汽车内饰常用表皮材料

汽车内饰常用表皮材料

随着汽车在安全和环保方面的发展,人们对汽车饰件在安全性及环保性方面的要求也越来越高。以汽车仪表板来说,一个好的仪表板不仅要有设计新颖美观的外形,舒适的手感,而且还需具有优良的高低温性能及优良的散发特性。鉴于此,对仪表板表皮制造的材料及工艺就提出了更高的要求。以下以仪表板为例对内饰常用的表皮材料及成型工艺进行介绍。

1.搪塑成型工艺表皮

搪塑工艺是对带皮纹的搪塑模具背面或整体进行加热,模具和搪塑粉末的粉箱对接后旋转或一边加热一边旋转,粉箱中的塑料粉体自然落入模具中熔化,热模表面上就会形成一个形状与模具一致的带皮纹的表皮,然后取下粉箱,对模具进行冷却后人工取下得到的表皮。搪塑工艺是当前一项成熟并使用广泛的成型工艺,其加工成型工艺简单,是目前应用最广的工艺。目前,搪塑模可采用的皮纹也越来越广,如缝纫线( Stitch line),主要材料有PVC、TPO、TPU粉料,但由于其传统的冷却方式为水冷却,因此造成了模具使用寿命较短,搪塑模成本很高,目前随着加工设备的改进,采用了空气冷却的冷却方式,搪塑模的使用寿命已经得到很大的提高。

1)PVC材料

PVC材料具有良好的手感、花纹成型性,以及耐热、耐光老化、防起雾等性能,而且PVC材料价格便宜,因此,目前PVC占据了搪塑成型工艺的绝大部分市场。但由于PVC在抗老化性、增塑剂迁移等方面存在问题,并且PVC材料的玻璃化温度较高,材料在低温环境下发脆易造成无缝气囊仪表板在低温(-35℃)状态爆破时,气囊区域PVC表皮碎裂而飞出,对乘客产生安全隐患。因此,出于安全及环保原因,PVC搪塑的占有率正逐渐下降,目前世界市场上正

在开发PVC的替代材料,如玻璃化温度低且环保的搪塑材料TPU、TPO搪塑粉料。

2)热塑性聚氨酯TPU

热塑性聚氨酯TPU是一种热塑性弹性体,它结合了橡胶的物理和力学性能,具有优良热塑性及工艺加工性,是PVC材料的一种理想的环保型替代材料,TPU具有以下优点：

(1)TPU是一种环保型的材料,可回收循环使用。

(2)具有优良的物理和力学性能、可使用较薄的表皮厚度。

(3)良好的耐化学性、耐老化性、抗摩损性。

(4)TPU搪塑料无须添加增塑剂,其具有良好的气味及散发特性。

(5)优良的低温性能,在低温状态下保持着优良的弹性,玻璃化温度为-50℃。

TPU搪塑粉料分为两种,一种为芳香族聚氨酯( Aromatic Polyurethane),另一种为脂肪族聚氨酯( Aliphatic Polyurethane)。芳香族聚氨酯由芳香族异氰酸脂MDI及聚醚组成,脂肪族聚氨酯由脂肪族异氰酸脂(如HDI、IPDI),和聚酯或丙烯酸聚醚组成。由于芳香族异氰酸脂存在不饱和键,芳香族聚氨酯如长期暴露在大气中,受紫外线照射后,会产生变黄及粉化现象,因此,早期使用的芳香族TPU搪塑表皮表面需喷上涂层,以防止表皮变黄。目前开发的TPU搪塑粉料一般都是脂肪族体系,脂肪族聚氨酯具有优良的抗紫外线、耐光性,因此,无须对表皮表面进行喷涂处理,但脂肪族TPU一般的加工性能及高成本却影响了TPU材料的推厂。

由于脂肪族TPU优良的耐光性及舒适的手感,其在中高端的产品上有较好的应用前景。

3)热塑性聚烯烃TPO

TPO搪塑粉料在欧洲的几个车型上曾有过应用,但在应用过程中,TPO搪塑表皮存在以下缺点未解决：

(1)表皮耐刮擦性差,脱模时易产生明显脱模痕而造成大量报废。

(2)耐油性差。

(3)脱模较困难,对仪表板外形设计局限性较大。

(4)成型温度范围较窄。

鉴于TPO搪塑表皮的以上缺点,目前在欧洲市场上TPO搪塑粉料的应用越来越少。

2.阴模真空成型工艺表皮

阴模真空成型主要材料为TPO,工艺流程与目前普通真空成型的工艺流程相似,先将片材加热到一定温度,而后在成型工位进行真空成型,但阴模成型工艺使用的是镍壳真空模,并且片材表面无皮纹,皮纹是在真空成型过程中成型在表皮上的。可以单独成型表皮,也可直接复合在骨架上。目前此工艺已经逐步成熟,在仪表板及门板上已经有较多应用。其主要优点为：

(1)皮纹均匀。

(2)优良的物理和力学性能、耐久性。

(3)优良的耐刮擦性。

(4)优良的气味、低散发特性,可循环回收。

(5)有力的竞争价格。

3.模塑成型工艺表皮

PU模塑表皮是一种PVC材料的理想替代材料,但其加工工艺目前并不成熟。PU表皮模塑成型工艺流程为:先在表皮成型模上下模喷上脱模剂,而后在下模表面喷涂模内漆,可喷涂不同颜色的模内漆,随后合模并浇注双组分聚氨酯原料,熟化后起模,根据原料配方,熟化时间为40-180s。PU表皮模塑成型生产线可与仪表板发泡生产线进行整合,使仪表板生产线更紧凑。其具有以下优点

(1)设计柔性高,可生产边角曲率接近零的仪表板。

(2)可变的厚度范围为0.5-3mm

(3)精密的表皮表面结构的重复生产能力。

(4)花纹结构不受限制

(5)优良的物理和力学性能。

(6)优良的抗老化性能。

(7)优良的气味、低散发特性。

4.PUR喷涂工艺表皮

PUR喷涂工艺使用的材料也分为两种,一种为芳香族聚氨酯( Aromatic Polyurethane),为防止表皮变黄现象,因此需要喷涂模内漆,另一种为脂肪族聚氨酯( Aliphatic Polyurethane)。

PUR喷涂工艺主要有以下优点:

(1)精密的表皮表面结构的重复生产能力。

(2)花纹结构不受限制。

(3)优良的物理和力学性能。

(4)优良的低温、抗老化性能。

(5)优良的气味、低散发特性。

由于PU喷涂的原材料成本较高,并且工艺过程控制比较复杂,目前主要应用于中高端的仪表板产品上。

5. TPU吹塑工艺表皮

TPU吹塑工艺是目前最新开发的一项工艺,其工艺为对TPU材料的吹塑成型,吹塑成型的优点是能耗较低,模具采用镍壳模,与阴模成型模具类似,寿命很长,因为成型模无须加热,一次成型两个产品。由于TPU本身具有的良好的耐摩擦、良好的力学性能、良好的花纹保持性,并且可以生产厚度较薄的表皮,因此相对于TPU搪塑、TPU吹塑有着良好的应用前景。但由于芳香族TPU较差的耐光性,因此,此工艺仍需改进材料的耐光性并降低材料的成本。

6.真皮仪表板

目前,真皮仪表板主要应用在高档仪表板上,其造型豪华美观,手感舒适,安全环保,与乘员的相容性好,真皮仪表板主要成型工艺有直接包覆在骨架上、包覆在发泡上、先包覆软层再包覆真皮、真皮直接发泡成型四种类型。