阅读说明：本技术 复合材料和用于生产该复合材料的方法 (Composite material and method for producing the same ) 是由 本特·A·G·尼尔森 于 2018-03-16 设计创作，主要内容包括：描述了一种复合材料(100)。该复合材料(100)包括第一覆盖片(1)、第二覆盖片(1、2)和设置在第一覆盖片(1)与第二覆盖片(1)之间的芯层(3),所述芯层(3)包括与第一覆盖片(1)接触的第一粘合剂层(4)、与第二覆盖片(2)接触的第二粘合剂层(5),以及从第一粘合剂层(4)延伸至第二粘合剂层(5)的纤维(6)。第一覆盖片(1)具有比芯层(3)大的延伸部,并且第一覆盖片(1)至少包括无芯层(3)的第一边缘区域(7),其中,第一边缘区域(7)从第一覆盖片(1)的外边缘(9)延伸至芯层(3)。(A composite material (100) is described. The composite material (100) comprises a first coversheet (1), a second coversheet (1, 2) and a core layer (3) disposed between the first coversheet (1) and the second coversheet (1), said core layer (3) comprising a first adhesive layer (4) in contact with the first coversheet (1), a second adhesive layer (5) in contact with the second coversheet (2), and fibers (6) extending from the first adhesive layer (4) to the second adhesive layer (5). The first coversheet (1) has a larger extension than the core layer (3), and the first coversheet (1) comprises at least a first edge region (7) free of the core layer (3), wherein the first edge region (7) extends from an outer edge (9) of the first coversheet (1) to the core layer (3).)

复合材料和用于生产该复合材料的方法

技术领域

本发明涉及复合材料和用于生产该复合材料的方法。更具体地，本发明涉及包括第一覆盖片、第二覆盖片和设置在第一覆盖片与第二覆盖片之间的芯层的复合材料。芯层包括与第一覆盖片接触的第一粘合剂层、与第二覆盖片接触的第二粘合剂层和从第一粘合剂层延伸至第二粘合剂层的呈单根纤维形式的植绒材料。

背景技术

复合材料包括第一覆盖片、第二覆盖片和设置在第一覆盖片与第二覆盖片之间的芯层。

WO2013156166描述了一种用于生产大型轻质金属片的方法，该金属片包括由至少两个金属覆盖层和至少一个非金属芯层形成的层。

芯层可以包括与第一覆盖片接触的第一粘合剂层、与第二覆盖片接触的第二粘合剂层和从第一粘合剂层延伸至第二粘合剂层的呈单根纤维形式的植绒材料。与具有相同尺寸的固体材料相比，这种复合材料可以获得许多优点。举例来说，可以获得高弯曲刚度、良好的可成形性、良好的挠性和/或高机械或声能吸收能力，同时保持复合材料的重量较低。待优化的期望性能可以通过芯层中纤维的类型、形状、密度、厚度、长度和排列来选择。这种复合材料中的芯层包括与第一覆盖片接触的第一粘合剂层、与第二覆盖片接触的第二粘合剂层和从第一粘合剂层延伸至第二粘合剂层的纤维。

EP0333685描述了一种夹层构造及其生产方法。夹层构造包括两个板或片，两个板或片之间具有通过静电沉积，即所谓的植绒施加的材料。通过植绒施加的材料是非导电材料、比如尼龙纤维。

WO9801295描述了一种夹层构造，该夹层构造由于使用金属纤维代替EP0333685的尼龙纤维而比EP0333685中的材料耐高温。

WO 2004/098886描述了由复合层结构制成的工件及其制造方法。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种下述类型的复合材料以及用于生产这种材料的方法：该复合材料具有包括呈单根纤维形式的植绒材料的芯层，该复合材料是现有技术的复合材料的替代。

本发明的另一目的是提供一种下述类型的复合材料以及用于生产这种材料的方法：该复合材料具有包括呈单根纤维形式的植绒材料的芯层，相比于现有技术的复合材料，该复合材料通过压制更容易地形成。

这些目的是通过根据独立权利要求所述的复合材料和方法实现的。

本发明的额外的优点通过从属权利要求中的特征来提供。

根据本发明的第一方面，提供了一种复合材料。该复合材料包括第一覆盖片、第二覆盖片和设置在第一覆盖片与第二覆盖片之间的芯层，所述芯层包括与第一覆盖片接触的第一粘合剂层、与第二覆盖片接触的第二粘合剂层、以及从第一粘合剂层延伸至第二粘合剂层的呈单根纤维形式的植绒材料。该复合材料的特征在于，第一覆盖片具有比芯层大的延伸部，并且第一覆盖片至少包括无芯层的第一边缘区域，其中，第一边缘区域从第一覆盖片的外边缘延伸至芯层。第一边缘区域的延伸部超出芯层的外边缘至少20mm，并且第二覆盖片延伸超出芯层的外边缘不超过5mm。

自芯层的外边缘起的延伸部是指垂直于芯层的边缘的延伸部。另外，所述延伸部是第一边缘区域的最大延伸部。边缘区域可以在一些区域中具有较小的延伸部。

第一边缘区域可以以与没有任何芯层的覆盖片相同的方式形成。由于第二覆盖片具有小的延伸部，因此覆盖片不必彼此附接。如上所述的第一边缘区域的延伸部有利于能够将边缘区域形成为成品、比方说例如形成容器的侧壁的期望形状。

优选地，复合材料仅具有两个覆盖片，即，除了第一覆盖片和第二覆盖片之外，复合材料不包括覆盖片。

在WO9801295和EP0333685中所述的复合材料是轻质材料，它们与相同重量的常规材料相比具有高挠曲刚度。WO9801295和EP0333685中描述的复合材料还具有塑性成形性。然而，用于形成这种复合材料的技术与用于形成金属片的技术略有不同。

根据第一方面的复合材料在芯层的区域内具有高挠曲刚度。第一覆盖片的未被芯层覆盖的区域可以使用用于形成这种覆盖片的常规技术来形成。

优选地，覆盖片是金属片，但是可以使用其他材料作为覆盖片。当使用金属片作为覆盖片时，可以采用用于形成金属片的常用技术以用于形成边缘区域。这使得复合材料的使用者更容易根据使用者的要求形成材料。因此，当复合材料的被芯层覆盖的区域在最终产品中是平坦的时，根据第一方面的复合材料是特别有用的。这种产品的示例是抽屉。抽屉的侧壁主要受到拉伸应力，而抽屉的底部受到挠曲应力。因此，侧壁不需要具有与底部相同的挠曲强度。

可以用根据本发明的复合材料制造的产品的另一示例是用于建筑物正面的墙面板。在这种情况下，复合材料的被芯层覆盖的区域优选地形成面板的主要区域，而第一边缘区域可以用于将面板附接至建筑物。

在复合材料中，根据第一方面，覆盖片的厚度可以在0.05mm至2mm的范围内。该范围是优选的，因为其提供低重量的复合材料并且从芯层获得大的挠曲强度。

芯层的厚度优选地在0.2mm至6mm的范围内。这种厚度为复合材料提供了高的挠曲强度。

第一边缘区域的自芯层起的延伸部可以是至少50mm。第一边缘区域的这种延伸部有利于能够将第一边缘区域形成为例如侧壁。

第一边缘区域可以围绕第一覆盖片的整个外边缘延伸，使得第一边缘区域环绕芯层。这在要将复合物形成为容置件的情况下——其中，容置件的侧壁将由边缘区域形成——是有利的。当然也可以使边缘区域仅围绕外壁的一部分延伸。这种复合材料可以用于生产例如搁架或其它产品，其中，边缘区域将通过使用卷边或弯曲来形成以连接至搁架底盘或其他结构。

第二覆盖片具有与芯层基本相同的延伸部。第二覆盖片的目的是为复合材料提供挠曲刚度。因此，第二覆盖片在芯层外部的任何延伸部都不会对复合材料的挠曲刚度产生影响。

然而，可能存在其他原因使得第二覆盖片的延伸部在芯层外部并且使第二覆盖片的边缘区域没有芯层。因此，替代性地，第二覆盖片可以具有比芯层大的延伸部。第二边缘区域从第二覆盖片的外边缘延伸至芯层。具有第二边缘区域的一个原因是，如果芯层一直延伸至第二覆盖片的外边缘，则难以制造如上所述的复合材料。如果芯层要一直延伸至第二覆盖片的边缘，则必须将粘合剂材料一直涂覆至第二覆盖片的外边缘。同时，期望的是避免第二覆盖片外部的粘合剂，因为用于涂覆粘合剂的机器上的粘合剂可能是成问题的。

为了提供涂覆粘合剂时的安全余量，复合材料可以设置成使得第二覆盖片具有第二边缘区域，该第二边缘区域延伸超出芯层的外边缘不超过5mm并且优选地超出芯层的外边缘不超过1mm。如果可以以非常高的精度涂覆粘合剂，则在第二覆盖片上不必存在边缘区域。然而，由于制造的原因，可能难以避免如上所述的窄边缘区域。

第二边缘区域可以围绕第一覆盖片的整个边缘延伸，使得第二边缘区域环绕芯层。

与第一方面有关的特征可以在同一实施方式中组合到它们不是彼此的替代的程度。

根据第二方面，提供了一种容置件，该容置件由根据第一方面的复合材料结合上述任何特征来形成。第二覆盖片可以形成容置件的内底部，并且边缘区域的至少一部分可以形成容置件的壁。

根据第三方面，提供了一种用于生产根据本发明的第一方面的复合材料的方法。该方法包括以下步骤：提供第一覆盖片和第二覆盖片；将第一粘合剂层涂覆在第一覆盖片上，并且将第二粘合剂层涂覆在第二覆盖片上；将呈单根纤维形式的植绒材料施加在粘合剂层中的一者或两者上；将第一覆盖片设置成与第二覆盖片相邻，其中，第一粘合剂层面向第二粘合剂层，并且其中，纤维与第一粘合剂层以及第二粘合剂层接触；以及使粘合剂层固化以形成由第一粘合剂层和第二粘合剂层以及纤维构成的芯层。该方法的特征在于，第一覆盖片具有比第一粘合剂层大的延伸部，并且第一覆盖片至少包括无粘合剂层的第一边缘区域，其中，第一边缘区域从第一覆盖片的外边缘延伸至第一粘合剂层。第一边缘区域的延伸部为至少20mm。第二覆盖片具有与芯层基本相同的延伸部，并且第二覆盖片延伸超出芯层的外边缘不超过5mm。

通过根据第三方面的方法，提供了根据第一方面的的复合材料，其具有如上所述的优点。

可以使用涂覆头将粘合剂涂覆在第一覆盖片和第二覆盖片上，其中，该涂覆头在距第一覆盖片和第二覆盖片一定距离处操作。通过避免使涂覆装置与第一覆盖片和第二覆盖片接触——如根据现有技术的正常情况——更容易对涂覆粘合剂的位置进行控制。涂覆头是静止的，而覆盖片移动经过涂覆头。覆盖片的宽度的范围从0.2米至几米。使这种尺寸的覆盖片移动以能够将粘合剂涂覆至覆盖片的外边缘而不会将粘合剂涂覆在外边缘外部可能是困难的。因此，有利的是，第二覆盖片相比于芯层具有更大的延伸部。

涂覆头与覆盖片之间的距离可以优选地多于粘合剂的厚度不超过0.2mm。

涂覆头与覆盖片之间的距离优选地以非常高的精度来控制，并且优选地具有不多于0.1mm的变化，并且最优选地具有不多于0.05mm的变化。

涂覆头可以包括槽，粘合剂通过该槽离开涂覆头，并且通过对涂覆头内的粘合剂施加压力来迫使粘合剂穿过该槽。通过以这种方式施加压力，可以对粘合剂的涂覆进行精确地控制。

粘合剂层的厚度可以优选地在0.1mm至0.5mm的范围内，并且最优选地在0.15mm至0.3mm的范围内。已经证明了这在涂覆粘合剂的受控停止方面提供了良好的结果。

粘合剂的涂覆可以通过下述步骤来结束：使涂覆头移动远离覆盖片，并且降低涂覆头内的粘合剂上的压力。通过降低压力，来自涂覆头的粘合剂流减少并且在压力被充分降低的情况下完全停止。

涂覆头可以以每分钟至少200mm的速度移动至少5mm。通过使涂覆头移动远离覆盖片，有效地切断了粘合剂流。

涂覆头中的粘合剂上的压力可以优选地随着涂覆头移动远离覆盖片而同时降低。压力至少被降低到涂覆头的环境压力以下。

与第三方面有关的特征可以在相同的实施方式中结合到它们不是彼此的替代的程度。在下文中，将参照附图对本发明的优选实施方式进行描述。

附图说明

图1以侧视图示出了根据第一实施方式的复合材料。

图2以俯视图示出了图1中的复合材料。

图3示出了由复合材料形成的屏障件。

图4以俯视图示出了根据本发明的实施方式的复合材料。

图5以俯视图示出了根据本发明的不同实施方式的复合材料。

图6以侧视图示出了图4和图5的复合材料。

图7示出了根据本发明的实施方式的容置件。

图8示意性地示出了用于将粘合剂层涂覆在覆盖片上的方法。

图9是用于生产复合材料的方法的流程图。

具体实施方式

在以下优选实施方式的描述中，不同附图中的相同特征将用相同的附图标记表示。应当注意的是，附图未按比例绘制。

图1以侧视图示出了复合材料100。图2以俯视图示出了图1的复合材料。该复合材料包括第一覆盖片1、第二覆盖片2和芯层3，芯层3设置在第一覆盖片1与第二覆盖片2之间。芯层3包括与第一覆盖片1接触的第一粘合剂层4、与第二覆盖片2接触的第二粘合剂层5、以及从第一粘合剂层1延伸至第二粘合剂层2的纤维6。第一覆盖片1相比于芯层3具有更大的延伸部，并且第一覆盖片1包括没有芯层3的第一边缘区域7，其中，第一边缘区域7从第一覆盖片1的外边缘9延伸至芯层3。第一边缘区域7的超出芯层3的边缘18的延伸部、即最大延伸部在图2中被表示为X。第一边缘区域7的超出芯层3的边缘18的最大延伸部X为至少20mm。第二覆盖片2包括第二边缘区域10，第二边缘区域10与第一覆盖片1的第一边缘区域7相对。第二边缘区域10没有芯层。第二边缘区域10从第二覆盖片2的外边缘9延伸至芯层3。第二边缘区域10的超出芯层3的边缘18的延伸部、即最大延伸部在图2中被表示为Y。如从图2中可见，第二边缘区域10主要沿芯层3的一侧延伸，并且比第一边缘区域7窄得多。第二覆盖片延伸超过芯层3的外边缘18不多于5mm。如在图2中可见，芯层3沿着图2中的上下侧几乎延伸至第一覆盖片1和第二覆盖片2的边缘。第一覆盖片还包括第三边缘区域15，第三边缘区域15在芯层3的相反侧从第一覆盖片1的外边缘9延伸至芯层3。第一边缘区域7的垂直于芯层的延伸部为至少20mm，并且优选地为至少50mm。这允许边缘区域形成为容置件或容器的侧壁。

图3示出了由与图1和图2中所示的复合材料类似的复合材料形成的屏障件20。屏障件20的下端部19包括第一边缘区域7和第二边缘区域10。如在图3中可见，第二边缘区域10具有与第一边缘区域7相同的延伸部。如在图3中可见，第一边缘区域7和第二边缘区域10已经从芯层3向外弯曲，使得第一边缘区域7和第二边缘区域10的端部在屏障件20安置在表面上时为屏障件20提供稳定的支承。如图3中所示的屏障件20可以以许多不同的方式使用。一个适合的应用领域是在使用诸如室内足球之类的球的运动中使用屏障件20。在室内足球中，期望使用屏障件20将球保持在场内。然而，还期望在不仅仅专门用于足球的场地上进行比赛。因此，期望能够在足球比赛时在不同的场合之间储备屏障件20。图3中所示的屏障件20非常轻，并且同时为屏障件20提供了足够的强度。低重量确保了屏障件20容易操作。

图4以俯视图示出了下述复合材料的不同实施方式：所述复合材料包括第一覆盖片1和第二覆盖片2以及设置在第一覆盖片1与第二覆盖片2之间的芯层3。图5以俯视图示出了下述复合材料的不同实施方式：所述复合材料包括第一覆盖片1和第二覆盖片2以及设置在第一覆盖片1与第二覆盖片2之间的芯层3。在图4中，第二覆盖片2和芯层3呈矩形形状。图6以侧视图示出了图4和图5的复合材料。第一覆盖片1相比于芯层3具有更大的延伸部，并且第一覆盖片1包括没有芯层3的第一边缘区域7。第一边缘区域7从第一覆盖片1的外边缘9延伸至芯层3并且绕第一覆盖片1的整个外边缘9延伸，使得第一边缘区域7环绕芯层3。如在图5中最清楚地可见，第二覆盖片2具有与芯层3基本相同的延伸部。第二覆盖片2包括没有芯层3的窄的第二边缘区域10。第二覆盖片延伸超出芯层的外边缘不多于5mm，并且优选地延伸超出芯层的外边缘不多于1mm，即第三边缘区域具有不多于5mm的延伸部，优选地具有不多于1mm的延伸部。因此，第二边缘区域10绕第一覆盖片的整个边缘延伸，使得第二边缘区域10环绕芯层。在图4中，芯层3的延伸部用虚线18示出。在图5中，第二覆盖片2呈不规则形状。可以通过为第一覆盖片1提供具有第一边缘区域7的形状的罩件(未示出)来获得第一粘合剂层4的形状并且因此获得芯层3的形状。在已经涂覆第一粘合剂层4之后去除罩件，从而留出未被粘合剂覆盖的第一边缘区域7。第二覆盖片2被示出为具有与图4中的粘合剂层相同的延伸部。第一边缘区域7的超出芯层3的边缘的最大延伸部在图5中表示为X。

芯层的延伸部在图4中被示出为矩形。然而，可以提供定形状成平行四边形的芯层。

在替代性实施方式中，复合材料包括在芯层3外部在小面积中延伸的边缘区域28，如图4中的虚线区域28指示的。当由芯层3限定的区域限定要附接至正面的正面元件的区域时，虚线区域28可以足以附接至建筑物的正面(未示出)。虚线区域28的超出芯层3的边缘的延伸部在图4中表示为X。

图7示出了根据本发明的实施方式的容置件21。容置件21由如图4和图6中所示的复合材料1形成。第一边缘区域7根据权利要求2至5中的任一项已经重新形成为侧壁22，其中，第二覆盖片2形成容置件21的内底部23，并且第一边缘区域7形成容置件21的侧壁22。在图7中所示的实施方式中，第二覆盖片2是大致平坦的。术语平坦意味着垂直于第二覆盖片2的表面的变化量不多于第二覆盖片2的最大延伸部的10％地变化。如图7中所示，壁22的形成将确保通过壁22的形状提供足够的强度。容置件21的内底部23的强度由第一覆盖片1、第二覆盖片2和芯层3的夹层设置来提供。

图8示意性地示出了用于将粘合剂层4、5涂覆在覆盖片1、2上的方法。该方法包括使用涂覆头24，涂覆部头24在距第一覆盖片1和第二覆盖片2的距离Da处操作。涂覆头24包括槽25，粘合剂通过该槽25离开涂覆头，并且通过对涂覆头24内的粘合剂施加压力来迫使粘合剂穿过该槽25。粘合剂可以说是在使覆盖片1、2沿着方向30移动时被从涂覆头24挤出穿过槽25。在涂覆粘合剂层期间，粘合剂形成从槽至覆盖片1、2的连续的流。为了提供粘合剂层的截形端部，接下来的步骤是：其中，通过以下步骤来结束粘合剂的涂覆：使涂覆头在时间段T期间移动远离覆盖片距离D并且降低涂覆头24内的粘合剂上的压力P。距离D至少为粘合剂层4、5的厚度加上至少5mm，优选地至少7mm，并且时间段T小于5秒，优选地小于0.5秒。压力P降低到环境压力以下。这提供了粘合剂流的突然停止。在将粘合剂涂覆在覆盖片上期间，涂覆头与覆盖片1、2之间的距离Da通常小于0.2mm加上粘合剂层4、5的厚度。粘合剂层4、5的厚度通常为0.15至0.3。粘合剂被储存在贮存器26中。粘合剂上的压力由压力装置27提供。虚线示出了当粘合剂的涂覆已经终止时涂覆头24’、贮存器26’和压力装置27’所处于的位置。

图9是用于生产根据图1、图2、图4、图5和图6的实施方式的复合材料100的方法300的流程图。该方法包括下述步骤：在步骤301中，提供第一覆盖片1和第二覆盖片2；在步骤302中，将第一粘合剂层4涂覆在第一覆盖片1上，将第二粘合剂层5涂覆成与第二覆盖片2接触；在步骤303中，将呈单根纤维形式的植绒材料施加在粘合剂层中的一个粘合剂层上或两个粘合剂层上；将第一覆盖片设置成与第二覆盖片相邻，其中，第一粘合剂层面向第二粘合剂层，并且其中，纤维与第一粘合剂层以及第二粘合剂层接触；以及在步骤305中，使粘合剂层固化。第一粘合剂层4和第二粘合剂层可以以许多方式涂覆。然而，提供明确限定的芯层是重要的。纤维6可以是许多不同的材料，例如金属或塑料。在本领域中，如何将呈纤维6形式的植绒材料施加在表面上是众所周知的。纤维6将粘附至大致垂直于表面定向的粘合剂层。当第二覆盖片2设置成邻近于第一覆盖片1——其中，纤维6与第一粘合剂层以及第二粘合剂层2接触——时，仅需要粘合剂层的固化以形成复合材料100。纤维6将仅粘附至粘合剂层4、5。因此，芯层的延伸部将由粘合剂层限定。更优选地是，具有两个粘合剂层的相同延伸部。首要地，避免第一粘合剂层大于第二粘合剂层是重要的，因为这将导致纤维在一些区域中仅被粘附至第一覆盖片。在纤维被施加至两个粘合剂层的情况下，重要的是两个粘合剂层具有大致相等的延伸部。

在不脱离仅由所附权利要求限制的本发明的范围的情况下，可以以许多方式对所描述的本发明的实施方式进行修改。

复合材料当然可以具有除上述实施方式中已经示出的形状之外的其他形状。