CN109835033A - 多层复合板、汽车外饰板及生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多层复合板，自上而下分别为PMMA层、透明ABS层及ABS层，通过挤压工艺及真空模压工艺复合成型，得到一种轻量化、免喷涂、高耐候、耐刮擦性的汽车外饰复合板材。通过本发明的工艺制作而成的汽车外饰板具有非常好的力学性能，具有轻量化、免喷涂、高耐候、耐刮擦性等特点，和该板材完美结合在轿车及商用车的领域能实现对零部件如引擎盖、车顶、挡泥板等趋于更轻、更经济、更环保的要求。
Description
技术领域：
本发明涉及汽车装饰板技术领域，尤其涉及一种轻量化、免喷涂、高耐候、耐刮擦性的汽车外饰复合板材，还涉及一种由该汽车外饰复合板材制作而成的汽车外饰板，以及该汽车外饰板的生产方法。
背景技术：
因轻型化及优秀的成形性设计的多样性，目前塑料作为汽车用材料从重量方面的所终占比重为每台10％左右，其比率逐年递增。应用范围也从内装配件、外装配件扩大到外装配件，其用途逐渐扩大。
尤其是因严重的环境污染和汽车需求的急剧增加导致的能源枯竭，发达国家正在更加严格地加强汽车的燃油效率及排气规范。超越单纯提高燃油效率的水平，为在范围规范方面提高竞争力而开发新型汽车材料成为汽车产业迫切的问题。
观察最近的汽车相关技术开发动向，在进行无公害汽车、电动汽车研究的同时，将进行提高现有汽车的燃油效率及延长车体寿命、提高稳定率、净化排放气体、放置噪音等广泛的研发投资。
其方法有提高引擎效率、减少空气阻力的新车体设计、材料轻型化等。特别是材料的轻型化可提高引擎效率，最大化提高汽车的性能，并由此提高燃油效率，是最适合及最有效防止环境污染和节省燃料的方法。
目前，曾仅限部分车型使用的塑料配件所占比率正逐渐提高，尤其巨大体积的车体外板也在大量使用塑料。
车体外板配件以热塑性树脂和热固性树脂为主材料，其成型方法有注射成型(Injection Molding)、压缩成型(Compression Molding)及真空成型(Thermoforming)。
1、注射成型
主要采用MPPO/PA混合。PC/ABS混合、PET复合材料及氨基甲酸脂RIM(ReactionInjection Molding)为主材料。注射成型工艺适用于年产10万台以上的大量生产，但材料费贵且尺寸稳定性耐热性不足，尤其是考虑到有些汽车制造厂涂漆线的环境温度在180～200℃以上，高于其耐热性限制温度，因此很难使用，但是，最近开发并发表了改善耐热性后可承受200℃的材料。
2、圧缩成形
采用在不饱和聚酯树脂上玻璃纤维增强的塑料SMC(Sheet Molding Compound)和在PP树脂上填充玻璃纤维的GMT(Glass Mat Reinforced Thermoplastic)为主材料。
SMC可应用于引擎罩、挡泥板、车门、车顶、后挡板等几乎所有车体的外板配件上，但作为从加热到产品成型需2～3分钟以上的热固性树脂，主要用于高级跑车等小量生产。GMT作为热塑性树脂，虽然成型时间短，但因表面外观不佳而尚未用于车体外板。
3、真空成型
加热/软化热可塑性树脂片后，利用真空或压缩空气形成形状的办法。设备费用低廉，生产效率高，容易加工多层树脂片。但是，需要树脂片制作工序，受材料选择和成型品厚度调节的限制。
但是，利用真空成型法制造车体外板配件因最近其应用技术的成熟发展，出现了采用多层材料省略涂漆过程的技术。因此，不仅节省费用，还最小化了配件变形，具有实现尺寸稳定的强大优势。欧洲正在大力开展该领域技术的研究和对树脂片材料的研究。
发明内容：
车体外板制作之所以采用真空成型法的最大原因是其和注射成型相似，成型时间短，而初期费用只需注射成型的1/4～1/5。这种优势将提高真空成型板材的所占比率，尤其将引用于车厢盖板、货车和拖车的挡泥板以及顶盖等面板上。
至今，采用热成型法制作的车体配件和其他塑料配件一起进行了涂漆工作，但随着环保要求采用可省略涂漆工序且具有与其相当的表面状态的无涂漆多层片材的真空成型成为更具有魅力的成型方法。
本发明是在各种热可塑性树脂材料(如PVC/ABS/PS/Poluloefines)上涂覆功能性表面层，从而提高耐化学性、耐候性、热变形、耐刮擦性的新方法，在车体外板制作伤引起了巨大变化。为了让采用真空成型法成型的车体外板具备韧性，内板使用LFT(Long FiberThermoplastics)的注射成型物。LFT可进行注射成型，是以开发可再利用的新型材料为目的产品大量开发出来。
LFT可用一般注射成型机进行低压及高压成型，玻璃纤维在最终成型品内形成网状(Network)结构，维持优秀的同时维持在高温及低温下的耐冲击性，具有无方向网状结构实现的产品设计容易、优秀的耐变形性，是可以代替以往单纤维的工程塑料的结构材料。
尤其，和以往为提高耐冲击性而在韧化研究中导致弹性降低的复合技术不同，作为维持韧性同时提高耐冲击性的材料受到瞩目。因此，可利用LFT注射物的内板加强采用真空成型法成型的外板不足的韧性。
真空成型高光泽、耐刮擦、高耐候片材背面LFT工艺在汽车领域量产的例子，现在正在TGS底板Base Plate或外后视镜底板Outside Mirror Base Plate等部分小件配件上先行开发。日本在马自达的前端模块Front End Module和车门护板Door Shield Module上最初采用了LFT，体现了其今后的可发展性。
为了响应这种动向，为时限汽车轻型化及防止环境污染，可采用免涂漆多层挤压片材进行了真空成型和LFT工艺。
为实现上述目的，本发明提供一种汽车外饰多层复合板，自上而下分别为PMMA层、透明ABS层及ABS层，所述PMMA层、透明ABS层及ABS层通过挤压工艺复合成型。
作为优选，所述PMMA层的厚度为0.4-0.5mm；所述透明ABS层中填充有金属珠光颗粒；所述透明ABS层的厚度为0.8-1.2mm；所述ABS层的厚度为1.3-1.6mm。
另外，本发明还提供一种由上述汽车外饰多层复合板加工而成的汽车外饰板，包括截面呈梯形的外饰板本体，所述外饰板本体包括一体折弯成型的底面及两侧面，所述底面中心向上拱起形成拱起部，所述两侧面顶端分别向外水平延伸形成第一水平部，所述第一水平部向下倾斜延伸形成弯折部，所述弯折部向外水平延伸，形成第二水平部。
上述汽车外饰板的生产方法，具体包括如下步骤：
步骤一、将PMMA原料、透明ABS原料、ABS原料分别送入挤出机中，经模具挤压成型；
步骤二、成型后的板材到达成型箱上，两端弯折并固定，对板材进行软化，使板材中间向下塌陷；
步骤三、成型箱下方喷出气体，使板材中间软化部分向外鼓起；
步骤四、此时顶部辅助成型模头下压，将因吹风鼓起的板材向下压，同时打开成型箱的真空进气口，抽出成型箱内的空气，导致板材向下凹陷，配合成型模头的压力，对板材进行进一步成型加工；
步骤五、模头辅助成型后，增大成型箱底部真空抽力，板材与成型箱的内壁逐渐贴合，使得板材成型；
步骤六、对板材内表面进行PU发泡注射，提升板材性能；
步骤七、采用成品模头对板材进一步冲压；
步骤八、使用机械手进行数控切割，得到成品。
采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：通过本发明的工艺制作而成的汽车外饰板具有非常好的力学性能，具有轻量化、免喷涂、高耐候、耐刮擦性等特点，和该板材完美结合在轿车及商用车的领域能实现对零部件如引擎盖、车顶、挡泥板等趋于更轻、更经济、更环保的要求。
附图说明：
图1为本发明的汽车外饰板的工艺流程图；
图2为本发明的挤压机和模具的结构示意图；
图3为本发明的多层复合板的结构示意图；
图4为本发明的UV-B测量结果曲线图；
图5为本发明的PMMA厚度为0.3mm时UV-B测量结果曲线图；
图6为本发明的板材放置在成型箱上的示意图；
图7为本发明的板材进行吹风时的示意图；
图8为本发明的辅助成型模头对板材下压时的示意图；
图9为本发明的板材与成型箱内腔贴合时的示意图；
图10为本发明的板材进行PU发泡注射时的示意图；
图11为本发明的板材采用成品模头冲压时的示意图；
图12为本发明的板材采用机械手进行数控切割时的示意图；
图13为本发明的汽车外饰板。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1-10所示，本发明的汽车外饰板的生产方法，具体包括如下步骤：
将PMMA原料、透明ABS原料、ABS原料分别送入挤出机中，经模具挤压成型，如图2所示，该工艺采用一台直径为的主挤压机1以及两台直径为的辅助挤压机1和1800mm的模具，片材可制作各种单色、彩色和特殊金属珠光色的板材，制得多层复合板3。作为优选实施例，如图3所示，所述多层复合板3自上而下分别为PMMA层31、透明ABS层32及ABS层33，所述PMMA层31的厚度为0.5mm，完善耐候性，耐刮擦性，所述透明ABS层32的厚度为1mm，应用于中间有颜色层，所述ABS层33的厚度为1.5mm，应用于底部基层，该多层复合板3为三层金属珠光颜色偏构成物，金属颜色在挤压为实现金属质感而添加的银粉和珠光例子。
为确保优秀的外观，挤压多层片材时必须进行各材料的流变性质。为研究获取挤压加工条件的相关信息，利用微管capillary进行了粘度测量。进行220℃、10KG的熔融指数Melt Index测量时PMMA为3.2，ABS为4.2，流动性看似很好，但PMMA随着作为挤压领域的lowshear领域的升温而使粘度减少的限量比ABS更明显。
在实际片材挤压中，因高温下PMMA的粘度低于ABS，会发现PMMA向模头T-Die两侧堆积的现象。以该信息为基础实际产量时，将模头T-Die两侧的温度调低10摄氏度，并选择了两侧流量少于中央的Feed Block做片材。
下面对多层复合板3进行物性测试。
(1)耐刮擦性
作为用于钢板和外装用的材料，比较多层挤压片材的耐刮擦性的结果，钢板按QB硬度测量基准为4H PC 5B，透明ABS为3B，PMMA为2H，以PMMA为表层的多层挤压片材为H级。
为改善耐刮擦性，又是在PC材料涂漆使用，但该方法因添加了一刀加工工序而增加了费用，并引发了旧涂层脱落的问题。
(2)耐候性
未进行耐候性的加速试验进行了Q-UV测量。光源使用了UV-B灯管Lamp。
实验条件是福照度Irradiance为0.63W/M2，周期为冷凝4小时，光照8小时，面板湿度60摄氏度，共测量200小时。UV-B测量结果如图4所示：PC和透明ABS出现了相当的颜色变化，PMMA的变色程度与钢板相似。从而可确认PMMA层的厚度应在0.3mm以上才能承受耐候性，其UV-B测量结果如图5所示。
(3)落球测试
将试料水平摆放后，从1.5m高度，放下一个1kg的重球，只有透明ABS、PMMA以及多层挤压片材未发生外观损伤。
(4)外观质量
钢板和塑料之间的差别，是外观因观察角度不同而不同，表现为颜色和质感差别，单色的颜色设有差别，但金属颜色的差别较大。这种现象是金属使用的珠光离子大小或形态不同，在表面层使用PMMA而出现所需要的配色图层效果。
如图6所示，成型后的板材到达成型箱4上，两端弯折并固定，对多层复合板3进行软化，使多层复合板3中间向下塌陷，此时，辅助成型模头5不动作。
如图7所示，成型箱4下方喷出气体，因多层复合板3被固定，使多层复合板3中间软化部分向外鼓起。
如图8所示，此时顶部辅助成型模头5下压，将因吹风鼓起的多层复合板3向下压，同时打开成型箱4的真空进气口，抽出成型箱4内的空气，导致多层复合板3向下凹陷，配合成型模头的压力，对多层复合板3进行进一步成型加工。
如图9所示，模头辅助成型后，增大成型箱4底部真空抽力，多层复合板3与成型箱4的内腔逐渐贴合，使得板材初步成型。
如图10所示，通过PU发泡机6对多层复合板3内表面进行PU发泡注射，提升板材性能。
如图11所示，采用成品模头7对多层复合板3进一步冲压成型。
如图12所示，使用机械手8进行数控切割，得到成品汽车外饰板9。
如图13所示的汽车外饰板9，包括截面呈梯形的外饰板本体，所述外饰板本体包括一体折弯成型的底面95及两个侧面91，所述底面95中心向上拱起形成拱起部92，所述两侧面91顶端分别向外水平延伸形成第一水平部93，所述第一水平部93向下倾斜延伸形成弯折部94，所述弯折部94向外水平延伸，形成第二水平部95。该汽车外饰板9的外观质量及性能满足如引擎盖、车顶、挡泥板等配件。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种多层复合板，其特征在于：自上而下分别为PMMA层、透明ABS层及ABS层，所述PMMA层、透明ABS层及ABS层通过挤压工艺复合成型。
2.根据权利要求1所述的多层复合板，其特征在于，所述PMMA层的厚度为0.4-0.5mm。
3.根据权利要求1所述的多层复合板，其特征在于，所述透明ABS层中填充有金属珠光颗粒。
4.根据权利要求1所述的多层复合板，其特征在于，所述透明ABS层的厚度为0.8-1.2mm。
5.根据权利要求1所述的多层复合板，其特征在于，所述ABS层的厚度为1.3-1.6mm。
6.一种汽车外饰板，采用如权利要求1-5任一项所述的多层复合板加工成型，其特征在于：包括截面呈梯形的外饰板本体，所述外饰板本体包括一体折弯成型的底面及两侧面，所述底面中心向上拱起形成拱起部，所述两侧面顶端分别向外水平延伸形成第一水平部，所述第一水平部向下倾斜延伸形成弯折部，所述弯折部向外水平延伸，形成第二水平部。
7.一种如权利要求6所述的汽车外饰板的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将PMMA原料、透明ABS原料、ABS原料分别送入挤出机中，经模具挤压成型；
步骤二、成型后的板材到达成型箱上，两端弯折并固定，对板材进行软化，使板材中间向下塌陷；
步骤三、成型箱下方喷出气体，使板材中间软化部分向外鼓起；
步骤四、此时顶部辅助成型模头下压，将因吹风鼓起的板材向下压，同时打开成型箱的真空进气口，抽出成型箱内的空气，导致板材向下凹陷，配合成型模头的压力，对板材进行进一步成型加工；
步骤五、模头辅助成型后，增大成型箱底部真空抽力，板材与成型箱的内壁逐渐贴合，使得板材成型；
步骤六、对板材内表面进行PU发泡注射，提升板材性能；
步骤七、采用成品模头对板材进一步冲压；
步骤八、使用机械手进行数控切割，得到成品。
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- 2019-03-11 CN CN201910201513.1A patent/CN109835033B/zh active Active
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