CN108003376B - 用于车辆的缓冲垫及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的缓冲垫及其制造方法。在一个实施方式中，用于制造用于车辆的缓冲垫的方法包括以下步骤：在下模具和上模具之间注射形成表皮泡沫的组合物，所述下模具具有在其上形成的彩色涂层，所述上模具具有在其上形成的芯层；使注射的形成表皮泡沫的组合物起泡沫以形成表皮泡沫层，其中通过将彩色涂覆组合物施加到下模具的内表面并固化所施加的彩色涂覆组合物来形成彩色涂层。

Description

用于车辆的缓冲垫及其制造方法
相关申请的引证
本申请要求于2016年11月1日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2016-0144659的权益，其全部公开内容通过引证并入本文中。
技术领域
本发明的示例性实施方式涉及用于车辆的缓冲垫(防冲垫，crash pad)及其制造方法。
背景技术
缓冲垫，也称为“仪表板”，是连接到驾驶员座位前面的玻璃的底部的车辆内部部件。在缓冲垫中安装气囊。当发生车辆事故时，气囊穿过缓冲垫的接缝展开以保护驾驶员和乘客的生命免受外部冲击。因此，气囊是在设计、方便和安全性方面非常重要的部件。
图1显示了传统的用于车辆的缓冲垫，并且图2显示了传统的用于车辆的缓冲垫的截面。参照图1和2，缓冲垫100包括芯层(核层，core layer)1、在芯层1的表面上形成的泡沫层2、以及在泡沫层2的表面上形成的表皮层(表层，skin layer)3。本文中，为了强调设计和感官特性，表皮层3由可表现出真实皮革的外观和感官特性的材料和涂覆材料形成。另外，表皮层3可经历表皮刻划(score)工艺以形成用于展开气囊的刻痕4。
同时，这种缓冲垫通过以下制造：顺序形成表皮层和芯层，将表皮层和芯层插入发泡模具中，和使模具中的聚氨酯起泡沫以形成聚氨酯泡沫层。这种缓冲垫具有的问题在于其生产是耗时的和昂贵的。另外，通过多种工艺表皮层通常形成为具有1mm至2mm的厚度，并且用于表皮层的材料或工艺是昂贵的。出于这个原因，已经研究了用于制造由于降低的材料成本和工艺数量而具有提高的竞争性的缓冲垫的方法。
涉及本发明的现有技术文献包括韩国未经审查的专利申请号2015-0135708(2015年12月3日公开；名称为“用于制造用于缓冲垫的表皮的方法(Method for manufacturinga skin for a crash pad)”)。
发明内容
本发明的一个方面涉及用于制造用于车辆的缓冲垫的方法。在一个实施方式中，用于制造用于车辆的缓冲垫的方法包括以下步骤：在下模具和上模具之间注射形成表皮泡沫的组合物(表皮泡沫形成组合物，形成表层泡沫的组合物，表层泡沫形成组合物，skinfoam-forming composition)，所述下模具具有在其上形成的彩色涂层(颜色涂层，colorcoating layer)，所述上模具具有在其上形成的芯层；以及使注射的形成表皮泡沫的组合物起泡沫以形成表皮泡沫层，其中通过将彩色涂覆组合物(彩色涂料组合物，colorcoating composition)施加到下模具的内表面并固化施加的彩色涂覆组合物形成彩色涂层。
在一个实施方式中，彩色涂覆组合物可包括改性的聚酯树脂、聚碳酸酯二醇类树脂(polycarbonate diol-based resin)和添加剂，其中添加剂可包括颜料、光稳定剂和防水解剂中的一种或多种。
在本发明的另一个实施方式中，彩色涂覆组合物可进一步包括聚酯弹性体。
在一个实施方式中，可以在40℃至70℃的温度下固化彩色涂覆组合物以形成彩色涂层。
在一个实施方式中，具有在其上形成的彩色涂层的下模具可通过以下形成：将脱模剂和彩色涂覆组合物顺序施加到下模具的内表面，以及固化施加的彩色涂覆组合物。
在一个实施方式中，形成表皮泡沫的组合物可包括：基底(base)和异氰酸酯类固化剂，基底包括多元醇化合物、增链剂和发泡剂。
在一个实施方式中，多元醇化合物可包括二醇、三醇和聚合物多元醇(polymericpolyol)化合物中的一种或多种，其中二醇可包括乙二醇、二甘醇、丁二醇和己二醇中的一种或多种，三醇可包括丙三醇、三羟甲基丙烷和1,2,3-己三醇中的一种或多种，并且聚合物多元醇化合物可包括聚烯烃多元醇化合物、聚酯多元醇化合物、聚己内酯多元醇化合物、聚醚多元醇化合物和聚碳酸酯多元醇化合物中的一种或多种。
在一个实施方式中，增链剂可包括乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、丙三醇、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或多种。
在一个实施方式中，基底可进一步包括催化剂、颜料和光稳定剂中的一种或多种。
在一个实施方式中，光稳定剂可包括三嗪类化合物、二苯甲酮类化合物和苯并三唑类化合物中的一种或多种。
在一个实施方式中，异氰酸酯类固化剂可包括以下中的一种或多种：4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、双-4-(异氰酸酯环己基)甲烷(bis-4-(isocyanate cyclohexyl)methane)、六亚甲基二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、对亚苯基二异氰酸酯、联甲苯胺二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、二甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、亚苯基二异氰酸酯和二甲基二苯基二异氰酸酯。
在一个实施方式中，异氰酸酯类固化剂可包括40wt％至88wt％的具有200g/mol至300g/mol重均分子量的单体亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)、10wt％至58wt％的具有350g/mol至600g/mol重均分子量的聚合亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)和2wt％至20wt％的亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)预聚物。
在一个实施方式中，基于100重量份的多元醇化合物，可以以35重量份至55重量份的量包括异氰酸酯类固化剂。
在一个实施方式中，芯层可形成为具有1mm至6mm的厚度，表皮泡沫层可形成为具有3mm至10mm的厚度，并且彩色涂层可形成为具有10μm至200μm的厚度。
在一个实施方式中，芯层可包括基质树脂和无机填料，基质树脂包括聚碳酸酯类树脂和苯乙烯类树脂。
在一个实施方式中，可在不存在刻划的情况下形成表皮泡沫层和芯层。
在一个实施方式中，用于制造缓冲垫的方法可进一步包括以下步骤：将具有在其中形成的表皮泡沫层的缓冲垫从模具脱模，然后将表皮泡沫层和芯层进行刻划，其中可使用激光、热刀、冷刀、超声刀和铣削(milling)中的一种或多种进行刻划。
本发明的另一个方面涉及一种用于车辆的缓冲垫，其通过用于制造用于车辆的缓冲垫的方法制造。在一个实施方式中，用于车辆的缓冲垫可包括：芯层；在芯层的表面上形成的表皮泡沫层；和在表皮泡沫层的表面上形成的彩色涂层。
在一个实施方式中，芯层可具有1mm至6mm的厚度，表皮泡沫层可具有3mm至10mm的厚度，并且彩色涂层可具有10μm至200μm的厚度。
在一个实施方式中，可在不存在刻划的情况下形成表皮泡沫层。在一个实施方式中，表皮泡沫层和芯层可以是经刻划的层。
根据本发明的用于车辆的缓冲垫是在未进行传统表皮层工艺的情况下制造的，可具有优异的轻重量性能和优异的外观和感官性能，如由于在其中形成的薄彩色涂层而导致的触感，并且由于工艺简化和降低的生产成本可以是高度成本有效的。
附图说明
图1显示了传统的用于车辆的缓冲垫。
图2显示了传统的用于车辆的缓冲垫的截面。
图3显示了根据本发明的一个实施方式的用于制造用于车辆的缓冲垫的方法。
图4显示了根据本发明的一个实施方式的用于车辆的缓冲垫的截面。
图5的(a)是显示根据本发明实施例1制造的用于车辆的缓冲垫的截面的照片，以及图5的(b)是显示根据本发明比较例制造的用于车辆的缓冲垫的截面的照片。
具体实施方式
在以下说明中，当其可能模糊本发明的主题时，将省略相关已知技术的详细说明。
在以下说明中，当其可能模糊本发明的主题时，将省略相关已知技术或构造的详细说明。另外，在下文描述的构成要素的术语将考虑它们在本发明中的功能进行定义，并且其可根据使用者或操作者的意图或者根据惯例改变。因此，这些术语的定义必须基于本文中的整体说明。
用于制造用于车辆的缓冲垫的方法
本发明的一个方面涉及用于制造用于车辆的缓冲垫的方法。图3显示了根据本发明的一个实施方式的用于制造用于车辆的缓冲垫的方法。
参照图3，用于制造用于车辆的缓冲垫的方法包括以下步骤：在下模具301和上模具302之间注射形成表皮泡沫的组合物，下模具301具有在其上形成的彩色涂层30，上模具302具有在其上形成的芯层10，使注射的形成表皮泡沫的组合物起泡沫以形成表皮泡沫层20。
下文中，将详细描述根据本发明的用于制造用于车辆的缓冲垫的方法。
彩色涂层
参照图3的(a)，通过将彩色涂覆组合物施加到下模具301并固化施加的彩色涂覆组合物形成彩色涂层30。在一个实施方式中，彩色涂覆组合物可包含改性的聚酯树脂、聚碳酸酯二醇类树脂和添加剂，其中添加剂可包含颜料、光稳定剂和防水解剂。
改性的聚酯树脂
在本发明中使用的改性的聚酯树脂可包括聚氨酯改性的聚酯树脂。聚氨酯改性的聚酯树脂可通过传统的方法制备。在一个实施方式中，聚氨酯改性的聚酯树脂可通过使聚酯预聚物与异氰酸酯类固化剂反应制备。聚氨酯改性的聚酯树脂可具有优异的可加工性和机械性能。
在一个实施方式中，聚酯预聚物可通过使多官能醇化合物与多官能羧酸进行反应制备。
在一个实施方式中，聚氨酯改性的聚酯树脂可具有10mg KOH/g至500mg KOH/g的羟基值和1,500g/mol至50,000g/mol的重均分子量。在这种条件下，聚氨酯改性的聚酯树脂可具有优异的可加工性、与彩色涂层的优异的粘附性、和优异的机械性能。
聚碳酸酯二醇类树脂
为了通过用在彩色涂层中形成的改性的聚酯树脂形成粘合剂改善彩色涂层的机械性能、耐热性和耐化学性的目的，可以含有聚碳酸酯二醇类树脂。
在一个实施方式中，聚碳酸酯二醇类树脂可具有范围为500g/mol至3000g/mol的重均分子量。在该范围内，彩色涂层可具有优异的机械性能、耐热性和耐化学性。例如，聚碳酸酯二醇类树脂可具有范围为800g/mol至2000g/mol的重均分子量。
在一个实施方式中，基于100重量份的改性的聚酯树脂，可以以80重量份至250重量份的量含有聚碳酸酯二醇类树脂。在该含量范围内，彩色涂层的分子量可容易地增加，并且根据本发明的缓冲垫可具有优异的机械性能和耐热性。例如可以80重量份至150重量份的量含有聚碳酸酯二醇类树脂。例如，其含量可以是80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、233、240或250重量份。
在一个实施方式中，可在范围为1:0.5至1:1.5的重量比下含有改性的聚酯树脂和聚碳酸酯二醇类树脂。在该重量比范围内，彩色涂覆组合物可具有优异的相容性，并且彩色涂层可具有优异的纹理和优异的物理特性，如拉伸强度和耐久性。
添加剂
在一个实施方式中，添加剂可包含颜料、光稳定剂和防水解剂。
颜料
为了实现彩色涂层的颜色的目的，可含有颜料。在一个实施方式中，颜料可包含炭黑、二氧化钛、铁氧化物和有机颜料中的一种或多种。在一个实施方式中，基于100重量份的改性的聚酯树脂，可以以范围为1重量份至25重量份的量含有颜料。在该含量范围中，可易于实现彩色涂层的颜色。例如，可以1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24或25重量份的量含有颜料。
光稳定剂
为了确保彩色涂层的耐光性以防止缓冲垫的颜色被日光改变的目的，可以含有光稳定剂。
在一个实施方式中，光稳定剂可包含三嗪类化合物、二苯甲酮类化合物和苯并三唑类化合物中的一种或多种。
在一个实施方式中，三嗪类化合物可包含2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-(己氧基)-苯酚和2-(4,6-双(2,4-二甲基-苯基)-1,3,5-三嗪-2-基-5-辛氧基)苯酚中的一种或多种。
在一个实施方式中，苯并三唑类化合物可包含羟基苯基苯并三唑。例如其可包含2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三唑、2-(3'-叔丁基-2'-羟基-5'-甲基-苯基)-5-氯苯并三唑、2-(3',5'-二叔丁基-2'-羟基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)-苯并三唑、2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-叔丁基-苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二叔丁基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-叔丁基苯基)苯并三唑和2-(2-羟基-4-辛氧基苯基)-苯并三唑中的一种或多种。
在一个实施方式中，基于100重量份的改性的聚酯树脂，可以以范围为0.5重量份至20重量份的量含有光稳定剂。在该含量范围内，彩色涂层可具有优异的耐光性，同时可防止其机械强度降低。例如，可以0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20重量份的量含有光稳定剂。
防水解剂
为了防止副反应如彩色涂层的水解的目的，可含有防水解剂。
在一个实施方式中，防水解剂可包含碳二亚胺类化合物。例如其可以包含聚碳二亚胺化合物和单碳二亚胺化合物中的一种或多种。
当防水解剂包含碳二亚胺类化合物时，可防止彩色涂覆组合物的组分的副反应如水解，使得可改善彩色涂覆组合物的耐水性，因此可改善在高温/高湿环境中缓冲垫的耐水性和耐久性。
在一个实施方式中，聚碳二亚胺化合物可包含聚(4,4'-二苯基甲烷碳二亚胺)、聚(4,4'-二环己基甲烷碳二亚胺)、聚(1,3,5-三异丙基苯)聚碳二亚胺、聚(1,3,5-三异丙基苯)聚碳二亚胺和聚(1,5-二异丙基苯)聚碳二亚胺中的一种或多种。在一个实施方式中，单碳二亚胺化合物可包含N,N'-二-2,6-二异丙基苯基碳二亚胺。
在一个实施方式中，基于100重量份的改性的聚酯树脂，可以范围为0.5至20重量份的量含有防水解剂。在该含量范围内，彩色涂层可具有优异的耐水性和耐久性，同时将防止其机械强度下降。例如，可以0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20重量份的量含有防水解剂。
聚酯弹性体
在本发明的另一个实施方式中，彩色涂覆组合物可进一步包含聚酯弹性体。聚酯弹性体可由硬段(硬链段，hard segment)和软段组成。硬段可具有形成高度结晶区域的酯型主链结构，以及软段起到基质的作用并且可以是由醇的聚合物组成的聚合物多元醇。因此，热塑性弹性体树脂组合物可具有针对重复负荷的耐性、耐冲击性、耐磨损性和优异的拉伸伸长率和拉伸强度。
在一个实施方式中，硬段可通过使芳族二羧酸和芳族二羧酸酯中的一种或多种与多元醇反应制备。在一个实施方式中，芳族二羧酸可包含对苯二甲酸(TPA)、间苯二甲酸(IPA)、1,5-萘二羧酸(1,5-NDCA)和2,6-萘二羧酸(2,6-NDCA)中的一种或多种。在一个实施方式中，芳族二羧酸酯可包含间苯二甲酸二甲酯。
在一个实施方式中，多元醇可包含乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇和1,4-环己烷二甲醇中的一种或多种。
在一个实施方式中，软段可包含聚环氧烷化合物。在一个实施方式中，聚环氧烷化合物可包含聚氧乙烯聚氧丙烯二醇(polyoxyethylene polyoxypropylene glycol)和聚氧四亚甲基二醇中的一种或多种。
当彩色涂覆组合物包含聚酯弹性体时，彩色涂层可具有优异的纹理和耐久性。
在一个实施方式中，基于100重量份的改性的聚酯树脂，可以以范围为80重量份至250重量份的量含有聚酯弹性体。在该含量范围内，彩色涂层可具有优异的纹理和优异的机械性能，如拉伸强度和耐久性。例如，可以80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、233、240或250重量份的量含有聚酯弹性体。
在另一个实施方式中，在本发明中使用的彩色涂覆组合物可以是热固性聚氨酯涂覆组合物。例如，彩色涂覆组合物可以是双组分热固性聚氨酯涂覆组合物，其包含基底和异氰酸酯类固化剂，基底包含多元醇化合物、增链剂和颜料。
在一个实施方式中，彩色涂层可通过以下形成：施加彩色涂覆组合物，然后在40℃至70℃之间的温度下固化施加的彩色涂层。当在这种条件下进行固化时，可易于固化彩色涂层，并且可以防止模具被彩色涂层中出现的染料尘埃污染。
在一个实施方式中，如在图3中所示的，通过将彩色涂覆组合物施加到下模具301的内表面并固化施加的彩色涂覆组合物形成彩色涂层。
在一个实施方式中，彩色涂层可形成为具有范围为10μm至200μm的厚度。在该厚度范围内，缓冲垫可具有优异的轻重量性质和优异的感官特性，如触感，同时将不劣化缓冲垫的机械性能。
参照图3的(a)，可通过以下形成彩色涂层30：将脱模剂50和彩色涂覆组合物顺序施加到下模具301的内表面，然后固化施加的彩色涂层。
在一个实施方式中，脱模剂可包含硬脂酸锌、硬脂酸铝、硬脂酸钙、滑石粉和硅油中的一种或多种。
在一个实施方式中，彩色涂层的表面可被压印(emboss)或缝合(stitch)或者可具有凸/凹形状。在一个实施方式中，为了在彩色涂层的表面上形成图案，下模具301可经历蚀刻或镍电铸。
芯层
芯层10形成驾驶员座位和乘客座位的前面，并且用于当发生碰撞或翻滚事故时保护驾驶员和乘客免受外部冲击。另外，芯层10可具有通过其安装气囊模块的插入孔，空调连接至其的安装部分等。
在一个实施方式中，芯层可包含：基质树脂和无机填料，基质树脂包含聚碳酸酯类树脂和苯乙烯类树脂。苯乙烯类树脂可包含丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂。在一个实施方式中，基质树脂可包含PC/ABS树脂。
在一个实施方式中，无机填料可包含滑石、晶须、玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维和聚合物纤维中的一种或多种。
在一个实施方式中，形成上述芯层的组合物可以被捏和、造粒，然后注塑以形成芯层10，然后将芯层10附接至上模具302，如图3的(b)中所示的。
在一个实施方式中，芯层可具有范围为1mm至6mm的厚度。在该厚度内，芯层可具有优异的耐冲击性，并且同时可具有当施加外部冲击时优异的展开气囊的能力。
表皮泡沫层
表皮泡沫层20用于确保缓冲垫的物理性质(如耐热性、耐冲击性和耐光性)且用于给驾驶员和乘客赋予优异的感官特性，例如触感，如垫的感觉。
在一个实施方式中，如图3的(c)中所示的，通过以下形成表皮泡沫层：将具有在其上形成的芯层10的上模具302附接到具有在其上形成的彩色涂层30的下模具301，在彩色涂层30和芯层10之间注射形成表皮泡沫的组合物，和使注射的形成表皮泡沫的组合物起泡沫。
在另一个实施方式中，可通过以下形成表皮泡沫层：将具有在其上形成的芯层的上模具附接到具有在其上形成的彩色涂层的下模具，关闭上模具和下模具，通过入口孔在彩色涂层和芯层之间注射形成表皮泡沫的组合物，和使注射的形成表皮泡沫的组合物起泡沫。
形成表皮泡沫的组合物
形成表皮泡沫的组合物可包含：基底和异氰酸酯类固化剂，基底包含多元醇化合物、增链剂和发泡剂。
基底
基底可包含多元醇化合物、增链剂和发泡剂。
多元醇化合物
在一个实施方式中，多元醇化合物可包含二醇、三醇和聚合物多元醇中的一种或多种。
在一个实施方式中，二醇可包含乙二醇、二甘醇、丁二醇和己二醇中的一种或多种。
在一个实施方式中，三醇可包含丙三醇、三羟甲基丙烷和1,2,3-己三醇中的一种或多种。
在一个实施方式中，聚合物多元醇可包含聚烯烃多元醇、聚酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚醚多元醇和聚碳酸酯多元醇中的一种或多种。例如，聚合物多元醇可包含聚醚多元醇。
在一个实施方式中，在本发明中使用的聚醚多元醇化合物是通过将一种或多种选自乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、丁二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、新戊二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、1,2,3-己三醇、1,2,4-丁三醇、三羟甲基甲烷、季戊四醇、二甘醇、三甘醇、聚乙二醇、三丙二醇、聚丙二醇、二丁二醇、聚丁二醇、山梨糖醇、蔗糖、对苯二酚、间苯二酚、邻苯二酚和双酚的化合物与环氧乙烷和环氧丙烷中的一种或多种进行聚合制备的。
在一个实施方式中，聚醚多元醇可制备为包含具有20mg KOH/g至40mg KOH/g羟基(OH)值的三醇和具有20mg KOH/g至40mg KOH/g OH值的二醇。
在一个实施方式中，可使用具有20mg KOH/g至40mg KOH/g羟基值的三醇作为基底制备聚合型聚合物。
在一个实施方式中，在本发明中使用的多元醇化合物可包含75wt％至90wt％的三醇(羟基值：20mg KOH/g至40mg KOH/g)、大于0wt％但不大于15wt％的二醇(羟基值：200mgKOH/g至500mg KOH/g)、和大于0wt％但不大于20wt％的聚合物多元醇(羟基值：20mg KOH/g至40mg KOH/g)。
增链剂
为了增长在表皮泡沫层中形成的聚氨酯的链或者交联聚氨酯以由此增加聚氨酯的分子量和改善机械性能、耐热性和耐化学性的目的，可含有增链剂。
在一个实施方式中，增链剂可包含二醇、三醇和胺化合物中的一种或多种。例如，增链剂可包含乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、丙三醇、二乙醇胺(DEOA)和三乙醇胺(TEOA)中的一种或多种。
在一个实施方式中，增链剂可包含两种或更多种二醇。例如，其可包含具有1500mgKOH/g至2500mg KOH/g羟基值的第一二醇和具有至少500mg KOH/g但小于1500mg KOH/g羟基值的第二二醇。
在一个实施方式中，基于100重量份的多元醇化合物，可以范围为0.1重量份至15重量份的量含有增链剂。在该含量范围内，增链剂可容易地提高表皮泡沫层的分子量，且本发明的缓冲垫可具有优异的机械性能和耐热性。例如，可以0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15重量份的量含有增链剂。
发泡剂
在一个实施方式中，发泡剂可包含水、丁烷、正戊烷、环戊烷(c-pentane)、己烷、庚烷、含氯氟烃(CFC 11)、含氢氯氟烃(H-CFC)、含氢氟烃(H-FC)、三氯氟甲烷(Freon 11)、氯二氟甲烷(R-22)、1,1-二氯-1-氟乙烷(HCFC-141b)和1,1,1,3,3-五氟丙烷(HFC-245fa)中的一种或多种。
在一个实施方式中，基于100重量份的多元醇化合物，可以范围为0.1重量份至15重量份的量含有发泡剂。在该含量范围内，发泡剂可易于使形成表皮泡沫的组合物起泡沫，同时将防止表皮泡沫层的机械性能下降。例如，可以以0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15重量份的量含有发泡剂。在另一个实施方式中，基于100重量份的多元醇化合物，泡沫可包含0.1-3重量份的水和2重量份至10重量份的正戊烷。
在本发明的一个实施方式中，形成表皮泡沫的组合物的基底可进一步包含催化剂、颜料和光稳定剂中的一种或多种。
催化剂
为了在形成表皮泡沫层的过程中促进在多元醇化合物和异氰酸酯之间的反应以及在起泡沫过程中控制树脂形成反应和起泡沫反应的目的，可含有催化剂。在一个实施方式中，催化剂可进一步包含胺类化合物。例如，其可以包含三乙二胺、五甲基二亚丙基三胺和双(2-二甲基氨基乙基)醚中的一种或多种。
在一个实施方式中，基于100重量份的多元醇化合物，可以以范围为0.01重量份至3重量份的量含有催化剂。在该含量范围内，可形成具有均匀密度的表皮泡沫层，并且可形成均匀的孔。例如，可以0.01、0.05、0.1、0.5、1、2或3重量份的量含有催化剂。
颜料
为了实现表皮泡沫层的颜色的目的，可含有颜料。在一个实施方式中，颜料可包含炭黑、二氧化钛、氧化铁和有机颜料中的一种或多种。例如，其可以包含炭黑。在一个实施方式中，基于100重量份的多元醇化合物，颜料可以以范围为1重量份至8重量份的量含有颜料。在该含量范围内，可易于实现表皮泡沫层的颜色。例如可以1、2、3、4、5、6、7或8重量份的量含有颜料。
光稳定剂
为了确保缓冲垫的耐光性以防止缓冲垫的颜色被日光改变的目的，可含有光稳定剂。
在一个实施方式中，光稳定剂可包含三嗪类、二苯甲酮类和苯并三唑类化合物中的一种或多种。
在一个实施方式中，三嗪类化合物可包含2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-(己氧基)-苯酚和2-(4,6-双(2,4-二甲基-苯基)-1,3,5-三嗪-2-基-5-辛氧基)苯酚中的一种或多种。
在一个实施方式中，苯并三唑类化合物可包含羟基苯基苯并三唑。例如，其可包含2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三唑、2-(3'-叔丁基-2'-羟基-5'-甲基-苯基)-5-氯苯并三唑、2-(3',5'-二叔丁基-2'-羟基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)-苯并三唑、2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-叔丁基-苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二叔丁基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-叔丁基苯基)苯并三唑和2-(2-羟基-4-辛氧基苯基)-苯并三唑中的一种或多种。
在一个实施方式中，基于100重量份的多元醇化合物，可以以范围为0.5重量份至6重量份的量含有光稳定剂。在该含量范围内，表皮泡沫层可具有优异的耐光性，同时可防止表皮泡沫层的机械强度下降。例如，可以0.5、1、2、3、4、5或6重量份的量含有光稳定剂。
异氰酸酯类固化剂
为了通过其与基底的反应形成表皮泡沫层的目的，含有异氰酸酯类固化剂。
在一个实施方式中，异氰酸酯类固化剂可包含4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、双-4-(异氰酸酯环己基)甲烷、六亚甲基二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、对亚苯基二异氰酸酯、联甲苯胺二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、二甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、亚苯基二异氰酸酯和二甲基二苯基二异氰酸酯中的一种或多种。
例如，异氰酸酯类固化剂可包含具有26％至30％异氰酸酯(NCO)含量的亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)。
在一个实施方式中，异氰酸酯类固化剂可包含40wt％至88wt％的具有200g/mol至300g/mol重均分子量的单体亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)、10wt％至58wt％的具有350g/mol至600g/mol重均分子量的聚合亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)和2wt％至20wt％的亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)预聚物。
在一个实施方式中，可通过使多元醇化合物与过量的单体亚甲基二苯基二异氰酸酯进行反应制备亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)预聚物。
在该含量范围内，表皮泡沫层可具有优异的触感和机械性能。
在一个实施方式中，异氰酸酯类固化剂可具有50cPs至250cPs(在25℃下)的粘度和1.21至1.23的比重。在这些条件下，异氰酸酯类固化剂可具有优异的可加工性和反应性。
在一个实施方式中，基于100重量份的多元醇化合物，可以以范围为35重量份至55重量份的量含有异氰酸酯类固化剂。在该含量范围内，表皮泡沫层可具有优异的触感、耐热性和机械性能。例如，可以35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54或55重量份的量含有异氰酸酯类固化剂。
在一个实施方式中，表皮泡沫层可形成为具有范围为3mm至10mm的厚度。在该厚度范围内，可确保表皮泡沫层的机械性能和耐热性。
在一个实施方式中，表皮泡沫层可形成为具有范围为80至90的硬度(肖氏A)，如根据ASTM D 2240标准测量的。在该硬度范围内，表皮泡沫层的触感、耐热性和机械性能将全部是优异的。例如，表皮泡沫层可形成为具有80、81、82、83、84、85、86、87、88、89或90的硬度(肖氏A)。
在本发明中，可在没有刻划的情况下形成表皮泡沫层。本发明的缓冲垫允许气囊模块易于从缓冲垫展开，即使当缓冲垫不经历刻划工艺时。另外，当施加外部冲击时，气囊模块可易于从缓冲垫展开。另外，可简化用于生产缓冲垫的工艺，并且可降低生产成本。因此，根据本发明的缓冲垫可在高生产率和高成本有效性的情况下生产。
刻划工艺
在本发明的另一个实施方式中，方法可进一步包括以下步骤：将具有其中形成的表皮泡沫层的缓冲垫20从模具脱模，然后刻划表皮泡沫层和芯层。当形成刻痕时，当施加外部冲击时可破坏刻痕，使得气囊模块可易于从缓冲垫展开。
在一个实施方式中，可使用激光、热刀、冷刀、超声刀和铣削中的一种或多种进行刻划。
用于车辆的缓冲垫
本发明的另一个方面涉及用于车辆的缓冲垫，其通过用于制造车辆用缓冲垫的上述方法制造。图4显示了根据本发明的一个实施方式的车辆用缓冲垫的结构。参照图4，车辆用缓冲垫200包含：芯层10；在芯层10表面上形成的表皮泡沫层20；和在表皮泡沫层20表面上形成的彩色涂层30。可使用如上所述的相同的组分和含量形成芯层、表皮泡沫层和彩色涂层，因此省略了其详细说明。
在一个实施方式中，芯层10可形成为具有1mm至6mm的厚度，表皮泡沫层20可形成为具有3mm至10mm的厚度，和彩色涂层30可形成为具有10μm至200μm的厚度。
在一个实施方式中，表皮泡沫层20可形成为具有30至80的硬度(肖氏C)，如根据ASTM D 2240标准测量的。在该厚度范围内，表皮泡沫层的触感、耐热性和机械性能可全部是优异的。
在一个实施方式中，可以在没有刻划的情况下形成表皮泡沫层和芯层。根据本发明的缓冲垫可制造为具有薄的厚度，因此具有优异的轻重量性质。另外，其可以具有优异的展开气囊的能力，即使当不进行刻划表皮泡沫层和芯层的工艺时。
在另一个实施方式中，表皮泡沫层和芯层可经历刻划工艺。
下文中，将进一步详细描述本发明的优选实施例。然而，这些实施例仅用于说明目的，而不意欲以任何方式限制本发明的范围。
实施例1
(1)彩色涂覆组合物
在彩色涂覆组合物中使用的组分如下。
(A)作为改性的聚酯树脂，使用聚氨酯改性的聚酯树脂，其具有3,000g/mol至10,000g/mol的重均分子量。
(B)聚碳酸酯二醇类树脂
(B1)使用具有2,000g/mol重均分子量的聚碳酸酯二醇类树脂。(B2)使用具有800g/mol重均分子量的聚碳酸酯二醇类树脂。
(C)使用聚酯弹性体。
(D)添加剂
(D1)作为光稳定剂，使用三嗪类化合物。(D2)作为防水解剂，使用聚碳二亚胺类化合物。
使用表1中所示的组分和含量，制备彩色涂覆组合物。
(2)形成表皮泡沫的组合物：制备的形成表皮泡沫的组合物包含：基底，其包含100重量份的多元醇化合物(包含85wt％的三醇(OH值：35mg KOH/g)、10wt％的二醇(OH值：300mg KOH/g)和5wt％或更低的聚合多元醇(OH值：30mg KOH/g))、5重量份的增链剂(包含具有2000mg KOH/g羟基值的第一二醇和包含800mg KOH/g羟基值的第二二醇)、5重量份的光稳定剂(羟基苯基苯并三唑)和发泡剂(包含0.5重量份的水和5重量份的正戊烷)；和40重量份的异氰酸酯类固化剂(包含60wt％的具有250g/mol重均分子量的单体亚甲基二苯基二异氰酸酯、30wt％的具有450g/mol重均分子量的聚合亚甲基二异氰酸酯和10wt％的亚甲基二苯基二异氰酸酯预聚物)。
(3)芯层：制备的芯层包含：基质树脂和无机填料，基质树脂包含聚碳酸酯类树脂和苯乙烯类树脂。
将脱模剂施加到下模具，然后施加彩色涂覆组合物(成型密度：400kg/m3)并在50℃下固化，从而形成具有40μm厚度的彩色涂层。
随后，将在其上具有形成的5mm厚芯层的上模具放置在下模具上，并在彩色涂层和芯层之间注射形成表皮泡沫的组合物，和使其起泡沫以形成具有5mm厚度的表皮泡沫层。然后，将所得车辆用缓冲垫从模具脱模。
实施例2至7
以如实施例1中描述的相同方式制造车辆用缓冲垫，不同之处在于使用下表1中示出的组分和含量制备彩色涂覆组合物。
表1
Figure BDA0001256859220000211
比较例
以如实施例中描述的相同的方式制造缓冲垫，不同之处在于形成0.5mm厚的包含烯烃树脂的表皮层替代彩色涂层和通过使用热刀将芯层刻划到0.3mm的深度
测试实施例
(1)拉伸强度、伸长率和抗撕强度的测量：对于在实施例1至7中制造的缓冲垫，评价拉伸强度(kgf/cm2)、断裂伸长率(％)和抗撕强度(kgf/cm)。评价结果示于下表2中。
表2
Figure BDA0001256859220000221
(2)气囊展开测试：根据现代自动车株式会社ES84500-13(Hyundai MotorCompany ES84500-13)(乘客气囊隐形门性能规范)，将乘客气囊(PAB)模块放置于实施例1至4中的每一个和比较例中制造的缓冲垫中，并通过在室温(21℃)、低温(-35℃)和高温(85℃)下向其施加电信号使充气雷管爆炸。无论气囊通过在缓冲垫中形成的缝合线展开与否和无论检查在气囊展开期间分散的缓冲垫碎片与否，在下表3中将结果记录为“通过”或“失败”。
表3
Figure BDA0001256859220000222
图5的(a)是显示根据本发明实施例1制造的车辆用缓冲垫的截面的照片，以及图5的(b)是根据本发明比较例制造的车辆用缓冲垫的截面的照片。由上表2和3和图5中的结果可见包含彩色涂层的实施例的缓冲垫具有与比较例的缓冲垫可比较的物理性质，可以在降低成本(如材料成本)的情况下通过简化工艺制造，并具有小的厚度，表明可获得缓冲垫的轻重量性质。另外，可见由于降低了本发明实施例的缓冲垫的厚度，实施例的缓冲垫具有优异的展开气囊的能力，即使当未进行如在比较例中描述的刻划工艺时。
如上已经为了说明的目的公开了本发明的实施方式。本领域技术人员将认识到在不背离如在所附权利要求书中公开的本发明的范围和精神的情况下，多种变化、增加和替代是可能的。

Claims (19)

1.一种用于制造用于车辆的缓冲垫的方法，所述方法包括以下步骤：在下模具和上模具之间注射形成表皮泡沫的组合物，所述下模具具有在其上形成的彩色涂层，所述上模具具有在其上形成的芯层；以及使注射的所述形成表皮泡沫的组合物起泡沫以形成表皮泡沫层，
其中通过将彩色涂覆组合物施加到所述下模具的内表面并且固化施加的所述彩色涂覆组合物来形成所述彩色涂层，其中所述彩色涂覆组合物包含改性的聚酯树脂、聚碳酸酯二醇类树脂和添加剂，其中所述添加剂包括颜料、光稳定剂和防水解剂中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述彩色涂覆组合物进一步包含聚酯弹性体。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在40℃至70℃之间的温度下固化所述彩色涂覆组合物以形成所述彩色涂层。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在其上形成有所述彩色涂层的所述下模具通过以下形成：将脱模剂和所述彩色涂覆组合物顺序施加到所述下模具的内表面，以及固化施加的所述彩色涂覆组合物。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述形成表皮泡沫的组合物包含：
基底，所述基底包含多元醇化合物、增链剂和发泡剂；以及
异氰酸酯类固化剂。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述多元醇化合物包括二醇、三醇和聚合物多元醇化合物中的一种或多种，
其中所述二醇包括乙二醇、二甘醇、丁二醇和己二醇中的一种或多种，
所述三醇包括丙三醇、三羟甲基丙烷和1,2,3-己三醇中的一种或多种，并且
所述聚合物多元醇化合物包括聚烯烃多元醇化合物、聚酯多元醇化合物、聚己内酯多元醇化合物、聚醚多元醇化合物和聚碳酸酯多元醇化合物中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述增链剂包括乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、丙三醇、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或多种。
8.根据权利要求5所述的方法，其中所述形成表皮泡沫的组合物的所述基底进一步包括催化剂、颜料和光稳定剂中的一种或多种。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述光稳定剂包括三嗪类化合物、二苯甲酮类化合物和苯并三唑类化合物中的一种或多种。
10.根据权利要求5所述的方法，其中所述异氰酸酯类固化剂包括以下中的一种或多种：4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、双-4-(异氰酸酯环己基)甲烷、六亚甲基二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、对亚苯基二异氰酸酯、联甲苯胺二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、二甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、亚苯基二异氰酸酯以及二甲基二苯基二异氰酸酯。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述异氰酸酯类固化剂包含40wt％至88wt％的具有200g/mol至300g/mol重均分子量的单体亚甲基二苯基二异氰酸酯、10wt％至58wt％的具有350g/mol至600g/mol重均分子量的聚合亚甲基二苯基二异氰酸酯和2wt％至20wt％的亚甲基二苯基二异氰酸酯预聚物。
12.根据权利要求5所述的方法，其中基于100重量份的所述多元醇化合物，以35重量份至55重量份的量包含所述异氰酸酯类固化剂。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述芯层形成为具有1mm至6mm的厚度，
所述表皮泡沫层形成为具有3mm至10mm的厚度，并且
所述彩色涂层形成为具有10μm至200μm的厚度。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述芯层包含：基质树脂和无机填料，所述基质树脂包含聚碳酸酯类树脂和苯乙烯类树脂。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述表皮泡沫层和所述芯层未被刻划。
16.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：将所述缓冲垫从所述模具脱模，所述缓冲垫具有在其中形成的所述表皮泡沫层；然后将所述表皮泡沫层和所述芯层进行刻划，
其中使用激光、热刀、冷刀、超声刀和铣削中的一种或多种进行所述刻划。
17.一种通过权利要求1所述的方法生产的用于车辆的缓冲垫，包含：
所述芯层；
在所述芯层的表面上形成的所述表皮泡沫层；以及
在所述表皮泡沫层的表面上形成的所述彩色涂层。
18.根据权利要求17所述的缓冲垫，其中所述芯层具有1mm至6mm的厚度，
所述表皮泡沫层具有3mm至10mm的厚度，并且
所述彩色涂层具有10μm至200μm的厚度。
19.根据权利要求17所述的缓冲垫，其中所述表皮泡沫层和所述芯层是经刻划的层。
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