浅析汽车仪表板搪塑PVC应用现状

浅析汽车仪表板搪塑PVC应用现状

闵 良 尹建伟

（上海汽车集团股份有限公司乘用车分公司，上海 201800）

摘 要：该文介绍了汽车内饰软质仪表板的几种常见实现形式，并对比感知质量、造型自由度、制造成本和生产

节拍等关键要素，阐述了各实现形式的优点和缺点，同时详细描述了现阶段常用的搪塑PVC工艺的搪塑表皮制

造过程。其中，该文重点介绍了搪塑仪表板PVC粉的国产化开发过程，并完成了在仪表板产品上的验证，同时

详细比对了国产与进口搪塑脉脉含情的意思 PVC粉末制成仪表板后的各项性能参数，最终成功开发了国产的搪塑PVC粉末材料。

关键词：汽车内饰；软质仪表板；搪塑PVC

中图分类号：O 631 文献标志码：A

0 引言

随着社会的发展和汽车智能化，汽车内饰的品质越来越

受到消费者的重点关注。其中，仪表板作为汽车座舱系统内

直接可视的最大总成件，其表面的材质一直是客户的高关注

点。通过一些自媒体和汽车消费网站的评车视频可知，仪表

板人体可触区域的软材质化越来越受到消费者的青睐。

传统的仪表板上体从材质软硬这个角度可以分为两种

类型，一种为硬质仪表板，第二种为软质仪表板。但是从应

用趋势微笑近义词 来说，一些10万元以上的乘用车为了满足客户的需

要，越来越多地采用软质的仪表板。而塑料直接注塑而成的

硬塑仪表板，由于光泽度高、塑料感强、感知差等原因，使

用得越来越少了。

该文从汽车软质仪表板的实现方式来入手，详细介绍软

质仪表板最常用的工艺搪塑，同时重点详述了新开发的国产

化搪塑PVC粉末。依次从配方和DV/PV（性能/产品验证）

等方面进行了讨论，并把搪塑PVC粉末制成了仪表板，对

搪塑仪表板的表皮性能进行讨论和比对。

1 常见软质仪表板实现方式

目前软质仪表板的实现方式基本有如下几种：PVC搪

[1]

塑、TPU搪塑、PU喷涂、TPO阴模吸塑和皮革包覆，如图

1。这几种材料和工艺路径各有优缺点。PVC搪塑的手感不

如皮革包覆，与TPO吸塑、TPU搪塑、PU喷涂处于一个水

平；但气味不如TPU搪塑，与TPO吸塑和PU喷涂处于同一

水平，优于使用胶水的皮革包覆；造型自由度上PVC搪塑虽

然不如皮革包覆自由度高但也可实现倒扣，TPO吸塑涉及有

限的拉伸比且无法实现倒扣故造型自由度最低。成本上PVC

搪塑与TPO吸塑处于同一水平，TPU搪塑和PU喷涂较贵，

皮革包覆决定于包覆皮革的成本和人工成本，综合下来皮革

包覆成本最高。生产节拍上PVC搪塑价格与TPO吸塑、TPU

搪塑、PU喷涂处于同一水平，但手工包覆节拍较满，很难

满足畅销车型的产能要求。综上可以看出，搪塑PVC是一

种综合性能都处在行业水平线或上的材料工艺路径，所以该

工艺也得到了广泛应用。最近出现了一种可以与PVC搪塑在

各个维度上相提并论的工艺，注塑表皮

[2]

，利用材料极高的

流动性，采用注塑的方式制造热塑性弹性体表皮，并在量纲

大于30万的车型上通过一次性的模具费用分摊单件成本。

在各种塑料成型工艺中，搪塑是一种非常独特的方法

[3]

，它的加热、成型和冷却过程全部在同一个没有压力作用

的模具中进行。利用搪塑法可以制得外形较为复杂的制品，

而且能够塑造出复杂细致的物理线条，并保持设计原意，没

有注塑和吹塑制品的模具拼合线痕，为其他各种塑料成型工

艺所不及。且PVC搪塑与通过真空成型法制得的同类产品

相比，具有工艺简单、成本低、花纹逼真、厚度均匀、手感

好、使用寿命长等优点。

模具先用气枪除尘，然后模具通过热空气加热至

230℃~250℃，方式有气加热，油加热，沙加热，主流是前

两者。搪塑模与粉盒对合并夹紧，模具在上，粉盒在下，模

具和粉盒一起旋转至粉箱在上，模具在下，粉盒里的粉末这

图1 常见仪表板上体材料和工艺路径

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工 业 技 术

时落在模具里，在高温的作用下何为其然也句式 ，紧贴在模具的那一层就融化

并相互黏在一起；继续旋转，使模具的每个角落都有粉末且

融化并黏在一起，直至形成的表皮厚度增加至符合要求为止，

这时粉盒在下方，没有融化的粉末通过模具敲击或震动又回

到粉盒里；搪塑成型后，再次对模具进行短暂加热，使没有完

全融化黏合的粉末继续融化黏合；表皮脱模前需要对模具进

行冷却，否则表皮易变形或者黏模；冷却方式有水冷却，风

（空气）冷却，油冷却。气加热和沙加热的模具一般用水冷或

者风冷，油加热的模具用油冷。水冷速度快，但对模具使用寿

命有损；风冷速度慢，但有利于模具的使用寿命。目前很多是

先风冷后水冷，可以兼顾生产节拍和模具耐用性。之后将表皮

从模具上脱模；最终将表皮放在骨架上进行质量和外观检验。

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5 与进口料的对比

通过零件的材料级别机械性能验证，可以从一个侧面间

接地判断PVC搪塑粉制成的蒙皮是否能够满足零件级别的点

爆要求。上汽乘用车有完善的仪表板零部件材料级别标准和

试验标准，以供货态和高温存放后的拉伸强度和断裂延伸率

以及两者前后变化率作为考评内容。PVC搪塑表皮在日常使用

或者高温存放过程中，自然而然会存在增塑剂析出的问题，那

么将高温存放后对表皮的机械性能进行评价是十分必要的。

随着温度的升高，增塑剂分子运动加剧，迁移性逐步升高，导

致PVC表皮高温下增塑剂析出，尤其是软质仪表板的“三明

治”结构，其背面的聚氨酯发泡层有吸附作用，会将析出的增

塑剂吸附至发泡层中。激光弱化线位置因弱化结构，此处发泡

层已被汽化，因此无法吸附析出的增塑剂，进而导致析出的增

塑剂在表皮表面显现，出现明显的弱化印。这是增塑剂析出的

表观现象，也是其析出的佐证。

增塑剂析出最直观的表象就是PVC搪塑表皮的塑性性能

下降，通过机械性能测试可以看出，增塑剂析出后，其断裂

强度显著增加。以上汽乘用车目前量产的PVC搪塑表皮为例，

如表1所示，高温存放后，断裂强度从供货态的10.8MPa提

高到了15.6 MPa，断裂延伸率明显下降，延伸率从供货态的

304%下降至254%，这些都是其塑性性能变差的证明。同样，

国产化的PVC搪塑表皮性能也有类似的趋势，断裂强度从供

货态的11.0 MPa提高到了16.7 MPa，断裂延伸率也出现了下

降，延伸率从供货态的314%下降至290%。这表明增塑剂也

出现了一定程度地析出，但开发的新的国产材料性能更好。

一般来说，分子量小的增塑剂，与PVC的相容性较好，其

增塑效果也更佳，但因其分子量小，更易迁移而析出。反之，

分子量大的增塑剂，耐迁移性更佳，甚至需要其分子上有支链

结构。所以需要选择合适的增塑剂来保证PVC表皮的各项性

能，尤其是通过干法热混冷混途儿童安全故事 径制备的PVC搪塑粉，增塑

剂扮演着溶胀PVC树脂粉和增塑的双重作用。

表1 PVC搪塑表皮机械性能对比

搪塑表皮批次进口料01国产料02

断裂强度/MPa10.811.0

老化后断裂强度/ MPa15.616.7

老化后变化率/%44.451.8

断裂延伸率/%304314

老化后断裂延伸率/%254290

老化后变化率/%-16.4-7.6

2 国产化搪塑PVC粉的开发必要性

目前主流整车厂使用的PVC搪塑粉主要集中在少数一两

家材料供应商手中，而搪塑PVC蒙皮是软质仪表板主流的解

决方案，所以开发国产化的PVC搪塑粉成了整车厂和一级供

应商亟待完成的工作。

上汽乘用车的绝大部分软质仪表板也是使用了搪塑PVC

的方式来实现且材料供应商集中在国外独资的极少数供应商

中，开发完成国产化材料供应商后可实现材料降本工作，同时

为后期的采购提供议价空间，也可以为汽车材料国产化做一

份绵薄的贡献。

3 PVC搪塑粉的配方体系

聚氯乙烯具有耐化学腐蚀性、耐磨、耐烟自熄、消声消

震、电绝缘性较好、强度较高及成本低廉等特点，但其主要缺

点是热稳定性动漫黑白图片 差、对应变敏感、易发生塑性变形及软制品的增

塑剂外迁移等。PVC搪塑粉的配方主要由PVC树脂、增塑剂、

热稳定剂、UV稳定剂、颜料和无机添加剂组成复配体系

[4]

。

PVC树脂一般是两种组分，一种组分负责充分吸收添加

量较大的增塑剂，一种组分则负责增加粉末的流动性。

增塑剂是PVC搪塑表皮中配方中必不可少的配方组分且

占比很高。对产品的机械性能和耐候性能、耐溶剂性能、低温

性能等有至关重要的影响，为了保证增塑剂在PVC树脂中发

挥其应有的作用，其自身的迁移性能是一个关键的考量因素。

在成型过程中，PVC搪塑粉须经过250℃左右的高温，其

耐热稳定性是个重要指标。目前常用的耐温稳定体系是钡-锌

基盐类和钙-锌基盐类等。同时还会考虑成型过程中粉末的易

加工型添加一些分散剂、抗结剂和保证耐光照性能的抗UV剂

等。为实现各种外观的颜色效果同样会添加各种类型的颜料。

4 开发要求（DV /PV）

上汽乘用车在开发PVC搪塑粉进行了零件材料级别的静

态验证和动态验证。对动态验证考核了仪表板乘客侧安全气

囊展开性能。通过多次人事培训 不同当量的点爆试验，量化了特定区域

内的飞溅物质量，查验了气囊弱化线位置的撕裂状态和规整

程度。零件级别的静态验证，评判了高温存放后的仪表板外观

颜色和弱化线的显现程度；对材料的机械性能，验证了搪塑

表皮的供货态和热老化后的机械性能衰减程度，同时验证此

零件耐光照性能、散发性能、阻燃性能和与发泡料的结合力，

也考核了PVC搪塑表皮的耐磨损性能，并且定义了零部件的

6 已量产项目的PVC搪塑颜色

汽车内饰的色彩开发趋势已经不再是以前黑棕灰的纯色

系，已经慢慢转变至多颜色拼搭和多工艺混搭后形成一种自

然统一的内饰风格，目前，上汽乘用车根据内饰的色彩主色调

已经成功开发出了5款仪表板搪塑PVC表皮的颜色，包括了

经典款的黑色，高贵风格的棕色和近期流行的神秘风格的深

蓝色和蓝色，如图2所示。这其中颜色的变化是通过之前提到

的配方体系中的颜料实现的，而颜料分为无机颜料和有机颜

料，无机颜料一般是矿物质，其耐温性能较好，而有机颜料是

含有偶氮基等共轭体系的有机物，其着色力强，可实现艳丽

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的色彩，但其共轭体系在高温容易被破坏，导致其发色体系

发生变化，因此耐热、耐光性能不如无机颜料。一般黑色可

以通过碳黑来实现，但如果是偏蓝色的黑色，可能需要一个

有机颜料来复配实现，棕色一般也可以通过无机颜料来达到

对应的颜色要求，但蓝色则必须需要添加有机颜料，而PVC

高温或者长时二胡的英文 间光照后容易出现黄变，黄色色相是与蓝色色

相完全相反的颜色方向，所以蓝色色相的PVC搪塑表皮需

要在抗热氧和抗紫外上通过其他助剂来加以保证。

助，定制符合制品型面和风格的纹理，之后通过3D打印的

方式定制出母皮，之后进行手工包覆，来制备镍壳模具。

8 结语

该文介绍了常见的仪表板材料工艺路径，并从感知质

量、制造成本、生产节拍和设计自由度等方面对比了其各自

的优缺点，阐述了软质仪表板最常应用的PVC搪塑工艺步

骤和国产化开发的意义，列举了PVC搪塑粉的配方体系和

仪表板PVC搪塑表皮的应用要求，对比了目前量产和国产

化开发的PVC表皮性能。同时也分析了仪表板PVC搪塑表

皮在色彩、纹理上的开发趋势并举例说明了其目前的实现方

案。汽车内饰今后的发展方向必然是向着智能化、家居化、

个性化等方向发展，而其中的核心就是客户的感知质量。观

感、触感、嗅感、使用感等都是内饰新材料新色彩新纹理的

开发方向。

参考文献

[1]袁磊磊，薛振荣，贾毅超.汽车软质仪表板表皮成型工艺

研究[J].工艺装备，2019（1）：141-142.

[2]黄智杰，杨帆.关于对注塑表皮开发的研究[J].科技创新与

应用，2019（28）：100-101.

[3]石涛，汽车仪表板搪塑工艺的现状与发展[J].时代汽车（行

业版），2006（8）：76.

[4]骆玉祥. 聚氯乙烯搪塑粉制备及其搪塑成型工艺关键技术

与相关基础研究[D]. 上海：华东理工大学，2002.

7 新的模具路径实现其他皮纹类型

内饰CMF（Color Material Finishing）的开发除了色彩外，

还扩大到了纹理，目前仪表板搪塑PVC的纹理主要还是传

统的动物纹，实现方式还是通过母皮包覆在代木上，通过翻

模，制作出搪塑模具；而如今开始逐渐流行科技纹或者渐变

纹，这对传统手工包覆制作镍壳母模的方式提出了新的挑

战。在一些翻边、转角和曲面位置，规则纹理会被拉伸导致

变形，或者纹理无法承接达到连续，这就应用而生出其他制

作搪塑模具的方式，例如用激光直接雕刻的钢模替代手工母

皮包覆的木模。这样可以直接进行参数化设计，在转角和曲

面等位置，直接设计纹理，甚至可以设计渐变纹理来自然过

渡曲率的变化。广汽AION V的仪表板就是采用这种工艺路

径实现的科技纹理，如图3。但这也对激光雕刻加工工艺的

精准度提出了更高的要求，因为搪塑工艺可以实现倒扣，所

以激光雕刻的设备需要能翻转和精准定位。目前还有一种可

以参数化设计的方案就是3D打印母皮。通过设计软件的辅

图2 上汽乘用车主要搪塑PVC表皮颜色

图3 AION V仪表板搪塑PVC纹理

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