可调节车内温度的汽车内饰件复合材料的选型与分析

冯丙寅，杨华旺，马建伟，陈嘉赓

（1.邢台职业技术学院，河北 邢台 054035；2.邢台华威汽车内饰有限公司，河北 威县 054700；3.河北省汽车内饰技术创新中心，河北 威县 054700）

1 引言

据公安部统计，截至2020年9月，全国机动车保有量达3.65亿辆，其中汽车2.75亿辆；机动车驾驶人4.5亿人，其中汽车驾驶人 4.1亿人。汽车内饰设计是汽车设计的重要组成部分之一，内饰设计更加重视人性化设计以及情绪化设计以提升用户体验，而舒适度和质感也是构成用户体验的重要因素[1]。汽车的高速发展为汽车用纺织材料的发展提供了契机[2]。汽车内饰则是汽车制造中十分重要的一部分，内饰材料的选择会提供给乘车人员不同的乘坐感受和体验[3]。现如今，汽车行业在飞速发展，汽车的市场在日益进步，汽车内饰材料也在逐步提升，汽车内饰已经迈向数字化、安全化、科技化和环保化这四个方面发展[4]。

有必要控制车辆的内部热环境并确保安全[5]。传统的汽车顶棚不能够自动置换汽车内部的温度，当汽车室内温度较高时，尤其 MPV及轻客车型车体空间大，人们进入车内时容易气闷，且传统的汽车降低温度耗能过高，污染环境，因此我们对此做出改进，提出一种可调节车内温度的汽车顶棚。另一点传统的MPV及轻客车顶棚一般采用麻板或PU板，这两种板材容易受潮霉变，韧性差等，使用寿命短。为解决现有技术存在不能够自动置换汽车内部的温度和降低温度耗能过高的缺陷，本文提出一种可调节车内温度的汽车顶棚。通过顶棚上设置出风口及背部安装风道采用风机抽取引流方式，使得内部的较高温度的空气可以快速被抽离车内，降低汽车室内温度，降低汽车的能耗，降低污染环境。另一方面此顶棚采用玻纤板为基材，此板材韧性强、不吸潮、使用寿命长，是一种新型的车用材料。

2 复合材料的选型

通过先期调研与现状分析，在研发工作中首先确定可调节车内温度的汽车顶棚性能参数，其次原材料PVC革、板材关键参数的确定，热压成型过程参数等技术性问题作为主要技术攻破方向。

2.1 在研发工程中材料出现的主要问题及对策

（1）板材表层胶的选用，要符合环保、燃烧特性、粘贴牢固、不能分层等要求。最终经试验选择 PVC面胶粉 150克/m2、无纺布面胶粉80克/m2、PVC胶膜120克/m2、无纺布面胶膜90克/m2作为最为理想的成型粘贴层，其材料环保、无味、成型后牢固。

（2）PP玻纤板+胶膜、PP玻纤板+胶粉两种材质在加温时间、加压、冷却方式，加热温度不适会造成胶不完全融化，加压过大或过小会造成占贴不牢或透胶；经试验我们自制油加温烤箱采用双进双出的进油方式使材料均匀受热，这样解决了板材加热均匀的问题。

（3）安装附件时的采用风道材质和粘贴胶的选择，风道表面的材质及成型直接影响风道内的风速，粘贴胶直接影响风道的密封性、气味性，经试验风道我们采用 PE吹塑风道和光面PVC+PP玻纤板风道，这样保证风速在风道内损失最低；附件粘贴胶选择颗粒热熔胶，粘贴牢固且无挥发性气味。

2.2 对基材板材的研究

通过调查材料厂家对比材料性能，在PU板、麻纤板和玻纤板的性能上的区别如表1所示。

表1 PU板、麻纤板和玻纤板的性能上的区别

综合分析PU板、麻纤板、PP玻纤板和ABS板等四种材料的燃烧特性、剥离强度、硬度、气味、成型表面和防霉效果等六种特性性能上的区别，最终选择 PP玻纤板作为基材。

2.3 对表层面料的研究

通过调查材料厂家对比材料性能，在无纺布、PVC面（底部120克布）和针织布的性能上的区别如表2所示。

表2 无纺布、PVC面（底部120克布）和针织布的性能上的区别

综合分析无纺布、无纺布（240克加表层胶）PVC面（底部120克布）、PVC面（底部200克布）和针织布等四种材料在燃烧特性、拉伸特性、耐磨摩擦、气味、成型表面和清洁度等六种特性上的区别，最终选择PVC面（底部120克布）为面料、无纺布（240克加表层胶）两种材质可为面层。

2.4 对粘合胶的研究

通过调查材料厂家对比材料性能，在无纺布（240克加表层胶）+玻纤板、PVC面（底部120克布）+玻纤板两种复合材质粘贴情况性能上的区别如表3所示。

表3 在无纺布（240克加表层胶）+玻纤板和PVC面（底部120克布）+玻纤板两种复合材质粘贴情况性能上的区别

综合分析无纺布（240克加表层胶）+玻纤板粘贴情况和PVC面（底部120克布）+玻纤板粘贴情况等两种材料在胶膜 80克、胶膜100克、胶膜120克、胶粉100克、胶粉120克和胶粉150克等六种情况下复合材质粘贴情况性能上的区别，最终选择无纺布（240克加表层胶）+玻纤板用胶粉板时胶粉100克、胶膜板时胶膜120克；PVC面（底部120克布）+玻纤板用胶粉板时胶粉150克、胶膜板时胶膜120克。

3 复合材料的分析

热压成型工艺的实验及数据热压成型也称模压成型。成型时将 PP玻纤板材或片材夹持起来，放在油加温烤箱内加热，当加热到软化温度时，将板材拿出放到液压机的模具上将其与挂置好的顶棚面料压合，冷却后定型成为制品。热压成型生产设备简单，效率高，模具结构单、效率高，能加工大尺寸的顶棚内饰件，生产成本低。

顶棚生产过程中主要参数研究：研究顶棚材料的规格及性能参数在生产过程中的变化；主要设备参数的研究确定；材料、加工费用、运费等生产成本的研究分析，达到节约成本、保证利润空间为最终目的。

3.1 经常出现的问题

（1）产品合泡（材料分层）

①压机压力小。②板材加温火候不到，板生。③板材加温过度，板糊。④板或布上有杂质。⑤保压时间短。⑥板材胶量小或局部无胶。

（2）产品表面划伤

①挂布时划伤。②压制成型，起模时划伤。③放置过程中划伤。④冲孔时，冲子不小心脱落刀尖无意中划伤。⑤转运过程中划伤。

（3）产品表面不平

①板材不平。（胶块，密度大）。②布有杂质。③模具掉料，表面凹凸不平。④孔垫压入产品中，产品表面不平。

（4）板材烤焦

①加热时间过长。②挂料筛不平，加温料下垂，造成板局部糊。③板材胶量小，或有杂质， 或局部密度大。

（5）水切孔位不正

①垫板不平。②冲子放偏。③垫板放不到位。④时间紧张，手里着忙，造成孔冲偏⑤孔垫不清晰。⑥定位孔没冲正，导致水切孔偏。⑦产品变形，放置时间过长⑧水切胎具上夹具不齐全。⑨水切时，水切产品没有放到位。⑩漏冲定位孔，或毛边没割到位。

针对选定的基材、面层和粘合胶材料进行热压成型试验，得出了符合要求的可供选择的复合汽车内饰件的多种材料选项如图1所示。

将选定的基材、面层和粘合胶材料的内饰件与方案设定的指标与试验结果对比如下表 4，可见对可调节车内温度的汽车内饰件复合材料的选型满足设定指标，达到预期要求。

图1 汽车内饰热压成型试验结果分析

表4 方案设定指标与试验数据情况

4 结论

本文针对汽车内饰件目前存在的问题进行了分析，并对现有的汽车内饰件的复合材料进行了选型。然后对汽车内饰件复合材料的参数进行分析，得出合理汽车内饰材料的特性曲线。主要结论如下：

（1）最终选择PP玻纤板作为基材，选择PVC面（底部120克布）为面料、无纺布（240克加表层胶）两种材质可为面层，粘合胶最终选择无纺布（240克加表层胶）+玻纤板用胶粉板时胶粉100克、胶膜板时胶膜120克；PVC面（底部120克布）+玻纤板用胶粉板时胶粉150克、胶膜板时胶膜120克；

（2）针对选定的基材、面层和粘合胶材料进行热压成型试验，得出了可供选择的复合汽车内饰件的多种选项，如图1所示。

结果表明，选择的汽车内饰复合材料符合汽车使用要求指标，其性能经济可靠，为商务车、MPV小型客车和商用车等车型等汽车内饰材料的选型和分析提供了理论指导和数据支持。