聚氨酯硬泡仪表台在新能源客车上的应用

王鹏

聚氨酯硬泡仪表台在新能源客车上的应用

王鹏

（北京北方华德尼奥普兰客车股份有限公司，北京 100072）

随着新能源汽车的快速发展，政府和公众对汽车的安全性，阻燃性能有了越来越高的要求。同时，近几年不断出现的公交客车自燃、燃烧事故也促使相关政府部门、行业协会出台了更高的汽车内饰材料的燃烧特性标准。随着《汽车内饰材料的燃烧特性》GB8410-2016和《营运客车内饰材料阻燃特性》JT/T 1095-2016 的发布，以及客户对汽车内部气味的要求越来越高，对汽车内饰材料的燃烧特性及气味排放提出的更高的要求。而传统的汽车内饰材料在燃烧特性及气味排放方面已经远远达不到相关标准和市场的要求。根据目前国内相关内饰材料的研发和材料的应用，我们选取了聚氨酯硬泡工艺作为新款仪表台开发的主要方向，并经过反复试验、试制，成功开发出了适合北方客车新能源公交系列的新款聚氨酯硬泡仪表台。

新能源；客车；聚氨酯硬泡；仪表台

1 引言

本文主要介绍了适合新能源公交系列的聚氨酯硬泡仪表台的开发和应用，为解决新能源客车在轻量化、内饰阻燃性能、环保要求等提供在仪表台加工工艺上的一种新的解决方案。

2 目前国内仪表台应用情况

目前国内新能源及传统客车采用的仪表台产品多为吸塑成型、聚氨酯软泡或者投入较大的注塑产品，以上几种工艺各有优缺点。首先用量最大的聚氨酯软泡由于采取玻璃钢内骨架+软泡夹层+表皮的方式，其手感较好，成型容易，废品率较低，缺点也同样明显，由于玻璃钢内骨架的存在，气味较大，重量较重，并且对玻璃钢骨架的阻燃要求很高。造成成本相对降低不下来。吸塑材料的仪表台成型快，适合大量生产，但是对模具、原材料要求很高，随着《营运客车内饰材料阻燃特性》JT/T 1095-2016的发布，阻燃性能的提升，原材料势必在成本上有很大的提升。注塑仪表台模具投入太大，无法适合批量较小的公交车产品上。

3 国内外硬泡仪表台的应用情况

聚氨酯硬泡[1]，是由硬泡聚醚多元醇(聚氨酯硬泡组合聚醚又称白料)，与聚合MDI(又称黑料)反应制备的。因其具有良好的保温、尺寸稳定性及优良的阻燃特性，同时适中的密度和极佳的强度，在建筑外墙、冰箱、冷库、太阳能灯领域应用广泛。在汽车内饰领域，国内外主要的几家聚氨酯材料生产公司都在乘用车领域有广泛的应用，其中，国外的有BASF、Covestro、DowDuPont等公司，国内的主要有万华化学、长华化学、国都化工、佳化化学等公司。这些国内外公司的产品主要应用在汽车内饰、仪表台、顶棚等方面，乘用车领域聚氨酯发泡的应用已经十分广泛。德国客车行业聚氨酯硬泡工艺的使用比较早，上世纪80年代就已经开始应用，在我国早期与国外公司合作的客车企业中，尼奥普兰系列车型就已经大批量采用聚氨酯硬泡的仪表台。但是由于国内的条件限制，国内相关产品的研发和应用一直拖到2000年左右才开始探索应用。经过10多年的摸索和实验，2010年前后，国内客车行业才开始大批量使用。目前、国内主要的客车企业，如宇通、金龙、中通等企业，在批量较大的新能源客车仪表台的应用上，已经将性能和造型更为优良的硬泡仪表台列为首选。

4 我公司硬泡仪表台的开发和应用

北京北方华德尼奥普兰有限公司是国内最早的与德国尼奥普兰有限公司合作的合资企业，公司一直以高端公路旅游客车为主。公司2015年开始进入新能源汽车领域，根据公司的规划及开发计划，新能源公交客车内饰采用聚氨酯硬泡的仪表台，经造型设计、样品试装、小批量应用，到批量上线，形成全新的公交系列仪表台产品。

仪表台造型是整车内饰的主要亮点，经技术部门的反复修改，最终仪表台定型见图1：

图1 仪表台定型图

5 项目开发流程

造型确认→泥模制作→玻璃钢样品制作→试装调整→模具开发→样品试制试装→批量生产

方案效果完成后，泥模的制作是从平面转化为立体效果的重要步骤，不仅要充分考虑仪表台外观效果，还要兼顾人机工程、加工工艺的可实现性，进过反复修改评审，最终确定仪表台造型、分型部位、表盘面板分割方式。完成泥模造型后，可进行翻模制作玻璃钢样品进行样车试装，确定试装尺寸，调整模型，制作相关模具。

6 仪表台加工工艺简介

该款仪表台采取改进硬泡加工工艺，发泡设备见图2，在吸收国外技术的同时，进行了创新，特别是在轻量化方面，改变了传统的短玻纤与AB料预混，采取了长玻纤+发泡料+表皮的生产工艺，整个产品相比国外传统的硬泡工艺降重约20%，同时产品强度没有发生明显的降低。

本项目共开发模具14套，其中表皮预成型模具3套，成型设备见图3，发泡成型模具3套，发泡模具见图4，其余面板及门件模具9套。吸塑成型模具采取环氧树脂+玻璃钢制作，发泡成型模具采取钢板骨架+环氧树脂+玻璃钢制作，保证5000套的使用寿命。

图2 发泡设备

图3 表皮真空成型设备

图4 发泡模具

该仪表台的加工包括两个成型过程：

（1）表皮成型及发泡成型，其中表皮成型工艺较为简单，需要注意的是表皮原材料的选择和加热温度，原材料不仅要求表面质量，还要对其拉伸性能、耐热性能有严格的要求。表皮的加工工艺如下：

表皮加热→吸塑成型→裁剪待用

（2）发泡成型：

启模初裁后的产品经过切割打磨后就可进入附件装配工段。附件装配主要为相关门件、仪表面板、连接件的装配。在发泡成型过程中，需对连接部位进行预埋加强板，以保证连接部位的强度。

其中，表皮成型过程中需要注意的是加热的温度、时间和成型时的真空度，加热温度、时间不够会造成成型效果不好，加热温度过高、时间过长会造成表皮表面熔融，与模具粘连，无法成型，经过不断的试验和摸索，根据环境温度的不同，夏季，加热温度不宜高于300度，加热时间控制在8-10分钟；冬季环境温度较低，加热温度可适当调整到320-330度，加热时间12分钟，方可保证表皮成型的效果。

发泡成型为本工艺中最为重要的环节，表皮铺设要求必须与凹模完全贴附，由于表皮成型后会出现微量的收缩，因此在此过程中需对表皮局部表面进行加热，以保证表皮与模具的完全贴附，表皮铺设过程中需配合真空泵对表皮进行固定。长玻纤为特殊加工的经纬玻纤，普通玻纤布由于其加工方式不同，无法保证发泡料的渗透。长玻纤铺设必须考虑发泡料的流动性，在不易流动的位置玻纤可适当断开。发泡成型中最为重要的环节为打料过程，也是整个加工工艺最有技术含量的过程，整个打料时间必须控制在8-10s，时间过长会造成先打的预混料膨胀硬化，无法合模；时间过短会造成发泡料集中，无法充满整个模具。

合模保压时间根据环境温度和加热温度进行适应性调整。通过反复调试，夏季在进行前5模的加工时，加热器预先开启，模内温度不超过60度，保压时间8分钟，5模后，加热器关闭，保压时间不变。冬季温度较低，要求加热器预先开启，模内温度不得超过过60度，保压时间8-10分钟。合模保压时间的控制决定产品内表面的质量，时间不足，发泡料未完全固化，会造成发泡料粘接在上模表面，影响模具的使用和后期产品的加工；合模保压时间过久，模内温度降低，产品收缩，上下模分离困难，严重时会造成产品完全收缩贴合到上模表面，造成成品报废。合模液压要求压力8-8.5MP，压力过高或过低都会影响产品表面的质量。

产品从模具中取出后经过切割打磨进入装配阶段，主要为发泡主体与下挡板连接，附件安装，面板固定，门件安装等部分工作。装配时需注意零部件表面的防护，避免人为的划伤造成的产品表面质量缺陷。

该仪表台在开发中充分考虑了系列化、通用化、标准化的“三化”要去，通过后期的加工，可使本产品通用公司8-12米系列公交车型。同时，为了适应公交公司各种各样的配置需求，相关功能件安装的面板采取了组合式模具，可根据配置不同随时调整模具状态，达到满足客户需求的最终目标。

开发完成后，经相关检测机构检测，阻燃等级达到A0级，完全满足GB 8410及JT/T 1095关于汽车内饰和仪表台的阻燃要求，同时，由于采用了水性发泡剂，产品无异味，无甲醛排放，兼顾了美观实用与净化车内气味的目的。装配完成后的仪表台产品净重22Kg,相比同类型的软泡仪表台，产品减重约20%，见图5。

图5 燃烧性能检验报告

自2016年该产品开发完成后，已经批量应用在北京、长春等订单项目上，取得了良好的经济社会效益。

7 结束语

新能源客车是我国在目前及未来发展的方向，适合新能源客车的内饰材料、装饰材料会随着相关技术、工艺的不断开发改进而不断提升，聚氨酯硬泡仪表台[2]仅仅是其中一个方面，相信随着行业和公司的不断进步，会有越来越多的新材料、新工艺应用到我们的新能源客车上。

[1] 曹莉,肖令平.阻燃聚氨酯硬泡的研究进展.[J]塑料助剂2014年第1期.

[2] 朱俊.聚氨酯发泡技术应用及发展趋势,[J]化学工业.2015年5月第31卷第5期.

Application of Polyurethane Hard Bubble Dashboard on New Energy Passenger Car

Wang Peng

（Beijing North huade neoplan Bus Co., Ltd, Beijing 100072）

With the rapid development of new energy vehicles, the government and the public have higher and higher requirements for the safety and flame retardant performance of automobiles. At the same time, in recent years, the spontaneous combustion and combustion accidents of bus buses have also prompted relevant government departments and industry associations to issue higher standards for the combustion characteristics of automotive interior materials. With the release of "Combustion Characteristics of Vehicle Interior Materials" GB8410-2016 and "Combustion Retardability Charac -teristics of Passenger Car Interior Materials" JT/T 1095-2016, and customers 'requirements for internal odors are increa -sing. Higher requirements for combustion characteristics and odour emission of automotive interior materials. The traditional automotive interior materials in terms of combustion characteristics and odor emissions have fallen far short of the relevant standards and market requirements. According to the research and development of domestic interior materials and the application of materials, we selected polyurethane hard bubble technology as the main direction of the development of the new dashboard, and after repeated trials and trials, successfully developed a new polyurethane hard bubble dashbo -ard suitable for the new energy bus series of northern passenger cars.

New energy; passenger car; Polyurethane hard bubbles; Dashboard

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1671-7988(2019)14-34-03

U469.7

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王鹏（1978-），工程师，就职于北京北方华德尼奥普兰客车股份有限公司技术中心，主要研究方向：车身总体方案设计。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.14.011