多孔材料的受控制形成和设备的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及多孔材料和用于形成这种材料的方法和设备。
【背景技术】
[0002] 多孔材料具有不同的应用并且可用于包括航空航天、汽车、包装、建筑和其它行业 的许多行业。常见类型的多孔材料是发泡塑料。
[0003] 用于制造多孔材料的常见技术在塑料材料被固化之前在塑料材料内形成气体隔 室。典型已知的发泡技术涉及在材料制造过程期间使用在材料内形成气体隔室的起泡剂； 并且随后使发泡材料经受诸如热成形过程的成形过程，以得到所需的产品形状。
[0004] 在PCT公布文本WO 2012/162784中公开了其它多孔材料成形技术，该公布文本的 内容以引用方式并入本文中。如公开的，具有多孔结构的材料由诸如塑料颗粒的熔融拉伸 材料形成。熔融的可拉伸材料被压缩在拉伸表面之间并且被熔融以形成将材料附接到表面 的粘滞熔融层。通过使表面背离彼此移动来拉伸材料的熔融的中心部分。因此在其间形成 多孔结构。
[0005] 所得结构具有大体随机的大小、形状、分布和位置的孔。进一步控制孔的大小、形 状、分布和位置中的一个或多个将是理想的。
【发明内容】
[0006] 作为本发明的实施方式的示例，允许流体穿过拉伸表面中的孔进入软化的可拉伸 材料，以在孔所限定的位置处在可拉伸材料中的位置限定空隙。然后，硬化可拉伸材料，且 位置处的空隙由孔控制/限定。通常，孔和空隙之间存在一一对应关系。
[0007] 按照本发明的一方面，提供了一种形成多孔板的方法。所述方法包括:设置两个对 置表面，其中，所述两个对置表面中的至少一个表面包括贯穿其中延伸的孔;在所述两个对 置表面之间设置软化的可拉伸材料，其中，所述可拉伸材料附着于所述两个对置表面;使所 述软化的可拉伸材料与所述两个对置表面接触;使所述两个对置表面中的至少一个表面背 离另一个表面移动以拉伸所述两个对置表面之间的所述软化的可拉伸材料，同时允许流体 穿过所述孔进入所述软化的可拉伸材料，以在由所述孔限定的位置处在所述可拉伸材料中 限定空隙;硬化所述可拉伸材料，以形成所述多孔板。
[0008] 按照本发明的另一方面，提供了一种设备，所述设备包括:两个对置压板，其中，所 述两个对置压板中的至少一个压板包括贯穿其中延伸的孔;联动装置，其用于使所述两个 对置压板中的至少一个压板背离另一个压板移动以拉伸布置在所述两个对置压板之间并 且与所述两个对置压板接触的软化的可拉伸材料，同时允许流体穿过所述孔进入所述可拉 伸材料，以在由所述孔限定的位置处在所述可拉伸材料中限定空隙。
[0009] 按照本发明的又一方面，提供了一种聚合物板，所述聚合物板包括:对置的第一表 面和第二表面;硬化的被拉伸的聚合物芯，其在所述对置的第一表面和第二表面之间延伸； 多个空隙，其处在所述硬化的被拉伸的聚合物芯内的限定位置处;洞，这些洞均从所述对置 的第一表面和第二表面中的一个表面延伸到所述多个空隙中的相关的一个空隙。
[0010]在阅读了下面结合附图对本发明的特定实施方式的描述后，对于本领域的普通技 术人员而言，本发明的其它方面和特征将变得清楚。
【附图说明】
[0011]在只以举例方式示出本发明的实施方式的附图中，
[0012] 图1是作为本发明的实施方式的示例的用于通过拉伸形成多孔材料的设备的示意 性立式侧视图；
[0013] 图2是图1的设备的立体图；
[0014] 图3是图1的设备的一部分的示意性俯视平面图；
[0015]图4是示出施加热以熔融材料的图1的设备的示意性立式侧视图；
[0016] 图5A至图5C是作为本发明的实施方式的示例的在用于形成块体多孔板材的操作 中的图1至图4的设备的剖视图；
[0017] 图6是作为本发明的实施方式的示例的在用于形成块体多孔板材的操作中的装配 有阀板的图1至图4的设备的剖视图；
[0018] 图7是作为本发明的实施方式的示例的使用图1至图4的设备形成的多孔板的立体 图；
[0019] 图8A至图8C是用在图1至图4的设备中的替代压板的示意图；
[0020] 图9A至图9C是作为本发明的实施方式的示例的在用于形成多孔板的操作中的替 代设备的剖面侧视图；
[0021] 图IOA至图IOD是作为本发明的实施方式的示例的在用于形成多孔板的其它替代 设备的剖面侧视图；
[0022] 图11是附接有加固层的板的示意性侧视图；
[0023I图12示出压板的示例性布置；
[0024]图13是所得到的板的照片；
[0025]图14是示出用于分开图12的压板的力的曲线图；
[0026] 图15示出随着图12的示例中的熔融拉伸拉动速率的变化而变化的峰值拉伸力；以 及
[0027] 图16是示出随机开孔的多孔材料和规则的多孔材料的单轴压缩的曲线图。
【具体实施方式】
[0028] 本发明的示例性实施方式涉及如图1至图4中所示的用于形成多孔材料的方法和 设备10。示例性成形的多孔材料可采取块状多孔板材或板120的形式，如图6中描绘的。在图 1至图6的实施方式中，多孔材料可至少部分地由热塑性材料形成，因此可被熔融拉伸。
[0029] 如将变得清楚的，示例性多孔材料可另选地由热固性材料(例如，诸如环氧树脂、 聚酯、聚氨酯、酚树脂、环氧化物、合成橡胶等热固性聚合物或塑料)形成。
[0030] 如图1和图2中所示，大量的可拉伸材料100布置在设备10的具有上表面104的下压 板102和具有下表面108的上压板106之间。表面104和106大体是平坦的并且基本上平行，并 且在本文中可被称为拉伸表面。
[0031]可拉伸材料100可具有任何合适的形状或大小。可拉伸材料100可以由例如包含颗 粒的熔融可拉伸材料形成，如在图3中例示的。虽然描绘了大体球状的颗粒，但在不同的实 施方式中也可适用其它形状和其它材料的颗粒。例如，也可使用立方体或随机形状的颗粒。 另选地，可拉伸材料100可采取片、粉末、凝胶或块状材料的形式。
[0032]如指出的，可拉伸材料100可包括热塑性聚合物。然而，如应该理解的，可拉伸材料 指的是这样的材料，该材料具有相对高的粘性强度，使得软化的该材料能够在拉伸力的作 用下经受连续且大量的变形而不会断裂。熔融可拉伸的合适的可拉伸聚合物包括聚丙烯 (PP)和聚乙烯(PE)。如以下将变得清楚的，熔融可拉伸材料应该具有远高于室温的熔融温 度、熔融状态下的相对高的粘性、低熔融流动指数(MFI)或高熔融强度。如本领域的技术人 员可理解的，熔融流动指数、熔融流速和熔融指数经常可互换地用来表示相同的属性。 [0033] 例如，熔融强度为大约0.31N的聚丙烯(PP)可能是合适的。可根据ISO 16790测得 恪融强度（参见ISO 16790:2005Plastics-Determination of drawing characteristics of thermoplastics in the molten state(恪融状态下的热塑性材料的拉延特性的塑性-石角定），International Organization for Standardization(国际标准化组织））。
[0034] 可选地，可拉伸材料100可包括诸如短切纤维、碳纤维、铁、钢或其它合金纤维、玻 璃纤维、纳米颗粒等加固添加剂。可在进行熔融之前或者在此之后，在可拉伸材料100中添 加加固添加剂。例如，颗粒中可以已经嵌入有加固添加剂。另选地，可在软化可拉伸材料100 之后添加加固添加剂。
[0035] 可拉伸材料100可被压缩在压板102和106之间。颗粒可初始地被紧密装填或松散 装填在压板102和106之间以形成可拉伸材料100，如在图2中最佳示出的。装填的性质和程 度可取决于所需的产品。例如，松散装填的颗粒可提供不太致密的最终产品。颗粒应该充分 相互靠近，以限定可得到一体的最终产品的可拉伸材料100。
[0036] 可拉伸材料100应该还具有将使用所得产品的特定应用所需的性质，如本领域的 技术人员将理解的。可选地，可在可拉伸材料100中掺入不同的添加剂，如以下将进一步讨 论的。
[0037] 压板102和106可由任何合适的材料制成。例如，可使用诸如铝的金属。根据所使用 的可拉伸材料100,选择压板102的表面104和压板106的表面108,使得材料的熔融表面层充 分附着于表面104、108,这样的原因将是显而易见的。如果固态的可拉伸材料可以容易地与 表面104和108分开，那么这将是