可調(diào)節(jié)車內(nèi)溫度的汽車內(nèi)飾件復(fù)合材料的選型與分析

馮丙寅，楊華旺，馬建偉，陳嘉賡

（1.邢臺職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 邢臺 054035；2.邢臺華威汽車內(nèi)飾有限公司，河北 威縣 054700；3.河北省汽車內(nèi)飾技術(shù)創(chuàng)新中心，河北 威縣 054700）

1 引言

據(jù)公安部統(tǒng)計，截至2020年9月，全國機(jī)動車保有量達(dá)3.65億輛，其中汽車2.75億輛；機(jī)動車駕駛?cè)?.5億人，其中汽車駕駛?cè)?4.1億人。汽車內(nèi)飾設(shè)計是汽車設(shè)計的重要組成部分之一，內(nèi)飾設(shè)計更加重視人性化設(shè)計以及情緒化設(shè)計以提升用戶體驗，而舒適度和質(zhì)感也是構(gòu)成用戶體驗的重要因素[1]。汽車的高速發(fā)展為汽車用紡織材料的發(fā)展提供了契機(jī)[2]。汽車內(nèi)飾則是汽車制造中十分重要的一部分，內(nèi)飾材料的選擇會提供給乘車人員不同的乘坐感受和體驗[3]?，F(xiàn)如今，汽車行業(yè)在飛速發(fā)展，汽車的市場在日益進(jìn)步，汽車內(nèi)飾材料也在逐步提升，汽車內(nèi)飾已經(jīng)邁向數(shù)字化、安全化、科技化和環(huán)?；@四個方面發(fā)展[4]。

有必要控制車輛的內(nèi)部熱環(huán)境并確保安全[5]。傳統(tǒng)的汽車頂棚不能夠自動置換汽車內(nèi)部的溫度，當(dāng)汽車室內(nèi)溫度較高時，尤其 MPV及輕客車型車體空間大，人們進(jìn)入車內(nèi)時容易氣悶，且傳統(tǒng)的汽車降低溫度耗能過高，污染環(huán)境，因此我們對此做出改進(jìn)，提出一種可調(diào)節(jié)車內(nèi)溫度的汽車頂棚。另一點傳統(tǒng)的MPV及輕客車頂棚一般采用麻板或PU板，這兩種板材容易受潮霉變，韌性差等，使用壽命短。為解決現(xiàn)有技術(shù)存在不能夠自動置換汽車內(nèi)部的溫度和降低溫度耗能過高的缺陷，本文提出一種可調(diào)節(jié)車內(nèi)溫度的汽車頂棚。通過頂棚上設(shè)置出風(fēng)口及背部安裝風(fēng)道采用風(fēng)機(jī)抽取引流方式，使得內(nèi)部的較高溫度的空氣可以快速被抽離車內(nèi)，降低汽車室內(nèi)溫度，降低汽車的能耗，降低污染環(huán)境。另一方面此頂棚采用玻纖板為基材，此板材韌性強(qiáng)、不吸潮、使用壽命長，是一種新型的車用材料。

2 復(fù)合材料的選型

通過先期調(diào)研與現(xiàn)狀分析，在研發(fā)工作中首先確定可調(diào)節(jié)車內(nèi)溫度的汽車頂棚性能參數(shù)，其次原材料PVC革、板材關(guān)鍵參數(shù)的確定，熱壓成型過程參數(shù)等技術(shù)性問題作為主要技術(shù)攻破方向。

2.1 在研發(fā)工程中材料出現(xiàn)的主要問題及對策

（1）板材表層膠的選用，要符合環(huán)保、燃燒特性、粘貼牢固、不能分層等要求。最終經(jīng)試驗選擇 PVC面膠粉 150克/m2、無紡布面膠粉80克/m2、PVC膠膜120克/m2、無紡布面膠膜90克/m2作為最為理想的成型粘貼層，其材料環(huán)保、無味、成型后牢固。

（2）PP玻纖板+膠膜、PP玻纖板+膠粉兩種材質(zhì)在加溫時間、加壓、冷卻方式，加熱溫度不適會造成膠不完全融化，加壓過大或過小會造成占貼不牢或透膠；經(jīng)試驗我們自制油加溫烤箱采用雙進(jìn)雙出的進(jìn)油方式使材料均勻受熱，這樣解決了板材加熱均勻的問題。

（3）安裝附件時的采用風(fēng)道材質(zhì)和粘貼膠的選擇，風(fēng)道表面的材質(zhì)及成型直接影響風(fēng)道內(nèi)的風(fēng)速，粘貼膠直接影響風(fēng)道的密封性、氣味性，經(jīng)試驗風(fēng)道我們采用 PE吹塑風(fēng)道和光面PVC+PP玻纖板風(fēng)道，這樣保證風(fēng)速在風(fēng)道內(nèi)損失最低；附件粘貼膠選擇顆粒熱熔膠，粘貼牢固且無揮發(fā)性氣味。

2.2 對基材板材的研究

通過調(diào)查材料廠家對比材料性能，在PU板、麻纖板和玻纖板的性能上的區(qū)別如表1所示。

表1 PU板、麻纖板和玻纖板的性能上的區(qū)別

綜合分析PU板、麻纖板、PP玻纖板和ABS板等四種材料的燃燒特性、剝離強(qiáng)度、硬度、氣味、成型表面和防霉效果等六種特性性能上的區(qū)別，最終選擇 PP玻纖板作為基材。

2.3 對表層面料的研究

通過調(diào)查材料廠家對比材料性能，在無紡布、PVC面（底部120克布）和針織布的性能上的區(qū)別如表2所示。

表2 無紡布、PVC面（底部120克布）和針織布的性能上的區(qū)別

綜合分析無紡布、無紡布（240克加表層膠）PVC面（底部120克布）、PVC面（底部200克布）和針織布等四種材料在燃燒特性、拉伸特性、耐磨摩擦、氣味、成型表面和清潔度等六種特性上的區(qū)別，最終選擇PVC面（底部120克布）為面料、無紡布（240克加表層膠）兩種材質(zhì)可為面層。

2.4 對粘合膠的研究

通過調(diào)查材料廠家對比材料性能，在無紡布（240克加表層膠）+玻纖板、PVC面（底部120克布）+玻纖板兩種復(fù)合材質(zhì)粘貼情況性能上的區(qū)別如表3所示。

表3 在無紡布（240克加表層膠）+玻纖板和PVC面（底部120克布）+玻纖板兩種復(fù)合材質(zhì)粘貼情況性能上的區(qū)別

綜合分析無紡布（240克加表層膠）+玻纖板粘貼情況和PVC面（底部120克布）+玻纖板粘貼情況等兩種材料在膠膜 80克、膠膜100克、膠膜120克、膠粉100克、膠粉120克和膠粉150克等六種情況下復(fù)合材質(zhì)粘貼情況性能上的區(qū)別，最終選擇無紡布（240克加表層膠）+玻纖板用膠粉板時膠粉100克、膠膜板時膠膜120克；PVC面（底部120克布）+玻纖板用膠粉板時膠粉150克、膠膜板時膠膜120克。

3 復(fù)合材料的分析

熱壓成型工藝的實驗及數(shù)據(jù)熱壓成型也稱模壓成型。成型時將 PP玻纖板材或片材夾持起來，放在油加溫烤箱內(nèi)加熱，當(dāng)加熱到軟化溫度時，將板材拿出放到液壓機(jī)的模具上將其與掛置好的頂棚面料壓合，冷卻后定型成為制品。熱壓成型生產(chǎn)設(shè)備簡單，效率高，模具結(jié)構(gòu)單、效率高，能加工大尺寸的頂棚內(nèi)飾件，生產(chǎn)成本低。

頂棚生產(chǎn)過程中主要參數(shù)研究：研究頂棚材料的規(guī)格及性能參數(shù)在生產(chǎn)過程中的變化；主要設(shè)備參數(shù)的研究確定；材料、加工費用、運費等生產(chǎn)成本的研究分析，達(dá)到節(jié)約成本、保證利潤空間為最終目的。

3.1 經(jīng)常出現(xiàn)的問題

（1）產(chǎn)品合泡（材料分層）

①壓機(jī)壓力小。②板材加溫火候不到，板生。③板材加溫過度，板糊。④板或布上有雜質(zhì)。⑤保壓時間短。⑥板材膠量小或局部無膠。

（2）產(chǎn)品表面劃傷

①掛布時劃傷。②壓制成型，起模時劃傷。③放置過程中劃傷。④沖孔時，沖子不小心脫落刀尖無意中劃傷。⑤轉(zhuǎn)運過程中劃傷。

（3）產(chǎn)品表面不平

①板材不平。（膠塊，密度大）。②布有雜質(zhì)。③模具掉料，表面凹凸不平。④孔墊壓入產(chǎn)品中，產(chǎn)品表面不平。

（4）板材烤焦

①加熱時間過長。②掛料篩不平，加溫料下垂，造成板局部糊。③板材膠量小，或有雜質(zhì)， 或局部密度大。

（5）水切孔位不正

①墊板不平。②沖子放偏。③墊板放不到位。④時間緊張，手里著忙，造成孔沖偏⑤孔墊不清晰。⑥定位孔沒沖正，導(dǎo)致水切孔偏。⑦產(chǎn)品變形，放置時間過長⑧水切胎具上夾具不齊全。⑨水切時，水切產(chǎn)品沒有放到位。⑩漏沖定位孔，或毛邊沒割到位。

針對選定的基材、面層和粘合膠材料進(jìn)行熱壓成型試驗，得出了符合要求的可供選擇的復(fù)合汽車內(nèi)飾件的多種材料選項如圖1所示。

將選定的基材、面層和粘合膠材料的內(nèi)飾件與方案設(shè)定的指標(biāo)與試驗結(jié)果對比如下表 4，可見對可調(diào)節(jié)車內(nèi)溫度的汽車內(nèi)飾件復(fù)合材料的選型滿足設(shè)定指標(biāo)，達(dá)到預(yù)期要求。

圖1 汽車內(nèi)飾熱壓成型試驗結(jié)果分析

表4 方案設(shè)定指標(biāo)與試驗數(shù)據(jù)情況

4 結(jié)論

本文針對汽車內(nèi)飾件目前存在的問題進(jìn)行了分析，并對現(xiàn)有的汽車內(nèi)飾件的復(fù)合材料進(jìn)行了選型。然后對汽車內(nèi)飾件復(fù)合材料的參數(shù)進(jìn)行分析，得出合理汽車內(nèi)飾材料的特性曲線。主要結(jié)論如下：

（1）最終選擇PP玻纖板作為基材，選擇PVC面（底部120克布）為面料、無紡布（240克加表層膠）兩種材質(zhì)可為面層，粘合膠最終選擇無紡布（240克加表層膠）+玻纖板用膠粉板時膠粉100克、膠膜板時膠膜120克；PVC面（底部120克布）+玻纖板用膠粉板時膠粉150克、膠膜板時膠膜120克；

（2）針對選定的基材、面層和粘合膠材料進(jìn)行熱壓成型試驗，得出了可供選擇的復(fù)合汽車內(nèi)飾件的多種選項，如圖1所示。

結(jié)果表明，選擇的汽車內(nèi)飾復(fù)合材料符合汽車使用要求指標(biāo)，其性能經(jīng)濟(jì)可靠，為商務(wù)車、MPV小型客車和商用車等車型等汽車內(nèi)飾材料的選型和分析提供了理論指導(dǎo)和數(shù)據(jù)支持。