汽車反應注射成形聚氨酯行李箱蓋板應用研究

安林林 趙海英 李雪 汪莉 李雯琪

摘要：介紹了反應注射成形聚氨酯汽車行李箱蓋板的工藝和性能，并與傳統的汽車行李箱蓋板對比，結果表明：反應注射成形聚氨酯汽車行李箱蓋板能實現易清潔的特性，便于日常打理；能降低車輛在行駛轉彎時行李箱內物品滑動的風險，提升駕乘體驗；同時乙醛顯著減低，其他性能也符合行李箱蓋板要求。

關鍵詞：反應注射成形 聚氨酯 行李箱蓋板 易清潔 防滑

中圖分類號：U465?? 文獻標志碼：B?? DOI： 10.19710/J.cnki.1003-8817.20230195

Application Research on Reaction Injection Molding Polyurethane Automotive Trunk Cover Plate

An Linlin， Zhao Haiying， Li Xue， Wang Li， Li Wenqi

（Beijing Automobile Group Off-road Vehicle Co.， Ltd.， Beijing 101300）

Abstract： This paper introduced the process and performance of reaction injection molding polyurethane car trunk cover plate， and compared it with traditional car trunk cover plate. The results show that reaction injection molding polyurethane car trunk cover plate is easy to clean and daily maintain， it reduces the risk of sliding of items in the luggage compartment when the car is turning， improves the driving experience. At the same time， acetaldehyde is significantly reduced， and other properties also meet the requirements for trunk cover plate.

Key words： Reaction injection molding， Polyurethane， Trunk cover plate， Easy to clean， Anti-skidding

作者簡介：安林林（1985—），男，高級工程師，碩士學位，研究方向為汽車非金屬材料研究與應用。

參考文獻引用格式：

安林林， 趙海英， 李雪， 等. 汽車反應注射成形聚氨酯行李箱蓋板應用研究[J]. 汽車工藝與材料， 2024（4）： 13-16.

AN L L， ZHAO H Y， LI X， et al. Application Research on Reaction Injection Molding Polyurethane Automotive Trunk Cover Plate[J]. Automobile Technology & Material， 2024（4）： 13-16.

1 前言

汽車行李箱蓋板一般由基層和表層2部分構成，表層和基層經過熱壓或包覆成形[1]。基層根據不同的要求多為聚丙烯（Poly Propylene，PP）蜂窩板或紙蜂窩（Paper Honey Comb，PHC），以實現行李箱蓋板的輕量化；表層一般為聚對苯二甲酸乙二醇酯（Polyethylene Terephthalate，PET）無紡布，在日常的用車過程中行李箱容易出現臟污，但是PET無紡布行李箱蓋板極不容易清理，也不能水洗。為滿足汽車消費者需求，尤其是非城市路段消費者對行李箱易清潔好打理的需求，需開發易于清潔的行李箱蓋板。

介紹了反應注射成形聚氨酯彈性體表皮材料和成形工藝，并與普通的PET無紡布材料行李箱蓋板進行性能對比，分析反應注射成形聚氨酯彈性體行李箱蓋板產業化可行性。

2 材料及工藝

聚氨酯彈性體表皮材料是由多元醇、異氰酸酯、擴鏈劑、催化劑等組成。彈性體表皮材料的邵氏硬度A/15 s為70～90，材料柔軟，符合行李箱蓋板舒適的要求，能達到PET無紡布的面料效果。聚氨酯彈性體表皮材料的斷裂伸長率和撕裂強度都優于PET無紡布，聚氨酯彈性體表皮和PET無紡布性能對比如表1所示。其中，密度按照標準GB/T 1033.1—2008 《塑料 非泡沫塑料密度的測定 第1部分：浸漬法、液體比重瓶法和滴定法》中的方法A進行測試；硬度按照標準GB/T 531.1—2008 《硫化橡膠或熱塑性橡膠 壓入硬度試驗方法 第1部分：邵氏硬度計法（邵爾硬度）》進行測試；拉伸強度和斷裂伸長率按照標準GB/T 528—2009 《硫化橡膠或熱塑性橡膠 拉伸應力應變性能的測定》進行測試；撕裂強度按照標準GB/T 529—2009 《硫化橡膠或熱塑性橡膠撕裂強度的測定（褲形、直角形和新月形試樣）》進行測試。

聚氨酯反應注射成形工藝，是將雙組分的液態高活性反應物料在高壓下同時噴入混合室，瞬間混合均勻，隨之注入模腔中迅速反應得到聚氨酯彈性體表皮，該工藝要求液體原料黏度低，流動性好，反應性高。反應注射成型過程主要由原料準備、高壓計量、混合、澆模、固化、脫模及修飾等工序組成。反應料液分別打入貯槽，在進入混合頭前分別進行循環。將料液溫度調至規定的數值后，分別經高壓計量泵計量后進入混合室，在混合室通過高速碰撞混合后迅速進入模腔，一邊充模一邊聚合，在很短的時間內固化，達到脫模要求的強度后脫模，或經過后固化直接送修飾工序。將聚氨酯反應注射成形工藝所用原料配制成A、B2組分，2組分以相同的體積精準計量混合。反應注射成形多采用一步法工藝，即把活性氫預聚合，將聚醚、擴鏈劑、催化劑及其他助劑配成組合聚醚；也可以采用半預聚體法工藝，部分聚醚多元醇與二苯甲烷二異氰酸酯反應，得到黏度較低的半預聚體，另一部分為聚醚多元醇、擴鏈劑等[2]。

行李箱蓋板的基層選用PHC，是通過玻纖和紙蜂窩作為復合層，噴涂聚氨酯后放置于模具中模壓成形。普通行李箱蓋板一般是在PHC基層上噴涂膠黏劑與PET無紡布復合成形，如圖1所示。聚氨酯彈性體行李箱蓋板是將成形的PHC基層放置在注射成型模具中，向模具中注入聚氨酯，聚氨酯在模具中反應成形彈性體表皮，并與PHC基層復合形成行李箱蓋板，成形過程無需膠黏劑粘接，成形工藝見圖2所示。與PET無紡布行李箱蓋板相比，反應注塑成形聚氨酯行李箱蓋板無需PET無紡布中間品，也無需PET無紡布與基層PHC的膠粘復合，縮短了生產流程。

3 行李箱蓋板應用及評價

3.1 行李箱蓋板表面狀態

普通行李箱蓋板表層的PET無紡布一般需要經歷纖維開松、梳理、鋪網、針刺、收卷及剪裁等工藝流程，由此得到的無紡布孔隙度高、透氣性好、柔軟舒適，硬度可調節。但是無紡布經過針刺后表面為疏松的網狀結構，極易吸附灰塵等細小的雜物，這些細小的雜物進入無紡布后很難清理，無紡布的表面狀態如圖3所示。且無紡布行李箱蓋板水洗易出現滲水和發霉等現象。

通過反應注射成形的聚氨酯彈性體表皮表層致密，無空隙，聚氨酯彈性體表皮表面狀態如圖4所示。現代汽車被賦予更多的應用場景，不管是泥土還是毛發，都能從反應注射成形行李箱蓋板輕易地去除掉，且聚氨酯彈性體表皮的透濕率≤150 g/（m２·24 h），即在標準大氣壓下每平方米試驗材料 24 h透過水氣的質量不高于150 g，滿足水洗要求。其中，透濕率按照GB/T 16928—1997 《包裝材料試驗方法 透濕率》中的方法進行測試。

3.2 行李箱蓋板防滑性能

在車輛轉彎或變速的過程中容易發生滑動，帶來物品的損壞或側圍損傷。聚氨酯彈性體表皮行李箱蓋板會極大降低行李箱內物品滑動的風險，聚氨酯彈性體表皮比PET無紡布具有更高的摩擦系數，如表2所示。根據滑動摩擦力計算公式，在相同條件下，相比于傳統PET無紡布行李箱蓋板，聚氨酯彈性體表皮行李箱蓋板的滑動摩擦力更大，降低了物品滑動的風險。其中，摩擦系數按照標準HG/T 2729—2012 《硫化橡膠與薄片摩擦系數的測定 滑動法》中的方法A進行測試。

3.3 行李箱蓋板揮發性能

車內空氣質量包含車內揮發性有機物（Votatile Organic Compound，VOC）和車內氣味2個方面。VOC濃度過高時，容易引起急性中毒，且氯乙烯、苯、多環芳烴等已被列為致癌物[3]。能非常直觀的反應汽車內飾件的優劣，氣味大的車會被消費者認為有害身體健康。作為汽車座艙內的關鍵部件，行李箱蓋板散發性能也是比較重要的指標。對比了聚氨酯彈性體行李箱蓋板和PET無紡布行李箱蓋板散發性能，見表3，聚氨酯彈性體行李箱蓋板苯類物質和甲醛的散發量高于PET無紡布行李箱蓋板，但是這些數值都保持在較低的水平。而聚氨酯彈性體行李箱蓋板乙醛、丙烯醛和TVOC的散發量低于PET無紡布行李箱蓋板，尤其是將乙醛的散發量降低到較低的水平，這是由于PET無紡布行李箱蓋板在成形過程中使用膠黏劑，膠黏劑會釋放出大量的醛類物質[4]，而聚氨酯彈性體行李箱蓋板在成形過程中不使用膠黏劑。其中，苯類和醛類等揮發性有機物按照標準GB/T 39897—2021 《車內非金屬部件揮發性有機物和醛酮類物質檢測方法》中的袋式法進行測試；氣味按照標準QC/T 216—2019 《汽車用地毯》進行測試。

3.4 其他性能

對聚氨酯彈性體表皮行李箱蓋板開展耐低溫、耐高溫等其他產品性能試驗，試驗結果都能符合性能要求，如表4表示。其中，耐低溫性能按照（-40±2） ℃恒溫環境下放置24 h進行試驗；耐濕熱交變按照表5進行試驗；耐沖擊性能按照（-40±2） ℃恒溫環境下放置6 h，用直徑50 mm質量500 g的鋼球以400 mm高度沖擊試樣進行試驗；變形量按照（80±10） ℃恒溫環境下施加50 kg負載放置4 h進行試驗；摩擦色牢度按照GB/T 3920—2008 《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》進行試驗；剝離力按照標準GB/T 8808—1988 《軟質復合塑料材料剝離試驗方法》進行測試；耐光老化和抗霉變按照標準QC/T 216—2019 《汽車用地毯》進行試驗；阻燃性按照標準GB 8410—2006 《汽車內飾材料的燃燒特性》進行測試；禁用物質按照GB/T 30512—2014 《汽車禁用物質要求》進行測試。

經綜合評價，反應注射成形聚氨酯彈性體行李箱蓋板滿足開發要求，已經在某車型量產，也是國內首次應用該技術的車型。

4 結束語

將反應注射成形聚氨酯彈性體應用于汽車行李箱蓋板，與傳統的汽車行李箱蓋板相比成形能實現易清潔的特性，降低車輛在行駛轉彎時行李箱內物品滑動的風險，同時乙醛顯著減低，耐低溫、耐濕熱交變、耐沖擊、變形量和耐摩擦色牢度等其他性能也能符合行李箱蓋板要求。

參考文獻：

[1] 楊廣富， 王三群. （PHC）備胎蓋板的設計及工藝研究[J]. 科技展望， 2016： 43.

[2] 劉益軍. 聚氨酯樹脂及其應用[M]. 北京： 化學工業出版社， 2011.

[3] 龐曉敏. 汽車車內空氣及內飾件VOC檢測[J]. 聚氨酯， 2010（11）： 50-53.

[4] 周嵐， 宋景華， 屠娟， 等. 汽車備胎蓋板材料的VOC溯源研究[J]. 環境技術， 2021， 39（3）： 61-64+69.