一款新型門(mén)板中扶手PVC復(fù)合革的性能研究

丁慧敏，高天龍，溫雅棋，哈林騏，胡健福，陳哲，何憲坤，李婉寧

長(zhǎng)春富維安道拓汽車(chē)飾件系統(tǒng)有限公司，吉林長(zhǎng)春 130033

0 引言

近年來(lái)，隨著消費(fèi)者對(duì)汽車(chē)的安全與外觀(guān)要求越來(lái)越高，價(jià)格越來(lái)越低，主機(jī)廠(chǎng)在汽車(chē)造型上做了很大改善，為后期的工藝及制造帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)。比如豐田汽車(chē)門(mén)板，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)將中部和扶手分別進(jìn)行包覆，因?yàn)榱慵煨捅馄?，只要注重噴膠均勻、用量適中和避免開(kāi)膠就能保證包覆質(zhì)量，對(duì)表皮的要求并不高。目前諸多車(chē)型設(shè)計(jì)將中部與扶手集成(圖1)，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，新設(shè)計(jì)雖然節(jié)省包覆工時(shí)與原材料用量，但包覆難度大大增加。

圖1 門(mén)板中部扶手集成設(shè)計(jì)

一款新設(shè)計(jì)的門(mén)板中扶手造型苛刻，在中部向扶手過(guò)渡的區(qū)域具有較大的弧度。延展性好、較薄的表皮在包覆過(guò)程中會(huì)存在褶皺、印記等外觀(guān)缺陷；延展性差、較厚的表皮又容易開(kāi)膠。常規(guī)的表皮檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為T(mén)SL5712G-1，但對(duì)于造型復(fù)雜的表皮，常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)很難保證包覆質(zhì)量零缺陷。故本文通過(guò)對(duì)4款不同的表皮進(jìn)行性能研究，找到影響表皮包覆質(zhì)量的關(guān)鍵物性指標(biāo)范圍，作為公司的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)對(duì)PVC皮革質(zhì)量進(jìn)行控制，降低產(chǎn)品前期調(diào)試的難度系數(shù)及縮短調(diào)試周期，保障后期批量生產(chǎn)。

1 包覆工藝流程

包覆工藝是將骨架?chē)娔z，烘干，然后與護(hù)面裁片進(jìn)行壓合翻邊，最后進(jìn)行手工修整，其工藝流程如圖2所示。

圖2 包覆工藝流程

2 試驗(yàn)部分

2.1 樣品選取

某公司門(mén)板中扶手PVC復(fù)合革產(chǎn)品參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 PVC復(fù)合革產(chǎn)品參數(shù)

將符合產(chǎn)品尺寸要求的4款表皮分別記為樣品1、樣品2、樣品3、樣品4。各樣品由于生產(chǎn)單革的設(shè)備、溫度以及涂布速度等參數(shù)不同，導(dǎo)致復(fù)合革的整體性能有所差異。

2.2 檢測(cè)項(xiàng)目

拉伸強(qiáng)度測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為T(mén)SL5712G-1，10%變形時(shí)的拉力測(cè)試按標(biāo)準(zhǔn)TL52675D，靜態(tài)伸長(zhǎng)率和永久伸長(zhǎng)率按照標(biāo)準(zhǔn)TSL5100G。檢測(cè)項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)值見(jiàn)表2。

表2 檢測(cè)項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)值

3 結(jié)果與討論

根據(jù)中扶手造型的特點(diǎn)，表皮的主要拉伸方向?yàn)榫曄?，緯向的?fù)合革性能對(duì)包覆質(zhì)量的影響較大，故文中主要研究緯向的相關(guān)物性。要求PVC復(fù)合革在緯度方向上具有以下3個(gè)方面優(yōu)勢(shì)：

(1)易于拉伸。拉伸強(qiáng)度體現(xiàn)了復(fù)合革的拉伸性能，拉伸強(qiáng)度越大，復(fù)合革越不易拉伸。本文要求拉伸強(qiáng)度小，復(fù)合革容易拉伸，有利于包覆。

(2)變形能力大。斷裂伸長(zhǎng)率，靜態(tài)伸長(zhǎng)率體現(xiàn)了復(fù)合革的變形能力，斷裂伸長(zhǎng)率和靜態(tài)伸長(zhǎng)率越大，復(fù)合革變形能力越大。本文要求復(fù)合革變形能力大，有利于包覆。

(3)回彈性小。永久伸長(zhǎng)率體現(xiàn)了復(fù)合革的回彈性，永久伸長(zhǎng)率越大，回彈性越小。本文要求復(fù)合革回彈性小，不容易開(kāi)膠。

3.1 各樣品的厚度檢測(cè)

復(fù)合革厚度的產(chǎn)品要求是(2.5±0.2)mm，采用厚度儀對(duì)各樣品厚度進(jìn)行檢測(cè)，以保證產(chǎn)品尺寸合格。各樣品厚度檢測(cè)結(jié)果如圖3所示。由圖可以看出，各樣品尺寸均在厚度要求范圍內(nèi)，可以基于以下樣品進(jìn)行后續(xù)的拉伸及伸長(zhǎng)率等各產(chǎn)品性能的檢測(cè)。

圖3 各樣品厚度檢測(cè)結(jié)果

3.2 各樣品拉伸強(qiáng)度及拉力對(duì)比

拉伸強(qiáng)度表征材料的抗拉能力，拉伸強(qiáng)度越小，材料越容易被拉伸，越有利于表皮包覆；反之，材料拉伸越難，越不利于表皮包覆。各樣品的拉伸強(qiáng)度及拉力對(duì)比如圖4所示。

TSL5712G-1標(biāo)準(zhǔn)要求復(fù)合革在緯向上的拉伸強(qiáng)度不小于30 N/cm，由圖4a可以看出，所有樣品的拉伸強(qiáng)度均滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，從樣品1至樣品4，其拉伸強(qiáng)度呈上升趨勢(shì)，且最大值與最小值相差很大。因?yàn)槔鞆?qiáng)度越大，復(fù)合革越不易拉伸，故復(fù)合革的拉伸由易到難的程度為：樣品1、樣品2、樣品3、樣品4。

圖4 各樣品的拉伸強(qiáng)度及拉力對(duì)比

TL52675D要求復(fù)合革在10%變形處的拉力不大于16 N。從圖4b可以看出，所有樣品均滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，拉力值由小到大依次是：樣品2、樣品1、樣品3、樣品4，同樣可以反映出包覆難易程度。

3.3 各樣品斷裂伸長(zhǎng)率和靜態(tài)伸長(zhǎng)率對(duì)比

各樣品的斷裂伸長(zhǎng)率和靜態(tài)伸長(zhǎng)率對(duì)比如圖5所示。

圖5 各樣品的斷裂伸長(zhǎng)率和靜態(tài)伸長(zhǎng)率對(duì)比

斷裂伸長(zhǎng)率表征的是材料的變形能力，斷裂伸長(zhǎng)率越大，材料的變形能力越大，越有利于包覆。TSL5712G-1中要求復(fù)合革的斷裂伸長(zhǎng)率緯向不小于25%。由圖5a可以看出，所有樣品都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)要求，樣品2的檢測(cè)值最高為322%，變形能力最好；樣品4的檢測(cè)值為205%，變形能力最差。

靜態(tài)伸長(zhǎng)率表征的是在靜態(tài)狀態(tài)下材料承受載荷時(shí)的變形能力，靜態(tài)伸長(zhǎng)率越大，材料的變形能力越大，越有利于包覆。TSL5712G-1標(biāo)準(zhǔn)對(duì)靜態(tài)伸長(zhǎng)率無(wú)具體值要求。由圖5b可以看出，此次靜態(tài)伸長(zhǎng)率測(cè)試結(jié)果由大到小依次為：樣品1、樣品2、樣品3、樣品4，與包覆的難易程度體現(xiàn)的趨勢(shì)一致。

3.4 各樣品永久伸長(zhǎng)率對(duì)比

永久伸長(zhǎng)率體現(xiàn)的是復(fù)合革承受載荷后，載荷消除后的恢復(fù)能力。永久伸長(zhǎng)率越小，材料的恢復(fù)能力越強(qiáng)，回彈性越大。由于使用膠進(jìn)行包覆，如果材料的恢復(fù)能力強(qiáng)，會(huì)對(duì)包覆后的產(chǎn)品產(chǎn)生一個(gè)持續(xù)的拉力，容易導(dǎo)致開(kāi)膠浮起，即材料的永久伸長(zhǎng)率越小，包覆后的產(chǎn)品開(kāi)膠的風(fēng)險(xiǎn)越大。

各標(biāo)準(zhǔn)對(duì)永久伸長(zhǎng)率無(wú)具體要求，圖6為各樣品永久伸長(zhǎng)率對(duì)比。由圖可以看出，從樣品1至樣品4永久伸長(zhǎng)率呈下降趨勢(shì)，由大到小依次為：樣品1、樣品2、樣品3、樣品4，產(chǎn)品開(kāi)膠的風(fēng)險(xiǎn)反之。

圖6 各樣品永久伸長(zhǎng)率對(duì)比

綜上，通過(guò)對(duì)各樣品拉伸與伸長(zhǎng)率檢測(cè)結(jié)果分析判斷，樣品1至樣品4的包覆難易程度為：樣品1與樣品2相當(dāng)，優(yōu)于樣品3和樣品4，樣品4最差。

4 產(chǎn)品驗(yàn)證

工藝、膠水及設(shè)備均相同，分別用樣品1至樣品4復(fù)合革包覆中扶手產(chǎn)品。從外觀(guān)上看，樣品1至樣品4包覆質(zhì)量均滿(mǎn)足客戶(hù)要求。如圖7所示，經(jīng)過(guò)80 ℃、400 h的高溫老化及80 ℃、RH 50%、400 h的高溫濕熱老化試驗(yàn)后，樣品4在造型凹陷處表皮出現(xiàn)了浮起的缺陷，貼附不牢，其他樣品無(wú)缺陷，滿(mǎn)足環(huán)境試驗(yàn)要求。結(jié)合以上PVC革性能檢測(cè)結(jié)果，樣品4復(fù)合革的拉伸強(qiáng)度及10%變形處的拉伸強(qiáng)度最大、斷裂伸長(zhǎng)率、靜態(tài)伸長(zhǎng)率和永久伸長(zhǎng)率最小，在4個(gè)樣品中表現(xiàn)最差，符合對(duì)各PVC復(fù)合革包覆產(chǎn)品受力及產(chǎn)品變形的預(yù)判，產(chǎn)品驗(yàn)證結(jié)果與表皮物性試驗(yàn)結(jié)果相吻合。

圖7 各樣件高溫老化和高溫濕熱老化試驗(yàn)后狀態(tài)

樣品4的包覆產(chǎn)品部分出現(xiàn)浮起，部分滿(mǎn)足要求，可以認(rèn)為該樣品的物性值處于臨界值。對(duì)于指標(biāo)值的確定，因?yàn)榇嬖跈z測(cè)及取樣誤差等，所以可以對(duì)檢測(cè)值給予10%的浮動(dòng)。因此，在TSL5712G-1等PVC復(fù)合革檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)之上，公司進(jìn)一步對(duì)此款門(mén)板中扶手所用PVC復(fù)合革物性的檢測(cè)范圍進(jìn)行細(xì)化，具體為：拉伸強(qiáng)度為30～80 N/cm，拉力(10%變形處)不大于7.5 N，斷裂伸長(zhǎng)率不小于220%，靜態(tài)伸長(zhǎng)率不小于26%，永久伸長(zhǎng)率不小于2.2%。在后續(xù)的小批量驗(yàn)證中，滿(mǎn)足此物性標(biāo)準(zhǔn)的表皮包覆產(chǎn)品在包覆及環(huán)境試驗(yàn)后未出現(xiàn)質(zhì)量缺陷，此內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)可用于批量生產(chǎn)。

5 結(jié)論

本文基于一款新造型設(shè)計(jì)的門(mén)板中扶手包覆產(chǎn)品，按照TSL5712G-1等常規(guī)表皮檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)4款不同的表皮進(jìn)行性能研究和產(chǎn)品驗(yàn)證。根據(jù)物性檢測(cè)和環(huán)境試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)一步細(xì)化PVC復(fù)合革關(guān)鍵物性指標(biāo)，并作為公司內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)來(lái)保障中扶手包覆質(zhì)量和批量生產(chǎn)，具體結(jié)論如下：

(1)對(duì)樣品1至樣品4進(jìn)行拉伸強(qiáng)度及伸長(zhǎng)率的物性檢測(cè)，樣品4復(fù)合革的拉伸強(qiáng)度和拉力10%最大、斷裂伸長(zhǎng)率、靜態(tài)伸長(zhǎng)率和永久伸長(zhǎng)率最小?？梢耘袛鄻悠?至樣品4的包覆難易程度為樣品1與樣品2相當(dāng)，優(yōu)于樣品3和樣品4，樣品4最差。

(2)樣品1至樣品4在高溫老化和高溫濕熱老化試驗(yàn)后，樣品4在造型凹陷處表皮出現(xiàn)了浮起的缺陷，其他樣品無(wú)缺陷。

(3)結(jié)合表皮物性檢測(cè)與樣件環(huán)境試驗(yàn)結(jié)果，定義此款門(mén)板中扶手所用表皮物性的檢測(cè)關(guān)鍵指標(biāo)范圍為：拉伸強(qiáng)度30～80 N/cm，拉力(10%變形處)不大于7.5 N，斷裂伸長(zhǎng)率不小于220%，靜態(tài)伸長(zhǎng)率不小于26%，永久伸長(zhǎng)率不小于2.2%。后續(xù)的小批量驗(yàn)證中，滿(mǎn)足此物性標(biāo)準(zhǔn)的表皮包覆產(chǎn)品在包覆及環(huán)境試驗(yàn)后未出現(xiàn)質(zhì)量缺陷，此內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)可用于批量生產(chǎn)。