泡沫层压产品及其生产方法

专利名称：泡沫层压产品及其生产方法
泡沬层压产品及其生产方法技术领域
在一个方面，本发明涉及一种泡沫层压产品，更具体地讲，涉及一种可用于车 辆内部的产品。在另一个方面，本发明涉及用于生产泡沫层压产品的方法。在一种高度 优选的实施方式中，本发明涉及一种顶蓬内衬(headline!·)，更具体地讲，涉及车辆的顶 蓬内衬(vehicular headliner)。在该优选的实施方式中，本发明的一个方面涉及用于生产 顶蓬内衬的工艺。
背景技术：
能量吸收装置(亦称能量控制装置)和结构性装置是已知的。这些装置能够采 取多种形状和形式的一种。目前，能量吸收装置和/或结构性装置的主要应用之一是用 于车辆、尤其是汽车中。当在车辆中使用时，如果这些装置能够被包含于装饰衬板中或 者代替装饰衬板，这些装置将是极为便利的。实际上，它们通常被称作装饰衬板。
近年来，这样的已经开发出来的能量吸收装置和/或结构性装置的一个特别有 用的应用是在车辆顶蓬内衬中的应用。车辆顶蓬内衬是本技术领域普遍已知的。更具体 地说，汽车顶蓬内衬是本技术领域普遍已知的。在许多情形中，汽车顶蓬内衬将用作结 构性装置和组合了结构特性和能量吸收特性的装置。
已知这样的汽车顶蓬内衬是用于给汽车的顶部加衬里。通常，汽车的顶蓬内衬 是层状结构，包含例如具有固定在其上的覆盖料的泡沫材料部件或其他垫片部件。该覆 盖料包含面向汽车内部的精整的外表面，并且该覆盖料相邻设置，或者被包含在所谓的 顶蓬内衬的A表面中。与A表面邻接的顶蓬内衬的表面是所谓的B表面。顶蓬内衬的 B表面可以包含或者可以不包含覆盖料。
通常，泡沫汽车顶蓬内衬已经由异氰酸酯类的泡沫材料比如聚氨酯泡沫材料制备。
当由聚氨酯泡沫材料生产汽车顶蓬内衬时，按惯例会利用所谓的会自由上升的 或者平板的聚氨酯泡沫材料。
在典型的平板聚氨酯泡沫材料生产工厂中，最终的泡沫材料通常是通过下述方 法制造的将可发泡的组合物分配入具有顶部开口(亦称隧道)和传送带底部的槽中以便 随着泡沫材料上升将组合物从混合头(mixhead)中移出。典型地使用低压混合，并且涉 及到在一般小于500psi(通常为200-350psi)的压力下计量进入配备有搅拌器(或其他合 适的搅拌装置)的混合头的用于泡沫材料生产的成分。将这些成分在混合头中混合，并 且可发泡的组合物膨胀从而生产出聚氨酯泡沫材料。如同本技术领域中所知，惯常使用 低压混合来生产块状泡沫材料。已知可通过改变一种或多种计量成分的性质和/或含量 来改变得到的泡沫材料的特性。
商品块状聚氨酯泡沫材料工厂生产的泡沫材料“胶块”("buns")的尺寸比如 是4英尺(高)X6英尺(宽)X100英尺(长)。然后取决于被生产的特定汽车顶蓬内衬 的详细情况，将每一个泡沫胶块切割成多个较短长度(例如5英尺)的泡沫胶块。然后较短长度的泡沫胶块被切成适当厚度(例如1/8至1/2英寸)的薄片。然后将每一个薄 片覆盖、修边并固定在汽车中。本技术领域也已知，使每个薄片经受进一步的加工步骤 比如热成型，从而使该平面的薄片呈现出更接近汽车顶蓬形状的略微波状轮廓的外观。
因此，在生产汽车顶蓬内衬中惯常使用的块状聚氨酯泡沫材料被认为是具有至 少一个无波状轮廓的表面的泡沫材料(例如，弹性泡沫材料)(即，该泡沫材料是“自由 上升的”泡沫材料)。
美国专利No.5,683,796 和 5,721,038[两者皆属于 Kornylo 等(Komylo)]教导了由模制聚氨酯泡沫材料制造的车辆顶蓬内衬。Komylo教导的顶蓬内衬据称包含基本上恒定 的密度，同时具有断面厚度比周围部分更大的中心部分。该中心部分必须相对较厚，以 使得顶蓬内衬具有可接受的吸声特性；同时周围部分必须相对较薄，从而便于将顶蓬内 衬固定到汽车顶蓬。
国际申请公开WO 02/42119[Zolfaghari]教导了改进Kornylo教导的顶蓬内衬的方法。具体地讲，Zolfaghari教导了具有能量控制功能的车辆顶蓬内衬从而提高了车辆乘客 的安全性。
不考虑精确模式的生产，按惯例通过使用玻璃纤维典型地为玻璃纤维毡片或者 切碎的玻璃纤维来增强顶蓬内衬。
例如，如果由块状泡沫材料生产顶蓬内衬，按惯例最初形成包含泡沫芯的坯 料、在泡沫芯一侧或两侧上的粘结层、以及在每个粘结层上的玻璃纤维毡片层或切碎的 玻璃纤维(坯料还可以包含其他层比如边饰覆盖物等)。然后该坯料经受成型操作，该 操作具有使泡沫芯成形、并且将玻璃纤维毡片层或切碎的玻璃纤维粘附于成形的泡沫芯 的每个表面的作用。普通的成型操作包括热成型和热压(thermocrashing，亦称“冷成 型”)。更具体地，对于车辆顶蓬内衬的生产，例如参见“作为汽车顶蓬内衬的整体“芯”组分的聚氨酯泡沫材料”，Dolgopolsky等，聚氨酯展览会'99(1999)。
用这种方式生产的泡沫层压产品典型没有非常好的吸声特性。吸声性在泡沫层 压材料的车辆应用中(例如顶蓬内衬)是特别期望的。为了解决该问题，在本技术领域 中按惯例使泡沫层压产品经受生产后穿孔步骤，其中含有粘附玻璃纤维的层压产品的表 面被冲孔。为了达到期望的吸声水平，有必要在制备步骤期间实行相对深的穿透，该步 骤折中了层压材料的强度和韧性特性。这在泡沫层压材料用于顶蓬内衬的应用中是特别 不期望有的，因为近年来，汽车工业已经希望顶蓬内衬部分具有能量控制特性。
因此，尽管本技术领域取得了进步，仍然高度期望有用于生产泡沫层压材料的 方法，其可得到具有改进的吸声特性的产品。还高度期望目前看到的这些产品维持强度 和韧性特性。还高度期望这样一种具有如下特征的产品其中玻璃纤维层相对于泡沫芯 的剥离强度被提高。发明内容
本发明的一个目的是消除或减轻至少一种现有技术领域中的上述缺点。
相应地，在一个方面，本发明提供了一种层压产品，其包含具有第一主要表面 和第二主要表面的泡沫芯，第一主要表面包含纤维层和用于将纤维层粘附于泡沫芯的粘 结层，纤维层中的纤维之间的粘结层的部分被除去。
在另一个方面，本发明提供了一种用于生产上述层压产品的方法，该方法包括 下述步骤
提供包含泡沫芯的初始层压产品，该泡沫芯具有第一主要表面和第二主要表 面，第一主要表面包含第一纤维层和将第一纤维层粘附于泡沫芯的第一粘结层；以及
将第一主要表面曝露于红外辐射。
于是，发明人吃惊地并且出乎意料地发现了一种新颖的具有非常期望的组合特 性的泡沫层压产品。更具体地说，本发明的泡沫层压产品具有改进的吸声特性，其类似 于上述使用惯常制备技术可得到的吸声特性。然而，本发明的泡沫层压产品具有附加的 优点，在维持期望强度和韧性特性的同时能够被赋予吸声特性。另外，在某些情况下， 与常规方法相比，在本发明的泡沫层压产品中，纤维加强层相对泡沫芯的剥离强度被显 著地改进。所有这些优点使得本发明的泡沫层压产品特别适合于具有如下期望的应用 其中吸声、机械性能(例如，强度和韧性)和剥离强度的组合被期望。
通过将包含泡沫芯和被粘结层粘附于泡沫芯的纤维层的初始层压产品曝露于红 外辐射，这些有利的特性被赋予本发明的泡沫层压产品。
在不希望束缚于任何特别理论或者作用方式的同时，人们相信，曝露于红外辐 射具有如下作用熔化或除去存在于纤维层的纤维之间的初始层压产品中的一部分粘结 层，从而取得类似于被曝露表面上表面多孔性的现象。当表面曝露于红外辐射时，人们 相信一部分粘胶层熔化成泡沫芯材料的开放小室，从而在被曝露的最外层表面处产生相 对不连续的层。
相信该不连续的层导致了改进的吸声特性，同时相信来自曝露于辐射的熔化作 用允许得到的泡沫层压产品维持强度和韧性特性(不同于使用穿孔的现有技术方式)。
虽然本发明的优选实施方式涉及在车辆泡沫材料部分比如车辆顶蓬内衬中的应 用，但本领域的技术人员应理解，本发明的范围不限于这些应用。因此，还可以在其他 应用中使用本发明，比如用于地板、运货汽车地垫(cargo vehicle mats)、后座盖(Tonnean covers)，以及用于其他期望具有改进的吸声特性的重量相对轻的制品。


以下将参考附图，对本发明的实施方式进行描述。其中图1显示了下述实施例 中讨论的各种泡沫层压材料的吸声特性。具体实施方式

优选用于本发明层压产品的芯部的泡沫材料是泡沫异氰酸酯类聚合物。优选 异氰酸酯类聚合物选自包含下述物质的组聚氨酯、聚脲、聚异氰脲酯、尿素改性聚氨 酯、氨基甲酯改性聚脲、氨基甲酯改性聚异氰脲酯和尿素改性聚异氰脲酯。本技术领域 已知，术语“改性”，当与聚氨酯、聚脲或聚异氰脲酯相结合使用时，是指直到50%的 形成连接物的聚合物骨架已经被取代。
典型地，由包含异氰酸酯和含有活性氢的化合物的反应混合物生产出泡沫异氰 酸酯类聚合物。
适用于该反应混合物的异氰酸酯无特别限制，并且其选择是在本领域的技术人员的认知范围之内。一般来讲，适合使用的异氰酸酯化合物可以由如下通式表示
Q (NCO),
其中，i是2以上的整数，并且Q是化合价为i的有机基。Q可以是取代或未取 代的烃基(例如，亚烷基或亚芳基)。另外，Q可以由如下通式表示
Q1-Z-Q1
其中，Q1是亚烷基或亚芳基，Z是选自包含如下基团的组-O-、-O-Q1-、-CO -、-S-、-S-Q1-S-和-S02-。属于异氰酸酯化合物定义范围内的例子包括己撑二异氰酸 酯、1，8-二异氰酸-对甲烷、二甲苯基二异氰酸酯、(0CNCH2CH2CH20CH20)2、1-甲 基-2，4-二异氰酸环己烷、苯撑二异氰酸酯、甲苯基二异氰酸酯、氯代亚苯基二异氰酸 酯、二苯甲烷_4，4' -二异氰酸酯、萘-1，5-二异氰酸酯、三苯甲烷-4，4'，4〃 -三 异氰酸酯和异丙苯基-α -4- 二异氰酸酯。
在另一个实施方式中，Q还可以表示化合价为i的聚氨酯基团。该情况下， Q(NCO)1是本技术领域通常称作为预聚物的化合物。一般来讲，可以通过使化学计量过 量的异氰酸酯化合物(如同在上文限定的那些)与含有活性氢的化合物(如同在下文中限 定的那些)、优选如下所述含有多羟基的材料或多元醇进行反应而制备出预聚物。本实施 方式中，聚异氰酸酯例如可以相对于在多元醇中羟基的比例以大约30%至约200%化学 计量过量的比例使用。因为本发明的工艺可以涉及聚脲泡沫材料的生产，所以在本实施 方式中优选预聚物能够被用于制备聚氨酯改性聚脲。
在另一个实施方式中，适用于本发明工艺的异氰酸酯化合物可以是选自异氰酸 酯和二异氰酸酯的二聚体和三聚体；以及选自具有下述通式的聚合二异氰酸酯
Q' (NCO)Jj
其中，i和j都是2以上的整数，Q'是多官能团的有机基；以及/或者选自作 为反应混合物中的附加成分的具有下述通式的化合物
L (NCO),
其中，i是1以上的整数，L是单官能团的或多官能团的原子或基团。落入该定 义范围内的异氰酸酯化合物的例子包括乙基磷酸二异氰酸酯，苯基磷酸二异氰酸酯， 含有=Si-NCO基的化合物，由磺酰胺(QSO2NCO)、氰酸和硫氰酸衍生的异氰酸酯化合 物。
为了讨论合适的异氰酸酯，参见例如英国专利No.l,453,258。
合适的异氰酸酯的非限制性的例子包括1，6-己撑二异氰酸酯、1，4-二异氰 酸丁二醇酯、亚糠基二异氰酸酯、2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯、2， 4' -二苯甲烷二异氰酸酯、4，4' -二苯甲烷二异氰酸酯、4，4' -二苯丙烷二异氰 酸酯、4，4' - 二苯基-3，3' -二甲基甲烷二异氰酸酯、1，5-萘二异氰酸酯、1-甲 基-2，4-二异氰酸酯-5-氯苯、2，4-二异氰酸-S-三嗪、1-甲基_2，4-二异氰酸环己 烷、对苯撑二异氰酸酯、间苯撑二异氰酸酯、1，4-萘二异氰酸酯、联甲氧基苯胺二异氰 酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯、1，4-二异氰酸二甲苯酯、1，3-二异氰酸二甲苯酯、双 (4-异氰酰苯基)甲烷、双(3-甲基-4-异氰酰苯基)甲烷、聚亚甲基聚苯基聚异氰酸酯 及其混合物。更优选的异氰酸酯是选自包含下述物质的组2，4-甲苯二异氰酸酯、2， 6-甲苯二异氰酸酯及其混合物，该混合物例如是包含大约75至约85Wt% 2，4-甲苯二异氰酸酯和大约15至约25Wt%2，6-甲苯二异氰酸酯的混合物。另一种更优选的异氰酸酯 选自包含下述物质的组2，4' -二苯甲烷二异氰酸酯、4，4' -二苯甲烷二异氰酸酯及 其混合物。最优选的异氰酸酯是包含大约15至约25wt% 2，4' - 二苯甲烷二异氰酸酯 和大约75至约85wt% 4，4' -二苯甲烷二异氰酸酯的混合物。
如果该方法被用于生产聚氨酯泡沫材料，则含有活性氢的化合物典型地是多元 醇。多元醇的选择不特别限制，并且是在本领域的技术人员的认知范围之内。例如， 多元醇可以是选自包含下述物质的组的成员的末端为羟基的骨架聚醚、聚酯、聚碳酸 酯、聚二烯和聚己酸内酯。优选多元醇选自包含下述物质的组末端为羟基的聚碳氢化 合物、末端为羟基的聚缩甲醛、脂肪酸甘油三酯、末端为羟基的聚酯、末端为羟甲基的 聚酯、末端为羟甲基的全氟亚甲基、聚亚烷基醚乙二醇、聚亚烷基亚芳基醚乙二醇和聚 亚烷基醚三醇。更优选的多元醇选自包含下述物质的组己二酸-乙二醇聚酯、聚(丁 二醇)、聚(丙二醇)和末端为羟基的聚丁二烯。为了讨论合适的多元醇，参见例如英国 专利No.1,482,213。优选这样一种聚醚多醇的分子量范围为约100至约10,000、更优选约 100至约4,000、最优选约100至约3,500。
如果芯部包含聚脲泡沫材料，则含有活性氢的化合物包含其中氢被键合于氮上 的化合物。优选这样的化合物选自包含下述物质的组聚胺、聚酰胺、聚亚胺和多羟基 胺，更优选聚胺。这样的化合物的非限制性例子包括末端为伯胺和仲胺的聚醚。优选这 样的聚醚的分子量大于约100，并且官能团数为从1至25。这样的末端为胺的聚醚典型地 从适当的引发剂出发而制备，其中将低级的烯基氧化物加入引发剂中，随后使得到的末 端为羟基的多元醇进行胺化。如果使用两种以上烯基氧化物，它们可以作为任意的混合 物存在、或者作为某一种聚醚的嵌段存在。为了容易胺化，尤其优选多元醇的羟基基本 上全部是仲醇羟基。典型地，胺化步骤置换了多元醇的大多数羟基但不是所有的羟基。
用于生产泡沫异氰酸酯类聚合物芯部的反应混合物典型地将会进一步包含发泡 剂。本技术领域已知，水在泡沫异氰酸酯类聚合物的生产中可以用作间接的或反应性发 泡剂。具体地讲，水与异氰酸酯反应形成二氧化碳，其在最终的泡沫材料聚合物产品中 起到有效发泡剂作用。作为另一种选择，二氧化碳可以通过其他的手段比如可产生二氧 化碳的不稳定化合物(例如，氨基甲酸酯等)而产生。任选地，直接的有机发泡剂可以 和水一起使用，虽然这样的发泡剂的应用出于环境考虑一般在被减少。优选用于生产本 发明的泡沫异氰酸酯类聚合物的发泡剂包含水。
本技术领域已知，以反应混合物中含有活性氢的化合物总含量100重量份为基 准，在泡沫异氰酸酯类聚合物的制备中用作间接发泡剂的水的用量通常是在约0.5至高达 约40以上重量份范围内、优选约1.0至约10重量份。本技术领域已知，在泡沫异氰酸酯 类聚合物的生产中，水的用量典型地由泡沫聚合物中期望的固化特性、以及有助于自身 结构形成的膨胀泡沫材料的容许偏差限定。
为了生产由泡沫异氰酸酯类聚合物制备的芯部，通常将催化剂并入反应混合物 中。在反应混合物中使用的催化剂是能够催化聚合反应的化合物。这些催化剂是已知 的，并且其选择和在反应混合物中的浓度是在本领域的技术人员的认知范围之内。为了 讨论的合适的催化剂化合物，参见例如美国专利Nos.4J96,213和4,518,778。合适的催化 剂的非限制性的例子包括叔胺和/或有机金属化合物。另外，本技术领域已知，当本发10明的目的是生产异氰脲酸酯时，必须用路易斯酸或者单独或者与其他催化剂一起作为催 化剂。当然，本领域的技术人员应理解，两种或多种催化剂可以适当地组合使用。
优选地，当按照ASTM3574-D测量时，本发明层压产品的泡沫芯部在10%偏差 处的压缩力偏差是在约^DSi至约200psi范围内，更优选是在约5psi至约IOOpsi范围内， 最优选是在约IOpsi至约80psi范围内。在整个说明书中，当参照ASTM 3574-D进行时， 试样具有下述尺寸2ft. X 2ft. Xl英寸(最后的尺寸是厚度)。
用于生产本发明顶蓬内衬的合适的聚氨酯泡沫材料的非限制性和优选例子可以 是购自Woodbridge泡沫材料公司的商品名Stratas。
一般地，适用于本发明顶蓬内衬、并且具有期望的能量控制和/或结构特性的 聚氨酯泡沫材料可以从下述普通的非限制性配方出发而生产出来
成分含量聚合物多元醇100 - 0份多元醇0-100份交联剂0-30份/100份总多元醇催化剂0.05至3.5份/100份总多元醇硅酮表面活性剂0 - 1.5份/100份总多元醇水0.5-25份/100份总多元醇异氰酸酯相当于NCO活性部位当量的约0.60至1.30的NCO比率指数的足够量。
合适的交联剂、催化剂和硅酮表面活性剂在美国专利No.4,107,106和4,190,712中有描述。
优选的适用于本发明顶蓬内衬的聚氨酯泡沫材料可以从下述配方出发而生产出 来
成分聚合物多元醇 多元醇 交联剂 催化剂硅酮表面活性剂 水异氰酸酯20- 100 份 0 - 80 份5-15份/100份总多元醇 0.5 -1.2份/100份总多元醇 0.3 -1.1份/100份总多元醇 1.75 -2.75份/100份总多元醇相当于NCO活性部位当量的约0.8至1.1的NCO比率指数 的足够量。
在本发明层压产品中的泡沫芯可以具有基本上均勻的密度，这典型地是模制泡 沫材料(即，当膨胀性物料转化成泡沫材料产品时通过约束所有表面上的膨胀性物料而 生产的泡沫材料)的特征。作为另一种选择，优选地，泡沫芯具有可变密度，这典型地 是在常规成形操作比如热成型和热压(亦称“冷成型”)以后形成的平板泡沫材料(即， 当膨胀性物料被转化成泡沫材料产品时通过使其中膨胀性物料的至少一个表面不受约束 以便该物料能够“自由上升”的方法而生产的泡沫材料)的特征。更具体地，对于车 辆顶蓬内衬的生产，例如参见“作为汽车顶蓬内衬的整体“芯”成分的聚氨酯泡沫材 料”，Dolgopolsky等，聚氨酯展览会'99(1999)。
优选地，在本发明层压产品中的泡沫芯的密度在约0.5至约30磅/立方英尺范围 内，更优选在约1至约20磅/立方英尺范围内，进一步优选在约2至约15磅/立方英尺 范围内，最优选在约2至约8磅/立方英尺范围内。
本发明的泡沫层压产品包含至少一个粘结层，其具有将纤维层粘附于泡沫芯的 作用。该至少一个粘结层可以设置于泡沫层压产品的一个或两个主要表面(取决于纤维 层是否被设置于泡沫层压产品的一个或两个主要表面)上。
优选地，该粘结层包含有机聚合物。
在一个优选的实施方式中，粘结层包含热塑性聚合物。在另一种优选的实施 方式中，粘结层包含弹性材料。在再一个优选的实施方式中，粘结层包含热固性材料 (例如，环氧树脂、聚氨酯、聚脲、酚醛材料、丙烯酸酯、芳基酯、硅酮、多硫化物、聚 酯、或这些物质两种以上的混合物)。
可用的聚合物基板的非限制性的例子可以选自包含下述物质的组聚烯烃、聚 酯、尼龙、聚氯乙烯、聚氨酯、聚丙烯酸酯、乳胶、苯乙烯-丁二烯聚合物、腈-丁二烯 聚合物、硅酮聚合物、它们的混合物、它们的共聚物、它们相互渗透的网络。
优选粘结层包含聚烯烃。更优选粘结层包含聚乙烯、聚丙烯、丁基橡胶及其混 合物。最优选粘结层包含聚乙烯、聚丙烯、及其混合物。
优选纤维层可以是纺织物或者非纺织物。这些材料的进一步信息可在下述网 址上找至Ll http://www.nonwovens_group.com、 http://www.johnrstarr.com 禾口 http://www. inda.org.。
在本发明泡沫层压产品的一个优选的实施方式中，第一纤维层和第二纤维层 (如果存在)中的至少一个是纺织物。在另一种优选的实施方式中，第一纤维层和第二纤 维层(如果存在)中的至少一个的是非纺织物。存在于第一纤维层和第二纤维层中的纤 维可以呈短切纤维形式。
在本发明泡沫层压产品的一种实施方式中，第一纤维层和第二纤维层(如果存 在)中的至少一个包含合成纤维。在本发明泡沫层压产品的一种实施方式中，第一纤维 层和第二纤维层(如果存在)中的至少一个包含天然纤维。最优选第一纤维层和第二纤 维层(如果存在)中的至少一个包含玻璃纤维。
现在讨论用于生产本发明层压产品的优选方法。
用于生产本发明层压产品的方法使用了初始层压产品。该初始层压产品具有如 上所述的泡沫芯。
该泡沫芯具有两个彼此相反的主要表面。这两个主要表面中的一个或两个包含用如上所述粘结层粘附于所述主要表面的纤维层。
在本发明方法中用作起始原料的初始层压产品优选含有纤维层，该纤维层包含 的纤维含量为约4至约40、最优选约4至约25、最优选约6至约15克/m2。
通过使用传统技术能够制备出这样的初始层压产品。例如，通过使用在美国专 利No.5,665,185[Meeker]中一般介绍的技术，可以生产出该初始层压产品。Meeker描述 的方法能够改变，因此未必得到其中纤维材料基本上被包封在粘结层的暴露表面区域内 的初始层压产品。而且，能够改变Meeker的方法来使用如上所述不同的纤维材料。另 外，能够改变Meeker的方法来使用制备的纤维毡片材料而不是使用切碎的纤维材料。
可选地，初始层压材料能够通过如下方法制备将堆积料或相似的坯料放置 在常用的压机或成型装置中，所述成型装置比如是能够进行成型操作比如热成型和热压 (亦称“冷成型”)的装置。优选，堆积料或坯料包含下述各层
·至少一个粘结层(即，一层以上)；
·纤维层(例如，呈纤维毡片或其他连续层的形式)；
·至少一个粘结层(即，一层以上)；
·泡沫芯；
·至少一个粘结层；
·纤维层(例如，任选地呈纤维毡片或其他连续层的形式)；以及
·纱布层(任选地)。
当然，可以包括其他任选的层(例如，更多的粘结层)。更具体地，对于车辆顶 蓬内衬的生产，例如参见“作为汽车顶蓬内衬的整体“芯”成分的聚氨酯泡沫材料”， Dolgopolsky 等，聚氨酯展览会'99(1999)。
在一种实施方式中，该方法是用于在压机中形成上述各层的层压材料，并且此 后，在一个单独的步骤中，把层压材料放置在用作将层压材料转化成预定形状的成型/ 塑型装置中，即，在本实施方式中层压和成型是在单独的步骤中进行。在一种可选的实 施方式中，该方法是通过将上述各层的堆积料或坯料放置在成型/塑型装置中来形成上 述各层的成型的层压材料，该装置具有并行地将各层粘结在一起并且将如此形成的层压 材料转化成预定形状的作用，即，在本实施方式中，层压和成型在相同的步骤中进行。
在两种实施方式中的任一个中，然后使堆积料或坯料在压力下经受至少大约 100°C的温度，并且经受的时间周期足以引起粘结层熔化并渗透各个纤维层。在大多数情 况下，这导致基本上连续的粘结层，该粘结层包封了纤维层并且将其粘附于泡沫芯上。 因此，泡沫芯层决定了初始层压产品的预定形状(波状轮廓形状或者平面形状)。
优选地，在本发明方法中的加热步骤是在至少大约120°C的温度下进行、更优选 在约100°C至约250°C范围内的温度下进行、进一步优选在约120°C至约250°C温度下进 行、最优选在约150°C至约220°C温度下进行。
本发明的方法涉及到将初始层压产品的主要表面曝露于红外辐射。如果仅一个 主要表面包括纤维层和粘结层，本发明的方法涉及到将该层曝露于红外辐射。当然，如 果初始层压产品的两个主要表面都包含纤维层和粘结层，这两个表面都将被曝露于红外 辐射。
红外辐射曝露步骤典型地进行的时间周期足以除去在纤维层中的纤维之间的粘结层的部分。优选进行曝露步骤的持续时间足以除去在纤维层中的纤维之间的粘结层 的部分，该粘结层的部分构成了包含纤维层和粘结层的主要表面的表面积的约5%至约 80%,优选约5%至约60%、更优选约10%至约50%、最优选约15%至约50%。
实际上，这通常需要将包含纤维层和粘结层的初始层压产品的主要表面曝露于 红外辐射下约2至约90秒钟、更优选约2至约75秒钟、最优选约2至约60秒钟的时间 周期。
得到的泡沫层压产品具有如上所述的优点。尤其是，本发明层压产品具有非常 期望的较好吸声特性和(与经受惯用穿孔步骤或不经受用以提高声学性能的生产后步骤 的层压产品相比)相对低气流阻力的组合。
实际上，得到的泡沫层压产品按照ASTM C522-97测量的气流阻力小于约7000 瑞利、更优选约500至约6000瑞利、更优选约500至约4000瑞利、更优选约500至约 2000瑞利。
优选地，在本发明方法中使用的红外辐射的波长为约0.7 μ m至约14 μ m、更优 选约1.4 μ m至约14 μ m、最优选约1.4 μ m至约3.0 μ m。
红外辐射步骤可以通过使用商业设备来进行。例如，红外辐射步骤可以通过使 用可在市场上买到的来自HeraeusNoblelight的红外发射器进行。
实施例1-3
在实施例中，使用下述材料
芯部泡沫材料(厚度=8mm) _密度为40kg/m3磅/立方英尺的聚氨酯泡沫材料， 可在市场上买到，来自Woodbridge泡沫材料公司，商品名StrataLiner 1825 ；
粘结层-高密度聚乙烯膜，可在市场上买到，来自陶氏化学公司；以及
纤维层-切碎的玻璃纤维粗纱，可以购自Vetrotex Saint-Gobain,商品名Vetrotex 2211i;3SMC。
按如下所述生产出初始泡沫层压材料的各种样品。制备下述各层的坯料或堆积 料
·粘结层；
·纤维层；
·芯部泡沫材料；
·纤维层；以及
·纱布层。
人工地使每种坯料或堆积料通过包含相邻的加热区和冷却区的迈尔层压机 (Meyer Laminator)。层压工艺参数如下所述
传送带速度6m/min-7m/min；
热压板温度180°C-200°C ；
压紧辊偏移量l.Ommv 1.5mm;以及
冷压板温度20°C。
得到的样品老化M小时。
一个初始泡沫层压材料样品被称为实施例1。
按如下所述对初始泡沫层压材料的第二个样品进行穿孔工艺使用加热滚筒对来自实施例1的初始泡沫层压材料进行穿孔。穿孔深度为约1mm。该样品被称为实施 例2。
使用可在市场上买到的来自Heraeus Noblelight的红外发射器，将初始泡沫层压 材料曝露于红外辐射(波长大约1.4-2.4 μ m)下持续3秒钟，将其作为第三个样品。
此后，根据ASTMD_5034(利用三点加载体系)确定每个样品的强度。在测试 期间采用的条件是
样品尺寸76.2.X 192mm ；
十字头速度50mm/mte ；
支持点和加载机头具有圆筒状的形状，并且直径为19mm;以及
支持点间的距离(跨距)150mm。
层压板的强度定义为在样品断裂时测量的最大负荷值(N)。
吸声和气流阻力结果显示于图1中。如图所示，与初始泡沫层压产品(实施例1) 和经受穿孔的层压产品(实施例幻相比，根据本发明的层压产品(实施例幻在1500-4000 赫兹的频率范围中具有显著提高的吸声性和降低的气流阻力。
在表1中报告了各种样品的强度和韧性特性。
表权利要求
1.一种层压产品，其包含具有第一主要表面和第二主要表面的泡沫芯，所述第一主 要表面包含第一纤维层和将所述第一纤维层粘附于所述泡沫芯上的第一粘结层，在所述 第一纤维层中的纤维之间的所述第一粘结层的部分被除去。
2.如权利要求1所述的层压产品，其特征在于，所述被除去的在所述第一纤维层中的 纤维之间的所述第一粘结层的部分构成所述第一主要表面的表面积的约5%至约80%。
3.如权利要求1所述的层压产品，其特征在于，所述被除去的在所述第一纤维层中的 纤维之间的所述第一粘结层的部分构成所述第一主要表面的表面积的约5%至约60%。
4.如权利要求1所述的层压产品，其特征在于，所述被除去的在所述第一纤维层中的 纤维之间的所述第一粘结层的部分构成所述第一主要表面的表面积的约10%至约50%。
5.如权利要求1所述的层压产品，其特征在于，所述被除去的在所述第一纤维层中的 纤维之间的所述第一粘结层的部分构成所述第一主要表面的表面积的约15%至约50%。
6.如权利要求1-5中任一项所述的层压产品，其特征在于，所述第二主要表面包含第 二纤维层和将所述第二纤维层粘附于所述泡沫芯上的第二粘结层，在所述第二纤维层中 的纤维之间的所述第二粘结层的部分被除去。
7.如权利要求1所述的层压产品，其特征在于，所述被除去的在所述第二纤维层中的 纤维之间的所述第二粘结层的部分构成所述第二主要表面的表面积的约5%至约80%。
8.如权利要求1所述的层压产品，其特征在于，所述被除去的在所述第二纤维层中的 纤维之间的所述第二粘结层的部分构成所述第二主要表面的表面积的约5%至约60%。
9.如权利要求1所述的层压产品，其特征在于，所述被除去的在所述第二纤维层中的 纤维之间的所述第二粘结层的部分构成所述第二主要表面的表面积的约10%至约50%。
10.如权利要求1所述的层压产品，其特征在于，所述被除去的在所述第二纤维层 中的纤维之间的所述第二粘结层的部分构成所述第二主要表面的表面积的约15%至约 50%。
11.如权利要求1-10中任一项所述的层压产品，其特征在于，所述第一粘结层和所述 第二粘结层(如果存在的话)中的至少一个包含有机聚合物。
12.如权利要求1-10中任一项所述的层压产品，其特征在于，所述第一粘结层和所述 第二粘结层(如果存在的话)中的至少一个包含热塑性聚合物。
13.如权利要求1-10中任一项所述的层压产品，其特征在于，所述第一粘结层和所述 第二粘结层(如果存在的话)中的至少一个包含弹性材料。
14.如权利要求1-10中任一项所述的层压产品，其特征在于，所述第一粘结层和所述 第二粘结层(如果存在的话)中的至少一个包含热固性材料。
15.如权利要求1-10中任一项所述的层压产品，其特征在于，所述第一粘结层和所述 第二粘结层(如果存在的话)中的至少一个选自下组聚烯烃、聚酯、尼龙、聚氯乙稀、 聚氨酯、聚丙烯酸酯、乳胶、苯乙烯-丁二烯聚合物、腈-丁二烯聚合物、硅酮聚合物、 它们的混合物、它们的共聚物和它们相互渗透的网络。
16.如权利要求1-10中任一项所述的层压产品，其特征在于，所述第一粘结层和所述 第二粘结层(如果存在的话)中的至少一个包含聚烯烃。
17.如权利要求1-10中任一项所述的层压产品，其特征在于，所述第一粘结层和所述 第二粘结层(如果存在的话)中的至少一个包含聚乙烯、聚丙烯、丁基橡胶及其混合物。
18.如权利要求1-10中任一项所述的层压产品，其特征在于 第二粘结层(如果存在的话)中的至少一个包含聚乙烯。
19.如权利要求1-18中任一项所述的层压产品，其特征在于 第二纤维层(如果存在的话)中的至少一个是纺织物。
20.如权利要求1-18中任一项所述的层压产品，其特征在于 第二纤维层(如果存在的话)中的至少一个是非纺织物。
21.如权利要求1-19中任一项所述的层压产品，其特征在于 第二纤维层(如果存在的话)中的至少一个包含短切纤维。
22.如权利要求1-19中任一项所述的层压产品，其特征在于 第二纤维层(如果存在的话)中的至少一个包含合成纤维。
23.如权利要求1-19中任一项所述的层压产品，其特征在于 第二纤维层(如果存在的话)中的至少一个包含天然纤维。
24.如权利要求1-21中任一项所述的层压产品，其特征在于 第二纤维层(如果存在的话)中的至少一个包含玻璃纤维。
25.如权利要求1-24中任一项所述的层压产品，其特征在于 第二纤维层(如果存在的话)包含的纤维含量为约4至约40克/m。
26.如权利要求1-24中任一项所述的层压产品，其特征在于，所述第一纤维层和所述 第二纤维层(如果存在的话)包含的纤维含量为约4至约25克/m2。
27.如权利要求1-24中任一项所述的层压产品，其特征在于，所述第一纤维层和所述 第二纤维层(如果存在的话)包含的纤维含量为约6至约15克/m2。
28.如权利要求1-27中任一项所述的层压产品，其特征在于，所述层压产品按照 ASTMC522-97测量的气流阻力小于约7000瑞利。
29.如权利要求1-27中任一项所述的层压产品，其特征在于，所述层压产品按照 ASTMC522-97测量的气流阻力是在约500至约6000瑞利的范围内。
30.如权利要求1-27中任一项所述的层压产品，其特征在于，所述层压产品按照 ASTMC522-97测量的气流阻力是在约500至约4000瑞利的范围内。
31.如权利要求1-27中任一项所述的层压产品，其特征在于，所述层压产品按照 ASTMC522-97测量的气流阻力是在约500至约2000瑞利的范围内。
32.如权利要求1-31中任一项所述的层压产品，其特征在于，当按照ASTM3574-D 测量时，所述泡沫芯在10%偏差下的压缩力偏差是在约2psi至约200psi的范围内。
33.如权利要求1-31中任一项所述的层压产品，其特征在于，当按照ASTM3574-D 测量时，所述泡沫芯在10%偏差下的压缩力偏差是在约5psi至约IOOpsi的范围内。
34.如权利要求1-31中任一项所述的层压产品，其特征在于，当按照ASTM3574-D 测量时，所述泡沫芯在10%偏差下的压缩力偏差是在约IOpsi至约SOpsi的范围内。
35.如权利要求1-31中任一项所述的层压产品，其特征在于，所述泡沫芯包含异氰酸 酯类泡沫材料。
36.如权利要求1-31中任一项所述的层压产品，其特征在于，所述泡沫芯包含聚氨酯 泡沫材料。
37.如权利要求1-36中任一项所述的层压产品，其特征在于，所述泡沫芯具有基本均所述第一粘结层和所述 所述第一纤维层和所述 所述第一纤维层和所述 所述第一纤维层和所述 所述第一纤维层和所述 所述第一纤维层和所述 所述第一纤维层和所述 所述第一纤维层和所述勻的密度。
38.如权利要求1-37中任一项所述的层压产品，也/又。
39.如权利要求1-38中任一项所述的层压产品， 0.5至约30磅/立方英尺的范围内。
40.如权利要求1-38中任一项所述的层压产品， 1至约20磅/立方英尺的范围内。
41.如权利要求1-38中任一项所述的层压产品， 2至约15磅/立方英尺的范围内。
42.如权利要求1-38中任一项所述的层压产品， 2至约8磅/立方英尺的范围内。
43.如权利要求1-42中任一项所述的层压产品， 或等于约2mm。
44.如权利要求1-42中任一项所述的层压产品， 约2mm至约20mm的范围内。
45.如权利要求1-42中任一项所述的层压产品， 约4mm至约15mm的范围内。
46.如权利要求1-42中任一项所述的层压产品， 约4mm至约12mm的范围内。
47.一种包含如权利要求1-46中任一项所述层压产品的车辆顶蓬内衬。
48.一种用于生产如权利要求1-46中任一项所述的层压产品的方法，该方法包含下述 步骤提供包含泡沫芯的初始层压产品，该泡沫芯具有第一主要表面和第二主要表面，所 述第一主要表面包含第一纤维层和将第一纤维层粘附于所述泡沫芯的第一粘结层；以及将所述第一主要表面曝露于红外辐射。
49.如权利要求48所述的方法，其特征在于，所述曝露步骤进行的时间周期足以除去 在所述第一纤维层中的纤维之间的所述第一粘结层的部分。
50.如权利要求48-49中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包含将所述第 二主要表面曝露于红外辐射的步骤。
51.如权利要求50所述的方法，其特征在于，所述曝露步骤进行的时间周期足以除去 在所述第二纤维层中的纤维之间的所述第二粘结层的部分。
52.如权利要求48-51中任一项所述的方法，其特征在于，所述曝露于红外辐射的步 骤进行的时间周期是约2至约90秒。
53.如权利要求48-51中任一项所述的方法，其特征在于，所述曝露于红外辐射的步 骤进行的时间周期是约2至约75秒。
54.如权利要求48-51中任一项所述的方法，其特征在于，所述曝露于红外辐射的步 骤进行的时间周期是约2至约60秒。
55.如权利要求48-54中任一项所述的方法，其特征在于，所述红外辐射的波长在约 0.7 μ m至约14 μ m的范围内。其特征在于，所述泡沫芯具有可变的 其特征在于，所述泡沫芯的密度在约 其特征在于，所述泡沫芯的密度在约 其特征在于，所述泡沫芯的密度在约 其特征在于，所述泡沫芯的密度在约 其特征在于，所述泡沫芯的厚度大于 其特征在于，所述泡沫芯的厚度是在 其特征在于，所述泡沫芯的厚度是在 其特征在于，所述泡沫芯的厚度是在
56.如权利要求48-54中任一项所述的方法，其特征在于，所述红外辐射的波长在约 1.4 μ m至约14 μ m的范围内。
57.如权利要求48-54中任一项所述的方法，其特征在于，所述红外辐射的波长在约 1.4 μ m至约3.0 μ m的范围内。
全文摘要
描述了一种在车辆应用中特别有用的层压产品。该层压产品包含具有第一主要表面和第二主要表面的泡沫芯。这两个主要表面中的一个或两个包含纤维层和将纤维层粘附于泡沫芯上的粘结层。用于生产所述层压产品的方法涉及将初始层压产品曝露于红外辐射。在纤维层中的纤维之间的粘结层的部分被除去。该泡沫层压产品在维持期望的强度和韧性特性的同时具有改进的吸声特性。另外，在某些情况下，与常规方法相比，在本发明的泡沫层压产品中的纤维加强层相对于泡沫芯的剥离强度被显著地提高。
文档编号B32B27/16GK102026803SQ200980118504
公开日2011年4月20日 申请日期2009年5月15日 优先权日2008年5月16日
发明者I·多尔戈波利斯基, K·L·董, L·皮莱吉 申请人:普罗普里特公司