一种汽车内饰用复合无纺布的热压成型方法与流程

本发明涉及汽车内饰材料加工，具体为一种汽车内饰用复合无纺布的热压成型方法。

背景技术：

1、现有汽车内饰用复合无纺布通常由表层无纺布、中间纤维层、热熔连接层和基底层依次叠合构成。各材料层经放卷、纠偏、铺叠和临时定位后送入热压设备，由加热机构对叠合材料进行加热，使热熔连接层及热塑性纤维软化或熔融；随后，上模与下模闭合并对叠合材料施加压力，使熔融组分进入相邻纤维之间及层间接触位置，并在保压冷却后形成连接，最终经脱模和裁切获得复合无纺布成型件。

2、目前，热压过程中通常对整幅叠合材料采用统一的加热温度、保压时间和合模压力。然而，各材料层的厚度、导热性能、熔融温度及受压变形量存在差异，导致不同材料层及不同成型区域的热响应和压缩状态并不一致。在相同加热和加压条件下，容易出现部分区域的热熔连接层已经熔融，而其他区域尚未充分熔融的情况，进而造成层间连接不连续、表面压痕和厚度偏差。现有热压方法缺少根据不同材料层的热响应和压缩状态对各成型区域进行加热、加压及保压控制的处理过程，难以消除各区域压合状态不一致的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种汽车内饰用复合无纺布的热压成型方法，本发明通过对复合无纺布不同材料层及成型区域的热压温度和压力进行分区控制，解决现有热压成型方法因各材料层热响应不同而造成压合状态不一致的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种汽车内饰用复合无纺布的热压成型方法，包括：

3、s1.将包括热熔连接层的多个材料层依次叠合形成复合无纺布坯料，根据所述复合无纺布坯料的成型结构将所述复合无纺布坯料划分为多个成型区域，并分别确定各所述成型区域的加压触发条件、目标厚度和保压终止条件；

4、s2.将所述复合无纺布坯料置于具有分区加热单元和分区加压单元的热压模具内，对各所述成型区域分别进行加热并施加初始压力，采集各所述成型区域的上表面温度、下表面温度、区域压力和局部模具间距；

5、s3.根据所述区域压力和所述局部模具间距，动态确定各所述成型区域内各材料层的实时层厚，并根据所述区域压力动态确定相邻材料层之间的实时界面接触热阻；将所述上表面温度、所述下表面温度、所述实时层厚和所述实时界面接触热阻输入分层瞬态传热模型，获得各所述成型区域内热熔连接层的界面温度；

6、s4.当任一所述成型区域内热熔连接层的界面温度满足对应的加压触发条件时，控制对应的分区加压单元对所述成型区域执行成型加压，并根据所述局部模具间距确定所述成型区域的实际厚度；根据所述实际厚度与对应目标厚度之间的偏差修正对应的区域压力，根据修正后的区域压力重新确定各材料层的实时层厚和相邻材料层之间的实时界面接触热阻，并重新计算对应成型区域内热熔连接层的界面温度；根据重新计算的所述界面温度约束下一采样周期内对应区域压力的修正；

7、s5.重复执行步骤s3和步骤s4，直至各所述成型区域的实际厚度分别达到对应的目标厚度，对所述复合无纺布坯料进行分区保压冷却；当各所述成型区域内热熔连接层的界面温度分别满足对应的保压终止条件时，解除对应的区域压力，开启所述热压模具并取出复合无纺布成型件。

8、优选的，所述多个材料层包括：表层无纺布、中间纤维层、热熔连接层和基底层，所述表层无纺布、所述中间纤维层、所述热熔连接层和所述基底层沿所述复合无纺布坯料的厚度方向依次叠合。

9、优选的，所述多个成型区域的划分包括：获取热压模具型面的曲率分布和所述复合无纺布坯料的初始厚度分布；将曲率处于同一预设曲率区间且初始厚度处于同一预设厚度区间的连续部分划分为同一成型区域。

10、优选的，所述加压触发条件包括：对所述热熔连接层进行升温熔融测试，获取所述热熔连接层由未熔融状态转变为熔融状态时的起始熔融温度，并将各所述成型区域内热熔连接层的界面温度达到所述起始熔融温度，确定为对应成型区域的加压触发条件。

11、优选的，所述保压终止条件包括：对所述热熔连接层进行降温固化测试，获取所述热熔连接层由熔融状态转变为固化状态时的固化终止温度，并将各所述成型区域内热熔连接层的界面温度下降至所述固化终止温度，确定为对应成型区域的保压终止条件。

12、优选的，所述实时界面接触热阻的确定包括：在热压成型前，分别将复合无纺布坯料中的相邻材料层组成叠合试样，对各所述叠合试样施加不同的测试压力，并获取各测试压力下对应叠合试样的界面接触热阻，建立各相邻材料层对应的压力与界面接触热阻之间的对应关系；在热压成型过程中，按照采样周期获取各所述成型区域的区域压力，根据所述区域压力以及对应相邻材料层的所述对应关系，分别确定各相邻材料层之间的界面接触热阻，并将当前采样周期确定的界面接触热阻作为对应相邻材料层之间的实时界面接触热阻。

13、优选的，所述分层瞬态传热模型包括：所述分层瞬态传热模型沿所述复合无纺布坯料的厚度方向设置与各材料层一一对应的材料层计算区域，并将相邻材料层之间的接触位置设置为界面传热边界；将各所述成型区域的上表面温度和下表面温度分别设置为所述分层瞬态传热模型的上侧温度边界和下侧温度边界，将各材料层的实时层厚、导热系数、密度和比热容设置为对应材料层计算区域的传热参数，并将各相邻材料层之间的实时界面接触热阻设置为对应界面传热边界的传热参数；按照采样周期更新所述上侧温度边界、所述下侧温度边界、各材料层的实时层厚以及各相邻材料层之间的实时界面接触热阻，计算各材料层沿厚度方向的温度分布，并从所述温度分布中提取所述热熔连接层与相邻材料层接触位置的温度，作为对应成型区域内热熔连接层的界面温度。

14、优选的，所述实际厚度的确定包括：获取所述热压模具在未放置复合无纺布坯料时，各所述成型区域对应的上模成型面与下模成型面之间的位置基准；在对应的分区加压单元执行成型加压后，获取对应成型区域内上模与下模的相对位置，根据所述相对位置和所述位置基准，确定上模成型面与下模成型面沿对应成型区域局部法向方向的局部模具间距；将所述局部模具间距确定为对应成型区域在当前区域压力作用下的实际厚度。

15、优选的，所述区域压力的修正包括：将所述实际厚度与所述目标厚度进行比较，获得对应成型区域的厚度偏差；当所述实际厚度大于所述目标厚度时，根据所述厚度偏差的绝对值和对应成型区域的压力修正系数，确定压力增加量；当所述实际厚度小于所述目标厚度时，根据所述厚度偏差的绝对值和对应成型区域的压力修正系数，确定压力减小量；根据所述压力增加量或所述压力减小量对当前区域压力进行修正，并将修正后的区域压力限制在对应成型区域的压力下限与压力上限之间，作为下一采样周期内对应分区加压单元的目标输出压力。

16、优选的，所述分区保压冷却包括：在各所述成型区域的实际厚度分别达到对应的目标厚度后，控制各所述分区加压单元分别维持对应成型区域当前的区域压力；停止各所述成型区域的加热，并通过与各所述成型区域分别对应的分区冷却单元对所述复合无纺布坯料进行冷却；在冷却过程中，分别获得各所述成型区域内热熔连接层的界面温度，并使各所述成型区域保持对应的区域压力，直至对应的界面温度满足所述保压终止条件。

17、本发明提供了一种汽车内饰用复合无纺布的热压成型方法。具备以下有益效果：

18、与现有技术相比，本发明根据区域压力和局部模具间距动态确定各材料层的实时层厚，并根据区域压力动态确定相邻材料层之间的实时界面接触热阻，通过分层瞬态传热模型获得热熔连接层的界面温度，使界面温度能够反映复合无纺布坯料在受压过程中的实际传热状态。以各成型区域的界面温度作为成型加压的触发依据，能够根据不同成型区域的热响应分别确定加压时机，减少热熔连接层未充分熔融时提前加压或熔融程度过高的问题，提高层间连接的连续性。

19、本发明根据各成型区域的实际厚度与目标厚度之间的偏差修正区域压力，并利用重新计算的界面温度约束后续压力修正，实现厚度状态、压力状态和界面热状态之间的闭环调节；在各成型区域达到目标厚度后进行分区保压冷却，并根据对应界面温度是否满足保压终止条件分别解除区域压力，从而减小成型件的厚度偏差，降低局部过压、表面压痕及热熔连接层溢胶的发生，提高复合无纺布成型件的压合稳定性和成型一致性。