CN102962944A

CN102962944A - 车用缓冲垫的制造方法

Info

Publication number: CN102962944A
Application number: CN2011103844060A
Authority: CN
Inventors: 李明烈; 孔炳硕
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2011-09-01
Filing date: 2011-11-28
Publication date: 2013-03-13
Also published as: KR101293960B1; US20130056894A1; KR20130025304A; DE102011087160A1

Abstract

本发明公开一种车用缓冲垫的制造方法。在该方法中，将表面材料嵌入上模具中。通过下模具的装料孔来供应液化树脂的基材。通过使上模具和下模具结合在一起并于其后冷却来保持包括表面材料和基材的缓冲垫的模制产品的形状。在将上模具与下模具分离之后从模具中取出模制产品。

Description

车用缓冲垫的制造方法

技术领域

本发明涉及一种车用缓冲垫的制造方法。更具体地，其涉及一种通过后低压注射成型来制造车用缓冲垫的方法。

背景技术

一般来说，真空模塑法和粉料模塑法(例如，粉料搪塑(powder slushmolding))被广泛用于涂敷柔软泡沫外皮的车用缓冲垫的制造中。然而，以上方法由于其昂贵的制造工序和众多的工序步骤而成本很高。因此，难以从经济上为它们在低成本车辆中的应用来进行辩护。

因此，目前将硬质塑料型缓冲垫应用于低成本车辆。然而，由于这种类型的缓冲垫基本没有质感，而且在质量上非常需要改进，特别是因为柔软泡沫如此有效。

为了改进硬质型缓冲垫的质量，如图1所示，已经发展出一种方法，其中聚丙烯泡沫3被层压在热塑性烯烃外皮2上以形成表面材料1，然后使表面材料1和聚丙烯基材互相粘合并层压在彼此之上。

参考图2，在使用柔软泡沫外皮制造缓冲垫的方法中，将表面材料1嵌入到模具中，对其预热以真空模塑，然后从分离的模具6中于较低温注塑基材5。之后，在基材5上涂布粘合剂，然后使表面材料1和基材5互相粘合。最后，通过冲孔工序将产品从模具中取出。

然而，在以上方法中，表面材料1和基材5之间的粘合过程是必需的并且需要很长时间来完成。而且，粘合过程因为使用单独的油类粘合剂而对环境有害。为克服以上局限，可以将在热塑性烯烃外皮上层压有聚丙烯泡沫的表面材料嵌入模具中由此整体地形成基材。

以下，将参考图3对根据相关技术的通过后低压注射成型来制造缓冲垫的方法进行描述。

将表面材料1嵌入模具6中，当模具6打开时，在低温下将具有约150℃的温度并且包括例如聚丙烯和热塑性烯烃的组合物的熔融树脂5注射到表面材料1的后侧。之后，当模具6关闭时，在表面材料1的聚丙烯泡沫3上对已于低温下注塑的熔融树脂5进行压缩，以整体地形成基材5和表面材料1。然而，当待注塑熔融树脂5的表面材料1的聚丙烯泡沫3的耐热性较低时，在表面材料1上可能发生破裂、凹陷和弯曲，使表面材料1的外观变差。另一方面，当聚丙烯泡沫3的耐热性较高时，没有破裂或凹陷，但表面品质例如其缓冲性(cushion)或柔软性可能降低。

另外，如图4所示，聚丙烯泡沫3可通过熔融树脂5的热和注射压而被熔融和压缩。因此，相比成型前，成型后聚丙烯泡沫3的厚度可能减少至约0.6或更低的比例，且泡沫的恢复率可能降低。一般而言，由于两个或多个浇口(gates)7分散地布置以对这些大部件(例如，缓冲垫)进行注塑，如图5所示从熔融树脂5产生的气体可通过模具6在压缩过程中在浇口7之间聚集。在这种情况下，在表面材料1和基材5之间的界面处可能产生表面隆起例如弯曲。

为此，在泡沫层中可使用聚乙烯泡沫或热塑性烯烃泡沫代替聚丙烯泡沫以改进表面品质(例如，缓冲性和柔软性)。但是，在这种情况下，破裂或凹陷可能会增加。此外，在泡沫层中可使用布料代替聚丙烯泡沫。然而，成型后表面布料的结构可能转印在表面上，使外观变差并降低感知品质。当在泡沫的注射表面上层压热塑性烯烃保护膜以防止良好表面品质的泡沫的破裂或弯曲时，来自注射浇口部件的高温树脂的流动可能变差，使后低压注塑之后的表面弯曲增加。

以上在此背景部分公开的信息仅为加强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成国内本领域普通技术人员已经知晓的现有技术的信息。

发明内容

本发明提供一种车用缓冲垫的制造方法，其通过经由低压注射成型且在将表面材料嵌入模具后没有单独的粘合工序而整体形成基材，来降低制造时间和复杂度。

本发明还提供车用缓冲垫的制造方法，其在表面材料的柔软泡沫下使用高密度泡沫层，通过将在基材和表面材料的整体形成过程中所施加到聚丙烯泡沫(柔软泡沫)的压力和热降到最低，而使表面材料的损坏最小化并使表面材料的恢复率最大化，并且通过吸收从基材的熔融树脂所产生的气体来防止表面材料的外部隆起。

一方面，本发明提供车用缓冲垫的制造方法，包括：将表面材料嵌入上模具中；通过下模具的装料孔供应液化树脂的基材；通过将上模具和下模具结合在一起并在其后冷却来保持包括表面材料和基材的缓冲垫的模制产品的形状；和在将上模具从下模具分离之后将模制产品从模具中移出。

在一个示例性实施方式中，方法还可包括在嵌入表面材料之后且在供应基材之前，通过经由上模具的空气出口释出上模具内的空气而在上模具的内表面上对表面材料进行真空压缩。

在另一个示例性实施方式中，表面材料可包括表层和层压在表层的后表面上的泡沫层。泡沫层可包括接触表层的真正表面并且具有低密度结构的上层，和待注射熔融树脂的高密度结构的下层。下层可以阻隔熔融树脂的热和压力。

本发明的其它方面和示例性实施方式在下文中讨论。

附图说明

本发明的以上和其它特征将参考附图所图示的某些示例性实施方式予以详细描述，下文给出的这些实施方式仅仅用于说明，因此不是对本发明的限制，其中：

图1是说明根据相关技术的车用缓冲垫的表面材料的截面图；

图2是说明根据相关技术的一个示例性的车用缓冲垫制造方法的示意图；

图3是说明根据相关技术的另一个示例性的车用缓冲垫制造方法的示意图；

图4是说明在相关技术中表面材料经由熔融树脂的压力和热而被压缩的图片；

图5是说明相关技术中由气体集聚引起的表面材料隆起的示意图；

图6是说明根据本发明的一个示例性实施方式的车用缓冲垫的制造方法的示意图；

图7是说明根据本发明的一个示例性实施方式的车用缓冲垫的结构的截面图；

图8是说明根据本发明的一个示例性实施方式的车用缓冲垫的制造方法的视图；

图9是说明在模制压缩过程中自泡沫层的下层处的熔融树脂所产生的气体被吸收的截面图。

在附图中提及的附图标记包括对以下在下文中进一步讨论的元件的参照：

10：表面材料

11：表层

12：上层

13：下层

14：模具

14a：上模具

14b：下模具

15：浇口

16：基材

17：空气出口

18：泡沫层

应当理解，所附的附图并非必然是按比例的，而只是呈现说明本发明的基本原理的各种示例性特征的一定程度的简化表示。本文公开的本发明的具体设计特征，包括，例如，具体尺寸、方向、位置和形状将部分取决于特定的既定用途和使用环境。

在附图中，附图标记在附图的几张图中通篇指代本发明的相同或等同部件。

具体实施方式

下面将详细地参照本发明的各个实施方式，其实施例在附图中图示，并在下文加以描述。尽管将结合示例性实施方式描述本发明，但应当理解，本说明书无意于将本发明局限于这些示例性实施方式。相反，本发明不仅要涵盖这些示例性实施方式，还要涵盖由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替代形式、修改、等效形式和其它实施方式。

应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢动力车和其它代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。

图6是说明根据本发明的一个实施方式的车用缓冲垫的制造方法/工序的示意图。图7是说明根据本发明的一个实施方式的车用缓冲垫的结构的截面图。本发明涉及车用缓冲垫的制造方法，其通过经由后低压注塑制造缓冲垫而改进表面材料10的耐热性，并满足外观品质和感知品质。感知品质是指表面展现出的缓冲性或柔软性的程度或材料屈服于压力或重量的程度。

缓冲垫的制造方法可包括将表面材料10嵌入模具中，于低温对基材16注射成型，和移出产品。首先，可将表面材料10嵌入上模具14a中。在这种情况下，如果需要可对表面材料10进行预热。缓冲垫的表面材料10可包括表层11和泡沫层18。泡沫层18可形成为具有多层结构，从而克服表面在注塑过程中的凹陷、弯曲和破裂，并且即使在注塑之后也改进表面的感知品质(例如，缓冲性或柔软性的程度)。因此，表面材料10既耐热又具有高感知品质，这两者都是以上所讨论的之前设计中的问题。

为此，布置在表层11的另一侧的泡沫层18可包括两种或多种类型的具有不同的发泡率或类型并且互相堆叠于其上的烯烃聚合物类泡沫。烯烃聚合物类泡沫的类型可包括烯烃类热塑性弹性体(TPE)，包括聚丙烯、聚乙烯、包括C₂或C₄～C₁₂α-烯烃的聚丙烯共聚物或三元共聚物、和包括C₂或C₄～C₁₂α-烯烃的聚乙烯共聚物或三元共聚物中的至少一种。而且，烯烃聚合物类泡沫可包括含量为50％或更低的苯乙烯类TPE、氨基甲酸酯类TPE、酯类TPE、酰胺类TPE、和乙酸乙烯酯类TPE中的至少一种，以改善片材的物理性质。

当泡沫层18被配置为具有包括上层12和下层13的多层时，接触注射树脂16的下层13可包括具有高耐热性的泡沫，与表面材料10结合从而影响感知品质的上层12可包括具有更好的感知品质例如提高的缓冲特性的泡沫。

如图7所示，根据实施方式的车用缓冲垫的表面材料10可包括表层11和泡沫层18。在这种情况下，表层11可包括常用作车用内部材料的热塑性烯烃片材、聚氯乙烯片材、PVC合金片材和聚氨酯片材中的一种。

TPO片材可包括烯烃类热塑性弹性体(TPE)，包括聚丙烯、聚乙烯、包括C₂或C₄～C₁₂α-烯烃的聚丙烯共聚物或三元共聚物、和包括C₂或C₄～C₁₂α-烯烃的聚乙烯共聚物或三元共聚物中的至少一种。TPO片材可包括含量为约0.1wt％至约50wt％的苯乙烯类TPE、氨基甲酸酯类TPE、酯类TPE、酰胺类TPE、和乙酸乙烯酯类TPE中的至少一种，以改进片材的物理性质，并且还可包括辐照交联工序以改进压花保持性(emboss maintenance)和表面磨损特性。在这种情况下，可通过在表层11的表面上进一步涂布氯化聚丙烯类树脂、丙烯酸类树脂和氨基甲酸酯类树脂而进一步改进耐刮性、持久性、耐化学性和耐磨性。

泡沫层18可形成为多层，在该实施方式中，可具有包括上层12和下层13的多层结构。然而，泡沫层18可具有包括上层12、中间层和下层13的三层，或更多层。特别地，当泡沫层18形成为多层时，可使用具有不同发泡率或类型的泡沫。由于上层12与组成表层11的表面材料10结合并影响感知品质，可使用PP/PE/TPO泡沫来形成上层12以真空模塑。

此外，因为下层13与高温注射树脂16接触，可使用具有优异的耐热性的PP泡沫来形成下层13以进行注塑。为此，可将TPE泡沫用作泡沫层18。具体地，泡沫可包括烯烃类热塑性弹性体(TPE)，包括聚丙烯、聚乙烯、包括C₂或C₄～C₁₂α-烯烃的聚丙烯共聚物或三元共聚物、和包括C₂或C₄～C₁₂α-烯烃的聚乙烯共聚物或三元共聚物中的至少一种。此外，该泡沫可包括含量为50％或更低的苯乙烯类TPE、氨基甲酸酯类TPE、酯类TPE、酰胺类TPE、和乙酸乙烯酯类TPE中的至少一种，以改进片材的物理性质。

此外，上层12可以以约5～约50的比率发泡以改进注塑过程中的感知品质，且下层13可以以约1～约30的比率发泡以改进耐热性。

图8是说明根据本发明的一个示例性实施方式的车用缓冲垫的制造方法的视图。图9是说明在模制压缩过程中自泡沫层的下层处的熔融树脂所产生的气体被吸收的截面图。此处，发泡率与泡沫的密度相关。发泡率和密度成反比。

上层12可被形成为具有低密度的泡沫结构以提高缓冲垫的表面感知品质。下层可被形成为具有高密度的泡沫结构以阻隔在注塑过程中注射到表面材料10上的熔融树脂16的热和压力。因此，可维持泡沫层18的厚度，且可以使根据泡沫层18的位置的厚度偏差最小化。而且，泡沫的恢复率可因高密度泡沫层18而提高。例如，由于高密度结构的下层13使得泡沫层18的恢复率改进显示，模制后泡沫层18的厚度相比于模制前增加约0.8％或更多。

高密度结构的下层13可吸收从熔融树脂16产生的气体，以防止由于现有浇口之间气体集聚而使表面材料10隆起和弯曲。高密度泡沫的材料可包括PP泡沫材料或与基材16相同的极性聚合物材料以与基材16平滑接合，并可包括含有约10wt％或更多的均聚PP的材料以改进产品的耐热效果。此外，上层12的发泡厚度可在约0.5mm至约9.5mm的范围内从而不影响表面感知品质，且下层13也可在约0.5mm至约9.5mm的范围内以承受注射树脂的温度。

发泡率、材料类型和厚度可根据注射树脂的模制条件和表面感知品质的满意度而改变。具体来说，包括上层12和下层13的泡沫层18的厚度可以在约1mm至约10mm的范围内。将泡沫层18的厚度限制在以上范围的原因是，单层的厚度为0.5mm是泡沫层18的最低保持条件。例如，如果上层12保持在约0.5mm以下，当与表面材料10结合时表面感知品质会下降。此外，如果下层13保持在约0.5mm以下，则不能承受注射树脂16的温度(约150℃至约250℃)，这可能引起注塑过程中弯曲、凹陷和破裂。因此，泡沫层18必须具有约1mm或更厚的厚度。更具体地，在以上的实例中，1mm的范围与由两层(即，上层12和下层13)组成的泡沫层18的厚度相关。因此，1mm的一半，即0.5mm成为上层或下层各自的新范围。

当泡沫层18的厚度超过约10mm时，可能发生模制后角部的锐度降低、从其他组件偏离、以及成本上升。因此，泡沫层18必须具有约10mm或更薄的厚度。

可在注射树脂于约150℃至约250℃的温度熔融的状态下通过注塑机的浇口15将注射树脂(用于基材的熔融树脂16)注射到下表层13的底面上，即，表面材料10的泡沫层18上。此外，因为不能同时注射不同发泡率和材料的泡沫，需要单独的结合工序来层压不同的泡沫。层压方法可包括热层压、粘合层压、和热熔型层压，最优选热层压。

当表层11通过热层压与泡沫层18的上层12结合时，表层11的温度在层压前即刻需要保持在至少约50℃至约300℃，以防止模制后分层(foliation)。可将表面材料10嵌入上模具14a中，然后，如果有有必要，可排出上模具14a的内部空气以使表面材料10在上模具14a内的目标表面上进行真空压缩并通过下模具14b同时向上表面同时提供液化树脂状态的基材16。当模具14呈开启状态时，可通过浇口15将液化树脂16注射到表面材料10上。此处，上模具14a中可形成有空气出口17以排出空气。当上模具14a内的空气通过真空泵(未示出)而排出时，可在上模具14a的底面上对表面材料10进行真空压缩。

此外，在下模具14b中布置有一个热流道喷嘴以供应液化树脂的基材16，从热流道喷嘴供应的液化树脂的基材16可包括是烯烃树脂的PP或TPO树脂，但实施方式并不限制于此。

接着，上模具14a可向下结合下模具14b。这里，供应至下模具14b的液化树脂16可形成为模具14的模具形状以形成基材16，也可与尚未冷却的表面材料10整体地形成而不需要单独的粘合剂。

之后，可升起上模具14a，并可将形成的缓冲垫部件与下模具14b分离。可通过冲孔对缓冲垫部件进行加工以使其具有合适的尺寸，从而取出已经完全成型的内部材料。这里，冲孔方法可以与用于模制车用内部材料的典型冲孔方法相同，其详细的说明将省略。

在下文中，本发明将基于以下实施方式进行更详细的说明，但是本发明并不限制于此。

实施例

以下实施例举例说明本发明而并不是要限制本发明。根据一个实施方式的车用缓冲垫可包括表层11和泡沫层18。可使用与典型方法相同的方法来配置表层11，可将泡沫层18制造成如下结构：其中用于真空模塑的由PP/PE/TPO泡沫材料形成并且具有高发泡率(例如，约15或更高)的上层12层压在用于注塑的由PP泡沫材料形成并且具有低发泡率(例如，约15或更低)和高耐热性的下层13之上。

测试例1

泡沫层的下层形成为具有与实施方式1相同的多层结构，但下层由TPO/PP/PE片材形成。

测试例2

泡沫层形成为PP泡沫的单层结构以进行注塑，并使用与典型表层相同的配置来形成表层。

测试例3

泡沫层形成为PP/PE/TPO泡沫的单层结构以进行注塑，并使用与典型表层相同的配置来形成表层。

测试例4

泡沫层形成为单层的布料(例如，无纺织物、织物等)，并使用与典型表层相同的配置来形成表层。

为了检测注塑之后的破裂、凹陷、弯曲、厚度偏差和表面感知品质特征，制造相同尺寸和条件的样品，并在以上工序中检验这些特征，其结果显示在表1中。

表1

在表1中，O表示没有破裂、凹陷、表面弯曲和厚度偏差，且表面感知品质优良。X表示与O相反。

如表1所示，本发明的实施方式弥补了典型泡沫层18的局限，并且检验的注塑(无破裂和凹陷)、注塑后的外表面和注塑后的表面感知品质良好。

根据以上方法，本发明有利地降低了制造成本和整个工序的复杂度，因为通过经由后低压注塑法在表面材料上整体地形成基材，使得表面材料可与基材结合而无单独的粘合工序。而且，因为高密度泡沫层嵌入在缓冲垫的基材和待涂覆软泡沫的表面材料之间，高密度泡沫层在注塑过程中阻隔树脂的压力和热，因而表面材料的厚度可得到保持，并且取决于其位置的厚度偏差可以降到最低，从而改进泡沫的恢复率。此外，高密度泡沫层可以通过吸收熔融树脂所产生的气体来防止相关区域中由浇口之间的气体集聚所引起的表面材料隆起和弯曲。因此，可以通过防止表面材料的凹陷、破裂和弯曲来改进表面外观，还可改进即使是注塑后的表面感知品质，例如缓冲性或柔软性。

已经参考其示例性实施方式详细描述本发明。然而，本领域的技术人员能够理解，可以在不偏离本发明的原理和精神的情况下对这些实施方式做出改变，本发明的范围由所附的权利要求及其等同方式限定。

Claims

1.一种车用缓冲垫的制造方法，包括：

将表面材料嵌入上模具中；

通过下模具的装料孔向所述上模具供入液化树脂的基材；

通过使所述上模具和所述下模具结合在一起然后冷却来保持包括所述表面材料和所述基材的缓冲垫的模制产品的形状；和

在从所述下模具分离出所述上模具之后，从模具中移出所述模制产品。

2.如权利要求1所述的方法，包括在将所述表面材料嵌入所述上模具之后且在供应所述基材之前，通过所述上模具的空气出口排出所述上模具内的空气而在所述上模具的内表面上对所述表面材料进行真空压缩。

3.如权利要求1所述的方法，其中：

所述表面材料包括表层和层压在所述表层的后表面上的泡沫层；

所述泡沫层包括接触所述表层的表面并且具有低密度结构的上层，和待注射熔融树脂的高密度结构的下层；且

所述下层阻隔所述熔融树脂的热和压力。

4.如权利要求3所述的方法，其中通过热层压使所述表层与所述泡沫层的上层结合。

5.如权利要求4所述的方法，其中当通过热层压使所述表层与所述泡沫层的上层结合时，所述表层的温度在层压前即刻保持在至少约50℃至约300℃。

6.如权利要求1所述的方法，还包括排出所述上模具内的空气，以使所述表面材料在所述上模具内的目标表面上被真空压缩。

7.如权利要求6所述的方法，还包括在排放的同时通过下模具向上表面同时供应液化树脂状态的所述基材。

8.如权利要求7所述的方法，其中当所述上模具和所述下模具没有闭合形成一个模具时，可通过浇口将所述液化树脂注射到所述表面材料上。

9.如权利要求7所述的方法，其中在所述上模具中形成有空气出口17以排出空气。

10.如权利要求7所述的方法，其中在所述下模具中布置有热流道喷嘴以供应液化树脂的所述基材，且从所述热流道喷嘴供应的所述液化树脂的基材是聚丙烯或热塑性烯烃树脂。

11.一种用于制造车用缓冲垫的系统，包括：

上模具，所述上模具被配置为通过下模具中的装料孔来接收表面材料和液化树脂的基材；

下模具，所述下模具被配置成通过所述装料孔来接收液化树脂的所述基材；

其中通过将所述上模具和所述下模具结合在一起、然后冷却、和在从所述下模具分离出所述上模具之后从模具中移出模制产品，来保持包括所述表面材料和所述基材的缓冲垫的模制产品的形状。

12.如权利要求11所述的系统，其中在将所述表面材料嵌入所述上模具之后并且在供应所述基材之前，通过经由所述上模具的空气出口排出所述上模具内的空气而在所述上模具的内表面上对所述表面材料进行真空压缩。

13.如权利要求11所述的系统，其中：

所述泡沫层包括接触所述表层的表面且具有低密度结构的上层，和待注射熔融树脂的高密度结构的下层；且

所述下层阻隔所述熔融树脂的热和压力。

14.如权利要求13所述的系统，其中通过热层压使所述表层与所述泡沫层的上层结合。

15.如权利要求14所述的系统，其中当通过热层压使所述表层与所述泡沫层的上层结合时，所述表层的温度在层压前即刻保持在至少约50℃至约300℃。

16.如权利要求11所述的系统，其中在所述上模具中形成的空气进口被配置为排出所述上模具内的空气，以使所述表面材料在所述上模具内的目标表面上被真空压缩。

17.如权利要求16所述的系统，其中所述下模具被配置为同时向上表面供应液化树脂状态的所述基材。

18.如权利要求17所述的系统，其中当所述上模具和所述下模具没有闭合形成一个模具时，可通过浇口将所述液化树脂注射到所述表面材料上。

19.如权利要求17所述的系统，其中热流道喷嘴被布置在所述下模具中并被配置为供应液化树脂的所述基材，且从所述热流道喷嘴供应的所述液化树脂的基材是聚丙烯或热塑性烯烃树脂。