新型复合材料及其生产方法

新型复合材料及其生产方法
【专利摘要】本发明涉及新型复合材料，其由基于天然、矿物或植物来源的纤维的基材，和由水基树脂和发泡剂的基体形成的混合物组成。更特别地，涉及构成这些新型复合材料的各种组分的性质和比率。本发明也涉及一种自该构成组分开始制备这些新型复合材料的生产方法，和所述方法的不同步骤的特征。
【专利说明】新型复合材料及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及基于纤维材料和树脂的复合材料领域。更特别地，本发明涉及由天然纤维材料和水性树脂制备的复合材料领域。
【背景技术】
[0002]目前，复合材料经常用于或多或少的专业应用。这些复合材料通常起始于织物或非织物、有机或无机吸收性材料用热固性树脂浸溃以已知的方法生产。申请EP0041054尤其描述了这种材料的形成。某些复合材料特别地由浸溃有基于脲醛树脂、酚醛树脂、间苯二酚-甲醛树脂或三聚氰胺-甲醛树脂结合物的热固性树脂的玻璃纤维、矿物纤维、纤维素或聚酯纤维组成。
[0003]通常，这些材料的制备包括将吸收性材料的纤维浸溃于树脂例如酚醛树脂的溶液，其中分散有由包含例如异丁烷型发泡剂的偏二氯乙烯/丙烯腈型聚合物材料组成的微球。
[0004]特别地，在欧洲专利申请EP0102335的文本的实施例中尤其描述了使用纤维素纤维生产复合材料的方法，所述方法包括将微球与纤维素悬浮液混合。在脱水之后，纤维素网络被砑光和加热至120°C以引发膨胀。该膨胀的材料用酚醛树脂的水溶液浸溃，然后通过微波干燥和然后树脂被交联。
[0005]该申请描述的方法提供如下优点:该复合材料可以以两步生产，这样能够在一定程度上随着时间延展。相反地，其要求两个烘烤(baking)阶段，第一阶段用于引发微球反应，其起发泡剂作用和引发材料膨胀，和第二阶段用于使树脂交联和赋予材料刚性。因此在该方法的应用方面有些复杂。
`[0006]因此需要一种替代的较简单的方法，以此方法更容易地生产复合材料特别是基于天然纤维的复合材料。

【发明内容】

[0007]为了此目的，本发明涉及一种复合材料，由以下组分组成:
[0008]-具有毛毡结构的天然纤维的基材，所述毛毡通过提供附加的聚乙烯纤维在其两面被针刺(needle-punched)；
[0009]-为完全浸溃所述基材而配置的由水基树脂形成的热固性基体；
[0010]-分散在基体中的发泡剂，其通过加热至给定温度来引起(导致)其膨胀，该发泡剂与热固性基体形成通过浸溃而结合基材的水性混合物。
[0011]根据本发明，限定使用的基材和热固性基体的重量比率以获得干燥后具有下述重量比率的浸溃过的基材:
[0012]-60%-80%的纤维，
[0013]-40 % -20 % 的树脂。
[0014]进一步，在水性混合物中发泡剂的重量比率为10% -15%。[0015]根据本发明的材料的优选实施方式，该基材为玄武岩纤维的毛毡。
[0016]根据该实施方式的优选的变型，用于形成基材的玄武岩构成的纤维含有至少等于15被％比率的橄榄石。
[0017]根据优选的实施方式，构成基体的树脂是酚醛树脂。
[0018]根据替代的实施方式，该树脂构成的基体获得自生物源。
[0019]根据优选的实施方式，该发泡剂由用聚合物薄膜涂覆的烃的微球形成。
[0020]根据该实施方式的优选的变型，该发泡剂的烃为异丁烷。
[0021]根据优选的实施方式，该发泡剂是混合在水基树脂中的酵母。
[0022]根据优选的实施方式，根据本发明的材料包含以下列重量比率的纤维基材和热固性基体(水基):
[0023]-纤维:30%
[0024]-基体:70%。
[0025]根据前述实施方式的替代实施方式，根据本发明的材料包含以下列重量比率的纤维基材和热固性基体(水基):
[0026]-纤维:40%
[0027]-基体:60%。
[0028]根据优选的实施方式，根据本发明的材料进一步包含浸入在基体中的抗菌剂。
[0029]根据优选的实施方式，根据本发明的材料进一步包含至少一种浸入在基体中的着色剂。
[0030]本发明也涉及生产根据本发明的复合材料的方法，所述方法主要包括以下步骤:
[0031]-第一步，用水性混合物浸溃纤维基材，浸溃通过重力喷涂至基材的至少一个表面上和班光(calendering)来实施，
[0032]-第二步，将浸溃过的基材脱水，该脱水通过烘烤所述浸溃过的基材和强制通风来实施，该烘烤通过将浸溃过的基材循环交替暴露于20°C以上的正温度和_5°C以下的负温度来实施，
[0033]-第三步，发泡剂的激活，通过升高浸溃过的并脱水的基材的温度来激活膨胀，并对基材施加体积限制，
[0034]-第四步，除去所生产的材料中捕获的可挥发物质，在膨胀的开始和/或结束时，通过施加所生产的材料的表面减压阶段来实施该除去。
[0035]根据优选的实施方式，该第二脱水步骤由以下组成:将浸溃过的基材置于人工气候室(climate chamber)中，和使其经受保持在25°C _28°C的温度和然后保持在大约等于-10°C的温度的交替循环。
[0036]根据变型的实施方式，该膨胀步骤和减压步骤延迟一段时间来实施，将该浸溃过的并脱水的基材在适合保持其湿度水平恒定的包装中储存。
[0037]根据变型的实施方式，根据本发明的方法通过最后的稳定化步骤来完成，在此期间，该生产的材料在室温下保持水平直到其温度自然返回至室温。
[0038]根据优选的实施方式，该第三步骤膨胀通过使该材料经过热应力机以应用反压力来限制加热引起的膨胀来实施，并包括下述操作:
[0039]-预热该压力机，[0040]-将用于控制要生产的复合材料的元件的厚度和几何形状的设备置于该压力机的两个压板之间；
[0041]-在该压力机的底压板和该浸溃过的基材的上表面上放置脱模剂；
[0042]-施加压力至该压力机，施加的压力值取决于膨胀后的元件具有的厚度。
[0043]根据变型的实施方式，在第三步骤中使用的脱模剂为羊皮纸。
[0044]根据变型的实施方式，通过压力机应用的压力值是预先记录在压力机的操作控制系统中的值。
[0045]根据优选的实施方式，该通过压力机施加的压力值为75-200吨。
[0046]根据本发明的方法的一个特殊实施方式，所生产的材料的元件通过将该浸溃过的基材模塑而获得，该浸溃过的基材在其模具中被引入压力机中，由压力机施加的压力通过施加在模具的上部和下部的压力的转移而被传输至基材。
[0047]由于固有的特性，根据本发明的材料可以有利地用于制备隔热和防火元件，特别是在航空领域，在该领域中减少飞机上的重量是不变的当务之急。因此根据本发明的材料可以有利地用于制备:
[0048]-安装在飞机或直升机的结构上的检测舱口和使检测所述结构的某个部件的内部称为可能，
[0049]-用于组织交通工具尤其是飞机(客舱和驾驶员座舱)内部的内部间隔物，用于保持所述间隔物在适当的位置上的主要产品(staple)(用于固定至地板或天花板的元件)或用于装备这些相同交通工具的家具的元件，
[0050]-盖、尤其是允许进入飞机或直升机的引擎的轴的盖的热保护涂层，
[0051]-用于引擎短舱(enginepod)的热保护的元件，
[0052]-用于保护和运输对热应力敏感的物体的包装，
[0053]-用于隔离噪音，隔音，隔热和机械隔离的核心材料。
[0054]本发明的特征和优势通过下述说明会更好的理解，其基于如下的附图:
[0055]-图1，生产根据本发明的复合材料的方法的步骤序列的基本流程图；
[0056]-图2，根据本发明的方法的浸溃步骤的优选实施方式的示意图。
[0057]-图3，在根据本发明的方法的脱水步骤的优选实施方式的情况下使用的烘烤的交替循环的基本时间示意图。
[0058]-图4，涉及在根据本发明的方法的膨胀步骤期间应用至浸溃过的并脱水的基材上的温度选择的示意图。
[0059]-图5和6，根据本发明的方法的膨胀步骤的应用的示意图。
[0060]-图7和8，在生产小厚度复合材料的元件的情况下和在生产较大厚度的复合材料的元件的情况下，描述了用于基材膨胀步骤和除去基材中的可挥发物质步骤的顺序的原理的时间示意图。
[0061]-图9，生产根据本发明的复合材料的方法的步骤顺序的变型(应用于复合材料的厚元件的生产)的基本流程图。
[0062]根据第一个目的，本发明因此涉及新型复合材料，其包括载体、用由一种或多种热固性树脂和发泡剂形成的混合物浸溃的由天然来源的纤维形成的基材。
[0063]根据本发明，天然来源的纤维为以毛毡形式的矿物或植物纤维，特别是玄武石纤维，亚麻纤维，大麻纤维，玉米纤维，向日葵纤维，或竹纤维。该根据本发明可使用的天然纤维可以至多30%源自可循环材料。
[0064]毛毡应被理解为非织物生产的片，由特定方向取向的或无规的纤维的薄膜或层组成。所述毛毡可以以所有方式赋予其足够的孔隙率以被浸溃。
[0065]以毛毡形式的天然纤维的使用有利地允许纤维的体积膨胀(即以三维方式)。因此该纤维能够贯穿基材的厚度均一分布，因此确保最终产品的均一性。进而该体积膨胀对所形成的复合材料的机械强度和噪音隔离、隔音和热性能有贡献。使用毛毡也意味着只要求一个烘烤阶段，与EP0102335相对照，因此限制了能量消耗。 [0066]应注意用于生产毛毡的天然来源的纤维通常通过分离纤维而获得，这使得它们的湿度水平完全随机。该非常多变的水含量意味着它们的使用是特殊的，相对于经常用于制备复合材料的纤维，例如玻璃纤维。实际上，如果使用的生产方法没有考虑纤维湿含量的可变性，那么水的存在会强烈地影响最终产品的可再现性。从而天然来源的纤维的使用要求去除水蒸气，这不是经常用于复合材料的玻璃或纤维素纤维的情况。因此，在EP0041054和EP0102335中描述的方法不能同样用于天然纤维。
[0067]如上所述，用于制备根据本发明的复合材料的基材的纤维是天然来源的纤维，其中我们可以明确提到的是玄武岩，亚麻，大麻，向日葵，竹子或玉米。然而，当需求的最终产品以优异的耐热性和耐高水平的机械应力为特征时，使用的纤维优选为玄武岩纤维。实际上，在较低温度下发生的热流的作用下降解的植物来源的纤维不适合作为打算承受高热应力环境的最终材料的成分。
[0068]根据本发明的适合高热应力环境的材料的优选的实施方式，使用来源于乌克兰的玄武岩纤维，或默认情况下来源于俄罗斯的玄武岩纤维，其特别地以相对高水平的橄榄石为特征，典型地在15%以上(重量百分比)。该橄榄石水平有利地是使通过纺丝得到纤维的直径均一性成为可能，并且赋予这些纤维在机械强度和耐热性方面有利的性能。
[0069]因此，该使用的玄武岩纤维优选具有如下表1所示的特征。
[0070]表1:玄武岩纤维的特征
[0071]
M [I
平均直径13
橄榄石水平15-25%
?1350V

破坏应力1500-2000~MPa
弹性模量~82-110GK
断裂伸长率5-7%
密度2.7g/cm3[0072]在根据本发明的复合材料的优选的实施方式中，使用的毛毡是Basaltex公司提供的那些和更具体地各自具有480和780g/m2的重量的4 / 120级和6 / 130级范围的BCFFibers Needlefelts / Mats。
[0073]根据本发明，为了确保在膨胀的复合材料的生产循环期间毛毡的完整性，使用的毛毡优选在两面都被针刺，使用的毛毡优选在两面进而通过已知的技术都被针刺。优选，通过提供附加的聚乙烯纤维来实施针刺。
[0074]进而，应注意为了控制用树脂浸溃该毛毡(纤维在三个空间方向上的最佳润湿)的工艺的显而易见的原因，纤维的所有事先的表面处理例如润滑是被禁止的。
[0075]根据本发明，用于制备复合材料的树脂优选是水基树脂，例如苯酚型树脂和尤其是酚醛树脂。有利地，这些树脂特别地提供良好的性能以赋予最终复合材料优异的耐热性。实际上，当它们暴露于热时，化学变化的剧烈吸热现象在它们的表面上产生含碳保护层，其作为对该热传输的阻碍。进而，当它们消耗时，这些树脂不产生有毒烟雾，这允许它们用于装备载客的交通工具的用于客舱的内部设备。
[0076]或者，所使用的树脂可以是获得自生物源的水基天然树脂，例如植物来源(葡萄鞣酸)的木树脂或酚醛树脂。
[0077]根据本发明，使用的树脂的粘度适合于用于制备材料的毛毡的密度，以使贯穿厚度均匀地浸溃所述毛毡。粘度不适合的树脂的使用导致不均一的或树脂的重量百分比与纤维的重量百分比的比率远离赋予最终产品所要求的机械、热和声学特征的值的最终产品的形成。
[0078]因此，可以注意到，作为指导，具有300mPa.s粘度的树脂提供具有780g/m2密度的玄武岩毛租的均一的浸溃。
[0079]应注意，如果必要`，为了调整粘度水平，可以添加水至其中。
[0080]根据本发明，发泡剂可以选自经常用于这种类型应用的发泡剂。在本发明的优选实施方式中，发泡剂优选由Akzo Nobel公司销售的Expancel?型微球组成。该发泡剂也可以为异丁烷型或否则可以选自天然酵母或化学膨松剂。
[0081]通常，根据本发明的复合材料包含20wt % -60wt %的天然来源的纤维和40wt% -80wt%的树脂+发泡剂的混合物。
[0082]发泡剂通常为该最终复合材料的5wt% -25wt%。
[0083]按重量从组合物的角度看，根据本发明的复合材料包含以毛毡形式的大约30wt%的天然纤维和70wt %的由树脂和发泡剂组成的混合物。该树脂和发泡剂的混合物就其部分大约由80 %的树脂和20 %的发泡剂组成。
[0084]因此，按照这些比率，使用下面描述的生产方法，生产的复合材料与常规使用在目标应用(飞机的客舱铺位，热盒和间隔物，飞机的检查舱口等)中所生产的材料(木材，塑料，层合板，蜂窝，铝条等)相比，有利地具有下列特征:
[0085]-纤维良好的均一性，在三个轴上给出均一的膨胀。该均一性由在材料的三维方向上的纤维几乎一样的浓度的(任意)分布来定义；
[0086]-可变的密度，在生产中在20kg/ m3-1500kg / m3之间可调整。因此根据预期的应用改变密度允许减少飞机上的重量；
[0087]-可变的厚度，在生产中在2mm-150mm之间可调整；[0088]-机械特征遵守标准NFEN IS0844 (耐破碎性)和NF EN IS0179-1 (简支梁冲击强度):该材料可以设想为结构元件，尤其是在用于客运的交通工具的舱室的内部设备的某些应用中，例如获得的材料的强度特征和外观适合于制备民用飞机的舱室家具的用途引人注目；
[0089]-热和声学特征使其适合用于任何类型的要求优异的热衰减(包括防火应用)和/或声衰减能力的应用的用于热和声的阻隔材料。根据本发明的复合材料尤其能够用于制备满足目前在各种活动领域中例如尤其是空运中的火焰/烟雾规范的结构，特别是标准IS02685(1998版)或标准FAA AC20-135，或甚至在后者标准的意义上的防火结构，它们的耐火性是随所用材料的厚度和密度变化而变化；
[0090]-与使用天然纤维特别是玄武岩纤维相关的易去除性，这是因为本身的物理特性(纺丝纤维的最小直径，在纤维长度方向几乎不会破碎)不会对材料的使用者的健康构成危险(纤维直径在能呼吸的界限上面)和因此由本发明的复合材料生产的物体在其寿命终结时人们可以进行分解操作。
[0091 ] 进而，根据本发明的复合材料不损害无线电波的传输并且因此能够用于传送器和接收器的保护，例如在雷达设备中。
[0092]相反地，用在规定范围之外的成分比率生产的复合材料具有不同的性能特征。
[0093]例如，纤维的重量比在20%以下的材料不再具有足够的机械特性以适应如结构材料的应用，甚至在不要求高水平机械强度的应用中。
[0094]进而，纤维的重量比在40%以上的材料不具有足够的密度特性(膨胀之后)，因此其会降低材料耐破碎的能力。
[0095]在特殊的实施方式中，根据本发明的复合材料可以包含除上述描述的那些之外的组分，其目的是赋予其附加的性能，例如耐化学品污染性或增加或降低其电阻率，或甚至外观特征。这些组分特别地可以添加至树脂和发泡剂的水性混合物中，尤其是例如当它们是分散在水相中的抗菌剂(月桂基-二甲基-苯甲基氯化铵型)或有机金属颜料(着色剂)时。
[0096]根据本发明的复合材料也可以包含通常用于所设想的应用的其他的材料和添加剂:脱模剂，和特别地植物来源的纤维的防火产品。
[0097]应注意，根据本发明生产的复合材料可以具有非常可变的密度，如上面提到的。因此，对于组分的给定重量，密度与最终产品的厚度成反比。因此，记住根据本发明生产的材料的厚度可以具有2mm-150mm的厚度，材料的密度可以在75的比率下变化，并且因此可以为 20kg / m3-1500kg / m3。
[0098]也应该注意到，在本发明的情况下，所生产的材料的板的密度也可以通过改变引入混合物的发泡剂的比率来调整。理想地，对于大厚度的元件该发泡剂的比率名义上固定在15% (水溶液的重量百分比)并且对于中厚度的元件可以降低到12%。
[0099]根据本发明的复合材料，如上所述，使用如下所述的独创的方法制备，并且通过图1的流程图概括。依据本发明，所使用的生产方法包含下列步骤:
[0100]-第一步11，用热固性树脂和发泡剂的水基混合物浸溃纤维毛毡构成的基材，
[0101]-第二步12，将浸溃过的基材的脱水，
[0102]-第三步13，该浸溃过的并脱水的基材的膨胀，[0103]-第四步14，除去包含在所形成的复合材料中的水蒸气。
[0104]根据本发明，这些四个生产步骤优选随后还有一个最终步骤15，对该四个生产步骤结束后获得的所生产的材料进行稳定化。
[0105]如图2中所示，步骤11浸溃纤维构成的基材21可以在重力下通过倾倒树脂和发泡剂的混合物至基材上来实施，如箭头23所指示，或通过浸入在水相的(未显示)树脂和发泡剂的混合物的浴中来实施。其包括砑光步骤。在此情况下，毛毡内的树脂的重量比率或浸溃度随树脂/发泡剂混合物的流速、砑光机的辊24和25的中心距离和毛毡的进料速率变化而变化。理想地，浸溃使用2米/每分钟的纤维增强物的进料速率来实施。当使用高密度毛毡时，可以实施两个连续的浸溃次数(在两边)，以促进对该纤维增强物中心的浸溃。
[0106]或者，纤维毛毡的浸溃也可以通过RTM(树脂传递模塑)工艺来实施，其允许具有复杂几何形状和功能化的整体元件的生产(例如设备集成或测量传感器)，因此在目标应用领域中限制机械的集成操作。
[0107]浸溃步骤的结束后，得到用树脂/发泡剂混合物浸溃过的基材22，其具有大约如下的重量比率:
[0108]70 %的树脂/发泡剂混合物，
[0109]30 %的纤维增强物。
[0110]在膨胀步骤13之前，使浸溃过的基材22脱水的第二步12，包括将浸溃过的基材22的水含量调整至理想地在IOwt % _13被％之间的值，通常知道脱水后在8% -15%的湿度水平适合根据本发明的方法的下一个步骤的应用，脱水步骤结束后的浸溃过的基材22的湿度水平取决于其厚度。
[0111]根据本发明，使浸溃过的基材脱水的步骤12可以通过换气通风或在受限环境下的蒸发/浓缩等简单的蒸发来实施，以不破坏纤维的结构。
[0112]然而，在该脱水步骤12的优选实施方式中，使预先放置在多孔载体上例如金属格栅上的该浸溃过的基材22在具有内部通风系统的人工气候室中保持大约24小时的时间，其中，如图3所示，其经历加热31和冷却32的一系列的循环，材料被冷却和加热的温度优选在-10°C至+25°C变化。
[0113]因此，在脱水步骤12结束后，该浸溃过的基材具有可控的水含量，这使得实施接下来的膨胀步骤13和除去水蒸气步骤14成为可能。因此，然后立即进行接下来的步骤13和14是可能的并且完成材料的生产。或者，推迟生产的完成和推迟第三和第四步骤的应用成为可能，而进行该浸溃过的并脱水的基材的储存111。然而，该浸溃过的并脱水的基材然后必须以所获得的湿度水平不变的方式包装。
[0114]应注意，通常优选以最终材料需要的方式将该浸溃过的基材脱水。在此情况下，该浸溃过的基材被脱水，而其安装在对应于该方式的模板中，所有的都应放置在上述的人工气候室中。
[0115]生产根据本发明的复合材料的工艺的第三步骤13涉及脱水过、浸溃过的基材22的膨胀。其优选使用加热设备通过提高基材的温度至大于或等于发泡剂膨胀的温度，例如通常至75°C -180°C，优选90°C _130°C的温度实施。或者，可以通过将该浸溃过并脱水的基材暴露于低频或高频电磁辐射中来实施。[0116]根据优选的实施方式，如图5和6所示，该步骤通过热压力机的方法实施，优选加热的温度为130°C _180°C，该温度允许发泡剂的激活和树脂的交联。该热压力机有利地允许限制由加热引起的材料膨胀的反压力的应用。
[0117]在该优选的实施方式中，而且，如通过图4的列线图所显示的压力机中的时间随作为考虑的应用而生产的材料的厚度(和密度)的变化而限定。在此情况下，热压力机的应用有利地使在所生产的材料18膨胀后控制最终厚度成为可能。
[0118]根据该优选的实施方式，根据本发明的复合材料的膨胀步骤13包含实施下列操作:
[0119]-预热该压力机，
[0120]-将用于控制要生产的复合材料的元件的厚度和几何形状的设备和工具放到适当的位置。在平板元件51(板)的情况下，这些工具例如由插入压力机的顶压板53和底压板54之间的金属块52构成，然而在具有给定体积的部件61的情况下，这些工具由例如如图6所示的符合该部件的形状的腔62和63构成，例如该腔用来形成例如浸溃过的基材；
[0121]-在该压力机的底压板和该浸溃过的基材的上表面上放置脱模剂(图6和7中未显示)。该脱模剂例如由羊皮纸组成；
[0122]-将该浸溃过的基材放在该压力机的底压板上；
[0123]-施加压力至该压力机，施加的压力值是随膨胀后的元件具有的厚度变化而变化的，例如事先记录在该压力机的操作控制系统中。
[0124]根据本发明，为了设想的应用，因此为了限制浸溃过的基材膨胀至需要的值而施加在浸溃过的基材上的反压力典型地为75-200吨。
[0125]在膨胀阶段结束后，必须从材料中除去材料中与天然来源的纤维的使用相关的可变化量的可挥发物质和尤其是水蒸气。生产根据本发明的复合材料18的方法的第四步骤14涉及实施所述除去。其持续时间尤其是随所生产的材料或所生产的部件的元件的厚度变化而变化的该步骤，对保持所述部件的完整性是必不可少的。
[0126]优选在这种情况下使用，当所生产的复合材料的元件具有复杂的几何形状，具有非平坦的表面，例如曲面时，这种元件的生产要求放置在压力机的压板之间的模具完全束缚该元件。在标准厚度12_)的平坦元件的情况下，材料中捕获的水蒸气自然地从元件的边缘逃逸，预先放置块以校准厚度，提供在膨胀过程期间足以除去可挥发物质的通风孔。
[0127]根据本发明，水蒸气的除去步骤14主要接着膨胀过程13.。其包含产生部分减压，其允许初始存在于浸溃过的基材中的水蒸气逃逸。
[0128]适合生产具有厚度小于等于12mm的材料的部件的根据本发明方法的优选实施方式，持续大约30秒的所述步骤，在步骤13之后，如图7和图1所示，只实施一次。然而对于材料的厚度大于等于13mm，从浸溃过的基材中除去水可以要求实施单个步骤14几次，例如两次。在此情况下，在膨胀阶段13执行前实施第一次141并且之后实施第二次142，如图8和图9所示。
[0129]因此在该四 个生产步骤结束时获得的材料的任何应用之前，后者经历最终步骤15稳定化，其包括将材料18的生产元件静止放置在水平面上足够的时间以自然地返回室温。根据该最终步骤的优选的实施方式，材料元件的静止持续至少2小时。该最终步骤稳定化尤其地允许材料内部的机械应力的松弛，并且该松弛保证其完整性(即，没有内部缺陷)和保持其尺寸特征。然后获得的复合材料19的元件准备用于生产需要的物体或结构。
[0130]进而，根据本发明生产的材料因此依据其用途可以经历附加的操作，例如油漆，沉积表面涂层以形成机械增强体或赋予材料某种外观特性。
[0131]因此，使用根据本发明的具有本申请中描述的成分的方法，获得的复合材料有利地具有本质上解决上述问题的成分特征和结构特征，和物理特征(机械，热和声)，这些问题是现有的复合材料不能提供满意解决方案的。
[0132]下列实施例用于描述本发明的目的。
[0133]实施例涉及用于航空应用的使用玄武岩纤维的复合材料的生产。该材料由 申请人:设计为ROXALTE?。
[0134]该材料是根据本发明的复合材料，根据本发明的下列生产步骤如下所述:
[0135]从树脂、发泡剂和水的混合物17开始获得所讨论的材料，所有物质用LGdige型立式混合器，或在反向滚筒型的设备中，混合大约20分钟。
[0136]在此情况下，该酚醛树脂/发泡剂混合物以如下方法制备，最终混合物的比率如下表2所示。
[0137]表2:航空应用的ROXALTE?配方的实施例
[0138]
【权利要求】
1.一种复合材料(18)，其特征在于其由以下组分组成: -具有毛毡结构的天然纤维的基材(16，21)，所述毛毡在其两面通过提供附加的聚乙烯纤维而被针刺； -为完全浸溃所述基材而配置的由水基树脂形成的热固性基体； -分散在所述基体中的发泡剂，通过将其加热至给定温度来引起其膨胀，该发泡剂与热固性基体形成通过浸溃而结合所述基材的水性混合物(17): 限定所使用的基材和热固性基体的重量比率以获得干燥后具有下述重量比率的浸溃过的基材: -60% -80%的纤维， -40% -20%的树脂。 在所述水性混合物(17)中发泡剂的重量比率为10% -15%。
2.权利要求1的材料，其特征在于所述基材(16，21)为玄武岩纤维的毛毡。
3.权利要求2的材料,其特征在于用于形成所述基材(16,21)的玄武岩构成的纤维含有至少等于15wt%&率的橄榄石。
4.权利要求1-3任一项的材料，其特征在于构成基体的树脂是酚醛树脂。
5.权利要求4的材料，其特征在于构成基体的树脂获得自生物源。
6.权利要求1-5任一项的材料，其特征在于所述发泡剂由涂覆有聚合物薄膜的烃微球形成。
7.权利要求6的材料，其特征在于所述发泡剂的烃为异丁烷。
8.权利要求1-5任一项的材料，其特征在于所述发泡剂为混合于水基树脂中的酵母。
9.权利要求1-8任一项的材料，其特征在于其包含下述重量比率的纤维基材和热固性基体(水基): -纤维:30% -基体-JQV0o
10.权利要求1-8任一项的材料，其特征在于其包含下述重量比率的纤维基材和热固性基体(水基): -纤维:40% -基体:60%。
11.权利要求ι-?ο任一项的材料，其特征在于进一步包含浸入所述基体中的抗菌剂。
12.权利要求1-10任一项的材料，其特征在于进一步包含至少一种浸入所述基体中的着色剂。
13.—种生产前述权利要求中任一项的复合材料的方法，其特征在于主要包含下述步骤: -第一步骤(11)，用水性混合物浸溃纤维基材(16，21)，浸溃通过重力喷涂至基材(16，21)的至少一个表面上和砑光来实施， -第二步骤(12)，将浸溃过的基材(22)脱水，该脱水通过烘烤浸溃过的基材(22)和强制通风来实施，该烘烤通过将浸溃过的基材(22)根据循环(31，32)交替暴露于20°C以上的正温度和_5°C以下的负温度来实施， -第三步骤(13)，发泡剂的激活，通过升高所述浸溃过并脱水的基材的温度来激活膨胀，并对所述基材施加体积限制， -第四步骤(14)，除去所生产的材料中捕获的可挥发物质，在膨胀(71，82)的开始(81)和/或结束时，通过施加所生产的材料的表面减压阶段来实施所述除去。
14.权利要求13的方法，其特征在于所述第二步骤脱水由以下组成:将浸溃过的基材(22)置于人工气候室中，和使其经受保持在25°C_28°C的温度下和然后保持在大约等于-10°C的温度下的交替循环(31，32)。
15.权利要求13或14的方法，其特征在于膨胀(13)的步骤和减压(14)的步骤延迟一段时间来实施，将该浸溃过且脱水的基材在适合保持其湿度水平恒定的包装中储存(111)。
16.权利要求13-15任一项的方法，其特征在于包含稳定化的最终步骤(15)，在此期间，所生产的材料(18)在室温下保持在水平位置直到其温度自然返回至室温。
17.权利要求13-16任一项的方法，其特征在于所述第三步骤(13)膨胀通过使所述材料经过热压力机用于施加反压力限制加热引起的膨胀来实施，并包括下述操作: -预热该压力机； -将用于控制要生产的复合材料的元件的厚度和几何形状的设备(52，62，63)置于该压力机的两个压板(53，54)之间； -在该压力机的底压板和该浸溃过的基材的上表面上放置脱模剂； -将压力施加至该压力机，施加的压力值取决于膨胀后的元件具有的厚度。
18.权利要求17的方法`，其特征在于该脱模剂是羊皮纸。
19.权利要求17或18的方法，其特征在于通过压力机施加的压力值是预先记录在该压力机的控制操作系统中的值。
20.权利要求17-19中任一项的方法，其特征在于通过压力机施加的压力值为75-200吨。
21.根据权利要求17-20中任一项的方法，其特征在于所生产的材料(18)的元件通过将该浸溃过的基材模塑而获得，该浸溃过的基材在其模具中被引入压力机中，由压力机施加的压力通过施加在模具的上部(62)和下部(63)压力的转移而被传输至基材。
【文档编号】D04H1/64GK103797052SQ201180067717
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2011年2月15日 优先权日:2010年2月19日
【发明者】N·吕莫, A·比松, P·特鲁约 申请人:法国罗克塞尔公司