一种高克重高强度的全胶膜聚氨酯复合板及其制备方法
【技术领域】
[0001] 该发明涉及聚氨酯复合板的复合工艺，具体涉及一种汽车内饰用高克重高强度聚 氨酯复合板及其使用全胶膜复合的制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚氨酯复合板(简称PU复合板)具有质轻、隔热效果好、吸音良好、韧性好等特点， 近些年广泛应用于汽车顶棚、天窗滑盖等汽车内饰的制备。
[0003] 现常见的PU复合板复合工艺按粘结材料形态不同可分为胶粉法和胶膜法。胶粉 法：即采用粉状的粘结材料，普遍使用于高克重的PU复合板（>900g/m 2)，胶膜法：即采用膜 状的粘结材料，普遍使用于低克重的PU复合板（< 900g/m2)。目前公布的相关专利中PU复合 板的制备工艺主要有以下两类：
[0004] (1)胶粉法：以专利CN101367287中所涉及的工艺为例，即先将短切玻纤和热熔胶 粉经热压制得胶玻布，随后自下而上依次放卷、叠放、平铺胶玻布和粘结膜，接着放置PU硬 泡板，再在PU硬泡板表面依次放卷、叠放、平铺粘结膜、胶玻布和热熔胶膜，经热压复合后得 到PU多层复合板。由于在复合胶玻布时部分玻纤已被胶粉预浸润，有助于提高玻纤和玻纤 之间的结合强度，因此所得产品的刚性强，但此法生产效率不高，且由于采用热熔胶粉，容 易产生扬粉问题导致生产环境恶劣。粉尘容易掉落到生产设备里去，容易形成静电损坏设 备。胶粉法都需要先制得胶玻布，即需要二步法才能制备PU复合板，生产效率低。
[0005] (2)胶膜法：以专利CN 103101256中所涉及的工艺为例，即自下而上依次叠合的底 部面料、胶膜型纤维毡、PU泡板、胶膜型纤维毡及网状热熔胶膜复合而成。其工艺特点是避 免了使用胶粉带来的粉尘污染问题，但该工艺是用来制备轻量化的PU复合板，没有涵盖当 前高克重的PU复合板的生产。
[0006] 高克重的PU复合板所含的玻纤量较高，玻纤与玻纤之间重叠较密，若选择胶膜法 生产，采用普通的低熔指的热熔胶膜，胶膜融化后流动性差，胶膜无法流到玻纤重叠处，无 法使玻纤浸润完全，会造成复合板的分层。因此一般生产高克重的PU复合板需要选择胶粉 法。
[0007] 现国内汽车市场顶棚运用量大的主要还是高克重的PU复合板材。虽然轻量化的PU 复合板是社会发展的趋势，但其弯曲强度和拉伸强度远低于高克重的PU复合板材，其成型 完后的顶棚刚性、强度不如高克重的PU复合板，在搬运及装车过程中容易折断。以SUV和卡 车为例，其顶棚成型深度大，顶棚尺寸大，如果使用轻量化的PU复合板生产，成型过程中容 易出现拉裂问题，顶棚在操作过程以及装配过程中容易出现折断的问题。所以复杂的汽车 顶棚、面积大的汽车顶棚以及成型复杂的汽车顶棚还是需要使用高克重的PU复合板材。
【发明内容】
[0008] 针对上述现有技术中PU复合板生产工艺及成型工艺中存在的不足，本发明提供了 一种高克重、高强度的汽车顶棚用全胶膜PU复合板及其生产工艺，使用全胶膜工艺，不但避 免了使用胶粉带来的粉尘污染问题，改善了胶膜对玻纤的浸润性，而且实现了高克重复合 板的一步法生产，从而提高了产品的生产效率，保证了产品的刚性与剥离强度。
[0009] 本发明是通过以下技术方案来实现的：
[0010] 本发明公开了一种高克重高强度PU复合板，所述的PU复合板由自下而上的无纺 布、热熔胶膜、玻璃纤维、热熔胶膜、PU泡板、热熔胶膜、玻璃纤维、热熔胶膜、面料粘结胶膜 复合组成。
[0011]作为进一步地改进，本发明所述的热熔胶膜是聚乙烯、改性聚乙烯、乙烯丙烯共聚 物、聚丙烯、改性聚丙烯中的一种胶膜或几种的共混膜，胶膜克重CV值< 7%，共混膜的克重 为40~150g/m2。
[0012] 作为进一步地改进，本发明所述的无纺布是30~110g/m2的热乳无纺布或水刺无 纺布。无纺布克重低于30g/m 2时，容易出现渗胶问题;无纺布克重高于110g/m2时，无纺布性 能过剩，造成成本浪费。
[0013] 作为进一步地改进，本发明所述的玻璃纤维材料:单丝直径13-19μπι、线密度2400 ±144tex、分束率5分束~16分束。玻璃纤维分束率高于16分束，相同克重所需的玻纤根数 越多，玻纤分散的越密，玻纤跟玻纤之间的交叉点重叠更密，重叠处热熔胶更不容易流进 去，更不利于胶膜的浸润。玻璃纤维分束率低于5分束，单位面积里的玻纤根数少，玻璃纤维 的交织密度不够，最后得到的聚氨酯复合板刚性差。
[0014] 本发明还公开了一种高克重高强度复合板的制备方法，具体步骤如下：
[0015]在复合机的履带上自下而上依次放卷、平铺、叠放无纺布、热熔胶膜、玻璃纤维、热 熔胶膜，随后放置PU泡板，再在PU光板上方自下而上依次放卷、平铺、叠放热熔胶膜、玻璃纤 维、热熔胶膜和面料粘结胶膜，并在170~235°C、0~lOMPa平板热压复合、中间小压辊热压 复合、平板加压冷却、切割，得到高克重、高强度的汽车顶棚用PU复合板。
[0016]作为进一步地改进，本发明所述的热恪胶膜恪融指数在25~50g/10min。恪指低于 25g/10min在复合时胶膜的流动性差与玻璃纤维的结合浸润效果不好；熔指高于50g/ lOmin，胶膜在高温状态下流动性过好，容易出现下渗的状态，和玻璃纤维的结合也不好，而 且会出现背面无纺布渗胶的现象。
[0017] 作为进一步地改进，本发明所述的热熔胶膜熔点在120~140°C。熔点低于120°C， 不能满足顶棚高温试验的要求;熔点高于140°C，生产PU复合板时会加大胶膜融化所需要的 热量和时间，影响生产效率。
[0018] 作为进一步地改进，本发明所述热熔胶膜的熔体强度为0.18~0.3N。通过提高胶 膜分子量或通过几种胶膜共混，扩大分子量分布，使胶膜分子结构产生分支结构特别是长 支链结构，来拓宽熔程。例如:在HDPE中加入PP填料进行共混，在熔融情况下两者分子间会 产生一定的相互的作用，这些相互作用可以起到物理交联点的作用，使HDPE大分子间的滑 移变得相对困难，从而提高HDPE的熔体强度。胶膜熔体强度低于0.18N，热熔胶膜在高温高 压下处于水流状态，热熔胶膜会往下渗，致使表层玻璃纤维缺胶。
[0019] 作为进一步地改进，本发明所述的胶膜和玻璃纤维的质量配比可以是W(胶膜）：W (玻纤）= 1:1~1:2。当比例低于1:1时，最后得到的聚氨酯复合板刚性不足；当比例高于1:2 时，胶的含量不足，会使玻璃纤维的浸润不充分，容易造成分层的现象。
[0020] 作为进一步地改进，本发明所述的中间小压辊包括处于复合机上加热段与上冷却 段中间的上金属辊和处于复合机下加热段与下冷却段中间下金属辊，辊内充导热油，导热 油温度：0~230°C，中间小压辊可以上下调节高度，小辊间隙和加热板间隙的高度差：0~ 4mm，压力为:0~15MPa。中间小压辊是一个处于复合机加热段与冷却段中间的一个小辊，上 下各一个，呈对称分布，随复合机的复合速度一起做圆周转动。在复合的过程中，热熔胶膜 经过加热段处加热，热熔胶膜处于熔融状态，在经过小压辊的时候，由于高度差的关系，材 料在该处时受到一定的挤压作用力，能促进胶膜浸润到玻璃纤维交叉重叠处去，保证玻璃 纤维交叉重叠处都能充分的被胶膜包覆、浸润，增强玻璃纤维之间的结合凝聚，提高聚氨酯 复合板各层之间的剥离力，有助于提高PU复合板的强度和刚性。
[0021]采用本发明的有益效果如下：
[0022] 1、本发明提出了一种胶膜法的高克重的复合板的结构及其生产方法，实现了高 克重PU复合板的一步法的生产，提高了生产效率。
[0023] 2、本发明提出了一种生产高克重PU复合板的热熔胶膜，解决了传统PU复合板用胶 膜熔融指数低、玻璃纤维浸润性差的缺点。用本发明所述的热熔胶膜代替胶粉生产高克重 PU复合板，解决了传统高克重PU复合板只能使用胶粉生产的难题，避免了使用胶粉生产所 带来的环境污染和对设备的危害。
[0024] 3、本发明提出了一种使用小压辊生产的工艺，有利于热熔胶膜渗透到玻璃纤维中 间交叉重叠处去，有助于玻璃纤维的浸润作用，有助于提高PU复合板的剥离力、弯曲强度和 刚性，优化了 PU复合板的生产方法。
[0025] 4、本发明生产的PU复合板是采用胶膜法的，胶膜相比于胶粉，胶膜具有一定的刚 性，用胶膜制得的PU复合板要比胶粉的具有更好的强度和刚性。
[0026] 5、本发明提出了使用热熔胶膜代替胶粉生产高克重PU复合板，胶膜克重均匀，克 重CV值< 7%，有效的解决了使用胶粉法时局部撒粉过量的问题，胶膜比胶粉跟平整光滑， 成型后降低了顶棚的表面问题不良率。
【附图说明】
[0027]图1为高克重高强度复合板的结构示意图；
[0028]图2为小压辑位置示意图；
[0029]图3为小压辊工作时示意图。
[0030]图中，1是面料粘结膜，2是热熔胶膜，3是玻璃纤维，4是PU光板，5是无纺布，6是加 热段、7是冷却段、8是小压辊，A是上下中间小压辊之间的距离，B是上下平板加热板之间的 距离。
【具体实施方式】
[0031] 图1为高克重高强度PU复合板的结构示意图，PU复合板由自下而上的无纺布5、热 熔胶膜2、玻璃纤维3、热熔胶膜2、PU光板4、热熔胶膜2、玻璃纤维3、热熔胶膜2、面料粘结膜1 复合组成。
[0032] 图2为小压辊8位置示意图；图3为小压辊8工作时示意图。小压辊8包括处于复合机