CN103101256A

CN103101256A - 一种轻量化高强度高吸音聚氨酯复合板及其全胶膜成型工艺

Info

Publication number: CN103101256A
Application number: CN201310063702XA
Authority: CN
Inventors: 傅康华; 方腾飞; 楼娣; 马国维
Original assignee: Zhejiang Huajiang Science & Technology Development Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG HUA JIANG SCIENCE & TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2033-02-28
Also published as: CN103101256B

Abstract

本发明涉及PU复合板的成型工艺，具体涉及一种高档汽车顶棚用轻量化、高强度、高吸音、PU复合板的全胶膜成型工艺。本发明是一种轻量化高强度高吸音聚氨酯复合板，聚氨酯复合板由自下而上依次叠合的底部面料、胶膜型纤维毡、PU泡板、胶膜型纤维毡及网状热熔胶膜复合而成，胶膜型纤维毡以增强纤维为中芯层，上下两面分别复合有不同克重的网状热熔胶膜。本发明不但避免了使用胶粉带来的粉尘污染问题，且先将纤维与胶膜进行复合，改善了胶膜对玻纤的浸润性，从而提高了产品的刚性与剥离强度。

Description

一种轻量化高强度高吸音聚氨酯复合板及其全胶膜成型工艺

技术领域

该发明涉及PU复合板的成型工艺，具体涉及一种高档汽车顶棚用轻量化、高强度、高吸音、PU复合板的全胶膜成型工艺。

背景技术

PU复合板具有质轻、隔热、韧性好等特点，近些年广泛应用于汽车顶棚，已完全替代传统的纸板或EPS发泡板。目前公布的相关专利中PU复合板的制备工艺主要有以下两类：

（1）两步法：相关专利有中国专利CN202130090与CN101367287，其中以中国专利CN101367287中所涉及的工艺为例，即先将短切玻纤和热熔胶粉经热压制得玻纤增强型胶玻膜，随后自下而上依次放卷、叠放、平铺无纺布、胶玻膜和粘结膜，接着放置PU硬泡板，再在其表面依次放卷、叠放、平铺粘结膜、胶玻膜和热熔胶膜，经热压复合后得到PU多层复合板。由于在成型胶玻膜时部分玻纤已被胶粉预浸润，有助于提高玻纤与PU板间的界面结合强度，因此所得产品的刚性强、剥离强度高且表面平整，但此法生产效率不高，且由于采用热熔胶粉，容易产生扬粉问题导致生产环境恶劣。

（2）一步法：相关专利有中国专利CN101544083、CN101088742、CN102825895与CN101259773，其中以中国专利CN101544083中所涉及的工艺为例,，即自下而上依次平铺无纺布层、第一增强胶膜层、第一增强纤维层、第二增强纤维层、第二增强胶膜层和表面修饰层。其工艺特点是用增强胶膜替代了热熔胶粉，且一次复合成型，简化了生产工艺、提高了生产效率，解决了生产过程中的粉尘污染，但由于该法为一步成型，胶膜对玻纤的浸润程度不够，使得玻纤与PU板间的界面结合强度低，导致所得PU复合板的刚性与剥离强度不如两步法。

此外，随着节能降耗、绿色环保的社会发展主题日益深入人心，轻量化与吸音等人性化要求已成为当前汽车内饰行业发展的目标。现阶段采用以上两种方法所制得的PU复合板的吸音性均不理想，即使将玻璃纤维换为多孔的天然纤维，但受限于增强或粘结胶膜的阻隔效应，使具有多孔结构的PU无法充分发挥其吸音性能出色的优势，导致最终PU复合板的吸音性仍不够理想。

发明内容

针对上述现有技术中PU复合板生产工艺中存在的不足，本发明提供了一种轻量化、高强度、高吸音的高档汽车顶棚用PU复合板及其生产工艺，本发明的具体技术方案如下：

本发明是一种轻量化高强度高吸音聚氨酯复合板，聚氨酯复合板由自下而上依次叠合的底部面料、胶膜型纤维毡、PU泡板、胶膜型纤维毡及网状热熔胶膜复合而成，胶膜型纤维毡以增强纤维为中芯层，上下两面分别复合有不同克重的网状热熔胶膜。

本发明是一种制备轻量化高强度高吸音聚氨酯复合板的全胶膜成型工艺，具体步骤如下：

（1）先将网状热熔胶膜放卷、平铺在复合机的履带上，随后在胶膜上方撒播不同长径比的增强纤维，随后再放卷、平铺高克重的网状热熔胶膜，在160~235°C、0.3~1MPa下进行热压复合，冷却、收卷，得到胶膜型纤维毡；

（2）在复合机的履带上自下而上依次放卷、平铺、叠放底部面料与胶膜型纤维毡，随后放置PU泡板，再在PU泡板上方自下而上依次放卷、平铺、叠放胶膜型纤维毡与网状热熔胶膜，并在160~235°C、0.3~1MPa下进行热压复合，冷却、切割，得轻量化、高强度、高吸音的汽车顶棚用PU复合板。

作为进一步的改进，本发明所述的网状热熔胶膜是克重15 ~ 50 g/m²的聚乙烯、改性聚乙烯、乙烯丙烯共聚物、聚丙烯、改性聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、改性乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、改性乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、改性聚酯、改性尼龙热熔胶膜中的一种胶膜或几种的共混膜。

作为进一步的改进，本发明所述的网状热熔胶膜为蜘蛛网状膜或刀割膜或无纺布状膜。

作为进一步的改进，本发明所述的网状热熔胶膜的开孔率在2% ~ 40%，孔的长度为5 ~ 25mm，孔的形状为圆形或菱形或狭缝形。

作为进一步的改进，本发明所述的不同长径比的增强纤维，是指三种长径比不同的纤维的混合物。

作为进一步的改进，本发明所述的三种长径比不同的纤维的混合物的质量比为7:2:1。

作为进一步的改进，本发明所述的纤维是长径比为200 ~ 3000的玻璃纤维、麻纤维、竹纤维、玄武岩纤维及碳纤维中一种纤维或几种纤维的混合物。

作为进一步的改进，本发明所述的胶膜型纤维毡，纤维的含量为20wt%~80 wt%。

作为进一步的改进，本发明所述的胶膜型纤维毡中，纤维两侧的网状热熔胶膜的克重不一致，与PU泡板接触的一面网状热熔胶膜的克重为30~50 g/m²，另一面克重为15~30 g/m²。

采用本发明的有益效果如下：

（1）针对现有两步法工艺中粉尘污染严重及一步法中产品刚性与剥离强度不高的问题，本发明提出了一种胶膜型纤维毡及其制备方法，不但避免了使用胶粉带来的粉尘污染问题，且先将纤维与胶膜进行复合，改善了胶膜对玻纤的浸润性，从而提高了产品的刚性与剥离强度。此外，胶膜型纤维毡一侧的高克重胶膜可以保证其与PU泡板之间良好的粘结性，省去了在PU泡板表面铺设粘结膜这道工序，提高了整体生产效率，与一步法相近。

（2）采用网状热熔胶膜，本发明首次有效解决了汽车顶棚用PU复合板吸音性不理想的难题，采用本发明方案所得PU复合板在中高频波段的吸音性明显得到改善。此外，由于网状胶膜可实现上下粘结层之间的点式粘结，粘结效果出色，而大量孔洞的存在降低了胶膜的克重，因此PU复合板的克重亦降低，有助于实现汽车顶棚的轻量化。

（3）独创性地采用长径比不同的纤维进行增强，其中，长纤维的存在可保证产品具有优异的力学性能，而短纤维的加入则可构造出大量的微孔，如图3所示，有利于改善产品的吸音性。

附图说明

图1为胶膜型纤维毡的结构示意图；

图2为轻量化高强度高吸音PU复合板的结构示意图;

图3为由具有不同长径比的纤维所形成的多孔结构的示意图；

图中，1为网状热熔胶膜；2为增强纤维；3为胶膜型纤维毡；4为PU泡板；5为底部面料。

具体实施方式

本发明公开了一种轻量化、高强度、高吸音的高档汽车顶棚用PU复合板，图2为轻量化高强度高吸音PU复合板的结构示意图；自下而上依次为底部面料5、胶膜型纤维毡3、PU泡板4、胶膜型纤维毡3、网状热熔胶膜1，其中，胶膜型纤维毡3以增强纤维2为中芯层，上下两面复合有不同克重的网状热熔胶膜1。

同时，公开了一种轻量化、高强度、高吸音的高档汽车顶棚用PU复合板的生产工艺，具体步骤如下：

（1）先将网状热熔胶膜1放卷、平铺在复合机的履带上，随后在膜上方撒播不同长径比的纤维，如图3，图3为由具有不同长径比的纤维所形成的多孔结构的示意图随后再放卷、平铺高克重的网状热熔胶膜1，在160~235°C、0.3~1MPa下进行热压复合，冷却、收卷，得到胶膜型纤维毡3；

（2）在复合机的履带上自下而上依次放卷、平铺、叠放底部面料5与胶膜型纤维毡3，随后放置PU泡板4，再在PU泡板4上方自下而上依次放卷、平铺、叠放胶膜型纤维毡3与网状热熔胶膜1，并在160~235°C、0.3~1MPa下进行热压复合，冷却、切割，得轻量化、高强度、高吸音的高档汽车顶棚用PU复合板。

本发明所述的网状热熔胶膜1，是克重为15 ~ 50 g/m²的聚乙烯、改性聚乙烯、乙烯丙烯共聚物、聚丙烯、改性聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、改性乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、改性乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、改性聚酯、改性尼龙热熔胶膜中的一种胶膜或几种的共混（共挤）膜。

本发明所述的网状热熔胶膜1，为蜘蛛网状膜、刀割膜与无纺布状膜，开孔率为2% ~ 40%，孔的长度为5 ~ 25mm，孔的形状为圆形、菱形与狭缝形中的一种。

本发明所述的不同长径比的增强纤维2，是指三种长径比不同的纤维的混合物，其中纤维是长径比为200~ 3000的玻璃纤维、麻纤维、竹纤维、玄武岩纤维及碳纤维中的一种纤维或几种纤维的混合物。

本发明所述的底部面料5，是克重为20~120 g/m²的水刺或热轧聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布或针刺面料。

本发明所述的PU泡沫板材，是密度为30~42 kg/m³的半硬泡。

本发明所述的胶膜型纤维毡3，图1为胶膜型纤维毡3的结构示意图；其中纤维的含量为20 wt%~80 wt%。纤维两侧的网状胶膜克重不一致，与PU泡板4接触的一面网状胶膜的克重为30~50g/m²，另一面则为15~30 g/m²。

下面结合附图通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明：

实施例1

（1）先将15 g/m²的乙烯-丙烯酸共聚物类网状热熔胶膜1放卷、平铺在复合机的履带上（其中网膜为蜘蛛网状膜，孔形状为菱形，孔的长度15mm，开孔率为2%），随后在胶膜上方撒播长径比分别为1000、500与200的玻璃纤维，三种玻纤的质量比分别为7:2:1，随后再放卷、平铺30 g/m²的乙烯-丙烯酸共聚物类网状热熔胶膜1，玻璃纤维两侧的网状热熔胶膜1的克重不一致，在230°C、0.3 MPa下进行热压复合，冷却、收卷，得到胶膜型纤维毡3，其中玻纤的含量为20 wt%，。此阶段的复合机的速度为15 m/min。

（2）在复合机的履带上自下而上依次放卷、平铺、叠放40 g/m²的热轧无纺布与胶膜型纤维毡3，随后放置PU泡板4，再在PU泡板4上方自下而上依次放卷、平铺、叠放胶膜型纤维毡3与乙烯-丙烯酸共聚物类网状胶膜，并在235°C、0.3MPa下进行热压复合，冷却、切割，得PU复合板。此阶段的复合机的速度为8 m/min。

用同样的原料经两步法与一步法制备了相同克重（1000 g/m²）的PU复合板，并将三种工艺的生产效率与产品的弯曲模量、PU与胶膜型纤维毡3间的剥离强度进行了对比，如下表所示：

实施例2

（1）先将20g/m²的改性聚乙烯类网状热熔胶膜1放卷、平铺在复合机的履带上（其中网膜为刀割膜，孔形状为圆形，孔的长度5mm，开孔率为20%），随后在胶膜上方撒播长径比分别为200、2000与400的玄武岩纤维，三种玄武岩纤维的质量比分别为7:2:1，随后再放卷、平铺35g/m²的改性聚乙烯类网状热熔胶膜1，玄武岩纤维两侧的网状热熔胶膜1的克重不一致，在200°C、0.6MPa下进行热压复合，冷却、收卷，得到胶膜型纤维毡3，其中玄武岩纤维的含量为50 wt%。此阶段的复合机的速度为12 m/min。

（2）在复合机的履带上自下而上依次放卷、平铺、叠放55 g/m²的针刺面料与胶膜型纤维毡3，随后放置PU泡板4，再在PU泡板4上方自下而上依次放卷、平铺、叠放胶膜型纤维毡3与改性聚乙烯类网状胶膜，并在205°C、0.6MPa下进行热压复合，冷却、切割，得PU复合板。此阶段的复合机的速度为7 m/min。

本例所得PU复合板的弯曲模量为199 MPa，PU板与胶膜型纤维毡3的剥离强度为6.1 N/30mm，在中高频波段的吸声系数>0.7。

实施例3

（1）先将25 g/m²的改性乙烯-醋酸乙烯共聚物类网状热熔胶膜1放卷、平铺在复合机的履带上（其中网膜为蜘蛛网状膜，孔形状为菱形，孔的长度25mm，开孔率为40%），随后在胶膜上方撒播长径比分别为3000、1000与200的竹纤维，三种竹纤维的质量比分别为7:2:1，随后再放卷、平铺40 g/m²的改性乙烯-醋酸乙烯共聚物类网状胶膜，竹纤维两侧的网状热熔胶膜1的克重不一致，在160°C、1MPa下进行热压复合，冷却、收卷，得到胶膜型纤维毡3，其中玻纤的含量为80 wt%。此阶段的生产速度为16 m/min

（2）在复合机的履带上自下而上依次放卷、平铺、叠放80 g/m²的热轧无纺布与胶膜型纤维毡3，随后放置PU泡板4，再在PU泡板4上方自下而上依次放卷、平铺、叠放胶膜型纤维毡3与改性乙烯-醋酸乙烯共聚物类网状胶膜，并在165°C、1MPa下进行热压复合，冷却、切割，得PU复合板。此阶段的生产速度为8 m/min。

本例所得PU复合板的弯曲模量为189 MPa，PU板与胶膜型纤维毡3的剥离强度为5.7 N/30mm，中高频波段的吸声系数>0.9。

实施例4

（1）先将30 g/m²的改性乙烯-醋酸乙烯共聚物类网状热熔胶膜1放卷、平铺在复合机的履带上（其中网膜为无纺布状膜，孔形状为狭缝形，孔的长度20mm，开孔率为25%），随后在胶膜上方撒播长径比分别为1000、3000与300的碳纤维，三种碳纤维的质量比分别为7:2:1，随后再放卷、平铺50 g/m²的改性乙烯-醋酸乙烯共聚物类网状胶膜，碳纤维两侧的网状热熔胶膜1的克重不一致，在160°C、1MPa下进行热压复合，冷却、收卷，得到胶膜型纤维毡3，其中碳纤维的含量为65 wt%。此阶段的生产速度为16 m/min

对比例1

（1）先将15 g/m²的乙烯-丙烯酸共聚物类非网状热熔胶膜1放卷、平铺在复合机的履带上，随后在胶膜上方撒播长径比分别为1500、500与100的玻璃纤维，三种玻纤的质量比分别为7:2:1，随后再放卷、平铺30 g/m²的乙烯-丙烯酸共聚物类非网状热熔胶膜1，在170°C、0.5 MPa下进行热压复合，冷却、收卷，得到胶膜型纤维毡3，其中玻纤的含量为70 wt%。此阶段的复合机的速度为15 m/min。

（2）在复合机的履带上自下而上依次放卷、平铺、叠放40 g/m²的热轧无纺布与胶膜型纤维毡3，随后放置PU泡板4，再在PU泡板4上方自下而上依次放卷、平铺、叠放胶膜型纤维毡3与乙烯-丙烯酸共聚物类非网状胶膜，并在175°C、0.6MPa下进行热压复合，冷却、切割，得PU复合板。此阶段的复合机的速度为8 m/min。

本例所得PU复合板的弯曲模量为185 MPa，PU板与胶膜型纤维毡3的剥离强度为5.4 N/30mm，在中高频波段的吸声系数<0.6。由此对比例可看出，网状热熔胶膜1对PU复合板的弯曲模量与剥离强度无明显贡献，但可明显改善PU复合板的吸音性。

对比例2

分别从三种不同工艺所制备的PU复合板中挑选了在以下性能指标范围内的样品：弯曲模量为>140 MPa，PU板与胶膜型纤维毡3的剥离强度为>4.0 N/30mm，在中高频波段的吸声系数0.5~0.8，并检测出相应的克重，其中满足要求的最低克重结果如下：两步法的产品克重为800g/m²，一步法为900 g/m²，本发明为700 g/m²。这表明，本发明所得PU复合板在满足使用性能的同时具有轻量化的优势。

以上列举的仅是本发明的部分具体实施例，显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims

1.一种轻量化高强度高吸音聚氨酯复合板，其特征在于，所述的聚氨酯复合板由自下而上依次叠合的底部面料（5）、胶膜型纤维毡（3）、PU泡板（4）、胶膜型纤维毡（3）及网状热熔胶膜（1）复合而成，所述的胶膜型纤维毡（3）以增强纤维（2）为中芯层，上下两面分别复合有不同克重的网状热熔胶膜（1）。

2.一种制备轻量化高强度高吸音聚氨酯复合板的全胶膜成型工艺，其特征在于，具体步骤如下：

（1）先将网状热熔胶膜（1）放卷、平铺在复合机的履带上，随后在胶膜上方撒播不同长径比的增强纤维（2），随后再放卷、平铺高克重的网状热熔胶膜（1），在160~235°C、0.3~1MPa下进行热压复合，冷却、收卷，得到胶膜型纤维毡（3）；

（2）在复合机的履带上自下而上依次放卷、平铺、叠放底部面料（5）与胶膜型纤维毡（3），随后放置PU泡板（4），再在PU泡板（4）上方自下而上依次放卷、平铺、叠放胶膜型纤维毡（3）与网状热熔胶膜（1），并在160~235°C、0.3~1MPa下进行热压复合，冷却、切割，得轻量化、高强度、高吸音的汽车顶棚用PU复合板。

3.根据权利要求2所述的制备轻量化高强度高吸音聚氨酯复合板的全胶膜成型工艺，其特征在于所述的网状热熔胶膜（1）是克重15 ~ 50g/m²的聚乙烯、改性聚乙烯、乙烯丙烯共聚物、聚丙烯、改性聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、改性乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、改性乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、改性聚酯、改性尼龙热熔胶膜中的一种胶膜或几种的共混膜。

4.根据权利要求2所述的制备轻量化高强度高吸音聚氨酯复合板的全胶膜成型工艺，其特征在于所述的网状热熔胶膜（1）为蜘蛛网状膜或刀割膜或无纺布状膜。

5.根据权利要求2所述的制备轻量化高强度高吸音聚氨酯复合板的全胶膜成型工艺，其特征在于所述的网状热熔胶膜（1）的开孔率在2% ~40%，孔的长度为5 ~ 25mm，孔的形状为圆形或菱形或狭缝形。

6.根据权利要求2所述的制备轻量化高强度高吸音聚氨酯复合板的全胶膜成型工艺，其特征在于所述的不同长径比的增强纤维（2），是指三种长径比不同的纤维的混合物。

7.根据权利要求6所述的制备轻量化高强度高吸音聚氨酯复合板的全胶膜成型工艺，其特征在于所述的三种长径比不同的纤维的混合物的质量比为7:2:1。

8.根据权利要求6所述的制备轻量化高强度高吸音聚氨酯复合板的全胶膜成型工艺，其特征在于所述的纤维是长径比为200 ~ 3000的玻璃纤维、麻纤维、竹纤维、玄武岩纤维及碳纤维中一种纤维或几种纤维的混合物。

9.根据权利要求2所述的制备轻量化高强度高吸音聚氨酯复合板的全胶膜成型工艺，其特征在于所述的胶膜型纤维毡（3），纤维的含量为20wt%~80 wt%。

10.根据权利要求9所述的制备轻量化高强度高吸音聚氨酯复合板的全胶膜成型工艺，其特征在于所述的胶膜型纤维毡（3）中，纤维两侧的网状热熔胶膜（1）的克重不一致，与PU泡板（4）接触的一面网状热熔胶膜（1）的克重为30~50 g/m²，另一面克重为15~30 g/m²。