複合面板的製作方法
2023-05-23 06:51:26 1
專利名稱：：複合面板的製作方法複合面板本發明涉及複合面板，其包括密度小於100kg/W的發泡材料層，該發泡材料層夾在2個纖維增強的材料層之間。聚異氰脲酸酯在粘合材料的使用是已知和廣泛描述的，除了其它材料之夕卜，提到了玻璃纖維。值得注意的引用文獻為WO2006/008780、JP58-034832、JP58-145431、JP58—011529、JP57-131276、US6509392、EP304005和WO04/111101。US5928772中已公開了複合面板，其中在2片纖維增強的塑料之間製得具有較高密度的剛性泡沫，該塑料片是由至少一層增強纖維和可熱固化樹脂如可自由基聚合不飽和樹脂製得的。剛性泡沫的密度低於200kg/ii^時，泡沫強度降低，由此，面板材料的撓曲模量、撓曲強度等降低，此外，集中負荷下泡沫層中產生彎折。另外US5662996中公開了複合材料，其為包括彈性體聚氨酯皮、其上的開孔聚氨酯泡沫層和在所述層之上的聚氨酯或聚異氰脲酸酯剛性合成載體的合成裝飾部件。可以增強該載體。仍另外，US4871612/>開了含有無光澤纖維增強的聚異酸酯的襯底，其中在襯底上整體地形成表面層。該表面層可以包括作為外層的非發泡塑料，和作為織物、彈性泡沫與熱塑性樹脂片內層或多個內層的發泡塑料。EP1346819公開了複合材料，其通過熱才莫塑已在一側或兩側上提供聚氨酯樹脂的襯底製得。最後，EP1199154公開了多層產品。依據EP1199154,將其為包含插入兩個注入了聚氨酯樹脂的玻璃纖維和/或天然纖維層之間的聚氨酯層的夾層產品的已知產品，隨後熱模塑以獲得期望的元件。為此需要熱敏性聚氨酯樹脂。EP1199154提出了剛性變化的多層產品。該產品包括由在一側或兩側上與聚氨酯樹脂層偶聯、且插入兩個玻璃纖維和/或天然纖維層之間的海綿狀、半剛性聚合物層組成的第一元件，所述第一元件至少與第二元件偶聯。該海綿狀、半剛性聚合物是密度為2040kg/V的聚氨酯。所提出的複合材3料具有複雜的層結構。令人吃驚地發現了一種新的複合面板，其具有極輕的重量，以及非常高的強度和良好防火性能。由此，本發明關注於複合面板，其包括密度小於100kg/m3、優選為10~50kg/m3、更優選為10~35kg/i^且最優選為10~25kg/m3的發泡材料層，該發泡材料層夾在2個纖維增強的聚異氰脲酸酯材料層之間。該密度小於100kg/m3的發泡材料層(下文中稱作"輕質層")的厚度優選地大於2個纖維增強的聚異氰脲酸酯材料層(下文中稱作"PIR層")一起的厚度。它們可以用作輕質結構面板用於住宅中的隔牆，特別是在注重吸聲的情形下，和用作汽車部件。可以使一個或多個發泡材料層夾在PIR層之間，該複合材料可以包括夾在n+1個PIR層之間的n個輕質層。優選地n為1~3,更優選為1~2且更優選為1。該發泡材料可以是任意已知材料，如發泡聚苯乙烯、發泡聚乙烯、發泡聚丙烯和發泡聚氨酯。優選聚氨酯泡沫，如柔性、剛性和半剛性聚氨酯泡沫。該聚氨酯泡沫可以是親水性或疏水性的。它們可以是吸聲泡沫、粘彈性泡沫、高回彈性泡沫或保溫泡沫。除了該泡沫的才及低密度之外，該面板將具有一些特定性能，取決於所選泡沫的類型以及高強度和防火性能。優選泡沫為開孔剛性泡沫，如EP830419中所/〉開的那些，和開孔柔性泡沫，特別是在1000~2000Hz之間的範圍內和0.7~1.0吸收之間在吸收曲線下具有至少30%的面積，且具有大於0.8的最大吸聲(依據ASTME1050-98在Kundt管中和20mm的泡沫厚度下測量)的那些，在1000~2000H在之間達到該最大吸聲。依據本發明由這些泡沫製得的複合面板非常適用於其中注重吸聲和/或隔音的應用。用於製備該纖維增強的聚異氰脲酸酯材料層的纖維可以是天然纖維如亞麻、九寐和劍麻，合成纖維如聚醯胺、聚烯烴、聚芳醯胺、聚酯和碳纖維，和礦物纖維如玻璃和石棉纖維。可以採用纖維組合。這些層的厚度可以在寬範圍之間變化。PIR層可以在0.lmm~10cm之間且優選地在0.2腿~2cm之間變化。該輕質層可以在lmm~lm且優選地在0.5cm10cm之間變化。這些層的寬度和長度由其中製備該面板的模具的尺寸決定。優選地，該發泡材料附著於且更優選地直接附著於該2個纖維增強的聚異氰脲酸酯材料層。依據本發明的面板通過使包含聚異氰酸酯和多元醇的組合物在模具內高溫下和三聚催化劑的存在下反應製得，其中該組合物與將發泡材料層夾在其之間的2個纖維層緊密接觸。該纖維增強的聚異酸酯材料通過如下方法製得，其包括使聚異氰酸酯、聚醚多元醇和三聚催化劑(這三種成分統稱為"反應性粘合劑組合物")與纖維混合以形成反應性複合材料，並在下一步驟中使該反應性複合材料在高溫下反應，其中該反應性粘合劑組合物的用量為180w"/。且纖維的用量為20~99wt%,均以反應性粘合劑組合物加上纖維量的量計算，且其中聚異氰酸酯和多元醇的用量使得反應性粘合劑組合物的指數為140~2000。本發明的上下文中，下列術語具有如下含義1)異氰酸酯指lt或NCO指數或指數配方中NCO-基團與多元醇中異氰酸酯-反應性氫原子的比例，以百分比給出nsfcoixioo(%)換句話說，NCO指數表示配方中實際使用的異氰酸酯相對於理論上與配方中使用的所述多元醇的異氰酸酯-反應性氬原子的量反應所需的異氰酸酯量的百分比。應當注意的是，本文中使用的異氰酸酯指數是從製備包括異氰酸酯和多元醇的材料的實際聚合方法的觀點來考慮的。用於製備改性聚異氰酸酯(包異氰酸i基團在計^該異氰酸酯指i時不作考慮。僅考慮實際聚合階段存在的自由異氰酸酯基團和(所述多元醇的)自由異氰酸酯-反應性氫原子。2)本文中出於計算異氰酸酯指數的目的而使用的表述"異氰酸酯-反應性氫原子"表示，多元醇中存在的羥基中全部活性氫原子，其含義為，出於計算實際聚合過程時異氰酸酯指數的目的，認為一個羥基基團包括一個反應性氳原子。3)本文中使用的表述"聚異氰脲酸酯"表示，通過使所述聚異氰酸酯和多元醇在三聚催化劑在高指數(即140~2000)下反應獲得的產物。4)術語"平均公稱羥基官能度"在本文中用於表示多元醇或多元醇組合物的數均官能度(每個分子的羥基基團數目)，假設其為它們製備中所用引發劑的數均官能度(每個分子的活性氬原子數目)。5)詞語"平均"表示數均，除非相反地指出。6)三聚催化劑提高從聚異氰酸酯形成聚異氰脲酸酯基團的催化劑。該聚異氰酸酯可以選自脂肪族、環脂肪族、芳脂肪族和優選地、芳族聚異氰酸酯，如甲苯二異氰酸酯，以其2，4-和2,6-異構體及混合物的形式，二苯基甲烷二異氰酸酯及其變體，和二苯基曱烷二異氰酸酯(MDI)與其低聚物(具有大於2的異氰酸酯官能度，本領域中/^P為"粗製"或聚合MDI(聚亞曱基聚亞苯基聚異氰酸酯))的混合物。也可以使用曱苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、聚亞甲基聚亞苯基聚異氰酸酯和/或該MDI和粗製或聚合MDI的變體的混合物。變體包括異氰酸酯-封端的產物，包括尿烷、氮氧曱基亞胺、碳二亞胺、脲、縮二脲和/或脲基甲酸酯基團，由MDI、粗製MDI和/或聚合MDI製得。所用多元醇的平均當量為53-2500,且平均公稱羥基官能度為2~8且更優選為2~6。該多元醇是眾所周知的且包括二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、二丙二醇、三丙二醇、聚丙二醇、其它聚醚多元醇、和聚酯多元醇。該多元醇可商購獲得。實例為DaltolacR200、DaltocelF428、DaltocelF526、F442、F444和F555,均來自Huntsman。也可以使用多元醇混合物。依據本發明的方法中，可以使用催化異氰酸酯三聚反應(異氰脲酸酯形成)的任意化合物作為三聚催化劑，如叔胺、三。秦且最優選金屬鹽三聚催化劑。適宜金屬鹽三聚催化劑的實例為有機羧酸的鹼金屬鹽。優選的鹼金屬為鉀和鈉，且優選的羧酸為乙S吏和2-乙基己酸。最優選的金屬鹽三聚催化劑為乙酸鉀(可以Polycat46從AirProducts和CatalystLB從Huntsman商購獲得)和2-乙基己酸鉀(可以DabcoK15從AirProducts商購獲得)。本發明方法中可以使用兩種或多種不同的金屬鹽三聚催化劑。該三聚催化劑的用量通常為0.01~5wt%，基於聚異氰酸酯和多元醇的重量，優選為0.05~3wt%。可以出現的是，依據本發明的方法中使用的聚異氰酸酯和/或多元醇仍含有其製備中的金屬鹽，其P4^r可以用作三聚催化劑或者部分三聚催化劑。聚異氰酸酯與多元醇的相對用量使得該指數為140~2000且優選為150~1500。聚異氰酸酯、多元醇和三聚催化劑可以以任意次序組合。優選地，使聚異氰酸酯、多元醇和三聚催化劑在最初步驟中組合由此形成反應性粘合劑組合物，其在下一步驟中與纖維組合。該反應性粘合劑組合物的製備可以通過使聚異氰酸酯、多元醇和催化劑以任意順序組合併混合來進行，優選地在5。C40。C且更優選l(TC~3(TC的初始溫度下。優選地，首先將多元醇和催化劑組合併混合，隨後與聚異氰酸酯組合併混合。組合併混合用於該反應性粘合劑組合物的成分通常在環境壓力下進行一定時間，且使用確保充分混合的設備。通常，採用傳統混合機混合從5秒直至5分鐘將足以實現這一點，替換地可以採用沖擊混合。如前所述，該催化劑可以以足夠含量存在於聚異氰酸酯和/或聚醚多元醇中。該情形下僅需要將聚異氰酸酯和聚醚多元醇組合併混合。可以將該反應性粘合劑組合物放置在室溫下對於其進一步應用來說義夠的時間，但是在這段時間內不會嚴重影響其進一步加工性。隨後將該反應性粘合劑組合物與纖維組合以形成反應性複合材料。令人吃驚地，該反應性複合材料在環境條件下具有^^應性，其可以在較低溫度下儲存。反應性粘合劑組合物和纖維的組合優選地在5~4(TC的初始溫度和環境壓力下進行，且可以通過塗布、浸漬、層壓、澆鑄、捏合、壓延、擠出、混合和/或噴射該粘合劑組合物、和/或確保該反應性粘合劑組合物與纖維的充分接觸的任意其它適宜方式來進行。該反應性粘合劑組合物的用量為1~80且優選10~70%重量，且纖維的用量為20~99且優選30~90%重量，二者均以反應性粘合劑組合物的量加上纖維的量計算。任選地，該方法中可以使用其它成分，如發泡劑例如水和戊烷，增強尿烷鍵的形成的催化劑如錫催化劑如辛酸錫和二丁基二月桂酸錫，^應催化劑如三乙撐二胺和咪唑如二曱基咪唑和其它催化劑如馬來酸酯、乙酸酯和金屬羧酸鹽，表面活性劑，阻燃劑，防煙劑，UV-穩定劑，著色劑，微生物抑制劑，增塑劑和外部脫模劑。可以仍進一步使用異氰酸酯-反應性擴鏈劑和交聯劑(平均當量低於53)，如乙二醇、丙二醇、丁烷二醇、己烷二醇和甘油。優選不使用這些擴鏈劑和交聯劑，或者僅是考慮到商品級的催化劑可能含有該擴鏈劑和/或交聯劑的事實而必然存在的程度。任選的成分可以加入本發明方法中使用的任意成分中和/或反應性粘合劑組合物中和/或反應性複合材料中。優選地將任選的成分加入多元醇或反應性粘合劑組合物中。該任選的成分以少量使用，總量通常不超過該反應性複合材料的10wrt且優選地小於該反應性複合材料的8wt%(反應性粘合劑組合物+纖維)。隨後，將該反應性複合材料置於發泡材料的兩側上並隨後將該組合置於模具內，該模具優選地已用外部脫模劑處理過。替換地，首先將纖維置於發性粘合劑組合物噴射到纖維上或者以任意其它前述方式。可以有利地以長度和寬度等同於發泡材料的底板的形式使用該纖維。Ft^將該三層置於模具內。替換地，首先將纖維底板置於模具內，F4^噴射反應性粘合劑組合物，ai^將發泡材料置於噴射的地板上，隨後噴射第二地板。另一替換的方法是，將纖維底板置於發泡材料的一側上，隨後將該底板噴射反應性粘合劑組合物，將另一纖維底板置於發泡材料的另一相反側上，並將該第二底板噴射反應性粘合劑組合物和將這三層置於模具內。所有這些替換的操作方式中，優選地用外部脫^莫劑處理該模具。隨後，封閉該模具，並使該反應性粘合劑組合物在50~200。C且優選80~150。C的模具溫度下反應10秒到1小時且優選15秒到30分鐘的時間。該過程可以在環境壓力下進行，但是優選地在高壓下、優選高於大氣壓力0.1~lOOMPa的壓力下中進行，如在才莫具或層壓機中。最後將模具打開，並從該模具中取出依據本發明的複合面板。該方法可以間歇地、半連續地或連續地進行。令人吃驚地發現，在制#^據本發明的第一複合面板之後，可以無需再次用外部脫才莫劑處理該才莫具即可製得幾個隨後的面一反。由此，依據本發明方法的特定實施方式是其中進行如下步驟的方法1.將外部脫p漠劑施用到與用於製備該面板的成分接觸的模具的至少一些表面上，2.將用於製備該面板的成分倒入該模具內，3.-使該成分反應並形成該面糹反，4.從該模具中取出由此形成的面板，和5.重複步驟2、3和4至少10次，但不重複步驟l。無論是否將步驟2、3和4進行一次、10次、25次、40次或更多次之後獲得該材^K所獲的面才反都具有相當的物理性能。該模塑過程可以在敞開模具和封閉模具中進行，優選地該反應在封閉模具中進行。如前所述，重複步驟24至少IO次，但不重複步驟l;優選地，其為至少15次且最優選地至少25次。但是，期望地重複步驟2~4可能的任意次數，但不重複步驟l,實踐顯示，在重複步驟2-4相當大數目次數且不重複步驟l之後，可以期望地重複步驟l。通常，可以說是，觀察到取出面板所需的力相對於取出第一面板所需的力顯著增加達到預期不能在不損傷面板下實現下一次脫模的程度時，重複步驟l。在商業生產線上脫^莫中所包括的那些將能夠容易地確定是否和何時重複步驟l。但是尚非必須的，因為損壞了脫模性能，儘管如此其可以期望地在一段時間之後重複步驟l，由此實現一致的生產過程。這一點上，可以期望地在兩次換檔(例如8小時)之間、24小時之後或一周之後重複步驟l，取決於該才莫具的複雜性。該方法可以在本領域中已知的任意類型模具中進行。該模具的實例為商業上用於製備聚氨酯裝飾部件、汽車座椅和汽車部件的模具。模具的材料可以選自本領域中已知的那些，如金屬例如鋁，和環氧樹脂。依據本發明的優選方法的步驟1可以以本領域中已知的任意方式進行。在模具(其表面將與用於製備面板的成分接觸)的表面上施用外部脫模劑包括將該試劑施用到表面上的任意方式如擦拭、刷塗、噴塗及其組合，並施用旨在促進隨後脫模的任意試劑或多個試劑。可以使用一種或多種外部脫模劑，或者外部脫^莫劑的混合物。該外部脫^莫劑可以本身或者作為液體中的溶液、乳液或^t體來施用。步驟l中施用的外部M^莫劑，可以在一個或多個階段中施用。可以施用本領域中已知的任意外部脫模劑，適宜外部脫模劑的實例為Kluberpur41-0039和41-0061(二者來自於KluberChemie)、ProductosConcentrolS.A,的DesmotrolD-10RT、Fuller的Acmosil180STBH和A，sil35-5119、JohnsonandJohnson的JohnsonCire103。下列實施例闡述了本發明。實施例1使用密度為22kg/i^的開孔、吸聲聚氨酯泡沫作為輕質層。該層的尺寸為100x50xlcm。將450g玻璃底^1均勻展開並置於輕質層的一側上，並噴射450g反應性粘合劑組合物。隨後將該層和玻璃底板倒置，並將另外450g玻璃底板均勻展開並置於輕質層的另一側(相反側)上。將該玻璃底板也噴射450g所述反應性粘合劑組合物。隨後將這3層置於內部尺寸為100x50x1.2cm的模具中。該模具用外部脫模劑(Acmosil35-5119)處理過。模具溫度為140。C。隨後關閉該模具。IO分鐘之後使依據本發明的輕質、非常結實的複合面板脫模。無需將該模具用進一步外部脫模劑處理，在上述工序之後製得50個複合面板。隨意停止該實驗。可以無損傷地將所有面板脫模。使該反應性粘合劑組合物採用組合了225pbwSuperasec5115(來自Huntsman)和多元醇組合物(指數181)的混合槍噴射。通過將如下成分59，04pbwDaltolac頂R200(來自Huntsman)、25.27重量份(pbw)SimulsolT0FP(來自SeppicSA)、6.7pbwLoxiolG71S(來自Cognis)、4.33pbwSylfat2R(來自ArizonaChemical)、0.79pbwPriolube1414(來自Uniqema)、0.55pbw催化劑LB(來自Huntsman)、2.35pbw黑色R印itanIN99430(來自Repi)、0.5pbwBYKLPX7102(來自BYK-chemie)和0.47pbw水組合併混合，首先製得該多元醇組合物。實施例2使用密度為22kg/iT^的開孔、吸聲聚氨酯泡沫作為輕質層。該層的尺寸為100x50xlcm。將450g玻璃底板均勻展開並置於輕質層的一側上，並噴射450g反應性粘合劑組合物。隨後將該層和玻璃底板倒置，並將另外900g玻璃底板均勻展開並置於輕質層的另一側湘反側)上。將該玻璃底板也噴射900g所述反應性粘合劑組合物。隨後將這3層置於內部尺寸為100x50x1.2cm的模具中。該模具用外部ft^莫劑(Acmosil35-5119)處理過。模具溫度為10012(TC。隨後關閉該模具。IO分鐘之後使依據本發明的輕質、非常結實的複合面一g漠。使該反應性粘合劑組合物採用組合了225pbwSuperasec5115(來自Huntsman)和多元醇組合物(指數181)的混合槍噴射。通過將如下成分59，04pbwDaltolac"^R200(來自Huntsman)、25.27重量份(pbw)SimulsolTOFP(來自SeppicSA)、6.7pbwLoxiolG71S(來自Cognis)、4.33pbwSylfat2R(來自ArizonaChemical)、0.79pbwPriolube1414(來自Uniqema)、0.55pbw催化劑LB(來自Huntsman)、2.35pbw黑色RepitanIN99430(來自Repi)、0.5pbwBYKLPX7102(來自BYK-chemie)和0,47pbw水組合併混合,首先制10得該多元醇組合物。實施例3(對比)重複實施例，前提是不使用三聚催化劑，催化劑LB,指數為100且採用0.5pbw尿烷催化劑DabcoEG。依據實施例2和3獲得的面板具有如下性能:tableseeoriginaldocumentpage11採用如下試驗密度DIN53420撓曲模量ISO14125拉伸強度ISO527性能試驗1和2擺動沖擊ISO180，和燒穿其為其中測量火焰通過如上製得但切割為15x15cm片的試樣從一側燃燒到另一側耗費的時間的試驗，其中使用火焰溫度為約120(TC的丙烷火炬，其中保持該火炬在距離薄玻璃底^反層側的中部約5cm的位置處，同時火焰在該薄玻璃底板層側之上。權利要求1、複合面板，其包括密度小於100kg/m3的發泡材料層，所述發泡材料層夾在2個纖維增強的材料層之間，其特徵在於，所述纖維增強的材料為纖維增強的聚異氰脲酸酯材料。2、權利要求l的面板，其中所述發泡材料的密度為10~50kg/m3。3、權利要求1~2的面板，其中所述發泡材料的厚度大於2個纖維增強的聚異氰脲酸酯材料層一起的厚度。4、權利要求13的面板，其中所述發泡材料為聚氨酯材料，所述纖維為無光纖維，且所述聚異酸酯是通過使聚異氰酸酯和多元醇在三聚催化劑的存在下反應製得的。5、權利要求1~4的面板，其中所述發泡材料附著於所述2個增強的聚異fj^酸酯材料層。6、權利要求1~5的面板，其中所述發泡材料直接附著於所述2個增強的聚異氰脲酸酯材料層。7、製備權利要求16的面板的方法，其包括，使包含聚異氰酸酯和多元醇的組合物在模具內高溫下和三聚催化劑的存在下反應，其中所述組合物與將發泡材料層夾在其之間的2個纖維層緊密接觸。8、權利要求7的製備面板的方法，其中進行如下步驟[1.將外部脫模劑施用到與用於製備所述面板的成分接觸的模具的至少一些表面上，[2.將用於製備所述面板的成分倒入所述模具內，[3.使所述成分>^應並形成所述面板，[4.從所述模具中取出由此形成的面板，和[5.重複步驟2、3和4至少10次，但不重複步驟l。全文摘要複合面板，其包括密度小於100kg/m3的發泡材料層，該發泡材料層夾在2個纖維增強的聚異氰脲酸酯材料層之間。文檔編號B29C44/12GK101466517SQ200780021785公開日2009年6月24日申請日期2007年6月5日優先權日2006年6月14日發明者J·C·史蒂文斯,L·范埃謝,M·萊科克,R·韋格拉爾申請人:亨茨曼國際有限公司