塑料尾门材料方面的探讨

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塑料尾门越来越普及,但相对来说它还是一个相对较新的技术。它自身的材料与制造工艺,还有它在尺寸上的控制,与侧围、尾灯、后保的配合,相关的间隙与公差,都值得探讨。

本文我们来看一下塑料尾门的材料发展。

从塑料尾门的现有案例来看,一开始SMC和BMC材料使用的较多。SMC 是Sheet Molding Compound的缩写,即片状模塑料。主要原料由SMC专用纱、不饱和树脂、低收缩添加剂,填料及各种助剂组成。而BMC(DMC)材料 是Bulk(Dough) Molding Compounds的缩写,即团状模塑料。国内常称作不饱和聚酯团状模塑料。其主要原料由GF(短切玻璃纤维)、UP(不饱和树脂)、MD(填料)以及各种添加剂经充分混合而成的料团状预浸料。从名字出发,形态上,SMC材料主要是片状的,而BMC主要是团块状的。另外一个主要的区别点是,SMC主要使用长玻纤作为增强纤维而BMC一般是短玻纤。这个带来的效果就是SMC件的物理性能一般比BMC件的要好一点。

SMC最早是由德国在上世纪六十年代发展起来的一种塑料,从上世纪九十年代开始在欧美各国的汽车上开始普及,初期被使用于制造汽车保险杆横梁、散热器支架、挡泥板、发动机罩、翼子板内衬这些非外观件。从2000年前后,一种具有A级表面的强化SMC应运而生,它不但具有SMC轻质且耐腐蚀等多项性能,还可以实现精细的表面喷漆及优良的外观,于是被逐渐开发应用到外观覆盖件,例如尾门、翼子板等。这样做的好处也是为了替代传统的镀锌板或钢板来实现车辆轻量化设计。

1996年雷诺Espace,1996年沃尔沃V70还有2002年梅甘娜II都是采用的SMC尾门。

但这一代的SMC脆性比较大,塑性不好,撞车容易裂。这就就导致了内板使用复合材料,外板扰流板使用塑性材料的第二代尾门的出现。第二代尾门,内板使用SMC材料,外板使用PP或者TPO等热塑性塑料,注塑工艺成型,最后内外板通过涂胶工艺进行装配。内板采用模量高,刚度和强度都比较好的复合材料,提供力学支撑;外板使用热塑性塑料,提供更加自由的外形设计空间,良好的弹性,轻微碰撞可复原,降低维修成本。这种技术一开始被应用在2004年法国雷诺的Modus上,还有2005年马自达5上,后续又被许多车型采用。

 

 

有了TPO和SMC这类的塑料材料,工程师们在进行车身覆盖件轻量化设计时有了更多的选择,但同时也面临着一些新的工艺难题。

内外板由于都采用了塑料,在连接时不能依靠传统的焊接工艺,多数使用的是胶粘剂做粘接。这种胶粘剂使用时不但需要机械手臂做精确地涂敷,还需要特定的温度、湿度、时间进行固化,这与传统的金属材料的焊接相比,额外增加了加工的时间和难度。

其次,工程师们还必须确保车辆发生交通事故碰撞时,被撞碎的塑料外板碎片不会因飞溅对行人造成意外伤害。现有的技术方案是采用胶粘剂把加强材料粘接在外板内侧或者直接用特殊的工业胶带来加强塑料外板的可靠性。这些额外使用的胶粘剂,不可避免地产生了一些溶剂挥发,造成了车内VOC超标。

后来,各主机厂及其供应商不断探索,研发了第三代尾门,全塑尾门(Full Thermoplastic),内板使用长玻纤增强的PP(LGF+PP),外板和扰流板使用PP或者TPO,全部使用注塑工艺成型,然后使用涂胶工艺进行装配。长玻纤增强PP与SMC材料相比,刚度模量相差不是太大(根据不同的玻纤比例,效果会很不一样,有一些低组分玻纤增强的PP件感官上还是偏“软”),但是密度要比SMC小,一般地尾门适用的SMC材料密度都在1.8g/cm^{3} 左右,而相同比例玻纤增强的PP+LGF密度一般在1.5g/cm^{3} 左右,这是什么概念呢,

 

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