一種高克重高強(qiáng)度的全膠膜聚氨酯復(fù)合板及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 該發(fā)明涉及聚氨酯復(fù)合板的復(fù)合工藝，具體涉及一種汽車(chē)內(nèi)飾用高克重高強(qiáng)度聚 氨酯復(fù)合板及其使用全膠膜復(fù)合的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚氨酯復(fù)合板(簡(jiǎn)稱PU復(fù)合板)具有質(zhì)輕、隔熱效果好、吸音良好、韌性好等特點(diǎn)， 近些年廣泛應(yīng)用于汽車(chē)頂棚、天窗滑蓋等汽車(chē)內(nèi)飾的制備。
[0003] 現(xiàn)常見(jiàn)的PU復(fù)合板復(fù)合工藝按粘結(jié)材料形態(tài)不同可分為膠粉法和膠膜法。膠粉 法：即采用粉狀的粘結(jié)材料，普遍使用于高克重的PU復(fù)合板（>900g/m 2)，膠膜法：即采用膜 狀的粘結(jié)材料，普遍使用于低克重的PU復(fù)合板（< 900g/m2)。目前公布的相關(guān)專(zhuān)利中PU復(fù)合 板的制備工藝主要有以下兩類(lèi)：
[0004] (1)膠粉法：以專(zhuān)利CN101367287中所涉及的工藝為例，即先將短切玻纖和熱熔膠 粉經(jīng)熱壓制得膠玻布，隨后自下而上依次放卷、疊放、平鋪膠玻布和粘結(jié)膜，接著放置PU硬 泡板，再在PU硬泡板表面依次放卷、疊放、平鋪粘結(jié)膜、膠玻布和熱熔膠膜，經(jīng)熱壓復(fù)合后得 到PU多層復(fù)合板。由于在復(fù)合膠玻布時(shí)部分玻纖已被膠粉預(yù)浸潤(rùn)，有助于提高玻纖和玻纖 之間的結(jié)合強(qiáng)度，因此所得產(chǎn)品的剛性強(qiáng)，但此法生產(chǎn)效率不高，且由于采用熱熔膠粉，容 易產(chǎn)生揚(yáng)粉問(wèn)題導(dǎo)致生產(chǎn)環(huán)境惡劣。粉塵容易掉落到生產(chǎn)設(shè)備里去，容易形成靜電損壞設(shè) 備。膠粉法都需要先制得膠玻布，即需要二步法才能制備PU復(fù)合板，生產(chǎn)效率低。
[0005] (2)膠膜法：以專(zhuān)利CN 103101256中所涉及的工藝為例，即自下而上依次疊合的底 部面料、膠膜型纖維氈、PU泡板、膠膜型纖維氈及網(wǎng)狀熱熔膠膜復(fù)合而成。其工藝特點(diǎn)是避 免了使用膠粉帶來(lái)的粉塵污染問(wèn)題，但該工藝是用來(lái)制備輕量化的PU復(fù)合板，沒(méi)有涵蓋當(dāng) 前高克重的PU復(fù)合板的生產(chǎn)。
[0006] 高克重的PU復(fù)合板所含的玻纖量較高，玻纖與玻纖之間重疊較密，若選擇膠膜法 生產(chǎn)，采用普通的低熔指的熱熔膠膜，膠膜融化后流動(dòng)性差，膠膜無(wú)法流到玻纖重疊處，無(wú) 法使玻纖浸潤(rùn)完全，會(huì)造成復(fù)合板的分層。因此一般生產(chǎn)高克重的PU復(fù)合板需要選擇膠粉 法。
[0007] 現(xiàn)國(guó)內(nèi)汽車(chē)市場(chǎng)頂棚運(yùn)用量大的主要還是高克重的PU復(fù)合板材。雖然輕量化的PU 復(fù)合板是社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)，但其彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度遠(yuǎn)低于高克重的PU復(fù)合板材，其成型 完后的頂棚剛性、強(qiáng)度不如高克重的PU復(fù)合板，在搬運(yùn)及裝車(chē)過(guò)程中容易折斷。以SUV和卡 車(chē)為例，其頂棚成型深度大，頂棚尺寸大，如果使用輕量化的PU復(fù)合板生產(chǎn)，成型過(guò)程中容 易出現(xiàn)拉裂問(wèn)題，頂棚在操作過(guò)程以及裝配過(guò)程中容易出現(xiàn)折斷的問(wèn)題。所以復(fù)雜的汽車(chē) 頂棚、面積大的汽車(chē)頂棚以及成型復(fù)雜的汽車(chē)頂棚還是需要使用高克重的PU復(fù)合板材。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中PU復(fù)合板生產(chǎn)工藝及成型工藝中存在的不足，本發(fā)明提供了 一種高克重、高強(qiáng)度的汽車(chē)頂棚用全膠膜PU復(fù)合板及其生產(chǎn)工藝，使用全膠膜工藝，不但避 免了使用膠粉帶來(lái)的粉塵污染問(wèn)題，改善了膠膜對(duì)玻纖的浸潤(rùn)性，而且實(shí)現(xiàn)了高克重復(fù)合 板的一步法生產(chǎn)，從而提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，保證了產(chǎn)品的剛性與剝離強(qiáng)度。
[0009] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：
[0010] 本發(fā)明公開(kāi)了一種高克重高強(qiáng)度PU復(fù)合板，所述的PU復(fù)合板由自下而上的無(wú)紡 布、熱熔膠膜、玻璃纖維、熱熔膠膜、PU泡板、熱熔膠膜、玻璃纖維、熱熔膠膜、面料粘結(jié)膠膜 復(fù)合組成。
[0011]作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的熱熔膠膜是聚乙烯、改性聚乙烯、乙烯丙烯共聚 物、聚丙烯、改性聚丙烯中的一種膠膜或幾種的共混膜，膠膜克重CV值< 7%，共混膜的克重 為40~150g/m2。
[0012] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的無(wú)紡布是30~110g/m2的熱乳無(wú)紡布或水刺無(wú) 紡布。無(wú)紡布克重低于30g/m 2時(shí)，容易出現(xiàn)滲膠問(wèn)題;無(wú)紡布克重高于110g/m2時(shí)，無(wú)紡布性 能過(guò)剩，造成成本浪費(fèi)。
[0013] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的玻璃纖維材料:單絲直徑13-19μπι、線密度2400 ±144tex、分束率5分束~16分束。玻璃纖維分束率高于16分束，相同克重所需的玻纖根數(shù) 越多，玻纖分散的越密，玻纖跟玻纖之間的交叉點(diǎn)重疊更密，重疊處熱熔膠更不容易流進(jìn) 去，更不利于膠膜的浸潤(rùn)。玻璃纖維分束率低于5分束，單位面積里的玻纖根數(shù)少，玻璃纖維 的交織密度不夠，最后得到的聚氨酯復(fù)合板剛性差。
[0014] 本發(fā)明還公開(kāi)了一種高克重高強(qiáng)度復(fù)合板的制備方法，具體步驟如下：
[0015]在復(fù)合機(jī)的履帶上自下而上依次放卷、平鋪、疊放無(wú)紡布、熱熔膠膜、玻璃纖維、熱 熔膠膜，隨后放置PU泡板，再在PU光板上方自下而上依次放卷、平鋪、疊放熱熔膠膜、玻璃纖 維、熱熔膠膜和面料粘結(jié)膠膜，并在170~235°C、0~lOMPa平板熱壓復(fù)合、中間小壓輥熱壓 復(fù)合、平板加壓冷卻、切割，得到高克重、高強(qiáng)度的汽車(chē)頂棚用PU復(fù)合板。
[0016]作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的熱恪膠膜恪融指數(shù)在25~50g/10min。恪指低于 25g/10min在復(fù)合時(shí)膠膜的流動(dòng)性差與玻璃纖維的結(jié)合浸潤(rùn)效果不好；熔指高于50g/ lOmin，膠膜在高溫狀態(tài)下流動(dòng)性過(guò)好，容易出現(xiàn)下滲的狀態(tài)，和玻璃纖維的結(jié)合也不好，而 且會(huì)出現(xiàn)背面無(wú)紡布滲膠的現(xiàn)象。
[0017] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的熱熔膠膜熔點(diǎn)在120~140°C。熔點(diǎn)低于120°C， 不能滿足頂棚高溫試驗(yàn)的要求;熔點(diǎn)高于140°C，生產(chǎn)PU復(fù)合板時(shí)會(huì)加大膠膜融化所需要的 熱量和時(shí)間，影響生產(chǎn)效率。
[0018] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述熱熔膠膜的熔體強(qiáng)度為0.18~0.3N。通過(guò)提高膠 膜分子量或通過(guò)幾種膠膜共混，擴(kuò)大分子量分布，使膠膜分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生分支結(jié)構(gòu)特別是長(zhǎng) 支鏈結(jié)構(gòu)，來(lái)拓寬熔程。例如:在HDPE中加入PP填料進(jìn)行共混，在熔融情況下兩者分子間會(huì) 產(chǎn)生一定的相互的作用，這些相互作用可以起到物理交聯(lián)點(diǎn)的作用，使HDPE大分子間的滑 移變得相對(duì)困難，從而提高HDPE的熔體強(qiáng)度。膠膜熔體強(qiáng)度低于0.18N，熱熔膠膜在高溫高 壓下處于水流狀態(tài)，熱熔膠膜會(huì)往下滲，致使表層玻璃纖維缺膠。
[0019] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的膠膜和玻璃纖維的質(zhì)量配比可以是W(膠膜）：W (玻纖）= 1:1~1:2。當(dāng)比例低于1:1時(shí)，最后得到的聚氨酯復(fù)合板剛性不足；當(dāng)比例高于1:2 時(shí)，膠的含量不足，會(huì)使玻璃纖維的浸潤(rùn)不充分，容易造成分層的現(xiàn)象。
[0020] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的中間小壓輥包括處于復(fù)合機(jī)上加熱段與上冷卻 段中間的上金屬輥和處于復(fù)合機(jī)下加熱段與下冷卻段中間下金屬輥，輥內(nèi)充導(dǎo)熱油，導(dǎo)熱 油溫度：0~230°C，中間小壓輥可以上下調(diào)節(jié)高度，小輥間隙和加熱板間隙的高度差：0~ 4mm，壓力為:0~15MPa。中間小壓輥是一個(gè)處于復(fù)合機(jī)加熱段與冷卻段中間的一個(gè)小輥，上 下各一個(gè)，呈對(duì)稱分布，隨復(fù)合機(jī)的復(fù)合速度一起做圓周轉(zhuǎn)動(dòng)。在復(fù)合的過(guò)程中，熱熔膠膜 經(jīng)過(guò)加熱段處加熱，熱熔膠膜處于熔融狀態(tài)，在經(jīng)過(guò)小壓輥的時(shí)候，由于高度差的關(guān)系，材 料在該處時(shí)受到一定的擠壓作用力，能促進(jìn)膠膜浸潤(rùn)到玻璃纖維交叉重疊處去，保證玻璃 纖維交叉重疊處都能充分的被膠膜包覆、浸潤(rùn)，增強(qiáng)玻璃纖維之間的結(jié)合凝聚，提高聚氨酯 復(fù)合板各層之間的剝離力，有助于提高PU復(fù)合板的強(qiáng)度和剛性。
[0021]采用本發(fā)明的有益效果如下：
[0022] 1、本發(fā)明提出了一種膠膜法的高克重的復(fù)合板的結(jié)構(gòu)及其生產(chǎn)方法，實(shí)現(xiàn)了高 克重PU復(fù)合板的一步法的生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率。
[0023] 2、本發(fā)明提出了一種生產(chǎn)高克重PU復(fù)合板的熱熔膠膜，解決了傳統(tǒng)PU復(fù)合板用膠 膜熔融指數(shù)低、玻璃纖維浸潤(rùn)性差的缺點(diǎn)。用本發(fā)明所述的熱熔膠膜代替膠粉生產(chǎn)高克重 PU復(fù)合板，解決了傳統(tǒng)高克重PU復(fù)合板只能使用膠粉生產(chǎn)的難題，避免了使用膠粉生產(chǎn)所 帶來(lái)的環(huán)境污染和對(duì)設(shè)備的危害。
[0024] 3、本發(fā)明提出了一種使用小壓輥生產(chǎn)的工藝，有利于熱熔膠膜滲透到玻璃纖維中 間交叉重疊處去，有助于玻璃纖維的浸潤(rùn)作用，有助于提高PU復(fù)合板的剝離力、彎曲強(qiáng)度和 剛性，優(yōu)化了 PU復(fù)合板的生產(chǎn)方法。
[0025] 4、本發(fā)明生產(chǎn)的PU復(fù)合板是采用膠膜法的，膠膜相比于膠粉，膠膜具有一定的剛 性，用膠膜制得的PU復(fù)合板要比膠粉的具有更好的強(qiáng)度和剛性。
[0026] 5、本發(fā)明提出了使用熱熔膠膜代替膠粉生產(chǎn)高克重PU復(fù)合板，膠膜克重均勻，克 重CV值< 7%，有效的解決了使用膠粉法時(shí)局部撒粉過(guò)量的問(wèn)題，膠膜比膠粉跟平整光滑， 成型后降低了頂棚的表面問(wèn)題不良率。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為高克重高強(qiáng)度復(fù)合板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為小壓輯位置示意圖；
[0029]圖3為小壓輥工作時(shí)示意圖。
[0030]圖中，1是面料粘結(jié)膜，2是熱熔膠膜，3是玻璃纖維，4是PU光板，5是無(wú)紡布，6是加 熱段、7是冷卻段、8是小壓輥，A是上下中間小壓輥之間的距離，B是上下平板加熱板之間的 距離。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 圖1為高克重高強(qiáng)度PU復(fù)合板的結(jié)構(gòu)示意圖，PU復(fù)合板由自下而上的無(wú)紡布5、熱 熔膠膜2、玻璃纖維3、熱熔膠膜2、PU光板4、熱熔膠膜2、玻璃纖維3、熱熔膠膜2、面料粘結(jié)膜1 復(fù)合組成。
[0032] 圖2為小壓輥8位置示意圖；圖3為小壓輥8工作時(shí)示意圖。小壓輥8包括處于復(fù)合機(jī)