一款新型門板中扶手PVC復合革的性能研究

丁慧敏，高天龍，溫雅棋，哈林騏，胡健福，陳哲，何憲坤，李婉寧

長春富維安道拓汽車飾件系統(tǒng)有限公司，吉林長春 130033

0 引言

近年來，隨著消費者對汽車的安全與外觀要求越來越高，價格越來越低，主機廠在汽車造型上做了很大改善，為后期的工藝及制造帶來很大的挑戰(zhàn)。比如豐田汽車門板，傳統(tǒng)設計將中部和扶手分別進行包覆，因為零件造型扁平，只要注重噴膠均勻、用量適中和避免開膠就能保證包覆質(zhì)量，對表皮的要求并不高。目前諸多車型設計將中部與扶手集成(圖1)，與傳統(tǒng)設計相比，新設計雖然節(jié)省包覆工時與原材料用量，但包覆難度大大增加。

圖1 門板中部扶手集成設計

一款新設計的門板中扶手造型苛刻，在中部向扶手過渡的區(qū)域具有較大的弧度。延展性好、較薄的表皮在包覆過程中會存在褶皺、印記等外觀缺陷；延展性差、較厚的表皮又容易開膠。常規(guī)的表皮檢測標準為TSL5712G-1，但對于造型復雜的表皮，常規(guī)標準很難保證包覆質(zhì)量零缺陷。故本文通過對4款不同的表皮進行性能研究，找到影響表皮包覆質(zhì)量的關(guān)鍵物性指標范圍，作為公司的內(nèi)控標準對PVC皮革質(zhì)量進行控制，降低產(chǎn)品前期調(diào)試的難度系數(shù)及縮短調(diào)試周期，保障后期批量生產(chǎn)。

1 包覆工藝流程

包覆工藝是將骨架噴膠，烘干，然后與護面裁片進行壓合翻邊，最后進行手工修整，其工藝流程如圖2所示。

圖2 包覆工藝流程

2 試驗部分

2.1 樣品選取

某公司門板中扶手PVC復合革產(chǎn)品參數(shù)見表1。

表1 PVC復合革產(chǎn)品參數(shù)

將符合產(chǎn)品尺寸要求的4款表皮分別記為樣品1、樣品2、樣品3、樣品4。各樣品由于生產(chǎn)單革的設備、溫度以及涂布速度等參數(shù)不同，導致復合革的整體性能有所差異。

2.2 檢測項目

拉伸強度測試標準為TSL5712G-1，10%變形時的拉力測試按標準TL52675D，靜態(tài)伸長率和永久伸長率按照標準TSL5100G。檢測項目及標準值見表2。

表2 檢測項目及標準值

3 結(jié)果與討論

根據(jù)中扶手造型的特點，表皮的主要拉伸方向為緯向，緯向的復合革性能對包覆質(zhì)量的影響較大，故文中主要研究緯向的相關(guān)物性。要求PVC復合革在緯度方向上具有以下3個方面優(yōu)勢：

(1)易于拉伸。拉伸強度體現(xiàn)了復合革的拉伸性能，拉伸強度越大，復合革越不易拉伸。本文要求拉伸強度小，復合革容易拉伸，有利于包覆。

(2)變形能力大。斷裂伸長率，靜態(tài)伸長率體現(xiàn)了復合革的變形能力，斷裂伸長率和靜態(tài)伸長率越大，復合革變形能力越大。本文要求復合革變形能力大，有利于包覆。

(3)回彈性小。永久伸長率體現(xiàn)了復合革的回彈性，永久伸長率越大，回彈性越小。本文要求復合革回彈性小，不容易開膠。

3.1 各樣品的厚度檢測

復合革厚度的產(chǎn)品要求是(2.5±0.2)mm，采用厚度儀對各樣品厚度進行檢測，以保證產(chǎn)品尺寸合格。各樣品厚度檢測結(jié)果如圖3所示。由圖可以看出，各樣品尺寸均在厚度要求范圍內(nèi)，可以基于以下樣品進行后續(xù)的拉伸及伸長率等各產(chǎn)品性能的檢測。

圖3 各樣品厚度檢測結(jié)果

3.2 各樣品拉伸強度及拉力對比

拉伸強度表征材料的抗拉能力，拉伸強度越小，材料越容易被拉伸，越有利于表皮包覆；反之，材料拉伸越難，越不利于表皮包覆。各樣品的拉伸強度及拉力對比如圖4所示。

TSL5712G-1標準要求復合革在緯向上的拉伸強度不小于30 N/cm，由圖4a可以看出，所有樣品的拉伸強度均滿足標準要求，從樣品1至樣品4，其拉伸強度呈上升趨勢，且最大值與最小值相差很大。因為拉伸強度越大，復合革越不易拉伸，故復合革的拉伸由易到難的程度為：樣品1、樣品2、樣品3、樣品4。

圖4 各樣品的拉伸強度及拉力對比

TL52675D要求復合革在10%變形處的拉力不大于16 N。從圖4b可以看出，所有樣品均滿足標準要求，拉力值由小到大依次是：樣品2、樣品1、樣品3、樣品4，同樣可以反映出包覆難易程度。

3.3 各樣品斷裂伸長率和靜態(tài)伸長率對比

各樣品的斷裂伸長率和靜態(tài)伸長率對比如圖5所示。

圖5 各樣品的斷裂伸長率和靜態(tài)伸長率對比

斷裂伸長率表征的是材料的變形能力，斷裂伸長率越大，材料的變形能力越大，越有利于包覆。TSL5712G-1中要求復合革的斷裂伸長率緯向不小于25%。由圖5a可以看出，所有樣品都遠遠高于標準要求，樣品2的檢測值最高為322%，變形能力最好；樣品4的檢測值為205%，變形能力最差。

靜態(tài)伸長率表征的是在靜態(tài)狀態(tài)下材料承受載荷時的變形能力，靜態(tài)伸長率越大，材料的變形能力越大，越有利于包覆。TSL5712G-1標準對靜態(tài)伸長率無具體值要求。由圖5b可以看出，此次靜態(tài)伸長率測試結(jié)果由大到小依次為：樣品1、樣品2、樣品3、樣品4，與包覆的難易程度體現(xiàn)的趨勢一致。

3.4 各樣品永久伸長率對比

永久伸長率體現(xiàn)的是復合革承受載荷后，載荷消除后的恢復能力。永久伸長率越小，材料的恢復能力越強，回彈性越大。由于使用膠進行包覆，如果材料的恢復能力強，會對包覆后的產(chǎn)品產(chǎn)生一個持續(xù)的拉力，容易導致開膠浮起，即材料的永久伸長率越小，包覆后的產(chǎn)品開膠的風險越大。

各標準對永久伸長率無具體要求，圖6為各樣品永久伸長率對比。由圖可以看出，從樣品1至樣品4永久伸長率呈下降趨勢，由大到小依次為：樣品1、樣品2、樣品3、樣品4，產(chǎn)品開膠的風險反之。

圖6 各樣品永久伸長率對比

綜上，通過對各樣品拉伸與伸長率檢測結(jié)果分析判斷，樣品1至樣品4的包覆難易程度為：樣品1與樣品2相當，優(yōu)于樣品3和樣品4，樣品4最差。

4 產(chǎn)品驗證

工藝、膠水及設備均相同，分別用樣品1至樣品4復合革包覆中扶手產(chǎn)品。從外觀上看，樣品1至樣品4包覆質(zhì)量均滿足客戶要求。如圖7所示，經(jīng)過80 ℃、400 h的高溫老化及80 ℃、RH 50%、400 h的高溫濕熱老化試驗后，樣品4在造型凹陷處表皮出現(xiàn)了浮起的缺陷，貼附不牢，其他樣品無缺陷，滿足環(huán)境試驗要求。結(jié)合以上PVC革性能檢測結(jié)果，樣品4復合革的拉伸強度及10%變形處的拉伸強度最大、斷裂伸長率、靜態(tài)伸長率和永久伸長率最小，在4個樣品中表現(xiàn)最差，符合對各PVC復合革包覆產(chǎn)品受力及產(chǎn)品變形的預判，產(chǎn)品驗證結(jié)果與表皮物性試驗結(jié)果相吻合。

圖7 各樣件高溫老化和高溫濕熱老化試驗后狀態(tài)

樣品4的包覆產(chǎn)品部分出現(xiàn)浮起，部分滿足要求，可以認為該樣品的物性值處于臨界值。對于指標值的確定，因為存在檢測及取樣誤差等，所以可以對檢測值給予10%的浮動。因此，在TSL5712G-1等PVC復合革檢測標準之上，公司進一步對此款門板中扶手所用PVC復合革物性的檢測范圍進行細化，具體為：拉伸強度為30～80 N/cm，拉力(10%變形處)不大于7.5 N，斷裂伸長率不小于220%，靜態(tài)伸長率不小于26%，永久伸長率不小于2.2%。在后續(xù)的小批量驗證中，滿足此物性標準的表皮包覆產(chǎn)品在包覆及環(huán)境試驗后未出現(xiàn)質(zhì)量缺陷，此內(nèi)控標準可用于批量生產(chǎn)。

5 結(jié)論

本文基于一款新造型設計的門板中扶手包覆產(chǎn)品，按照TSL5712G-1等常規(guī)表皮檢測標準對4款不同的表皮進行性能研究和產(chǎn)品驗證。根據(jù)物性檢測和環(huán)境試驗結(jié)果，進一步細化PVC復合革關(guān)鍵物性指標，并作為公司內(nèi)控標準來保障中扶手包覆質(zhì)量和批量生產(chǎn)，具體結(jié)論如下：

(1)對樣品1至樣品4進行拉伸強度及伸長率的物性檢測，樣品4復合革的拉伸強度和拉力10%最大、斷裂伸長率、靜態(tài)伸長率和永久伸長率最小。可以判斷樣品1至樣品4的包覆難易程度為樣品1與樣品2相當，優(yōu)于樣品3和樣品4，樣品4最差。

(2)樣品1至樣品4在高溫老化和高溫濕熱老化試驗后，樣品4在造型凹陷處表皮出現(xiàn)了浮起的缺陷，其他樣品無缺陷。

(3)結(jié)合表皮物性檢測與樣件環(huán)境試驗結(jié)果，定義此款門板中扶手所用表皮物性的檢測關(guān)鍵指標范圍為：拉伸強度30～80 N/cm，拉力(10%變形處)不大于7.5 N，斷裂伸長率不小于220%，靜態(tài)伸長率不小于26%，永久伸長率不小于2.2%。后續(xù)的小批量驗證中，滿足此物性標準的表皮包覆產(chǎn)品在包覆及環(huán)境試驗后未出現(xiàn)質(zhì)量缺陷，此內(nèi)控標準可用于批量生產(chǎn)。