汽车设计网论坛

 找回密码
 立即注册

QQ登录

只需一步,快速开始

用于制造顶棚内饰的隔热、吸声、防震新材料

[复制链接]
天宇 发表于 2014-8-11 23:52:32 | 显示全部楼层 |阅读模式
汽车顶棚内饰设计摘要:本文阐述了汽车顶棚内饰种类、几种安装方式,着重介绍了几种用于制造顶棚内饰的隔热、吸声、防震新材料。
1 概述
顶棚内饰是汽车整车内饰的重要组成部分,它的主要作用是提高车内的装饰性,同时顶棚内饰还可提高与车外的隔热、绝热效果;降低车内噪声,提高吸音效果;提高乘员乘坐的舒适性和安全性。由于太阳直射车顶,汽车顶部温度较高,因此顶棚内饰的耐热性和耐候性指标要求较严。

对不同档次的顶棚内饰在材料上、结构上有所不同,为提高隔音、隔热、降低噪声等效果,多采用各种纤维毡、聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫等与其他材质粘合在一起的结构作为衬垫,并与蒙皮材料(如无纺布、针织物等)通过一定的方式粘合形成一体。汽车顶棚内饰主要有两种:软顶和硬顶。汽车顶棚内饰材料的发展趋势是高强度模塑基材。

2 汽车软顶

软顶一般由面料和泡沫层用层压法或火焰法复合在一起。面料多数为无纺布机织布或PVC 膜等材料制造。泡沫层用聚氨酯或交联聚乙烯泡沫制造。面料起装饰作用,其颜色及质地要与车身内饰颜色和质地相协调。泡沫层起隔热、隔音、吸音、减振作用。

软顶的安装一般分两种:粘贴型和吊装型,用于货车、面包车和低档轿车上。

软顶的粘接有滚涂法和预涂法两种。用于滚涂法的粘接剂是氯丁橡胶,在施工现场工人手持蘸满胶的胶滚或胶刷,将胶均匀涂在顶盖的内表面上,晾置几分钟后,将软顶粘贴在指定位置上(见图1)。用于预涂法的压敏粘接剂是在生产软顶时,预涂在软顶的背衬上,用隔离纸将胶膜覆盖,以便包装和运输。在施工现场工人揭去隔离纸即可将软顶粘贴在指定位置上。哈飞6373 车软顶是采用滚涂法粘接的,哈飞6330E 车软顶是采用预涂法粘接的。其优点是操作简单,成本低。
软顶饰面的背面缝有几行吊挂用的布袋或细绳,并同时配备软顶安装用细杆,该细杆弯曲成与金属顶盖断面相似的曲线。安装时,先将细杆穿过软顶背面的布袋,再将这些细杆固定在顶盖横梁上。饰面的周边用粘接剂粘到内护板和前风窗胶条上。

其优点是质量小,成本低,但软顶与金属顶盖间隙大,占用室内空间;布袋与饰面连接处上凸,行车时软顶振颤,整体装饰效果不理想。

3 汽车硬顶

随着我国汽车工业的发展,软顶已逐渐被成型硬顶所替代。

成型硬顶主要由饰面,泡沫层和基材三层组成,利用大型成套生产设备,用热压成型法将它们复合成一个整体,成为具有一定刚性和立体形状的内饰件。

成型硬顶的安装分为粘接式与镶嵌式两种。

成型硬顶的粘接是在施工现场工人手持喷枪,直接将粘接胶均匀地喷涂在硬顶背面的粘接区域内,根据工艺要求晾置一段时间内,再粘贴在金属顶盖上。

镶嵌式安装分前、中、后及周边四部分。一般情况下,前部的安装点靠左右遮阳板和地图(驾驶员)灯固定装置实现,中部靠左右乘员把手和乘员灯安装点实现,后部则用塑料卡扣固定在顶盖后横梁上。

A 硬顶前部与车体安装(Y=0 处地图灯安装点);B 硬顶前部与车体安装(遮阳板安装点);C 硬顶
前周边与车体安装;D 硬顶中部与车体安装(用卡扣安装在顶盖横梁上);E 硬顶中部与车体安装(把手安装点);F 硬顶侧周边与车体安装;G 硬顶后周边与车体安装;成型硬顶的加工方法与使用性能主要取决于其材料性质。以往多数采用高压聚乙烯发泡材料制造。高压聚乙烯发泡材料具有无毒、质量轻、耐冲击、机械性能好、柔软性好等特点,但其成型性能差。目前,汽车顶棚采用多层材料复合成型的整体硬顶,由基材+缓冲隔热层+表皮层叠一体成型。基材可采用PU 发泡片材、PP 发泡片材、瓦楞纸、浸渍树脂的再生棉或玻璃纤维等,缓冲隔热层采用硬质聚氨酯泡沫塑料板,表皮材料主要采用织物、TPO 或PVC 膜。
下面介绍几种常用的硬顶材料。

3.1 热塑性基材

此材料经烤箱加热软化后,在常温模具中受压冷却后成型,面料可在成型前与基材复合好,也可在成型时复合面料。

3.1.1 聚苯乙烯材料

聚苯乙烯泡沫板材两面各复合上一层HIPS 后,得到的有较高刚度的复合材料。PS 基材质量轻、成本低、成型自由度高。但其隔音效果差,且热变形温度较低。另外PS 泡沫提内残余物在加热过程中生成的气体可聚集于HIPS 下,形成气泡,造成次品。

由于PS 受多种溶剂溶解,因此不利于使用溶剂型粘接剂与表皮面料粘接,它的较低软化温度也不利于使用热熔敷,而水基胶强度较低。

3.1.2 聚氨酯材料

汽车用硬质聚氨酯结构泡沫是指高密度、光滑而坚韧的外表皮与低密度泡沫芯同时形成整体的泡沫塑料。这种材料具有良好的强度与硬度,低密度泡沫芯使它保留质量轻、导热系数小等优点。

聚氨酯基材是指无纺布/玻纤/胶膜/热塑性聚氨酯泡沫/玻纤/胶膜复合成的多层复合材料。该材料的压形工艺与压形模具与PS 材料基本相同,但软化温度较PS 高,加工温度范围较PS 宽,工艺性能较稳定,压形出模后回弹和收缩率极低PU 基材由于比强度高,面密度小,耐热性好,尤其是隔音隔热效果好,已得到广泛应用。

3.1.3 聚丙烯

用于汽车顶盖内饰的聚丙烯要求具有较高的耐热性、耐划伤、耐冲击、刚性高(超高流动性——不翘曲、不变形)、耐老化性能好的特点。

3.1.4 聚丙烯蜂窝材料

聚丙烯蜂窝基材是一种中空板材,比强度大大提高,保温隔音效果改善。PP 回收再利用方便。从环保及资源再生上讲优势较大。其缺点是出模后收缩率达1.4%,且回弹较大。

3.1.5 聚丙烯/玻纤材料

用玻璃纤维填充PP 薄板。它与PP 基材压形工艺基本相同。复合面料可利用热熔敷。

3.1.6 热塑性聚烯烃弹性体TPO

TPO 作为汽车内饰表皮材料,具有以下优点:

1) 密度小,比ABS/PVC 轻量化22%~28%。
2) 不含增塑剂,不含氯元素,因此无污染。
3) 材料耐热性比ABS/PVC 好,使用温度可达130℃。
4) 耐候性、耐老化性好。
5) 有利于材料回收利用。

3.2 热固性基材

是以酚醛树脂为基材,其成型为热模压型,即将酚醛树脂、填料按比例混合后,放入高温模具中,交联固化成型。热压成型时能耗较大,而且有较刺激气味。

填料:天麻纤维、木纤维、回收的棉纤维与回收的化学纤维等。

其优点是形状稳定,耐热性好,强度高,又可以回收利用。但它的价格太高,专业投资大,成形周期较长。随着其应用前景将更广阔。

由于顶棚材料难于回收利用,因此轿车的成型硬顶考虑用PP 瓦楞板+PP 发泡片材+ TPO 层压成一体。

面包车和低档轿车的成型硬顶可采用GMT 片材冲压成型后植绒。

4 汽车顶盖内饰的隔音隔热设计

在现在的汽车设计中,安全环保是两大主要要求。噪声是公认的环保杀手。汽车行驶过程中,来自车顶的噪声主要来源于:①车外噪声声波作用于金属顶盖,激发金属顶盖振动,并向车内辐射,这种辐射强度与顶盖的隔声能力有关;②金属顶盖与硬顶之间相互颤动。

当直接从声源上治理噪声受到限制时,相对于以上两种噪声情况,在车身设计时通常采用隔声、吸声和阻尼相结合的办法降低车内噪声。对传入车内的噪声可以采用吸声处理,利用车身内饰做吸声材料,吸收辐射到其上的声能,减弱反射声能,从而降低车内噪声。

采用多孔吸声材料,其机理是当声波射到材料表面的空隙,引起空隙内空气中材料微小纤维振动,由于内摩擦和粘滞阻力,使相当一部分声能转化为热能,开孔壁吸声材料,这种材料的特点是在小孔背面保持一定的空气层,主要吸收中、低频率噪声使其产生共振而消耗能量,通常与多孔性材料配合使用,如:汽车顶盖内饰,背面常粘有泡沫或再生毡、废纺毡。

5 其它性能要求

主要指顶棚内饰材料的抗静电性、抗污染性、阻燃性等。

抗静电性非常重要,顶棚内饰必须进行防静电处理,把静电减少到最低标准,要求在使用过程中,不得产生静电作用,不允许产生起毛、起球、吸灰等现象。
对于顶棚内饰材料的阻燃性— 水平燃烧特性,国家标准中有明确的规定,内饰材料必须达到:①不燃烧;②可以燃烧,但速度不大于100mm/min,燃烧速度不适用于切割试样所形成的表面;③如果从试验计时开始,火焰在60s 内自行熄灭,且燃烧距离不大于50 mm,也认为合格;④抗污染性是指在使用过程中遇油、水的污染时,不易扩散。

6 结束语
硬顶的主要功能是装饰作用,正常使用时,虽不承受自重以外的其他应力,但因跨度较大,因而需要一定刚度,由于面积大,对车内隔音、隔热效果起到重要作用。泡沫塑料、蜂窝结构基材,具有重量轻、比强度高、导热系数低等特点,将成为发展方向。但考虑到环保及资源再生利用,热塑性材料---尤其是价格低、性能优的聚丙烯,将得到更多的应用。

回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则


( 苏ICP备13014587号-2

GMT+8, 2018-6-25 02:52 , Processed in 0.586198 second(s), 28 queries .

Powered by 汽车设计网 X3.3

© 2001-2014 汽车自由人

快速回复 返回顶部 返回列表