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| TPE汽车塑料件成型加工技术的可持续发展 | |
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TPE作为一种节能环保的新型材料，在汽车行业得到了越来越广泛的应用。其成型加工技术的开发与改进，有助于汽车实现减重目标，达到日趋严格的燃油经济性标准。
TPE是介于橡胶与树脂之间的一种新型高分子材料，具有橡胶与塑料的双重性能和宽广的特性，还可代替橡胶大量用在PVC、PE、PP、PS等通用热塑性树脂甚至PU、PA、CA等工程塑料的改性上面，使塑料工业也出现了崭新的局面。汽车应用是TPE【包括 TPV、TPU、TPEE、SEBS、SBS、TPO以及SEBS、SBS共混改性的热塑性弹性体（TPS)等】最大的终端市场，占总需求量的近三分之一。TPE兼有橡胶的优良弹性和热塑性塑料的易加工性、抗冲击性、耐蠕变，使用温度范围宽，而且硬度可调，耐油、耐化学药品和溶剂侵蚀。受汽车轻量化发展及全球汽车燃油经济性标准趋严的影响，TPE成为了延续和提升汽车减重和提高燃油经济性趋势的绿色化水准的新材料，甚至取代传统的橡胶弹性体。作为全球最大的TPE消费国，中国将继续保持8%以上的年增长率。
各种各样的热塑性弹性体的不同的性能使得TPE具有很大的应用及发展空间：例如AEM-TPV和TPSiV具有很高的耐油性能，使用温度也能达到很多的工程应用领域的要求，应用在汽车引擎密封盖、保护靴及软管等领域；硬度较低并且具有很强的抗弯曲性能的COPEs可以用来生产抗弯曲强度要求较高的汽车内饰件部件；低硬度的茂金属热塑性聚烯烃弹性体、POE以及半硬度的POP等使得汽车内饰材料又多了挑战性的选择。TPE成型加工技术的科学发展，可提高TPE制品的功能机性能，拓展汽车领域的应用范围，实现汽车节能、环保和安全的“现实需求”及“潜在需求”的科技水准的可持续发展。
汽车应用是TPE最大的终端市场，占总需求量的近三分之一。
复合型TPE制品成型加工技术科学发展
TPE制品的成本受到几个因素的影响，包括加工过程中的经济性以及原材料价格等。复合型TPE制品是实现其市场化的性价比的发展方向。TPE价格昂贵，整体型TPE制品难以为市场接受，复合型TPE制品既提高了原橡、塑制品的绿色化性能，又减少了TPE的用量，减轻了市场的价格压力，易为市场接受。适应复合型TPE制品的TPE及其成型加工技术是TPE全套解决方案的发展方向。使TPE与塑料/橡胶良好地粘合，按照化学上的相似相容原理，要有相接近的极性，才能发生分子链层级的熔合，所以必须对TPE改性。美国材料生产商Elastocon TPE Technologies公司推出一款新型热塑性弹性体STK，涵盖注射成型、挤出成型、热塑成型和吹塑成型，与传统TPE级别相比，它具有更高的粘合性和更好的拉伸强度。由于使用了特殊粘合促进工艺，它可以更好地粘附在材料上，并适用于包覆成型。
双组分注塑成型加工技术。通过双组分注塑的包覆成型技术，将热塑性弹性体TPE与刚性基材复合，不仅可以使制品表面充满柔感，还可以增加产品功能性与附加值，如减噪、减震、防水、防撞、防滑、舒适感等。模具是整项技术的灵魂。模具通过转动移位，达到同步注塑不同物料的效果。恩格尔的无拉杆多组分注塑机，适应多组分模具大而注塑件表面较小的情况，所需锁模力也相对较小，模具可以超越模板安装边缘，因而即使模具较大,也可以使用较小的机型以节省成本与能源，在TPE多组分汽车零件注塑成型加工中得到广泛应用。传统的单一塑料组成的操纵件，触感性及后装饰性能差。双组分成型加工技术的发展，实现在传统塑料操纵件表面注塑一层包裹的TPE，发挥TPE制品表面触感性和TPE制品表面着色性极佳的两项性能，制品成型后可为用户实现个性化的装饰图案，具有对个性化需求欲望超强的客户的吸引力。KRAIBURG 新开发的两个TPE系列，与PP、ABS、PC/PBT进行双组分注塑成型操纵件，发挥了表层TPE抵抗日常使用产生的一切影响的性能，如手汗、酒精、紫外线、天气原因带来的影响，同时可满足对色彩的期望。
多层无粘复合加工技术。多层无粘复合加工，由于省却了粘结剂，实现了清洁、节能复合。TPE膜具有优异防泼水功能、超强任韧性，不含任何有害身心健康气味及重金属，不滋生细菌，营造健康绿色环境，很适宜做环保背胶面料。TPE复合膜具有超强的剥离强度。长期以来车内软装饰件为软质PVC，虽然在PVC料的增塑剂的环保性能方面做了大量的研究和应用，但只能减少而不能杜绝有害物质的排放、迁徙，装饰件的环保性能成为长期困扰的问题。以可热粘结的普通软质塑料材为基体与TPE薄膜实现无粘结剂的复合，降低成本，装饰件达到绿色化的性价比。复合汽车脚垫，表层为TPE，采用高温复合，不用胶水粘连，避免胶水中的甲醛对人体的伤害，真正做好了绿色环保，提高车内空气的质量。
复合型背部注塑加工技术。实现汽车零件的干漆膜化，杜绝汽车零件由于涂装而产生的有害物质的排放。注塑机的移模位置的控制精度的提高，机械手的应用，使背部注塑技术得以实现及推广应用。背部注塑把TPE薄膜热压成型为零件的形状，放到注塑模具里，模具合紧后，在它的背面注塑熔融的物料，使两者结合为一体，特别适合于像保险杠面板那样较复杂零件。注塑成型的制品，不需要涂装，符合汽车免喷涂化的发展。免喷涂不仅可以大幅降低成本，而且可以减少喷漆过程造成的环境污染。
橡塑复合挤出加工技术。橡塑复合连续精密挤出的发展，实现控制外层TPE达到最佳状态和完满的圆周及侧向材料分布，内芯、内层、主体能不受材料分布的影响而加工变化广泛的EPDM。橡塑复合密封条，内芯为橡胶、包裹外层为TPE，有两种制造工艺：（1）橡塑复合连续挤出，在复合机头、口模处实现共挤包覆。复合机头需有多处控温又互不干扰，以适应TPE与橡胶的挤出温度相差很大的工艺要求，而此时为抗衡橡胶密封条在微波和热空气硫化槽中的硫化温度，使TPE材料性能不变，需采用特殊的耐高温的TPE材料。（2）在橡胶密封条硫化后，一边挤出TPE薄膜，一边在高温下与密封条包覆。
无熔接缝TPE制品成型加工技术科学发展
实现管件类、中空类TPE制品的无熔接缝成型加工，拓展TPE制品的汽车应用领域。
注射中空加工技术。挤出中空件，不可避免存在影响制品强度性能的熔接缝，这对TPE制品的整体强度均一化十分不利。注射中空技术的发展，为TPE的中空制品在汽车上的应用开辟了发展方向。注射中空制品没有熔接缝，整体强度一致。例如，车用波纹中空件的注射中空，TPE熔融料注入模具，然后吹塑成型，切掉两端，没有熔接缝，使用寿命可达到50万次，大大高于橡胶类的10万次。
3D中空加工技术。3D中空技术是集挤出、吹塑、机械手、智能控制等现代科技为一体的高新技术。普通挤出管件成型为异型管件，都是直线管件成型后进行第二次加工，管件的外形、管壁强度等受到影响，而且不能加工各段内径相差大的异径管。普通中空异径中空件都为中空型坯吹塑而成，都存在结合熔接缝，影响制品强度，不能发挥TPE的性能。3D中空技术，型坯挤出后，被预吹涨并贴紧在一边模具壁上，挤出头或模具按成形编制的程序进行2轴或3轴的转动,当类似肠形的型坯充满模腔时，另一边模具闭合并包紧型坯，使之与后续的型坯分离，这时整个型坯被吹胀并贴紧在模腔的壁上成型，制品无熔接缝，可达到任意异型异径的技术要求，拓展TPE异型异径管的应用范围。异型尾气排气实现TPE材料化，提高耐寒耐高温的性能。宜中中南橡胶公司用NBR／PVC／氯醇橡胶三元共混的TPE制备耐油异型胶管，已用于汽车发动机的配件。
发泡TPE制品成型加工技术科学发展
发泡成型加工技术提高TPE制品的轻量化、缓冲性、比强度的性能。
挤出发泡加工技术。TPE挤出发泡材料兼顾热塑性弹性体和发泡塑料所具有的优良特性，可以用作用可吸收冲击能量和震动能量的座椅、头枕等制品，提高乘坐的舒适性及减轻碰撞时对人体的伤害。TPE因熔体强度较差等原因难以被加工成发泡级产品，山东道恩北化弹性体材料有限公司采用环保无害配方体系，开发出了具有发泡均匀、细密、泡体强度高等特点的挤出发泡级TPE。北京化工大学冯刚和苑会林，研究了发泡剂的用量、成核剂的种类和用量、交联剂，以及加工参数、螺杆结构对挤出成型工艺制备TPE挤出发泡材料性能的影响，为实现TPE发泡制品的应用提供了科学技术。目前，TPE发泡材料在汽车上的应用还处于初始阶段，有待于应用开发，例如TPE发泡材料用作隔震垫片，能在高速的前提下，降低车轮及路面的动力效应，提高舒适、安全的性能。水发泡海绵状TPE在国外已研制成功，成为今后取代海绵橡胶制作汽车密封条的新趋向。 （图片） （图片） | |
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