中提供的聚合物熔體中，以獲得可發泡的聚合物熔體，
iii)將步驟ii)中獲得的可發泡聚合物熔體從擠出機中通過至少一個模孔擠出到較低壓力的區域中，並且使可發泡的聚合物熔體膨脹，以獲得膨脹的泡沫體，以及
iv)通過使膨脹的泡沫體通過成型工具而將來自步驟iii)的膨脹的泡沫體定型(calibrating)，以獲得擠出的泡沫體。
本發明還提供一種由擠出的泡沫體製成的模製品，其中至少一根纖維(f)以纖維區域(fb2)存在於模製品中並被擠出的泡沫體包圍，同時纖維(f)的纖維區域(fb1)從模製品的第一側伸出，且纖維(f)的纖維區域(fb2)從模製品的第二側伸出，並且所述擠出的泡沫體通過包括以下步驟的擠出方法製造：
i)在擠出機中提供聚合物熔體，
ii)將至少一種發泡劑引入到步驟i)中提供的聚合物熔體中，以獲得可發泡的聚合物熔體，
iii)將步驟ii)中獲得的可發泡的聚合物熔體從擠出機中通過至少一個模孔擠出到較低壓力的區域中，並且使可發泡的聚合物熔體膨脹，以獲得膨脹的泡沫體，以及
iv)通過使膨脹的泡沫體通過成型工具而將來自步驟iii)的膨脹的泡沫體定型，以獲得擠出的泡沫體。
以下細節和優選適用於由擠出的泡沫體製成的本發明的模製品的兩個實施方案。
本發明的模製品具有的有利特徵是，低的樹脂吸收同時具有良好的界面結合。特別當本發明的模製品被進一步加工以得到本發明的面板時，這種效果是重要的。
在模製品的一個優選實施方案中，由於擠出的泡沫體包含泡孔，且這些泡孔中至少50％、優選至少80％且更優選至少90％是各向異性的，因此擠出的泡沫體和由此得到的模製品的機械性能也是各向異性的，這對於本發明的模製品的用途特別有利，特別是在用於風力渦輪機的轉子葉片、交通領域、建築領域、汽車製造、造船業、軌道車輛構造、貨櫃構造、衛生設施和/或航空航天中的用途。
本發明的模製品因其各向異性而在至少一個方向上具有特別高的壓縮強度。它們另外的特徵在於具有高的閉孔含量和良好的真空穩定性。
在另一個優選的實施方案中，由於將至少一根纖維(f)以相對於各向異性的泡孔的最大維度呈≤60的角度ε引入到擠出的泡沫體中，因此與現有技術中所記載的泡沫體的情況相比，在引入至少一根纖維(f)時，更少數量的泡孔被破環，這同樣對經加工以得到面板的模製品的樹脂吸收有積極的影響。
此外，由於泡孔的各向異性，與現有技術中記載的泡沫體相比，本發明的一個製造模製品方法的實施方案中，縫合阻力(sewingresistance)更低。這實現了更快的縫合過程；此外，延長了針的使用壽命。這使得本發明的方法特別經濟可行。
根據本發明，通過纖維增強擠出的泡沫體，能夠使本發明的模製品或由此產生的面板進一步改善粘合同時降低樹脂吸收。根據本發明，纖維(單獨地或優選以纖維束的形式)可有利地首先以乾燥的形式和/或通過機械方法被引入到擠出的泡沫體中。纖維或纖維束沒有與相應的擠出的泡沫體表面平齊地方式鋪設，而是過度地鋪設(因此能夠改善粘合)或與本發明面板中的相應外板層直接連接。根據本發明，特別當被施加到本發明模製品上的外板層是形成面板的至少一個其他層(s1)時，尤其存在這種情況。優選施加可以是相同或不同的兩層(s1)。更優選地，將兩層相同的層(s1)、特別是兩層相同的纖維增強的樹脂層施加到本發明模製品的相對的側面上，以形成本發明的面板。這種面板也稱為「夾層材料」，在這種情況下，本販賣那個的模製品也可以稱為「芯材料」。
因此，本發明的面板的顯著特徵是低的樹脂吸收連同良好的剝離強度。另外，可以通過泡孔的各向異性和由此得到的泡沫體的機械性能來控制耐皺性。有利地，以這樣的方式使用擠出的泡沫體：面板厚度方向上的機械性能處於最高，由此可以實現最大的耐皺性。此外，通過選擇纖維類型及其比例和布置，可以以受控的方式建立高強度和剛度性能。低的樹脂吸收的效果是重要的，因為在使用所述面板(夾層材料)情況下的共同目標是結構性能應以最小的重量增加。例如，在使用纖維增強的外板層的情況下，除了實際的外板層和模製品(夾層芯)外，模製品(芯材)的樹脂吸收對總重量有貢獻。然而，本發明的模製品或本發明的面板可降低樹脂吸收，這可以減輕重量並節省成本。
在本發明模製品的一個實施方案中，一個特別的優點可被認為是擠出的泡沫體的封閉表面。在將擠出的泡沫體定型之後，通常存在具有高表面質量的密封(封閉)表面，其顯著特徵是最小的樹脂吸收和從擠出的泡沫體的芯到表面的密度梯度，並且密度從擠出的泡沫體的芯到其表面增加。特別是通過與被引入以獲得本發明的模製品的纖維的結合，由此可以獲得最小的重量，同時具有最大的機械特性。
本發明的模製品或面板的另一個優點被認為是使用擠出的泡沫體和相關的製備，使得向模製品表面引入整合結構例如槽或孔變得相對簡單，並使得進一步處理模製品變得相對簡單。連續製造使得結構通過成型步驟(例如熱成型或材料去除處理)直接在方法中整合。在使用所述模製品(芯材)的情況下，通常將這種結構例如引入到曲面結構(深槽)中用於懸掛(draping)，用於改進通過液體樹脂工藝(例如真空灌注(孔))的可加工性，以及用於加速上述加工操作(淺槽)。
另外，在製造過程中或在製造之後，可將其他的層(s2)施加到擠出的泡沫體。這樣的層可以改善擠出的泡沫體或本發明模製品的整體完整性。
擠出的泡沫體通常由熱塑性聚合物製成。因此，擠出的泡沫體和模製品均可以通過熱成型形成所需的幾何形狀，由此避免了材料去除處理步驟。
其他可以實現進一步的改進/優點是將纖維以相對於擠出的泡沫體的厚度方向(d)呈10°至70°、更優選30°至50°的角度α引入到擠出的泡沫體中。通常，以自動方式以0°至＜90°的角度引入纖維在工業上是可實現的。
當將纖維不僅以平行的方式引入到擠出的泡沫體中，而且其他纖維以彼此呈優選＞0至180°的角度方式引入時，可以實現額外的改進/優點。另外，這實現了對本發明模製品在不同方向上的機械性能的可控改進。
當本發明面板中的(外部)樹脂層通過液體注入方法或液體灌注方法(其中纖維在加工過程中可用樹脂浸漬，且機械性能得到改進)施加時也是有利的。另外，可以節省成本。
下文進一步說明本發明。
根據本發明，所述模製品包含擠出的泡沫體和至少一根纖維(f)。
所述擠出的泡沫體通過包括以下步驟的擠出方法製造(或可製造或已經製造)：
i)在擠出機中提供聚合物熔體，
ii)將至少一種發泡劑引入到步驟i)中提供的聚合物熔體中，以獲得可發泡的聚合物熔體，
iii)將步驟ii)中獲得的可發泡聚合物熔體從擠出機中通過至少一個模孔擠出到較低壓力的區域中，並且使可發泡的聚合物熔體膨脹，以獲得膨脹的泡沫體，以及
iv)通過使膨脹的泡沫體通過成型工具而將來自步驟iii)的膨脹的泡沫體定型，以獲得擠出的泡沫體。
在步驟i)中的擠出機中提供聚合物熔體的合適方法原則上是本領域技術人員已知的所有方法；例如，可以在擠出機中通過熔融已經預聚合的聚合物而提供聚合物熔體。聚合物可以在擠出機中直接熔融；同樣可以將聚合物以熔融的形式進料到擠出機中，從而在步驟i)中的擠出機中提供聚合物熔體。同樣在步驟i)中提供聚合物熔體是可能的，因為用於製備聚合物熔體的聚合物所需的相應單體在擠出機中彼此反應，由此提供了聚合物熔體。
在發明上下文中，聚合物熔體應理解為意指聚合物的溫度在半結晶聚合物的情況下高於熔融溫度(tm)或在無定形聚合物的情況下高於玻璃化轉變溫度(tg)。
通常，方法步驟i)中的聚合物熔體的溫度為100至450合、優選為150至350合且特別優選為160至300選。
在步驟ii)中，將至少一種發泡劑引入到步驟i)中提供的聚合物熔體中。用於此目的的方法本身是本領域技術人員已知的。
合適的發泡劑選自：例如，二氧化碳；烷烴，例如丙烷、異丁烷和戊烷；醇類，例如甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、2-甲基丙醇和叔丁醇；醚類，例如二甲醚；酮類，例如丙酮和甲基乙基酮；滷代烴類，例如氫氟丙烯；水；氮和它們的混合物。
在步驟ii)中，由此獲得可發泡的聚合物熔體。該可發泡的聚合物熔體通常包含1重量％至15重量％、優選為2重量％至10重量％且特別優選為3重量％至8重量％的至少一種發泡劑，各自基於該可發泡的聚合物熔體的總重量計。
在步驟ii)中，擠出機中的壓力通常為20至500巴、優選為50至400巴，且特別優選為60至300巴。
在步驟iii)中，將步驟ii)中獲得的可發泡的聚合物熔體從擠出機中通過至少一個模孔擠出到較低壓力的區域中，並且使可發泡的聚合物熔體膨脹，以獲得膨脹的泡沫體。
可發泡的聚合物熔體的擠出方法本身是本領域技術人員已知的。
用於擠出可發泡的聚合物熔體的合適的模孔是本領域技術人員已知的全部那些。模孔可具有任何期望的形狀；例如，其可為矩形、圓形、橢圓形、正方形或六邊形。優選矩形的槽模和圓形的圓形模。
在一個實施方案中，可發泡的聚合物熔體恰好通過一個模孔、優選通過槽模擠出。在另一個實施方案中，可發泡的聚合物熔體通過多個模孔、優選圓形或六邊形模孔擠出，以獲得大量的線料(strand)，該大量的線料在從模孔擠出之後立即合併以形成膨脹的泡沫體。該大量的線料也可以僅在步驟iv)中通過穿過成型工具而合併。
優選地，加熱至少一個模孔。特別優選地，當聚合物是無定形聚合物時，將模孔至少加熱至在步驟i)中提供的聚合物熔體中存在的聚合物的玻璃化轉變溫度(tg)，並且當聚合物是半結晶聚合物時，將模孔至少加熱至步驟i)中提供的聚合物熔體中存在的聚合物的熔融溫度(tm)；例如，模孔的溫度為80至400℃、優選為100至350℃且特別優選為110至300℃。
在步驟iii)中，將可發泡的聚合物熔體擠出到較低壓力的區域中。較低壓力的區域中的壓力通常為0.05至5巴、優選為0.5至1.5巴。
在步驟iii)中，將可發泡的聚合物熔體擠出模孔的壓力通常為20至600巴、優選為40至300巴，且特別優選為50至250巴。
在步驟iv)中，通過使膨脹的泡沫體通過成型工具而將來自步驟iii)的膨脹的泡沫體定型，以獲得擠出的泡沫體。
膨脹的泡沫體的定型確定了步驟iv)中所得的擠出的泡沫體的外形。定型方法本身是本領域技術人員已知的。
成型工具可以直接設置在模孔處。成型工具同樣可以設置在離模孔一定距離處。
用於定型膨脹的泡沫體的成型工具本身是本領域技術人員已知的。合適的成型工具包括，例如片狀定型器、滾軸出料器(rollertakeoff)、心軸定型器、鏈狀出料器和帶狀出料器。為了降低成型工具與擠出的泡沫體之間的摩擦係數，可以對工具進行塗覆和/或加熱。
因此，步驟iv)的定型固定了本發明的擠出的泡沫體的橫截面在至少一個維度上的幾何形狀。優選地，擠出的泡沫體具有幾乎矩形的橫截面。如果定型僅在特定方向部分進行，則擠出的泡沫體會在自由表面處偏離理想的幾何形狀。擠出的泡沫體的厚度首先由模孔確定，其次由成型工具確定；這同樣適用於擠出的泡沫體的寬度。
基於正交坐標系，由此獲得的泡沫體的長度稱為x方向，寬度稱為y方向，厚度稱為z方向。x方向對應於泡沫體的擠出方向。
另外，根據本發明優選的是
i)步驟i)中提供的聚合物熔體包含至少一種添加劑，和/或
ii)將至少一種添加劑在步驟ii)期間加入到聚合物熔體中，和/或在步驟ii)和步驟iii)之間加入到可發泡的聚合物熔體中，和/或
iii)將至少一種添加劑在步驟iii)期間施加至膨脹的泡沫體，和/或在步驟iv)期間施加至膨脹的泡沫體，和/或
iv)將至少一層(s2)在步驟iv)期間和/或直接在步驟iv)後施加至擠出的泡沫體，和/或
v)在步驟iv)後，進行以下方法步驟：
v)將步驟iv)中獲得的擠出的泡沫體進行材料去除處理。
合適的添加劑原則上是本領域技術人員已知的所有添加劑，例如成核劑、阻燃劑、染料、工藝穩定劑、加工助劑、光穩定劑和顏料。
關於在一個實施方案中施加至擠出的泡沫體的層(s2)，適用下文進一步描述的細節和優選。
在步驟v)中，用於將步驟iv)中獲得的擠出的泡沫體進行材料去除處理的合適的方法原則上是本領域技術人員已知的所有方法。例如，擠出的泡沫體可以通過鋸切、銑削、鑽孔或刨削進行材料去除處理。當擠出的泡沫體是熱塑性擠出的泡沫體時，熱成型也是可能的，通過這種方法可以避免切割損失和對纖維(f)的損壞的材料去除處理。
在本發明的一個實施方案中，將在步驟iv)和/或步驟v)中獲得的至少兩個擠出的泡沫體彼此粘合，以獲得多層的擠出的泡沫體。在本發明的上文中，「多層」應理解為意指至少二層的擠出的泡沫體；擠出的泡沫體同樣也可為三層、四層或五層。對本領域技術人員而言顯而易見的是，通過將步驟iv)和/或步驟v)中獲得的兩個擠出的泡沫體結合而獲得二層擠出的泡沫體，通過將所獲得的三個擠出的泡沫體結合而獲得三層擠出的泡沫體，等等。所獲得的擠出的泡沫體彼此之間的結合也稱為「接合」。用於此目的的合適方法本身是本領域技術人員已知的。例如，所獲得的擠出的泡沫體可以通過粘合和/或熱熔接彼此結合。顯而易見的是，所述至少二層擠出的泡沫體的厚度比在步驟iv)和/或步驟v)中獲得的至少兩個擠出的泡沫體的厚度更大。
本發明的擠出的泡沫體可以具有任何想要的尺寸。
根據本發明製造的擠出的泡沫體厚度(z方向)通常為4至200mm、優選5至60mm，長度(x方向)為至少200mm，優選為至少400mm，且寬度(y方向)為至少200mm、優選為至少400mm。
擠出的泡沫體長度(x方向)通常不大於4000mm、優選不大於2500mm，和/或寬度(y方向)不大於4000mm、優選不大於2500mm。
擠出的泡沫體本身是本領域技術人員已知的。在一個實施方案中，擠出的泡沫體基於，例如至少一種選自以下的聚合物：聚苯乙烯、聚酯、聚苯醚、由苯醚製備的共聚物、由苯乙烯製備的共聚物、聚芳基醚碸、聚苯硫醚、聚芳醚酮、聚丙烯、聚乙烯、聚醯胺、聚醯胺醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚乳酸、聚氯乙烯或其混合物，所述聚合物優選選自聚苯乙烯、聚苯醚、聚苯乙烯和聚苯醚的混合物、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚醚碸、聚碸、聚醚醯亞胺、由苯乙烯製備的共聚物，或由苯乙烯製備的共聚物的混合物。更優選地，所述聚合物是聚苯乙烯、聚苯乙烯和聚(2，6-二甲基苯醚)的混合物、苯乙烯-順丁烯二酸酐聚合物和苯乙烯-丙烯腈聚合物的混合物，或苯乙烯-順丁烯二酸酐聚合物(sma)。
還適合作為擠出的泡沫體的是熱塑性彈性體。熱塑性彈性體本身是本領域技術人員已知的。
聚苯醚優選為聚(2，6-二甲基亞苯基醚)，也稱為聚(2，6-二甲基苯醚)。
由苯醚製備的合適的共聚物是本領域技術人員已知的。適合於苯醚的共聚單體同樣是本領域技術人員已知的。
由苯乙烯製備的共聚物優選具有選自以下的單體作為苯乙烯的共聚單體：α-甲基苯乙烯、環滷化的苯乙烯、環烷基化的苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、n-乙烯基化合物、順丁烯二酸酐、丁二烯、二乙烯基苯和二丙烯酸丁二醇酯。
還優選本發明的模製品，其中所述擠出的泡沫體包含泡孔，其中
i)至少50％、優選至少80％且更優選至少90％的泡孔是各向異性的，和/或
ii)至少50％、優選至少80％且更優選至少90％的泡孔的最大維度(a方向)與最小維度(c方向)之比為1.05、優選為1.1至10、特別優選為1.2至5，和/或
iii)至少50％、優選至少80％且更優選至少90％的泡孔的最小維度(c方向)的平均尺寸為小於0.5mm、優選小於0.2mm，和/或
iv)至少50％、優選至少80％且更優選至少90％的泡孔是正交各向異性的或橫向同性的，和/或
v)至少50％、優選至少80％且更優選至少90％的泡孔基於其最大維度(a方向)計以相對於模製品的厚度方向(d)呈≤45°、優選≤30°且更優選≤5°的角度γ排列，和/或
vi)擠出的泡沫體的閉孔含量為至少80％、優選至少95％，、更優選至少98％，和/或
vii)纖維(f)相對於擠出的泡沫體的至少50％、優選至少80％且更優選至少90％的泡孔的最大維度(a方向)呈≤60°、優選≤50°的角度ε。
在一個可替代的實施方案中，優選滿足上述選項i)至vii)中至少一個的本發明的模製品，除了選項v)外，至少50％、優選至少80％且更優選至少90％的泡孔基於模製品的最大維度(a方向)計以相對於模製品的厚度方向(d)呈50°至130°、優選70°至110°且更優選85°至95°的角度γ排列。
各向異性的泡孔在不同的空間方向上具有不同的尺寸。泡孔的最大維度稱為「a方向」且最小維度稱為「為方向」；第三維度稱為「為方向」。
至少50％、優選至少80％且更優選至少90％的泡孔的最小維度(c方向)的平均尺寸通常為0.01至1mm、優選為0.02至0.5mm且特別為0.02至0.3mm。
至少50％、優選至少80％且更優選至少90％的泡孔的最大維度(a方向)的平均尺寸通常為不大於20mm、優選為0.01至5mm、特別為0.03至1mm且更優選為0.03至0.5mm。
泡孔的維度可例如通過光學顯微照片或掃描電子顯微照片確定。
正交各向異性泡孔應理解為意指各向異性泡孔的一種特殊情況。正交各向異性意指所述泡孔具有三個對稱平面。在對稱平面基於正交坐標系彼此正交定向的情況下，所述泡孔的維度在所有三個空間方向，即a方向、b方向和c方向上均是不同的。
橫向同性意指所述泡孔具有三個對稱平面。然而，所述泡孔相對於圍繞兩個對稱平面交叉軸線的旋轉是不變的。在對稱平面彼此正交定向的情況下，泡孔的維度僅在一個空間方向上不同於泡孔在兩個其他方向上的維度。例如，泡孔的維度在a方向不同於在b方向和c方向，且泡孔在b方向與在c方向上的維度相同。
擠出的泡沫體的閉孔含量根據diniso4590(按照2003年的德國版本)測定。該閉孔含量描述了在擠出的泡沫體總體積中閉孔體積的比例。
擠出的泡沫體的泡孔的各向異性特性是由本發明的擠出方法產生的。藉助在步驟iii)中擠出的可發泡的聚合物熔體以及在步驟iv)中定型的由此獲得的膨脹的泡沫體，由此製造的擠出的泡沫體通常獲得了由各向異性泡孔帶來的各向異性性能。該性能還受膨脹性能和出料(takeoff)參數的影響。如果可發泡的聚合物熔體非常顯著地膨脹至例如獲得膨脹的泡沫體，則它特別在x方向(即長度)上膨脹，這優選導致了泡孔的a方向以相對於厚度方向(d)呈50°至130°的排列。
如果膨脹的泡沫體被快速移出，例如即通過成型工具快速移動，則泡孔的a方向優選以相對於厚度方向(d)呈50°至130°排列。
如果擠出的泡沫體的性能是各向異性的，這意指擠出的泡沫體的性能在不同的空間方向上是不同的。例如，擠出的泡沫體在厚度(z方向)上的壓縮強度可能與在長度(x方向)和/或寬度(y方向)上的壓縮強度不同。
還優選本發明的模製品，其中
i)擠出的泡沫體的至少一個機械性能、優選所有的機械性能是各向異性的、優選是正交各向異性的或橫向同性的，和/或
ii)擠出的泡沫體的至少一個彈性模量、優選所有的彈性模量以各向異性的、優選正交各向異性的或橫向同性材料的方式表現，和/或
iii)擠出的泡沫體在厚度方向(z方向)上的壓縮強度與擠出的泡沫體在長度方向(x方向)上的壓縮強度之比和/或擠出的泡沫體在厚度方向(z方向)上的壓縮強度與擠出的泡沫體在寬度方向(y方向)上的壓縮強度之比為≥1.1、優選為≥1.5、特別優選為2至10。
機械性能應理解意指本領域技術人員已知的擠出的泡沫體的所有機械性能，例如強度、剛度或彈性、延展性和韌性。
彈性模量本身是本領域技術人員已知的。彈性模量包括例如伸縮性模量、壓縮模量、扭轉模量和剪切模量。
關於機械性能或彈性模量的「正交各向異性」意指材料具有三個對稱平面。在對稱平面彼此正交取向的情況下，可以使用正交坐標系。因此，擠出的泡沫體的機械性能或彈性模量在所有的三個空間方向，x方向、y方向和z方向上是不同的。
關於機械性能或彈性模量的「橫向同性」意指材料具有三個對稱平面，並且模量相對於圍繞兩個對稱平面交叉軸線的旋轉是不變的。在對稱平面彼此正交取向的情況下，在一個空間方向上的擠出的泡沫體的機械性能或彈性模量與在另外兩個空間方向上的機械性能或彈性模量不同，但在另外兩個空間方向上是相同的。例如，在z方向上的機械性能或彈性模量不同於在x方向和y方向的機械性能或彈性模量，x方向和y方向上的機械性能或彈性模量相同。
模製品的擠出的泡沫體的壓縮強度根據dineniso844(按照2009年10月的德國版本)測定。
擠出的泡沫體在厚度方向(z方向)上的壓縮強度通常為0.05至5mpa、優選為0.1至2mpa、更優選為0.1至1mpa。
擠出的泡沫體在長度方向(x方向)和/或在寬度方向(y方向)上的壓縮強度通常為0.05至5mpa、優選為0.1至2mpa、更優選為0.1至1mpa。
存在於模製品中的纖維(f)是單根纖維或纖維束，優選纖維束。合適的纖維(f)是本領域技術人員已知的可形成纖維的所有材料。例如，纖維(f)是有機纖維、無機纖維、金屬纖維或陶瓷纖維或它們的組合，優選聚合纖維、玄武巖纖維、玻璃纖維、碳纖維或天然纖維，特別優選聚芳醯胺纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維或碳纖維；聚合纖維優選為聚酯纖維、聚醯胺纖維、聚芳醯胺纖維、聚乙烯纖維、聚氨酯纖維、聚氯乙烯纖維、聚醯亞胺纖維和/或聚醯胺醯亞胺纖維；天然纖維優選為劍麻纖維、大麻纖維、亞麻纖維、竹纖維、椰子纖維和/或黃麻纖維。
在一個實施方案中，使用纖維束。纖維束由若干單根纖維(單纖維)組成。每束中的單根纖維的數量為至少10根、優選為100至100000根、在玻璃纖維的情況下更優選為300至10000根，在碳纖維的情況下更優選為1000至50000根，並且在玻璃纖維的情況下特別優選為500至5000根且在碳纖維的情況下特別優選為2000至20000根。
根據本發明，至少一根纖維(f)以纖維區域(fb2)存在於模製品中並被擠出的泡沫體包圍，同時纖維(f)的纖維區域(fb1)從模製品的第一側伸出，且纖維(f)的纖維區域(fb3)從模製品的第二側伸出。
纖維區域(fb1)、纖維區域(fb2)和纖維區域(fb3)可各自佔纖維(f)總長度的任意期望的比例。在一個實施方案中，纖維區域(fb1)和纖維區域(fb3)各自獨立地佔纖維(f)總長度的1％至45％、優選2％至40％且更優選5％至30％，且纖維區域(fb2)佔纖維(f)總長度的10％至98％、優選20％至96％且更優選40％至90％。
在另一個優選的實施方案中，纖維(f)的纖維區域(fb1)從中伸出的模製品的第一側與纖維(f)的纖維區域(fb3)從中伸出的模製品的第二側相對。
纖維(f)以相對於模製品的厚度方向(d)或以相對於模製品的第一側(的表面)的垂直方向呈10°至70°的角度α引入到模製品中。優選地，纖維(f)以相對於模製品的厚度方向(d)呈30°至60°、優選30°至50°、甚至更優選30°至45°且特別是45°的角度α引入到擠出的泡沫體中。
在本發明的另一個實施方案中，角度α可為0°至90°的任何所想要的值。例如，這種情況下的纖維(f)以相對於模製品的厚度方向(d)呈0°至60°、優選0°至50°、更優選0°至15°或30°至50°、甚至更優選30°至45°且特別是45°的角度α引入到擠出的泡沫體中。
在另一個實施方案中，至少兩根纖維(f)以兩個不同的角度α(α1和α2)引入，其中角度α1優選為0°至15°且第二角度α2優選為30°至50°；特別優選地，α1為0°至5°且α2為40°至50°。
優選地，所有的纖維(f)均以相對於模製品的厚度方向呈10°至70°、優選30°至60°、特別優選30°至50°、甚至更優選30°至45°且最優選45°的角度α引入到擠出的泡沫體中。
另外優選的是，除了所述至少一根纖維(f)之外，未將其他纖維引入到擠出的泡沫體中。
優選地，本發明的模製品包含多根纖維(f)、優選纖維束，和/或每m2包含多於10根纖維(f)或纖維束、優選每m2多於1000根，更優選每m2為4000至40000根。優選地，本發明模製品中的所有纖維(f)具有相同的角度α或至少近似相同的角度(差值不大於+/-5°、優選+/-2°、更優選+/-1°)。
所有纖維(f)可以彼此平行地存在於模製品中。根據本發明，同樣可能和優選的是，兩根或多根纖維(f)以彼此呈角度β存在於模製中。在本發明的上下文中，角度β應理解為意指第一纖維(f1)在模製品的第一面的表面上的正投影與第二纖維(f2)在模製品表面上的正投影之間的角度，兩根纖維已被引入到模製品中。
角度β優選為β＝360°/n，其中n為整數。優選地，n為2至6、更優選為2至4。例如，角度β為90°、120°或180°。在另一個實施方案中，角度β為80°至100°、110°至130°或170°至190°。在另一個實施方案中，多於兩根纖維(f)例如三根或四根纖維(f)以角度β引入。這三根或四根纖維(f)對於兩根相鄰的纖維可分別具有兩個不同的角度β(β1和β2)。優選地，所有的纖維(f)對於兩根相鄰的纖維(f)具有相同的角度β＝β1＝β2。例如角度β為90°，在此情況下，第一纖維(f1)與第二纖維(f2)之間的角度β1為90°，第二纖維(f2)與第三纖維(f3)之間的角度β2為90°，第三纖維與第四纖維(f4)之間的角度β3為90°，且第四纖維(f4)與第一纖維(f1)之間的角度β4同樣為90°。由此以順時針方向，第一纖維(f1)(參照)與第二纖維(f2)、第三纖維(f3)和第四纖維(f4)之間的角度β為90°、180°和270°。類似的考慮適用於其他可能的角度。
在此情況下，第一纖維(f1)具有第一方向，且以相對於第一纖維(f1)呈角度β布置的第二纖維(f2)具有第二方向。優選地，在第一方向和第二方向上存在相似數量的纖維。在本發明上下文中「相似」應理解為意指，相對於其他方向的每個方向上的纖維數量之間的差值為＜30％、更優選＜10％且特別優選＜2％。
纖維或纖維束可以規則或不規則圖案引入。優選以規則圖案引入纖維或纖維束。在本發明的上下文中，「規則圖案」應理解為意指所有的纖維彼此平行排列，並且至少一根纖維或纖維束與所有直接相鄰的纖維或纖維束具有相同的距離(a)。特別優選地，所有的纖維或纖維束與所有直接相鄰的纖維或纖維束具有相同的距離。
在另一優選的實施方案中，引入纖維或纖維束，使得它們基於正交坐標系(其中厚度方向(d)對應於z方向)，每個在x方向上距離彼此具有相同的距離(ax)且在y方向上具有相同的距離(ay)。特別優選地，它們在x方向和y方向上具有相同的距離(a)，其中a＝ax＝ay。
如果兩根或多根纖維(f)相對彼此呈角度β，則彼此平行的第一纖維(f1)優選具有以第一距離(a1)的規則圖案，並且彼此平行且與第一纖維(f1)呈角度β的第二纖維(f2)優選具有以第二距離(a2)的規則方式。在一個優選的實施方案中，第一纖維(f1)和第二纖維(f2)分別具有以距離(a)的規則圖案。在此情況下，a＝a1＝a2。
如果纖維或纖維束以彼此呈角度β引入到擠出的泡沫體中，則纖維或纖維束優選在各個方向上符合規則圖案。
在本發明模製品的一個優選實施方案中，
i)模製品的至少一側的表面具有至少一個凹部，優選地，該凹部是槽或孔，且更優選地，在進行擠出方法的步驟iv)後，在模製品的至少一側的表面上產生至少一個凹部，和/或
ii)模製品的至少一側的表面具有至少一個凹部，優選地，該凹部是槽或孔，且更優選地，在進行擠出方法的步驟v)後，在模製品的至少一側的表面上產生至少一個凹部。
圖1示出了由擠出的泡沫體(1)製成的本發明的模製品的一個優選實施方案的透視圖的示意圖。(2)表示模製品的第一側的(表面)，且(3)表示相應模製品的第二側。從圖1還可以明顯看出，模製品的第一側(2)與該模製品的第二側(3)相對。纖維(f)由(4)表示。該纖維的一端(4a)，由此纖維區域(fb1)從模製品的第二側(2)伸出，而構成纖維區域(fb3)的纖維的另一端(4b)從模製品的第二側(3)伸出。中間的纖維區域(fb2)存在於模製品內，並因此被擠出的泡沫體包圍。
在圖1中，纖維(4)例如為單根纖維或纖維束，優選纖維束以相對於模製品的厚度方向(d)或相對於模製品的第一側(2)(的表面)的垂直方向呈角度α。角度α為10°至70°、優選為30°至60°、更優選為30°至50°、甚至更優選為30°至45°、特別為45°。為了清楚起見，圖1僅示出了單根纖維(f)。
圖3以示例的方式示出了一些不同角度的示意圖。圖3所示的由擠出的泡沫體(1)製成的模製品包括第一纖維(41)和第二纖維(42)。在圖3中，為了更清楚，僅示出了兩根纖維(41)和(42)從模製品的第一側(2)伸出的纖維區域(fb1)。第一纖維(41)相對於模製品的第一側(2)的表面的垂直方向(o)形成了第一角度α(α1)。第二纖維(42)相對於第一側(2)的表面的垂直方向(o)形成了第二角度α(α2)。第一纖維(41)在模製品的第一側(2)上的正交投影(41p)與第二纖維(42)在模製品的第一側(2)上的正交投影(42p)形成了角度β。
圖4以示例的方式示出了基於泡孔(8)的最大維度(a方向)的不同角度的示意圖。圖4所示的由擠出的泡沫體(1)製成的模製品包含纖維(4)和泡孔(8)。為了清楚起見，圖4僅示出了一根纖維(4)和一個泡孔(8)。顯而易見的是，模製品通常包含多於一個泡孔(8)。泡孔(8)的最大維度(a)相對於模製品的厚度方向(d)具有≤有)°、優選≤選≤°、更優選≤優°的角度γ。纖維(4)以相對於泡孔(8)的最大尺寸(a)呈≤a)°、優選≤選≤°的角度ε引入到擠出的泡沫體中。
本發明還提供了一種面板，其包含至少一個本發明的模製品和至少一層其他層(s1)。在某些情況下，「面板」在專家中也可稱為「夾層」、「夾層材料」、「層壓材料」和/或「複合製品」。
在面板的一個優選實施方案中，面板具有兩層(s1)，並且所述兩層(s1)各自安裝在與該模製品的相應另一側相對的模製品的一側上。
在本發明面板的一個實施方案中，層(s1)包含至少一種樹脂，優選地，該樹脂為反應性熱固性或熱塑性樹脂；更優選地，該樹脂基於環氧化物、丙烯酸酯、聚氨酯、聚醯胺、聚酯、不飽和聚酯、乙烯基酯或它們的混合物；且特別地，該樹脂是胺固化的環氧樹脂、潛在固化的環氧樹脂、酸酐固化的環氧樹脂或由異氰酸酯和多元醇形成的聚氨酯。這種樹脂體系是本領域技術人員已知的，例如，已知於penczek等人(advancesinpolymerscience，184，第1-95頁，2005)、pham等人(ullmann′sencyclopediaofindustrialchemistry，第13卷，2012)、fahnler(polyamide，kunststoffhandbuch3/4，1998)和younes(wo12134878a2)。
根據本發明還優選以下面板，其中
i)纖維(f)的纖維區域(fb1)與第一層(s1)部分或完全、優選完全接觸，和/或
ii)纖維(f)的纖維區域(fb3)與第二層(s1)部分或完全、優選完全接觸，和/或
iii)所述面板在模製品的至少一側與至少一層(s1)之間具有至少一層(s2)，該層(s2)優選由二維纖維材料或聚合物膜構成，更優選由網狀物、平紋織物或編織物形式的玻璃纖維或碳纖維組成，和/或
iv)至少一層(s1)包含樹脂，且面板的模製品的擠出的泡沫體的表面樹脂吸收為≤2000g/m2、優選為≤1000g/m2、更優選為≤500g/m2、最優選為≤100g/m2，和/或
v)至少一層(s1)包含樹脂，且面板的耐剝離性為≥200j/m2、優選為≥500j/m2、更優選為≥2000j/m2。
對於擠出的泡沫體，例如通過密封表面或通過熱切割成型擠出的泡沫體實現了特別低的樹脂吸收。
類似地，在本發明的模製品中，可以在製造之後直接使用擠出的泡沫體的封閉表面。在擠出的泡沫體定型之後，通常存在具有高表面質量的密封表面，其特徵在於最小的樹脂吸收和朝著表面密度不斷增加的密度梯度。
在本發明上下文中如實施例中所述，確定了表面樹脂吸收和耐剝離性。
在本發明面板的另一個實施方案中，所述至少一層(s1)另外包含至少一種纖維材料，其中
i)所述纖維材料包含以下形式的纖維：一個或多個短切纖維、網狀物、平紋織物、針織物和/或編織物的薄層形式，優選平紋織物或編織物的形式，更優選以每平紋織物或編織物基重為150至2500g/m2的平紋織物或編織物的形式，和/或
ii)所述纖維材料包含有機纖維、無機纖維、金屬纖維或陶瓷纖維，優選聚合纖維、玄武巖纖維、玻璃纖維、碳纖維或天然纖維，更優選玻璃纖維或碳纖維。
上述細節適用於天然纖維和聚合纖維。
另外包含至少一種纖維材料的層(s1)也稱為纖維增強層，如果層(s1)包含樹脂，則特別稱為纖維增強樹脂層。
圖2示出了本發明的另一個優選實施方案。示出了本發明面板(7)的二維側視圖，其包含如上所述的例如在圖1的實施方案的上下文中的本發明的模製品(1)。除非另有說明，關於其他縮寫，圖1和圖2中的附圖標記具有相同的含義。
在圖2的實施方案中，本發明的面板包括由(5)和(6)表示的兩層(s1)。兩層(5)和(6)分別位於模製品(1)相對的側面。兩層(5)和(6)優選為樹脂層或纖維增強樹脂層。從圖2還可以明顯看出，纖維(4)的兩端被相應的層(5)和(6)包圍。
任選地，在模製品(1)和第一層(5)之間和/或在模製品(1)和第二層(6)之間可以存在一個或多個其他的層。如上面對於圖1所述，為了簡單起見，圖2也示出了單根纖維(f)(4)。實際上，關於纖維或纖維束的數量，類似的說明適用於以上對於圖1所述的那些。
本發明還提供了一種用於製備本發明的模製品的方法，其中至少一根纖維(f)被部分地引入到擠出的泡沫體中，由此纖維(f)以纖維區域(fb2)存在於模製品中並被擠出的泡沫體包圍，而纖維(f)的纖維區域(fb1)從模製品的第一側伸出，且纖維(f)的纖維區域(fb3)從模製品的第二側伸出。
本發明還提供了一種用於製備本發明的模製品的方法，其中至少一根纖維(f)被部分地引入到擠出的泡沫體中，由此纖維(f)以纖維區域(fb2)存在於模製品中並被擠出的泡沫體包圍，而纖維(f)的纖維區域(fb1)從模製品的第一側伸出，且纖維(f)的纖維區域(fb3)從模製品的第二側伸出，其結果是纖維(f)以相對於模製品的厚度方向(d)呈10°至70°的角度α引入到擠出的泡沫體中。
原則上引入纖維(f)和/或纖維束的合適的方法是本領域技術人員已知的那些。合適的方法記載於，例如wo2006/125561或wo2011/012587中。
在本發明方法的一個實施方案中，使用針通過縫製將至少一根纖維(f)部分地引入到擠出的泡沫體中，優選通過步驟a)至f)進行部分引入：
a)任選地將至少一層(s2)施加到擠出的泡沫體的至少一側上，
b)每根纖維(f)在擠出的泡沫體中和在任意的層(s2)中產生一個孔，所述孔從擠出的泡沫體的第一側延伸到第二側，並通過任意的層(s2)，
c)在擠出的泡沫體的第二側上提供至少一根纖維(f)，
d)將針從擠出的泡沫體的第一側穿過孔至擠出的泡沫體的第二側，並且使針穿過任意的層(s2)，
e)在擠出的泡沫體的第二側上，將至少一根纖維(f)固定在針上，以及
f)將針連同纖維(f)一起通過孔返回，使得纖維(f)以纖維區域(fb2)存在於模製品中並被擠出的泡沫體包圍，而纖維(f)的纖維區域(fb1)從模製品的第一側或從任意的層(s2)伸出，且纖維(f)的纖維區域(fb3)從模製品的第二側伸出，
更優選地，同時進行步驟b)和d)。
在步驟a)中施加至少一層(s2)可，例如，如上所述在步驟iv)期間和/或在步驟iv)之後直接進行。
在一個特別優選的實施方案中，同時進行步驟b)和d)。在該實施方案中，通過將針從擠出的泡沫體的第一側穿過至擠出的泡沫體的第二側產生從擠出的泡沫體的第一側至第二側的孔。
在該實施方案中，至少一根纖維(f)的引入可包括例如以下步驟：
a)任選地將層(s2)施加到擠出的泡沫體的至少一側上，
b)在擠出的泡沫體的第二側上提供至少一根纖維(f)，
c)每根纖維(f)在擠出的泡沫體中和在任意的層(s2)中產生一個孔，該孔從擠出的泡沫體的第一側延伸至第二側且通過任意的層(s2)，並且通過將針穿過擠出的泡沫體且穿過任意的層(s2)來產生孔，
d)在擠出的泡沫體的第二側上，將至少一根纖維(f)固定在針上，且
e)將針連同纖維(f)一起通過孔返回，使得纖維(f)以纖維區域(fb2)存在於模製品中並被擠出的泡沫體包圍，而纖維(f)的纖維區域(fb1)從模製品的第一側或從任意的層(s2)伸出，且纖維(f)的纖維區域(fb3)從模製品的第二側伸出，
f)任選地切斷第二側上的纖維(f)，以及
g)任選地切開在針上形成的纖維(f)環。
在一個優選的實施方案中，所用的針是鉤針，並且在步驟d)中將至少一根纖維鉤在鉤針中。
在另一個優選的實施方案中，根據上述步驟，將多根纖維(f)同時引入到擠出的泡沫體中。
本發明還提供了一種用於製造本發明面板的方法，其中優選通過液體浸漬方法、更優選壓力-或真空輔助的浸漬法、特別優選真空灌注法或壓力輔助的注入法、最優選真空灌注法在本發明的模製品上施加反應性粘性樹脂形式的至少一層(s1)並固化。液體浸漬方法本身是本領域技術人員已知的，並詳細記載在例如wileyencyclopediaofcomposites(第二版，wiley，2012)，parnas等人(liquidcompositemoulding，hanser，2000)和williams等人(compositesparta，27，第517-524頁，1997)。
可以使用各種輔助材料來製造本發明的面板。適用於通過真空灌注來製造的輔助材料是，例如，真空膜，優選由尼龍製得；真空密封帶；助流劑，優選由尼龍製得；分離膜，優選由聚烯烴製成；分離織物(tearofffabric)，優選由聚酯製得；及半透膜，優選隔膜薄膜，更優選ptfe隔膜薄膜；以及吸收絨毛(absorptionfleece)，優選由聚酯製得。合適的輔助材料的選擇由待製造的部件、所選擇的方法和所用的材料，特別是樹脂體系的影響。在使用基於環氧化物和聚氨酯的樹脂體系的情況下，優選使用由尼龍製成的助流劑、由聚烯烴製成的分離膜、由聚酯製成的分離織物和以ptfe隔膜薄膜形式的半透膜，以及由聚酯製得的吸收絨毛。
在本發明面板的製造方法中，這些輔助材料可以以各種方式來使用。更優選地，面板由模製品通過藉助真空灌注施加纖維增強的外板層來製造。在典型的結構中，為了製造本發明的面板，將纖維材料和任選的其他層施加到模製品的上側和下側。隨後，放置分離織物和分離膜。在液體樹脂體系的灌注中，可以使用助流劑和/或隔膜薄膜。特別優選以下變型：
i)僅在結構的一側使用助流劑，和/或
ii)在結構的兩側均使用助流劑，和/或
iii)具有半透膜的結構(vap結構)；優選將半透膜覆蓋在模製品的整個區域上，在模製品的整個區域的一側或兩側上使用助流劑、分離膜和分離織物，並且藉助真空密封帶將模製品的表面的半透膜密封，將吸收絨毛嵌入遠離模製品的半透膜的一側，由此空氣在整個區域上向上排空，和/或
iv)使用由隔膜薄膜製得的真空袋，其被優選放置在與模製品的澆口(gate)一側相對的位置處，藉助真空袋將空氣從與澆口相對一側排空。
隨後，使該結構配備用於樹脂體系的澆口和用於排空的澆口。最後，在整個結構上施加真空膜並用密封帶密封，並且將整個結構排空。在灌注樹脂體系之後，在保持真空的條件下進行樹脂體系的反應。
本發明還提供了本發明的模製品或本發明的面板在用於風力渦輪機的轉子葉片、交通領域、建築領域、汽車製造、造船業、軌道車輛構造、貨櫃構造、衛生設施和/或航空航天中的用途。
以下通過實施例說明本發明。
實施例
實施例1
a)泡沫體的製造
對於本發明的所有實驗，使用各種擠出的泡沫體(實施例if1至if6)。為了比較，通過顆粒發泡法製造了聚合物泡沫體(比較實施例cf7和cf8)。表1給出了所使用的泡沫體及其固有性能的概述。按照以下製造了各個泡沫體，然後修剪成20mm用於增強：
if1、if2和if3：
在串聯的擠出系統中製造本發明的泡沫平板。將100份聚苯乙烯(ps148h，basf)與阻燃劑和添加劑(0.2份滑石)一起連續供應至熔融擠出機。阻燃劑和添加劑以母料的形式在聚苯乙烯(ps148h，basf)中。通過熔融擠出機(zsk120)中的注入口，將發泡劑(co2，乙醇，異丁烷)連續地進料。包括發泡劑的總吞吐量為750kg/h。將含發泡劑的熔體在下遊的冷卻擠出機(ke400)中冷卻並通過槽模擠出。將發泡熔體通過表面已塗覆有聚四氟乙烯的加熱的定型器經傳送帶以不同的出料速度移出，並形成平板。機械加工前的典型的平板尺寸約為寬700mm(y方向)和厚50mm(z方向)。
if4：
類似於if1，在串聯的擠出系統中製造泡沫平板。將聚苯醚母料(ppe/ps母料，norylc6850，sabic)和聚苯乙烯(ps148h，basf)連續供應至熔融擠出機(zsk120)，以製造由25份ppe和75份ps組成的完全共混物。另外，通過入口將添加劑例如滑石(0.2份)計量加入作為ps母料(ps148h，basf)。將發泡劑(co2，乙醇和異丁烷)在壓力下注入到注入口中。包括發泡劑和添加劑的總吞吐量為750kg/h。將含發泡劑的熔體在下遊的冷卻擠出機(ke400)中冷卻並通過槽模擠出。將發泡熔體通過表面已塗覆有聚四氟乙烯的加熱的定型器經傳送帶移出並形成平板。機械加工前的典型的平板尺寸約為寬800mm(y方向)和厚60mm(z方向)。
if5：
類似於if1，使用具有相同吞吐量的相同的串聯擠出系統。所用的聚合物是50份苯乙烯-順丁烯二酸酐聚合物(sma)(xiransz26080，polyscope)和50份苯乙烯-丙烯腈聚合物(san)(vll25080，basf)的共混物。另外，加入成核劑(0.2份滑石)和穩定劑(0.2份tinuvin234)。所用的發泡劑是co2、丙酮和異丁烷。
if6：
聚酯泡沫體是通過擠出系統中的多孔模頭製造的擠出的泡沫體。將熱塑性聚合物(乾燥的pet珠粒)在雙螺杆擠出機(螺杆直徑＝132mm，長徑比＝24)的熔融區熔融並與成核劑混合。在熔融後，加入環戊烷作為發泡劑。總吞吐量為約150kg/h。在加入發泡劑之後，將均勻的熔體直接通過下遊的殼體和靜態混合器冷卻。在其到達多孔模頭之前，熔體必須通過熔體過濾器。將可膨脹的熔體通過多孔模頭髮泡，並通過定型器單元將單個的線料結合成塊體。隨後將擠出的平板通過材料去除而修整成固定外形的幾何結構並通過平行於擠出方向的熱熔接而接合。泡沫體的平均密度為60kg/m3。
cf7：
所用的泡沫體是聚酯基模塑泡沫體。類似於wo2012/020112的實施例7製造可膨脹的珠粒和泡沫平板。
cf8：
所用的泡沫體是聚苯乙烯基模塑泡沫體，其在顆粒發泡機中被製造成泡沫板，然後鋸成平板(原料基礎：styroporp326，basf)。
b)泡沫體的特徵
按照以下測定泡沫體的特性：
-玻璃化轉變溫度(tg)：玻璃化轉變溫度根據iso11357-2(2014年7月版)以20k/min的加熱速率在氮氣氣氛下由第二次加熱運行測定。
-各向異性：為了確定各向異性，對泡沫體的中間區域的泡孔的顯微鏡圖像進行統計學評估。泡孔的最大維度稱為「a方向」，並且由此得到其他兩個正交取向的維度(b方向和c方向)。各向異性被計算為a方向和c方向之間的商。
-泡孔的a方向相對於厚度方向(d)的取向；角度γ：泡孔的a方向的取向同樣通過顯微鏡圖像進行評估。在a方向和厚度方向(d)之間所形成的角度給出了取向。
-泡孔的最小維度(c方向)：類似於各向異性，通過顯微鏡圖像的統計學分析來確定泡孔的最小維度。
-在z方向上的壓縮強度：壓縮強度根據dineniso844(按照2009年10月的德國版本)確定。
-泡沫體在z方向上的壓縮強度與泡沫體在x方向上的壓縮強度之比(壓縮強度z/x)：在z方向上的壓縮強度與在x方向上的壓縮強度之比由這兩個單個值的商確定。
-閉孔含量：閉孔含量根據dineniso4590(按照2003年8月的德國版本)確定。
-密度：純泡沫體的密度根據iso845(2009年10月版)確定。
-樹脂吸收：對於樹脂吸收，對比將材料通過刨削從表面移除之後的泡沫體。除了所用的樹脂體系、泡沫平板和玻璃粗紗之外，還使用以下輔助材料：尼龍真空膜、真空密封帶、尼龍助流劑、聚烯烴分離膜、聚酯分離織物和ptfe隔膜薄膜及聚酯吸收絨毛。由模製品通過使用真空灌注施加纖維增強的外板層來製造面板。將兩板層quadrax玻璃粗紗(e玻璃se1500，ocv；織物：saertex，每種情況下具有1200g/m2的各向同性層壓材料[0°/-45°/90°45°])分別施加到泡沫體的上側和下側。為了確定樹脂吸收，與標準的面板製造不同，在泡沫體和玻璃粗紗之間插入分離膜。以這種方式，可確定純泡沫體的樹脂吸收。將分離織物和助流劑安裝在玻璃粗紗的任一側。隨後，使該結構配備有用於樹脂體系的澆口和用於排空的澆口。最後，在整個結構上施加真空膜並用密封帶密封，並且將整個結構排空。在電加熱階段製造帶有玻璃表面的結構。
所用的樹脂體系是胺-固化的環氧化物(樹脂：basfbaxxores5400，固化劑：basfbaxxodur5440，根據數據表中的混合比和進一步加工)。在兩種組分混合之後，將樹脂降低至20mbar下抽真空10分鐘。在23+/-2℃的樹脂溫度下，對預加熱的結構進行灌注(階段溫度：35段)。通過隨後以0.3k/min的溫度梯度從35梯上升至75梯，並在75在下恆溫固化6h，可以製造由模製品和玻璃纖維增強的外板層組成的面板。
開始時，根據iso845(2009年10月版)分析泡沫體，以獲得泡沫體的表觀密度。在樹脂體系固化之後，將加工後的面板進行修整以消除邊緣區域中由於不完全相配的真空膜而積聚的多餘的樹脂。隨後，除去外板層，並通過iso845再次分析目前的泡沫體。密度差給出了絕對樹脂吸收。然後由與泡沫體厚度的乘積得到相應的以kg/m2計的樹脂吸收。
-真空穩定性：定性評估真空穩定性。將泡沫體施加到覆蓋聚酯絨毛的鋁板上，並且在施加真空膜之後，經受10-20毫巴的減壓。定性觀察尺寸的變化。
-熱成型性：定性評估熱成型性。為此，在溫和的壓力下將加熱的鋁體施加到泡沫體上，在同時避免熱降解下評估成型性。
本發明的擠出的泡沫體的顯著特徵是高各向異性、高閉孔含量和良好的真空穩定性。此外，所有擠出的泡沫體可以通過熱處理成形。另外，可在低密度下實現在厚度方向上的高壓縮強度，並且特別是在if1至if5的情況下，可以保持非常低的樹脂吸收。
c)模製品的製造(泡沫體的增強)
所有泡沫體均用玻璃纖維增強。按照以下製造模製品：模製品的特性示於表2。根據實驗，製造了範圍達到較大樣品的手動試樣。
cm1：
泡沫體if1用玻璃纖維(粗紗，s2玻璃，406tex，agy)增強。將玻璃纖維以粗紗的形式以0°的角度α引入。以具有等距a1＝a2＝12mm的規則矩形圖案引入玻璃纖維。在兩側上，在外板層另外留下過量的約5.5mm的玻璃纖維，以便提高與隨後作為外板層引入的玻璃纖維墊的粘合。通過組合的針/鉤方法以自動方式引入纖維或纖維粗紗。首先，使用鉤針(直徑約0.80mm)從擠出的泡沫體的第一側到第二側完全穿透。在第二側上，將粗紗鉤在鉤針的鉤中，然後通過針從第二側拉回到擠出的泡沫體的第一側。最後，切斷第二側上的粗紗，並在針處切開所形成的粗紗環。鉤針因此即用於下一操作。
im2：
類似於cm1，泡沫體if1用玻璃纖維(粗紗，s2玻璃，406tex，agy)增強。將玻璃纖維以粗紗的形式以45°的角度α在四個不同的空間方向上彼此以90°的角度β引入。
cm3：
類似於cm1增強泡沫體if2；僅角度ε不同。
cm4：
類似於cm1增強泡沫體if3。
im5：
類似於im2增強泡沫體if4。
im6：
類似於im2增強泡沫體if4。在增強之前，通過材料去除處理藉助圓鋸製造帶槽的平板。縱向和橫向上的槽間隔為30mm。僅在平板的一側引入槽寬為2mm且槽深為19mm(板厚為20mm)的槽。
im7：
類似於im6來製造。除了引入槽之外，還將紡織品背襯織物(帆布織物，50g/m2，具有熱塑性粘合劑的e玻璃)通過熱裝置施加到無槽的一側。
im8：
類似於im5增強泡沫體if4。不同之處在於使用不同的鉤針(直徑約1.12mm)和較粗的粗紗(e玻璃，se1500，900tex，3b)。
im9：
用帶倒刺的鉤針增強泡沫if4。為此，將由長度為30mm的粗紗(e玻璃)組成的短切玻璃纖維施加到泡沫體的整個區域上，然後壓入並通過粘有針杆的針穿過泡沫體，所述針杆具有若干帶倒刺的鉤針。在針退出之後，大部分纖維留在泡沫體中；通過抽吸除去表面多餘的纖維。對所有想要的方向重複該步驟。不同方向上的纖維比例幾乎相同。
im10：
類似於im2增強泡沫體if5。
im11：
類似於im2增強泡沫體if6。
cm12：
類似於im2增強泡沫體cf7。
cm13：
類似於im2增強泡沫體cf8。
d)模製品的特徵
-懸垂性：定性地確定模製品的懸垂性。為此，將模製品放置在曲率半徑為2m的彎曲模具上。對模具曲率的適配以及模製品中材料的損失的避免或缺陷進行評估。
-縫合阻力：為了評估通過粗紗增強的製造相關優勢，進行比較滲透試驗。針被機械固定在動態試驗機上。隨後，針被用於在5個不同的點穿透泡沫，並記錄力距分布。正弦半波的幅度為25mm，因此針穿透至泡沫體中25mm。當針刺入時，針速為2m/s。根據樣品厚度，樣品被穿透。樣品表面形成測量的零點。通過壓電力式傳感器測量力。所記錄的值是5次測量的平均值，並顯示了穿透深度為10毫米處的力(以牛頓(n)計)。
本發明的擠出的泡沫體可以藉助纖維以簡單且可再現的方式處理，以得到本發明的模製品。有利的是，將纖維以相對於泡孔的最大維度(a方向)成小於60°的角度ε引入纖維，因為由此可以降低增強過程中的穿透阻力(從cm1至cm3看出角度增大且縫合阻力增大)。另外，可以通過減小密度的擠出的泡沫體(cm4)而進一步降低穿透阻力。模製品的懸垂性可以通過在纖維被引入到模製品前被有利地引入的槽來實現(im6對im5)。進一步的改進可以通過背面的紡織品載件來實現，所述紡織品載件阻止切割的泡沫元件斷開並提高整體完整性(im7)。最後，可以使用不同的纖維類型(im8)、引入方法(im9)和擠出的泡沫體(im10，im11)。
e)面板的製造
隨後，如上文在部分a)中所述(樹脂吸收的確定)，通過藉助真空灌注(vi)施加纖維增強外板層，使用模製品來製造面板。然而，沒有使用泡沫體，而是使用模製品；另外，與樹脂吸收的確定不同，在模製品和玻璃粗紗之間沒有引入分離膜。
f)面板的特徵
-剪切剛度和穩定性：剪切特性在23℃和50％相對溼度下根據din53294(1982年2月版)確定。
-耐剝離性：面板的耐剝離性用單懸臂梁(scb)樣品確定。樣品的成型高度為20mm；外層各自由厚度約2mm的準各向同性玻璃纖維增強的環氧樹脂層組成。樣品在zwickz050拉力試驗機上以5mm/min的速度進行試驗，並以重複的方式(3至4次)向每個樣品施加負載並將其移除。在每個負載循環(在a)中目視評估裂紋的增長或增加。力-距圖用於確定裂紋擴展能(圖u)。這被用於確定撕裂強度或耐剝離性為
其中b為樣品寬度。
-耐皺性：基於材料測得的基體特性計算外板層耐皺性(微皺)。外板層的耐起皺性可確定為
其中ec3：在厚度方向上的芯的剛度，ef：外層的剛度，gc：芯材料的剪切剛度。
所有本發明的面板的顯著特徵是高耐皺性和低密度(ip2和ip5至ip11)，特別是在主要泡孔軸線取向與平板垂線平行(ip2相對於cp3)的情況下。因此可以避免使用中的潛在故障。另外發現使用通過槽模擠出製造的泡沫體(ip2和ip5至ip10)是特別有利的。在低密度的情況下，耐剝離性和剪切剛度/阻力較高。相比之下，比較泡沫體的耐皺性較差，或實現更高特性所需的密度較高。
實施例2(用於說明優選的纖維角度的面板的設計，理論上確定)
理論上確定包含擠出的泡沫體if4的模製品的機械特性。所用的纖維(f)是玻璃纖維(粗紗，e-玻璃，900tex，3b)。認為纖維(f)被引入時所呈現的角度α為0°至80°。在角度α＞0°的情況下，認為纖維(f)在四個不同的空間方向彼此呈角度β度0°、90°、180°、270°)。認為呈現出等距a＝16mm，α角為0°，15625玻璃纖維元件/m2的規則矩形圖案。
對不同的角度α計算剪切模量。為此，使用具有柔性支杆的拉杆模型來連接上部和下部外層。外層被認為是無限剛性的。擠出的泡沫體的厚度為25mm，剪切剛度g＝14mpa，且壓縮剛度e＝35mpa。泡沫體表面的樹脂吸收被認為是0.2kg/m2。
纖維束由e玻璃纖維組成。作為製造方法的結果，增強元件的厚度為2x900tex(＝1800tex)；纖維體積含量被認為是40體積％且直徑為1.5mm。這產生了表4中所記錄的剪切模量、加工板中模製品的密度和隨著角度α變化的比剪切模量(specificshearmoduli)的數據。
表4
可以明顯看出，在再次降低以及約60°以上之前，剪切剛度隨著纖維角度的增加迅速增大。
對於面板的使用，彎曲剛度或起泡阻力(blisterresistance)通常非常重要。具有平行對稱外層的面板的起泡剛度可以用最後引入的標準力如下測定：
其中f是在發生整體氣泡之前的力(＝起泡阻力)，d是面板的彎曲剛度，g是模製品(＝芯材料)的剪切模量，t是面板的模製品的厚度，b是面板的寬度，且d是模製品(＝芯材料)的厚度加上一個外層的厚度。
面板的彎曲剛度由下式計算：
ed是外層的彈性模量，ek是模製品(＝芯材料)的彈性模量，td是每側外層的厚度，tk是模製品(＝芯材料)的厚度，d是芯材的厚度加上一個外層的厚度。
面板的寬度被認為是0.1m；長度為0.4m。模製品的厚度為25mm，外層的厚度為2mm，且外層的彈性模量為39gpa。
所用的模製品是根據實施例cm14至cm23的模製品。
表5表明結果。
表5
可以明顯看出，在再次降低以及約60°以上之前，起泡穩定性隨著角度α增加迅速增大。