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金属质感的TPO首次用于汽车外饰

时间: 2011-06-26 21:17 来源: 作者: 点击:
2008 F-250 Super Duty皮卡是福特公司第一款采用低成本、环境友好的着色TPO材料用于外饰生产的汽车,据说这也是汽车工业首次采用该方法进行部件的生产。以往,采用金属质感的用于汽车部件的生产,且要保证在注射成型中不出现注射线,这对汽车制造商来说是一个挑战。

经过福特、Solvay和一级供应商Plastcoat(Decoma国际公司的分公司)等3家公司3年的共同努力,该产品被成功地推向了市场。Solvay工程塑料负责高光泽模内着色(MIC)TPO的开发,Plastcoat进行模具设计。Ford计划生产80000辆这样的汽车,将使用320000个MIC TPO轮眉。


2008 F-250 Super Duper皮卡上的轮眉是业界首次使用模内着色技术生产的高光泽金属质感的TPO部件

作为福特研究和创新中心的材料和技术部门中专门研究A级免喷涂技术的工程师,LaRon Michelle Brown介绍说,采用这种工艺生产的部件取代喷涂工艺生产的高光泽、A级表面的TPO制品,将为福特公司节约超过300万美元的费用。

据说,这种高光泽MIC TPO部件的表面美观性、耐久性、耐候性和易加工性都达到甚至超过了福特公司的要求。由于具有低成本、低VOC排放、低能耗及易回收等优点,因此福特正考虑在其他车型上也采用这种TPO轮眉,同时还将在一些外饰部件如车门覆盖层和摇杆等部件的生产中使用这种技术。

外观上的挑战

3年前,Solvay推出了其抗刮擦、抗损坏的Indure TPO系列产品。该系列产品主要用于MIC工艺,以生产高光泽或低光泽、磨砂或非磨砂的外饰件和内饰件。而此次用于Super Duty皮卡轮眉的TPO型号是X-76,其MFR为35,具有非常好的抗刮擦性、良好的硬度和抗冲击性,以及优良的加工性能,它取代了Solvay的喷涂型号D-160 TPO。


图1 被安装在钢挡泥板上的MIC TPO accent-color轮眉在光泽度上没有明显可辨识的差异

尽管新型TPO的价格比喷涂型TPO高,但是从材料、劳动力到包装运输,MIC工艺将使每辆车比以前节约10美元。Brown解释说,“MIC工艺帮助我们缩短了生产周期,喷涂工艺的免除意味着可节省一天的时间,因为喷涂需要准备、洁净并使用粘接促进剂。”

值得一提的是,MIC TPO极大地简化了涂装车体和MIC饰件之间色彩的协调性搭配工作,因为取代喷涂工艺首先遇到的挑战是颜色和A级系统光泽的匹配问题。

Solvay工程塑料的商业开发部经理Mitesh Shah表示,无论从哪个角度来看,MIC系统的颜色与喷涂体系的颜色都很难匹配,这主要取决于两个因素。首先,MIC颜料受到温度的限制,它必须满足176.7~232.2℃的TPO成型温度条件下的热稳定性要求,这与82.2~121.1℃的喷涂温度显然是不同的。另外,喷涂后将形成一层很薄的膜,只有60~80mm,其颜料含量为20%~45%。而MIC体系中的颜料含量则低于2%,并分散到较厚(2~3 mm)的介质中。

据Brown介绍,福特测量了MIC轮眉体系,60°B级光泽水平为86,而喷涂A级表面典型的20°光泽水平为93。当轮眉被安装在喷涂好的钢挡泥板上时,两种部件在光泽上几乎没有明显的差异。“起初,这种技术用在双色调搭配上是很理想的。但是我们与Solvay合作开发了高光泽金属质感的TPO,用于车体侧面成型部件和饰件上。”

Shah补充道,MIC制品的外观是由材料和模具的表面质量决定的。在对模具表面适当抛光的前提下,无论是亮银色还是黑色的Solvay的MIC树脂,都满足了福特公司的WSS-M2P181-B喷涂性能规范QMS目标值的要求。针对2008 F-250,该公司还开发了3种颜色:Pueblo金、阴影灰和金属银,Solvay还将为2009 F-250开发更多的颜色。

MIC TPO部件的另一个优势是具有更好的外观一致性,而喷涂制品可能会引起油漆皱皮、漆膜厚度不合适以及污染等问题。

耐久性和耐候性

新材料的开发,如Indure X-76 TPO显著降低了喷涂制品和MIC制品表面耐久性的差异。根据Brown的说法,X-76在抗刮擦和破裂性能以及耐候性上已经超过了喷涂TPO制品。

为检验MIC制品表面的耐久性,对安装有MIC制品的一款福特汽车进行了60次清洗,结果MIC制品保持了超过90%的光泽度,满足了视觉上的要求。

将MIC制品放置在Atlas氙弧老化试验机下,通过与喷涂制品比较,MIC TPO 的UV稳定性得到了证实。在Solvay工程聚合物和福特的中心实验室中,按SAE J1960标准进行的试验表明,5500h以后,MIC TPO与喷涂TPO的颜色改变类似。

工艺和模具

要生产与喷涂制品具有一样表面外观和光泽度的MIC TPO制品,需要开发新式模具以及适应范围更广的加工工艺,其中减少流动线和熔接线是最大的挑战。一般,可以根据两条熔体流融合在一起前相距的距离来控制熔接线的产生,这可以通过改变浇口的设计和位置以及改变熔体的流动性而得到实现。

Plastcoat公司的项目经理Dean Comeau介绍说,该公司的设计团队与模具制造商——位于多伦多的Accurate Mould公司共同设计模具,并开发出了适合于金属质感TPO的浇口。“虽然加工窗口是标准的,但是充模和控制流体与以往是不同的,这种浇口可以避免金属片层不致翻滚而使金属效果不一致。”Comeau介绍说。

成型前后轮眉需要2副模具,每副模具有1或者2个型腔。这些标准模具每个型腔内部都经过了高度抛光。模具使用Synventive的热流道系统,易于进行颜色的转换并减少了经常性的清洗。

福特及其合作伙伴宣布,MIC TPO系统优于其他可替代喷涂的方案,如模内贴膜系统。特别是MIC工艺能够一步生产出一个部件,而模内贴膜系统需要多步才能完成生产,因此会产生更多的废料和不合格产品。共注射成型使MIC的废料回收成为可能,从而降低了消耗,避免了浪费。

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