專利名稱：帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品及其生產方法
技術領域：
本發明涉及玻纖增強聚氨酯產品及其生產技術，特別涉及帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品及其生產方法。
背景技術：
帶有夾心的玻纖增強聚氨酯是一種復合材料，上下表面是玻璃纖維增強的聚氨酯材料，中間的夾心層是低密度的泡沫材料或者蜂窩紙。夾心層較低的密度，賦予產品優秀的輕量化效果，聚氨酯料發泡后浸沒上下表面的玻璃纖維，并與中間的夾心層粘接起來，使產品具有良好的剛性，所以這種新型的制品在行李箱地板、衣帽架、天窗遮陽板等汽車內飾件領域廣泛采用的材料。低密度泡沫強度較低，用其作為夾心材料生產的產品，受夾心層的影響，剛性不會很好。如果產品的剛性要求很高，可以采用高密度的泡沫材料，但是這樣一來就不能再體現出節約材料和減輕重量的效果。所以這種材質的應用僅限于強度要求不高的場合。蜂窩紙在垂直方向上具有很高的壓縮強度，以其作為夾心材料生產的產品，因為蜂窩紙的原因，剛性要高很多。當產品厚度大的時候，用蜂窩紙作為夾心材料可以生產出剛性極好的產品，所以在行李箱的承重地板上有很廣泛的應用。目前，市場上的帶有夾心的玻纖增強聚氨酯具有以下缺點 1、剛性小，尺寸穩定性差。天窗遮陽板類的產品受空間限制不能太厚，而且裝配到車頂上要求產品的重量很輕，與眾多零件配合需要有很好的尺寸穩定性。實際上，這三個要求時互相矛盾的，形狀穩定性的改善通常采用增加產品厚度和增加玻纖與組合料的用量來實現，這也必然導致產品的重量增加，特別是因為產品的厚度小，剛性降低，尺寸穩定性不好是天窗遮陽板的主要質量問題。為了提高產品的剛性和形狀穩定性，有很多天窗遮陽板采用了尾部翻邊的設計方案，以提高尾部的剛性，但是前部因為往往沒有足夠的空間設計翻邊，所以仍然面臨剛性不足的問題。沒有翻邊結構的天窗遮陽板，剛性一般通過采用瓦楞形的蜂窩、縮小蜂窩紙的孔徑、增加玻纖和聚氨酯料的用量來實現。這樣做無疑會增加生產成本，另一方面也會增加產品的重量，失去了夾心材料的輕量化優勢。蜂窩紙雖然有很高的壓縮強度，但是在受潮后壓縮強度大大下降，嚴重影響產品的剛性，限制了產品的應用。為了解決這一問題，表面的玻纖增強聚氨酯層必須作得很厚， 使之具有良好的密封性。這樣一來，會導致增加重量和成本增加的問題。2、表面脫層
在夾心結構聚氨酯產品的生產過程中，會發生化學反應產生大量的氣體，在產品內部形成很高的壓力。蜂窩紙夾心的產品，因為蜂窩紙與產品的粘接面積很小，會發生表層的玻纖增強聚氨酯層與蜂窩紙脫層的現象，造成廢品。低密度泡沫夾心的產品更容易出現問題， 因為低密度泡沫本身強度很低，在受到內壓的時候，上下表面的玻纖增強聚氨酯層向外膨脹，會從泡沫層中間撕裂成兩層，造成廢品。3、表面色差
在夾心結構聚氨酯產品的生產過程中，材料放在模具上之后，下表面的材料直接接觸模具，馬上開始加速反應，上表面的材料需要等到模具閉合之后才開始受熱，加速反應。因為下表面在沒有合模的情況下提前加速反應，聚氨酯料發生發泡和交聯反應之后并未深入玻纖內部，而是浮在玻纖之外，造成表面色差，并導致玻纖增強聚氨酯層與夾心層粘結不牢固。
發明內容
本發明的目的就是為了解決以上問題而提供一種具有良好剛性的帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品及其制備方法。本發明解決上述技術問題的技術方案如下它包括上、下兩玻纖增強聚氨酯層和由蜂窩紙或者低密度泡沫制成的夾心層，夾心層粘結在兩玻纖增強聚氨酯層之間，在其中一個玻纖增強聚氨酯層上設置有凹陷，上、下兩玻纖增強聚氨酯層通過該凹陷透過夾心層粘接在一起。本發明帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品用于天窗遮陽板等產品時，設置凹陷的一般為外部不可見的非可視面，而外部可見的可視面(需要貼合面料)保持原有的形狀不變。 本發明帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品的有益效果是，本發明帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品是在現有玻纖增強聚氨酯制品的一個表面上設置凹陷，因為這些凹陷把上、下兩玻纖增強聚氨酯層連接起來，低密度泡沫夾心的產品不會因為泡沫強度低而導致粘接不牢，蜂窩紙夾心的產品也不會因為蜂窩紙與表層接觸面積小而導致粘接不牢，該制品的整體剛性都會增加；采用本發明的方案，因為有很多凹陷把上、下兩層玻纖增強聚氨酯材料粘接在一起，具有很高的強度，所以在受到同樣的內壓時，產品脫層或分層的風險大大降低，減少了廢品的產生；蜂窩紙夾心的產品，即使蜂窩紙受潮失去強度，或者因蜂窩紙偏厚受壓彎曲， 產品本身的強度也不會受到很大影響，所以可降低了產品對存放、運輸、使用環境的濕度要求，擴大產品的應用范圍；低密度泡沫夾心的產品，因為產品的剛性主要是由玻纖增強聚氨酯構成的骨架提供，即使泡沫的強度很低，只要在成型過程中能夠把表層材料支撐起來，達到產品設定的厚度，產品也可以有很好的剛性，不再受低密度泡沫的強度影響，所以可利用更低密度的泡沫作夾心材料來降低成本。在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做以下改進。進一步的，凹陷的側壁為具有拔模角度的斜面，拔模角度為3 80度。進一步的，凹陷的拔模角度為30 60度。采用上述進一步技術方案的有益效果是，這些凹陷的側壁應該有一定的角度，角度太大(側壁平)，會使側壁的寬度大大增加，影響產品的剛性，角度太小(側壁陡)，會增加脫模的難度，影響側壁的成型性，發生缺料的缺陷，特別是玻纖的拉伸量大，側壁的強度會受到影響。在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。進一步的，凹陷區域的面積小于其所在的玻纖增強聚氨酯層表面積的一半。采用上述進一步技術方案的有益效果是，總體來講這些凹陷區域的面積應該小于玻纖增強聚氨酯層上未設置有凹陷的未減薄區域的面積，否則產品的剛性會降低。在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。進一步的，凹陷的寬度不小于玻纖增強聚氨酯層厚度的2倍，且不大于該制品總厚度的5倍。進一步的，凹陷的寬度為玻纖增強聚氨酯層厚度的5倍以上，且該制品總厚度的2 倍以下。采用上述進一步技術方案的有益效果是，這些凹陷應該有一定的寬度，不小于玻纖增強聚氨酯層厚度的2倍，最好在5倍以上，否則粘接強度不高，也不宜超過該制品厚度 5倍，最好在2倍以下，否則凹陷的區域面積過大，也會影響該制品的剛性。在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。進一步的，凹陷為圓形、橢圓形、多邊形或圓角多邊形，或者為與該制品跨度方向一致的條形，或者為覆蓋玻纖增強聚氨酯層表面的網格，或者為上述形狀的任意組合。采用上述進一步技術方案的有益效果是，這些凹陷的設置的分布要合理，應盡量避免在垂直于跨度方向上形成連續或基本連續的凹限，否則會影響產品的強度。這些凹陷可以圓形、橢圓形、多邊形、圓角多邊形，也可以是與該制品跨度方向一致的條形，或者覆蓋玻纖增強聚氨酯層表面的網格，以及上述形狀的組合。當這些凹陷呈條狀時，長長的凹陷的側壁大大提高了產品的剛性；當這些凹陷呈網格狀時，玻纖增強聚氨酯層已經形成比較結實的立體結構，縱橫各個方向的剛性都得到了增強。為了實現上述目的，本發明還提供了一種專用裝置，它包括由上模和下模組成的模具，下模上設置有與帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品上的凹陷相對應的凸起。本發明一種制備帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品的模具設備有益效果是，采用該模具設備制備本發明帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品，該凸起不僅提高了材料的剛性，而且改善了發泡成型過程中化學反應的均勻性。在本發明中，制備這種具有凹陷的聚氨酯產品，需要模具上設置與凹陷相對應的凸起，一般設置有凸起的模具作為下模。這些凸起與本發明帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品的凹陷相對應，具有平坦的頂部和合適的拔模角度， 凸起的頂部和根部具有合適的圓角，圓角的半徑最小可以達到0.5mm，最大可以達到該制品厚度的一半。材料放置到下模具上之后，合模時，只有凹陷部分的聚氨酯材料與模具的凸起部分接觸，提前加速反應，所以大部分區域是幾乎與上表面同時進入加速反應階段，不會產生大面積的表面色差，而且，上、下兩聚氨酯層粘結在一起，未設置凹陷的聚氨酯層發揮粘結作用即可保障粘接效果，不會因為凹陷底部材料的提前反應而導致粘接不良，由于凹陷部分低于產品的主平面，受光情況與主平面不同，所以即使凹陷底部發生顏色改變也不會明顯影響產品的外觀。本發明還提供了一種生產帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品的方法，包括如下步驟將噴涂或涂敷過聚氨酯料的兩層玻纖氈中間夾一層蜂窩紙或低密度泡沫后放入專用模具，所述模具上具有凸起的一側在下，模溫為10(T15(TC，保壓廣3分鐘后，取出，冷卻，即得到帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品。本發明一種帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品的生產方法的有益效果是，采用上述方法生產本發明具有夾心的玻纖增強聚氨酯制品，該制品具有良好的剛性，且表面色差減輕。
圖1為本發明具有夾心的玻纖增強聚氨酯制品的斷面結構示意圖； 圖2為本發明實施例1的結構示意圖3為本發明實施例2的結構示意圖； 圖4為本發明實施例3的結構示意圖； 圖5為本發明實施例4的結構示意圖； 圖6為本發明實施例5的結構示意圖； 圖7為本發明實施例6的結構示意圖； 圖8為本發明實施例7的結構示意圖； 圖9為本發明實施例8的結構示意圖； 附圖中，各標號所代表的部件列表如下
1上玻纖增強聚氨酯層，2下玻纖增強聚氨酯層，3夾心層，4凹陷，5未減薄區，6凹陷的側壁。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明進行說明。如圖1所示，一種帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品，其材料結構為三層，中間是夾心層3，夾心層3的材料可以是蜂窩紙，也可以是低密度泡沫，夾心層3的上下表面分別粘結上玻纖增強聚氨酯層1和下玻纖增強聚氨酯層2，下玻纖增強聚氨酯層2上設有凹陷4，該凹陷4將該制品分為凹陷區域和未減薄區5，在凹陷區域，夾層材料被壓縮，上、下兩玻纖增強聚氨酯層1，2透過夾心層3，通過凹陷4的底部而粘結在一起，以增強制品的剛性。該凹陷4的底部為平面，凹陷的側壁6有為具有拔模角度的斜面，拔模角度在3-80 度之間，最好為30-70度。凹陷區域的面積小于下玻纖增強聚氨酯層2表面積的一半，即凹陷4區域的面積小于未減薄區5的面積。凹陷4底部的厚度，應該根據玻纖增強聚氨酯層的用量和厚度來設定，確保上、下兩玻纖增強聚氨酯層1，2透過夾心層3粘接在一起，對于可壓縮性很大的大孔徑的蜂窩紙或者密度很低的泡沫，該厚度可以小于兩玻纖增強聚氨酯層厚度之和；對于可壓縮性較小的小孔徑蜂窩或瓦楞形蜂窩以及密度較高的泡沫，該厚度要考慮夾心層3材料壓縮之后的厚度。凹陷4應該有一定的寬度，其寬度值應不小于凹陷4所在的下玻纖增強聚氨酯層 2厚度的2倍，最好在5倍以上，否則粘接強度不高，也不宜超過該制品厚度5倍，最好在2 倍以下，否則凹陷4部分的面積過大，也會影響該制品的剛性。凹陷4的設置的分布要合理，應盡量避免在垂直于跨度方向上形成連續或基本連續的凹陷，否則會影響該制品的強度。凹陷4可以為圓形、橢圓形、多邊形、圓角多邊形，也可以是與該制品跨度方向一致的條形，或者覆蓋下玻纖增強聚氨酯層2表面的網格，以及上述形狀的任意組合。本發明帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品在用于天窗遮陽板等產品時，凹陷4 一般設置在產品的非可視面，而產品的外部可視面保持形狀不變。常用的帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品，其夾心層3采用蜂窩紙孔呈六邊形，蜂窩孔的邊長為4 10mm，原紙克重100160 g/m2，兩玻纖增強聚氨酯層材料采用30(T900g/m2 的短切玻纖氈，短切玻纖的長度為2(T80mm，玻纖氈的粘結劑為熱熔膠粉，聚氨酯組合料采用Bayer公司的BayI^eg系列組合料，聚氨酯料的噴涂量為40(Tl000g/m2。常見的天窗遮陽板，長度60(T800mm，寬度35(T500mm，厚度5 8mm，如果沒有翻邊， 弧度的變化在士3左右，很難控制在士 1以內。以下結合實施例和對照例，以一種天窗遮陽板為例來對本發明進行進一步的說明。對照例
一種天窗遮陽板，長度700mm，寬度400mm，厚度7mm，產品呈柱面，長度方向上的曲率半徑為10000mm，其夾心層3采用蜂窩紙孔呈六邊形，蜂窩孔的邊長為壙10mm，原紙克重 100^260 g/m2。采用兩層300g/m2的玻纖氈夾一層厚度7mm的蜂窩紙，兩個表面的玻纖氈上按照400g/m2的密度噴涂聚氨酯料，產品的非可視面所對應的模具在下，模溫120°C，保壓 2分鐘后，取出即得本發明帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品。生產出的該制品弧度會不一致，把該制品可視面朝下放置到平面上，測量其中心線上前側邊緣到平面的距離。理論值為 6mm,實際上最大值達到7. 5mm，最小值達到3. 2mm。以下實施例與對照例相比較，不改變制品的材料和工藝，僅僅在制品的非可視面設計凹陷4，各實施例中凹陷4的底部厚度一致，均為2mm，凹陷4的拔模角度相同，均為30度。實施例1
如圖2所示，帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品凹陷4為圓形，凹陷4底部的直徑為 50mm，凹陷4的拔模角度為30°，共設計8個凹陷4，其分布方式如圖2，均勻分布的圓形凹陷4，本實施例制品上凹陷4的存在增加了上、下兩層玻纖增強聚氨酯層之間的粘接強度。實施例2
如圖3所示，帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品凹陷4為矩形，凹陷4底部的矩形的長 60mm，寬40mm，矩形的四個角為圓角，圓角的半徑為5mm，凹陷4的拔模角度為30°，共設計 8個凹陷，其分布方式如圖3，均勻分布的矩形凹陷4，本實施例制品上凹陷4的存在增加了上、下兩層玻纖增強聚氨酯層1，2之間的粘接強度。實施例3
如圖4所示，帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品凹陷4為長條形，凹陷4長600mm，寬 IOmm,凹陷4的兩端為直徑IOmm的半圓，凹陷4的拔模角度為30°，共設計9個凹陷4，分布方式如圖4，本實施例帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品在橫向上具有極好的增強效果，但是縱向受凹陷4影響剛性降低。實施例4
如圖5所示，帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品凹陷4為矩形的網格狀，該網格覆蓋該制品的不可視層面，留下一個個矩形的未減薄區5，凹陷4的拔模角度為45°，未減薄區5的矩形區域長100mm，寬30mm，矩形的四個圓角的半徑都是10mm，以上未減薄區5矩形每行交錯排列，并在空檔處設計長度減小為40mm的矩形。凹陷4的分布方式如圖5，本實施例帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品橫向具有良好的剛性，縱向剛性受凹陷影響而降低。實施例5
如圖6所示，帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品凹陷4為菱形的網格狀凹陷4，該網格覆蓋該制品的非可視面，留下若干呈菱形的未減薄區5。凹陷4的拔模角度為45°，未減薄區 5的菱形區域對角線長100mm，菱形的四個圓角的半徑都是5mm(圖中未示出)。在菱形無法排布的邊緣處設置三角形的凹陷4，三角形的形狀和尺寸根據菱形邊緣處的形狀和大小確定。凹陷4的分布方式如圖6，本實施例帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品在縱橫兩個方向上具有良好的增強效果，網格密集，在夾心層3失效后仍具有良好的剛性，但是沿對角線方向受凹坑影響剛性較差。實施例6
如圖7所示，帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品凹陷4為六邊形的網格狀凹陷4，該網格覆蓋該制品的不可視層2表面，留下若干呈六邊形的未減薄區5。凹陷4的拔模角度為 45°，未減薄區5的六邊形區域邊長50mm，六邊形的六個角均為半徑5mm的圓角(圖中未示出)。在六邊形無法排布的邊緣處，根據空檔的形狀和大小設置多邊形的未減薄區5。凹陷 4的分布方式如圖7，本實施例帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品在各個方向上都具有良好的增強效果，網格密集，在夾心層3失效后仍具有良好的剛性和強度。實施例7
如圖8所示，帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品凹陷4為縱橫交錯的條形凹陷4，這些凹陷4交錯排列，避免在某一斷面上因為凹陷4的分布而削減該制品的剛性。凹陷4的長度為70mm，寬度為20mm，兩端為直徑20mm的半圓。凹陷4的拔模角度為30°，分布方式如圖 8，本實施例帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品在縱橫兩個方向上都具有良好的增強效果。實施例8
如圖9所示，帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品凹陷4為縱橫交錯的條形凹陷4，這些凹陷4交錯排列，避免在某一斷面上因為凹陷4的分布而削減該制品的剛性。凹陷4的長度為120mm，寬度為20mm，兩端為直徑20mm的半圓。凹陷4的拔模角度為30度，其分布方式如圖9，本實施例帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品在縱橫兩個方向上都具有良好的增強效^ ο將以上8個實施例和對照例的性能進行測試。弧度測量把該制品凹面朝下放置到平面上，測量下玻纖聚氨酯層2前側邊緣的中心到平面的距離。理論值為6mm，實際上最大值達到7. 5mm，最小值達到3. 2mm。受力變形是一個反映該制品剛性的指標，是把該制品凹面朝下放置在間距 680mm的兩個平面支撐上，在前側邊緣向下施加50N的力，該制品所產生的變形，變形越小， 剛性越好。浸濕后受力變形是一個反映產品剛性和耐水性的指標，是把該制品浸泡到水中， 浸沒到水平面以下100mm，經過M小時后取出，直接測量剛性得到的結果。變形越小，產品的剛性和耐水性越好。測試結構如表1所示。表1實施例1-8帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品與對照例的性能對比交錯的長條形凹陷增強方案時，可以得到耐水性優異的產品。 以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品，它包括上、下兩層玻纖增強聚氨酯層、由蜂窩紙或者低密度泡沫制成的夾心層，所述夾心層粘結在兩層玻纖增強聚氨酯層之間，其特征在于在其中一個玻纖增強聚氨酯層上設置有凹陷；上、下兩玻纖增強聚氨酯層通過該凹陷透過夾心層粘接在一起。
2.根據權利要求1所述的一種帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品，其特征在于所述凹陷的側壁為具有拔模角度的斜面，所述拔模角度為3 80度。
3.根據權利要求2所述的一種帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品，其特征在于所述凹陷的拔模角度為30 60度。
4.根據權利要求1所述的一種帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品，其特征在于所述凹陷區域的面積小于其所在的玻纖增強聚氨酯層表面積的一半。
5.根據權利要求1所述的一種帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品，其特征在于所述凹陷的寬度不小于玻纖增強聚氨酯層厚度的2倍，且不大于該制品總厚度的5倍。
6.根據權利要求5所述的一種帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品，其特征在于所述凹陷的寬度為玻纖增強聚氨酯層的5倍以上，且該制品總厚度的2倍以下。
7.根據權利要求1至6任一項所述的一種帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品，其特征在于所述凹陷為圓形、橢圓形、多邊形或圓角多邊形，或者為與該制品跨度方向一致的條形， 或者為覆蓋玻纖增強聚氨酯層表面的網格，或者為上述形狀的任意組合。
8.一種制備如權利要求1至7任一項所述的帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品的專用設備，它包括由上模和下模組成的模具，其特征在于所述下模上設置有與帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品上的凹陷相對應的凸起。
9.一種制備如權利要求1至7任一項所述的帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品的生產方法，其特征在于，它包括以下步驟將噴涂或涂敷過聚氨酯料的兩層玻纖氈中間夾一層蜂窩紙或低密度泡沫后放入如權利要求8所述的模具，所述模具上具有凸起的一側在下，模溫為10(T150°C，保壓廣3分鐘后，取出，冷卻，即得到帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品。
10.一種天窗遮陽板，其特征在于它由權利要求1至7任一項所述的帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品制得。
全文摘要
本發明公開了一種帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品，包括上、下兩玻纖增強聚氨酯層、由蜂窩紙或者低密度泡沫制成的夾心層，夾心層粘結在兩玻纖增強聚氨酯層之間，在其中一個玻纖增強聚氨酯層上設置有凹陷，上、下兩玻纖增強聚氨酯層通過該凹陷透過夾心層粘接在一起。本發明帶有夾心的玻纖增強聚氨酯制品是在產品的不可視層表面上設置凹陷，使上下表面的玻纖增強聚氨酯透過夾心層粘接起來，增強產品的剛性。
文檔編號B60J7/00GK102152517SQ20101059152
公開日2011年8月17日 申請日期2010年12月16日 優先權日2010年12月16日
發明者于兆漢, 朱維珍, 李海帆 申請人:煙臺正海汽車內飾件有限公司