汽车车门板的再生革表皮的真空吸塑成型工艺及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种汽车车门板的再生革表皮的真空吸塑成型工艺及装置，将皮芯结构的热塑性合成纤维和动物皮纤维均匀混合，经无纺工艺制得汽车车门板用掺混皮芯型热塑性合成纤维的再生革；在真空吸塑成型过程中，经本发明专利技术提出的真空吸塑成型装置，通过再生革卷料铺展、精准控温加热、成型表皮固定与真空吸塑、再生革废料的回收等工位，实现汽车车门板再生革表皮的多工位一体化成型，得到使役性能和成型性能都优异的车门板表皮。本发明专利技术的工艺方法简单、操作方便、实用性强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及汽车内饰领域，特别涉及汽车车门板的再生革表皮的真空吸塑成型工艺及装置。
技术介绍
随着汽车工业、材料技术的快速发展，人们对汽车内饰的美观、舒适、安全、环保提出了更高要求。目前，汽车车门板内饰表皮主要采用聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PU)等合成高分子材料，难以实现废料的回收再利用。其中，PVC车门板表皮存在抗老化性能差，高温下增塑剂等有机助剂容易挥发等问题，给驾乘人员的健康和安全造成隐患。虽然PU表皮有优异的弹韧性、耐老化、耐刮擦性和环保性，但因价格昂贵以及对石化不可再生资源的依赖，目前多用于中高档车型。皮革制品以其优异的透气性及奢华的质感深受消费者喜爱。往往作为高端车型的内饰表皮。但真皮的利用率极低，据统计，用于制革的动物皮仅有约27％转化为有价值的皮革制品，不仅造成材料的巨大浪费，废弃皮革也会严重污染环境。充分利用废弃的动物皮革，经无纺工艺制得的动物皮纤维再生革，透气性好、弹性好、手感佳且具有原生皮革质感，现已在鞋帽、沙发等行业广泛应用，在汽车内饰领域也有广阔的应用前景。然而，单一组分的动物皮纤维再生革的纤维之间均通过物理缠结的方式交联，虽然透气性及质感较好，但很难满足内饰表皮对拉伸及撕裂强度的要求。特别要指出的是，汽车车门板内饰表皮形状复杂，制品表面质量要求高，目前主要采用真空吸塑方式成型。为了避免再生革在真空吸塑成型中的变形不均匀、拉伸破裂、表面褶皱等问题，专利技术了一种掺混皮芯型热塑性合成纤维的再生革以及成型工艺和装置。中国专利CN2013104611955公开了一种天然纤维/热塑性树脂复合材料汽车内饰板及混配方法。将热塑性合成纤维与天然纤维经模压成型工艺粘结，制备具有较大厚度、较高硬度和强度及刚度的汽车内饰板，该成型工艺并不适用于对柔韧性要求较高的汽车车门板表皮；且其热塑性合成纤维用量大，降低了绿色环保的效果。
技术实现思路
为解决汽车车门板再生革表皮的力学性能差及在真空吸塑成型过程中的变形不均匀、破损、褶皱等问题，本专利技术通过调控动物皮纤维再生革的组分，优化吸塑成型工艺和装置，得
到力学性能和成型性能都优异的车门板内饰表皮。本专利技术提出一种掺混一定比例皮芯结构的热塑性合成纤维的再生革。具有皮芯结构的热塑性合成纤维的皮层熔融温度较低，在真空吸塑成型过程中，纤维表面熔融并与动物皮纤维形成物理粘结，显著提高再生革的拉伸及撕裂强度；另外纤维芯部熔融温度较高，仍能保持纤维状，均匀分布于再生革中起到骨架支撑及增强作用，赋予再生革更好的定型性能。考虑到车门板表皮还要有较好的透气性、弹性和原生皮革质感，本专利技术对“动物皮纤维再生革的组成和加热温度对再生革表皮使用性能和成型性能的影响”进行了系统分析和摸索，结果表明：当皮芯结构的热塑性合成纤维的质量分数为8％～20％时，所得再生革制品不仅具有优异的弹性和原生皮革质感，且有效解决了纯的动物皮纤维再生革力学性能差的问题。针对再生革内饰表皮成型过程中的变形不均匀、褶皱等问题，本专利技术提出一种可精准控制加热温度的真空吸塑成型装置及成型工艺。在成型装置中，整个加热工位由多个尺寸相同的加热单元组成并按矩阵式排列，每个加热单元均可通过加热控制程序单独控制加热温度及升温速率，实现整个加热区域温度的点对点控制。在车门板表皮成型过程中，根据车门板表皮不同区域的变形量，精准调节加热温度及升温速率，有效避免车门板再生革内饰表皮在成型过程中变形不均匀及局部褶皱的情况。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种汽车车门板再生革表皮的真空吸塑成型工艺，包括：在疏解好的动物皮纤维中掺混质量分数为8％～20％的皮芯结构的热塑性合成纤维，再经无纺工艺制得动物皮纤维再生革；将制备好的动物皮纤维再生革卷料与PU膜卷料进行开卷、铺展；精准控温加热再生革和PU的片材；对再生革和PU的片材边缘进行固定；真空吸塑成型；冷却，得成型的汽车车门板表皮；对已成型汽车车门板表皮进行切割和废料收卷。研究发现：若皮芯结构的热塑性合成纤维的质量分数高于20％，则动物皮纤维再生革表皮的邵氏硬度(A)往往超过100，很难满足内饰表皮的柔韧性、弹性和透气性要求；若皮芯结构的热塑性合成纤维的质量分数低于8％，则邵氏硬度(A)往往低于50，不能显著提高再生革的拉伸及撕裂强度，而且难以实现再生革的有效成型，并直接影响其制品的耐磨性和使
用寿命。因此，本专利技术中皮芯结构的热塑性合成纤维的质量分数设定为8％～20％。本专利技术中所述的“邵氏硬度”为：用于确定塑料或橡胶等软性材料的相对硬度。它测量了规定压针在指定压强和时间条件下的针入度。硬度值用来识别或指定特殊硬度的塑料或橡胶，也可作为多批材料的质量控制。对照行业标准，通过邵氏硬度的数值可以衡量表皮的质感和弹性。优选的，所述工艺的具体条件包括：(1)展料：将再生革及PU膜卷料同时送入真空吸塑成型装置的展料工位，进行开卷，通过定位辊及输送带将两种材料送入加热工位。(2)精准控温加热：对输送到加热工位的再生革及PU片材进行精准控温加热，使再生革及PU片材的不同区域具有不同的变形能力；加热区域由矩阵式排列的加热单元组成，每个加热单元均可实现单独温度控制；根据片材不同的变形量，设置合适的加热温度及升温速率。(3)预成型片材的边缘固定：加热之后的片材被迅速输送到真空吸塑模具上方，在条状再生革的轴线方向给予一定的材料补偿，并将四边压紧固定，在密闭室中鼓入热空气，保持再生革在原加热工位达到的温度从而精确控制成型变形量，并且避免再生革和PU膜下垂而与设备和模具发生接触。(4)真空吸塑成型：预热后的车门板表皮成型模具上升，停止通入热空气，在成型片材与成型模具之间形成密封空间，并迅速将模具与片材之间的密闭空间抽真空，借助片材两面的大气压差使其变形后覆于模具轮廓面上。(5)已成型表皮与模具的冷却：汽车车门板再生革表皮成型结束后，从已成型表皮上方进行鼓风冷却。(6)已成型车门板表皮的切割和废料收卷：待内饰表皮冷却到一定温度之后，位于模具上方的内饰表皮裁切刀具降落，完成车门板内饰表皮的裁切；取下车门板内饰表皮，剩余的废弃再生革在设备末端进行回收并集中处理。优选的，所述皮芯结构热塑性合成纤维的皮层熔点比芯层熔点低，且皮层熔融温度为100～130℃，低于真空吸塑成型加热温度，而芯层材料熔融温度要高于真空吸塑成型温度。进一步的，所述皮芯结构热塑性合成纤维为具有皮芯结构的4080纤维、N720型纤维、ES纤维等，优选4080纤维。动物皮纤维的长度在30～60mm之间，皮芯结构热塑性合成纤维长度控制在50～80mm，
较长的皮芯结构热塑性合成纤维能赋予产品良好的强度及定型性。所述动物皮纤维再生革的厚度为0.8～1.5mm。优选的，步骤(1)所述PU膜厚度为0.3～0.5mm，控制再生革与PU膜覆合后的总厚度小于2.0mm。优选的，根据吸塑成型工艺的具体成型方式(阴模成型或阳模成型)，选择步骤(1)所述PU膜是否预先压制花纹。若选择阳模成型，则PU膜需要预制花纹；若为阴模成型，则不需要预先加工花纹。优选的，步骤(2)中所述加热单元由耐高温陶瓷材料组成，每个加热单元中均包含数根加热套管，套管内含加热电阻丝。优选的，步骤(2)所述矩阵式排列的加热系统的具体尺寸及加热单元的数量可以根据成型装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车车门板再生革表皮的真空吸塑成型工艺，其特征在于，包括：在疏解好的动物皮纤维中掺混质量分数为8％～20％的皮芯结构的热塑性合成纤维，经无纺工艺制得动物皮纤维再生革；将制备好的动物皮纤维再生革卷料与PU膜卷料进行开卷、铺展；精准控温加热再生革和PU的片材；对再生革和PU的片材边缘进行固定；真空吸塑成型；冷却，得成型的汽车车门板表皮；对已成型汽车车门板表皮进行切割和废料收卷。

【技术特征摘要】
1.一种汽车车门板再生革表皮的真空吸塑成型工艺，其特征在于，包括：在疏解好的动物皮纤维中掺混质量分数为8％～20％的皮芯结构的热塑性合成纤维，经无纺工艺制得动物皮纤维再生革；将制备好的动物皮纤维再生革卷料与PU膜卷料进行开卷、铺展；精准控温加热再生革和PU的片材；对再生革和PU的片材边缘进行固定；真空吸塑成型；冷却，得成型的汽车车门板表皮；对已成型汽车车门板表皮进行切割和废料收卷。2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述工艺的具体条件包括：(1)展料：将再生革及PU膜卷料同时送入真空吸塑成型装置的展料工位，进行开卷，通过定位辊及输送带将两种材料送入加热工位；(2)精准控温加热：对输送到加热工位的再生革及PU片材进行精准控温加热，使再生革及PU片材的不同区域具有不同的变形能力；加热区域由矩阵式排列的加热单元组成，每个加热单元均可实现单独温度控制；根据片材不同的变形量，设置合适的加热温度及升温速率；(3)预成型片材的边缘固定：加热之后的片材被迅速输送到真空吸塑模具上方，在条状再生革的轴线方向给予一定的材料补偿，并将四边压紧固定，在密闭室中鼓入热空气，保持再生革在原加热工位达到的温度从而精确控制成型变形量，并且避免再生革和PU膜下垂而与设备和模具发生接触；(4)真空吸塑成型：预热后的车门板表皮成型模具上升，停止通入热空气，在成型片材与成型模具之间形成密封空间，并迅速将模具与片材之间的密闭空间抽真空，借助片材两面的大气压差使其变形后覆于模具轮廓面上；(5)已成型表皮与模具的冷却：汽车车门板再生革表皮成型结束后，从已成型表皮上方进行鼓风冷却；(6)已成型车门板表皮的切割和废料收卷：待内饰表皮冷却到一定温度之后，位于模具上方的内饰表皮裁切刀具降落，完成车门板内饰表皮的裁切；取下车门板内饰表皮，剩余的废弃再生革在设备末端进行回收并集中处理。3.如权利要求2所述的工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述PU膜厚度为0.3～0.5mm，
\t控制所述再生革与PU膜复合后的总厚度小于2.0mm；或所述皮芯结构热塑...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾玉玺，智杰颖，赵亚如，周勇，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37