浅析双色高光注塑产品的成型工艺和性能及在汽车行业中的应用

赵兴旺

摘 要：本文主要以“PMMA-Piano Black +ABS-G10 Black”两种原材料粒子的搭配为例，对双色高光注塑的汽车前后门窗框装饰盖板产品的成型工艺和性能进行分析介绍，以及浅析采用双色高光注塑工艺成型的多种产品在汽车内外饰零件中的应用。

关键词：双色高光注塑;PMMA/ABS;前后门窗框装饰盖板;汽车

1 引言

随着当今科学技术的发展，生产制造水平的提升，以及人们对汽车外观品质、性能追求的不断提高，双色高光注塑产品被广泛的应用在汽车内外饰产品中。这种先进的注塑成型方式，为汽车零部件的生产制造提供了全新的可能性。双色高光注塑工艺，不仅可以实现在同一产品上呈现出两种不同感知颜色的视觉美感，还可在同一个产品上实现其中一种材料呈现外观品质，另一种材料实现内部结构性能的优势，从而使得产品在外观品质与结构性能上结合互补，表现出卓越的综合性能。常见的双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。“双色”原材料粒子的配对，取决于造型设计师对产品外观和性能的要求，但是其配对的前提是必须能够满足两种材料粒子本身性能的两个兼容性，即为粘合相容和加工相容。其中，PMMA与ABS既是具有很好的相容性的两种原材料，两者的混合搭配，可以取长补短，提高的产品的硬度和光泽度[1]。

2 原材料的组成

2.1 PMMA材料

聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate），简称 PMMA。属于长链高分子聚合物，主链为—C—C—单键结构，链性柔软。具有高机械强度，表面高光泽度，优异的耐候性、耐划擦性、耐化学性等杰出的综合性能[2]。以PMMA为原材料注塑成型的产品，在汽车行业中的应用日趋增加，被广泛应用于生产制造汽车内饰仪表装饰件，前后门窗框装饰外板，汽车格栅装饰件等产品。本文选用的PMMA原材料为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），简称ABS 塑料。ABS性能结合了三种单体的优越性，具有强度高、硬度大、刚性强等综合优异性能。同时，ABS塑料具有质量轻、好成型、易着色等实际生产加工意义，故其应用领域在汽车制造行业被不断扩大。 采用ABS粒子为原材料生产制造的汽车仪表板骨架、门板骨架、格栅本体等汽车零部件，都充分体现了ABS塑料在汽车领域的应用。本文选用的ABS原材料为PRET ABS-G10 3450 Black 12378L。

2.3 其他辅助材料

德萨专用白膜、PE减震棉、塑料袋、PE纸、纸板、专用纸箱等。其中，德萨白膜是保护产品外观高亮镜面最直接、最重要的辅助材料。其种类型号的选择是根据多项试验验证、长期生产投入和客户实际感知体验等质量数据结果确定的;其成膜生产的最后工序是依据不同被保护产品的边界数据，进行模切裁剪的，所以才被称之为德萨专用白膜。

3 产品的成型工艺

常规塑料件的注塑工艺为“一定模一动模”的一次直接成型的注塑过程。而PMMA+ABS双色高亮产品的注塑成型工艺，被称之为 “一定一动一旋转”的两次共模注塑成型。现以采用“PMMA-Piano Black +ABS-G10 Black” 为原材料进行双色高光注塑的汽车前后门窗框装饰盖板产品的生产工艺过程为例，浅述双色高光注塑产品的成型工艺过程和特点。

双色高光注塑产品的成型工艺流程大致可分为3大工艺阶段：前段备料阶段，双色高光注塑成型阶段，后段成品处理阶段。具体又可分为16道工艺程序：烘料、自动上料、一次成型（合模—ABS填充—保压—冷却—开模）、模具旋转、二次成型（合模-PMMA填充-保压-冷却-开模）、脱模、机械手取件、流水线传输、产品首检、激光切割、产品二次检、黏贴专用保护膜、黏贴减震棉、产品精修、包装、成品入库。

3.1 前段备料阶段

采用除湿干燥机对PMMA塑料粒子进行烘干，烘干温度设定为95℃，偏差控制不超过5℃，烘干时间设置为8h，偏差控制不超过1h。采用水分检测仪对粒子进行含水量检测，含水量控制在≤0.02%的单位值内。采用除湿干燥机对ABS塑料粒子进行烘干，烘干温度设定在95℃左右，偏差控制不超过5℃，烘干时间设置为5h，偏差控制不超过0.5h。对除湿烘干后抽检合格的PMMA和ABS塑料粒子可以进行投入注塑生产，上料工作使用全自动吸料系统无缝对接双色Engel注塑机。

3.2 双色高光注塑成型阶段

双色高光注塑成型，目前行业内比较先进的制造企业，一般采用Engel双色注塑机，本文研究分析的注塑工艺选用Engel-1700T双色注塑机。成型工艺路流程如下：

一次成型阶段ABS粒子的注塑工艺，定模温度设置为70±2℃，动模温度设置为80±2℃，浇口温度设置为85±2℃，料筒温度按照注塑机台料筒长度分6阶段逐步升温至喷嘴位置温度为255℃，通过外接温控箱控制模具内置热流道温度为270±5℃。基本注塑参数设置调节完毕，待各控制点温度升至符合设置温度，通过注塑机合模，分五阶段注射ABS熔胶至模具型腔，注塑压力控制为70bar，保压时间分三阶段进行，从0s至0.6s至1.2s，控制不同的保压值，总冷卻时间55S，成型周期134s，至完成第一次ABS层产品的成型，模具开模，模具进行自动旋转至二次成型。

二次成型阶段PMMA粒子的注塑工艺，定模温度设置为65±2℃，动模温度设置为80±2℃，浇口温度设置为75℃±2℃，料筒温度按照注塑机台料筒长度分8阶段逐步升温至喷嘴位置温度为270℃，热流道温度控制为240±10℃。通过二次合模，分七阶段注射PAAN熔胶至模具型腔，注塑压力控制为90bar，保压时间分四阶段进行，从0s至6s至18s至24s，控制不同的保压值，总冷却时间55s，成型周期140s，至完成第二阶段PMMA层覆盖ABS层的成型，模具开模取件。

3.3 后段成品处理阶段

产品成型脱模后，由机械手通过压力吸盘自动取件，投放到生产流水线上，转至后端产品人工处理阶段。由质检员优先对产品质量、尺寸进行首检和随机抽检，确认合格后进行流转放行，再由操作员对产品外观进行100%检验，合格产品进行注塑胶口的激光切割处理，并进行贴膜、贴棉、精修、包装、成品入库等流水操作，过程中配合有质检员的首检、巡检、末检等。这其中，对产品外观检验的工序，制造厂有着极为严苛的外观检验标准，检验环境采用Audit标准光源，通过目视检验方法进行检测，对产品表面的划伤、拉伤、银光丝、飞边、缩痕、波纹、色差等注塑缺陷问题，表现不光洁、有尘粒吸附等的过程管控缺陷问题，直接质检NG，进行产品隔离。

4 产品的综合性能

随着汽车行业的发展，汽车品质性能的提升，单一原材料生产的产品，在外观和性能等多方面，越来越不能满足产品本身的综合性能的提升。

双色高光注塑的门窗框装饰盖板，与传统的钣金面黏贴装饰黑膜相比，提升了汽车外饰的精致感，给客户带来了全新的、高端的、时尚的视觉体验;比起传统的嵌件注塑工艺的门窗框装饰盖板，双色高光注塑又具有可靠的熔接强度，表面结合平整，平滑过渡，也体现了当今时代较高的模具设计和制造技术水平。

采用PMMA+ABS双色高光成型注塑的产品，从性能角度，解决了单一ABS成型产品的耐热性差、光泽度不足等问题，提升了单一PMMA成型产品的的刚性和冲击强度等性能。在汽车的实际生产过程中，通过对前后门窗框装饰盖板的卡槽的延伸加长，可以起到替代四门玻璃升降泥槽的金属卡接导轨结构。对于这个功能性作用的体现，门窗框盖板本身的强度、韧性需要有明显的提升，而单一的PMMA材料注塑成型的前后门窗框装饰盖板脆性大，强度不足，需要ABS材料成型出结构部分，以在性能上形成互补。

双色高光注塑的成型工艺相比普通塑料件门框盖板注塑后再喷漆的工艺，生产流程简单，生产过程无污染，产品质量及合格率得到了有效的保证，产品的成本也相对较低。同时，对整车外饰的造型，在整体外饰塑料件和钣金件的喷漆工艺对比下，带来了焕然一新的视觉享受。

5 在汽车行业中的应用

汽车上车灯的造型，已经被作为一款汽车的品牌或价值的象征。汽车上的前后组合大灯、高位刹车灯、倒车灯，室顶灯等等，几乎每一个灯体上都应用了双色高光注塑成型工艺[3]。常见的灯壳的注塑，采用“PC-Red+PC-White”的原材料粒子搭配。

在SUV汽车中，前档玻璃两侧的A柱装饰板、后档玻璃两侧的D柱装饰板、前后门窗框的装饰板等外饰件，越来越多的应用了“PMMA+ABS”的双色高光注塑工艺，其黑色高光泽度的外观效果，强化了门窗框的整体感，推动了悬浮式车顶的发展，为汽车整体外饰的造型，带来了独特的、个性化的可能性。

塑料侧三角窗、进气格栅等零件，在应用了双色注塑工艺成型之后，间接的推动了汽车轻量化的发展，尤其是在新能源汽车上的应用[4]。尾门牌照装饰条、仪表板装饰条等零件，通过双色注塑成型工艺，在造型上实现了局部透明及导光的功能，减少了装车灯条的开发，为汽车外观时尚炫酷造型及制造成本降低带来了新的选择。

6 结语

中国汽车的发展，势头迅猛，强劲有力;汽车的内外饰产品的造型，日新月异，与时俱进。双色高光注塑工艺体现的是科学技术的先进性与汽车制造水平的高端化，和双色高光注塑成型工艺一样的应用最先进的生产技术制造出来的产品，也将会越来越多的应用在中国汽车制造的行业中。

参考文献：

[1]姚志光等.ABS/PMMA共混物在注塑成型加工中性能和微观结构的变化[J].塑料科技，2017，45（7）：66-68.

[2]張爱敏.快速热循环注塑材料ABS/PMMA的物理改性及其成型性能研究[D].山东：山东大学，2010.

[3]PMMA在汽车行业的应用和拓展[J].汽车工艺与材料，2008 （11）：66-70.

[4]郭雯.PMMA 有机玻璃在汽车侧三角窗上的应用研究[J].工艺材料，2013（11）：56-59.