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        用于制造頂棚內飾的隔熱、吸聲、防震新材料

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        天宇 發表于 2014-8-11 23:52:32 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
        汽車頂棚內飾設計摘要:本文闡述了汽車頂棚內飾種類、幾種安裝方式,著重介紹了幾種用于制造頂棚內飾的隔熱、吸聲、防震新材料。
        1 概述
        頂棚內飾是汽車整車內飾的重要組成部分,它的主要作用是提高車內的裝飾性,同時頂棚內飾還可提高與車外的隔熱、絕熱效果;降低車內噪聲,提高吸音效果;提高乘員乘坐的舒適性和安全性。由于太陽直射車頂,汽車頂部溫度較高,因此頂棚內飾的耐熱性和耐候性指標要求較嚴。

        對不同檔次的頂棚內飾在材料上、結構上有所不同,為提高隔音、隔熱、降低噪聲等效果,多采用各種纖維氈、聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫等與其他材質粘合在一起的結構作為襯墊,并與蒙皮材料(如無紡布、針織物等)通過一定的方式粘合形成一體。汽車頂棚內飾主要有兩種:軟頂和硬頂。汽車頂棚內飾材料的發展趨勢是高強度模塑基材。

        2 汽車軟頂

        軟頂一般由面料和泡沫層用層壓法或火焰法復合在一起。面料多數為無紡布機織布或PVC 膜等材料制造。泡沫層用聚氨酯或交聯聚乙烯泡沫制造。面料起裝飾作用,其顏色及質地要與車身內飾顏色和質地相協調。泡沫層起隔熱、隔音、吸音、減振作用。

        軟頂的安裝一般分兩種:粘貼型和吊裝型,用于貨車、面包車和低檔轎車上。

        軟頂的粘接有滾涂法和預涂法兩種。用于滾涂法的粘接劑是氯丁橡膠,在施工現場工人手持蘸滿膠的膠滾或膠刷,將膠均勻涂在頂蓋的內表面上,晾置幾分鐘后,將軟頂粘貼在指定位置上(見圖1)。用于預涂法的壓敏粘接劑是在生產軟頂時,預涂在軟頂的背襯上,用隔離紙將膠膜覆蓋,以便包裝和運輸。在施工現場工人揭去隔離紙即可將軟頂粘貼在指定位置上。哈飛6373 車軟頂是采用滾涂法粘接的,哈飛6330E 車軟頂是采用預涂法粘接的。其優點是操作簡單,成本低。
        軟頂飾面的背面縫有幾行吊掛用的布袋或細繩,并同時配備軟頂安裝用細桿,該細桿彎曲成與金屬頂蓋斷面相似的曲線。安裝時,先將細桿穿過軟頂背面的布袋,再將這些細桿固定在頂蓋橫梁上。飾面的周邊用粘接劑粘到內護板和前風窗膠條上。

        其優點是質量小,成本低,但軟頂與金屬頂蓋間隙大,占用室內空間;布袋與飾面連接處上凸,行車時軟頂振顫,整體裝飾效果不理想。

        3 汽車硬頂

        隨著我國汽車工業的發展,軟頂已逐漸被成型硬頂所替代。

        成型硬頂主要由飾面,泡沫層和基材三層組成,利用大型成套生產設備,用熱壓成型法將它們復合成一個整體,成為具有一定剛性和立體形狀的內飾件。

        成型硬頂的安裝分為粘接式與鑲嵌式兩種。

        成型硬頂的粘接是在施工現場工人手持噴槍,直接將粘接膠均勻地噴涂在硬頂背面的粘接區域內,根據工藝要求晾置一段時間內,再粘貼在金屬頂蓋上。

        鑲嵌式安裝分前、中、后及周邊四部分。一般情況下,前部的安裝點靠左右遮陽板和地圖(駕駛員)燈固定裝置實現,中部靠左右乘員把手和乘員燈安裝點實現,后部則用塑料卡扣固定在頂蓋后橫梁上。

        A 硬頂前部與車體安裝(Y=0 處地圖燈安裝點);B 硬頂前部與車體安裝(遮陽板安裝點);C 硬頂
        前周邊與車體安裝;D 硬頂中部與車體安裝(用卡扣安裝在頂蓋橫梁上);E 硬頂中部與車體安裝(把手安裝點);F 硬頂側周邊與車體安裝;G 硬頂后周邊與車體安裝;成型硬頂的加工方法與使用性能主要取決于其材料性質。以往多數采用高壓聚乙烯發泡材料制造。高壓聚乙烯發泡材料具有無毒、質量輕、耐沖擊、機械性能好、柔軟性好等特點,但其成型性能差。目前,汽車頂棚采用多層材料復合成型的整體硬頂,由基材+緩沖隔熱層+表皮層疊一體成型。基材可采用PU 發泡片材、PP 發泡片材、瓦楞紙、浸漬樹脂的再生棉或玻璃纖維等,緩沖隔熱層采用硬質聚氨酯泡沫塑料板,表皮材料主要采用織物、TPO 或PVC 膜。
        下面介紹幾種常用的硬頂材料。

        3.1 熱塑性基材

        此材料經烤箱加熱軟化后,在常溫模具中受壓冷卻后成型,面料可在成型前與基材復合好,也可在成型時復合面料。

        3.1.1 聚苯乙烯材料

        聚苯乙烯泡沫板材兩面各復合上一層HIPS 后,得到的有較高剛度的復合材料。PS 基材質量輕、成本低、成型自由度高。但其隔音效果差,且熱變形溫度較低。另外PS 泡沫提內殘余物在加熱過程中生成的氣體可聚集于HIPS 下,形成氣泡,造成次品。

        由于PS 受多種溶劑溶解,因此不利于使用溶劑型粘接劑與表皮面料粘接,它的較低軟化溫度也不利于使用熱熔敷,而水基膠強度較低。

        3.1.2 聚氨酯材料

        汽車用硬質聚氨酯結構泡沫是指高密度、光滑而堅韌的外表皮與低密度泡沫芯同時形成整體的泡沫塑料。這種材料具有良好的強度與硬度,低密度泡沫芯使它保留質量輕、導熱系數小等優點。

        聚氨酯基材是指無紡布/玻纖/膠膜/熱塑性聚氨酯泡沫/玻纖/膠膜復合成的多層復合材料。該材料的壓形工藝與壓形模具與PS 材料基本相同,但軟化溫度較PS 高,加工溫度范圍較PS 寬,工藝性能較穩定,壓形出模后回彈和收縮率極低PU 基材由于比強度高,面密度小,耐熱性好,尤其是隔音隔熱效果好,已得到廣泛應用。

        3.1.3 聚丙烯

        用于汽車頂蓋內飾的聚丙烯要求具有較高的耐熱性、耐劃傷、耐沖擊、剛性高(超高流動性——不翹曲、不變形)、耐老化性能好的特點。

        3.1.4 聚丙烯蜂窩材料

        聚丙烯蜂窩基材是一種中空板材,比強度大大提高,保溫隔音效果改善。PP 回收再利用方便。從環保及資源再生上講優勢較大。其缺點是出模后收縮率達1.4%,且回彈較大。

        3.1.5 聚丙烯/玻纖材料

        用玻璃纖維填充PP 薄板。它與PP 基材壓形工藝基本相同。復合面料可利用熱熔敷。

        3.1.6 熱塑性聚烯烴彈性體TPO

        TPO 作為汽車內飾表皮材料,具有以下優點:

        1) 密度小,比ABS/PVC 輕量化22%~28%。
        2) 不含增塑劑,不含氯元素,因此無污染。
        3) 材料耐熱性比ABS/PVC 好,使用溫度可達130℃。
        4) 耐候性、耐老化性好。
        5) 有利于材料回收利用。

        3.2 熱固性基材

        是以酚醛樹脂為基材,其成型為熱模壓型,即將酚醛樹脂、填料按比例混合后,放入高溫模具中,交聯固化成型。熱壓成型時能耗較大,而且有較刺激氣味。

        填料:天麻纖維、木纖維、回收的棉纖維與回收的化學纖維等。

        其優點是形狀穩定,耐熱性好,強度高,又可以回收利用。但它的價格太高,專業投資大,成形周期較長。隨著其應用前景將更廣闊。

        由于頂棚材料難于回收利用,因此轎車的成型硬頂考慮用PP 瓦楞板+PP 發泡片材+ TPO 層壓成一體。

        面包車和低檔轎車的成型硬頂可采用GMT 片材沖壓成型后植絨。

        4 汽車頂蓋內飾的隔音隔熱設計

        在現在的汽車設計中,安全環保是兩大主要要求。噪聲是公認的環保殺手。汽車行駛過程中,來自車頂的噪聲主要來源于:①車外噪聲聲波作用于金屬頂蓋,激發金屬頂蓋振動,并向車內輻射,這種輻射強度與頂蓋的隔聲能力有關;②金屬頂蓋與硬頂之間相互顫動。

        當直接從聲源上治理噪聲受到限制時,相對于以上兩種噪聲情況,在車身設計時通常采用隔聲、吸聲和阻尼相結合的辦法降低車內噪聲。對傳入車內的噪聲可以采用吸聲處理,利用車身內飾做吸聲材料,吸收輻射到其上的聲能,減弱反射聲能,從而降低車內噪聲。

        采用多孔吸聲材料,其機理是當聲波射到材料表面的空隙,引起空隙內空氣中材料微小纖維振動,由于內摩擦和粘滯阻力,使相當一部分聲能轉化為熱能,開孔壁吸聲材料,這種材料的特點是在小孔背面保持一定的空氣層,主要吸收中、低頻率噪聲使其產生共振而消耗能量,通常與多孔性材料配合使用,如:汽車頂蓋內飾,背面常粘有泡沫或再生氈、廢紡氈。

        5 其它性能要求

        主要指頂棚內飾材料的抗靜電性、抗污染性、阻燃性等。

        抗靜電性非常重要,頂棚內飾必須進行防靜電處理,把靜電減少到最低標準,要求在使用過程中,不得產生靜電作用,不允許產生起毛、起球、吸灰等現象。
        對于頂棚內飾材料的阻燃性— 水平燃燒特性,國家標準中有明確的規定,內飾材料必須達到:①不燃燒;②可以燃燒,但速度不大于100mm/min,燃燒速度不適用于切割試樣所形成的表面;③如果從試驗計時開始,火焰在60s 內自行熄滅,且燃燒距離不大于50 mm,也認為合格;④抗污染性是指在使用過程中遇油、水的污染時,不易擴散。

        6 結束語
        硬頂的主要功能是裝飾作用,正常使用時,雖不承受自重以外的其他應力,但因跨度較大,因而需要一定剛度,由于面積大,對車內隔音、隔熱效果起到重要作用。泡沫塑料、蜂窩結構基材,具有重量輕、比強度高、導熱系數低等特點,將成為發展方向。但考慮到環保及資源再生利用,熱塑性材料---尤其是價格低、性能優的聚丙烯,將得到更多的應用。

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