CN109849442A - 一种轻质高强度低气味备胎盖板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轻质高强低气味备胎盖板及其制备方法。备胎盖板的结构从上到下依次是面料、气味吸附层、PU玻纤三维网格布芯层、气味吸附层、面料，以玻璃纤维三维网格布代替纸蜂窝芯，PU发泡液填充三维网格增强其机械性，并通过气味吸附层、面料热模压复合制备得到。

Description

一种轻质高强度低气味备胎盖板及其制备方法

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，具体涉及一种轻质高强度低气味备胎盖板及其制备方法。

背景技术

汽车备胎盖板是用来遮盖、隔离备胎舱，实现汽车后备箱平整和局部一致的装饰、隔音承载件，针对胚胎舱的隔离、行李舱物品的承载、车身隔音降噪等功能性的要求，汽车备胎盖板起到了装饰、承载重物、隔音降噪等作用。目前最为常用的胎盖板材料为纸蜂窝备胎盖板，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，但仍存在以下问题：

1、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。

2、烘烤成型后，蜂窝芯层与表皮层粘结的面积小，当受到外力作用(≥150N)时，表皮层与蜂窝芯层出现局部分层，严重影响纸蜂窝板的刚挺度。

3、纸蜂窝板的气味性能已不能满足目前汽车内饰的气味要求，其中最大的气味来源与纸蜂窝芯层。

发明内容

针对上述纸蜂窝复合板存在的不足，本发明提供一种新型轻质、高强、低气味备胎盖板及其制备方法。本发明以玻璃纤维三维网格布代替纸蜂窝芯，PU发泡液填充三维网格增强其机械性，并通过气味吸附层、面料热模压复合制备得到。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明公开了一种轻质高强度低气味备胎盖板，所述备胎盖板的结构从上到下依次是面料、气味吸附层、PU玻纤三维网格布芯层、气味吸附层、面料。

作为进一步改进，所述气味吸附层由PP玻纤层和活性炭组成，PP玻纤层占质量分数90-100％，活性炭占质量分数0-10％。PP玻纤层是指PP和玻璃纤维通过针刺工艺并热压形成的PP玻璃纤维板(GMT的一种)。

作为进一步改进，所述气味吸附层中的活性碳目数为50-200。活性碳有效吸附气味，并防止气味吸附层对面料表面的影响。

作为进一步改进，所述气味吸附层为厚度为1-2mm的片状层，克重为200-1000g/m²。气味吸附层通过高压复合机压制厚度为1-2mm的片状层，防止PU对面料的影响，克重控制在200-1000g/m²，实现轻量化并能提供有效气味吸附。

作为进一步改进，所述PU玻纤三维网格布芯层包括PU和玻璃纤维三维网格布，所述PU占质量分数20-80％，玻璃纤维三维网格布占质量分数20-80％。

作为进一步改进，所述玻璃纤维三维网格布网格间距为5-20mm，厚度为5-30mm。限定玻璃纤维三维网格布的网格间距和厚度，提供有效的三维空间体。

作为进一步改进，所述PU通过PU发泡液发泡形成，PU发泡液中含有质量分数0-5％的活性炭，活性炭目数50-100。活性炭能够在PU中分布均匀，并起到除味作用。

本发明还公开了一种轻质高强度低气味备胎盖板的制备方法，其具体步骤如下：先将面料、气味吸附层、玻璃纤维三维网格布、气味吸附层、面料依次放入模塑发泡模具中；再将PU发泡液注射到玻璃纤维三维网格布中，进行模塑发泡，得到轻质高强度低气味备胎盖板。

作为进一步改进，所述的模塑温度为50-120℃。采用这样的模塑温度能够使PU与气味吸附层、气味吸附层与面料粘结牢固。

本发明首次采用PU填充玻璃纤维网格布代替纸蜂窝芯层，与气味吸附层、面料层状模塑复合，其有益效果如下：

1、PU填充玻璃纤维网格布的弯曲强度强度远远高于纸蜂窝芯，在同样承载强度下，能够大大降低表皮层的质量，实现轻量化。

2、芯层与表皮层的双重气味处理，极大的降低了备胎的整体气味，能够满足目前汽车内饰气味要求

3、层状模塑复合，无需热熔胶膜或胶水粘结芯层与表皮层，不仅粘结牢固，而且减小气味。

4、与传统的纸蜂窝工艺相比，边角料浪费少，工艺生产效率高。

附图说明

图1：本发明备胎盖板的结构示意图；

1、玻璃纤维三维网格布；2、PU；3、气味吸附层；4、面料

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行进一步详细说明：

实施例1

气味吸附层中活性碳目数对表面面料的影响，具体制备方案如下：

备胎盖板的结构从上到下依次是面料、气味吸附层、PU玻纤三维网格布芯层、气味吸附层、面料。

气味吸附层选择，克重为1000g/m²，厚度为1.5mm，PP玻纤层占质量分数90％，活性炭占质量分数10％，目数分别为40、50、100、200、210。

PU玻纤三维网格布芯层由质量分数40％的PU和质量分数60％的玻璃纤维三维网格布组成，PU通过PU发泡液发泡形成，PU发泡液不含活性炭，玻璃纤维三维网格布网格间距为10mm，厚度为10mm。

备胎盖板制备步骤如下：

先将面料、气味吸附层、玻璃纤维三维网格布、气味吸附层、面料依次放入模塑发泡模具中；再将PU发泡液注射到玻璃纤维三维网格布中，在80℃进行模塑发泡，得到轻质高强低气味备胎盖板。对备胎盖板的表观性能进行评估。

表1：目数对表面的影响

从表1可知，当气味吸附层中活性炭目数过小时，其活性炭颗粒相对较大，使模塑后表面出现不平整现象；目数越大，表面越平整；但是目数过大，对生产扬尘要求高，所以选择目数为50-200较为合适。

实施例2

气味吸附层厚度对表面面料的影响，具体制备方案如下：

备胎盖板的结构从上到下依次是面料、气味吸附层、PU玻纤三维网格布芯层、气味吸附层、面料。

气味吸附层选择，克重为200g/m²，厚度为0.5、1、2、2.5mm，PP玻纤层占质量分数100％，活性炭占0。

PU玻纤三维网格布芯层由质量分数40％的PU和质量分数60％的玻璃纤维三维网格布组成，PU通过PU发泡液发泡形成，PU发泡液不含活性炭，玻璃纤维三维网格布网格间距为10mm，厚度10mm。

备胎盖板制备步骤如下：

先将将面料、气味吸附层、玻璃纤维三维网格布、气味吸附层、面料依次放入模塑发泡模具中；再将PU发泡液注射到玻璃纤维三维网格布中，在80℃进行模塑发泡，得到轻质高强低气味备胎盖板。对备胎盖板表观性能进行评估。

表2：厚度对表面的影响

从表2可知，当气味吸附层厚度大于2mm时，最后产品的表面会出现麻点，主要是由于气味吸附层厚度大于2mm，其孔隙率变大，模塑发泡过程，PU会通过气味吸附层渗透到表面，影响表观。此外，吸附层厚度越薄，对设备与工艺要求过高，难度增加。所以，气味吸附层选择1-2mm较为合适。

实施例3

厚度10mm，克重1700g/m²的轻质高强低气味备胎盖板，具体制备方案如下：

备胎盖板的结构从上到下依次是面料、气味吸附层、PU玻纤三维网格布芯层、气味吸附层、面料。

气味吸附层选择，克重为300g/m²，厚度为1mm，PP玻纤层占质量分数95％，活性炭占质量分数5％，目数100。

PU玻纤三维网格布芯层由质量分数50％的PU和质量分数50％的玻璃纤维三维网格布组成，PU通过PU发泡液发泡形成，PU发泡液不含活性炭，玻璃纤维三维网格布网格间距为8mm，厚度9mm。

备胎盖板制备步骤如下：

先将面料、气味吸附层、玻璃纤维三维网格布、气味吸附层、面料依次放入模塑发泡模具中；再将PU发泡液注射到玻璃纤维三维网格布中，在80℃进行模塑发泡，得到厚度10mm，克重1700g/m²轻质高强低气味备胎盖板。

对比例1

选择常规纸蜂窝备胎盖板，厚度10mm，克重1700、2400g/m²进行剥离、弯曲强度测试对比，结果如下表3所示。

表3：强度测试对比

从表3可知，1700g/m²轻质高强低气味备胎盖板比1700、2400g/m²常规纸蜂窝备胎盖剥离与弯曲强度都要高。本发明的轻质高强低气味备胎盖板的芯层采用PU玻纤三维网格布芯层，与表皮层的比表面接触面积大，而且PU模塑发泡过程，微量的PU能渗透到气味吸附层，进行化学反应粘结，所以比例较大。PU玻纤三维网格布芯层，采用三维结构增强，再加上较强的剥离力，能够在减轻自身重量的同时，提高弯曲强度。所以本发明的备胎盖具有轻质、高强的特点。

对比例2

选择常规纸蜂窝备胎盖板，克重为1700g/m²，厚度为7mm、10mm、15mm按照吉利气味测试标准，进行气味测试对比，结果如下表4所示。

表4：气味测试对比

目前吉利的汽车内饰气味标准是≥6级，从表4可知，常规的纸蜂窝备胎盖的气味均未达到6级，而且纸蜂窝芯层厚度越大，气味越差。而本发明的轻质高强低气味备胎盖板的气味评测可达到6级。

实施例4

不同模塑发泡温度下对轻质高强低气味备胎盖板的影响，具体制备方案如下：

备胎盖板的结构从上到下依次是面料、气味吸附层、PU玻纤三维网格布芯层、气味吸附层、面料。

气味吸附层选择，克重为350g/m²，厚度为1.2mm，PP玻纤层占质量分数95％，活性炭占质量分数5％，目数100。

PU玻纤三维网格布芯层由质量分数50％的PU和质量分数50％的玻璃纤维三维网格布组成，PU通过PU发泡液发泡形成，PU发泡液含5wt％活性炭，玻璃纤维三维网格布网格间距为10mm，厚度9mm。

备胎盖板制备步骤如下：

先将面料、气味吸附层、玻璃纤维三维网格布、气味吸附层、面料依次放入模塑发泡模具中；再将PU发泡液注射到玻璃纤维三维网格布中，分别在40、50、80、120、140℃下进行模塑发泡，得到厚度10mm，克重1800g/m²轻质高强低气味备胎盖板。备胎盖板性能测试结果及外观评估如下表5所示。

表5：不同模塑温度对性能测试结果及外观评估

从表5可知，当温度过高表面会出现面料发黄，这是由于过模塑温度高，再加上PU发泡反应产生的热，导致表层出现烤焦发黄的迹象。所以温度不能超过120℃。剥离强度与弯曲强度随模塑温度的升高，逐渐增加，达到一定温度后，趋于平稳和下降。气味随着的模塑温度的升高，先提高后下降，这是由于温度过低，PU发泡不完全，体系中存在大量有游离未反应完全的物质，导致气味变差；温度过高，会导致PU烧心，面料烤焦发黄，严重影响气味。综合以上，模塑温度在50-120℃较为合适。

实施例5

选择不同玻璃纤维三维网格布网格间距对备胎盖综合性能考察，具体方案如下：

备胎盖板的结构从上到下依次是面料、气味吸附层、PU玻纤三维网格布芯层、气味吸附层、面料。

气味吸附层选择，克重为300g/m²，厚度为1mm，PP玻纤层占质量分数95％，活性炭占质量分数5％，目数100。

PU玻纤三维网格布芯层由质量分数50％的PU和质量分数50％的玻璃纤维三维网格布组成，PU通过PU发泡液发泡形成，PU发泡液含3wt％活性炭，玻璃纤维三维网格布网格间距分别为4、5、10、20、21mm，厚度9mm。

备胎盖板制备步骤如下：

先将面料、气味吸附层、玻璃纤维三维网格布、气味吸附层、面料依次放入模塑发泡模具中；再将PU发泡液注射到玻璃纤维三维网格布中，在80℃进行模塑发泡，得到厚度10mm，克重1700g/m²轻质高强低气味备胎盖板。

表6：玻璃纤维三维网格布网格间距的影响

从表6可知，当玻璃纤维三维网格布网格间距过大，模塑发泡过程PU会渗透穿过气味吸附层，影响产品的表观。当玻璃纤维三维网格布网格间距过小，模塑发泡过程PU与气味吸附层的接触面积会变小，影响产品的剥离强度。所以，选择玻璃纤维三维网格布网格间距为5-20mm较为合适。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域中的普通技术人员来说，在不脱离本发明核心技术特征的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种轻质高强度低气味备胎盖板，其特征在于，所述备胎盖板的结构从上到下依次是面料、气味吸附层、PU玻纤三维网格布芯层、气味吸附层、面料。

2.根据权利要求1所述的轻质高强度低气味备胎盖板，其特征在于，所述气味吸附层包括PP玻纤层和活性炭，PP玻纤层占质量分数90-100％，活性炭占质量分数0-10％。

3.根据权利要求1或2所述的轻质高强度低气味备胎盖板，其特征在于，所述气味吸附层中的活性碳目数为50-200。

4.根据权利要求3所述的轻质高强度低气味备胎盖板，其特征在于，所述气味吸附层为厚度为1-2mm的片状层，克重为200-1000g/m²。

5.根据权利要求1、2或4所述的轻质高强度低气味备胎盖板，其特征在于，所述PU玻纤三维网格布芯层包括PU和玻璃纤维三维网格布，所述PU占质量分数20-80％，玻璃纤维三维网格布占质量分数20-80％。

6.根据权利要求5所述的轻质高强度低气味备胎盖板，其特征在于，所述玻璃纤维三维网格布网格间距为5-20mm，厚度为5-30mm。

7.根据权利要求6所述的轻质高强度低气味备胎盖板，其特征在于，所述PU通过PU发泡液发泡形成，PU发泡液中含有质量分数0-5％的活性炭，活性炭目数50-100。

8.一种如权利要求1、2、4、6或7所述的轻质高强度低气味备胎盖板的制备方法，其特征在于，其具体步骤如下：先将面料、气味吸附层、玻璃纤维三维网格布、气味吸附层、面料依次放入模塑发泡模具中；再将PU发泡液注射到玻璃纤维三维网格布中，进行模塑发泡，得到轻质高强度低气味备胎盖板。

9.根据权利要求8所述的轻质高强度低气味备胎盖板的制备方法，其特征在于，所述的模塑温度为50-120℃。