一种具有二次发泡功能的pu发泡体的制作方法

文档序号:8439739阅读:915来源:国知局
一种具有二次发泡功能的pu发泡体的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种PU发泡制品,尤其涉及一种具有二次发泡功能的发泡体。
【背景技术】
[0002]PU发泡制品,其制造工艺非常成熟,其运用范围非常广泛,主要有以下几个领域:
[0003]海绵及软包装:属软泡,其密度一般为15-80克/升;
[0004]隔热保温:如冰箱、冷柜、冷库及隔热瓦等,其硬度在软硬泡之间,其密度一般为30-100 克 / 升;
[0005]装饰材料:近年来各种仿木、仿石的装饰材料不断涌现;
[0006]不饱和树脂纤维制品成型前的内结构支撑体:如船艇以及各种纤维制品成型前的内结构支撑,要求为具有一定物理强度的硬泡,其密度一般为40-200克/升。
[0007]碳纤维热压成型工艺的辅助内芯:把碳纤维环氧预浸布包在PU内芯外,然后入模具热压成型。
[0008]在碳纤维诸多的成型工艺中,碳纤维环氧预浸布的热压成型工艺具有最高的纤维强度转化率,其制成品具有其他工艺不可比拟的强度。因此,只要条件许可(比如制成品外型比较规则且需要得模具不是非常巨大),一般选择碳纤维热压成型工艺。
[0009]目前大部分的碳纤维热压成型工艺为内充气式,但若制成品外观的形状不规则,则必须先制造成型内芯,然后在内芯外贴碳纤维环氧预浸布,再进入模具加热成型。
[0010]目前主要的内芯材质及其优缺点如下:
[0011]EPS(发泡苯乙烯):成本低,但加热后会回缩融化,因此只起辅助作用,要在其外边套尼龙管再充气成型,其典型的运用在碳纤维自行车车架及轮圈。
[0012]传统的PU发泡:加热后会有轻微的膨胀(不到2%),勉强可用,但效果不好,不能做闻强度闻精度的物品。
[0013]PMI (即聚甲基丙烯酸亚胺发泡体):要从德国进口(国产不成熟),价格昂贵,因成本的限制,目前只在航天航空及军用品上使用。
[0014]以上三种材料是目前最常用的内芯发泡体,但仍各自有明显的缺点,本发明的目的就是开发出新的内芯,解决目前碳成型内芯的缺点。其二次发泡的原理如下:
[0015]假定黑白料及发泡微粉的比重都为lg/ml (实际也差不多),在发泡的黑白料中加入5%的发泡微粉,经一次发泡后,其比重变为0.lg/ml (即一次发泡其体积放大10倍);再假定发泡微粉经加热后发泡倍率为50倍(一般为40-80倍),则发泡微粉二次发泡对已一次发泡后整个体积的贡献率为:5% *50/10 = 25%。
[0016]实际上,对尺寸较大(其单向的内径尺寸超过50mm)的内芯而言,10%的发泡率既能贡献出5mm的发泡尺寸,对外模热压的碳成型制品既能取得良好的效果;25%的发泡率其使用效果更好,可以达到任何尺寸的外模热压成型发泡内芯的要求。
[0017]当然,考虑到操作的便利、成本的以及机台模具的承受强度,二次发泡的倍率控制在10-25%之间比较理想,也就是理想的二次发泡微粉添加量为2-5%。

【发明内容】

[0018]本发明要解决的技术问题在于,针对现有碳纤维热压成型内芯材料上的缺陷,提供了一种新的发泡内芯,其具有操作便利,制成品重量低且强度高,成本低等优点,具有非常广阔的运用前景。
[0019]本发明采用如下技术方案:在普通的PU发泡原料(含白料和黑料两组分)中添加发泡剂,发泡剂在黑料或白料内搅拌均匀后,经正常的PU发泡工艺在模具内一次发泡成型。
[0020]上述普通的PU发泡原料其主要成分为:聚氨酯(俗称黑料)和多元醇(俗称白料),其一次发泡后的比重一般为40-200克/升。
[0021]上述均匀混在一次发泡体内的发泡剂经加热后发泡,发泡剂可为发泡微粉或其他发泡剂,其发泡温度为80—25(TC ;发泡倍率40-200倍。
[0022]上述发泡微粉在整个体系中的添加量为1_10%,其PU内芯的二次发泡的倍率为4-50%。
[0023]本发明产品可作为碳纤维或玻璃纤维热压成型的内芯,为碳纤维或玻璃纤维的加工成型提供了一种新的工艺,具有极其广阔的运用前景,并且具有操作便利,制成品重量低且强度高,成本低等优点。
【附图说明】
[0024]图1为一次发泡后PU内芯块的结构不意图;
[0025]图2为本发明入模加热前的结构示意图;
[0026]图3为本发明入模加热后的结构示意图。
[0027]以上图中:1_一次发泡后的PU内芯块;2-PU发泡一次后的气孔;3_未发泡的发泡剂;4_碳纤维或玻璃纤维环氧预浸布;5-模具(包括上模和下模);6-空隙;7_发泡后的发泡剂。
【具体实施方式】
[0028]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0029]本发明的基本原理为:把发泡剂均匀地分散到发泡原料中,经—次发泡后,均匀地分散到PU发泡内芯中。I3U发泡内芯经加热后,PU内芯内的发泡剂开始发泡(对PU内芯而言,是二次发泡)。
[0030]具有二次发泡功能的内芯外包碳纤维或玻璃纤维环氧预浸布后,进入模具加热。发泡PU内芯内的发泡剂经加热后开始发泡产生非常强大的膨胀力,挤压包在发泡内芯外的碳纤维环氧预浸布,使各层之间的碳纤维和环氧树脂紧密结合,并使碳纤维或玻璃纤维布充分地填充模具内腔,极大提升了碳纤维制品的强度及品质,如图1-3所示。
[0031]本发明产品的生产方法包含如下步骤:
[0032](I)把发泡剂混入PU发泡原料中
[0033]根据碳纤维或玻璃纤维环氧预浸布的固化反应温度要求,以及对二次发泡倍率的需求,选择不同反应温度的发泡剂及添加比例。
[0034]发泡剂可加到PU的白料或黑料之中,必须混合均匀;混合调配之后,PU发泡树脂的粘度必须适中,以利于后续操作。
[0035]本发明的优选的条件是:发泡剂为发泡微粉,其起泡反应温度为80-250度。
[0036](2) PU发泡成型
[0037]根据配方的设定,通过灌注机或双组分喷枪或人工搅拌的方法把已混入发泡剂的黑料和白料混合,倒入模具内经发泡成型即得本发明的产品。
[0038]PU发泡理想的模具为钢模或铝合金模,塑胶模亦可。
[0039]PU发泡成型的理想温度为40_50°C。
[0040]一次发泡后的比重在40-200克/升,理想的比重为60-100克/升。
[0041](3)整修及表面清洁
[0042]发泡内芯在使用之前必须先整修(主要是削毛边)以及表面处理的工作(主要是去除脱模剂),整修后的PU发泡内芯即可使用。
[0043]本发明的产品可极大拓展了碳纤维或玻璃纤维环氧树脂预浸布的应用范围,可广泛应用在以下行业:
[0044]碳纤维汽车车厢的制造;
[0045]各种板材、家具及航空座椅;
[0046]安防用品:头盔、防弹背心及盾牌;
[0047]各种外型不规则产品(含各种体育用品)的制造等;
[0048]以及航天航空及军品行业。
[0049]为了更好地说明PU 二次发泡内芯的应用,下面举三个实施案列:
[0050]实施例一:碳纤维平板的制造
[0051]碳纤维平板制造一直是碳纤维成型业界的难题,若按传统的热压工艺,其制造出的碳纤维平板因其重量太重、成本太高等问题市场难以接受。
[0052]把经一次发泡好的具有二次发泡功能的发泡板材外包裹碳纤维预浸环氧树脂布,直接进入平板模具内加热发泡成型。
[0053]经此工艺制造出的碳纤维平板具有成本低、重量轻,强度高、隔热隔音好、不易变形、耐水泡、防虫蛀等优点,在高档家具、建筑装修、船艇飞机等行业具有广泛的运用前景。
[0054]实施例二:碳纤维自行车轮圈的制造
[0055]先制造轮圈PU发泡模具,经正常的程序生产具有二次发泡能力的发泡轮圈内芯,内芯经整修后在外面直接包裹碳纤维环氧预浸布,然后进入轮圈成型模内加热成型。
[0056]用此种方法制作碳纤维轮圈,相对于目前内EPS辅助内芯外套尼龙风管充气热压的方法,具有工艺简单、效率高、制品成功率、制成品性能稳定且成本低等优点。
[0057]实施例三:碳纤维汽车车厢的制造
[0058]在碳纤维成型行业,汽车车厢的制造是非常困难的,其主要的难点在于:因制成品体积巨大,按传统的热压方式,其模具及机台等投入巨大、生产效率及良品率都低,其成本非常高昂,目前能承受其成本的只有国外的那些超高级跑车。
[0059]若利用具有二次发泡功能的发泡内芯(板),则可对汽车车厢分解,分别发泡成型内芯,然后再把PU发泡内芯粘合,依托一些简单的预型模具,在其外面根据强度的需要包裹碳纤维环氧预浸布,然后进入模、锁紧模具、加热利用其内发泡能力成型。
[0060]因为I3U发泡内芯具有加热后二次发泡的功能,所以就可省去大型成型机台,其模具也相对简单,可设计成可分解、可锁紧、可加热的模具即可。
[0061]经此工艺制造出的碳纤维汽车车厢具有成本较低、重量轻、强度高、耐用、隔热性好、环保节能等优点。
【主权项】
1.一种具有二次发泡功能的I3U发泡体,其特征在于,其原料为发泡原料以及加热发泡型的发泡剂,发泡剂在发泡之前均匀地混入黑料或白料内,其添加量为重量比1-10%,PU发泡原料包括聚氨酯、多元醇,聚氨酯即为黑料,多元醇即为白料。
2.根据权利要求1所述的具有二次发泡功能的PU发泡体,其特征在于,所述加热发泡型的发泡剂为物理发泡微粉或其他化学发泡剂。
3.根据权利要求1所述的具有二次发泡功能的PU发泡体,其特征在于,其通过手工、PU灌注机台或喷枪在模具内发泡而成,发泡模具材质可为钢、铝合金或塑料。
4.根据权利要求1所述的具有二次发泡功能的PU发泡体,其特征在于,其一次发泡后的比重在40-200克/升。
5.根据权利要求1所述的具有二次发泡功能的PU发泡体,其特征在于,其二次发泡的温度为80°C _250°C,发泡剂经加热后的发泡倍率为40-200倍,PU发泡体经加热后二次发泡倍率为4-50%。
【专利摘要】本发明公开了一种具有二次发泡功能的PU发泡体,其原料为:PU发泡原料以及加热发泡型的发泡剂,发泡剂在发泡之前均匀地混入黑料或白料内。本发明产品可作为碳纤维或玻璃纤维热压成型的内芯,为碳纤维或玻璃纤维的加工成型提供了一种新的工艺,具有极其广阔的运用前景,并且具有操作便利,制成品重量低且强度高,成本低等优点。
【IPC分类】B29C44-12, B29C44-08
【公开号】CN104760179
【申请号】CN201410028885
【发明人】杨贤斌
【申请人】杨贤斌
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2014年1月8日
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