CN100354123C - 汽车内饰用复合材料及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车内饰用复合材料及其制造方法。该复合材料是由五或六层无纺片材所组成，具体为：面料层、脱模层、夹心层、脱模层、底料层。其中，夹心层又可由热熔毡(3a)与丙纶毡(3b)两层组成。制造方法是以脱模层(4)为下层，夹心层(3)为中间层，脱模层(2)为上层，堆成一叠，移置加热装置的上下加热板之间，在低压高温加热后使三层片材粘合成“软三明治”式的骨架材料，再将所述骨架材料移入成型模具下模已放底料层(5)的上面，同时将面料层(1)覆盖于骨架材料的上面，合模加压成型，冲切需开孔洞、切除边角，抬起上模取出制品。优点是所用设备投资低，制得产品不变形、强度高、耐冲击、有可焊接性，制造方法流程短、效率高。

Description

汽车内饰用复合材料及其制造方法

技术领域

本发明涉及纺织工业产业用纺织品制造业中，汽车内饰用复合材料及其制造方法，特别是指一种不等厚的汽车内饰用复合材料及其制造方法。该复合材料广泛应用于轿车内饰中结构性门板材料及其他结构性内饰材料等方面。

背景技术

随着世界经济快速发展与人民生活不断提高，汽车工业迅速发展，轿车生产日新月异，车型不断更新。人们对轿车的要求不仅仅是造型优美的外观，而且更注重于内部装饰的舒适性、整体性、功能性。要求这些材料不仅是具有隔热、消音、防震、阻燃、美观实用等特性，而且还要求一些功能部件如CD箱、仪表箱等的结构性门板材料及其他结构性内饰材料均具有如下要求：

(1)具有一定的抗冲击性能，甚至当轿车在高速行驶及发生碰撞时，其功能性部件的机械与仪表性能仍能保持正常运作。

(2)其材料的底层要求具有可焊接性。即能通过超声波焊接等方法，将复合材料与需要固定的聚丙烯塑料铰链等零件加以焊接。

(3)其材料的面层的外观需与车内饰主体风格保持一致。

(4)其材料的内饰须同时包含如下不等厚的结构：

a)设有所需高度和数量的加强筋。

b)在所需外形尺寸的周边上设有所需高度的翻边。

c)设有安装开关等各种零件的位置所用的凹坑结构。

上述(1)-(4)要求，若要同时满足，仅仅用单组分或双组分材料是不行的。因此，近年来人们通常采用纺织材料与其他材料经复合加工成内饰材料，在复合过程中，需将多种基材，如纺织材料+纺织材料或纺织材料+塑料+胶，经胶粘剂复合而成。现将国内外科技工作者致力于这种汽车内饰复合材料的制造方法的研究与开发，归纳如下：

(1)溶剂胶粘复合法：

采用易挥发的有机溶剂作为胶粘剂将几种基材粘接复合而成。通常所采用的挥发性有机溶剂是有毒的，因而该法在生产过程或使用过程中均因有不同程度有害气体的逸出而严重污染环境，影响人体健康。

(2)模压或撒粉热熔复合法：

两法均利用某些树脂熔体的粘弹性原理作胶粘剂，虽无溶剂废气，但均需先将粒状树脂预先制成透气性薄膜或网或粉末，然后再用作复合基材的胶粘剂，工序烦琐，流程长。

(3)熔体粘接复合法：

该法是直接采用塑料级低熔点热塑料性树脂，通过螺杆机将树脂熔融体挤出呈膜状置于面层基材与底层基材之间，经复合机轧压成型，并熔切成所需形状与尺寸的复合材料成品。本法工序短，环境污染少。以上海汽车地毯总厂的授权专利ZL01126845.X为代表。

然而，上述三种方法虽均能加工成具有多种所需尺寸与形状的汽车内饰用复合材料，但采用这三种制造方法仅适用于等厚度复合材料的制造，因而不能满足轿车内饰中一些功能性部件的结构性门板材料与内饰材料的不等厚需求。

(4)目前国外生产不等厚汽车内饰用的复合材料的制造方法：

该法是通过螺杆挤压机将一定量的熔融聚丙烯(PP)挤入到事先已放入成型模具中的底料上，再覆上面料合模成型，制成不等厚汽车内饰用复合材料。但是，在这种生产过程中，产品必须经过一定时间冷却定型，间隙的成型生产与连续挤出生产之间就需设有一个高温且需保温的贮料箱作为缓冲区，存放熔融的PP。这使生产过程能源消耗增大；相对周期较长，同时又由于两道工序生产节拍不一致，即连续高挤出量的螺杆挤出机却要配合间隙生产成型冷却的模压工艺，大大降低挤出机的效率，使总生产效率大为降低；另外本法的初期设备投资较大，不适宜小批量、多品种产品的生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车内饰用复合材料，以解决现有技术中存在的上述问题。用本发明的这种汽车内饰用复合材料所制成的轿车内饰功能性结构门板与其他内饰件，除具有普通产品应有特性外，它还应具有优良抗冲击性能，可焊接性以及满足产品的不等厚结构的特需要求。

本发明的另一目的是提供上述汽车内饰用复合材料的制造方法。

本发明所提供的汽车内饰用复合材料是由五层片材所组成的。所述片材均为普通纺织纤维(化学纤维与天然纤维)以针刺法或热熔法中任意一种方法所制成的非织造织物，即无纺布、无纺毡与无纺毯。

所述五层片材是面料层(1)、脱模层(2)、夹心层(3)、脱模层(4)、底料层(5)，且按由下至上排列为：最底层即最下层为底料层(5)，第二层为脱模层(4)，第三层为夹心层(3)，第四层为脱模层(2)，最顶层为面料层(1)。

所述夹心层(3)是由一种片材所构成的单组分层，或由上层(3a)和下层(3b)两种片材所构成的双组分层中任意一种。其中，构成所述单组分层的片材为热熔毡；构成所述夹心层(3)双组分层的上层(3a)和下层(3b)的两种片材分别为热熔毡与丙纶毡。

各层片材的面密度以克/平方米表示，具体范围如下：

面料层(1)550～700

脱模层(2)120～180

夹心层(3)1800～3300

脱模层(4)120～180

底料层(5)300～500。

当夹心层(3)由上层(3a)和下层(3b)两层组合而成时，上层(3a)置于下层(3b)之上，上下两层的面密度分别为1500～2800和300～500克/平方米。

在上述汽车内饰用复合材料中，所述面料层(1)片材是由聚丙烯纤维或聚酯纤维的无纺毯中任意一种，该片材主要起装饰作用，其材料的选择应与整体装饰风格保持一致；所述底料层(5)片材是由聚丙烯纤维组成的无纺毯，即丙纶毯，该片材主要承担复合材料可焊接功能；所述脱模层(2)与脱模层(4)两个片材均为聚酯纤维无纺布组成，该两片材是主要承担使熔融的夹心层不直接接触加热板，防止板上粘附，且利于从加热设备中整体移出；所述夹心层(3)片材是由热熔毡或热熔毡(3a)与丙纶毡(3b)组成。在夹心层(3)中，热熔毡由聚丙烯短纤与回用棉纤维组成混合无纺毡，聚丙烯短纤与回用棉纤维混合的重量比为35～50∶50～65。热熔毡内所含的回用棉纤维是增强复合材料耐冲击的主体，棉含量越高，则耐冲击越大；而另一组分聚丙烯纤维是胶粘剂，当它与回用棉纤维粘结在一起，形成较强的耐冲击力，并利于形成不等厚结构；而所述丙纶毡(3b)是全由聚丙烯纤维一种成分组成的无纺毡，既辅助增强热熔毡的成型性，又增加了焊接性能。

制造本发明的汽车内饰用复合材料方法按如下步骤：

(a)将所需加热的片材按如下要求分层放置：脱模层(4)放置最下层，夹心层(3)的单组分层或由上层(3a)与下层(3b)组成夹心层(3)的双组分层位于中间，脱模层(2)放置在上层，再将其堆成一叠，并移置接触式加热装置的下加热板平面上，而后合上其加热装置的上加热板，进行低压高温加热，使已熔融的夹心层(3)的单组分层或由上层(3a)与下层(3b)组成夹心层(3)的双组分层与包覆在外层的已软化的脱模层(2)和脱模层(4)粘合成一个整体，即制得“软三明治”式的骨架材料，工艺参数：加热温度为200～250℃、加热时间为100～200秒、压强为0.5～1.2MPa；

(b)将底料层(5)放入已固定在成型机的所需成型模具的下模具内。

(c)将上述已加热的“软三明治”式骨架材料从加热装置移出，并放入所述下模内的底料层(5)的上面，再将面料层(1)覆盖在该骨架材料的上层，放下该成型模具的上模，合模加压成型，在高压压延作用下，使该骨架材料与包覆在外层的面料层(1)与底料层(5)粘合成一体，同时挤入所需模具的各间隙充盈成型，最后，冲切所需安装洞孔与不需要的边角，抬起上模取出制品，即制成所述的汽车内饰用复合材料，工艺参数：合模加压成型压强为10～20MPa、成型时间为60～100秒、模具温度为18～25℃。

本发明的效果：

(a)本发明所选择的原料即片材，均是市售商品，因此减少了初期制造各片材的设备投资成本，则使总成本降低。

(b)本发明采用含有回收棉纤维与聚丙烯纤维组合而成的热熔毡作夹心层，前者为废物利用回收废棉，它能增强该复合材料总体耐冲击的能力。后者为低熔点纤维，在高温下(240℃)，它呈熔融状态，故既是粘合剂，又是充盈形成不等厚结构的成型的主要成份。另外，在其夹心层外面采用聚酯纤维组成的脱模层(2)与脱模层(4)，利用其熔点比聚丙烯纤维高，因此在选择合适的加热温度下该两脱模层能使熔融的夹心层避免与加热板粘附，且利于从加热设备中整体移出；最后采用比重轻、复盖率高的聚丙稀纤维无纺毯或聚酯纤维无纺毯作面料(1)，使本发明的复合材料的外观与总设计风格保持一致；又采用与固定在所需焊接塑料铰链的熔点相似的聚丙烯纤维的无纺毯即丙纶毯作底料(5)，使复合材料的背面具有可焊接性。从上看出，由面料层(1)+脱模层(2)+夹心层(3)[单组分层热熔毡或上层(3a)热熔毡和下层(3b)丙纶毡两种材料构成的双组分层]+脱模层(4)+底料层(5)所组成了本发明的复合材料。本发明复合材料制成的结构性门板或内饰件，具有不易变形、强度高、耐冲击，且具有可焊接性等优良特征。

(c)本发明所提供的一种复合材料的制造方法，改变了国外常用生产方法，而采用加热软化与高压压延二个间隙生产工序，该两工序生产节拍较为一致，因此在本发明提供的制造方法中，就不需要存在能耗较大的中间保温区作缓冲区。本发明所提供的制造方法流程短、效率高、投资少、设备简单，特别适宜日新月异不断更新的小批量多品种轿车内饰复合材料的结构性门板与内饰件的制造。

附图说明

附图1为本发明五层汽车内饰用复合材料的组成示意图：

附图2为本发明六层汽车内饰用复合材料的组成示意图：

图中：1、面料层；2、脱模层；3、夹心层包括热熔毡(3)或热熔毡(3a)与丙纶毡(3b)；4、脱模层；5、底料层。

具体实施方式

实施例1

(A)如附图1所示的汽车内饰复合材料具体组成如下：

第一层面料(1)为600克/平方米的聚酯纤维无纺毯

第二层脱模层(2)为120克/平方米的聚酯纤维无纺布

第三层夹心层(3)选用为2400克/平方米的热熔毡一种片材组成，其中聚丙烯纤维与回用棉纤维的重量百分比为50％∶50％

第四层脱模层(4)为120克/平方米聚酯纤维无纺布

第五层底料层(5)为400克/平方米聚丙烯纤维无纺毯

(B)上述复合材料制造的具体步骤如下：

(1)将所需加热的片材从下至上分层放置：脱模层(4)放至下层，其夹心层(3)选用热熔毡，放在第二层，上层为脱模层(2)，再将其堆放成一叠的这三层片材放置在加热装置(M10-15036H型油媒控温双面接触式加热气压机)的下热板平面上，然后再合上该加热板的上热板，在加热温度为240℃、加热时间为140秒、压强为0.9MPa的条件下，由于热熔毡中所含低熔点的聚丙烯纤维从固态向熔融状态转变，于是夹心层与包覆在外层的已软化的脱模层(2)与脱模层(4)紧紧地粘合形成一个整体“软三明治”式的骨架材料。

(2)在YH32-315A型四柱液压机已固定的该成型模具下模具内，将底料层(5)放入。

(3)将上述加热好的“软三明治”式骨架材料从加热装置移出，并放在(2)所述该成型模具的下模中已放好底料层(5)的上面，再将面料层(1)覆在加热好的骨架材料上，放下上模，合模加压，在成型压强为15Mpa、成型时间为80秒、模具温度为25℃的条件下，原本已呈软化/半流动状的骨架材料经高压压延后，不仅这五层片材粘连成一整体，而且还挤入模具所需的复杂的不等厚的形状不同的各间隙充盈成型，同时冲切所需的安装洞孔和不需要的边角，抬起上模，取出制品，即制成的所需的产品-不等厚汽车内饰用复合材料，该产品既能达到不等厚设计结构与可焊接要求，亦具有美观与高强度的优良特性。

实施例2

(A)如附图2所示的汽车内饰内复合材料具体组成如下：

第一层面料层(1)为600克/平方米的聚酯纤维无纺毯

第二层脱模层(2)为120克/平方米的聚酯纤维无纺布

第三层夹心层(3)选用为2000克/平方米的热熔毡(3a)与400克/平方米丙纶毡(3b)两种片材组成，其中热熔毡内聚丙烯纤维与回用棉纤维的重量百分比为40％∶60％，(3a)置于(3b)之上。

第五层脱模层(4)为120克/平方米聚酯纤维无纺布

第六层底料层(5)为400克/平方米聚丙烯纤维无纺毯

(B)上述复合材料制造的具体步骤如下：

(1)将所需加热的片材从下至上分层放置，脱模层(4)放至下层，夹心层中丙纶毡(3b)放在第二层，热熔毡(3a)放在第三层，上层为脱模层(2)，再将其堆放成一叠的这四层片材放置在加热装置(M10-15036H型油媒控温双面接触式加热气压机)的下热板平面上，然后合上该加热板的上热板，在加热温度为240℃、加热时间为140秒、压强为0.9MPa的条件下由于热熔毡中所含低熔点的聚丙烯纤维从固态向熔融状态转变，于是夹心层与包覆在外层的已软化的脱模层(2)与脱模层(4)紧紧地粘合形成一个整体“软三明治”式的骨架材料。

(2)在YH32-315A型四柱液压机已固定的该成型模具下模具内，将底料层(5)放入。

(3)将上述加热好的“软三明治”式骨架材料从加热装置移出，并放在(2)所述该成型模具的下模中已放好的底料层(5)的上面，再将面料层(1)覆在加热好的骨架材料上，放下上模，合模加压，在成型压强为15Mpa、成型时间为80秒、模具温度在25℃的条件下，原本已呈软化/半流动状的骨架材料经高压压延后，不仅这六层材料粘连成一整体，而且还挤入模具所需的复杂的不等厚的形状不同的各间隙充盈成型，同时将其所需的安装洞孔和不需要的边角冲切除去，抬起上模，取出制品，即制成的所需的产品-不等厚汽车内饰用复合材料，该产品既能达到不等厚设计结构与可焊接要求，亦能具有美观与高强度的优良特性。

Claims (9)

1.汽车内饰用复合材料，其特征在于：

由五层片材所组成，所述片材为普通纺织纤维即化学纤维与天然纤维以针刺法或热熔法中任意一种方法所制成的无纺布、无纺毡与无纺毯；所述五层片材是面料层(1)、脱模层(2)、夹心层(3)、脱模层(4)、底料层(5)，且按由下至上排列为：最底层即最下层为底料层(5)，第二层为脱模层(4)，第三层为夹心层(3)，第四层为脱模层(2)，最顶层为面料层(1)；各层片材的面密度以克/平方米表示，具体范围如下：

面料层(1)550～700

脱模层(2)120～180

夹心层(3)1800～3300

脱模层(4)120～180

底料层(5)300～500；

其中，所述夹心层(3)是由一种片材所构成的单组分层，或由上层(3a)和下层(3b)两种片材所构成的双组分层中任意一种。

2.如权利要求1所述的汽车内饰用复合材料，其特征在于所述夹心层(3)的双组分层是由上层(3a)和下层(3b)两层组合而成，上下两层的面密度分别为1500～2800和300～500克/平方米。

3.如权利要求1所述的汽车内饰用复合材料，其特征在于所述面料层(1)是由聚丙烯纤维或聚酯纤维组成的无纺毯中任意一种。

4.如权利要求1所述的汽车内饰用复合材料，其特征在于所述底料层(5)是由聚丙烯纤维组成的无纺毯。

5.如权利要求1所述的汽车内饰用复合材料，其特征在于所述脱模层(2)或脱模层(4)为聚酯纤维无纺布。

6.如权利要求1所述的汽车内饰用复合材料，其特征在于构成所述夹心层(3)单组分层的片材为热熔毡；构成所述夹心层(3)双组分层的上层(3a)和下层(3b)的两种片材分别为热熔毡与丙纶毡。

7.如权利要求6所述的汽车内饰用复合材料，其特征在于所述热熔毡为由聚丙烯短纤与回用棉纤维组成的混合无纺毡，其中聚丙烯短纤与回用棉纤维混合重量比为35～50∶50～65。

8.如权利要求6所述的汽车内饰用复合材料，其特征在于所述丙纶毡(3b)是由聚丙烯纤维一种成份组成的无纺毡。

9.汽车内饰用复合材料的制造方法，其特征在于该方法包括由以下步骤组成：

A)将所需加热的片材按如下要求分层放置：脱模层(4)放置最下层，夹心层(3)的单组分层或由上层(3a)与下层(3b)组成夹心层(3)的双组分层位于中间，脱模层(2)放置在上层，再将其堆成一叠，并移置接触式加热装置的下加热板平面上，而后合上其加热装置的上加热板，进行低压高温加热，使已熔融的夹心层(3)的单组分层或由上层(3a)与下层(3b)组成夹心层(3)的双组分层与包覆在外层的已软化的脱模层(2)和脱模层(4)粘合成一个整体，即制得“软三明治”式的骨架材料，工艺参数：加热温度为200～250℃、加热时间为100～200秒、压强为0.5～1.2MPa；

B)将底料层(5)放入已固定在成型机的所需成型模具的下模具内。

C)将上述已加热的“软三明治”式骨架材料从加热装置移出，并放入所述下模内的底料层(5)的上面，再将面料层(1)覆盖在该骨架材料的上层，放下该成型模具的上模，合模加压成型，在高压压延作用下，使该骨架材料与包覆在外层的面料层(1)与底料层(5)粘合成一体，同时挤入所需模具的各间隙充盈成型，最后，冲切所需安装洞孔与不需要的边角，抬起上模取出制品，工艺参数：合模加压成型压强为10～20MPa、成型时间为60～100秒、模具温度为18～25℃。

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