安林林 趙海英 李雪 汪莉 李雯琪

摘要：介紹了反應(yīng)注射成形聚氨酯汽車行李箱蓋板的工藝和性能，并與傳統(tǒng)的汽車行李箱蓋板對比，結(jié)果表明：反應(yīng)注射成形聚氨酯汽車行李箱蓋板能實現(xiàn)易清潔的特性，便于日常打理；能降低車輛在行駛轉(zhuǎn)彎時行李箱內(nèi)物品滑動的風(fēng)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(guān)鍵詞：反應(yīng)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(xiàn)標(biāo)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(xué)位，研究方向為汽車非金屬材料研究與應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)引用格式：

安林林， 趙海英， 李雪， 等. 汽車反應(yīng)注射成形聚氨酯行李箱蓋板應(yīng)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(gòu)成，表層和基層經(jīng)過熱壓或包覆成形[1]。基層根據(jù)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(xiàn)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(xiàn)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(fā)易于清潔的行李箱蓋板。

介紹了反應(yīng)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(jìn)行性能對比，分析反應(yīng)注射成形聚氨酯彈性體行李箱蓋板產(chǎn)業(yè)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(kuò)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(dá)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(qiáng)度都優(yōu)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行測試；硬度按照標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行測試；拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 528—2009 《硫化橡膠或熱塑性橡膠 拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測定》進(jìn)行測試；撕裂強(qiáng)度按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 529—2009 《硫化橡膠或熱塑性橡膠撕裂強(qiáng)度的測定（褲形、直角形和新月形試樣）》進(jìn)行測試。

聚氨酯反應(yīng)注射成形工藝，是將雙組分的液態(tài)高活性反應(yīng)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(yīng)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(yīng)性高。反應(yīng)注射成型過程主要由原料準(zhǔn)備、高壓計量、混合、澆模、固化、脫模及修飾等工序組成。反應(yīng)料液分別打入貯槽，在進(jìn)入混合頭前分別進(jìn)行循環(huán)。將料液溫度調(diào)至規(guī)定的數(shù)值后，分別經(jīng)高壓計量泵計量后進(jìn)入混合室，在混合室通過高速碰撞混合后迅速進(jìn)入模腔，一邊充模一邊聚合，在很短的時間內(nèi)固化，達(dá)到脫模要求的強(qiáng)度后脫模，或經(jīng)過后固化直接送修飾工序。將聚氨酯反應(yīng)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(zhǔn)計量混合。反應(yīng)注射成形多采用一步法工藝，即把活性氫預(yù)聚合，將聚醚、擴(kuò)鏈劑、催化劑及其他助劑配成組合聚醚；也可以采用半預(yù)聚體法工藝，部分聚醚多元醇與二苯甲烷二異氰酸酯反應(yīng)，得到黏度較低的半預(yù)聚體，另一部分為聚醚多元醇、擴(kuò)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(fù)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(fù)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(yīng)成形彈性體表皮，并與PHC基層復(fù)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(yīng)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(fù)合，縮短了生產(chǎn)流程。

3 行李箱蓋板應(yīng)用及評價

3.1 行李箱蓋板表面狀態(tài)

普通行李箱蓋板表層的PET無紡布一般需要經(jīng)歷纖維開松、梳理、鋪網(wǎng)、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(diào)節(jié)。但是無紡布經(jīng)過針刺后表面為疏松的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，極易吸附灰塵等細(xì)小的雜物，這些細(xì)小的雜物進(jìn)入無紡布后很難清理，無紡布的表面狀態(tài)如圖3所示。且無紡布行李箱蓋板水洗易出現(xiàn)滲水和發(fā)霉等現(xiàn)象。

通過反應(yīng)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(tài)如圖4所示?，F(xiàn)代汽車被賦予更多的應(yīng)用場景，不管是泥土還是毛發(fā)，都能從反應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)大氣壓下每平方米試驗材料 24 h透過水氣的質(zhì)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(jìn)行測試。

3.2 行李箱蓋板防滑性能

在車輛轉(zhuǎn)彎或變速的過程中容易發(fā)生滑動，帶來物品的損壞或側(cè)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(nèi)物品滑動的風(fēng)險，聚氨酯彈性體表皮比PET無紡布具有更高的摩擦系數(shù)，如表2所示。根據(jù)滑動摩擦力計算公式，在相同條件下，相比于傳統(tǒng)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(fēng)險。其中，摩擦系數(shù)按照標(biāo)準(zhǔn)HG/T 2729—2012 《硫化橡膠與薄片摩擦系數(shù)的測定 滑動法》中的方法A進(jìn)行測試。

3.3 行李箱蓋板揮發(fā)性能

車內(nèi)空氣質(zhì)量包含車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物（Votatile Organic Compound，VOC）和車內(nèi)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(huán)芳烴等已被列為致癌物[3]。能非常直觀的反應(yīng)汽車內(nèi)飾件的優(yōu)劣，氣味大的車會被消費者認(rèn)為有害身體健康。作為汽車座艙內(nèi)的關(guān)鍵部件，行李箱蓋板散發(fā)性能也是比較重要的指標(biāo)。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(fā)性能，見表3，聚氨酯彈性體行李箱蓋板苯類物質(zhì)和甲醛的散發(fā)量高于PET無紡布行李箱蓋板，但是這些數(shù)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(fā)量低于PET無紡布行李箱蓋板，尤其是將乙醛的散發(fā)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(zhì)[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(fā)性有機(jī)物按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 39897—2021 《車內(nèi)非金屬部件揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)檢測方法》中的袋式法進(jìn)行測試；氣味按照標(biāo)準(zhǔn)QC/T 216—2019 《汽車用地毯》進(jìn)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(chǎn)品性能試驗，試驗結(jié)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(huán)境下放置24 h進(jìn)行試驗；耐濕熱交變按照表5進(jìn)行試驗；耐沖擊性能按照（-40±2） ℃恒溫環(huán)境下放置6 h，用直徑50 mm質(zhì)量500 g的鋼球以400 mm高度沖擊試樣進(jìn)行試驗；變形量按照（80±10） ℃恒溫環(huán)境下施加50 kg負(fù)載放置4 h進(jìn)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(jìn)行試驗；剝離力按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8808—1988 《軟質(zhì)復(fù)合塑料材料剝離試驗方法》進(jìn)行測試；耐光老化和抗霉變按照標(biāo)準(zhǔn)QC/T 216—2019 《汽車用地毯》進(jìn)行試驗；阻燃性按照標(biāo)準(zhǔn)GB 8410—2006 《汽車內(nèi)飾材料的燃燒特性》進(jìn)行測試；禁用物質(zhì)按照GB/T 30512—2014 《汽車禁用物質(zhì)要求》進(jìn)行測試。

經(jīng)綜合評價，反應(yīng)注射成形聚氨酯彈性體行李箱蓋板滿足開發(fā)要求，已經(jīng)在某車型量產(chǎn)，也是國內(nèi)首次應(yīng)用該技術(shù)的車型。

4 結(jié)束語

將反應(yīng)注射成形聚氨酯彈性體應(yīng)用于汽車行李箱蓋板，與傳統(tǒng)的汽車行李箱蓋板相比成形能實現(xiàn)易清潔的特性，降低車輛在行駛轉(zhuǎn)彎時行李箱內(nèi)物品滑動的風(fēng)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(xiàn)：

[1] 楊廣富， 王三群. （PHC）備胎蓋板的設(shè)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(yīng)用[M]. 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社， 2011.

[3] 龐曉敏. 汽車車內(nèi)空氣及內(nèi)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(huán)境技術(shù)， 2021， 39（3）： 61-64+69.