CN107835742B - 提供增强的剥离强度的车身底部护板组合物和制品及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种热塑性复合材料制品,其包括含多种增强纤维、放样剂和热塑性材料的多孔芯层。在某些情况下,所述制品还包括被设置在所述芯层上的表皮层和介于所述芯层与所述表皮层之间的粘合剂层。在一些构造中,所述粘合剂层包括热塑性聚合物和有效量的热固性材料以在所述表皮层和所述放样后芯层之间提供至少0.5N/cm的模制后剥离强度(在纵向或横向或两个方向上),正如按1982年10月1日的DIN 53357 A所测试的那样。
Description
优先权申请
本申请涉及2015年5月12日提交的美国临时申请第62/160,454号,并要求其优先权和权益,其整个公开内容据此通过引用并入本文用于所有目的。
技术领域
本申请涉及提供增强的剥离强度的车身底部护板材料。更具体地,本文描述的某些实施方案涉及包括芯层、被设置在芯层上的粘合剂层和被设置在粘合剂层上的表皮层的车身底部护板材料以提供复合材料制品,其中所述复合材料制品包括后加工增强的剥离强度。
背景
用于汽车和建筑材料应用的制品通常设计为符合许多竞争和严格的性能规范。生产期间制品的加工往往可导致制品的损坏或故障。
概述
本文描述了涉及多层组件及其构件的某些构造,其在表皮层和底层预浸料或芯层之间提供增强的剥离强度。
一方面,提供了一种车身底部护板组合物,其包括热塑性芯层,所述热塑性芯层包括由通过热塑性聚合物抱合在一起的随机交叉的增强纤维限定的网状开孔结构,所述热塑性芯层还包括在暴露于热后有效增加所述芯层的厚度以提供放样后芯层的放样剂;被设置在所述芯层第一表面上的表皮材料及被设置在所述芯层和所述表皮材料之间的粘合剂层,所述粘合剂层包括热塑性聚合物和有效量的热固性材料以在所述表皮材料和所述放样后芯层之间提供至少0.5N/cm的剥离强度(在纵向或横向或两个方向上),正如按1982年10月1日的DIN 53357 A所测试的那样。
在某些情况下,所述粘合剂层作为非薄膜粘合剂层存在。在其它构造中,所述表皮材料选自由织物、稀松布、薄膜及其组合组成的组。在一些实例中,所述纤维增强聚合物芯具有按所述聚合物芯的体积计高于0%至约95%的孔隙率。在另外的实例中,所述表皮材料包括具有至少65gsm(克/平方米)基重和至少20%断裂伸长率的多孔非织造材料。在一些实施方案中,将所述表皮材料设置在所述聚合物芯的整个平坦表面上。在其它情况下,将所述表皮材料作为条带设置在所述聚合物芯的表面上。在一些实例中,将所述车身底部护板构造和布置为与汽车底盘耦接。在另外的实施方案中,所述车身底部护板具有小于约3000gsm的基重。在一些实例中,所述纤维增强聚合物芯具有按所述芯的体积计介于约20%至约80%的孔隙率。在某些情况下,分散在所述聚合物树脂内的纤维包括直径大于约5微米且长度为约5mm至约200mm的纤维。在一些实例中,所述聚合物树脂选自由以下组成的组:聚烯烃树脂、热塑性聚烯烃掺合树脂、聚乙烯聚合物树脂、丁二烯聚合物树脂、丙烯酸聚合物树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯腈基苯乙烯聚合物树脂、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚苯醚树脂、聚亚苯基氧化物(polyphenylene oxide)树脂、聚苯硫醚树脂、聚醚树脂、聚醚酮树脂、聚缩醛树脂、聚氨酯树脂、聚苯并咪唑树脂及其共聚物和混合物。在其它实例中,所述芯的所述纤维选自由以下组成的组:玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、合成有机纤维、无机纤维、天然纤维、矿物纤维、金属纤维、金属化无机纤维、金属化合成纤维、陶瓷纤维及其组合。在某些情况下,所述粘合剂层的所述热塑性聚合物包含聚烯烃。在一些实施方案中,所述粘合剂层的所述热固性材料以低于所述粘合剂层的50重量%存在。在某些实例中,所述热固性材料包含至少一个环氧基团或为环氧树脂粘合剂。在其它实施方案中,所述组合物还包括被设置在所述芯层的第二表面上的附加表皮材料和被设置在所述附加表皮材料和所述芯层之间的第二粘合剂层,所述第二粘合剂层包括热塑性聚合物和有效量的热固性材料以在所述附加表皮材料和所述放样后的芯层之间提供至少0.5N/cm的剥离强度,正如按1982年10月1日的DIN 53357 A所测试的那样。在一些情况下,所述第二粘合剂层的所述热塑性聚合物包含聚烯烃。在其它实例中,所述第二粘合剂层的所述热固性材料以低于所述第二粘合剂层的50重量%存在。在一些实施方案中,所述第二粘合剂层的所述热固性材料包含环氧基团或为环氧树脂粘合剂。
另一方面,描述了一种车身底部护板组合物,其包括热塑性芯层,所述热塑性芯层包括由通过热塑性聚合物抱合在一起的随机交叉的增强纤维限定的网状开孔结构,所述热塑性芯层还包括在所述开孔结构内的非共价结合的放样剂,所述放样剂包含在暴露于热后有效增加所述芯层厚度的组成材料以提供厚度比所述芯层的放样前厚度大至少50%的放样后芯层;被设置在所述芯层第一表面上的稀松布及被设置在所述芯层和所述稀松布材料之间的粘合剂层,所述粘合剂层包括热塑性聚合物和热固性材料的掺合物,所述掺合物在稀松布和放样后芯层之间有效提供至少0.5N/cm的剥离强度(在纵向或横向或两个方向上),正如按1982年10月1日的DIN 53357 A所测试的那样。
在某些实例中,所述粘合剂层作为非薄膜粘合剂层存在。在其它实例中,所述组合物还包括被设置在稀松布上的表皮材料。在一些情况下,所述纤维增强聚合物芯具有按所述聚合物芯的体积计高于0%至约95%的孔隙率。在其它实施方案中,稀松布包括具有至少65gsm基重和至少20%断裂伸长率的多孔非织造材料。在一些实例中,将稀松布设置在所述聚合物芯的整个平坦表面上。在其它实施方案中,将稀松布作为条带设置在所述聚合物芯的表面上。在一些实例中,将所述车身底部护板构造和布置为与汽车底盘耦接。在某些实施方案中,所述车身底部护板具有小于约3000gsm的基重。在其它实例中,所述纤维增强聚合物芯具有按所述芯的体积计介于约20%至约80%的孔隙率。在一些实施方案中,分散在所述聚合物树脂内的纤维包括直径大于约5微米且长度为约5mm至约200mm的纤维。在某些情况下,所述聚合物树脂选自由以下组成的组:聚烯烃树脂、热塑性聚烯烃掺合树脂、聚乙烯聚合物树脂、丁二烯聚合物树脂、丙烯酸聚合物树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯腈基苯乙烯聚合物树脂、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚苯醚树脂、聚亚苯基氧化物树脂、聚苯硫醚树脂、聚醚树脂、聚醚酮树脂、聚缩醛树脂、聚氨酯树脂、聚苯并咪唑树脂及其共聚物和混合物。在一些实施方案中,所述芯的所述纤维选自由以下组成的组:玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、合成有机纤维、无机纤维、天然纤维、矿物纤维、金属纤维、金属化无机纤维、金属化合成纤维、陶瓷纤维及其组合。在某些实例中,所述掺合物的热塑性聚合物包含聚烯烃。在一些实施方案中,所述掺合物的热固性材料以低于所述粘合剂层的50重量%存在。在其它实例中,热固性材料包含环氧基团或为环氧树脂粘合剂。在某些情况下,所述组合物包括被设置在所述芯层的第二表面上的表皮材料和被设置在所述表皮材料和所述芯层之间的第二粘合剂层,所述第二粘合剂层包括热塑性聚合物和热固性材料的掺合物,所述第二粘合剂层在所述表皮材料和所述放样后的芯层之间有效提供至少0.5N/cm的剥离强度,正如按1982年10月1日的DIN 53357 A所测试的那样。在一些实例中,所述第二粘合剂层的热塑性聚合物包含聚烯烃。在一些实施方案中,所述第二粘合剂层的热固性材料以低于所述第二粘合剂层的50重量%存在。在某些情况下,所述第二粘合剂层的热固性材料包含环氧基团或为环氧树脂粘合剂。
再一方面,提供了一种预浸料,其包括第一层,所述第一层包括热塑性聚合物、增强纤维和放样剂,在所述第一层固化后所述第一层有效形成包括开孔结构网的芯层,其中所述开孔结构网由通过热塑性聚合物抱合在一起的随机交叉的增强纤维与截留在所述网的开孔结构中的所述放样剂限定,其中所述放样剂在暴露于热后有效增加所述芯层的厚度以提供放样后芯层;被设置在所述第一层上的粘合剂层,所述粘合剂层包括热塑性聚合物和热固性材料的掺合物;及被设置在所述粘合剂层上的表皮材料,其中所述粘合剂层在所述表皮材料和所述放样后芯层之间有效提供至少0.5N/cm的剥离强度(在纵向或横向或两个方向上),正如按1982年10月1日的DIN 53357 A所测试的那样。
在一些构造中,所述粘合剂层作为非薄膜粘合剂层存在。在其它情况下,所述表皮材料选自由织物、稀松布、薄膜及其组合组成的组。在某些实施方案中,所述纤维增强聚合物芯具有按所述聚合物芯的体积计高于0%至约95%的孔隙率。在其它实施方案中,表皮材料包括具有至少65gsm基重和至少20%断裂伸长率的多孔非织造材料。在某些实例中,将所述表皮材料设置在所述聚合物芯的整个平坦表面上。在其它实例中,将所述表皮材料作为条带设置在所述聚合物芯的表面上。在一些情况下,所述预浸料包括被构造并布置为容许由所述预浸料形成的车身底部护板与汽车底盘可拆卸式耦接的至少一个孔。在某些实施方案中,所述预浸料具有小于约3000gsm的基重。在一些实例中,所述纤维增强聚合物芯具有按所述芯的体积计介于约20%至约80%的孔隙率。在某些情况下,分散在所述聚合物树脂内的纤维包括直径大于约5微米且长度为约5mm至约200mm的纤维。在其它实施方案中,所述聚合物树脂选自由以下组成的组:聚烯烃树脂、热塑性聚烯烃掺合树脂、聚乙烯聚合物树脂、丁二烯聚合物树脂、丙烯酸聚合物树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯腈基苯乙烯聚合物树脂、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚苯醚树脂、聚亚苯基氧化物树脂、聚苯硫醚树脂、聚醚树脂、聚醚酮树脂、聚缩醛树脂、聚氨酯树脂、聚苯并咪唑树脂及其共聚物和混合物。在某些实例中,所述芯的所述纤维选自由以下组成的组:玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、合成有机纤维、无机纤维、天然纤维、矿物纤维、金属纤维、金属化无机纤维、金属化合成纤维、陶瓷纤维及其组合。在其它实例中,所述粘合剂层的热塑性聚合物包含聚烯烃。在一些实施方案中,所述粘合剂层的所述热固性材料以低于所述粘合剂层的50重量%存在。在另外的实例中,热固性材料包含环氧基团或为环氧树脂粘合剂。在一些实施方案中,所述预浸料包括被设置在所述芯层的第二表面上的附加表皮材料和被设置在所述附加表皮材料和所述芯层之间的第二粘合剂层,所述第二粘合剂层包括热塑性聚合物和有效量的热固性材料以在所述附加表皮材料和所述放样后的芯层之间提供至少0.5N/cm的剥离强度,正如按1982年10月1日的DIN53357 A所测试的那样。在其它实施方案中,所述第二粘合剂层的热塑性聚合物包含聚烯烃。在一些情况下,所述第二粘合剂层的热固性材料以低于所述第二粘合剂层的50重量%存在。在另外的实施方案中,所述第二粘合剂层的所述热固性材料包含环氧基团或为环氧树脂粘合剂。
另一方面,公开了一种形成复合材料预浸料的方法,其包括:将热塑性聚合物、增强纤维和放样剂合并于水溶液中,混合包含热塑性聚合物、增强纤维和放样剂的水溶液以使增强纤维和放样剂分散在所述热塑性聚合物中以提供水性泡沫分散体,将所述水性泡沫分散体设置在成型元件上,从已设置的水性泡沫中去除液体以提供包括热塑性聚合物、增强纤维和放样剂的网,加热所述网高于所述网的热塑性聚合物的软化温度,将包括热塑性聚合物和热固性材料的粘合剂层设置在加热的网上,并且将表皮材料设置在已设置的粘合剂层上以提供复合材料预浸料。
在某些实施方案中,所述方法包括将所述复合材料预浸料压缩至预定厚度以形成复合材料制品。在其它实施方案中,所述方法包括使所述复合材料制品放样以增加所述复合材料制品的厚度。在一些情况下,所述方法包括使所述粘合剂层的热固性材料交联以给放样的复合材料制品的表皮材料提供至少0.5N/cm的剥离强度,正如按1982年10月1日的DIN 53357 A所测试的那样。在其它实例中,所述方法包括通过共同喷涂所述粘合剂层的热塑性聚合物和所述粘合剂层的热固性材料,将所述粘合剂层设置在加热的网上。在一些情况下,所述方法包括使共同喷涂的粘合剂层的热固性材料交联以给放样的复合材料制品的表皮材料提供至少0.5N/cm的剥离强度,正如按1982年10月1日的DIN 53357 A所测试的那样。在某些实施方案中,所述方法包括在将所述粘合剂层设置在所述加热的网上之前,掺合所述粘合剂层的热塑性聚合物和所述粘合剂层的热固性材料。在一些情况下,所述方法包括使包括粘合剂掺合物的已设置的粘合剂层交联以给放样的复合材料制品的表皮材料提供至少0.5N/cm的剥离强度,正如按1982年10月1日的DIN 53357 A所测试的那样。在某些实例中,所述方法包括将所述粘合剂掺合物滚压到加热的网上以提供所述粘合剂层。在其它实例中,所述方法包括使滚压的粘合剂掺合物交联以给放样的复合材料制品的表皮材料提供至少0.5N/cm的剥离强度,正如按1982年10月1日的DIN 53357 A所测试的那样。
再一方面,提供了一种形成复合材料制品的方法,其包括:将热塑性聚合物、增强纤维和放样剂合并于水溶液中,混合包含所述热塑性聚合物、增强纤维和放样剂的水溶液以使增强纤维和放样剂分散在热塑性聚合物中以提供水性泡沫分散体,将所述水性泡沫分散体设置在成型元件上,从已设置的水性泡沫中去除液体以提供包括由热塑性聚合物、增强纤维和放样剂形成的网的芯层,加热所述芯层至高于所述芯层的热塑性聚合物的软化温度,将包括热塑性聚合物和热固性材料的粘合剂层设置在所述芯层上,将表皮材料设置在已设置的粘合剂层上以提供复合材料制品,并且用高温使所述复合材料制品的芯层放样以增加芯层的厚度并且在已设置的表皮材料和放样芯层之间提供至少0.5N/cm的剥离强度(在纵向或横向或两个方向上),正如按1982年10月1日的DIN 53357 A所测试的那样。
在一些实例中,所述方法包括在所述芯层放样之前将所述复合材料制品压缩至预定厚度。在其它实例中,所述方法包括使所述粘合剂层的热固性材料交联。在某些情况下,所述方法包括通过共同喷涂所述粘合剂层的热塑性聚合物和所述粘合剂层的热固性材料,将所述粘合剂层设置在加热的网上。在另外的情况下,所述方法包括使共同喷涂的粘合剂层的热固性材料交联。在一些实例中,所述方法包括在将所述粘合剂层设置在芯层上之前,掺合所述粘合剂层的热塑性聚合物和所述粘合剂层的热固性材料。在某些情况下,所述方法包括使包括所述粘合剂掺合物的已设置的粘合剂层交联。在其它实例中,所述方法包括将所述粘合剂掺合物滚压到芯层上以提供所述粘合剂层。在一些情况下,所述方法包括使滚压的粘合剂层的粘合剂掺合物交联。在其它情况下,所述方法包括将第二粘合剂层设置在所述芯层的第二表面上,并且将第二表皮材料设置在已设置的第二粘合剂层上。
另一方面,描述了一种形成复合材料制品的方法,其包括:将热塑性聚合物、增强纤维和放样剂合并于水溶液中,混合包含热塑性聚合物、增强纤维和放样剂的水溶液以使增强纤维和放样剂分散在所述热塑性聚合物中以提供水性泡沫分散体,将所述水性泡沫分散体设置在成型元件上,从已设置的水性泡沫中去除液体以提供包括热塑性聚合物、增强纤维和放样剂的网,加热所述网高于所述网的热塑性聚合物的软化温度,将包括热塑性聚合物和热固性材料的粘合剂层设置在加热的网的第一表面上,并且将稀松布设置在已设置的粘合剂层上以提供复合材料制品。
在某些实施方案中,所述方法包括将所述复合材料预浸料压缩至预定厚度以形成复合材料制品。在其它实例中,所述方法包括使所述复合材料制品放样以增加所述复合材料制品的厚度。在另外的实施方案中,所述方法包括使所述粘合剂层的热固性材料交联以给放样的复合材料制品的稀松布提供至少0.5N/cm的剥离强度,正如按1982年10月1日的DIN 53357 A所测试的那样。在一些情况下,所述方法包括通过共同喷涂所述粘合剂层的热塑性聚合物和所述粘合剂层的热固性材料,将所述粘合剂层设置在加热的网上。在某些实例中,所述方法包括使共同喷涂的粘合剂层的热固性材料交联以给放样的复合材料制品的稀松布提供至少0.5N/cm的剥离强度,正如按1982年10月1日的DIN 53357 A所测试的那样。在一些实施方案中,所述方法包括在将所述粘合剂层设置在所述加热的网上之前,掺合所述粘合剂层的热塑性聚合物和所述粘合剂层的热固性材料。在其它情况下,所述方法包括使包括粘合剂掺合物的已设置的粘合剂层交联以给放样的复合材料制品的稀松布提供至少0.5N/cm的剥离强度,正如按1982年10月1日的DIN 53357 A所测试的那样。在一些实例中,所述方法包括将所述粘合剂掺合物滚压到加热的网上以提供所述粘合剂层。在其它实例中,所述方法包括使滚压的粘合剂掺合物交联以给放样的复合材料制品的稀松布提供至少0.5N/cm的剥离强度,正如按1982年10月1日的DIN 53357 A所测试的那样。
再一方面,提供了一种降低汽车的道路噪声的方法,所述方法包括提供一种车身底部护板,其包括热塑性芯层,所述热塑性芯层包括由通过热塑性聚合物抱合在一起的随机交叉的增强纤维限定的网状开孔结构,所述热塑性芯层还包括在暴露于热后有效增加所述芯层的厚度以提供放样后芯层的放样剂;被设置在所述芯层第一表面上的表皮材料和被设置在所述芯层和所述表皮材料之间的粘合剂层,所述粘合剂层包括热塑性聚合物和有效量的热固性材料以在所述表皮材料和所述放样后芯层之间提供至少0.5N/cm的剥离强度(在纵向或横向或两个方向上),正如按1982年10月1日的DIN 53357 A所测试的那样。
在某些情况下,所述方法包括提供模制车身底部护板的说明书。在其它情况下,所述方法包括提供使所述车身底部护板的芯层放样的说明书。在一些实施方案中,所述方法包括提供至少一个配置为使所述车身底部护板与所述汽车耦接的紧固件。在一些实例中,所述方法包括提供使所述车身底部护板附接到所述汽车的说明书。
另一方面,公开了一种降低汽车的道路噪声的方法,所述方法包括提供一种预浸料,其包括第一层,所述第一层包括热塑性聚合物、增强纤维和放样剂,在所述第一层固化后所述第一层有效形成网状开孔结构,其中所述网状开孔结构由通过热塑性聚合物抱合在一起的随机交叉的增强纤维与截留在所述网的开孔结构中的所述放样剂限定,其中所述放样剂在暴露于热后有效增加所述芯层的厚度以提供放样后芯层;被设置在所述第一层上的粘合剂层,所述粘合剂层包括热塑性聚合物和热固性材料的掺合物;和被设置在所述粘合剂层上的表皮材料,其中所述粘合剂层在所述表皮材料和所述放样后芯层之间有效提供至少0.5N/cm的剥离强度(在纵向或横向或两个方向上),正如按1982年10月1日的DIN 53357A所测试的那样。
在一些实例中,所述方法包括提供使所述预浸料固化以形成车身底部护板的说明书。在其它实例中,所述方法包括提供模制所述预浸料以形成车身底部护板的说明书。在某些情况下,所述方法包括提供使所述预浸料的粘合剂层交联的说明书。在一些实例中,所述方法包括提供使所述芯层放样的说明书。
再一方面,提供了一种复合材料,其包括含放样剂的纤维增强聚合物芯、被设置在所述纤维增强聚合物芯第一表面的至少一部分上的表皮材料和被设置在所述表皮材料和所述聚合物芯之间的粘合剂层,其中所述表皮材料具有至少65gsm(克/平方米)的基重和至少20%断裂伸长率,所述粘合剂层包括热塑性材料和有效量的热固性材料以在所述表皮材料和所述聚合物芯之间提供至少0.5N/cm的放样后剥离强度(在纵向或横向或两个方向上),正如按1982年10月1日的DIN 53357 A所测试的那样。
在一些情况下,所述表皮材料选自由织物、稀松布、薄膜及其组合组成的组。在其它情况下,所述纤维增强聚合物芯具有按所述聚合物芯的体积计高于0%至约95%的孔隙率。在一些实施方案中,所述纤维增强聚合物芯包括被设置在聚合物树脂内的纤维。在其它实施方案中,表皮材料包括具有至少65gsm基重和至少20%断裂伸长率的多孔非织造材料。在某些实例中,将所述表皮材料设置在所述聚合物芯的整个平坦表面上。在其它实例中,将所述表皮材料作为条带设置在所述聚合物芯的表面上。在一些实例中,将所述复合材料构造并布置为车辆面板。在某些实例中,将所述复合材料构造并布置为车辆车身底部面板。在其它实例中,将所述复合材料构造并布置为外部汽车零件。在一些实施方案中,将所述复合材料构造并布置为内部汽车零件。在其它实施方案中,所述内部汽车零件为车顶内衬并且包括被设置在所述表皮材料上的装饰层。在一些实例中,所述复合材料具有小于约3000gsm的基重。在另外的实例中,所述纤维增强聚合物芯具有按所述芯的体积计介于约20%至约80%的孔隙率。在一些构造中,所述纤维增强聚合物芯具有按所述芯的体积计介于约30%至约70%的孔隙率。在其它实例中,所述纤维增强聚合物芯的纤维含量为所述聚合物树脂的约20重量%至约80重量%。在一些实施方案中,分散在所述聚合物树脂内的纤维包括直径大于约5微米且长度为约5mm至约200mm的纤维。在某些实例中,所述聚合物树脂选自由以下组成的组:聚烯烃树脂、热塑性聚烯烃掺合树脂、聚乙烯聚合物树脂、丁二烯聚合物树脂、丙烯酸聚合物树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯腈基苯乙烯聚合物树脂、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚苯醚树脂、聚亚苯基氧化物树脂、聚苯硫醚树脂、聚醚树脂、聚醚酮树脂、聚缩醛树脂、聚氨酯树脂、聚苯并咪唑树脂及其共聚物和混合物。在一些情况下,所述芯的所述纤维选自由以下组成的组:玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、合成有机纤维、无机纤维、天然纤维、矿物纤维、金属纤维、金属化无机纤维、金属化合成纤维、陶瓷纤维及其组合。在一些实施方案中,所述复合材料包括被设置在所述聚合物芯的第二表面上的附加表皮材料和被设置在所述附加表皮材料和所述聚合物芯之间的第二粘合剂层,所述第二粘合剂层包括热塑性聚合物和有效量的热固性材料以给所述附加表皮材料提供至少0.5N/cm的放样后剥离强度,正如按1982年10月1日的DIN 53357 A所测试的那样。
另一方面,描述了一种复合材料,其包括含放样剂的纤维增强聚合物芯、被设置在所述纤维增强聚合物芯第一表面上的表皮材料,所述表皮材料具有至少65gsm的基重和至少20%断裂伸长率,其中所述复合材料有效容许使用耐力工具(torture tool)测试法深拉所述复合材料至少5cm,所述复合材料无穿透,所述复合材料还包括被设置在所述聚合物芯和所述表皮材料之间的粘合剂层,所述粘合剂层包括热塑性材料和有效量的热固性材料以在所述表皮材料和所述聚合物芯之间提供至少0.5N/cm的放样后剥离强度(在纵向或横向或两个方向上),正如按1982年10月1日的DIN 53357 A所测试的那样。例如,在共同转让的美国申请案第13/543,808号中描述了耐力工具测试法(Torture tool test method),其整个公开内容据此通过引用并入本文用于所有目的。
在某些实例中,所述表皮材料选自由织物、稀松布、薄膜及其组合组成的组。在其它实例中,所述表皮材料选自由多孔非织造材料、多孔编织材料及其组合组成的组。在一些实施方案中,所述复合材料具有小于约3000gsm的基重。在其它实施方案中,所述纤维增强聚合物芯具有按所述芯的体积计介于约20%至约80%的孔隙率。在一些实例中,所述纤维增强聚合物芯具有按所述芯的体积计介于约30%至约70%的孔隙率。在某些构造中,所述纤维增强聚合物芯包括被设置在聚合物树脂内的纤维。在其它构造中,所述纤维增强聚合物芯的纤维含量为所述聚合物树脂的约20重量%至约80重量%。在一些情况下,分散在所述聚合物树脂内的纤维包括直径大于约5微米且长度为约5mm至约200mm的纤维。在其它实例中,所述聚合物树脂选自由以下组成的组:聚烯烃树脂、热塑性聚烯烃掺合树脂、聚乙烯聚合物树脂、丁二烯聚合物树脂、丙烯酸聚合物树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯腈基苯乙烯聚合物树脂、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚苯醚树脂、聚亚苯基氧化物树脂、聚苯硫醚树脂、聚醚树脂、聚醚酮树脂、聚缩醛树脂、聚氨酯树脂、聚苯并咪唑树脂及其共聚物和混合物。
再一方面,公开了一种预模制复合材料,其包括在模制期间有效熔融的纤维增强聚合物芯、被设置在所述纤维增强聚合物芯上的表皮材料,所述表皮材料具有至少65gsm的基重和至少20%的断裂伸长率,所述预模制复合材料还包括被设置在所述聚合物芯和所述表皮材料之间的粘合剂层,所述粘合剂层包括热塑性材料和有效量的热固性材料以在所述放样后聚合物芯和所述表皮材料之间提供至少0.5N/cm的放样后剥离强度(在纵向或横向或两个方向上),正如按1982年10月1日的DIN 53357 A所测试的那样。
在某些情况下表,所述复合材料有效容许使用耐力工具测试法深拉所述复合材料至少5cm,所述复合材料无穿透。在其它情况下,所述表皮材料选自由织物、稀松布、薄膜及其组合组成的组。在一些实施方案中,所述表皮材料选自由多孔非织造材料、多孔编织材料及其组合组成的组。在其它实例中,所述复合材料具有小于约3000gsm的基重。在一些情况下,所述纤维增强聚合物芯具有按所述芯的体积计介于约20%至约80%的孔隙率。在其它实例中,所述纤维增强聚合物芯包括被设置在聚合物树脂内的纤维。在一些实施方案中,所述纤维增强聚合物芯的纤维含量为所述聚合物树脂的约20重量%至约80重量%。在一些情况下,分散在所述聚合物树脂内的纤维包括直径大于约5微米且长度为约5mm至约200mm的纤维。在其它实例中,所述聚合物树脂选自由以下组成的组:聚烯烃树脂、热塑性聚烯烃掺合树脂、聚乙烯聚合物树脂、丁二烯聚合物树脂、丙烯酸聚合物树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯腈基苯乙烯聚合物树脂、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚苯醚树脂、聚亚苯基氧化物树脂、聚苯硫醚树脂、聚醚树脂、聚醚酮树脂、聚缩醛树脂、聚氨酯树脂、聚苯并咪唑树脂及其共聚物和混合物。
另一方面,提供了一种模制复合材料,其包括纤维增强聚合物芯、被设置在所述纤维增强聚合物芯上的表皮材料,所述表皮材料具有至少65gsm的基重和至少20%的断裂伸长率,所述模制复合材料由模制工艺形成,所述模制复合材料还包括被设置在所述聚合物芯和所述表皮材料之间的粘合剂层,所述粘合剂层包括热塑性材料和有效量的热固性材料以在所述放样后聚合物芯和所述表皮材料之间提供至少0.5N/cm的模制后和放样后剥离强度(在纵向或横向或两个方向上),正如按1982年10月1日的DIN 53357 A所测试的那样。
在某些实施方案中,所述复合材料包括由所述模制工艺形成的深度超过约5cm的区域。在其它实施方案中,所述表皮材料选自由织物、稀松布、薄膜及其组合组成的组。在一些实例中,所述表皮材料选自由多孔非织造材料、多孔编织材料及其组合组成的组。在其它情况下,所述复合材料具有小于约3000gsm的基重。在一些实例中,所述纤维增强聚合物芯具有按所述芯的体积计介于约20%至约80%的孔隙率。在其它情况下,所述纤维增强聚合物芯包括被设置在聚合物树脂内的纤维。在一些实施方案中,所述纤维增强聚合物芯的纤维含量为所述聚合物树脂的约20重量%至约80重量%。在某些实例中,分散在所述聚合物树脂内的所述纤维包括直径大于约5微米且长度为约5mm至约200mm的纤维。
另一方面,描述了一种纤维增强复合材料,其包括:包括聚合物树脂及各自分散在所述聚合物树脂内的纤维和放样剂的纤维增强芯层,其中所述纤维增强聚合物芯材料具有按所述聚合物芯材料的体积计高于0%至约95%的孔隙率;施加至所述纤维增强芯层第一表面的多孔非织造表皮材料,所述表皮材料具有至少65gsm的基重和至少20%的断裂伸长率;及被设置在所述纤维增强芯层和所述多孔非织造表皮材料之间的粘合剂层,所述粘合剂层包括热塑性聚合物和有效量的热固性材料以在所述放样后聚合物芯和所述表皮材料之间提供至少0.5N/cm的放样后剥离强度(在纵向和横向中的一个或两个方向上),正如按1982年10月1日的DIN 53357 A所测试的那样。
在某些实例中,所述复合材料呈车辆面板的形式。在一些实施方案中,所述复合材料为车辆车身底部面板、内部或外部汽车零件或汽车车顶内衬。在某些情况下,所述复合材料是选自车身底部面板、休闲车面板、机动车车身面板、机动车壁板、休闲车壁板或地板或房车侧壁板的面板。在一些实例中,所述复合材料具有小于3000gsm的基重。在一些实施方案中,所述纤维增强聚合物芯材料具有按所述热塑性材料的体积计介于约20%至约80%的孔隙率。在其它实例中,所述纤维增强聚合物芯材料具有按所述热塑性材料的体积计介于约30%至约70%的孔隙率。在某些情况下,所述纤维增强聚合物芯的纤维含量为所述聚合物树脂的约20重量%至约80重量%。在其它情况下,分散在所述聚合物树脂内的纤维包括直径大于约5微米且长度为约5mm至约200mm的纤维。在一些实例中,所述聚合物树脂选自由以下组成的组:聚烯烃、热塑性聚烯烃掺合物、聚乙烯聚合物、丁二烯聚合物、丙烯酸聚合物、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚苯乙烯、丙烯腈基苯乙烯聚合物、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、聚醚酰亚胺、聚苯醚、聚亚苯基氧化物、聚苯硫醚、聚醚、聚醚酮、聚缩醛、聚氨酯、聚苯并咪唑树脂及其共聚物和混合物。在某些实例中,所述纤维选自由以下组成的组:玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、合成有机纤维、无机纤维、天然纤维、矿物纤维、金属纤维、金属化无机纤维、金属化合成纤维、陶瓷纤维及其组合。在一些情况下,所述聚合物芯通过包括以下的方法制备:将增强纤维和聚合物树脂添加到经搅拌的含液体的泡沫中以形成聚合物树脂和增强纤维的分散混合物;使增强纤维和聚合物树脂的所述分散混合物沉积到成型支撑元件上;将所述液体排空以形成网;将所述网加热高于所述聚合物树脂的软化温度;并且将所述网压缩至预定厚度以形成所述聚合物材料。在一些情况下,所述表皮材料包括选自以下的聚合物树脂:聚烯烃、热塑性聚烯烃掺合物、聚乙烯聚合物、丁二烯聚合物、丙烯酸聚合物、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚苯乙烯、丙烯腈基苯乙烯聚合物、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、聚醚酰亚胺、聚苯醚、聚亚苯基氧化物、聚苯硫醚、聚醚、聚醚酮、聚缩醛、聚氨酯、聚苯并咪唑树脂及其共聚物或混合物。在其它情况下,所述表皮材料还包括选自由以下组成的组的纤维:玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、合成有机纤维、无机纤维、天然纤维、矿物纤维、金属纤维、金属化无机纤维、金属化合成纤维、陶瓷纤维及其组合。在某些构造中,所述粘合剂的热塑性材料包括聚烯烃且所述热固性材料包含环氧基团或为环氧树脂粘合剂。在其它构造中,所述粘合剂为连续非薄膜粘合剂层。在一些情况下,所述表皮材料使用选自由以下组成的组的方法生成:针刺法、水刺法、旋涂粘合法、热粘合法及其组合。在其它情况下,所述多孔非织造表皮材料为织物或薄膜。在一些实施方案中,所述复合材料包括被设置在所述聚合物芯和所述非织造表皮材料之间的中间层。
再一方面,提供了一种形成复合材料的方法,其包括:将增强纤维、聚合物树脂和放样剂添加到经搅拌的含液体的泡沫中以形成聚合物树脂、放样剂和增强纤维的分散混合物;使增强纤维和聚合物树脂的所述分散混合物沉积到成型支撑元件上;将所述液体排空以形成网;将所述网加热高于所述聚合物树脂的软化温度;将所述网压缩至预定厚度以形成所述聚合物材料;将所述粘合剂设置在所述压缩网上;并且将表皮材料设置在已设置的粘合剂上,已设置的粘合剂包括热塑性材料和有效量的热固性材料以给已设置的表皮材料提供至少0.5N/cm的放样后剥离强度(在纵向和横向中的一个或两个方向上),正如按1982年10月1日的DIN 53357 A所测试的那样。在一些情况下,所述方法包括通过在所述压缩网上共同喷涂所述热塑性材料和所述热固性材料,将所述粘合剂设置在所述压缩网上。在其它情况下,所述方法包括通过喷涂包括所述热塑性材料和所述热固性材料的混合物,将所述粘合剂设置在所述压缩网上。
另一方面,公开了一种形成复合材料的方法,其包括:将增强纤维、聚合物树脂和放样剂添加到经搅拌的含液体的泡沫中以形成聚合物树脂、放样剂和增强纤维的分散混合物;使增强纤维和聚合物树脂的所述分散混合物沉积到成型支撑元件上;将所述液体排空以形成网;将所述网加热高于所述聚合物树脂的软化温度;将所述网压缩至预定厚度以形成所述聚合物材料;将所述粘合剂设置在所述压缩网上;将表皮材料设置在已设置的粘合剂上以提供预放样复合材料,已设置的粘合剂包括热塑性材料和热固性材料;并且使所述预放样复合材料放样以提供放样后复合材料并且为已设置的表皮材料提供至少0.5N/cm的放样后剥离强度(在纵向和横向中的一个或两个方向上),正如按1982年10月1日的DIN53357 A所测试的那样。在一些实例中,所述方法包括使用高温使预放样复合材料放样。在其它实例中,所述方法包括使用对流式红外烘箱来提供高温。
再一方面,提供了一种车辆,其包括车架;与所述车架耦接的车身;及包括与所述车架耦接的本文描述的任一种或多种组合物、本文描述的预浸料或芯或本文描述的复合材料的车身底部护板。
下面更详细地描述了其它特征、方面、实例、构造和实施方案。
附图说明
参考附图对某些实施方案进行描述,其中:
图1是根据某些实例,对通过粘合剂层与表皮层耦接的芯层的说明;
图2是根据某些构造,显示被设置在与芯层分开的表皮层上的粘合剂层的说明;
图3是根据某些构造,显示被设置在与表皮层分开的芯层上的粘合剂层的说明;
图4是根据某些构造,显示被设置在与包括粘合剂层的表皮层分开的芯层上的粘合剂层的说明;
图5是根据某些构造,显示被设置在芯层上的粘合剂层和被设置在表皮层上的粘合剂层的说明;
图6是根据某些实施方案,显示被设置在芯层上的条带的说明;
图7是根据某些实施方案,对预浸料或芯的说明;
图8A-8C是根据某些实例,显示相互耦接的两个预浸料的说明;
图9是根据某些实例,显示通过粘合剂层与芯层耦接的表皮层的说明;
图10是根据某些实施方案,显示与两个表皮层耦接的芯层的说明;
图11是根据某些实例,显示与表皮层和装饰层耦接的芯层的说明;
图12是根据某些实施方案,显示通过一层相互耦接的两个芯层的说明;
图13是根据某些实施方案,显示相互耦接的两个芯层及被设置在一个芯层上的表皮层的说明;
图14是根据某些实施方案,显示相互耦接的两个芯层及被设置在每个芯层上的表皮层的说明;
图15是根据某些实施方案,显示在芯层之间具有插入层的相互耦接的两个芯层的说明;
图16是根据某些实例,显示对照和试样的不同测量剥离强度的表;并且
图17是根据某些实施方案,显示测量剥离强度的平均值的表。
鉴于本公开的益处,本领域的普通技术人员将认识到,附图中的某些尺寸或特征可能以其它非常规或非比例的方式放大、变形或显示,以提供更加用户友好版本的附图。未通过描绘在图中指定特定厚度、宽度或长度,并且附图组成部分的相对尺寸并非意图限制图中任何组成部分的尺寸。在下面的描述中指定了尺寸或值时,提供该尺寸或值仅仅是为了说明的目的。另外,由于附图某些部分的阴影,意在不需要特定的材料或布置,并且即使附图中的不同组成部分可以包括用于区分的阴影,但若需要,不同的组成部分可以包括相同或相似的材料。
详述
下面参考单数和复数术语描述某些实施方案,以便提供对本文公开的技术更加用户友好的描述。使用这些术语仅仅是为了方便而非旨在将预浸料、芯、制品、复合材料和其它标的物描述为包括或不包括某些特征,除非另外指出在本文描述的特定实施方案中存在。
在某些情况下,本文描述的材料通常一起用于提供可以与车辆的底面耦接的车身底部护板。虽然下面的一些说明涉及车身底部护板与载客汽车的耦接,但车身底部护板也可用于商用车、休闲车、全地形车和包括燃气发动机、复合发动机、电气发动机、作为发动机的燃料电池等的其它车辆中。进一步地,所述车身底部护板可用于发动机机舱的其它区域中,例如,作为发动机罩或沿着发动机组的侧面定位,作为轮室衬垫,作为主体衬垫或用于其中可以使用复合材料板的其它车辆应用中。
本文描述的某些构造涉及剥离强度。本文提到的剥离强度值是根据1982年10月1日的DIN 53357 A测量的并且是基于对已经模制或以其它方式加工的最终复合材料制品(包括芯、粘合剂和任何表皮层)进行的测量。下面提到DIN 53357 A是指该协议日期为1982年10月1日的版本。例如,某些构造涉及模制后剥离强度。如本文所讨论的,许多常规车身底部护板在加工期间都不合格,因为表皮层在模制或其它加工操作期间与芯层分离。通过包括本文描述的芯层、粘合剂层和表皮层,可以提高剥离强度并且在加工操作期间可以避免或减少表皮层从芯层剥离。在一些情况下,可以将复合材料制品模制成或拉成所需形状,表皮层与芯层无任何实质性分离。
在一些情况下,本文描述的制品的剥离强度可包括表皮材料和芯或放样后芯层之间在纵向上正如按DIN 53357 A所测试的至少0.4N/cm的后加工(例如模制后)剥离强度。在其它情况下,本文描述的制品的剥离强度可包括表皮材料和芯或放样后芯层之间在横向上正如按DIN 53357 A所测试的至少0.4N/cm的后加工(例如模制后)剥离强度。在另外的构造中,本文描述的制品的剥离强度可包括表皮材料和芯或放样后芯层之间在纵向上正如按DIN 53357 A所测试的至少0.5N/cm的后加工(例如模制后)剥离强度。在其它情况下,本文描述的制品的剥离强度可包括表皮材料和芯或放样后芯层之间在横向上正如按DIN 53357A所测试的至少0.5N/cm的后加工(例如模制后)剥离强度。在其它实例中,本文描述的制品的剥离强度可包括表皮材料和芯或放样后芯层之间在纵向上正如按DIN 53357 A所测试的至少0.6N/cm的后加工(例如模制后)剥离强度。在其它情况下,本文描述的制品的剥离强度可包括表皮材料和芯或放样后芯层之间在横向上正如按DIN 53357 A所测试的至少0.6N/cm的后加工(例如模制后)剥离强度。在一些实施方案中,正如按DIN 53357 A所测试的那样,纵向剥离强度可介于约0.4-0.9,更具体地约0.5-0.9N/cm或0.6-0.9N/cm或0.7-0.9N/cm之间。在其它实施方案中,正如按DIN 53357 A所测试的那样,横向剥离强度可介于约0.4-0.9,更具体地约0.5-0.9N/cm或0.6-0.9N/cm或0.7-0.9N/cm之间。剥离强度可从制品顶部或制品底部测量。虽然并非在所有情况下都如此,但从制品顶部测量时的剥离强度通常不同于从制品底部测量时的剥离强度。例如,在一些情况下,顶部的剥离强度在从制品顶部测量时可为约0.4-0.9N/cm而在从制品底部测量时并且按DIN 53357 A测试时可为约0.9-5N/cm。在一些情况下,本文描述的制品的剥离强度(正如按DIN 53357 A所测试的那样)与在表皮材料和芯层之间缺乏粘合剂层的试验制品相比可增加至少125%、150%、175%、200%、250%、300%或400%或更多。
在某些实例中,本文描述的车身底部护板组合物可包括芯层、表皮层和介于芯层和表皮层之间的粘合剂层。参考图1,示出了可以(例如)使用模制、拉制或其它成型工艺形成车身底部护板的车身底部护板板材的简化说明。板材100包括芯层110、表皮层130和被设置在芯层110和表皮层130之间的粘合剂层120。为了说明已经放大了图1所示的特定尺寸而并非旨在应用一个构件的特定厚度(相对于另一构件的厚度)。正如下面更加详细地指出,芯层110通常包括通过或由通过热塑性聚合物或其它材料抱合在一起的随机交叉的增强纤维形成的开孔结构网。在某些情况下,热塑性芯层110还可包括在暴露于热后有效增加芯层的厚度以提供放样后芯层的放样剂。如本文所指出的那样,放样工艺和/或任何模制操作可导致表皮层130从芯层110剥离。为了增加表皮层130和芯层110之间的粘合强度,粘合剂层120可包括热塑性聚合物和有效量的热固性材料两者以在表皮层130和放样后芯层110之间提供至少0.5N/cm的模制后剥离强度(在纵向或横向或两个方向上),正如按1982年10月1日的DIN 53357 A所测试的那样。在一些情况下,模制工艺和放样工艺可一起进行,例如,通过将板材100放入加热模具中并施加足够热量以模制板材并且使板材的芯放样。下面更加详细地讨论了粘合剂层120中热塑性聚合物和热固性材料特定的量和类型。虽然不希望受任何特定理论约束,但粘合剂层120中存在的热塑性聚合物的量(按粘合剂层的重量计)通常高于粘合剂层120中存在的热固性材料的量(按粘合剂层的重量计)。
在某些实施方案中,粘合剂层可存在于被设置在芯层上的表皮材料上。参考图2,显示芯层210与表皮层230分离,表皮层230包括被设置在表皮层230表面上的粘合剂层220。粘合剂层220可包括热固性材料和热塑性聚合物两者,所以当表皮层230与芯层210粘合时,提供了表皮层230和放样后芯层210之间至少0.5N/cm的模制后剥离强度(在纵向或横向或两个方向上),正如按DIN 53357 A所测试的那样。在一些情况下,用粘合剂层220使表皮层230与芯层210耦接之前,可加热芯层210以软化热塑性材料(至少在一定程度上)。在其它情况下,用粘合剂层220使表皮层230与芯层210耦接之前,可加热粘合剂层220以软化热塑性聚合物(至少在一定程度上)。在其它构造中,用粘合剂层220使表皮层230与芯层210耦接之前,可加热芯层210和粘合剂层220两者以软化层210的热塑性材料(至少在一定程度上)并软化层220的热塑性聚合物(至少在一定程度上)。若需要,将表皮层230设置在芯层210上之前,也可加热粘合剂层220至合适温度以使一些(例如5-10%)热固性材料交联。另外,也可以某一方式加热或加工层230的表皮材料。
在某些实例中,粘合剂层可存在于和表皮层耦接的芯层上。参考图3,显示包括粘合剂层320的芯层310与表皮层330分离。粘合剂层320可包括热固性材料和热塑性聚合物两者,所以当表皮层330与芯层310粘合时,提供了表皮层330和放样后芯层310之间至少0.5N/cm的模制后剥离强度(在纵向或横向或两个方向上),正如按DIN 53357 A所测试的那样。在一些情况下,表皮层330与芯层310耦接之前,可加热芯层310以软化热塑性材料(至少在一定程度上)。在其它情况下,表皮层330与芯层310耦接之前,可加热粘合剂层320以软化热塑性聚合物(至少在一定程度上)。在其它构造中,表皮层330与芯层310耦接之前,可加热芯层310和粘合剂层320两者以软化层310的热塑性材料(至少在一定程度上)并软化层320的热塑性聚合物(至少在一定程度上)。若需要,将表皮层330设置在芯层310上之前,也可加热粘合剂层320至合适温度以使一些(例如5-10%)热固性材料交联。另外,也可以某一方式加热或加工层330的表皮材料。
在某些构造中,粘合剂层可与芯层和表皮层之一或两者分离并被设置在其上。参考图4,显示芯层410与粘合剂层420和表皮层430分离。粘合剂层420可包括热固性材料和热塑性聚合物两者,所以当表皮层430与芯层410通过粘合剂层420粘合时,提供了表皮层430和放样后芯层410之间至少0.5N/cm的模制后剥离强度(在纵向或横向或两个方向上),正如按DIN 53357 A所测试的那样。在一些情况下,表皮层430与芯层410耦接之前,可加热芯层410以软化热塑性材料(至少在一定程度上)。在一些构造中,表皮层430与芯层410耦接之前,可将粘合剂层420喷涂、滚压或以其它方式设置在芯层410和表皮层430之一或两者上。在其它构造中,表皮层430与芯层410耦接之前,可加热芯层410以软化层410的热塑性材料(至少在一定程度上)并且可将粘合剂层420设置在软化的芯层410上。若需要,将表皮层430设置在芯层410上之前,可将粘合剂层420设置在合适温度以提供所需稠度或厚度或使一些(例如5-10%)热固性材料交联。在某些情况下,可将粘合剂层420设置在芯层410上,容许至少在一定程度上交联,然后可将表皮层430设置在具有已设置的粘合剂层的芯层410上。另外,也可以某一方式加热或加工层430的表皮材料。
在某些实施方案中,可将粘合剂层的一个组分被设置在芯层上而将粘合剂层的另一组分设置在表皮材料上。参考图5,将芯层510显示为在一个表面上包括粘合剂层520,并且将表皮层530显示为在一个表面上包括第二粘合剂层525。在一些情况下,粘合剂层520包括热塑性聚合物,且粘合剂层525包括热固性材料。在其它构造中,粘合剂层525包括热塑性聚合物,且粘合剂层520包括热固性材料。在一些实例中,粘合剂层520包括第一热塑性聚合物,且粘合剂层525包括第二热塑性聚合物(不同于第一聚合物)和热固性材料。在其它实例中,粘合剂层520包括第一热固性材料,且粘合剂层525包括热塑性聚合物和第二热固性材料。在另外的构造中,粘合剂层520包括第一热塑性聚合物和热固性材料,且粘合剂层525包括第二热塑性聚合物。在另外的实例中,粘合剂层520包括第一热塑性聚合物和第一热固性材料,且粘合剂层525包括第二热塑性聚合物和第二热固性材料。在其它构造中,粘合剂层520包括两种或更多种热塑性聚合物,且粘合剂层525任选地在热塑性聚合物的存在下包括至少一种热固性材料,例如两种或更多种热固性材料。粘合剂层520、525一起可用于粘合表皮层530与芯层510以在表皮层530和放样后芯层510之间提供至少0.5N/cm的模制后剥离强度(在纵向或横向或两个方向上),正如按DIN 53357 A所测试的那样。在一些情况下,耦接表皮层530与芯层510之前,可加热芯层510和/或粘合剂层520以软化热塑性材料(至少在一定程度上)。在其它情况下,耦接芯层510和表皮层530之前,可软化粘合剂层525(至少在一定程度上)。在一些构造中,耦接表皮层530与芯层510之前,粘合剂层520、525各自可独立地喷涂、滚压或以其它方式被设置在其各自的底层上。在其它构造中,表皮层530与芯层510耦接之前,可加热芯层510以软化层310的热塑性材料(至少在一定程度上)并且可将粘合剂层520设置在软化的芯层510上。若需要,将表皮层530设置在芯层510上之前,可将粘合剂层520或粘合剂层525设置在合适温度以提供所需稠度或厚度或使一些(例如5-10%)热固性材料交联。在某些情况下,可将粘合剂层520设置在芯层510上,容许至少在一定程度上交联,然后可将具有粘合剂层525的表皮层530设置在具有已设置的粘合剂层520的芯层510上。另外,也可以某一方式加热或加工层530的表皮材料。
在某些实施方案中,复合材料制品和本文描述的材料中所用的粘合剂无需包括均一或均匀分布的热固性材料。例如,可能期望在要经受深拉工艺,被拉伸或以其它方式经受可能导致表皮层与芯层分离的力的板材区域中包括热固性材料。参考图6,示出了复合材料制品600的分解图,其包括芯层610(通常显示为平坦表面基材)、包括热塑性聚合物的粘合剂层(为清楚起见而被省略)和表皮层(同样为清楚起见而被省略)。被设置在芯层610选定区域的是包括热固性材料的粘合剂材料的条带或区域622、624和626。可将条带622、624和626设置在由于对复合材料制品的模制或加工操作而易于分离的位点。例如,许多复合材料制品可经受深拉工艺,其中形成凹部、窝或深度为5mm或更大的其它区域。用于形成此类特征件的力可引起复合材料制品构件的分离。为降低分离可能性或避免分层,可在耦接粘合剂层(或表皮层)与芯层610之前将粘合剂条带放在选定区域处。在一些情况下,可将条带622、624和626独立地喷涂、滚压、刷涂或以其它方式设置在芯层610上。在另一构造中,不将条带622、626和626设置在芯层610上,而是将条带设置在粘合剂层(或表皮层)底面。例如,耦接粘合剂层与芯层610之前,可将包括热固性材料的粘合剂条带设置在粘合剂层的选定区域。使一层与芯层610耦接之前,可软化或加热粘合剂层至所需温度。所用条带的确切数量可从1至10或更多变化。在一些情况下,可能期望将多个彼此相邻的条带隔开,使得粘合剂层的热塑性聚合物可以接触条带之间芯层610的表面,例如条带可间隔约0.5mm至约5mm。这样排列可进一步增强芯层610与表皮层的粘合。虽然参考图6将条带622-626描述为包括热固性材料,但条带可改为包括热塑性聚合物并且粘合剂层可包括热固性材料。例如,包括热固性材料的粘合剂层可以与热塑性条带耦接,使得所提供的材料的组合增强芯层610和表皮层之间的粘合。可选地,可将条带设置在表皮层上,然后表皮层与包括被设置在其上的粘合剂层的芯层耦接。
常常将本文描述的热塑性复合材料制品模制或加工成各种形状以提供最终成型的零件或制品。加工期间,可能期望增加待加工制品一个或多个构件或层的总厚度。在本文描述的一些构造中,热塑性预浸料或热塑性芯中放样剂的存在容许在加热、模制或其它温度或加工操作期间改变制品(或其一部分)的总厚度。在一些情况下,放样剂可分散,例如若需要从表面到表面呈基本均一的分布,分散在包括热塑性材料和多种纤维的热塑性预浸料或芯的空隙空间中。在某些实例中,放样剂可存在于预浸料或芯中,但不与预浸料或芯中的其它材料共价结合。在另外的实例中,放样剂可以与热塑性材料中存在的一个或多个基团共价结合或与所述多种纤维的一个或多个基团共价结合或两种情况。所用精确放样温度根据预浸料、芯和制品中存在的其它材料变化,并且在一些情况下,放样温度可高于或等于预浸料、芯和制品中存在热塑性材料的熔点温度。
在某些构造中,本文描述的制品可包括预浸料或芯层。虽然不希望受任何特定理论的约束,但是预浸料通常不是完全固化或加工形式的芯。例如,包括热塑性材料、多种纤维和放样剂的部分固化层通常称为预浸料,而包括热塑性材料、多种纤维和放样剂的完全固化层(其可能放样或可能尚未放样)通常称为芯或芯层。如本文所指出的,虽然可以将芯认为是固化的,但芯仍然可以进一步加工以增加其厚度,改变其形状或另外提供适于预期用途的成型制品或产品。下面的描述提到预浸料和芯两者并且在需要时,连同预浸料一起使用的材料(及其量和特性)也可用于芯中。
在本文描述的某些构造中,在预浸料、芯和制品中包括适量的放样剂以提供预浸料、芯和制品的选择性放样。放样通常是指在加工条件,例如施加热量和/或压力期间或之后,预浸料、芯或制品厚度的总体增加。例如,可以选择放样剂,使得预浸料、芯或制品在第二温度和/或第一加热条件下对放样基本上不敏感,然后在第二温度和/或第二加热条件下对放样敏感。在某些汽车应用中,可将放样剂选择为在180-190或190-200摄氏度下基本上不放样而在210或220摄氏度下放样。虽然不希望受任何特定理论的约束,但是第一温度和第二温度可以根据预浸料、芯或制品中存在的热塑性材料而改变。在某些情况下,选择放样剂使得在放样温度比预浸料或芯层中的热塑性材料的熔点高约20摄氏度或更多之前,基本上不发生放样。在其它情况下,选择放样剂使得在放样温度比芯层中的热塑性材料的熔点高约40摄氏度或更多之前,基本上不发生放样。在另外的情况下,选择放样剂(和/或放样条件)使得在放样温度比芯层的热塑性材料的熔点高约60摄氏度或更多之前,基本上不发生放样。在一些情况下,选择放样剂使得在放样温度比芯层中的热塑性材料的熔点高约80摄氏度或更多之前,基本上不发生放样。
在某些实例中,本文描述的预浸料或芯的放样剂可包括一种或多种液态烃-聚合物外壳材料。芯中使用的放样剂的确切类型可取决于许多因素,包括例如所需放样温度、所需基重、所需加工条件和其它因素。可存在于预浸料或芯中的说明性可商购放样剂可从Kureha Corp.(Japan)购买获得并且包括,例如H1100液态烃芯-聚合物微球。放样剂可以呈许多形式存在,包括纤维形式、颗粒形式、微球形式或其它形式。在一些情况下,放样剂可以呈微球形式存在并且可具有例如至少40微米的平均粒度,或者可具有与芯中的热塑性材料的平均粒度基本上相似的平均粒度。在一些实例中,虽然取决于所需放样度,但可存在约2重量%至约20重量%的放样剂,在预浸料或芯中可使用更多或更少的放样剂。
在某些构造中,可以产生包括一种或多种热塑性材料和多种纤维,一起具有开孔结构例如空隙空间的多孔预浸料。在一些构造中,可按放样剂通常不与热塑性材料和/或纤维共价结合的方式,将放样剂装入空隙空间内。例如,可以选择热塑性材料和/或纤维,使其通常为惰性或不与放样剂反应。尽管放样剂可能不与热塑性材料和/或纤维共价结合,但是放样剂本身或其内部存在共价结合。在其它情况下,可能期望使放样剂与热塑性材料、纤维或两者共价结合以在预浸料中提供一些共价结合的放样剂。即使存在结合的放样剂,预期地放样剂仍然可以增加其在合适条件下,例如对流加热下的占用体积以容许预浸料放样。在一些情况下,在预浸料中也可以存在共价结合的放样剂和非共价结合的放样剂材料两种。虽然预浸料的一些构造可包括放样剂,其中约100%的放样剂材料是非共价结合的,但是在放样剂和预浸料的其它组分之间可产生弱相互作用如范德华相互作用(van derWaals’interaction)或静电相互作用。
在某些实例中并且参考图7,显示预浸料700包括热塑性材料和多种纤维。预浸料700还包括分散在预浸料700中的放样剂(为了说明的目的显示为点705)。在一些情况下,从预浸料700的第一表面702到第二表面704,放样剂分散可以是基本上均匀或基本上均一的。如本文更详细描述的那样,为实现放样剂在预浸料700中这样基本上均匀或基本上均一的分布,可以将预浸料700的组分混合在一起形成基本上均一的分散体。可以进行混合,直至分散体包括放样剂、热塑性材料和纤维在分散体中基本上均匀或基本上均一的混合物。然后可如本文所述,例如通过使用合适的铺设方法将分散体设置在金属丝网筛上,形成预浸料700。在其它构造中,可期望提供放样剂从表面702到表面704的梯度分布,使得朝表面702、704中的一个存在比另一表面更多的放样剂。在一些实施方案中,在预浸料700中存在基本上均一分布的放样剂,然后向预浸料700的一侧添加附加放样剂以提供梯度分布。此类附加放样剂可以,例如通过喷涂或涂布包括放样剂的溶液直接添加到预浸料700中,或者可以通过使表皮、附加预浸料或包括放样剂的其它组分与预浸料700耦接添加。例如并且参考图8A,示出了第一预浸料810和被设置在第一预浸料810上的第二预浸料820。第一预浸料810和第二预浸料820各自包括基本上均一分布的放样剂,但预浸料810、820中放样剂的量不同。然而,若需要,预浸料810、820仅其中一个可包括放样剂而另一个预浸料可以不包括放样剂或者可包括不同的放样剂。预浸料810、820的热塑性材料可经熔融以提供单个预浸料850(图8B)。预浸料810、820熔融在一起的结果是放样剂在预浸料850中梯度分布,与邻近表面854存在的量相比,邻近表面852的放样剂的量增加。预浸料850的确切总厚度可根据所用条件变化并且在图8B中无意暗示特定厚度。
在其它构造中,放样剂在预浸料中的分布可以通过使表皮或包括放样剂的其它材料与预浸料耦接提供。参考图8C,包括放样剂的表皮870被显示为被设置在包括热塑性材料、增强纤维和放样剂的预浸料860上。虽然不需要,但表皮870通常以比预浸料860放样前厚度小得多的厚度存在。另外,通常在表皮870和预浸料860之间存在明显界面,而两个预浸料的相互耦接,正如连同图8B所述,通常在最终耦接的预浸料850中不会产生任何明显界面。在其它情况下,表皮870可熔融到预浸料860中以耦接表皮870和预浸料860,以留下耦接的表皮/预浸料复合材料,无任何实质性界面。若需要并且如下面更详细地描述,可能包括或可能不包括放样剂的附加表皮,也可以与表皮870相对侧上的预浸料耦接。
在某些构造中,预浸料的热塑性材料可呈纤维形式、颗粒形式、树脂形式或其它合适的形式存在。在一些情况下,预浸料中所用的热塑性材料可呈颗粒形式存在并且平均粒度与放样剂的平均粒度基本上相同。虽然不希望受任何特定科学理论约束,但通过匹配热塑性材料和放样剂的粒度,可以实现对预浸料的强化加工,包括例如,放样剂在预浸料中的抱合力增加。在一些情况下,放样剂的平均粒度和热塑性材料的平均粒度可以变化约5%至约10%并且仍然可以实现强化加工。在某些构造中,预浸料中热塑性材料和放样剂各自的平均粒度可相差约50微米至约120微米。在一些构造中,放样剂的平均粒度为热塑性材料颗粒平均粒度的至少50%以提供强化加工。在其它情况下,平均粒度与热塑性材料的平均粒度大致相同的放样剂可以连同平均粒度与热塑性材料的平均粒度不同的放样剂一起存在。虽然放样剂的平均粒度可以不同,但放样剂的化学组成可相同或者可不同。还有其它构造中,可以存在两种或更多种具有不同平均粒度的热塑性材料。若需要,可存在两种平均粒度与热塑性材料的平均粒度基本上相同的放样剂。所述两种放样剂可以是化学性质相同的或者可以是化学性质不同的。类似地,热塑性材料可以是化学性质相同的(但具有不同平均粒度)或者可以是化学性质不同的。
在某些实施方案中,预浸料或芯通常包括大量开孔结构,使得在预浸料中存在空隙空间。例如,预浸料或芯层可包括0-30%、10-40%、20-50%、30-60%、40-70%、50-80%、60-90%、0-40%、0-50%、0-60%、0-70%、0-80%、0-90%、10-50%、10-60%、10-70%、10-80%、10-90%、10-95%、20-60%、20-70%、20-80%、20-90%、20-95%、30-70%、30-80%、30-90%、30-95%、40-80%、40-90%、40-95%、50-90%、50-95%、60-95%、70-80%、70-90%、70-95%、80-90%、80-95%(按预浸料或芯层的体积计)或在这些示例性范围内的任意说明性值的空隙含量或孔隙率。在一些情况下,预浸料包括高于0%,例如但不完全固定,高达约95%的孔隙率或空隙含量。除非另有说明,否则提到包括某一空隙含量或孔隙率的预浸料是基于预浸料的总体积而不一定是预浸料加上与预浸料耦接的任何其它材料或层的总体积。
在某些实施方案中,预浸料或芯中存在的高孔隙率容许在预浸料的孔隙中截留放样剂。例如,放样剂可以按非共价结合方式留在空隙空间中。施加热量或其它扰动可以起到增加非共价结合的放样剂的体积的作用,这转而增加预浸料或芯的总厚度,例如当放样剂的尺寸增加和/或额外的空气被截留在预浸料中时预浸料或芯厚度增加。例如,放样剂可以起热敏剂的作用,使得施加合适的刺激,例如辐射加热,起到增加预浸料总厚度的作用。在一些情况下,放样剂可配置为二元放样剂,其在施加刺激如热量之后可以由不放样发展为完全放样。在另外的构造中,放样剂可为线性放样剂,其尺寸随温度升高基本上呈线性增加,直至放样剂达到完全放样。在其它情况下,放样剂可为逐步放样剂,例如呈微球形式的逐步放样剂。如本文中所用,逐步放样或逐步放样剂是指厚度随温度增加,然后达到平稳状态,再随着温度增加而再次增加的放样剂。体积的逐步增加提供了对预浸料总厚度更强的控制并降低了过度放样的可能性。使用包括放样剂的预浸料的所需厚度可以通过选择合适的加工温度实现。如果厚度不足,在许多情况下,则可以施加更高的温度以使总厚度增加至所需厚度。
在某些实施方案中,本文描述的预浸料或芯的热塑性材料可至少部分包括以下的一种或多种:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯腈基苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚四氯酸丁二醇酯和聚氯乙烯(增塑和未增塑的)及这些材料相互之间或与其它聚合物材料的掺合物。其它合适的热塑性材料包括但不限于聚芳醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、热塑性聚酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚芳醚酮、聚苯硫醚、聚芳基砜、聚醚砜、液晶聚合物、商业上称为的聚(1,4亚苯基)化合物、高热聚碳酸酯如Bayer的PC、高温尼龙和硅酮,以及这些材料相互之间或与其它聚合物材料的合金和掺合物。用于形成预浸料的热塑性材料可呈粉末形式、树脂形式、松香形式、纤维形式或其它合适的形式使用。各种形式的说明性热塑性材料在本文有描述并且,例如在美国公开第20130244528和US20120065283号中有描述。预浸料中存在的热塑性材料确切的量可以不同并且说明性量的范围可为约20重量%至约80重量%,例如30-70重量%或35-65重量%。
在某些实例中,本文描述的预浸料的纤维可包括玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、合成有机纤维,特别是高模量有机纤维,例如对位和间位芳纶纤维、尼龙纤维、聚酯纤维或本文描述的适于用作纤维的任何高熔体流动指数树脂、天然纤维(如大麻、剑麻、黄麻、亚麻、椰壳纤维、洋麻和纤维素纤维)、矿物纤维(如玄武岩)、矿物棉(例如,岩石或渣棉)、硅灰石、硅铝等或其混合物、金属纤维、金属化天然和/或合成纤维、陶瓷纤维、纱线纤维或其混合物。在一些实施方案中,前面提到的任何纤维在使用之前均可经化学处理以提供所需官能团或赋予纤维其它物理性质,例如可经化学处理使其可以与热塑性材料、放样剂或两者反应。在一些情况下,预浸料中使用的纤维首先可与放样剂反应以提供衍生化纤维,然后将其与热塑性材料混合。可选地,放样剂可与预浸料的热塑性材料反应以提供衍生化热塑性材料,然后将其与纤维混合。预浸料中的纤维含量可为预浸料的约20重量%至约90重量%,更具体地为预浸料的约30重量%至约70重量%。通常,包括预浸料的复合材料制品的纤维含量在复合材料的约20重量%至约90重量%之间,更具体地约30重量%至约80重量%之间,例如约40重量%至约70重量%之间变化。所用纤维的特定尺寸和/或取向可至少部分取决于所用聚合物材料和/或所得预浸料的所需性质。其它合适的纤维类型、纤维尺寸和量将易于由本领域的普通技术人员,鉴于本公开的益处进行选择。在一个非限制性说明中,分散在热塑性材料和放样剂中以提供预浸料的纤维通常直径大于约5微米,更具体地为约5微米至约22微米,且长度为约5mm至约200mm,更具体地,纤维直径可为约几微米至约22微米且纤维长度可为约5mm至约75mm。
预浸料中使用的放样剂的确切类型可取决于许多因素,包括例如所需放样温度、所需放样度等。在一些情况下,可以使用在暴露于对流加热后可增加其尺寸的微球放样剂。说明性可商购的放样剂,例如可从Kureha Corp.获得。在一些情况下,放样剂呈微球形式存在并且可具有例如至少40微米的平均粒度。在其它情况下,可以使用具有第一平均粒度的第一放样剂和具有不同于第一平均粒度的第二平均粒度的第二放样剂。
在一些构造中,预浸料可以是基本上不含卤素或不含卤素的预浸料以满足某些应用对有害物质要求的限制。在其它情况下,预浸料可包括卤化阻燃剂,例如包括F、Cl、Br、I和At中的一种或多种的卤化阻燃剂或包括此类卤素的化合物,例如四溴双酚A聚碳酸酯或一卤、二卤、三卤或四卤聚碳酸酯。在一些情况下,预浸料和芯中使用的热塑性材料可包括一种或多种卤素以赋予一定阻燃性,无需添加另一阻燃剂。存在卤化阻燃剂时,理想地该阻燃剂以阻燃量存在,阻燃量可根据存在的其它组分变化。例如,卤化阻燃剂可按约0.1重量%至约15重量%(按预浸料的重量计),更具体地约1重量%至约13重量%,例如约5重量%至约13重量%存在。若需要,可向预浸料中添加两种不同的卤化阻燃剂。在其它情况下,可以添加非卤化阻燃剂例如包括N、P、As、Sb、Bi、S、Se和Te中的一种或多种的阻燃剂。在一些实施方案中,非卤化阻燃剂可包括含磷材料,所以预浸料可以更加环境友好。存在非卤化或基本上不含卤素的阻燃剂时,理想地该阻燃剂以阻燃量存在,阻燃量可根据存在的其它组分变化。例如,基本上不含卤素的卤化阻燃剂可按约0.1重量%至约15重量%(按预浸料的重量计),更具体地按预浸料的重量计,按约1重量%至约13重量%,例如约5重量%至约13重量%存在。若需要,可向预浸料中添加两种不同的基本上不含卤素的阻燃剂。在某些情况下,本文描述的预浸料可包括一种或多种卤化阻燃剂结合一种或多种基本上不含卤素的阻燃剂。存在两种不同的阻燃剂时,理想地两种阻燃剂的组合以阻燃量存在,阻燃量可根据存在的其它组分变化。例如,存在的阻燃剂的总重量可为约0.1重量%至约20重量%(按预浸料的重量计),更具体地按预浸料的重量计,为约1重量%至约15重量%,例如约2重量%至约14重量%存在。本文描述的预浸料中使用的阻燃剂可以添加到包括放样剂、热塑性材料和纤维的混合物中(将混合物设置在金属丝网筛或其它加工构件上之前)或者可以在预浸料形成之后添加。
在某些构造中,本文描述的制品可包括多孔芯。在某些实例中,多孔芯包括一种或多种热塑性材料和多种纤维,其可以通过网或网状结构中的固化热塑性材料抱合在适当的位置,以在芯内提供多个开孔、空隙空间或网。在一些情况下,放样剂可按放样剂通常不与热塑性材料和/或纤维共价结合的方式存在于多孔芯的空隙空间内。例如,可以选择热塑性材料和/或纤维,使其通常为惰性或不与放样剂反应。尽管放样剂可能不与热塑性材料和/或纤维共价结合,但是通常放样剂本身或其内部存在共价结合。在其它情况下,可能期望使放样剂与热塑性材料、纤维或两者共价结合以在芯中提供一些共价结合的放样剂。即使芯内存在结合的放样剂,预期地放样剂仍然可以增加其在合适条件下,例如对流加热下的占用体积以容许芯放样。在一些情况下,在芯中也可以存在共价结合的放样剂和非共价结合的放样剂两种。虽然芯的一些构造可包括放样剂,其中约100%的放样剂是非共价结合的,但是在放样剂和芯的其它组分之间可产生弱相互作用如范德华相互作用或静电相互作用,例如,在芯中存在的各种组分之间可产生电荷-电荷相互作用或疏水相互作用。
在某些构造中,芯可包括分散在整个芯中的放样剂。在一些情况下,从芯的第一表面到第二表面,放样剂分散可以是基本上均匀或基本上均一的。如本文更详细描述的那样,为实现放样剂在芯中这样基本上均匀或基本上均以的分布,可以将芯的组分混合在一起形成分散体。可以进行混合,直至分散体包括放样剂、热塑性材料和纤维在分散体中基本上均匀或基本上均一的混合物。然后可如本文所述,例如通过使用合适的铺设方法将分散体设置在金属丝网筛上形成芯,接着使芯的热塑性材料固化。在其它构造中,可能期望从芯的一个表面到芯的另一表面提供放样剂的梯度分布。在一些构造中,芯中存在基本上均一分布的放样剂,然后向芯的一侧添加附加放样剂以提供梯度分布。此类附加放样剂可以,例如通过喷涂或涂布包括放样剂的溶液直接添加到芯中,或者可以通过使表皮、附加预浸料或包括放样剂的其它组分与芯耦接添加。例如,第一芯和被设置在第一芯上的第二芯可提供复合材料制品。每个芯可包括基本上均一分布的放样剂,但是两个芯中放样剂的量和/或类型可以不同,例如,装载率可以不同或者材料本身可以不同。然而,若需要,仅其中一个芯可包括放样剂而另一个芯可以不包括放样剂或者可包括不同的放样剂。芯的热塑性材料可经熔融以提供包括来自两个芯的材料的单个组合式芯。芯熔融的结果是具有放样剂梯度分布的复合材料芯。在其它构造中,放样剂在芯中的分布可以通过使表皮或包括放样剂的其它材料与芯耦接提供。在其它情况下,可将表皮熔融到芯中以耦接表皮和芯,以留下耦接的表皮/复合材料,无任何实质性界面。若需要并且如下面更详细地描述,可能包括或可能不包括放样剂的附加表皮,也可以与第一表皮相对侧上的芯耦接。
在某些构造中,芯的热塑性材料可用于提供呈纤维形式、颗粒形式、树脂形式或其它合适的形式的芯。在一些实例中,芯中所用的热塑性材料可呈颗粒形式存在并且平均粒度与放样剂的平均粒度基本上相同。通过匹配热塑性材料和放样剂的粒度,可实现芯的强化加工,包括例如芯中放样剂的抱合力加强,储备放样能力增加等。在一些情况下,放样剂的平均粒度和热塑性材料的平均粒度可以变化约5%至约10%并且仍然可以实现强化加工。在某些构造中,芯中热塑性材料和放样剂各自的平均粒度范围可为约50微米至约900微米。在其它情况下,平均粒度与热塑性材料的平均粒度大致相同的放样剂可以连同平均粒度与热塑性材料的平均粒度不同的放样剂一起存在。虽然放样剂的平均粒度可以不同,但放样剂的化学组成可相同或者可不同。还有其它构造中,可以存在两种或更多种具有不同平均粒度的热塑性材料。若需要,芯中可存在两种平均粒度与两种热塑性材料的平均粒度基本上相同的放样剂。所述两种放样剂可以是化学性质相同的或者可以是化学性质不同的。类似地,热塑性材料可以是化学性质相同的(但具有不同平均粒度)或者可以是化学性质不同的。
在某些实施方案中,芯通常包括大量开孔结构,使得在芯中存在空隙空间。例如,芯层可包括0-30%、10-40%、20-50%、30-60%、40-70%、50-80%、60-90%、0-40%、0-50%、0-60%、0-70%、0-80%、0-90%、5-30%、5-40%、5-50%、5-60%、5-70%、5-80%、5-90%、5-95%、10-50%、10-60%、10-70%、10-80%、10-90%、10-95%、20-60%、20-70%、20-80%、20-90%、20-95%、30-70%、30-80%、30-90%、30-95%、40-80%、40-90%、40-95%、50-90%、50-95%、60-95%、70-80%、70-90%、70-95%、80-90%、80-95%(按芯的体积计)或在这些示例性范围内的任意说明性值的空隙含量或孔隙率。在一些情况下,芯包括高于0%,例如但不完全固定,高达约95%的孔隙率或空隙含量。除非另有说明,否则提到包括某一空隙含量或孔隙率的芯是基于芯的总体积而不一定是芯加上与芯耦接的任何其它材料或层的总体积。与预浸料相比,芯的孔隙率可以是相同的或者可以是不同的。例如,在许多情况下,通过使预浸料通过一组辊子或通过按压预浸料的一个或两个表面使预浸料形成为芯。在此类情况下,芯的孔隙率可不同于预浸料的孔隙率,例如,芯的孔隙率可低于预浸料的孔隙率。在一些情况下,有意将芯的孔隙率选择为低于同等预浸料向最终成型的制品或产品提供增加的芯放样能力。
在某些实施方案中,芯中存在的高孔隙率容许在芯的孔隙中截留放样剂。例如,放样剂可以按非共价结合方式留在空隙空间中。施加热量或其它扰动可以起到增加非共价结合的放样剂的体积的作用,这转而增加芯的总厚度。例如,所述放样剂可以起放样剂的作用,使得施加合适的刺激,例如对流加热,起到增加芯总厚度的作用。
在某些实施方案中,本文描述的芯的热塑性材料可至少部分包括以下的一种或多种:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯腈基苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚四氯酸丁二醇酯和聚氯乙烯(增塑和未增塑的)及这些材料相互之间或与其它聚合物材料的掺合物。其它合适的热塑性材料包括但不限于聚芳醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、热塑性聚酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚芳醚酮、聚苯硫醚、聚芳基砜、聚醚砜、液晶聚合物、商业上称为的聚(1,4亚苯基)化合物、高热聚碳酸酯如Bayer的PC、高温尼龙和硅酮,以及这些材料相互之间或与其它聚合物材料的合金和掺合物。用于形成芯的热塑性材料可呈粉末形式、树脂形式、松香形式、纤维形式或其它合适的形式使用。各种形式的说明性热塑性材料在本文有描述并且,例如在美国公开第20130244528和US20120065283号中有描述。芯中存在的热塑性材料确切的量可以不同并且说明性量的范围可从约20重量%至约80重量%。
在某些实例中,本文描述的芯的纤维可包括玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、合成有机纤维,特别是高模量有机纤维,例如对位和间位芳纶纤维、尼龙纤维、聚酯纤维或本文描述的适于用作纤维的任何高熔体流动指数树脂、天然纤维(如大麻、剑麻、黄麻、亚麻、椰壳纤维、洋麻和纤维素纤维)、矿物纤维(如玄武岩)、矿物棉(例如,岩石或渣棉)、硅灰石、硅铝等或其混合物、金属纤维、金属化天然和/或合成纤维、陶瓷纤维、纱线纤维或其混合物。在一些实施方案中,前面提到的任何纤维在使用之前均可经化学处理以提供所需官能团或赋予纤维其它物理性质,例如可经化学处理使其可以与热塑性材料、放样剂或两者反应。在一些情况下,芯中使用的纤维首先可与放样剂反应以提供衍生化纤维,然后将其与热塑性材料混合。可选地,放样剂可与芯的热塑性材料反应以提供衍生化热塑性材料,然后将其与纤维混合。芯中的纤维含量可为芯的约20重量%至约90重量%,更具体地为芯的约30重量%至约70重量%。所用纤维的特定尺寸和/或取向可至少部分取决于所用聚合物材料和/或所得芯的所需性质。其它合适的纤维类型、纤维尺寸和量将易于由本领域的普通技术人员,鉴于本公开的益处进行选择。在一个非限制性说明中,分散在热塑性材料和放样剂中以提供芯的纤维通常直径大于约5微米,更具体地为约5微米至约22微米,且长度为约5mm至约200mm,更具体地,纤维直径可为约几微米至约22微米且纤维长度可为约5mm至约75mm。
在一些情况下,芯可以是基本上不含卤素或不含卤素的芯以满足某些应用对有害物质要求的限制。在其它情况下,芯可包括卤化阻燃剂,例如包括F、Cl、Br、I和At中的一种或多种的卤化阻燃剂或包括此类卤素的化合物,例如四溴双酚A聚碳酸酯或一卤、二卤、三卤或四卤聚碳酸酯。在一些情况下,芯中使用的热塑性材料可包括一种或多种卤素以赋予一定阻燃性,无需添加另一阻燃剂。存在卤化阻燃剂时,理想地该阻燃剂以阻燃量存在,阻燃量可根据存在的其它组分变化。例如,卤化阻燃剂可按约0.1重量%至约15重量%(按芯的重量计),更具体地约1重量%至约13重量%,例如约5重量%至约13重量%存在。若需要,可向芯中添加两种不同的卤化阻燃剂。在其它情况下,可以添加非卤化阻燃剂例如包括N、P、As、Sb、Bi、S、Se和Te中的一种或多种的阻燃剂。在一些实施方案中,非卤化阻燃剂可包括含磷材料,所以芯可以更加环境友好。存在非卤化或基本上不含卤素的阻燃剂时,理想地该阻燃剂以阻燃量存在,阻燃量可根据存在的其它组分变化。例如,基本上不含卤素的卤化阻燃剂可按约0.1重量%至约15重量%(按芯的重量计),更具体地按芯的重量计,按约1重量%至约13重量%,例如约5重量%至约13重量%存在。若需要,可向芯中添加两种不同的基本上不含卤素的阻燃剂。在某些情况下,本文描述的芯可包括一种或多种卤化阻燃剂结合一种或多种基本上不含卤素的阻燃剂。存在两种不同的阻燃剂时,理想地两种阻燃剂的组合以阻燃量存在,阻燃量可根据存在的其它组分变化。例如,存在的阻燃剂的总重量可为约0.1重量%至约20重量%(按芯的重量计),更具体地按芯的重量计,为约1重量%至约15重量%,例如约2重量%至约14重量%存在。本文描述的芯中使用的阻燃剂可以添加到包括放样剂材料、热塑性材料和纤维的混合物中(将混合物设置在金属丝网筛或其它加工构件上之前)或者可以在预浸料形成或芯固化之后添加,例如,通过将预浸料或芯浸入阻燃剂中或将阻燃剂喷涂在预浸料或芯上。
在某些实施方案中,本文描述的组合物中使用的粘合剂层可包括热塑性组分和热固性材料组分。不希望受任何理论约束,通过在粘合剂层中包括有效量的热固性材料,可增强交联以实现预浸料或芯与被设置在预浸料或芯上的表皮层之间更好的粘合。在一些实例中,粘合剂层的热塑性组分可包括热塑性聚合物,例如聚烯烃如聚乙烯或聚丙烯。在其它情况下,粘合剂层的热塑性聚合物可包括聚苯乙烯、丙烯腈基苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚四氯酸丁二醇酯和聚氯乙烯(增塑和未增塑的)及这些材料相互之间或与其它聚合物材料的掺合物。用于粘合剂层中的其它合适的热塑性聚合物包括但不限于聚芳醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、热塑性聚酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚芳醚酮、聚苯硫醚、聚芳基砜、聚醚砜、液晶聚合物、商业上称为的聚(1,4亚苯基)化合物、高热聚碳酸酯如Bayer的PC、高温尼龙和硅酮,以及这些材料相互之间或与其它聚合物材料的合金和掺合物。所用热固性材料可以不同并且可包括一种或多种热固性聚合物,包括但不限于包括一个或多个环氧基团的材料、环氧化物、环氧树脂、环氧树脂粘合剂、聚酯、聚酯树脂、热固性氨基甲酸乙酯、热固性聚氨酯、己二烯酞酸脂、聚亚酰胺、聚酰胺、氰酸酯、聚氰尿酸酯及其组合。粘合剂层中热塑性与热固性材料确切的量比可以不同,并且在一些情况下,存在的热塑性材料(按粘合剂层的重量计)比存在的热固性材料的量更多。例如,可能期望按粘合剂层的重量计包括少于10%或5%的热固性材料以仍然抱合包括多孔芯层的制品的放样力。太多的热固性材料可能,例如,通过限制制品可以放样的尺寸,阻止或限制制品的放样能力。在一些实施方案中,粘合剂层中存在足够热固性材料会增强芯层和表皮层之间的剥离强度,但存在不那么多的热固性材料会妨碍使用(例如)热成型、模制等,使复合材料制品同时放样和模制。
在某些实施方案中,如本文所指出的那样,复合材料制品可包括被设置在预浸料或芯上的表皮材料以提供可以加工成车身底部护板的车身底部护板组合物。参考图9,制品900包括预浸料或芯910,其包括热塑性材料、多种纤维和被设置在预浸料或芯的空隙空间内的放样剂。制品900包括通过包括热塑性聚合物组分和热固性材料的粘合剂层915被设置在预浸料或芯910上的第一表皮920。虽然制品900的粘合剂层中热塑性组分和热固性材料的确切重量百分比可以不同,但热塑性组分通常以高于热固性材料的重量百分比存在。表皮920可以包括例如薄膜(例如,热塑性薄膜或弹性薄膜)、无机玻璃钢(frim)、稀松布(例如,基于纤维的稀松布)、箔、织造物、非织造物或作为被设置在预浸料或芯910上的无机涂层、有机涂层或热固性涂层存在。在其它情况下,正如按照1996年的ISO 4589所测量的,表皮920可包括高于22的极限氧指数。热塑性薄膜作为表皮920(或作为其一部分)存在时,热塑性薄膜可包括以下的至少一种:聚(醚酰亚胺)、聚(醚酮)、聚(醚-醚酮)、聚(苯硫醚)、聚(亚芳基砜)、聚(醚砜)、聚(酰胺-酰亚胺)、聚(1,4亚苯基)、聚碳酸酯、尼龙和硅酮。基于纤维的稀松布作为表皮920(或作为其一部分)存在时,基于纤维的稀松布可包括玻璃纤维、芳纶纤维、石墨纤维、碳纤维、无机矿物纤维、金属纤维、金属化合成纤维和金属化无机纤维中的至少一种。热固性涂层作为表皮920(或作为其一部分)存在时,该涂层可包括不饱和聚氨酯、乙烯基酯、酚醛树脂和环氧树脂中的至少一种。无机涂层作为表皮920(或作为其一部分)存在时,该无机涂层可包括含有选自Ca、Mg、Ba、Si、Zn、Ti和Al的阳离子的矿物质或可包括石膏、碳酸钙和灰浆中的至少一种。非织造物作为表皮920(或作为其一部分)存在时,非织造物可包括热塑性材料、热固性粘合剂、无机纤维、金属纤维、金属化无机纤维和金属化合成纤维。预浸料或芯910可包括本文连同预浸料和芯一起描述的任何材料,例如,分散在预浸料或芯910中的热塑性材料、增强纤维和放样剂。若需要,表皮920也可包括放样剂。
在某些构造中,本文描述的预浸料和芯可用于提供在预浸料或芯的每一侧上包括表皮的制品。参考图10,示出了一种制品1000,其包括预浸料或芯1010、被设置在预浸料或芯1010的第一表面上的第一表皮1020及被设置在芯1010和表皮1020之间的粘合剂层1015。粘合剂层1015包括热塑性聚合物和热固性材料以在芯1010放样和/或制品1000模制或加工之后在芯1010和表皮1020之间提供增强的剥离强度。还存在被设置在预浸料或芯1010上的第二表皮1030。在表皮1030和芯1010之间也可存在任选的第二粘合剂层(未示出)。例如,可存在包括热塑性聚合物和热固性材料的第二粘合剂层以在芯1010放样和/或制品1000模制或加工之后在芯1010和表皮1030之间提供增强的剥离强度。预浸料或芯1010可包括本文连同预浸料和芯一起描述的任何材料,例如,分散在预浸料或芯1010中的热塑性材料、增强纤维和放样剂。第一表皮1020和第二表皮1030各自可以独立地选自薄膜(例如,热塑性薄膜或弹性薄膜)、无机玻璃钢、稀松布(例如,基于纤维的稀松布)、箔、织造物、非织造物或作为被设置在预浸料或芯1010上的无机涂层、有机涂层或热固性涂层存在。在其它情况下,正如按照1996年的ISO 4589所测量的,表皮1020或表皮1030(或两者)可包括高于约22的极限氧指数。热塑性薄膜作为表皮1020或表皮1030(或两者)(或作为其一部分)存在时,热塑性薄膜可包括以下的至少一种:聚(醚酰亚胺)、聚(醚酮)、聚(醚-醚酮)、聚(苯硫醚)、聚(亚芳基砜)、聚(醚砜)、聚(酰胺-酰亚胺)、聚(1,4亚苯基)、聚碳酸酯、尼龙和硅酮。基于纤维的稀松布作为表皮1020或表皮1030(或两者)(或作为其一部分)存在时,基于纤维的稀松布可包括玻璃纤维、芳纶纤维、石墨纤维、碳纤维、无机矿物纤维、金属纤维、金属化合成纤维和金属化无机纤维中的至少一种。热固性涂层作为表皮1020或表皮1030(或两者)(或作为其一部分)存在时,该涂层可包括不饱和聚氨酯、乙烯基酯、酚醛树脂和环氧树脂中的至少一种。无机涂层作为表皮1020或表皮1030(或两者)(或作为其一部分)存在时,该无机涂层可包括含有选自Ca、Mg、Ba、Si、Zn、Ti和Al的阳离子的矿物质或可包括石膏、碳酸钙和灰浆中的至少一种。非织造物作为表皮1020或表皮1030(或两者)(或作为其一部分)存在时,非织造物可包括热塑性材料、热固性粘合剂、无机纤维、金属纤维、金属化无机纤维和金属化合成纤维。若需要,表皮1020、1030之一或两者也可包括放样剂。
在某些情况下,制品可包括预浸料或芯、被设置在预浸料或芯上的至少一张表皮和被设置在表皮上的装饰或覆盖层。参考图11,示出了一种制品1100,其包括预浸料或芯1110、被设置在预浸料或芯1110的第一表面上的表皮1120及被设置在表皮1120上的装饰层1130。在某些实施方案中,在表皮1120和芯1110之间可存在粘合剂层1115,例如包括热塑性聚合物和热固性材料的粘合剂层,以在芯1110和表皮1120之间提供增强的放样后和/或模制后剥离强度。在其它实施方案中,在表皮1120和层1130之间可存在粘合剂层(未示出),例如包括热塑性聚合物和热固性材料的粘合剂层,以在层1130和表皮1120之间提供增强的放样后和/或模制后剥离强度。在另外的情况下,在芯1110和表皮1120之间可存在具有热塑性聚合物和热固性材料的第一粘合剂层,并且在表皮1120和层1130之间可存在具有热塑性聚合物和热固性材料的第二粘合剂层。预浸料或芯1110可包括本文连同预浸料和芯一起描述的任何材料,例如,分散在预浸料或芯1110中的热塑性材料、增强纤维和放样剂。表皮1120可以包括例如薄膜(例如,热塑性薄膜或弹性薄膜)、无机玻璃钢(frim)、稀松布(例如,基于纤维的稀松布)、箔、织造物、非织造物或作为被设置在预浸料或芯1110上的无机涂层、有机涂层或热固性涂层存在。在其它情况下,正如按照1996年的ISO 4589所测量的,表皮1120可包括高于22的极限氧指数。存在热塑性薄膜时,热塑性薄膜可包括以下的至少一种:聚(醚酰亚胺)、聚(醚酮)、聚(醚-醚酮)、聚(苯硫醚)、聚(亚芳基砜)、聚(醚砜)、聚(酰胺-酰亚胺)、聚(1,4亚苯基)、聚碳酸酯、尼龙和硅酮。存在基于纤维的稀松布时,基于纤维的稀松布可包括玻璃纤维、芳纶纤维、石墨纤维、碳纤维、无机矿物纤维、金属纤维、金属化合成纤维和金属化无机纤维中的至少一种。热固性涂层存在于表皮1120上或其中时,该涂层可包括不饱和聚氨酯、乙烯基酯、酚醛树脂和环氧树脂中的至少一种。存在无机涂层时,该无机涂层可包括含有选自Ca、Mg、Ba、Si、Zn、Ti和Al的阳离子的矿物质或可包括石膏、碳酸钙和灰浆中的至少一种。存在非织造物,非织造物可包括热塑性材料、热固性粘合剂、无机纤维、金属纤维、金属化无机纤维和金属化合成纤维。装饰层1130可例如由聚氯乙烯、聚烯烃、热塑性聚酯、热塑性弹性体等热塑性薄膜形成。装饰层1130也可以是包括由例如聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等形成的泡沫芯的多层结构。织物可以粘合到泡沫芯上,例如由天然和合成纤维制成的织造物,针刺法等制成的有机纤维非织造物、起绒织物、针织品、植绒织物或其它此类材料。织物也可以用热塑性粘合剂粘合到泡沫芯上,粘合剂包括压敏粘合剂和热熔粘合剂,例如聚酰胺、改性聚烯烃、聚氨酯和聚烯烃。装饰层1130也可以使用纺粘、热粘合、射流喷网、熔喷、湿法成网和/或干法成网工艺生产。
在某些构造中,两个或更多个预浸料或芯可通过插入或中间层,例如表皮或包括热塑性聚合物和热固性材料的粘合剂层相互耦接以在两个预浸料或芯之间提供增强的粘合。参考图12,示出了包括通过中间层1220耦接的预浸料或芯1210和预浸料或芯1230的制品1200。预浸料或芯1210、1230各自可相同或者可不同。在一些情况下,预浸料或芯1210、1230的热塑性材料和纤维相同,但预浸料或芯1210、1230中存在的放样剂载量或放样剂材料类型不同。在其它情况下,预浸料或芯1210、1230中放样剂的类型和/或量可相同并且热塑性材料和/或纤维中的一种或两种可不同,例如可在化学性质上不同或者可按不同的量存在。若需要,在芯1210、1230之一或两者中可存在一种或多种合适的阻燃剂,例如卤化或非卤化阻燃剂。虽然显示预浸料或芯1210、1230的厚度与图12中大致相同,但预浸料或芯1210、1230的厚度可以变化。在一些构造中,预浸料或芯1210、1230之一可包括放样剂,包括微球。微球用作芯1210、1230之一或两者中的放样剂时,微球可与另一放样剂组合存在。中间层1220可以呈本文所述的表皮或本文所述的粘合剂层,例如包括热塑性聚合物和热固性材料的粘合剂层的形式存在以在两个预浸料或芯1210、1230之间提供增强的剥离强度。中间层1220呈表皮形式时,还可存在附加层,例如包括热塑性聚合物和热固性材料以提供增强的剥离强度的粘合剂层。层1220呈表皮形式时,该表皮可以包括例如薄膜(例如,热塑性薄膜或弹性薄膜)、无机玻璃钢、稀松布(例如,基于纤维的稀松布)、箔、织造物、非织造物或作为被设置在预浸料或芯1210上的无机涂层、有机涂层或热固性涂层存在。在其它情况下,正如按照1996年的ISO 4589所测量的,所述层1220可包括高于约22的极限氧指数。存在热塑性薄膜时,热塑性薄膜可包括以下的至少一种:聚(醚酰亚胺)、聚(醚酮)、聚(醚-醚酮)、聚(苯硫醚)、聚(亚芳基砜)、聚(醚砜)、聚(酰胺-酰亚胺)、聚(1,4亚苯基)、聚碳酸酯、尼龙和硅酮。基于纤维的稀松布作为层1220存在或存在于其中时,基于纤维的稀松布可包括玻璃纤维、芳纶纤维、石墨纤维、碳纤维、无机矿物纤维、金属纤维、金属化合成纤维和金属化无机纤维中的至少一种。热固性涂层作为层1220存在或存在于其中时,该涂层可包括不饱和聚氨酯、乙烯基酯、酚醛树脂和环氧树脂中的至少一种。无机涂层作为层1220存在或存在于其中时,该无机涂层可包括含有选自Ca、Mg、Ba、Si、Zn、Ti和Al的阳离子的矿物质或可包括石膏、碳酸钙和灰浆中的至少一种。非织造物作为层1220存在或存在于其中时,非织造物可包括热塑性材料、热固性粘合剂、无机纤维、金属纤维、金属化无机纤维和金属化合成纤维。虽然未示出,但装饰层可与预浸料或芯1210、1230中的任一个或(两者)耦接。如本文所指出的,装饰层可例如由聚氯乙烯、聚烯烃、热塑性聚酯、热塑性弹性体等热塑性薄膜形成。装饰层也可以是包括由例如聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等形成的泡沫芯的多层结构。织物可以粘合到泡沫芯上,例如由天然和合成纤维制成的织造物,针刺法等制成的有机纤维非织造物、起绒织物、针织品、植绒织物或其它此类材料。织物也可以用热塑性粘合剂粘合到泡沫芯上,粘合剂包括压敏粘合剂和热熔粘合剂,例如聚酰胺、改性聚烯烃、聚氨酯和聚烯烃。装饰层也可以使用纺粘、热粘合、射流喷网、熔喷、湿法成网和/或干法成网工艺生产。
在某些实施方案中,两个或更多个预浸料或芯可相互耦接,然后可将表皮设置在预浸料或芯的一个表面上。参考图13,示出了包括耦接的预浸料或芯1310和预浸料或芯1330及被设置在芯1330上的表皮1320的制品1300。预浸料或芯1310、1330各自可相同或者可不同。在一些情况下,芯1310、1330的热塑性材料和纤维相同,但芯1310、1330中存在的放样剂材料载量或放样剂材料类型不同。在其它情况下,芯1310、1330中放样剂的类型和/或量可相同并且热塑性材料和/或纤维中的一种或两种可不同,例如可在化学性质上不同或者可按不同的量存在。若需要,在预浸料或芯1310、1330之一或两者中可存在一种或多种合适的阻燃剂,例如卤化或非卤化阻燃剂。虽然显示预浸料或芯1310、1330的厚度与图13中大致相同,但预浸料或芯1310、1330的厚度可以变化。在一些构造中,预浸料或芯1310、1330之一可包括放样剂,包括微球。在一些情况下,在表皮1320和芯1330之间可存在粘合剂层,例如可存在包括热塑性聚合物和热固性材料的粘合剂层,以在表皮1320和芯1330之间提供增强的剥离强度。在一些情况下,表皮1320可以包括例如薄膜(例如,热塑性薄膜或弹性薄膜)、无机玻璃钢(frim)、稀松布(例如,基于纤维的稀松布)、箔、织造物、非织造物或作为被设置在预浸料或芯1330上的无机涂层、有机涂层或热固性涂层存在。在其它情况下,正如按照1996年的ISO 4589所测量的,表皮1320可包括高于约22的极限氧指数。热塑性薄膜作为表皮1320存在或存在于其中时,热塑性薄膜可包括以下的至少一种:聚(醚酰亚胺)、聚(醚酮)、聚(醚-醚酮)、聚(苯硫醚)、聚(亚芳基砜)、聚(醚砜)、聚(酰胺-酰亚胺)、聚(1,4亚苯基)、聚碳酸酯、尼龙和硅酮。基于纤维的稀松布作为表皮1320存在或存在于其中时,基于纤维的稀松布可包括玻璃纤维、芳纶纤维、石墨纤维、碳纤维、无机矿物纤维、金属纤维、金属化合成纤维和金属化无机纤维中的至少一种。热固性涂层作为表皮1320存在或存在于其中时,该涂层可包括不饱和聚氨酯、乙烯基酯、酚醛树脂和环氧树脂中的至少一种。无机涂层作为表皮1320存在或存在于其中时,该无机涂层可包括含有选自Ca、Mg、Ba、Si、Zn、Ti和Al的阳离子的矿物质或可包括石膏、碳酸钙和灰浆中的至少一种。非织造物作为表皮1320存在或存在于其中时,非织造物可包括热塑性材料、热固性粘合剂、无机纤维、金属纤维、金属化无机纤维和金属化合成纤维。虽然未示出,但装饰层可与表皮1320或与预浸料或芯1310的表面耦接。如本文所指出的,装饰层可例如由聚氯乙烯、聚烯烃、热塑性聚酯、热塑性弹性体等热塑性薄膜形成。装饰层也可以是包括由例如聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等形成的泡沫芯的多层结构。织物可以粘合到泡沫芯上,例如由天然和合成纤维制成的织造物,针刺法等制成的有机纤维非织造物、起绒织物、针织品、植绒织物或其它此类材料。织物也可以用热塑性粘合剂粘合到泡沫芯上,粘合剂包括压敏粘合剂和热熔粘合剂,例如聚酰胺、改性聚烯烃、聚氨酯和聚烯烃。装饰层也可以使用纺粘、热粘合、射流喷网、熔喷、湿法成网和/或干法成网工艺生产。若需要,在芯1310、1330和/或芯1330和表皮1320之间可存在一个或多个粘合剂层。例如,可存在包括热塑性聚合物和热固性材料的粘合剂层,以(在通过粘合剂层耦接的两个组分之间)提供至少0.5N/cm的剥离强度(在纵向或横向或两个方向上),正如按DIN 53357 A所测试的那样。在一些情况下,芯1310、1330之间可存在第一粘合剂层并且在芯1330和表皮1320之间可存在第二粘合剂层(其可以与第一粘合剂层相同或者可以不同)。
在某些实施方案中,两个或更多个预浸料或芯可相互耦接,然后可将表皮设置在预浸料或芯的每个表面上。参考图14,示出了包括耦接的预浸料或芯1410和预浸料或芯1430、被设置在芯1430上的第一表皮1420及被设置在芯1410上的第二表皮1440的制品1400。在一些实施方案中,在表皮1420和芯1430之间可存在包括热塑性聚合物和热固性材料的粘合剂层1425,例如可存在包括热塑性聚合物和热固性材料的粘合剂层以在芯1430和表皮1420之间提供至少0.5N/cm的放样后剥离强度(在纵向或横向或两个方向上),正如按DIN 53357 A所测试的那样。若需要,在表皮1440和芯1410之间可存在粘合剂层(未示出),例如可存在包括热塑性聚合物和热固性材料的粘合剂层以在芯1410和表皮1440之间提供至少0.5N/cm的放样后剥离强度(在纵向或横向或两个方向上),正如按DIN 53357 A所测试的那样。预浸料或芯1410、1430各自可相同或者可不同。在一些情况下,预浸料或芯1410、1430的热塑性材料和纤维相同,但预浸料或芯1410、1430中存在的放样剂材料载量或放样剂材料类型不同。若需要,在预浸料或芯1410、1430之一或两者中可存在一种或多种合适的阻燃剂,例如卤化或非卤化阻燃剂。虽然显示预浸料或芯1410、1430的厚度与图14中大致相同,但预浸料或芯1410、1430的厚度可以变化。在一些构造中,预浸料或芯1410、1430之一可包括不同的放样剂。表皮1420、1440各自可以独立地包括例如薄膜(例如,热塑性薄膜或弹性薄膜)、无机玻璃钢(frim)、稀松布(例如,基于纤维的稀松布)、箔、织造物、非织造物或作为被设置在预浸料或芯上的无机涂层、有机涂层或热固性涂层存在。在其它情况下,正如按照1996年的ISO 4589所测量的,表皮1420、1440可独立地包括高于约22的极限氧指数。热塑性薄膜作为表皮1420或表皮1440(或两者)存在或存在于其中时,热塑性薄膜可包括以下的至少一种:聚(醚酰亚胺)、聚(醚酮)、聚(醚-醚酮)、聚(苯硫醚)、聚(亚芳基砜)、聚(醚砜)、聚(酰胺-酰亚胺)、聚(1,4亚苯基)、聚碳酸酯、尼龙和硅酮。基于纤维的稀松布作为表皮1420或表皮1440(或两者)存在或存在于其中时,基于纤维的稀松布可包括玻璃纤维、芳纶纤维、石墨纤维、碳纤维、无机矿物纤维、金属纤维、金属化合成纤维和金属化无机纤维中的至少一种。热固性涂层作为表皮1420或表皮1440(或两者)存在或存在于其中时,该涂层可包括不饱和聚氨酯、乙烯基酯、酚醛树脂和环氧树脂中的至少一种。无机涂层作为表皮1420或表皮1440(或两者)存在或存在于其中时,该无机涂层可包括含有选自Ca、Mg、Ba、Si、Zn、Ti和Al的阳离子的矿物质或可包括石膏、碳酸钙和灰浆中的至少一种。非织造物作为表皮1420或表皮1440(或两者)存在或存在于其中时,非织造物可包括热塑性材料、热固性粘合剂、无机纤维、金属纤维、金属化无机纤维和金属化合成纤维。虽然未示出,但装饰层可与表皮1420或表皮1440(或两者)耦接。如本文所指出的,装饰层可例如由聚氯乙烯、聚烯烃、热塑性聚酯、热塑性弹性体等热塑性薄膜形成。装饰层也可以是包括由例如聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等形成的泡沫芯的多层结构。织物或其它材料可以粘合到泡沫芯上,例如由天然和合成纤维制成的织造物,针刺法等制成的有机纤维非织造物、起绒织物、针织品、植绒织物或其它此类材料。织物也可以用热塑性粘合剂粘合到泡沫芯上,粘合剂包括压敏粘合剂和热熔粘合剂,例如聚酰胺、改性聚烯烃、聚氨酯和聚烯烃。装饰层也可以使用纺粘、热粘合、射流喷网、熔喷、湿法成网和/或干法成网工艺生产。
在某些实施方案中,两个或更多个预浸料或芯可相互耦接,然后可将表皮设置在预浸料或芯的每个表面上。参考图15,示出了包括通过中间层1520耦接的预浸料或芯1510和预浸料或芯1530及被设置在芯1540上的表皮1540的制品1500。若需要,表皮1540可代替被设置在预浸料或芯1530上或另一表皮(未示出)可被设置在预浸料或芯1520上。预浸料或芯1510、1530各自可相同或者可不同。在一些情况下,预浸料或芯1510、1530的热塑性材料和纤维相同,但预浸料或芯1510、1530中存在的放样剂材料载量或放样剂类型不同。在其它情况下,预浸料或芯1510、1530中放样剂的类型和/或量可相同并且热塑性材料和/或纤维中的一种或两种可不同,例如可在化学性质上不同或者可按不同的量存在。在一些构造中,中间层1515可以是包括热塑性聚合物和热固性材料的粘合剂层以在芯1510和表皮1520之间提供至少0.5N/cm的放样后剥离强度(在纵向或横向或两个方向上),正如按DIN 53357 A所测试的那样。在其它情况下,在表皮1520和芯1530之间可存在粘合剂层(未示出),例如可存在包括热塑性聚合物和热固性材料的粘合剂层以在芯1530和表皮1520之间提供至少0.5N/cm的放样后剥离强度(在纵向或横向或两个方向上),正如按DIN 53357 A所测试的那样。若需要,在预浸料或芯1510、1530之一或两者中可存在一种或多种合适的阻燃剂,例如卤化或非卤化阻燃剂。虽然显示预浸料或芯1510、1530的厚度与图15中大致相同,但预浸料或芯1510、1530的厚度可以变化。在一些构造中,预浸料或芯1510、1530之一或两者可包括放样剂,包括微球。若需要,微球可与另一放样剂组合存在。表皮1520和表皮1540可以独立地包括例如薄膜(例如,热塑性薄膜或弹性薄膜)、无机玻璃钢、稀松布(例如,基于纤维的稀松布)、箔、织造物、非织造物或作为被设置在预浸料或芯1510上的无机涂层、有机涂层或热固性涂层存在。在其它情况下,正如按照1996年的ISO 4589所测量的,表皮1520和表皮1540可独立地包括高于约22的极限氧指数。热塑性薄膜作为表皮1520或表皮940(或两者)存在或存在于其中时,热塑性薄膜可包括以下的至少一种:聚(醚酰亚胺)、聚(醚酮)、聚(醚-醚酮)、聚(苯硫醚)、聚(亚芳基砜)、聚(醚砜)、聚(酰胺-酰亚胺)、聚(1,4亚苯基)、聚碳酸酯、尼龙和硅酮。基于纤维的稀松布作为表皮1520或表皮1540(或两者)存在或存在于其中时,基于纤维的稀松布可包括玻璃纤维、芳纶纤维、石墨纤维、碳纤维、无机矿物纤维、金属纤维、金属化合成纤维和金属化无机纤维中的至少一种。热固性涂层作为层1520或表皮1540(或两者)存在或存在于其中时,该涂层可包括不饱和聚氨酯、乙烯基酯、酚醛树脂和环氧树脂中的至少一种。无机涂层作为表皮1520或表皮1540(或两者)存在或存在于其中时,该无机涂层可包括含有选自Ca、Mg、Ba、Si、Zn、Ti和Al的阳离子的矿物质或可包括石膏、碳酸钙和灰浆中的至少一种。非织造物作为表皮1520或表皮1540(或两者)存在或存在于其中时,非织造物可包括热塑性材料、热固性粘合剂、无机纤维、金属纤维、金属化无机纤维和金属化合成纤维。虽然未示出,但装饰层可与表皮1540或预浸料或芯1530(或两者)耦接。如本文所指出的,装饰层可例如由聚氯乙烯、聚烯烃、热塑性聚酯、热塑性弹性体等热塑性薄膜形成。装饰层也可以是包括由例如聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等形成的泡沫芯的多层结构。织物可以粘合到泡沫芯上,例如由天然和合成纤维制成的织造物,针刺法等制成的有机纤维非织造物、起绒织物、针织品、植绒织物或其它此类材料。织物也可以用热塑性粘合剂粘合到泡沫芯上,粘合剂包括压敏粘合剂和热熔粘合剂,例如聚酰胺、改性聚烯烃、聚氨酯和聚烯烃。装饰层也可以使用纺粘、热粘合、射流喷网、熔喷、湿法成网和/或干法成网工艺生产。在一些情况下,在芯1510和表皮1540之间可存在第二粘合剂层(其可以与层1515任何粘合剂相同或者可以不同),例如可存在包括热塑性聚合物和热固性材料的第二粘合剂层以在芯1510和表皮1540之间提供至少0.5N/cm的放样后剥离强度(在纵向或横向或两个方向上),正如按DIN 53357 A所测试的那样。
在一些实施方案中,预浸料和芯可包括附加材料或添加剂以赋予所需的物理或化学性质。例如,可将一种或多种染料、增稠剂、着色剂、粘度调节剂、防烟剂、增效材料、放样剂、颗粒、粉末、杀生剂、泡沫或其它材料与预浸料或芯混合或添加到其中。在一些情况下,预浸料或芯可包括一种或多种防烟组合物,量为约0.2重量%至约10重量%。说明性的防烟组合物包括但不限于锡酸盐、硼酸锌、钼酸锌、硅酸镁、钼酸钙锌、硅酸钙、氢氧化钙及其混合物。若需要,可存在增效材料以增强预浸料或芯的物理性质。若需要,可存在增强放样能力的增效材料。说明性的增效材料包括但不限于三氯苯磺酸钠钾、二苯砜-3-磺酸及其混合物。
在其它情况下,本文描述的预浸料或芯可包括所需量,例如,按预浸料或芯的总重量计低于约50重量%的最小量的热固性材料,以赋予芯所需性质。热固性材料可与热塑性材料混合或可作为涂层添加在预浸料或芯的一个或多个表面。
在某些实施方案中,本文描述的预浸料或芯可配置为(或用于)玻璃毡热塑性复合材料(GMT)或轻质增强热塑性塑料(LWRT)。一种此类LWRT是由HANWHA AZDEL,Inc.制备的并且以商标毡进行销售。载有放样剂的毡可提供理想属性,包括例如,阻燃性和增强的加工能力。此类GMT或LWRT的面密度范围可为约400克/平方米(gsm)GMT或LWRT至约4000gsm,尽管根据特定应用需要,面密度可小于400gsm或大于4000gsm。在一些实施方案中,密度上限可小于约4000gsm。在某些情况下,GMT或LWRT可包括被设置在GMT或LWRT的空隙空间内的放样剂材料。例如,在GMT或LWRT的空隙空间中可存在非共价结合的放样剂。在其它情况下,在GMT或LWRT的空隙空间中可存在共价结合的放样剂。还有其它构造中,在GMT或LWRT的中可存在非共价结合的放样剂和共价结合的放样剂。在GMT或LWRT预浸料或芯与放样剂组合使用的某些构造中,GMT或LWRT的基重可减少至低于800gsm、600gsm或400gsm,例如,同时仍然提供合适的性能特性,例如LWRT和任何表皮之间合适的剥离强度。若需要,在GMT或LWRT中可存在附加放样剂,例如微球。
在生产本文描述的预浸料和芯时,可能有利的是使用湿法成网工艺。例如,可以在气体,例如空气或其它气体的存在下,搅拌或搅动包括分散材料,例如热塑性材料、纤维和放样剂材料,任选地与本文描述的任一种或多种添加剂(例如,其它放样剂或阻燃剂)的液体或流体介质。然后可将分散体铺到支撑体,例如金属丝网筛上或其它支撑材料上。经搅拌的分散体可包括一种或多种活性剂,例如,阴离子、阳离子或非离子活性剂,例如,Industrial Soaps Ltd.以名称ACE液体销售的那些,Glover Chemicals Ltd.作为FN 15材料销售的那种,及Float-Ore Ltd.作为AMINE Fb 19材料销售的那些。这些试剂可有助于空气分散在液体分散体中。可将组分添加到在空气存在下的混合罐、浮选槽或其它合适的装置中以提供分散体。虽然希望使用水性分散体,但是也可以存在一种或多种非水性流体以有助于分散,改变流体的粘度或以其它方式赋予分散体或预浸料、芯或制品所需的物理或化学性质。
在某些情况下,在分散体已经混合足够时间后,可将具有悬浮物质的流体设置在筛网、移动金属丝或其它合适的支撑结构上以提供铺放的材料网。可向所述网提供吸力或更低的压力以从铺设的材料中去除任何液体留下热塑性材料、放样剂和存在的任何其它材料,例如纤维、添加剂等。所得到的网可以经干燥、加固、按压、放样、层压、定径或以其它方式进一步加工以提供所需预浸料、芯或制品。在一些情况下,可以在干燥、加固、按压、放样、层压、定径或其它进一步加工之前将添加剂或附加放样剂添加到网中,以提供所需预浸料、芯或制品。在其它情况下,可以在干燥、加固、按压、放样、层压、定径或其它进一步加工之后将放样剂添加到网中,以提供所需预浸料、芯或制品。虽然根据热塑性材料、放样剂材料和存在的其它材料的特性,可以使用湿法成网工艺,但可能有利的是使用气流成网工艺、干混工艺、梳棉和针刺工艺或用于制造非织造产品的其它已知工艺代替。在一些情况下,可以在预浸料或芯硬化至一定程度之后,经过多个涂层射流喷口下面的板而将附加放样剂材料喷涂到预浸料或芯的表面上,涂层射流喷口配置为以约90度角将放样剂材料喷涂到预浸料或芯表面。
在一些情况下,粘合剂层,例如包括热塑性聚合物和热固性材料的粘合剂层然后可喷涂、滚压、涂布或以其它方式被设置在成型的网上。若需要,所述网可在粘合剂层布置之前加热,可在粘合剂层布置之前冷却或在粘合剂层布置期间抱合在环境温度下。在一些情况下,可在粘合剂层布置之前加热所述网以软化所述网的外表面。
在一些构造中,本文描述的预浸料和芯可以通过在表面活性剂的存在下在水溶液或泡沫中合并热塑性材料、纤维和微球放样剂来生产。合并的组分可以混合或搅拌足够时间以分散各种材料并提供所述材料基本上均匀的水性混合物。然后将分散的混合物铺放在任何合适的支撑结构上,例如具有所需孔隙率的金属丝网或其它网或支撑物。然后可通过金属丝网将水排空,形成网。高于热塑性粉末的软化温度干燥并加热该网。然后冷却该网并按压至预定厚度以产生具有介于约1%至约95%之间的空隙含量的复合材料板。在一个替代实施方案中,水性泡沫也包括粘合剂材料。在一些构造中,将所述网加热高于热塑性粉末的软化温度之后,然后可将包括热塑性聚合物和热固性材料的粘合剂层设置在网上。
在某些实例中,可以生产呈GMT形式的预浸料或芯。在某些情况下,通常可以使用短切玻璃纤维、热塑性材料、放样剂及任选的热塑性聚合物薄膜和/或用玻璃纤维或热塑性树脂纤维(例如聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、PC/PBT掺合物、PC/PET掺合物)制成的织造或非织造物制备GMT。在一些实施方案中,PP、PBT、PET、PC/PET掺合物或PC/PBT掺合物可用作树脂。为生产玻璃毡,可将热塑性材料、增强材料、放样剂和/或其它添加剂添加或计量到装备有叶轮的开顶式混合罐中所装的分散泡沫中。虽然不希望受任何特定理论的约束,但泡沫截留气穴的存在可帮助分散玻璃纤维、热塑性材料和放样剂。在一些实例中,分散的玻璃和树脂混合物可经由分配歧管泵入位于造纸机网部上方的流浆箱内。然后当使用真空为移动金属丝网筛提供分散混合物时,可以去除泡沫,而非玻璃纤维、放样剂或热塑性材料,不断产生均一的、纤维湿网。湿网可通过合适温度下的烘干机以减少水分含量并且使热塑性材料熔融或软化。当热网离开烘干机时,可通过使玻璃纤维网、放样剂、热塑性材料和薄膜通过一组加热辊的辊隙,接着将粘合剂喷涂到网的表面上而将表面层,例如包括热塑性聚合物和热固性材料的粘合剂层铺到网上。若需要,也可以使附加层例如非织造和/或织造物层或表皮层附着于所述网的一侧或两侧以利于容易地处理玻璃纤维增强毡。然后可以使复合材料通过张力辊并不断切割(截断)成所需尺寸,用于稍后形成为最终产品制品。关于此类GMT复合材料的制备,包括用于形成此类复合材料的合适材料和加工条件的其它信息,例如在美国专利第6,923,494、4,978,489、4,944,843、4,964,935、4,734,321、5,053,449、4,925,615、5,609,966和美国专利申请公开案第US 2005/0082881、US2005/0228108、US 2005/0217932、US 2005/0215698、US2005/0164023和US 2005/0161865号中有描述。
在一些情况下,可通过将热塑性材料、增强纤维和放样剂合并成混合物以形成经搅拌水性泡沫而制成预浸料、芯或制品。可将经搅拌水性泡沫设置在金属丝支撑体上。可将水排空以形成网或开孔结构。可以,例如,使用对流加热,高于热塑性材料的熔融温度,在使得基本上不发生放样的条件下加热该网。若需要,可向所述网施加压力以提供包括放样剂的热塑性复合材料板。可通过选择合适的加热条件进一步加工该板以提供所需放样度。表皮层布置之前,可将粘合剂层设置在所述板材上,例如可将包括热塑性聚合物和热固性材料的粘合剂层设置在所述板材上以在所述板材和已设置的表皮之间提供至少0.5N/cm的放样后剥离强度(在纵向或横向或两个方向上),正如按DIN 53357 A所测试的那样。然后可将表皮或覆盖层设置在粘合剂层上。在一些情况下,可应用有效地使该板放样的加热条件以增加板总厚度。可将多层组件放入模具中并施加加热条件以使该板放样以将板的表面按压在组件的其它层上,同时仍提供所需的剥离强度。在其它情况下,可将多层组件的一个或多个区域拉至所需深度以形成具有选定几何形状和/或尺寸的结构。
在某些情况下,生产复合材料制品的方法包括将热塑性材料、增强纤维和放样剂合并成混合物以形成经搅拌水性泡沫。将泡沫设置在金属丝支撑体上,并将水排空以形成包括热塑性材料、纤维和放样剂的网或开孔结构。在一些情况下,然后将网加热高于热塑性材料熔融温度的第一温度,其中第一温度低于放样剂的放样起始温度,所以基本上不发生放样。在其它情况下,可以使用使热塑性材料熔融的加热条件,例如对流加热对网进行加热,但是基本上不会使放样剂放样。若需要,然后可以,例如使用轧辊或其它装置向所述网施加压力,以提供包括分散在所述网内的放样剂的热塑性复合材料板。
下面描述了某些实施例以更好地说明本文描述的一些新颖方面和构造。
实施例1
进行了一系列试验以测量LWRT芯和被设置在芯上的PET稀松布之间的剥离强度。LWRT芯包括以下材料:玻璃纤维/聚合物树脂(40-50重量%的玻璃纤维和50-60重量%的聚丙烯)和任选放样剂(2-10重量%的微球)。包括热塑性材料(如聚乙烯或聚丙烯)的粘合剂层被设置在PET稀松布和芯之间(对于图16表格中的Condako稀松布样品而言),而包括热塑性和热固性混合物的粘合剂层(与热塑性材料如聚乙烯或聚丙烯混合的环氧树脂粘合剂)被设置在PET稀松布和芯之间(对于图16中所示的Tenowo和Fibertex稀松布样品而言)。使用1082年10月1日的DIN 53357 A从顶部和底部测量剥离强度。每个试验样品模制后的总厚度为约20mm。LWRT芯的基重为1000gsm,PET稀松布的基重为80gsm,且粘合剂层的基重(对于热塑性粘合剂层和热塑性/热固性混合物粘合剂层中的每一种而言)为20gsm。
对于Condako稀松布样品(粘合剂层中没有任何热固性材料),从顶部的剥离强度值不超过0.30N/cm(纵向-MD)和0.20N/cm(横向-CD)。相比之下,在粘合剂层中使用热固性材料对于Tenowo稀松布而言产生0.62N/cm和0.42N/cm(CD)的最大剥离强度(MD),且对于Fibertex稀松布而言产生0.59N/cm(MD)和0.82(CD)的最大剥离强度(MD)。
对于底部剥离强度而言,Condako样品提供0.87N/cm(MD)和0.47N/cm(CD)的最大值。Tenowo样品提供2.10N/cm(MD)和3.00N/cm(CD)的最大值,并且Fibertex样品提供2.60N/cm(MD)和2.00(CD)的最大值。这些结果与粘合剂层中存在热固性材料增加表皮层和芯层之间的剥离强度,同时仍然容许芯层放样一致。
图17中示出了测量的平均剥离强度值。正如指出的那样,通过在稀松布和芯层之间包括热塑性/热固性粘合剂层,剥离强度几乎可增加400%。
在介绍本文公开的实例的要素时,词语“一”、“该”和“所述”旨在意味着具有一个或多个要素。术语“包含”、“包括”和“具有”旨在是开放式的,且意味着除了所列要素以外可存在附加要素。本领域普通技术人员将意识到,鉴于本公开的益处,实例的各种组分可与其它实例中的各种组分互换或替换。
虽然上文已描述某些方面、实例和实施方案,但是本领域普通技术人员将意识到,鉴于本公开的益处,所公开的说明性方面、实例和实施方案的添加、替换、修改和变更是可行的。
Claims (14)
1.一种汽车车身底部护板,其构造为与汽车的底盘耦接,所述汽车车身底部护板包括:
多孔热塑性芯层,其包括由通过热塑性聚合物树脂抱合在一起的随机交叉的增强纤维限定的网状开孔结构,所述多孔热塑性芯层还包括均匀分布在所述多孔热塑性芯层中的放样剂,其中所述放样剂在暴露于热后有效增加所述多孔热塑性芯层的厚度以提供放样后的芯层,其中所述多孔热塑性芯层包括按体积计20%至80%之间的孔隙率,包括30重量%至70重量%的增强纤维,包括20重量%至80重量%的热塑性聚合物树脂,以及包括2重量%至20重量%的放样剂;
被设置在所述放样后的芯层的第一表面上的稀松布,其中所述稀松布包括至少65g/m2的基重;及
被设置在所述放样后的芯层的第一表面上和所述放样后的芯层和所述稀松布之间的粘合剂层,其中所述粘合剂层包括热塑性聚烯烃聚合物,其与热固性材料混合以在所述多孔热塑性芯层的第一表面上提供混合后的热塑性聚烯烃聚合物和热固性材料的涂层,其中所述粘合剂层的涂层中的热塑性聚烯烃聚合物的量大于粘合剂层的涂层中的热固性材料的量,其中所述放样后的芯层的基重小于3000g/m2,其中在所述稀松布和所述放样后的芯层之间的模制后剥离强度为纵向上至少0.5N/cm以及横向上至少0.5N/cm,使用1982年10月1日的DIN 53357A进行测试,以及其中所述汽车车身底部护板包括至少一个深度为5cm或超过5cm的无穿透的深拉区域。
2.根据权利要求1所述的车身底部护板,其中所述放样后的芯层的基重为1000g/m2,所述粘合剂层的涂层的基重为20g/m2,其中所述放样后的芯层、粘合剂层和稀松布的总厚度为20mm,其中所述多孔热塑性芯层的热塑性聚合物为聚丙烯,多孔热塑性芯层的增强纤维为玻璃纤维,以及其中所述稀松布为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
3.根据权利要求1所述的车身底部护板,其中所述稀松布包含具有至少65g/m2的基重和至少20%的断裂伸长率的多孔非织造稀松布。
4.根据权利要求1所述的车身底部护板,其中将所述稀松布设置在所述放样后的芯层的整个平坦表面上。
5.根据权利要求1所述的车身底部护板,其中将所述稀松布作为条带设置在所述放样后的芯层的第一表面上。
6.根据权利要求1所述的车身底部护板,其中所述增强纤维分散在所述热塑性聚合物树脂内,且其包括直径大于5微米且长度为5mm至200mm的纤维。
7.根据权利要求1所述的车身底部护板,其中所述热塑性聚合物树脂选自由以下组成的组:热塑性聚烯烃掺合树脂、聚乙烯聚合物树脂、丁二烯聚合物树脂、丙烯酸聚合物树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯腈基苯乙烯聚合物树脂、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚苯醚树脂、聚亚苯基氧化物树脂、聚苯硫醚树脂、聚醚树脂、聚醚酮树脂、聚缩醛树脂、聚氨酯树脂、聚苯并咪唑树脂及其共聚物和混合物。
8.根据权利要求1所述的车身底部护板,其中所述多孔热塑性芯层的所述增强纤维选自由以下组成的组:玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、合成有机纤维、天然纤维、矿物纤维、金属纤维、金属化无机纤维、金属化合成纤维、陶瓷纤维及其组合。
9.根据权利要求1所述的车身底部护板,其中所述粘合剂层的涂层的所述热塑性聚合物包含聚丙烯。
10.根据权利要求9所述的车身底部护板,其中所述粘合剂层的涂层的热固性材料包含至少一个环氧基团或为环氧树脂粘合剂。
11.根据权利要求1所述的车身底部护板,其还包括被设置在所述放样后的芯层的第二表面上的附加表皮材料和被设置在所述附加表皮材料与所述放样后的芯层的第二表面之间的第二粘合剂层,所述第二粘合剂层包括热塑性聚合物和热固性材料以在所述附加表皮材料和所述放样后的芯层的第二表面之间提供纵向上至少0.5N/cm和横向上至少0.5N/cm的剥离强度,使用1982年10月1日的DIN 53357A进行测试。
12.根据权利要求11所述的车身底部护板,其中所述第二粘合剂层的所述热塑性聚合物包含聚烯烃。
13.根据权利要求12所述的车身底部护板,其中所述第二粘合剂层的所述热固性材料以低于所述第二粘合剂层的50重量%存在。
14.根据权利要求13所述的车身底部护板,其中所述第二粘合剂层的所述热固性材料包含环氧基团或为环氧树脂粘合剂。
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