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CN109153807B - 通过双条发泡法或块状发泡法获得的纤维增强反应性泡沫材料 - Google Patents

通过双条发泡法或块状发泡法获得的纤维增强反应性泡沫材料 Download PDF

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CN109153807B CN201780031793.5A CN201780031793A CN109153807B CN 109153807 B CN109153807 B CN 109153807B CN 201780031793 A CN201780031793 A CN 201780031793A CN 109153807 B CN109153807 B CN 109153807B
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P·古特曼
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R·斯泰恩
C·海贝特
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Abstract

本发明涉及一种由反应性泡沫制成的模制品，其中至少一根纤维(F)部分地存在于模制品内，即被反应性泡沫包围。因此，未被反应性泡沫包围的相应纤维(F)的两个端部各自从相应模制品的一侧突出。反应性泡沫通过双条发泡法或块状发泡法制备。本发明还提供一种面板，其包括至少一个这些模制品和至少一个另外的层(S1)。本发明还提供了由反应性泡沫制备本发明的模制品/制备本发明的面板的方法，并且还提供了它们作为例如风力涡轮机中的转子叶片的用途。

Description

通过双条发泡法或块状发泡法获得的纤维增强反应性泡沫 材料
发明内容
本发明涉及一种由反应性泡沫制成的模制品，其中至少一根纤维(F)部分地置于模制品内，即被反应性泡沫包围。因此，未被反应性泡沫包围的相应纤维(F)的两个端部各自从相应模制品的一侧突出。反应性泡沫通过双条发泡法或块状发泡法制备。本发明还提供一种面板，其包括至少一个这种模制品和至少一个另外的层(S1)。本发明还提供了由反应性泡沫制备本发明的模制品/制备本发明的面板的方法，并且还提供了它们作为例如风力涡轮机中的转子叶片的用途。
WO 2006/125561涉及一种制备增强多孔材料的方法，其中在第一方法步骤中，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的另一侧上，提供至少一个纤维束，所述纤维束用针牵引穿过孔至多孔材料的第一侧。然而，在针固定纤维束之前，首先将针拉动穿过来自多孔材料的第一侧的特定孔。此外，根据WO 2006/125561的方法的结论，纤维束部分地存在于多孔材料内，因为它填充了相应的孔，并且各侧上的相应纤维束部分地从多孔材料的第一和第二表面突出。
通过WO 2006/125561中记载的方法，可制备包含所述多孔材料的芯和至少一个纤维束的夹心状组件。可将树脂层和纤维增强树脂层施用到该芯的表面上，以制备实际的夹心状组件。用于形成夹心状组件的芯的多孔材料可为例如聚氯乙烯或聚氨酯。有用的纤维束的实例包括碳纤维、尼龙纤维、玻璃纤维或聚酯纤维。
然而，WO 2006/125561没有公开由双条发泡法或块状发泡法制备的反应性泡沫可被用作多孔材料用于制备夹心状组件中的芯。WO 2006/125561的夹心状组件适合用于飞机结构。
WO 2011/012587涉及另一种用于制备用于面板——由复合材料制成——的具有集成桥接纤维的芯的方法。该芯通过借助针牵引桥接纤维——在由轻质材料制成的被称为“饼状物(cake)”的表面上所提供——部分或完全地穿过所述饼状物而制成。“饼状物”可以由聚氨酯泡沫、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形成，特别是由聚氨酯泡沫形成。所使用的纤维原则上可为任何种类的单根或多根线状物和其他纱线。
由此制得的芯又可为由复合材料制成的面板的一部分，其中在夹层结构中，所述芯的一侧或两侧被树脂基质和树脂基质与纤维的组合物包围。然而，WO 2011/012587没有公开由双条发泡法或块状发泡法制备的反应性泡沫可被用于制备相应的芯材料。
WO 2012/138445涉及使用多个具有低密度的多孔材料的纵向长条来制备复合芯面板的方法。将双层纤维垫引入单个的长条之间，并且通过使用树脂使得单个长条粘结，以形成复合芯面板。根据WO 2012/138445，形成纵向长条的低密度的多孔材料选自轻木、弹性泡沫和纤维增强的复合泡沫。单个条带之间引入的双层排列的纤维垫可例如为多孔玻璃纤维垫。用作粘合剂的树脂可例如为聚酯、环氧树脂或酚醛树脂，或热活化的热塑性塑料，例如聚丙烯或PET。然而，WO 2012/138445没有公开还可以将由双条发泡法或块状发泡法制备的反应性泡沫用作细长条带的多孔材料。也没有公开其中可将单个的纤维或纤维束引入多孔材料中用于增强。根据WO 2012/138445，在借助树脂粘合剂粘结单个长条以获得芯材料的上下文中，仅另外组成粘合元件的纤维垫被用于此目的。
GB-A 2 455 044公开了一种制备多层复合制品的方法，其中在第一方法步骤中，提供了许多热塑性材料和发泡剂制成的小球。所述热塑性材料是聚苯乙烯(PS)和聚苯醚(PPO)的混合物，其包含至少20重量％至70重量％的PPO。在第二方法步骤中，使小球膨胀，并且在第三步骤中，将它们焊接在模具中以形成热塑性材料的闭孔泡沫，以得到模制品，闭孔泡沫假定呈模具的形状。在下一方法步骤中，将纤维增强材料层施用到闭孔泡沫的表面，使用环氧树脂进行各个表面的键合。然而，GB-A 2 455 044没有公开可将纤维材料引入多层复合制品的芯中。
在WO 2009/047483中也公开了类似的方法和类似的多层复合制品(类似于GB-A 2455 044中的那些)。这些多层复合制品适合于例如用作转子叶片(在风力涡轮机中)或用作船的船体。
US-B 7,201,625公开了一种制备泡沫产品的方法以及该泡沫产品，其可以例如在运动领域中作为冲浪板使用。泡沫产品的芯通过模制泡沫形成，例如基于聚苯乙烯泡沫的粒状泡沫。该粒状泡沫在特定模具中制备，并且外部塑料外壳包围该粒状泡沫。外部塑料外壳可例如为聚乙烯薄膜。然而，US-B 7,201,625也没有公开用于增强材料的纤维可存在于粒状泡沫中。
US-B 6,767,623公开了具有聚丙烯粒状泡沫的芯层的夹心面板，所述模制聚丙烯泡沫基于粒径为2至8mm且堆积密度为10至100g/l的颗粒。此外，该夹心面板还包括两个纤维增强聚丙烯的外层，其中各个外层围绕芯布置，以形成夹心结构。为了装饰目的，其他的层也可以任选地存在于夹心面板中。所述外层可包含玻璃纤维或其他聚合物纤维。
EP-A 2 420 531公开了基于诸如聚苯乙烯的聚合物的挤出泡沫，其包含至少一种粒径≤10μm的矿物填料和至少一种成核剂。这些挤出泡沫的特征是改善的刚度。另外记载了用于制备基于聚苯乙烯的这种挤出泡沫的相应挤出方法。挤出泡沫可以是闭孔泡沫。然而，EP-A 2 480 531并未描述挤出泡沫包含纤维。
WO 2005/056653涉及由可膨胀的包含填料的聚合物颗粒制成的粒状泡沫模制品。粒状泡沫模制品可通过焊接由可膨胀的包含填料的热塑性聚合物颗粒制成的预发泡的泡沫颗粒来获得，该粒状泡沫的密度为8至300g/l。所述热塑性聚合物颗粒尤其是苯乙烯聚合物。所用的填料可为粉状无机物质、金属、白垩、氢氧化铝、碳酸钙或氧化铝，或以珠粒或纤维形式的无机物质，例如玻璃珠、玻璃纤维或碳纤维。
US 3,030,256描述了层压面板及其制备方法。面板包括芯材料，其中已引入纤维束和表面材料。芯材料是泡沫塑料或膨胀塑料。纤维存在于具有一个纤维区域的泡沫内，而第一纤维区域从模制品的第一侧突出，第二纤维区域从模制品的第二侧突出。
US 6,187,411涉及增强夹层面板，其包括泡沫芯材料，所述泡沫芯材料在两侧包括纤维层以及通过外纤维层和泡沫缝合的纤维。所描述的泡沫芯材料包括聚氨酯、酚类和异氰酸酯。未公开通过双条发泡法或块状发泡法制备的反应性泡沫。
US 2010/0196652涉及准各向同性夹层结构，其包括由纤维垫包围的芯材料，其中玻璃纤维粗纱被缝合到纤维垫和芯材料中。所述的泡沫包括各种泡沫，例如聚氨酯、聚异氰脲酸酯、酚类、聚苯乙烯(PEI)、聚乙烯、聚丙烯等。
在US 3,030,256、US 6,187,411和US 2010/0196652中描述的复合材料的缺点是这些复合材料通常机械性能差和/或高的树脂吸收。
对于制备反应性泡沫而言，有多种不同的制备方法、材料及随之而来的性质。例如在‘Polyurethane and related foams’,K.Ashida,2006,CRC，在Polyurethane Handbook,G.Oertel,1994,第2版,Hanser和在Szycher's Handbook of Polyurethanes,M.Szycher,2012,第2版,CRC中提供了综述。
因此，本发明的目的是提供新的纤维增强模制品/面板。
根据本发明，该目的通过一种由反应性泡沫制成的模制品来实现，其中至少一根纤维(F)在模制品内存在有纤维区域(FB2)并被反应性泡沫包围，同时纤维(F)的纤维区域(FB1)从模制品的第一侧突出，且纤维(F)的纤维区域(FB3)从模制品的第二侧突出，其中反应性泡沫通过双条发泡法或块状发泡法制备，其中反应性泡沫包含泡孔，其中至少50％的泡孔是各向异性的。
本发明还提供了一种由反应性泡沫制成的面板，其中至少一根纤维(F)在模制品内存在有纤维区域(FB2)并被反应性泡沫包围，同时纤维(F)的纤维区域(FB1)从模制品的第一侧突出，且纤维(F)的纤维区域(FB3)从模制品的第二侧突出，其中反应性泡沫通过双条发泡法或块状发泡法制备。
换句话说，反应性泡沫可通过双条发泡法或块状发泡法获得。
本发明的模制品有利地具有低的树脂吸收以及界面结合良好的特征，其中低的树脂吸收特别归因于通过双条发泡法或块状发泡法制备的反应性泡沫。这种效果是重要的，特别是当本发明的模制品经受进一步处理以提供本发明的面板时。
由于在模制品中，反应性泡沫包含泡孔，并且这些泡孔至少50％，优选至少80％，更优选至少90％是各向异性的，因此反应性泡沫的机械性能以及模制品的那些机械性能也是各向异性的，这对于本发明的模制品的应用特别有利，特别是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、铁路车辆结构、容器结构、卫生设施和/或航空航天中的用途。
本发明的模制品由于其各向异性而在至少一个方向上具有特别高的抗压强度。它们还具有闭孔含量高和真空稳定性良好的特征。
由于在优选的实施方案中，至少一根纤维(F)以相对于至少一根纤维(F)的各向异性泡孔引入的最大尺寸以ε≤60°的角度引入反应性泡沫中，使得比现有技术中描述的泡沫中破坏更少数量的泡孔，这同样对经加工以得到面板的模制品的树脂吸收具有积极影响。
另外，由于泡孔的各向异性，制备模制品的过程中的抗缝性低于现有技术中描述的泡沫。这使得缝纫过程更快，并且延长了针的使用寿命。这使得本发明的方法特别经济。
根据本发明，通过本发明的模制品中的纤维增强的反应性泡沫/由此得到的面板，能够进一步改善结合，同时减少树脂吸收。根据本发明，纤维(单独地或优选地以纤维束的形式)可以有利地最初以干燥状态和/或通过机械方法引入反应性泡沫中。纤维/纤维束铺设在相应的反应性泡沫表面上，不是齐平的，而是有悬垂，因此能够改善与本发明的面板中的相应外层的结合/直接连接。特别是当将作为本发明的外层的至少一个另外的层(S1)施加到本发明的模制品上以形成面板时，情况尤其如此。优选施用可以相同或不同的两个层(S1)。特别优选的是，将两个相同的层(S1)，特别是两个相同的纤维增强树脂层施用到本发明的模制品的相对侧，以形成本发明的面板。这种面板也称为“夹层材料”，本发明的模制品也可称为“芯材料”。
因此，本发明的面板具有低树脂吸收、良好的剥离强度、良好的剪切刚度以及高剪切模量的特征。此外，通过选择纤维类型及其比例和排列，可以特别调节高强度和刚度性能。低树脂吸收的效果是重要的，因为使用这些面板(夹层材料)的共同目的是增加结构性能，同时获得尽可能低的重量。当使用例如纤维增强的外层时，不仅实际的外层和模制品(夹层芯)而且模制品(芯材料)的树脂吸收也有助于总重量。然而，本发明的模制品/本发明的面板可以减少树脂的吸收，从而允许重量节省和成本节约。
由于模制品的反应性泡沫包含至少50％的各向异性的泡孔，优选至少80％，更优选至少90％，本发明的模制品的树脂吸收及其机械性能可以通过相对于模制品的厚度方向(d)排列泡孔来特别地控制。
例如，泡孔可以相对于厚度方向(d)以0°的角度γ对齐。这导致本发明的面板中的树脂吸收略微增加。然而，这与厚度方向(d)的改善的机械性能相结合。相反，当泡孔相对于厚度方向(d)以90°的角度γ对齐时，实现了较低的树脂吸收，但机械性能保持良好。
此外，在制备过程中或制备过程后可以将另外的层(S2)施用于反应性泡沫。这些层改善了本发明的反应性泡沫/模制品的整体完整性。
当纤维(F)以相对于反应性泡沫的厚度方向(d)0°至60°，特别优选0°至45°的角度α引入反应性泡沫中时，可以实现进一步的改进/优点。以0°至<90°的角度α引入纤维(F)通常可以自动化方式在工业规模上进行。
当纤维(F)不仅彼此平行地引入反应性泡沫中，而且另外的纤维(F)也以彼此成角度β(优选>0至180°)引入时，可以实现另外的改进/优点。这另外实现了本发明的模制品在不同方向上的机械性能的特定改进。
同样有利的是，在本发明的面板中树脂(外)层通过液体注入方法或液体输注方法施加，其中可在加工过程中将纤维用树脂浸渍，并且机械性能得到改善。这可以另外导致成本节约。
下面进一步说明本发明。
根据本发明，模制品包括反应性泡沫和至少一种纤维(F)。
存在于模制品中的纤维(F)是单纤维或纤维束，优选纤维束。合适的纤维(F)包括本领域技术人员已知的可形成纤维的所有材料。例如，纤维(F)是有机、无机、金属或陶瓷纤维或其组合，优选聚合物纤维、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；聚合物纤维优选是聚酯、聚酰胺、聚芳酰胺、聚乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚酰亚胺和/或聚酰胺酰亚胺的纤维；天然纤维优选是剑麻、大麻、亚麻、竹子、椰子和/或黄麻的纤维。
优选使用纤维束。纤维束由多根单纤维(细丝)组成。每束的单纤维的数量在玻璃纤维的情况下为至少10，优选100至100000，特别优选300至10000；在碳纤维的情况下为1000至50000；特别优选在碳纤维的情况下为500至5000，在玻璃纤维的情况下为2000至20000。
根据本发明，至少一根纤维(F)在模制品内存在有纤维区域(FB2)并被反应性泡沫包围，同时纤维(F)的纤维区域(FB1)从模制品的第一侧突出，纤维(F)的纤维区域(FB3)从模制品的第二侧突出。
纤维区域(FB1)、纤维区域(FB2)和纤维区域(FB3)可各自占纤维(F)总长度的任何所需比例。在一个实施方案中，纤维区域(FB1)和纤维区域(FB3)各自彼此独立地占纤维(F)总长度的1％至45％，优选2％至40％并且特别优选5％至30％，纤维区域(FB2)占纤维(F)总长度的10％至98％，优选20％至96％，特别优选40％至90％。
同样优选的是纤维(F)的纤维区域(FB1)从中突出的模制品的第一侧与纤维(F)的纤维区域(FB3)从中突出的模制品的第二侧相对。
优选地，纤维(F)以相对于模制品的厚度方向(d)成角度α/相对于模制品的第一侧的正交(的表面)成直角引入模制品中。角度α可以采取0°至90°的任意期望值。例如，纤维(F)以相对于模制品的厚度方向(d)成0°至60°，优选0°至50°，更优选0°至15°或10°至70°，优选30°至60°，特别优选30°至50°，甚至更优选30°至45°，特别是45°的角度α引入反应性泡沫中。
在另一个实施方案中，至少两根纤维(F)以两个不同的角度α(α1和α2)引入，其中角度α1优选为0°至15°且第二角度α2优选为30°至50°；尤其优选地，α1为0°至5°且α2为40°至50°。
优选地，本发明的模制品包含多根纤维(F)，优选为纤维束，和/或包含大于10根纤维(F)或纤维束/m2，优选大于1000根/m2，特别优选4000至40000根/m2。优选地，本发明模制品中的所有纤维(F)具有相同的角度α或至少近似相同的角度(差别不大于+/-5°、优选+/-2°，特别优选+/-1°)。
所有纤维(F)可以彼此平行地方式存在于模制品中。根据本发明，同样可能和优选的是，两根或多根纤维(F)以彼此成角度β存在于模制中。在本发明的上下文中，角度β理解为意指第一纤维(F1)在模制品的第一侧的表面上的正交投影与第二纤维(F2)在模制品的表面上的正交投影之间的角度，其中两根纤维均已被引入模制品中。
角度β优选为β＝360°/n，其中n为整数。优选地，n为2至6，特别优选为2至4。例如，角度β为90°、120°或180°。在另一个实施方案中，角度β为80°至100°、110°至130°或在170°至190°。在另一个实施方案中，多于两根纤维(F)以彼此成角度β引入，例如三根或四根纤维(F)。这些三根或四根纤维(F)对于两根相邻的纤维可分别具有两个不同的角度β(β1和β2)。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°，那么第一纤维(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°。然后，以顺时针方向，第一纤维(F1)(参照)与第二光纤(F2)、第三光纤(F3)和第四光纤(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。
而后，第一纤维(F1)具有第一方向，且与第一纤维(F1)成角度β布置的第二纤维(F2)具有第二方向。优选地，在第一方向和第二方向上存在相似数量的纤维。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数量之间的差<30％，特别优选<10％且尤其优选<2％。
纤维或纤维束可以不规则或规则形式引入。优选以规则形式引入纤维或纤维束。在本发明的上下文中，“规则形式”应理解为意指所有纤维彼此平行排列，并且至少一根纤维或纤维束与所有直接相邻的纤维或纤维束具有相同的距离(a)。尤其优选地，所有纤维或纤维束与所有直接相邻的纤维或纤维束均具有相同的距离。
在另一个优选的实施方案中，引入纤维或纤维束，使得基于正交坐标系(其中厚度方向(d)对应于z方向)它们各自沿着x方向具有彼此相同的距离(ax)且沿着y方向具有相同的距离(ay)。尤其优选地，它们在x方向和y方向上均具有相同的距离(a)，其中a＝ax＝ay。
在本发明的上下文中，厚度方向(d)意指本发明的模制品的厚度以及其中存在的反应性泡沫的厚度，所述反应性泡沫已经具有在模制品中使用的尺寸，即已经可选地转化为用于本发明的模制品的反应性泡沫。
当两根或更多根纤维(F)彼此成角度β，则彼此平行的第一纤维(F1)优选具有第一距离(a1)的规则形式，并且彼此平行且与第一纤维(F1)成角度β的第二纤维(F2)优选具有第二距离(a2)的规则形式。在一个优选的实施方案中，第一纤维(F1)和第二纤维(F2)分别具有距离(a)的规则形式。在这种情况下，a＝a1＝a2。
当纤维或纤维束以彼此成角度β引入挤出的泡沫中，则优选纤维或纤维束在各个方向上遵循规则的形式。
在本发明的模制品的优选实施方案中，模制品的至少一侧的表面具有至少一个凹陷，凹陷优选地是槽或孔。
图1以透视图示出了由反应性泡沫(1)制成的本发明的模制品的一个优选实施方案的示意图。(2)表示模制品的第一侧(的表面)，且(3)表示相应模制品的第二侧。从图1还可以看出，模制品的第一侧(2)与该模制品的第二侧(3)相对。纤维(F)由(4)表示。该纤维(4a)的一端和由此的纤维区域(FB1)从模制品的第一侧(2)突出，同时组成纤维区域(FB3)的纤维的另一端(4b)从模制品的第二侧(3)突出。中间的纤维区域(FB2)存在于模制品内，并因此被反应性泡沫包围。
在图1中，模制品中的纤维(4)(其例如为单纤维或纤维束，优选纤维束)以相对于模制品的厚度方向(d)成角度α/相对于模制品的第一侧(2)(的表面)成直角存在。角度α可以为0°至90°的任意期望值，且通常为0°至60°，优选为0°至50°，特别优选为0°至15°或10°至70°、优选为30°至60°，更优选为30°至50°，非常优选为30°至45°，特别为45°。为了清楚起见，图1仅示出了单纤维(F)。
图3以示例的方式示出了一些不同角度的示意图。图3所示的由反应性泡沫(1)制成的模制品包含第一纤维(41)和第二纤维(42)。在图3中，为了更清楚，仅示出了两根纤维(41)和(42)从模制品的第一侧(2)突出的纤维区域(FB1)。第一纤维(41)相对于模制品的第一侧(2)的表面的正交直线(O)形成了第一角度α(α1)。第二纤维(42)相对于第一侧(2)的表面的正交直线(O)形成了第二角度α(α2)。第一纤维(41)在模制品(41p)的第一侧(2)上的正交投影与第二纤维(42)在模制品(42p)的第一侧(2)上的正交投影形成了角度β。
模制品中存在的反应性泡沫通过双条发泡法或块状发泡法制备。
双条发泡法以及块状发泡法本身是本领域技术人员公知。
在双条发泡法和块状发泡法中，从至少两侧校准膨胀泡沫以获得反应性泡沫。
双条发泡法优选包括以下步骤I-1)至IV-1)。
I-1)提供包含至少一种第一组分(K1)和至少一种第二组分(K2)的反应混合物，其中第一组分(K1)和第二组分(K2)可彼此反应，
II-1)将步骤I-1)中提供的反应混合物引入下部载体材料和上部载体材料之间，其中反应混合物置于下部载体材料上，并且其中上部载体材料置于反应混合物上，
III-1)使下部载体材料和上部载体材料之间的反应混合物膨胀以获得膨胀的泡沫，和
IV-1)在两个平行条之间校准步骤III-1)中获得的膨胀泡沫以获得反应性泡沫，
其中步骤III-1)和IV-1)连续进行或同时进行，优选同时进行。
适合作为步骤I-1)中提供的反应混合物中的第一组分(K1)和第二组分(K2)是可以彼此反应的所有第一组分(K1)和第二组分(K2)。这些组分本身是本领域技术人员已知的。
适合作为第一组分(K1)的是例如异氰酸酯。异氰酸酯本身是本领域技术人员已知的。在本发明的上下文中，异氰酸酯应理解为意指所有脂肪族、脂环族和芳族二异氰酸酯和/或聚异氰酸酯。芳族二异氰酸酯和/或聚异氰酸酯是优选的。作为第一组分(K1)特别优选的是甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚合二苯甲烷二异氰酸酯(PMDI)及其混合物。特别优选的是二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和聚合二苯基甲烷二异氰酸酯(PMDI)的混合物作为第一组分(K1)。
当异氰酸酯用作第一组分(K1)时，它们可以用脲二酮、氨基甲酸酯、异氰脲酸酯、碳二亚胺、脲基甲酸酯和/或氨基甲酸乙酯基团完全或部分改性。优选地，将它们用氨基甲酸乙酯基团改性。这些异氰酸酯本身是本领域技术人员已知的。
适合作为异氰酸酯的还有预聚物和上述异氰酸酯和预聚物的混合物。预聚物由上述异氰酸酯和下述聚醚、聚酯或其混合物制备。
适合作为第一组分(K1)的异氰酸酯优选具有100至400，特别优选100至300，特别优选100至200的异氰酸酯指数。
在本发明的上下文中，异氰酸酯指数应理解为意指异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性基团的化学计量比乘以100。异氰酸酯反应性基团应理解为意指反应混合物中存在的所有异氰酸酯反应性基团，所述反应混合物包括任选的化学发泡剂和具有环氧基但不具有异氰酸酯基本身的化合物。
作为第二组分(K2)，优选使用至少一种具有异氰酸酯反应性基团的化合物。这些化合物是本领域技术人员已知的。
可用作具有异氰酸酯反应性基团的化合物是例如具有至少两个异氰酸酯反应性基团的所有化合物，例如OH-、SH-、NH-和/或CH-叠氮基。
优选作为第二组分(K2)的是具有异氰酸酯反应性基团的化合物，其选自聚醚多元醇、聚酯多元醇和多胺，其中至少一种具有异氰酸酯反应性基团的化合物的官能度为2至8，其中当第二组分(K2)选自聚醚多元醇和聚酯多元醇时，至少一种具有异氰酸酯反应性基团的化合物的平均羟基值为12至1200mg KOH/g。
已知聚醚多元醇本身是本领域技术人员已知的并且可以通过已知方法制备，例如在催化剂存在下通过加入至少一种优选包含2至6个反应性氢原子的起始分子，通过烯化氧的阴离子聚合来制备。可用作催化剂的是碱金属氢氧化物，例如氢氧化钠或氢氧化钾，或碱金属醇盐，例如甲醇钠、乙醇钠或乙醇钾或异丙醇钾。在阳离子聚合的情况下，所用的催化剂是例如路易斯酸，例如五氯化铵、三氟化硼醚合物或富勒土。也可用作催化剂的是双金属氰化物化合物、所谓的DMC催化剂和胺基催化剂。
优选在亚烷基中使用一种或多种具有2至4个碳原子的化合物作为环氧烷烃，例如环氧乙烷、四氢呋喃、1,2-环氧丙烷，1,3-环氧丙烷，1,2-环氧丁烷，2,3-环氧丁烷及其混合物。优选使用环氧乙烷和/或1,2-环氧丙烷。
可以考虑的起始分子包括本领域技术人员已知的例如乙二醇、二甘醇、丙二醇、二丙二醇，甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、糖衍生物如蔗糖、己糖醇衍生物如山梨糖醇、甲胺、乙胺、异丙胺、丁胺、苄胺、苯胺、甲苯胺、甲苯二胺、萘胺、乙二胺、二亚乙基三胺、4,4'-亚甲基二苯胺、1,3-丙二胺、1,6-己二胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺和其他二元醇或多元醇或一价胺或多价胺。
合适的聚酯多元醇包括本领域技术人员已知的所有聚酯多元醇。合适的聚酯多元醇可通过例如具有2至12个碳原子的多官能醇与具有2至12个碳原子的多官能羧酸的缩合制备，所述多官能醇为例如乙二醇、二甘醇、丁二醇、三羟甲基丙烷、甘油或季戊四醇，所述多官能羧酸为例如琥珀酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、癸二羧酸、马来酸、富马酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、萘二甲酸的异构体、所述酸的酸酐及其混合物。优选使用芳族二酸如邻苯二甲酸、间苯二甲酸和/或对苯二甲酸及其酸酐作为酸组分，并使用乙二醇、二甘醇、1,4-丁二醇和/或甘油作为醇组分。
此外，也可以使用相应的单体酯，例如对苯二甲酸二甲酯或聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯代替多官能羧酸来制备聚酯多元醇。
合适的多胺包括本领域技术人员已知的所有多胺。合适的多胺包括脂族多胺和芳族多胺。优选脂族多胺，其在本发明的上下文中也称为聚亚烷基多胺。
在本发明的上下文中，术语“聚亚烷基多胺”应理解为表示包含至少三个氨基(伯、仲或叔)的脂族胺。
特别优选的聚亚烷基多胺是聚乙烯亚胺。在本发明的上下文中，“聚乙烯亚胺”应理解为不仅指低聚物，还指包含-CH2-CH2-NH-部分并包含至少三个氨基的均聚物和共聚物。
第一组分(K1)第二组分(K2)可以相互反应。这些反应本身是本领域技术人员已知的。
第一组分(K1)与第二组分(K2)的反应形成例如聚氨酯、聚异氰脲酸酯或聚脲，优选形成聚异氰酸酯或聚氨酯，最优选形成聚氨酯。这些反应是本领域技术人员已知的。
例如当异氰酸酯用作第一组分(K1)并且聚醚多元醇用作第二组分(K2)时，形成聚氨酯。当异氰酸酯用作第一组分(K1)并且聚酯多元醇用作第二组分(K2)时，形成聚异氰脲酸酯。聚脲通过异氰酸酯作为第一组分(K1)并且多胺作为第二组分(K2)的反应形成。
应理解，聚氨酯还可包含例如异氰脲酸酯泡孔、脲基甲酸酯泡孔、脲泡孔、碳二亚胺泡孔、缩二脲泡孔、脲酮亚胺泡孔和任选的其他泡孔，其可在作为第一组分(K1)的异氰酸酯的加成反应期间形成。因此，聚异氰脲酸酯还可包含例如氨基甲酸乙酯泡孔、脲基甲酸酯泡孔、脲泡孔、碳二亚胺泡孔、缩二脲泡孔、脲酮亚胺泡孔和任选的其他泡孔，其可在作为第一组分(K1)的异氰酸酯的加成反应期间形成。同样地，聚脲还可包含例如异氰脲酸酯泡孔、脲基甲酸酯泡孔、氨基甲酸乙酯泡孔、碳二亚胺泡孔、缩二脲泡孔、脲酮亚胺泡孔和任选的其他泡孔，其可在作为第一组分(K1)的异氰酸酯的加成反应期间形成。
提供步骤I-1)中的反应性混合物可以通过本领域技术人员已知的任何方法进行。
为了提供反应混合物，通常混合存在于反应混合物中第一组分(K1)和第二组分(K2)以及任何其他组分和/或催化剂和/或其他添加剂。混合例如在15℃至130℃的温度范围内进行，优选在15℃至90℃的温度范围内进行，特别优选在25℃至55℃的温度范围内进行。
混合可以通过本领域技术人员已知的任何方法进行，例如使用搅拌器或桨式螺杆或在高压下在逆流注入过程中机械地进行。
步骤I-1)中提供的反应混合物还可以另外包含其他组分。其他组分例如是物理和/或化学发泡剂。化学发泡剂应理解为意指在所用的反应温度下与异氰酸酯反应形成气态产物例如水或甲酸的化合物。物理发泡剂应理解为意指在反应性泡沫制备的双条发泡法的组分中溶解或乳化并且在反应条件下从反应混合物中蒸发的化合物。这些包括例如烃、卤代烃和其他化合物，例如全氟烷烃如全氟己烷、氟氯烃和醚酯酮、缩醛和在加热过程中释放氮的无机和有机化合物或其混合物，例如具有4至8个碳原子的(环)脂族烃或氟代烃如1,1,1,3,3-五氟丙烷(HFC 245fa)、三氟甲烷、二氟甲烷、1,1,1,3,3-五氟丁烷(HFC 365mfc)、1,1,1,2-四氟乙烷、二氟乙烷和七氟丙烷。
有利地用作发泡剂的是低沸点脂族烃，优选正戊烷和/或异戊烷(特别是正戊烷)，或脂环族烃(特别是环戊烷)。
进一步优选发泡剂包含水，并且特别优选发泡剂由水组成。
此外，反应混合物可包含催化剂。可用的催化剂包括加速第一组分(K1)与第二组分(K2)反应的所有化合物。这些化合物是已知的并描述于例如“Kunststoffhandbuch第7卷,Polyurethane,Karl Hanser Verlag,第3版1993,3.4.1章”中。
步骤I-1)中提供的反应混合物还可包含其他添加剂。这些添加剂本身是本领域技术人员已知的。添加剂例如是稳定剂、界面活性物质、阻燃剂或增链剂。
稳定剂也称为泡沫稳定剂。在本发明的上下文中，稳定剂应理解为意指在泡沫形成期间促进均匀泡孔结构形成的物质。合适的稳定剂是例如含硅氧烷的泡沫稳定剂，例如硅氧烷-氧化烯混合聚合物和其他有机聚硅氧烷，还有脂肪醇、羰基合成醇、脂肪胺、烷基酚、二烷基酚、烷基甲酚、烷基间苯二酚、萘酚、烷基萘酚、萘胺、苯胺、烷基苯胺、甲苯胺、双酚A、烷基化双酚A、聚乙烯醇的烷氧基化产物以及甲醛与烷基酚、甲醛与二烷基酚、甲醛与烷基甲酚、甲醛与烷基间苯二酚、甲醛与苯胺、甲醛与甲苯胺、甲醛与萘酚、甲醛与烷基萘酚和甲醛与双酚A与的缩合产物的其他烷氧基化产物，或这些泡沫稳定剂中两种或更多种的混合物。
界面活性物质也称为表面活性物质。界面活性物质应理解为意指用于促进起始材料均匀化并且还适于调节塑料的泡孔结构的化合物。这些界面活性物质包括例如乳化剂，例如蓖麻油硫酸盐的钠盐或脂肪酸的钠盐和脂肪酸与胺的盐如二乙胺油酸盐、二乙醇胺硬脂酸盐、二乙醇胺蓖麻油酸盐，磺酸的盐如十二烷基苯二磺酸或二萘基甲烷二磺酸和蓖麻油酸的碱金属盐或铵盐。
可用的阻燃剂是例如有机磷酸酯和/或膦酸酯。优选使用对异氰酸酯基团不起反应的化合物。含氯的磷酸酯也包括在优选的化合物中。合适的阻燃剂是例如磷酸三(2-氯丙基)酯、磷酸三乙酯、磷酸二苯基甲苯酯、乙烷次膦酸二乙酯(diethylethanephosphinate)、磷酸三甲苯酯、磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三(1,3-二氯丙基)酯、磷酸三(2,3-二溴丙基)酯、二磷酸四(2-氯乙基)乙烯酯、二甲基甲烷膦酸酯、二乙基二乙醇胺甲基膦酸酯以及市售可得的卤代阻燃剂多元醇。
也可以使用例如含溴的阻燃剂。优选使用的含溴阻燃剂是对异氰酸酯基团具有反应性的化合物。这些化合物为例如四溴邻苯二甲酸与脂族二醇的酯和二溴丁烯二醇的烷氧基化产物。也可以使用衍生自溴化的含OH的新戊基化合物的化合物。
除了上述卤素取代的磷酸酯外，还可用于制备聚异氰酸酯聚加成反应产物阻燃剂为例如无机或有机阻燃剂如红磷、氧化铝水合物、三氧化锑、三氧化二砷、多磷酸铵和硫酸钙，可膨胀石墨或氰尿酸衍生物如三聚氰胺，或两种阻燃剂的混合物如多磷酸铵和三聚氰胺以及任选的玉米淀粉或多磷酸铵、三聚氰胺和可膨胀的石墨和/或任选的芳族聚酯。
扩链剂应理解为意指双官能化合物。这些化合物本身是本领域技术人员已知的。合适的扩链剂是例如具有2至14个，优选2至10个碳原子的脂族、脂环族和/或芳族二醇，例如乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-戊二醇、1,3-戊二醇、1,10-癸二醇、1,2-二羟基环己烷、1,3-二羟基环己烷、1,4-二羟基环己烷、二甘醇、三甘醇、二丙二醇、三丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇和二(2-羟乙基)氢醌。
在步骤II-1)中，将步骤I-1)中提供的反应混合物引入下部和上部载体材料之间。步骤II-1)中的引入通常在连续的基础上进行。
在本发明的上下文中，在上部和下部载体材料之间引入步骤I-1)中提供的反应混合物也称为注入。因此，在本发明的上下文中，术语“引入(introduction)”和“注入(injection)”以及“引入(introducing)”和“注入(injecting)”同义使用，因此具有相同的含义。
在本发明的上下文中，连续引入应理解为意指将反应混合物均匀且不间断地引入下部载体材料和上部载体材料之间。
合适的上部和下部载体材料是本领域技术人员已知的。例如，可以使用铝箔、纸、聚合物膜或无纺布。优选地，下部载体材料和/或上部载体材料是层(S2)。因此，下述对层(S2)的解释和优选相应地适用于下部载体材料和上部载体材料。
同样优选地，下部载体材料与上部载体材料是相同的载体材料。
在步骤III-1)中，反应混合物在下部载体材料和上部载体材料之间膨胀，以获得膨胀泡沫。通过第一组分(K1)与第二组分(K2)的反应实现反应混合物的膨胀。这些反应是本领域技术人员已知的。可通过任选存在于反应混合物中的化学和/或物理发泡剂促进膨胀。
反应混合物的膨胀可例如通过任选存在于反应混合物中的催化剂引发。
步骤III-1)中的温度通常在20℃至250℃的范围内，优选在30℃至180℃的范围内，特别优选在30℃至110℃的范围内，并且特别在30℃至80℃的范围内。
在反应混合物膨胀期间，形成的膨胀泡沫可以与下部载体材料和/或上部载体材料连接。下部载体材料和/或上部载体材料与形成的膨胀泡沫的连接可以例如在膨胀泡沫渗透到下部载体材料和/或上部载体材料中的孔和/或间隙中时实现。此外，例如可以形成的膨胀泡沫与下部载体材料和/或上部载体材料形成物理、机械或化学键。这涉及键是本领域技术人员已知的。
在本发明的上下文中，化学键应理解为意指形成的膨胀泡沫与下部载体材料和/或与下部载体材料形成化合物。
在本发明的上下文中，物理键应理解为意指形成的膨胀泡沫与下部载体材料和/或上部载体材料仅通过物理相互作用彼此连接，例如通过范德华相互作用。
在本发明的上下文中，机械键应理解为意指形成的膨胀泡沫与下部载体材料和/或上部载体材料机械地连接，例如通过内部挂钩。
应当理解，上述键的组合也是可能的。
在步骤IV-1)中，在两个平行的带之间校准步骤III-1)中获得的膨胀泡沫，以获得反应性泡沫。
该方法本身对于本领域技术人员而言是已知的。
两个平行的带优选地存在于膨胀泡沫的上方和下方，即在上部载体材料上方和下部载体材料下方。因此，步骤IV-1)中的校准确定了本发明的反应性泡沫在下部载体材料和上部载体材料的方向上的横截面的几何形状。
两个平行的带可以例如是温度控制的，优选地是加热的。
步骤III-1)和IV-1)可以连续地或同时地进行。它们优选同时进行。因此，优选的是，反应混合物在下部载体材料和上部载体材料之间膨胀，同时所获得的膨胀泡沫在两个平行的带之间同时校准。
在步骤IV-1)之后，可以从反应性泡沫中除去下部载体材料和/或上部载体材料。优选的是，不从反应性泡沫中除去下部载体材料和/或上部载体材料。因此，优选的是，通过双条发泡法制备的反应性泡沫包含下部载体材料和/或上部载体材料以及反应性泡沫。
已经施加到反应性泡沫上的载体材料可以在引入纤维期间改善反应性泡沫的稳定性。此外，各层的施用，特别是例如层(S2)的施用，可以直接整合到泡沫制备中，并且在引入反应性泡沫期间由于反应性和低至中等粘度，可以改善与反应性泡沫的结合。
块状发泡法本身对于本领域技术人员而言同样是已知的。块状发泡法优选包括以下步骤I-2)至III-2)：
I-2)提供包含至少一种第一组分(K1)和至少一种第二组分(K2)的反应混合物，其中第一组分(K1)和第二组分(K2)可彼此反应，
II-2)将步骤I-2)中提供的反应混合物引入成型模具中，其中成型模具具有至少一个开口侧和至少两个封闭侧，和
III-2)在成型模具中膨胀反应混合物以获得反应性泡沫。
双条发泡法的步骤I-1)的上述解释和优选相应地适用于块状发泡法的步骤I-2)。
在步骤II-2)中，将步骤I-2)中提供的反应混合物引入成型模具中。在本发明的上下文中，步骤II-2)中将步骤I-2)中提供的反应混合物引入成型模具中也称为注入。因此，在本发明的上下文中，术语“引入(introduction)”和“注入(injection)”以及“引入(introducing)”和“注入(injecting)”同义使用，并具有相同的含义。根据本发明，成型模具具有至少一个开口侧和至少两个封闭侧。这些成型模具是本领域技术人员已知的。
优选地，成型模具包括基部区域和两个或更多个侧壁。类似于基部区域，侧壁是成型模具的封闭侧。特别优选的是，侧壁均匀布置，并且优选它们与基部区域垂直排列。基部区域优选为矩形。成型工具沿向上方向打开，即与基部区域相对。在成型模具的情况下，“打开”应理解为意指在步骤III-2)中，反应混合物可在该方向上自由膨胀。当成型模具向上打开时，例如也可以在开口侧设置自由放置的盖子。所述盖子不限制反应混合物的自由膨胀，即反应混合物可在步骤III-2)中沿该方向自由膨胀。
成型模具可包括载体和/或分离层。载体和/或分离层是本领域技术人员已知的。载体和/或分离层可以是层(S2)。下面对层(S2)的解释和优选相应地适用于载体和/或分离层。
将步骤I-2)中提供的反应混合物引入成型模具通常是在不连续的基础上进行的。
不连续引入应理解为意指将反应混合物引入成型模具中被周期性地中断。结果，块状发泡法提供了多个单独的反应性泡沫板。
在步骤III-2)中，反应混合物在成型模具中膨胀，以获得反应性泡沫。通过第一组分(K1)与第二组分(K2)的反应实现反应混合物的膨胀。这些反应是本领域技术人员已知的。可通过任选存在于反应混合物中的化学和/或物理发泡剂促进膨胀。
反应混合物的膨胀可例如通过任选存在于反应混合物中的催化剂引发。
步骤III-2)中成型模具的温度通常在20℃至200℃的范围内，优选在30℃至140℃的范围内，特别优选在30℃至110℃的范围内，特别在30℃至80℃的范围内。优选地，在块状发泡法的所有步骤I-2)至III-2)中，成型模具的温度优选在20℃至200℃的范围内，优选在30℃至140℃的范围内，特别优选在30℃至80℃的范围内。
在步骤III-2)后，步骤III-2)中获得的反应性泡沫可以例如通过例如切割进行转变。其方法是本领域技术人员已知的。
基于正交坐标系，由双条发泡法或块状发泡法获得的反应性泡沫的长度被称为x方向，宽度被称为y方向，厚度被称为z方向。
本发明的反应性泡沫可以具有任何期望的尺寸。
根据本发明制备的反应性泡沫通常厚度(z方向)为至少10mm，至少100mm；长度(x方向)为至少200mm，优选至少400mm；宽度(y方向)为至少200mm，优选至少400mm。
通常，反应性泡沫的长度(x方向)不大于4000mm，优选不大于2500mm，和/或宽度(z方向)不大于4000mm，优选不大于2500mm。
此外，反应性泡沫的厚度(z方向)通常不大于4000mm，优选不大于2500mm。
上述反应性泡沫的尺寸，即厚度(z方向)、宽度(y方向)和长度(x方向)涉及在通过例如锯切或切割进行任何可选的转变之前，通过块状发泡法或双条发泡法制备的反应性泡沫的尺寸。在转变之后尺寸可以改变，并且厚度方向(d)可以在其制备之后直接与反应性泡沫的厚度不同。
反应性泡沫优选基于聚氨酯、聚脲或聚异氰脲酸酯。反应性泡沫特别优选基于聚氨酯。
当反应性泡沫基于聚氨酯、聚脲或聚异氰脲酸酯时，应理解为在本发明的上下文中，反应性泡沫不仅包含聚氨酯、聚脲或聚异氰脲酸酯，还包括其他聚合物，例如作为聚氨酯、聚脲或聚异氰脲酸酯和另外的聚合物的共混物。制备这些共混物的方法是本领域技术人员已知的。
当反应性泡沫基于聚氨酯时，还优选涉及聚氨酯泡沫，特别是硬质聚氨酯泡沫。
此外，优选反应性泡沫基于聚氨酯、聚脲或聚异氰脲酸酯，
i)其中聚氨酯、聚脲或聚异氰脲酸酯在每种情况下通过包括上述步骤I-1)至IV-1)的双条发泡法制备，并且其中步骤I-1)中提供的反应混合物包含作为第一组分(K1)的至少一种聚异氰酸酯和作为第二组分(K2)的至少一种具有异氰酸酯反应性基团的化合物以及作为其他组分的至少一种发泡剂，或
ii)其中聚氨酯、聚脲或聚异氰脲酸酯在每种情况下通过包括上述步骤I-2)至III-2)的块状发泡法制备，并且其中步骤I-2)中提供的反应混合物包含作为第一组分(K1)的至少一种聚异氰酸酯和作为第二组分(K2)的至少一种具有异氰酸酯反应性基团的化合物以及作为其他组分的至少一种发泡剂。
换句话说，聚氨酯、聚脲或聚异氰酸酯在每种情况下优选通过包括上述步骤I-1)-IV-1)的双条发泡法获得。
换句话说，聚氨酯、聚脲或聚异氰酸酯在每种情况下优选通过包括上述步骤I-2)-III-2)的块状发泡法可获得。
最优选的是以下情况：反应性泡沫是基于在每种情况下通过包括上述步骤I-1)-IV-1)的双条发泡法制备的聚氨酯、聚脲或聚异氰酸酯，并且其中第一组分(K1)选自二苯基甲基二异氰酸酯和聚合二苯基甲烷二异氰酸酯，第二组分(K2)是至少一种具有选自聚醚多元醇、聚酯多元醇和多胺的异氰酸酯反应性基团的化合物，其中至少一种具有异氰酸酯反应性基团的化合物的官能度为2至8，并且其中当第二组分(K2)选自聚醚多元醇和聚酯多元醇时，至少一种具有异氰酸酯反应性基团的化合物的平均羟基值为12至1200mg KOH/g，并且反应混合物包含其他包含至少一种含水的发泡剂的组分；或反应性泡沫是基于在每种情况下通过包括上述步骤I-2)至III-2)的块状发泡法制备的聚氨酯、聚脲或聚异氰酸酯，并且其中第一组分(K1)选自二苯基甲基二异氰酸酯和聚合二苯基甲烷二异氰酸酯，第二组分(K2)是至少一种具有选自聚醚多元醇、聚酯多元醇和多胺的异氰酸酯反应性基团的化合物，其中至少一种具有异氰酸酯反应性基团的化合物的官能度为2至8，并且其中当第二组分(K2)选自聚醚多元醇和聚酯多元醇时，至少一种具有异氰酸酯反应性基团的化合物的平均羟基值为12至1200mg KOH/g，并且反应混合物包含其他包含至少一种含水的发泡剂的组分。
存在于反应性泡沫中的聚合物通过差示扫描量热法(DSC)测定的玻璃化转变温度(TG)优选至少80℃，优选至少110℃，特别优选至少130℃。存在于反应性泡沫中的聚合物通过差示扫描量热法(DSC)测定的玻璃化转变温度通常不高于400℃，优选不高于300℃，特别是不高于200℃。
通过双条发泡法或块状发泡法制备反应性泡沫优选提供各向异性反应性泡沫。这意味着优选其中反应性泡沫包含泡孔并满足以下选项中的至少一项的模制品：
i)至少80％，优选至少90％的泡孔是各向异性的，和/或
ii)至少50％，优选至少80％，更优选至少90％的泡孔的最大尺寸(a方向)与最小尺寸(c方向)的比率≥1.05，优选在1.1至10的范围内，特别优选在1.2至5的范围内，和/或
iii)至少50％，优选至少80％，更优选至少90％的泡孔的最小尺寸(c方向)的平均尺寸在0.01至1mm的范围内，优选在0.02至0.5mm的范围内，特别是在0.02至0.3mm的范围内，和/或
iv)至少50％，优选至少80％，更优选至少90％的泡孔是正交各向异性或横向同性的，和/或
v)至少50％，优选至少80％，更优选至少90％的泡孔基于其最大尺寸(a方向)，相对于模制品的厚度方向(d)以≤30°或>60°，优选≤20°或≥70°，更优选≤10°或≥80°的角度γ排列，和/或
vi)反应性泡沫的闭孔含量为至少80％，优选至少95％，特别优选至少98％，和/或
vii)相对于反应性泡沫的泡孔的至少50％，优选至少80％，更优选至少90％的最大尺寸(a方向)，纤维(F)以≤60°，优选≤50°的角度ε排列。
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”。
至少50％，优选至少80％，更优选至少90％的泡孔的最小尺寸(c方向)的平均尺寸通常在0.01至1mm的范围内，优选地在0.02至0.5mm的范围内，特别是在0.02至0.3mm范围内。
至少50％，优选至少80％，更优选至少90％的泡孔的最大尺寸(a方向)的平均尺寸通常不超过20mm，优选地在0.01至5mm的范围内，特别是在0.03至1mm的范围内，特别优选地在0.03至0.5mm的范围内。
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。
为了确定最小尺寸(c方向)的平均尺寸，如上所述确定泡孔尺寸的最小尺寸，并将这些值相加并除以泡孔数。类似地确定最大尺寸(a方向)的平均尺寸。
正交各向异性泡孔应理解为意指各向异性泡孔的特殊情况。正交各向异性意味着泡孔具有三个对称平面。在对称平面基于正交坐标系彼此正交排列的情况下，泡孔的尺寸在所有三个空间方向上，即在a方向上、在b方向上和在c方向上是不同的。
横向同性意味着泡孔具有三个对称平面。然而，泡孔关于围绕轴的旋转是不变的，该轴是两个对称平面的交叉轴。在对称平面彼此正交排列的情况下，仅一个空间方向上的泡孔尺寸与另外两个空间方向上的泡孔尺寸不同。例如，a方向上的泡孔尺寸与b方向上的和c方向上的尺寸不同，b方向和c方向上的泡孔尺寸相同。
反应性泡沫的闭孔含量根据DIN ISO 4590测定(根据2003的德国版本)。闭孔含量描述了闭孔相对于反应性泡沫的总体积的体积分数。
反应性泡沫的泡孔的各向异性性质来自本发明的双条发泡法或本发明的块状发泡法。由于反应混合物在双条发泡法中的步骤III-1)中膨胀并在步骤IV-1)中校准，因此反应性泡沫通常获得由各向异性泡孔产生的各向异性性质。这些性质还受膨胀性质和起飞(takeoff)参数的影响。如果反应混合物在下部载体材料和上部载体材料之间进行非常强的膨胀以获得膨胀泡沫，则所述混合物在x方向上膨胀，例如在长度方向上膨胀，这优选地导致泡孔的a方向相对于z方向对齐。
如果膨胀的泡沫例如经受快速起飞，即在两个平行的带之间快速校准，则泡孔的a方向优选地相对于z方向在50°至130°的范围内对齐。
这同样适用于通过本发明的块状发泡法制备的反应性泡沫。由于泡沫的自由膨胀，泡沫泡孔在上升方向上对齐。这导致各向异性泡沫结构并因此导致各向异性性质。
基于泡孔的最大尺寸(a方向)，至少50％，优选至少80％，更优选至少90％的泡孔排列相对于模制品的厚度方向(d)以通常至少为0°且至多为90°的角度γ对齐。
图4以示例的方式示出了基于泡孔(8)的最大尺寸(a方向)的不同角度的示意图。由图4中所示的反应性泡沫(1)制成的模制品包括纤维(4)和泡孔(8)。为清楚起见，图4仅示出了一根纤维(4)和一个泡孔(8)。应理解，模制品通常包括一个以上的泡孔(8)。相对于模制品的厚度方向(d)，泡孔(8)的最大尺寸(a)的角度γ为≤45°，优选≤30°，更优选≤5°。相对于泡孔(8)的最大尺寸(a)，纤维(4)以≤60°，优选≤50°的角度ε引入反应性泡沫中。
如果反应性泡沫的性质是各向异性的，这意味着反应性泡沫的性质在不同的空间方向上不同。例如，反应性泡沫在厚度(z方向)上的抗压强度可以不同于在长度(x方向)和/或宽度(y方向)上的抗压强度。
因此，满足至少一个以下选项的模制品还优选：
i)反应性泡沫的至少一种机械性能，优选所有机械性能是各向异性的，优选正交各向异性的或横向同性的，和/或
ii)反应性泡沫的至少一种弹性模量，优选全部弹性模量表现为各向异性，优选正交各向异性或横向同性的材料的方式，和/或
iii)反应性泡沫在z方向上的压缩强度与反应性泡沫在x方向上的压缩强度的比率≥1.1，优选≥1.5，特别优选在2至10之间，和/或
术语“机械性能”应理解为意指本领域技术人员已知的反应性泡沫的所有机械性能，例如强度、刚度/弹性、延展性和韧性。
弹性模量本身是本领域技术人员已知的。弹性模量包括，例如，弹性模量、压缩模量、扭转模量和剪切模量。
与机械性能/弹性模量相关的“正交各向异性”意指材料具有三个对称平面的材料。在对称平面彼此正交取向的情况下，应用正交的坐标系。因此，反应性泡沫的机械性能/弹性模量在所有三个空间方向，即x方向、y方向和z方向上不同。
与机械性能/弹性模量相关的“横向同性”意指具有三个对称平面的材料，并且模量相对于围绕轴的旋转是不变的，该轴是两个对称平面的交叉轴。在对称平面彼此正交定向的情况下，反应性泡沫在一个空间方向上的机械性质/弹性模量与在另外两个空间方向上的机械性质/弹性模量不同，而在另外两个空间方向上的机械性质/弹性模量相同。例如，z方向上的机械性质/弹性模量与x方向和y方向上的机械性质/弹性模量不同，而x方向和y方向上的机械性质/弹性模量相同。
模制品的反应性泡沫的抗压强度根据DIN EN ISO 844(根据2009年10月的德国版本)确定。
反应性泡沫在厚度(z方向)上的抗压强度通常在0.05至5MPa的范围内，优选在0.1至2MPa的范围内，特别优选在0.1至1MPa的范围内。
本发明还提供一种面板，其包含本发明的至少一个模制品和至少一个层(S1)。在本领域中，“面板”也可任选地被称为“夹心结构”、“夹心材料”、“层压材料”和/或“复合材料制品”。
在面板的一个优选实施方案中，面板包括两层(S1)，并且两层(S1)分别安装在模制品的一侧——其与模制品的相应另一侧相对。
在本发明的面板的一个实施方案中，层(S1)包含至少一种树脂，该树脂优选为反应性热固性树脂或热塑性树脂，该树脂更优选基于环氧化物、丙烯酸酯、聚氨酯、聚酰胺、聚酯、不饱和聚酯、乙烯基酯或其混合物，并且该树脂尤其为胺固化的环氧树脂、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组成的聚氨酯。此类树脂体系是本领域技术人员已知的，例如已知于Penczek等人(Advances in Polymer Science,184,第1-95页,2005)、Pham等人(Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry,第13卷,2012)、Fahnler(Polyamide,Kunststoff Handbuch 3/4,1998)和Younes(WO12134878 A2)。
根据本发明还优选面板，其满足以下选项的至少一个：
i)纤维(F)的纤维区域(FB1)与第一层(S1)部分或完全接触，优选完全接触，和/或
ii)纤维(F)的纤维区域(FB3)与第二层(S1)部分或完全接触，优选完全接触，和/或
iii)该面板在模制品的至少一侧与至少一个层(S1)之间包含至少一个层(S2)，层(S2)优选由片状纤维材料或聚合物膜组成，更优选由多孔片状纤维材料或多孔聚合物膜组成，特别优选由以无纺布、非卷曲织物和/或编织物形式的纸、玻璃纤维或碳纤维组成。
孔隙率应理解为意指腔体积(孔体积)与反应性泡沫的总体积之比(无量纲)。例如，通过用腔/孔体积除以总体积，通过显微照片的图像分析评估来确定。物质的总孔隙率由相互连通的空腔和与环境(开放孔隙率)连通的空腔以及不相互连通的空腔(封闭孔隙率)之和组成。优选具有高开放孔隙率的层(S2)。
另外优选的是，面板的至少一个层(S1)另外包含至少一种纤维材料，其中
i)纤维材料包含以一层或多层短切纤维、无纺布、非卷曲织物、编织物和/或针织物，优选以非卷曲织物或针织物的形式，特别优选以每非卷曲织物/针织物基重为150至2500g/m2的非卷曲织物或针织物的形式的纤维，和/或
ii)纤维材料包括有机、无机、金属或陶瓷纤维的纤维，优选聚合物纤维、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物纤维。
另外包含至少一种纤维材料的层(S1)也称为纤维增强层，特别是称为纤维增强树脂层，条件是层(S1)包含树脂。
图2示出了本发明的另一个优选实施方案。二维侧视图中示出的是本发明的面板(7)，其包含如上所述的本发明的模制品(1)，例如在图1的实施方案的上下文中。除非另有说明，否则在图1和图2中的附图标记和其他缩写具有相同的含义。
在根据图2的实施方案中，本发明的面板包含由(5)和(6)表示的两层(S1)。因此两层(5)和(6)分别位于模制品(1)相对的两侧上。两层(5)和(6)优选为树脂层或纤维增强树脂层。从图2可进一步看出，纤维(4)的两端被相应的层(5)和(6)包围。
在模制品(1)和第一层(5)之间和/或在模制品(1)和第二层(6)之间也可以任选地存在一个或多个其他层。如上文针对图1所述的，为简单起见，图2也仅示出了单根纤维(F)(数字(4))。关于实际上的纤维或纤维束的数量，上面针对图1所述的那些类似地适用。
还优选的是满足至少一个以下替代方案的面板：
i)面板中存在的模制品包括未经过机械和/或热处理的至少一侧，和/或
ii)该面板包括至少一侧和至少一个层之间(S1)的至少一个层(S2)，其中至少一个层(S2)被施加到面板的模制品的反应性泡沫上，在双条发泡法的步骤II-1)中作为上部载体材料和/或作为下部载体材料，和/或
iii)至少一个层(S1)包含树脂，面板的模制品的反应性泡沫的表面树脂吸收为≤2000g/m2，优选≤1000g/m2，更优选≤500g/m2，最优选≤100g/m2，和/或
iv)面板的剥离强度为≥200J/m2，优选≥500J/m2，特别优选≥2000J/m2，和/或
v)面板中存在的模制品的反应性泡沫平行于至少一个层(S1)测量的剪切模量为0.05至0.6MPa/(kg/m3)，优选0.05至0.5MPa/(kg/m3)，特别优选0.05至0.2MPa/(kg/m3)，和/或
vi)面板中存在的模制品在面板中平行于至少一个层(S1)测量的特定剪切强度为至少5kPa/(kg/m3)，优选至少8kPa/(kg/m3)，特别优选至少12kPa/(kg/m3)，和/或
vii)面板中存在的模制品在面板中平行于至少一个层(S1)测量的剪切模量为至少0.2MPa/(kg/m3)，优选至少0.6MPa/(kg/m3)，特别优选至少1.0MPa/(kg/m3)。
比剪切强度和剪切模量根据DIN 53294(1982版本)测定，密度根据ISO 845(2007版本)测定。
根据备选方案v)的模制品的剪切模量涉及没有至少一个层(S1)和没有纤维(F)的模制品的反应性泡沫的拉伸模量。仅对平行于在面板中施加至少一个层(S1)的一侧进行测量。
用单悬臂梁(SCB)样品测定面板的剥离强度。模制品的厚度为20mm，层(S1)由准各向同性玻璃纤维增强环氧树脂层组成，每个层的厚度约为2mm。然后在Zwick Z050拉伸试验机中以5mm/min的速度测试面板，将面板加载和卸载三到四次。通过视觉评估每个负载循环(Δa)确定裂纹扩展/生长。力-距离图用于确定裂缝扩展能量(ΔU)。这用于确定抗裂性或剥离强度为
Figure GDA0003140876210000261
其中B是样品宽度。
根据本发明，还优选的是这样一种面板，其中已施加至少一个层(S1)的模制品的侧面的表面树脂吸收≤2000g/m2，优选≤1000g/m2，特别优选≤500g/m2，特别优选≤100g/m2，并且正交于已经施加至少一个层(S1)的模制品的侧面的模制品的至少一个表面，优选所有表面的表面树脂吸收与已经施加至少一个层(S1)的模制品的侧面的表面树脂吸收相差至少10％，优选至少20％，特别优选至少50％。
不仅使用所用的树脂体系、反应性泡沫和玻璃非卷曲织物，而且使用以下辅助材料确定树脂吸收：尼龙真空薄膜、真空密封带、尼龙助流剂、聚烯烃分离薄膜、聚酯分离织物(tearoff fabric)和PTFE膜用薄膜和聚酯吸收性羊毛状物(absorption fleece)。通过真空注入施加纤维增强的外层来由模制品制备面板(在下文中也称为夹层材料)。应用于(纤维增强)泡沫的顶侧和底侧的每一侧的是两层Quadrax玻璃非卷曲织物(粗纱：E-玻璃SE1500，OCV；纺织品：saertex，每种情况下1200g/m2的各向同性层压板[0°/-45°/90°45°])。为了测定树脂吸收，在模制品(下文中也称为芯材料)和玻璃非卷曲织物之间插入分离膜，与标准的面板制备相反。因此可以确定纯模制品的树脂吸收。撕裂织物和助流剂附着在玻璃非卷曲织物的任一侧。随后，将该结构配备用于树脂体系的浇口(gate)和用于排空的浇口。最终，在整个结构上施加真空薄膜并用密封带密封，整个结构被抽成真空。该结构在具有玻璃表面的可电加热的桌子上制备。
使用的树脂体系是胺固化环氧树脂(树脂：BASF Baxxores 5400，固化剂：BASFBaxxodur 5440，混合比和进一步处理根据数据表)。在两种组分混合后，将树脂在低至20mbar下抽真空10分钟。在预温控制结构上的注入在树脂温度为23+/-2℃(工作台温度：35℃)下进行。随后的温度以0.3℃/min从35℃升至75℃并在75℃下等温固化6h，可制备由反应性泡沫和玻璃纤维增强外层组成的面板。
首先，根据ISO 845(2009年10月版)分析模制品，以获得泡沫的表观密度。在树脂体系固化之后，对经处理的面板进行修整，以消除由于不完美配合的真空膜而在边缘区域中积聚的过量的树脂。
然后除去外层，并通过ISO 845重新分析存在的模制品。密度的差异产生了绝对的树脂吸收。通过模制品的厚度倍增产生了相应的树脂吸收，单位为kg/m2。
本发明进一步提供一种制备本发明的模制品的方法，其中至少一根纤维(F)部分地引入反应性泡沫中，使得纤维(F)在模制品内存在有纤维区域(FB2)并被反应性泡沫包围，同时纤维(F)的纤维区域(FB1)从模制品的第一侧突出，并且纤维(F)的纤维区域(FB3)从模制品的第二侧突出。
引入纤维(F)和/或纤维束的合适的方法原则上是本领域技术人员已知的所有方法。合适的方法描述于例如WO 2006/125561或WO2011/012587中。
在本发明的方法的一个实施方案中，通过使用针缝入来实现将至少一根纤维(F)部分引入反应性泡沫中，部分引入优选通过步骤a)至f)实现：
a)任选地将至少一个层(S2)施用到反应性泡沫的至少一侧，
b)对于每根纤维(F)在反应性泡沫并任选在层(S2)中产生一个孔，其中该孔从反应性泡沫的第一侧延伸到第二侧并任选地穿过层(S2)，
c)在反应性泡沫的第二侧上提供至少一根纤维(F)，
d)使针从模制品的第一侧穿过孔到反应性泡沫的第二侧，并任选地使针穿过层(S2)，
e)将至少一根纤维(F)固定到反应性泡沫的第二侧上的针上，和
f)将包含纤维(F)的针通过孔返回，使得纤维(F)在模制品内存在有纤维区域(FB2)并且被反应性泡沫包围，同时纤维(F)的纤维区域(FB1)从模制品的第一侧突出，且纤维(F)的纤维区域(FB3)从模制品的第二侧突出，
特别优选同时进行步骤b)和d)。
在步骤a)中将至少一层(S2)施加到反应性泡沫的至少一侧上可以例如在如上所述的双带发泡法的步骤II-1)期间进行。在这种情况下，层(S2)是下部载体材料和/或上部载体材料。
同样可能的是，例如，在块状发泡法的步骤II-2)和步骤III-2)中的步骤a)中，当步骤II-2)中的成型模具包括载体和/或分离层时，将至少一个层(S2)施加到反应性泡沫的至少一侧上。
在特别优选的实施方案中，步骤b)和d)同时进行。在该实施方案中，通过使针从反应性泡沫的第一侧穿向反应性泡沫的第二侧来产生从反应性泡沫的第一侧到第二侧的孔。
在该实施方案中，至少一根纤维(F)的引入可包括例如以下步骤：
a)任选地将层(S2)施加到反应性泡沫的至少一侧，
b)在反应性泡沫的第二侧上提供至少一根纤维(F)，
c)对于每根纤维(F)在反应性泡沫并任选在层(S2)中产生一个孔，其中该孔从反应性泡沫的第一侧延伸到第二侧并任选地穿过层(S2)，并且其中该孔通过使针穿过反应性泡沫并任选地穿过层(S2)来产生，
d)将至少一根纤维(F)固定到反应性泡沫的第二侧上的针上，和
g)将包含纤维(F)的针通过孔返回，使得纤维(F)在模制品内存在有纤维区域(FB2)并且被反应性泡沫包围，同时纤维(F)的纤维区域(FB1)从模制品的第一侧突出，且纤维(F)的纤维区域(FB3)从模制品的第二侧突出，
f)任选地切断在第二侧的纤维(F)和
g)任选地切断在针上形成的纤维(F)的环。
在优选的实施方案中，所使用的针是钩针，并且在步骤d)中将至少一根纤维(F)钩到钩针中。
在另一个优选的实施方案中，根据上述步骤同时将多根纤维(F)引入反应性泡沫中。
在本发明的方法中，另外优选的是，在引入至少一根纤维(F)之前，将模制品中的凹陷部分地或完全地引入反应性泡沫中。
本发明还提供了一种制备本发明的面板的方法，其中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，在本发明的模制品上制备、施加和固化活性粘性树脂的形式的至少一个层(S1)。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WileyEncyclopedia of Composites(第2版,Wiley,2012),Parnas等人(Liquid CompositeMoulding,Hanser,2000)以及Williams等人(Composites Part A,27,第517-524页,1997)。
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；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，其优选放置与模制品的开口侧(gate side)相对的位置处，借助真空袋将空气从与该开口相对一侧排空。
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、铁路车辆结构、容器结构、卫生设施和/或航空航天中的用途。
下面将参考实施例更具体地阐述本发明，但不限于此。
实施例
表征
反应性泡沫、模制品和面板的性质如下测定：
-各向异性：
为了确定各向异性，对反应性泡沫的中间区域的泡孔的显微照片进行统计评估。泡孔的最大尺寸被称为“a方向”，并且由此产生与其正交的两个其他尺寸(b方向和c方向)。各向异性计算为a方向和c方向的商。
-泡孔的a方向相对于厚度方向(d)的取向；角度γ：
同样通过显微照片评估泡孔的a方向的取向。包围在模制品的a方向和厚度方向(d)之间的角度给出了取向。
-泡孔的最小尺寸(c方向)：
类似于各向异性，通过显微照片的统计分析确定泡孔的最小尺寸。
-沿z方向和沿a方向的抗压强度：
抗压强度根据DIN EN ISO 844(根据2009年10月的德国版本)确定。
-反应性泡沫沿z方向的抗压强度与反应性泡沫沿x方向的抗压强度之比(抗压强度z/x)：
沿z方向的抗压强度与x方向的抗压强度之比由两个单独的值的商确定。
-密度：
纯反应性泡沫的密度根据ISO 845(2009年10月版)确定。
-树脂吸收：
对于树脂吸收，在通过刨削除去表面的材料后比较反应性泡沫。除了采用树脂体系、泡沫板和玻璃非卷曲织物外，还使用以下辅助材料：尼龙真空薄膜、真空密封带、尼龙助流剂、聚烯烃分离薄膜、聚酯分离织物和PTFE膜用薄膜和聚酯吸收性羊毛状物。通过真空注入施加纤维增强的外层来由模制品制备面板。应用于反应性泡沫的顶侧和底侧的每一侧的是两层Quadrax玻璃非卷曲织物(粗纱：E-玻璃SE1500，OCV；纺织品：saertex，每种情况下1200g/m2的各向同性层压板[0°/-45°/90°45°])。为了测定树脂吸收，在反应性泡沫和玻璃非卷曲织物之间插入分离膜，与标准的面板制备相反。因此可以确定纯反应性泡沫的树脂吸收。撕裂织物和助流剂附着在玻璃非卷曲织物的任一侧。随后，将该结构配备用于树脂体系的浇口和用于排空的浇口。最终，在整个结构上施加真空薄膜并用密封带密封，整个结构被抽成真空。该结构在具有玻璃表面的可电加热的桌子上制备。
使用的树脂体系是胺固化环氧树脂(树脂：BASF Baxxores 5400，固化剂：BASFBaxxodur 5440，混合比和进一步处理根据数据表)。在两种组分混合后，将树脂在低至20mbar下抽真空10分钟。在预温控制结构上的注入在树脂温度为23+/-2℃(工作台温度：35℃)下进行。随后的温度以0.3℃/min从35℃升至75℃并在75℃下等温固化6h，可以制备由模制品和玻璃纤维增强的外层组成的面板。
首先，根据ISO 845(2009年10月版)分析泡沫，以获得泡沫的表观密度。在树脂体系固化之后，对经处理的面板进行修整，以消除由于不完美配合的真空膜而在边缘区域中积聚的过量的树脂。
然后除去外层，并通过ISO 845重新分析存在的反应性泡沫。密度的差异产生了绝对的树脂吸收。然后通过反应性泡沫的厚度倍增产生了相应的树脂吸收，单位为kg/m2。
-面板的剪切刚度和强度：
面板的剪切性能根据DIN 53294在23℃和50％相对湿度下测定(1982年2月版)。
-面板的抗皱性：
外层的抗皱性(微皱)是通过基于测量的材料基本性质的算术方法确定的。对于外层的皱折的抗弯曲性可以确定为
Figure GDA0003140876210000321
其中EC3：厚度方向上的芯刚度，Ef：外层的刚度，GC：芯材料的剪切刚度。
-树脂吸收
使用反应性泡沫和修整的面板的密度/厚度，通过算术方法从所制备的面板确定树脂吸收。
实施例B1
双条发泡法
a)反应性泡沫的制备
通过连续双条发泡法制备反应性泡沫。该设备由上传送带和下传送带组成。通过高压混合头将反应混合物连续注入下部载体材料和上部载体材料之间。下部载体材料由铝箔组成，上部载体材料由铝箔组成。随后，反应混合物在下传送带和上传送带之间膨胀和校准。将获得的反应性泡沫切成片。片材厚度为50mm。在用至少一根纤维(F)增强之前并且因此在制备模制品之前，取下上部载体材料和下部载体材料，并将片材刨平至20mm以进行进一步处理。反应混合物包含10000质量份的多元醇组分
Figure GDA0003140876210000322
H 1131/90，15000质量份的异氰酸酯组分
Figure GDA0003140876210000323
M 50，以及在每种情况下，8质量份的水、550质量份的戊烷和570质量份的二甲基环己胺的添加剂。
b)模制品的制备
用玻璃纤维(粗纱，E-Glas，900特，3B)增强反应性泡沫。玻璃纤维以粗纱的形式以45°的角度α在以彼此成90°的角度β的四个不同的空间方向上引入。玻璃纤维以规则的图案引入，相等的距离a1＝a2＝16mm。另外，在第一侧和第二侧，玻璃纤维悬垂约5.5mm，以改善与稍后作为外层引入的玻璃纤维垫的粘合。纤维/纤维粗纱通过组合的缝纫/钩编方法以自动方式引入。最初，使用钩针(直径约1.1mm)将反应性泡沫从第一侧到第二侧完全刺穿。在第二侧，将粗纱钩到钩针的钩中，然后通过拉动针从第二侧穿过孔并返回到反应性泡沫的第一侧。最后，在第二侧切断粗纱，并在针处切开形成的粗纱环。因此，钩针准备好进行下一次缝纫操作。
c)面板的制备
随后，通过如上所述的真空灌注施加纤维增强的外层，由模制品制备面板，用于测定树脂吸收。然而，与树脂吸收的测定相反，在模制品和用于制备面板的玻璃非卷曲织物之间没有引入分离膜。
实施例B2
块状发泡法
a)反应性泡沫的制备
反应性泡沫通过不连续的块状发泡法制备。该设备由块状模具组成，其中底部和侧壁是封闭的，并且模具的顶侧是敞开的。通过高压混合头将反应混合物混合并填充到成型模具中。然后混合物在成型模具内膨胀并反应。然后将获得的反应性泡沫块冷却并切成与膨胀方向正交的片材。用于制备反应性泡沫的反应混合物包含以下组分：蔗糖基聚醚多元醇(31质量份，官能度4.5，数均分子量515g/mol，25℃下粘度8000mPa.s)、基于邻苯二甲酸酐-二甘醇的聚酯多元醇(28质量份，官能度2，数均分子量360g/mol)、基于丙二醇的扩链剂(10质量份，官能度2，数均分子量134g/mol)、基于丙二醇的扩链剂(28质量份，官能度2，数均分子量190g/mol)、水(1.45质量份)、作为催化剂的叔脂肪胺(0.07质量份)、基于有机硅的稳定剂(2.0质量份)、聚合MDI(183质量份，25℃下粘度200mPa.s)。
模制品和面板的制备类似于实施例B1进行。
实施例B3
块状发泡法
a)泡沫的制备
泡沫的制备类似于实施例B2进行。然而，片材不是与膨胀方向正交切割，而是平行于膨胀方向。
模制品和面板的制备类似于实施例B1进行。
表1示出了实施例B1、实施例B2和实施例B3的反应性泡沫、模制品和面板的结果。
表1
Figure GDA0003140876210000341
Figure GDA0003140876210000351
*算术确定的值
本发明制备的反应性泡沫以及本发明的模制品和由其制备的面板具有良好的各向异性的特征。各向异性还允许控制其他性质。
在实施例B1和实施例B3中，泡孔的a方向与反应性泡沫/模制品的厚度方向(d)正交取向。与正交于表面的侧面的树脂吸收相比，这导致低的表面树脂吸收。所述面板也具有非常低的密度。
与之相比，在实施例B2中，泡孔的a方向取向为与反应性泡沫/模制品的表面正交，因此与厚度方向(d)形成角度γ为0°。这导致表面处的树脂吸收稍高，但在厚度方向(d)上的机械性能也更好。此外，制备的面板具有良好的耐皱性。

Claims (85)

1.一种由反应性泡沫制成的模制品，其中至少一根纤维F在模制品内存在有纤维区域FB2并被反应性泡沫包围，同时纤维F的纤维区域FB1从模制品的第一侧突出，且纤维F的纤维区域FB3从模制品的第二侧突出，其中反应性泡沫通过双条发泡法或块状发泡法制备，其中反应性泡沫包含泡孔，其中至少50％的泡孔是各向异性的，其中反应性泡沫的至少一种机械性能是各向异性的，其中反应性泡沫基于聚氨酯、聚脲或聚异氰脲酸酯，其中反应性泡沫包含泡孔，其中相对于反应性泡沫的泡孔的至少50％的最大尺寸a方向，纤维F以≤60°的角度ε排列，
其中至少50％的泡孔基于其最大尺寸a方向，相对于模制品的厚度方向d以≤30°或>60°的角度γ排列；
纤维F以相对于模制品的厚度方向d成10°至70°的角度α引入反应性泡沫中；并且
两根或多根纤维F以彼此成角度β存在于模制中，角度β为β＝360°/n，其中n为整数。
2.权利要求1的模制品，其中双条发泡法包括以下步骤I-1)至IV-1)：
I-1)提供包含至少一种第一组分K1和至少一种第二组分K2的反应混合物，其中第一组分K1和第二组分K2可彼此反应，
II-1)将步骤I-1)中提供的反应混合物引入下部载体材料和上部载体材料之间，其中反应混合物置于下部载体材料上，并且其中上部载体材料置于反应混合物上，
III-1)使下部载体材料和上部载体材料之间的反应混合物膨胀以获得膨胀的泡沫，和
IV-1)在两个平行条之间校准步骤III-1)中获得的膨胀泡沫以获得反应性泡沫，
其中步骤III-1)和IV-1)连续进行或同时进行。
3.权利要求2的模制品，其中步骤III-1)和IV-1)同时进行。
4.权利要求1的模制品，其中块状发泡法包括以下步骤I-2)至III-2)：
I-2)提供包含至少一种第一组分K1和至少一种第二组分K2的反应混合物，其中第一组分K1和第二组分K2可彼此反应，
II-2)将步骤I-2)中提供的反应混合物引入成型模具中，其中成型模具具有至少一个开口侧和至少两个封闭侧，和
III-2)在成型模具中膨胀反应混合物以获得反应性泡沫。
5.权利要求1的模制品，其中
反应性泡沫基于聚氨酯、聚脲或聚异氰脲酸酯，
i)其中聚氨酯、聚脲或聚异氰脲酸酯在每种情况下通过权利要求2的双条发泡法制备，并且其中步骤I-1)中提供的反应混合物包含作为第一组分K1的至少一种聚异氰酸酯和作为第二组分K2的至少一种具有异氰酸酯反应性基团的化合物以及作为其他组分的至少一种发泡剂，或
ii)其中聚氨酯、聚脲或聚异氰脲酸酯在每种情况下通过权利要求4的块状发泡法制备，并且其中步骤I-2)中提供的反应混合物包含作为第一组分K1的至少一种聚异氰酸酯和作为第二组分K2的至少一种具有异氰酸酯反应性基团的化合物以及作为其他组分的至少一种发泡剂。
6.权利要求1至4中任一项的模制品，其中反应性泡沫包含泡孔，其中
i)至少80％的泡孔是各向异性的，和/或
ii)至少50％的泡孔的最大尺寸a方向与最小尺寸c方向的比率≥1.05，和/或
iii)至少50％的泡孔的最小尺寸c方向的平均尺寸在0.01至1mm的范围内，和/或
iv)至少50％的泡孔是正交各向异性或横向同性的，和/或
v)反应性泡沫的闭孔含量为至少80％。
7.权利要求6的模制品，其中在i)中，至少90％的泡孔是各向异性的。
8.权利要求6的模制品，其中在ii)中，至少80％的泡孔的最大尺寸a方向与最小尺寸c方向的比率≥1.05。
9.权利要求8的模制品，其中至少90％的泡孔的最大尺寸a方向与最小尺寸c方向的比率≥1.05。
10.权利要求6的模制品，其中在ii)中，至少50％的泡孔的最大尺寸a方向与最小尺寸c方向的比率在1.1至10的范围内。
11.权利要求10的模制品，其中至少50％的泡孔的最大尺寸a方向与最小尺寸c方向的比率在1.2至5的范围内。
12.权利要求6的模制品，其中在iii)中，至少80％的泡孔的最小尺寸c方向的平均尺寸在0.01至1mm的范围内。
13.权利要求12的模制品，其中至少90％的泡孔的最小尺寸c方向的平均尺寸在0.01至1mm的范围内。
14.权利要求6的模制品，其中在iii)中，至少50％的泡孔的最小尺寸c方向的平均尺寸在0.02至0.5mm的范围内。
15.权利要求14的模制品，其中至少50％的泡孔的最小尺寸c方向的平均尺寸在0.02至0.3mm的范围内。
16.权利要求6的模制品，其中在iv)中，至少80％的泡孔是正交各向异性或横向同性的。
17.权利要求16的模制品，其中至少90％的泡孔是正交各向异性或横向同性的。
18.权利要求1的模制品，其中，至少80％的泡孔基于其最大尺寸a方向，相对于模制品的厚度方向d以≤30°或>60°的角度γ排列。
19.权利要求18的模制品，其中至少90％的泡孔基于其最大尺寸a方向，相对于模制品的厚度方向d以≤30°或>60°的角度γ排列。
20.权利要求1的模制品，其中，至少50％的泡孔基于其最大尺寸a方向，相对于模制品的厚度方向d以≤20°或≥70°的角度γ排列。
21.权利要求20的模制品，其中至少50％的泡孔基于其最大尺寸a方向，相对于模制品的厚度方向d以≤10°或≥80°的角度γ排列。
22.权利要求6的模制品，其中在v)中，反应性泡沫的闭孔含量为至少95％。
23.权利要求22的模制品，其中反应性泡沫的闭孔含量为至少98％。
24.权利要求1至4中任一项所述的模制品，其中相对于反应性泡沫的泡孔的至少50％的最大尺寸a方向，纤维F以≤50°的角度ε排列。
25.权利要求1至4中任一项所述的模制品，其中相对于反应性泡沫的泡孔的至少80％的最大尺寸a方向，纤维F以≤60°的角度ε排列。
26.权利要求25的模制品，其中相对于反应性泡沫的泡孔的至少90％的最大尺寸a方向，纤维F以≤60°的角度ε排列。
27.权利要求1至4中任一项的模制品，其中
i)反应性泡沫的厚度z方向为至少10mm；长度x方向为至少200mm；且宽度y方向为至少200mm，和/或
ii)模制品的至少一侧的表面具有至少一个凹陷，和/或
iii)反应性泡沫的所有机械性能是各向异性的，和/或
iv)反应性泡沫的至少一种弹性模量表现为各向异性的材料的方式，和/或
v)反应性泡沫在厚度z方向上的抗压强度与反应性泡沫在强度x方向上的抗压强度的比率≥1.1，和/或
vi)反应性泡沫中存在的聚合物的玻璃化转变温度TG为至少80℃，和/或
vii)纤维F是单纤维或纤维束，和/或
viii)纤维F是有机或无机纤维或其组合，和/或
ix)纤维F以纤维束的形式使用，每束的单纤维的数量在玻璃纤维的情况下为至少10根且在碳纤维的情况下为1000至50000根，和/或
x)纤维区域FB1和纤维区域FB3各自独立地占纤维F的总长度的1％至45％，并且纤维区域FB2占纤维F的总长度的10％至98％，和/或
xi)将角度α替换成0°至60°的角度α，和/或
xii)在模制品中，纤维F的纤维区域FB1从其突出的模制品的第一侧与纤维F的纤维区域FB3从其突出的模制品的第二侧相对，和/或
xiii)模制品包含多根纤维F，和/或包含大于10根纤维F或纤维束/m2。
28.权利要求27的模制品，其中在i)中，反应性泡沫的厚度z方向为至少100mm。
29.权利要求27的模制品，其中在i)中，反应性泡沫的长度x方向为至少400mm。
30.权利要求27的模制品，其中在i)中，反应性泡沫的宽度y方向为至少400mm。
31.权利要求27的模制品，其中在ii)中，凹陷为槽或孔。
32.权利要求27的模制品，其中在iii)中，反应性泡沫的所有机械性能是正交各向异性或横向同性的。
33.权利要求27的模制品，其中在iv)中，反应性泡沫的所有弹性模量表现为各向异性材料的方式。
34.权利要求27的模制品，其中在iv)中，反应性泡沫的至少一种弹性模量表现为正交各向异性或横向同性的材料的方式。
35.权利要求27的模制品，其中在v)中，反应性泡沫在厚度z方向上的抗压强度与反应性泡沫在强度x方向上的抗压强度的比率≥1.5。
36.权利要求35的模制品，其中反应性泡沫在厚度z方向上的抗压强度与反应性泡沫在强度x方向上的抗压强度的比率为2至10。
37.权利要求27的模制品，其中在vi)中，反应性泡沫中存在的聚合物的玻璃化转变温度TG为至少110℃。
38.权利要求37的模制品，其中反应性泡沫中存在的聚合物的玻璃化转变温度TG为至少130℃。
39.权利要求27的模制品，其中在vii)中，纤维F为纤维束。
40.权利要求27的模制品，其中在viii)中，纤维F为聚合物纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维、天然纤维、金属或陶瓷纤维。
41.权利要求40的模制品，其中纤维F为聚芳酰胺纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维或碳纤维。
42.权利要求40的模制品，其中聚合物纤维为聚酯、聚酰胺、聚芳酰胺、聚乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚酰亚胺和/或聚酰胺酰亚胺的纤维；天然纤维为剑麻、大麻、亚麻、竹子、椰子和/或黄麻的纤维。
43.权利要求27的模制品，其中在ix)中，纤维F以纤维束的形式使用，每束的单纤维的数量在玻璃纤维的情况下为100至100000根且在碳纤维的情况下为1000至50000根。
44.权利要求43的模制品，其中纤维F以纤维束的形式使用，每束的单纤维的数量在玻璃纤维的情况下为300至10000根且在碳纤维的情况下为1000至50000根。
45.权利要求27的模制品，其中在ix)中，纤维F以纤维束的形式使用，每束的单纤维的数量在玻璃纤维的情况下为500至5000根且在碳纤维的情况下为2000至20000根。
46.权利要求27的模制品，其中在x)中，纤维区域FB1和纤维区域FB3各自独立地占纤维F的总长度的2％至40％。
47.权利要求46的模制品，其中纤维区域FB1和纤维区域FB3各自独立地占纤维F的总长度的5％至30％。
48.权利要求27的模制品，其中在x)中，纤维区域FB2占纤维F的总长度的20％至96％。
49.权利要求48的模制品，其中纤维区域FB2占纤维F的总长度的40％至90％。
50.权利要求27的模制品，其中在xi)中，纤维F以相对于模制品的厚度方向d成0°至50°的角度α引入反应性泡沫中。
51.权利要求50的模制品，其中纤维F以相对于模制品的厚度方向d成0°至15°的角度α引入反应性泡沫中。
52.权利要求27的模制品，其中纤维F以相对于模制品的厚度方向d成30°至60°的角度α引入反应性泡沫中。
53.权利要求52的模制品，其中纤维F以相对于模制品的厚度方向d成30°至50°的角度α引入反应性泡沫中。
54.权利要求53的模制品，其中纤维F以相对于模制品的厚度方向d成30°至45°的角度α引入反应性泡沫中。
55.权利要求54的模制品，其中纤维F以相对于模制品的厚度方向d成45°的角度α引入反应性泡沫中。
56.权利要求27的模制品，其中在xiii)中，模制品包含多根纤维束。
57.权利要求27的模制品，其中在xiii)中，模制品包含大于1000根纤维F或纤维束/m2。
58.权利要求57的模制品，其中模制品包含大于4000至40 000根纤维F或纤维束/m2。
59.一种面板，其包含至少一个权利要求1至58中任一项的模制品和至少一个层S1。
60.权利要求59的面板，其中层S1包含至少一种树脂。
61.权利要求60的面板，其中该树脂为反应性热固性树脂或热塑性树脂。
62.权利要求61的面板，其中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、乙烯基酯或其混合物。
63.权利要求62的面板，其中该树脂为胺固化环氧树脂、潜在固化环氧树脂、酸酐固化环氧树脂或由异氰酸酯和多元醇形成的聚氨酯。
64.权利要求60的面板，其中层S1还包含至少一根纤维材料，其中
i)纤维材料包含以一层或多层短切纤维、网状物、纺织物、编织物和/或针织物的形式的纤维，和/或
ii)纤维材料包括有机或无机纤维。
65.权利要求64的面板，其中在i)中，纤维材料包含以一层或多层纺织物或针织物的形式的纤维。
66.权利要求65的面板，其中纤维材料包含以一层或多层以每纺织物/针织物基重为150至2500g/m2的纺织物或针织物的形式的纤维。
67.权利要求64的面板，其中在ii)中，纤维材料包括聚合物纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维、天然纤维、金属或陶瓷纤维。
68.权利要求67的面板，其中纤维材料包括玻璃纤维或碳纤维。
69.权利要求59至68中任一项的面板，其中面板有两层S1，并且两层S1分别安装在模制品的与模制品中的相应另一侧相对的一侧上。
70.权利要求59至68中任一项的面板，其中
i)纤维F的纤维区域FB1与第一层S1部分或完全接触，和/或
ii)纤维F的纤维区域FB3与第二层S1部分或完全接触，和/或
iii)该面板在模制品的至少一侧与至少一个层S1之间包含至少一个层S2，和/或
iv)该面板包括至少一侧和至少一个层S1之间的至少一个层S2，其中至少一个层S2被施加到面板的模制品的反应性泡沫上，在权利要求2的双条发泡法的步骤II-1)中作为上部载体材料和/或作为下部载体材料，和/或
v)面板中存在的模制品包括未经过机械处理和/或热处理的至少一侧。
71.权利要求70的面板，其中在i)中，纤维F的纤维区域FB1与第一层S1完全接触。
72.权利要求70的面板，其中在ii)中，纤维F的纤维区域FB3与第二层S1完全接触。
73.权利要求70的面板，其中在iii)中，层S2由片状纤维材料或聚合物膜组成。
74.权利要求73的面板，其中层S2由多孔片状纤维材料或多孔聚合物膜组成。
75.权利要求74的面板，其中层S2由以无纺布、非卷曲织物和/或编织物形式的纸、玻璃纤维或碳纤维组成。
76.一种制备权利要求1-58中任一项的模制品的方法，其中至少一根纤维F部分地引入反应性泡沫中，使得纤维F在模制品内存在有纤维区域FB2并且被反应性泡沫包围，同时纤维F的纤维区域FB1从模制品的第一侧突出并且纤维F的纤维区域FB3从模制品的第二侧突出。
77.权利要求76的方法，其中将至少一根纤维F部分引入反应性泡沫中是通过使用针缝入来实现的。
78.权利要求77的方法，其中
部分引入通过步骤a)至f)实现：
a)任选地将至少一个层S2施用到反应性泡沫的至少一侧，
b)对于每根纤维F在反应性泡沫中产生一个孔，其中该孔从反应性泡沫的第一侧延伸到第二侧并任选地穿过层S2，
c)在反应性泡沫的第二侧上提供至少一根纤维F，
d)使针从模制品的第一侧穿过孔到反应性泡沫的第二侧，并任选地使针穿过层S2，
e)将至少一根纤维F固定到反应性泡沫的第二侧上的针上，和
f)将包含纤维F的针通过孔返回，使得纤维F在模制品内存在有纤维区域FB2并且被反应性泡沫包围，同时纤维F的纤维区域FB1从模制品的第一侧突出，且纤维F的纤维区域FB3从模制品的第二侧突出。
79.权利要求78的方法，其中同时进行步骤b)和d)。
80.一种制备权利要求59至75中任一项的面板的方法，其中在权利要求1至58中任一项的模制品上制备、施用并固化反应性粘性树脂形式的至少一个层S1。
81.权利要求80的方法，其中通过液体浸渍方法在权利要求1至58中任一项的模制品上制备、施用并固化反应性粘性树脂形式的至少一个层S1。
82.权利要求81的方法，其中通过压力或真空辅助浸渍法在权利要求1至58中任一项的模制品上制备、施用并固化反应性粘性树脂形式的至少一个层S1。
83.权利要求82的方法，其中通过真空灌注或压力辅助注入方法在权利要求1至58中任一项的模制品上制备、施用并固化反应性粘性树脂形式的至少一个层S1。
84.权利要求83的方法，其中通过真空灌注在权利要求1至58中任一项的模制品上制备、施用并固化反应性粘性树脂形式的至少一个层S1。
85.权利要求1至58中任一项的模制品或权利要求59至75中任一项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、铁路车辆结构、容器结构、卫生设施和/或航空航天中的用途。
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