用於具有無縫氣囊展開能力的儀錶板的改進的可中空模塑的tpu的製作方法

2023-12-02 16:07:01

專利名稱：用於具有無縫氣囊展開能力的儀錶板的改進的可中空模塑的tpu的製作方法
技術領域：
本發明涉及可用於製造機動車內部儀錶板表皮(instrument panel skin)的樹 脂。
背景技術：
目前，三種製造工藝在汽車儀錶板製造領域居於主導地位。這些主導工藝為中空 模塑(slush molding)、真空成型、氨基甲酸酯噴塗。儘管每種工藝表現都很好，但存在伴隨 的問題。真空成型的儀錶板具有一個堅硬的「把手(hand) 」且在_30°C下的_30°C氣囊展開 時表現得不夠乾淨(無破裂及碎片)。並且，長期風化使得這些產品變得易碎。氨基甲酸酯 噴塗(具有固有的耐光性的脂肪族氨基甲酸酯和需要用於耐候性的塗層的芳香族氨基甲 酸酯)具有不太合意的「把手」。儘管氨基甲酸酯噴塗在老化和風化後表現出性能保持，但 這些材料同樣在-30°C無縫氣囊展開時發生破裂及產生碎片。中空模塑可採用PVC和TPU 彈性體。儘管某些改性的PVC材料具有可接受的無漆「把手」用於儀錶板，但同樣的材料傾 向於在-30°C無縫氣囊展開時表現出同樣的破裂及產生碎片的問題。因此，需要提供一種新的材料用於製造汽車儀錶板並使其具有可接受的美感及觸 感，同時在低溫氣囊展開時表現出適當的功能。發明概述本發明通過在至少一個實施方案中提供適於機動車內部應用的儀錶板表皮來解 決現有技術的一個或多個問題。所述儀錶板表皮包括熱塑性氨基甲酸酯彈性體的殘留物 (residues)和丙烯_乙烯共聚物。通常，熱塑性氨基甲酸酯彈性體包括多元醇、擴鏈劑、有 機二異氰酸酯以及受阻胺光穩定劑和苯並三唑紫外光穩定劑。有利地，本發明的儀錶板表 現出改善的接觸性能同時表現出可接受的低溫氣囊展開性能。另一個實施方案中，提供了一種製造上述儀錶板表皮的方法。本實施方案的方法 包括在一個模具中引入氨基甲酸酯基樹脂組合物和丙烯-乙烯共聚物的步驟。通常，這些 組合物是粉末狀的。所述氨基甲酸酯基樹脂包括含有多元醇、擴鏈劑、有機二異氰酸酯以及 受阻胺光穩定劑和苯並三唑紫外光穩定劑的一種組合物的殘留物。所述氨基甲酸酯基樹脂 組合物被加熱到足以在模具的至少一部分上形成層的溫度。多餘的粉末從模具中被倒出且 視需要可繼續加熱。從模具中取出儀錶板表皮。附圖
簡述圖IA和IB是描繪了用於形成儀錶板表皮的一個實施方案的圖示流程圖。圖2是描繪了將支撐結構應用於儀錶板表皮的圖示流程圖。優選實施方案的詳細描述
以下將詳細介紹本發明目前優選的組合物、實施方案以及方法，其構成了目前發 明人所知的實施本發明的最佳模式。附圖不一定是按比例的。然而，應當理解所公開的實 施方案僅為本發明的示例，本發明可以各種形式和可選擇的形式來體現。因此，本文公開的 具體細節不應當被理解為限定而僅僅作為本發明任一方面的代表性基本內容和/或作為 教導本領域技術人員以各種方式利用本發明的代表性基本內容。除了在實施例中或另外明確指示的地方以外，說明書中指示材料的量或反應條件 和/或用途的所有數量應當被理解為被描述本發明最寬範圍的詞彙「約」所修飾。還應當理解，本發明不應被限定於以下所描述的具體實施方案和方法，因為具體 組分和/或條件當然可以變化。此外，本文中所使用的術語僅僅用於描述本發明具體實施 方案的目的而並非意圖以任何方式作為限制。還必須注意的是，如說明書和所附權利要求書中使用的單數形式「一個(或 種)」(「a」)、「一個(或種)，，(「an」)、「該(或所述)，，(「the」)包含複數的指示對象， 除非上下文以相反方式明確指示。例如，以單數形式提及的組分旨在包含多個組分。貫穿本申請，當引用出版物時，這些出版物的公開內容的全文在此通過引用併入 本申請中以更充分描述本發明所屬技術領域的發展水平。參見圖IA和1B，提供了描繪用於形成儀錶板表皮的一種中空模塑方法的圖示流 程圖。本實施方案的方法包括將氨基甲酸酯基樹脂組合物10引入模具12內。模具12的 至少一部分是由金屬如不鏽鋼或鎳製造的。氨基甲酸酯基樹脂組合物10包括熱塑性氨基 甲酸酯彈性體組合物和丙烯-乙烯共聚物。所述熱塑性氨基甲酸酯彈性體組合物的合適的 組合物是在美國專利第5，824，738號和第6，187，859號中提出的光穩定的脂肪族熱塑性氨 基甲酸酯彈性體。這些專利的全部公開內容以其整體通過引用併入。在本發明的一個變化形式中，熱塑性氨基甲酸酯彈性體包括含有多元醇和有機二 異氰酸酯的一種組合物的殘留物。在一個改進中，熱塑性氨基甲酸酯彈性體包括擴鏈劑。在 另一個改進中，氨基甲酸酯基樹脂還包括受阻胺光穩定劑和/或苯並三唑紫外光穩定劑。在隨後的步驟b)中，氨基甲酸酯基樹脂組合物10被加熱到足以在模具12的至少 一部分上形成層14的溫度。在一個改進中，氨基甲酸酯基樹脂組合物10被加熱到約170°C 至250°C之間的溫度。在步驟c)中，從模具12中倒出粉末。如果需要，進一步加熱模具從 而使所有粉末都熔化。最後，在步驟e)中，從模具12中取出儀錶板表皮20。通常，儀錶板 表皮20的厚度為約0. 5mm至約2mm。氨基甲酸酯基樹脂組合物10可選擇地包括一種或多種顏料。在一個改進中，顏料 以氨基甲酸酯基樹脂組合物總重量的從約0. 2%至約10%的重量百分比的量存在。在本實施方案的一個變化形式中，模具12具有一個與氨基甲酸酯基組合物10相 接觸的紋理表面，從而賦予儀錶板表皮20 —個紋理表面。參見圖2，提供了顯示將背襯應用於儀錶板表皮20的流程圖。在步驟f)中，結構 部件22被應用於儀錶板表皮20。通過本領域技術人員所知的方法中的任何一種或幾種來 應用這種結構部件。在一個改進中，結構部件22的厚度為約2mm至約20mm。在一些變化形 式中，使用泡沫樹脂如Dow Specflex NM815。在一個變化形式中，表皮22可被放置於一個 提供預定形狀的模具內，且一氨基甲酸酯背襯噴塗於儀錶板表皮20的背面。在另一個變化 形式中，結構部件22可被模製到儀錶板表皮20上。這種情況下，可使用熱塑性樹脂。
如上所述，儀錶板表皮20包括氨基甲酸酯基樹脂組合物的殘留物，所述氨基甲酸 酯基樹脂組合物包括熱塑性氨基甲酸酯彈性體組合物和丙烯-乙烯共聚物。本實施方案採 用的丙烯-乙烯共聚物通過許多物理參數表徵。在一個改進中，丙烯-乙烯共聚物的總結晶 度小於約20%。在另一個改進中，丙烯-乙烯共聚物的彎曲模量(1%割線)為約1500psi 至約2500 8丨且肖氏硬度為從約40至80(150 898 ASTM D2240)。可使用的丙烯-乙烯共聚 物的實例包括但不限於Versify 系或可購自Dow Chemical Company的彈性體。Versify MOO被發現是尤為適用的。通常，丙烯-乙烯共聚物以氨基甲酸酯基組合物的從約至 25%的重量百分比的量存在。在又一個改進中，丙烯-乙烯共聚物以氨基甲酸酯基組合物 的從約5%至20%的重量百分比的量存在。仍在一個改進中，丙烯-乙烯共聚物以氨基甲 酸酯基組合物的約20%的重量百分比的量存在。本發明的儀錶板表皮發現具有顯著的熱穩定性。特別地，在120°C經過500小 時的老化之後，發現儀錶板表皮的伸長性能(elongation properties)的變化小於 10%。並且，在107°C經過400小時的熱老化之前和之後，儀錶板表皮均維持足夠的伸長 率(elongation)來通過_30°C的無縫氣囊展開測試。在一個改進中，儀錶板表皮具有低玻 璃化溫度和在120°C經過500小時的老化之後伸長保持率(retained elongation)大於約 100%的結合。儘管本發明的實施不限定於任何具體理論，但應相信丙烯-乙烯共聚物的使 用至少在部分上促成了這些性能。如上所述，本發明的熱塑性表皮包括多元醇的殘留物。適合的多元醇在美國專利 第5，824，738號和6，187，859號中公開。具體實例包括但不限於聚醚多元醇。在一個變 化形式中，多元醇形成於採用有機金屬催化劑的工藝中，這導致多元醇具有低水平的端基 不飽和度。在一個改進中，多元醇的端基不飽和度的水平小於約0.(Mmeq/g。在另一個改 進中，多元醇的端基不飽和度的水平小於約0. 02meq/go這類多元醇的典型實例是Poly L25518(銷售商 Olin corporation, Stamford, Connecticut)。Poly L 255-28 是氧化乙 烯封端的聚(氧化丙烯)多元醇，其分子量約為4000且羥基數為觀。多元醇組分可以熱塑 性氨基甲酸酯彈性體組合物總重量的約40%至70%範圍的量存在。在一個改進中，多元醇 以氨基甲酸酯彈性體組合物總重量的40%至60%的量存在。在此範圍內可調整多元醇的 量以改變所生產的橡膠的硬度。在本實施方案的一個變化形式中，熱塑性氨基甲酸酯彈性體組合物包括擴鏈劑。 適合的擴鏈劑包括芳香族仲二胺、脂肪族伯二胺或仲二胺、乙二醇、二甘醇、丙二醇、戊二 醇、3-甲基戊烷-1，5-二醇、己二醇、HQEE (對苯二酚二(2-羥乙基)醚)、CHDM(1，4-環己 烷二甲醇)以及HBPA(氫化雙酚A)。尤為適用的擴鏈劑是1，4_ 丁二醇。在一個改進中，這 類擴鏈劑以熱塑性氨基甲酸酯彈性體組合物總重量的從6重量％至15重量％變化的濃度 存在。在另一個改進中，擴鏈劑以熱塑性氨基甲酸酯彈性體組合物總重量的從7%至13% 的量存在。用於本實施方案的熱塑性氨基甲酸酯彈性體組合物包括一種或多種異氰酸酯。適 合的異氰酸酯包括脂肪族有機二異氰酸酯或二異氰酸酯的混合物。有機異氰酸酯的具體實 例包括但不限於(TMXDI)間-四甲基苯二甲基二異氰酸酯和對-四甲基二甲苯二異氰酸 酯、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、二苄基二異氰酸酯、二甲苯二異氰酸酯0(DI)、3，3』-雙甲 苯-4，4』_二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、氫化MDI、氫化》)1、環己烷二異氰酸酯、對亞苯基二異氰酸酯、其混合物和衍生物及類似物。在一個改進中，有機二異氰酸酯以熱塑 性氨基甲酸酯彈性體組合物總重量的從20重量％至50重量％的量存在。在另一個改進中， 有機二異氰酸酯以熱塑性氨基甲酸酯彈性體組合物總重量的從25重量％至40重量％的量 存在。如上所述，熱塑性氨基甲酸酯彈性體組合物可包括紫外光穩定劑。適合的紫外光 穩定劑可包括受阻胺光穩定劑(HALS)和苯並三唑的組合。HALS的實例包括但不限於雙 (1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(化學文摘號41556-26-7，也被稱為Tinuvin 292或765，Ciba-Geigy Corp.，Hawthorne, NY)。苯並三唑類的實例包括羥苯基苯並三 唑類，如聚(氧-1，2-乙二基)、α -[3-[342Η-苯並三唑-2-基)_5_(1，1_ 二甲基乙 基)-4-羥基苯基]-1-氧代丙基]-ω -羥基-和聚(氧-1，2-乙二基)、α - [3- [3- (2Η-苯 並三唑-2-基)-5- (1，1- 二甲基乙基)-4-羥基苯基]-1-氧代丙基]-ω - [3- [ (2Η-苯並三 唑-2-基)-5- (1，1，- 二甲基乙基)-4-羥基苯基]-1-氧代丙氧基)-的苯並三唑混合物， 化學文摘號104810-47-1，和分子量為300的聚乙二醇，化學文摘號25322-68-3 (也被稱為 Tinuvin 1130 或 213，Ciba-Geigy Corp.，Hawthorne, N. Y.)，以及任何其他適合的紫外光 穩定劑。在一個改進中，紫外光穩定劑的組合以約1 1至2 1按重量計的範圍內的比 例存在。在另一個變化形式中，紫外光穩定劑的總濃度以氨基甲酸酯彈性體組合物的總重 量的從約0. 5重量％至2. 0重量％的量存在。在本發明的另一個變化形式中，氨基甲酸酯彈性體組合物包括抗氧化劑。基本上 任何適合的抗氧化劑或抗氧化劑的混合物都可用於實施本發明。代表性的實例包括但不限 於來自Cit3a-GeigyW Irganox 1010 [四(亞甲基(3，5-二叔丁基-4-羥基肉桂酸酯)甲 烷；來自Cit3a-GeigyWIrganox 1076 [十八烷基3，5_ 二叔丁基_4_羥基氫化肉桂酸酯]； 來自Ciki-Geigy的Irganox M5 [亞乙基雙(氧乙烯基)雙-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲 基氫化肉桂酸酯)]；和VanOX830(來自於R.T. Vanderbilt的一種酚類化合物、烷基化二苯 胺及亞磷酸三烷酯的專利混合物)。抗氧化劑可以氨基甲酸酯彈性體組合物的總重量的約 0. 10重量％至1.0重量％範圍內的總濃度存在。在另一個改進中，抗氧化劑可以氨基甲酸 酯彈性體組合物的總重量的約0. 25重量％至0. 75重量％範圍內的總濃度存在。下述實例說明了本發明的各種實施方案。本領域的技術人員應當認識到在本發明 的精神和權利要求的範圍內的多種變化形式。表1提供了若干測試樣品的組成，這些測試樣品用於通過上述中空模塑工藝形成 表皮層。這些組分在Leistritz雙螺杆擠壓機中被混合在一起。所得小球被低溫研磨為粉 末，乾燥，然後使用I^ord不規則方形的顆粒工具(Ford random square grain tool)模壓 成測試板。表2提供了由測試組合物製得的表皮的性能。斷裂伸長率是在120°C經過500 小時之後。表1樣品組成
權利要求
1.一種儀錶板表皮，包括一種組合物的殘留物，所述組合物包括多元醇、擴鏈劑、有機二異氰酸酯以及受阻胺光 穩定劑和苯並三唑紫外光穩定劑；以及丙烯-乙烯共聚物。
2.如權利要求1所述的儀錶板表皮，其中所述丙烯-乙烯共聚物以氨基甲酸酯基組合 物的從約至25%的重量百分比的量存在。
3.如權利要求1所述的儀錶板表皮，其中所述丙烯-乙烯共聚物以氨基甲酸酯基組合 物的從約5%至20%的重量百分比的量存在。
4.如權利要求1所述的儀錶板表皮，其中所述丙烯-乙烯共聚物以氨基甲酸酯基組合 物的從約10%至15%的重量百分比的量存在。
5.如權利要求1所述的儀錶板表皮，其中所述丙烯-乙烯共聚物具有小於約20%的總 結晶度。
6.如權利要求1所述的儀錶板表皮，其中所述丙烯-乙烯共聚物具有從約1500psi至 約2500psi的彎曲模量(1%割線)。
7.如權利要求1所述的儀錶板表皮，其中所述丙烯-乙烯共聚物具有從約40至約80 的肖氏硬度。
8.如權利要求1所述的儀錶板表皮，其中所述多元醇為聚醚多元醇。
9.如權利要求1所述的儀錶板表皮，其中所述多元醇具有小於約0.04meq/g的端基不 飽和度。
10.如權利要求1所述的儀錶板表皮，其中所述多元醇以約為40%至70%的重量百分 比存在。
11.如權利要求1所述的儀錶板表皮，其中所述異氰酸酯以約為20%至50%的重量百 分比存在。
12.如權利要求1所述的儀錶板表皮，其中氨基甲酸酯基組合物還包括至少一種抗氧 化劑或其殘留物。
13.如權利要求1所述的儀錶板表皮，其中氨基甲酸酯基組合物還包括一種顏料。
14.如權利要求1所述的儀錶板表皮，具有至少一個紋理表面。
15.一種製造儀錶板表皮的方法，所述方法包括a)在模具中引入氨基甲酸酯基樹脂組合物，所述氨基甲酸酯基樹脂包括一種組合物的殘留物，所述組合物包括多元醇、擴鏈劑、有機二異氰酸酯以及受阻胺光 穩定劑和苯並三唑紫外光穩定劑；以及丙烯-乙烯共聚物；b)將所述氨基甲酸酯基樹脂組合物加熱到足以在所述模具的至少一部分上形成層的 溫度；c)將粉末從所述模具中倒出；d)可選擇地繼續加熱所述模具以使所有粉末熔化；以及e)將所述儀錶板表皮從所述模具中取出。
16.如權利要求15所述的方法，其中所述丙烯-乙烯共聚物以氨基甲酸酯基組合物的 從約至25%的重量百分比的量存在。
17.如權利要求15所述的方法，還包括 f)將所述儀錶板表皮應用於結構部件上。
18.如權利要求1所述的方法，其中步驟f)包括噴塗氨基甲酸酯組合物於所述儀錶板 表皮上。
19.如權利要求1所述的方法，其中步驟f)包括將所述結構部件模壓於所述儀錶板表 皮上。
20.如權利要求1所述的方法，其中所述模具具有與所述氨基甲酸酯基組合物相接觸 的紋理表面，從而賦予所述儀錶板表皮紋理表面。
全文摘要
一種汽車儀錶板表皮包括熱塑性氨基甲酸酯彈性體的殘留物和丙烯-乙烯共聚物。熱塑性氨基甲酸酯彈性體包括多元醇、有機二異氰酸酯、可選擇的擴鏈劑及可選擇的受阻胺光穩定劑和苯並三唑紫外光穩定劑。還提供了一種用於形成儀錶板表皮的方法。
文檔編號C08G18/66GK102083911SQ200980113314
公開日2011年6月1日 申請日期2009年2月6日 優先權日2008年4月15日
發明者保羅·約瑟夫·德拉高, 小威廉姆·麥克休·漢弗萊 申請人:國際汽車部件集團北美有限公司