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汽车 顶棚 设计
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?专题 综述? 汽 车工 艺与 材料 AU To MO BI LE TE CH NO LO GY& MA T E RIA L 文章 编号 :1 003 —8 81 7( 20 04) 04 -0 01 5 — 03 汽车 顶 棚 内饰设 计 刘静 波 (哈 飞汽车 股份 有限 公司 研究 发展中 心, 黑龙 江哈 尔滨 150 0 6 0 ) 摘要: 简述 了汽 车顶 棚内 饰有软 顶、 硬顶 两种 形式 ,安装 方式 主要 育粘 贴、 吊装、 粘接 和 镶 嵌, 汽 车顶 棚内 饰材 料的 发 展趋 势是 高强 度模 塑基 材等, 详细 说明 了汽 车应 顶 顶棚的 基材 , 如聚苯 乙烯 、聚 氨酯 、聚 丙烯、 聚丙 烯蜂 窝材 料等 。介 绍了制 造顶 棚内 饰的 隔热 、吸声 设计 。 关键 词: 顶棚; 内饰 ;设 计 中图分 类号 :U 46 3. 83. 9. 2 文献 标识 码:A T op -r oo f Inner Dec or at io n Des ig n in A uto mo bi le L IU Ji n g —bo (R& D Ce nt er .Ha fe i Au to mob il e Sh ar eho l d e r Com pa ny L td . , Ha er bi n He i lon gj ia ng 1 50 06 0, Chi na ) Ab st rac t: In a dd iti on to de mon st r a ting t w o i n n e r d e c o r a t i o n t y p e s s uch as sof t — ro of .h ard —r oo f, an d i ns ta ll in g w ay s suc h as p as te, su sp en si on in st al li ng, adh esi ve a nd i nla y, al so p res en ti ng t hat the tre nd s of t op — ro of i nn er de co ra ti on ma t e ria ls a re h igh s tr en gt h m ou ld b as e m at e r ial s in t hi s p ap er .s om e b as e ma te ria ls f or ro of i nn er de co ra ti on ar e br ie fly int rod uc ed s uc h as PS ,P UR ,PP ,h on ey co mb PP . B esides t h e s e , t h i s p a p e r i n t r o d u c e s h e a t ins ul at io n, sou nd a bs or pti on d es ig n in ro of in ne r de cor at io n ma nuf ac tu re . Key w or ds :t op ro of ;i nn er de co ra ti on; de s i gn 1概 述 顶棚 内饰 是汽车 整车 内饰 的重 要组 成部分 ,它 的主要 作用 是提 高车 内的 装饰性 ,同 时还 可以 提高 与车外 的隔 热、 绝热 效果 ,降低 车内 噪声 ,提 高吸 声 效果, 提高 乘员 乘坐 的舒 适性和 安全 性。 由于 太阳 直 射 车顶 ,汽 车顶 部温 度较高 ,因 此 顶 棚内饰 的耐 热性 和 耐候 性指标 要求 较严 。 对不 同档次 的顶 棚内 饰在 材料 上、结 构 上 有 所 不同, 为提 高隔 声、 隔热 、降低 噪声 等效 果, 多采 用各 种纤 维毡 、聚 氨酯 泡沫、 聚乙 烯 泡 沫等与 其他 材质 粘 合在一 起的 结构 作为 衬垫 ,并与 蒙皮 材料 (如 无纺 布、针 织物 等) 通过 一定 的方式 粘合 形成 一体 。汽 车 顶棚内 饰主 要有 软顶 和硬 顶两种 。汽 车顶 棚内 饰材 料的发 展趋 势是 高强 度模 塑基材 。 2汽 车软 顶 软顶一 般由 面料 和泡 沫层 用层压 法或 火 焰 法复 合在一 起。 面料 多数 为无 纺布机 织布 或P VC 膜等 材 料制造 。泡 沫层 用聚 氨酯 或交联 聚乙 烯泡 沫制 造。 面 料 起装 饰作 用, 其颜 色及质 地要 与 车 身内饰 颜色 和 质地 相协 调。泡 沫层 起隔 热、 隔声 、吸声 、减 振作 用。 软顶的 安装 一般 分粘 贴型 和吊装 型, 用于 载货 车、 轻 型客车 和低 档轿 车上 。 软顶的 粘接 有滚 涂法 和预 涂法两 种。 用于 滚涂 法 的粘接 剂是 氯丁 橡胶 ,在 施工现 场工 人 手持蘸满 胶的 胶 滚或 胶刷 , 将胶 均匀 涂在 顶盖 的内 表面上 ,晾 置几 分 钟后, 将软 顶粘 贴在 指定 位置上 。用 于预 涂法 的压 敏 粘接剂 是在 生产 软顶 时预 涂在软 顶的 背衬 上, 用隔 离 纸将胶 膜覆 盖, 以便 包装 和运输 。在 施工 现场 工人 揭 去隔离 纸即 可将 软顶 粘贴 在指定 位置 上, 其优 点是 操 作简单 ,成 本最 低。 吊挂软 顶的 结构 见图 1。 软顶饰 面的 背面 缝有 几行吊 挂用 的布 袋或 细绳 ,同时 配备 软顶 安装 用细 杆, 该细 杆弯 曲成 与金 属顶盖 断面 相 似 的曲线 。安 装 时, 先将 细杆穿 过软 顶背 面的 布袋 ,再将 这些 细杆 固 定在顶 盖横 梁上 。饰 面的 周边用 粘 接 剂粘 到内 护板 和前风 窗胶 条上 , 其 优点 是质量 小、 成本 低, 但软 顶 收稿 日期 : 2 00 3 — 10 — 31 作 者简介 :刘 静波 (1 97 0一) ,女 ,黑 龙江 双城 人 ,工程 师, 主要 从事 汽车 车身设 计工 作 。 200 4年 第4 期 维普 资讯 http://www.cqvip.com 刘静波 :汽 车顶 棚内 饰设 计 与 金属 顶盖 间隙 大, 占用室 内空 间 ; 布袋与 饰面 连 接处 上凸 ,行车 时软 顶振 颤, 整体 装饰效 果不 理想 。 图1 吊挂软 顶 的 结 构 3汽车 硬顶 随 着我 国汽 车工业 的发 展, 软顶 已逐 渐被成 形 (a ) 硬 顶前 部 与车体 安装 ( 地 图灯安 装点 ) (b ) 硬顶 前部 与车 体安 装 (遮阳 板安 装点 ) (e )硬顶 中部 与车 体安 装( 把手安 装点 ) 硬顶 所替 代。成 型硬 顶 主 要由饰 面、 泡沫 层和 基材 3 层 组成 ,利 用大 型成 套生产 设备 ,用 热压 成形 法将它 们复合 成一 个整 体, 成为 具有一 定刚 性和 立体 形状 的内饰 件。 成 形硬 顶的 安装分 为粘 接式 与镶 嵌式 两种。 成 形硬 顶的 粘接 是在施 工现 场 工 人手持 喷枪 ,直 接将 粘接胶 均匀 地喷 涂在 硬顶 背面的 粘接 区域 内, 根据 工艺 要求 晾置 一段 时间 ,再粘 贴在 金 属 顶盖上 。 镶嵌式 安装 分前 、中 、后 及周边 4部 分。 一般 情 况下, 前部 的安 装点 靠 左 右遮阳 板和 地图 (或 驾驶 员) 灯固 定装 置实 现, 中部靠 左右 乘 员 把手和 乘员 灯 安装 点实 现,后 部则 用塑 料卡 扣固 定在顶 盖后 横梁 E ,见 图2。 (c) 硬顶前 周边 与车 体安 ( d ) 硬顶 中部 与车 体安 装 ( 用 卡 装 扣 安装 在顶 盖横 梁上) ( f) 硬顶侧 周边 与车 体安 装 图2硬 顶的 安装 成 形硬 顶的加 工方 法与 使用 性能 主要取 决于 其材料 性质 ,以 往多 数采 用高压 聚乙 烯发 泡材 料制 造。高 压聚 乙烯 发泡 材料 具有无 毒、 质量 小、 耐冲 击、力 学性 能好 、柔 软性 好等特 点, 但其 成形 性能 差。目 前, 汽车 顶棚 采用 多层材 料复 合成 型的 整体 硬顶 ,由 基材 +缓 冲隔 热层+ 表皮 层 叠 一体成 形。 基 材可采 用P U发 泡片 材、 PP发 泡片 材、 瓦楞 纸、 浸渍 树脂 的再 生棉 或玻 璃纤维 等, 缓 冲 隔热层 采用 硬质 聚 氨酯 泡沫塑 料板 ,表 皮材 料主 要采用 织物 、T PO 或 PVC 膜。 下 面 介绍几 种常 用的 硬顶 材料 。 3 .1 热塑 性基 材 此材料 经烤 箱加 热软 化后 ,在常 温模 具 中 受压 冷却 后成 形, 面料 可在成 形前 与基 材复 合好 ,也可 在 成形 时复 合面 料。 3.1 .1 聚苯 乙烯 材料 聚苯乙 烯泡 沫板 材两 面各 复合上 一层 HI Ps 一 16一 ( g) 硬 顶后 周边 与车体 安装 后, 得到的 有较 高刚 度的 复合 材料。 Ps 基材 质量 小、 成本低 、成 形自 由度 高。 但其隔 声效 果差 ,且 热变 形 温度较 低。 另外 ,P S泡 沫内残 余物 在加 热过 程中 生 成 的气 体可 聚集 于H IPS 下, 形 成气泡, 造成 不合 格 产品 。由于 Ps 受多 种溶 剂溶 解,因 此不 利于 使用 溶 剂型粘 接剂 与表 皮面 料粘 接, 它 的较 低软 化温 度也 不利于 使用 热熔 敷, 而水 基 胶强度 较低 。 3.1 .2 聚氨 酯材 料 汽车用 硬质 聚氨 酯结 构泡 沫是指 高密 度、 光滑 而 坚韧的 外表 皮 与 低密度 泡沫 芯同 时形 成整 体的泡 沫 塑料 。这 种材 料具有 良好 的强 度与 硬度 ,低密 度泡 沫 芯使它 保留 质量 小、 导热 系数小 等优 点。 聚 氨酯 基材是 指无 纺布 、玻 纤、 胶膜、 热 塑 性 聚 氨酯泡 沫、 玻纤 、胶 膜复 合成的 多层 复合 材料 。该 材 料 的压 形工 艺与 压形 模具与 Ps 材 料 基本相 同, 但 软化 温度 较Ps 高, 加工 温度 范围 较Ps 宽, 工艺 性 汽车 工艺与 材料 维 普资讯 http://www.cqvip.com 刘静渡 :汽 车顶 棚内 饰设 计 能 较稳 定, 压形 出模 后回弹 和收 缩 率 极低。 聚氨 酯基 材 由于 比强度 高、 面密 度小 、耐 热性好 尤其 是隔 声、 隔 热效果 好, 已 得 到广泛 应用 。 3. 1. 3聚丙 烯 用于 汽车 顶盖 内饰的 聚丙 烯要 求具 有较 高的耐 热性、 耐划 伤性 、耐 冲击 性、刚 性高 、 耐 老化 性能 好的 特点 。 3.1 .4 聚丙 烯蜂 窝材 料 聚丙烯 蜂窝 基材 是一 种中 空板材 ,比 强度 大大 提高, 保温 隔声 效果 改善 ,回收 再利 用方 便, 从环 保 及资源 再生 上讲 优势 较大 。其缺 点是 出模 后收 缩率 达1. 40 /0 ,且 回弹 较大。 3.1 .5 聚丙 烯/ 玻纤 材料 用玻璃 纤维 填充 PP 薄板 ,它与 PP 基材 压形 工 艺基本 相同 ,复 合面 料可 利用热 熔敷 。 3 . 1 - 6 热 塑 性 聚 烯 烃 弹 性 体 T P O T P O 作 为 汽 车 内 饰 表 皮 材 料 , 具 有 以 下 优 点 : a. 密度 小, 比A BS /PV C小 22 %~ 28 %;b .不 含 增 塑剂 , 不含氯 元素 , 无 污染; c. 材料 耐热 性比 ABS /P VC 好, 使 用温度 可达 13 0 oC ;d. 耐候 性 、 耐老化 性好 ;e .有 利 于材料 回收 利用 。 3. 2热固 性基 材 以酚 醛树 脂为基 材, 其成 形为 热模 压形, 即将 酚 醛树脂 、填 料按 比例 混合 后,放 入高 温模 具中 ,交 联 固 化成 形。 热压 成形 时能耗 较大 , 而 且有较 刺激 气 味。填 料用 天麻 纤维 、木 纤维、 回收 的棉 纤维 与回 收 的 化学 纤维 等。 其优 点是形 状稳 定 、 耐热性 好、 强度 高又可 以回 收利 用, 但它 的价格 太高 ,专 业投 资大 , 成 形周 期较 长。 由于 顶棚材 料难 于 回 收利用 ,因 此 轿 车的成 形硬 顶考 虑用 PP 瓦楞板 +P P发 泡片 材+ TPO 层压 成一 体。 轻型 客车和 低档 轿车 的成 形硬 顶 可 采用 GM T片 材冲 压成形 后 植 绒 。 4汽车 顶盖 内饰 的隔 声隔 热设计 在 现在 的汽 车设 计中, 安全 环保 是两 大主 要要 求,噪 声是 公认 的环 保杀 手。汽 车行 驶过 程中 ,来 自 车顶的 噪声 主要 来源 于: a.车 外噪 声声 波作 用于 金 属 顶盖 ,激 发金 属顶 盖振动 ,并 向 车 内辐射 ,这 种辐 射强度 与顶 盖的 隔声 能力 有关; b. 金属 顶盖 与硬 顶 之 间相 互颤 动。 当 直接从 声源 上 治 理噪声 受到 限制 时, 相对 于 以 上两 种噪 声情 况, 在车身 设计 时通 常采 用隔 声、吸 声和阻 尼相 结合 的办 法降 低车内 噪声 。对 传人 车内 20 04 年第 4期 的 噪声可 以采 用 吸 声处理 ,利 用车 身内 饰做 吸声材 料 ,吸 收辐 射到 其上的 声能 ,减 弱反 射声 能,从 而降 低 车内噪 声。 采用 多孑 L吸 声材料 ,其 机理 是当 声波 射 到 材料 表面 的空 隙, 引起空 隙内 空 气 中材料 微小 纤 维振动 ,由 于内 摩擦 和粘 滞阻力 ,使 相当 一部 分声 能 转化为 热能 。采 用开 孑L 壁吸声 材料 ,这 种材 料的 特点 是在小 孑L 背面 保持 一定 的空气 层, 主要 吸收 中、 低频 率噪声 使其 产生 共振 而消 耗能量 ,通 常与 多孑 L性 材 料 配合 使用 , 如 汽车 顶盖内 饰, 其 背 面常粘 有泡 沫或 再 生毡 、废纺 毡。 5 其他 性能 要求 主要 指顶 棚内 饰材 料的抗 静电 性 、 抗污染 性、 阻 燃性 等。 抗静 电性 非常 重要 ,顶 棚内饰 必须 进行 防静 电 处理, 把静 电 减 少到最 低标 准。 在使 用过 程中, 要求 不得产 生静 电作 用, 不允 许产生 起毛 、起 球、 吸灰 等 现 象。 抗污 染性 是指 在使用 过程 中 遇 油、水 的污 染 时,不 易扩 散。 对于 顶棚 内饰材 料的 水平 燃烧 特性 , 国家标 准中 明确 规定 内饰 材料必 须达 到以 下几 点要 求。 a .不 燃烧 ; b.可 以燃 烧, 但速 度不 大于1 00 m m/ mi n,燃 烧 速度不 适用 于切 割试 样所 形成的 表面 ; C. 如果 从试验 计时 开始 ,火 焰在 60 S内 自 行 熄 灭 ,且 燃烧 距离 不大 于50 m m, 也认 为合 格。 6 结束 语 硬顶 的主要 功能 是 装 饰作用 。正 常使 用时 ,虽 不 承受自 身质 量以 外的 其他 应力, 但因 跨度 较大 ,因 而 需 要一 定刚 度。 由于 其面积 大, 对 车 内隔声 、隔 热效 果起到 重要 作用 。泡 沫塑 料、蜂 窝结 构基 材具 有质 量 小 、比 强度 高、 导热 系数低 等特 点 , 将成为 发展 方向 。 考虑到 环保 及资 源再 生利 用,热 塑性 材料 —— 尤其 是价格 低、 性能 优的 聚丙 烯,将 得到 更多 的应 用。 参考 文献 : [1 ] 王 健犀 .汽 车 顶 蓬基材 的现 状与 发展 [J ] .汽车 工艺 与材 料 ,1 999 , ( 12) :2 3 — 24. [2] 李尹熙 汽 车用 非金 属材 料 [ M] . 北 京 : 北 京理 工 大学出 版 社 . 1 99 9 . ( 责任 编辑 丁一) 维 普资 讯 http://www.cqvip.com
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