聚氨酯硬泡儀表臺在新能源客車上的應用

王鵬

聚氨酯硬泡儀表臺在新能源客車上的應用

王鵬

（北京北方華德尼奧普蘭客車股份有限公司，北京 100072）

隨著新能源汽車的快速發(fā)展，政府和公眾對汽車的安全性，阻燃性能有了越來越高的要求。同時，近幾年不斷出現(xiàn)的公交客車自燃、燃燒事故也促使相關(guān)政府部門、行業(yè)協(xié)會出臺了更高的汽車內(nèi)飾材料的燃燒特性標準。隨著《汽車內(nèi)飾材料的燃燒特性》GB8410-2016和《營運客車內(nèi)飾材料阻燃特性》JT/T 1095-2016 的發(fā)布，以及客戶對汽車內(nèi)部氣味的要求越來越高，對汽車內(nèi)飾材料的燃燒特性及氣味排放提出的更高的要求。而傳統(tǒng)的汽車內(nèi)飾材料在燃燒特性及氣味排放方面已經(jīng)遠遠達不到相關(guān)標準和市場的要求。根據(jù)目前國內(nèi)相關(guān)內(nèi)飾材料的研發(fā)和材料的應用，我們選取了聚氨酯硬泡工藝作為新款儀表臺開發(fā)的主要方向，并經(jīng)過反復試驗、試制，成功開發(fā)出了適合北方客車新能源公交系列的新款聚氨酯硬泡儀表臺。

新能源；客車；聚氨酯硬泡；儀表臺

1 引言

本文主要介紹了適合新能源公交系列的聚氨酯硬泡儀表臺的開發(fā)和應用，為解決新能源客車在輕量化、內(nèi)飾阻燃性能、環(huán)保要求等提供在儀表臺加工工藝上的一種新的解決方案。

2 目前國內(nèi)儀表臺應用情況

目前國內(nèi)新能源及傳統(tǒng)客車采用的儀表臺產(chǎn)品多為吸塑成型、聚氨酯軟泡或者投入較大的注塑產(chǎn)品，以上幾種工藝各有優(yōu)缺點。首先用量最大的聚氨酯軟泡由于采取玻璃鋼內(nèi)骨架+軟泡夾層+表皮的方式，其手感較好，成型容易，廢品率較低，缺點也同樣明顯，由于玻璃鋼內(nèi)骨架的存在，氣味較大，重量較重，并且對玻璃鋼骨架的阻燃要求很高。造成成本相對降低不下來。吸塑材料的儀表臺成型快，適合大量生產(chǎn)，但是對模具、原材料要求很高，隨著《營運客車內(nèi)飾材料阻燃特性》JT/T 1095-2016的發(fā)布，阻燃性能的提升，原材料勢必在成本上有很大的提升。注塑儀表臺模具投入太大，無法適合批量較小的公交車產(chǎn)品上。

3 國內(nèi)外硬泡儀表臺的應用情況

聚氨酯硬泡[1]，是由硬泡聚醚多元醇(聚氨酯硬泡組合聚醚又稱白料)，與聚合MDI(又稱黑料)反應制備的。因其具有良好的保溫、尺寸穩(wěn)定性及優(yōu)良的阻燃特性，同時適中的密度和極佳的強度，在建筑外墻、冰箱、冷庫、太陽能燈領(lǐng)域應用廣泛。在汽車內(nèi)飾領(lǐng)域，國內(nèi)外主要的幾家聚氨酯材料生產(chǎn)公司都在乘用車領(lǐng)域有廣泛的應用，其中，國外的有BASF、Covestro、DowDuPont等公司，國內(nèi)的主要有萬華化學、長華化學、國都化工、佳化化學等公司。這些國內(nèi)外公司的產(chǎn)品主要應用在汽車內(nèi)飾、儀表臺、頂棚等方面，乘用車領(lǐng)域聚氨酯發(fā)泡的應用已經(jīng)十分廣泛。德國客車行業(yè)聚氨酯硬泡工藝的使用比較早，上世紀80年代就已經(jīng)開始應用，在我國早期與國外公司合作的客車企業(yè)中，尼奧普蘭系列車型就已經(jīng)大批量采用聚氨酯硬泡的儀表臺。但是由于國內(nèi)的條件限制，國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)和應用一直拖到2000年左右才開始探索應用。經(jīng)過10多年的摸索和實驗，2010年前后，國內(nèi)客車行業(yè)才開始大批量使用。目前、國內(nèi)主要的客車企業(yè)，如宇通、金龍、中通等企業(yè)，在批量較大的新能源客車儀表臺的應用上，已經(jīng)將性能和造型更為優(yōu)良的硬泡儀表臺列為首選。

4 我公司硬泡儀表臺的開發(fā)和應用

北京北方華德尼奧普蘭有限公司是國內(nèi)最早的與德國尼奧普蘭有限公司合作的合資企業(yè)，公司一直以高端公路旅游客車為主。公司2015年開始進入新能源汽車領(lǐng)域，根據(jù)公司的規(guī)劃及開發(fā)計劃，新能源公交客車內(nèi)飾采用聚氨酯硬泡的儀表臺，經(jīng)造型設計、樣品試裝、小批量應用，到批量上線，形成全新的公交系列儀表臺產(chǎn)品。

儀表臺造型是整車內(nèi)飾的主要亮點，經(jīng)技術(shù)部門的反復修改，最終儀表臺定型見圖1：

圖1 儀表臺定型圖

5 項目開發(fā)流程

造型確認→泥模制作→玻璃鋼樣品制作→試裝調(diào)整→模具開發(fā)→樣品試制試裝→批量生產(chǎn)

方案效果完成后，泥模的制作是從平面轉(zhuǎn)化為立體效果的重要步驟，不僅要充分考慮儀表臺外觀效果，還要兼顧人機工程、加工工藝的可實現(xiàn)性，進過反復修改評審，最終確定儀表臺造型、分型部位、表盤面板分割方式。完成泥模造型后，可進行翻模制作玻璃鋼樣品進行樣車試裝，確定試裝尺寸，調(diào)整模型，制作相關(guān)模具。

6 儀表臺加工工藝簡介

該款儀表臺采取改進硬泡加工工藝，發(fā)泡設備見圖2，在吸收國外技術(shù)的同時，進行了創(chuàng)新，特別是在輕量化方面，改變了傳統(tǒng)的短玻纖與AB料預混，采取了長玻纖+發(fā)泡料+表皮的生產(chǎn)工藝，整個產(chǎn)品相比國外傳統(tǒng)的硬泡工藝降重約20%，同時產(chǎn)品強度沒有發(fā)生明顯的降低。

本項目共開發(fā)模具14套，其中表皮預成型模具3套，成型設備見圖3，發(fā)泡成型模具3套，發(fā)泡模具見圖4，其余面板及門件模具9套。吸塑成型模具采取環(huán)氧樹脂+玻璃鋼制作，發(fā)泡成型模具采取鋼板骨架+環(huán)氧樹脂+玻璃鋼制作，保證5000套的使用壽命。

圖2 發(fā)泡設備

圖3 表皮真空成型設備

圖4 發(fā)泡模具

該儀表臺的加工包括兩個成型過程：

（1）表皮成型及發(fā)泡成型，其中表皮成型工藝較為簡單，需要注意的是表皮原材料的選擇和加熱溫度，原材料不僅要求表面質(zhì)量，還要對其拉伸性能、耐熱性能有嚴格的要求。表皮的加工工藝如下：

表皮加熱→吸塑成型→裁剪待用

（2）發(fā)泡成型：

啟模初裁后的產(chǎn)品經(jīng)過切割打磨后就可進入附件裝配工段。附件裝配主要為相關(guān)門件、儀表面板、連接件的裝配。在發(fā)泡成型過程中，需對連接部位進行預埋加強板，以保證連接部位的強度。

其中，表皮成型過程中需要注意的是加熱的溫度、時間和成型時的真空度，加熱溫度、時間不夠會造成成型效果不好，加熱溫度過高、時間過長會造成表皮表面熔融，與模具粘連，無法成型，經(jīng)過不斷的試驗和摸索，根據(jù)環(huán)境溫度的不同，夏季，加熱溫度不宜高于300度，加熱時間控制在8-10分鐘；冬季環(huán)境溫度較低，加熱溫度可適當調(diào)整到320-330度，加熱時間12分鐘，方可保證表皮成型的效果。

發(fā)泡成型為本工藝中最為重要的環(huán)節(jié)，表皮鋪設要求必須與凹模完全貼附，由于表皮成型后會出現(xiàn)微量的收縮，因此在此過程中需對表皮局部表面進行加熱，以保證表皮與模具的完全貼附，表皮鋪設過程中需配合真空泵對表皮進行固定。長玻纖為特殊加工的經(jīng)緯玻纖，普通玻纖布由于其加工方式不同，無法保證發(fā)泡料的滲透。長玻纖鋪設必須考慮發(fā)泡料的流動性，在不易流動的位置玻纖可適當斷開。發(fā)泡成型中最為重要的環(huán)節(jié)為打料過程，也是整個加工工藝最有技術(shù)含量的過程，整個打料時間必須控制在8-10s，時間過長會造成先打的預混料膨脹硬化，無法合模；時間過短會造成發(fā)泡料集中，無法充滿整個模具。

合模保壓時間根據(jù)環(huán)境溫度和加熱溫度進行適應性調(diào)整。通過反復調(diào)試，夏季在進行前5模的加工時，加熱器預先開啟，模內(nèi)溫度不超過60度，保壓時間8分鐘，5模后，加熱器關(guān)閉，保壓時間不變。冬季溫度較低，要求加熱器預先開啟，模內(nèi)溫度不得超過過60度，保壓時間8-10分鐘。合模保壓時間的控制決定產(chǎn)品內(nèi)表面的質(zhì)量，時間不足，發(fā)泡料未完全固化，會造成發(fā)泡料粘接在上模表面，影響模具的使用和后期產(chǎn)品的加工；合模保壓時間過久，模內(nèi)溫度降低，產(chǎn)品收縮，上下模分離困難，嚴重時會造成產(chǎn)品完全收縮貼合到上模表面，造成成品報廢。合模液壓要求壓力8-8.5MP，壓力過高或過低都會影響產(chǎn)品表面的質(zhì)量。

產(chǎn)品從模具中取出后經(jīng)過切割打磨進入裝配階段，主要為發(fā)泡主體與下?lián)醢暹B接，附件安裝，面板固定，門件安裝等部分工作。裝配時需注意零部件表面的防護，避免人為的劃傷造成的產(chǎn)品表面質(zhì)量缺陷。

該儀表臺在開發(fā)中充分考慮了系列化、通用化、標準化的“三化”要去，通過后期的加工，可使本產(chǎn)品通用公司8-12米系列公交車型。同時，為了適應公交公司各種各樣的配置需求，相關(guān)功能件安裝的面板采取了組合式模具，可根據(jù)配置不同隨時調(diào)整模具狀態(tài)，達到滿足客戶需求的最終目標。

開發(fā)完成后，經(jīng)相關(guān)檢測機構(gòu)檢測，阻燃等級達到A0級，完全滿足GB 8410及JT/T 1095關(guān)于汽車內(nèi)飾和儀表臺的阻燃要求，同時，由于采用了水性發(fā)泡劑，產(chǎn)品無異味，無甲醛排放，兼顧了美觀實用與凈化車內(nèi)氣味的目的。裝配完成后的儀表臺產(chǎn)品凈重22Kg,相比同類型的軟泡儀表臺，產(chǎn)品減重約20%，見圖5。

圖5 燃燒性能檢驗報告

自2016年該產(chǎn)品開發(fā)完成后，已經(jīng)批量應用在北京、長春等訂單項目上，取得了良好的經(jīng)濟社會效益。

7 結(jié)束語

新能源客車是我國在目前及未來發(fā)展的方向，適合新能源客車的內(nèi)飾材料、裝飾材料會隨著相關(guān)技術(shù)、工藝的不斷開發(fā)改進而不斷提升，聚氨酯硬泡儀表臺[2]僅僅是其中一個方面，相信隨著行業(yè)和公司的不斷進步，會有越來越多的新材料、新工藝應用到我們的新能源客車上。

[1] 曹莉,肖令平.阻燃聚氨酯硬泡的研究進展.[J]塑料助劑2014年第1期.

[2] 朱俊.聚氨酯發(fā)泡技術(shù)應用及發(fā)展趨勢,[J]化學工業(yè).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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王鵬（1978-），工程師，就職于北京北方華德尼奧普蘭客車股份有限公司技術(shù)中心，主要研究方向：車身總體方案設計。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.14.011