纤维增强的泡沫材料的制作方法

wo2006/125561涉及一种制备增强的多孔材料的方法。第一工艺步骤中包括首先在多孔材料中产生至少一个从多孔材料的第一表面延伸到第二表面的孔。在多孔材料的第二表面上提供至少一个纤维束，之后所述纤维束用针穿过该孔至多孔材料的第一侧，所述针从多孔材料的第一表面穿过孔到达多孔材料的第二表面。经过所述工艺步骤后，所述纤维束部分地位于多孔材料中以填充相应的孔，同时纤维束从多孔材料的相应侧部分地伸出。

wo2006/125561中所记载的方法可以制备包含由多孔材料制得的芯和至少一种纤维束的夹层状部件。可将树脂层和纤维增强的树脂层施用至该芯的表面，以制备夹层状部件。所描述的多孔材料例如为聚氯乙烯或聚氨酯，描述的纤维束为碳纤维、尼龙纤维、玻璃纤维和聚酯纤维。根据wo2006/125561的夹层状部件适用于航空器构造中。

wo2006/125561并没有公开存在于模制品中的纤维包含第一部分、第二部分和第三部分，其中第一部分的第一区域和第二部分的第一区域并不接触且第三部分连接纤维的第一部分和第二部分。

wo2012/138445同样记载了一种制备复合材料的方法，其中使用大量的低密度的多孔材料的拉长条带。将双层纤维垫引入各条带之间。通过使用树脂，所述垫使得各条带粘结以形成复合材料。多孔材料选自轻木、弹性泡沫体和纤维增强的复合泡沫体。双层纤维垫例如为多孔玻璃纤维垫。所用的粘合剂为树脂，可例如为聚酯、环氧树脂或酚醛树脂，或热活化的热塑性树脂，例如聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)。wo2012/138445并没有公开单独的纤维或纤维束可以引入至多孔材料中。替代在使用树脂将各个条带粘结的情况，仅使用构成粘结元件的纤维垫，以获得复合的芯面板。

wo2011/012587同样涉及制备芯材料的方法，所述芯材料包含用于制备面板的纤维。当纤维被放在所谓的轻质材料的“饼”的表面上，并且使用针部分地或完全地将纤维引入所述“饼”中来制备芯材料。纤维的引入通过所谓的“簇绒法”来进行。所述“饼”可由聚氨酯泡沫、聚酯泡沫、聚对苯二甲酸乙二醇酯泡沫、聚氯乙烯泡沫或酚醛泡沫，特别是由聚氨酯泡沫形成。所用的纤维原则上可为任何种类的单根或多根细线和其他纱线。

由此制备的芯材料可为面板的一部分，其中在夹层状结构中，所述芯的一侧或两侧被树脂基体以及树脂基体和纤维的结合物包围。然而，wo2011/012587并没有记载所述纤维具有第一部分、第二部分和第三部分，其中第三部分连接纤维的第一部分和第二部分，且具有第一区域的第一部分和具有第一区域的第二部分位于模制品的内部，并被泡沫体包围。

us6,187,411记载了复合的夹层状面板以及制备其的方法。所述复合的夹层状面板包含纤维增强的芯材料。所述芯材料是闭孔泡沫，例如聚氨酯、苯酚、异氰酸酯等。所述纤维被引入芯中，使得它们在一侧成环。这些环使用底线固定。因此，所述纤维以链式针脚或锁式针脚引入芯材料中。

us6,187,411并没有记载使用针将纤维从芯材料的第二侧拉至第一侧。相反，其记载了使用针将纤维从第一侧推至第二侧。

us5,624,622和us4,196,251记载了与us6,187,411类似的方法和材料。在这些方法中，纤维环同样首先在芯材料的一侧形成，随后该环通过底线固定。因此，在us5,624,622和us4,196,251中记载的方法中也使用了链式针脚或锁式针脚。

us2010/0266833记载了纤维增强的芯面板和制备其的方法。所述纤维增强的芯面板包含纤维增强的多孔材料、树脂以及纤维和非纤维的外层。所述芯面板可包含通过簇绒法引入的纤维。这包括使用针通过第一侧刺穿多孔材料而引入粗纱。us2010/0266833由此并没有记载使用针将纤维从芯材料的第二侧拉至第一侧，而是记载了使用针将纤维从第一侧推至第二侧。

us2010/0255251记载了包含两个纤维表面和一个芯材料的纤维增强的复合面板。在复合面板中，表面材料的纤维通过针刺法压入到芯中。因此，同样在us2010/0255251中记载的方法中，纤维不是使用针从芯材料的第二侧拉至第一侧，而是使用针将纤维从第一侧推至第二侧。

us2010/0266833和us2010/0255251的方法均是簇绒法。所述方法的缺点是在某些情况中纤维不完全保留在泡沫体中，在某些情况中纤维通过针被拉出，此外纤维会断裂。此外，纤维在泡沫体中固定仅是不足够的。

因此，本发明的目的是提供新的模制品。

该目的通过一种模制品来实现，所述模制品包含一种泡沫体，所述泡沫体具有第一侧和第二侧以及至少一根纤维(f)，所述纤维具有第一部分(ft1)、第二部分(ft2)和第三部分(ft3)，其中

-纤维(f)的第一部分(ft1)的第一区域(fb11)位于模制品的内部，并被泡沫体包围，且纤维(f)的第一部分(ft1)的第二区域(fb21)从泡沫体的第一侧伸出，且

-纤维(f)的第二部分(ft2)的第一区域(fb12)位于模制品的内部，并被泡沫体包围，且纤维(f)的第二部分(ft2)的第二区域(fb22)从泡沫体的第一侧伸出，且

-纤维(f)的第三部分(ft3)连接纤维(f)的第一部分(ft1)和第二部分(ft2)并且设置在泡沫体的第二侧，且

-纤维(f)的第一部分(ft1)的第一区域(fb11)和纤维(f)的第二部分(ft2)的第一区域(fb12)并不接触，

其中模制品可通过包括以下步骤a)至k)的方法获得：

a)提供泡沫体，

b)在泡沫体的第二侧提供纤维(f)，

c)在泡沫体中提供每根纤维(f)的第一孔，其中第一孔从泡沫体的第一侧延伸至第二侧，

d)在泡沫体中提供每根纤维(f)的第二孔，其中第二孔从泡沫体的第一侧延伸至第二侧，

e)将针从泡沫体的第一侧穿过第一孔至泡沫体的第二侧，

f)将纤维(f)的第一部分(ft1)固定在泡沫体的第二侧的针上，

g)将针连同纤维(f)的第一部分(ft1)通过第一孔返回至泡沫体的第一侧，

h)将针从泡沫体的第一侧穿过第二孔到达泡沫体的第二侧，

i)将纤维(f)的第二部分(ft2)固定在泡沫体的第二侧的针上，

j)将针连同纤维(f)的第二部分(ft2)通过第二孔返回至泡沫体的第一侧，以及

k)获得模制品。

本发明的模制品允许以有利的方式进行随后的转换，特别是通过材料去除处理，其中仅仅非常少量的(如果有的话)纤维被拉出模制品。所述纤维由此被特别牢固地引入本发明的模制品中，原因是一方面纤维(f)的第一部分(ft1)和纤维(f)的第二部分(ft2)经由纤维(f)的第三部分(ft3)连接在一起，另一方面是模制品的制备。因此在模制品中获得纤维(f)特别高的拉出阻力。

由于在优选的实施方案中，纤维(f)的第三部分(ft3)平行对齐于模制品的第二侧，并且与其接触，这使得在本发明的模制品中得到平坦的表面，该表面构成了进一步的处理步骤的精确的参考边。这确保了模制品的进一步转换中的高尺寸精度。此外，该优选平坦的表面改善了本发明的模制品的悬垂性并且提高了转换时(例如在将槽或楔面引入模制品中期间)的固有稳定性，因此同样改善了本发明的模制品的处理。

本发明的模制品同样有利地特征在于低树脂吸收以及同时具有良好的界面连接。当本发明的模制品被进一步加工成本发明的面板时，该效果是特别重要的。

根据本发明，通过在本发明的模制品中或由其制得的面板中的泡沫体的纤维增强，能够进一步改善结合以及同时降低树脂吸收。根据本发明，纤维(f)(单独地或优选以纤维束的形式)可有利地首先以干燥的状态并且通过机械方法引入泡沫体中。纤维(f)/纤维束在各个泡沫体表面(第二区域(fb21)、第二区域(fb22)和纤维(f)的第三部分(ft3))具有悬垂部分，因此能够改进与本发明的面板中的相应的外层结合或直接相连。特别是当根据本发明，将至少一层其他层(s1)作为外层施用至本发明的模制品以形成面板时尤其如此。优选当施用可以相同或不同的两层(s1)时。特别优选当将两层相同的层(s1)，特别是两层相同的纤维增强的树脂层施加至本发明的模制品的相对的侧面上，以形成本发明的面板。所述面板还称为“夹层材料”，本发明的模制品还可称为“芯材料”。

因此，本发明的面板的特征在于低树脂吸收且同时具有良好的剥离强度以及良好的剪切强度和高剪切模量。此外，通过选择纤维类型及其比例和设置，可以特别地调节高强度和刚度性质。低树脂吸收的效果是重要的，因为在使用这种面板(夹层材料)的常见目的是在获得尽可能低的重量的同时提高结构性能。在使用例如纤维增强的外层的情况下，不仅实际的外层和模制品，而且模制品的树脂吸收也对总重量作出贡献。然而，本发明的模制品/本发明的面板可以降低树脂吸收，由此可以减少重量和成本。

当纤维(f)的第一部分(ft1)和/或纤维(f)的第二部分(ft2)各自彼此独立地以相对于模制品的厚度(d)方向呈0°至60°、优选0°至50°、更优选0°至15°或10°至70°、特别是30°至60°、更优选30°至50°、甚至更优选30°至45°、特别是45°的α角引入泡沫体中时，可获得另外的改进/优点。通常，将纤维以0°至<90°的α角引入在工业上是可实现的。

当将纤维(f)不仅以彼此平行的方式引入泡沫体中，而是其他的纤维(f)还以相对彼此呈β角(优选在>0至180°范围内)引入时，可达到额外的改进/优势。这还实现了模制品的机械性能的改进。

同样有利的是，通过液体注入法或液体灌注法施用本发明的面板中的(外部)树脂层，其中纤维可在加工的过程中用树脂浸渍，并且机械性能得到改进。此外，可以节省成本。

下文进一步说明本发明。

根据本发明，模制品包含泡沫体和至少一根纤维(f)。所述泡沫体具有第一侧和第二侧。所述泡沫体的第一侧优选与泡沫体的第二侧相对。

所述泡沫体可以基于本领域技术人员已知的任何聚合物。

所述泡沫体例如基于至少一种选自以下的聚合物：聚苯乙烯、聚酯、聚苯醚、由苯醚制备的共聚物、由苯乙烯制备的共聚物、聚芳基醚砜、聚苯硫醚、聚芳醚酮、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚乳酸、聚氯乙烯、聚氨酯或其混合物。

优选泡沫体基于至少一种选自以下的聚合物：聚苯乙烯、聚苯醚、聚苯乙烯和聚苯醚的混合物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚醚砜、聚砜、聚醚酰亚胺、由苯乙烯制备的共聚物，或由苯乙烯制备的共聚物的混合物。特别优选聚合物为聚苯乙烯、聚苯乙烯和聚(2,6-二甲基苯醚)的混合物、苯乙烯-马来酸酐聚合物和苯乙烯-丙烯腈聚合物的混合物，或苯乙烯-马来酸酐聚合物(sma)。

聚苯醚优选聚(2,6-二甲基苯醚)(poly(2,6-dimethylphenyleneether))，其还称为聚(2,6-二甲基苯醚)(poly(2,6-dimethylphenyleneoxide))。

合适的共聚物由本领域技术人员已知的苯醚制得。合适的苯醚的共聚单体同样是本领域技术人员已知的。

由苯乙烯制得的共聚物优选包含选自以下的单体作为苯乙烯的共聚单体：α-甲基苯乙烯、环卤代苯乙烯、环烷基化苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、n-乙烯基化合物、马来酸酐、丁二烯、二乙烯基苯和二丙烯酸丁二醇酯。

所述泡沫体例如由颗粒泡沫、挤出泡沫、反应性泡沫和/或分批泡沫(batchfoam)制得。所述泡沫优选由挤出泡沫制得，特别优选由包括以下步骤的方法制得的挤出泡沫制得：

i)在挤出机中提供聚合物熔体，

ii)向在步骤i)中提供的聚合物熔体中引入至少一种发泡剂以获得可发泡的聚合物熔体，

iii)将步骤ii)中获得的可发泡的聚合物熔体从挤出机中通过至少一个模孔挤出到较低压力的区域中，并且使可发泡的聚合物熔体膨胀，以获得膨胀的泡沫，以及

iv)通过使膨胀的泡沫通过成型工具而将来自步骤iii)的膨胀的泡沫定型(calibrating)，以获得所述的挤出泡沫，

v)任选地在步骤iv)中将获得的挤出泡沫进行材料去除处理，

其中

i)在步骤i)中提供的聚合物熔体任选地包含至少一种添加剂和/或

ii)将至少一种添加剂任选地加入步骤ii)期间的聚合物熔体和/或步骤ii)和步骤iii)之间的可发泡的聚合物熔体中，和/或

iii)将至少一种添加剂任选地在步骤iii)期间施加至膨胀的泡沫中和/或在步骤iv)期间施加至膨胀的泡沫中，和/或

iv)将至少一层(s2)在步骤iv)期间和/或直接在其之后任选地施加至所述挤出泡沫中。

用于步骤i)中在挤出机中提供聚合物熔体的合适方法原则上是本领域技术人员已知的所有方法；例如，可以在挤出机中通过熔融已经预聚合的聚合物而提供聚合物熔体。聚合物可以在挤出机中直接熔融；同样可以将聚合物以熔融的形式进料到挤出机中，从而在步骤i)中的挤出机中提供聚合物熔体。同样在步骤i)中提供聚合物熔体可能的是用于制备聚合物熔体的聚合物所需的相应单体在挤出机中彼此反应以形成聚合物，并由此提供了聚合物熔体。

在发明上下文中，聚合物熔体应理解为意指聚合物的温度在半结晶聚合物的情况下高于熔融温度(tm)或在无定形聚合物的情况下高于玻璃化转变温度(tg)。

通常，方法步骤i)中的聚合物熔体的温度为100至450℃、优选为150至350℃且特别优选为160至300℃。

在步骤ii)中，将至少一种发泡剂引入到步骤i)中提供的聚合物熔体中。用于此目的的方法本身是本领域技术人员已知的。

合适的发泡剂选自：例如，二氧化碳；烷烃，例如丙烷、异丁烷和戊烷；醇类，例如甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、2-甲基丙醇和叔丁醇；醚类，例如二甲醚；酮类，例如丙酮和甲基乙基酮；卤代烃类，例如氢氟丙烯；水；氮和它们的混合物。

在步骤ii)中，由此获得可发泡的聚合物熔体。该可发泡的聚合物熔体通常包含1重量％至15重量％、优选为2重量％至10重量％且特别优选为3重量％至8重量％的至少一种发泡剂，各自基于该可发泡的聚合物熔体的总重量计。

在步骤ii)中，挤出机中的压力通常为20至500巴、优选为50至400巴，且特别优选为60至300巴。

在步骤iii)中，将步骤ii)中获得的可发泡的聚合物熔体从挤出机中通过至少一个模孔挤出到较低压力的区域中，并且使可发泡的聚合物熔体膨胀，以获得膨胀的泡沫。

可发泡的聚合物熔体的挤出方法本身是本领域技术人员已知的。

用于挤出可发泡的聚合物熔体的合适的模孔是本领域技术人员已知的全部那些。模孔可具有任何期望的形状；例如，其可为矩形、圆形、椭圆形、正方形或六边形。优选矩形的槽模和圆形的圆模。

在一个实施方案中，可发泡的聚合物熔体恰好通过一个模孔、优选通过槽模挤出。在另一个实施方案中，可发泡的聚合物熔体通过多个模孔、优选圆形或六边形模孔挤出，以获得大量的线料(strand)，该大量的线料在从模孔挤出之后立即合并以形成膨胀的泡沫。该大量的线料也可以仅在步骤iv)中通过穿过成型工具而合并。

优选地，加热至少一个模孔。特别优选地，当聚合物是无定形聚合物时，将模孔至少加热至在步骤i)中提供的聚合物熔体中存在的聚合物的玻璃化转变温度(tg)，并且当聚合物是半结晶聚合物时，将模孔至少加热至步骤i)中提供的聚合物熔体中存在的聚合物的熔融温度tm；例如，模孔的温度为80至400℃、优选为100至350℃且特别优选为110至300℃。

在步骤iii)中，将可发泡的聚合物熔体挤出到较低压力的区域中。较低压力的区域中的压力通常为0.05至5巴、优选为0.5至1.5巴。

在步骤iii)中，将可发泡的聚合物熔体挤出模孔的压力通常为20至600巴、优选为40至300巴，且特别优选为50至250巴。

在步骤iv)中，通过使膨胀的泡沫通过成型工具而将来自步骤iii)的膨胀的泡沫定型，以获得所述挤出泡沫。

膨胀的泡沫的定型确定了步骤iv)中所得的挤出泡沫的外形。定型方法本身是本领域技术人员已知的。

成型工具可以直接设置在模孔处。成型工具同样可以设置在离模孔一定距离处。

用于定型膨胀的泡沫的成型工具本身是本领域技术人员已知的。合适的成型工具包括，例如片状定型器、滚轴出料器(rollertakeoff)、心轴定型器、链状出料器和带状出料器。为了降低成型工具与挤出的泡沫之间的摩擦系数，可以对工具进行涂覆和/或加热。

因此，步骤iv)的定型固定了本发明的挤出泡沫的横截面在至少一个维度上的几何形状。优选地，挤出泡沫具有几乎矩形的横截面。如果定型仅在特定方向部分进行，则挤出泡沫会在自由表面处偏离理想的几何形状。挤出泡沫的厚度首先由模孔确定，其次由成型工具确定；这同样适用于挤出泡沫的宽度。

在步骤v)中，用于将步骤iv)中获得的挤出泡沫进行材料去除处理的合适的方法原则上是本领域技术人员已知的所有方法。例如，挤出泡沫可以通过锯切、铣削、钻孔或刨削进行材料去除处理。当挤出泡沫是热塑性泡沫时，热成型也是可能的，通过这种方法可以避免切割损失和对纤维(f)的损坏的材料去除处理。

合适的添加剂原则上是本领域技术人员已知的所有添加剂，例如成核剂、阻燃剂、染料、工艺稳定剂、加工助剂、光稳定剂和颜料。

关于在一个实施方案中施加至挤出泡沫的层(s2)，适用下文进一步描述的细节和优选。

本发明的泡沫体通常包含泡孔。因此，优选地通过挤出方法，特别是通过包括步骤i)至v)的挤出方法制备泡沫体，通常至少50％，优选至少80％，更优选至少90％的泡沫的泡孔是各向异性的。

各向异性泡孔在不同的空间方向上具有不同的尺寸；泡孔的最大尺寸称为a方向，最小尺寸称为c方向。第三尺寸称为b方向。泡孔的尺寸可以例如通过光学显微照片或扫描电子显微照片确定。

泡孔的各向异性优选还导致泡沫体的各向异性。

例如泡沫体的至少一个机械性能，优选所有的机械性能可以是各向异性的和/或泡沫体的至少一个弹性模量，优选所有的弹性模量可以是各向异性的。同样泡沫体在厚度(z-方向)的压缩强度与泡沫体在长度(x-方向)的压缩强度之比和/或泡沫体在厚度(z-方向)的压缩强度与泡沫体在宽度(y-方向)的压缩强度之比可以是不同的。

泡沫体可以具有任意期望的尺寸。泡沫体的厚度(z方向)通常为4至200mm，优选为5至60mm，长度(x方向)为至少200mm、优选为至少400mm，且宽度(y方向)为至少200mm、优选为至少400mm。

通常，泡沫体的长度(x方向)不大于4000mm，优选不大于2500mm，和/或宽度(y方向)不大于4000mm，优选不大于2500mm。

通常，泡沫体的密度为10至150kg/m³，特别优选20至100kg/m³且特别优选25至60kg/m³。根据本发明，密度根据iso845(2009年10月版)确定。

模制品包含至少一根纤维(f)。

在本发明的上下文中“至少一根纤维”(f)应被理解为意指恰好一根纤维(f)或两根或更多根纤维(f)。两根或更多根纤维(f)是优选的。

在本发明的上下文中，术语“至少一根纤维(f)”与“纤维(f)”同义使用，因此具有相同的含义。

在步骤a)中，纤维(f)优选为单根纤维或纤维束，特别优选纤维束。

在步骤a)中适合作为纤维(f)的是本领域技术人员已知的能够形成纤维的所有材料。例如，在步骤a)中，纤维(f)是有机纤维、无机纤维、金属纤维、陶瓷纤维或它们的组合。优选聚合纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维或天然纤维，特别优选聚芳酰胺纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维或碳纤维。聚合纤维优选由聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚芳酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚氨酯纤维、聚氯乙烯纤维、聚酰亚胺纤维和/或聚酰胺酰亚胺纤维组成。天然纤维优选由剑麻纤维、大麻纤维、亚麻纤维、竹纤维、椰子纤维和/或黄麻纤维组成。

在步骤b)中优选提供纤维束作为纤维(f)。纤维束由多个单根纤维(单纤维)组成。每束中的单根纤维的数量优选为至少10根、特别优选为100至100000根、在玻璃纤维的情况下特别优选为300至10000根，在碳纤维的情况下特别优选为1000至50000根，并且在玻璃纤维的情况下最优选为500至5000根且在碳纤维的情况下最优选为2000至20000根。

根据本发明，纤维(f)具有第一部分(ft1)、第二部分(ft2)和第三部分(ft3)。纤维(f)的第一部分(ft1)的第一区域(fb11)位于模制品的内部并被泡沫体包围。纤维(f)的第一部分(ft1)的第二区域(fb21)从泡沫体的第一侧伸出。纤维(f)的第二部分(ft2)的第一区域(fb12)同样位于模制品的内部并被泡沫体包围。纤维(f)的第二部分(ft2)的第二区域(fb22)从第一侧伸出。纤维(f)的第三部分(ft3)连接纤维(f)的第一部分(ft1)和第二部分(ft2)并设置在泡沫体的第二侧。纤维(f)的第一部分(ft1)的第一区域(fb11)和纤维(f)的第二部分(ft2)的第一区域(fb12)并不接触。

因此，纤维(f)的第一部分(ft1)的第一区域(fb11)和纤维(f)的第二部分(ft2)的第一区域(fb12)被泡沫体彼此分隔开。

根据本发明优选纤维(f)的第一部分(ft1)的第一区域(fb11)与纤维(f)的第二部分(ft2)的第一区域(fb12)平行对齐。

在本发明的上下文中，“平行”应理解为意指纤维(f)的第一部分(ft1)的第一区域(fb11)不仅与纤维(f)的第二部分(ft2)的第一区域(fb12)恰好平行对齐，而且偏离平行对齐不超过+/-10°，优选不超过+/-5°且特别优选不超过+/-1°。

纤维(f)的第一部分(ft1)优选以相对于模制品的厚度(d)方向/泡沫体的第一侧的正交(表面的)方向呈αft1角引入模制品。αft1角可以取0°至90°的任意期望的值，例如纤维(f)的第一部分(ft1)以相对于模制品的厚度(d)方向呈0°至60°、优选0°至50°、更优选0°至15°或10°至70°、特别优选30°至60°、更优选30°至50°、甚至更优选30°至45°、特别优选45°的αft1角引入泡沫体。

纤维(f)的第二部分(ft2)优选以相对于模制品的厚度(d)方向/泡沫体的第一侧的正交(表面的)方向呈αft2角引入模制品。αft1角可以取0°至90°的任意期望的值，例如纤维(f)的第二部分(ft2)以相对于模制品的厚度(d)方向呈0°至60°、优选0°至50°、更优选0°至15°或10°至70°、特别优选30°至60°、更优选30°至50°、甚至更优选30°至45°、特别优选45°的αft2角引入泡沫体。

优选纤维(f)的第一部分(ft1)和纤维(f)的第二部分(ft2)以相同的角度α＝αft1＝αft2引入泡沫体。

特别地，在该实施方案中，可将各自具有第一部分(ft1)、第二部分(ft2)和第三部分(ft3)的至少两根不同的纤维(f)引入泡沫体。那么至少两根纤维(f)的第一部分(ft1)各自具有第一区域(fb11)和第二区域(fb21)，其适用上文所述的在各种情况下的说明和优选。至少两根纤维(f)的第二部分(ft2)各自同样具有第一区域(fb12)和第二区域(fb22)，其适用上文所述的在各种情况下的说明和优选。优选纤维(f)的第一部分(ft1)和第二部分(ft2)以相对于厚度方向(d)相同的角度α＝αft1＝αft2引入泡沫体。第一纤维的第一部分(ft1)和第二部分(ft2)的角度αf1则优选与第二纤维的第一部分(ft1)和第二部分(ft2)的角度αf2不同。则优选αf1角为0°至15°，αf2角为30°至50°，且特别优选αf1角为0°至5°，αf2角为40°至50°。

特别优选本发明的模制品中的所有的纤维(f)，由此还有所有的第一部分(ft1)和第二部分(ft2)具有相同的α角，或至少近似相同的角度(偏差不超过+/-5°，优选+/-2°，特别优选+/-1°)。则例如至少两根纤维(f)彼此平行。

所有纤维(f)可以彼此平行地存在于模制品中。同样可以的是，两根或多根纤维(f)以彼此呈角度β存在于模制品中。在本发明的上下文中，角度β应理解为意指第一纤维(f1)的第一部分(ft1)在模制品的第一侧表面上的正投影与第二纤维(f2)的第一部分(ft1)在模制品第一侧表面上的正投影之间的角度，其中两根纤维(f1和f2)均已被引入到模制品中。

因此，第一纤维(f1)的第二部分(ft2)和第二纤维(f2)的第二部分(ft2)还可以以彼此呈β角排列。

特别优选两根纤维(f)的第一部分(ft1)和两根纤维(f)的第二部分(ft2)之间的所有的β角相同。

因此，下文参照第一纤维(f1)和第二纤维(f2)之间的β角。应理解，此处的含义是第一纤维(f1)的第一部分(ft1)和第二纤维(f2)的第一部分(ft1)之间的β角/第一纤维(f1)的第二部分(ft2)和第二纤维(f2)的第二部分(ft2)之间的β角。β角优选为β＝360°/n，其中n为整数。n优选为2至6，特别优选为2至4。β角例如为90°,120°或180°。在另一实施方案中，β角为80°至100°、110°至130°或170°至190°。

在另一个实施方案中，多于两根纤维(f)例如三根或四根纤维(f)以彼此呈β角引入。这三根或四根纤维(f)对于两根相邻的纤维可分别具有两个不同的β(β1和β2)角。优选地，所有的纤维(f)对于两根相邻的纤维(f)具有相同的角度β＝β1＝β2。例如角度β为90°，在此情况下，第一纤维(f1)与第二纤维(f2)之间的角度β1为90°，第二纤维(f2)与第三纤维(f3)之间的角度β2为90°，第三纤维与第四纤维(f4)之间的角度β3为90°，且第四纤维(f4)与第一纤维(f1)之间的角度β4同样为90°。由此，以顺时针方向，第一纤维(f1)(参照)与第二纤维(f2)、第三纤维(f3)和第四纤维(f4)之间的角度β为90°、180°和270°。类似的考虑适用于其他可能的角度β。

因此，第一纤维(f1)具有第一方向，且以相对于第一纤维(f1)呈角度β设置的第二纤维(f2)具有第二方向。优选地，在第一纤维(f1)和第二纤维(f2)存在相似数量的部分(ft)。在本发明上下文中，“纤维(f)的部分(ft)”应理解为意指，第一部分(ft1)、第二部分(ft2)和第三部分(ft3)以及下文所述的纤维(f)的其他部分。

在本发明上下文中“相似”应理解为意指，相对于其他方向的每个方向上的纤维部分的数目之间的差值<30％、优选<10％且特别优选<2％。

纤维(f)可具有其他部分。其可具有例如4至80000个其他部分，优选8000至32000个其他部分。

例如纤维(f)可具有第四部分(ft4)、第五部分(ft5)、第六部分(ft6)和第七部分(ft7)。第四部分(ft4)和第六部分(ft6)各自具有位于模制品的内部且被泡沫体包围的第一区域(fb14,fb16)和从泡沫体的第一侧伸出的第二区域(fb24,fb26)。在这种情况下，纤维(f)的第五部分(ft5)连接纤维(f)的第二部分(ft2)和第四部分(ft4)，纤维(f)的第七部分(ft7)连接纤维(f)的第四部分(ft4)和第六部分(ft6)。所有纤维(f)的部分(ft)的第一区域(fb1)被泡沫体彼此分隔开。

举例而言，如果纤维(f)具有多于上述七个部分时，则本领域技术人员参照上述说明应理解，所述多于七个部分是如何在模制品中排列的，以及多于七个部分的哪一部分具有第一区域(fb1)和第二区域(fb2)。

纤维(f)的第一部分(ft1)的第一区域(fb1)和纤维(f)的第二部分(ft2)的第一区域(fb12)彼此之间具有一定距离。

所述距离a可取任意期望的数值。优选距离a为3至100mm，优选7至30mm且特别优选10至20mm。

当至少一根纤维(f)具有其他部分，例如第四部分(ft4)、第五部分(ft5)、第六部分(ft6)和第七部分(ft7)时，优选纤维(f)的直接相邻的部分(ft)的第一区域(fb1)具有相同的距离a。

根据本发明，纤维(f)的第三部分(ft3)连接纤维(f)的第一部分(ft1)和第二部分(ft2)并设置在泡沫体的第二侧。此处优选纤维(f)的第三部分(ft3)与泡沫体的第二侧平行对齐。

在本发明的上下文中，“平行”应理解为意指纤维(f)的第三部分(ft3)不仅可以与泡沫体的第二侧恰好平行对齐排列，而且可以偏离平行对齐+/-10°，优选+/-5°且特别优选+/-1°的角度。

本领域技术人员还可以理解到，可以仅纤维(f)的第三部分(ft3)的一部分与泡沫体的第二侧平行对齐。例如纤维(f)的第三部分(ft3)的两部分可以是弯曲的，因为它们分别与纤维(f)的第一部分(ft1)和第二部分(ft2)相连，第三部分(ft3)可以仅其中间部分与泡沫体的第二侧平行对齐。

还优选纤维(f)的第三部分(ft3)与泡沫体的第二侧接触。本领域技术人员应理解到，还可以仅纤维(f)的第三部分(ft3)的一部分与泡沫体的第二侧接触。例如纤维(f)的第三部分(ft3)两部分可以是弯曲的，因为它们分别与纤维(f)的第一部分(ft1)和纤维(f)的第二部分(ft2)相连，纤维(f)的第三部分(ft3)可以仅其中间部分与泡沫体的第二侧接触。

因此，可以仅纤维(f)的第三部分(ft3)的一部分与泡沫体的第二侧接触。

特别优选纤维(f)的第三部分(ft3)与泡沫体的第二侧平行对齐，且纤维(f)的第三部分(ft3)与泡沫体的第二侧接触。上述说明和优选适用于本文的每种情况。

根据本发明，纤维(f)的第一部分(ft1)的第二区域(fb21)从泡沫体的第一侧伸出。纤维(f)的第二部分(ft2)的第二区域(fb22)同样从泡沫体的第一侧伸出。纤维(f)的第一部分(ft1)的第二区域(fb21)和纤维(f)的第二部分(ft2)的第二区域(fb22)可具有任意期望的形状。例如它们可以是环状的或切开的环状的。环状还描述为“套索形(noose-shaped)”。

因此，优选纤维(f)的第一部分(ft1)的第二区域(fb21)是环状的和/或纤维(f)的第二部分(ft1)的第二区域(fb22)是环状的。优选纤维(f)的第一部分(ft1)的第二区域(fb21)和纤维(f)的第二部分(ft1)的第二区域(fb22)是环状的。

应理解，纤维(f)具有其他部分，第一部分(ft1)、第二部分(ft2)和第三部分(ft3)的上述说明和优选相应地适用于各个其他部分。

当纤维(f)具有其他部分时，优选至少80％，优选至少90％的纤维(f)的部分(ft)的第二区域(fb2)是环状的。特别优选至少80％，优选至少90％，特别优选至少95％的纤维(f)的部分(ft)的第二区域(fb2)是环状的，且模制品每m²具有500至40000个纤维(f)的第二区域(fb2)。

图1a示出了本发明的示例性的模制品(1)。附图标记(2)和(3)标注模制品的第一侧和第二侧。具有第一部分(4a1和4b1)、第二部分(4a2和4b2)和第三部分(4c)的纤维(f)已被引入模制品中。纤维(f)的第一部分(ft1)的第一区域(4b1)和纤维(f)的第二部分(ft2)的第一区域(4b2)位于泡沫体(5)的内部。纤维(f)的第一部分的第二区域(4a1)和纤维(f)的第二部分(ft2)的第二区域(4a2)从泡沫体(5)的第一侧(2)伸出。纤维(f)的第三部分(4c)连接纤维(f)的第一部分(ft1)和纤维(f)的第二部分(ft2)且设置在泡沫体(5)的第二侧(3)。

图1b示出了本发明的模制品的另一优选的实施方案，其中纤维(f)具有其他部分。具有第一区域(4b1、4b2、4b3和4b4)的纤维的第一部分、第二部分、第四部分和第六部分各自位于的泡沫体的内部，且第二区域(4a1、4a2、4a3和4a4)各自从泡沫体(5)的第一侧(2)伸出。第三部分(4c1)连接纤维的第一部分和第二部分并且设置在泡沫体(5)的第二侧(3)。第五部分(4c2)连接纤维的第二部分和第四部分并且设置在泡沫体(5)的第二侧(3)。第七部分(4c3)连接纤维的第四部分和纤维的第六部分并设置在泡沫体(5)的第二侧(3)。

根据本发明，模制品可通过包括以下步骤a)至k)的方法获得：

a)提供泡沫体，

b)在泡沫体的第二侧提供纤维(f)，

c)在泡沫体中提供每根纤维(f)的第一孔，其中第一孔从泡沫体的第一侧延伸至第二侧，

d)在泡沫体中提供每根纤维(f)的第二孔，其中第二孔从泡沫体的第一侧延伸至第二侧，

e)将针从泡沫体的第一侧穿过第一孔至泡沫体的第二侧，

f)将纤维(f)的第一部分(ft1)固定在泡沫体的第二侧的针上，

g)将针连同纤维(f)的第一部分(ft1)通过第一孔返回至泡沫体的第一侧，

h)将针从泡沫体的第一侧穿过第二孔至泡沫体的第二侧，

i)将纤维(f)的第二部分(ft2)固定在泡沫体的第二侧的针上，

j)将针连同纤维(f)的第二部分(ft2)通过第二孔返回至泡沫体的第一侧，以及

k)获得模制品。

上述对模制品中存在的泡沫体的说明和优选相应地适用于在步骤a)中提供的泡沫体。

在步骤a)中可以通过本领域技术人员已知的任意方法提供泡沫体。优选根据上述挤出方法提供。

在步骤a)中提供的泡沫体优选在第一侧和/或第二侧具有层(s2)。下文所述的对本发明的面板中任选存在的层(s2)的说明和优选相应地适用于层(s2)。

上述对于模制品中存在的纤维(f)的说明和优选相应地适用于在步骤b)中提供的纤维(f)。

优选第一孔和第二孔的直径小于纤维(f)的直径的两倍。

本发明优选步骤c)和e)同时进行和/或步骤d)和h)同时进行。因此，在所述情况中，在泡沫体中每根纤维(f)的第一孔通过将针从泡沫体的第一侧穿过至泡沫体的第二侧而产生。相应地，每根纤维(f)的第二孔通过将针从泡沫体的第一侧穿过至泡沫体的第二侧而产生。

特别优选步骤c)、d)、e)和h)同时进行。因此，在该实施方案中，第一针用于第一孔，第二针用于第二孔。

如上所述，在步骤a)中提供的泡沫体优选在第一侧和/或第二侧具有层(s2)。在该情况中，在步骤c)中，每根纤维(f)的第一孔还在层(s2)中产生，且在步骤d)中，每根纤维(f)的第二孔还在层(s2)中产生，以及在步骤e)和h)中，针额外地穿过层(s2)。

应理解，纤维(f)具有其他部分，根据上述步骤将具有第一区域(fb1)和第二区域(fb2)的其他部分被引入泡沫体中，则根据上述步骤c)和d)，其他孔也在泡沫体中产生，例如第三孔，第四孔和第五孔。因而上述说明和优选相应地适用。

因此本发明还提供一种制备本发明的模制品的方法，其包括步骤a)至k)：

a)提供泡沫体，

b)在泡沫体的第二侧提供纤维(f)，

c)在泡沫体中提供每根纤维(f)的第一孔，其中第一孔从泡沫体的第一侧延伸至第二侧，

d)在泡沫体中提供每根纤维(f)的第二孔，其中第二孔从泡沫体的第一侧延伸至第二侧，

e)将针从泡沫体的第一侧穿过第一孔至泡沫体的第二侧，

f)将纤维(f)的第一部分(ft1)固定在泡沫体的第二侧的针上，

g)将针连同纤维(f)的第一部分(ft1)通过第一孔返回至泡沫体的第一侧，

h)将针从泡沫体的第一侧穿过第二孔到达泡沫体的第二侧，

i)将纤维(f)的第二部分(ft2)固定在泡沫体的第二侧的针上，

j)将针连同纤维(f)的第二部分(ft2)通过第二孔返回至泡沫体的第一侧，以及

k)获得模制品。

上述对于获得模制品的方法的说明和优选相应地适用于本发明的方法。

因此，优选步骤c)和e)同时进行和/或步骤d)和h)同时进行，且特别优选步骤c)、d)、e)和h)同时进行。

因此，制备本发明的模制品的方法优选包括以下步骤a-1)至k-1)：

a-1)提供泡沫体，

b-1)在泡沫体的第二侧提供纤维(f)，

c-1)在泡沫体中提供每根纤维(f)的第一孔，其中第一孔从泡沫体的第一侧延伸至第二侧，且其中第一孔通过将针穿过泡沫体而产生，

d-1)将纤维(f)的第一部分(ft1)固定在泡沫体的第二侧的针上，

e-1)将针连同纤维(f)的第一部分(ft1)通过第一孔返回至泡沫体的第一侧，

f-1)在泡沫体中提供每根纤维(f)的第二孔，其中第二孔从泡沫体的第一侧延伸至第二侧，且其中第二孔通过将针穿过泡沫体而产生，

g-1)将纤维(f)的第二部分(ft2)固定在泡沫体的第二侧的针上，

h-1)将针连同纤维(f)的第二部分(ft2)通过第二孔返回至泡沫体的第一侧，以及

i-1)获得模制品，

步骤c-1)和f-1)以及d-1)和g-1)还有e-1)和h-1)优选同时进行。

图2和3示出了用于制备本发明的模制品的本发明方法的优选的实施方案。

图2示出了本发明的模制品的制备，其中步骤c)和e)以及步骤d)和h)同时进行。

在图2a中，提供具有第一侧(2)和第二侧(3)的泡沫体(5)。在第二侧上提供具有第一部分(41)的纤维(4)，在第一侧(2)上提供针(6)。

在图2b中，通过将针(6)从泡沫体(5)的第一侧(2)穿过至第二侧(3)而产生孔，且在泡沫体的第二侧(3)上，纤维(4)的第一部分(41)被钩至针(6)上。

在图2c中，针(6)从泡沫体(5)的第二侧(3)通过第二孔返回至第一侧(2)。纤维(4)的第一部分同样穿过孔，因此纤维(4)的第一部分的第一区域(4b1)位于泡沫体(5)的内部，纤维(4)的第一部分的第二区域(4a1)从泡沫体(5)第一侧(2)伸出。

在图2d中，将针(6)解开，则纤维(4)的第一部分的第二区域(4a1)是环状/套索状。还可以切穿纤维(4)的第一部分的第二区域(4a1)以解开针(6)。

在图2e中，通过将针(6)从泡沫体(5)的第一侧(2)穿过至第二侧(3)而产生第二孔，纤维(4)的第二部分(42)被钩至针(6)上，其中纤维的第一部分经由第三部分(4c)连接至纤维(4)的第二部分(42)。

在图2f中，针(6)返回，因此纤维(4)的第二部分与第一部分(4b2)位于泡沫体(5)的内部，纤维(4)的第二部分的第二区域(4a2)从泡沫体(5)第一侧(2)伸出。这提供了本发明的模制品(1)。将针(6)从纤维(4)的第二部分的第二区域(4a2)解开，则第二区域(4a2)是环状/套索状。还可以切穿第二区域(4a2)以解开针(6)。

图3示出了其中第一孔和第二孔以及其他孔同时产生的实施方案。为此，如图3a所示，在泡沫体(5)的第一侧(2)上提供第一针(61)、第二针(62)、第三针(63)和第四针(64)，同时在泡沫体(5)的第二侧(3)提供具有的第一区域(41)、第二区域(42)、第四区域(43)和第六区域(44)的纤维(4)，上述区域分别经由第三区域(4c1)、第五区域(4c2)和第七区域(4c3)彼此连接。

在图3b中，第一针(61)、第二针(62)、第三针(63)和第四针(64)从泡沫体(5)的第一侧(2)穿过泡沫体(5)至泡沫体(5)的第二侧(3)以产生第一孔、第二孔、第三孔和第四孔，纤维(4)的第一部分(41)被钩至第一针(61)，纤维(4)的第二部分(42)被钩至第二针(62)，纤维(4)的第四部分(43)被钩至第三针(63)且纤维(4)的第六部分(44)被钩至第四针(64)。

在图3c中明显的是，第一针(61)通过第一孔返回，第二针(62)通过第二孔返回，第三针(63)通过第三孔返回，且第四针通过第四孔返回。所述返回同时进行，从而使得纤维(4)的第一区域(4b1、4b2、4b3、4b4)位于泡沫体(5)的内部，且纤维(4)的第二区域(4a1、4a2、4a3、4a4)从泡沫体(5)的第一侧(2)伸出。第三部分(4c1)、第五部分(4c2)和第七部分(4c3)各自与其他部分彼此连接。

本发明还提供一种面板，其包含至少一种本发明的模制品和至少一层(s1)。“面板”在本领域专家中也可称为“夹层”、“夹层材料”、“层压材料”和/或“复合制品”。

在面板的一个优选实施方案中，面板具有两层(s1)，并且所述两层(s1)各自附在与该模制品的相应另一侧相对的模制品的一侧上。

在本发明面板的一个实施方案中，层(s1)包含至少一种树脂，优选地，该树脂为反应性热固性或热塑性树脂；更优选地，该树脂基于环氧化物、丙烯酸酯、聚氨酯、聚酰胺、聚酯、不饱和聚酯、乙烯基酯或它们的混合物；且特别地，该树脂是胺固化的环氧树脂、潜在固化的环氧树脂、酸酐固化的环氧树脂或由异氰酸酯和多元醇形成的聚氨酯。这种树脂体系是本领域技术人员已知的，例如，已知于penczek等(advancesinpolymerscience,184,第1-95页,2005)、pham等(ullmann'sencyclopediaofindustrialchemistry,第13卷,2012)、fahnler(polyamide,kunststoffhandbuch3/4,1998)和younes(wo12134878a2)。

此外，优选面板的至少一层(s1)还包含至少一种纤维材料，其中

i)所述纤维材料包含以下形式的纤维：一个或多个短切纤维、非织造物、非卷曲织物、针织物和/或织造物的薄层形式，优选非卷曲织物或织造物的形式，特别优选以每非卷曲织物/织造物基重为150至2500g/m²的非卷曲织物或织造物的形式，和/或

ii)所述纤维材料包含有机纤维、无机纤维、金属纤维或陶瓷纤维，优选聚合纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维或天然纤维，特别优选玻璃纤维或碳纤维。

上述说明适用于天然纤维和聚合纤维。

另外包含至少一种纤维材料的层(s1)也称为纤维增强层，如果层(s1)包含树脂，则特别称为纤维增强树脂层。

根据本发明还优选的是一种面板，其中满足以下选项的至少一项：

i)纤维(f)的第一部分(ft1)的第二区域(fb21)和/或纤维(f)的第二部分(ft1)的第二区域(fb22)与层(s1)部分接触或完全接触，优选完全接触，和/或

ii)面板在模制品的至少一侧和至少一层(s1)之间具有至少一层(s2)，所述层(s2)优选由二维纤维材料或聚合物膜组成，更优选由以非织造物、非卷曲织物和/或织造物形式的玻璃纤维或碳纤维组成，和/或

iii)面板包含两层(s1)，且两层(s1)各自附在与该模制品的相应另一侧相对的模制品的一侧上。

本发明还提供了一种制备本发明的面板的方法，其中至少一层(s1)以活性粘性树脂的形式在本发明的模制品上制备、施加和固化，优选通过液体浸渍方法，特别优选通过压力或真空辅助浸渍方法，尤其优选通过真空灌注或压力辅助注入方法，最优选通过真空灌注。液体浸渍方法本身是本领域技术人员已知的，并且详细记载于例如wileyencyclopediaofcomposites(第2版,wiley,2012),parnas等(liquidcompositemoulding,hanser,2000)以及williams等(compositesparta,27,第517-524页,1997)中。

可使用各种辅助材料来制备本发明的面板。用于通过真空灌注来制备的合适的辅助材料包括，例如，真空膜，优选由尼龙制成；真空密封带；流动助剂，优选由尼龙制成；分离膜，优选由聚烯烃制成；分离织物，优选由聚酯制成；及半透膜，优选隔膜薄膜，特别优选ptfe薄膜；以及吸收性羊毛状物，优选由聚酯制成。合适的辅助材料的选择由待制备的部件、所选择的方法和所使用的材料(尤其是树脂体系)来决定。当使用基于环氧化物和聚氨酯的树脂体系时，优选使用由尼龙制成的流动助剂、由聚烯烃制成的分离膜、由聚酯制成的分离织物，以及以ptfe薄膜形式的半透膜，以及由聚酯制成的吸收性羊毛状物。

在本发明面板的制备方法中，这些辅助材料可以以各种方式使用。特别优选地，通过借助于真空灌注施用纤维增强的外层来由模制品制备面板。在典型的结构中，为了制备本发明的面板，将纤维材料和任选的其他层施用到模制品的顶侧和底侧。随后，放置分离织物和分离膜。液体树脂体系的灌注可使用流动助剂和/或隔膜薄膜进行。特别优选以下变形：

i)仅在结构的一侧上使用流动助剂，和/或

ii)在结构的两侧上均使用流动助剂，和/或

iii)具有半透膜的结构(vap结构)；优选将半透膜覆盖在模制品的整个区域上，在模制品的一侧或两侧上使用流动助剂、分离膜和分离织物，并且借助真空密封带将相对于模具表面的半透膜密封，将吸收性羊毛状物插在远离模制品的半透膜的一侧上，结果是将空气在整个区域上向上排空，和/或

iv)使用由隔膜薄膜制成的真空袋，其优选放置在模制品的相对开口侧(gateside)，借助真空袋将空气从与该开口的相对一侧排空。

随后，使该结构配备有用于树脂体系的开口和用于排空的开口。最后，在整个结构上施用真空膜并用密封带密封，并且将整个结构排空。在灌注树脂体系之后，在保持真空的条件下进行树脂体系的反应。

本发明还提供了本发明的模制品或本发明的面板用于风力涡轮机中的转子叶片、在运输领域、建筑领域、汽车制备、造船、铁路车辆构造、容器构造、卫生设施和/或航空航天中的用途。