低成本轻量化EPP材料在汽车内饰顶棚设计中的应用研究 .pdfVIP

低成本轻量化EPP材料在汽车内饰顶棚设

计中的应用研究

作者：赵会芳田磊徐亚君卢业林

来源：《时代汽车》2024年第14期

摘要：随着新能源汽车越来越受人们青睐，目前汽车市场及零部件竞争力越来越大，传

统的汽车及零部件设计方案虽可满足常规需求，但优势已越来越低。特别是汽车内饰方面，已

经是非常成熟的设计及应用，成本已经是很透明的，重量也是越来越达到目前现有行业水平设

计状态极限，所以，内饰设计应用的瓶颈越来越明显。为了新能源汽车的崛起及打破这一瓶

颈，必须寻找新的创新思路，故降本、减重、环保型聚丙烯发泡材料作为顶棚基材替代原有传

统方案是颠覆汽车行业汽车产品应用的一创新亮点。文章以该创新亮点为研究对象，对其进行

对标目标的分析、设计方案的分析、实验验证的优化，并通过相应改善以达到降本、减重、提

高环保性能的效果，属汽车行业内饰零部件产品的前瞻应用领域。

关键词：聚丙烯物理发泡轻量化低成本高环保汽车内饰零部件产品应用

前言1

汽车顶棚是汽车重要的内饰零部件之一，是对乘客防护、及其外观装饰的必要零部件。目

前市面上的顶棚使用基材材料是PP玻纤板及PU玻纤板，材料构成均为层压复合结构，分为

面料层、基材层、面料层、胶水层、附件层，其中面料层作为产品表面，基材层提供产品强度

支撑，通过添加玻纤增强强度，附件层用于提供局部强度（天窗框加强板）、安装附件（阅读

灯）及与汽车其他部件匹配（垫块）；工艺复杂，生产过程对人体有害，含有多层胶水，气

味、VOC性能差。而发泡聚丙烯作为基材的顶棚，其生产工艺简单，采用三层结构（面料

层、胶水层、基材层），胶水层用于连接，通过设计加强筋的方式增加整体强度，与顶棚附件

及周边件配合结构一体发泡成型，从而达到减重降本、提高环保性能的效果，且结构简单，工

艺简化，基材可全部回收利用。

发泡聚丙烯2材料在汽车顶棚上的应用可行性分析

发泡聚丙烯2.1材料市场应用前景

发泡聚丙烯（即EPP）是一种有着较高物理性能的高结晶型聚丙烯/二氧化碳复合材料，

因其优越的性能，使其成为应用增长最快的新型环保材料。发泡聚丙烯产品具有良好的抗震吸

能性能、良好的耐热性、形变回复率高、耐化学品性、耐油性以及保温隔热性，另外，发泡聚

丙烯质量轻，在降重方面的优势很突出，且发泡聚丙烯是一种绿色环保、无毒材料，材料可以

全部回收再利用，不会造成白色污染。因其优越的性能和低成本，EPP广泛应用于汽车、电

子、食品包装、绝缘、建筑、工业等各行各业行业。顶棚使用的EPP材料发泡倍率常规在10-

15倍率，重量相对传统顶棚较轻，且可一体成型天窗加强框，优势较为突出，总体单个顶棚

成品成本可降低约37%，重量可降低约45%，基于目前顶棚的现状，为达到显著的减重降本

目的，只有颠覆传统的顶棚结构、材料及生产工艺才能达成，而EPP顶棚就是对于传统顶棚

的颠覆；采用EPP一体成型方式替代PU玻纤板模压及省去传统的胶粘天窗加强框方式，取消

单独的天窗口加强框，降低模具、人工、材料费用达到降本、减重目的，应用前景较为突出。

聚丙烯发泡材料作为顶棚的基材使用在加工成型工艺上的可行性2.2

天窗版顶棚是降本、减重的一个难点，汽车顶棚作为汽车内饰的一个重要装饰零部件，传

统的设计结构是顶棚基材加面料通过模压工艺复合。基材需要具有一定的刚性且有着良好的隔

吸音性能，常用的材料是PU发泡复合板，顶棚基材发泡后切片撒玻纤预制为片材，在模内模

压成型与面料复合，天窗口位置基材需要切掉同时做翻边，天窗版顶棚由于顶棚中间镂空，工

艺限制，顶棚不能局部加厚，只能通过增加加强框的方式来保证天窗口的强度，需要在顶棚天

窗口四周增加粘一个金属或高强度塑料天窗口加强框，来保证顶棚强度，目前顶棚材质、工艺

已经十分成熟且趋同，成本、重量已达到瓶颈，减重降本的空间已很小，同时发泡、复合过程

中会添加化学发泡剂、胶水，造成气味差、VOC含量较高；图1所示的就是一个典型的天窗

顶棚，主要是顶棚面料、基材和天窗口加强框以及一些附件，天窗口一圈就是金属加强框。但

EPP顶棚可以解决此难点，首先是EPP顶棚基材的生产工艺是物理发泡，EPP顶棚基材是通过

模内发泡成型实现的，所以厚度是可以调节的，其次对于天窗版顶棚来说，可以在天窗口位置

局部加厚，还可以做加强筋来提升强度，同时天窗口镂空位置可以不发泡，节省原材料的使

用，因此相对于传统顶棚干法成型和湿法成型来说，天窗口越大成本、重量优势越明显。E