闵 良 何佩芸

（上海汽车集团股份有限公司乘用车分公司，上海 201804）

0 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。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。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。

1 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。

图1 所研究车型立柱系统数模

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、脚步空间要求等。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。

图2 C 柱上饰板三维数模

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。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。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/m，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。

图3 C 柱上饰板实际样件状态

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。

图4 打皱

图5 溢料

2 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。

图6 C柱上饰板挂钉位置分布

3 方案验证

该文选择调整模具上的挂钉位置，一定程度降低低压注塑温度，在该工艺调整的基础上，对基布的以下2 个变量进行研究：1）克重。选择100 g/m、120 g/m、150 g/m三种不同克重的基布进行研究。2）材料组成。将100%纯涤纶（PET）改至60%涤纶（PET）加40%丙纶（PP）的混纺材料。选取表1 的4 种方案进行试制，验证分析结论的可靠性。

表1 方案对比

试制结果如图7～图10 所示，其中图11～图12 为方案3 的褶皱细节及溢料细节图。

图7 方案1 样件

图8 方案2 样件

图9 方案3 样件

图10 方案4 样件

图11 方案3 的褶皱细节图

图12 方案3 的溢料细节图

试验结果表明，方案3（复合120g/m混纺材料基布）的效果最好。针对该方案进行了如下分析：1）低压注塑的工艺参数，由原来的220℃降至210℃，全方面提高零件质量。2）在确保面料不会被击穿的情况下，适当移动挂钉位置，尽力解决零件起皱问题。3）100%纯涤纶材料改为混纺材料，混纺材料中的丙纶熔点为175℃，在130℃时具有可塑性，与PP 类似，可减少溢料情况的产生。4）克重越大，基布可提供的背部支撑越多；但克重过大，会降低复合面料延伸率，从而产生其他零件质量问题，因此克重与零件质量为非线性关系。

4 结语

通过对国内自主品牌某中高端车型C 柱上饰板仿麂皮复合面料的低压注塑研究，得出了注塑件表面质量与下列因素的关系：1）降低低压注塑瞬时料温，以削弱塑胶对面料的冲击，能全方面地改善零件表观质量。2）在确保面料不会被击穿的情况下，适当外移挂钉位置，能改善零件表面起皱的质量问题。3）复合面料基布熔点与零件注塑基材熔点相近可降低溢料风险。4）复合面料基布的克重与零件表面质量呈非线性关系，最合适的克重在120g/m左右。