多孔材料的受控制形成和設備的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及多孔材料和用于形成這種材料的方法和設備。
【背景技術】
[0002] 多孔材料具有不同的應用并且可用于包括航空航天、汽車、包裝、建筑和其它行業(yè) 的許多行業(yè)。常見類型的多孔材料是發(fā)泡塑料。
[0003] 用于制造多孔材料的常見技術在塑料材料被固化之前在塑料材料內(nèi)形成氣體隔 室。典型已知的發(fā)泡技術涉及在材料制造過程期間使用在材料內(nèi)形成氣體隔室的起泡劑； 并且隨后使發(fā)泡材料經(jīng)受諸如熱成形過程的成形過程，以得到所需的產(chǎn)品形狀。
[0004] 在PCT公布文本W(wǎng)O 2012/162784中公開了其它多孔材料成形技術，該公布文本的 內(nèi)容以引用方式并入本文中。如公開的，具有多孔結構的材料由諸如塑料顆粒的熔融拉伸 材料形成。熔融的可拉伸材料被壓縮在拉伸表面之間并且被熔融以形成將材料附接到表面 的粘滯熔融層。通過使表面背離彼此移動來拉伸材料的熔融的中心部分。因此在其間形成 多孔結構。
[0005] 所得結構具有大體隨機的大小、形狀、分布和位置的孔。進一步控制孔的大小、形 狀、分布和位置中的一個或多個將是理想的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 作為本發(fā)明的實施方式的示例，允許流體穿過拉伸表面中的孔進入軟化的可拉伸 材料，以在孔所限定的位置處在可拉伸材料中的位置限定空隙。然后，硬化可拉伸材料，且 位置處的空隙由孔控制/限定。通常，孔和空隙之間存在一一對應關系。
[0007] 按照本發(fā)明的一方面，提供了一種形成多孔板的方法。所述方法包括:設置兩個對 置表面，其中，所述兩個對置表面中的至少一個表面包括貫穿其中延伸的孔;在所述兩個對 置表面之間設置軟化的可拉伸材料，其中，所述可拉伸材料附著于所述兩個對置表面;使所 述軟化的可拉伸材料與所述兩個對置表面接觸;使所述兩個對置表面中的至少一個表面背 離另一個表面移動以拉伸所述兩個對置表面之間的所述軟化的可拉伸材料，同時允許流體 穿過所述孔進入所述軟化的可拉伸材料，以在由所述孔限定的位置處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] 按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種設備，所述設備包括:兩個對置壓板，其中，所 述兩個對置壓板中的至少一個壓板包括貫穿其中延伸的孔;聯(lián)動裝置，其用于使所述兩個 對置壓板中的至少一個壓板背離另一個壓板移動以拉伸布置在所述兩個對置壓板之間并 且與所述兩個對置壓板接觸的軟化的可拉伸材料，同時允許流體穿過所述孔進入所述可拉 伸材料，以在由所述孔限定的位置處在所述可拉伸材料中限定空隙。
[0009] 按照本發(fā)明的又一方面，提供了一種聚合物板，所述聚合物板包括:對置的第一表 面和第二表面;硬化的被拉伸的聚合物芯，其在所述對置的第一表面和第二表面之間延伸； 多個空隙，其處在所述硬化的被拉伸的聚合物芯內(nèi)的限定位置處;洞，這些洞均從所述對置 的第一表面和第二表面中的一個表面延伸到所述多個空隙中的相關的一個空隙。
[0010]在閱讀了下面結合附圖對本發(fā)明的特定實施方式的描述后，對于本領域的普通技 術人員而言，本發(fā)明的其它方面和特征將變得清楚。
【附圖說明】
[0011]在只以舉例方式示出本發(fā)明的實施方式的附圖中，
[0012] 圖1是作為本發(fā)明的實施方式的示例的用于通過拉伸形成多孔材料的設備的示意 性立式側視圖；
[0013] 圖2是圖1的設備的立體圖；
[0014] 圖3是圖1的設備的一部分的示意性俯視平面圖；
[0015]圖4是示出施加熱以熔融材料的圖1的設備的示意性立式側視圖；
[0016] 圖5A至圖5C是作為本發(fā)明的實施方式的示例的在用于形成塊體多孔板材的操作 中的圖1至圖4的設備的剖視圖；
[0017] 圖6是作為本發(fā)明的實施方式的示例的在用于形成塊體多孔板材的操作中的裝配 有閥板的圖1至圖4的設備的剖視圖；
[0018] 圖7是作為本發(fā)明的實施方式的示例的使用圖1至圖4的設備形成的多孔板的立體 圖；
[0019] 圖8A至圖8C是用在圖1至圖4的設備中的替代壓板的示意圖；
[0020] 圖9A至圖9C是作為本發(fā)明的實施方式的示例的在用于形成多孔板的操作中的替 代設備的剖面?zhèn)纫晥D；
[0021] 圖IOA至圖IOD是作為本發(fā)明的實施方式的示例的在用于形成多孔板的其它替代 設備的剖面?zhèn)纫晥D；
[0022] 圖11是附接有加固層的板的示意性側視圖；
[0023I圖12示出壓板的示例性布置；
[0024]圖13是所得到的板的照片；
[0025]圖14是示出用于分開圖12的壓板的力的曲線圖；
[0026] 圖15示出隨著圖12的示例中的熔融拉伸拉動速率的變化而變化的峰值拉伸力；以 及
[0027] 圖16是示出隨機開孔的多孔材料和規(guī)則的多孔材料的單軸壓縮的曲線圖。
【具體實施方式】
[0028] 本發(fā)明的示例性實施方式涉及如圖1至圖4中所示的用于形成多孔材料的方法和 設備10。示例性成形的多孔材料可采取塊狀多孔板材或板120的形式，如圖6中描繪的。在圖 1至圖6的實施方式中，多孔材料可至少部分地由熱塑性材料形成，因此可被熔融拉伸。
[0029] 如將變得清楚的，示例性多孔材料可另選地由熱固性材料(例如，諸如環(huán)氧樹脂、 聚酯、聚氨酯、酚樹脂、環(huán)氧化物、合成橡膠等熱固性聚合物或塑料)形成。
[0030] 如圖1和圖2中所示，大量的可拉伸材料100布置在設備10的具有上表面104的下壓 板102和具有下表面108的上壓板106之間。表面104和106大體是平坦的并且基本上平行，并 且在本文中可被稱為拉伸表面。
[0031]可拉伸材料100可具有任何合適的形狀或大小?？衫觳牧?00可以由例如包含顆 粒的熔融可拉伸材料形成，如在圖3中例示的。雖然描繪了大體球狀的顆粒，但在不同的實 施方式中也可適用其它形狀和其它材料的顆粒。例如，也可使用立方體或隨機形狀的顆粒。 另選地，可拉伸材料100可采取片、粉末、凝膠或塊狀材料的形式。
[0032]如指出的，可拉伸材料100可包括熱塑性聚合物。然而，如應該理解的，可拉伸材料 指的是這樣的材料，該材料具有相對高的粘性強度，使得軟化的該材料能夠在拉伸力的作 用下經(jīng)受連續(xù)且大量的變形而不會斷裂。熔融可拉伸的合適的可拉伸聚合物包括聚丙烯 (PP)和聚乙烯(PE)。如以下將變得清楚的，熔融可拉伸材料應該具有遠高于室溫的熔融溫 度、熔融狀態(tài)下的相對高的粘性、低熔融流動指數(shù)(MFI)或高熔融強度。如本領域的技術人 員可理解的，熔融流動指數(shù)、熔融流速和熔融指數(shù)經(jīng)常可互換地用來表示相同的屬性。 [0033] 例如，熔融強度為大約0.31N的聚丙烯(PP)可能是合適的?？筛鶕?jù)ISO 16790測得 恪融強度（參見ISO 16790:2005Plastics-Determination of drawing characteristics of thermoplastics in the molten state(恪融狀態(tài)下的熱塑性材料的拉延特性的塑性-石角定），International Organization for Standardization(國際標準化組織））。
[0034] 可選地，可拉伸材料100可包括諸如短切纖維、碳纖維、鐵、鋼或其它合金纖維、玻 璃纖維、納米顆粒等加固添加劑?？稍谶M行熔融之前或者在此之后，在可拉伸材料100中添 加加固添加劑。例如，顆粒中可以已經(jīng)嵌入有加固添加劑。另選地，可在軟化可拉伸材料100 之后添加加固添加劑。
[0035] 可拉伸材料100可被壓縮在壓板102和106之間。顆?？沙跏嫉乇痪o密裝填或松散 裝填在壓板102和106之間以形成可拉伸材料100，如在圖2中最佳示出的。裝填的性質和程 度可取決于所需的產(chǎn)品。例如，松散裝填的顆?？商峁┎惶旅艿淖罱K產(chǎn)品。顆粒應該充分 相互靠近，以限定可得到一體的最終產(chǎn)品的可拉伸材料100。
[0036] 可拉伸材料100應該還具有將使用所得產(chǎn)品的特定應用所需的性質，如本領域的 技術人員將理解的?？蛇x地，可在可拉伸材料100中摻入不同的添加劑，如以下將進一步討 論的。
[0037] 壓板102和106可由任何合適的材料制成。例如，可使用諸如鋁的金屬。根據(jù)所使用 的可拉伸材料100,選擇壓板102的表面104和壓板106的表面108,使得材料的熔融表面層充 分附著于表面104、108,這樣的原因將是顯而易見的。如果固態(tài)的可拉伸材料可以容易地與 表面104和108分開，那么這將是