發(fā)泡技術(shù)在汽車線束中的應(yīng)用現(xiàn)狀和展望

來源：?作者：線束世界-Jimmy?2021-04-02 09:33

近年來，開發(fā)聚氨酯改性的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)，其目的是使改性后的聚氨酯具有更好的力學(xué)性能以及耐熱、耐化學(xué)等性能，使發(fā)泡技術(shù)在汽車零部件制造領(lǐng)域獲得更廣泛的應(yīng)用。

聚氧酯（Polyurethane）最早是由德國化學(xué)家奧托拜耳及其同事于1936年在研究異氰酸酯的加成聚合反應(yīng)過程中首先合成，二十世紀(jì)三次大的技術(shù)突破促進(jìn)了聚氨酯工業(yè)化生產(chǎn)的飛速發(fā)展。聚氨酯產(chǎn)品可以廣泛應(yīng)用與輕工、石化、機(jī)電、汽車、能源、軍工建筑等各個(gè)領(lǐng)域。

聚氨酯材料的加工方法

通常所指的RIM聚氨酯主要有RIM、RRIM(Reinforced Reaction Injection Molding)、SRIM、MC-RIM、GRIM、RIRIM（Rotary Injection RIM）

其中RIM是指普通無增強(qiáng)材料的工藝過程； RRIM主要是指相對短的纖維或其他增強(qiáng)材料混于反應(yīng)料之后與另一組分反應(yīng)制備的材料或工藝過程；SRIM是指將連續(xù)長纖維預(yù)先置于型腔中，然后將反應(yīng)料液注入型腔穿過纖維墊后反應(yīng)的材料或工藝過程，這種工藝在戴姆勒、福特和通用等汽車巨頭中得到了大力開發(fā)和推廣；MC-RIM是指多組分反應(yīng)注射成型，也叫做“ 多級注射RIM”,即表皮及中心部分的材料先后被注射進(jìn)入型腔；GRIM是指薄壁且中空的零件，這種工藝可以節(jié)省40%左右的原材料； RIRM叫做旋轉(zhuǎn)反應(yīng)注射成型，該技術(shù)的特點(diǎn)是對物料的粘度沒有限制，有兩種注射方式：一種是以小孔為注射口的旋轉(zhuǎn)注射混合方式，另一種是以縫隙為注射口的旋轉(zhuǎn)平面射流混合方式。

RIM加工工藝特點(diǎn)

1.比較容易實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的計(jì)量，具有良好的混合和工藝可控性，配方所用原材料均為低粘度液體，設(shè)備的循環(huán)壓力相對較低。

2. 成型工藝簡單，生產(chǎn)效率高，原材料在瞬間均勻碰撞混合，單件產(chǎn)品的生產(chǎn)工時(shí)比較短。相比傳統(tǒng)聚氨酯的生產(chǎn)，優(yōu)勢明顯。

3.消耗的能源相應(yīng)較少，液態(tài)的原料體系只需較低的加熱溫度，無須重新利用高溫烘烤或融化原料。體系在反應(yīng)和固化時(shí)是放熱的，模具工作溫度較低，對電等輸入能量的要求低，無須對原料進(jìn)行二次高溫加熱，生產(chǎn)不屬于能源密集型。

4. 由于在反應(yīng)過程中的模腔壓力比較低，壓力僅有無須高壓鎖模系統(tǒng)，可以節(jié)省設(shè)備的鎖模系統(tǒng)能耗，設(shè)備的結(jié)構(gòu)也變得簡單。較低的模腔壓力也使得模具材料的選擇變得容易，通常鋁、環(huán)氧樹脂等材料即可勝任，可獲得較低的模具成本。

5. RIM工藝可以適應(yīng)外形比較復(fù)雜的零件，零件的設(shè)計(jì)自由度高，較低的模腔內(nèi)壓可以獲得的好處之一是模具可以設(shè)計(jì)成立體的分型結(jié)構(gòu)，從而可以應(yīng)付更復(fù)雜的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。此外，立體分型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)可以很容易地進(jìn)行嵌件結(jié)構(gòu)的模具設(shè)計(jì)?？梢酝ㄟ^在液體原料中加入特定的增強(qiáng)材料生產(chǎn)結(jié)構(gòu)增強(qiáng)型反應(yīng)注塑模(SRIM-Structural Reaction Injection Molding)。

6. 制品機(jī)械性能范圍寬，配方可調(diào)范圍大，原料選擇自由度大。除了常見的聚氨酯、聚脲外，還可以適用于環(huán)氧樹脂、尼龍、雙環(huán)戊二烯、聚酯等材料的加工成型。

7. 通過應(yīng)用模內(nèi)涂裝(In mold Coating)技術(shù)，一次性完成表面處理工序，無需另外的噴漆處理，從而簡化了加工工藝，降低了制造成本。

聚氨酯在汽車線束中的應(yīng)用現(xiàn)狀

最近幾年中國汽車工業(yè)得到了迅速發(fā)展，作為高分子材料之一的聚氨酯在汽車零部件中的應(yīng)用也越來越廣泛。

在汽車線束產(chǎn)品中線束導(dǎo)槽主要作用是使線束在汽車狹小且不規(guī)則的隱蔽空間內(nèi)得到安全保護(hù)并且與車身固定。在環(huán)境溫度要求相對較低的位置，如乘員艙區(qū)域，使用等高分子塑料作為線束導(dǎo)槽的材料。在有高溫及振動(dòng)等較惡劣環(huán)境，如發(fā)動(dòng)機(jī)艙等區(qū)域，選擇耐溫等級比較高的材料，如以玻璃纖維增強(qiáng)的尼龍。

傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)線束都是由波紋管保護(hù)電線的，由這種設(shè)計(jì)完成的線束具有成本低、制造簡單靈活的特點(diǎn)。但是成品線的抗腐蝕和抗污能力較差，尤其是粉塵、油污等很容易滲透到線束里面。

利用聚氨酯發(fā)泡成型完成的線束具有很好的導(dǎo)向性，安裝方便。工人只需要在拿到線束之后按照成型的方向和路徑就可以一步到位，進(jìn)行安裝而且不容易出錯(cuò)。由聚氨酯制成的線束具有優(yōu)于普通線束的許多特點(diǎn)，比如具有抗油污，粉塵能力強(qiáng)，并且線束安裝后沒有噪聲，可以根據(jù)車身空間做自由的三維造型制成各種不規(guī)則的形狀等特點(diǎn)。

但是由于這種材料制成的線束需要在前期有很大的固定設(shè)備投資，因此很多線束廠商都沒有采用這種方法，只有少數(shù)高檔轎車比如奔馳、奧迪的發(fā)動(dòng)機(jī)線束使用。但是在訂單量大且比較穩(wěn)定的情況下，如果要計(jì)算平均成本和質(zhì)量穩(wěn)定性，那么還是這種線束具有較好的競爭優(yōu)勢。

展望

RIM聚氨酯材料及工藝相對于傳統(tǒng)的注塑工藝具有能耗低、重量輕、工藝簡單、模具及制造成本低等優(yōu)勢，現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)為滿足更高的舒適性要求，功能越來越復(fù)雜，在有限的空間內(nèi)必須容納更多的零件，因此留給線束的空間更加狹小且不規(guī)則，傳統(tǒng)的注塑模具在這方面受到的制約越來越明顯，而聚氨酯的模具設(shè)計(jì)則顯得更加靈活。

增強(qiáng)反應(yīng)注射成型(RRIM)是一種新型的反應(yīng)注射成型技術(shù)，通過在預(yù)熱的模具中放入玻璃纖維等纖維狀填料，制備機(jī)械性能更好的產(chǎn)品。

利用已有的聚氨酯設(shè)備及材料，開展聚氨酯工藝的研究工作，可以優(yōu)化材料的制造工藝，提高材料的使用性能。未來應(yīng)該更深入地引進(jìn)工藝至汽車線束導(dǎo)槽的制造。最終使企業(yè)實(shí)現(xiàn)降低成本、提高市場競爭力的目標(biāo)。