一种直接压花产生特殊效果的TPO阳模表皮及其制备方法与流程

一种直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮及其制备方法
技术领域
1.本技术涉及汽车tpo表皮内饰材料的技术领域，更具体地说，它涉及一种直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮及其制备方法。


背景技术：

2.热塑性弹性体(tpe)不仅具有塑料的可塑性，而且具有橡胶的高弹性，是近年来发展较快的一种材料，再加上具有可回收、污染小、机械性能好、触感丰富的特点，因此tpe材料越来越多地应用在汽车内饰加工上。
3.目前，热塑性弹性体(tpe)可以分为tpa、tpc、tpo、tpv、tpz、tpu和tps等7大类，汽车内饰用的主要是tpo、tpv、tpc、tpu以及tps等5大类，其中tpo是由橡胶和聚烯烃构成，具有耐磨、耐候、耐撕裂的性能，使用tpo材料制成的tpo阳模表皮被用于汽车内饰，可以代替橡胶漆，节省工艺和生产成本。
4.随着人们审美的不断提高，传统的tpo阳模表皮不能带来很好的美感体验，如何在tpo阳模表皮上生产出纹理效果好的装饰花纹，给汽车内饰带来更好的视觉美感体验和舒适度是技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.为了在tpo阳模表皮上制作出更加美观、稳定的花纹纹理，本技术提供一种直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮及其制备方法。
6.第一方面，本技术提供一种直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮，采用如下的技术方案：一种直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮，依次包括tpo层、设置在tpo层上的表面处理层以及设置在表面处理层上的花纹；所述tpo层主要由如下重量份数的原料制成：tpo 80-120份、助剂7-10份、增韧剂5-10份、填料10-20份、颜料2-5份；所述表面处理层主要由如下重量份数的原料制成：雾面水性聚氨酯50-70份、亮面水性聚氨酯30-50份、固化剂5-6份、流平剂1-2份、消泡剂0.1-0.2份。
7.通过采用上述技术方案，首先选用tpo层作为基底具有很好的热塑性，在一定的温度下成型效果好，使得压花辊进行印花时能够形成均匀稳定的纹理结构。再者采用亮面水性聚氨酯和雾面水性聚氨酯进行复配使用，在固化剂的固化、连接作用下雾面水性聚氨酯与亮面水性聚氨酯进行交联反应形成稳定的热固性弹性体，同时这种交联反应在固化剂的调整下既产生了一定程度上的交联结构，也不会过度交联导致热固性弹性体的刚性过大，这种交联状态tpo的塑性相吻合，在经过印花后形成的花纹能够与tpo层达到较高的适配度，最终制得精细、稳定不反弹的特殊效果纹理花纹，更好的满足了人们的需求。
8.优选的，所述固化剂为3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、对甲苯磺酸甲酯、二甲基吡唑中的至少一种。
9.通过采用上述技术方案，优化和调整固化剂的组成，采用3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、对甲苯磺酸甲酯、二甲基吡唑进行单一或复配使用时，通过雾面水性聚氨酯和亮面水性聚氨酯中的nco与固化剂中的活泼氢进行反应，并调整两者的反应速度，进而控制聚氨酯的交联程度，改善和调整表面处理层的机械强度、固化速度和塑性状态，使之与tpo层的契合度更好，表面处理层形成的纹理更加稳定清晰，不易反弹。
10.优选的，所述固化剂由3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、二甲基吡唑按摩尔比1:(0.8-1.3)组成。
11.通过采用上述技术方案，进一步试验和调整固化剂的组成配比，从表面处理层的固化初期、中期以及后期对交联速度和交联状态进行控制，提高聚氨酯交联结构的二次热塑型性能，印制出的花纹纹理更加清晰稳定。
12.优选的，所述tpo层的厚度为0.3-1mm。
13.通过采用上述技术方案，调整和优化tpo层的厚度，使之既满足生产和加工所需的强度和韧性，同时能够更好的承载花纹纹理，使得tpo层、表面处理层以及花纹三者的契合度更好。
14.优选的，所述表面处理层的厚度为0.015-0.03mm。
15.通过采用上述技术方案，试验和优化表面处理层的厚度，按上述厚度尺寸的表面处理层形成的纹理更加清晰，精密度更好，并且与tpo层的契合度也更高。
16.优选的，所述雾面水性聚氨酯与亮面水性聚氨酯的质量比为(1.4-1.65):1。
17.通过采用上述技术方案，调整和优化雾面水性聚氨酯与亮面水性聚氨酯的质量比，在保证聚氨酯交联结构的交联度和塑性状态的同时改善表面处理层的光泽度，获得更好的视觉效果。
18.优选的，所述表面处理层的原料中还包括(0.5-1)重量份数的二甲基亚砜。
19.通过采用上述技术方案，加入二甲基亚砜后能够促进各组分原料的分散均匀性，使得交联结构的塑性均匀度更好，得到的花纹效果也更均匀一致。
20.第二方面，本技术提供一种直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮的制备方法，采用如下的技术方案：一种直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮的制备方法，包括如下步骤：s1：将配方量的tpo层原料混合均匀熔融挤出制得卷材；s2：将配方量的表面处理层的原料混合均匀制成表面处理剂，将表面处理剂涂覆在步骤s1中卷材表面干燥形成表面处理层，制得中间材；s3：将中间材加热至170-180℃，然后经过压花辊辊压印花后即得。通过采用上述技术方案，先将tpo层的原料混合均匀，熔融挤出后得到性能稳定的卷材，然后将表面处理层的原料混合后涂覆在卷材表面干燥制得表面处理层，在压花辊印花后二次塑性形变，tpo层、表面处理层以及花纹有机的结合在一起，进而形成特殊效果的花纹纹理。
21.优选的，所述步骤s2中将配方量的表面处理层的原料混合均匀制成表面处理剂还包括加入二甲基亚砜的步骤。
22.通过采用上述技术方案，加入二甲基亚砜后使得各原料得分散均匀度高，生产制得的表皮纹理的各向同性更好。
23.优选的，所述压花辊的花纹细度为0.1-0.15μm。
24.通过采用上述的技术方案，调整压花辊的花纹细度，使之能够与tpo以及表面处理层的塑性和力学性质更加匹配，形成的花纹纹理更加稳定清晰，不易反弹，纹理效果更加突出。
25.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、由于本技术采用雾面水性聚氨酯和亮面水性聚氨酯复配使用，并在固化剂的调整下进行合理程度的交联，并与相适配的tpo层进行复合印花，形成稳定、清晰的花纹纹理。
26.2、本技术中优选采用3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、二甲基吡唑按一定的摩尔比进行复配使用，进一步提高了表面处理层的二次塑性状态，形成的花纹纹理更加清晰稳定。
27.3、采用本技术的制备方法制得的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮具有较高的纹理清晰度和稳定性，同时具有特殊纹理的视觉效果。
附图说明
28.图1是示出本技术实施例中tpo层、表面处理层的整体结构示意图。
29.附图标记说明：1、tpo层；2、表面处理层；3、花纹。
具体实施方式
30.以下结合附图和实施例对本技术作进一步详细说明。
31.本技术实施例及对比例的原料除特殊说明以外均为普通市售。实施例
32.实施例1本实施例的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮，参照图1，依次包括tpo层、设置在tpo层表面上的表面处理层以及印制在表面处理层上的花纹。
33.本实施例的tpo层由如下重量的原料制成：tpo 80kg、助剂7kg、增韧剂5kg、填料10kg、颜料2kg。
34.其中，tpo的型号为h-5030s，生产厂家为三井化学。助剂为受阻胺光稳定剂770。颜料为c.l.颜料棕6。增韧剂的型号为hz-602,生产厂家为廊坊浩正塑胶科技有限公司。填料为超细碳酸钙。
35.本实施例的表面处理层由如下重量的原料制成：雾面水性聚氨酯50kg、亮面水性聚氨酯30kg、固化剂5kg、流平剂1kg、消泡剂0.1kg。
36.其中，雾面水性聚氨酯的型号为雾面pu9300，生产厂家为浙江德美博士达高分子材料有限公司。亮面水性聚氨酯的型号为亮面pu8400，生产厂家为浙江德美博士达高分子材料有限公司。固化剂的型号为ps6510a，生产厂家为浙江德美博士达高分子材料有限公司。流平剂的型号为ps7100，生产厂家为浙江德美博士达高分子材料有限公司。消泡剂的型号为ps6600，生产厂家为浙江德美博士达高分子材料有限公司。
37.本实施例的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮的制备方法，包括如下的步骤：s1：将配方量的tpo层原料在混合罐内混合均匀，然后用管道输送至挤出机内熔融挤出制得卷材，卷材的厚度为0.3mm；
s2：将配方量的表面处理层的原料在容器内混合均匀制成表面处理剂，将表面处理剂均匀涂覆在步骤s1中卷材表面，在100℃条件下干燥后形成表面处理层，制得中间材，表面处理层的厚度为0.015mm；s3：将中间材加热至170℃，然后使用高精度压花辊对中间材进行辊压印花即得，高精度压花辊上的花纹细度为0.1μm。
38.实施例2本实施例的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮，参照图1，依次包括tpo层、设置在tpo层表面上的表面处理层以及印制在表面处理层上的花纹。
39.本实施例的tpo层由如下重量的原料制成：tpo 120kg、助剂10kg、增韧剂10kg、填料20kg、颜料5kg。
40.其中，tpo的型号为h-5030s，生产厂家为三井化学。助剂为受阻胺光稳定剂770。颜料为c.l.颜料棕6。增韧剂的型号为hz-602,生产厂家为廊坊浩正塑胶科技有限公司。填料为超细碳酸钙。
41.本实施例的表面处理层由如下重量的原料制成：雾面水性聚氨酯70kg、亮面水性聚氨酯50kg、固化剂6kg、流平剂2kg、消泡剂0.2kg。
42.其中，雾面水性聚氨酯的型号为雾面pu9300，生产厂家为浙江德美博士达高分子材料有限公司。亮面水性聚氨酯的型号为亮面pu8400，生产厂家为浙江德美博士达高分子材料有限公司。固化剂的型号为ps6510a，生产厂家为浙江德美博士达高分子材料有限公司。流平剂的型号为ps7100，生产厂家为浙江德美博士达高分子材料有限公司。消泡剂的型号为ps6600，生产厂家为浙江德美博士达高分子材料有限公司。
43.本实施例的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮的制备方法，包括如下的步骤：s1：将配方量的tpo层原料在混合罐内混合均匀，然后用管道输送至挤出机内熔融挤出制得卷材，卷材的厚度为1mm；s2：将配方量的表面处理层的原料在容器内混合均匀制成表面处理剂，将表面处理剂均匀涂覆在步骤s1中卷材表面，在120℃条件下干燥后形成表面处理层，制得中间材，表面处理层的厚度为0.03mm；s3：将中间材加热至180℃，然后使用高精度压花辊对中间材进行辊压印花即得，高精度压花辊上的花纹细度为0.1μm。
44.实施例3本实施例的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮，参照图1，依次包括tpo层、设置在tpo层表面上的表面处理层以及印制在表面处理层上的花纹。
45.本实施例的tpo层由如下重量的原料制成：tpo 100kg、助剂9kg、增韧剂8kg、填料16kg、颜料3kg。
46.其中，tpo的型号为h-5030s，生产厂家为三井化学。助剂为受阻胺光稳定剂770。颜料为c.l.颜料棕6。增韧剂的型号为hz-602,生产厂家为廊坊浩正塑胶科技有限公司。填料为超细碳酸钙。
47.本实施例的表面处理层由如下重量的原料制成：雾面水性聚氨酯60kg、亮面水性聚氨酯40kg、固化剂5.5kg、流平剂1.8kg、消泡剂0.15kg。
48.其中，雾面水性聚氨酯的型号为雾面pu9300，生产厂家为浙江德美博士达高分子
材料有限公司。亮面水性聚氨酯的型号为亮面pu8400，生产厂家为浙江德美博士达高分子材料有限公司。固化剂的型号为ps6510a，生产厂家为浙江德美博士达高分子材料有限公司。流平剂的型号为ps7100，生产厂家为浙江德美博士达高分子材料有限公司。消泡剂的型号为ps6600，生产厂家为浙江德美博士达高分子材料有限公司。
49.本实施例的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮的制备方法，包括如下的步骤：s1：将配方量的tpo层原料在混合罐内混合均匀，然后用管道输送至挤出机内熔融挤出制得卷材，卷材的厚度为0.5mm；s2：将配方量的表面处理层的原料在容器内混合均匀制成表面处理剂，将表面处理剂均匀涂覆在步骤s1中卷材表面，在115℃条件下干燥后形成表面处理层，制得中间材，表面处理层的厚度为0.02mm；s3：将中间材加热至178℃，然后使用高精度压花辊对中间材进行辊压印花即得，高精度压花辊上的花纹细度为0.1μm。
50.实施例4本实施的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮与实施例3的不同之处在于：表面处理层的原料中，固化剂为3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷，其余的与实施例3相同。
51.本实施例的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮的制备方法与实施例3相同。
52.实施例5本实施的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮与实施例3的不同之处在于：表面处理层的原料中，固化剂为对甲苯磺酸甲酯，其余的与实施例3相同。
53.本实施例的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮的制备方法与实施例3相同。
54.实施例6本实施的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮与实施例3的不同之处在于：表面处理层的原料中，固化剂为二甲基吡唑，其余的与实施例3相同。
55.本实施例的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮的制备方法与实施例3相同。
56.实施例7本实施的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮与实施例3的不同之处在于：表面处理层的原料中，固化剂由3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、对甲苯磺酸甲酯按摩尔比2:1组成，其余的与实施例3相同。
57.本实施例的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮的制备方法与实施例3相同。
58.实施例8本实施的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮与实施例3的不同之处在于：表面处理层的原料中，固化剂由对甲苯磺酸甲酯、二甲基吡唑按摩尔比2:1组成，其余的与实施例3相同。
59.本实施例的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮的制备方法与实施例3相同。
60.实施例9本实施的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮与实施例3的不同之处在于：表面处理层的原料中，固化剂由3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、二甲基吡唑按摩尔比1:0.8组成，其余的与实施例3相同。
61.本实施例的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮的制备方法与实施例3相同。
62.实施例10本实施的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮与实施例3的不同之处在于：表面处理层的原料中，固化剂由3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、二甲基吡唑按摩尔比1:1.3组成，其余的与实施例3相同。
63.本实施例的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮的制备方法与实施例3相同。
64.实施例11本实施的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮与实施例9的不同之处在于：表面处理层的原料中还包括有0.5kg的二甲基亚砜，其余的与实施例9相同。
65.本实施例的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮的制备方法，包括如下的步骤：s1：将配方量的tpo层原料在混合罐内混合均匀，然后用管道输送至挤出机内熔融挤出制得卷材，卷材的厚度为0.5mm；s2：将配方量的表面处理层的原料在容器内进行预混合，然后加入二甲基亚砜混合均匀制成表面处理剂，将表面处理剂均匀涂覆在步骤s1中卷材表面，在115℃条件下干燥后形成表面处理层，制得中间材，表面处理层的厚度为0.02mm；s3：将中间材加热至178℃，然后使用高精度压花辊对中间材进行辊压印花即得，高精度压花辊上的花纹精度为0.1μm。
66.实施例12本实施的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮与实施例9的不同之处在于：表面处理层的原料中还包括有1kg的二甲基亚砜，其余的与实施例9相同。
67.本实施例的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮的制备方法，包括如下的步骤：s1：将配方量的tpo层原料在混合罐内混合均匀，然后用管道输送至挤出机内熔融挤出制得卷材，卷材的厚度为0.5mm；s2：将配方量的表面处理层的原料在容器内进行预混合，然后加入二甲基亚砜混合均匀制成表面处理剂，将表面处理剂均匀涂覆在步骤s1中卷材表面，在115℃条件下干燥后形成表面处理层，制得中间材，表面处理层的厚度为0.02mm；s3：将中间材加热至178℃，然后使用高精度压花辊对中间材进行辊压印花即得，高精度压花辊上的花纹精度为0.1μm。
68.实施例13本实施的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮与实施例12的不同之处在于：本实施例的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮的制备方法中，步骤s3中，压花辊的花纹细度为0.15μm，其余的与实施例12相同。
69.对比例对比例1本对比例的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮，参照图1，依次包括tpo层、设置在tpo层表面上的表面处理层以及印制在表面处理层上的花纹。
70.本对比例的tpo层由如下重量的原料制成：tpo 120kg、助剂5kg、增韧剂15kg、填料5kg、颜料2kg。
71.本对比例的表面处理层由如下重量的原料制成：雾面水性聚氨酯80kg、亮面水性聚氨酯20kg、固化剂3kg、流平剂3kg、消泡剂0.5kg。
72.本对比例的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮的制备方法与实施例1相同。
73.对比例2本对比例的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮与实施例1的不同之处在于：表面处理层的原料中的固化剂的型号为hi100，生产厂家为巴斯夫，其余的与实施例1相同。
74.本对比例的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮的制备方法与实施例1相同。
75.对比例3本对比例的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮与实施例1的不同之处在于：表面处理层由如下重量的原料制成：雾面水性聚氨酯100kg、固化剂3kg、流平剂3kg、消泡剂0.5kg，其余的与实施例1相同。
76.本对比例的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮的制备方法与实施例1相同。
77.对比例4本对比例的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮与实施例3的不同之处在于：表面处理层的原料中，固化剂由3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、二甲基吡唑按摩尔比1:2组成，其余的与实施例3相同。
78.本对比例的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮的制备方法与实施例3相同。
79.对比例5本对比例的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮与实施例1的不同之处在于：tpo层的厚度为1.2mm，其余的与实施例1相同。
80.本对比例的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮的制备方法与实施例1相同。
81.对比例6本对比例的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮与实施例1的不同之处在于：表面处理层的厚度为0.05mm，其余的与实施例1相同。
82.本对比例的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮的制备方法与实施例1相同。
83.性能检测试验检测方法取实施例1-13以及对比例1-6的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮按标准astm d523测试表皮光泽度，测试结构如表1所示。
84.取实施例1-13以及对比例1-6的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮经过50名测试者对整体效果进行评价，测试纹理的层次是否合格，测试方法为：采用打分制，从花纹的完整度、分布均匀度、清晰度、纹理效果进行评测，打分标准为：0-4分不合格、5-7分合格、8-10分优良，50名测试者的打分求和取平均值(四舍五入)，测试结果如表1所示。
85.表1 实施例1-13以及对比例1-6的直接压花产生特殊效果的tpo阳模表皮性能测试数据
分析实施例1-3以及对比例1并结合表1可以看出，优化和试验tpo层以及表面处理层的组分配比，控制雾面水性聚氨酯与亮面水性聚氨酯的交联度，改善表皮产品的光泽度和纹理评价水平。
86.分析实施例1-3、对比例2-3并结合表1可以看出，当单独使用雾面水性聚氨酯时，不能形成与tpo层相适配的聚氨酯交联结构，纹理不清晰，纹理效果很差。当使用常规固化剂时，形成的表面处理层进行压花后，形成的纹理效果也很差，相较于实施例1的纹理评价得分下降了57.5％。
87.分析实施例4-8、实施例9-10、对比例4并结合表1可以看出，进一步调整和优化固化剂的组成配比，改善聚氨酯交联结构的交联度，更加适配和契合tpo层，能形成效果更好、更清晰稳定的花纹结构。
88.分析实施例11、实施例12、实施例13、对比例5-6并结合表1可以看出，加入二甲基亚砜后提升了表面处理层的各向同性，形成的花纹纹理更加均匀一致。另外调整压花辊的花纹精度，使之与tpo层、表面处理层的契合度更好，形成的花纹纹理效果更佳。
89.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。