解密汽车仪表板材料及制造工艺

解密汽车仪表板材料及制造工艺

随着汽车在安全及环保性方面的发展，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；随着仪表板外形设计美观的要求，越来越多的仪表板采用无缝气囊门的外观设计，因此对汽车仪表板来说，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老化性能及与乘客的良好相容性(优良的散发特性)。

由于PVC材料具有良好的手感和花纹成型性且材料成本低等优点，因此目前PVC搪塑仍是使用最广的仪表板表皮加工工艺，PVC粉料占据了搪塑成型工艺的绝大部分市场。由于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，PVC在抗老化性、增塑剂迁移等方面也存在问题，因此出于安全及环保原因，目前各主机、饰件及材料生产厂商相继开发出了PVC的替代材料及工艺。

由此可见，随着环保要求的不断提高，与环境相容性较差的材料将逐渐被替代。今后，仪表板表皮材料将在以下性能上不断改进：优良的安全性能，低温性能；优良的老化性能，抗UV性能；易于循环使用；减小成雾性；材料无害性、与环境及人的相容性。

根据仪表板表皮性能这些发展要求，世界各主机、饰件及材料生产厂商不断开发出新的材料及成型工艺以满足表皮性能的发展要求，以下将对仪表板饰面表皮的一些性能优异的新材料及其成型工艺进行介绍。

搪塑成型工艺

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(StitchLine)，主要的环保新材料有热塑性聚烯烃(TPO)、热塑性聚氨酯(TPU)粉料。

1.热塑性聚氨酯TPU

热塑性聚氨酯TPU结合了橡胶的物理机械性能，具有优良热塑性及工艺加工性。其优点有：是一种环保型的材料，可回收循环使用；具有优良的物理机械性能、可使用较薄的表皮厚度；良好的耐化学性、耐老化性、抗摩损性；TPU搪塑料无须添加增塑剂，其具有良好的气味及散发特性；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搪塑粉料分二种，一种为芳香族聚氨酯，另一种为脂肪族聚氨酯。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，易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材料的推广。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应有较好的应用前景。

2.热塑性聚烯烃TPO

TPO搪塑粉料是一种新型的聚烯烃材料，目前只有少量应用，如Inteva公司。主要存在以下缺点待解决：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；耐油性差；脱模较困难，对仪表板外形设计局限性较大；成型温度范围较窄。

真空成型工艺

TPO阴模真空成型：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。

TPO阴模真空成型示意图

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：皮纹均匀；优良的物理机械性能、耐久性；优良的耐刮擦性；优良的气味、低散发特性，可循环回收。

TPO阳模真空成型：阳模真空成型具有模具成本低，加工工艺简单的优点，但以前用于阳模真空成型的材料PVC/ABS各项性能都较差，逐渐被淘汰；而普通TPO花纹保持性又较差，这些因素影响了阳模真空成型的应用。近几年，Benecke公司开发了用于阳模真空成型的深拉伸TPO表皮，深拉伸TPO表皮在有大的拉伸结构下仍能具有良好的花纹保持性，因此阳模真空成型又有了很好的应用。

PU表皮模塑成型工艺(PURIMSkin)

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，随后台模并浇注双组份聚氨酯原料，熟化后起模，根据原料配方，熟化时间为40-180s。

其具有以下优点：设计柔性高，可生产边角曲率接近0的仪表板；可变的厚度范围0.5-3mm；精密的表皮表面结构的重复生产能力；花纹结构不受限制；优良的物理机械性能、优良的抗老化性能；优良的气味、低散发特性，雾化量<1mg；多颜色(通过Polyol加色浆或喷涂模内漆)、纹理由于PU表皮的原料的粘度较低，可生产表皮厚度从0.5-3mm。

由于PU表皮成型工艺类似于发泡工艺，因此其结构受到发泡模上模结构的限制，由于上模不能过多的使用抽芯机构，因此目前PU表皮不能设计Undercut太深的结构，否则较容易造成Undercut处表皮厚度有很大变化。目前模具制造商正致力于改进上模机构以及锁模机构，以改善PU表皮工艺对结构设计的限制。

PUR喷涂工艺(PURSpray)

PUR喷涂工艺使用的材料也分二种，一种为芳香族聚氨酯(Aromatic Polyurethane)，为防止表皮变黄现象，需要喷涂模内漆(IMC)，如BASF公司的体系；另一种为脂肪族聚氨酯(Aliphatic Polyurethane)。

PUR喷涂工艺主要有以下优点：精密的表皮表面结构的重复生产能力；花纹结构不受限制；优良的物理机械性能；优良的低温、抗老化性能；优良的气味、低散发特性；多颜色(通过Polyol加色浆或喷涂模内漆)、纹理。

由于PU喷涂的原材料成本较高，并且工艺过程控制复杂而影响了其应用推广，目前主要应用于中高端的仪表板产品上。

TPU吹塑工艺(Blowmolding)

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，成型模无须加热，一次成型二个产品。TPU具有良好的耐摩擦，良好的机械性能，良好的花纹保持性，并且可以生产厚度较薄的表皮，但由于此加工工艺控制复杂，因此此工艺仍处于研发改进过程。

真皮仪表板(LeatherlP)

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，与驾乘人员的相容性好，主要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成型工艺。