CN108162505A - 一种用于纸蜂窝板高发起超轻预浸料复合层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于纸蜂窝板高发起超轻预浸料复合层及其制备方法，一种用于汽车内饰纸蜂窝板高发起超轻高强度预浸料复合层，预浸料复合层由玻璃纤维、微球、胶粉按照一定比例与结构，经加热冷却复合而成，所述的玻璃纤维、微球与胶粉的比例为：39.8:0.6:59.6～58.8:2.0:39.2，本发明所述用于纸蜂窝板的超轻CMT，引入微球，在不改变成型厚度的情况下，通过微球膨胀，可通过整体减小CMT的克重来实现轻量化，纸蜂窝板最低克重可到500g/m2，而常规纸蜂窝板克重900g/m2以上。

Description

一种用于纸蜂窝板高发起超轻预浸料复合层及其制备方法
技术领域
本发明属于玻璃纤维增强热塑性树脂复合材料领域，具体涉及一种用于汽车内饰纸蜂窝板高发起、超轻、高强度预浸料复合层及其制备方法。
背景技术
纸蜂窝板是由两块表板和充填其中用以保证两块表板砌合在一起共同工作的纸蜂窝中间层所组成，与传统的木粉板、GMT板、木板等材料相比，具有高强度、轻质、易成型等特点，广泛应用于备胎盖、衣帽架、天窗滑盖等汽车内饰件领域。
纸蜂窝板的制备工艺有干法和湿法，其中干法工艺因其低VOC、轻量化、高强度、环保等优势已逐渐取代湿法工艺。而干法工艺实际生产过程中仍有以下缺陷：
1、烘烤成型时，由于预浸料厚度薄(2-3mm)，在成型深度大的地方，特别是直角或者拐角位置，容易出现玻纤外露，制品表皮存在凹凸不平的玻纤勒痕，造成成型件的饱满度不够。
2、烘烤成型后，预浸料实际与蜂窝芯层粘结的面积小，当受到外力作用(≥150N)时，预浸料与蜂窝芯层出现局部分层，严重影响纸蜂窝板的刚挺度。
3、纸蜂窝板轻量化的实现通过减少玻璃纤维层或PP纤维层的克重，但会导致产品承重性能及冲击强度大幅度下降。
发明内容
本发明针对上述纸蜂窝复合板生产工艺上存在的不足，提供一种用于纸蜂窝板高发起、超轻、高强度预浸料复合层。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于汽车内饰纸蜂窝板高发起超轻高强度预浸料复合层，预浸料复合层由玻璃纤维、微球、胶粉按照一定比例与结构，经加热冷却复合而成，所述的玻璃纤维、微球与胶粉的比例为：39.8:0.6:59.6～58.8:2.0:39.2，如此比例设置，使得微球与胶粉在高速搅拌箱提前混合均匀，使胶粉能够较好的包覆微球，使胶粉能够很好的与玻纤结合，到达一定刚性，不分层。
作为进一步地改进，本发明所述的玻璃纤维为短切玻璃纤维，长度为20-70mm。玻璃纤维太短强度不够，太长分散性不好。可以用玻璃纤维为短切玻璃纤维，长度为20-70mm，线密度为2280—2520tex、5分束玻璃纤维。
作为进一步地改进，本发明所述的胶粉为PP胶粉，通过PP蜡改性，高熔指，融指为50～100g/10min。增强PP胶粉的流动性，使得短切玻纤单位面积撒播均匀分布，在高温、高压下充分结合。
作为进一步地改进，本发明所述的微球为可热膨胀性微球，微球发起温度为180℃～200℃。在制备预浸料复合层过程中工艺温度在170℃～180℃时，不会出现较大程度的膨胀，能被高熔指的聚丙烯所包覆，在纸蜂窝热压复合时工艺温度200℃会出现10～20倍的发起。
本发明还公开了一种用于纸蜂窝板高发起超轻高强度预浸料复合层的制备方法，PP胶粉与微球放入高速搅拌箱，搅拌均匀，通过吸附工艺撒落到传送带；玻纤通过切割设备自由均匀飘落在PP胶粉与微球混合体系上，进行热压复合。
作为进一步地改进，本发明所述的胶粉与微球撒落工艺采用静电吸附。使生产过程胶粉与微球混合体，能过均匀地撒落在传送带上，较少粉尘。
作为进一步地改进，本发明所述的复合采用高压复合设备，压力在80-130Mpa，温度在170℃～180℃之间。此压力保证预浸料复合层的厚度稳定性，温度过低，会引起PP胶粉不完全融化，不能与玻纤结合；温度过高，会引起微球提前膨胀，无法在纸蜂窝板上应用。
作为进一步地改进，本发明所述的制成的CMT厚度为1-4mm，克重为200-400g/m2。
本发明的最大优势是：
1、本发明所述用于纸蜂窝板的高发起CMT，可通过调节模压厚度来控制纸蜂窝板厚度，其厚度可控在为发起前的1到20倍，达到高发起的要求，解决勒痕等问题。
2、本发明所述用于纸蜂窝板的超轻CMT，引入微球，在不改变成型厚度的情况下，通过微球膨胀，可通过整体减小CMT的克重来实现轻量化，纸蜂窝板最低克重可到500g/m2，而常规纸蜂窝板克重900g/m2以上。
3、本发明所述用于纸蜂窝板的高强度CMT，利用高发起的特性在烘烤成型时，特别是成型深度大的地方，直角或者拐角位置，不会出现玻纤外露、制品表皮存在凹凸不平的玻纤勒痕现象，不影响成型件的饱满度。
4、本发明所述用于纸蜂窝板的CMT，在纸蜂窝板热压成型过程中，CMT通过膨胀，使得部分CMT进入蜂窝芯层，增加与蜂窝芯层的接触面，提高了粘结力,从而提高了纸蜂窝板的整体强度。
本发明解决了纸蜂窝板干法工艺上，在成型深度大的地方出现玻纤外露、玻纤勒痕、成型件饱满度不够、粘结差等问题，并在不降低产品承重性能及冲击强度情况下实现轻量化，发明了一种用于汽车内饰纸蜂窝板高发起、超轻、高强度预浸料复合层，使纸蜂窝板能够较好的应用在备胎盖、衣帽架、天窗滑盖等汽车内饰件上，且具有较强的竞争力。
附图说明
图1为纸蜂窝复合板结构示意图；
图2为CMT生产方法示意图；
图3为CMT结构示意图；
图中，1是阻隔热塑性膜，2是预浸料复合层(CMT)，3是纸蜂窝芯材，4是面料，5是传送装置，6是静电吸附装置，7是高速搅拌箱，8是胶粉，9是微球，10是玻纤切割装置，11是玻纤，12是高压复合机，13是胶粉与微球混合体。
具体实施例
下面通过具体实施案例来进一步详细说明这种用于汽车内饰纸蜂窝板高发起、超轻、高强度预浸料复合层2。
实施例一
一种用于汽车内饰纸蜂窝板高发起超轻高强度预浸料复合层2CMT，预浸料复合层2由玻璃纤维、微球9、胶粉8按照一定45:1:54比例，经加热冷却复合而成，其中玻璃纤维为短切玻璃纤维，长度为50mm，胶粉8为PP胶粉8，通过PP蜡改性，高熔指，融指为60g/10min，图2为CMT生产方法示意图，用于纸蜂窝板高发起超轻高强度预浸料复合层2的制备方法为将PP胶粉8与微球9放入高速搅拌箱7，搅拌均匀，通过静电吸附装置6的静电吸附工艺撒落到传动装置的传送带上，然后，玻纤11通过玻纤切割装置10自由均匀飘落在PP胶粉与微球混合体13系上，最终通过高压复合机12进行热压复合，压力在90Mpa，温度在175℃，模具间隙2mm，最终形成了图3所示的CMT结构，所得CMT克重为300g/m2,厚度2mm。
将所得CMT按如下工艺制备轻质CMT实心板：
CMT通过高压复合机12进行热压，间隙为6mm，压力90Mpa,温度190℃，得到300g/m2,厚度为6mm。
对比例一：
传统CMT实心板按如下工艺制备：
(1)由玻璃纤维、胶粉8按照一定45:54比例，经加热冷却复合而成，其中玻璃纤维为短切玻璃纤维，长度为50mm，胶粉8为PP胶粉8，通过PP蜡改性，高熔指，融指为60g/10min。
(2)将PP胶粉8，撒落到传动装置的传送带上，然后，玻纤11通过玻纤切割装置10自由均匀飘落在PP胶粉8上，最终通过高压复合机12进行热压复合，压力在90Mpa，温度在175℃，间隙2mm，最终形成传统CMT克重为300g/m2,厚度2mm。
(3)将3块传统CMT叠加通过高压复合机12进行热压，间隙为6mm，压力90Mpa,温度190℃，得到900g/m2,厚度为6mmm，传统CMT实心板。
制备6mm厚度的CMT实心板，本发明CMT与传统CMT相比：
实施案例一(6mm轻质CMT实心板)：克重300g/m2；对比例一(6mm传统CMT实心板)：克重900g/m2,本发明CMT具有轻量化的优势。
实施例二
一种用于汽车内饰纸蜂窝板高发起超轻高强度预浸料复合层2，预浸料复合层2由玻璃纤维、微球9、胶粉8按照一定49.5:1.5:49比例，经加热冷却复合而成，其中玻璃纤维为短切玻璃纤维，长度为40mm，胶粉8为PP胶粉8，通过PP蜡改性，高熔指，融指为80g/10min，图2为CMT生产方法示意图，用于纸蜂窝板高发起超轻高强度预浸料复合层2的制备方法为将PP胶粉8与微球9放入高速搅拌箱7，搅拌均匀，通过静电吸附装置6的静电吸附工艺撒落到传动装置的传送带上，然后，玻纤11通过玻纤切割装置10自由均匀飘落在PP胶粉与微球混合体13系上，最终通过高压复合机12进行热压复合，压力在100Mpa，温度在170℃，间隙2mm，最终形成了图3所示的预浸料复合层2CMT结构。
按如下工艺制备纸蜂窝复合板：
(1)图1为CMT用于制作成为纸蜂窝复合板的结构示意图，从上到下依次放阻隔热塑性膜1、预浸料复合层2CMT、纸蜂窝芯材3、预浸料复合层2CMT、阻隔热塑性胶膜及面料4；其中纸蜂窝芯材3厚度为13mm。
(2)通过高压复合机12进行热压，间隙为17mm，压力100Mpa,分别在180℃、190℃、200℃条件下，得到纸蜂窝复合板1、纸蜂窝复合板2、纸蜂窝复合板3，厚度均为17mm。
对比例二：
传统CMT制备纸蜂窝复合板按如下工艺制备：
(1)由玻璃纤维、胶粉8按照一定49.5:49比例，经加热冷却复合而成，其中玻璃纤维为短切玻璃纤维，长度为40mm，胶粉8为PP胶粉8，通过PP蜡改性，高熔指，融指为80g/10min。
(2)将PP胶粉8，撒落到传动装置的传送带上，然后，玻纤11通过玻纤切割装置10自由均匀飘落在PP胶粉8上，最终通过高压复合机12进行热压复合，压力在100Mpa，温度在170℃。
(3)从上到下依次放阻隔热塑性膜1、传统CMT、纸蜂窝芯材3、传统CMT、阻隔热塑性胶膜及面料4；其中纸蜂窝芯材3厚度为13mm。
(2)通过高压复合机12进行热压，间隙为17mm，压力100Mpa,分别在180℃、190℃、200℃条件下，得到纸蜂窝复合板4、纸蜂窝复合板5、纸蜂窝复合板6，厚度均为17mm。
下表1一是本发明的CMT与传统CMT制备纸蜂窝复合板的剥离力对比；
表1剥离力对比
纸蜂窝复合板 复合温度/℃ 剥离力/N
纸蜂窝复合板1 180 148
纸蜂窝复合板2 190 152
纸蜂窝复合板3 200 157
纸蜂窝复合板4 180 171
纸蜂窝复合板5 190 184
纸蜂窝复合板6 200 199
数据可以看到本发明的CMT与传统的CMT制备纸蜂窝复合板后，具有较强的粘结力，且随着成型温度的增加，本发明的CMT膨胀的越厉害，进而使CMT与纸蜂窝芯结合越好。
实施例三
一种用于汽车内饰纸蜂窝板高发起超轻高强度预浸料复合层2，预浸料复合层2由玻璃纤维、微球9、胶粉8按照一定58:2:40比例，经加热冷却复合而成，其中玻璃纤维为短切玻璃纤维，长度为70mm，胶粉8为PP胶粉8，通过PP蜡改性，高熔指，融指为100g/10min，图2为CMT生产方法示意图，用于纸蜂窝板高发起超轻高强度预浸料复合层2的制备方法为将PP胶粉8与微球9放入高速搅拌箱7，搅拌均匀，通过静电吸附装置6的静电吸附工艺撒落到传动装置的传送带上，然后，玻纤11通过玻纤切割装置10自由均匀飘落在PP胶粉与微球混合体13系上，最终通过高压复合机12进行热压复合，压力在120Mpa，温度在200℃，间隙2mm，最终形成了图3所示的CMT结构。
对比例三：
传统CMT制备工艺如下：
(1)由玻璃纤维、胶粉8按照一定58:40比例，经加热冷却复合而成，其中玻璃纤维为短切玻璃纤维，长度为70mm，胶粉8为PP胶粉8，通过PP蜡改性，高熔指，融指为100g/10min。
(2)将PP胶粉8，撒落到传动装置的传送带上，然后，玻纤11通过玻纤切割装置10自由均匀飘落在PP胶粉8上，最终通过高压复合机12进行热压复合，压力在120Mpa，温度在200℃。
本发明公开一种用于纸蜂窝板高发起、超轻、高强度预浸料复合层2(CMT)，进行烘烤成型试验，了更清楚的表述，这里普通CMT称为P-CMT(对比例3)；本发明CMT称为B-CMT(实施案例3)，其余的反应条件都一样，具体如下：
试验一：P-CMT，成型深度5cm，成型温度190℃。
试验二：P-CMT，成型深度10cm，成型温度190℃。
试验三：B-CMT，成型深度10cm，成型温度190℃。
试验四：B-CMT，成型深度15cm，成型温度190℃。
烘烤成型后表观评价：
表2表观情况对比
表观情况
试验一 无勒痕、饱满
试验二 玻纤11外露、有勒痕
试验三 无勒痕、饱满
试验四 无勒痕、饱满
当成型深度深的时候普通CMT会出现玻纤11外露、有勒痕等现象，而本发明的CMT能够在解决玻纤11外露、有勒痕等问题，还能进一步的增加成型厚度而解决饱满度差的问题。
对比例四
制备不同玻纤11、微球9、胶粉8比例下CMT，其它工艺同实施例3，其在自由发起高度(190℃条件下)、剥离力(17mm纸蜂窝复合板)、表观性能(成型深度15cm、温度190℃)，弯曲强度(17mm纸蜂窝复合板)对比如下表3：
玻纤11、微球9、胶粉8比例的变化会引起CMT性能的变化，体系中不含微球9时，其发起高度、剥离力、表观、弯曲强度均相对较差；同一条件下，玻纤11含量越高，弯曲强度越大；微球9含量越多，剥离力越大，强度越高。
对比例五
不同熔融指数的胶粉8得到CMT，制备17mm的纸蜂窝复合板，其它工艺同实施案例2，纸蜂窝复合板复合温度为190℃。
得到的纸蜂窝复合板的弯曲强度对比如下表：
表4纸蜂窝复合板的弯曲强度对比
胶粉8熔融指数g/10min 弯曲强度/Mpa
30 20.5
50 28.2
80 28.9
100 29.3
120 26.3
不同熔融指数的胶粉8得到CMT，制备17mm的纸蜂窝复合板的弯曲强度，随胶粉8熔融指数增加，先增大后较小；所以在50到100g/10min范围的胶粉8熔融指数，具有较好的强度。
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 (8)

1.一种用于汽车内饰纸蜂窝板高发起超轻高强度预浸料复合层(2)，其特征在于预浸料复合层(2)由玻璃纤维、微球(9)、胶粉(8)按照一定比例与结构，经加热冷却复合而成，所述的玻璃纤维、微球(9)与胶粉(8)的比例为：39.8:0.6:59.6～58.8:2.0:39.2。
2.根据权利要求1所述的用于纸蜂窝板高发起超轻高强度预浸料复合层(2)，其特征在于，所述的玻璃纤维为短切玻璃纤维，长度为20-70mm。
3.根据权利要求1所述的用于纸蜂窝板高发起超轻高强度预浸料复合层(2)，其特征在于，所述的胶粉(8)为PP胶粉(8)，通过聚丙烯蜡改性，高熔指，融指范围在50～100g/10min之间。
4.根据权利要求1所述的用于纸蜂窝板高发起超轻高强度预浸料复合层(2)，其特征在于，所述的微球(9)为可热膨胀性微球(9)，微球(9)发起温度为180℃～200℃。
5.一种如权利要求1或2或3或4所述的用于纸蜂窝板高发起超轻高强度预浸料复合层(2)的制备方法，其特征在于，PP胶粉(8)与微球(9)放入高速搅拌箱(7)，搅拌均匀，通过吸附工艺撒落到传送带；玻纤通过切割设备自由均匀飘落在PP胶粉(8)与微球(9)混合体系上，进行热压复合。
6.根据权利要求5所述的用于纸蜂窝板高发起超轻高强度预浸料复合层(2)的制备方法，其特征在于，所述的胶粉(8)与微球(9)撒落工艺采用静电吸附。
7.根据权利要求5所述的用于纸蜂窝板高发起超轻高强度预浸料复合层(2)的制备方法，其特征在于，所述的复合采用高压复合设备，压力在80-130Mpa，温度在170℃～180℃之间。
8.根据权利要求6或7所述的用于纸蜂窝板高发起超轻高强度预浸料复合层(2)的制备方法，其特征在于，所述的制成的CMT厚度为1-4mm，克重为200-400g/m2。
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