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双组分聚氨酯发泡材料工艺研究,从操作性、存贮性以及变更周期等方面对发泡注胶与传统夹胶板进行对比分析,总结了发泡注胶的优缺点,中国化工网,okmart.com
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双组分聚氨酯发泡材料工艺研究,从操作性、存贮性以及变更周期等方面对发泡注胶与传统夹胶板进行对比分析,总结了发泡注胶的优缺点
2019年10月05日    阅读量:559    新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿

0 引言
随着人民生活水平的提高,汽车在人们的日常生活中占据了很重要的地位,人们不仅对其操作性、安全性等提出了更高的要求,而且对其乘坐的舒适性也提出了越来越高的要求,整车NVH 水平是体现其舒适性的一项重要指标。


NVH 是噪声(Noise)、振动(Vibration)与舒适性(Harshness)的英文缩写,是汽车业各大整车制造企业和零部件企业最关注的问题之一,也是衡量汽车制造质量的一个综合指标。NVH 性能的优劣直接影响整车水准,为达到降低车内噪声提升NVH 水平而进行的产品和技术开发中,新兴的双组分聚氨酯发泡材料被普遍应用中国化工网okmart.com

1 双组分聚氨酯发泡材料的作用机理
双组分聚氨酯发泡材料由A 组分和B 组分在常温下以固定比例混合后快速反应、发泡并快速成型,如图1 所示,其应用于侧围旁路空腔密封时,可非常有效地进行气流阻隔、抑制空气传播,在阻断通道时,由于聚氨酯发泡材料具有多孔吸声材料的内部结构,使声波能量得到很大的吸收并衰减。
双组分聚氨酯发泡材料工艺研究,从操作性、存贮性以及变更周期等方面对发泡注胶与传统夹胶板进行对比分析,总结了发泡注胶的优缺点 中国化工网,okmart.com
2 白车身应用部位
双组分聚氨酯发泡材料主要注射部位为车身A柱、B 柱、C 柱、轮罩等部位。注胶位置设置原则如下:
(1) A 柱前端:阻断发动机传来的噪音;
(2) A 柱、B 柱上部:接近驾驶员耳朵部位;
(3) 前围窗横梁:隔断发动机、冷却系统噪音;
(4) 轮罩:隔断轮胎的噪音。

3 空腔注胶对车身结构的要求
车身结构设计直接影响到注胶的效果,因此在车身设计初期,应该组织注胶设备厂家、材料厂家以及NVH 部门和工艺部门,对车身结构设计进行评审,避免后期对车身结构进行变更。
3.1 注胶部位确定
空腔注胶对车身结构有特殊的要求,需要在车身研发阶段进行特殊设计。首先要求与NVH 部门共同设计确定需要注胶的部位,研究发泡空腔大小以及发泡量,需发泡的空腔必须是半封闭空腔,敞开式空腔会导致发泡形状不统一。另外在设计注胶空腔时还需要考虑车身内腔蜡的喷涂部位,二者之间不能有交叉,喷蜡部位需要与发泡部位分隔开,防止喷蜡时雾化的蜡影响发泡效果,这些都是在白车身设计时需要考虑的因素。
3.2 注胶孔设计
注胶孔直径最好保持一致,便于喷枪共用,注胶孔直径依据喷枪嘴直径大小设计,建议孔直径比枪嘴直径大1~1.5 mm,注胶孔周围的孔直径要比注胶枪嘴直径小,防止人员误操作,如果需要封闭内外两个腔体,建议过孔直径为ø20~ø28。由于注胶枪需要伸入到空腔中,因此,对注胶孔要留有至少10 mm 的空间便于枪头进入。为了便于材料的流动,还需要考虑原材料流道,对于复杂结构的内腔,建议设计2 个或多个注胶孔,避免因原材料流动障碍导致的质量问题发生。
3.3 注胶量确定
一般来说,对于长度为4.8 m 左右的轿车和SUV车来说,注胶量一般为1~2.5 kg 左右,单孔注胶量为50~200 g。发泡量太大,操作时间长,影响生产节拍。

4 现场工艺与设备
4.1 工艺规划
空腔注胶工艺在涂装操作完成后转总装装配之前进行,一般设计在涂装车间的最后1 道工序或者是总装车间的第1 道工序。该工艺是在车身特定的注射孔里注射发泡原材料,发泡原材料由A、B 两种组分组成,A 组分为多元醇,B 组分为异氰酸酯。二者在混合前均为液体,在一定比例下进行混合,混合时发生放热的化学反应,体积迅速膨胀,得到聚氨酯泡沫,其中混合比例由原材料厂商提供,如DOW 发泡材料的配比为A、B 组分的体积比24∶1。
注胶工位一般设置2 个工位,1 个高工位和1 个正常工位,其中高工位对A 柱上部、B 柱及C 柱上部等部位进行灌注,低工位对A 柱下部及后门轮罩部位进行灌注。在进行空腔注胶时需对除注胶孔以外的孔进行人工遮蔽操作,防止泡沫材料膨胀后溢出。在进行注胶工艺时还需要考虑注胶与车身内腔蜡之间的关系。如果钢板上有蜡,导致泡沫不能与钢板有效结合,两者间附着力不好,影响降噪效果。因此在采取喷蜡工艺的情况下,需要避免蜡雾污染到
需要注胶的部位。
4.2 注胶设备技术要求
空腔发泡设备主要由材料输送系统、注射计量单元、注射枪悬挂装置、枪头清洗单元及电控系统等5 部分组成。
材料输送系统:包括A 组分和B 组分输送系统,双组分材料由输送泵直接从材料商的材料桶内抽取,经过材料输送管道送入发泡加注系统的缓冲槽。同时在此装置中涉及加热单元,材料温度建议控制在40~50 ℃。材料温度控制系统由温控模块来控制,材料循环系统可确保温度稳定、精确。温度控制系统的PID 程序可允许温度在设定的范围内变化,如果超过设定的温度范围,设备会报警并停机。注射计量单元:在循环模式下A、B 组分分别由计量泵输送到混合枪头。注射量可以由操作者释放扳机的时间来控制,或者给设备设定注射量,完全由设备自动控制。
注射枪悬挂装置:沿着生产线前进的方向设置导轨,垂直方向也设有吊挂喷枪管的导轨,枪管路吊挂在弹簧平衡器上。可以非常方便地进行生产作业。
枪头清洗单元:在空腔发泡胶操作的每个工位配置一套枪头清洗单元,便于枪头经长时间操作变脏时进行清洗。不需要在每次注射后清洗。
在不注射的状态下,材料通过注射枪保持高压循环,这不仅能使注射枪保持清洁,也可保证流量、温度的稳定。在待机及注射间歇状态下,保持低压循环。
4.3 工艺参数设置
温度控制:原料供应间温度设置在18~35 ℃ ;A组分主管循环温度设置为(38±5)℃ ;B 组分主管循环温度设置为(25±5)℃ ;A 组分加热器温度设置为82 ℃ ;B 组分加热器温度设置为30 ℃ ;A 组分线边罐温度设置为70 ℃;B 组分线边罐温度设置为22~49 ℃;A 组分枪口温度设置为74~82 ℃ ;压缩空气的压力控制:线边罐压缩空气压力为0.2~0.3 MPa,需要线体员工开线前进行点检;注胶参数设置:在ET 阶段(设计验证阶段)利用侧围总成,将单件拆除后螺接,在需要注胶的位置涂上蜡,侧围件反复利用验证各腔体注胶量,车型量产后需要对各注胶参数进行测量,设置注胶量与实际测量值误差在±5%,测量频次1 次/ 班。
以上参数设置仅作为参考,实际现场需要根据注胶管路、注胶场地的规划特点进行最终参数的调整。

5 与传统夹胶板的对比
发泡注胶与传统夹胶板的对比见表1。由表1 可见,聚氨酯发泡的充填效果更好,而且质地均匀,不需要用单独的模具进行预制成型,注射量可以任意调整,特别适用于多种车型的混线生产。
双组分聚氨酯发泡材料工艺研究,从操作性、存贮性以及变更周期等方面对发泡注胶与传统夹胶板进行对比分析,总结了发泡注胶的优缺点 中国化工网,okmart.com
传统夹胶板需要烘烤后发泡,发泡效果因车型结构和发泡材料性能不同会有较大差异,充填效果重复性差,导致车辆个体的降噪效果有差异,夹胶板依据车身内腔结构设计,车型之间不通用,每款车型需要开发一套模具,周期长、成本高,夹胶板填材料芯部支架多为尼龙制造,虽然耐热性可以满足要求,但是对声音的阻隔效果较差。

6 结语
对汽车的运动噪音控制能力直接反映了整车的质量控制水平,在行业内受到广泛的关注。空腔阻断是控制车内噪声经空气传播的重要方法,可以有效改善整车的NVH 性能。其中,车身空腔阻断位置设计和阻断材料选用对空腔阻断效果至关重要。双组分聚氨酯发泡材料具有质量轻、舒适性好、吸振性较高等特点,其优越性是其他材料不能比拟的。


双组分聚氨酯发泡材料工艺研究
张 扬,井龙卿,刘春良(长城汽车股份有限公司技术中心,河北省汽车工程技术研究中心,河北保定 071000)

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