用車天窗遮陽板材料及工藝的應用

朱維珍

（煙臺正海汽車內飾件有限公司）

目前國內汽車市場發展迅速，天窗款車型因其親近自然，享受藍天白云的優勢，更是受到人們的青睞。2009年以前，國內的天窗遮陽板基本上依賴進口，尤其是GMPU 結構和PHC 結構的遮陽板。

1 乘用車天窗遮陽板

乘用車天窗遮陽板是由面飾層和基板層復合而成[2]，面飾層材料主要采用針織布、無紡布（不織布、非織造布）和PVC（聚氯乙烯）3 類。目前市場上正在規模使用的基板層有4 種工藝，分別為：軟PU 結構的濕法工藝、PP 玻纖板結構的干法工藝、GMPU結構的增強型反應注射成型S-RIM工藝以及PHC 結構的PUR-CSM聚氨酯復合材料噴涂工藝。GMPU 結構的遮陽板因其尺寸穩定性不好控制及質量大等特點市場占有率在逐漸萎縮；而PHC 結構的遮陽板因其尺寸穩定性好、質量輕及抗沖擊性好而被廣泛使用。

2 濕法工藝技術的軟PU結構遮陽板

軟PU 結構的遮陽板生產工藝與一步濕法頂棚的工藝原理是一樣的，但材料構成和單位面積消耗量存在較大差異，主要原因是遮陽板需要較高的剛性和抗沖擊性能。以某公司生產的某款車型為例，軟PU 天窗遮陽板產品結構為：黑色無紡布（100 g/m2）、膠粘物（70 g/m2）、玻纖氈（300 g/m2）、膠粘物（100 g/m2）、聚氨酯板+膠粘劑（體積質量35 kg/m3）和面料等。

該車型遮陽板所用的原材料及生產工藝流程，如圖1 所示。由于軟PU 結構的天窗遮陽板抗沖擊性能及散發性能稍差，但質量輕和成本低，近幾年被廣泛使用。

3 干法工藝技術的PP玻纖板基材遮陽板

PP 玻纖板是一種可熱壓成型的熱塑性玻璃纖維增強聚丙烯片材。片材表面可根據實際要求選擇不同的表面覆蓋物，如：膠膜、阻隔膜、裝飾物、硬聚丙烯薄膜、無紡布及增強材料，通常用于頂棚的片材面密度為600～1 100 g/m2，而用于遮陽板的片材面密度通常為1 500～2 000 g/m2。這種結構的遮陽板，在日系車上應用較多，為硬質片材，成型之前要通過烘烤使其軟化膨脹，制作遮陽板的過程中，片材的加熱、傳送、夾緊以及成型是重要的工藝控制點。加熱方式通常采用紅外線陶瓷或石英加熱原理，加熱爐需要設計幾個可獨立控制的區域，以便對片材局部位置的溫度進行調整；加熱時間可根據加熱爐的設計以及使用的片材不同而變化，遮陽板的加熱溫度一般為190～210 ℃，加熱時間一般為70～120 s；夾持傳送方式通常是4 邊框式或2 邊的軌道式；最大開放時間10 s，模具溫度20～50 ℃，保壓時間20～40 s，成型壓力＜200 kPa。

PP 玻纖板結構的遮陽板，吸聲隔熱性能稍差，但是有膜內翻邊、設備工裝投資小、一模多腔、產品剛性大、熱變形系數小、翻邊增強結構可替代傳統的加強筋、邊角料可回收及散發性能優良等優點。

4 GMPU結構的增強型反應注射成型遮陽板[2]

反應注射成型（RIM）具有生產效率高、能耗低及設備投資小等優點，但因其制品收縮率較高、熱膨脹系數較大等缺點，限制了其應用范圍。為了克服RIM技術的不足，人們開發了玻璃纖維氈類增強工藝，即結構反應注射成型（S-RIM），顯著降低了制件的收縮率和熱膨脹系數，提高了制件的尺寸穩定性。

S-RIM工藝制造天窗遮陽板，首先在上模具放置各類設計需要的金屬加強筋，下模具鋪放多層纖維氈，為確保纖維氈位于遮陽板斷面的中間位置，多層纖維氈的中間還需要放置3D 材料，然后澆注聚氨酯混合料。

S-RIM是RIM技術的聚氨酯制品、SMC 復合材料技術遮陽板的升級換代產品。2.5 kg 的SMC 遮陽板，若使用S-RIM技術生產，質量可降低至1.5 kg，相對于RIM，SMC 遮陽板，具有質量輕、尺寸穩定性好等優點，但是遮陽板的面公差通常要求控制在2～3 mm 以內，而S-RIM技術即使借助于增加金屬嵌件，也很難持續保證聚氨酯料液在模腔內完全按照預想的設計軌跡流動，來實現模腔各個角落制品品質的均勻性，所以面公差控制困難，國內外逐漸被PUR-CSM聚氨酯復合材料噴涂技術所取代。以某公司正在生產的GMPU 結構的遮陽板為例，展示增強型反應注射成型S-RIM技術的工藝流程，如圖2 所示。

5 PHC 結構的聚氨酯復合材料噴涂遮陽板

聚氨酯復合材料噴涂技術（PUR-CSM），是指利用玻璃纖維等纖維材料，對傳統工業中的蜂窩紙或鋁箔做相應的強度加固，通過噴涂聚氨酯材料并采用模塑技術進行有效的復合，形成強度更高且比傳統板材更輕的聚氨酯復合材料。90%以上的車用備胎蓋板或天窗遮陽板都可以采用該技術進行生產。2008年末某公司將這一技術首次引進，開拓了PHC 結構遮陽板、備胎蓋板產品國產化的新紀元，其產品結構層次為：底部GM-PU 層—蜂窩紙夾心層—頂部GM-PU 層—表面裝飾層。

因為蜂窩狀紙質材料具有中空結構，密度很低，并且在Z 方向上具有很高的強度，從而造就了這種特殊復合材料很多特殊的功能特點。與普通的聚氨酯澆注制品相比，可節約材料50%左右，質量降低30%左右；與傳統的玻璃鋼制品相比，質量可以降低60%以上。蜂窩狀紙質材料具有很高的空隙率，空隙中的空氣導熱性很低，所以這種復合材料具有很好的隔熱作用，夏天可以阻止熱量的進入，冬天可以減少熱量的散失，車內可以少開空調，從而降低油耗。與傳統的聚氨酯澆注和玻璃鋼材料相比，PUR-CSM聚氨酯復合材料，由于其結構和材料的特殊性，具有卓越的隔聲效果，輕量、環保和良好的尺寸穩定性，是目前高端天窗遮陽板及備胎蓋板最具發展前景的工藝技術，其生產工藝流程，如圖3 所示。

6 結論

乘用車天窗遮陽板用原材料及生產加工技術的不斷完善和創新，體現了中國汽車產業由起步到成熟、由低端向中高端發展的歷程；也體現了中國汽車工業不斷提高駕乘舒適性、美觀性、安全性、環保性及節能性，在全球采購平臺上逐步提高國際市場競爭力的發展歷程。