CN109177407A - 一种用于公用交通工具的多层复合材料及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于公用交通工具的多层复合材料及其制造方法，包括基板、贴合于基材上、下表面的超薄玻璃面层，所述超薄玻璃面层和基材之间由OCA胶(Optical Clear Adhesive光学透明的特种胶)粘接复合，所述基材的四周还黏贴有装饰边框，装饰边框位于基板与OCA胶之间；本发明所制备的透明轻质耐磨阻燃多层复合材料一方面兼具了透明阻燃高分子材料重量轻、高抗冲、高强度、优异阻燃等性能；此外在基材的四周还黏贴有装饰图案，其中装饰图案可做成多种色彩或条纹供用户选择，用户依个人的喜欢选择相应的装饰边框，在使用过程中也大大方便用户根据审美潮流更换不同样式的装饰边框。

Description

一种用于公用交通工具的多层复合材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及多层复合材料技术领域，尤其涉及一种用于公用交通工具的多层复合材料及其制造方法。
背景技术
航空、轨道交通及电动车辆等公众交通运输工具应用中，需要大量用到透明的采光材料来满足视野通透性及乘客舒适性的要求。目前随着这些公用交通工具的飞速发展，人们对交通工具安全性、部件轻量化及乘客舒适性等越来越关注，同时对材料使用过程中的可维护性及使用后的可回收利用性要求也日益增高。采光材料在公用交通工具中占有很大的比重，常用的透明采光材料主要是玻璃、透明聚碳酸酯材料、透明亚克力材料等。这些材料各自具有独特的性能特点。一般来讲，玻璃材料具有优异的耐磨、耐化学性、硬度高、不燃烧、刚性好，所以应用最为普及。但玻璃材料本身密度比较大，抗冲击性能较低，曲面造型比较困难，因此在航空器上多采用聚碳酸酯材料或双向拉伸亚克力材料来替代，以达到较好的减重和安全性。但聚碳酸酯板材和双向拉伸亚克力材料由于本身高分子聚合物的特性，虽然抗冲性能比玻璃大幅提高，但耐磨性能，耐划伤性能、耐候性能、以及抗弯性等表现则显著低于玻璃材料。在实际使用中必须进行表面涂敷硬化处理，而处理后的上述性能依然同玻璃相比有明显差距。同时在航空、轨道交通应用中对防火阻燃有极高的要求，所使用的聚碳酸酯材料和亚克力材料、以及表面涂敷硬化材料都必须进行周密的配方调整，才能满足上述行业对材料安全性的基本要求。这些配方调整显著增加了材料的生产和制造成本，进而也增加了最终用户(乘客)的使用成本。
针对以上问题，故，有必要对其进行改进。
发明内容
本发明就是为了解决上述现有技术存在的问题，而提供一种用于公用交通工具的多层复合材料及其制造方法，该材料具有玻璃的优异表面耐磨、耐划、耐化学性能，又具有高分子材料(如聚碳酸酯或亚克力材料)的优异抗冲击性能和低密度、还同时满足航空、轨道交通、电动车辆等应用对防火阻燃安全性的要求。
为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于公用交通工具的多层复合材料，包括基板、贴合于基材上、下表面的超薄玻璃面层，所述超薄玻璃面层和基材之间由OCA胶(Optical Clear Adhesive光学透明的特种胶)粘接复合，所述基材的表面还印刷有装饰图案，装饰图案位于基板与OCA胶之间。
作为本发明的一种优选方案，所述装饰图案是一黑色边框状图案，边框的宽度为30毫米。该图案也可以为图样、文字、几何形状等，颜色可以为其他单色或彩色。。
作为本发明的一种优选方案，所述基板为特种高分子材料基材，该特种高分子材料基材为板材形式，材料为聚碳酸酯材料、亚克力材料、透明聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、及聚乙烯或高透明聚丙烯。
作为本发明的一种优选方案，所述特种高分子材料基材内添加有各类阻燃剂，该特种高分子材料基材中所用的阻燃剂为一种或几种添加型阻燃剂或者化学键合的反应型阻燃剂；该阻燃剂包括磷酸烷基酯类、磷酸芳基酯类、双环戊二烯类、脂肪族卤代烃类或者有机硅类阻燃剂；或者是无机阻燃剂如碲化合物、羟基铝、氢氧化镁和硼酸盐；或者是有机氮系阻燃剂和磷系阻燃剂的复合协同配方。
作为本发明的一种优选方案，所述特种高分子材料基材的厚度范围为1.5-30mm。
作为本发明的一种优选方案，所述超薄玻璃面层是一层具有高透光率的玻璃层。
作为本发明的一种优选方案，所述超薄玻璃面层的厚度范围为0.1mm至2.0毫米。
作为本发明的一种优选方案，所述OCA胶为双面带离型膜的贴合胶带形式，OCA胶为有机硅型、丙烯酸型树脂及不饱和聚酯、聚氨酯或环氧树脂类型。
作为本发明的一种优选方案，所述OCA胶的厚度范围为0.025-1.5毫米。
一种用于公用交通工具的多层复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将基板表面经除尘清洁等处理，然后用印刷的方式，将文字、图画等转移到基板表面上；
步骤二：将印刷后的基板放置在表面带真空吸附的平台上，将OCA胶一侧表面的离型保护膜去除，将OCA胶从一侧起贴敷在基板表面，然后用辊轮辅助滚动加压，将OCA胶完全覆盖在基板上；
步骤三：将超薄玻璃面层和贴过OCA胶的基板，分别放置于表面带真空吸附的上下平台上并采用人工或图形定位的方法，将超薄玻璃面层及基板准确对应定位，去除OCA胶另一侧表面的离型保护膜，在设备中抽真空，将超薄玻璃面层与基板相互接触，并进行真空加压贴合；
步骤四：将贴合后的产品转移至加压釜中，在5-10大气压条件下，30-70℃温度范围加压保温30分钟左右，移除超薄玻璃面层和OCA胶、以及OCA胶和基板界面存留的气泡，制备得到所需要的用于公用交通工具的多层复合材料。
本发明的有益效果是：
1.本发明所制备的透明轻质耐磨阻燃多层复合材料，包括阻燃高分子材料基材及贴合在基材表面的超薄玻璃面层，超薄玻璃面层和高分子材料基材之间由OCA胶(OpticalClear Adhesive光学透明的特种胶)粘接复合；这种复合材料一方面兼具了透明阻燃高分子材料重量轻、高抗冲、高强度、优异阻燃等性能；另一方面表面超薄玻璃层具有优异耐候性、耐化性、耐磨性、耐污性等；
2.此外在基材的表面还装饰印刷有装饰图案，装饰图案可做成多种色彩或条纹供用户选择，用户依个人的喜欢选择相应的装饰边框图案，在使用过程中也大大方便用户根据审美潮流更换不同样式的装饰边框图案内容；
3.装饰图案由于表面超薄玻璃及OCA胶的保护，耐候性好，不会褪色老化脱落；从而制备出兼具多重优点的透明轻质耐磨阻燃多层复合材料；
4.本发明所制备的透明轻质耐磨阻燃多层复合材料在航空、轨道交通及电动车辆等领域的广泛应用，从而带来良好的经济及社会效益。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例的A-A剖视图；
图中附图标记：超薄玻璃面层1，OCA胶2，装饰图案3，基板4。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作详细说明。
实施例1：
如图1-2所示，一种用于公用交通工具的多层复合材料，包括基板4、贴合于基材4上、下表面的超薄玻璃面层1，所述超薄玻璃面层1和基材4之间由OCA胶2粘接复合，OCA胶2为Optical Clear Adhesive光学透明的特种胶，基板4为特种高分子材料基材，该特种高分子材料具有优异的阻燃性能，能满足航空、轨道交通或特种电动车辆行业对采光材料阻燃安全性的要求。为了提高采光材料的装饰性，可以对特种高分子材料基材进行装饰或修饰。该发明所披露的透明轻质耐磨阻燃多层复合材料具有优异的透光性，重量轻，兼具玻璃的表面耐磨、耐划、耐化学性能，又具有高分子材料的优异抗冲击性能，还同时具有良好的防火阻燃性。
该特种高分子材料基材为板材形式，材料可以为聚碳酸酯材料(PC)、亚克力材料(PMMA)、透明聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、及聚乙烯(PE)、高透明聚丙烯(PP)等，优选添加各类阻燃剂改性后具有优异阻燃性能的上述透明材料基材。特种高分子材料基材的厚度范围为1.5-30mm。
特种高分子材料基材中所用的阻燃剂可以是一种或几种添加型阻燃剂或者化学键合的反应型阻燃剂。典型的阻燃剂包括磷酸烷基酯类、磷酸芳基酯类、双环戊二烯类、脂肪族卤代烃类、有机硅类阻燃剂等；也可以是无机阻燃剂如碲化合物、羟基铝、氢氧化镁、硼酸盐等；或者是有机氮系阻燃剂和磷系阻燃剂的复合协同配方，如三聚氰胺和多聚磷酸酯混合组成的阻燃剂，或者季戊四醇磷酸酯的三聚氰胺盐、环磷酰胺聚合物等。阻燃剂的选择应该满足轨道交通、航空应用场合下低火焰传播、低烟密度、低烟毒性以及低燃烧热释放量等要求。优选可以满足欧洲铁路阻燃标准EN45545-2中R1或R4类应用，HL3级别危害程度的阻燃剂体系；或/和优选可以满足TB/T 3237中国铁道部动车内装材料阻燃防火标准要求的阻燃剂体系；或/和优选可以满足美国联邦航空局FAR所制定的FAR25.853中各部分要求的阻燃剂体系。
基材4的四周还装饰印刷有装饰图案。该应用例中为黑色装饰图案3，装饰图案3位于基板4与OCA胶2之间，所述装饰图案3的宽度为30毫米装饰图案。装饰图案也可做成多种色彩或条纹供用户选择，用户依个人的喜欢选择相应的装饰图案，在使用过程中也大大方便用户根据审美潮流更换不同样式的装饰图案类型；装饰图案由于表面超薄玻璃及OCA胶的保护，耐候性好，不会褪色老化脱落；从而制备出兼具多重优点的透明轻质耐磨阻燃多层复合材料。
所述对特种高分子材料基材进行装饰或修饰，包含但不限于通过印刷的形式，将文字、图画、照片、防伪等转移到高分子材料表面上；或对多种高分子材料按照造型设计要求进行拼接、搭配；或者用高分子材料对其他装饰材料进行镶嵌、包覆等装饰方法。
超薄玻璃面层1是一层具有高透光率的玻璃层。该玻璃层优选超透明低铁玻璃，因其具有比普通玻璃高的透光率，且相对普通玻璃具有更加均一的成分，钢化后自爆率低，通透性好等特点。该玻璃层的厚度范围为0.1mm至2.0毫米。
所述的OCA(Optical Clear Adhesive光学透明特种胶)胶包含双面带离型膜的贴合胶带形式，OCA要求具有无色透明、光透过率在90％以上、胶结强度良好，固化收缩小、高耐候、耐水性、耐高温、抗紫外线等特点。OCA光学胶可以是有机硅型、丙烯酸型树脂及不饱和聚酯、聚氨酯、环氧树脂等类型。本发明优选在配制时加入处理剂，具有与玻璃及特种高分子材料基材良好粘结性、以及降低固化收缩率的OCA光学胶。OCA光学胶的厚度范围为0.025-1.5毫米。
一种用于公用交通工具的多层复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将阻燃级高分子材料板材表面经除尘清洁等处理，然后用印刷的方式，将文字、图画等转移到高分子材料表面上。
步骤二：将印刷后的阻燃级高分子材料板材放置在表面带真空吸附的平台上，将OCA膜一侧表面的离型保护膜去除，将OCA膜从一侧起贴敷在高分子板材表面。然后用辊轮辅助滚动加压，将OCA膜完全覆盖在高分子板材上。
步骤三：将超薄玻璃和贴过OCA膜的高分子材料板材，分别放置于表面带真空吸附的上下平台上并采用人工或图形定位的方法，将玻璃及高分子材料板材准确对应定位，去除OCA膜另一侧表面的离型保护膜，在设备中抽真空，将玻璃板与高分子材料板材相互接触，并进行真空加压贴合。
步骤四：将贴合后的产品转移至加压釜中，在5-10大气压条件下，30-70℃温度范围加压保温30分钟左右。移除玻璃和OCA、以及OCA和高分子材料板材界面存留的气泡。制备得到所需要的透明轻质耐磨阻燃多层复合材料。
本发明的实施方案如下：
本发明为一种5层用于公用交通工具的多层复合材料，具有透明轻质耐磨阻燃等作用，包括一层6毫米厚度的透明阻燃聚碳酸酯板材(即基板4)、上下各一层0.8mm厚度的超白玻璃面层(即超薄玻璃面层1)，以及玻璃层和聚碳酸酯板材之间0.5毫米厚度的低收缩率有机硅改性丙烯酸基OCA胶膜层(即OCA胶2)。在聚碳酸酯板材的周边还印刷有一圈30毫米宽度的黑色装饰图案3(见图1-2)。
其制作方法为：
1)将6毫米厚度透明阻燃聚碳酸酯板材经除尘清洁等处理，然后用丝网印刷，将黑色边框印刷到板材上表面。
2)在100度烘箱中对聚碳酸酯板材进行烘干，时间8小时，然后将其放置在表面带真空吸附的平台上，将0.5毫米厚的有机硅改性丙烯酸基OCA膜贴敷在高分子板材上表面，期间用橡胶辊轮辅助加压，使得OCA膜完全覆盖在高分子板材上。
3)将0.8mm厚度的超薄玻璃和贴过OCA膜的聚碳酸酯板材，分别放置于真空贴合机的上下台面上，启动机器将玻璃及聚碳酸酯板材准确对应定位，在设备中抽真空进行真空加压贴合。
4)重复上述操作2)，将0.5毫米厚的OCA膜贴敷在高分子板材下表面。
5)重复操作3)，将0.8mm厚度的超薄玻璃和贴过OCA膜的聚碳酸酯板材下表面进行真空加压贴合。
6)将贴合后的产品转移至加压釜中，在5大气压条件下，50℃温度范围加压保温30分钟，制备得到所需要的透明轻质耐磨阻燃多层复合材料。
该实施例中的阻燃聚碳酸酯材料满足TB/T 3237动车内装材料阻燃防火标准要求，在和上述玻璃及OCA膜复合后，所制备的透明轻质耐磨阻燃复合材料具有以下性能(见表一实例1)
表一实施例中的性能结果数据
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
尽管本文较多地使用了图中附图标记：超薄玻璃面层1，OCA胶2，装饰图案3，基板4等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种用于公用交通工具的多层复合材料，其特征在于：包括基板(4)、贴合于基材(4)上、下表面的超薄玻璃面层(1)，所述超薄玻璃面层(1)和基材(4)之间由OCA胶(2)粘接复合，所述基材(4)的四周还印刷有装饰图案(3)，装饰图案(3)位于基板(4)与OCA胶(2)之间。
2.根据权利要求1所述的一种用于公用交通工具的多层复合材料，其特征在于：所述装饰边框(3)的宽度为30毫米。
3.根据权利要求1所述的一种用于公用交通工具的多层复合材料，其特征在于：所述基板(4)为特种高分子材料基材，该特种高分子材料基材为板材形式，材料为聚碳酸酯材料(PC)、亚克力材料(PMMA)、透明聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、及聚乙烯(PE)或高透明聚丙烯(PP)。
4.根据权利要求3所述的一种用于公用交通工具的多层复合材料，其特征在于：所述特种高分子材料基材内添加有各类阻燃剂，该特种高分子材料基材中所用的阻燃剂为一种或几种添加型阻燃剂或者化学键合的反应型阻燃剂；该阻燃剂包括磷酸烷基酯类、磷酸芳基酯类、双环戊二烯类、脂肪族卤代烃类或者有机硅类阻燃剂；或者是无机阻燃剂如碲化合物、羟基铝、氢氧化镁和硼酸盐；或者是有机氮系阻燃剂和磷系阻燃剂的复合协同配方。
5.根据权利要求4所述的一种用于公用交通工具的多层复合材料，其特征在于：所述特种高分子材料基材的厚度范围为1.5-30mm。
6.根据权利要求1所述的一种用于公用交通工具的多层复合材料，其特征在于：所述超薄玻璃面层(1)是一层具有高透光率的玻璃层。
7.根据权利要求6所述的一种用于公用交通工具的多层复合材料，其特征在于：所述超薄玻璃面层(1)的厚度范围为0.1mm至2.0毫米。
8.根据权利要求1所述的一种用于公用交通工具的多层复合材料，其特征在于：所述OCA胶(2)为双面带离型膜的贴合胶带形式，OCA胶(2)为有机硅型、丙烯酸型树脂及不饱和聚酯、聚氨酯或环氧树脂类型。
9.根据权利要求8所述的一种用于公用交通工具的多层复合材料，其特征在于：所述OCA胶(2)的厚度范围为0.025-1.5毫米。
10.一种如权利要求1-9之任意所述的用于公用交通工具的多层复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将基板(4)表面经除尘清洁等处理，然后用印刷的方式，将文字、图画等转移到基板(4)表面上；
步骤二：将印刷后的基板(4)放置在表面带真空吸附的平台上，将OCA胶(2)一侧表面的离型保护膜去除，将OCA胶(2)从一侧起贴敷在基板(4)表面，然后用辊轮辅助滚动加压，将OCA胶(2)完全覆盖在基板(4)上；
步骤三：将超薄玻璃面层(1)和贴过OCA胶(2)的基板(4)，分别放置于表面带真空吸附的上下平台上并采用人工或图形定位的方法，将超薄玻璃面层(1)及基板(4)准确对应定位，去除OCA胶(2)另一侧表面的离型保护膜，在设备中抽真空，将超薄玻璃面层(1)与基板(4)相互接触，并进行真空加压贴合；
步骤四：将贴合后的产品转移至加压釜中，在5-10大气压条件下，30-70oC温度范围加压保温30分钟左右，移除超薄玻璃面层(1)和OCA胶(2)、以及OCA胶(2)和基板(4)界面存留的气泡，制备得到所需要的用于公用交通工具的多层复合材料。
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