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高结构强度板以及制作这种板的设备和方法

  • 专利名称
    高结构强度板以及制作这种板的设备和方法
  • 发明者
    盖伊·勒罗伊
  • 公开日
    2010年10月13日
  • 申请日期
    2008年9月18日
  • 优先权日
    2007年9月18日
  • 申请人
    盖伊·勒罗伊
  • 文档编号
    D04H18/00GK101861422SQ200880111222
  • 关键字
  • 权利要求
    一种复合板(1),包括两个纤维性表层(2)以及芯层(3),所述芯层(3)置于所述表层之间的内部容积中并通过固化的结合材料(22)连接至所述表层,其中,源自至少一个所述表层的连接纤维(7)已被填塞到所述表层之间的所述内部容积中,其特征在于,所填塞的纤维的至少一部分具有相对于至少一个所述表层的至少一个倾斜方向2.根据权利要求1所述的板,其特征在于,所填塞的纤维具有至少两个不同的方向3.根据权利要求2所述的板,其特征在于,所述两个方向包括与至少一个所述表层基 本上垂直的方向4.根据权利要求2所述的板,其特征在于,所述两个方向相对于所述表层在彼此相反 的方向上倾斜5.根据权利要求2所述的板,其特征在于,沿第一方向的填塞的纤维基本上平行于第 一定向平面(304),沿第二方向的填塞的纤维基本上平行于第二定向平面(305),所述第一 定向平面(304)和第二定向平面(305)彼此相交,沿所述第一方向的纤维和沿所述第二方 向的纤维均基本平行于与所述定向平面相交的对准平面(306)6.根据权利要求2至5中任一项所述的板,其特征在于,所填塞的纤维分组为纤维束 (71),所述纤维束(71)位于还具有结合材料(74)的位置(45)处,所填塞的纤维的、具有第 一方向的纤维束(71)均与所填塞的纤维的、具有第二方向的纤维束正割或正切7.一种用于制作根据权利要求1至6中任一项所述的板的设备,其特征在于,所述设备 包括-插入装置(100),用于沿行进方向(F1)、在针刺路径中将芯层(3)插在两个纤维性表 层(21)之间;-至少一个针刺单元(200A、200B),包括针(124)并被布置以将至少一个所述表层(21) 的纤维(7)填塞到位于所述表层之间的容积中,所述至少一个针刺单元包括根据相对于所 述芯层(3)和所述表层的行进平面(300)的击打倾斜度而对所述至少一个针刺单元的针进 行倾斜地驱动的装置(210)8.根据权利要求7所述的设备,其特征在于,所述至少一个针刺单元包括相对于所述 行进平面,对所述至少一个针刺单元的针被驱动的所述击打倾斜度进行调整的装置9.根据权利要求7或8所述的设备,其特征在于,包括分别布置在所述行进平面两侧的 两个针刺单元10.根据权利要求9所述的设备,其特征在于,所述两个单元能够关于所述击打倾斜度 彼此独立地被调整11.根据权利要求10所述的设备,其特征在于,所述两个单元由单个轴(216)控制,所 述设备包括尤其根据所述两个单元的各自击打倾斜度,对所述两个单元相对于彼此的击打 周期的设定进行调整的装置12.根据权利要求7至11中任一项所述的设备,其特征在于,所述至少一个针刺单元的 针的末端处于与所述行进平面基本平行的平面中13.根据权利要求12所述的设备,其特征在于,所述针具有相等的长度并具有抵靠针 板(123)背面(123A)的杆,所述背面大体基本上平行于所述行进平面(300)14.根据权利要求13所述的设备,其特征在于,所述针板的所述背面包括用于对所述 针的所述杆进行支撑和定位的开口15.根据权利要求7至14中任一项所述的设备,其特征在于,所述至少一个针刺单元 (200A)具有沿着边缘(303)的斜面(302),所述斜面(302)与所述行进平面(300)相交并 朝向所述行进平面16.根据权利要求7至15中任一项所述的设备,其特征在于,所述驱动装置包括绕滑轮 (219)行进的至少一个带(221),所述滑轮(219)由相对于所述芯层(3)和所述表层的行进 方向横向布置的轴(216)保持,所述至少一个针刺单元包括至少一个运动构件(213、123、 223),保持针并固定至所述带的一侧,所述击打倾斜度能够通过使所述针刺单元绕所述轴 (216)的轴线转动而被调整17.根据权利要求16所述的设备,其特征在于,所述驱动装置包括第二带(222),所述 第二带(222)绕由同一轴(216)所保持的第二滑轮(220)行进并联接至在行进平面(300) 另一侧作用的第二针刺单元(200B)的运动构件(213、123、223)18.根据权利要求17所述的设备,其特征在于,所述轴(216)位于所述行进平面的一 侧,与所述轴位于所述平面同一侧的所述运动构件实质上位于由相应的带(221)所形成的 带环的外侧,而另一运动构件实质上位于由相应的带(222)所形成的带环的内侧19.一种用于制造根据权利要求1至6中任一项所述的复合板(1)的方法,其特征在 于,通过针刺,将至少一个所述表层的纤维束倾斜地填塞到所述芯层(3)所在的内部容积 中20.根据权利要求19所述的方法,其特征在于,尤其通过执行由板在其自身平面中的 转动所分离的两个针刺道次,沿至少两个不同的方向填塞所述纤维束,沿第一方向填塞的 纤维基本平行于第一对准平面,所述第一对准平面与至少一个所述表层的表面基本垂直, 沿第二方向填塞的纤维基本平行于第二对准平面,所述第二对准平面与相同的至少一个所 述表层的表面基本垂直,所述第一对准平面和所述第二对准平面彼此相交
  • 技术领域
    本发明涉及复合板本发明还涉及用于制作这种板的设备本发明还涉及生产复合板的方法
  • 背景技术
  • 具体实施例方式
    现在参照图1、2和3对根据本发明的板1的实施方式进行描述根据本发明,本 发明的术语“板”指相对于两个其它直或弯曲尺寸(例如,长度和宽度)而具有较小厚度尺 寸的复合材料具体地,术语“板”既不使所涉及的物体局限于固态物体,也不使其局限于 厚度恒定的物体复合板1包括两个表层2,这两个表层2在平行的平面中延伸并在两个表层2之间 限定由芯层3所占据的内部容积在所示示例中,芯层3由泡沫板4构成每个表层2包括纤维毡21,纤维毡21嵌入如树脂22的结合材料中在图1中示 出树脂22被示意性地显示为叠置于纤维毡21上实际上,如图3所示,树脂22浸渍纤维 21,从而产生纤维-树脂组装件的固化并且导致该组装件牢固地附接于芯层3的表面根 据例如可具有开孔或闭孔的泡沫材料的特性以及结合材料22的特性,结合材料22可以浸 渍或不浸渍泡沫4的、邻接表层22的区域图3示出了这些邻接区域的一定程度的浸渍根据本发明,复合板1包括源自纤维毡21中的一个或另一个的纤维7,在板的生产 过程中,纤维7已被填塞到芯层3中将纤维的至少一部分沿相对于表层2平面倾斜的至 少一个方向(orientation)填塞到位于表层之间由芯层3占据的内部容积中所填塞的纤维7分组为根据纵向列和横向行样式布置的单独纤维束71,纤维束71 在图1的具体示例中具有位于泡沫板4一部分中的交错布置以及沿泡沫板侧面之一的、具 有正方形基本样式的更紧密间隔的布置通常,规定所填塞的纤维根据随意选择的样式和 密度分布在板的每个区域中甚至可以想到例如通过采用针的适当分布或通过对通过下面 描述的制造设备进给板的速度进行调整,来产生有差异的横向或纵向区域图1示例中所填塞的纤维7从两个表层2中的一个延伸到另一个,在植入纤维束 71的每个位置处形成两个表层之间的纤维桥接(ponts)在示出板1的纤维性结构的图2 中示出了每个桥接在两个纤维毡21之间形成纤维性连结在图2的示例中,单个纤维束71 的植入样式是正方形的且不交错板1的所填塞的纤维7全部包含在一组相互平行的平面中并在彼此相反的方 向上倾斜的两个方向、相对于表层2的表面被倾斜地定向,使得纤维束71至少两两正割 (secante)或至少正切
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  • 法律状态
专利名称:高结构强度板以及制作这种板的设备和方法所谓“夹层”复合板是公知的,并且包括抵抗各种应力并置于芯层两侧的两个表 层,芯层一般由泡沫材料或毡制成。表层包括浸渍有树脂的纤维性加强体,该纤维性加强体 赋予这些表层一定的固有刚性以及与芯层的连结。这种板非常广泛地应用于必须生产出刚性、轻质、耐久、抗冲击等的墙壁的场合。芯层的具体功能是在两个表层之间保持基本上固定的距离。因而,板只能挠曲到 径向外侧(相对于弯曲轴线)表层能够伸展且径向内侧表层能够收缩的程度。由于表层的 伸展和收缩能力低,因此板难以弯曲。然而,公知的板具有所谓“层离”风险,也就是说,尤其在弯曲应力作用下,至少一 个表层与芯层分离。在这种情况下,板的机械特性恶化到无法接受。为了克服这种困难,已经提出在每个表层与芯层之间形成机械连结。例如,已经提 出了在使表层浸渍树脂的步骤之前在表层的纤维性加强体与芯层之间制成缝线。这种方法 在一定程度上是有效的,但是其需要通过复杂的机器进行的额外步骤,而这些复杂的机器 相对较慢并极大地增加了工业设施投资和制作板所需的时间。因此,以此方式进行加强的 板是昂贵的。公知文献EP 1 686 210 A1描述了这样的复合板,在这种复合板中,通过针刺穿过 步骤将粉状芯层或纤维性芯层稳固在两个表层之间,这种通过针刺使纤维从表层垂直于芯 层的平面刺穿到芯层材料中。然而,这些结构在受到一定应力作用时可能会劣化。
因而本发明的目的在于提出一种提供改进机械特性的复合板以及用于制造这种 板的设备和方法。该目的通过一种复合板实现,该复合板包括两个纤维性表层以及芯层,芯层置于 表层之间的内部容积中并通过固化的结合材料连接至表层,其中,源自至少一个表层的连 接纤维已被填塞到表层之间的内部容积中,其中,所填塞的纤维的至少一部分具有相对于 至少一个表层的至少一个倾斜方向。所填塞的纤维发生作用以使每个表层生根(enracinement)于芯层中。这种生根 有效地抵抗了板的层离。在本文献中,如果一个方向相对于表层的表面是倾斜的,也就是说相对于表层表 面倾斜,即不与表层表面垂直,那么将该方向描述为相对于表层倾斜。根据本发明,至少一 个倾斜的方向相比现有技术的板显著地加强了根据本发明的板的机械强度。芯层可以包括具有预先确定形状的至少一个构件,该预先确定形状为至少一个表 层限定了至少一个几何限定的支撑面。优选地,所填塞的纤维具有至少两个不同的方向。两个方向可包括与至少一个表 层基本上垂直的方向。两个方向优选地相对于表层在彼此相反的方向上倾斜。在本文献 中,如果两个方向相对于与表层垂直的表面,在相反的方向上倾斜,那么这两个方向被描述 为相对于表层在彼此相反的方向上倾斜。在一个实施方式中,沿第一方向的填塞的纤维基 本平行于第一定向平面,沿第二方向(与第一方向不同)的填塞的纤维基本平行于第二定 向平面,第一定向平面和第二定向平面彼此相交(优选地基本上垂直于彼此),根据第一方 向的纤维和根据第二方向的纤维均基本平行于与定向平面相交的对准平面,该对准平面优 选地与至少一个表层的表面基本上垂直。类似地,在一个实施方式中,沿第一方向的填塞的 纤维基本平行于第一对准平面,沿第二方向(与第一方向不同)的填塞的纤维基本平行于 第二对准平面,第一对准平面与至少一个表层的表面基本上垂直,第二对准平面与该相同 的至少一个表层的表面基本上垂直,第一对准平面和第二对准平面彼此相交(优选地基本 上垂直于彼此)。优选地,所填塞的纤维分组为纤维束,该纤维束位于还具有结合材料的位置处。在 这种情况下,所填塞的纤维具有至少两个不同的方向。所填塞的纤维的、沿第一方向的纤维 束优选地均与所填塞的纤维的、沿第二方向的纤维束正割或正切。这样允许在第一方向的 纤维束与第二方向的纤维束之间且在两个纤维束之间的至少一个连接点处通过结合材料 进行结合,这样相对于现有技术的板显著地提高了根据本发明的板的结构强度。结合材料可以是在填塞纤维处理后板所浸渍的树脂、粘合剂、泡沫树脂等,或者还 可以是通过改变纤维而获得材料,例如当纤维受热而熔化的纤维成分。结合材料确保表层 的加固以及板的分层。优选地,所填塞的纤维沿如行、正方形和交错点的几何样式被定位。这些样式的特 性以及基本样式的尺寸允许板的某些区域、和/或板的全部区域得到或多或少的加强。芯层通常但非限制性地由泡沫制成。尽管这种材料在大多数应用中是优选的,但 是根据本发明这并非是必须的。实际上,任何材料都允许本发明应用。芯层例如可包括选 自泡沫、刚性材料、流体或半流体材料(如粉末状材料、粉末乳状液)、热塑性、热熔性或热 固性材料的至少一种材料。还可以想到芯层包括添加物、插入物、管,或者还可以包括刚性 加强体。术语“表层”优选地指相对于限定表面的两个其它直或弯曲尺寸(如长度和宽度) 而具有较小厚度尺寸的层。因而,通常可基本上认为表层就是表面。表层包括至少一个纤 维毡。纤维毡可嵌入在例如树脂的结合材料中。表层中的至少一个可以是多层的。表层例 如可由织物以及其它类型的层构成,其中织物用于提供填塞的纤维和张拉中表层的至少一 部分机械强度,所述其它类型的层例如具有保温、防水、防盗、美观、附加机械强度、防火、和 /或其它功能中的至少一个功能。可将所述其它层置于相对于纤维性加强体的芯层一侧或 相反侧。可以想到在同一复合板中使用类型和/或重量不同的表层。还可以生产这样的板,该板包括至少两个叠置芯层并且可选地具有插在两个芯层 之间的尤其为纤维性表层的内部表层。在该情况下,可以填塞结合的纤维直到它们与该内 部表层连接,从而在外部表层与内部表层之间形成桥接。根据本发明的板的表层的纤维可以是所有类型。优选地,对于纤维毡,可获得的无 纺纤维性材料是优选的,无论其是有机或无机类型的,如金属、动物、植物、塑料、织物、碳素纤维等。根据本发明的另一方面,提出了用于制作根据本发明的板的设备,其特征在于,该 设备包括-插入装置,用于在沿行进方向的针刺路径中将芯层插在两个纤维性表层之间,芯 层(3)优选地包括至少一个预成型的构件;-至少一个针刺单元,包括针并被布置以将至少一个表层的纤维填塞到位于表层 之间的容积中,优选地位于工作站处,在工作站,表层由芯层的至少一个预成型的构件支 撑,至少一个针刺单元包括根据相对于芯层和表层的行进平面的击打倾斜度而倾斜地驱动 针刺单元的针的装置。根据本发明,倾斜地驱动针的装置允许将源自至少一个表层的纤维倾斜地填塞到 芯层中。这又允许显著地提高成品板的机械强度并促进结合材料在具有填塞的纤维束的位 置处的排干和分散。至少一个针刺单元可以包括相对于所述行进平面,对针刺单元的针被驱动的击打 倾斜度进行调整的装置。根据本发明的设备可以包括分别布置在行进平面的两侧的两个针刺单元。两个单 元可以在击打倾斜度方面彼此独立地被调整。两个单元可以由同一轴控制,设备包括尤其 根据两个单元的各自击打倾斜度,对两个单元相对于彼此的击打周期的设定进行调整的装 置。两个针刺单元可被布置以使其针进入芯层的刺穿沿芯层和表层的行进方向、或者部分 地沿与芯层和表层的行进方向相反的方向被定向。最后,这些针刺单元中的第一个针刺单 元可以被布置以沿第一方向填塞纤维束,这些针刺单元中的第二个针刺单元可以被布置以 沿第二方向填塞纤维束,使得沿第一方向的纤维束均与沿第二方向的至少一个填塞的纤维 束正割或正切。至少一个针刺单元的针的末端优选地处于与行进平面基本平行的平面中。针具可以有相等的长度并且均具有抵靠针板背面被支撑的杆,该背面大体基本上 平行于行进平面。优选地,针板背面包括用于对针的杆进行支撑和定位的开口。根据本发 明的设备还可以包括改变至少一个针刺单元的背面的装置。这样可以尤其使针刺单元适应 于不同的击打倾斜度,使得对于这些不同的倾斜度,单元的背面一直与行进平面基本平行, 即,单元的针的末端包含在一直与行进平面基本平行的平面中。至少一个针刺单元可具有沿着边缘的斜面,该斜面与行进平面相交并朝向行进平 驱动装置可包括绕滑轮行进的至少一个带,滑轮由相对于芯层和表层的行进方向 横向布置的轴保持,至少一个针刺单元包括至少一个运动构件,用于保持针并固定至带的 一侧,击打倾斜度可以通过针刺单元绕着轴的轴线转动而被调整。此外,该驱动装置还可包 括第二带,第二带绕着由同一轴保持的第二滑轮行进并且联接至在行进平面另一侧作用的 第二针刺单元的运动构件。轴可位于行进平面的一侧,与该轴位于平面同一侧的运动构件 实质上位于由相应的带所形成的带环的外侧,而另一运动构件实质上位于由相应的带所形 成的带环的内侧。6根据本发明的又一方面,提出了用于生产根据本发明的复合板的方法,其中,通过 针刺,将至少一个表层的纤维束倾斜地填塞在芯层所在的内部容积中。通过倾斜地填塞纤 维束,显著地提高了通过根据本发明的方法制作的板的机械强度,并且便于在所填塞的纤 维的纤维束处进行结合材料的排干和分散。尤其可通过执行由板在其自身平面中的转动(优选地基本上转过90度)所分离 的两个针刺道次,沿至少两个不同的方向填塞纤维束,沿第一方向填塞的纤维基本平行于 第一对准平面,第一对准平面与至少一个表层的表面基本上垂直,沿第二方向(与第一方 向不同)填塞的纤维基本平行于第二对准平面,第二对准平面与该相同的至少一个表层的 表面基本上垂直,第一对准平面和第二对准平面彼此相交(优选地基本上垂直于彼此)。最后,根据本发明的方法可包括沿第一方向填塞纤维束、以及沿第二方向填塞纤 维束,使得沿第一方向的纤维束均与沿第二方向的至少一个填塞的纤维束正割或正切。这 些不同的填塞可以在包括至少两个针刺单元的、根据本发明的制造设备中的一个道次中实 现,或者通过在包括至少一个针刺单元的、根据本发明的制造设备中执行由板在其自身平 面中的转动所分离的至少两个针刺道次来实现。当相对较硬的材料构成芯层时,可以在该材料中、在用于填塞纤维的位置处预先 形成凹陷。可以仅在内部容积厚度的一部分上填塞纤维。这对于非常厚的板而言是有利的。优选地,所填塞的纤维形成将两个表层连接在一起的桥接。为此,可以将一个表层 的纤维设置为到达并植入到另一表层的纤维性加强体中,以通过针刺在两个表层之间产生
纟口口。已知纤维具有两种部件,包括外层和中央芯部,外层对于外界影响敏感,例如是热 熔的,中央芯部抵抗所述影响。在该情况下,根据本发明发生作用的纤维外层是结合材料。但是在大多数情况下,根据本发明,结合材料是在纤维填塞之后的阶段所添加的 浸渍材料,例如树脂。优选地,根据本发明,然后将纤维插入在芯层中形成的凹陷中,以提高 树脂在浸渍过程中的随后流入。


通过以下关于非限制性示例的描述,本发明的其它特征和优点也会显而易见。在附图中图1是根据本发明的板的优选实施方式的带有局部剖视的立体图;图2是图1中的板的纤维性结构的立体图;图3以放大的剖视图示出了图1中的板的、在用于填塞纤维的位置处的细节;图4和5是根据本发明的制造设备的优选实施方式的部分纵向横截面视图,其中 图示了配备有两个针刺单元的针刺装置,该针刺装置分别处于缩回状态和最大刺穿状态;图6是图4和5的一部分的放大图,其中示出了针附接装置的横截面视图;图7是根据图4和5中所示针刺单元的布置而获得的单独纤维束在芯层中的分布 的部分横截面视图;图8和10是图4和5中的设备的纵向部分横截面视图,其中示出了图4和5中的 针刺装置和控制装置;
图9是根据图8中所示针刺单元的布置而获得的单独纤维束在芯层中的分布的纵 向部分横截面视图;图11是根据图10中所示针刺单元的布置而获得的单独纤维束在芯层中的分布的 纵向部分横截面视图;图12是图8和10中的控制装置的横截面侧视图;图13和14是图4、5、8和10中的设备的纵向部分横截面视图,其中示出了针刺装 置和插入装置;图15是图13中的左端的部分顶端视图;图16是以示意性侧视图示出了根据本发明的制造设备的总体视图;图17是与图13相似但关于改进方案的视图;图18是图17中的设备的导梳的部分顶视图。

8
所填塞的纤维的、沿第一方向的纤维束基本上平行于第一定向平面304,所填塞的 纤维的、沿第二方向的纤维束基本上平行于第二定向平面305。第一定向平面和第二定向平 面基本上彼此垂直。沿第一方向的纤维和沿第二方向的纤维均基本平行于对准平面306,对 准平面306与定向平面304、305相交(transverse)并且基本垂直于表层21。通过复合板 纤维束的这种X形组装件,在完工产品中所产生的应力以与现有技术的板中所发生的应力 不同的方式分布和传递,由此,与具有与表层垂直的链接的结构相比,产品的结构强度得到 了提高。优选地,纤维束71包含在与对准板平面306平行的、有限数量的平面中并且间隔 几十毫米。可以想到沿多于两个的不同方向插入单独的纤维束71。可以想到沿相对于表层2 的平面垂直的方向插入单独的纤维束71中的至少一个。最后可以想到,纤维束71例如因 其包含在不同平面内的间隔或方向而非正割的,或者相反地,纤维束71与多于一个的其它 纤维束71正割。因此获得了分别称为V形或格子(croisillons)样式的组装件。还可想到通过对板执行由该板在其自身平面内的转动而分离的若干针刺道次 (pass),由根据本发明的制造设备生产板,从而可以获得该板在若干方向上优化的性能。通 过若干道次获得的板至少包括-沿与第一对准平面基本平行的至少一个第一方向的填塞的纤维,第一对准平面 与至少一个表层的表面基本垂直,该第一对准平面与板在第一道次过程中的行进方向平 行,-沿与第二对准平面基本平行的至少一个第二方向的填塞的纤维,第二对准平面 与该相同至少一个表层的表面基本垂直,该第二对准平面与板在第二道次过程中的行进方 向平行,第一对准平面与第二对准平面彼此交叉并且优选地在板的两个针刺道次由板在 其自身平面中转动90度而分离的情况下是垂直的。该板具有较好地分布在空间中的机械 特性,因为该板沿若干方向得到了加强。在所示示例中,单独的纤维束71插入泡沫板4的本体中而无须通过凹陷进行预先 准备。可以想到将单独的纤维束71以预定间隔插在泡沫板4中。使纤维毡浸渍有结合材料22的作用是使结合材料沿由纤维束71占据的位置渗 透到芯层3中。这种渗透通过在以下将描述的纤维7填塞的过程中形成于芯层3中的井 (puits)45(图3)得以实现。充满所填塞的纤维71的结合材料74的作用是使这些填塞的纤维紧密地附接于属 于芯层3的相邻材料,因此在该示例中附接于属于泡沫板4的相邻材料。因而,在芯层3与 每个表层之间形成附接,导致对板的层离具有相当高的抵抗作用。此外,在所填塞的纤维7 在两个表层之间形成桥接情况下,两个表层也附接于彼此。因而更具体地,在桥接的纤维是 取自表层之一的纤维并被填塞穿过芯层3直到该纤维到达另一表层的所示情况下,树脂的 浸渍在所填塞的纤维与所述另一表层之间产生附接。在最常见的、拉伸性能优于剪切性能的结合材料的情况下,所填塞的纤维71相对 于表层的倾斜方向的作用是提高应力抵抗能力,尤其是对倾向于使一个表层相对于另一个 表层移动的应力的抵抗能力。现在参照图4、5和6对属于根据本发明的制造设备优选实施方式的针刺装置120进行描述,该针刺装置120旨在将芯层3与两个表层组装在一起,其中每个表层包括起初无 加强(rigidifi6e)结合材料的纤维毡21。此外,所示制造设备包括用于在针刺路径中将芯 层插在两个纤维性表层21之间的插入装置,芯层3和纤维毡21基本上沿行进方向F1在行 进平面300中移动。针刺装置120由两个针刺单元200A、200B构成,两个针刺单元200A、200B位于两 个纤维毡21的两侧,两个纤维毡21在平行平面中延伸并在两个纤维毡21之间限定了由芯 层3占据的内部容积。所述针刺单元中的每一个具体包括长度相等的针124,针124—体地 安装在针板123上。图6是图4和5沿平面射影平面A-A的一部分的放大图,其中示出了 针的附接装置的细节。如图所示,对于针刺单元200A:-针板背面123A包括用于支撑和定位针杆125的开口,-针板正面123B包括孔128,孔128穿过装配有针124的针板正面123B,-夹紧装置201,用于使针板的两个面123A、123B彼此靠近,因而确保了针124与 板123紧固。图5所示的夹紧装置201采用在针刺机器中常用的气动技术并实现对针刺单元 200A的背面的改变以使该针刺单元适合于不同的击打(frappe)倾斜度。可以想到使用其 它夹紧装置,例如使用衬套的夹紧,从而获得针124与针板123紧固的组装。将针124选择为具有相同长度通常是优选的,因为这样允许公司较便宜的采购和 管理。然而,可以想到长度不等的针124或针板123的其它布置。通常将针板背面123A选择为具有与芯层3的行进平面基本上平行的表面,使得如 对于针刺单元200A所示,针末端处于与行进平面平行的平面中。针刺单元200B与针刺单元200A的差异可在于,尤其如图4和5所示当针刺单元 200B的针被定向为与芯层3的行进平面垂直时,针刺单元200B可包括不具有背面123A的 针板。尤其当例如由于形成了与在板的剩余部分中所进行的针刺穿不同的针刺穿的区域而 需要复合板1的非均一机械特性时,还可以想到针124末端的其它布置。每个针刺单元200A、200B及其针124的方向可以相对于表层21调整,针的方向 能够具体地相对于表层倾斜,因此单元的方向能够具体地相对于表层倾斜。对于每个单元 200A、200B,单元的针的方向由单元或单元的针的击打角(还称为击打倾斜度)所限定。相 对于与表层的表面和行进平面300基本平行且与行进方向F1基本垂直的轴线,限定击打 角,对于针的、与表层表面和行进平面平行并与行进方向F1指向相同方向的方向,该击打 角为0。尤其由于空间原因,从所选择的调整范围中确定击打角,该调整范围处于相对于表 层的表面45度与135度之间。当然,可以考虑更宽的调整范围。在图4的示例中,针刺单元200A被定向为处于相对于表层的表面135度的角度, 并且针刺单元200B被定向处于90度的角度。对于每个单元200A、200B,单元的针124处于 缩回状态,针124的功能是与位于所述针所在的芯层一侧的纤维毡21的纤维接合,并通过 沿着针124所指方向的刺穿运动将这些纤维填塞到芯层3中。图5的示例示出了针124处于最大程度穿进由芯层3占据的内部容积中的状态。 位于芯层一侧的针刺单元200B的针的末端到达位于芯层相反侧的纤维毡21。针刺单元 200A的针的末端到达芯层3的中部。可以想到比所示的深或浅的刺穿,尤其可想到到达或 穿透相反纤维毡21的刺穿以提高填塞纤维与相反纤维毡的相互刺穿。
针刺单元200A具有沿着边缘303的斜面302,斜面302与行进平面300相交并朝 向行进平面。所述斜面302被确定以使得当针刺单元200A的针124处于最大程度刺穿状 态时,针刺单元200A不与位于相对于芯层的同一侧的纤维毡21接触。图4和5的示例中 所示的针刺单元200B也具有斜面。尤其在以相对于表层90度击打的情况下,可以想到使 用不具有斜面而具有用于针插入的更大表面积的板。图7中的示例给出了根据图4、5和6所示的针刺单元的布置而获得的单独纤维束 71A、71B在芯层3中的分布的图示。所填塞的纤维具有至少两个不同的方向。属于由单元 200A填塞的第一组纤维束71A的纤维具有相对于表层21的倾斜方向,而属于由单元200B 填塞的第二组纤维束71B的纤维具有与纤维毡21基本垂直的方向。现在参照图8、9、10和11对属于根据本发明的制造装置优选实施方式的控制装置 210进行描述,该控制装置210被设置为以交替的击打运动和具体的击打倾斜度驱动每个 针刺单元的针。在图8的示例中,位于芯层3两侧的两个针刺单元200A、200B形成相对于表层21 的135度角。两个针刺单元200A、200B均通过分别与可调整部件214和215的滑动连接 213而被引导进行针刺单元的平移运动。每个可调整部件214、215的一端可绕着驱动轴216 的轴线短暂转动,以允许对针刺单元200A、200B中的每一个的方向(以及因此对击打倾斜 度)进行调整。如图12所示,驱动轴216被布置在行进平面300的一侧,平行于行进平面 300并且与芯层3和表层的行进方向F1相交。每个可调整部件214和215的另一端分别配 备有改向滑轮217和218。驱动轴在可调整角度位置处连接至两个相似的驱动滑轮219和 220,驱动滑轮219和220允许两个带221、222分别被驱动。带221、222的张力分别由改向 滑轮217、218保持。针刺单元200A、200B分别在带221、222的、在每个针刺单元进行击打 的过程中受到张拉的部分处,以刚性方式连接到带221、222。将相对于产品(即,正在生产的板)的行进平面300、与驱动轴和带环221位于同 一侧的针刺单元200A定位在由带221所形成的带环的外侧。优选地将相对于行进平面300、 与驱动轴和带环222位于同一侧的针刺单元200B定位在由驱动针刺单元200B的带所形成 的带环222的内侧。该装置允许针刺单元200A和200B的同时击打,而且尤其当单元中的 一个的倾斜度相对于表层21远离90度时,不存在针刺单元200A和200B的针124发生碰 撞的风险。但是还可以将所述针刺单元200A置于由其驱动带所形成的带环的内侧,或将针 刺单元200B置于由其驱动带所形成的带环的外侧。在控制装置210的调整步骤中,首先对可调整部件214和215绕轴216的倾斜度 进行调整,然后对驱动滑轮219、220绕轴216的角位置进行调整,使得尽管存在可能由倾斜 度调整所引起的相位差异,但是击打仍为同步的。尤其在面对面击打的情况下,可以想到交 替击打。在优选方案中,带219、220可以是带齿的带。但是可以想到其它的驱动方案,例如 使用单个带,或相反地,对每个针刺单元使用若干带,以及还可使用链或曲柄机构。朝向纤维毡的进入方向、即在与纤维毡的进给方向相反的方向上发生两个针刺单 元200A、200B的刺穿。纤维毡在针刺时的张拉由以下描述的驱动柱体143提供,纤维毡可 能在驱动柱体143与针刺区域之间拉伸。可以想到朝向纤维毡的离开方向、即在纤维毡的进给方向上进行两个针刺单元
11200A.200B的刺穿。在这种情况下,可以提供相关的控制系统以防止纤维毡变松的风险。图9中的示例是根据图8所示的针刺单元的布置而获得的单独纤维束71C、71D在 芯层3中的分布的部分剖视图。一些纤维属于由单元200A填塞的第一组纤维束71C并具 有相对于表层21的倾斜方向,其它纤维束属于由单元200B填塞的第二组纤维束71D并具 有相对于表层21的倾斜方向、并且在相对于第一组纤维束的纤维相反的方向上倾斜。图10中的示例示出了图8的变体,其中两个针刺单元200A、200B都形成相对于表 层21的90度角。图11中示出了所获得的纤维分布。在两个针刺单元200A、200B的该具 体角度布置情况下,通过可与文献EP 1 686 210 A1所描述的纤维分布相当的纤维分布获 得根据现有技术的板。图12是图8中的控制装置210沿平面301的横截面侧视图。如图12中所示,针 刺单元200A、200B均包括刚性连接至梁(poutre)223的针板123。这些梁223在其端部可 滑动地连接至可调整部件214和215的两个柱。驱动轴216以及可调整部件214和215通 过连接至制造设备的框架的4个轴承230而被引导以进行转动。在图12的示例中,杠杆臂225通过调整装置226驱动驱动轴216转动。在示例中, 调整装置226由两个盘227、228构成,两个盘227、228在该实例中通过旋紧(vissage)装 置229彼此固定。可以想到使用其它固定装置,例如使用销。盘227刚性地连接至杠杆臂225,而盘 228刚性地连接至轴216。杠杆臂自身由未示出的单个偏心驱动装置的连接杆小端驱动。在图12的示例中,通过分别使用两个带221或两个带222将驱动轴216的运动传 递到针刺单元200A或200B,两个带221或两个带222自身分别由两个驱动滑轮219或两 个驱动滑轮220驱动。驱动滑轮220牢固地附接于轴216,使得调整装置226确保针刺单 元200B的刺穿调整,尤其根据针刺单元200B的击打倾斜度进行的针刺单元200B的刺穿调整 o可与调整装置226相当的两个调整装置231允许带221相对于传动轴216的角度 调整,因而确保针刺单元200A的刺穿调整。因此,存在两个针刺单元200A、200B的调整的 相互依赖。然而,可以想到使用不同调整装置,尤其使用独立的调整装置。还可以想到,如果存在多于两个的针刺单元,可以联合调整某些针刺单元。现在参照图13、14和15对属于根据本发明的制造设备优选实施方式的插入装置 100进行描述。插入装置100包括引导件110和引导件111,引导件110用于在朝向图13 中左侧的进给运动(箭头F1,之前称为行进方向)中插入芯层3,引导件111被定位在引导 件110的下游以插入包含置于两个纤维毡21之间的芯层3的叠置体。引导件110和111 在二者之间限定分别位于上部和下部的两个插入槽口 112,以沿箭头F2、在引导件111的入 口处、分别在芯层3的上表面和下表面上插入纤维毡21中的每一个。图13中所示的插入装置100与旨在将芯层3与两个纤维毡21组装在一起的针刺 装置120相关联。针刺装置120包括-两个剥离器121,在二者之间限定针刺路径122(包含在行进路径300中),针刺 路径122构成穿过引导件111的路径的延续;-两个针板123,分别位于针刺路径122的两侧并且均保持针124;针124的末端能够在针124所处的区域中、通过在构成剥离器121的板127之间形成的槽口 126穿到针 刺路径122中。在图13中,以将针124的刺穿定向为朝向纤维毡的离开方向、即部分地在纤维毡 的进给运动F1的方向上的方式,对针刺装置120进行布置。该优选布置实现了在针刺装置 相对于行进方向的下游方向,释放在生产的过程中作用在板的机械结构上的应力,但是该 优选实施方式需要位于针刺装置上游的纤维材料的一定张拉。该方案有利于将粉状添加材 料插入板中,并表现出减少对接近用于调整根据本发明的制造设备的工作台和剥离器的部 件的阻碍。在图14中,以将针124的刺穿定向为朝向纤维毡的进入方向、即部分地在与纤维 毡的进给运动F1相反的方向上的方式,对针刺装置120进行布置。这种布置实现了保持从 驱动柱体143产生的、作用在板上的一定张拉,但是对于粉末状添加材料的供应而言可能 是不利的。每个针板123在之前选择的方向上固定至往复驱动装置,使得针124的末端进入 针刺路径122中并从针刺路径122缩回。芯层3和纤维毡21的组装件沿箭头F1的进给与 针124的运动同步,使得当针124从针刺路径122撤离时该组装件前进,当针124伸到针刺 路径122中时该组装件的进给停止。在所示的示例中,位于针刺路径122 —侧的针124相 对于位于另一侧的针124偏移,实现了两个针板123的同步,从而所有的针124同时进入针 刺路径122中并同时从针刺路径122撤离以允许组装件的进给。针124的功能是与纤维毡21位于所述针所处一侧的纤维接合并将这些纤维填塞 到组装件的芯层3中。当针处于如图13所示的最大程度的刺穿状态时,针的末端到达相反 的纤维毡21。因而,在该实施方式中,由针所驱动的纤维被填塞直到其到达相反的纤维毡 21。针甚至可以被布置以完全或部分地穿过相反的纤维毡,以提高填塞的纤维与相反的纤 维毡的相互刺穿。当针124到达相反的纤维毡21时,针还可以可替换地或者附加地通过与所述针所 处一侧相反地拉动纤维毡21的纤维来确保纤维的填塞。具体地,具有被定向用于拉动纤维 的倒钩的针会在针刺过程中容易地刺穿到产品中。考虑到根据本发明的针刺的倾斜方向, 这可能是特别有益的。通常,对针在针板123上的布置、针124的击打速度和产品沿箭头F1的间距进行 选择组合以获得填塞纤维的期望样式。在半成品产品离开针刺装置120后,通过由未示出的已知切割设备所进行的横向 切割将该半成品产品切成板单元。在模制站,将经切割的板置于注入如树脂的结合材料的 模具中。本身是标准的这个步骤也未示出,因为它在所谓“夹层”复合板的生产中是已知的。 该模具可以是平的用于生产平的板,或者相反地不是平的以同时将平的半成品产品变形为 具有希望的非平形状的成品产品。图16示出了根据本发明的制造设备的示例。不再对插入装置100和针刺装置120进行描述,因为它们可以与图13中的相同。 半成品产品离开装置120后在由伺服电机驱动的步进进给装置142的驱动柱体143之间穿 过。柱体143的外周包括已知类型的衬料以提供与离开针刺的半成品产品的刚性连接。同 一类型的另一进给装置144置于插入装置100上游以在材料进入引导件110 (件图3)之前
13对材料进行步进驱动。在图16所示的开始生产的状况下,当半成品产品的前缘尚未到达下 游的进给装置142时,驱动由上游装置144提供。然后,两个装置142和144以同步的方式 操作,以当如已经参照图13公开的针124从产品撤离时对产品进行进给。此外,在图16所 示的示例中,在与待制成的板的未来横向边缘相对应的位置146处对构成产品的芯层3的 材料进行横向地预切割。从而便于在针刺之后和在模制之前对板进行后续切割。为了确保 后续切割与之前的切割位置146相符,之前的切割位置146具有略微的间隔。由于存在两 个进给装置142、144,芯层3的每个预切割部分由两个进给装置中的一个和/或另一个驱 动,使得预切割146的间隔被保持直到到达后来的切割位置(未示出)。箭头F3表示进给 装置(142)中的一个可以相对于其平行于产品的进给方向F1的位置被调整,尤其为了确保 两个进给装置142、144之间的距离小于连续的预切割146之间的长度。图16中所示的制造设备的框架141能够在芯层3的行进平面的每侧支撑预加强 的垫子卷147,使得该垫子构成沿箭头F2 (见图13)穿过槽口 112到达的纤维毡21。设备的 这种操作模式需要能够制成或获得预加强的垫子。其还需要对垫子卷147进行处理,在根 据本发明的方法能够实现非常高的小时生产率的情况下,垫子卷147的消耗可能非常快。 此外,关于表层的纤维加强的成分和/或宽度对正在进行的生产进行改变要求拥有具有希 望的结构、尺寸和/或成分的可获得的其它垫子卷147。显然,尤其通过垫子卷147为特定 生产进行设定可能相对费力。为此,具体地,图16中所示的设备还在芯层3的行进平面的每侧以及装置100和 装置120的上游包括切割装置148,该切割装置148将源自卷151的细丝分别转变为经切割 的纤维152和经切割的纤维153,经切割的纤维152散落在位于上游进给装置144上游的芯 层3上表面上,经切割的纤维153用于穿过下部插入槽口 112(图13)以散落形式插在芯层 3的下侧。细丝149通常为无机细丝(称为“粗纱”)。纤维152、153的长度优选地大于芯 层3厚度的3至4倍。因而,在通常的应用中,纤维的长度为50至100mm。利用重力将纤维152直接放置在芯层3的上表面上。框架141还在芯层3上方对 呈带157形状的材料卷156进行支撑,带157具有与芯层3基本上相同的宽度,材料卷156 被定位在所放置的纤维152的上方,尤其用于形成将纤维152预固定到芯层3上。带状材 料157与之前放置的纤维152 —起插入上游进给装置144的驱动柱体之间,使得装置144 的柱体将纤维152包在芯层3与带状材料157之间。纤维152、芯层3与带状材料157的组 装件经引导件110(图13)进入装置100。因此,在这种操作模式下,引导件110不仅起到插 入芯层3的作用,而且还起到插入未来板的纤维加强体的作用。框架141在芯层3的行进平面下方对带状材料159的另一卷158进行支撑,带状 材料159可与带状材料157 —致,但是带状材料159的行进路径被设置为使得带状材料159 接收从下部切割装置148落下的经切割的纤维153。从而,带状材料159被引向下部插入 槽口 112(见图13)。框架141对第三带状材料162的另一卷161进行支撑,第三带状材料 162置于被放置在带状材料159上的经切割的纤维153上。当纤维153和带状材料159与 162的组装件经过两个引导和挤压辊163之间时,纤维153被夹在并包在带状材料159与 162之间。接着,该组装件穿过下部槽口 112进入装置100。形成产品两个外表面的两个带状材料157和159在包覆之前通常可能是轻质加固 网状物,例如15到30g/m2的轻质加固网状物。加固网状物例如由热焊(thermo-soudSes)纤维构成,热焊纤维例如由聚丙烯制成,加固网状物还可以是通过细丝形成(“纺成”)的 网状物,或者是通过由无机、有机、植物等的纤维制成的织物、无纺材料、纤维织物、具有加 强表层的功能和/或其它特定期望功能的纤维形成的网状物。被置于下部纤维153与芯层 3下表面之间的带状材料162或者是与对于材料157和159所描述那些中的一种相似的类 型,或者例如是重得多的材料,例如从150至300g/m2的材料,其具有将一定的材料量一直 保持到模制阶段以排干浸渍树脂的有利功能。这种大的无纺材料可由聚丙烯纤维构成。也 存在具有基本上相同特性的排干纤维,还可以使用这种排干纤维。在图17和18所示的示例中,仅关于其与图13中所示示例的差异而进行描述的制 造设备包括梳状件118,在梳状件118之间形成有通道,该通道用于位于引导件110中的芯 层3。梳状件118在引导件110和111内部包括连续壁118a。梳状件118共同在引导件110 上游形成渐缩件(convergent) 118b,用于将材料引导到引导件110的通道中。梳状件118 通过与剥离器121的板127重合的齿119延伸。齿119之间的间隔与板之间的槽口 126重 合。纤维性加强体21在梳状件与剥离器之间穿过。针124穿进板127之间的槽口 126,穿 过纤维性加强体21,然后在梳状件118的齿119之间穿过以填塞到芯层3中。梳状件118 的功能是在针刺过程中支撑纤维性结构21以防止针刺压力压缩芯层3,尤其当芯层3由相 对较轻的泡沫材料制成时防止针刺压力压缩芯层3。齿119在其下游端部彼此分离并因此 形成缝隙,通过该缝隙,通过针刺被填塞的纤维可以在产品向下游移动的过程中离开梳状 件。当然,本发明不限于所描述和所示出的示例。具体地,根据本发明的制造设备可包括单个针刺单元。可以想到,通过对板执行由 板在其自身平面内转动而分离的若干针刺道次,通过这种设备对板的制造包括沿不同方向 的填塞的纤维的纤维束。如果使用能够自然热熔的纤维,或者通过之前的涂覆,可以在无需通过将树脂注 入模具中进行浸渍的情况下,仅通过将半成品产品置于具有足以允许在全部或部分纤维上 发生热熔效应的温度的模具中生产出板。芯层3自身可以是至少部分纤维性的。还可以生产出这样的板,该板具有形状被确定以成为非平的两个平面。可以依据应用领域对根据本发明的板的尺寸进行自由选择,该应用领域可以是 机动车辆的内饰、多用途车辆的车身板件、机动车辆的车身部件或底盘平台、用于建筑的 板、用于家具的板、保温板、屋顶板、用于铁路车辆、飞机或船只内饰的板、门扇等。非限制性 地,可以生产从10mm到150mm的厚度。可以从热塑性材料或热固性材料中选择所使用的塑 料材料。板相对于方向F1的宽度原则上可以从1. 5米一直变化到10米。在所示的所有示例中,芯层3的部件在进入制造设备时具有稳定的形状。然而,所描述和所示出的不同引导件和支撑系统,尤其是梳状件118使得能够想 到使用具有一定柔韧性或挠性的芯层3,从而允许模制有复杂的形状或明显变形,例如用于 生产具有类似复杂形状的机动车辆部件或构件。根据文献EP 0 594 700 B1,还可以在针刺操作过程中提供对尤其沿纵向结合线 的机械保持装置的使用,实现了在需要的情况下将添加部件插入通过机械作用在已经制成 的纵向结合线之间所形成的纵向空间中。在针刺步骤过程中,这些材料保持装置起到保持表层分离的作用,并在纤维束进行针刺以连接表层的过程中起到基准物的作用。 在进入制造设备的位置,可以具有用于对芯层3中的至少一个部件和/或表层中的至少一个进行加工的装置。


板包括置于两个表层(2)之间的网状物(3),两个表层(2)由纤维性结构(21)制成,两个表层(2)通过层化或强化材料附接,层化或强化材料例如为树脂(22)、粘合剂、泡沫树脂等。网状物通常包括泡沫材料、毡、粉末状材料、半流体材料等。来自纤维性材料(21)的纤维(7)沿相对于表层(2)的一个或多个倾斜方向并通常通过针刺被填塞到网状物(3)中,尤其被填塞到构成网状物的泡沫板(4)中。结合材料还对所填塞的纤维(7)进行结合,以在网状物(3)的构成物与表层(2)之间进行相互锚固。本发明可用于对相当坚固的复合板进行经济地生产,这种复合板在网状物(3)的构成物、表层(2)以及纤维性结构(21)的填塞方向方面具有非常广泛的选择。



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