CN107160776A - 一种汽车顶棚用高强度三明治基材及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车顶棚用高强度三明治基材及其生产方法，属于汽车顶棚基材加工领域，其包括基材和玻纤加强布，基材从下至上依次为第一PET无纺布层、第一GF玻纤层、第一PE胶粉层、第一PE胶膜层或PP胶膜层、PU板层、第二GF玻纤层、第二PE胶粉层、第二PE胶膜层或PP胶膜层，玻纤加强布设置在基材上对应其制成汽车顶棚上需要局部加强的位置，第一PE胶膜层或PP胶膜层与PU板层之间、第二PE胶粉层与第二PE胶膜层或PP胶膜层之间均设有玻纤加强布，其生产方法是基材与玻纤加强布经辊压复合成汽车顶棚用三明治基材，采用本发明的技术方案使得三明治基材能够满足汽车顶棚高强度的需求，同时三明治基材的层间具有良好的粘结力，使其具有良好的尺寸稳定性。

Description

一种汽车顶棚用高强度三明治基材及其生产方法
技术领域
本发明涉及汽车顶棚基材加工技术领域，更具体地说，涉及一种汽车顶棚用高强度三明治基材及其生产方法。
背景技术
目前，PU+GF+PE结构的乘用车内饰顶棚用三明治基材有两种加工工艺，即使用PE或PP粘结的热塑性干法工艺和使用PU反应成型的热固性湿法工艺。
现有的汽车顶棚用三明治基材，其多是采用无纺布、胶粉、玻纤、胶膜、PU板形成的复合结构，这种复合结构需要各层之间具有良好的粘结力，同时需具有高的强度和弹性模量，其中这种复合结构的强度主要靠PU板和玻纤提供，但由于干法成型汽车顶棚用三明治基材的工艺条件限制，当PU板材密度高于40kg/m3时，会对三明治基材成型造成影响，其表面易出现不平的现象；而当玻纤含量过高时，胶粉和胶膜的加入量也要同比增加，投入成本增加，否则会造成三明治基材粘结力下降的问题。因此，针对强度要求较高的汽车顶棚，现有的技术无法将汽车顶棚强度进行更进一步增加。针对此问题，如何研究开发一种汽车顶棚用高强度、粘结力好的三明治基材及其生产方法是目前亟需解决的问题。
汽车顶棚采用聚氨酯板材制成的三明治基材其生产方法主要有以下几种 ：
经检索，中国专利 CN101088742，是关于乘用车内饰顶棚生产工艺，该工艺方法生产的聚氨酯多层复合板是将无纺布放卷到复合线的传送带上，依次播撒或铺放短切玻璃纤维、热融胶粘 剂、PU 板、短切玻璃纤维、热融胶粘剂，经复合线加热到150－260℃，在一定压力下经加热、冷却后制成复合板材。虽然该生产工艺是通过一步法生产出聚氨酯复合板，但由于生产过程中使用的热融胶粘剂与聚氨酯粘结力差，上下玻纤网层容易分层。
中国专利 CN101628498，是关于汽车顶蓬用聚氨酯板材的生产方法：将首先在复合机的履带上平铺或播撒无纺布、 短切玻璃纤维、 热熔胶粉， 然后在一定的温度和压力下得到胶玻布；然后在复合生产线的工作台上自下而上依次平铺胶玻布、粘接膜、聚氨酯硬泡板， 再在聚氨酯硬泡板上依次播撒短切玻璃纤维、热熔胶粉，平铺热熔胶膜，一定的温度和压力下复合得聚氨酯多层复合板，这种复合板材通常强度和弹性模量有一定的局限性。
中国专利CN2011103980826，该申请案公开了一种汽车顶棚用三明治基材及其生产方法，其特点是它是由无纺布I层、第一短切玻璃纤维层、第一热熔胶粉层、第一热熔胶膜层、PU板层、第二短切玻璃纤维层、第二热熔胶粉层组成初型三明治基材；在初型三明治基材上依次设第二热熔胶膜层和第三热熔胶粉层，在初型三明治基材下依次设第四热熔胶粉层、第三短切玻璃纤维和无纺布II层；其生产方法是各层经辊压复合成汽车顶棚用三明治基材，但该三明治基材通常无法满足汽车顶棚在特殊情况下高强度的要求。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术中汽车顶棚其强度不足的问题，提供了一种汽车顶棚用高强度三明治基材及其生产方法，采用本发明的技术方案在对应汽车顶棚上需要加强的部位使用玻纤加强布对三明治基材进行局部加强，使得三明治基材能够满足汽车顶棚高强度的需求，同时三明治基材的层间具有良好的粘结力，使其具有良好的尺寸稳定性。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种汽车顶棚用高强度三明治基材，包括基材和玻纤加强布，所述基材从下至上依次为第一PET无纺布层、第一GF玻纤层、第一PE胶粉层、第一PE胶膜层或PP胶膜层、PU板层、第二GF玻纤层、第二PE胶粉层、第二PE胶膜层或PP胶膜层，所述玻纤加强布设置在基材上对应其制成汽车顶棚上需要局部加强的位置，所述第一PE胶膜层或PP胶膜层与PU板层之间、第二PE胶粉层与第二PE胶膜层或PP胶膜层之间均设有玻纤加强布，所述基材和玻纤加强布一起经辊压成型制成高强度三明治基材；
所述玻纤加强布是由第二PET无纺布层在最下层，然后在其上依次设有第三GF玻纤层、第三PE胶粉层、第三PE胶膜层或PP胶膜层，然后各层一起经辊压成型的复合结构；
其中，所述第一PE胶膜层或PP胶膜层与PU板层之间的玻纤加强布中的第三PE胶膜层或PP胶膜层与PU板层接触，所述第二PE胶粉层与第二PE胶膜层或PP胶膜层之间的玻纤加强布中的第三PE胶膜层或PP胶膜层与第二PE胶膜层或PP胶膜层接触。
本发明的一种汽车顶棚用高强度三明治基材的生产方法，其步骤如下：
（1）制作加强布：其是采用第二PET无纺布、第三GF玻纤、第三PE胶粉、第三PE胶膜或PP胶膜形成的复合材料Ⅰ，制作步骤如下：
步骤一：在复合生产线的传送带上平铺第二PET无纺布，再在其上面依次播撒或铺放第三GF玻纤、第三PE胶粉、第三PE胶膜或PP胶膜形成复合材料Ⅰ；
步骤二：采用履带式专用传送装置将复合材料Ⅰ送入加热炉进行预热，预热温度为140-160℃，预热时间为2-5s；
随后再使用履带式专用传送装置将复合材料Ⅰ送入电加热区采用辐射式加热，加热温度为160-210℃，加热时间为20-30s；
步骤三：将加热过的复合材料Ⅰ在压力为3.0-6.0bar的压辊下进行压合；
步骤四：将压合后的复合材料Ⅰ送入水冷的温度为8-28℃的冷却板中进行冷却，制成玻纤加强布；
步骤五：将冷却好的玻纤加强布进行收卷；
（2）制作高强度三明治基材：在复合生产线的传送带上平铺第一PET无纺布，再在其上面依次播撒或铺放第一GF玻纤、第一PE胶粉、第一PE胶膜或PP胶膜、玻纤加强布、PU板、第二GF玻纤、第二PE胶粉、玻纤加强布、第二PE胶膜或PP胶膜形成复合材料Ⅱ，然后采用180-250℃温度对复合材料Ⅱ加热30-80s，最后在7-12MPa压力下对复合材料Ⅱ进行辊压复合，冷却后即制成高强度三明治基材。
作为本发明更进一步的改进，所述第三PE胶粉的粒径（α）分布为：
α≥220μm的第三PE胶粉占总第三PE胶粉的质量百分比≤6%；
220μm>α≥110μm的第三PE胶粉占总第三PE胶粉的质量百分比为51±10%；
110μm>α≥77μm的第三PE胶粉占总第三PE胶粉的质量百分比为30±10%；
α＜77μm的第三PE胶粉占总第三PE胶粉的质量百分比≤13%。
作为本发明更进一步的改进，所述第二PET无纺布的单位面积重量为30-55g/m2，尺寸变化率%：L≥-2.0 T≥-1.5。
作为本发明更进一步的改进，所述第三GF玻纤的切割长度为20-30mm，其切撒在第二PET无纺布上的单位面积重量为25-55g/m2。
作为本发明更进一步的改进，所述第三PE胶膜层或PP胶膜层单位面积重量均为25-55g/m2，且其在铺设时的温度为110-140℃。
作为本发明更进一步的改进，所述玻纤加强布的单位面积重量为140-210 g/m2。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：
本发明的通过在第一PE胶膜层或PP胶膜层与PU板层之间、第二PE胶粉层与第二PE胶膜层或PP胶膜层之间均设有玻纤加强布，一方面保证了三明治基材的成型，另一方面提高了三明治基材的局部强度，满足了较高强度汽车顶棚的使用需求，同时本发明通过合理设置玻纤加强布各层材料，并通过设置制作加强布、高强度三明治基材的合理工艺参数，使得玻纤加强布在满足高强度的同时，使得高强度三明治基材层间具有良好的粘结性，保证了三明治基材的尺寸稳定性，同时其远离无纺布的一面具有较高的粘结力与面饰结合形成汽车顶棚，且此三明治基材具有良好的平整度。
附图说明
图1为本发明的一种汽车顶棚用高强度三明治基材的结构示意图；
图2为本发明中玻纤加强布的结构示意图。
示意图中的标号说明：
1、第一PET无纺布层；2、第一GF玻纤层；3、第一PE胶粉层；4、第一PE胶膜层或PP胶膜层；5、PU板层；6、第二GF玻纤层；7、第二PE胶粉层；8、第二PE胶膜层或PP胶膜层；9、玻纤加强布；
91、第二PET无纺布层；92、第三GF玻纤层；93、第三PE胶粉层；94、第三PE胶膜层或PP胶膜层。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例1
如图1、图2所示，本实施例的一种汽车顶棚用高强度三明治基材，包括基材和玻纤加强布9，基材从下至上依次为第一PET无纺布层1、第一GF玻纤层2、第一PE胶粉层3、第一PE胶膜层或PP胶膜层4、PU板层5、第二GF玻纤层6、第二PE胶粉层7、第二PE胶膜层或PP胶膜层8，玻纤加强布9设置在基材上对应其制成汽车顶棚上需要局部加强的位置，第一PE胶膜层或PP胶膜层4与PU板层5之间、第二PE胶粉层7与第二PE胶膜层或PP胶膜层8之间均设有玻纤加强布9，此处值得说明的是，两块玻纤加强布9均对应汽车顶棚上需要局部加强的位置，基材和玻纤加强布9一起经辊压成型制成高强度三明治基材。
玻纤加强布9是由第二PET无纺布层91在最下层，然后在其上依次设有第三GF玻纤层92、第三PE胶粉层93、第三PE胶膜层或PP胶膜层94，然后各层一起经辊压成型的复合结构。
其中，第一PE胶膜层或PP胶膜层4与PU板层5之间的玻纤加强布9中的第三PE胶膜层或PP胶膜层94与PU板层5接触，第二PE胶粉层7与第二PE胶膜层或PP胶膜层8之间的玻纤加强布9中的第三PE胶膜层或PP胶膜层94与第二PE胶膜层或PP胶膜层8接触，本实例例通过第一PE胶膜层或PP胶膜层4与PU板层5之间的玻纤加强布9中的第三PE胶膜层或PP胶膜层94与PU板层5接触，一方面可有效的保证此玻纤加强布9中的第二PET无纺布与第一PE胶膜层或PP胶膜层4的粘结性，同时可有效的保证此玻纤加强布9中的第三PE胶膜层或PP胶膜层94与PU板层5的粘接性，进而保证了此玻纤加强布9位于基材中的稳定性；通过第二PE胶粉层7与第二PE胶膜层或PP胶膜层8之间的玻纤加强布9中的第三PE胶膜层或PP胶膜层94与第二PE胶膜层或PP胶膜层8接触， 可有效提高高强度三明治基材表面的平整度，保证了其与汽车顶棚面饰结合的稳定性。
本实施例的一种汽车顶棚用高强度三明治基材的生产方法，其步骤如下：
（1）制作加强布：其是采用第二PET无纺布、第三GF玻纤、第三PE胶粉、第三PE胶膜或PP胶膜形成的复合材料Ⅰ，制作步骤如下：
步骤一：在复合生产线的传送带上平铺第二PET无纺布，再在其上面依次播撒或铺放第三GF玻纤、第三PE胶粉、第三PE胶膜或PP胶膜形成复合材料Ⅰ；
步骤二：采用履带式专用传送装置将复合材料Ⅰ送入加热炉进行预热，预热温度为140-160℃，预热时间为2-5s；
随后再使用履带式专用传送装置将复合材料Ⅰ送入电加热区采用辐射式加热，加热温度为160-210℃，加热时间为20-30s；
步骤三：将加热过的复合材料Ⅰ在压力为3.0-6.0bar的压辊下进行压合；
步骤四：将压合后的复合材料Ⅰ送入水冷的温度为8-28℃的冷却板中进行冷却，制成玻纤加强布9；
步骤五：将冷却好的玻纤加强布9进行收卷；
其中，本实施例的第二PET无纺布的单位面积重量为30-55g/m2，尺寸变化率%：L≥-2.0T≥-1.5，值得说明的是此处L为长度方向的变化率，T为宽度方向的变化率；第三GF玻纤的切割长度为20-30mm，其切撒在第二PET无纺布上的单位面积重量为25-55g/m2；第三PE胶膜层或PP胶膜层单位面积重量均为25-55g/m2，且其在铺设时的温度为110-140℃；
本实施例的第三PE胶粉的粒径（α）分布为：
α≥220μm的第三PE胶粉占总第三PE胶粉的质量百分比≤6%；
220μm>α≥110μm的第三PE胶粉占总第三PE胶粉的质量百分比为51±10%；
110μm>α≥77μm的第三PE胶粉占总第三PE胶粉的质量百分比为30±10%；
α＜77μm的第三PE胶粉占总第三PE胶粉的质量百分比≤13%，本实施例利用不同粒径α）的PE胶粉以及不同质量的百分比，一方面避免了PE胶粉粒径（α）过小、粒径（α）过小的PE胶粉质量较多时，在进行PE胶粉撒粉的过程中PE胶粉的撒粉量不易控制，PE胶粉的撒粉量误差较大的现象；另一方面避免了PE胶粉粒径（α）过大、粒径（α）过大的PE胶粉质量较多时，在进行PE胶粉撒粉后，加热复合材料时过大的PE胶粉不易融化的现象。本发明通过利用不同粒径（α）的PE胶粉以及不同质量的百分比，使得大小不同粒径（α）的PE胶粉在洒落过程中能够使粒径（α）适当的PE胶粉洒落均匀，加热溶化后效果好；同时在进行PE胶粉撒粉的过程中能够对PE胶粉的撒粉量进行良好的控制。
本实施例通过控制第二PET无纺布、第三PE胶膜层或PP胶膜层的单位面积重量、第二PET无纺布尺寸变化率、第三GF玻纤的切割长度、第三PE胶粉的粒径（α）分布等参数，使得玻纤加强布9具有较高的强度的同时，具有较高的层间粘结力以及与汽车顶棚面饰结合的粘结力。
（2）制作高强度三明治基材：在复合生产线的传送带上平铺第一PET无纺布，再在其上面依次播撒或铺放第一GF玻纤、第一PE胶粉、第一PE胶膜或PP胶膜、玻纤加强布9、PU板、第二GF玻纤、第二PE胶粉、玻纤加强布9、第二PE胶膜或PP胶膜形成复合材料Ⅱ，然后采用180-250℃温度对复合材料Ⅱ加热30-80s，最后在7-12MPa压力下对复合材料Ⅱ进行辊压复合，冷却后即制成高强度三明治基材。
纵所周知，汽车顶棚用三明治基材，一方面要保证其强度要求，同时需要保证三明治基材与面饰结合的粘结力，需要强调的是：本实施例通过在第一PE胶膜层或PP胶膜层4与PU板层5之间、第二PE胶粉层7与第二PE胶膜层或PP胶膜层8之间均设有玻纤加强布9，一方面保证了三明治基材的成型，另一方面提高了三明治基材的局部强度，满足了较高强度汽车顶棚的使用需求，同时本实施例通过合理设置玻纤加强布9各层材料，并通过设置制作加强布、高强度三明治基材的合理工艺参数，使得玻纤加强布9在满足高强度的同时，使得高强度三明治基材层间具有良好的粘结性，保证了三明治基材的尺寸稳定性，同时其远离无纺布的一面具有较高的粘结力与面饰结合形成汽车顶棚，且此三明治基材具有良好的平整度。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种汽车顶棚用高强度三明治基材，包括基材和玻纤加强布（9），其特征在于：所述基材从下至上依次为第一PET无纺布层（1）、第一GF玻纤层（2）、第一PE胶粉层（3）、第一PE胶膜层或PP胶膜层（4）、PU板层（5）、第二GF玻纤层（6）、第二PE胶粉层（7）、第二PE胶膜层或PP胶膜层（8），所述玻纤加强布（9）设置在基材上对应其制成汽车顶棚上需要局部加强的位置，所述第一PE胶膜层或PP胶膜层（4）与PU板层（5）之间、第二PE胶粉层（7）与第二PE胶膜层或PP胶膜层（8）之间均设有玻纤加强布（9），所述基材和玻纤加强布（9）一起经辊压成型制成高强度三明治基材；
所述玻纤加强布（9）是由第二PET无纺布层（91）在最下层，然后在其上依次设有第三GF玻纤层（92）、第三PE胶粉层（93）、第三PE胶膜层或PP胶膜层（94），然后各层一起经辊压成型的复合结构；
其中，所述第一PE胶膜层或PP胶膜层（4）与PU板层（5）之间的玻纤加强布（9）中的第三PE胶膜层或PP胶膜层（94）与PU板层（5）接触，所述第二PE胶粉层（7）与第二PE胶膜层或PP胶膜层（8）之间的玻纤加强布（9）中的第三PE胶膜层或PP胶膜层（94）与第二PE胶膜层或PP胶膜层（8）接触。
2.如权利要求1所述的一种汽车顶棚用高强度三明治基材的生产方法，其特征在于，其步骤如下：
（1）制作加强布：其是采用第二PET无纺布、第三GF玻纤、第三PE胶粉、第三PE胶膜或PP胶膜形成的复合材料Ⅰ，制作步骤如下：
步骤一：在复合生产线的传送带上平铺第二PET无纺布，再在其上面依次播撒或铺放第三GF玻纤、第三PE胶粉、第三PE胶膜或PP胶膜形成复合材料Ⅰ；
步骤二：采用履带式专用传送装置将复合材料Ⅰ送入加热炉进行预热，预热温度为140-160℃，预热时间为2-5s；
随后再使用履带式专用传送装置将复合材料Ⅰ送入电加热区采用辐射式加热，加热温度为160-210℃，加热时间为20-30s；
步骤三：将加热过的复合材料Ⅰ在压力为3.0-6.0bar的压辊下进行压合；
步骤四：将压合后的复合材料Ⅰ送入水冷的温度为8-28℃的冷却板中进行冷却，制成玻纤加强布（9）；
步骤五：将冷却好的玻纤加强布（9）进行收卷；
（2）制作高强度三明治基材：在复合生产线的传送带上平铺第一PET无纺布，再在其上面依次播撒或铺放第一GF玻纤、第一PE胶粉、第一PE胶膜或PP胶膜、玻纤加强布（9）、PU板、第二GF玻纤、第二PE胶粉、玻纤加强布（9）、第二PE胶膜或PP胶膜形成复合材料Ⅱ，然后采用180-250℃温度对复合材料Ⅱ加热30-80s，最后在7-12MPa压力下对复合材料Ⅱ进行辊压复合，冷却后即制成高强度三明治基材。
3.根据权利要求2所述的一种汽车顶棚用高强度三明治基材的生产方法，其特征在于：所述第三PE胶粉的粒径（α）分布为：
α≥220μm的第三PE胶粉占总第三PE胶粉的质量百分比≤6%；
220μm>α≥110μm的第三PE胶粉占总第三PE胶粉的质量百分比为51±10%；
110μm>α≥77μm的第三PE胶粉占总第三PE胶粉的质量百分比为30±10%；
α＜77μm的第三PE胶粉占总第三PE胶粉的质量百分比≤13%。
4.根据权利要求2所述的一种汽车顶棚用高强度三明治基材的生产方法，其特征在于：所述第二PET无纺布的单位面积重量为30-55g/m2，尺寸变化率%：L≥-2.0 T≥-1.5。
5.根据权利要求2所述的一种汽车顶棚用高强度三明治基材的生产方法，其特征在于：
所述第三GF玻纤的切割长度为20-30mm，其切撒在第二PET无纺布上的单位面积重量为25-55g/m2。
6.根据权利要求2所述的一种汽车顶棚用高强度三明治基材的生产方法，其特征在于：所述第三PE胶膜层或PP胶膜层单位面积重量均为25-55g/m2，且其在铺设时的温度为110-140℃。
7.根据权利要求2所述的一种汽车顶棚用高强度三明治基材的生产方法，其特征在于：
所述玻纤加强布（9）的单位面积重量为140-210 g/m2。
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