專利名稱：覆蓋有整體鑄塑光穩(wěn)定包覆材料的汽車內(nèi)飾制件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所屬領(lǐng)域本發(fā)明涉及包括安裝在汽車上構(gòu)成車輛部分內(nèi)飾的板狀構(gòu)件的汽車內(nèi)飾制件，本發(fā)明尤其涉及諸如儀表板、車門板和雜物箱箱門等的汽車內(nèi)飾制件。本發(fā)明還涉及制造上述汽車內(nèi)飾制件的方法。
相關(guān)技術(shù)說明汽車內(nèi)飾制件(如儀表板、車門板、扶手、頭枕、地板托架、膝墊及雜物箱箱門)一般是通過在安裝于車體內(nèi)的剛性基體上覆蓋柔軟的裝飾性包覆材料而制成的，裝飾性包覆材料與剛性基體之間充填有微孔聚氨酯。裝飾性包覆材料通常被賦予預(yù)定織構(gòu)和顏色以便盡量模仿真皮外觀和手感。
覆蓋有鑄塑聚合物包覆材料(如聚氯乙烯(“PVC”)包覆材料)的合成材料自承性汽車內(nèi)飾制件的制造在技術(shù)上是已知的，并已公開在例如美國專利4562025、4621995、4623503、4923657和5484273中。
根據(jù)這些公開內(nèi)容所述，熱塑性固狀PVC包覆材料是由糊料搪塑或滾鑄PVC制造的，而糊料搪塑或滾塑PVC可通過將增塑溶膠導(dǎo)入金屬模具中或使PVC干粉在金屬模具中滾翻，直至物料沿溫?zé)岬哪＞弑砻嫘纬赡z狀態(tài)，然后經(jīng)加熱至熔融，再經(jīng)冷卻而成的。
然而，就工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)而言，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，根據(jù)上述公開內(nèi)容中所述常規(guī)技術(shù)制造的PVC包覆材料中必須包含幾種化學(xué)添加劑。之所以要添加這些化學(xué)添加劑至少有如下幾個(gè)原因?yàn)榱耸巩a(chǎn)品具有在使用過程中均勻地老化均一的裝飾性外觀；為了防止包覆材料在制造過程中和使用期間經(jīng)受過高溫度時(shí)發(fā)生降解；為了防止揮發(fā)性成分和遷移性成分的分子分離在制造的熔融過程中和長期暴露在高溫環(huán)境中(這在一般使用過程中是經(jīng)常遇到的)發(fā)生揮發(fā)和遷移所引起的表面外觀不均勻，而應(yīng)使包覆材料中各成分充分結(jié)合。
雖然這些可能包括熱穩(wěn)定劑、紫外光穩(wěn)定劑及增塑劑在內(nèi)的添加劑可起到上述有益功能的作用，但添加劑也會(huì)有損于制得的包覆材料的外觀。例如，在采用有關(guān)技術(shù)公開內(nèi)容中介紹的滾鑄法的生產(chǎn)過程中，這類化學(xué)添加劑中的某些添加劑在模具表面上出現(xiàn)聚集和沉積的現(xiàn)象并非少見。這種沉積物會(huì)使鑄塑材料不能完全填入模具表面紋理的縫隙內(nèi)，因而使包覆材料的外表面不能完整地復(fù)制模具表面的紋理構(gòu)形，并且會(huì)在包覆材料表面產(chǎn)生局部光亮的斑點(diǎn)。因此，如果在生產(chǎn)過程中不經(jīng)常清洗模具，就難以在一致的基礎(chǔ)上得到顏色和光澤均勻一致的外觀。然而，在包覆材料脫模后，對(duì)模具表面進(jìn)行定期清洗需要額外時(shí)間，這就會(huì)帶來生產(chǎn)率的下降。此外，經(jīng)常清洗模具表面還會(huì)磨損紋理構(gòu)形，從而縮短模具的使用壽命。
因此，需要提供一種制造包含以鑄塑樹脂層(如PVC層或熱塑性聚氨酯層)作為裝飾性包覆材料的板狀構(gòu)件的方法，按照這種方法制造板狀構(gòu)件時(shí)生產(chǎn)效率會(huì)更高，成本會(huì)更低廉，而且按照這種方法制得的板狀構(gòu)件會(huì)有高的質(zhì)量，均勻的皮革狀外觀以及高的紋理清晰度和耐用性。
本發(fā)明概述通過提供一種制造適用于安裝在汽車上構(gòu)成車輛部分內(nèi)飾的板狀構(gòu)件的方法可以克服先有技術(shù)的缺點(diǎn)。該板狀構(gòu)件包括界定該構(gòu)件外表面的外層和界定該構(gòu)件內(nèi)表面的剛性基體。當(dāng)該板狀構(gòu)件安裝在汽車上時(shí)至少部分外層是顯露在車廂中的，而剛性基體是隱蔽在車體內(nèi)的。
根據(jù)本方法的一個(gè)實(shí)施方案，為了制造板狀構(gòu)件至少需要進(jìn)行下列步驟第一步，將一種包括至少一種光穩(wěn)定的含一個(gè)或多個(gè)側(cè)羥基和/或羧基官能基團(tuán)的脂族熱塑性聚氨酯、所需的著色劑及熱活化的反應(yīng)性交聯(lián)單體或交聯(lián)劑的水分散組合物涂敷在熱模具表面上以形成相應(yīng)的外層形狀。優(yōu)選的熱活化反應(yīng)性交聯(lián)單體是碳化二亞胺，加熱光穩(wěn)定的熱塑性聚氨酯與熱活化的反應(yīng)性交聯(lián)單體，最好采用預(yù)熱模具表面的方法，從而使熱塑性聚氨酯經(jīng)反應(yīng)性交聯(lián)單體發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。第二步，使處在模具表面上的水分散組合物達(dá)到大體上干燥以成形為表面顯露的外層，至少部分外層具有所需的觸感、顏色及板狀構(gòu)件的形狀。第三步，將包含至少一種(ⅰ)聚氯乙烯(“PVC”)樹脂材料及至少一種適用增塑劑和(ⅱ)如主鏈上至少有一個(gè)烯屬不飽和鍵的熱塑性聚氨酯樹脂材料及適宜添加劑的組合物沿處在模具表面上的外層內(nèi)表面鑄塑成形為內(nèi)層。對(duì)增塑PVC來說，最好以凝膠態(tài)和熔融態(tài)進(jìn)行鑄塑，這種方式應(yīng)可使增塑PVC中的增塑劑經(jīng)外層中熱活化的反應(yīng)性交聯(lián)單體中未反應(yīng)的官能基團(tuán)與外層聚氨酯發(fā)生交聯(lián)。對(duì)熱塑性聚氨酯樹脂來說，最好也是以凝膠態(tài)和熔融態(tài)進(jìn)行鑄塑，此種方法應(yīng)可使外層中熱活化的反應(yīng)性交聯(lián)單體中未反應(yīng)的官能基團(tuán)與熱塑性聚氨酯中烯鍵式不飽和鍵和/或羥基基團(tuán)反應(yīng)而使內(nèi)層聚氨酯與外層聚氨酯發(fā)生交聯(lián)。因此，在鑄塑和隨后的冷卻步驟中，外層內(nèi)表面與相鄰的內(nèi)層表面之間會(huì)形成界面化學(xué)鍵合。第四步，將與外層在界面上成化學(xué)鍵合的內(nèi)層和剛性基體結(jié)合成整體以使剛性基體對(duì)外層起增強(qiáng)作用。根據(jù)需要，內(nèi)層與剛性基體之間可形成一層柔軟的微孔聚氨酯泡沫層。從而使該板狀構(gòu)件保留了顯露部分的觸感和顏色以及由內(nèi)層與任選柔軟的微孔泡沫中間層所賦予的壓感。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供由本發(fā)明方法制造的包括板狀構(gòu)件的汽車內(nèi)飾制件，尤其是提供具有仿真皮外觀和手感外表面的板狀構(gòu)件。
根據(jù)本發(fā)明原理，這一目的是通過提供包括適宜于安裝在汽車上構(gòu)成車輛部分內(nèi)飾的板狀構(gòu)件的制件來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)板狀構(gòu)件安裝到汽車結(jié)構(gòu)上時(shí)，其中有一個(gè)顯露在車廂中的外表面和隱蔽在車體內(nèi)的內(nèi)表面。該板狀構(gòu)件包括剛性基體和層合復(fù)合結(jié)構(gòu)，剛性基體有一個(gè)界定板狀構(gòu)件內(nèi)表面的表面以及一個(gè)與層合復(fù)合結(jié)構(gòu)相結(jié)合的另一面。層合復(fù)合結(jié)構(gòu)包括外層和內(nèi)層，外層界定了板狀構(gòu)件中至少部分顯露的外表面，并具有所要求的觸感、顏色和板狀構(gòu)件的形狀，以及好的耐化學(xué)品性。外層是配制的水分散組合物經(jīng)大體干燥后形成的光穩(wěn)定的交聯(lián)聚氨酯層，該水分散組合物包含至少一種所需的著色劑、至少一種光穩(wěn)定的含一個(gè)或多個(gè)側(cè)羥基和/或羧基官能基團(tuán)的脂族熱塑性聚氨酯以及一種熱活化的反應(yīng)性交聯(lián)單體或交聯(lián)劑。優(yōu)選的熱活化的反應(yīng)性交聯(lián)單體是碳化二亞胺。加熱光穩(wěn)定的脂族熱塑性聚氨酯與熱活化的反應(yīng)性交聯(lián)單體，從而使它們發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)并在與外層有對(duì)應(yīng)構(gòu)型的熱模具上模塑，然后在模具表面上干燥。較外層厚的內(nèi)層包含至少一種(ⅰ)由含PVC樹脂和至少一種增塑劑的組合物配制的增塑PVC與(ⅱ)如由主鏈上至少有一個(gè)烯屬不飽和鍵和/或側(cè)羥基基團(tuán)的熱塑性聚氨酯樹脂材料配制的聚氨酯。對(duì)于增塑劑和PVC樹脂來說，熱活化的反應(yīng)性交聯(lián)單體能使增塑的PVC與外層光穩(wěn)定的脂族聚氨酯發(fā)生交聯(lián)。對(duì)于具有烯屬不飽和鍵的熱塑性聚氨酯材料來說，熱活化的反應(yīng)性交聯(lián)單體能與內(nèi)層熱塑性聚氨酯樹脂材料中的烯屬不飽和鍵和/或羥基基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)而使內(nèi)層聚氨酯與外層光穩(wěn)定的脂族聚氨酯發(fā)生交聯(lián)。因此，內(nèi)層有一個(gè)與外層內(nèi)表面相鄰的并在界面上形成化學(xué)鍵合的表面。該界面化學(xué)鍵合是通過適時(shí)地使內(nèi)層貼在仍處在模具表面上的外層內(nèi)表面凝膠化和熔融而形成的。剛性基體起增強(qiáng)外層的作用，而顯露部分的觸感和顏色以及由內(nèi)層與任選填充的柔軟的微孔聚氨酯泡沫體賦予外層的壓感仍保持不變。
根據(jù)該實(shí)施方案提供的復(fù)合結(jié)構(gòu)對(duì)外部影響具有優(yōu)良的耐化學(xué)品性、耐磨損性和耐擦傷性能。而且，也可向復(fù)合結(jié)構(gòu)的一層或兩層中添加適當(dāng)?shù)奶砑觿┮允乖搹?fù)合結(jié)構(gòu)具有這類板狀構(gòu)件所要求的非反射性和低光澤的表面外觀。此外，該復(fù)合結(jié)構(gòu)的內(nèi)層與外層的特點(diǎn)在于具有優(yōu)異的延伸率，因此該復(fù)合結(jié)構(gòu)在使用期間能經(jīng)得起壓痕和彎曲，在很寬的溫度范圍如-30℃-120℃外層不會(huì)產(chǎn)生龜裂。
本發(fā)明的上述原理適用于所有類型的板狀構(gòu)件，但對(duì)儀表板(也叫控制板)和車門板具有特別的適用性。此外，本發(fā)明原理也適用于各類車輛，包括客車、載重汽車、廂式送貨車、多用途車輛以及其它車輛。
附圖的簡(jiǎn)要說明以


本發(fā)明，這些附圖是圖1是根據(jù)本發(fā)明的完整的車門板的透視、部分?jǐn)嗝婧筒糠制室晥D；圖2是根據(jù)本發(fā)明的完整的車輛儀表板的透視圖；圖3是圖2儀表板沿Ⅲ-Ⅲ線的斷面圖；圖4是模具表面的斷面圖，圖中顯示了將水分散的聚氨酯組合物涂敷到模具表面、經(jīng)加熱形成交聯(lián)的光穩(wěn)定聚氨酯外層的步驟；圖5是與圖4相似的表示聚氨酯外層干燥步驟的斷面圖；圖6是與圖5相似的斷面圖，圖中顯示了凝膠化和熔融的第二種組合物沿著仍處在模具表面上的外層內(nèi)表面形成內(nèi)層的步驟；圖7是適用于實(shí)施本發(fā)明凝膠化和熔融步驟的組件的簡(jiǎn)圖；圖8是圖7組件的部分放大圖；圖9是與圖6相似的表示內(nèi)層與外層的復(fù)合結(jié)構(gòu)從模具表面脫模步驟的斷面圖；圖10是第二模具表面的斷面圖，圖中顯示了根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方案將反應(yīng)混合物涂敷在置于第二模具表面上的內(nèi)外層復(fù)合結(jié)的內(nèi)層上，來制得相當(dāng)剛性的聚氨酯微孔泡沫中間層的步驟；圖11是表示將處在第二模具表面上的內(nèi)、外層復(fù)合結(jié)構(gòu)與處在第三模具表面上的預(yù)成形的相當(dāng)剛性的基體結(jié)合成整體步驟的斷面圖。
優(yōu)選實(shí)施方案的說明現(xiàn)參照附圖對(duì)本發(fā)明作更具體的說明，圖1是按照本發(fā)明原理的方法制造的包括車門板(以數(shù)字10表示)的板狀構(gòu)件。車門板10包括界定承梁支撐部分16的窗框上部12和扶手部分14。貼有與扶手14相接的包毯部分20的門裙包毯安裝部分18位于扶手14的下方。
如圖1所示的橫斷面，當(dāng)板狀構(gòu)件10安裝在汽車上時(shí)，板狀構(gòu)件10有一個(gè)顯露在車廂中的外表面10a和一個(gè)隱蔽在車體內(nèi)的內(nèi)表面10b。板狀構(gòu)件10包括一個(gè)剛性基體22，該基體有一個(gè)界定板狀構(gòu)件10內(nèi)表面10b的表面。板狀構(gòu)件10還包括一個(gè)層合復(fù)合結(jié)構(gòu)(以數(shù)字24表示)，該復(fù)合結(jié)構(gòu)包括界定板狀構(gòu)件10的至少部分顯露的外表面10a的外層26和內(nèi)層28，外層26至少有一部分是顯露在車廂中的，而部分外層可能被裝飾品或其它罩面物品所遮蓋而看不到。例如在圖1中，外層26的下部包毯門裙支撐部分18為包毯部分20所覆蓋，因此它是不顯露在車廂中的。
如圖1所示，與外層26相比較厚的內(nèi)層28有一個(gè)與外層26的內(nèi)表面26b相鄰的并與26b在界面上形成化學(xué)鍵合的外表面28a。圖1還說明了當(dāng)板狀構(gòu)件10安裝在汽車上時(shí)，隱藏在車體內(nèi)的剛性基體22起增強(qiáng)外層26和內(nèi)層28的作用。最后，包含相當(dāng)剛性(或半剛性)的聚氨酯微孔泡沫填料的中間層30是夾在內(nèi)層28與剛性基體22之間的。
圖4所示的是本發(fā)明方法利用的有第一模具表面34的第一模具部件32，該第一模具部件32最好是以電解沉積法將鎳沉積在剛性的鑄塑環(huán)氧樹脂基體上，然后在沉積/電鍍過程終了除去環(huán)氧樹脂基體而制得的可在制模組件上安裝和調(diào)節(jié)的自承性模具。將第一模具表面34成形為基本上對(duì)應(yīng)于所需外層26構(gòu)型所規(guī)定的構(gòu)型，并使其具有與外層26所要求的織構(gòu)基本成互補(bǔ)的織構(gòu)和仿真皮的紋理。
圖4說明了本發(fā)明的第一步，根據(jù)該步驟，外層26是通過將水分散組合物36涂敷(優(yōu)選噴涂)在第一模具表面34上而制得的。該水分散組合物包含至少一種光穩(wěn)定的含一個(gè)或多個(gè)側(cè)羥基和/或羧基官能基團(tuán)的脂族熱塑性聚氨酯、至少一種所要求的著色劑以及至少一種熱活化的反應(yīng)性交聯(lián)單體或交聯(lián)劑。碳化二亞胺(H-N=C=N-H)(也稱為氨基氰)優(yōu)選作為熱活化的反應(yīng)性交聯(lián)單體。其它適用的交聯(lián)單體(如氮丙啶)也可采用。
當(dāng)水分散組合物36涂敷在熱的第一模具表面34上時(shí)會(huì)使光穩(wěn)定熱塑性聚氨酯中一個(gè)或多個(gè)側(cè)羥基和/或羧基官能基團(tuán)與熱活化的反應(yīng)性交聯(lián)單體發(fā)生反應(yīng)，從而得到交聯(lián)的光穩(wěn)定聚氨酯。該第一模具表面34應(yīng)加熱到足夠高的溫度以利于促使發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，但不能高到使組合物36從模具表面34脫層的程度。最好將第一模具表面34加熱到約140°F(60℃)-約160°F(71.1℃)。在涂敷水分散組合物36前將第一模具表面34加熱到這樣高的溫度，也足以熔化和分散施加在第一模具表面34上的半永久性脫模劑如微晶蠟脫模劑。熱的模具表面會(huì)使蠟分散劑蒸發(fā)，從而在第一模具表面34上形成一薄層微晶蠟，但微晶蠟不會(huì)聚集在模具表面的紋理中。
將光穩(wěn)定的脂族熱塑性聚氨酯與熱活化的反應(yīng)性交聯(lián)單體從各自的貯箱中以連續(xù)的、計(jì)量的物流抽出，并在與第一模具表面34接觸前立即將它們混合可制成水分散組合物36?；蛘?，將光穩(wěn)定的脂族熱塑性聚氨酯與碳化二亞胺組分穩(wěn)定地預(yù)混合或“罐燜封裝(hot potted)”，在使用前可在室溫下保存至多約24小時(shí)。這一技術(shù)通稱為“罐燜封裝”，因?yàn)闊崴苄跃郯滨ヅc碳化二亞胺在噴涂壓力罐中于室溫下相互反應(yīng)是很緩慢的。如果混合物是罐燜封裝的，在噴涂到第一模具表面34上前、在室溫下超過24小時(shí)的話，則制得的交聯(lián)的光穩(wěn)定聚氨酯的耐溶劑性與耐磨性及延伸率就會(huì)下降并且不可能與內(nèi)層28產(chǎn)生理想的結(jié)合。
當(dāng)在第一模具表面34上形成交聯(lián)的光穩(wěn)定聚氨酯時(shí)，使其在第一模具表面34上達(dá)到大體干燥以制得外層26。如圖5所示，該交聯(lián)的光穩(wěn)定聚氨酯受到熱源40的加熱作用而引起水分和溶劑蒸發(fā)，于是貼著第一模具表面34形成了有外表面26a的外層26。雖然在圖5中未畫出，但熱源40與第一模具32結(jié)合成整體是優(yōu)選的，并最好將第一模具表面34加熱到約150°F(65.6℃)或更高的高溫。至少部分外層26的外表面26a具有所要求的觸感、顏色及板狀構(gòu)件10的紋理構(gòu)形。
通常，外層26的厚度為約1.0密耳-約1.5密耳(即約0.001英寸-約0.0015英寸，或約0.0025厘米-約0.0038厘米)。所需外層26的厚度直接受所選具體著色劑的影響，較深的顏色如灰色和綠色，一般只需較薄的膜厚來掩蓋內(nèi)層28的顏色，而較淺的顏色如紅色和黃色，一般需要較厚層以獲得無光澤、不透明的能隱蔽內(nèi)層28不被看見的外層26。
接著，由含至少一種(ⅰ)聚氯乙烯(“PVC”)樹脂材料及至少一種適用的增塑劑及(ⅱ)主鏈上例如至少有一個(gè)烯屬不飽和鍵的熱塑性聚氨酯樹脂材料及適用的添加劑的組合物42形成內(nèi)層28。當(dāng)外層26以基本干燥狀態(tài)仍處在第一模具表面34上時(shí)，使組合物42沿該外層26的內(nèi)表面26b凝膠化。然后使凝膠化組合物42熔融而形成沉積在外層26上并與外層26在界面上形成化學(xué)鍵合的內(nèi)層28，如圖6所示。根據(jù)需要，組合物42還可包含添加劑。
組合物42還可采用如圖7中圖解說明的組件(以數(shù)字70表示)進(jìn)行鑄塑。如圖7所示，該說明性組件70包括一個(gè)熱空氣供給系統(tǒng)72和一個(gè)冷空氣供給系統(tǒng)74，每一系統(tǒng)都裝備有鼓風(fēng)機(jī)(未畫出)。熱空氣與冷空氣供給系統(tǒng)72與74各經(jīng)空氣進(jìn)氣管78和空氣出口管80連接到模件單元76。用閥門(未畫出)分別控制由熱空氣和冷空氣供給系統(tǒng)72和74供給模件單元76的熱空氣和冷空氣量。適用的閥門系統(tǒng)在技術(shù)上是已知的，這類閥門系統(tǒng)的實(shí)例在美國專利4623503中已有說明。
模件單元76支承在固定式基座82上，可沿Ⅰ-Ⅰ軸旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)模件單元76的適用驅(qū)動(dòng)裝置(未畫出)已公開在美國專利4217325中。
更詳細(xì)的說明如圖8所示，可旋轉(zhuǎn)的模件單元76包括用來覆蓋和密封至少部分仍留有外層26的第一模具表面34的粉料箱84。在將粉料箱84與第一模具組件32密閉接合構(gòu)成密封體系前，粉料箱84內(nèi)裝有一次用量的組合物42。
空氣進(jìn)氣管78連接到進(jìn)氣充氣室88，該系統(tǒng)本身又是與一個(gè)或多個(gè)空氣沖擊噴嘴90相連接。這些沖擊噴嘴90配置在第一模具組件32背面38的附近。每一噴嘴90在端部有一個(gè)開口通道。空氣沖擊噴嘴90的設(shè)計(jì)和排列是為了能有效地接受和分配經(jīng)空氣進(jìn)氣管78導(dǎo)入進(jìn)氣充氣室88的空氣并在第一模具組件32的模具背面38的指定部分排出空氣。空氣出口充氣室92是供收集由空氣沖擊噴嘴90排放的空氣(空氣沖擊模具背面38后)并將空氣輸送至空氣出口導(dǎo)管80用的。
對(duì)于操作方式來說，旋轉(zhuǎn)鑄塑的方式如充填、涂敷及翻卸方法都可采用。按照這一鑄塑技術(shù)，該操作涉及使包括粉料箱84在內(nèi)的模件單元76沿Ⅰ-Ⅰ軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)模件單元76被轉(zhuǎn)到如圖8所示的倒置位置時(shí)，組合物42借助重力從粉料箱84轉(zhuǎn)移到仍處在第一模具表面34上的外層26上面。如上所述，部分組合物42會(huì)沿預(yù)先經(jīng)加熱干燥的外層26而凝膠化。組合物42優(yōu)選在足以使部分組合物42與外層26接觸而發(fā)生膠凝的溫度下，沿外層26的內(nèi)表面26a凝膠化。例如，凝膠化溫度可為約160°F(71℃)-約200°F(93℃)。然后將粉料箱84轉(zhuǎn)到其起始位置，以使未粘附到外層26上的PVC組合物42借助重力落在粉料箱84的承料盤86中。重復(fù)這一步驟，直到所要求厚度的組合物42已經(jīng)沿外層26的內(nèi)表面26a被凝膠化為止，于是在外層26上逐漸形成了厚度大體均勻的凝膠化組合物42的涂層，當(dāng)涂層達(dá)到所要求的厚度后，使粉料箱84脫離第一模具32，以便將粉料箱84能從模件單元76取下。
此后，可根據(jù)已知的實(shí)施方法使凝膠組合物42熔融，例如，通過將第一模具32加熱到約400°F(204.4℃)或更高溫度來實(shí)施熔融步驟，然后冷卻該熔融組合物42可得到包含增塑的柔軟熱塑性PVC和/或聚氨酯的內(nèi)層28。
凝膠化和熔融步驟所需的熱能是由熱空氣供給系統(tǒng)72提供的，并經(jīng)空氣進(jìn)氣管78導(dǎo)入模件單元76中。熱空氣被強(qiáng)制通過進(jìn)氣充氣室88、注入噴嘴90，并沖擊第一模具組件32的模具背面38，從而將熱量經(jīng)第一模具組件32而對(duì)置于模具組件32的第一模面34上的外層26進(jìn)行加熱?？諝饨?jīng)出口充氣室92和空氣出口管80從模件單元76抽出，其后循環(huán)送至熱空氣供給系統(tǒng)72中供再加熱使用。
在凝膠化和熔融步驟后，啟動(dòng)閥門系統(tǒng)斷開熱空氣供給系統(tǒng)72并接通冷空氣供給系統(tǒng)74。然后，冷空氣被輸送至模件單元76并沖擊模具背面38以冷卻外層26與內(nèi)層28。
可通過調(diào)節(jié)空氣流速、空氣溫度、噴嘴直徑及其間隔、噴嘴與模具背面38之間的距離以及類似過程變量中的每一變量來達(dá)到所希望的加熱與冷卻變換的效果。調(diào)整這些變量的適用方法在技術(shù)上是已知的，并已公開在如美國專利4621995中。
雖然本發(fā)明不希望受任何理論所限制，但內(nèi)層26與外層28之間的界面化學(xué)鍵合是可按如下方法獲得的對(duì)于用于制備內(nèi)層28含PVC樹脂材料的組合物42來說，組合物42還包含至少一種適用的增塑劑。組合物42中的增塑劑除與內(nèi)層28中PVC成分有反應(yīng)性外，還可含一個(gè)或多個(gè)與外層26中尚未與外層26聚氨酯中官能側(cè)基反應(yīng)的碳化二亞胺中未反應(yīng)官能基團(tuán)有高度反應(yīng)性的官能側(cè)基(如羥基和/或羧基官能基團(tuán))。碳化二亞胺中未反應(yīng)官能基團(tuán)在鑄塑時(shí)會(huì)滲入內(nèi)層28中并與增塑劑中的官能側(cè)基反應(yīng)。因此，碳化二亞胺會(huì)使外層26的聚氨酯與PVC組合物42中的增塑劑交聯(lián)，從而在外層26的內(nèi)表面26b與其相鄰的內(nèi)層28的外表面28a之間形成了界面化學(xué)鍵合。于是制得了層合復(fù)合結(jié)構(gòu)24。
對(duì)用于制備內(nèi)層28含熱塑性聚氨酯的組合物42來說，內(nèi)層28的熱塑性聚氨酯在主鏈上可含一個(gè)或多個(gè)與外層26中尚未與外層26的聚氨酯中的官能側(cè)基反應(yīng)的碳化二亞胺中未反應(yīng)官能基團(tuán)有高度反應(yīng)活性的烯屬不飽和鍵。碳化二亞胺中未反應(yīng)官能基團(tuán)會(huì)滲入內(nèi)層28中并與組合物42中的烯屬不飽和鍵反應(yīng)。此外(或以另一種方式)，也可向形成外層26的聚氨酯中添加過量的多元醇。以使?jié)B入的碳化二亞胺與多元醇中羥基基團(tuán)反應(yīng)。因此，碳化二亞胺使外層26的交聯(lián)聚氨酯與第二組合物42的熱塑性聚氨酯交聯(lián)，從而在外層26的內(nèi)表面26b與其相鄰的內(nèi)層28的外表面28a之間形成界面化學(xué)鍵合。于是制得了層合復(fù)合結(jié)構(gòu)24。
如果該交聯(lián)反應(yīng)是在最佳交聯(lián)條件下實(shí)施的話，則層合復(fù)合結(jié)構(gòu)24的外層26與內(nèi)層28之間的界線是目視模糊的，因而在兩層的界面上出現(xiàn)一個(gè)過渡相。本文中提到的界面化學(xué)鍵是指(但不受此限制)使外層26與內(nèi)層28之間的界面變成目視模糊的，而且外層26與內(nèi)層28是不可分離的這種交聯(lián)反應(yīng)。
一般來說，應(yīng)該保證使外層26的內(nèi)表面26b與其鄰近的內(nèi)層28的外表面28a之間達(dá)到足夠的界面化學(xué)健合。例如，一旦碳化二亞胺由加熱活化時(shí)，碳化二亞胺與外層26中熱塑性聚氨酯的側(cè)羥基和/或羧基反應(yīng)性基團(tuán)之間的交聯(lián)反應(yīng)是在幾分鐘內(nèi)完成的，在碳化二亞胺中基本上不含會(huì)使外層26中聚氨酯與組合物42的活性基團(tuán)發(fā)生交聯(lián)的殘留反應(yīng)活性點(diǎn)。因此，組合物42一般應(yīng)在完成將水分散組合物36涂敷到第一模具表面34上的步驟后6分鐘，優(yōu)選2-4分鐘內(nèi)凝膠化和熔融。組合物42鑄塑過程明顯滯后還會(huì)引起外層26的收縮，甚至從第一模具表面34上脫層。由于脫層，則該外層26不會(huì)有對(duì)應(yīng)于第一模具表面34構(gòu)型的形狀，因而不得不將整個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)24作為碎片處理。
通常，內(nèi)層28的厚度為約40密耳-約60密耳(即約0.040英寸-約0.060英寸，或約0.10厘米-約0.15厘米)。
圖9說明了本發(fā)明的下一步驟。如圖9所示，將層合復(fù)合結(jié)構(gòu)24從第一模具表面34上脫膜(即取出)。這種脫模操作可在模具溫度為例如約140°F(約60℃)下進(jìn)行。脫模操作常常是一項(xiàng)勞動(dòng)強(qiáng)度較大、單調(diào)乏味而耗時(shí)的工作。在脫模期間，層合復(fù)合結(jié)構(gòu)24受到的撕裂或過度拉伸作用可對(duì)其形成不可逆的損壞，因而只得將層合復(fù)合結(jié)構(gòu)24作為碎片處理。這類脫模問題及無效率問題可通過實(shí)施本發(fā)明而在很大程度上得以克服，因?yàn)楸景l(fā)明的外層26與內(nèi)層28之間的界面化學(xué)鍵合增強(qiáng)了層合復(fù)合結(jié)構(gòu)24，在脫模過程就不會(huì)發(fā)生外層26與內(nèi)層28分離現(xiàn)象了。
為了進(jìn)一步提高第一模具表面34的脫模性，可用脫模劑對(duì)模具表面34進(jìn)行預(yù)處理。脫模劑的實(shí)例包括(不受此限制)高分子量微晶蠟脫模劑如Chem-Trend PRC7140，(由Chem-Trend,Inc.Howell,Michigan提供)或PRC2006(也由Chem-Trend提供)。這類脫模劑在熱模具中能在約5-約10秒鐘內(nèi)迅速干燥，從而在有紋理的模面34與外層26之間形成脫模阻隔層。應(yīng)小心，不要使脫模劑在第一模具表面34上積聚或使脫模劑中含過多的固含量，因?yàn)檫@種積聚或過多固含量往往會(huì)填入有裝飾性紋理的模具表面34中，從而使板狀構(gòu)件10的外表面不能呈現(xiàn)出模具表面34的那種復(fù)雜的、發(fā)絲狀紋理構(gòu)造的外觀。此外，使用過量的脫模劑還會(huì)使脫模劑在復(fù)合結(jié)構(gòu)24脫模期間從第一模具表面34轉(zhuǎn)移到層合復(fù)合結(jié)構(gòu)24上，這樣在脫模后就需要額外地進(jìn)行清洗脫模劑和干燥的步驟，因此生產(chǎn)率會(huì)隨之下降。
層合復(fù)合結(jié)構(gòu)24(包括外層26與內(nèi)層28的復(fù)合結(jié)構(gòu))從第一模具表面34脫模后，將其放置在透明基體(未畫出)上，用光源(未畫出)檢驗(yàn)該層合復(fù)合結(jié)構(gòu)24的缺陷。這類缺陷屬于經(jīng)常出現(xiàn)在外層26的裝飾性瑕疵，其中可包括在經(jīng)歷脫模或進(jìn)一步加工步驟(特別是結(jié)合步驟)受到應(yīng)力作用時(shí)，因厚度不足而引起的撕裂和可能斷裂部分。如果缺陷屬于小的和個(gè)別的瑕疵，則這種局部缺陷可通過在內(nèi)層28的背面28b上后涂敷額外的水分散組合物36加以彌補(bǔ)。此外，對(duì)于小的撕裂或較薄區(qū)域，可在層合復(fù)合結(jié)構(gòu)24的背面28b上用熱塑性的、可熱成形的聚氨酯帶來修補(bǔ)。這樣做法的優(yōu)點(diǎn)是不必廢棄整個(gè)層合復(fù)合結(jié)構(gòu)24。然而，值得指出的是，一般是不希望用后噴涂法修補(bǔ)表面26a的，因?yàn)楹髧娡糠ㄐ扪a(bǔ)會(huì)抵消外層26的外表面26a呈現(xiàn)出的從第一模具表面34復(fù)制的有紋理的皮革狀外觀，因此應(yīng)盡可能少采用該法來修正局部缺陷。
如下面所詳細(xì)討論的，在形成層合復(fù)合結(jié)構(gòu)24后不需立即將其從第一模具表面34脫模并對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)的各步驟。例如，根據(jù)需要，該層合復(fù)合結(jié)構(gòu)24可繼續(xù)處在第一模具表面34上直到板狀構(gòu)件10的制成。
層合復(fù)合結(jié)構(gòu)24從第一模具表面34脫模并經(jīng)檢驗(yàn)后，將該層合復(fù)合結(jié)構(gòu)24放置在第二模具部件50的模具表面52上。如圖10所示，第二模具表面52也被加工成具有與外層26相應(yīng)的構(gòu)型。當(dāng)復(fù)合結(jié)構(gòu)24配置在第二模具表面52上后，將形成半剛性微孔泡沫體(如聚氨酯半剛性微孔泡沫體)的反應(yīng)性混合物44涂敷在內(nèi)層28的內(nèi)表面28b上形成中間層30。例如，可采用高沖擊混合和混合頭噴嘴來涂敷反應(yīng)性混合物44。在涂敷反應(yīng)性混合物44時(shí)，第二模具部件50一般是被加熱到約35℃-約45℃，更優(yōu)選加熱到約35℃-約40℃。反應(yīng)混合物44(通常是較粘的)在被涂敷到第二模具部件50上時(shí)，處于反應(yīng)的過渡狀態(tài)，于涂敷后數(shù)秒鐘內(nèi)開始發(fā)泡。
雖然所要求的中間層厚度部分地決定于板狀結(jié)構(gòu)10的預(yù)期用途，但中間層的一般厚度為約5毫米-約12毫米。
當(dāng)反應(yīng)性混合物44已被涂敷到位于第二模具表面52上的層合復(fù)合結(jié)構(gòu)24上時(shí)，將一個(gè)帶有預(yù)成形剛性基體22的第三配合模具部件60移入與其適配的第二模具部件50中，如圖11所示。第三模具部件60有一個(gè)加工成型為界定板狀構(gòu)件10的內(nèi)表面10b的第三模具表面62(如圖10)。其后，使反應(yīng)混合物44在優(yōu)選加熱到約110°F(43.3℃)和自產(chǎn)生模腔壓力約0.8大氣壓力下發(fā)泡并固化形成中間層30。該半剛性聚氨酯微孔泡沫體的作用是使層合復(fù)合結(jié)構(gòu)24與配置在第三模具表面62上的預(yù)成形剛性基體22結(jié)合成整體。然后，可將包括層合復(fù)合結(jié)構(gòu)24、剛性基體22和中間層30相組合的板狀構(gòu)件從模具部件50和60中取出。在板狀構(gòu)件上還可裝有其它部件如包毯部分20。
就本發(fā)明最廣泛的方面來說，在不偏離本發(fā)明范圍的前提下，可對(duì)上述內(nèi)容進(jìn)行若干變更和修改，例如，在制得的板狀構(gòu)件10(圖1所示)中隱蔽的包毯門裙安裝部分18(或當(dāng)板狀構(gòu)件安裝在汽車上時(shí)，隱蔽在車飾內(nèi)的其它部分)可不設(shè)層合復(fù)合結(jié)構(gòu)24和/或中間層30，因此，包毯門裙安裝部分18的特征是剛性基體22直接與包毯部分20相鄰接。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)變更的實(shí)施方案，選用非發(fā)泡的粘合劑用于層合復(fù)合結(jié)構(gòu)24與剛性基體22的結(jié)合。
根據(jù)本發(fā)明還有一個(gè)變更的實(shí)施方案，可分別將含不同著色劑的多種水分散組合物分別涂敷到板狀構(gòu)件的不同部位，以產(chǎn)生不連續(xù)的罩面顏色。對(duì)于打算改變所選的著色劑顏色的情況來說，在實(shí)施中已發(fā)現(xiàn)所需的最少停機(jī)時(shí)間約為0.5小時(shí)。
根據(jù)再有一個(gè)變更的實(shí)施方案，外層26可顯示出雙色調(diào)或多色調(diào)的外觀。例如將部分模具的模塑表面進(jìn)行磨蝕處理，磨蝕量越大，外層26的外觀越無光澤。對(duì)于儀表板來說，為了減少反射光和雜散光，儀表板的上部一般應(yīng)有較低的光澤，因此特別希望呈雙色調(diào)的外觀。
在不偏離本發(fā)明范圍的前提下，也可對(duì)上述方法作若干改變和改進(jìn)。例如，如上所述，對(duì)于實(shí)施整體結(jié)合步驟來說，可采用將層合復(fù)合結(jié)構(gòu)24保留在第一模具部件32上的方法，而不采用脫?；?qū)⑵滢D(zhuǎn)移到第二模具部件50上的方法。根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)變更的實(shí)施方案，層合復(fù)合結(jié)構(gòu)24也可在經(jīng)檢驗(yàn)和處理后再返回到第一模具部件32中。
根據(jù)本發(fā)明的另一種變體，可采用第二個(gè)或另一熱源來活化光穩(wěn)定的脂族熱塑性聚氨酯與熱活化的反應(yīng)性交聯(lián)單體間的反應(yīng)。例如，在水分散組合物36涂敷到第一模具表面34前可先對(duì)其進(jìn)行預(yù)熱，這樣就不必再為引發(fā)熱活化的反應(yīng)性交聯(lián)單體與光穩(wěn)定的脂族熱塑性聚氨酯之間的反應(yīng)而加熱第一模具表面34。
根據(jù)本發(fā)明還有一個(gè)變更的實(shí)施方案，采用除干粉材料鑄塑外的其它技術(shù)在外層26上涂敷并熔融組合物42以形成內(nèi)層28。例如，可用粒料或其它適用的材料形態(tài)代替干粉材料。此外，對(duì)于含PVC樹脂材料的組合物42來說，該組合物42可呈增塑溶膠形態(tài)，因而可采用糊料搪塑法如逆向浸漬槽法、充填和翻卸法或技術(shù)上已知的其它方法。
本發(fā)明上述說明性實(shí)施方案的變體可以是將成形聚氨酯半剛性微孔泡沫體30的反應(yīng)性混合物44涂敷在剛性基體22的表面上而不是涂敷在層合復(fù)合結(jié)構(gòu)24上。或者，可以第二模具部件50與第三模具部件60的相互嚙合來界定內(nèi)層28的內(nèi)表面28b與基體22的外表面之間的模腔，其后將反應(yīng)混合物44注入剛性基體22與復(fù)合結(jié)構(gòu)24之間。
為了進(jìn)一步闡明本發(fā)明的汽車內(nèi)飾制件及其制造方法，下面將詳細(xì)討論制造本發(fā)明制件和實(shí)施本發(fā)明方法的適用及優(yōu)選的組成和條件。
用于制備外層26的水分散組合物36包含至少一種光穩(wěn)定的脂族熱塑性聚氨酯、至少一種所希望的著色劑和至少一種反應(yīng)性交聯(lián)單體。光穩(wěn)定的脂族熱塑性聚氨酯最好是由含與碳化二亞胺有化學(xué)反應(yīng)性的羥基和/或羧基官能側(cè)基的高分子量脂族熱塑性聚氨酯制備的。該熱塑性聚氨酯的平均分子量范圍為約5000-約7000，更優(yōu)選為約6000。例證性熱塑性聚氨酯和碳化二亞胺可以從C.F.Jameson&Company,Inc.(Bradford,Mass.)商購(商標(biāo)名為JAMESON WVF SERIES FLEXCOATIMC.)。本具體組合物中的熱塑性聚氨酯與碳化二亞胺的理想重量比是約8比1(體積)(當(dāng)量比為1.44熱塑性聚氨酯比1.08碳化二亞胺，以干燥為基準(zhǔn)計(jì)算)。
水分散組合物36可通過先制成熱塑性聚氨酯在溶劑(如N-甲基吡咯烷酮)中的膠態(tài)溶液，然后向其添加水、著色劑以及常規(guī)添加劑(根據(jù)需要)分散該溶液而制得。應(yīng)添加足夠的水以使水分散組合物36中溶劑濃度為約13.9％(重量)，干燥后為約35％(重量)。
水分散組合物36中任選的添加劑包括(但不受此限制)下列添加劑的混合物熱與紫外光穩(wěn)定劑、為保持分散體為堿性的pH穩(wěn)定劑、增塑劑、抗氧化劑、消光劑、表面活性劑、為使顆粒保持懸浮狀態(tài)的膠體保護(hù)劑、炭黑、觸變劑(如羥甲基纖維素)、以及填料如粘土顆粒。
水分散組合物36可包含例如約20％-約30％(重量)固體，更優(yōu)選約24％(重量)固體，約10％-約80％(重量)水，更優(yōu)選約50％(重量)水，以及約9％-15％(重量)的溶劑，隨所要求的顏色及添加劑而定。組合物36中水量不足會(huì)對(duì)組合物36的粘度有不利的影響，因而不利于水分散組合物36在模具表面34上的涂敷。另一方面，組合物36中含過量的水會(huì)明顯改變水分散組合物36的噴霧性和涂敷效率而延長干燥外層26所需的時(shí)間。
水分散組合物36可通過將可包含例如以乙二醇醚乙酸酯和/或二甲苯為溶劑的碳化二亞胺溶液添加到熱塑性聚氨酯溶液中而制得。當(dāng)經(jīng)混合并以加熱活化時(shí)，反應(yīng)性交聯(lián)單體優(yōu)選與熱塑性聚氨酯中羥基和/或羧基基團(tuán)反應(yīng)而使熱塑性聚氨酯與其本身或與組合物42中的活化劑發(fā)生交聯(lián)。
下面將詳細(xì)討論用于制備組合物42的PVC和熱塑性聚氨酯材料及添加劑的具體形成方式。
PVC組合物在上述的一個(gè)實(shí)施方案中，PVC組合物42包含PVC聚合物和至少一種能在凝膠化和熔融期間與碳化二亞胺反應(yīng)性交聯(lián)單體起化學(xué)反應(yīng)的增塑劑。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，所選用于本發(fā)明的增塑劑也能與外層26中的碳化二亞胺起反應(yīng)，因此碳化二亞胺能成功地使外層26中的聚氨酯與增塑溶膠組合物42中的增塑劑交聯(lián)。例證性增塑劑包括(但不受此限制)具有一個(gè)或多個(gè)側(cè)羥基或羧基官能基團(tuán)的增塑劑。這些增塑劑作為內(nèi)潤滑劑進(jìn)入了主聚合物主鏈的周圍。
優(yōu)選的組合物42包含低分子量增塑劑和中等分子量增塑劑兩種。選用低分子量增塑劑是為獲得低溫柔軟性，因此在低溫如-30℃下，內(nèi)層28的性能不會(huì)受影響。例證性的低分子量增塑劑是鄰苯二甲酸二-2-乙基己基酯(稱作DUP)。另一方面，選用中等分子量增塑劑是為了使內(nèi)層28具有高溫穩(wěn)定性。例證性的中等分子量增塑劑是苯三甲酸三辛酯(TOTM)。
低分子量增塑劑的用量應(yīng)保持相當(dāng)?shù)偷乃揭员銣p少揮發(fā)量，從而減少車窗上霧翳的形成。例如，組合物42中低分子量增塑劑與主要樹脂的重量比為約0.25∶100至約1∶100，而中等分子量增塑劑與主要樹脂的重量比為約10∶100至約40∶100，更優(yōu)選為約20∶100至約40∶100。如果中等分子量增塑劑的用量不足，則內(nèi)層28可能缺乏足夠的耐高溫老化性能，因而在高溫環(huán)境下會(huì)導(dǎo)致內(nèi)層28過早硬化。另一方面，如果使用過量的中等分子量增塑劑，則在高溫下制件表面可能出現(xiàn)光澤、產(chǎn)生不允許的表面反射。
組合物42中的PVC可通過任何一種適用技術(shù)來制備，其中包括由懸浮聚合或本體聚合，隨后經(jīng)干燥而制得白色的、平均顆粒大小約350微米易流動(dòng)的粉狀PVC。制得的PVC粉料與增塑劑以任何適用技術(shù)(如高能配混)經(jīng)充分混合而成PVC組合物42。配混過程中增塑劑被PVC所吸收后會(huì)引起PVC溶脹。例如配混操作可在約150°F(約60℃)-約190℃(約88℃)溫度內(nèi)進(jìn)行。
所選增塑劑應(yīng)賦予PVC粉料熱穩(wěn)定性并使制件在使用期內(nèi)有持久的柔軟性。通常，PVC粉料由離散的微粒集合體構(gòu)成，當(dāng)經(jīng)受極高溫度時(shí)會(huì)在熔融前發(fā)生分解。這種分解作用會(huì)釋放氯化氫，而氯化氫又會(huì)使PVC自催化降解。因?yàn)镻VC是在凝膠化和熔融步驟(圖6)中熔融的，為了抑制PVC的熱降解并使內(nèi)層28具有柔軟、可彎曲的壓感，適用的內(nèi)增塑劑應(yīng)在鑄塑前與PVC粉料混合并被PVC粉料所吸收。
優(yōu)選的增塑劑具有足夠的結(jié)合能結(jié)合在PVC基質(zhì)中而構(gòu)成聚合物基質(zhì)的永久性部分，從而使制成的融合制件在高于和低于使用環(huán)境條件下具有良好的彎曲性和耐候性。
該P(yáng)VC組合物42可包含適用的添加劑，其中包括(作為實(shí)例但不受此限制)下列添加劑的任何混合物熱與紫外光穩(wěn)定劑如氫醌、內(nèi)潤滑劑如硬脂酸、抗氧化劑、消光劑、炭黑及填料如白土和/或硅藻土。為了防止鑄塑PVC氧化和失穩(wěn)定性，也可在內(nèi)層28中加入其它添加劑，這種添加劑包括鋇、鈣及鋅熱穩(wěn)定劑如壬基酚鋇、羧酸鈣及硬脂酸鋅。這些和其它一些添加劑都能通過采用(作為實(shí)例但不受此限制)高強(qiáng)度干粉混和器(如Henschel混合器)摻入樹脂中而形成干樹脂材料。
此外，該P(yáng)VC組合物42可包含一種或多種PVC與其它聚合物(如一種或多種聚氨酯)的共聚物合金或共混物。這類共聚物合金及共混物可通過本領(lǐng)域技術(shù)熟練人員熟知的技術(shù)(如配混)來制備。
熱塑性聚氨酯在上述另一個(gè)實(shí)施方案中，組合物42包含在主鏈上有至少一個(gè)烯屬不飽和鍵和/或含羥基基團(tuán)的熱塑性聚氨酯。該熱塑性聚氨酯可以為非芳族或芳族的。在優(yōu)選實(shí)施方案中，熱塑性聚氨酯中的烯屬不飽和鍵和/或羥基是能與外層26中的碳化二亞胺起反應(yīng)的，因此該碳化二亞胺能成功地將外層26中的聚氨酯與組合物42中的聚氨酯交聯(lián)。例證性熱塑性聚氨酯包括(但不受此限制)ESTANE(由B.F.Goodrich,Akron,Ohio提供)及PELLETHANE油Dow Chemical Company,Midland,Michigan提供)。
組合物42中的熱塑性聚氨酯是通過例如預(yù)聚合技術(shù)、然后經(jīng)干燥、配混、切斷及研磨制備而得到的易流動(dòng)粉狀熱塑性聚氨酸。在制備組合物42的熱塑性聚氨酯時(shí)可添加過量的多元醇。如上所述，過量多元醇中羥基基團(tuán)能促進(jìn)外層26與內(nèi)層28間的交聯(lián)及化學(xué)鍵合。制得的熱塑性聚氨酯粉料一般呈帶褐色的外觀，并具有如425目粒度。根據(jù)預(yù)期用途的要求，粉料可含添加劑以便可采用任何適用的技術(shù)(如在預(yù)聚合期間導(dǎo)入添加劑)來形成組合物42。添加劑總量與主要樹脂的重量比隨預(yù)期用途及所含添加劑而不同，其范圍可為例如約3∶100-約7∶100。
組合物42可包含適用的添加劑，其中包括(作為實(shí)例但不受此限制)下列添加劑的任何混合物熱穩(wěn)定劑、軟化劑如低分子量聚氨酯(例如在配混或類似步驟中進(jìn)入主鏈)、抗氧化劑、消光劑、炭黑、填料如粘土微粒以及易流動(dòng)添加劑。為防止焦燒，在內(nèi)層28也可以加入其它一些添加劑。這些和其它一些添加劑都能通過采用(作為實(shí)例但不受此限制)高能擠塑機(jī)/切斷機(jī)摻入樹脂中而形成干樹脂材料。
具有適宜回彈性能的聚醚多元醇與多異氰酸酯的各種共混物都可用來形成作為中間層30的半剛性聚氨酯微孔泡沫體。例如，這類多異氰酸酯共混合物可包括亞甲基二異氰酸酯。半剛性聚氨酯微孔泡沫體也可包含適用的添加劑，其中包括(作為實(shí)例但不受此限制)下列添加劑的任何混合物表面活性劑、抗氧化劑、填料、穩(wěn)定劑、催化劑如錫催化劑(如二月桂酸二丁錫)及伯胺與仲胺(如二乙醇胺)以及少量發(fā)泡劑如水。有一點(diǎn)要指出的是，多元醇和催化劑都含有少量的水，同時(shí)在配方中也是常常包括少量水的，水與多異氰酸酯反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，從而使中間層30形成微孔結(jié)構(gòu)。因此，為形成半剛性聚氨酯微孔泡沫體，多異氰酸酯用量需稍微超過化學(xué)計(jì)量。
剛性基體22可選自能滿足增強(qiáng)和固定外層26、內(nèi)層28及中間層30所需強(qiáng)度的任何材料。適用的材料包括具有足以使復(fù)合結(jié)構(gòu)固定在車輛基體結(jié)構(gòu)上的剛性的任何材料，其中包括(作為實(shí)例)注塑熱塑性塑料如(不受此限制)苯乙烯馬來酸酐(SMA)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(PC)、ABS-PC合金、增強(qiáng)的反應(yīng)性注塑聚氨酯(RRIM)，金屬，金屬合金，木纖維復(fù)合材料或它們的任何復(fù)合物。
雖然在上面已經(jīng)就車門板的制造方面對(duì)本發(fā)明方法作了具體說明，但本方法同樣也適用于其它板狀構(gòu)件的制造，其中包括如儀表板、扶手、頭枕、地板托架、膝墊、雜物箱箱門，這是不言而喻的。根據(jù)本發(fā)明方法制造的儀表板已分別在圖2和圖3的透視圖和斷面圖中(以數(shù)字100表示)作了說明。圖3斷面圖所示的儀表板100包括剛性基體122、外層126和內(nèi)層128(通常用數(shù)字124表示層合復(fù)合結(jié)構(gòu))以及中間層130。
上面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案所作的詳細(xì)說明只是為了說明本發(fā)明，而不是全面的也不是將本發(fā)明限于公開的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)施方案。顯然，對(duì)于技術(shù)熟練的操作者來說，要進(jìn)行各種改進(jìn)和變更是明顯的。所選的實(shí)施方案及對(duì)它們所作的說明是為了最好地說明本發(fā)明的原理及其實(shí)際用途，以便使其它技術(shù)熟練人員了解到本發(fā)明的各種實(shí)施方案以及適用于所涉具體用途的各種改進(jìn)。本發(fā)明范圍是由下面權(quán)利要求書和它們的等效條款所規(guī)定的。
權(quán)利要求
1．一種制造可固定在汽車上構(gòu)成車輛部分內(nèi)飾的板狀構(gòu)件的方法，該板狀構(gòu)件包括界定該構(gòu)件外表面的外層和剛性基體，當(dāng)該板狀構(gòu)件固定在汽車上時(shí)，至少部分外層是顯露在車廂中的，而剛性基體是隱蔽在車體內(nèi)的，所述方法包括下列步驟將一種包括至少一種光穩(wěn)定的、含至少一種選自羥基和羧基的官能側(cè)基的脂族熱塑性聚氨酯、至少一種所需的著色劑及至少一種熱活化的反應(yīng)性交聯(lián)劑的水分散組合物涂敷在具有與外層互補(bǔ)形狀的第一模具表面上；加熱光穩(wěn)定的脂族熱塑性聚氨酯與熱活化的反應(yīng)性交聯(lián)劑從而使它們交聯(lián)；使處在第一模具表面上的水分散組合物大體上干燥以形成具有外表面的外層，其中至少部分外層具有所要求的觸感、色澤和板狀構(gòu)件的構(gòu)造；將包括在主鏈上含至少一種烯屬不飽和鍵、至少一種側(cè)羥基基團(tuán)的熱塑性聚氨酯樹脂材料或其混合物的組合物鑄塑在處于第一模具表面上的外層內(nèi)表面上以形成包含能經(jīng)熱活化的反應(yīng)性交聯(lián)劑中未反應(yīng)基團(tuán)與外層中光穩(wěn)定的脂族聚氨酯交聯(lián)，從而使外層內(nèi)表面與其相鄰的內(nèi)層表面形成界面化學(xué)鍵合的熱塑性聚氨酯樹脂材料的內(nèi)層；將與外層在界面上成化學(xué)鍵合的內(nèi)層與剛性基體結(jié)合成整體，以使剛性基體對(duì)外層起增強(qiáng)作用，而顯露部分仍保持原有的觸感和色澤。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中熱活化的反應(yīng)性交聯(lián)劑是碳化二亞胺。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的方法，該方法還包括下列步驟將與外層在界面上成化學(xué)鍵合的內(nèi)層從第一模具表面轉(zhuǎn)移到第二模具表面上；和將剛性基體加在與板狀構(gòu)件內(nèi)表面成互補(bǔ)形狀表面的第三模具表面上；其中所述結(jié)合步驟包括將反應(yīng)性混合物涂敷在處于第二模具表面上的、與外層在界面上成化學(xué)鍵合的內(nèi)層上或涂敷在置于第三模具表面上的剛性基體上，排列第二模具表面與第三模具表面，以使與外層在界面上成化學(xué)鍵合的內(nèi)層和剛性基體共同界定容納反應(yīng)混合物的模腔，使反應(yīng)混合物發(fā)泡形成粘合剛性基體和與外層在界面上成化學(xué)鍵合的內(nèi)層的相當(dāng)剛性的聚氨酯微孔泡沫體，及其中外層具有的壓感是由該相當(dāng)剛性的聚氨酯泡沫體和內(nèi)層賦予的。
4．根據(jù)權(quán)利要求2的方法，該方法還包括下列步驟將與外層在界面上成化學(xué)鍵合的內(nèi)層從第一模具表面轉(zhuǎn)移到承物平臺(tái)的透明表面上；檢驗(yàn)與外層在界面上成化學(xué)鍵合的內(nèi)層，并對(duì)其可能斷裂部分進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)以防止其在所述結(jié)合步驟中出現(xiàn)斷裂；將與外層在界面上成化學(xué)鍵合的內(nèi)層從透明表面上轉(zhuǎn)移到第二模具表面上，和將剛性基體加在與板狀構(gòu)件內(nèi)表面成互補(bǔ)形狀的第三模具表面上，其中所述結(jié)合步驟包括將反應(yīng)性混合物涂敷在處于第二模具表面上的、與外層在界面上成化學(xué)鍵合的內(nèi)層上或涂敷在置于第三模具表面上的剛性基體上，排列第二模具表面與第三模具表面，以使與外層在界面上化學(xué)鍵合的內(nèi)層與剛性基體共同界定容納反應(yīng)混合物的模腔，使反應(yīng)混合物發(fā)泡形成粘合剛性基體和與外層在界面上成化學(xué)鍵合的內(nèi)層的相當(dāng)剛性的聚氨酯微孔泡沫體，及其中外層所具有的壓感是由該相當(dāng)剛性的聚氨酯泡沫體和內(nèi)層賦予的。
5．根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述干燥步驟是通過蒸發(fā)水分散組合物中的水分來完成的。
6．根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中外層厚度為約1.0密耳-約1.5密耳。
7．根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中內(nèi)層厚度為約40密耳-約60密耳。
8．根據(jù)權(quán)利要求2的方法，該方法還包括用微晶蠟脫模劑預(yù)涂第一模具表面。
9．根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中光穩(wěn)定的脂族熱塑性聚氨酯與熱活化的反應(yīng)性交聯(lián)劑可以預(yù)先混合，并在所述涂敷步驟前可在室溫下穩(wěn)定地貯存至少達(dá)24小時(shí)。
10．根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中第一模具表面在所述涂敷步驟期間加熱。
11．根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中第一模具表面具有與車門板外表面成互補(bǔ)的形狀。
12．根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中第一模具表面具有與儀表板外表面成互補(bǔ)的形狀。
13．一種制造可固定在汽車上構(gòu)成車輛部分內(nèi)飾的板狀構(gòu)件的方法，該板狀構(gòu)件包括界定構(gòu)件外表面的外層和剛性基體，當(dāng)該板狀構(gòu)件固定在汽車上時(shí)，至少部分外層是顯露在車廂中的，而剛性基體是隱蔽在車體內(nèi)的，所述方法包括下列步驟將微晶蠟脫模劑涂在第一模具表面上，加熱第一模具表面至第一高溫以熔化和分散微晶蠟脫模劑；將包含至少一種光穩(wěn)定的、含至少一種選自羥基和羧基官能基團(tuán)的官能側(cè)基的脂族熱塑性聚氨酯、至少一種所需的著色劑及至少一種熱活化的反應(yīng)性交聯(lián)劑的水分散組合物涂敷在含有在其上分散的微晶蠟脫模劑的第一模具表面上，該第一模具表面具有與外層成互補(bǔ)的形狀并被加熱至第二高溫；通過加熱第一模具表面至第三高溫使處在第一模具表面上的水分散組合物大體上干燥以形成具有外表面的外層，其中至少部分外層具有所要求的觸感、色澤和板狀構(gòu)件的構(gòu)造；將包括在主鏈上含至少一種烯屬不飽和鍵、至少一種側(cè)羥基基團(tuán)的熱塑性聚氨酯樹脂材料或其混合物的第二種組合物鑄塑在處于第一模具表面上的外層內(nèi)表面上以形成包含能經(jīng)熱活化的反應(yīng)性交聯(lián)劑中未反應(yīng)基團(tuán)與外層中光穩(wěn)定的脂族熱塑性聚氨酯交聯(lián)，從而使外層內(nèi)表面與其相鄰的內(nèi)層表面形成界面化學(xué)鍵合的聚氨酯的內(nèi)層；和將與外層在界面上成化學(xué)鍵合的內(nèi)層與剛性基體結(jié)合成整體，以使剛性基體對(duì)外層起增強(qiáng)作用，而顯露部分仍保持原有的觸感及色澤。
14．根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中熱活化的反應(yīng)性交聯(lián)劑是碳化二亞胺。
15．根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中第一高溫、第二高溫與第三高溫都是相同的，為約140°F-160°F。
16．一種包括可固定在汽車上構(gòu)成車輛部分內(nèi)飾的板狀構(gòu)件的制件，該板狀構(gòu)件包括外表面和內(nèi)表面，當(dāng)該板狀構(gòu)件固定在汽車上時(shí)，至少部分外表面是顯露在車廂中的，而內(nèi)表面是隱蔽在車體內(nèi)的，所述板狀構(gòu)件包括剛性基體；層合復(fù)合結(jié)構(gòu)，該層合復(fù)合結(jié)構(gòu)包括界定板狀構(gòu)件中至少部分所述外表面的外層和內(nèi)層，將所述層合復(fù)合結(jié)構(gòu)與所述剛性基體的表面結(jié)合成整體，以使所述剛性基體起增強(qiáng)所述外層的作用，而顯露部分仍保持原有的觸感和色澤；所述外層具有所要求的觸感、色澤和板狀構(gòu)件的構(gòu)造，該外層是配制的水分散第一組合物經(jīng)至少大體干燥后形成的光穩(wěn)定的交聯(lián)聚氨酯，該水分散組合物包含至少一種所需的著色劑、至少一種光穩(wěn)定的含至少一種選自羥基和羧基官能基團(tuán)的官能側(cè)基的脂族熱塑性聚氨酯以及至少一種熱活化的反應(yīng)性交聯(lián)劑，所述光穩(wěn)定的脂族熱塑性聚氨酯與熱活化的反應(yīng)性交聯(lián)劑在與所述外層構(gòu)造成互補(bǔ)形狀的模具表面經(jīng)模塑并發(fā)生交聯(lián)，光穩(wěn)定的脂族熱塑性聚氨酯也是在該模具表面上被干燥的；所述內(nèi)層較所述外層厚，并直接在外層上成形，因此所述內(nèi)層有一個(gè)與所述外層的內(nèi)表面相鄰的并在界面上與其成界面化學(xué)鍵合的表面，所述內(nèi)層與所述界面化學(xué)鍵合是通過將包括在主鏈上含至少一種烯屬不飽和鍵、至少一種側(cè)羥基基團(tuán)的熱塑性聚氨酯樹脂材料或其混合物的組合物鑄塑在處于所述模具表面上的所述外層內(nèi)表面上形成的。
17．根據(jù)權(quán)利要求16的制件，其中熱活化的反應(yīng)性交聯(lián)劑是碳化二亞胺。
18．根據(jù)權(quán)利要求17的制件，該制件還包括夾在所述層合復(fù)合結(jié)構(gòu)與所述剛性基體之間的、粘合所述層合復(fù)合結(jié)構(gòu)與所述剛性基體的相當(dāng)剛性的聚氨酯微孔泡沫體，其中所述外層具有的壓感是由所述相當(dāng)剛性的聚氨酯微孔泡沫體和所述內(nèi)層賦予的。
19．根據(jù)權(quán)利要求18的制件，其中所述外層厚度為約1.0密耳-約1.5密耳。
20．根據(jù)權(quán)利要求18的制件，其中所述內(nèi)層厚度為約40密耳-約60密耳。
21．根據(jù)權(quán)利要求18的制件，其中所述至少一種光穩(wěn)定的脂族熱塑性聚氨酯與所述熱活化的反應(yīng)性交聯(lián)劑可預(yù)先混合，在室溫下可穩(wěn)定地貯存至少達(dá)24小時(shí)。
22．根據(jù)權(quán)利要求18的制件，其中所述板狀構(gòu)件是車門板。
23．根據(jù)權(quán)利要求18的制件，其中所述板狀構(gòu)件是儀表板。
全文摘要
公開了一種包括可固定在汽車上構(gòu)成車輛部分內(nèi)飾的板狀構(gòu)件(10,100)的制件及其制造方法。根據(jù)該方法,通過將含熱塑性聚氨酯和熱活化的交聯(lián)劑的水分散組合物(36)涂敷在模具表面(34)上,然后使組合物(42)干燥來形成界定至少有部分顯露的構(gòu)件外表面的外層(26,126),接著,使包含(ⅰ)聚氯乙烯樹脂和至少一種增塑劑和/或(ⅱ)熱塑性聚氨酯材料的組合物在仍處于模具表面的外層內(nèi)表面(266)上凝膠化,然后將凝膠化的組合物熔融而形成與外層在界面上成化學(xué)鍵合的內(nèi)層(28),將與外層成化學(xué)鍵合的內(nèi)層和剛性基體(22,122)結(jié)合成整體,以使剛性基體起增強(qiáng)外層的作用,板狀構(gòu)件顯露的外表面具有仿真皮的外觀和手感,顯露部分的壓感是由內(nèi)層和任選填充的半剛性聚氨酯微孔泡沫體中間層(30,130)賦予的。
文檔編號(hào)B29C41/22GK1312192SQ0111208
公開日2001年9月12日 申請(qǐng)日期2001年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月18日
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