«Мягкие» эластомеры расширяют присутствие на рынках автомобильной промышленности. В некоторых случаях «мягкие на ощупь» эластомеры успешно вытесняют более твердые пластмассы или каучуки. Основная причина – стремление к эффективной и выгодной утилизации.

Производители автомобилей в поисках рентабельных путей установления различий между их моделями и моделями конкурентов обращают все большее внимание на «мягкие на ощупь» термопластические эластомеры (ТРЕ). Такие материалы придают ощущение роскоши и способствуют формированию эстетически привлекательного внешнего вида многих компонентов внутренней отделки автомобиля. К числу наиболее быстро распространяющихся автомобильных применений мягких на ощупь ТРЕ относятся: обшивка приборной доски, спинки сидений, наличники дверей, подлокотники, ручки, круглые рукоятки и воздушные подушки безопасности.
В некоторых случаях мягкие на ощупь эластомеры вытесняют более твердые пластмассы или каучуки. В других случаях они заменяют другие мягкие на ощупь материалы, содержащие PVC, которые снимаются с производства некоторыми производителями автомобилей под влиянием экологических и законодательных факторов. Основным стимулом расширения использования мягких на ощупь ТРЕ, изготовленных из термопластических полиолефинов (TPO), является всеобщее стремление к утилизации. Утилизация осуществляется проще и дешевле, когда все пластмассы, из которых изготовлен автомобиль, относятся к одному химическому семейству, такому как олефины. Каким бы ни был их состав, эластомеры для мягких на ощупь применений могут использоваться отдельно или в составе ламинированных конструкций, которые производятся с помощью технологии формования поверх.

Измеряя мягкость
Материалы, которые используются для того, чтобы создать ощущение мягкости деталей внутренней отделки автомобиля, обычно классифицируются по шкале Шора А, в которой значения располагаются от 0 (самый мягкий) до 100 (самый твердый). Присвоение класса осуществляется на основе испытания образца материала с помощью инструмента, который называется склероскопом Шора. Склероскоп состоит из взвешенного тупого объекта, которому дают проникнуть в поверхность образца для измерения глубины проникновения. Нулевое показание на шкале по Шору А означает, что объект погрузился на максимальную глубину, а показание 100 означает, что проникновения не произошло.

Рисунок 1: Шкала Шора используется для присвоения класса мягким на ощупь полимерам, используемым для внутренней отделки автомобилей.

Как правило, человеческая кожа имеет рейтинг по шкале Шора от 50 до 55. Материалы, со значением твердости ниже этих значений, считаются имеющими свойства тактильной мягкости. Мягкость не следует путать с модулем упругости при изгибе, другим тактильным свойством, с помощью которого измеряется устойчивость материала к множественному изгибанию. Чем мягче материал, тем больше он подвержен истиранию. Но точный подбор полимера и технологических методов может свести к минимуму ущерб от истирания, который наносится мягким на ощупь материалам.

Термопластические олефины
Мягкие на ощупь TPO  были разработаны в качестве альтернативы PVC для использования во многих применениях, для внутренней отделки автомобилей, включая приборные панели, подлокотники и рулевые колеса. По сравнению с PVC, TPO  обладают меньшей способностью к затуманиванию, более слабым запахом и меньшей заметностью царапин, а также превосходной устойчивостью к воздействию атмосферных явлений и низкотемпературной пластичностью (до -40ºC). Наиболее распространенными марками мягких на ощупь материалов из TPO, которые применяются для внутренней отделки автомобилей, являются марки для литьевого формования, но на рынке имеются также и марки, предназначенные для выдувного формования и экструзии. Можно создавать TPO, напоминающие по текстуре кожу.
Изготовленные горячим формованием TPO при их использовании для производства мягких на ощупь покрытий приборных панелей составляют конкуренцию таким широко распространенным материалам, как горячеформованный PVC и PVC, изготовленный формованием полых изделий заливкой и медленным вращением формы. Основным техническим недостатком TPO является ненадлежащее формирование текстуры поверхности при горячем формовании поверх криволинейных поверхностей. Преодолеть этот недостаток и расширить долю рынка TPO в изготовлении приборных панелей позволила усовершенствованная технология, называемая отрицательным горячим формованием, для реализации которой используются тепло, вакуум и давление.

Рисунок 2: Основные компоненты приборной панели Chevrolet Colorado и GMC Canyon сформованы из мягких на ощупь TPO. 

TPO  также находят применение при производстве чехлов для воздушных подушек безопасности для водителя, пассажира, а также боковых подушек. Их проникновение на данный рынок обусловлено не только их эстетическими свойствами и свойствами тактильной мягкости, но также и простотой обработки, эластичностью при низких температурах и устойчивостью к воздействию ультрафиолетовых лучей.
Ткани с покрытием из PVC для обшивки спинок сидений постепенно уступают место TPO и термопластическим полиуретанам (TPU). Разработанные ранее ткани с покрытиями из TPO , при производстве которых использовались PP и каучуковые соединения, были несколько жестковаты для обивки сидений. Но вновь разработанные TPO  на основе этилен-стироловых интерполимеров и пластомеров обладают нужным сочетанием мягкости и износостойкости для данного применения.
Другой новой функцией TPO  стало производство мягкой подкладки для звукопоглощающих ковриков для пассажирских салонов автомобилей (большинство таких внутренних покрытий изготавливалось из каучука или PVC.) Внутренние покрытия из TPO  , которые впервые появились в европейских автомобилях, также дают возможность использования введения в процессе формования декоративных элементов, которые соответствовали бы тем элементам, которые уже были на других компонентах внутреннего оформления салона автомобиля.

Рисунок 3: Покрытая изнутри мягкой на ощупь пленкой из TPO, изготовленная литьевым формованием и прессованием в форме из расплава приборная панель Chrysler Crossfire спроектирована так, чтобы в нее была интегрирована передняя подушка безопасности для пассажира.

Полиуретановые системы
Обшивки приборных панелей, изготовленные формованием полых изделий заливкой и медленным вращением формы из рецептур TPU  и напыленного полиуретана (PUR), вытесняют обшивку из PVC, хотя обшивка из TPO  также составляет в данном применении конкуренцию PVC. Производители утверждают, что обшивка из TPU, изготовленная формованием полых изделий заливкой и медленным вращением формы, долговечнее обшивки из PVC и менее подвержена выцветанию и затуманиванию.
Хотя обшивка приборных панелей из PVC должна, как правило, осуществляться в один этап, технология напыления PUR позволяет производить окрашивание обшивки приборной панели непосредственно в форме. Разработчики систем напыления утверждают, что это не только позволяет экономить целый этап обработки, но и позволяет достигать меньшей зернистости окрашенной поверхности.
Ткани с покрытием, используемые для спинок и боковых частей сидений, обычно изготавливаются из PVC, но на рынке также появляются и ткани с покрытием из PUR. Из-за того, что они значительно дороже, чем PVC, системы из PUR используются, в основном, для применений, требующих отделки под кожу.

Термопластические вулканизаты (TPV)
TPV составляют конкуренцию PVC и другим TPE при изготовлении деталей формованием поверх или же монолитных деталей, мягких на ощупь, таких как: круглые рукоятки, ручки и поддоны для хранения. При использовании для таких применений, TPV, которые, как правило, представляют собой тонкие дисперсии высокосшитых каучуков в полиолефиновой матрице, в меньшей степени вызывают затуманивание, нежели PVC. Они также относительно дешевы по сравнению с конкурирующими с ними ТРЕ, такими как полимеры стирол-этилен-бутадиен-стирола (SEBS).
Некоторые из недавно разработанных TPV созданы на основе силоксанового каучука, диспергированного в полиолефинах. Они сочетают высокотемпературные рабочие параметры силоксановых каучуков с простотой обработки конструкционных термопластов. TPV на силиконовой основе могут придавать тактильную мягкость поверхностям формованных деталей.

Рисунок 4: Ручки внутреннего оснащения салона Pontiac Aztek изготовлены из полипропиленовой подложки, поверх которой формуется мягкий на ощупь сформованный вулканизат.

Стандартными технологиями производства, которые используются для работы с TPV, являются формование заливкой и литьевое формование с совместным впрыском. Одним из производителей автомобилей (Collins & Aikman) была разработана технология использования установки для традиционного литьевого формования для производства деталей с мягкими на ощупь TPV снаружи и твердыми термопластами внутри. Технология, при которой одновременно в гнездо пресс-формы впрыскиваются сразу две фазы расплава, позволяет спонтанно формовать двухслойные формованные структуры за счет разницы в плотности между двумя впрыскиваемыми фазами.

Рисунок 5: Вкладыш держателя для чашки в Ford Expedition и Lincoln Navigator является еще одним применением мягкого на ощупь термопластического вулканизата.

Стиролы
Стирольные блок сополимеры  широко используются при производстве мягких на ощупь приборных панелей, изготавливаемых литьевым формованием. В этом случае их теплостойкость и устойчивость к старению делают их очень полезными. Панели, изготовленные из стиролов, легче и дешевле в производстве, чем стальные приборные панели.
Стиролы также используются для производства рукояток, ручек зажимов. Обычно такие детали изготавливают формованием мягкого стирольного блок сополимера, такого как стирол-этилен-бутадиен-стирол (SEBS), поверх твердых и жестких подложек, таких как поликарбонат, ABS, сплавы поликарбонат/ABS, акрилы, а также нейлон. Более новые технологии позволяют осуществлять литьевое формованием с одновременным впрыском очень мягкого SEBS на более твердую, но все еще эластичную подложку из SEBS без проблем с деформацией и адгезией, которые возникали при предшествующих попытках формования «мягкого поверх мягкого». Это позволяет проектировщикам точно подгонять степень мягкости формованных деталей так, как это было невозможно сделать при использовании старого метода формования «мягкого поверх твердого».
Еще одним применением для SEBS  являются мягкие на ощупь чехлы для воздушных подушек безопасности для пассажира, водителя и боковой защиты. SEBS  прекрасно подходит для таких устройств благодаря своей устойчивости к воздействию атмосферных явлений и повреждению от экстремальных температур.

Сополиэфиры
Сополиэфир (COPE) сочетает эластичный сегмент (полиэфир) и твердый сегмент (сложный полиэфир) в своей полимерной цепи. В результате образуется материал, который в одно и то же время и мягкий, и шероховатый. При производстве автомобилей COPE чаще всего используют для производства чехлов подушек безопасности. Одним из преимуществ COPE является то, что он остается эластичным при экстремально низких температурах (до -35°C). Поэтому подушки безопасности, произведенные из этого материала, не дают осколков при разворачивании при низких температурах. COPE также имеет высокие эстетические свойства, но не только благодаря своей тактильной мягкости, но и за счет своей способности воспринимать все мелкие изгибы формуемой поверхности, а также сохранять красочное покрытие в течение долгого периода времени.

Рисунок 6: Чехлы подушки безопасности, расположенной со стороны водителя, Volkswagen Golf A5 формуются из материалов из COPE , которые придают тактильную мягкость и повышают безопасность благодаря своей низкотемпературной эластичности.

Гордон Грэфф,
http://www.omnexus.com