与传统的钢制车顶模块相比，这种夹层结构的车顶模块重量可减轻多达25%
作为一种专为夹层设计而开发的材料，拜耳材料科技的Baypreg 聚氨酯喷涂系统已在一系列复合型夹层部件的应用中证实了其价值。通过不断创新，除了赋予夹层部件重量轻、抗振性好以及刚度高的优点外，拜耳材料科技还改善了此类部件的耐潮湿性能，并可为它们带来软触纹理的表面效果。如今，这种夹层结构甚至被用作轻质车顶模块的开发中。
轻质、强韧的行李箱地板
大众汽车公司最新推出了一款动力强劲且性价比较高的Tiguan汽车，其行李箱地板就是由Baypreg聚氨酯材料制成的夹层结构部件。该部件的核心层为硬纸板制成的蜂窝结构，在纸蜂窝的上下两面各覆盖一层玻璃纤维毡，然后再由拜耳材料科技的Baypreg F聚氨酯喷涂系统浸润。接着将该夹层结构放入一个加热好的模具中，并在130℃的温度下直接模压成型。由此成型出的行李箱地板长80cm，宽1m，厚2CM，其密度不足3kg/m2，这使得该部件比起用木头或金属薄板等传统材料制造的同类产品要轻80%。此外，厚度仅为0.4～0.6mm的纤维增强层则赋予该部件极高的弯曲强度。其弹性模量高达13000MPa，因此即使在高负荷下，也仅发生适度的变形。
据介绍，该轻质行李箱地板由总部位于德国的Ideal 汽车公司采用德国Hennecke公司的聚氨酯复合材料喷涂成型工艺（PUR-CSM）生产而出。
潮湿条件下仍保持高硬度
然而，轻质、高强及高硬度，这些只是Baypreg夹层结构的众多优点之一。由于Baypreg可以兼容广泛的芯层材料，拜耳材料科技还一直在研究用新的轻质芯材替代常用的纸基蜂窝材料，以进一步提高这种聚氨酯复合材料夹层结构的性能。近期的一项研究结果表明，热塑性塑料、特别是聚碳酸酯可替代纸基蜂窝材料。拜耳材料科技聚氨酯汽车部件专家Stephan Schleiermacher博士解释道：“与纸基蜂窝材料相比，含有热塑性芯材的聚氨酯复合材料夹层部件具有众多优势。它不受潮湿环境的影响，因此是汽车内外部无遮蔽应用的理想选择，如：货车的座椅靠背、座椅外壳以及挡风板等。”
与以往的方法相类似，这种热塑性芯材夹层部件的加工过程是：首先将热塑性芯材置于两层玻璃纤维毡之间，然后在两面喷涂双组分的聚氨酯Baypreg F，接着在130～140℃的温度下模压成型。在此过程中，微发泡的Baypreg F聚氨酯系统将夹层结构中的所有组分永久地粘合在一起。该“一步法”工艺经济简单，无需退火工序即可使成品获得极高的强度和硬度。根据尺寸和形状的不同，这种夹层结构部件能在1min之内脱模。即使模压大尺寸的制品，也能在较短的周期内实现经济化的生产。Schleiermacher博士介绍说：“采用热塑性芯材，使得我们可以随时与汽车系统供应商和原始设备制造商合作，开发各类应用。”
软触纹理表面使层压显得多余
拜耳材料科技还开发出了一种新的生产聚氨酯夹层结构部件的工艺，它可为产品带来软触的彩色纹理表面。首先，利用模内漆（IMC）工艺，向带有纹理图案的下模中喷涂一层聚氨酯涂料。然后，再在该涂层上喷一层耐用、抗撕裂且抗磨损的Baytec聚氨酯弹性体。接着，将由蜂窝纸芯、玻璃纤维毡和BaypregF聚氨酯喷涂体系制得的夹层结构作为骨架支撑放入模内。经热压成型后，轻微发泡的BaypregF即将各组分材料牢牢地粘结在一起，从而获得具有纹理表面的柔触产品。这种产品美观、结实、抗污且易于清洗，因此既节省了费力的织物层压工序，又节约了大量的材料、物流和机械成本。从仿皮革到绒毛纹理外观，产品的表面纹理有多种式样可供选择。
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图1 该行李箱地板不仅轻质，而且强韧、坚固，它是采用拜耳材料科技的Baypreg F聚氨酯喷涂系统制成的夹层结构部件
据介绍，采用该工艺制成的汽车行李箱地板不仅表面美观，而且不易受到日常化学品的影响，可以直接用普通的清洗剂擦洗。
该工艺中使用的外涂层由Sonneborn & Rieck公司以拜耳材料科技的聚氨酯原料为基础制成，它不仅耐磨性好，而且对Baytec聚氨酯基材具有良好的粘附力。由于这种涂料的颜色与底部的Baytec涂层颜色相匹配，因此即使产品表面有划痕也不易察觉。
更轻质的车顶模块
通过结合使用聚氨酯夹层技术和聚氨酯复合技术，拜耳材料科技提出了轻质车顶模块的概念。与传统的钢制车顶模块相比，这种夹层结构的车顶模块重量可减轻多达25%。目前，拜耳材料科技正与一些主要的汽车制造商进行广泛合作，主要为中、高级汽车生产这种轻质车顶模块。
Multitec聚氨酯喷涂体系是这一全新概念的基础。首先，将不添加增强材料的Multitec聚氨酯体系喷涂到开模中，以形成密实的高质量表面层。然后，铺设以轻质纸基蜂窝为芯材、两面为玻璃纤维毡的夹层结构。在此应用中，蜂窝芯材的尺寸小于夹层结构的边缘尺寸。接着，在玻璃纤维毡面材上喷涂双组分的聚氨酯Baypreg F，同时将长切原丝粘在玻璃纤维毡的边缘。最后，在130～140 ℃的温度下，将整个夹层复合材料模压成型。在模压过程中，Baypreg F体系发生轻微膨胀，并渗入蜂窝结构，最终将Multitec涂层表面、玻璃纤维毡以及芯材等紧密地粘合在一起。
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图2 该聚氨酯夹层结构具有软触彩色纹理表面，不仅美观，而且结实、抗污且易于清洗
由此成型的增强型车顶模块的边缘为强韧的玻璃纤维毡/短切结构，中心为玻璃纤维毡/蜂窝夹层结构。其边缘的高玻璃纤维含量使得该车顶模块具有很高的扭转刚度，从而为安装加固车顶部件或在车顶嵌入把手等提供了可能。
据介绍，Multitec表面涂层可以避免玻璃纤维和蜂窝结构在成品部件的表面显露出来。凭借其出色的耐热性和卓越的表面质量，Multitec涂层为实现A级表面打下了基础。现在，拜耳材料科技正在努力，以将模内涂层（IMC）工艺整合到该生产流程中，以实现预涂部件的生产。据介绍，模内涂层工序可以设置于生产流程的开始阶段，即在Multitec表面涂层喷涂工序之前。
目前，已有很多设备制造商可提供适合的聚氨酯喷涂设备，从而为这种新型车顶模块的批量生产创造了条件。这些设备可以实现两种不同聚氨酯体系的快速轮换喷涂。除此之外，还有适合的计量设备可用于短切原丝的混合计量。
