汽车装饰件的高质量、低成本解决方案——向后处理说再见

2019-01-02

信息导读:

——内容刊载于Kunststoffe Magazin 2018年11-12双月刊。Kunststoffe Magazin 是世界著名的塑料行业媒体品牌，德国排名前二的塑料行业杂志，在德语国家发行量位居第一（IVW认证）。

图1 汽车发动机盖FoamPro+DecoPro（微发泡+模内装饰）解决方案

（可任意更换装饰层种类，如木皮、铝箔、PU，本文主要以铝箔装饰进行介绍）

如今，模内装饰在产品设计、生产和质量等多方面更具灵活性，正逐步取代喷涂工艺。其中，汽车零部件的模内装饰发展尤为迅速。为紧随最新技术趋势，伊之密与合作伙伴联合开发FoamPro+DecoPro方案，在2018ChinaPlas上成功展示，获得客户高度认可。

此方案融入多项先进技术：

（1）装饰箔背注射工艺—装饰箔冲切和注塑一步成型；

（2）模内刻纹—赋予装饰件优质外观；

（3）微发泡成型工艺—实现产品重量减少、成型周期缩短和锁模力降低。不论从产品本身，还是加工成型，这都是一个卓越的产品方案。

FoamPro+DecoPro模具图

高精度成型设备

作为中国装备技术领域的标杆企业，伊之密现已成立注塑机、压铸机、橡胶注射成型机、高速包装系统、机器人自动化集成系统等多个事业部，在装备制造领域实现多元化发展。

2018年上海ChinaPlas上，伊之密DP系列两板式注塑机搭载FoamPro+DecoPro隆重推向市场。该方案所用注塑机为UN1000DP-IU9000，如图2所示。该设备应用奥地利KEBA公司的操作系统。

锁模单元使用高响应伺服控制技术，开合模重复精度达±0.1mm。射胶单元，双比例闭环控制技术保证产品重量重复精度≤3‰。料管加热采用陶瓷发热圈，使用PID控温技术，控温精度±0.5℃。

伊之密“智能锁模”技术，实现模板平行度自动修正控制，实现注射压缩和二次开模等精密成型技术。本案例采用二次开模技术，行程1.00mm。

图2 伊之密UN1000DP-IU9000车间实拍

装饰铝箔（Decorative Foil）

本案例所用装饰铝箔由德国Lyondellbasell公司提供。如图3所示，装饰铝箔由柔性表层、铝质中间层和PIT（塑料界面技术）层组成。PIT层是装饰箔和塑料基体之间必需的粘结层，而柔性表层使模内刻纹成为可能。铝箔装饰层不仅赋予发动机盖良好的金属光泽，还提高制品耐久度，一定程度阻隔发动机噪音。

图3 装饰铝箔的组成

装饰铝箔总厚度是0.3mm，铝层厚度是0.2mm。装饰件能够在短时间内根据客户需求转换成木皮、TPO或纺织材料。装饰件厚度没有严格限制，保证模内刻纹清晰即可。

冲切模（Preform Tool）

冲切模同时具备冲切和冲压功能，结构如图4所示。整卷连续的装饰箔固定在冲切模之上，每次合模之前装饰箔被拉紧在冲切模和动定模之间，合模冲切成预设形状并冲压出一定表面形状。开模之前，定模侧压缩空气和动模侧真空泵启动，模具打开时铝箔固定在动模一侧。

在冲切模的底部，有一个驱动辊筒，它能在开模同时将铝箔收卷预定长度，保证下一周期的铝箔供应。如图5所示，在驱动器的作用下，有一个切断装置及时将用过的铝箔切断。铝箔冲切方案由德国GK Concept公司与伊之密合作开发。

图4 机械手转移冲切完成的铝箔

图5 定模侧一览

模内刻纹（In-mold graining）

发动机盖方案关键技术之一是模内刻纹，该技术在汽车内外饰件领域受到广泛专注。模腔表面纹理如图6所示，当熔融材料采用背注射技术注入模腔，装饰箔（铝或木材）形成相应表面纹理。模内刻纹关键点是根据注塑压力选择厚度、机械性能适中装饰箔。成品装饰箔表面纹理深浅由其硬度和注射压力等因素决定。同时，塑料基材和装饰层之间粘结是另外一个关键点。

模内刻纹技术极大地提高了制品表面质量，特别是微发泡制品。

图6 型腔表面的纹理

工艺过程（Process ）

如图7所示，冲切模和注塑模并排安装在两块模具夹板之间，然后整体固定在伊之密DP1000-IU9000注塑机上。机械手将冲切完成的铝箔转移到注塑模内，通过抽真空将铝箔固定在注塑模腔。

之后，聚合物熔体经背注射进入模腔，熔体充满模腔同时，注射压力使得装饰箔压出与模腔表面一致的颗粒纹。方案中原料是PA66+30%GF，这是一种广泛应用于微发泡领域的材料。该材料是由AKRO-PLASTIC公司提供。

本发动机盖方案还用到MuCell®微发泡注塑技术。塑化过程中，超临界流体（SCF）通过打气头被定量注入料筒内，并在螺杆作用下与塑料熔体混合扩散形成均相体系。常用超临界流体有氮气和二氧化碳。之后，此均相体系注入模腔内。均相体系进入模腔时压力下降，使其内溶解的气体析出，气泡核形成与长大。该过程与熔体冲模同步进行，最终结果是在产品内部形成均匀封闭泡孔结构。

此外，为了进一步发挥微发泡注塑工艺的潜能，本方案还配合二次开模技术。即熔体注射完成后，以较快速度移动模板使模具打开一定间隙。关键点是开模与产品发泡同步进行。如图7所示，随着模具内部气泡不断长大，塑料件厚度增加。

二次开模配合微发泡注塑工艺所得制品比同厚度实体制品减重可达30%。同时，极大地消除了产品翘曲变形，锁模力下降50%，大幅度缩短成型周期。