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可膨胀环氧发泡系统--用于量产的复合材料制造工艺
作者:亨斯迈先进材料有限公司    来源:AI汽车制造业
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随着全球对汽车轻量化及环保要求的日益迫切,汽车工业越来越倾向于采用复合材料来制造汽车的结构部件,这是因为,复合材料具有韧性好、成型周期短、生产效率高、加工成本低、不污染环境等一系列优点,因此被誉为是21世纪汽车制造业的理想材料之一。

为了满足汽车制造业对复合材料零部件开发的需求,亨斯迈先进材料有限公司最新推出了一种可膨胀环氧发泡系统(Expandable Epoxy System,简称 EES)。由于工艺简单、生产周期短、设备投入低、产品质量好,因此该系统在欧洲一经推出,便引起了很多汽车制造商的浓厚兴趣。目前这一工艺技术已为宝马、奔驰、奥迪、欧宝、沃尔沃、大众、标致等汽车公司所应用,生产的汽车部件包括:仪表板骨架、座椅骨架、备胎架、门内板等。

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工艺原理

EES系统的主要原理是:利用液态系统在发泡过程中产生的压力,迫使树脂浸透模腔内的增强材料,并补偿固化时的体积变化,使其充满整个模腔,从而塑造出与模腔形状完全一致的完美部件。

在这个过程中,系统内部实际上发生着两个反应,即发泡反应和固化反应。如果发泡反应比固化反应快,那么泡沫在凝胶前便消退;如果发泡反应比固化反应慢,系统在发泡前便已硬化,树脂并不能充满整个型腔,此时就需要对具体的凝胶和发泡过程进行调整。对于客户而言,EES系统已经给出了最佳的凝胶和发泡表现,客户只需按给定的比例均匀混合即可获得理想的效果。图1所示为在电子显微镜下观察到的用玻纤增强的可膨胀环氧发泡系统。

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图1 在电子显微镜下观察到的用玻纤增强的可膨胀环氧发泡系统

工艺过程

将增强材料置于模具内,把混合好的环氧树脂均匀地浇注到增强材料上,合模并对模具进行加热,一分钟后材料便硬化成型并可以脱模(如图2所示)。通常,可以预先在部件表面喷涂胶衣或在模具中预埋镶嵌件,以满足部件的实际应用需求。

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图2 工艺过程:(a)浇注环氧树脂,(b)合模加热,(c)脱模

一般,可与EES系统搭配使用的增强材料有:聚酯纤维、玻璃纤维(毡、布等)、天然纤维(棉、麻等)。在汽车工业领域中,选用天然纤维的居多。

应用案例

EES系统是一种快捷、经济的复合材料量产生产工艺。由于采用了一种密闭的生产工序 ,因此无水份渗透,并可获得超快速的生产周期。该系统无溶剂,不含CFC,无挥发物,因此安全环保。采用该系统生产出的产品密度低、强度高(连天然纤维只有0.7),与核芯材料接着强固,并且产品的表面质量好,尺寸精确(与模腔完全相同),可应用于单一结构的背层或三明治结构。

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图3所示为采用EES系统生产出的汽车内饰件--ROVER门内板。据介绍,对该门内板的要求是:在尽可能短的生产周期内成型。同时,要求其具有很高的冲击强度、坚硬、极轻巧且尺寸稳定。为此,选用了天然纤维作为增强材料,并采用EES/高温模压工艺,所使用的系统为Araldite1135/Aradur1135。实践证明,上述工艺过程简单,生产周期极短,并且发泡反应可补偿化学反应造成的物料收缩。该门内板的成型温度为160℃,仅用50s即完成了成型过程。

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文章内容仅供参考 (投稿) (9/27/2008)
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