车用高分子新材料和新工艺技术解析

2017-08-02 09:34:47 作者：本网发布来源：网络分享至：

随着环保以及成本压力越来越大，环保、高效的加工工艺成为汽车内饰加工企业关注的焦点。

塑料在汽车内饰产品中已占据主要地位。一般车用内饰制品先由热塑性塑料注塑，之后进入第二个工序，在涂覆生产线上对不同的位置进行涂覆，形成所需的外观和手感。

1注塑RIM无溶剂

DirectCoating工艺仅需一步工序来生产部件。在注塑模具中生产后，塑料基材被转移到第二个稍大一些的模腔中，通过一个反应性注塑（RIM）混料头向该模腔注入涂覆体系。这样就制成了一种具有优异性能的聚氨酯（PU）包覆部件，不需要再进行后续加工。

采用DirectCoating工艺在一步工序中为汽车内饰生产包覆注塑件。这样就制成了一种具有优异性能的聚氨酯包覆部件，不需要再进行后续加工。

科思创（Covestro）汽车涂料专家JanWeikard博士介绍：“与传统工艺相比，集成工艺可大幅减少后续工作，降低能耗和所需的空间。你只需要一台注塑机和一个RIM系统。”

科思创表示，部件自身可以是透明、半透明或不透明的。其表面可以涂覆各种颜色，装饰各种亚光或高光泽度表层，或者用耐刮擦的功能涂料保护，还有多种手感和表面结构供选用。

DirectCoating工艺相对于喷涂的另一个优点是，注入的涂料还可以再现尖锐或倒圆的边角和凸起表面，因为其可以精确地复现模具表面。在高光泽和亚光区域具有鲜明对比度的超细纹理花纹是可实现的结构之一。

DirectCoating所采用的PU层的原材料不含任何溶剂，也不含水分。因此，该工艺需要低粘度的原材料，要在50-90℃下具有足够的流动性，从而可快速填充模腔。

2一步完成注塑与涂覆

采用克劳斯玛菲（KraussMaffei）的ColorForm工艺，可以在一步法生产周期中制造具有高光泽表面的部件。克劳斯玛菲集团注塑机械行业总裁兼克劳斯玛菲公司总经理HansUlrichGolz博士解释说：“ColorForm工艺用于替代传统的上漆工艺，包括传统上漆工艺的上、下游工序。这样就可以减少投资成本，提高效率，降低废品率，提高部件输送速度。”

ColorForm技术将注塑与反应性工艺机械组合在一起，可实现全自动化制造。与之前的系统相比，制造单元体积减小20%，从而减小了所需的安装空间。介质管线较短也提高了工艺稳定性。在模具成型工艺过程中，热塑性塑料基体成型后直接在模腔中用聚氨酯丙烯酸酯（PUA）或聚氨酯（PU）涂覆，一分钟内制成具有所需上漆颜色、优异质量表面的部件。

带联合界面的注塑机MC6控制装置用于控制注塑机和涂覆工艺。操作人员不再需要前、后更换控制系统。Golz说：“这样就大幅简化了操作，同时减少可能会产生错误的源头。”

采用ColorForm工艺为汽车内饰制造的饰条。克劳斯玛菲表示，涂覆系统的混合头也有重大改变。其重量更轻，约减少30%，结构比以前更加紧凑，因而易于在模具上安装，并便于处理。

作为一种三组分混合头，现在可以快速更换染料。以前涂料的染料组分直接加入体系的A组分中。因此会存在于整个贮料罐和管道中，更换染料时非常耗时，有时还会导致材料报废。新混合头直接在注塑工艺中计量染料。克劳斯玛菲集团反应性工艺机械行业总裁兼克劳斯玛菲公司总经理NicolasBeyl补充说：“这样就可以快速替换染料，在五分钟内就可以完成，节约资源，提高生产效率。”

表面质量方面的另一个优点是PUA或PU体系的硬度可以按需要调节，例如与当前在双组分热塑性塑料注塑模具中制造的基于聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的本体涂覆相比，其耐刮擦性能大幅改善，甚至还可以实现自修复性能。Beyl说：“汽车行业尤其受益于此。在具有高耐刮擦性能的同时具有高设计自由度和优异的表面质量，所以ColorForm特别适合外饰区域的可视部件，如柱饰条，以及内饰区域，如饰条或中央控制台或仪表盘中的其他装饰组件。”

自从2016年6月以来，瑞士Weidplas公司一直采用ColorForm工艺在其瑞士R?ti工厂为新型Peugeot3008SUV生产可直接安装的A柱镶板。

镶板从柱处密封挡风玻璃。由于镶板具有高光泽度背面外观，所以也作为车辆系列的优美设计元件，这些车辆设计能满足顶级标准要求。部件的结构带来了特殊的挑战。其长度为1米，宽度为35毫米。之前ColorForm工艺从未用于制造这种长而窄的部件。对于该产品，Weidplas选用了旋转模板技术，该技术在合模力为6500kN的SpinFormGXW650-1400/2000注塑机中实现。

带ColorForm表面的罩与下方的密封支架同时注塑。注塑机的第二个注塑单元用于在这种支架上注塑热塑性弹性体（TPE）密封元件。每个周期生产一套左、右A柱镶板。

4.5吨旋转板模具有四个模腔，一个多浇口系统，以及HRSflow的热流道系统，由HofmannInnovation集团制造。“PanadurBlack”PUA涂覆机的反应体系技术也来自克劳斯玛菲。配置有伺服电动计量柱塞的HybridFlex0.2-4/4variety双组分计量机用于磨蚀性A组分。还使用了一个双组分MK5/8ULPK-2KVV混合头，其采用法兰固定在注塑模具上。

克劳斯玛菲还作为整套自动化生产单元的系统供应商，生产单元中一台Kuka公司的IR15006轴机械手完成元件的复杂处理工作。其中包括组件脱模、切除注道残料，以及冷却工位和旋转台上的取放操作。

3色彩、结构和手感同时实现

在汽车内饰生产中，模内装饰（IMD）技术越来越多地用于替代涂覆操作，从而可同时实现高质量表面、小批量大灵活性和低单位成本。

采用DecoJect基于薄膜的解决方案，恩格尔（Engel）进一步发展了该工艺，在卷到卷工艺中将注塑与模内纹理成型（IMG）结合到一起。

所需的表面特性，如色彩、纹理、粗糙度和手感可通过DecoJect薄膜实现。

与传统IMD工艺不同，涂料并非简单地从薄膜传递到部件上，而是将薄膜冲切下来并贴合到部件上。采用这种方法，除了色彩和纹理外，表面结构和手感也同时实现。

在去年K展，恩格尔在一台Engelduo5160/1000注塑机上演示了大门板的生产。模具打开，机械手取出成品件后，立即将DecoJect薄膜放入，由位于抓手上的IR加热器进行加热，利用真空系统直接在模具中预成形。之后薄膜立即背部模塑，并进行冲切，再由机械手取出部件，将其放置到集成的激光工位进行精细修整，周期时间约为60s。

要改变设计非常简单：在几分钟内替换料卷。对单位成本没有明显影响，即使对于小批量生产也是如此。

DecoJect薄膜是Benecke-Kaliko公司的产品，该公司是大陆集团的德国分公司。由于可以通过薄膜实现所需的表面特性，如色彩、纹理、粗糙度和手感，采用DecoJect薄膜时，可使用聚丙烯作为廉价的未着色标准材料。该工艺还集成了Trexel公司的MuCell微孔发泡技术，从而大幅减轻了部件重量，降低了原材料用量和能耗，但仍可制成尺寸稳定的低翘曲度部件。

恩格尔表示，在开发这一新技术时所遇到的挑战包括，制造可以耐受注塑过程中所产生的高压的IMG模具，以及完善电动阀浇口驱动器极精细的控制能力。

4汽车让聚酰胺市场再度升温

聚酰胺因其耐热、耐磨损和耐化学品且易于加工的特性，应用广泛。近年来，汽车行业的快速发展，更是推动了聚酰胺市场的持续繁荣！看看CHINAPLAS2017化工原料馆展示的各种汽车模型以及汽车零部件，就可感受到以聚酰胺为代表的车用塑料有多火爆了。

5中国是全球最大的PA66市场

奥升德尼龙66树脂全系列汽车产品齐亮相CHINAPLAS2017。“汽车业务在奥升德整体销售中占有较大比例，是奥升德最重要的市场之一。中国是全球最大的PA66市场，奥升德有信心未来在中国市场获得更好的发展。作为尼龙66市场的领先企业，奥升德在中国市场拥有很大的发展空间。”奥升德功能材料有限责任公司塑料事业部副总裁卢世浩表示。

在CHINAPLAS2017期间，奥升德向与会观众推介应用于汽车行业的全系列产品，采用尼龙66生产、可应用于冷却系统、机油管理、动力传动系统、轮胎帘子布以及电子元件的各种汽车零配件。

比如在汽车冷却系统等苛刻应用环境，奥升德的泛达？HR系列能够提供行业最佳的耐热和耐水解老化性能；应用于对燃油效率要求较高的涡轮增压发动机中，泛达？HT系列能够有效防止机器在长期热暴露后出现性能退化现象。

6中国电动汽车需要更多定制化材料

采用AKROMIDA3ICF10BK（5117）牌号ICF塑料制成的汽车中控台展示件。

同样看好中国聚酰胺市场，还有来自德国K.D.FeddersenGroup旗下的AKRO-PLASTIC公司。AKRO-PLASTIC公司一直致力于独立自主研发塑料复合物解决方案，截止2016年，AKRO全球产能已达15万吨。

AKRO-PLASTIC公司总经理AndreasStuber认为中国汽车市场仍然在增长，但电动车辆会越来越多。“这些车辆会需要更多定制特种化学品来满足轻量化的需求，而非标准牌号的化学品。AKRO公司将继续投资进行创新，我们将约35%的年收入用于创新投资。利用ICX?（全球改性工艺一致化）技术，我们能够保证在不同国家、不同时间进行生产制造的各批次产品几乎没有质量差异。”

AKRO-PLASTIC展示了多项轻量化的解决方案，比如碳纤维增强系列ICF塑料及PST塑料与金属实现超强粘接等。

其中，AKRO-PLASTIC全新碳纤维增强系列ICF塑料基于PA6，PA6.6，PPA，半芳香族PA6.6（AKROLOY?），是备受市场瞩目的产品。其碳纤维含量约在10%至40%之间，除具有碳纤增强热塑性塑料的高模量，高比强度等特性外，ICF产品还具有易于成型，低成本等显著优势。

7聚酰胺用于3D打样

索尔维公司展出的EV充电系统。