CN116604833A - 一种热固性和热塑性复合材料成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车装饰件制造领域，公开一种热固性和热塑性复合材料成型方法，包括以下加工步骤：1）施胶：在无纺布表面喷涂液态胶黏剂或无纺布覆合固态胶膜；2）热压覆合：将步骤1）得到的带胶的无纺布与一隔离层热压覆合，所述隔离层兼备隔离热固性复合材料中液态树脂的功能以及与热固性复合材料粘合的功能；3）热固性塑料成型：将步骤2）得到的复合材料以隔离层朝下放入到模具中，将热固性复合材料覆合在隔离层远离无纺布层的一侧；4）热塑性塑料成型：将步骤3）得到的复合材料以无纺布层朝外放入到模具中，将热塑性塑料注塑在无纺布远离隔离层的一侧，该方法能够成型复杂结构，成型产品覆合牢固性好，能够显著增加应用的广泛性。

Description

一种热固性和热塑性复合材料成型方法

技术领域

本发明涉及汽车装饰件制造领域，尤其涉及一种热固性和热塑性复合材料成型方法。

背景技术

热塑性塑料以及热固性复合材料在汽车领域均有着非常广泛的应用，其中，热固性复合材料，特别是玻纤、碳纤、天然纤维编织布或短切纤维增强复合材料，以其独特的纹理美学，优异的尺寸稳定性、热稳定性、油漆性等优点，在汽车内外装饰件中有着广泛的应用前景。

汽车内外饰件与车身的其它零件的固定方式一般是通过简易的卡接、螺接等方式，此类的固定方式是为了便于后期零件的更换，这就要求，汽车内外饰件本身要具有doghouse、boss柱、卡脚等安装结构。

玻纤、碳纤、天然纤维编织布或短切纤维增强复合材料等热固性复合材料，其成型工艺主要为加热模压、热压罐成型、真空导入成型、RTM成型等，这些工艺本身的限制，使热固性复合材料很难成型复杂的例如doghouse、boss柱、卡脚等安装结构，这就导致，现有的热固性复合材料一般是通过胶黏工艺直接与车身进行粘合，这种粘合方式，导致后续零件无法进行更换。

基于上述原因，本行业采用将热固性复合材料与热塑性的安装结构在后续通过冷粘方式进行粘合，在粘合前，需要对两种材料的粘接面进行打磨、清洗、活化等处理，接着进行施胶、夹紧固定等步骤，整个工序步骤复杂，操作周期长，对工件的尺寸的匹配度要求十分高，并且，粘合的方式复合而成的成品的牢固性也有待提高。

申请号为200810024707.0的中国专利申请文本公开热塑性材料与热固性复合材料结合方法，该申请文本记载的方法是，先将剪裁后的热塑性材料放入加工模具，再将热固性复合材料放入模具内的热塑性材料上，直接加温加压，就能得到所谓的热塑性与热固性复合材料。

上述的工艺应用于实际时，其热塑材料只能为平面薄膜，无法成型复杂的结构，并且，热塑薄膜表面需进行预处理，采用上述的方法进行复合时，需要延长热固成型的时间，故，同样存在无法成型复杂结构并且存在效率低的问题。

发明内容

本发明针对现有技术热固性复合材料与热塑性材料通过冷粘方式粘合，存在无法成型复杂结构且效率低等的缺点，提供了一种能够成型复杂结构且效率提升的热固性和热塑性复合材料成型方法。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种热固性和热塑性复合材料成型方法，包括以下加工步骤：

1）施胶：在无纺布表面喷涂液态胶黏剂或无纺布覆合固态胶膜；

2）热压覆合：将步骤1）得到的带胶的无纺布与一隔离层热压覆合，所述隔离层兼备隔离热固性复合材料的性能以及与热固性复合材料粘合的性能；

3）热固性塑料成型：将热固性复合材料放入模具中，将步骤2）得到的复合材料以隔离层朝下放入到模具中，热压成型；

4）热塑性塑料成型：将步骤3）得到的复合材料以无纺布朝向注塑面的方式放入到模具中，将熔融的热塑性塑料注塑在合模后形成的模腔中。

采用上述方案，热固性塑料具有丰富的装饰性、尺寸稳定性、热稳定性、可油漆性等优点，热塑性塑料具有更优异的成型性，可实现复杂的产品结构等优点，本方法中，热塑性塑料与热固性塑料的成型是在热塑性塑料成型过程中进行，避免了冷粘接过程中需要的表面处理、施胶以及胶层固化等工序，故，能够显著缩短整体成型的时长；与现有技术相比，增加了无纺布层和隔离层，无纺布能够在注塑时直接与热塑性材料进行良好的粘合，隔离层能够直接与热固性复合材料热压覆合的同时起到隔离热固性复合材料渗透的效果，并通过胶黏剂实现与无纺布的牢固粘合，各个层之间能够相互粘合并互不干涉，在该基础下，热塑性材料能够成型复杂的结构，并且，由于直接将步骤3获得的材料与热塑性材料一体注塑成型，故，尺寸匹配度高，获得的复合材料的各个层之间覆合牢固且稳定。

作为优选，所述隔离层为致密的木皮层或合成纤维纸层或棉纤维纸层。

采用上述方案，上述材质，具备一定的抗撕裂强度，并能在隔离热固性塑料的同时在热固性塑料成型时进行粘合。

作为优选，所述热压成型的成型压力为1~10MPa，成型温度为130～160℃，成型时间为1～5分钟。

作为优选，所述无纺布由聚酯纤维或纤维素纤维通过针刺生产。

作为优选，所述胶黏剂为酚醛类胶黏剂或丙烯酸类胶黏剂或环氧类胶黏剂或聚氨酯类胶黏剂。

作为优选，所述热固性复合材料为纤维与树脂的复合材料，纤维为天然纤维或玻璃纤维或碳纤维，树脂为环氧树脂或乙烯基树脂或聚氨酯树脂。

作为优选，步骤3）的成型工艺为片状模塑料SMC热压或预浸料热压或预浸料热压罐成型或RTM成型。

作为优选，步骤4）中的热塑性塑料为PC或PC/ABS或PC/SAN或PA。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：热固性塑料具有丰富的装饰性、尺寸稳定性、热稳定性、可油漆性等优点，热塑性塑料具有更优异的成型性，可实现复杂的产品结构等优点，本方法中，热塑性塑料与热固性塑料的成型是在热塑性塑料成型过程中进行，避免了冷粘接过程中需要的表面处理、施胶以及胶层固化等工序，故，能够显著缩短整体成型的时长；与现有技术相比，增加了无纺布层和隔离层，无纺布能够在注塑时直接与热塑性材料进行良好的粘合，隔离层能够直接与热固性复合材料热压覆合的同时起到隔离热固性复合材料渗透的效果，并通过胶黏剂实现与无纺布的牢固粘合，各个层之间能够相互粘合并互不干涉，在该基础下，热塑性材料能够成型复杂的结构，并且，由于直接将步骤3获得的材料与热塑性材料一体注塑成型，故，尺寸匹配度高，获得的复合材料的各个层之间覆合牢固且稳定，并且同时兼备热固性塑料与热塑性塑料的优异性能。

附图说明

图1是本发明的方法获得的产品的剖视图。

以上附图中各数字标号所指代的部位名称如下：1、热固性塑料；2、隔离层；3、胶黏剂；4、无纺布；5、热塑性塑料。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

实施例1

提供一种热固性和热塑性复合材料成型方法，并用该方法制备一汽车门内装饰条，结构可参照图1所示，具备生产步骤如下：

1）涂胶：选取无纺布4，本实施例的无纺布4由长纤维针刺制成，且密度为90g/m²，利用喷枪将胶黏剂3均匀喷涂在无纺布4上，胶黏剂3采用改性酚醛液体胶黏剂3；

2）热压覆合：选取隔离层2，本实施例的隔离层2采用硫化棉纤维制成的纸，该纸为现有技术，该纸的拉伸轻度为0.11MPa，断裂伸长率为17.5%，这种纸制隔离层能够保证复合材料制品三维成型时，其本身无破坏，仍能保持树脂隔离功能，将步骤1）获得的带胶的无纺布4放置在热压机平面模具上，以胶面朝上的方式，进行热压覆合，模具温度为135℃，然后将选取的隔离层2放入模具中，合模，在3MPa的压力下，保持4分钟；

3）热固性塑料1成型，并与步骤2）获得的复合材料覆合：选取热固性塑料1，本实施例的热固性塑料1层选用碳纤维增强环氧片状模塑料（SMC），称量适量的SMC放入到加热的模具中，将步骤2）获得的复合材料，以隔离层2朝下的方式，放入到模具中，合模，施加压力至SMC固化完全后取出，模具温度为150℃，合模压力为10MPa，固化时间为10分钟；

4）热塑性塑料5注塑成型，并与步骤3）获得的复合材料结合：选取热塑性塑料5，本实施例选取的热塑性塑料5为PC/ABS GF20，将步骤3）得到的复合材料放入注塑模具中，无纺布4朝向注塑面，然后，合模，将熔融的PC/ABS GF20塑料注塑至模腔中，冷却后，取出产品；

上述4个步骤可获得热固性和热塑性复合材料，利用CNC对产品进行切边，在产品表面喷漆即可获得所需装饰件。

上述方法生产的汽车门内板装饰条，按照标准试验规范对该产品开展了耐环境试验，试验结果见表1所示。

实施例2

提供一种热固性和热塑性复合材料成型方法，并用该方法制备一汽车门内装饰条，结构可参照图1所示，具备生产步骤如下：

1）涂胶：选取无纺布4，本实施例的无纺布4由长纤维针刺制成，且密度为90g/m²，利用喷枪将胶黏剂3均匀喷涂在无纺布4上，胶黏剂3采用酚醛改性液体胶黏剂；

2）热压覆合：选取隔离层2，本实施例的隔离层2选用了致密度比较高的榉木木皮，木皮厚度为0.3mm，这种木皮隔离层能够保证复合材料制品三维成型时，其本身无破坏，仍能保持树脂隔离功能，将步骤1）获得的带胶的无纺布4放置在热压机平面模具上，以胶面朝上的方式，进行热压覆合，模具温度为135℃然后将选取的隔离层2放入模具中，合模，在3MPa的压力下，保持4分钟；

3）热固性塑料1成型，并与步骤2）获得的复合材料覆合：选取热固性塑料1，本实施例的热固性塑料1层选用碳纤维平纹织物预浸料（Prepreg），裁切适量的预浸料放入到加热的模具中，将步骤2）获得的复合材料，以隔离层2朝下的方式，放入到模具中，合模，施加压力至预浸料固化完全后取出，模具温度为145℃，合模压力为10MPa，固化时间为7分钟；

4）热塑性塑料5注塑成型，并与步骤3）获得的复合材料结合：选取热塑性塑料5，本实施例选取的热塑性塑料5为PC/ABS GF20，将步骤3）得到的复合材料放入注塑模具中，无纺布4朝向注塑面，然后，合模，将熔融的PC/ABS GF20塑料注塑至模腔中，冷却后，取出产品；

上述4个步骤可获得热固性和热塑性复合材料，利用CNC对产品进行切边，在产品表面喷漆即可获得所需装饰件。

上述方法生产的汽车门内板装饰条，按照标准试验规范对该产品开展了耐环境试验，试验结果见表2所示。

通过表1和表2可知，由上述生产方法获得的热固性和热塑性复合材料，其耐高温和耐低温性能优越；对短时间内大幅度温差以及大幅度湿度差导致的极端气候的耐性好，能够适应极端气候；还具备良好的耐冷凝水以及耐水解老化的性能，故，这种新型的复合材料能够满足汽车内饰环境，可广泛应用于汽车内饰生产领域。

Claims (8)

1.一种热固性和热塑性复合材料成型方法，其特征在于，包括以下加工步骤：

1）施胶：在无纺布(4)表面喷涂液态胶黏剂(3)或无纺布覆合固态胶膜；

2）热压覆合：将步骤1）得到的带胶的无纺布(4)与一隔离层(2)热压覆合，所述隔离层(2)兼备隔离热固性复合材料中液态树脂的功能以及与热固性复合材料粘合的功能；

3）热固性塑料(1)成型：将热固性复合材料放入模具中，将步骤2）得到的复合材料以隔离层(2)朝下放入到模具中，热压成型；

4）热塑性塑料(5)成型：将步骤3）得到的复合材料以无纺布(4)朝向注塑面的方式放入到模具中，将熔融的热塑性塑料(5)注塑在合模后形成的模腔中。

2.根据权利要求1所述的一种热固性和热塑性复合材料成型方法，其特征在于：所述隔离层(2)为致密的木皮层或合成纤维纸层或棉纤维纸层。

3.根据权利要求2所述的一种热固性和热塑性复合材料成型方法，其特征在于：所述热压成型的成型压力为1~10MPa，成型温度为130～160℃，成型时间为1～5分钟。

4.根据权利要求1所述的一种热固性和热塑性复合材料成型方法，其特征在于：所述无纺布(4)由聚酯纤维或纤维素纤维通过针刺生产。

5.根据权利要求4所述的一种热固性和热塑性复合材料成型方法，其特征在于：所述胶黏剂(3)为酚醛类胶黏剂或丙烯酸类胶黏剂或环氧类胶黏剂或聚氨酯类胶黏剂。

6.根据权利要求1所述的一种热固性和热塑性复合材料成型方法，其特征在于：所述热固性复合材料为纤维与树脂的复合材料，纤维为天然纤维或玻璃纤维或碳纤维，树脂为环氧树脂或乙烯基树脂或聚氨酯树脂。

7.根据权利要求6所述的一种热固性和热塑性复合材料成型方法，其特征在于：步骤3）的成型工艺为片状模塑料SMC热压或预浸料热压或预浸料热压罐成型或RTM成型。

8.根据权利要求1所述的一种热固性和热塑性复合材料成型方法，其特征在于：步骤4）中的热塑性塑料(5)为PC或PC/ABS或PC/SAN或PA。