CN111674129A - 一种新型免喷涂板材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型免喷涂板材及其制备方法，该新型免喷涂板材为三层结构免喷涂板材或五层结构免喷涂板材；三层结构免喷涂板材由上至下依次为表面层、效果层和功能层；表面层采用可见光透光率大于50%的材料，包括透明PMMA、透明增韧PMMA、TPU、ASA、SAN、PC和PP中的一种或几种复合；效果层选用的材质为免喷涂树脂合金材料层；功能层采用高抗冲ABS、高抗冲PMMA、高抗冲PC/ABS和PP中的一种或几种复合；五层结构为第一表面层、第一效果层、中间层、第二效果层和第二表面层。本发明中的免喷涂板材具有更优异的免喷涂效果和光泽度，解决了熔接痕和流纹的行业痛点，耐磨性更好，耐候性更好，且更适合热成型。

Description

一种新型免喷涂板材及其制备方法
技术领域
本发明属于免喷涂材料技术领域，具体的说是涉及一种新型免喷涂板材及其制备方法。
背景技术
免喷涂材料被广泛应用于家电家居和汽车等技术领域，主要采用注塑成型工艺，由于效果颜料中的珠光粉、金属粉多为片状结构，在注塑成型时会导致表面外观缺陷，如流痕和熔接线，通过工艺和模具等的改进，可以在一定程度上减轻缺陷，但也大大限制了免喷涂材料的发展应用。
中国专利CN109835033A公布了一种用于汽车外饰件的PMMA/ABS三层复合板，包括PMMA、透明ABS层和ABS层，采用共挤工艺制备复合板材，复合片材经过真空成型和LFT工艺进行增强，制备汽车制件。优点是减少了喷漆的工艺，复合环保轻量化的趋势。存在的主要问题有：从产品技术维度看，PMMA层过厚，导致片材的抗冲击性能严重不足，另外耐候性能不理想，无法满足汽车户外的耐候要求，对于免喷涂效果没有可行性的方案。
中国专利CN103547448A公布了一种耐110℃高温的多层复合板，表层为PMMA，第二层和第三层为比PMMA的玻璃化温度高30℃的材料。优点是第2层和3层采用PC时，板材可以耐110℃高温。存在的主要问题有：PMMA层与第2层材料的玻璃化温度差异过大，生产工艺较难控制，温度差异太大，会严重影响第2层的颜色效果，板材的外观效果会大幅度下降，且不可控。
上述两篇专利仅是关于PMMA/ABS复合板的性能改进，但是对免喷涂效果的改进和创新，并没有进一步涉及。基于现有技术中存在的上述缺陷，需要设计出一种彻底解决免喷涂材料流痕和熔接线痛点的方案，即设计出一种免喷涂挤出板材及其制备方法。
发明内容
本发明为了克服现有技术中存在的不足，提供一种新型免喷涂板材及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：本发明公开了一种新型免喷涂板材，该新型免喷涂板材为二层至或五层结构的免喷涂板材；三层结构免喷涂板材由上至下依次为表面层、效果层和功能层；表面层采用可见光透光率大于50％的材料，包括透明PMMA、透明增韧PMMA、TPU、ASA、SAN、PC和PP中的一种或几种复合；效果层选用的材质为免喷涂树脂合金材料层；功能层采用高抗冲ABS、高抗冲PMMA、高抗冲PC/ABS和PP中的一种或几种复合；五层结构免喷涂板材由上至下依次为第一表面层、第一效果层、中间层、第二效果层和第二表面层；第一表面层和第二表面层采用可见光透光率大于50％的材料，包括透明PMMA、透明增韧PMMA、TPU、ASA、SAN、PC和PP中的一种或几种复合；第一效果层和第二效果层选用的材质为免喷涂树脂合金材料层；中间层采用高抗冲ABS、高抗冲PMMA、高抗冲PC/ABS和PP中的一种或几种复合。
作为优选，表面层、第一表面层、第二表面层均选择透明增韧PMMA、TPU、SAN和PC中的一种或几种复合。
在透明增韧PMMA中添加质量百分数为0.1％～10％的紫外线吸收剂；TPU选用脂肪族TPU，在脂肪族TPU中添加质量百分数为0.1％～10％的紫外线吸收剂。
作为优选，在透明增韧PMMA中添加质量百分数为0.1％～6％的紫外线吸收剂；脂肪族TPU为聚醚型TPU、聚酯TPU或聚己内酯型TPU，在脂肪族TPU中添加质量百分数为0.1％～6％的紫外线吸收剂。
中间层和功能层的免喷涂树脂合金材料层由免喷涂树脂粒子制成，免喷涂树脂粒子通过树脂基材与效果颜料、分散剂、增韧剂、润滑剂、抗紫外助剂和抗氧剂通过双螺杆共混挤出造粒得到。
树脂基材为ABS、透明ABS、SAN、ASA、PMMA/ABS合金、增韧PMMA、PC、PC/ABS合金和PP中的一种或几种复合。
效果颜料为铝粉、珠光粉、铜粉、玻片、金葱粉和荧光粉中的一种或几种复合。
新型免喷涂板材的厚度范围为0.1mm～20mm，优选厚度范围为0.5mm～10mm。新型免喷涂板材的表面层厚度范围为0.05mm～0.5mm。新型免喷涂板材的效果层厚度范围为0.05mm～2mm。新型免喷涂板材的功能层厚度范围为0.5mm～8mm。
本发明还公开了一种新型免喷涂板材的制备方法，将表面层原料粒子、免喷涂树脂合金和功能层高抗冲材料通过三台单螺杆挤出机在线共挤，制备出不同结构的新型免喷涂复合板材；制备过程中的生产制造设备由原料干燥系统、集成供料系统、单螺杆挤出系统、产品定型系统、成品切割包装系统和尾气处理系统组成。
本发明新型免喷涂板材的厚度根据生产的能力和实际应用而定，厚度范围0.1mm～20mm，优选0.5mm～10mm，更优选0.5～5mm。
典型的复合结构为三层结构，第一层表面层，提供耐刮擦、耐化学品和耐紫外线等功能，材料选择透明PMMA、透明增韧PMMA、TPU、ASA、SAN或PC等，材料需要加入抗紫外线助剂，完全屏蔽紫外线，同时提升板材制品的光泽度。第二层为效果层，为免喷涂树脂合金材料层，提供出色的颜色效果和冲击韧性，所采用的树脂材料与第一层材料的流变特性接近，包括ABS、透明ABS、ASA、PMMA/ABS合金、增韧PMMA、PC或PC/ABS合金等，同时加入了特殊的效果颜料、分散剂、增韧剂和抗紫外助剂等。第三层为功能层，材料典型选择为高抗冲ABS或高抗冲PC/ABS合金，具有优异的抗冲性能、粘结性能，能够进一步提升材料的热成型性能和力学性能。
第二种典型的复合结构为五层复合，依次为表面层1、效果层1、中间层、效果层2和表面层2。表面层1与表面层2可以为同种原料和颜色，也可以是不同的原料和颜色，表面层1与表面层2提供耐刮擦、耐化学品、耐紫外线的功能，材料选择透明PMMA、透明增韧PMMA、TPU、ASA、SAN或PC等，材料需要加入抗紫外线助剂，完全屏蔽紫外线，同时提升板材制品的光泽度。效果层1和效果层2可以为同种原料和颜色，也可以是不同的原料和颜色，均为免喷涂树脂合金材料层，提供出色的颜色效果和冲击韧性，所采用的树脂材料与第一层材料的流变特性接近，包括ABS、透明ABS、ASA、PMMA/ABS合金、增韧PMMA、PC或PC/ABS合金等，同时加入了特殊的效果颜料、分散剂、增韧剂和抗紫外助剂等。中间层即功能层，中间层材料典型选择为高抗冲ABS或高抗冲PC/ABS合金，具有优异的抗冲性能，进一步提升材料的热成型性能和力学性能。复合层可以通过多台挤出设备通过分配器复合后共挤出，从模具挤出后，通过辊筒、牵引、回火等装置，制备复合板材。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种能够彻底解决免喷涂材料流痕和熔接线痛点的技术方案。本发明中的免喷涂板材具有更优异的免喷涂效果和光泽度，解决了熔接痕和流纹的行业痛点，耐磨性更好，耐候性更好，且更适合热成型。本发明的目的在于制备出一种新型免喷涂板材，采用免喷涂树脂合金材料，通过板材挤出生产线制备平板，树脂合金材料采用经过独特设计的效果颜料，使得板材具有珠光、金属、单色等多重丰富的美学效果，同时通过多层板材复合结构，使得板材兼具出色的防刮擦性、耐紫外线性能、抗冲击性能和卓越的外观效果。本发明的板材产品具有出色的热成型性，适用于大型尺寸制件的真空热成型，同时无需进行喷漆或电镀等工序，真正符合环保、美观和轻量化的要求。
本发明采用的材料方案和板材挤出方式，使得板材产品的表面外观非常均匀，从根本上解决了免喷涂行业的流痕和熔接线痛点问题。本发明结合热成型、粘接或LFI技术，采用先进的CNC工艺和组装方案，可以制备出完美的制件，可应用于汽车、农业机械、家居家电等领域，特别适用于户外严格环境下的应用场景。本发明中的免喷涂板材具有内在的美学效果，无需进行喷漆、电镀等高污染作业，美学效果主要由免喷涂树脂合金材料提供，为进一步提升表面光泽度、耐刮擦、耐候性和耐化学品等综合性能，可在免喷涂树脂合金层的上下表面进行二层至五层的层压复合或共挤复合，从而使得板材成为复合板材，集多种优势于一体，复合板材主要包括表面层、效果层和功能层。
附图说明
图1是本发明三层结构免喷涂板材的结构示意图；
图2是本发明五层结构免喷涂板材的结构示意图；
图中：1-表面层；2-效果层；3-功能层；4-第一表面层；5-第一效果层；6-中间层；7-第二效果层；8-第二表面层。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明作详细描述。
本发明公开了一种新型免喷涂板材，该新型免喷涂板材为三层结构免喷涂板材或五层结构免喷涂板材；三层结构免喷涂板材由上至下依次为表面层1、效果层2和功能层3；表面层1采用的材料为透明PMMA、透明增韧PMMA、TPU、ASA、SAN和PC中的一种或几种复合；效果层2选用的材质为免喷涂树脂合金材料层；功能层3采用高抗冲ABS、高抗冲PMMA和高抗冲PC/ABS中的一种或几种复合；五层结构免喷涂板材由上至下依次为第一表面层4、第一效果层5、中间层6、第二效果层7和第二表面层8；第一表面层4和第二表面层8采用的材料为透明PMMA、透明增韧PMMA、TPU、ASA、SAN、PC中的一种或几种复合；第一效果层5和第二效果层7选用的材质为免喷涂树脂合金材料层；中间层6采用高抗冲ABS、高抗冲PMMA和高抗冲PC/ABS中的一种或几种复合。
作为优选，表面层1、第一表面层4、第二表面层8均选择透明增韧PMMA、TPU、SAN和PC中的一种或几种复合。在透明增韧PMMA中添加质量百分数为0.1％～10％的紫外线吸收剂；TPU选用脂肪族TPU，在脂肪族TPU中添加质量百分数为0.1％～10％的紫外线吸收剂。作为优选，在透明增韧PMMA中添加质量百分数为0.1％～6％的紫外线吸收剂；脂肪族TPU为聚醚型TPU、聚酯TPU或聚己内酯型TPU，在脂肪族TPU中添加质量百分数为0.1％～6％的紫外线吸收剂。
中间层6和功能层3的免喷涂树脂合金材料层由免喷涂树脂粒子制成，免喷涂树脂粒子通过树脂基材与效果颜料、分散剂、增韧剂、润滑剂、抗紫外助剂和抗氧剂通过双螺杆共混挤出造粒得到。树脂基材为ABS、透明ABS、SAN、ASA、PMMA/ABS合金、增韧PMMA、PC和PC/ABS合金中的一种或几种复合。效果颜料为铝粉、珠光粉、铜粉、玻片、金葱粉和荧光粉中的一种或几种复合。新型免喷涂板材的厚度范围为0.1mm～20mm，优选厚度范围为0.5mm～10mm。新型免喷涂板材的表面层1厚度范围为0.05mm～0.5mm。新型免喷涂板材的效果层2厚度范围为0.05mm～2mm。新型免喷涂板材的功能层3厚度范围为0.5mm～8mm。
本发明还公开了一种新型免喷涂板材的制备方法，将表面层1原料粒子、免喷涂树脂合金和功能层3高抗冲材料通过三台单螺杆挤出机在线共挤，制备出不同结构的新型免喷涂复合板材；制备过程中的生产制造设备由原料干燥系统、集成供料系统、单螺杆挤出系统、产品定型系统、成品切割包装系统和尾气处理系统组成。
表面层1优选透明性好的材料PMMA、TPU、SAN、PC等，更优选耐磨性优越的PMMA、TPU材料，最优选透明增韧PMMA和脂肪族TPU材料。增韧PMMA的简支梁无缺口冲击强度≥45KJ/m2，在230℃，3.8kg的条件下，熔融指数≤2g/10min，平均分子量≥10万。透明增韧PMMA中添加0.1％～10％质量百分数的紫外线吸收剂，优选0.1％～6％质量百分数的紫外线吸收剂，最优选0.3％～4％质量百分数的紫外线吸收剂，通过双螺杆挤出机造粒制备。TPU材料选用脂肪族TPU，按照其软段结构，可选聚醚型TPU、聚酯TPU和聚己内酯型TPU，优选聚醚型TPU和聚己内酯TPU，最优选聚己内酯TPU，TPU中添加0.1％～10％质量百分数的紫外线吸收剂，优先0.1％～6％质量百分数的紫外线吸收剂，最优选0.3％～4％质量百分数的紫外线吸收剂，通过双螺杆挤出机造粒制备。
中间层6或功能层3提供出色的颜色效果，制备方法为树脂基材与特殊的效果颜料、分散剂、增韧剂、润滑剂、抗紫外助剂、抗氧剂等通过双螺杆共混挤出造粒，得到免喷涂树脂粒子。树脂基材包括但不限于ABS、透明ABS、SAN、ASA、PMMA/ABS合金，增韧PMMA、PC、PC/ABS合金等。效果颜料包括但不限于铝粉、珠光粉、铜粉、玻片、金葱粉、荧光粉等中的一种或多种。功能层3的材质具有高抗冲、耐化学品、良好的热成型性能，包括但不限于高抗冲ABS，高抗冲PMMA、高抗冲PC/ABS等。
本发明新型免喷涂板材的性能评价方法为：1、光学性能评价：依据美国标准ASTMD1003,采用积分球透光率雾度仪，光源选用C光源，测试板材的透光率和雾度。2、表面铅笔硬度评价：依据ISO 15184，采用三菱铅笔，750g的负荷。3、泰伯耐磨雾度变化：依据ASTMD3884，采用CS-10F砂轮，500g×2负荷，1000转，转速60转/min，测试磨耗前后雾度的变化值。4、耐候性能测试：依据ISO 4892-2，氙灯加速老化连续测试8000小时，测试8000小时后，板材黄度指数的增加值△YI，黄度指数YI的计算依据ASTM E313的方法，采用积分球分光光度计测试。5、冲击强度：依据ISO 179/1eU测试简支梁缺口冲击强度，依据ISO 6603-2测试制品的落球冲击强度。
表1：三层结构免喷涂复合板方案。
序号 1 2 3 4 5 6 7
第一层材料 PMMA 增韧PMMA 增韧PMMA TPU TPU 透明ABS 透明ABS
第二层材料 金属PMMA 金属PMMA 珠光ABS 金属ABS 珠光ABS 金属ABS 珠光ABS
第三层材料 增韧ABS 增韧ABS 增韧ABS 增韧ABS 增韧ABS 增韧ABS 增韧ABS
第一层厚度 0.1mm 0.1mm 0.1mm 0.1mm 0.1mm 0.1mm 0.1mm
第二层厚度 0.2mm 0.2mm 0.2mm 0.2mm 0.2mm 0.2mm 0.2mm
第三层厚度 2.7mm 2.7mm 2.7mm 2.7mm 2.7mm 2.7mm 2.7mm
表2：三层结构免喷涂复合板性能。
Figure BDA0002538661180000081
最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制。本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (13)

1.一种新型免喷涂板材，其特征在于：所述新型免喷涂板材为三层结构免喷涂板材或五层结构免喷涂板材；所述三层结构免喷涂板材由上至下依次为表面层、效果层和功能层；所述表面层采用可见光透光率大于50%的材料，包括透明PMMA、透明增韧PMMA、TPU、ASA、SAN、PC和PP中的一种或几种复合；效果层选用的材质为免喷涂树脂合金材料层；功能层采用高抗冲ABS、高抗冲PMMA、高抗冲PC/ABS和PP中的一种或几种复合；所述五层结构免喷涂板材由上至下依次为第一表面层、第一效果层、中间层、第二效果层和第二表面层；所述第一表面层和第二表面层采用的材料为透明PMMA、透明增韧PMMA、TPU、ASA、SAN、PC和PP中的一种或几种复合；第一效果层和第二效果层选用的材质为免喷涂树脂合金材料层；中间层采用高抗冲ABS、高抗冲PMMA、高抗冲PC/ABS和PP中的一种或几种复合。
2.根据权利要求1所述的一种新型免喷涂板材，其特征在于：所述表面层、第一表面层、第二表面层均选择透明增韧PMMA、TPU、SAN和PC中的一种或几种复合。
3.根据权利要求1或2所述的一种新型免喷涂板材, 其特征在于：在所述透明增韧PMMA中添加质量百分数为0.1％～10％的紫外线吸收剂；所述TPU选用脂肪族TPU，在所述脂肪族TPU中添加质量百分数为0.1％～10％的紫外线吸收剂。
4.根据权利要求3所述的一种新型免喷涂板材, 其特征在于：在所述透明增韧PMMA中添加质量百分数为0.1％～6％的紫外线吸收剂；所述脂肪族TPU为聚醚型TPU、聚酯TPU或聚己内酯型TPU，在所述脂肪族TPU中添加质量百分数为0.1％～6％的紫外线吸收剂。
5.根据权利要求1所述的一种新型免喷涂板材, 其特征在于：所述中间层和功能层的免喷涂树脂合金材料层由免喷涂树脂粒子制成，所述免喷涂树脂粒子通过树脂基材与效果颜料、分散剂、增韧剂、润滑剂、抗紫外助剂和抗氧剂通过双螺杆共混挤出造粒得到。
6.根据权利要求5所述的一种新型免喷涂板材, 其特征在于：所述树脂基材为ABS、透明ABS、SAN、ASA、PMMA/ABS合金、增韧PMMA、PC、PC/ABS合金和PP中的一种或几种复合。
7.根据权利要求5所述的一种新型免喷涂板材, 其特征在于：所述效果颜料为铝粉、珠光粉、铜粉、玻片、金葱粉和荧光粉中的一种或几种复合。
8.根据权利要求1所述的一种新型免喷涂板材, 其特征在于：所述新型免喷涂板材的厚度范围为0.1mm～20mm。
9.根据权利要求1所述的一种新型免喷涂板材, 其特征在于：所述新型免喷涂板材的厚度范围为0.5mm～10mm。
10.根据权利要求1所述的一种新型免喷涂板材, 其特征在于：所述新型免喷涂板材的表面层厚度范围为0.05mm～0.5mm。
11.根据权利要求1所述的一种新型免喷涂板材, 其特征在于：所述新型免喷涂板材的效果层厚度范围为0.05mm～2mm。
12.根据权利要求1所述的一种新型免喷涂板材, 其特征在于：所述新型免喷涂板材的功能层厚度范围为0.5mm～8mm。
13.根据权利要求1所述的一种新型免喷涂板材的制备方法, 其特征在于：将表面层原料粒子、免喷涂树脂合金和功能层高抗冲材料通过三台单螺杆挤出机在线共挤，制备出不同结构的新型免喷涂复合板材；制备过程中的生产制造设备由原料干燥系统、集成供料系统、单螺杆挤出系统、产品定型系统、成品切割包装系统和尾气处理系统组成。
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