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[塑料] 满足美观和触感要求的聚氨酯

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发表于 2015-8-15 06:30:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
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通过开发两种特制的聚氨酯(PU)解决方案,即Elastoskin和Elastollan,巴斯夫聚氨酯的化学家们为制造精美的汽车内饰铺平了道路。这两种表皮材料以它们的豪华外观和精细触感脱颖而出。
        Elastoskin是一种结合了模内涂漆(简称“IMC”)的喷涂表皮。作为一种芳香族PU系统,IMC喷涂表皮因其与聚氨酯半硬质背泡结合而相对柔软,这就是为什么当被用于诸如仪表板、扶手或门内板等受压区域时,它总能提供良好的触摸特性。相比之下,Elastollan是一种硬段改性的脂肪族热塑性聚氨酯(HPM-TPU),能够产生良好的触感,用Elastollan制备的表皮部件无需背泡。此外,这种不变色的TPU还可以避免离线喷涂工艺,其应用实例包括:门把手、中控台蒙皮和杯托等。
        新一代喷涂表皮在轻量化结构中的应用潜力
        与3年前推向市场的传统产品相比,新一代的Elastoskin喷涂表皮的质量降低了20%,这种质量的减少是通过采用空气使PU材料物理发泡而得以实现的。设备制造商亨内基和克劳斯玛菲已为这一特殊应用而开发出了特殊的混合头。这种新型表皮不仅提供了轻型结构,而且由于可节省材料而具有较低的成本。与以前的材料一样,这种新的喷涂表皮应用于开模成型,并在颜色和表面质感方面提供了很大的设计自由度。其表面效果很难与皮革区分,而且其抗压性满足极严格的汽车行业标准。在用于仪表板的许多不同种类的塑料系统解决方案中,这种IMC喷涂表皮提供了极高的性能。
       

满足美观和触感要求的聚氨酯

满足美观和触感要求的聚氨酯

        图1 2009年9月,宝马公司开始将IMC喷涂表皮用于宝马5 GT的仪表板上。采用巴斯夫聚氨酯Elastoskin制成的表皮创造了一种高档外观,也被应用于戴姆勒汽车的门内板和仪表板以及现代i-flow概念车上

        向豪华级别迈进
        由于具有高档外观,Elastoskin喷涂表皮已进入高端汽车内饰应用中。多年来,Elastoskin表皮被用于戴姆勒的S和SLK级别车的门内板上,该表皮为车内乘客带来了高度的舒适感。2009年9月,宝马公司开始将IMC喷涂表皮用于其5 GT的仪表板上,之后该公司还将在其他的车型和部件上采用这种表皮。
        能够证明Elastoskin表皮目前已处在未来设计趋势前沿地位的一个好的例子可以在现代i-flow车中找到,该车的仪表板也使用了IMC喷涂表皮。这款在巴斯夫的帮助下由现代汽车公司制造的概念车已在2010年3月的日内瓦车展上首次亮相。
        然而,Elastoskin适合用于汽车内饰并非只是因其与众不同的美观性和触觉特性,低排放值也意味着这种IMC喷涂表皮尤其适合此类应用。一个涉及车内乘员安全性的非常重要的因素是,集成到仪表板中的安全气囊在低温下必须确保其可靠的功能性。这种芳香族的PU材料即使在低温下也能表现出极高的柔韧性,该材料在-35℃的条件下轻易地通过了安全气囊测试。
        优于竞争产品的良好效果
        虽然芳香族聚氨酯的耐光性不高,从而要求做IMC涂层处理,但PU和IMC材料相对较低的成本,使得它们与竞争产品相比仍然很受欢迎。涂层不仅提高了表皮的长期耐久性,而且在硬度调整和触感方面起到了重要作用,这种硬度和触感是在PU表皮、IMC和PU背泡系统之间的相互作用下形成的。同时,涂料还为整个表面带来了谐调的色彩和光泽。
        归功于同样高级的亚光IMC涂层与柔软的芳香族PU背泡材料的结合,Elastoskin表皮相比TPO表皮以及更多传统的脂肪族喷涂表皮具有更舒适的触感。此外,与TPO表皮相比,这种IMC喷涂表皮具有更大的设计自由度,无需对材料进行拉伸也能方便地形成复杂的几何形状,且半径和边缘能得到精确复制。
        与PVC搪塑表皮相比,Elastoskin喷涂表皮不仅表现出了触感方面的优势,而且尤其是在提供多色设计选项,以及部件生产中的耗能量、相当低的部件密度和与半硬质背泡之间的结合等方面均表现出色。利用一种简单的遮挡技术,可以遮挡住部件的个别区域,从而对它们涂上不同的颜色。由于PU表皮与PU半硬质背泡之间的相互作用很小,因此可以获得颜色很浅的表皮。当使用芳香族PU喷涂表皮时,可显著减少用于开发和试验“表皮-发泡材料组合”所需的工作量。
       

满足美观和触感要求的聚氨酯

满足美观和触感要求的聚氨酯

        图2 巴斯夫为汽车驾驶室的高端表皮应用而开发的硬段改性脂肪族热塑性聚氨酯(HPM-TPU)Elastollan具备更好的流动性和更宽的硬度值,能够带来良好的触感和皮革般的质感,其最新应用是大众高尔夫VI的中控台蒙皮

        Elastollan:具有多种硬度的脂肪族TPU
        Elastollan这类硬段改性的脂肪族HPM-TPU因其具备从天鹅绒般的柔软到皮革般质感的多种触感,在3年前被推向市场时就引起了广泛的兴趣。今天,它能够提供更广泛的应用。其良好的流动性能以及更宽的硬度范围,为汽车零部件的设计提供了更宽广的选择。通过产品设计和材料的结合,产品无论从触感还是手感都得到了客户的认可,例如:皮纹件和薄壁、良好触感的产品。
        最新的一个应用案例是大众高尔夫VI的中控台蒙皮,该部件于2009年获得了欧洲SPE奖。巴斯夫的应用工程师联合奥地利机器制造商恩格尔公司与德国的汽车零部件供应商Key Plastics公司合作开发出了这一复杂的部件。
        这种中控台蒙皮是使用PC/ABS材料作为基底组分、通过双色注射成型工艺生产出来的。这种复杂的表皮组件包裹了多种功能零件,如:储物盒、烟灰缸、空调控制元件、杯托的转动盖以及变速杆外表上的镀铬装饰等。通常,在离线喷涂工艺中使用的软涂层会出现明显的爆裂现象,合格率不高。相比之下,这种Elastollan脂肪族HPM-TPU材料制作的蒙皮无须离线喷涂工艺步骤,不存在喷涂瑕疵,同时可在与软的TPU蒙皮表面接触的其他部件间产生有效的阻尼减振效果,既显示了它的成本优势,又减少了额外的减振措施。
        HPM-TPU良好的耐刮擦和耐油脂性为汽车内饰应用带来了另一重大价值优势。其良好的耐油性能能够在汽车的整个生命周期内保持高质量的表面效果,极易满足“稳定的部件质量”要求,从而能够帮助客户持续地节省成本。
        无金属的乘坐舒适性
        通过与总部位于法国楠泰尔的世界最大的汽车零部件供应商之一的佛吉亚公司合作,巴斯夫已采用新的塑料技术开发出了一种汽车座椅靠背。参与该项目开发的第三方合作伙伴是位于美国加州卡马里奥的Performance Materials Corporation(简称“PMC”)。该新的座椅原形部件已于2009年底在洛杉矶车展中进行了展示。目前,这一座椅概念已得到进一步优化,并被佛吉亚公司以SUSCO 1.5(SUSCO是sustainable comfort的缩写)座椅进行销售。按照佛吉亚公司的计划,首批量产的座椅将在4年内上路使用。
        巴斯夫为该项目而专门开发出了一种新的Ultramid(聚酰胺)级别材料:该新技术取代了现有的金属结构,它通过采用“一片式”的塑料部件而最大程度地减少了泡沫和修饰成分。该座椅靠背比传统座椅靠背的质量低20%,这主要应归功于其减薄的30mm。该座椅还充分利用了塑料提供的设计可能性,将舒适性与现代的薄壁结构、高端部件更大的设计自由度和改善的空间感受集于一体。
       

满足美观和触感要求的聚氨酯

满足美观和触感要求的聚氨酯

        该座椅靠背特有的特点是采用了连续纤维增强塑料的层合结构,该层合板在第二步操作中由Ultramid聚酰胺对其进行包覆成型。在此使用的巴斯夫新的聚酰胺级别具有特别选定的力学性能,从而为其订制了一些可与连续纤维增强结构进行良好结合的特性。
        该项目汇集了材料和技术方面的经验以及座椅的结构设计和生产方面的专知。与其他复杂的汽车部件结构一样,当采用连续纤维加强结构时,冲击性能模拟是开发过程的第一步。利用巴斯夫的ULTRASIM模拟技术,使得该公司能够为佛吉亚公司提供帮助。特别是用于该项目的ULTRASIM技术得到了扩展,增加了与连续纤维增强塑料相关的材料数据,从而能够对具有很高的各向异性和纤维含量的部件的冲击性能做出可靠的预测。
        该座椅为轻量化的座椅结构带来了突破,目前已准备进入批量生产。“巴斯夫的新技术帮助并推动了我们的座椅技术进入下一代汽车座椅的生产中。” 佛吉亚公司的研发副总经理Thilo Ludewig说。该新技术还可被用于其他的结构部件中。
        具有改进流动性的Terblend N ABS/PA被用于扬声器格栅
        巴斯夫于2010年推向市场的极高流动性ABS/PA材料——Terblend N NM 21 EF目前已首次在高产量的汽车内饰生产中得到了应用。总部位于B?tzingen的汽车内、外饰零部件供应商Peguform公司,正采用该材料制造扬声器格栅,以用于一款量产的德国汽车。
       

满足美观和触感要求的聚氨酯

满足美观和触感要求的聚氨酯

        除了提供很高的表面质量外,该材料无需喷漆,Terblend N NM 21 EF(EF表示“出色的流动性”)能够被着以各种颜色,以满足各种汽车应用需求。这种改进级别的树脂所具有的出色的流动性,使其易于填满大型扬声器格栅的精细结构,而其特有的形态性能则确保了一种均匀的低光泽表面。
        为了获得所需要的颜色,巴斯夫与Peguform紧密合作,从而取得了良好效果。Peguform公司负责内饰部件的项目经理Thomas Weber解释说:“低音扬声器是一种为低音调而优化的非常稳定的扬声器,它使塑料格栅的加工面临着巨大的挑战。通过与巴斯夫的designfabrik方面的专家合作,使我们成功地对Terblend N树脂进行了着色,该汽车制造商所要求的内饰颜色有时甚至不同寻常,充满了挑战。”据介绍,该扬声器被安装在门内板上。
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