化學發泡工藝在汽車內飾頂棚拉手中的應用

周儒霖 虞方威 陳卉

寧波福爾達智能科技有限公司 浙江省寧波市 315321

汽車內飾頂棚拉手目前主要的生產工藝是氣輔助注塑（例：大眾MQB平臺的車頂拉手）和物理微發泡注塑（例：奧迪A6L）。這兩種工藝在國內汽車內飾拉手上應用時間超過了10年之久，但是因為設備投資大，技術難度高，只僅少數企業掌握其成熟的技術。在此過程中隨著汽車行業的發展，主機廠要求的提高，漸漸的氣輔助注塑（表面凹陷，應力痕）和物理微發泡（表面發白起泡）注塑外觀的工藝缺陷而被關注。需要有一個新的工藝來改善這些不可避免的工藝缺陷問題。

另一方面，越來越嚴格的成本控制需求，和國內汽車行業高速發展的的產能需求提升，需要有一種投資成本少，生產成本低，最好接近于普通注塑成本的工藝進入頂棚拉手的注塑生產。

基于以上質量需求和成本考慮，為了解決困境，我們選擇了對設備、工藝要求低，理論減重比例大概在5%-8%的低壓化學發泡工藝。經過多次試驗并首次在常規注塑機臺上實現的頂棚拉手的批量生產。并且實際我們生產達到了9%的減重比例。

工作原理：

（1）設備稍加改造，普通注塑機上增加一個可控鎖閉式噴嘴。

（2）將發泡劑顆粒（主要成分是碳酸鹽）按照0.30-0.37wt%的比例和塑料原材料（TPO）拌料均勻，加入注塑料斗中，使發泡劑均勻地擴散到塑料熔體中。因注塑炮筒高溫度的作用下，發泡劑分解并釋放出氣體C02滲人到塑料熔體中，滲入量取決于氣體在熔體中的溶解度。因為噴嘴增加了鎖閉機構，熔體與氣體的混合物在料筒的貯料室中保持著較大的內壓。注射時，在注射壓力下，流體充滿模腔。和模具接觸的部分塑料快速冷卻形成表面皮層，內部的熔體則形成氣泡核，氣泡核膨脹，泡體固化定型產生細密的氣孔發泡層。氣孔特點是內部呈網狀孔均勻分布。

1 化學發泡工藝在汽車拉手設計上的帶來的解放

物理微發泡（以下簡稱“微發泡”）和氣輔注塑因為都需要考慮惰性氣體的模腔注入，因此都需要考慮氣體的壓力和注入方向、時間等因素。化學發泡因為沒有外置氣體注入，模腔沒有保持壓力的額外機構，產品通過化學發泡的來保壓，因此可以不用考慮這些因素。可以有更靈活的設計，不用考慮壁厚的厚薄結構和加強筋，不會有縮水痕。如這次試驗的的這款拉手，采用氣輔工藝因為結構問題氣輔氣針和模具滑塊干涉；采用微發泡工藝因為兩端壁厚相對中間部分太薄無法保證模具型腔保壓壓力，容易產生表皮發泡。選擇化學發泡工藝就完全不需要考慮這些因素。

2 化學發泡工藝在汽車頂棚拉手設備投入和技術難度上的解放

微發泡和氣輔注塑因為都需要專用設備的投入[1]，成本高昂。動則上百萬的投入不利于降本的要求。而且產品生產過程中工藝復雜，技術難度高，使用成本自然也居高不下。因為近年來汽車銷量的節節攀升，內飾拉手的需求也不斷增長，公司現有的氣輔和微發泡機臺產能越來越趨于飽和，化學發泡中的低壓發泡使普通機臺來達到生產內飾拉手成為了可能。

在氣輔注塑技術不斷成熟過程中也是由很多注塑師傅不斷摸索而來，而注塑工的注塑能力的高低、注塑師傅的經驗積累的程度、及自身的工作狀態是我們的產品的好壞的直接的影響因素。因此當引入化學發泡來簡化工藝上的步驟，減少整個工作環節，就直接減小了人為因素對產品造成的影響！

3 化學發泡對產品外觀的改進

拉手外觀的要求提高也是市場的需要，消費者越來越欣賞美觀的物品，拉手作為汽車內飾的重要一部分，對其本身的狀態的美觀要求也是很高，好的產品外觀也是對消費者的負責！這種基于原先的注塑工藝基礎開發出來的新工藝也沒存在多余的開發成本，甚至降低產品的生產成本直接保證了消費者的利益！

目前的拉手氣輔注塑[2]經常出現的外觀問題：

（1）縮痕；對于氣輔注塑的拉手而言縮痕是常見的問題點之一，此注塑是在進料的同時，一端氣針吹氣，吹到另一端末末尾時停止吹氣，這樣就很難控制拉手內部肉厚均勻的程度，控制不好時遠離吹氣端的肉厚會很厚，等拉手冷卻后縮印就很嚴重。

（2）拉手光澤、顏色兩端不一致；常見氣輔注塑的拉手經常會出現兩端光澤、顏色不一致的問題，也是由于氣輔注塑是拉手整體的氣壓不一致，氣針孔一端氣壓過強另一端氣壓過低導致兩端的光澤、顏色不但有差異，且氣壓低的一端表面模糊不清、呈糊狀，見下圖1。

（3）應力痕；拉手的支架裝配位置背部和拉手本體接近軀干的位置會有應力痕出現，主要是拉手壁厚過度較快導致。

化學發泡的解決方案：這種發泡方法是通過自身材料的化學反應產生氣泡的原理來成型！不需要保壓。也不需要氣針孔，就無所謂保壓時間的長短及吹氣力的大小，解決了氣輔注塑出現的很多拉手外觀問題。

首先沒有縮痕；它的發泡方式完全是自身產生化學反應來填充型腔，所以每個部位都是均勻受力，只要來調整發泡劑的含量來控制發泡的程度。

其次沒有拉手光澤、顏色兩端不一致想象；因為不存在型腔氣壓的大小區別，所以化學發泡的拉手的表面的光澤、顏色相差無幾（如K8拉手），經得住光澤儀、色差儀的檢測。

第三不存在應力痕；化學發泡也解決了普通氣輔注塑的難點之一，即化學發泡這種工藝注塑的拉手不存在應力痕，無論壁厚怎么過渡，不會因為表面的壁厚之差導致硬力痕的出現，見圖2。

圖1

圖2 化學發泡的拉手實圖

4 化學發泡拉手對模具加工精度的要求降低，減少模具開發成本

化學發泡的發泡效果對產品的尺寸可以進行一定程度的補償[3]，這種補償使我們在發現產品尺寸不達標的時候，不再一定需要修模，可以先考慮嘗試用調整發泡效果來較大的調整產品尺寸，調整比例可以達到總尺寸的3%，一般普通的注塑的產品尺寸出現問題時，會花大量的時間去修整改模，而改模成功率并不是百分之百，這樣就耗盡時間、人力、物力，得不償失，化學發泡就一定程度上節省了資源上不必要浪費。

5 化學發泡工藝可以在不降產品性能的基礎上減少產品重量

化學發泡屬于低壓發泡，雖然采用了和普通注塑幾乎一致的設備，但是在產品內部會均勻的制造出很多但很微小的氣孔，這樣產品的機械性能不會有明顯的影響。可以有效的減輕產品重量。我們實際使用的這款拉手普通注塑重量將會達到158g，采用化學發泡后實際產品重量143g減少材料9%，節省材料不但是給公司節省了成本，也是對資源的節約。

總體而言，化學發泡作為新工藝用于拉手的注塑生產，比起普通氣輔注塑或者微發泡有著明顯的優勢。在汽車內飾拉手開發領域中是一個新型技術的突破。一方面，在汽車內飾件行業競爭力日益激烈、客戶對產品無論功能還是外觀要求不斷提高的情況下，化學發泡的拉手更能達到客戶懂得要求，更能贏得客戶的信賴，從而在同行企業中獲得更高的市場競爭力。另一方面化學發泡也可以在設計開發過程中少走彎路，解決了其它工藝無法解決的外觀難點，輔助設備的節省為公司內部節省大量的成本，也同時省下了人力物力資源及時間上的節約，提高了了員工的工作效率。對內和對外的互惠互利關系，從而達到公司與客戶共贏的目的！