成型工艺现状及包覆产品分类

传统的汽车内饰成型工艺大体分为注塑、搪塑、PU喷涂、阳模/阴模吸附等几种不同类型的工艺。同时由于汽车内饰件使用PP塑料的比重也越来越大，对于仅仅成型好的塑料件无论是外观还是性能都不能直接在汽车上面使用。那么在生产工艺中就产生了汽车内饰件塑料包覆这个工艺，汽车内饰件多会选择真皮、人造革或碳纤维来进行表面包覆，除了追求个性化的产品外观，以达到美观，舒适的效果外，还有就是达到隔音减震防噪防潮等目的。随着汽车制造行业的发展以及消费者对健康，安全，舒适度的追求越来越高，同时对审美需求的不断提高，手工包覆类的产品在汽车内饰领域的应用越来越多。对于包覆工艺，我们又可以简单分成带软化层的产品以及单皮革类包覆产品。目前对于单皮革类包覆产品的应用也越来越广，仪表板装饰件、左下护板、手套箱外板、副板装饰件、座椅背板等均为单皮革类包覆。

单皮革类包覆产品定型设备

对于单皮革类包覆产品胶水的激活以及固化工艺，目前市面上大多采用真空活化（如图1）与热压复合工艺（如图2）两种工艺。真空活化工艺也就是薄膜吸附工艺，主要原理为2D或3D仿形硅胶膜通过吸负压的形式产生压力并作用在产品表面；热压复合工艺主要为伺服电机带动全仿形铝模以扭矩或位置模式上下移动产生压合力并作用在产品表面，一次来达到胶水激活及固化的作用；

图1               图2

单皮革类产品成型工艺对比

相比于真空活化工艺，热压复合工艺合模压力更大，对产品造型的设计自由度更高，压合后产品的粘接力更强，但是对于单皮革类包覆产品，传统的热压复合的铝模腔与产品随形不好，不贴合，导致产品在压合后出现局部粘接不良或表皮压伤的缺陷。                                           

包覆类产品若想达到最佳粘接效果需要满足两个条件： 1）是产品胶层达到胶水激活温度， 2）是产品表面受到高于0.60kg/cm²均匀的压合力或者产品本身受力后表皮或弱化层产生20%压缩量。

单皮革类产品缺陷产生原因

对于刚才提到的单皮革类产品通过铝模压合后出现的局部粘接不良或者压伤的现象，其根本原因在于，由于注塑件本身的翘曲变形导致与模腔不随形，注塑材料固有的收缩、翘曲特性导致零件存在一定的变形；第二个原因为单皮革本身无压缩量，产品与铝模腔属于硬碰硬压合，加之产品与模腔不随形，从而会出现局部过压或欠压的问题，最终导致开胶或压伤的缺陷。

硅胶模具的研究

为了解决生产过程中出现的产品缺陷，我们将真空活化使用的硅胶模由于其回弹性好、与产品随形好与铝模导热好、压力高这两个特性进行结合。突出硅胶与铝模各自的优点，弥补对方的缺点。最终我们利用硅胶的弹性体特质和铝膜的良好的导热性，组合创新出硅胶模具。

   根据实际情况，我们选择高温型液态双组份硅胶进行模具开发。硅胶的技术参数有拉伸强度、硬度、撕裂强度、伸长率等，对于制作硅胶模具的技术参数，着重关注选型硅胶的硬度、以及硅胶的导热系数。因为硅胶的硬度直接与其受力后压缩比例有关，规定每次压合力保持0.7kg/cm²，分别测试成型后硬度30° 40° 50° 60° 的硅胶，其压缩比例分别为27%、22%、16%、13%。从胶水特性可知，若使胶水达到最佳粘接效果，我们需要使包覆产品压缩20%，但对于几乎无压缩量的单皮革类包覆产品来说，这个时候我们利用硅胶模具的反向压缩20%，也就是使硅胶压缩20%。从而对于此模具我们选择42°-45°硬度的硅胶进行模具开发。另一个关键参数为硅胶厚度的选择，大家都知道，硅胶本身的导热系数很低，大概为0.27W/mK，从如下曲线来看，厚度与热阻系数成正比。我们通过对不同厚度的硅胶块进行传热测试，厚度为5mm的硅胶块，热损失率为9.4%（75℃变为68℃），满足胶水的激活温度。这里着重说明一点，关于硅胶模具硅胶厚度选择，我们不建议厚度低于5mm，因为低于5mm，硅胶本身的强度以及压缩性能会有不同程度的下降。

硅胶模具的制作流程

首先，我们需要根据产品3D数据，先设计出铝制上模（其中包含5mm厚硅胶膜），同时在此上模基础上，设计翻出子模具，以保证母模和子模具产品型腔的完全密封。准备工作做好后，我们开始着手制作硅胶模具。如下为详细的硅胶模具制作流程：

第一步：模具预处理

① 母模具涂底涂剂 ②子模具涂油脂脱模剂 ③母模与子模合模并把合模位置封闭防止硅胶流出；

第二步：配料

将A组分硅胶与B组分硅胶按照对应比例进行适配；

第三步：搅拌

将配好的硅胶使用搅拌器进行搅拌，保证A/B组份充分混合；

第四步：吸真空

将搅拌好的液态硅胶放入真空箱中，吸真空除去搅拌产生的气泡；

第五步：灌胶

将处理好的液态硅胶沿着模具灌注孔进行缓慢灌注；

第六步：烘干

将灌注好的硅胶模具放入烘箱中进行高温硫化；

第七步：出模

    模具成型。

经过大量验证工作，最终选用了5mm厚度42°硬度的硅胶，既保持了传统铝制模具的良好导热性与支撑性，同时又利用硅胶良好的弹性体材料的特性，在设备压合时起到缓冲的作用以保证产品压合的均匀性，最终完美的解决了传统的铝膜由于与产品不随形带来的一系列问题。

结束语

自主研发的这种适用于汽车内饰单皮革类包覆产品的热压复合硅胶模具， 通过合理地结构形式，精密的控制系统，实现了单皮革类包覆产品生产工艺的自主创新，并且在相关项目上得到了成功验证，连续稳定的生产出产品，质量得到了用户的认可，取得了可观的经济和社会效益。

随着市场的全球化不断深入, 企业参与国际竞争范围更广, 力度更大, 汽车内饰单皮革类包覆产品需求会不断加大，压合用硅胶模具制造技术市场必然看好，硅胶模具将具有巨大的市场需求。

参考文献：

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作者姓名：于腾龙； 出生年月：1988年7月； 性别：男； 民族：汉族；单位：长春富维安道拓汽车饰件系统有限公司； 研究方向：汽车内饰制造工艺开发；