可膨脹環氧發泡系統--用于量產的復合材料制造工藝
隨著對汽車輕量化及環保要求的日益迫切,汽車工業越來越傾向于采用復合材料來制造汽車的結構部件,這是因為,復合材料具有韌性好、成型周期短、生產效率高、加工成本低、不污染環境等一系列優點,因此被譽為是21世紀汽車制造業的理想材料之一。
為了滿足汽車制造業對復合材料零部件開發的需求,亨斯邁先進材料有限公司新推出了一種可膨脹環氧發泡系統(Expandable Epoxy System,簡稱 EES)。由于工藝簡單、生產周期短、設備投入低、產品質量好,因此該系統在歐洲一經推出,便引起了很多汽車制造商的濃厚興趣。目前這一工藝技術已為寶馬、奔馳、奧迪、歐寶、沃爾沃、大眾、標致等汽車公司所應用,生產的汽車部件包括:儀表板骨架、座椅骨架、備胎架、門內板等。

工藝原理
EES系統的主要原理是:利用液態系統在發泡過程中產生的壓力,迫使樹脂浸透模腔內的增強材料,并補償固化時的體積變化,使其充滿整個模腔,從而塑造出與模腔形狀完全一致的完美部件。
在這個過程中,系統內部實際上發生著兩個反應,即發泡反應和固化反應。如果發泡反應比固化反應快,那么泡沫在凝膠前便消退;如果發泡反應比固化反應慢,系統在發泡前便已硬化,樹脂并不能充滿整個型腔,此時就需要對具體的凝膠和發泡過程進行調整。對于客戶而言,EES系統已經給出了佳的凝膠和發泡表現,客戶只需按給定的比例均勻混合即可獲得理想的效果。圖1所示為在電子顯微鏡下觀察到的用玻纖增強的可膨脹環氧發泡系統。
圖1 在電子顯微鏡下觀察到的用玻纖增強的可膨脹環氧發泡系統[-page-]

工藝過程
將增強材料置于模具內,把混合好的環氧樹脂均勻地澆注到增強材料上,合模并對模具進行加熱,一分鐘后材料便硬化成型并可以脫模(如圖2所示)。通常,可以預先在部件表面噴涂膠衣或在模具中預埋鑲嵌件,以滿足部件的實際應用需求。


圖2 工藝過程:(a)澆注環氧樹脂,(b)合模加熱,(c)脫模
一般,可與EES系統搭配使用的增強材料有:聚酯纖維、玻璃纖維(氈、布等)、天然纖維(棉、麻等)。在汽車工業領域中,選用天然纖維的居多。
應用案例
EES系統是一種快捷、經濟的復合材料量產生產工藝。由于采用了一種密閉的生產工序 ,因此無水份滲透,并可獲得超快速的生產周期。該系統無溶劑,不含CFC,無揮發物,因此安全環保。采用該系統生產出的產品密度低、強度高(連天然纖維只有0.7),與核芯材料接著強固,并且產品的表面質量好,尺寸精確(與模腔完全相同),可應用于單一結構的背層或三明治結構。

圖3所示為采用EES系統生產出的汽車內飾件--ROVER門內板。據介紹,對該門內板的要求是:在盡可能短的生產周期內成型。同時,要求其具有很高的沖擊強度、堅硬、極輕巧且尺寸穩定。為此,選用了天然纖維作為增強材料,并采用EES/高溫模壓工藝,所使用的系統為Araldite1135/Aradur1135。實踐證明,上述工藝過程簡單,生產周期極短,并且發泡反應可補償化學反應造成的物料收縮。該門內板的成型溫度為160℃,僅用50s即完成了成型過程。











































