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一文了解汽车软质内饰表皮成型3大主流工艺:搪塑|IMG|PU喷涂

2019-06-10来源:湖南信息港


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目前,根据内饰零件的表层材料结构不同,可以将内饰零件分为三类:硬质、半硬质、软质。随着消费者对于舒适度的要求不断提高,软质内饰逐渐成为未来趋势,其多出现在追求舒适、美观、奢华的高端车上,一般在仪表板、门板、中央扶手等部位采用。今天我们就来详细了解一下软质内饰表皮成型的工艺:搪塑成型+阴膜真空吸附成型(IMG)+PU喷涂。



硬质

半硬质

软质

材料结构

表面带花纹或哑光处理的塑料

塑料骨架+1-3.5mm表皮

塑料骨架+PU泡沫+0.5-3.5mm表皮

制造工艺

注塑等

骨架:注塑+热压等

表皮包覆:模压、真空吸附等

骨架:注塑

中间层:发泡

表皮成型:搪塑成型、PU喷涂、阴膜真空成型等

用户体验

成本


图片来源于汽车色彩材料表面处理


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 一、搪塑成型 


一般来说,搪塑成型工艺主要应用于汽车仪表板及门护板的表皮,与汽车内饰骨架之间通过发泡工艺产生微孔结构,从而产生一种自然绵软的感觉。(真皮包覆工艺的中间层会发生变化)



1. 搪塑成型工艺介绍


搪塑工艺是对带皮纹的搪塑模具整体加热,模具和搪塑粉盒对接后旋转,粉盒中的搪塑粉末(PVC或TPU等)在重力作用下落入模具中融化,形成一个形状与模具内表面一致的带皮纹的表皮,然后冷却模具,粉盒脱离,工人取下表皮。



2. 搪塑表皮材料类型


主要包括PVC,TPU等。一般搪塑TPU性能会高于搪塑PVC。


3. 工艺特点有哪些


优点

缺点

可加工形状复杂的制品,造型自由度高

模具寿命短,制造周期长,成本较高

原材料利用率高

相对吹塑,注塑等,搪塑成型生产效率低

可同时生产多个不同产品

能耗高,制造成本相对也高

无应力加工过程,不易产生开裂等不良品

设备投资大

······

······


4. 工艺流程介绍


主要包括四个流程:模具加热、搪塑成型、冷却分离、脱出表皮。

 

模具加热:将模具加热到一定温度。常见加热方式有热风循环加热、明火加热、热液体传导加热、红外线加热、电加热、热油加热等。一般可根据模具形状和生产需要等因素选择合适的加热方式,IP一般采用热风循环加热方式。

 

搪塑成型:粉盒对接,旋转,凝胶。搪塑聚合物料粉,通过旋转,利用重力落到预热后的模具中,模具温度超过料粉的粘结温度和熔融温度,料粉粒子粘附到模具内表面,形成一层融体,在旋转过程中,聚合物粒子结构越发紧密,然后,根据设备和料粉的不同,有的需要进入凝胶烘箱进行凝胶,有的则靠模具自身余热就可以完成凝胶,最终形成制品。一般日本的搪塑设备+日系粉末,则无需专门的凝胶烘箱进行凝胶。

 

冷却分离:冷却定型制品。常见的冷却方式有冷水冲淋、喷雾冷却、空气对流冷却、空气中缓慢冷却。冷却时间越短,产品的收缩变形越大,空气中缓慢冷却影响最小,但出于生产效率的考虑,一般采用冷水冲淋或空气对流冷却。

 

脱出表皮:人工取下表皮。若模具内表面有污物,需及时清理后,再开始下一循环。



5. 主要应用


搪塑成型产品的结构包括:表皮层、发泡层及骨架层。


图 大众中控台、车门板上方均采用了大量软性搪塑材料包裹,手感很不错


图 中控台上基本上能够到的地方几乎都是软质的搪塑材质


图 前门内饰板的上沿为搪塑材质



 二、阴模真空成型(IMG) 


随着主机厂对仪表板颜色、光泽和皮纹一致性以及造型复杂程度的要求不断提高,传统的阳模真空成型工艺已经难以满足。因此,阴模真空吸附成型工艺应运而生,主要应用在仪表板、门内板等内饰件。


工艺视频欣赏,时长2份18秒,请放心观看




1. IMG工艺介绍


阴模真空吸附成型也被称作模内压纹成型,简称IMG(In-Mold Grain)工艺。把表皮片材固定在模具的上方,加热片材至成型温度,抽真空,使表皮片材覆盖在阴模上。利用此工艺生产的制品与模腔贴合的一面质量较高,结构上也比较明显细致,壁厚最大部位在模腔底部,最薄部位在模腔侧面与底部的交界处。因此,阴模真空吸附工艺不适于生产深度很大的制品,但适合生产圆角小,皮纹和光泽均匀性要求较高的制品。


图片来源于汽车色彩材料表面处理


2. 工艺特点


优点

缺点

表皮上的皮纹是均匀的,不随表皮拉伸量的变化而变化

材料利用率低

可以和复合工艺结合到一起使用,即能保证经济性,又保证了表皮的外观质量,其外观质量可以与搪塑表皮的外观质量相媲美

设备要求高

生产周期和成本方面,阴模真空成型技术要比搪塑工艺要好

模具一次投入高

······

比阳模真空成型的工艺成本要高


······


3. IMG工艺材料介绍


主要有TPO和PVC,其中TPO分为带背泡和不带背泡两种。

 

带背泡:TPO层一般为PP背泡层的1/4-1/3,如英朗仪表板表皮TPO层0.5mm,pp背泡2mm

不带背泡:一般为0.5mm-1mm,如仪表板表皮TPO层0.5mm,pp背泡2mm


4. 工艺流程


阴模真空吸附成型模具一般采用镍壳模,表面刻有皮纹,皮纹通过真空成型压制到表皮上。


动图来源:汽车色彩材料表面处理


IMG与复合工艺相结合的工艺流程有些许差别。




 三、PU喷涂 


PU表皮喷涂工艺是一种较新的工艺,在2005年才进入中国,主要用于汽车内饰如仪表板和汽车门板扶手表皮的成型制作。


1. PU喷涂工艺介绍


PU Spray表皮是采用PU材料,通过喷涂在镍壳模具内成型表皮,具有:造型设计灵活、低VOC、轻量化、良好的触感、耐低温和耐光较、模具寿命长、能耗相对小等优点。


2. 工艺特点


相对于一般的搪塑及真空成型工艺,PU表皮喷涂工艺具有以下优点:

 

  • 工艺及材料更为环保。这是因为所喷涂的PU材料不含氯,对环境的污染小。

  • PU材料的表皮具有更好的低温柔韧性、手感及爆破性能。

  • 表皮的皮纹重现性更好,表面皮纹可以做得更深,也能实现更低的光泽。

  • 模具可保持低温(65℃以下),而不需经受高低温冲击,因此模具有更长的寿命,甚至是终身可用。

  • 更方便地转换和控制颜色,例如可以更容易实现双色效果。在实现双色表皮的时候,搪塑工艺由于需在模具里面通过密封条来区分两种不同的颜色,这样如需取得比较好的密封效果,就要求两种颜色分界线的轨迹变化比较平缓,否则可能出现串色现象,而PU 喷涂工艺则不会出现这种情况。

  • PU喷涂反应完成后形状和尺寸会固定下来,而不像热塑性材料那样容易受使用外部物理条件的影响,因此材料具有良好环境适用性能。通常,表皮的厚度可以通过喷涂的时间和流量来调节和控制。


3. 工艺流程


PU表皮喷涂工艺主要是将两组分的PU原料在经过计量设备精确计量后增压至高压状态,再经高压混合反应,然后喷涂到镍壳模具上,最后PU附着在镍壳上成为一张表皮。在此过程中,两组分PU的混合反应属于化学反应。

 

PU Spray表皮生产工艺主要有以下两种

 

喷脱模剂→喷模内漆→喷PU原料形成表皮→固化并取出表皮


图 PU喷涂制造仪表板表皮工艺流程,来源于弗戈工业在线


喷脱模剂→喷第一层PU材料→喷第二层PU材料→固化并取出表皮→质量检查


图片来源于汽车色彩材料表面处理


4. PU表皮材料


PU表皮的基本组成主要分为两种:

 

(1)组分一为多元醇组合料。一般会同时加入一些助剂,如催化剂、抗氧化剂、表面活性剂及紫外线吸收剂等。

 

(2)组分二为异氰酸酯(盐)类。

 

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本文素材来源于主机厂及配件企业提供、汽车色彩材料表面处理、弗戈工业在线等,CMF设计军团编辑整理。


素材来源 | CMF设计军团号


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