CN103128903A - 一种汽车发动机底护板的制造成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车发动机底护板的制造成型方法，将热塑性树脂和添加剂输送到重力混合计量单元中混配，再通过一个薄膜模头形成类似瀑布的聚合物薄膜，该聚合物薄膜直接被送入到双螺杆混炼挤塑机的开口处，连续纤维粗纱通过特别设计的粗纱架，在经过预热、分散等程序后被引入到聚合物薄膜的顶端与薄膜汇合一同进入双螺杆混炼挤塑机中，由螺杆切割粗纱，并把它们柔和地混合到预熔的聚合物当中，然后直接送入到发动机底护板的压制模具中成型或者推压进发动机底护板的注射模具成型。本发明可以直接模压或注射成型，生产成本低、成型周期短，长纤维增强热塑性复合材料在线直接成型工艺制成的发动机底护板具有安全性好、重量轻、使用寿命长等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车发动机底护板的制造成型方法，尤其是涉及一种用长纤维增强热塑性复合材料在线直接成型工艺制造发动机底护板的方法。
背景技术
发动机底护板，能对发动机起到很好的保护作用。底护板可以有效避免异常隆起的地面或石头等坚硬物体对发动机的损伤，防止泥浆、砂石、水等卷入发动机轴承皮带、空调压缩机内造成零件的损坏，并帮助发动机下部形成稳定气流，降低高速运行时产生的噪音。
长纤维增强热塑性复合材料(Long-Fiber Reinforced Thermoplastic)具有比强度高、比刚度大、材料性能可以设计、成型成本低等一系列优点而被人们所关注。相对于常用的钢板底护板，长纤维增强热塑性复合材料在线直接成型工艺制成的底护板具有以下优点：
1、安全性好：目前很多车型具有发动机下沉功能，即在剧烈的正面碰撞时，为了保护驾乘人员的安全，发动机会自动下沉，不会进入驾驶室，从而为驾乘人员保留更大的生存空间。使用热塑性复合材料底护板的汽车在正面碰撞后，发动机下沉时底板断裂，发动机正常下沉，驾乘人员得到一定的保护。但是安装了发动机钢板底护板的汽车在正面碰撞后，大多数发动机不能成功下沉，而是侵入驾驶室，给驾乘人员造成伤害。
2、重量轻：长纤维增强热塑性复合材料的密度是钢板的1/6左右，采用这种复合材料制成的底护板，可有效的减轻车身整体重量，从而降低油耗。
3、使用寿命长：永不生锈，且由于热塑性复合材料的弹性特点，更易于吸收外界碰撞和冲击的能量，防撞力比钢板好。
4、美观：一般钢材因生产所限，产品外形单调呆板，缺乏变化，而长纤维增强热塑性复合材料则因其成型容易，外观设计的灵活性更高，可应用于多种车型。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可以直接在线成型的复合材料制造发动机底护板的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
将重量百分比为47～69％的热塑性树脂、重量百分比为1～3％的添加剂输送到重力混合计量单元中，进行混配。经混配好的原料再被送入双螺杆挤出机中进行塑化，熔融的混合物通过一个薄膜模头形成类似瀑布的聚合物薄膜，该聚合物薄膜直接被送入到双螺杆混炼挤塑机的开口处。此时，重量百分比为30～50％的连续纤维粗纱通过粗纱架，在经过预热、分散等程序后被引入到聚合物薄膜的顶端与薄膜汇合一同进入双螺杆挤出机中，由螺杆切割粗纱，并把它们柔和地混合到预熔的聚合物当中，然后直接送入到发动机底护板的压制模具中成型或者推压进发动机底护板的注射模具成型。
所述的热塑性树脂包括聚烯烃、聚酰胺等工程塑料。
所述的聚烯烃包括均聚聚丙烯、共聚聚丙烯或聚乙烯，所述的聚酰胺包括尼龙6、尼龙66等。
所述的连续纤维包括无机纤维、有机纤维或金属纤维。
所述的无机纤维包括玻璃纤维、玄武岩纤维等，所述的有机纤维包括尼龙66纤维、凯夫拉纤维、聚苯硫醚纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维等，所述的金属纤维包括不锈钢纤维等。
另外，在复合材料中还要混入一些添加剂来提高复合材料的综合性能。例如抗氧剂、相容剂、润滑剂等。其中，抗氧剂包括抗氧剂1010、1098、168等；相容剂包括马来酸酐的接枝物或甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物等；润滑剂包括各种蜡、硬脂酸、硬脂酸钙、硅酮等。
与现有技术相比，本发明可以直接模压或注射成型，生产成本低、成型周期短，长纤维增强热塑性复合材料在线直接成型工艺制成的发动机底护板具有安全性好、重量轻、使用寿命长等特点。
附图说明
图1为长纤维增强热塑性复合材料在线直接成型工艺制造发动机底护板的装置。
图中，1为双螺杆挤出机，2为双螺杆混炼挤塑机，3为发动机底护板的压制模具或注射模具，4为连续纤维束。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
将尼龙6树脂49kg、抗氧剂10980.2kg、抗氧剂1680.4kg、硅酮润滑剂0.4kg输送到重力混合计量单元中，进行材料的混配。经混配好的原料再被送入双螺杆挤出机中进行塑化，加工温度范围为220～250℃，熔融的混合物通过一个薄膜模头形成类似瀑布的尼龙6树脂薄膜，该薄膜直接被送入到双螺杆混炼挤塑机的开口处。此时，50kg连续玻璃纤维粗纱通过粗纱架，在经过预热、分散等程序后被引入到尼龙6树脂薄膜的顶端与薄膜汇合一同进入双螺杆挤出机中，由螺杆切割玻璃纤维，并把它们柔和地混合到预熔的尼龙6树脂当中，然后推压进发动机底护板的注射模具成型。注塑样条机械性能见表1。
表1
| 实施例1 | |
| 拉伸强度(MPa) | 213 |
| 弯曲强度(MPa) | 272 |
| 弯曲模量(MPa) | 8848 |
| 悬臂梁缺口冲击强度(kJ/m2) | 36 |
实施例2
将均聚聚丙烯树脂57kg、相容剂乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物2.4kg、抗氧剂10100.2kg、抗氧剂1680.4kg输送到重力混合计量单元中，进行材料的混配。经混配好的原料再被送入双螺杆挤出机中进行塑化，加工温度范围为180～200℃，熔融的混合物通过一个薄膜模头形成类似瀑布的均聚聚丙烯树脂薄膜，该薄膜直接被送入到双螺杆混炼挤塑机的开口处。此时，40kg连续聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维粗纱通过粗纱架，在经过预热、分散等程序后被引入到均聚聚丙烯树脂薄膜的顶端与薄膜汇合一同进入双螺杆挤出机中，由螺杆切割聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，并把它们柔和地混合到预熔的均聚聚丙烯树脂当中，然后直接送入到发动机底护板的压制模具中成型。
实施例3
将共聚聚丙烯树脂67.4kg、相容剂马来酸酐接枝聚丙烯2kg、抗氧剂10100.2kg、抗氧剂1680.4kg输送到重力混合计量单元中，进行材料的混配。经混配好的原料再被送入双螺杆挤出机中进行塑化，加工温度范围为180～230℃，熔融的混合物通过一个薄膜模头形成类似瀑布的共聚聚丙烯树脂薄膜，该薄膜直接被送入到双螺杆混炼挤塑机的开口处。此时，30kg连续玄武岩纤维粗纱通过粗纱架，在经过预热、分散等程序后被引入到共聚聚丙烯树脂薄膜的顶端与薄膜汇合一同进入双螺杆挤出机中，由螺杆切割玄武岩纤维，并把它们柔和地混合到预熔的共聚聚丙烯树脂当中，然后直接送入到发动机底护板的压制模具中成型。
实施例4
将尼龙66树脂68.7kg、抗氧剂10980.3kg、抗氧剂1680.5kg、润滑剂聚乙烯蜡0.5kg输送到重力混合计量单元中，进行材料的混配。经混配好的原料再被送入双螺杆挤出机中进行塑化，加工温度范围为240～280℃，熔融的混合物通过一个薄膜模头形成类似瀑布的尼龙66树脂薄膜，该薄膜直接被送入到双螺杆混炼挤塑机的开口处。此时，30kg连续不锈钢纤维粗纱通过粗纱架，在经过预热、分散等程序后被引入到尼龙66树脂薄膜的顶端与薄膜汇合一同进入双螺杆挤出机中，由螺杆切割不锈钢纤维，并把它们柔和地混合到预熔的尼龙66树脂当中，然后直接送入到发动机底护板的压制模具中成型。
实施例5
一种汽车发动机底护板的制造成型方法，包括以下步骤：
(1)将均聚聚丙烯47kg和添加剂3kg混合后输送到重力混合计量单元中，根据部件的机械性能要求进行材料的混配，使用的添加剂为抗氧剂1010和相容剂马来酸酐的接枝物的混合物；
(2)经混配好的原料再被送入双螺杆挤出机中进行塑化，熔融的混合物通过一个薄膜模头形成类似瀑布的聚合物薄膜，该聚合物薄膜直接被送入到双螺杆混炼挤塑机的开口处；
(3)连续尼龙66纤维的粗纱50kg通过的粗纱架，在经过预热、分散程序后被引入到聚合物薄膜的顶端与连薄膜汇合一同进入双螺杆混炼挤塑机中，由螺杆切割粗纱，并把它们柔和地混合形成预熔的聚合物，然后直接送入到发动机底护板的压制模具中成型或者推压进发动机底护板的注射模具成型。
实施例6
一种汽车发动机底护板的制造成型方法，包括以下步骤：
(1)将共聚聚丙烯50kg和润滑剂硬脂酸2kg输送到重力混合计量单元中，根据部件的机械性能要求进行材料的混配；
(2)经混配好的原料再被送入双螺杆挤出机中进行塑化，熔融的混合物通过一个薄膜模头形成类似瀑布的聚合物薄膜，该聚合物薄膜直接被送入到双螺杆混炼挤塑机的开口处；
(3)连续玻璃纤维的粗纱48kg通过特别设计的粗纱架，在经过预热、分散程序后被引入到聚合物薄膜的顶端与连薄膜汇合一同进入双螺杆混炼挤塑机中，由螺杆切割粗纱，并把它们柔和地混合形成预熔的聚合物，然后直接送入到发动机底护板的压制模具中成型或者推压进发动机底护板的注射模具成型。
实施例7
一种汽车发动机底护板的制造成型方法，包括以下步骤：
(1)将聚乙烯60kg和1kg抗氧剂剂1010按重量比为输送到重力混合计量单元中，根据部件的机械性能要求进行材料的混配；
(2)经混配好的原料再被送入双螺杆挤出机中进行塑化，熔融的混合物通过一个薄膜模头形成类似瀑布的聚合物薄膜，该聚合物薄膜直接被送入到双螺杆混炼挤塑机的开口处；
(3)聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的粗纱39kg通过特别设计的粗纱架，在经过预热、分散程序后被引入到聚合物薄膜的顶端与连薄膜汇合一同进入双螺杆混炼挤塑机中，由螺杆切割粗纱，并把它们柔和地混合形成预熔的聚合物，然后直接送入到发动机底护板的压制模具中成型或者推压进发动机底护板的注射模具成型。
实施例8
一种汽车发动机底护板的制造成型方法，包括以下步骤：
(1)将62kg的尼龙6和添加剂2kg输送到重力混合计量单元中，使用的添加剂为相容剂甲基丙烯酸缩水甘油酯和润滑剂硬脂酸钙的混合物，根据部件的机械性能要求进行材料的混配；
(2)经混配好的原料再被送入双螺杆挤出机中进行塑化，熔融的混合物通过一个薄膜模头形成类似瀑布的聚合物薄膜，该聚合物薄膜直接被送入到双螺杆混炼挤塑机的开口处；
(3)连续不锈钢纤维的粗纱46kg通过特别设计的粗纱架，在经过预热、分散程序后被引入到聚合物薄膜的顶端与连薄膜汇合一同进入双螺杆混炼挤塑机中，由螺杆切割粗纱，并把它们柔和地混合形成预熔的聚合物，然后直接送入到发动机底护板的压制模具中成型或者推压进发动机底护板的注射模具成型。
实施例9
一种汽车发动机底护板的制造成型方法，其采用的装置如图1所示，该方法包括以下步骤：
(1)将69kg的尼龙66和硅酮润滑剂1kg输送到重力混合计量单元中，根据部件的机械性能要求进行材料的混配；
(2)经混配好的原料再被送入双螺杆挤出机1中进行塑化，熔融的混合物通过一个薄膜模头形成类似瀑布的聚合物薄膜，该聚合物薄膜直接被送入到双螺杆混炼挤塑机2的开口处；
(3)连续纤维束4(连续凯夫拉纤维的粗纱30kg)通过特别设计的粗纱架，在经过预热、分散程序后被引入到聚合物薄膜的顶端与薄膜汇合一同进入双螺杆混炼挤塑机2中，由螺杆切割粗纱，并把它们柔和地混合形成预熔的聚合物，然后直接送入到发动机底护板的压制模具中成型或者推压进发动机底护板的注射模具3成型。
Claims (8)
1.一种汽车发动机底护板的制造成型方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将热塑性树脂和添加剂输送到重力混合计量单元中，进行材料的混配；
(2)经混配好的原料再被送入双螺杆挤出机中进行塑化，熔融的混合物通过一个薄膜模头形成类似瀑布的聚合物薄膜，该聚合物薄膜直接被送入到双螺杆混炼挤塑机的开口处；
(3)连续纤维粗纱通过粗纱架，在经过预热、分散程序后被引入到聚合物薄膜的顶端与薄膜汇合一同进入双螺杆挤出机中，由螺杆切割粗纱，并把它们柔和地混合到预熔的聚合物当中，然后直接送入到发动机底护板的压制模具中成型或者推压进发动机底护板的注射模具成型。
2.根据权利要求1所述的一种汽车发动机底护板的制造成型方法，其特征在于，所述的热塑性树脂、添加剂、连续纤维粗纱的重量比为(47～69)∶(1～3)∶(30～50)。
3.根据权利要求1所述的一种汽车发动机底护板的制造成型方法，其特征在于，所述的热塑性树脂包括聚烯烃、聚酰胺。
4.根据权利要求3所述的一种汽车发动机底护板的制造成型方法，其特征在于，所述的聚烯烃包括均聚聚丙烯、共聚聚丙烯或聚乙烯，所述的聚酰胺包括尼龙6或尼龙66。
5.根据权利要求1所述的一种汽车发动机底护板的制造成型方法，其特征在于，所述的添加剂选自抗氧剂、相容剂或润滑剂中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的一种汽车发动机底护板的制造成型方法，其特征在于，所述的抗氧剂包括抗氧剂1010、1098或168；所述的相容剂包括马来酸酐的接枝物或甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物；所述的润滑剂包括蜡、硬脂酸、硬脂酸钙或硅酮。
7.根据权利要求1所述的一种汽车发动机底护板的制造成型方法，其特征在于，所述的连续纤维包括无机纤维、有机纤维或金属纤维。
8.根据权利要求7所述的一种汽车发动机底护板的制造成型方法，其特征在于，所述的无机纤维包括玻璃纤维或玄武岩纤维，所述的有机纤维包括尼龙66纤维、凯夫拉纤维、聚苯硫醚纤维或聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，所述的金属纤维包括不锈钢纤维。
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