汽车复合类行李箱侧饰板生产工艺设计

王凯

奇瑞捷豹路虎汽车有限公司 201103

摘要：结合汽车行李箱侧饰板的生产工艺失效的实例—热压成型之后和色板对比有明显色差，分析行李箱侧饰板生产工艺过程中对颜色产生影响的主要因素，针对这些影响因素，优化生产工艺，并验证该工艺对零部件本身其它性能的影响，以此引出汽车复合类行李箱侧饰板以及基材和面料复合类内饰零件生产工艺的最佳实践。

关键词：色差；影响因素；生产工艺；最佳实践

1 引言

汽车行李箱侧饰板以及基材与面料复合类的内饰零件一般由基材（PET软或硬毡类）和面料（PET起绒或者平绒毯面类）组成，一般生产工艺可以分为两种：（1）基材和面料优先高温复合（一般大于200℃）形成复合层，复合层高温加热（一般大于200℃）后冷模模压成件。（2）基材和面料分开高温加热（一般大于200℃）后冷模模压成件。

实例中，某车型汽车行李箱侧饰板的生产工艺定义为基材和面料优先以220℃的高温复合，这一步是在二级供应商处生产，之后在一级供应商处将复合层加热到220℃后模压成型，最终形成产品。

结合某车型汽车行李箱侧饰板的失效模式，通过控制单一试验变量的方式找出对失效影响最大的单一因素，以此优化工艺，并验证该工艺对其它性能的影响，以此得出此类零件生产工艺的最佳实践。

2 影响因素的确认

2.1行李箱侧饰板组成

PET 面料（毯面）+胶水+PP/T20（基材）

2.2影响因素的排除

成型后的行李箱侧饰板表面颜色相对色板较浅（△L为2.1，,超过公差+/-0.9），整体发红（△a值w为-0.37，超过公差+/-0.3），而色板发黑，发亮。行李箱侧饰板需要按照色板的参数调整，具体数值如下：

根据“鱼骨图”的分析方式，从“人、机、料、法、环”五个方面分析产生过程差异的原因，确定主要影响因素为：（1）生产之前，原材料自身和色板的色差；（2）设备的加热温度；（3）两种生产工艺的对比。

(1) 生产之前（未第一次复合之前），原材料自身和色板的色差:

行李箱侧饰板原材料相对于色板的差值在公差范围内，具体数值如下。由此可见该色差和原材料关系不大，如果存在色差，通过调整色母色系也是可以与色板完成一致性匹配。故本论文工艺优化中暂排除原材料自身的优化方案。

（2）设备的加热温度：

调整设备的加热温度，从220℃分别调整为100℃和150℃进行验证，发现基材无法成型，材料加热温度不够。所以220℃的材料加热温度无法调整。

（3）两种生产工艺的对比：

（A）基材和面料优先高温复合（220℃）形成复合层，复合层高温加热（大于220℃）后冷模模压成件。

从第一步半成品材料入手，基材和面料优先高温复合（220℃）形成复合层后颜色已经产生色差，具体测量值为：

（B）基材和面料分开高温加热（基于以上的验证，基材最少为200℃才可以成型）后冷模模压成件。面料的加热温度作为本文重点的验证条目，下文中会作具体介绍。

基于以上的单一影响因素的排查，可以大胆地预测：行李箱侧饰板的面料在生产工艺过程中颜色变浅、变红，而工艺过程中影响因素最大的为各环节的加工温度。由于使用220℃先行复合基材和面料会产生色差问题，本文优化的工艺方向为：（a）基材和面料分开高温加热（基于以上的验证，基材最少为200℃才可以成型）后冷模模压成型，后文中就要研究温度对PET面料的颜色的影响，以便确定在哪个工艺环节可以把温度因素优化进生产工艺流程中。（b）不使用220℃先行复合基材，后文中就要研究温度对PET面料的颜色的影响，通过改变温度的途径来实现影响因素控制。由于面料为起绒面料，两次成型后会使得表面的绒感明显下降，所以本文对方案b不作推荐。

3 主要影响因素的分析

3.1单一变量控制说明

PET面料的颜色和生产温度的关系。首先排除其它因素的影响，本文仅仅针对实际生产过程中的工艺参数来优化出一套相对较优的生产工艺，所以控制单一变量。

PET原始材料自身的颜色既直接影响其制品的颜色，也影响其加工性能。PET自身为黄色，但是为了掩盖其自身的颜色，有人利用颜色互补原理在原材料中加入调色剂Co（Ac），来调节PET的颜色^[1]。本文中主要使用同一供应商的再生PET作为面料，所以原材料本身作为控制相同的定量。

本文中产品的PET面料中添加的是专用色母粒—天黑牌PET黑色母。专用色母的耐热等级一般是与用于制品的塑料相适应的，在正常温度下，可以放心使用。唯在下述情况下会引起不同程度的变色，一是温度超出了正常范围，一是停机时间过长。没有绝对不褪色的产品，使用色母着色的产品也仍有可能褪色，只不过针对不同档次的产品程度不同而已，有的较明显，有的则很难察觉^[2]。本文控制色母粒的品种以控制变量，以此来分析温度对该色母粒的影响。

除此之外，已经确定基材和面料分开高温加热（基于以上的验证，基材最少为200℃才可以成型）后冷模模压成型的工艺方案，基材和面料的加热时间都为固定变量，控制为5分钟。

3.2 PET面料颜色和加热温度的关系

设备：本文使用实例中的基材和面料加热机（接触式）对基材料面进行加热，并使用SPECTROPHOTOMETER CM-2500c色度仪进行颜色的测量。如下图：

实验方法：基材需要加热到220℃才可以成型，面料分别为室温和加热到50℃、80℃、100℃、150℃、200℃、220℃，冷却至室温，并统计L值、a值和b值。每一个温度的样件测量三次，取平均值。

实验数据，如下表：

由实验可见，面料在加热至100℃以上再冷却后，色差偏差明显。

4其它性能论证

行李箱侧饰板属于汽车后备箱的外观零件，复合类的材料一般为起绒或者平绒的PET面料，以下性能为行李箱侧饰板的主要性能：有害气体的排放（VIEQ，“五苯三醛”）和气味；表面耐磨性；表面外观（起绒工艺的面料还需要考虑绒感）等。

4.1有害气体的排放（VIEQ，“五苯三醛”）和气味

经2000L袋子法的验证，本文所提到的几种工艺不影响该零件有害气体的排放和气味的表现，本文主要针对工艺展开研讨，工艺所不影响的属性本文不展开讨论。

4.2面料耐磨性

行李箱侧饰板常用的两种面料为带背胶的面料和不带背胶的面料，主要影响其复合工艺，带背胶的面料需要加热后才可以和基材热复合或者热成型，而不带背胶的面料需要在面料和基材上喷涂胶层后热复合或者热成型。

1、实验方法

（1）检测环境条件：温度（23±2）℃，湿度（50±5）%RH

（2）检测设备：

（3）检测方法：SAE J1530-2017

（4）检测条件：

（a）样品尺寸：直径约106mm圆

（b）负载：500g/轮；砂轮：H-10；循环次数：1200次；速度：60r/min；

（c）要求：拍照评估，不磨穿。

2、对比实验

使用两种常用的面料：背面带背胶的360gsm PET面料；背面无背胶的360gsm PET面料。

（1）背面带背胶的360gsm PET面料，前后对比如下，实验通过。

（2）背面无背胶的360gsm PET面料，前后对比如下，实验未通过。

3、实验结论以及对工艺的影响

由实验可见，耐磨性上带背胶的面料优于不带背胶的面料，因此本文推荐使用耐磨性好的带背胶的面料。如果使用带背胶的面料，根据市面上常用的PE背胶膜的属性，面料需要单独加热至80℃以上方可使背胶融化，之后可用于热成型。结合上文中提到PET面料加热至100℃以上与原材料对比会产生明显色差的实验结果，本文推荐使用带背胶的PET面料，并加热至80℃到100℃和基材复合。

4.3表面外观（起绒工艺的面料还需要考虑绒感）

由4.2实验可以看出，推荐使用带背胶的面料，需要加热到80-100℃。如果是起绒工艺的面料，加热时，如果采用接触式的加热设备会影响面料表面的绒感，因为接触式的加热设备是通过上下模给面料传递热量，上下模接触并加压时会使表面绒毛倒塌。因此，推荐使用非接触式加热的设备对面料进行加热后再和基材一起成型。非接触式加热设备采取的是热风加热的原理，加热过程中不会接触到面料，因此这种加热方式不会降低表面外观绒感。

5. 结论

本文通过对汽车复合材料类行李箱侧饰板面料和工艺、温度等主要影响因素之间的关系的分析，并结合实际产品的其它相关性能，得出该零件的推荐生产工艺：1、推荐使用基材和面料分开加热后并模压成型的工艺，基材加热到200℃以上以方便成型；2、面料推荐使用带背胶的结构，以提供表面更好的耐磨性，同时在和基材分开加热的过程中，使用80-100℃的温度进行加热后与基材一并成型；3、起绒工艺的面料推荐使用非接触式加热设备以获得更好的表面绒感。

以上工艺经过实际生产和零件实验，验证出良好的性能表现。针对之前产生的色差问题以及表面质量问题的优化思路，是本文中需要具体研讨的主要问题。最终得出的最佳实践，以供复合类内饰件的生产工艺设计参考。

参考文献

[1] 姚燕春, 罗远光, 张庭光.PET颜色生成机理研究及其应用[N].佛山聚酯切片厂, 1993,(6):4-8.

[2] 王文强, 杨文广. 色母料应用技术浅述[J]. 塑料开发, 1998, (1):855-859.

作者简介：王凯（1992-05-30），男，籍贯：江苏省泰州市，学历：本科，职称：申报中级工程师，研究方向：汽车内饰设计和工艺。