CN113881077A - 一种轻量化车厢骨架的生产方法及车厢板骨架 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种轻量化车厢骨架的生产方法及车厢板骨架，涉及汽车内饰件技术领域，生产方法包括以下步骤：S1：将聚醚多元醇、发泡剂、催化剂和硅烷偶联剂混合均匀后形成混合物；S2：将步骤S1中的混合物和异氰酸酯分别通过两个独立的管路送入喷射设备上；S3：喷射设备将增强材料、混合物和异氰酸酯送入模具中，模具进行闭合发泡、定型后，开模即得。车厢板骨架由前述方法制得。本发明解决了现有技术中车厢板易变形和易出现冷凝水的技术问题。

Description

一种轻量化车厢骨架的生产方法及车厢板骨架
技术领域
本发明涉及汽车内饰件技术领域，尤其涉及一种轻量化车厢骨架的生产方法及车厢板骨架。
背景技术
车厢板为车用板材，轻质、保温隔热的性能一直是板材应用中重要的功能属性；目前车辆厢板常用金属骨架(钢骨架、铝骨架)、铝骨架和木骨架制作。在使用时，存在以下问题：
(1)金属骨架(钢骨架、铝骨架)制作的车辆厢板质量重，金属材料热膨胀系数高造成厢体易变形，而且金属材料的导热性能好导致车辆厢板隔热性能差和骨架部位因厢车内外的温差大出现结冷凝水的问题；
(2)木骨架制作的车辆厢板存在含水率不稳定的变形和木质材料易腐烂的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种轻量化车厢骨架的生产方法及车厢板骨架，解决了现有技术中车厢板易变形和易出现冷凝水的技术问题。
本申请实施例公开了一种轻量化车厢骨架的生产方法，包括以下步骤：
S1：将聚醚多元醇、发泡剂、催化剂和硅烷偶联剂混合均匀后形成混合物；
S2：将步骤S1中的混合物和异氰酸酯分别通过两个独立的管路送入喷射设备上；
S3：所述喷射设备将增强材料、混合物和异氰酸酯送入模具中，模具进行闭合发泡、定型后，开模完成加工。
本申请实施例在生产车厢骨架时，将增强材料加入聚氨酯材料进行硬质发泡制得车厢骨架，能够提高最后成品的抗拉伸强度，同时有效避免了车厢骨架在内外温差较大时产生冷凝水的情况。
在上述技术方案的基础上，本申请实施例还可以做如下改进：
进一步地，所述聚醚多元醇为以甘油为起始剂的聚醚多元醇、以山梨醇为起始剂的聚醚多元醇、以蔗糖和二元醇为起始剂的聚醚多元醇、以蔗糖和甘油的氧化丙烯为起始剂的聚醚多元醇中的一种；
所述发泡剂为二氯甲烷、环戊烷、水、二甲醚和CO2中的一种；
所述催化剂为多胺、醚胺、醇胺和有机锡催化剂中的一种或多种；
所述硅烷偶联剂为乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷中的一种；
所述异氰酸酯为纯异氰酸酯、聚合异氰酸酯、改性异氰酸酯中的一种；
所述增强材料为玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、尼龙纤维和炭纤维中的一种，采用本步的有益效果是通过多种增强材料能够提高骨架的强度。
进一步地，所述聚醚多元醇、发泡剂、催化剂、硅烷偶联剂、异氰酸酯和增强材料的质量比为(30-35)：(5-20)：(0.2-1)：(1-2)：(35-45)：(5-30)，采用本步的有益效果是通过最优的比例能够提高最后产品的性能。
进一步地，所述聚醚多元醇、发泡剂、催化剂、硅烷偶联剂、异氰酸酯和增强材料的质量比为35：5：0.5：1：43.5：15，采用本步的有益效果是通过对原料的具体比例进行限制，能够提高产品的整体强度。
进一步地，所述步骤S1中的混合物粘度范围为200-30000mPa·s，采用本步的有益效果是通过控制粘度，提高后续增强材料的浸润效果，提升最终产品的性能。
进一步地，所述增强材料为玻璃纤维，所述玻璃纤维的长度范围为30-50mm，采用本步的有益效果是提供一定长度范围的玻璃纤维，能够提高产品的整体强度。
本申请实施例还公开了一种车厢板骨架，由前述的生产方法制得，所述车厢板骨架的密度范围为300kg/m3-450kg/m3。
其中，所述车厢板骨架的拉伸强度≥8N/mm2，弯曲强度≥12N/mm2，冲击强度≥15KJ/mm2，导热性≤0.05W/m3K，线性热膨胀系数度为≤0.06％。
本申请至少具有如下技术效果或者优点：
1.本申请采用聚氨酯和增强材料混合进行硬质发泡的方法，生产车厢骨架，能够提高车厢骨架的整体强度、韧性和绝热性能，有效避免变形和内外大温差情况下出现冷凝水的情况。
2.本申请通过改进原料的配比和成分，提高硬质聚氨酯泡沫的发泡密度，从常规的40kg/m3提高到300-450kg/m3，从而提高车厢板的整体强度。
3.本申请对车厢板的材料进行选择，在提高粘结强度的同时，能够保证车厢板的整体强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施例所述的一种轻量化车厢骨架的生产方法的流程示意图；
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体实施方式对上述技术方案进行详细说明。
实施例1：
一种轻量化车厢骨架的生产方法，包括以下步骤：
S1：将以蔗糖和二元醇为起始剂的聚醚多元醇、水、催化剂和甲基丙烯酰氧基硅烷按照比例进行混合形成混合物，该混合物的粘度为2000mPa·s；
S2：将步骤S1中的混合物和纯异氰酸酯分别通过两个独立的管路送入喷射设备上；
S3：玻璃纤维增强材料以连续纱的状态，在喷射设备附加的切割装置上切成50mm的短切丝；喷射设备将短切丝、混合物和纯异氰酸酯送入模具中，模具进行闭合发泡、定型后，开模即得，其中模具的温度为35℃。
其中，所述以蔗糖和二元醇为起始剂的聚醚多元醇、水、催化剂、甲基丙烯酰氧基硅烷、纯异氰酸酯和玻璃纤维的质量比为35：5：0.5：1：43.5：15。
所述催化剂为醚胺和有机锡协同催化剂，具体比例为质量比1：1。
本申请实施例制得的骨架具体性能参数如下：密度为450kg/m3，粘度为2300mPa·s，拉伸强度13.6N/mm2，弯曲强度44.0N/mm2，冲击强度18.4KJ/mm2；由此可以看出本申请实施例满足骨架的性能要求(拉伸强度≥8N/mm2，弯曲强度≥12N/mm2，冲击强度≥15KJ/mm2)；
将本申请实施例的骨架制成箱体，进行尺寸测量，然后对箱体内进行制冷，通过温度计测量，在箱体内外温差达到15℃时，观察箱体的内壁无冷凝水，再对箱体的尺寸进行测量，发现尺寸并未有明显变化，由此看出本申请的生产方法制得的车厢板不易变形和发生冷凝水的情况，经过以上实验可以得出聚氨酯和玻璃纤维进行硬质发泡，通过玻璃纤维能够增强聚氨酯发泡后的强度，同时能够起到抗变形的效果；集合聚氨酯的特性，能够提高隔热性。
实施例2：
一种轻量化车厢骨架的生产方法，包括以下步骤：
S1：将以甘油为起始剂的聚醚多元醇、水、催化剂和乙烯基硅烷按照比例进行混合形成混合物，该混合物的粘度为550mPa·s；
S2：将步骤S1中的混合物和纯异氰酸酯分别通过两个独立的管路送入喷射设备上；
S3：玻璃纤维增强材料以连续纱的状态，在喷射设备附加的切割装置上切成40mm的短切丝；喷射设备将短切丝、混合物和纯异氰酸酯送入模具中，模具进行闭合发泡、定型后，开模即得，其中模具的温度为40℃。
其中，所述以甘油为起始剂的聚醚多元醇、水、催化剂、乙烯基硅烷、纯异氰酸酯和玻璃纤维的质量比为30：20：1：2：35：5。
所述催化剂为醚胺和有机锡协同催化剂，具体比例为质量比1：1。
本申请实施例制得的骨架具体性能参数如下：密度为450kg/m3，拉伸强度9.3N/mm2，弯曲强度22.8N/mm2，冲击强度17.2KJ/mm2；由此可以看出本申请实施例满足骨架的性能要求(拉伸强度≥8N/mm2，弯曲强度≥12N/mm2，冲击强度≥15KJ/mm2)；
将本申请实施例的骨架制成箱体，进行尺寸测量，然后对箱体内进行制冷，通过温度计测量，在箱体内外温差达到15℃时，观察箱体的内壁无冷凝水，再对箱体的尺寸进行测量，发现尺寸并未有明显变化，由此看出本申请的生产方法制得的车厢板不易变形和发生冷凝水的情况。
实施例3：
本申请实施例公开了一种轻量化车厢骨架的生产方法，包括以下步骤：
S1：将以山梨醇为起始剂的聚醚多元醇、水、催化剂和甲基丙烯酰氧基硅烷按照比例进行混合形成混合物，该混合物的粘度为2700mPa·s；
S2：将步骤S1中的混合物和聚合异氰酸酯分别通过两个独立的管路送入喷射设备上；
S3：玻璃纤维增强材料以连续纱的状态，在喷射设备附加的切割装置上切成30mm的短切丝；喷射设备将短切丝、混合物和聚合异氰酸酯送入模具中，模具进行闭合发泡、定型后，开模即得，其中模具的温度为40℃。
其中，所述以山梨醇为起始剂的聚醚多元醇、水、催化剂、甲基丙烯酰氧基硅烷、聚合异氰酸酯和玻璃纤维的质量比为30：20：1：2：35：5。
所述催化剂为醚胺和有机锡协同催化剂，具体比例为质量比1：1。
本申请实施例制得的骨架具体性能参数如下：密度为400kg/m3，拉伸强度12.2N/mm2，弯曲强度32.3N/mm2，冲击强度15.2KJ/mm2；由此可以看出本申请实施例满足骨架的性能要求(拉伸强度≥8N/mm2，弯曲强度≥12N/mm2，冲击强度≥15KJ/mm2)。
将本申请实施例的骨架制成箱体，进行尺寸测量，然后对箱体内进行制冷，通过温度计测量，在箱体内外温差达到15℃时，观察箱体的内壁无冷凝水，再对箱体的尺寸进行测量，发现尺寸并未有明显变化，由此看出本申请的生产方法制得的车厢板不易变形和发生冷凝水的情况。
对比例1：
按照实施例的方法进行生产，去除其中的玻璃纤维，最后制得产品。该产品的具体性能参数如下：密度为500kg/m3，拉伸强度10.5N/mm2，弯曲强度14.9N/mm2，冲击强度13.8KJ/mm2。由此可以看出该对比例无法满足骨架的性能要求(拉伸强度≥8N/mm2，弯曲强度≥12N/mm2，冲击强度≥15KJ/mm2)；
对比例2：
采用木材制得骨架，其中产品的具体性能参数如下：密度为500kg/m3，拉伸强度27.3N/mm2，弯曲强度117.9N/mm2，抗冲击强度不够，而且该木材骨架容易变形。
对比例3：
采用铝金属制得骨架，其中产品的具体性能参数如下：密度为610kg/m3，拉伸强度33.8N/mm2，弯曲强度和抗冲击强度不够；
将该骨架制成箱体，进行尺寸测量，然后对箱体内进行制冷，通过温度计测量，在箱体内外温差达到15℃时，观察箱体的内壁有冷凝水，再对箱体的尺寸进行测量，发现尺寸有明显变化。
本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种轻量化车厢骨架的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
S 1：将聚醚多元醇、发泡剂、催化剂和硅烷偶联剂混合均匀后形成混合物；
S2：将步骤S1中的混合物和异氰酸酯分别通过两个独立的管路送入喷射设备上；
S3：所述喷射设备将增强材料、所述混合物和所述异氰酸酯送入模具中，模具进行闭合发泡、定型后，开模即得。
2.根据权利要求1所述的轻量化车厢骨架的生产方法，其特征在于，所述聚醚多元醇为以甘油为起始剂的聚醚多元醇、以山梨醇为起始剂的聚醚多元醇、以蔗糖和二元醇为起始剂的聚醚多元醇、以蔗糖和甘油的氧化丙烯为起始剂的聚醚多元醇中的一种；
所述发泡剂为二氯甲烷、环戊烷、水、二甲醚或CO2中的一种；
所述催化剂为多胺、醚胺、醇胺和有机锡催化剂中的一种或多种；
所述硅烷偶联剂为乙烯基硅烷、氨基硅烷或甲基丙烯酰氧基硅烷中的一种；
所述异氰酸酯为纯异氰酸酯、聚合异氰酸酯或改性异氰酸酯中的一种；
所述增强材料为玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、尼龙纤维或炭纤维中的一种。
3.根据权利要求1所述的轻量化车厢骨架的生产方法，其特征在于，所述聚醚多元醇、发泡剂、催化剂、硅烷偶联剂、异氰酸酯和增强材料的质量比为(30-35)：(5-20)：(0.2-1)：(1-2)：(35-45)：(5-30)。
4.根据权利要求3所述的轻量化车厢骨架的生产方法，其特征在于，所述聚醚多元醇、发泡剂、催化剂、硅烷偶联剂、异氰酸酯和增强材料的质量比为35：5：0.5：1：43.5：15。
5.根据权利要求1所述的轻量化车厢骨架的生产方法，其特征在于，所述步骤S1中的混合物粘度范围为200-30000mPa·s。
6.根据权利要求1所述的轻量化车厢骨架的生产方法，其特征在于，所述增强材料为玻璃纤维，所述玻璃纤维的长度范围为30-50mm。
7.一种权利要求1-6任一项所述的轻量化车厢骨架的生产方法制得的车厢板骨架，其特征在于，所述车厢板骨架的密度范围为300kg/m3-450kg/m3。
8.根据权利要求7所述的车厢板骨架，其特征在于，所述车厢板骨架的拉伸强度≥8N/mm2，弯曲强度≥12N/mm2，冲击强度≥15KJ/mm2，导热性≤0.05W/m3K，线性热膨胀系数度为≤0.06％。
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