CN112590694A - 车用防撞垫及其制造方法 - Google Patents

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CN112590694A
CN112590694A CN202011031503.7A CN202011031503A CN112590694A CN 112590694 A CN112590694 A CN 112590694A CN 202011031503 A CN202011031503 A CN 202011031503A CN 112590694 A CN112590694 A CN 112590694A
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CN
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skin layer
layer
crash pad
skin
airbag
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CN202011031503.7A
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孙昌完
金度亨
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Hyundai Mobis Co Ltd
Original Assignee
Hyundai Mobis Co Ltd
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Abstract

本公开涉及一种车用防撞垫及其制造方法。在一个实施方式中，车用防撞垫包括：表皮层，其被配置为形成包含安全气囊模块的防撞垫的外表面；芯层，其形成在表皮层的下表面上；泡沫层，其形成在芯层和表皮层之间，其中，根据JIS K6301标准测得，表皮层的拉伸强度为15～120kgf/cm2，断裂伸长率为50～700％，并且根据ISO 813标准测得，表皮层的粘合强度为0.25kgf/cm以上。本公开的车用防撞垫省略了表皮刻痕处理，当施加外部冲击时，安全气囊仍可以快速展开，撕裂形状是良好的，防撞垫的泡沫层和表皮层之间的粘合强度是优异的，轻质和机械性能是优异的，并且由于省略表皮刻痕处理而简化了工艺并降低了成本，经济效率是优异的。

Description

车用防撞垫及其制造方法
技术领域
本公开的示例性实施方式涉及一种车用防撞垫及制造其的方法，更具体地，涉及一种能够省略用于展开安全气囊的表皮刻痕处理的车用防撞垫，及制造其的方法。
背景技术
防撞垫(也称为仪表板)是车辆的内部部件，附接至驾驶员座椅前方的玻璃底部。安全气囊安装在防撞垫中。发生车祸时，安全气囊会通过防撞垫的接缝线展开，并用于保护乘客的生命免受外界冲击。因此，就设计、便利性和稳定性而言，安全气囊是非常重要的部件。
图1示出了常见的车用防撞垫，图2示出了常见防撞垫的横截面。参照图1和图2，防撞垫100包括芯层1，在芯层1的表面上形成的泡沫层2和在泡沫层2的表面上形成的表皮层3。此处，表皮层3由一种材料和一种涂层材料制成，可以表现出真实皮革的外观和感觉，以强调设计和感官性能。另外，可以对表皮层3进行表皮刻痕处理，以形成用于展开安全气囊(乘客安全气囊(passenger airbag,PAB))的刻痕4。所述表皮刻痕通过使用激光、热刀、超声波刀、冷刀或铣削的方法进行。
然而，当应用表皮刻痕处理时，会出现诸如处理成本增加、处理周期时间变长、用于控制刻痕之后残留材料的人工成本和工作时间增加以及由于刻痕导致接缝线暴露在防撞垫的表面上的问题。为了解决由表皮刻痕引起的这些问题，已经应用了通过将覆盖真空成型织物的结构应用于塑料芯层而消除表皮刻痕的方法。但是，还没有从由表皮层、泡沫层和塑料芯层组成的防撞垫上消除表皮刻痕的技术。
同时，可以使用诸如注射成型、真空成型和粉末搪塑(powder slush molding,PSM)的工艺来制造用于防撞垫的表皮。其中，粉末搪塑成型工艺可提供柔软的质地和清晰的压纹，因此可用于制造包括中型车辆在内的高级车辆中使用的内饰部件的表皮。
与本公开相关的现有技术文件包括公开号为2015-0135708(公开于2015年12月3日，名称为“制造防撞垫表皮的方法”)的韩国专利申请。
发明内容
本公开的一个目的是提供一种车用防撞垫，其由于优异的气囊展开性能而能够在形成表皮层时省略表皮刻痕处理。
本公开的另一个目的是提供一种车用防撞垫，其在表皮层和泡沫层之间具有优异的粘合强度。
本公开的又一个目的是提供一种车用防撞垫，其具有优异的感官性能，例如外观和触感。
本公开的再一个目的是提供一种具有优异轻质和机械性能的车用防撞垫。
本公开的仍又一个目的是提供一种车用防撞垫，其由于工艺简化和成本降低而具有优异的经济效率。
本公开的进一步目的是提供一种制造车用防撞垫的方法。
本公开的一个方面涉及一种车用防撞垫。在一个实施方式中，所述车用防撞垫包括：表皮层，其被配置为形成包含安全气囊模块的防撞垫的外表面；芯层，其形成在所述表皮层的下表面上；泡沫层，其形成在所述芯层和所述表皮层之间，其中，根据JIS K6301标准测得，所述表皮层的拉伸强度为15～120kgf/cm2，断裂伸长率为50～700％。
在一个实施方式中，表皮层可以具有0.1～1.0mm的厚度，泡沫层可以具有3～15mm的厚度，芯层可以具有1～6mm的厚度。
在一个实施方式中，芯层可以设置有展开安全气囊的安全气囊门部分，所述安全气囊门部分可以具有为展开所述安全气囊而形成的撕裂线，并且所述撕裂线可以是X型、改良X型、直型、H型和U型中的任意一种。
在一个实施方式中，表皮层可以包括热塑性聚氨酯、热塑性聚烯烃、聚氯乙烯和热固性聚氨酯中的一种或多种，并且所述表皮层可以具有根据ISO 813标准测量的0.25kgf/cm或更大的粘合强度，以及根据ASTM D2240标准测得的55～99的肖氏A级硬度。
在一个实施方式中，表皮层可以由第一组合物形成，并且所述第一组合物可以包含：30～70wt.％的多元醇化合物；5～40wt.％的脂环二异氰酸酯基固化剂；以及5～30wt.％的芳香族二醇基扩链剂。
在一个实施方式中，表皮层可以使用粉末搪塑(powder slush molding,PSM)工艺、喷涂工艺、包覆工艺、热压工艺或真空成型工艺来形成。
在一个实施方式中，表皮层和芯层可以不经过刻痕处理。
本公开的另一方面涉及一种制造车用防撞垫的方法。在一个实施方式中，所述制造车用防撞垫的方法包括：在第一模具上放置表皮层；将第二模具安装在所述第一模具上，第二模具具有在其上形成的芯层；以及通过在所述表皮层和所述芯层之间注入泡沫层形成剂并使所注入的泡沫层形成剂发泡来形成泡沫层，其中所述车用防撞垫包括：表皮层，其被配置为形成包含安全气囊模块的防撞垫的外表面；在所述表皮层的下表面上形成的芯层；以及在所述芯层和所述表皮层之间形成的泡沫层。
在一个实施方式中，表皮层可以是在不经过表皮刻痕处理的情况下形成的。
在一个实施方式中，芯层可以设置有展开安全气囊的安全气囊门部分，所述安全气囊门部分可以具有为展开安全气囊而形成的撕裂线，并且所述撕裂线可以是X型、改良X型、直型、H型和U型中的任意一种
在一个实施方式中，表皮层可以由热塑性聚氨酯、热塑性聚烯烃、聚氯乙烯和热固性聚氨酯中的一种或多种形成。
在一个实施方式中，表皮层可以使用粉末搪塑(powder slush molding,PSM)工艺、喷涂工艺、包覆工艺、热压工艺或真空成型工艺来形成。
在一个实施方式中，表皮层可以通过以下步骤形成：将第一粉末熔融到被加热至160～300℃的表皮层的模具中；并且冷却熔融有所述第一粉末的模具，其中所述第一粉末可以由包含30～70wt.％的多元醇化合物、5～40wt.％的脂环二异氰酸酯基固化剂、以及5～30wt.％的芳香族二醇基扩链剂的第一组合物形成。
在一个实施方式中，第一粉末可以通过以下步骤形成：通过捏合第一组合物来制备中间成型体；通过在-60℃以下温度干燥并粉碎所述中间成型体来制备粉碎材料；在80℃以上温度对所述粉碎材料进行初步搅拌；并且将经过初步搅拌的所述粉碎材料进行二次搅拌。
在一个实施方式中，可以在-60℃～-190℃下干燥中间成型体。
在一个实施方式中，在制备粉碎材料之后，可以通过将0.05～5重量份的干燥剂注入100重量份的粉碎材料来进行初步搅拌。
在一个实施方式中，可以通过在500～1,500rpm以及80～110℃的条件下搅拌粉碎材料来进行初步搅拌，并且可以通过在200～1,000rpm下搅拌经过初步搅拌的粉碎材料来进行二次搅拌。
在根据本公开的车用防撞垫中，即使省略了表皮刻痕处理，当施加外部冲击时，安全气囊可以快速展开，撕裂形状可以是良好的，所述防撞垫的泡沫层和表皮层之间的粘合强度可以是优异的，轻质和机械性能可以是优异的，并且由于省略表皮刻痕处理而简化了工艺并降低了成本，经济效率可以是优异的。
附图说明
图1示出常规的车用防撞垫。
图2示出常规的车用防撞垫的横截面。
图3示出根据本公开实施方式的车用防撞垫的横截面。
图4示出根据本公开实施方式的车用防撞垫的安全气囊门部分上形成的撕裂线。
图5示意性地示出制造根据本公开实施方式的车用防撞垫的方法。
图6是通过测试实施例1、3和4中的安全气囊的展开性能而获得的照片。
图7是通过在测试比较例1、3和4中的安全气囊的展开性能之后拍摄防撞垫的表面而获得的照片。
图8是通过在测试实施例1中的安全气囊的展开性能之后拍摄防撞垫的表面而获得的照片。
具体实施方式
在下文中，以下将通过各种示例性实施方式参考附图来描述车用防撞垫及制造其的方法。
尽管已经出于说明性目的公开了本公开的示例性实施方式，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明技术方案所限定的本公开的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。因此，本公开的真实技术范围应由技术方案限定。
在以下描述中，当可能会使本公开的主题不清楚时，相关的已知技术或配置的详细描述将被省略。
此外，以下将描述的构成元件的术语是考虑到其在本公开中的功能而定义的，并可以根据用户或操作者的意图或根据习惯而改变。因此，这些术语的定义必须基于本文的整体描述。
如本文中所使用的，术语“上部”和“下部”是基于附图定义的，并且根据观察的视点，“上部”可以变为“下部”，并且“下部”变为“上部”。另外，如本文所使用的，当元件被称为在另一元件“上”时，其不仅指直接在另一元件“上”形成该元件的情况，还指另外的元件存在于这些元件之间的情况。
车用防撞垫
本公开的一个方面涉及一种车用防撞垫。图3示出了根据本公开实施方式的车用防撞垫的横截面。参照图3，车用防撞垫200包括：表皮层30，其被配置为形成包含安全气囊模块的防撞垫的外表面；芯层10，其形成在表皮层30的下表面上；以及泡沫层20，其形成在所述芯层10和所述表皮层30之间。
芯层
芯层10形成驾驶员座椅和乘客座椅的前部，并起到保护乘员免受碰撞或翻车事故时外部冲击的作用。另外，芯层10可以具有插入孔，通过该插入孔安装有安全气囊模块，并且芯层10可以具有空调连接至此的安装部分等。
在一个实施方式中，芯层可以包括：基质树脂，其包括聚碳酸酯基树脂和苯乙烯基树脂；以及无机填料。所述苯乙烯基树脂可以包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(acrylonitrile-butadiene-styrene,ABS)树脂。在一个实施方式中，所述基质树脂可包括PC/ABS树脂。
在一个实施方式中，无机填料可以包括滑石、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，芯层可以具有1～6mm的厚度。当芯层形成为具有上述范围内的厚度时，芯层可以具有优异的耐冲击性。例如，芯层可以具有3～4mm的厚度。例如，芯层可以具有1、2、3、4、5或6mm的厚度。
图4示出根据本公开的实施方式的车用防撞垫的芯层中提供的安全气囊门部分上形成的撕裂线。在一个实施方式中，芯层可以设置有展开安全气囊的安全气囊门部分，所述安全气囊门部分可以具有为展开所述安全气囊而形成的撕裂线，并且所述撕裂线可以是X型、改良X型、直型、H型和U型中的任意一种。当形成上述类型的撕裂线时，在施加外部冲击时，安全气囊可以迅速展开。
泡沫层
泡沫层20用于确保防撞垫的物理性质，例如耐热性、耐冲击性和耐光性，并且赋予车辆乘客增加的触感(例如缓冲感)和增强的感官性能。
在一个实施方式中，可以通过在芯层和将在下文描述的表皮层之间注入泡沫层形成剂，并使所注入的泡沫层形成剂发泡来形成泡沫层。在一个实施方式中，泡沫层可以包括聚氨酯树脂。在一个实施方式中，泡沫层可以具有3～15mm的厚度。当形成具有在上述范围内的厚度的泡沫层时，所述泡沫层可以具有优异的物理性质，例如耐热性、耐冲击性和耐光性，并且当施加外部冲击时表现出优异的安全气囊展开性能。例如，所述泡沫层可以具有3～8mm的厚度。又例如，所述泡沫层可以具有3～5mm的厚度。例如，所述泡沫层可以具有3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15mm的厚度。
表皮层
表皮层20可以具有0.1～1.0mm的厚度。当表皮层形成为具有上述范围内的厚度时，即使没有刻痕处理，当施加外部冲击时，安全气囊也可以很容易地穿过表皮层展开，并且防撞垫可以具有优异的机械性能和在表皮层和泡沫层之间的优异的结合强度。例如，表皮层20可以具有0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1.0mm的厚度。
在一个实施方式中，根据JIS K6301标准测量，表皮层具有15～120kgf/cm2的拉伸强度和50～700％的断裂伸长率。例如，根据JIS K6301标准，使用拉力试验机(通用测试机(universal testing machine,UTM))，由Instron,Inc.制造)，在200mm/min的测试速度下测得，厚度为0.1～1.0mm的表皮层可以具有15～120kgf/cm2的拉伸强度和50～700％的断裂伸长率。
当表皮层的拉伸强度小于15kgf/cm2时，表皮层的强度太低并且容易受到外部冲击的破坏。当表皮层的拉伸强度大于120kgf/cm2时，可能难以在没有刻痕处理的情况下展开安全气囊。例如，表皮层的拉伸强度可以为15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、101、102、103、104、105、106、107、108、109、110、111、112、113、114、115、116、117、118、119或120kgf/cm2。
当表皮层的断裂伸长率范围小于50％时，当施加外部冲击时，安全气囊可能难以通过表皮层快速展开。当表皮层的断裂伸长率范围大于700％时，气囊可能具有不良的展开形状。例如，表皮层的断裂伸长率可以为400～700％。又例如，表皮层的断裂伸长率可以为400％～500％。例如，表皮层的断裂伸长率可以为50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320、330、340、350、360、370、380、390、400、410、420、430、440、450、460、470、480、490、500、510、520、530、540、550、560、570、580、590、600、610、620、630、640、650、660、670、680、690或700％。
在一个实施方式中，表皮层可以具有根据ISO 813标准测量的0.25kgf/cm或更大的粘合强度。当表皮层的粘合强度小于0.25kgf/cm时，表皮层在表皮层与泡沫层之间可能具有较差的粘合强度，并且安全气囊可能具有延迟的展开时间或较差的撕裂形状。例如，表皮层和泡沫层之间的粘合强度可以为0.25～0.75kgf/cm，这是根据现代起亚汽车MS规范256-29(ISO 813标准；90度剥离方法；剥离速度：25mm/min)测得的。例如，表皮层在表皮层和泡沫层之间的结合强度可以为0.25、0.26、0.27、0.28、0.29、0.30、0.31、0.32、0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39、0.40、0.41、0.42、0.43、0.44、0.45、0.46、0.47、0.48、0.49、0.50、0.51、0.52、0.53、0.54、0.55、0.56、0.57、0.58、0.59、0.60、0.61、0.62、0.63、0.64、0.65、0.66、0.67、0.68、0.69、0.70、0.71、0.72、0.73、0.74或0.75kgf/cm，这是根据现代起亚汽车MS规范256-29(ISO 813标准；90度剥离方法；剥离速度：25mm/min)测得的。
在一个实施方式中，表皮层可以具有根据ASTM D2240标准测量的55～99的肖氏A级硬度。在上述硬度范围内，防止了表皮层的缓冲感变差，因此外观可以是优异的，并且即使在没有表皮刻痕处理的情况下，安全气囊也可以容易地展开。例如，表皮层的肖氏A级硬度可以为65～90。例如，根据ASTM D2240标准测量的表皮层的肖氏A级硬度可以为55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98或99。
在一个实施方式中，表皮层可以由热塑性聚氨酯、热塑性聚烯烃、聚氯乙烯和热固性聚氨酯中的一种或多种形成。例如，表皮层可以包括热塑性聚氨酯。
在一个实施方式中，表皮层可以使用粉末搪塑(powder slush molding,PSM)工艺、喷涂工艺、包覆工艺、热压工艺或真空成型工艺来形成。
在一个实施方式中，表皮层可以由第一组合物形成，并且所述第一组合物可以包含30～70wt.％的多元醇化合物；5～40wt.％的脂环二异氰酸酯基固化剂；以及5～30wt.％的芳香族二醇基扩链剂。
在下文中，将更详细地描述所述第一组合物的组分。
多元醇化合物
多元醇化合物与脂环二异氰酸酯基固化剂和扩链剂反应形成热塑性聚氨酯或热塑性聚氨酯弹性体。
在一个实施方式中，多元醇化合物可具有500～6,000g/mol的数均分子量(Mn)。在该分子量条件下，表皮层可具有优异的耐化学性和耐热性。
例如，多元醇化合物可包括数均分子量(Mn)为500～6,000g/mol的聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚碳酸酯二醇和含醚的聚酯多元醇中的一种或多种。例如，聚酯多元醇可以包括聚己内酯二醇。例如，多元醇化合物可以包括含醚的聚酯多元醇。
可以通过以下步骤制备含醚的聚酯多元醇：将包含多官能羧酸化合物、多官能醇化合物和聚四亚甲基醚二醇的第一混合物加热至140～160℃的第一加热温度，并将第一混合物在第一加热温度下保持约60～120分钟；将第一混合物加热至210～230℃的第二加热温度，并将第一混合物在第二加热温度下保持约10～120分钟；以及在第二加热温度下施加650～760mmHg的真空条件，并在加热的第一混合物的酸值达到1mgKOH/g以下时终止反应。在一个实施方式中，制备的含醚的聚酯多元醇可以具有1～250mgKOH/g的羟值。在上述范围内，组合物的组分可具有优异的反应性和耐热性。例如，其羟值可以为11.22～224.11mgKOH/g。
在一个实施方式中，多官能羧酸化合物可以包括己二酸、庚二酸(sbelicacid)、辛二酸(abelic acid)、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸和三聚酸中的一种或多种。
在一个实施方式中，多官能醇化合物可包括1,4-丁二醇(1,4-butylene glycol)、乙二醇、丁二醇(butane diol)、己二醇和三羟甲基丙烷中的一种或多种。
在一个实施方式中，可以使用羟值为50～600mgKOH/g的聚四亚甲基醚二醇(polytetramethylene ether glycol,PTMG)。当聚四亚甲基醚二醇的羟值小于50mgKOH/g时，由于聚四亚甲基醚二醇的分子量过高，可能导致出现聚四亚甲基醚二醇不能化学地键合到要合成的聚酯多元醇分子结构中的问题。当聚四亚甲基醚二醇的羟值大于600mgKOH/g时，由于聚四亚甲基醚二醇的分子量过低，其可能降低要合成的含醚聚酯多元醇的结晶度，从而导致在制备热塑性聚氨酯(thermoplastic polyurethane,TPU)后，由于熔点降低而引起耐热性和抗老化性能下降。例如，聚四亚甲基醚二醇的羟值可以为56.1～561mgKOH/g。
在一个实施方式中，基于第一组合物的总重量，可以包含30～70wt.％的量的多元醇化合物。在上述条件下，可以很容易地调节第一组合物的粘度，并且第一组合物可以有优异的混溶性和机械性能。例如，基于第一组合物的总重量，可以包含30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69或70wt.％的量的多元醇化合物。
脂环二异氰酸酯基固化剂
当应用脂环二异氰酸酯基固化剂时，在确保本公开的表皮层的拉伸强度下，即使在没有刻痕处理的情况下也可以展开安全气囊。另外，当应用脂环二异氰酸酯基固化剂时，本公开的表皮组合物可以容易地制备成均匀的粉末形式。
在一个实施方式中，脂环二异氰酸酯基固化剂可以包括4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯(isoporone diisocyanate)和二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯(H12MDI)中的一种或多种。当应用脂环二异氰酸酯基固化剂时，本公开可以具有优异的拉伸强度，并且可以防止伸长率过度增加。因此，即使在不对本公开的表皮刻痕的情况下，当施加外部冲击时，也可以展开安全气囊。例如，脂环二异氰酸酯基固化剂可以包括二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯。
在一个实施方式中，基于第一组合物的总重量，可以包含5～40wt.％的量的脂环二异氰酸酯基固化剂。当脂环二异氰酸酯基固化剂的含量在上述范围内时，所述固化剂与多元醇反应以容易地产生聚氨酯，并且组合物的混溶性和成型性优异。例如，基于第一组合物的总重量，可以包含5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39或40wt.％的量的脂环二异氰酸酯基固化剂。
芳香族二醇基扩链剂
当制备本公开的第一组合物时，芳香族二醇基扩链剂引起链增长或交联，因此增加了组合物的分子量，改善了组合物的机械性能、耐热性和耐化学性，与常规技术相比，降低了组合物的伸长率，并且即使没有刻痕处理也使安全气囊展开成为可能。另外，本公开的表皮组合物可以容易地制备成均匀的粉末形式。
在一个实施方式中，芳香族二醇基扩链剂可包括对苯二酚双(2-羟乙基)醚(hydroquinone bis(2-hydroxyethyl)ether,HQEE)。当应用芳香族二醇基扩链剂时，本公开的组合物可以具有优异的成型性，并且本公开的表皮可以具有期望的拉伸强度和硬度，同时防止了表皮的伸长率过度增加。
在一个实施方式中，基于第一组合物的总重量，可以包含5～30wt.％的量的芳香族二醇基扩链剂。当芳香族二醇基扩链剂的量包含在上述范围内时，本公开的机械强度和耐热性可以是优异的。例如，基于第一组合物的总重量，可以包含5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30wt.％的量的芳香族二醇基扩链剂。
在一个实施方式中，可以以1：1～5：1的重量比包含脂环二异氰酸酯基固化剂和芳香族二醇基扩链剂。当它们的重量比包含在上述范围内时，本公开可以具有优异的机械性能，例如拉伸强度，可以防止伸长率过度增加，并且成型性可以是优异的。例如，可以以1.2：1～2：1的重量比包含脂环二异氰酸酯基固化剂和芳香族二醇基扩链剂。
光稳定剂
在一个实施方式中，第一组合物可以进一步包含受阻胺基光稳定剂(hinderedamine-based light stabilizer,HALS)。
在一个实施方式中，受阻胺基光稳定剂可以包括数均分子量为1,000～5,000g/mol的聚合受阻胺基光稳定剂。当应用在上述范围内的具有数均分子量的受阻胺基光稳定剂时，本公开可以具有优异的相容性、耐光性以及长期耐热性和稳定性。
在一个实施方式中，受阻胺基光稳定剂可包括聚[[6-(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]-1,6-己二撑[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]。
在一个实施方式中，基于第一组合物的总重量，可以包含0.1～5wt.％的量的受阻胺基光稳定剂。当受阻胺基光稳定剂的量包含在上述范围内时，本公开可以具有优异的相容性和耐光性。例如，基于第一组合物的总重量，可以包含0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4或5wt.％的量的受阻胺基光稳定剂。
抗水解剂
在一个实施方式中，第一组合物可以进一步包含抗水解剂。例如，第一组合物可以包含碳二亚胺基抗水解剂。例如，第一组合物可以包含聚碳二亚胺。
在一个实施方式中，抗水解剂可包括数均分子量为10,000～50,000g/mol的聚合物抗水解剂。在上述范围内，当制备所述组合物时，本公开可以具有优异的耐热性，并且可以防止本公开的组合物的物理性质劣化。
在一个实施方式中，基于第一组合物的总重量，可以包含0.05～5wt.％的量的抗水解剂。当抗水解剂的含量在上述范围内时，所述组合物可以具有优异的相容性和抗水解性能。例如，基于第一组合物的总重量，可以包含0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5wt.％的量的抗水解剂。
在一个实施方式中，可以以1：1～5：1的重量比包含光稳定剂和抗水解剂。当它们的重量比包含在上述范围内时，上述组分之间可能发生不可预测的协同作用，因此，本发明的组合物可以具有优异的混溶性、机械性能、耐光性、耐热性、以及抗水解性能。
在一个实施方式中，根据ASTM D 1238测量的，第一组合物的熔体流动指数(185℃，2.16kg的载荷)为20～100g/10min。在上述条件下，所述组合物在粉末搪塑过程中可以具有出色的混溶性和成型性。例如，根据ASTM D 1238测量的，所述第一组合物的熔体流动指数(185℃，2.16kg的载荷)为20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或100g/10min。
在一个实施方式中，第一组合物可以以具有140～300μm的平均粒径和0.3g/cm3以上的表观比重的粉末的形式制备。在所述平均粒径和所述表观比重的条件下，所述组合物在粉末搪塑过程中可以具有优异的混溶性和成型性。例如，所述组合物可以具有0.3～5g/cm3的表观比重。
又例如，所述组合物的表观比重可以为0.30、0.31、0.32、0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39、0.40、0.41、0.42、0.43、0.44、0.45、0.46、0.47、0.48、0.49、0.50、0.51、0.52、0.53、0.54、0.55、0.56、0.57、0.58、0.59、0.60、0.61、0.62、0.63、0.64、0.65、0.66、0.67、0.68、0.69、0.70、0.71、0.72、0.73、0.74、0.75、0.76、0.77、0.78、0.79、0.80、0.81、0.82、0.83、0.84、0.85、0.86、0.87、0.88、0.89、0.90、0.91、0.92、0.93、0.94、0.95、0.96、0.97、0.98、0.99、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5或5.0g/cm3。
制造车用防撞垫的方法
本公开的另一方面涉及一种制造车用防撞垫的方法。图5示意性地示出了制造根据本公开的实施方式的车用防撞垫的方法。参照图5，制造车用防撞垫的方法包括：表皮层形成步骤(S10)；模具安装步骤(S20)；和泡沫层形成步骤(S30)。更具体地，制造车用防撞垫的方法包括：在第一模具上放置表皮层(S10)；将第二模具安装在所述第一模具上，第二模具具有在其上形成的芯层(S20)；以及通过在所述表皮层和所述芯层之间注入泡沫层形成剂并使所注入的泡沫层形成剂发泡来形成泡沫层(S30)，其中所述车用防撞垫包括：表皮层，其被配置为形成包含安全气囊模块的防撞垫的外表面；在所述表皮层的下表面上形成的芯层；以及在所述芯层和所述表皮层之间形成的泡沫层。
在下文中，将详细描述根据本公开的制造车用防撞垫的方法的每个步骤。
表皮层形成步骤(S10)
所述步骤是如图5(a)所示的在第一模具101上形成表皮层30的步骤。
在一个实施方式中，可以使用粉末搪塑(powder slush molding,PSM)工艺、喷涂工艺、包覆工艺、热压工艺或真空成型工艺来形成表皮层。
在一个实施方式中，表皮层可以由热塑性聚氨酯、热塑性聚烯烃、聚氯乙烯和热固性聚氨酯中的一种或多种形成。例如，表皮层可以包括热塑性聚氨酯。
在本公开中，可以在不经过表皮刻痕处理的情况下形成表皮层。在本公开中，如上所述省略了表皮刻痕处理，并因此由于工艺简化和成本降低而使得经济效率可以是优异的。
在一个实施方式中，表皮层可以使用真空成型工艺形成。在一个实施方式中，阳模真空成型可以包括：加热用于表皮层的织物；以及将该加热的用于表皮层的织物设置在模具的上表面上用于阳模真空成型和对所述模具的内部进行减压，但从用于表皮层的织物上方喷射空气以形成所述织物。减压时，在模具表面上形成的图案可以很容易地转移到织物上。
在另一个实施方式中，阴模真空成型可以包括：加热用于表皮层的织物；以及将该加热的用于表皮层的织物设置在上模具和下模具之间用于阴模真空成型，和对所述上模具的内部进行减压以形成所述织物。减压时，在下模具表面上形成的图案可以很容易地转移到所述用于表皮层的织物上。
在另一个实施方式中，表皮层可以使用粉末搪塑成型工艺形成。例如，表皮层可以通过以下步骤形成：将第一粉末熔融到被加热至160～300℃的表皮层的模具中；冷却熔融有第一粉末的模具。当采用粉末搪塑成型工艺时，设计自由度和图案再现性是优异的，使得防撞垫的外观和美观性可以是优异的。
例如，表皮层可以通过以下步骤形成：在上表面是敞开的容器中填充第一粉末，将被加热到160～300℃的用于表皮层的模具附接到填充有第一粉末的容器的上表面，旋转附接有模具的容器，将第一粉末熔融至模具的一个表面上，除去多余的未熔融的第一粉末，然后冷却并脱模。
第一粉末可以由包含30～70wt.％的多元醇化合物、5～40wt.％的脂环二异氰酸酯基固化剂、以及5～30wt.％的芳香族二醇基扩链剂的第一组合物形成。所述第一组合物与前述描述相同，因此不再赘述。
可以通过中间成型体制备步骤(S11)、粉碎材料制备步骤(S12)、初步搅拌步骤(S13)，和二次搅拌步骤(S14)来制备第一粉末。更具体地，第一粉末可以通过以下步骤形成：通过捏合第一组合物来制备中间成型体(S11)；通过在-60℃以下温度干燥并粉碎中间成型体来制备粉碎材料(S12)；在80℃以上温度对所述粉碎材料进行初步搅拌(S13)；和将经过初步搅拌的粉碎材料进行二次搅拌(S14)。在下文中，将更详细地描述制备第一粉末的方法。
中间成型体制备步骤(S11)
所述步骤是将第一组合物注入挤压机中，并将该第一组合物熔融并捏合的步骤，从而制备粒状中间成型体。例如，第一组合物可以被注入到挤压机中，在130～250℃下熔融并捏合，然后挤压，用水冷却，然后切割，从而制备粒状中间成型体。该第一组合物的成分和含量与前述描述相同，因此不再赘述。
粉碎材料制备步骤(S12)
所述步骤是通过在-60℃以下温度干燥并粉碎中间成型体来制备粉碎材料的步骤。当在上述温度条件下干燥中间成型体时，粉碎材料可以具有均匀的粒径，在粉末搪塑成型过程中成型性可以是优异的，并且所制造的表皮层可以具有优异的外观质量或机械性能。例如，可以在-60℃～-190℃下干燥中间成型体。
初步搅拌步骤(S13)
所述步骤是将粉碎材料在80℃以上温度进行初步搅拌的步骤，从而制备搅拌物质。当在低于80℃的温度下对粉碎材料进行初步搅拌时，由于干燥不充分导致粉末搪塑成型期间的成型性可能劣化。例如，初步搅拌可以通过以下进行：将粉碎材料注入到热混合器中，然后在80～110℃的温度和500～1500rpm的叶片旋转速度的条件下搅拌所述粉碎材料。在初步搅拌条件下，可以将组合物制备成均匀的粉末形式，并且组合物可以在粉末搪塑过程中具有优异的成型性。
在一个实施方式中，在制备粉碎材料之后，可以通过将0.05～5重量份的干燥剂注入至100重量份的粉碎材料中来进行初步搅拌。在上述条件下，粉碎材料可以容易地干燥。
二次搅拌步骤(S14)
所述步骤是对经过初步搅拌的粉碎材料进行二次搅拌的步骤。在一个实施方式中，二次搅拌可以通过以下进行：将搅拌材料注入冷却混合器中，然后以200～1,000rpm的叶片旋转速度搅拌所述搅拌材料30～300秒。在该二次搅拌条件下，可以将组合物制备成均匀的粉末形式，并且所述组合物在粉末搪塑过程中可以具有优异的成型性。例如，在二次搅拌中，可以将经过初步搅拌的粉碎材料冷却至室温。
在一个实施方式中，如上所述制备的第一组合物可以具有140～200μm的平均粒径和0.3g/cm3以上的表观比重。当在该平均粒径和表观比重的条件下制备所组合物时，所述组合物在粉末搪塑过程中可以具有优异的混溶性和成型性。例如，所述组合物可以具有0.3～5g/cm3的表观比重。
模具安装步骤(S20)
如图5(b)所示，所述步骤是在第一模具101上安装第二模具102的步骤，第二模具102具有在其上形成的芯层10。
泡沫层形成步骤(S30)
如图5(c)所示，所述步骤是通过在表皮层30和芯层10之间注入泡沫层形成剂并使所注入的泡沫层形成剂发泡来形成泡沫层20的步骤。在上述过程之后，如图5(d)所示，可以将车用防撞垫200从第一模具101和第二模具102中脱模。
在下文中，将参考本公开的优选实施方式更详细地描述本公开的配置和操作。这些实施例仅作为本公开的优选实施例呈现，并且不能通过任何方式解释为限制本公开。本文未描述的内容可以被本领域技术人员在技术上充分推断出，因此其描述将省略。
实施例
实施例和比较例中使用的组分如下。
(A)多元醇化合物：(A1)使用含醚的聚酯多元醇。(A2)使用聚碳酸酯二醇。
(B)固化剂：(B1)将二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯用作脂环二异氰酸酯基固化剂。(B2)使用甲苯二异氰酸酯作为固化剂。
(C)扩链剂：(C1)将羟基醌双(2-羟乙基)醚用作芳香族二醇基扩链剂。(C2)1,4-丁二醇用作扩链剂。
(D)光稳定剂：使用数均分子量为1,000～5,000g/mol的受阻胺基光稳定剂(Hostavin N30，由Clariant AG制造)。
(E)抗水解剂：使用数均分子量为10,000～50,000g/mol的碳二亚胺基抗水解剂(Stabilizer 9000，由Raschig GmbH制造)。
实施例1～3和比较例1～4：第一粉末的制备
将具有下表1的成分和含量的第一组合物各自注入挤压机中，熔融捏合，然后水冷并切割以制备球形的中间成型体。然后，将该中间成型体干燥并在-100℃下粉碎以制备粉碎材料。然后，将该粉碎材料注入到热混合器中，并在80～110℃的温度和500～1,500rpm的叶片转速的条件下进行初步搅拌。然后，将经过初步搅拌的粉碎材料注入冷却混合器中，并以200～1,000rpm的叶片转速进行30～300秒的二次搅拌以制备第一粉末。
对于实施例1～3和比较例1～4各自的第一粉末，测量其熔体指数(g/10min)、平均粒径(μm)和表观比重(g/cm3)。其结果示于表1。根据ASTM D 1238标准，在185℃和2.16kg载荷的条件下测量熔体指数。
[表1]
Figure BDA0002703846920000171
实施例1～3和比较例1～4：防撞垫的制造
通过搪塑成型形成如上所述制备的实施例1的第一粉末，以制造具有下表2所示厚度的表皮层。具体地，表皮层是通过以下步骤制备：在上部敞开的容器中填充第一粉末，将被加热至160～220℃的用于表皮层的模具附接至填充有第一粉末的容器的上表面，旋转附接有模具的容器，将所述第一粉末熔融到所述模具的一个表面上，除去多余的未熔融的第一粉末，然后冷却并脱模。此处，表皮层不经过表皮刻痕处理而制造。然后，将厚度为3～4mm并且包括含有聚丙烯类树脂、苯乙烯-二烯类聚合物和无机填料的基质树脂的芯层放置在第一模具中，将第二模具安装在第一模具上，在芯层和表皮层之间注入发泡剂，并且使注入的发泡剂发泡以形成厚度为3～5mm并且包括聚氨酯泡沫的泡沫层。另外，将展开安全气囊的安全气囊门部分安装在芯层的一部分上，并且在所述安全气囊门部分上形成用于展开安全气囊的改良X形撕裂线，从而制造车用防撞垫。
实施例4
以与实施例1相同的方式制造车用防撞垫，除了应用厚度为0.7mm的表皮层以外。
实验例
对于实施例1～4和比较例1～4各自的防撞垫，如下评价其物理性质。其结果示于下表2。
(1)硬度(肖氏A级)：硬度根据ASTM D 2240测量。
(2)拉伸强度(kgf/cm2)和断裂伸长率(％)：拉伸强度和断裂伸长率通过使用由Instron,Inc制造的通用测试机(universal testing machine,UTM)的JIS K6301方法测量。
(3)评估安全气囊展开性能的测试：根据现代汽车ES84500-13(乘客安全气囊隐形门性能规范)，将乘客安全气囊(passenger airbag,PAB)模块安装在实施例1～4和比较例1～4中相应制造的防撞垫上，通过在室温(21℃)、低温(-35℃)和高温(85℃)的条件下向其施加电信号而使充气雷管爆炸。然后，检查安全气囊是否朝着故意在防撞垫上形成的接缝线槽移动并通过所述接缝线展开、是否在8.0m/s以内展开安全气囊，以及安全气囊展开过程中防撞垫片是否散开。如果全部满足，则检查结果判定为合格(pass,P)，如果它们中的任一项不满足则判定为不合格(fail,F)。其结果示于下表2。
(4)剥离强度(kgf/cm)：对于实施例1～4和比较例1～4各自防撞垫，根据现代汽车MS规范256-29(ISO 813标准；90度剥离法；剥离速度：25mm/min)测量表层与泡沫层之间的粘合强度(kgf/cm)。其结果示于下表2中。
[表2]
Figure BDA0002703846920000191
图6是通过测试实施例1、3和4中的安全气囊的展开性能而获得的照片，图7是通过在测试比较例1、3和4中的安全气囊的展开性能之后拍摄防撞垫的表面而获得的照片，图8是通过在测试实施例1中的安全气囊展开性能之后拍摄防撞垫的表面而获得的照片。
参照表2及图6～图8中所示的结果，可以看出，本公开的实施例1～4中各自防撞垫能够使安全气囊快速展开，即使不对其进行表皮刻痕处理，并且安全气囊展开后防撞垫的门部分的形状也很好。然而，可以看出，在偏离本公开的条件的比较例1～4的情况下，表皮层与泡沫层之间的结合强度降低，安全气囊没有迅速展开或展开形状不良，展开性能劣化。
通过实施例的结果，可以看出，当由根据本公开的表皮用组合物形成表皮层时，表皮层的成型性和机械性能优异，表皮层与泡沫层之间的粘合强度优异，因此即使省略了表皮刻痕处理，在施加外部冲击时安全气囊也能迅速展开，并且安全气囊展开后的门部分的形状也良好。
本领域普通技术人员可以容易地实现对本公开的简单修改或改变，并且所有这样的修改或改变应被解释为包括在本公开的范围内。

Claims (16)

1.一种车用防撞垫，包括：
表皮层，其被配置为形成包含安全气囊模块的防撞垫的外表面；
芯层，其形成在所述表皮层的下表面上；以及
泡沫层，其形成在所述芯层和所述表皮层之间，
其中根据JIS K6301标准测得，所述表皮层的拉伸强度为15～120kgf/cm2，断裂伸长率为50～700％。
2.根据权利要求1所述的防撞垫，其中所述表皮层的厚度为0.1～1.0mm，所述泡沫层的厚度为3～15mm，并且所述芯层的厚度为1～6mm。
3.根据权利要求1所述的防撞垫，其中所述芯层设置有展开安全气囊的安全气囊门部分，所述安全气囊门部分具有为展开所述安全气囊而形成的撕裂线，并且
所述撕裂线是X型、改良X型、直型、H型和U型中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的防撞垫，其中所述表皮层包括热塑性聚氨酯、热塑性聚烯烃、聚氯乙烯和热固性聚氨酯中的一种或多种，并且
所述表皮层可以具有根据ISO 813标准测量的0.25kgf/cm或更大的粘合强度，以及根据ASTM D2240标准测得的55～99的肖氏A级硬度。
5.根据权利要求1所述的防撞垫，其中所述表皮层由第一组合物形成，并且
所述第一组合物包含：30～70wt.％的多元醇化合物；5～40wt.％的脂环二异氰酸酯基固化剂；以及5～30wt.％的芳香族二醇基扩链剂。
6.根据权利要求1所述的防撞垫，其中所述表皮层是使用粉末搪塑(PSM)工艺、喷涂工艺、包覆工艺、热压工艺或真空成型工艺而形成。
7.根据权利要求1所述的防撞垫，其中所述表皮层和所述芯层没有经过刻痕处理。
8.一种制造车用防撞垫的方法，所述车用防撞垫包括：表皮层，其被配置为形成包含安全气囊模块的防撞垫的外表面；在所述表皮层的下表面上形成的芯层；以及在所述芯层和所述表皮层之间形成的泡沫层，所述方法包括：
在第一模具上放置表皮层；
将第二模具安装在所述第一模具上，所述第二模具具有在其上形成的芯层；以及
通过在所述表皮层和所述芯层之间注入泡沫层形成剂并使所注入的泡沫层形成剂发泡来形成泡沫层。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述表皮层是在不经过表皮刻痕处理的情况下形成的。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述表皮层由热塑性聚氨酯、热塑性聚烯烃、聚氯乙烯和热固性聚氨酯中的一种或多种形成。
11.根据权利要求8所述的方法，其中所述表皮层是利用粉末搪塑(PSM)工艺、喷涂工艺、包覆工艺、热压工艺或真空成型工艺而形成。
12.根据权利要求8所述的方法，其中所述芯层具有为展开所述安全气囊模块而形成的撕裂线，并且
所述撕裂线是X型、改良X型、直型、H型和U型中的任意一种。
13.根据权利要求8所述的方法，其中所述表皮层通过以下步骤来形成：
将第一粉末熔融到被加热至160～300℃的用于表皮层的模具中；并且
冷却熔融有所述第一粉末的所述模具，
其中所述第一粉末由包含30～70wt.％的多元醇化合物、5～40wt.％的脂环二异氰酸酯基固化剂、以及5～30wt.％的芳香族二醇基扩链剂的第一组合物形成。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一粉末通过以下步骤形成：
通过捏合所述第一组合物来制备中间成型体；
通过在-60℃以下温度干燥并粉碎所述中间成型体来制备粉碎材料；
在80℃以上温度对所述粉碎材料进行初步搅拌；并且
将经过初步搅拌的所述粉碎材料进行二次搅拌。
15.根据权利要求14所述的方法，其中在-60℃～-190℃下干燥所述中间成型体。
16.根据权利要求14所述的方法，其中通过在500～1,500rpm以及80～110℃的条件下搅拌所述粉碎材料来进行所述初步搅拌，并且
通过在200～1,000rpm下搅拌经过所述初步搅拌的所述粉碎材料来进行所述二次搅拌。
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