CN105291492A - Pur、蜂窝夹芯、共挤塑料板复合的材料及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种PUR、蜂窝夹芯、共挤塑料板复合的材料及其生产方法。这种复合材料具有美观的高光泽色彩的免油漆的外观表面，减少了油漆工序，简化了制品的制造工序，更具有抗划伤、抗冲击、抗紫外线能力及抗褪色能力。塑料板材在真空热成型生产过程中产生的废料、废品均可回收和再利用，弯曲模量可提高50%，材料成本可下降约1/3，蜂窝夹芯材料的背面可通过模具定位预埋结构嵌件，安装方便快捷，重量对比原玻璃钢件可减轻1/3以上的材质，且具有较好抗光照、耐老化性，刚性和强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种PUR、蜂窝夹芯、共挤塑料板复合的材料，以及其生产方法，用于制作汽车车身外部的覆盖件或装饰件，例如重卡导流罩、侧导流罩、油箱挡板等、工程车、电动车等饰件，属于汽车饰件技术领域。
背景技术
目前车身外部复合材料的覆盖件或装饰件一般分为二类：
1、采用模压SMC或糊制的玻璃钢制品，玻璃钢制品的材料比重1.8-2.1g/cm3，产品单件较重，增加了整车重量，且生产过程产生的边角料和废品且不可回收，废料和废品对环境产生比较大的影响，同时玻璃钢类的饰件表面需油漆，增加制造成本并对环境有所影响。
2、单纯采用5mm厚的多层共挤复合板真空热成型，产品的材料成本比较高，结构附件须通过工装用高强度胶粘接、焊接或铆接，汽车饰件的重量较大。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种制造工序简单，免油漆，抗冲击，耐光照，耐老化，刚性和强度高，重量轻的PUR、蜂窝夹芯、共挤塑料板复合的材料及其生产方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种PUR、蜂窝夹芯、共挤塑料板复合的材料的生产方法，该生产方法如下：
一、上板料：将多层塑料板放入吸塑机内夹框中，模具置于吸塑机升降工作台。
二、加热吹泡：分别对吸塑模具和板材加热，待塑料板材软化，随后对其吹泡；
三、抽真空：模具升至台面，对模具内部抽真空，使软化板材吸附在模具上；
四、冷却定型：吹冷风将真空热成型的塑料板冷却定型，形成半成品；
五、玻纤毡包覆：将蜂窝表面包覆玻纤毡；
六、模具加热：对复合模具的上下模进行加热；
七、半成品置入模腔：将半成品塑料板放入下模中；
八、喷涂聚氨酯：使玻纤毡表面充分浸润PU聚氨酯并置入模腔内；
九、合模固化成型：将上下模合模，固化完成后形成完整的复合材料。
用这种PUR、蜂窝夹芯、共挤塑料板复合的材料的生产方法制得的复合材料，该复合材料由共挤塑料板和蜂窝夹芯材料上下复合而成，所述共挤塑料板包括两层或三层材料，两层或三层材料通过真空热成型，该蜂窝夹芯材料的外表面包覆有玻纤毡，玻纤毡表面喷涂并浸润PU聚氨酯，在蜂窝夹芯材料的上下表面形成玻纤毡和PU混合的物层，所述蜂窝夹芯材料顶部的玻纤毡和PU混合物层复合在共挤塑料板的底部，形成完整的复合材料。
本发明PUR、蜂窝夹芯、共挤塑料板复合的材料具有以下优点：
本发明PUR、蜂窝夹芯、共挤塑料板复合的材料中的蜂窝夹芯材料结构是一种稳定的正六边形，具有重量轻、力学性能好等特点，所以能实现汽车饰件材料轻量化、外部被玻纤毡和PU混合物包覆，可避免渗水吸潮，而且还可以改善阻燃性能、抗震性能和隔热性能等。蜂窝在垂直方向上又具有很高的抗压缩强度，用其作为夹芯材料生产的产品刚性会好很多。与同类型的实心材料相比时，蜂窝夹芯材料的比强度和比刚度在已知材料中均是最高的。
蜂窝夹芯材料符合汽车饰件材料发展轻量化趋势的要求，具有很大的开发意义和市场竞争力，它具有以下特点：
第一，蜂窝夹芯材料实现了材料的可回收利用性，根据欧共体的法规，至2015年汽车必须以95%的可循环使用的材料制造，这也就要求开发环保、有循环再生使用特性的生物质材料作为汽车饰件材料。使用蜂窝夹芯材料，不仅可以实现材料的可回收利用，实现了环保的发展目标。
第二，蜂窝夹芯材料具有轻量化、抗震动、隔热等优点。实现汽车饰件材料轻量化是目前汽车材料发展的主要趋势，材料密度的大幅降低，同时满足了汽车饰件材料对于功能性的要求。
第三，蜂窝材料成本较低，具有很好的应用前景和开发价值。
而且蜂窝材料作为一种新型材料，具有重量轻，材质消耗少，大幅降低材料密度；强度高，表面平整性好，不易变形和翘曲，尺寸稳定性高；价格成本适度，可被市场接受；可降解、回收，易实现材料的回收利用，符合绿色环保的要求等特点。
将共挤塑料板与复合PUR、蜂窝夹芯材料复合后成型的车身装饰件具有以下优点：
1、具有美观的高光泽色彩的免油漆的外观表面，减少了油漆工序，简化了制品的制造工序。
2、更具有抗划伤、抗冲击、抗紫外线能力及抗褪色能力。
3、塑料板材在真空热成型生产过程中产生的废料、废品均可回收和再利用。
4、共挤塑料板材真空热成型技术与轻质夹芯材料成型喷涂工艺结合，可提高制品的机械性能，1.5mm的共挤复合板上复合6mm厚的蜂窝板，比单纯5mm厚的共挤复合板的弯曲模量可提高50%，材料成本可下降约1/3。
5、蜂窝夹芯材料的背面可通过模具定位预埋结构嵌件，安装方便快捷。
6、低密度的材质通过有效复合构成了性能高强，对比原玻璃钢件可减轻1/3以上的重量。
7、具有较好抗光照、耐老化性。
8、蜂窝夹芯材料增强了产品的刚性和强度。
9、产品开发的模具工装投入费用低、开发周期短、工序简便快捷。
附图说明
图1为本发明PUR、蜂窝夹芯、共挤塑料板复合的材料中共挤塑料板为三层时的层状结构示意图。
图2为本发明PUR、蜂窝夹芯、共挤塑料板复合的材料中共挤塑料板为两层时的层状结构示意图。
图中：共挤塑料板1、蜂窝夹芯材料2、玻纤毡和PU混合物层2.1。
具体实施方式
参见图1和图2，本发明涉及一种PUR、蜂窝夹芯、共挤塑料板复合的材料，其中PUR（聚氨酯）是由异氰酸酯与多元醇反应而制成的一种具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物，这种材料是由共挤塑料板1和蜂窝夹芯材料2上下复合而成。
所述共挤塑料板1包括两层或三层材料，两层或三层材料通过真空热成型，形成共挤塑料板1，所述共挤塑料板1的厚度为1.5mm~2mm，共挤塑料板1的材料比重为1.1g/cm3，共挤塑料板1具有抗划伤、抗冲击、抗紫外线及抗褪色等抗老化与耐候性性能，环保性好，共挤塑料板1成型后放入已加温的下模（凹模）中。
所述共挤塑料板1中的两层或三层板料均为树脂材料，当共挤塑料板1为两层材料时，共挤塑料板1从外到内依次为PMMA、ABS，或者ASA、ABS，或者AES、ABS；当共挤塑料板1为三层材料时，共挤塑料板1从外到内依次为PMMA、ASA、ABS，或者PMMA、PC、ABS，或者ASA、PC、ABS。
ASA由丙烯晴和丁二烯橡胶组成，具有ABS极佳的物理性能，很强的耐候性和耐高温性能。
AES（丙烯腈-EPDM橡胶-苯乙烯共聚物）具有极佳的耐候性，即使长时间暴露在室外紫外线、潮湿、雨淋、光照及臭氧条件下，不经涂装也可以保持物性稳定。
其中PMMA又叫亚克力，它为聚甲基丙烯酸甲酯，俗称有机玻璃，它为透明材料，可以使共挤塑料板1免去表面上油漆的步骤，PMMA板可掺与不同色母调成丰富的颜色，实现零件的免油漆。
所述蜂窝夹芯材料2为纸蜂窝、PP蜂窝或铝蜂窝，该蜂窝夹芯材料2的外表面包覆有玻纤毡，玻纤毡表面喷涂并充分浸润PU聚氨酯后放入模腔内合模固化成型，从而在蜂窝夹芯材料2的上下表面形成玻纤毡和PU混合物层2.1，蜂窝夹芯材料2的厚度为5~10mm，蜂窝夹芯材料2放入PHC工艺（夹芯成型技术）的下模（凹模）中，将上下模合模固化成型，所述蜂窝夹芯材料2顶部的玻纤毡和PU混合物层2.1便复合在共挤塑料板1的底部，从而复合成完整的复合材料。
这种PUR、蜂窝夹芯、共挤塑料板复合的材料的生产方法如下：
一、上板料：将多层塑料板放入吸塑机内夹框中，模具置于吸塑机升降工作台，模具为铝合金模具或环氧模具，该模具上开有抽真空孔。
二、加热吹泡：分别对吸塑模具和板材加热，加热温度为150~170℃，待塑料板材软化，随后对其吹泡。
三、抽真空：模具升至台面，从抽真空孔中对模具内部抽真空，使其内部真空度为0.08~0.1MPa，使软化板材吸附在模具上。
四、冷却定型：吹冷风将真空热成型的塑料板冷却定型，形成半成品。
五、拉伸成型：当蜂窝夹芯选用纸蜂窝时，使用蜂窝纸拉伸机将蜂窝纸拉伸到规定尺寸，蜂窝孔呈正六边形，（PP蜂窝、铝蜂窝无需此工序）
六、玻纤毡包覆：将蜂窝夹芯表面包覆玻纤毡。
七、模具加热：对复合模具的上下模进行加热，下模（凹模）温度加热到60~70℃，上模（凸模）温度加热到100±5℃。
八、半成品置入模腔：将半成品塑料板放入下模中。
九、喷涂聚氨酯：机械手抓取包覆好的蜂窝夹芯，移至喷头位置开始喷涂PU层，进行正反两面的翻转喷涂，从而让PU喷在玻纤表面，并渗入玻纤，进入蜂窝的蜂窝孔中，并使玻纤毡充分浸润PU聚氨酯。
十、合模固化成型：将上下模合模，压机保压时间为4min，固化完成后形成完整的复合材料。
通过这种生产方法制成的复合材料与传统的纯塑料板的性能对比如下表：
| 弯曲强度 | 弯曲模量 | 单位面积重量 | |
| 纯塑料板（5mm） | 51.4MPa | 1456MPa | 5500g/m2 |
| 复合材料（纸蜂窝夹芯） | 64.2MPa | 2157MPa | 3891g/m2 |
Claims (10)
1.一种PUR、蜂窝夹芯、共挤塑料板复合的材料的生产方法：其特征在于：该生产方法如下：
一、上板料：将多层塑料板放入吸塑机内夹框中，模具置于吸塑机升降工作台；
二、加热吹泡：分别对吸塑模具和板材加热，待塑料板材软化，随后对其吹气鼔泡；
三、抽真空：模具升至台面，对模具内部抽真空，使软化板材吸附在模具上；
四、冷却定型：吹冷风将真空热成型的塑料板冷却定型，形成半成品；
五、玻纤毡包覆：将蜂窝夹芯表面包覆玻纤毡；
六、模具加热：对复合模具的上下模进行加热；
七、半成品置入模腔：将半成品塑料板放入下模中；
八、喷涂聚氨酯：使玻纤毡表面充分浸润PU聚氨酯并置入下模中；
九、合模固化成型：将上下模合模，固化完成后形成完整的复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种PUR、蜂窝夹芯、共挤塑料板复合的材料的生产方法，其特征在于：步骤一中使用的模具为铝合金模具或环氧模具，该模具上开有抽真空孔。
3.根据权利要求1所述的一种PUR、蜂窝夹芯、共挤塑料板复合的材料的生产方法，其特征在于：步骤二中模具的加热温度为60℃，板材加热温度为160℃。
4.根据权利要求2所述的一种PUR、蜂窝夹芯、共挤塑料板复合的材料的生产方法，其特征在于：步骤三中从抽真空孔中对模具内部抽真空，使其内部真空度为0.08~0.1MPa。
5.根据权利要求1所述的一种PUR、蜂窝夹芯、共挤塑料板复合的材料的生产方法，其特征在于：步骤七中下模的温度加热到60~70℃，上模的温度加热到100±5℃。
6.根据权利要求1所述的一种PUR、蜂窝夹芯、共挤塑料板复合的材料的生产方法，其特征在于：当蜂窝夹芯为纸蜂窝时，步骤五和步骤六之间添加一步工序：使用蜂窝纸拉伸机将蜂窝纸拉伸到规定尺寸，蜂窝孔呈正六边形。
7.用权利要求1所述的一种PUR、蜂窝夹芯、共挤塑料板复合的材料的生产方法制得的复合材料，其特征在于：该复合材料由共挤塑料板（1）和蜂窝夹芯材料（2）上下复合而成，所述共挤塑料板（1）包括两层或三层材料，两层或三层材料通过真空热成型，该蜂窝夹芯材料（2）的外表面包覆有玻纤毡，玻纤毡表面喷涂并浸润PU聚氨酯，在蜂窝夹芯材料（2）的上下表面形成玻纤毡和PU混合物层（2.1），所述蜂窝夹芯材料（2）顶部的玻纤毡和PU混合物层（2.1）复合在共挤塑料板（1）的底部，形成完整的复合材料。
8.根据权利要求7所述的一种复合材料，其特征在于：所述共挤塑料板（1）中的两层或三层板料均为树脂材料，当共挤塑料板（1）为两层板料时，共挤塑料板（1）从外到内依次为PMMA、ABS，或者ASA、ABS，或者AES、ABS；当共挤塑料板1为三层板料时，共挤塑料板1从外到内依次为PMMA、ASA、ABS，或者PMMA、PC、ABS，或者ASA、PC、ABS。
9.根据权利要求7或8所述的一种复合材料，其特征在于：所述共挤塑料板（1）的厚度为1.5mm~2mm，材料比重为1.1g/cm3。
10.根据权利要求7所述的一种复合材料，其特征在于：所述蜂窝夹芯材料（2）为纸蜂窝、PP蜂窝或铝蜂窝，蜂窝夹芯材料（2）的厚度为5~10mm。
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