一种压延法生产的TPO表皮及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种压延法生产的TPO表皮及其制备方法。

背景技术

随着汽车工业的飞速发展，表皮材料不断得到优化和提升。与传统的PVC表皮和TPU表皮相比，TPO表皮具有除了满足各项物理化学性能指标外，其花纹，手感和光泽都将受到消费者的重视与关注，可直接用于仪表盘、门板和侧围等内饰，具有良好的耐磨性和耐刮擦性。

现有技术的TPO表皮如用于安装有安全气囊的仪表盘，当安全气囊点爆时，由于TPO表皮的厚度不够均匀，导致TPO表皮破裂后出现飞行颗粒过多的现象，或者出现TPO表皮无法沿弱化线炸开的现象，无法保障用车人员的安全。

发明内容

针对上述问题，本发明的第一目的在于提出一种压延法生产的TPO表皮，厚薄均匀，且具有良好的断裂拉伸率，可满足安全气囊部位的TPO表皮的质量要求。

本发明的另一目的在于提出一种采用压延工艺制备TPO表皮的方法，可提高制得的TPO表皮的厚度均匀性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种压延法生产的TPO表皮，包括从上到下排布的涂层、TPO胶层和PPF层；

所述TPO胶层的厚度为0.6-0.8mm，所述PPF层的厚度为2.5-3.0mm，且激光弱化后的所述TPO胶层的残厚为0.2±0.02mm；

所述TPO表皮覆盖于安全气囊上方的仪表板的表面。

优选的，所述TPO胶层为0.2±0.02mm厚度时的透光率为2-8％。

具体的，按照重量份数计算，所述TPO胶层的原料包括TPO 50-70份、RTPO10-20份、LLDPE10-20份、RPP10-20份、滑石粉2-5份、光稳定剂0.1-0.5份、润滑剂0.1-0.5份和色母粒4-10份。

优选的，所述TPO的熔融指数为8-15g/10min，邵氏硬度为80-90A。

优选的，所述RTPO的熔融指数为0.4-0.8g/10min，邵氏硬度为25-40D。

优选的，所述RPP的熔融指数为1-2.5g/10min，洛氏硬度为80-90R。

进一步的，本发明提出了一种压延法生产的TPO表皮的制备方法，用于制备以上所述的压延法生产的TPO表皮，包括以下步骤：

S1)按照重量份数计算，分别称取所述TPO胶层的原料，高速搅拌，密炼，精炼，过滤，制得混合料；

S2)通过五辊压延机，将所述混合料压延成所需的薄膜状，制得TPO胶层；

S3)采用辊涂机，在所述TPO胶层表面涂覆处理剂，制得含有涂层的TPO胶层；

S4)待所述含有涂层的TPO胶层表干后，采用辊压机，将所述含有涂层的TPO胶层与PPF层压合，并同时在涂层的表面印刷花纹，即完成所述压延法生产的TPO表皮的制备。

优选的，步骤S2)中，压延时五辊的表面温度为170℃-200℃。

优选的，步骤S4)中，PPF层的密度为50-66kg/㎡，PPF层的厚度为2.5-3.0mm。

本发明的上述技术方案的有益效果为：所述压延法生产的TPO表皮，厚薄均匀，具有较好的弹性，TPO表皮的断裂伸长率≥300％，激光弱化后的TPO表皮不会出现的肉眼可见的弱化印痕；并且不会出现安全气囊爆破时TPO表皮破裂后的飞行颗粒过多超出质量要求的现象，也不会出现TPO表皮无法沿弱化线炸开的状态，可有效保障用车人员的安全。

进一步的，本发明提出了采用压延工艺制备TPO表皮的方法，制得的TPO表皮具有厚度均匀、内应力小、拉伸率一致和拉伸强度高的优点，更适合用于汽车内饰。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的激光弱化部位的TPO表皮的横截面的显微镜扫描图片。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

一种压延法生产的TPO表皮，包括从上到下排布的涂层、TPO胶层和PPF层；

所述TPO胶层的厚度为0.6-0.8mm，所述PPF层的厚度为2.5-3.0mm，且激光弱化后的所述TPO胶层的残厚为0.2±0.02mm；

所述TPO表皮覆盖于安全气囊上方的仪表板的表面。

本发明的压延法生产的TPO表皮，厚薄均匀，具有较好的弹性，TPO表皮的断裂伸长率≥300％，适合通过真空吸覆成型并覆盖汽车的仪表板，可避免覆盖时出现破裂的现象；激光弱化后的TPO胶层的残厚在0.2±0.02mm，TPO表皮的表面不会出现的肉眼可见的弱化印痕；并且不会出现安全气囊爆破时TPO表皮破裂后的飞行颗粒过多而超出质量要求的现象，也不会出现TPO表皮无法沿弱化线炸开的状态，可有效保障用车人员的安全。

若TPO胶层的厚度不足，则会在激光弱化时被打穿，或导致弱化印过于明显，而不能满足质量要求。

厚度为0.6-0.8mm的TPO胶层为TPO表皮提供了良好的弹性和成型性能，厚度为2.5-3.0mm的PPF层，既可以提高铺贴于仪表板的TPO表皮的手感，并通过表面的涂层赋予TPO表皮具有良好的光泽和质感。

需要说明的是，TPO表皮成型后，在通过真空吸附成型覆盖于仪表板的表面前，还需要通过激光弱化对覆盖在气囊上方的部位的TPO表皮的骨架进行打孔，并使该部位的TPO表皮的内表面形成隐藏的弱化线，以使TPO表皮在气囊被点爆时能沿着弱化线爆破，该部位的TPO表皮的孔的顶端到TPO表皮的表面的厚度称为残厚。

PPF层为PP发泡材料，是闭孔的多泡孔结构层。涂层为聚氨酯材料，可在满足肌肤感的情况下满足材料的高断裂伸长率要求。

优选的，所述TPO胶层为0.2±0.02mm厚度时的透光率为2-8％。

以上透光率是采用红外分光仪检测的TPO胶层在波数为943.75cm

激光弱化时，传感器接收透过TPO表皮的光信号，并通过传感器控制打孔的深度；如果TPO胶层的透光率低于2％，则会导致激光弱化后的TPO胶层的残厚偏小，会造成TPO表皮在使用时出现破裂的现象，反之，如果TPO胶层的透光率高于8％，则会导致激光弱化后的TPO胶层的残厚偏大，会造成安全气囊爆破时TPO表皮破裂后的飞行颗粒过多，甚至TPO表皮无法沿弱化线炸开，影响用车人员的安全。

具体的，按照重量份数计算，所述TPO胶层的原料包括TPO 50-70份、RTPO10-20份、LLDPE10-20份、RPP10-20份、滑石粉2-5份、光稳定剂0.1-0.5份、润滑剂0.1-0.5份和色母粒4-10份。

热塑性聚烯烃弹性体TPO是材料的弹性主体，可使TPO表皮在高温成型时拉伸无破裂，优选牌号为三井8030NHS的TPO。

RTPO为反应型的TPO，用于增加TPO表皮的硬度，有助于压延加工，优选牌号为巴塞尔CA10A的RTPO。

LLDPE用于提高TPO表皮的常温力学性能，优选牌号为埃克森美孚2018MA。

RPP用于提高TPO表皮的耐高温能力，同时提高TPO表皮的硬度，优选牌号为晓星301。

滑石粉具有补强和填充降本的作用，优选牌号为辽宁艾海AH10，白度为95，粒度D50为5um。

润滑剂为硬脂酸类材料，有助于压延成型。

色母粒用于满足外观要求及汽车通用的耐热耐候要求，并通过控制色母粒的用量来控制TPO胶层的透光率，以便管控TPO胶层在激光弱化时获得的残厚。

优选的，所述TPO的熔融指数为8-15g/10min，邵氏硬度为80-90A。

优选的，所述RTPO的熔融指数为0.4-0.8g/10min，邵氏硬度为25-40D。

优选的，所述RPP的熔融指数为1-2.5g/10min，洛氏硬度为80-90R。

熔融指数过高影响材料的流动性，影响压延加工的生产效率，容易产生皱褶问，如山水纹和花面。

硬度过高会影响TPO表皮的手感。

进一步的，本发明提出了一种压延法生产的TPO表皮的制备方法，用于制备以上所述的压延法生产的TPO表皮，包括以下步骤：

S1)按照重量份数计算，分别称取所述TPO胶层的原料，高速搅拌，密炼，精炼，过滤，制得混合料；

S2)通过五辊压延机，将所述混合料压延成所需的薄膜状，制得TPO胶层；

S3)采用辊涂机，在所述TPO胶层表面涂覆处理剂，制得含有涂层的TPO胶层；

S4)待所述含有涂层的TPO胶层表干后，采用辊压机，将所述含有涂层的TPO胶层与PPF层压合，并同时在涂层的表面印刷花纹，即完成所述压延法生产的TPO表皮的制备。

相对于流延法和吹塑法，压延法制备的TPO表皮具有厚度均匀、内应力小、伸缩率一致和拉伸强度较高的优点，更适合用于汽车内饰。

TPO表皮的厚度均匀，有助于提高TPO表皮的伸缩率的一致性，不仅可以避免出现安全气囊爆破时TPO表皮破裂后的飞行颗粒过多，并避免出现TPO表皮无法沿弱化线炸开的现象，还可提高铺贴于仪表板的TPO表皮的平整度和手感。

优选的，步骤S2)中，压延时五辊的表面温度为170℃-200℃。

在170-200℃范围内，可使各种原料均处于熔融状态，提高混合料的均匀性，再通过五辊挤压剪切力，进而使制得的TPO表皮具有伸缩率一致和拉伸强度较高的优点。

优选的，步骤S4)中，PPF层的密度为50-66kg/㎡，PPF层的厚度为2.5-3.0mm。

控制成型前的TPO表皮的整体厚度为3.1-3.8mm，并使TPO表皮的断裂伸长率达到≥300％的要求，以保障TPO表皮能够有效完成吸塑成型，避免出现破裂的现象。

实施例1-3

1.按照表1所列的原料和工艺参数，根据以下步骤制备实施例1-3的TPO表皮：

S1)按照重量份数计算，分别称取所述TPO胶层的原料，高速搅拌，密炼，精炼，过滤，制得混合料；

S2)通过五辊压延机，将所述混合料压延成所需的薄膜状，制得TPO胶层；

S3)采用辊涂机，在所述TPO胶层表面涂覆处理剂，制得含有涂层的TPO胶层；

S4)待所述含有涂层的TPO胶层表干后，采用辊压机，将所述含有涂层的TPO胶层与PPF层压合，并同时在涂层的表面印刷花纹，即完成所述压延法生产的TPO表皮的制备；

其中，处理剂为斯塔尔WF-77-648；光稳定剂为巴斯夫UV-P紫外光吸收剂，润滑剂为勝田化工EM-700A，色母粒为碧美特EX-2702炭黑；

TPO的牌号为三井8030NHS，TPO在230℃/10kgf条件下的熔融指数为9g/10min，硬度为88A；RTPO的牌号为巴塞尔CA10A，RTPO在230℃/10kgf条件下的熔融指数为0.6g/10min，硬度为90A；RPP的牌号为晓星301，RPP在230℃/10kgf条件下的熔融指数为1.5g/10min，硬度为95A；LLDPE的牌号为埃克森美孚2018MA，滑石粉的牌号为辽宁艾海AH10，滑石粉的白度为95，滑石粉的粒度D50为5um。

2.将各实施例制得的TPO表皮按照以下方法检测，检测结果详见表1：

2.1透光率检测：将制得的TPO胶层的样品放在加热锅中，加热至130℃，然后放进压片机，压出厚度在0.2±0.02mm厚度的检测样片，再将检测样片放在红外分光仪中，检测其在943.75cm

2.2厚度检测：参照QB/T2709-2005执行，试样规格：100*100mm，测量五个测试点的厚度，五个测量点呈十字形分布；

2.3断裂伸长率检测：参照GB/T528-2009执行，试样规格：1型，试验速度：500mm/min；

2.4气囊点爆试验：

2.4.1设置三个温度分别为80-82.5℃、23±5℃、-30～-37.5℃的温度箱；

2.4.2每个实施例随机抽样9件，并采用真空吸附成型工艺将样件覆盖在内置有安全气囊的测试仪表板的表面；

2.4.3在每个温度箱内放置3个样件，并放置4小时，然后点爆每个安全气囊，并根据以下要求确认每个样件的点爆测试是否合格；

2.4.4判定标准：飞行颗粒≤5个，飞行颗粒的总计重量≤1.5g，单个颗粒重量≤1g，并且飞向危险区域(相当于乘车人员的脸部)的碎屑总重量≤1.0g，9个样件均合格，才能判定为合格。

表1各实施例的原料成分、工艺参数和测试结果

从以上表1中的测试结果可看出，实施例1-3制得的TPO表皮均能合格满足气囊点爆试验的检测要求，图1为实施例2的TPO表皮的横截面的显微镜扫描图片。

综上所述，所述压延法生产的TPO表皮，厚薄均匀，具有较好的弹性，TPO表皮的断裂伸长率≥300％，激光弱化后的TPO表皮不会出现的肉眼可见的弱化印痕；并且不会出现安全气囊爆破时TPO表皮破裂后的飞行颗粒过多超出质量要求的现象，也不会出现TPO表皮无法沿弱化线炸开的状态，可有效保障用车人员的安全。

进一步的，本发明提出了采用压延工艺制备TPO表皮的方法，制得的TPO表皮具有厚度均匀、内应力小、伸缩率一致和拉伸强度高的优点，更适合用于汽车内饰。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。