淺析雙色高光注塑產品的成型工藝和性能及在汽車行業中的應用

趙興旺

摘 要：本文主要以“PMMA-Piano Black +ABS-G10 Black”兩種原材料粒子的搭配為例，對雙色高光注塑的汽車前后門窗框裝飾蓋板產品的成型工藝和性能進行分析介紹，以及淺析采用雙色高光注塑工藝成型的多種產品在汽車內外飾零件中的應用。

關鍵詞：雙色高光注塑;PMMA/ABS;前后門窗框裝飾蓋板;汽車

1 引言

隨著當今科學技術的發展，生產制造水平的提升，以及人們對汽車外觀品質、性能追求的不斷提高，雙色高光注塑產品被廣泛的應用在汽車內外飾產品中。這種先進的注塑成型方式，為汽車零部件的生產制造提供了全新的可能性。雙色高光注塑工藝，不僅可以實現在同一產品上呈現出兩種不同感知顏色的視覺美感，還可在同一個產品上實現其中一種材料呈現外觀品質，另一種材料實現內部結構性能的優勢，從而使得產品在外觀品質與結構性能上結合互補，表現出卓越的綜合性能。常見的雙色高光注塑原材料粒子搭配有“PC-Red+PC-White”，“PMMA+ABS”，“PMMA+ TPE”，“ASA+PMMA”，“ASA+ EPDM”等。“雙色”原材料粒子的配對，取決于造型設計師對產品外觀和性能的要求，但是其配對的前提是必須能夠滿足兩種材料粒子本身性能的兩個兼容性，即為粘合相容和加工相容。其中，PMMA與ABS既是具有很好的相容性的兩種原材料，兩者的混合搭配，可以取長補短，提高的產品的硬度和光澤度[1]。

2 原材料的組成

2.1 PMMA材料

聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate），簡稱 PMMA。屬于長鏈高分子聚合物，主鏈為—C—C—單鍵結構，鏈性柔軟。具有高機械強度，表面高光澤度，優異的耐候性、耐劃擦性、耐化學性等杰出的綜合性能[2]。以PMMA為原材料注塑成型的產品，在汽車行業中的應用日趨增加，被廣泛應用于生產制造汽車內飾儀表裝飾件，前后門窗框裝飾外板，汽車格柵裝飾件等產品。本文選用的PMMA原材料為PLEXIGLAS PMMA-8N Piano Black 9V022。

2.2 ABS材料

丙烯腈（A）、丁二烯（B）、苯乙烯（S）三元共聚物（Acrylonitrile Butadiene Styrene plastic），簡稱ABS 塑料。ABS性能結合了三種單體的優越性，具有強度高、硬度大、剛性強等綜合優異性能。同時，ABS塑料具有質量輕、好成型、易著色等實際生產加工意義，故其應用領域在汽車制造行業被不斷擴大。 采用ABS粒子為原材料生產制造的汽車儀表板骨架、門板骨架、格柵本體等汽車零部件，都充分體現了ABS塑料在汽車領域的應用。本文選用的ABS原材料為PRET ABS-G10 3450 Black 12378L。

2.3 其他輔助材料

德薩專用白膜、PE減震棉、塑料袋、PE紙、紙板、專用紙箱等。其中，德薩白膜是保護產品外觀高亮鏡面最直接、最重要的輔助材料。其種類型號的選擇是根據多項試驗驗證、長期生產投入和客戶實際感知體驗等質量數據結果確定的;其成膜生產的最后工序是依據不同被保護產品的邊界數據，進行模切裁剪的，所以才被稱之為德薩專用白膜。

3 產品的成型工藝

常規塑料件的注塑工藝為“一定模一動模”的一次直接成型的注塑過程。而PMMA+ABS雙色高亮產品的注塑成型工藝，被稱之為 “一定一動一旋轉”的兩次共模注塑成型。現以采用“PMMA-Piano Black +ABS-G10 Black” 為原材料進行雙色高光注塑的汽車前后門窗框裝飾蓋板產品的生產工藝過程為例，淺述雙色高光注塑產品的成型工藝過程和特點。

雙色高光注塑產品的成型工藝流程大致可分為3大工藝階段：前段備料階段，雙色高光注塑成型階段，后段成品處理階段。具體又可分為16道工藝程序：烘料、自動上料、一次成型（合模—ABS填充—保壓—冷卻—開模）、模具旋轉、二次成型（合模-PMMA填充-保壓-冷卻-開模）、脫模、機械手取件、流水線傳輸、產品首檢、激光切割、產品二次檢、黏貼專用保護膜、黏貼減震棉、產品精修、包裝、成品入庫。

3.1 前段備料階段

采用除濕干燥機對PMMA塑料粒子進行烘干，烘干溫度設定為95℃，偏差控制不超過5℃，烘干時間設置為8h，偏差控制不超過1h。采用水分檢測儀對粒子進行含水量檢測，含水量控制在≤0.02%的單位值內。采用除濕干燥機對ABS塑料粒子進行烘干，烘干溫度設定在95℃左右，偏差控制不超過5℃，烘干時間設置為5h，偏差控制不超過0.5h。對除濕烘干后抽檢合格的PMMA和ABS塑料粒子可以進行投入注塑生產，上料工作使用全自動吸料系統無縫對接雙色Engel注塑機。

3.2 雙色高光注塑成型階段

雙色高光注塑成型，目前行業內比較先進的制造企業，一般采用Engel雙色注塑機，本文研究分析的注塑工藝選用Engel-1700T雙色注塑機。成型工藝路流程如下：

一次成型階段ABS粒子的注塑工藝，定模溫度設置為70±2℃，動模溫度設置為80±2℃，澆口溫度設置為85±2℃，料筒溫度按照注塑機臺料筒長度分6階段逐步升溫至噴嘴位置溫度為255℃，通過外接溫控箱控制模具內置熱流道溫度為270±5℃。基本注塑參數設置調節完畢，待各控制點溫度升至符合設置溫度，通過注塑機合模，分五階段注射ABS熔膠至模具型腔，注塑壓力控制為70bar，保壓時間分三階段進行，從0s至0.6s至1.2s，控制不同的保壓值，總冷卻時間55S，成型周期134s，至完成第一次ABS層產品的成型，模具開模，模具進行自動旋轉至二次成型。

二次成型階段PMMA粒子的注塑工藝，定模溫度設置為65±2℃，動模溫度設置為80±2℃，澆口溫度設置為75℃±2℃，料筒溫度按照注塑機臺料筒長度分8階段逐步升溫至噴嘴位置溫度為270℃，熱流道溫度控制為240±10℃。通過二次合模，分七階段注射PAAN熔膠至模具型腔，注塑壓力控制為90bar，保壓時間分四階段進行，從0s至6s至18s至24s，控制不同的保壓值，總冷卻時間55s，成型周期140s，至完成第二階段PMMA層覆蓋ABS層的成型，模具開模取件。

3.3 后段成品處理階段

產品成型脫模后，由機械手通過壓力吸盤自動取件，投放到生產流水線上，轉至后端產品人工處理階段。由質檢員優先對產品質量、尺寸進行首檢和隨機抽檢，確認合格后進行流轉放行，再由操作員對產品外觀進行100%檢驗，合格產品進行注塑膠口的激光切割處理，并進行貼膜、貼棉、精修、包裝、成品入庫等流水操作，過程中配合有質檢員的首檢、巡檢、末檢等。這其中，對產品外觀檢驗的工序，制造廠有著極為嚴苛的外觀檢驗標準，檢驗環境采用Audit標準光源，通過目視檢驗方法進行檢測，對產品表面的劃傷、拉傷、銀光絲、飛邊、縮痕、波紋、色差等注塑缺陷問題，表現不光潔、有塵粒吸附等的過程管控缺陷問題，直接質檢NG，進行產品隔離。

4 產品的綜合性能

隨著汽車行業的發展，汽車品質性能的提升，單一原材料生產的產品，在外觀和性能等多方面，越來越不能滿足產品本身的綜合性能的提升。

雙色高光注塑的門窗框裝飾蓋板，與傳統的鈑金面黏貼裝飾黑膜相比，提升了汽車外飾的精致感，給客戶帶來了全新的、高端的、時尚的視覺體驗;比起傳統的嵌件注塑工藝的門窗框裝飾蓋板，雙色高光注塑又具有可靠的熔接強度，表面結合平整，平滑過渡，也體現了當今時代較高的模具設計和制造技術水平。

采用PMMA+ABS雙色高光成型注塑的產品，從性能角度，解決了單一ABS成型產品的耐熱性差、光澤度不足等問題，提升了單一PMMA成型產品的的剛性和沖擊強度等性能。在汽車的實際生產過程中，通過對前后門窗框裝飾蓋板的卡槽的延伸加長，可以起到替代四門玻璃升降泥槽的金屬卡接導軌結構。對于這個功能性作用的體現，門窗框蓋板本身的強度、韌性需要有明顯的提升，而單一的PMMA材料注塑成型的前后門窗框裝飾蓋板脆性大，強度不足，需要ABS材料成型出結構部分，以在性能上形成互補。

雙色高光注塑的成型工藝相比普通塑料件門框蓋板注塑后再噴漆的工藝，生產流程簡單，生產過程無污染，產品質量及合格率得到了有效的保證，產品的成本也相對較低。同時，對整車外飾的造型，在整體外飾塑料件和鈑金件的噴漆工藝對比下，帶來了煥然一新的視覺享受。

5 在汽車行業中的應用

汽車上車燈的造型，已經被作為一款汽車的品牌或價值的象征。汽車上的前后組合大燈、高位剎車燈、倒車燈，室頂燈等等，幾乎每一個燈體上都應用了雙色高光注塑成型工藝[3]。常見的燈殼的注塑，采用“PC-Red+PC-White”的原材料粒子搭配。

在SUV汽車中，前檔玻璃兩側的A柱裝飾板、后檔玻璃兩側的D柱裝飾板、前后門窗框的裝飾板等外飾件，越來越多的應用了“PMMA+ABS”的雙色高光注塑工藝，其黑色高光澤度的外觀效果，強化了門窗框的整體感，推動了懸浮式車頂的發展，為汽車整體外飾的造型，帶來了獨特的、個性化的可能性。

塑料側三角窗、進氣格柵等零件，在應用了雙色注塑工藝成型之后，間接的推動了汽車輕量化的發展，尤其是在新能源汽車上的應用[4]。尾門牌照裝飾條、儀表板裝飾條等零件，通過雙色注塑成型工藝，在造型上實現了局部透明及導光的功能，減少了裝車燈條的開發，為汽車外觀時尚炫酷造型及制造成本降低帶來了新的選擇。

6 結語

中國汽車的發展，勢頭迅猛，強勁有力;汽車的內外飾產品的造型，日新月異，與時俱進。雙色高光注塑工藝體現的是科學技術的先進性與汽車制造水平的高端化，和雙色高光注塑成型工藝一樣的應用最先進的生產技術制造出來的產品，也將會越來越多的應用在中國汽車制造的行業中。

參考文獻：

[1]姚志光等.ABS/PMMA共混物在注塑成型加工中性能和微觀結構的變化[J].塑料科技，2017，45（7）：66-68.

[2]張愛敏.快速熱循環注塑材料ABS/PMMA的物理改性及其成型性能研究[D].山東：山東大學，2010.

[3]PMMA在汽車行業的應用和拓展[J].汽車工藝與材料，2008 （11）：66-70.

[4]郭雯.PMMA 有機玻璃在汽車側三角窗上的應用研究[J].工藝材料，2013（11）：56-59.