免漆TSF热塑工艺在汽车领域的应用

热塑性塑料部件



在汽车外饰件加工领域正越来越多地应用TSF工艺，这种工艺包括通过层压或者共挤出的方法来制备装饰薄膜，或者使用高标准的材料直接通过热成型制成成品，可以免除喷漆工序。



热塑性塑料部件在模内装饰（IMD）领域有如下两种应用：对注射成型工艺，IMD开始于对薄膜进行热成型处理，然后将其送入注射模具的空穴，覆盖于需装饰的底材。但是第二种装饰薄膜的应用方法已经出现，这种方法叫做厚片成型，或TSF，它包括通过层压或者共挤出的方法来制备装饰薄膜，或者使用高标准的材料直接通过热成型制成成品。



TSF是一条已经证明可行的道路；比较新颖的是应用新一代的薄膜和树脂来达到A级的表面。干漆以及金属色薄膜供应商Soliant公司的市场经理John Cupstid以Mack Truck有限公司生产的铬合金前保险杠装饰为例子来说明这个应用。



还有另一项突破，据工业媒体报道，第一个大批量应用热塑性TPO制造汽车保险杠的项目将在几个月内建成投产，用于某美国品牌的高产量汽车，但具体细节仍处于保密状态。到目前为止，热塑性TPO装饰还仅仅在一些低产量的项目上取代注射成型装置。



潜力巨大的工艺



装饰部件的制造商都在积极的评价着TSF的优势和缺陷。“这种工艺的潜力是巨大的，”一家热塑性材料设备制造商，先进投资技术公司（AVT－Advanced Ventures In Technology）的总裁Albert Petersen说。他描述了这种工艺在汽车，卡车以及休闲娱乐和建筑用交通工具的外部和内部零件上的应用。



Carlisle工程材料公司是一家提供汽车工艺技术支持的美国公司，该公司的技术总监Ed Crowe说，TSF的一大优势就是它的易操作性。TSF的工艺只需要片材和一台成型设备，而注射成型应用的IMD则需要两台设备，两种工具和两种起始材料。“TSF减少了操作中的可变因素和质量的风险，”Crowe同时还说，IMD需要在模具中留有下脚料和遥控设备的位置。Carlisle工程材料公司为通用汽车2003年版的先驱SUV设计制造了摇杆控制面板，这种产品应用了Soliant薄膜以及由Equistar化工提供的材料制成的TPO薄片。



TSF所应用的热塑性成型工具比IMD注射成型应用的模具成本低很多，并且易于运输。但是Crowe承认TSF更适合于大型的平板以及相对较小的体积，这种工艺确实在加工深度，半径以及轮廓上都有局限。工业媒体也报道说TSF的部件有可能由于过度的拉伸和在高拉伸比的部件中膜的变薄而导致颜色的改变。同时，TSF工艺在合并的空穴以及附件中的应用也比注射成型工艺的局限性更大。



Soliant公司的John Cupstid指出，TSF在高产量、四速旋转往返的设备中有所应用，目前这种工艺的产量可以达到100,000个部件。TSF工艺同时还可以应用TPO材料，这种材料由于其在成本以及自身重量上的优势，在底特律的应用越来越广泛。



创新应用



John Cupstid还提到，最近的TSF工艺的一个成功的应用就是雪佛兰Impala的尾灯装配。应用0.06in的耐冲击ABS树脂片与Soliant涂料薄膜一起层压。尾灯的装配与主体的颜色要匹配。这项工程由Decoma负责，最近正在应用到Impala的新款汽车中。



Hendrickson国际公司为一种货车制造了A级的保险杠装饰。它应用0.187in的铬外观薄膜层压在厚的ABS树脂片上。据报道Soliant薄膜十分耐用，能够适应各种天气，并且十分容易加工，主要应用双孔的成型模具和穿梭设备。



Hendrickson的市场总监Jeff Zawacki说：“这种货车的重量轻，同时行动非常灵活。”同时他还指出，这种装饰比传统的铁/铝夹层重量轻大约百分之四十。通过适度的拉伸（小于百分之五十），颜色也能保持均匀，深度切割也能通过创新工具实现。



Zawacki说，Hendrickson的初始业务是金属折弯加工，而公司现在在TSF工艺投资是因为公司发现传统的金属保险杠今后的发展空间很有限。该公司在TSF工艺上的下一个目标是开发商用车前面的格栅、维修零件市场产品以及遮阳板的生产。



另一个应用TSF工艺的先锋是Durakon工业公司，这家公司已经从一个卡车装配公司发展成一个大型的应用TPO与有色薄膜层压技术生产汽车外部框架的公司。Durakon对TSF工艺的第一次应用是在2003年底的雪佛兰SSR型跑车上。一处是用有织纹的阴模制成的两层薄片脚踏板；另一处是用Avery Dennison的银色光滑薄膜加工表面的防护装置。Durakon应用了AVT公司生产的穿梭成型设备。



Durakon首席执行官Ed Gneiwek预测了TSF进一步的应用。2004年的Wrangler吉普车的前部装饰以及2005年的Buick LeSabred 摇杆面板的研发都处在进行阶段。他同时还指出，“在汽车内表面，园艺方面，娱乐汽车以及水上交通工具都有潜在的应用。”



Equistar化工的汽车TPO工艺项目经理Ted Klimek说，在低产量到中等产量的竞争中，目前倾向于选择热塑性TPO保险杠装饰而不是注射成模。他同时还说，热塑性TPO保险杠装饰在耐冲击性以及耐候上都优于目前的注射成模TPO装饰，另外注塑外饰还需要喷漆处理。



Geiss热塑性LLC提供了掺杂卤素的线上成型系统，该系统被认为非常适合A级汽车外表面框架。Tier One的供应商Decoma和ArvinMeritor己经为他们在德国的生产基地购买了Geiss的设备。GE塑料公司也购买了Geiss的设备来发展基于聚碳酸酯的Lexan SLX耐寒耐热的薄膜的应用。SLX薄膜的生产经理Bob Johnson说，GE目前的市场政策正在倾向于在IMD的预成品中应用SLX薄膜。同时他还说SLX在TSF工艺中也相当有潜力，尤其是在规模为年产20,000个零件的大型工程中。研制中的共挤出SLX薄片包括包括透明和不透明两种以及0.125in或更大的规格。



透明的SLX/聚碳酸酯或者SLX/聚碳酸酯/SLX薄片可以应用在照明、标记、显示器以及工业幕帘。不透明的SLX/ABS合金以及SLX/TPO薄片应用于车辆中耐寒耐热的面板，园艺装备以及汽车售后零部件。他们也可以用于替换娱乐汽车以及建筑工具框架中的玻璃纤维。



Mayco塑料公司正在开发TSF工艺用于它的耐寒耐热的模内着色薄膜，这种薄膜在2002和2003款的Dodge Neon中部分地用于前后装饰中。为IMD工艺服务的四层离子交联聚合物/聚丙烯薄片有0.031in厚。对TSF工艺来说，聚丙烯薄膜基材的厚度要增加到0.3in。Mayco计划把这种工艺应用到保险杠、主体构架以及汽车内部零件上。



福特汽车公司最近兴建了一个生产车间，包括一套Geiss线上成型设备以及净化室。福特计划同时开发生产A级外表面结构的IMD工艺和TSF工艺。一位福特公司官员表示，开发这些工艺的目的是避免生产中使用更多的喷漆工具，同时削减装饰成本.