一种可透光表皮材料及其制作工艺和一种可透光复合结构

技术领域

本发明涉及装饰材料技术领域，具体涉及一种可透光表皮材料及其制作工艺和一种可透光复合结构。

背景技术

随着人们对于各种装饰材料特别是交通工具的内饰质量及舒适度要求的不断提升，越来越多的功能被引入到交通工具内饰的开发过程中。为了实现交通工具内饰的透光型应用场景，需要一定透光率的交通工具内饰表皮材料和内饰复合结构。

现有的透光交通工具内饰表皮材料，主要是由PVC材料制成。然而，PVC因其密度较高，无法满足未来交通工具轻量化的需求。因此，急需一种轻量化的可透光表皮材料。

发明内容

基于上述现状，本发明的主要目的在于提供一种环境友好且轻量化的一种可透光表皮材料及其制作工艺和一种可透光复合结构，兼顾表皮材料的强度、韧性与透光性，并提高舒适性和美观性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种可透光表皮材料，所述表皮材料为热塑性聚烯烃材料，所述表皮材料原料包括PP、PE、色母粒、烯烃共聚物、硫化三元乙丙橡胶和助剂；其中，硫化三元乙丙橡胶是三元乙丙橡胶分散在PP和/或PE塑料基体中制备得到的；所述表皮材料原料重量份组成为：PP不超过10份，PE不超过10份，烯烃共聚物20-70份，硫化三元乙丙橡胶不超过30份，色母粒0.5-2份，助剂0.1-0.5份，且PP、PE、烯烃共聚物和硫化三元乙丙橡胶总重量为100份；所述PP、PE和烯烃共聚物的透光率均为80％以上。

可选地，所述表皮材料原料重量份组成具体为：PP 5份，PE 5份，烯烃共聚物70份，硫化三元乙丙橡胶20份，色母粒1.5份，助剂0.4份。

可选地，所述烯烃共聚物为丙烯-乙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物和乙烯-丁烯-辛烯共聚物中的至少一种。

第二方面，本发明提供了一种可透光表皮材料的制作工艺，制作步骤为：

S100，将不超过10份的PP，不超过10份的PE，20-70份的烯烃共聚物，不超过30份的硫化三元乙丙橡胶，0.5-2份的色母粒，0.1-0.5份的助剂均匀混合，通过压延或挤出工艺获得所述可透光表皮材料的半成品；其中，硫化三元乙丙橡胶是三元乙丙橡胶分散在PP和/或PE塑料基体中制备得到的；PP、PE、烯烃共聚物和硫化三元乙丙橡胶总重量为100份；所述PP、PE和烯烃共聚物的透光率均为80％以上；

S200，在所述半成品的表面涂覆表面处理剂，得到所述可透光表皮材料。

可选地，所述步骤S100具体包括，

S110，将所述硫化三元乙丙橡胶和/或所述烯烃共聚物中的一部分与所述色母粒进行预混造粒，得到初级原料；

S120，将所述初级原料与其余原料混合、搅拌，通过压延或挤出工艺获得所述可透光表皮材料的半成品。

可选地，所述步骤S110具体为，

将所述烯烃共聚物中的一部分与所述色母粒进行预混造粒，或将所述硫化三元乙丙橡胶中的一部分与所述色母粒进行预混造粒，或将所述烯烃共聚物中的一部分和硫化三元乙丙橡胶中的一部分与所述色母粒进行预混造粒。

可选地，所述步骤S110具体为，

将所述烯烃共聚物的20％-50％与所述色母粒进行预混造粒，或将所述硫化三元乙丙橡胶的40％-60％与所述色母粒进行预混造粒，或将所述烯烃共聚物的20％-30％和硫化三元乙丙橡胶的20％-30％与所述色母粒进行预混造粒。

可选地，在所述步骤S100中，所述表皮材料原料重量份组成具体为：PP5份，PE5份，烯烃共聚物70份，硫化三元乙丙橡胶20份，色母粒1.5份，助剂0.4份。

可选地，在所述步骤S100中，所述烯烃共聚物为丙烯-乙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物和乙烯-丁烯-辛烯共聚物中的至少一种。

第三方面，本发明提供了一种可透光复合结构，包括如上所述的可透光表皮材料形成的表皮层，还包括与所述表皮层复合在一起的泡棉材料层，所述泡棉材料层的发泡倍率为25-35，所述表皮层和所述泡棉材料层的厚度比为1：1-1：40。

可选地，所述表皮层的厚度为0.1-1.0mm，所述泡棉材料层的厚度为1.0mm-4.0mm。

可选地，在所述表皮层和所述泡棉材料层之间还设有图案层，所述图案层包括用于透光的镂空部和用于挡光的挡光部，所述镂空部和所述挡光部共同形成图案。

可选地，在所述泡棉材料层背离所述表皮层的一面设有图案层，所述图案层包括用于透光的镂空部和用于挡光的挡光部，所述镂空部和所述挡光部共同形成图案。

第四方面，本发明还提供了一种交通工具内饰，包括如上所述的可透光表皮材料或如上所述的可透光复合结构。

第五方面，本发明还提供了一种装饰材料，包括如上所述的可透光表皮材料或如上所述的可透光复合结构。

本发明提供的可透光表皮材料，由于先将普通的三元乙丙橡胶硫化成为硫化三元乙丙橡胶，显著提高了橡胶材料的强度性能，可以在保证表皮材料在后加工过程中的强度等加工性能的同时，大大降低橡胶材料的掺杂量，对橡胶材料掺杂量降低的部分，加入高透光率的烯烃共聚物材料，进一步提高表皮材料后加工过程中的强度性能，且显著提高制得的表皮材料的透光性，提高透光装饰效果，并且实现了表皮材料的轻量化。

本发明的其他有益效果，将在具体实施方式中通过具体技术特征和技术方案的介绍来阐述，本领域技术人员通过这些技术特征和技术方案的介绍，应能理解所述技术特征和技术方案带来的有益技术效果。

附图说明

以下将参照附图对根据本发明的优选实施方式进行描述。图中：

图1为本发明提供的一种优选实施方式的可透光表皮材料的制作流程图；

图2为本发明提供的另一种优选实施方式的可透光表皮材料的制作流程图；

图3为根据本发明的一种优选实施方式的可透光复合结构的结构示意图；

图4为本发明提供的另一种优选实施方式的可透光复合结构的结构示意图；

图5为本发明提供的另一种优选实施方式的可透光复合结构的结构示意图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分，为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

表皮材料在后加工过程中的拉伸强度是交通工具内饰表皮材料最重要的机械性能之一。所谓“后加工过程”，以将制备完成得到的表皮材料在高温环境下包覆在交通工具内部骨架上、完成交通工具内饰制作的过程为代表。使用高温环境完成前述包覆工艺，是为了软化该表皮材料，便于模具合模时对该表皮材料进行拉伸并重新塑型，由于该加工过程通常在170-230摄氏度之间的高温环境下进行，需要表皮材料此时具备足够的拉伸强度等加工性能，方可在包覆工艺实施过程中，不会被拉破，制作出外表无破损的交通工具内饰。

热塑性聚烯烃材料(TPO)是一种环境友好型的低密度材料，通过选择合适的原料和工艺，可以实现较好的弹性和手感，从而可作为交通工具内饰的轻量化表皮材料。然而，在透光性交通工具内饰表皮材料领域，TPO的发展则较为缓慢，尚未出现理想的透光性TPO表皮材料。

本发明的发明人发现，现有的TPO表皮材料的原料配比存在如下问题：为了保证表皮材料的在后加工过程中的拉伸强度等物理性能，需要在原料中添加高含量的三元乙丙橡胶，三元乙丙橡胶的添加量可能高达80％，而该橡胶透光度极低，显著影响了所制得的交通工具表皮材料的透光性，导致现有的TPO表皮材料的透光性低于0.5％。如果直接减少三元乙丙橡胶的含量，则又会显著影响材料的拉伸强度等指标，导致耐用性和手感变差。

基于此，第一方面，本申请提供了一种可透光表皮材料，所述表皮材料为热塑性聚烯烃材料，所述表皮材料原料包括PP、PE、色母粒、烯烃共聚物、硫化三元乙丙橡胶和助剂；其中，硫化三元乙丙橡胶是三元乙丙橡胶分散在PP和/或PE塑料基体中制备得到的；所述表皮材料原料重量份组成为：PP不超过10份，PE不超过10份，烯烃共聚物20-70份，硫化三元乙丙橡胶不超过30份，色母粒0.5-2份，助剂0.1-0.5份，且PP、PE、烯烃共聚物和硫化三元乙丙橡胶总重量为100份；所述PP、PE和烯烃共聚物的透光率均为80％以上。

通过上述的原料配比设置，一方面通过先将三元乙丙橡胶硫化，硫化后的三元乙丙橡胶的对于表皮材料的后续加工过程中的强度和韧性等性能有显著提升，尽管硫化后的三元乙丙橡胶透光性也不高，但是相比未经硫化的三元乙丙橡胶，可以通过更低的含量实现更高的强度和韧性性能，大大降低了在表皮材料中橡胶材料的含量；另一方面，对于橡胶含量降低的部分，采用高透光率的烯烃共聚物材料代替，该材料能够有效降低对光线的阻碍，保证更多的光线能够通过，从而大大提高了表皮材料的透光率，且烯烃共聚物材料也有着优良的增强增韧作用，通过和硫化三元乙丙橡胶的配合，依然可以保证表皮材料的在后续加工过程中的强度和韧性。

透光率表示光线透过介质的能力，是透过该介质的光通量与其入射光通量的百分比。为了提高表皮材料的透光率，需要尽可能提高其各种原料的透光率。因此，在对表皮材料的制备原料进行选择时，将PP、PE和烯烃共聚物均选为透光率为80％以上的高透光率材料，前述透光率是在ASTM E1348标准下进行测定的。如此，所制得的表皮材料一方面具有真皮手感和质感，另一方面有良好的透光物理性能，采用ASTM E1348标准测试，所制得的热塑性聚烯烃表皮材料的透光率可在18％以上。

PP和PE材料在本申请中起到的作用是调节表皮材料成品的材料拉伸率、拉伸强度及硬度等，适应各种模具造型的加工。

所述助剂为抗氧化剂、光稳定剂中的至少一种。这些助剂均为本领域能够实现相应功能的材料，例如，所述抗氧化剂可为1024、1098或1330；光稳定剂为受阻胺类，如UV-P，UV-234或UV3808。由于助剂的添加剂很低，因此不会对产品的透光率有任何明显的影响。

在上述原料配比区间内选取多组不同配比的原料做试验，并分别检测表皮成品的同样的后加工条件下拉伸强度和在ASTM E1348标准下的透光率，申请人进一步发现，在配比为PP 5份，PE 5份，烯烃共聚物70份，硫化三元乙丙橡胶20份，色母粒1.5份，助剂0.4份时，所制备的表皮材料的透光率和在后加工条件下的拉伸强度同时达到极值。

烯烃共聚物性能上具有原料来源丰富、综合性能优良等特点，适用于人造表皮材料的制备。优选地，本申请将烯烃共聚物选为丙烯-乙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物和乙烯-丁烯-辛烯共聚物中的至少一种，这些共聚物在尽可能保证高透光率的同时，还能保证所制得的表皮材料在后加工过程中的强度和韧性在较高的水平。

第二方面，参见附图1，本发明还提供了上述可透光表皮材料的制作工艺，具体的制作步骤为：

S100，将不超过10份的PP，不超过10份的PE，20-70份的烯烃共聚物，不超过30份的硫化三元乙丙橡胶，0.5-2份的色母粒，0.1-0.5份的助剂均匀混合，通过压延或挤出工艺获得所述可透光表皮材料的半成品；其中，硫化三元乙丙橡胶是三元乙丙橡胶分散在PP和/或PE塑料基体中制备得到的；PP、PE、烯烃共聚物和硫化三元乙丙橡胶总重量为100份；所述PP、PE和烯烃共聚物的透光率均为80％以上；

S200，在所述半成品的表面涂覆表面处理剂，得到所述可透光表皮材料。

挤出工艺可采用通过双螺杆挤出机挤出，挤出时，将混合后的原料通过喂料口注入挤出机，控制挤出机温度在180-230℃范围内，保持挤出机线速为0-15m/min，根据产品要求生产相应幅宽和厚度的热塑性聚烯烃薄膜。

表面处理剂采用水性聚氨酯材料，由于表面处理剂形成的表面处理剂层厚度较薄，对成品表皮材料的透光性的影响不大，另外，还可制成的可透光表皮材料进行压花处理。

可选地，参见附图2，所述步骤S100具体包括，

S110，将所述硫化三元乙丙橡胶和/或所述烯烃共聚物中的一部分与所述色母粒进行预混造粒，得到初级原料；

S120，将所述初级原料与其余原料混合、搅拌，通过压延或挤出工艺获得所述透明表皮材料的半成品。

申请人发现，如果按照常规的手段，一次性将所有的原料混合搅拌后通过螺杆挤出机挤出成型，经常会出现表皮制品皮色不均匀，局部颜色过深，而局部接近透明的情况，十分影响表皮制品的美观，经过申请人进一步研究发现，前述情况出现的原因是，由于因为表皮材料中的色母含量显著低于其它主料，若直接将其与所有的其它原料混合就往往会造成色母粒分散不均、出现团聚现象，而本申请中，先将烯烃共聚物和/或硫化三元乙丙橡胶中的一部分与色母粒进行预混造粒，而后在将预混造粒得到的粒子与原料中的其它材料一起通过双螺杆挤出机，能够大大提高色母粒在表皮材料成品中的分散均匀性，防止出现团聚。

优选地，将所述烯烃共聚物中的一部分与所述色母粒进行预混造粒，或将所述硫化三元乙丙橡胶中的一部分与所述色母粒进行预混造粒，或将所述烯烃共聚物中的一部分和硫化三元乙丙橡胶中的一部分与所述色母粒进行预混造粒。

具体地，将所述烯烃共聚物的20％-50％与所述色母粒进行预混造粒，或将所述硫化三元乙丙橡胶的40％-60％与所述色母粒进行预混造粒，或将所述烯烃共聚物的20％-30％和硫化三元乙丙橡胶的20％-30％与所述色母粒进行预混造粒。如果与色母粒进行预混造粒的烯烃共聚物和/或硫化三元乙丙橡胶的重量份数过低，则无法达到充分预混的效果，而如果与色母粒进行预混造粒的烯烃共聚物和/或硫化三元乙丙橡胶的重量份数过高，可能在本次预混时就发生了色母粒分散不均的现象。

第三方面，参见图3，本申请还提供了一种可透光复合结构，其包括如上所述的可透光表皮材料形成的表皮层20，还包括与所述表皮层复合的泡棉材料层10，所述泡棉材料层的发泡倍率为25-35，所述表皮层和所述泡棉材料层的厚度比为1：1-1：40。

该复合结构可应用于交通工具内饰，例如用于交通工具座椅、交通工具门板、交通工具中控台等位置，如此，在交通工具的骨架等包覆该复合结构的位置设置光源，当光源关灭时，呈现常规的内饰效果，而当光源点亮时可实现透光效果。对于该复合结构，不仅要求表皮层有良好的透光率，也要求泡棉材料层有优良的透光性能。

采用高发泡倍率的泡棉材料层，具体来说，发泡倍率为25-35，该发泡倍率可以保证泡棉内部的平均孔径较大，以此，降低了光在泡棉内部的折射和散射现象的发生，有效缩短了光程且减少了光在传播过程中的损失，有效增大了第一缓冲层的透光率，该第一缓冲层的透光率采用ASTM标准测试，不小于30％，可达50％以上。

将热塑性聚烯烃表皮层和第一缓冲层的厚度比例设置为1：1至1：40，有效保证了缓冲层的足够厚度，使其可产生足够的回弹缓冲效果，又不至于过厚，如果缓冲层厚度过厚，也会延长光程和增大光在传播过程中的损失，难于实现高透光效果。

其中的表皮层制备完成后，然后通过透明胶水将表皮材料与泡棉材料粘贴在一起，上述的透明胶水指的是热熔胶等通透性较好的胶水，其是在表皮材料制备完成后涂覆于其上的，以便与泡棉材料粘接。本领域技术人员知晓，也可以采用透明胶膜将表皮材料与泡棉材料粘贴在一起。

也可以通过加热使得泡棉材料表面部分发生融化，趁热将表皮层与泡棉材料粘合，以使得表皮层和泡棉材料层复合。

可选地，根据不同的应用场景需要，所述表皮层的厚度可为0.1-1.0mm，所述泡棉材料层的厚度为1.0mm-4.0mm。

参见图4，在所述表皮层20和所述泡棉材料层10之间还设有图案层30，所述图案层30包括用于透光的镂空部和用于挡光的挡光部，所述镂空部和所述挡光部共同形成图案。

在某些应用场景中，需要在透光性复合结构的表面呈现出具有装饰效果或指示功能的图案，基于此，在一个优选的实施例中，在表皮层和泡棉材料层之间还设有图案层，所述图案层包括用于透光的镂空部和用于挡光的挡光部，所述镂空部和所述挡光部共同形成图案。如此，将该可透光复合结构覆盖在光源上，当光源关灭时，可透光复合结构呈现常规的人造革外观，而当光源点亮时，在可透光复合结构的表面呈现出图案。这样设置，一方面对光源的形状无要求，无需将光源设置为特定造型，另外，将图案层植于可透光复合结构内，能够使得图案层距离透光性复合结构的表面非常近，光线几乎不会发生散射，因此呈现的图案非常清晰。

参见图5，将图案层30设在在所述泡棉材料层10背离表皮层20的一面，所述图案层30包括用于透光的镂空部和用于挡光的挡光部，所述镂空部和所述挡光部共同形成图案，这样通过将表皮层和图案层分设在泡棉材料层两侧，使泡棉材料不与其它结构(例如交通工具内部骨架)等直接接触，对泡棉材料形成保护。

进一步地，本发明还提供了一种交通工具内饰，该内饰可用在汽车、火车等交通工具中，采用如上所述的可透光表皮材料或可透光复合结构，从而实现交通工具内饰的透光效果。

进一步地，本发明还提供了一种装饰材料，该装饰材料可用于交通工具装饰用，也可用于家具装饰和3C设备(通讯设备、电脑设备、消费类电子设备)等其它应用环境，采用如上所述的可透光表皮材料或可透光复合结构，可实现该装饰材料的透光效果。

本领域的技术人员能够理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。