專利名稱：具有壓實表面的泡沫塑料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)具有壓實表面的泡沫塑料的方法，涉及具有壓實表面的泡沫塑料和涉及本發(fā)明泡沫塑料的用途。
現(xiàn)有技術(shù)DE 19925787描述了一種通過用覆蓋層層壓從ROHACELL制備的泡沫塑料型而生產(chǎn)揚聲器膜的方法。覆蓋層用于增加強度。層壓在壓機中在大于160℃的溫度下和在＞0.4MPa的壓力下進行。關(guān)于沒有層壓上的覆蓋層，單獨的塑料泡沫模塑體的機械性能沒有任何描述。
DE2147528描述了具有多孔橫截面和整體封閉的皮層的模塑體，該模塑體通過向從丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯和醋酸乙烯酯生成的乳液聚合產(chǎn)物施加熱和壓力而形成。封閉皮層也可帶有裝飾性點綴。
DE2229465描述了具有整體透明窗的多孔模塑體。將從丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯生成的乳液聚合產(chǎn)物裝入到合適的模具中并通過在兩個加熱模板之間壓擠而在所需的位置成型為透明塑料。
在兩種情況下，都獲得具有高光澤的平滑表面。
EP272359描述了一種生產(chǎn)復(fù)合材料型體的方法，其中將從PVC或PU制備的泡沫塑料芯層壓和安裝入密閉模具中，該模具對應(yīng)于要生產(chǎn)的復(fù)合體。泡沫的膨脹壓力用于生產(chǎn)在泡沫和層壓材料之間的復(fù)合結(jié)構(gòu)。
目的從ROHACELL制備的塑料泡沫型體是已知的并由Rhm GmbH&Co.KG銷售。它們用于從ROHACELL制備的芯和覆蓋層生產(chǎn)部件。作為覆蓋層可使用任何已知的平面形體，該形體在為生產(chǎn)最終產(chǎn)物所需要的加工參數(shù)，如壓力和溫度時下是穩(wěn)定的。這些形體特別包括例如膜或箔，該膜或箔包括聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚氯乙烯、聚(甲基)丙烯酸甲酯，和/或金屬，如鋁。另外優(yōu)選可使用包括如下物質(zhì)的墊或網(wǎng)片(Bahnen)玻璃纖維、碳纖維和/或芳族聚酰胺纖維。作為覆蓋層也可使用具有多層結(jié)構(gòu)的網(wǎng)片。
例如，可優(yōu)選使用預(yù)浸料坯。這些預(yù)浸料坯是用可固化塑料預(yù)浸漬的網(wǎng)片，主要地是玻璃纖維墊或玻璃長絲織物，其可以通過熱壓而加工成模塑體或半成品。對此特別有所謂的GMT和SMC。在所有的濕法層壓法和濕法浸漬法例如VARI(真空輔助樹脂浸漬)，RTM(樹脂傳遞成型)、VARTM(真空輔助樹脂傳遞成型)、RLI(樹脂液體浸漬)、SCRIMP(Seemann復(fù)合材料樹脂浸漬模塑法)、DPRTM(差壓樹脂傳遞成型)或SLI(單行浸漬)中，液體樹脂潤濕泡沫塑料型體的表面并表面上侵入泡沫塑料型體的孔中，這樣導(dǎo)致樹脂損失和附加的重量。
由碳纖維增強的塑料也是已知的，這些塑料特別適于作為覆蓋層。
覆蓋層的厚度優(yōu)選為0.05-10mm，優(yōu)選0.1-5mm和非常特別優(yōu)選0.5-2mm。
為改進粘附作用，還可使用粘合劑。
要施涂的粘合劑數(shù)量是一個問題。在通常的應(yīng)用中，粘合劑的數(shù)量是接合面的約500g/m2。對于其中重量是關(guān)鍵的應(yīng)用，這是一個問題，這是由于一部分粘合劑侵入泡沫塑料孔中并不能用供用于形成粘合層。
迄今為止對于此問題的解決方案是在粘合劑施涂之前的操作步驟中，用輕薄的刮涂物料使泡沫塑料表面平滑。
然而，由于它要求另外的操作步驟，此方法是不利的。
因此，本發(fā)明目的是提供一種塑料泡沫型體，該泡沫型體在相同粘合力下具有降低的樹脂吸收，或當(dāng)泡沫芯用作“fly-away-tool”時具有降低的樹脂吸收。
解決方案對本發(fā)明方法重要的泡沫塑料型體由聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫組成。
寫法(甲基)丙烯酰包括甲基丙烯酰、丙烯酰及兩者的混合物。
用于膜的芯層的聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫包含可由通式(I)表示的重復(fù)單元 其中R1和R2相同或不同，是氫或甲基，和R3是氫或含有最多至20個碳原子的烷基或芳基，其中優(yōu)選氫。
結(jié)構(gòu)(I)的單元優(yōu)選構(gòu)成聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫的多于30重量％，特別優(yōu)選多于50重量％，非常特別優(yōu)選多于80重量％。
可以根據(jù)本發(fā)明使用的硬質(zhì)聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫塑料的生產(chǎn)是已知的，例如已經(jīng)公開于GB專利1078425和1045229，DE專利1817156(＝US專利3627711)或DE專利2726259(＝US專利4139685)。
例如，特別可以從相鄰的(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯腈單元，在加熱到150-250℃時通過環(huán)化異構(gòu)化反應(yīng)而形成結(jié)構(gòu)通式(I)的單元(參照DE-C 1817156，DE-C2726259，EP-B 146892)。通常首先在自由基引發(fā)劑存在下，在低溫，如30-60℃下，聚合單體并隨后加熱到60-120℃而生產(chǎn)前體，其然后由存在的發(fā)泡劑，通過加熱到約180-250℃而發(fā)泡(參見EP-B 356714)。
為此，例如可以首先形成共聚產(chǎn)物，該共聚產(chǎn)物優(yōu)選以2∶3至3∶2的摩爾比包含(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯腈。
這些共聚產(chǎn)物可另外使用其它共聚單體，如丙烯酸或甲基丙烯酸的特別地與含有1-4個碳原子的低級醇形成的酯、苯乙烯、馬來酸或其酸酐、衣康酸或其酸酐、乙烯基吡咯烷酮、氯乙烯或偏二氯乙烯。共聚單體的含量應(yīng)不超過30wt％，優(yōu)選10wt％，該共聚單體不可以或只是很難以環(huán)化。
以同樣已知的方式，可以有利地使用的其它單體是少量交聯(lián)劑，如丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸烯丙酯、二丙烯酸乙二醇酯或二甲基丙烯酸乙二醇酯，或丙烯酸或甲基丙烯酸的多價金屬鹽，如甲基丙烯酸鎂。用量比例可以是例如0.005-5wt％。
前體可另外包含常規(guī)的添加劑。這些物質(zhì)特別包括抗靜電劑、抗氧劑、脫模劑、阻燃劑、潤滑劑、染料、流動改進劑、填料、光穩(wěn)定劑，和有機磷化合物，如亞磷酸酯或膦酸酯，顏料、風(fēng)化穩(wěn)定劑和增塑劑。
使用的聚合引發(fā)劑包括對于甲基丙烯酸酯的聚合常用的那些，例如偶氮化合物，如偶氮二異丁腈，以及過氧化物，如過氧化二苯甲?；蜻^氧化二月桂酰，或還有其它過氧化物化合物，如過辛酸叔丁酯或過縮酮，以及非必要地，氧化還原引發(fā)劑(在此方面參照H.Rauch-Puntigam，Th.Vlker，Acryl-und Methacrylverbindungen[丙烯酸類和甲基丙烯酸類化合物]，Springer，Heidelberg，1967或Kirk-Othmer，化學(xué)技術(shù)百科全書，第1卷，第286頁及后面幾頁，JohnWiley&Sons，紐約，1978)。聚合引發(fā)劑的使用數(shù)量優(yōu)選為0.01-0.3wt％，基于起始材料計。也可以有利地結(jié)合具有在時間和溫度上不同的分解性能的聚合引發(fā)劑。高度合適的例如是同時使用過新戊酸叔丁酯，過苯甲酸叔丁酯和過2-乙基己酸叔丁酯。
為在向含酰亞胺基團的聚合物的轉(zhuǎn)化期間將共聚產(chǎn)物發(fā)泡，以已知方式使用發(fā)泡劑，該發(fā)泡劑在150-250℃下通過分解或蒸發(fā)形成氣相。含有酰胺結(jié)構(gòu)的發(fā)泡劑，如脲、單甲基脲或N，N’-二甲基脲、甲酰胺或單甲基甲酰胺在分解時釋放氨或胺，該氨或胺可引起另外形成酰亞胺基團。然而，也可以使用無氮發(fā)泡劑，如甲酸、水或含有3-8個碳原子的一元脂族醇，如丙醇、丁醇、異丁醇、戊醇或己醇。反應(yīng)批料中使用的發(fā)泡劑的通常數(shù)量是約0.5-8wt％，基于使用的單體計。
例如，可以通過如下步驟獲得可以非常特別優(yōu)選使用的聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料1.在一種或多種引發(fā)劑以及非必要地其它常規(guī)添加劑存在下，通過自由基聚合而生產(chǎn)聚合產(chǎn)物板，這些添加劑以上已舉例列出，由如下物質(zhì)組成(a)由40-60wt％甲基丙烯腈，60-40wt％甲基丙烯酸，和非必要地，基于甲基丙烯酸和甲基丙烯腈的總量為最多至20wt％的其它單官能的烯屬不飽和單體組成的單體混合物，(b)0.5-8wt％由甲酰胺或單甲基甲酰胺和在分子中含有3-8個碳原子的一元脂族醇組成的發(fā)泡劑混合物，(c)由(c.1)和(c.2)組成的交聯(lián)劑體系，(c.1)0.005-5wt％在分子中含有至少兩個雙鍵的能夠自由基聚合的烯屬不飽和化合物，和(c.2)1-5wt％在單體混合物中溶解的氧化鎂，2.在200-260℃的溫度下將板材發(fā)泡得到聚甲基丙烯酰亞胺板，并然后3.分兩個步驟熱處理，其中第一個步驟由在100-130℃下的2-6小時組成，和第二個步驟由在180-220℃下的32-64小時組成。
具有高熱變形穩(wěn)定性的聚甲基丙烯酰亞胺可另外通過聚甲基丙烯酸甲酯或它的共聚物與伯胺反應(yīng)而獲得，它同樣可以根據(jù)本發(fā)明使用。此聚合物類似的酰亞胺化的很多種例子，可以代表性地提及US4246374、EP216505A2、EP860821。在此通過使用芳基胺(JP05222119A2)或通過使用特殊的共聚單體(EP561230A2，EP577002A1)可達到高熱變形穩(wěn)定性。然而，所有這些反應(yīng)得不到泡沫而是得到固體聚合物，要獲得泡沫必須在單獨的第二個步驟中將該聚合物發(fā)泡。用于此目的的技術(shù)也是本領(lǐng)域已知的。
硬質(zhì)聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫也可以商業(yè)獲得，例子是購自RhmGmbH的ROHACELL，它可以以各種密度和尺寸提供。
在壓實之前聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫的密度優(yōu)選是20kg/cm3-180kg/cm3，特別優(yōu)選50-110kg/cm3。
在壓實之前，泡沫塑料型體的厚度為1-1000mm，特別地5-500mm，和非常特別優(yōu)選10-300mm。
在本發(fā)明的主題方面，成功地通過在壓機中施加壓力和熱而壓實泡沫塑料的表面。
這一般通過所謂的熱壓模塑工藝而實現(xiàn)。這些工藝是本領(lǐng)域公知的，其中也包括特殊的實施方案，如雙帶擠壓模塑、SMC擠壓模塑和GMT擠壓模塑。擠壓模塑過程優(yōu)選使用墊片，所謂的擋板。這些使得容易調(diào)節(jié)芯層的期望的壓實度，但不希望由此對本發(fā)明進行限制。
要在壓機中施加的壓力是泡沫塑料的靜止壓縮強度的約30％。這些數(shù)據(jù)可在相應(yīng)的ROHACELL型號的數(shù)據(jù)紙中得到。
壓機的溫度是180℃-240℃?？梢酝ㄟ^加熱過程的持續(xù)時間確定表面壓實的程度。
-如果加熱塑料泡沫型體的邊緣區(qū)域，則獲得薄的壓實區(qū)。
-如果加熱整個塑料泡沫型體，則獲得完全壓實。
在每種情況下獲得平滑表面。必須施涂的粘合劑數(shù)量從約500g/m2降到小于50g/m2。
通過改變壓機中施加的壓力和由此隨后對塑料泡沫型體表面的不同的壓實度，可以在寬限度內(nèi)調(diào)節(jié)樹脂吸收，例如在300g/m2至100g/m2。
與未壓實泡沫塑料比較，本發(fā)明的泡沫塑料在低的重量下具有更高的剛度。在抗沖擊行為方面也有改進，即根據(jù)DIN 5342測定的表面壓縮強度大于未壓實的泡沫塑料。
本發(fā)明泡沫塑料型體的平滑表面首次使得可以使用本發(fā)明的泡沫塑料型體作為纖維復(fù)合組件中的可失去芯。
目前由于泡沫塑料表面的多孔結(jié)構(gòu)而不能或只能很困難地除去芯，使得該芯經(jīng)常留在原位。現(xiàn)在本發(fā)明的泡沫塑料允許從成品層壓組件的內(nèi)部除去芯。
生產(chǎn)實施例實施例1壓機中將ROHACELL表面壓實1.加熱壓機(接近發(fā)泡溫度)2.裝入冷泡沫
3.閉合壓機至產(chǎn)生接觸壓力(0到產(chǎn)生冷壓實的壓力，對于ROHACELL理想地為約壓縮強度的30％)4.通過壓力的后調(diào)節(jié)和因此進一步的閉合，力控制的壓機壓實加熱的表面。冷的內(nèi)部區(qū)域保持形狀穩(wěn)定并且不被壓實。
5.由插入的墊片規(guī)定所需的最終厚度(成型度)6.達到最終厚度后，冷卻壓機并因此冷卻ROHACELL。在此重要的是在取出之后ROHACELL是尺寸穩(wěn)定的。
實施例2通過壓機中后膨脹將ROHACELL表面壓實1.用墊片和ROHACELL配備冷或熱(高于發(fā)泡溫度)壓機，其中兩者的厚度大約相同。必須以一定的方式調(diào)節(jié)壓力使得壓機不會由于后發(fā)泡的ROHACELL的反壓力而打開或改變墊片的位置。
2.如果希望采用初始冷的壓機運行工藝，則這時要加熱壓機到高于發(fā)泡溫度。
3.如果通過后膨脹達到所需的表面壓實度，則將壓機在閉合狀態(tài)下冷卻。在此重要的是在取出之后ROHACELL是尺寸穩(wěn)定的。
實施例3通過在模具中后膨脹將ROHACELL表面壓實1.用ROHACELL配備冷或熱(高于發(fā)泡溫度)模具，其中厚度大約與模腔的相應(yīng)。
2.閉合模具，并且如果使用冷模具，則這時加熱至高于發(fā)泡溫度。
3.如果通過后膨脹達到所需的表面壓實度，則必須將模具在閉合狀態(tài)下冷卻。在此重要的是在取出之后ROHACELL是尺寸穩(wěn)定的。
實施例4將ROHACELL連續(xù)表面壓實1.用合適的加熱措施(加熱板、輻射源、微波、熱空氣、熱輥等)連續(xù)(接近發(fā)泡溫度)加熱ROHACELL。
2.在下游，通過在表面上的壓力(冷軋輥、輥筒等)將ROHACELL表面壓實。同時或在下游，必須足夠冷卻ROHACELL直至達到尺寸穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)表面壓實的泡沫塑料的方法，其特征在于，從市售的均勻泡沫塑料模塑體，通過加熱和施加壓力而獲得該泡沫塑料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，作為市售的均勻泡沫塑料模塑體，使用聚(甲基)丙烯酰亞胺泡沫塑料。
3.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，成型溫度是170℃-250℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，成型溫度是200℃-240℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，成型溫度是180℃-200℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，成型工藝期間的壓力是0.1MPa-16MPa。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，成型工藝期間的壓力是0.1MPa-1MPa。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，成型工藝期間的壓力是1MPa-7MPa。
9.由權(quán)利要求1-5中任一項的方法獲得的表面壓實泡沫模塑體，其特征在于，樹脂吸收量小于500g/cm2，并且根據(jù)DIN 5342測量的表面壓縮強度至少為0.4MPa。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的表面壓實泡沫塑料型體在夾芯結(jié)構(gòu)中作為可失去芯的用途。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的表面壓實泡沫塑料型體用于生產(chǎn)水上、陸地、空中交通工具和宇宙飛行器的用途。
12.水上、陸地、空中交通工具和宇宙飛行器，其特征在于，其使用根據(jù)權(quán)利要求9的表面壓實泡沫塑料型體而生產(chǎn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的表面壓實泡沫塑料型體用于生產(chǎn)水上、陸地、空中交通工具和宇宙飛行器的部件的用途。
14.用于生產(chǎn)水上、陸地、空中交通工具和宇宙飛行器的部件，其特征在于，從根據(jù)權(quán)利要求9的泡沫塑料生產(chǎn)這些部件。
15.根據(jù)權(quán)利要求9的表面壓實泡沫塑料型體用于在機械制造中生產(chǎn)夾芯結(jié)構(gòu)的用途。
16.據(jù)權(quán)利要求9的表面壓實泡沫塑料型體用于在體育器械制造中生產(chǎn)夾芯結(jié)構(gòu)的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)具有壓實表面的ROHACELL
文檔編號C08J9/00GK1653120SQ03811252
公開日2005年8月10日 申請日期2003年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月12日
發(fā)明者U·朗, R·戈杜爾迪格 申請人:羅姆兩合公司