【技术帖】不同复合基材在汽车内饰顶棚上的应用，所有知识皆可盘……

摘要：分析了半固化纺织绵毡、麻纤维板、PP和PU等不同材质、不同结构的复合基材在汽车内饰顶棚方面的应用情况，

Tue Mar 26 17:42:09 CST 2019 UTPE弹性体门户

摘要：分析了半固化纺织绵毡、麻纤维板、PP和PU等不同材质、不同结构的复合基材在汽车内饰顶棚方面的应用情况，研究、对比了各种基材顶棚的吸音性能等各项物理、力学综合性能，着重介绍了PU基材顶棚的各项性能指标，并与某合资品牌车型标准进行了对比、分析，为各类车型汽车内饰顶棚基材选择提供参考。

关键词：汽车内饰顶棚 PU基材 PP基材

前言

汽车内饰顶棚是汽车不可缺少的重要内饰零部件之一，是用不同种类的非金属材料复合模压制成，具有良好的吸音/隔热性能和独特的装饰效果，并能够满足汽车在装配线上快速装配的需要^[1]。

内饰顶棚不仅是装饰部件，而且还是要求很高的功能性部件。除了对车厢内的造型设计起到装饰效果外，关键是对外界的高温、高热、高噪声的环境能起到隔热、隔音或吸音的作用，保持舒适的驾乘环境；同时，内饰顶棚还具有一定的缓冲功能，能够在意外发生时对驾乘人员进行保护。可见，顶棚内饰的材料选择必须兼顾多方面因素。通常情况下，从安全角度考虑，刚性材料不能吸能，承受的力随着变形量的增加而增加，材料不能在碰撞全过程中保护乘员；有些材料虽然满足力和变形的要求，但反弹力很大，吸能能力很差，也不适合做内饰。因此，顶棚基材材料的选择至关重要，必须根据顶棚性能的不同要求来确定。

各种基材在汽车内饰顶棚方面的应用

2.1 半固化纺织棉毡基材

半固化纺织棉毡又称热固性纺织棉毡，属于再生纤维基材。半固化纺织棉毡的主要原材料来源于服装工业的下脚料，虽然综合性能稍差，但由于料源充足、价廉易得，曾被广泛使用，国内南汽依维柯轻型车、二汽EQ153 平头载货车、天汽TJ1041 轻型车、东南汽车戈蓝等均使用过。随着人们对乘用车的气味和VOC等散发性能关注度的提高以及车型的更新换代，这类基材逐渐被麻纤维板基材、PP基材和PU基材所取代。半固化纺织棉毡的成型物质为热固性酚醛树脂^[2]，生产过程会释放出大量的刺鼻难闻气味，造成环境污染。目前除个别低端车型或农用车使用外，很少有汽车厂家使用。虽然环氧系列等环保型棉毡也有研究，但由于顶棚有一定的刚性要求，目前环氧树脂棉毡的力学性能远不及酚醛树脂棉毡。用半固化纺织棉毡制造内饰顶棚的生产工艺流程见图1。

2.2 麻纤维板基材

麻纤维板是将黄麻纤维和玻璃纤维混合后，通过气流成网或梳理成网后再摆动铺网针刺到一起，然后压板定型而成。麻纤维板的特点是强度高、深度拉伸性能好，内饰顶棚定型后棱角分明，中、高频吸音效果良好，而且具有价格竞争优势；但85℃以上的耐温性能、疏水性能、耐霉变性能较差，密度较大，不符合轻量化、节能降耗的发展要求，现大多用于面包车、客车和载货车，在轿车类顶棚的应用已逐步被PU基材所取代。

2.3 PP 基材^[3]

内饰顶棚用PP基材（欧洲称为轻质GMT复合材料、日韩称为KP-sheet）是以热塑性PP 为基体、以长玻璃纤维或连续纤维毡为增强材料的复合材料。湿法工艺PP基材是由发泡聚丙烯与玻璃纤维混合、脱水后、加热辊压复合而成，干法工艺PP基材是由聚丙烯纤维与玻璃纤维混合、梳理铺网、针刺、加热辊压复合而成。PP基材在200～210℃条件下加热50～120s，膨胀后被传送到内饰顶棚冷模具保压定型，保压时间20～45s，PP基材内饰顶棚制作示意图见图2，顶棚结构见图3。

　　PP 基材内饰顶棚具有良好的刚性、尺寸稳定性、散发性能和耐气候老化性能，是基板厚度为1.5~4.0mm内饰顶棚的理想材料；但因其吸音性能和隔热性能略低于PU 基材顶棚、成本比PU基材高5%~10%，因此市场占有率仅为20%左右。随着人们对车内气味和VOC关注度的提高，PP基材在顶棚上的应用将越来越多。

2.4 PU 基材

　　PU复合基材既有PU发泡板材的质量轻、尺寸稳定、吸音、隔热及良好的缓冲性能等优点，又具有玻纤的刚性、PU 的可塑性等优势，因此已成为内饰顶棚性价比最高的基材而被广泛使用，占据着80%左右的市场份额，其生产工艺流程见图4。

　　PU 基材内饰顶棚综合性能指标优良，显著特点如下。

a.PU基材是目前不可多得的内饰顶棚用轻量化基材之一，其密度通常是纺织棉毡、麻纤维板的60%~90%，符合汽车行业轻量化发展趋势。

b.力学性能优良，没有明显的劣势指标，由表1 某款韩系车PU 基材内饰顶棚性能测试结果（测试方法按MS257-13）可以看出，测试的性能指标远远高于额定值。

c.吸音性能超强^[^5]。图5是用驻波管法检测在相同工艺条件下、用不同厚度PU板生产的内饰顶棚的吸音性能的结果，并以某款合资品牌车型的吸音标准为基础进行了分析。结果表明，PU基材内饰顶棚的吸音性能远高于产品标准要求；PU基材厚度越大，吸音效果越好。

　　图6是用混响室法检测同等厚度、同样结构面料、不同基材生产的内饰顶棚的吸音性能结果，并以某款合资品牌车型的吸音标准为基础进行了分析。结果表明，PU基材内饰顶棚和麻纤维基材内饰顶棚的吸音性能远高于标准要求，各类基材内饰顶棚吸音性能按优劣顺序排序：PU>麻纤维>瓦楞纸板>PP。

不同基材内饰顶棚的特点

　　尽管成型内饰顶棚的材料种类很多，生产工艺技术也不相同，但内饰顶棚主要由面饰层和骨架层两部分组成。面饰层主要起装饰作用，有PET无纺布、无纺布+泡棉、针织+泡绵、针织+泡棉+底布、PVC 面饰层、PVC 面饰+泡棉+底布等结构；骨架层起自支撑作用，也是实现顶棚形状和性能的关键层，同时对成本影响也较大。现在市场上使用的内饰顶棚基材种类分为半固化纺织棉毡基材、瓦楞纸板基材、麻纤维基材、PP 基材、PU 复合基材等。不同基材内饰顶棚的性能对比见表2。