淺析雙色高光注塑產(chǎn)品的成型工藝和性能及在汽車行業(yè)中的應(yīng)用

趙興旺

摘 要：本文主要以“PMMA-Piano Black +ABS-G10 Black”兩種原材料粒子的搭配為例，對雙色高光注塑的汽車前后門窗框裝飾蓋板產(chǎn)品的成型工藝和性能進行分析介紹，以及淺析采用雙色高光注塑工藝成型的多種產(chǎn)品在汽車內(nèi)外飾零件中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：雙色高光注塑;PMMA/ABS;前后門窗框裝飾蓋板;汽車

1 引言

隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)制造水平的提升，以及人們對汽車外觀品質(zhì)、性能追求的不斷提高，雙色高光注塑產(chǎn)品被廣泛的應(yīng)用在汽車內(nèi)外飾產(chǎn)品中。這種先進的注塑成型方式，為汽車零部件的生產(chǎn)制造提供了全新的可能性。雙色高光注塑工藝，不僅可以實現(xiàn)在同一產(chǎn)品上呈現(xiàn)出兩種不同感知顏色的視覺美感，還可在同一個產(chǎn)品上實現(xiàn)其中一種材料呈現(xiàn)外觀品質(zhì)，另一種材料實現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)勢，從而使得產(chǎn)品在外觀品質(zhì)與結(jié)構(gòu)性能上結(jié)合互補，表現(xiàn)出卓越的綜合性能。常見的雙色高光注塑原材料粒子搭配有“PC-Red+PC-White”，“PMMA+ABS”，“PMMA+ TPE”，“ASA+PMMA”，“ASA+ EPDM”等?！半p色”原材料粒子的配對，取決于造型設(shè)計師對產(chǎn)品外觀和性能的要求，但是其配對的前提是必須能夠滿足兩種材料粒子本身性能的兩個兼容性，即為粘合相容和加工相容。其中，PMMA與ABS既是具有很好的相容性的兩種原材料，兩者的混合搭配，可以取長補短，提高的產(chǎn)品的硬度和光澤度[1]。

2 原材料的組成

2.1 PMMA材料

聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate），簡稱 PMMA。屬于長鏈高分子聚合物，主鏈為—C—C—單鍵結(jié)構(gòu)，鏈性柔軟。具有高機械強度，表面高光澤度，優(yōu)異的耐候性、耐劃擦性、耐化學(xué)性等杰出的綜合性能[2]。以PMMA為原材料注塑成型的產(chǎn)品，在汽車行業(yè)中的應(yīng)用日趨增加，被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)制造汽車內(nèi)飾儀表裝飾件，前后門窗框裝飾外板，汽車格柵裝飾件等產(chǎn)品。本文選用的PMMA原材料為PLEXIGLAS PMMA-8N Piano Black 9V022。

2.2 ABS材料

丙烯腈（A）、丁二烯（B）、苯乙烯（S）三元共聚物（Acrylonitrile Butadiene Styrene plastic），簡稱ABS 塑料。ABS性能結(jié)合了三種單體的優(yōu)越性，具有強度高、硬度大、剛性強等綜合優(yōu)異性能。同時，ABS塑料具有質(zhì)量輕、好成型、易著色等實際生產(chǎn)加工意義，故其應(yīng)用領(lǐng)域在汽車制造行業(yè)被不斷擴大。 采用ABS粒子為原材料生產(chǎn)制造的汽車儀表板骨架、門板骨架、格柵本體等汽車零部件，都充分體現(xiàn)了ABS塑料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。本文選用的ABS原材料為PRET ABS-G10 3450 Black 12378L。

2.3 其他輔助材料

德薩專用白膜、PE減震棉、塑料袋、PE紙、紙板、專用紙箱等。其中，德薩白膜是保護產(chǎn)品外觀高亮鏡面最直接、最重要的輔助材料。其種類型號的選擇是根據(jù)多項試驗驗證、長期生產(chǎn)投入和客戶實際感知體驗等質(zhì)量數(shù)據(jù)結(jié)果確定的;其成膜生產(chǎn)的最后工序是依據(jù)不同被保護產(chǎn)品的邊界數(shù)據(jù)，進行模切裁剪的，所以才被稱之為德薩專用白膜。

3 產(chǎn)品的成型工藝

常規(guī)塑料件的注塑工藝為“一定模一動?！钡囊淮沃苯映尚偷淖⑺苓^程。而PMMA+ABS雙色高亮產(chǎn)品的注塑成型工藝，被稱之為 “一定一動一旋轉(zhuǎn)”的兩次共模注塑成型?，F(xiàn)以采用“PMMA-Piano Black +ABS-G10 Black” 為原材料進行雙色高光注塑的汽車前后門窗框裝飾蓋板產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝過程為例，淺述雙色高光注塑產(chǎn)品的成型工藝過程和特點。

雙色高光注塑產(chǎn)品的成型工藝流程大致可分為3大工藝階段：前段備料階段，雙色高光注塑成型階段，后段成品處理階段。具體又可分為16道工藝程序：烘料、自動上料、一次成型（合模—ABS填充—保壓—冷卻—開模）、模具旋轉(zhuǎn)、二次成型（合模-PMMA填充-保壓-冷卻-開模）、脫模、機械手取件、流水線傳輸、產(chǎn)品首檢、激光切割、產(chǎn)品二次檢、黏貼專用保護膜、黏貼減震棉、產(chǎn)品精修、包裝、成品入庫。

3.1 前段備料階段

采用除濕干燥機對PMMA塑料粒子進行烘干，烘干溫度設(shè)定為95℃，偏差控制不超過5℃，烘干時間設(shè)置為8h，偏差控制不超過1h。采用水分檢測儀對粒子進行含水量檢測，含水量控制在≤0.02%的單位值內(nèi)。采用除濕干燥機對ABS塑料粒子進行烘干，烘干溫度設(shè)定在95℃左右，偏差控制不超過5℃，烘干時間設(shè)置為5h，偏差控制不超過0.5h。對除濕烘干后抽檢合格的PMMA和ABS塑料粒子可以進行投入注塑生產(chǎn)，上料工作使用全自動吸料系統(tǒng)無縫對接雙色Engel注塑機。

3.2 雙色高光注塑成型階段

雙色高光注塑成型，目前行業(yè)內(nèi)比較先進的制造企業(yè)，一般采用Engel雙色注塑機，本文研究分析的注塑工藝選用Engel-1700T雙色注塑機。成型工藝路流程如下：

一次成型階段ABS粒子的注塑工藝，定模溫度設(shè)置為70±2℃，動模溫度設(shè)置為80±2℃，澆口溫度設(shè)置為85±2℃，料筒溫度按照注塑機臺料筒長度分6階段逐步升溫至噴嘴位置溫度為255℃，通過外接溫控箱控制模具內(nèi)置熱流道溫度為270±5℃?；咀⑺軈?shù)設(shè)置調(diào)節(jié)完畢，待各控制點溫度升至符合設(shè)置溫度，通過注塑機合模，分五階段注射ABS熔膠至模具型腔，注塑壓力控制為70bar，保壓時間分三階段進行，從0s至0.6s至1.2s，控制不同的保壓值，總冷卻時間55S，成型周期134s，至完成第一次ABS層產(chǎn)品的成型，模具開模，模具進行自動旋轉(zhuǎn)至二次成型。

二次成型階段PMMA粒子的注塑工藝，定模溫度設(shè)置為65±2℃，動模溫度設(shè)置為80±2℃，澆口溫度設(shè)置為75℃±2℃，料筒溫度按照注塑機臺料筒長度分8階段逐步升溫至噴嘴位置溫度為270℃，熱流道溫度控制為240±10℃。通過二次合模，分七階段注射PAAN熔膠至模具型腔，注塑壓力控制為90bar，保壓時間分四階段進行，從0s至6s至18s至24s，控制不同的保壓值，總冷卻時間55s，成型周期140s，至完成第二階段PMMA層覆蓋ABS層的成型，模具開模取件。

3.3 后段成品處理階段

產(chǎn)品成型脫模后，由機械手通過壓力吸盤自動取件，投放到生產(chǎn)流水線上，轉(zhuǎn)至后端產(chǎn)品人工處理階段。由質(zhì)檢員優(yōu)先對產(chǎn)品質(zhì)量、尺寸進行首檢和隨機抽檢，確認合格后進行流轉(zhuǎn)放行，再由操作員對產(chǎn)品外觀進行100%檢驗，合格產(chǎn)品進行注塑膠口的激光切割處理，并進行貼膜、貼棉、精修、包裝、成品入庫等流水操作，過程中配合有質(zhì)檢員的首檢、巡檢、末檢等。這其中，對產(chǎn)品外觀檢驗的工序，制造廠有著極為嚴苛的外觀檢驗標(biāo)準，檢驗環(huán)境采用Audit標(biāo)準光源，通過目視檢驗方法進行檢測，對產(chǎn)品表面的劃傷、拉傷、銀光絲、飛邊、縮痕、波紋、色差等注塑缺陷問題，表現(xiàn)不光潔、有塵粒吸附等的過程管控缺陷問題，直接質(zhì)檢NG，進行產(chǎn)品隔離。

4 產(chǎn)品的綜合性能

隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車品質(zhì)性能的提升，單一原材料生產(chǎn)的產(chǎn)品，在外觀和性能等多方面，越來越不能滿足產(chǎn)品本身的綜合性能的提升。

雙色高光注塑的門窗框裝飾蓋板，與傳統(tǒng)的鈑金面黏貼裝飾黑膜相比，提升了汽車外飾的精致感，給客戶帶來了全新的、高端的、時尚的視覺體驗;比起傳統(tǒng)的嵌件注塑工藝的門窗框裝飾蓋板，雙色高光注塑又具有可靠的熔接強度，表面結(jié)合平整，平滑過渡，也體現(xiàn)了當(dāng)今時代較高的模具設(shè)計和制造技術(shù)水平。

采用PMMA+ABS雙色高光成型注塑的產(chǎn)品，從性能角度，解決了單一ABS成型產(chǎn)品的耐熱性差、光澤度不足等問題，提升了單一PMMA成型產(chǎn)品的的剛性和沖擊強度等性能。在汽車的實際生產(chǎn)過程中，通過對前后門窗框裝飾蓋板的卡槽的延伸加長，可以起到替代四門玻璃升降泥槽的金屬卡接導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)。對于這個功能性作用的體現(xiàn)，門窗框蓋板本身的強度、韌性需要有明顯的提升，而單一的PMMA材料注塑成型的前后門窗框裝飾蓋板脆性大，強度不足，需要ABS材料成型出結(jié)構(gòu)部分，以在性能上形成互補。

雙色高光注塑的成型工藝相比普通塑料件門框蓋板注塑后再噴漆的工藝，生產(chǎn)流程簡單，生產(chǎn)過程無污染，產(chǎn)品質(zhì)量及合格率得到了有效的保證，產(chǎn)品的成本也相對較低。同時，對整車外飾的造型，在整體外飾塑料件和鈑金件的噴漆工藝對比下，帶來了煥然一新的視覺享受。

5 在汽車行業(yè)中的應(yīng)用

汽車上車燈的造型，已經(jīng)被作為一款汽車的品牌或價值的象征。汽車上的前后組合大燈、高位剎車燈、倒車燈，室頂燈等等，幾乎每一個燈體上都應(yīng)用了雙色高光注塑成型工藝[3]。常見的燈殼的注塑，采用“PC-Red+PC-White”的原材料粒子搭配。

在SUV汽車中，前檔玻璃兩側(cè)的A柱裝飾板、后檔玻璃兩側(cè)的D柱裝飾板、前后門窗框的裝飾板等外飾件，越來越多的應(yīng)用了“PMMA+ABS”的雙色高光注塑工藝，其黑色高光澤度的外觀效果，強化了門窗框的整體感，推動了懸浮式車頂?shù)陌l(fā)展，為汽車整體外飾的造型，帶來了獨特的、個性化的可能性。

塑料側(cè)三角窗、進氣格柵等零件，在應(yīng)用了雙色注塑工藝成型之后，間接的推動了汽車輕量化的發(fā)展，尤其是在新能源汽車上的應(yīng)用[4]。尾門牌照裝飾條、儀表板裝飾條等零件，通過雙色注塑成型工藝，在造型上實現(xiàn)了局部透明及導(dǎo)光的功能，減少了裝車燈條的開發(fā)，為汽車外觀時尚炫酷造型及制造成本降低帶來了新的選擇。

6 結(jié)語

中國汽車的發(fā)展，勢頭迅猛，強勁有力;汽車的內(nèi)外飾產(chǎn)品的造型，日新月異，與時俱進。雙色高光注塑工藝體現(xiàn)的是科學(xué)技術(shù)的先進性與汽車制造水平的高端化，和雙色高光注塑成型工藝一樣的應(yīng)用最先進的生產(chǎn)技術(shù)制造出來的產(chǎn)品，也將會越來越多的應(yīng)用在中國汽車制造的行業(yè)中。

參考文獻：

[1]姚志光等.ABS/PMMA共混物在注塑成型加工中性能和微觀結(jié)構(gòu)的變化[J].塑料科技，2017，45（7）：66-68.

[2]張愛敏.快速熱循環(huán)注塑材料ABS/PMMA的物理改性及其成型性能研究[D].山東：山東大學(xué)，2010.

[3]PMMA在汽車行業(yè)的應(yīng)用和拓展[J].汽車工藝與材料，2008 （11）：66-70.

[4]郭雯.PMMA 有機玻璃在汽車側(cè)三角窗上的應(yīng)用研究[J].工藝材料，2013（11）：56-59.