汽车内饰用仿麂皮复合面料低压注塑质量提升研究

摘要：人们对美观与质感的要求越来越高，为了提升汽车内饰的质感以及舒适度，越来越多的中高端车型流行使用仿麂皮面料包覆。该文基于国内自主品牌某中高端车型的开发，以立柱常用的低压注塑工艺为例，在理论分析的基础上，通过调整工艺和材料，对汽车内饰用仿麂皮复合面料的质量提升进行研究。研究结果表明降低工艺温度、调整挂钉位置、合适地选择基布可大幅度提高零件质量。

关键词：仿麂皮；低压注塑；质量提升；内饰件

前言

仿麂皮又称为极细纤维人造革，具有质地柔软、手感丰润、坚牢耐用等优点，属于高档的高附加值产品_[1]。仿麂皮广泛应用于时装界、家居界及飞机内饰等领域，在各业界备受青睐。在汽车内饰设计中，仿麂皮得到了广泛应用。

汽车常用的包覆面料有 PVC、PU、真皮及织物等，包覆件一般为手工包覆或低压注塑工艺包覆。手工包覆有耗时长、占地面积大、生产效率低等缺点。低压注塑作为包覆件常用的工艺，有较高的精度要求，若工艺参数控制不到位，生产的零件容易产生表面褶皱、面料击穿、样件缺料或溢料等质量缺陷_[2]。如何控制好包覆件在低压注塑时的零件质量，是各大主机厂研究的一大课题。

该文基于国内自主品牌某中高端车型的开发，以立柱上饰板为例，结合理论与实践，对低压注塑包覆的仿麂皮零件质量提升进行了研究。

立柱低压注塑成型

1.1 立柱饰板

图 1 为所研究车型立柱系统的数模，包括 A 柱上饰板、A 柱下饰板、B 柱上饰板、B 柱下饰板、前 / 后门槛饰板、C柱上饰板、C 柱下饰板、D 柱上饰板，是包覆车身钣金件的主要内饰件，具有美化外观及保护成员等功能 _[3]。

立柱饰板须满足的技术要求有安全要求、视野要求、进出性要求、脚部空间要求等。因立柱上饰板在车内为常见区域，该文以造型较为复杂的 C 柱上饰板为例（图 2），针对立柱上饰板的质量提升进行研究。

1.2 低压注塑工艺

低压注塑与普通注塑相比，注塑压力更小，熔体温度相对较低。其工艺过程如下：

1）将复合面料利用机械手预先挂至模具动模内的挂钉上，此时复合面料呈拉紧状态；

2）将热熔胶机加热使热熔胶融化为液态，由齿轮泵将已塑化好的熔融状态的塑胶注射入闭合的模腔内；

3）经固化、冷却定型后，由机械手取料得到成型的立柱制品 _[4-6]。

低压注塑对模腔压力的要求非常准确，普通注塑压力为 50MPa~80MPa ；低压注塑压力较低，一般控制在30MPa~50MPa。以 PP 为主要基材的立柱，其工艺注塑温度在 190℃ ~240℃。不准确控制低压注塑的注塑压力和温度，会严重影响零件质量。

1.3 仿麂皮复合面料介绍

该文使用日本进口的仿麂皮胚布，染色在国内工厂进行，其主要工艺流程如下：胚布进仓→配筒→退卷→退浆→煮练→松弛→开纤→染色→定形→拉毛→磨毛→定形 [7]。仿麂皮染色的方式为液流染色，染色温度设置在 110℃，无纺方式为针刺，使用三氯乙烯溶剂脱海进行开纤，利用砂纸研磨进行起绒工艺。所研究车型使用的仿麂皮绒面是由束状线密度为 0.19D 的极细纤维构成的厚度为 0.55mm 的无纺结构，其组成为 75%PET 的海组分及 25%PU 的岛组分。

对于低压注塑包覆工艺，单仿麂皮绒面撕裂强度及耐热性不足，无法承受工艺的瞬时高热冲击，因此不能直接用于包覆，须在背部复合支撑基布。复合面料的工艺常用的有火焰复合、胶粉复合、热熔胶复合。因为火焰复合与胶粉复合后的面料气味较差，所以该文选择使用热熔胶复合工艺。该工艺以熔点为 120℃的高温热塑型热熔胶作为黏合剂，通过热熔胶装置融化胶，然后将胶注入胶槽，胶辊和胶槽接触，带上胶、胶辊和面料接触，将胶转移到面料上，通过设备压辊，将面料和基布贴合在一起。立柱所用的复合面料是在仿麂皮绒面的背面复合 1 层无纺布，该无纺布克重为 100g/m2，材质为 100% 水刺涤纶。复合后的面料总厚度为 1.1mm。复合后面料在规定的温湿度环境下放置 24h 以后，可进行后道工序加工使用。

1.4 实际样件状态

立柱基材为改性材料 PP-EPDM-T20，仿麂皮复合面料为仿麂皮绒面 + 白色无纺布基布，低压注塑压力为 50MPa，工艺温度为 220℃，以该条件进行试制，C 柱上饰板实际样件状态如图 3 所示。

从图 3 中可以看出：

1）样件外观斑驳感较强，表观不均匀。

2）在造型为大拐角的地方，面料起皱严重，如图 4所示。

3）在样件边角处，会产生基材溢料现象，即面料包覆不全，如图 5 所示。

基于以上 3 点，该样件评判为不合格样件，不可用于装车及售卖。

缺陷原因分析与注塑工艺调整

2.1 缺陷原因分析

经分析，C 立柱上饰板的塑料基材主要为聚丙烯 PP，而 PP 的熔点为 165℃ ~170℃，在 130℃则进入熔融状态；基布的材质为 100% 水刺涤纶无纺布，主要成分为熔点在255℃ ~260℃的 PET，在 170℃时具有可塑性。根据注塑过程中低熔点物质先熔化的原理，在低压注塑合模注塑过程中，PP 进入熔融状态更快。延伸率试验表明，仿麂皮复合面料的延伸率远低于传统针织面料，因此仿麂皮复合面料挂至动模时，绷紧程度较严重，而产品在尖角处易出现应力集中，使复合面料在此处受力较大，从而容易导致面料击穿。此时因 PP 先于基布进入可塑性状态，以一定的热量冲击面料，从而出现面料没有完全包覆 PP 的溢料现象产生。基于以上分析，调整复合面料的基布可改善零件的质量情况。

2.2 注塑工艺调整

为减少低压注塑的冲击热量，可以一定程度降低低压注塑的工艺温度。如果注塑温度过高，瞬时冲击过大，就会导致面料被击穿的质量问题，或对面料产生不可逆的损伤；若注塑温度过低，塑胶在模具内流动性较差，会造成零件打不满、缺料的质量问题。注塑温度与零件质量呈非线性关系，需要多次调整，寻找合适的注塑工艺温度。一般情况下，PP为主材质的低压注塑工艺温度为 190℃ ~240℃。

在低压注塑的工艺过程中，复合面料通过动模的挂钉固定在模具上，这时复合面料呈拉紧状态，挂钉的位置分布如图 6 所示。若复合面料在挂钉上拉得过紧，容易使面料在注塑过程中承受的压力过大而产生撕裂的质量问题；如果拉得较松弛，就容易产生表面褶皱的质量问题。因此需要在保证面料不撕裂的情况下，尽可能地将挂钉位置往外移动，可大幅度提高零件的质量。