用于量产的复合材料制造工艺乐得邦可膨胀环氧发泡系统

随着全球对汽车轻量化及环保要求的日益迫切，汽车工业越来越倾向于采用复合材料来制造汽车的结构部件，这是因为，复合材料具有韧性好、成型周期短、生产效率高、加工成本低、不污染环境等一系列优点，因此被誉为是21世纪汽车制造业的理想材料之一。
可膨胀环氧发泡系统(expandable epoxy system，简称 ees)。由于工艺简单、生产周期短、设备投入低、产品质量好，因此该系统在欧洲一经推出，便引起了很多汽车制造商的浓厚兴趣。目前这一工艺技术已为宝马、奔驰、奥迪、欧宝、沃尔沃、大众、标致等汽车公司所应用，生产的汽车部件包括：仪表板骨架、座椅骨架、备胎架、门内板等。

工艺原理
ees系统的主要原理是：利用液态系统在发泡过程中产生的压力，迫使树脂浸透模腔内的增强材料，并补偿固化时的体积变化，使其充满整个模腔，从而塑造出与模腔形状完全一致的完美部件。
在这个过程中，系统内部实际上发生着两个反应，即发泡反应和固化反应。如果发泡反应比固化反应快，那么泡沫在凝胶前便消退；如果发泡反应比固化反应慢，系统在发泡前便已硬化，树脂并不能充满整个型腔，此时就需要对具体的凝胶和发泡过程进行调整。对于客户而言，ees系统已经给出了的凝胶和发泡表现，客户只需按给定的比例均匀混合即可获得理想的效果。图1所示为在电子显微镜下观察到的用玻纤增强的可膨胀环氧发泡系统。

图1 在电子显微镜下观察到的用玻纤增强的可膨胀环氧发泡系统
工艺过程
将增强材料置于模具内，把混合好的环氧树脂均匀地浇注到增强材料上，合模并对模具进行加热，一分钟后材料便硬化成型并可以脱模（如图2所示）。通常，可以预先在部件表面喷涂胶衣或在模具中预埋镶嵌件，以满足部件的实际应用需求。

图2 工艺过程：(a)浇注环氧树脂，(b)合模加热，(c)脱模
一般，可与ees系统搭配使用的增强材料有：聚酯纤维、玻璃纤维(毡、布等)、天然纤维(棉、麻等)。在汽车工业领域中，选用天然纤维的居多。
应用案例
ees系统是一种快捷、经济的复合材料量产生产工艺。由于采用了一种密闭的生产工序 ，因此无水份渗透，并可获得超快速的生产周期。该系统无溶剂，不含cfc，无挥发物，因此安全环保。采用该系统生产出的产品密度低、强度高(连天然纤维只有0.7)，与核芯材料接着强固，并且产品的表面质量好，尺寸(与模腔完全相同)，可应用于单一结构的背层或三明治结构。

图3所示为采用ees系统生产出的汽车内饰件－－rover门内板。据介绍，对该门内板的要求是：在尽可能短的生产周期内成型。同时，要求其具有很高的冲击强度、坚硬、极轻巧且尺寸稳定。为此，选用了天然纤维作为增强材料，并采用ees/高温模压工艺，所使用的系统为araldite1135/aradur1135。实践证明，上述工艺过程简单，生产周期极短，并且发泡反应可补偿化学反应造成的物料收缩。该门内板的成型温度为160℃，仅用50s即完成了成型过程。

用于量产的复合材料制造工艺乐得邦可膨胀环氧发泡系统