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隨著儀表板外形設計美觀的要求,越來越多的儀表板采用無縫氣囊門的外觀設計,因此對汽車儀表板來說,一個好的儀表板不僅要有設計新穎美觀的外形,舒適的手感,而且還需具有優(yōu)良的老化性能及與乘客的良好相容性(優(yōu)良的散發(fā)特性)。
由于pvc材料具有良好的手感和花紋成型性且材料成本低等優(yōu)點,因此目前PVC搪塑仍是使用最廣的儀表板表皮加工工藝,PVC粉料占據(jù)了搪塑成型工藝的絕大部分市場。由于PVC材料的玻璃化溫度較高,材料在低溫環(huán)境下發(fā)脆,易造成無縫氣囊儀表板在低溫狀態(tài)爆破時,氣囊區(qū)域PVC表皮碎裂而飛出,對乘客產(chǎn)生安全隱患,PVC在抗老化性、增塑劑遷移等方面也存在問題,因此出于安全及環(huán)保原因,目前各主機、飾件及材料生產(chǎn)廠商相繼開發(fā)出了PVC的替代材料及工藝。
由此可見,隨著環(huán)保要求的不斷提高,與環(huán)境相容性較差的材料將逐漸被替代。今后,儀表板表皮材料將在以下性能上不斷改進:優(yōu)良的安全性能,低溫性能;優(yōu)良的老化性能,抗UV性能;易于循環(huán)使用;減小成霧性;材料無害性、與環(huán)境及人的相容性。
根據(jù)儀表板表皮性能這些發(fā)展要求,世界各主機、飾件及材料生產(chǎn)廠商不斷開發(fā)出新的材料及成型工藝以滿足表皮性能的發(fā)展要求,以下將對儀表板飾面表皮的一些性能優(yōu)異的新材料及其成型工藝進行介紹。
搪塑成型工藝
搪塑工藝是當前一項成熟并使用廣泛的成型工藝,其加工成型工藝簡單,是目前應用最廣的工藝。目前搪塑模可采用的皮紋也越來越廣,如縫紉線(Stitch Line),主要的環(huán)保新材料有熱塑性聚烯烴(TPO)、熱塑性聚氨酯(TPU)粉料。
1.熱塑性聚氨酯TPU
熱塑性聚氨酯TPU結合了橡膠的物理機械性能,具有優(yōu)良熱塑性及工藝加工性。其優(yōu)點有:是一種環(huán)保型的材料,可回收循環(huán)使用;具有優(yōu)良的物理機械性能、可使用較薄的表皮厚度;良好的耐化學性、耐老化性、抗摩損性;TPU搪塑料無須添加增塑劑,其具有良好的氣味及散發(fā)特性;優(yōu)良的低溫性能,在低溫狀態(tài)下保持著優(yōu)良的彈性,玻璃化溫度為-50℃。
TPU搪塑粉料分二種,一種為芳香族聚氨酯,另一種為脂肪族聚氨酯。芳香族聚氨酯由芳香族異氰酸脂MDI及聚醚組成,脂肪族聚氨酯由脂肪族異氰酸脂如HDI、IPDI和聚酯或丙烯酸聚醚組成。由于芳香族異氰酸脂存在不飽和鍵,易產(chǎn)生變黃及粉化現(xiàn)象,因此早期使用的芳香族TPU搪塑表皮表面需噴上涂層,以防止表皮變黃。目前開發(fā)的TPU搪塑粉料一般都是脂肪族體系,脂肪族聚氨酯具有優(yōu)良的抗紫外線、耐光性,因此無須對表皮表面進行噴涂處理,但脂肪族TPU一般的加工性能及高成本卻影響了TPU材料的推廣。由于脂肪族TPU優(yōu)良的耐光性及舒適的手感,其在中高端的產(chǎn)品上應有較好的應用前景。
2.熱塑性聚烯烴TPO
TPO搪塑粉料是一種新型的聚烯烴材料,目前只有少量應用,如Inteva公司。主要存在以下缺點待解決:表皮耐刮擦性差,脫模時易產(chǎn)生明顯脫模痕而造成大量報廢;耐油性差;脫模較困難,對儀表板外形設計局限性較大;成型溫度范圍較窄。
真空成型工藝
TPO陰模真空成型:陰模真空成型主要材料為TPO,工藝流程與目前普通真空成型的工藝流程相似,先將片材加熱到一定溫度,而后在成型工位進行真空成型,但陰模成型工藝使用的是鎳殼真空模,并且片材表面無皮紋,皮紋是在真空成型過程中成型在表皮上的??梢詥为毘尚捅砥ぃ部芍苯訌秃显诠羌苌?。
目前此工藝已經(jīng)逐步成熟,在儀表板及門板上已經(jīng)有較多應用。其主要優(yōu)點為:皮紋均勻;優(yōu)良的物理機械性能、耐久性;優(yōu)良的耐刮擦性;優(yōu)良的氣味、低散發(fā)特性,可循環(huán)回收。
TPO陽模真空成型:陽模真空成型具有模具成本低,加工工藝簡單的優(yōu)點,但以前用于陽模真空成型的材料PVC/abs各項性能都較差,逐漸被淘汰;而普通TPO花紋保持性又較差,這些因素影響了陽模真空成型的應用。近幾年,Benecke公司開發(fā)了用于陽模真空成型的深拉伸TPO表皮,深拉伸TPO表皮在有大的拉伸結構下仍能具有良好的花紋保持性,因此陽模真空成型又有了很好的應用。
PU表皮模塑成型工藝(PU RIM Skin)
PU模塑表皮是一種PVC材料的理想替代材料,但其加工工藝目前并不成熟。PU表皮模塑成型工藝流程為:先在表皮成型模上下模噴上脫模劑,而后在下模表面噴涂模內漆,可噴涂不同顏色的模內漆,隨后臺模并澆注雙組份聚氨酯原料,熟化后起模,根據(jù)原料配方,熟化時間為40-180s。
其具有以下優(yōu)點:設計柔性高,可生產(chǎn)邊角曲率接近0的儀表板;可變的厚度范圍0.5-3mm;精密的表皮表面結構的重復生產(chǎn)能力;花紋結構不受限制;優(yōu)良的物理機械性能、優(yōu)良的抗老化性能;優(yōu)良的氣味、低散發(fā)特性,霧化量PUR噴涂工藝(PURSpray)
PUR噴涂工藝使用的材料也分二種,一種為芳香族聚氨酯(Aromatic Polyurethane),為防止表皮變黃現(xiàn)象,需要噴涂模內漆(IMC),如BASF公司的體系;另一種為脂肪族聚氨酯(Aliphatic Polyurethane),如Recticel公司體系。
PUR噴涂工藝主要有以下優(yōu)點:精密的表皮表面結構的重復生產(chǎn)能力;花紋結構不受限制;優(yōu)良的物理機械性能;優(yōu)良的低溫、抗老化性能;優(yōu)良的氣味、低散發(fā)特性;多顏色(通過Polyol加色漿或噴涂模內漆)、紋理。
由于PU噴涂的原材料成本較高,并且工藝過程控制復雜而影響了其應用推廣,目前主要應用于中高端的儀表板產(chǎn)品上。
TPU吹塑工藝(Blow molding)
TPU吹塑工藝是目前最新開發(fā)的一項工藝,其工藝為對TPU材料的吹塑成型,吹塑成型的優(yōu)點是能耗較低,模具采用鎳殼模,與陰模成型模具類似,壽命很長,成型模無須加熱,一次成型二個產(chǎn)品。TPU具有良好的耐摩擦,良好的機械性能,良好的花紋保持性,并且可以生產(chǎn)厚度較薄的表皮,但由于此加工工藝控制復雜,因此此工藝仍處于研發(fā)改進過程。
目前此工藝已經(jīng)逐步成熟,在儀表板及門板上已經(jīng)有較多應用。其主要優(yōu)點為:皮紋均勻;優(yōu)良的物理機械性能、耐久性;優(yōu)良的耐刮擦性;優(yōu)良的氣味、低散發(fā)特性,可循環(huán)回收。
TPO陽模真空成型:陽模真空成型具有模具成本低,加工工藝簡單的優(yōu)點,但以前用于陽模真空成型的材料PVC/ABS各項性能都較差,逐漸被淘汰;而普通TPO花紋保持性又較差,這些因素影響了陽模真空成型的應用。近幾年,Benecke公司開發(fā)了用于陽模真空成型的深拉伸TPO表皮,深拉伸TPO表皮在有大的拉伸結構下仍能具有良好的花紋保持性,因此陽模真空成型又有了很好的應用。