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車用高分子新材料和新工藝技術解析

2017-08-02 09:34:47 作者：本網發布來源：網絡分享至：

隨著環保以及成本壓力越來越大，環保、高效的加工工藝成為汽車內飾加工企業關注的焦點。

塑料在汽車內飾產品中已占據主要地位。一般車用內飾制品先由熱塑性塑料注塑，之后進入第二個工序，在涂覆生產線上對不同的位置進行涂覆，形成所需的外觀和手感。

1注塑RIM無溶劑

DirectCoating工藝僅需一步工序來生產部件。在注塑模具中生產后，塑料基材被轉移到第二個稍大一些的模腔中，通過一個反應性注塑（RIM）混料頭向該模腔注入涂覆體系。這樣就制成了一種具有優異性能的聚氨酯（PU）包覆部件，不需要再進行后續加工。

采用DirectCoating工藝在一步工序中為汽車內飾生產包覆注塑件。這樣就制成了一種具有優異性能的聚氨酯包覆部件，不需要再進行后續加工。

科思創（Covestro）汽車涂料專家JanWeikard博士介紹：“與傳統工藝相比，集成工藝可大幅減少后續工作，降低能耗和所需的空間。你只需要一臺注塑機和一個RIM系統。”

科思創表示，部件自身可以是透明、半透明或不透明的。其表面可以涂覆各種顏色，裝飾各種亞光或高光澤度表層，或者用耐刮擦的功能涂料保護，還有多種手感和表面結構供選用。

DirectCoating工藝相對于噴涂的另一個優點是，注入的涂料還可以再現尖銳或倒圓的邊角和凸起表面，因為其可以精確地復現模具表面。在高光澤和亞光區域具有鮮明對比度的超細紋理花紋是可實現的結構之一。

DirectCoating所采用的PU層的原材料不含任何溶劑，也不含水分。因此，該工藝需要低粘度的原材料，要在50-90℃下具有足夠的流動性，從而可快速填充模腔。

2一步完成注塑與涂覆

采用克勞斯瑪菲（KraussMaffei）的ColorForm工藝，可以在一步法生產周期中制造具有高光澤表面的部件。克勞斯瑪菲集團注塑機械行業總裁兼克勞斯瑪菲公司總經理HansUlrichGolz博士解釋說：“ColorForm工藝用于替代傳統的上漆工藝，包括傳統上漆工藝的上、下游工序。這樣就可以減少投資成本，提高效率，降低廢品率，提高部件輸送速度。”

ColorForm技術將注塑與反應性工藝機械組合在一起，可實現全自動化制造。與之前的系統相比，制造單元體積減小20%，從而減小了所需的安裝空間。介質管線較短也提高了工藝穩定性。在模具成型工藝過程中，熱塑性塑料基體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，一分鐘內制成具有所需上漆顏色、優異質量表面的部件。

帶聯合界面的注塑機MC6控制裝置用于控制注塑機和涂覆工藝。操作人員不再需要前、后更換控制系統。Golz說：“這樣就大幅簡化了操作，同時減少可能會產生錯誤的源頭。”

采用ColorForm工藝為汽車內飾制造的飾條。克勞斯瑪菲表示，涂覆系統的混合頭也有重大改變。其重量更輕，約減少30%，結構比以前更加緊湊，因而易于在模具上安裝，并便于處理。

作為一種三組分混合頭，現在可以快速更換染料。以前涂料的染料組分直接加入體系的A組分中。因此會存在于整個貯料罐和管道中，更換染料時非常耗時，有時還會導致材料報廢。新混合頭直接在注塑工藝中計量染料。克勞斯瑪菲集團反應性工藝機械行業總裁兼克勞斯瑪菲公司總經理NicolasBeyl補充說：“這樣就可以快速替換染料，在五分鐘內就可以完成，節約資源，提高生產效率。”

表面質量方面的另一個優點是PUA或PU體系的硬度可以按需要調節，例如與當前在雙組分熱塑性塑料注塑模具中制造的基于聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的本體涂覆相比，其耐刮擦性能大幅改善，甚至還可以實現自修復性能。Beyl說：“汽車行業尤其受益于此。在具有高耐刮擦性能的同時具有高設計自由度和優異的表面質量，所以ColorForm特別適合外飾區域的可視部件，如柱飾條，以及內飾區域，如飾條或中央控制臺或儀表盤中的其他裝飾組件。”

自從2016年6月以來，瑞士Weidplas公司一直采用ColorForm工藝在其瑞士R?ti工廠為新型Peugeot3008SUV生產可直接安裝的A柱鑲板。

鑲板從柱處密封擋風玻璃。由于鑲板具有高光澤度背面外觀，所以也作為車輛系列的優美設計元件，這些車輛設計能滿足頂級標準要求。部件的結構帶來了特殊的挑戰。其長度為1米，寬度為35毫米。之前ColorForm工藝從未用于制造這種長而窄的部件。對于該產品，Weidplas選用了旋轉模板技術，該技術在合模力為6500kN的SpinFormGXW650-1400/2000注塑機中實現。

帶ColorForm表面的罩與下方的密封支架同時注塑。注塑機的第二個注塑單元用于在這種支架上注塑熱塑性彈性體（TPE）密封元件。每個周期生產一套左、右A柱鑲板。

4.5噸旋轉板模具有四個模腔，一個多澆口系統，以及HRSflow的熱流道系統，由HofmannInnovation集團制造。“PanadurBlack”PUA涂覆機的反應體系技術也來自克勞斯瑪菲。配置有伺服電動計量柱塞的HybridFlex0.2-4/4variety雙組分計量機用于磨蝕性A組分。還使用了一個雙組分MK5/8ULPK-2KVV混合頭，其采用法蘭固定在注塑模具上。

克勞斯瑪菲還作為整套自動化生產單元的系統供應商，生產單元中一臺Kuka公司的IR15006軸機械手完成元件的復雜處理工作。其中包括組件脫模、切除注道殘料，以及冷卻工位和旋轉臺上的取放操作。

3色彩、結構和手感同時實現

在汽車內飾生產中，模內裝飾（IMD）技術越來越多地用于替代涂覆操作，從而可同時實現高質量表面、小批量大靈活性和低單位成本。

采用DecoJect基于薄膜的解決方案，恩格爾（Engel）進一步發展了該工藝，在卷到卷工藝中將注塑與模內紋理成型（IMG）結合到一起。

所需的表面特性，如色彩、紋理、粗糙度和手感可通過DecoJect薄膜實現。

與傳統IMD工藝不同，涂料并非簡單地從薄膜傳遞到部件上，而是將薄膜沖切下來并貼合到部件上。采用這種方法，除了色彩和紋理外，表面結構和手感也同時實現。

在去年K展，恩格爾在一臺Engelduo5160/1000注塑機上演示了大門板的生產。模具打開，機械手取出成品件后，立即將DecoJect薄膜放入，由位于抓手上的IR加熱器進行加熱，利用真空系統直接在模具中預成形。之后薄膜立即背部模塑，并進行沖切，再由機械手取出部件，將其放置到集成的激光工位進行精細修整，周期時間約為60s。

要改變設計非常簡單：在幾分鐘內替換料卷。對單位成本沒有明顯影響，即使對于小批量生產也是如此。

DecoJect薄膜是Benecke-Kaliko公司的產品，該公司是大陸集團的德國分公司。由于可以通過薄膜實現所需的表面特性，如色彩、紋理、粗糙度和手感，采用DecoJect薄膜時，可使用聚丙烯作為廉價的未著色標準材料。該工藝還集成了Trexel公司的MuCell微孔發泡技術，從而大幅減輕了部件重量，降低了原材料用量和能耗，但仍可制成尺寸穩定的低翹曲度部件。

恩格爾表示，在開發這一新技術時所遇到的挑戰包括，制造可以耐受注塑過程中所產生的高壓的IMG模具，以及完善電動閥澆口驅動器極精細的控制能力。

4汽車讓聚酰胺市場再度升溫

聚酰胺因其耐熱、耐磨損和耐化學品且易于加工的特性，應用廣泛。近年來，汽車行業的快速發展，更是推動了聚酰胺市場的持續繁榮！看看CHINAPLAS2017化工原料館展示的各種汽車模型以及汽車零部件，就可感受到以聚酰胺為代表的車用塑料有多火爆了。

5中國是全球最大的PA66市場

奧升德尼龍66樹脂全系列汽車產品齊亮相CHINAPLAS2017。“汽車業務在奧升德整體銷售中占有較大比例，是奧升德最重要的市場之一。中國是全球最大的PA66市場，奧升德有信心未來在中國市場獲得更好的發展。作為尼龍66市場的領先企業，奧升德在中國市場擁有很大的發展空間。”奧升德功能材料有限責任公司塑料事業部副總裁盧世浩表示。

在CHINAPLAS2017期間，奧升德向與會觀眾推介應用于汽車行業的全系列產品，采用尼龍66生產、可應用于冷卻系統、機油管理、動力傳動系統、輪胎簾子布以及電子元件的各種汽車零配件。

比如在汽車冷卻系統等苛刻應用環境，奧升德的泛達？HR系列能夠提供行業最佳的耐熱和耐水解老化性能；應用于對燃油效率要求較高的渦輪增壓發動機中，泛達？HT系列能夠有效防止機器在長期熱暴露后出現性能退化現象。

6中國電動汽車需要更多定制化材料

采用AKROMIDA3ICF10BK（5117）牌號ICF塑料制成的汽車中控臺展示件。

同樣看好中國聚酰胺市場，還有來自德國K.D.FeddersenGroup旗下的AKRO-PLASTIC公司。AKRO-PLASTIC公司一直致力于獨立自主研發塑料復合物解決方案，截止2016年，AKRO全球產能已達15萬噸。

AKRO-PLASTIC公司總經理AndreasStuber認為中國汽車市場仍然在增長，但電動車輛會越來越多。“這些車輛會需要更多定制特種化學品來滿足輕量化的需求，而非標準牌號的化學品。AKRO公司將繼續投資進行創新，我們將約35%的年收入用于創新投資。利用ICX?（全球改性工藝一致化）技術，我們能夠保證在不同國家、不同時間進行生產制造的各批次產品幾乎沒有質量差異。”

AKRO-PLASTIC展示了多項輕量化的解決方案，比如碳纖維增強系列ICF塑料及PST塑料與金屬實現超強粘接等。

其中，AKRO-PLASTIC全新碳纖維增強系列ICF塑料基于PA6，PA6.6，PPA，半芳香族PA6.6（AKROLOY?），是備受市場矚目的產品。其碳纖維含量約在10%至40%之間，除具有碳纖增強熱塑性塑料的高模量，高比強度等特性外，ICF產品還具有易于成型，低成本等顯著優勢。

7聚酰胺用于3D打樣

索爾維公司展出的EV充電系統。