免喷涂热塑性弹性体在汽车安全气囊罩盖上的应用.pdf
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1、82022/04热点话题Hot Topic 车用塑料免喷涂热塑性弹性体在汽车安全气囊罩盖上的应用凭借良好的低温韧性、环保性和易加工性,近年来,免喷涂热塑性弹性体日益受到汽车整车厂的重视,在汽车安全气囊罩盖上有着良好的应用前景。本文以转向盘安全气囊罩盖为例,介绍免喷涂安全气囊罩盖与传统安全气囊罩盖相比,在材料选择、部件设计和模具设计上的差异。文/东风汽车集团有限公司技术中心 谢德钰 熊芬 付丹 张旭 李彬安全气囊是汽车的重要防护装置,它在碰撞中通过快速充气弹出气囊,以在乘员与部件之间形成缓冲保护屏障,减轻乘员承受的二次碰撞力,达到保护乘员的目的。安全气囊一般分布在转向盘、乘客侧仪表位置、立柱与顶
2、棚搭接位置以及座椅侧翼,对材料的韧性有着极高的要求。汽车发生碰撞时,为确保安全气囊的囊袋在充气后能顺利弹出,需对气囊罩盖背面进行局部弱化并设计撕裂线。传统的安全气囊罩盖在注射成型后易在撕裂线周围形成缩痕,且光泽度不均匀,影响制品外观,为此,需对其表面进行喷漆处理。目前使用的油漆大多为溶剂型油漆,生产过程对环境极不环保,且不利于总成的环境友好性达标。因此,市场上应运而生了一系列的环保材料,如水性油漆、免喷涂材料等。但使用水性油漆首先需要对基材进行氟化预处理,这道工序也会影响生态环境,而且成本相对较高。相比之下,免喷涂材料成为一种更有利的替代方案。免喷涂热塑性弹性体简介热塑性弹性体(TPE)主要分
3、为 TPO、TPU 和 TPEE 等,其化学键由不同的树脂段和橡胶段构成,性能介于橡胶与树脂之间。它既具备传统交联硫化橡胶的高性能、耐老化等优异特性,又具备普通塑料的加工方便、加工方式多的优点。目前用于制造安全气囊罩盖的主要是 TPO 热塑性弹性体。用于安全气囊罩盖的免喷涂TPO 和喷涂 TPO 的成分基本相同,但配方有所差异。通常,免喷涂 TPO 的流动性及其与色母的结合性要优于喷涂 TPO,但制成品在耐磨性和外观方面会有所 欠缺。下面以转向盘安全气囊罩盖为例,介绍免喷涂材料在安全气囊罩盖上的应用。转向盘安全气囊罩盖的基本要求转向盘安全气囊罩盖处于主驾驶位置,属内饰外观件,对外观质量要求较高
4、,如图 1 所示。通常,在开发安全气囊组件时,要确保气囊在 85、23 和-35 下爆破无异常,为此,需要在气囊罩盖背面设计撕裂线。由于撕裂线会带来缩痕等表面质量问题,为改善外观质量,传统的方法是对成型后的安全气囊罩盖喷涂溶剂型油漆。此外,为了与仪表板等环境件相匹配,转向盘安全气囊罩盖还必须满足低光泽度要求。因此,为开发免喷涂转向盘安全气囊罩盖,需要在材料选择、结构设计和模具设计上进行特殊考虑,以确保满足部件的功能性和外观性要求。图 1 转向盘安全气囊罩盖8-12 热点话题.indd 82022/10/11 11:53:1892022/04热点话题Hot Topic 车用塑料转向盘安全气囊罩盖
5、免喷涂材料选择根据转向盘安全气囊罩盖的应用要求,选择了供应商 A 的#1免喷涂 TPO、供应商 B 的#2 免喷涂 TPO 和供应商 B 的#3 喷涂TPO。首先对这 3 个牌号的基础物性、机械性能进行了对比分析。在基础物性方面,免喷涂 TPO 的流动性高于喷涂 TPO,其他性能相当。在两个免喷涂牌号中,#1样品的流动性优于#2 样品,但邵氏硬度低于#2,其他性能相当。免喷涂牌号与喷涂牌号的对比表明,#1 样品的热老化断裂伸长率变化率明显高于其他两个牌号,其他性能相当。机械性能方面,#1 样品的刚度略低,韧性略好。机械性能方面,免喷涂 TPO 与喷涂 TPO 之间无明显差异,这与不同供应商的配
6、方有关。综合对比3 个牌号的基础物性和机械性能,#1 样品的流动性和韧性最适用于制作免喷涂安全气囊罩盖。在外观性能对比中,考虑到TPO 材料本身较软,采用了与部件实际状态一致的样板进行测试,即针对#1、#2 两个免喷涂牌号采用纹理样板,针对#3 喷涂牌号采用喷漆后的纹理样板。结果表明,3 个牌号均满足了耐汗色牢度、光老化性标准要求,但在耐摩擦色牢度、耐刮擦性方面,两个免喷涂牌号在干态介质下的褪色略差于喷涂牌号,其他状态几本相当。综合对比,免喷涂材料的耐磨性略逊于喷涂材料。免喷涂转向盘安全气囊罩盖的结构设计 结构设计是开发免喷涂安全气囊罩盖的重要环节,结构设计的关键点涉及纹理、撕裂线、加强筋和铰
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