具有泡沫芯的夾芯構造類型的型材的連續制造和硬質泡沫填充的型材的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及制造用硬質泡沫芯，特別是PMI泡沫芯填充的新型纖維增強型材的新 方法。本發明特別涉及可以兩種變體進行的新方法，所述兩種變體簡稱為拉-壓制（Pul-Press)法和拉-成形(Pul-Shape)法。在此，借助一個步驟連續制造復雜的纖維增強型材并 同時將其填充硬質泡沫芯。另外，在相同的步驟中還確保硬質泡沫芯非常好地接合到纖維 增強型材上。
【背景技術】
[0002] 根據現有技術，可以借助所謂的模內工藝制造用PMI泡沫填充的中空體。在此，將 粒料填充入制成的中空體中，然后將所述粒料熱發泡并由此交聯。這種方法的缺點是需要 多個步驟，即中空體的制造、粒料的填充和發泡。另一缺點在于，由于PMI的相對較高發泡溫 度，不可能使用熱不穩定材料，例如由碳纖維和環氧樹脂制成的復合材料。此外，在發泡過 程中導致的在泡沫和覆蓋層之間形成的接合僅是弱的。例如在WO 2012/013393中描述了這 種類型的模內工藝。或者，根據現有技術，將PUR泡沫填充材料以液體形式注射入空腔，然后 將其發泡并固化。但是，這種方法首先帶來與所述PMI泡沫填充工藝類似的缺點，并且此外 無法轉用于PMI。
[0003] 或者，可以在開放的殼部件中填充按尺寸切割的泡沫芯，然后可以將第二殼部件 與第一殼部件膠粘或焊接以形成中空型材。為了更好地接合泡沫芯，還可以在界面處施加 粘合層。這種方法的缺點在于，需要非常多的耗時的工藝步驟，最終產物具有接縫并且在泡 沫芯的制造過程中根據其形狀可能產生大量腳料。
[0004] 在如WO 2012/052219中描述的一種變體中，將泡沫芯與織物材料-例如碳纖維-一 起置于模具中，將樹脂-例如環氧樹脂-注射入此模具并固化。盡管在此避免了接縫，但該方 法為此關于腳料、工藝速度和復雜性方面具有與上文所述方法相同的缺點。
[0005] 拉擠成型法（Pultrusionsverfahren)，也已知稱為德語名稱 Strangziehverfahren，是追溯到20世紀50年代初的首次開發的成熟工藝。拉擠成型法用于 連續制造纖維增強塑料型材，其實例包括中空型材，特別是管材。在此最初使用聚酯樹脂或 環氧樹脂浸漬多根玻璃纖維(玻璃粗紗），隨后將它們借助一個或多個成型模具組合成最終 形狀。最后，將樹脂固化并將連續制成的型材鋸成單個工件。
[0006] 特別地，拉擠成型法是在第一步驟中用樹脂浸漬多根纖維或粗紗的方法。在此區 分為所謂的開放拉擠成型法(其中這種樹脂浸漬在纖維經過的浸漬槽中進行)和封閉法(其 中該采用樹脂的浸漬僅在實際成型儀器中在壓力下才進行）。所述設備通常在浸漬前具有 例如粗疏網柵(Kadiergitter)的裝置，借此可以使纖維達到隨后的成型所需的分布并可以 將任選預先提供的粗紗分開成單個的纖維。代替粗紗和/或纖維，或作為粗紗和/或纖維的 補充，也可以使用無紡織物(Vliese)、織造織物和/或非織造網布(Gelege)作為纖維材料。
[0007] 國際專利申請WO 2013/174665中描述了用于制造具有泡沫芯并具有復合護套的 型材的所謂拉-芯法。但是，這種類型的方法局限于制造始終不變的，例如管形的橫截面。更 復雜的形狀(例如在最簡單的情況下為型材橫截面變化)根據現有技術只能借助耗時的手 糊成型法或分批RTM(樹脂傳遞模塑)法實現。
【發明內容】
[0008] 目的
[0009] 本發明所基于的目的特別是提供制造用硬質泡沫材料，如PMI泡沫填充的纖維增 強型材的新方法，所述方法也適用于工件中的復雜形狀或橫截面變化。
[0010] 特別地，本發明的目的是提供可以用于以大的工件數目實現具有FPC(纖維-塑料 復合材料)外皮和硬質泡沫芯，如P(M)K聚（甲基)丙烯酰亞胺)泡沫芯的夾芯結構類型的復 雜型材的方法。
[0011] -個特定目的在于應該可以連續進行該方法。
[0012] 本發明的另一目的是提供可以用于實現泡沫芯和外覆蓋層之間的非常好的接合 的方法。借助本發明的方法，還應可以使用甚至在PMI的發泡溫度下不耐熱的材料作為覆蓋 層材料。
[0013]另一目的在于可以快速、以少數步驟和以低成本進行該方法。
[0014] 本發明的另一目的是，提供用硬質泡沫填充的新型中空型材，其a)在該中空型材 的覆蓋層材料和硬質泡沫芯之間沒有粘合層，b)沒有接縫和c)在覆蓋層材料和硬質泡沫芯 之間具有良好接合。此處的一個特定目的是提供中空型材，其覆蓋層材料由與聚合物樹脂 復合的纖維材料構成并且其芯由硬質泡沫芯構成，其中可以靈活地調節該泡沫芯的孔尺寸 和因此調節密度。
[0015] 可以從說明書、附圖和/或實施例中看出其它目的，而這些目的在此沒有明確提 到。
[0016] 目的的實現
[0017]借助用于連續制造用硬質泡沫芯，特別是P(M) I泡沫芯，優選PMI泡沫芯填充的復 雜的纖維增強型材的新方法實現了所述目的。這種方法的第一個步驟是拉擠成型工藝，其 中在中間引入由PMI制成的泡沫芯，最后的步驟是更類似于RTM法的工藝。在此借助類似于 拉擠成型法的方法用纖維材料包裹泡沫芯，但所述纖維材料在此尚未用樹脂浸漬。優選并 且在這種情況下不同于已知的拉擠成型法，僅在包裹泡沫芯后才用樹脂浸漬以形成由纖維 材料和樹脂(其可以是熱塑性樹脂或形成熱固性材料的反應性樹脂)制成的覆蓋層。盡管根 據本發明也可以在包裹前用樹脂浸漬纖維材料，例如通過使纖維經過樹脂槽，但這種程序 與優選實施方案相比具有額外步驟的缺點。
[0018] 本發明的連續制造用泡沫芯填充的纖維增強型材的方法具有下列步驟：
[0019] a)引入泡沫芯和將新引入的泡沫芯與最近引入的泡沫芯的末端連接，
[0020] b)用纖維材料包裹在泡沫芯周圍，
[0021 ] c)用樹脂浸漬經包裹的纖維材料，
[0022] d)任選地，在第一模具中模制經包裹的泡沫芯，
[0023 ] e)在第二模具中加熱并在此任選地固化所述樹脂，
[0024] f)在第三模具中冷卻經包裹的泡沫芯和
[0025] g)借助切割或鋸切分離單個型材并取出成品工件。
[0026] 步驟b)和c)在此不強制以所給定順序進行。在本發明的另一備選實施方案中，纖 維也可以首先經過浸漬裝置，如浸漬浴，然后包裹在泡沫芯周圍。
[0027] 為了能連續運行該方法，為此第二和第三模具必須以各自彼此相反的方向，優選 在滑架上，來回移動。這兩個模具在此盡可能同時到達各自的回轉點，并且一旦到達該點， 所述模具以各自相反的方向移動。
[0028]在這兩個模具的第一回轉點，這些在此彼此具有最大距離。在這一位置，優選同時 進行下列過程:取出成品型材或-在下文中同義使用-來自第三模具的工件，并將被纖維材 料包裹的泡沫芯容納于第二模具中。為此，這兩個模具可以在到達所述位置前的最后一段 路徑上已打開，或在此階段空著的第二模具也可以以打開狀態從其它回轉點駛到所述位 置。
[0029]在第二回轉點，這兩個模具已經到達最靠近彼此的位置。此時，將步驟d)中模制的 加熱的型材段從第二模具轉移到第三模具。為此，這兩個模具可以在到達所述位置前的最 后一段路徑上已打開，或在此階段空著的第三模具也可以以打開狀態從其它回轉點駛到所 述位置。
[0030] 對于在該方法的過程中連續型材的輸送，有多種可能方案。例如，可以借助輥或鉤 將連續型材推送到步驟b)前