专利名称：聚胺酯复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种聚胺酯(PU)复合材料及其制备方法，尤指一种不仅可避免表面细孔的产生，还具有高强度的聚胺酯(PU)复合材料及其制备方法。
背景技术：
聚胺酯(PU)主要是由二异氰酸酯(Diisocyanates)单体与羟基化合物聚合而得， 其应用层面相当广泛，如涂料、汽车配件、合成皮和家具等，更因PU制品的隔热隔音效果良好，而应用于建筑隔音板和冷冻工业。经发泡处理的PU则常应用于坐垫、屋顶隔热板、隔间墙和门板等。一般坐垫的制作，是在模具内铺设一聚氯乙烯(PVC)皮革，并以真空泵使该PVC皮革紧贴模具内表面，接着在模具内灌注发泡PU以制备坐垫，然而，该坐垫为符合弹性及舒适性，此类产品不具备良好的刚性及强度。适合作为门板等硬质产品的发泡PU复合材料，主要是在发泡PU中设置强化材料以提高产品强度。如图4所示的公知PU复合材料结构及其制备方法的示意图，主要是在模具40内先放置强化材料45如木块，接着在该模具40内灌注发泡PU47，以制得PU复合材料。然而，为提升产品的强度，此种PU复合材料的成型过程使用高发泡密度的硬质PU，这样制得的PU复合材料表面会产生细孔48如针孔或气泡孔或缺料，需要人工加以修补，因而无法提高生产速度，且即便后续进行补土或粉饰等加工处理，仍难以达到高标准的质量要求。因此，如何提供一种PU复合材料及其制备方法，既能避免表面细孔的产生，减少后续加工处理，又能维持产品强度及提高生产速度，实为一重要课题。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺点，本发明提供一种聚胺酯(PU)复合材料的制备方法，其包括如下步骤提供一模具；于该模具的模腔内形成皮层，其中，该皮层的硬度为shore D 40至70 ；以及，于该具有皮层的模腔内，形成包覆有植入物的发泡体，其中，该发泡体是发泡PU，且该皮层的硬度大于该发泡体。在前述制备方法中，该包覆有植入物的发泡体的制备方法包括于该具有皮层的模具内设置植入物，以及填充发泡PU ；或者，可先混合该植入物和制备PU的反应物；以及于该具有皮层的模腔内形成发泡PU。如果预先混合植入物和发泡PU，则通常该植入物是粉体或颗粒。此外，在前述制备方法中，可以喷涂或灌注方式形成0. 05至IOmm的皮层。根据前述的制备方法，本发明揭示一种PU复合材料，其包括植入物；包覆该植入物的发泡体，其中，该发泡体是发泡PU ；以及形成于该发泡体表面(发泡体的至少一表面) 上的皮层，其中，该皮层的硬度为Shore D 40至70，且该皮层的硬度大于该发泡体。该PU复合材料中，该植入物是块体、片体、粉体或颗粒。由于本发明的PU复合材料具有皮层及发泡体，因此，可将作为发泡体的发泡PU的密度降低至0. 05至0. 9g/cm3。
通常，该发泡体的硬度为shore A 70至95。此外，该皮层选自PU、聚脲或二者。在前述PU复合材料中，该皮层除了可仅形成于发泡体一侧表面上外，该皮层可形成于该发泡体的两相对表面上，或者该皮层包覆该发泡体所有表面。因此，本发明PU复合材料及其制备方法主要是先在模具内形成质地较硬的皮层， 而使用如PU或聚脲材质作为皮层不仅可轻易制作出极真仿木质地，后续形成的发泡体，也可采用密度较低的发泡PU，而不会降低最终产品的强度，再搭配植入物的置入，可维持甚至提高PU复合材料的强度。此外，先在模具内形成皮层，更可避免产品表面产生细孔或裂痕， 无须进行补土及磨平或粉饰等事倍功半的加工处理。
图IA至IC是本发明PU复合材料及其制备方法的示意图，其中，图1B，是图IB的立体示意图；图2是本发明PU复合材料第二实施例的示意图；图3是本发明PU复合材料第三实施例的示意图；以及图4是公知PU复合材料结构及其制备方法的示意图。
具体实施例方式以下是藉由特定的具体实施例说明本发明，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易了解本发明的其它优点与功效。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供本领域技术人员的了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上、下”、“内”及“一”等的用语，也仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。请参阅图IA至1C，其为本发明的PU复合材料的制备方法的示意图。如图IA所示，提供一模具10，可包括上模IOa及下模IOb ；以及于该模具10的模腔IOc内以喷涂或灌注方式形成皮层13。实际制作上可依不同需求在模具10的模腔IOc 内的至少一表面形成皮层13，优选在模具10内两两相对表面形成皮层13，最优选模具10 所有内缘形成皮层13。通常，前述至少一表面是指最终产品须经常接触或受力的表面，于该表面形成皮层13可获得较佳的外观及机械强度。此外，该皮层是未发泡的PU，且该皮层的硬度为shore D 40至70。当然，该皮层还可包括其它聚合物，例如聚脲。不过，仍优选硬度为shore D 40至70的PU，且皮层的厚度为0. 05至10mm。如图IB及1B’所示，于该具有皮层13的模腔IOc内，形成包覆植入物15的发泡体17，其中，该发泡体17是发泡PU，且该发泡体17的硬度为shore A 70至95，以及该皮层13的硬度大于该发泡体17。而且，该发泡体17的硬度shore A优选80至95，并更优选 85至95。在本图所示的实施方式中，首先于该具有皮层13的模具10内设置植入物15 ；接着再填充发泡PU ；最后密合上模IOa及下模IOb即可得到本发明的PU复合材料。在此实施例中，模具具有支撑体19，以供该植入物15置于其上，使发泡体17得以包覆植入物15。 此外，体积较大的植入物的实例包括块体及片体等，其中，该块体及片体可具有各种外型， 不论实心、空心或其它结构均可依据需求及应用的产品而选择，例如，可采用框架式或骨干式的植入物。本发明也未限制植入物的材质，该植入物可为木材、压合木材(中密度纤维板 (Medium Density Fiberboard，MDF))、塑料板、塑料发泡板、金属、玻璃纤维或防火材料如石棉板。具体而言，若有轻量化的需求则可添加或增加玻璃纤维，而使用金属植入物则具有防盗功能。在本发明中，发泡体主要是使用硬质发泡PU，通常，其制备方法是在发泡剂如水的存在下，使如聚丙二醇的聚醚聚合物或聚酯聚合物、与聚异氰酸酯(polymeric isocyanates)进行反应，反应期间产生二氧化碳则可得到硬质PU发泡体。此外，其它可用于本发明的发泡PU及其制备方法，并不限于前述说明内容，亦可选择其它适合的硬质发泡 PU。如图IC所示，另一发泡体制备方法的实施方式中，若该植入物是粉体或颗粒等较细微的植入物，则先使该植入物15与制备PU的反应物混合，即与聚醚聚合物或聚酯聚合物进行混合后，再与聚异氰酸酯进行混合，再灌注于该具有皮层13的模具10内而填充，以形成PU发泡体17。透过前述方式制备的PU复合材料，其发泡体的密度可降低至0. 05至0. 9g/cm3。密度范围优选0. 08至0. 5g/cm3,更优选0. 1至0. 3g/cm3。较低的密度有利于控制发泡PU在模具内的填充状况，并降低制作成本。最后自该模具中取出表面覆有皮层的发泡体即可得到本发明PU复合材料。如图IC所示，依据前述制备方法，本发明还揭示一种PU复合材料，包括植入物 15 ；包覆该植入物15的发泡体17，其中，该发泡体17是发泡硬质PU ；以及形成于该发泡体 17表面(发泡体17的至少一表面)上的皮层13，其中，该皮层的硬度为shore D 40至70， 且该皮层13的硬度大于该发泡体17。在本发明PU复合材料中，该植入物是块体、片体、粉体或颗粒。该块体及片体可具有各种外型，不论实心、空心或其它结构均可依据需求及应用的产品而选择，例如，可采用框架式或骨干式的植入物。且本发明并未限制植入物的材质，该植入物可为木材、压合木材、塑料板、塑料发泡板、金属、玻璃纤维或防火材料如石棉板。具体而言，若有轻量化的需求则可添加或增加玻璃纤维，而使用金属植入物则具有防盗功能。参阅图2，其显示本发明的第二实施例的剖面示意图。本实施例与前述实施例所揭露的的制备方法大致相同，主要差异是在模具内缘两相对表面上形成皮层。如图所示，该植入物25可如前述实施例设置及变化，所得PU复合材料的该皮层23形成于该发泡体27的两相对表面上。参阅图3，其显示本发明的第三实施例的剖面示意图。本实施例与前述实施例所揭露的的制备方法大致相同，主要差异是在模具内缘所有表面上形成皮层。如图所示，该植入物35可如前述实施例设置及变化，所得PU复合材料的该皮层33包覆该发泡体37所有表面。本发明的PU复合材料可应用于各种领域，例如建材、家具、饰品、工具零件等，在建材方面可作为门板、隔板如隔间墙或隔音板以及仿木地板等，亦可作为各式家具，例如桌椅、床架或床板等。本发明PU复合材料及其制备方法主要是在模具内先形成质地较硬的皮层，而使用PU作为皮层不仅可轻易制作出极真仿木质地，后续形成的发泡体也可采用密度较低的发泡PU，而不会降低最终产品的强度，且由于皮层与发泡体均具有PU材质(或者皮层为聚脲)，因此，二者之间无需透过胶黏剂结合。再搭配植入物的置入，可维持甚至提高PU复合材料的强度。此外，先于模具内形成皮层，更可避免产品表面产生细孔或裂痕，无须进行补土及磨平或粉饰等事倍功半的加工处理。上述实施例仅在于例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与变化。 因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求所列。主要组件符号说明
10模具IOa上模
IOb下模13皮层
15植入物17发泡体
19支撑体23皮层
25植入物27发泡体
33皮层35植入物
37发泡体40模具
45强化材料47发泡PU
48细孔IOc模腔
权利要求
1.一种聚胺酯(PU)复合材料的制备方法，包括如下步骤 提供一模具；于该模具的模腔内形成皮层，其中，该皮层的硬度为Shore D 40至70 ； 以及于该具有皮层的模腔内，形成有包覆植入物的发泡体，其中，该发泡体是发泡PU，且该皮层的硬度大于该发泡体。
2.如权利要求1所述的制备方法，其中，制备该包覆有植入物的发泡体的方法包括于该具有皮层的模腔内设置植入物，以及填充发泡PU。
3.如权利要求1所述的制备方法，其中，制备该包覆植入物的发泡体的方法包括混合该植入物和制备PU的反应物，以及于该具有皮层的模具内形成发泡Pu。
4.如权利要求3所述的制备方法，其中，该植入物是粉体或颗粒。
5.如权利要求1所述的制备方法，其中，该发泡体的密度为0.05至0. 9g/cm3。
6.如权利要求1所述的制备方法，其中，该发泡体的硬度为shoreA 70至95。
7.如权利要求1所述的制备方法，其中，该皮层选自PU、聚脲或二者。
8.如权利要求1所述的制备方法，其中，该皮层的厚度为0.05至10mm。
9.如权利要求1所述的制备方法，其中，该植入物是块体、片体、粉体或颗粒。
10.如权利要求1所述的制备方法，其中，以喷涂或灌注方式形成皮层。
11.一种PU复合材料，包括 植入物；包覆所述植入物的发泡体，其中，所述发泡体是发泡PU ；以及形成于所述发泡体表面上的皮层，其中，所述皮层的硬度为shore D 40至70，且该皮层的硬度大于该发泡体。
12.如权利要求11所述的PU复合材料，其中，所述植入物是块体、片体、粉体或颗粒。
13.如权利要求11所述的PU复合材料，其中，所述发泡体的密度为0.05至0. 9g/cm3。
14.如权利要求11所述的PU复合材料，其中，所述发泡体的硬度为shoreA 70至95。
15.如权利要求11所述的PU复合材料，其中，所述皮层选自PU、聚脲或二者。
16.如权利要求11所述的PU复合材料，其中，所述皮层的厚度为0.05至10mm。
17.如权利要求11所述的PU复合材料，其中，所述皮层形成于该发泡体的两相对表面上。
18.如权利要求11所述的PU复合材料，其中，所述皮层包覆该发泡体所有表面。
全文摘要
一种聚胺酯(PU)复合材料及其制备方法，该方法包括提供一模具；于该模具的模腔内形成皮层，其中，该皮层的硬度为shore D 40至70；以及，于该具有皮层的模具内形成包覆有植入物的发泡体，其中，该发泡体是发泡PU以及该皮层的硬度大于该发泡体。本发明PU复合材料表面覆有皮层，不仅能避免表面细孔的产生，减少后续加工处理，还能维持及提高产品强度。
文档编号B29C70/28GK102371683SQ20101026067
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月19日 优先权日2010年8月19日
发明者李启文, 郭添财 申请人:李启文, 郭添财