生产蜂窝芯材增强复合材料的JetPreg工艺

作者:本刊编译(原文来自Cannon) 文章来源:AI《汽车塑化》 点击数:13 发布时间:2017-11-06
针对工业化的喷涂发泡工艺,康隆(Cannon)开发了一项专门的解决方案——JetPreg,并为此开发了一款非常高效的康隆(Cannon)LS10混合头,可适用于最新的原料配方。
生产蜂窝芯材增强复合材料的JetPreg工艺

康隆(Cannon)开发的JetPreg工艺用于生产蜂窝芯材增强复合材料

现在,越来越多的PUR产品制造商在采用喷涂发泡的工艺生产轻量化的复合材料,原因之一是,与HP-RTM解决方案相比,喷涂设备的投资成本更低。针对工业化的喷涂发泡工艺,康隆(Cannon)开发了一项专门的解决方案——JetPreg,并为此开发了一款非常高效的康隆(Cannon)LS10混合头,可适用于最新的原料配方。

现在,越来越多的PUR产品制造商在采用喷涂发泡的工艺生产轻量化的复合材料,原因之一是,与HP-RTM解决方案相比,喷涂设备的投资成本更低。这一市场机遇催生出了很多新产品,比如行业内称之为“BayPreg”(科思创的注册商标)或“ElastoFlex”(巴斯夫聚氨酯的注册商标)的技术。这种工艺是两面用无纺玻纤片材、中间夹一层瓦楞纸(蜂窝结构)制成一片三明治夹芯板式的玻纤复合材料,三明治板用快速反应的聚氨酯原料浸润后,立即进入压机模压成型,以制成产品。

这项工艺的开发至今已有15年,现在由于汽车行业节能减排,对轻量化的需求更加迫切,因此这一工艺的市场需求也进一步增长。这种轻量化的玻纤复合三明治板主要用于生产汽车的行李厢底板、衣帽架、遮阳板和天窗遮阳板等。

为此,原料厂商们也在开发反应更快的原料配方,从而要求设备的计量和混合系统要在一个合适的流量范围内,以确保实现高效率的大批量生产。

这项工艺要求在模压成型前,要将这些快速反应的PUR原料均匀地喷涂到那种大型部件的整个表面上,相比高压注射的闭模成型工艺,它具有很多显著的优势:

1. 由于没有液体原料在闭合的模具中流动所必须克服的阻力,因此用于保持聚合反应的压机锁模力,要比传统高压注射工艺的锁模力小很多,这意味着可以采用更简单的模压设备,采购和运营的成本也更低。

2. 聚氨酯发泡具有最佳的密度分布,可以只在需要的地方进行喷涂,从而节省了原料。而且,也没有注射点的残留,有时传统注射点的印记很难隐藏或消除。

3. 当一个部件在得到模压和聚合反应时,另一个部件可在压机外得到喷涂,因此不占用节拍时间,从而极大地缩短了生产的循环时间,提高了每个工作站的效率。

为了充分发挥这种喷涂发泡工艺的优势,需要使用最高效率的计量、混合和喷涂的聚氨酯发泡设备,否则这些优势也无法实现,特别是快速的泡沫喷涂时间,可以使模压每个部件的用时更短。

康隆(Cannon)不断听取用户的要求,并与原料供应商紧密合作,终于为工业化喷涂发泡工艺开发了一项专门的解决方案——JetPreg工艺,并为此开发了一款非常高效的康隆(Cannon)LS10混合头,可适用于最新的原料配方。该混合头的设计源自著名的FPL型混合头,康隆(Cannon)在1979年即已取得了这款L形混合头的专利。LS10保留了FPL的混合室形状,用一个小直径的短行程活塞替代了两个大的液压活塞,并采用了特殊设计的喷涂枪嘴,使得在每次喷涂结束后,只需用压缩空气吹净一点点残余的原料即可。

通过与面向汽车内饰行业的几家主流的原料厂商合作,康隆(Cannon)在其实验室研发设备上反复测试以精确调试设备参数,证实了这种设计有几大优势:

1. 通过高压对撞的方式来混合原料,这是一种绝对无气的混合方式:相比其他厂商那种用气喷来混合原料的方式,康隆(Cannon)的设备是先高压混合原料,再通过喷涂枪嘴喷出来,完全不用气喷。喷涂结束后,空气也只是吹净喷涂枪嘴前端一小部分,不会在做完一班后就产生一袋泡沫残渣,后续还要特殊处理。这为车间带来了更好的环境:模具、机械手、地面及周围的设备都更干净,也减轻了烟雾处理量,工人的工作环境更友好,更重要的是节省了原料。

2. 与锥形喷涂不同,康隆(Cannon)设备喷出的原料是2D平面的规整的扇形,原料会准确地覆盖在要求的位置,避免了在相邻的喷涂路径上有过多重叠的喷料:喷涂一个大部件的路径更简化,使得部件上的原料密度分布更均匀,在需要的地方又方便多喷上一些料,与其他喷涂方式相比,生产节拍时间大约缩短了20%。

3. 客户希望计量设备和混合头的流量范围要宽的要求也得到了满足:计量设备和LS10混合头配一套喷嘴,流量范围可达30~300 g/s。如果所生产部件的设计允许,可以采用高流量(也可以采用低一些的流量,同时减慢机械手的速度)、快路径的方式进行喷涂,比如,喷一个大型汽车行李厢底板的整个表面,件到件的节拍时间仅需40秒。

4. 客户还可以将同样配置的康隆(Cannon)设备用于喷涂不同配方的原料(正常的或加了矿物质填料的),与多元醇原料接触的整套部件都得到了耐磨和硬化处理。

5. 这种枪头的设计简单、结构紧凑且液压管路少,因此中小型的商用机械手即可把持着枪头进行自动操作,采购和维护的费用都不高。

目前,欧洲、中国和美国的很多汽车零部件制造商,都选择最新型的康隆(Cannon)JetPreg解决方案,用于大批量地生产轻量化的聚氨酯增强复合材料的零部件。

在聚氨酯喷涂和JetPreg工艺方面,康隆(Cannon)LS10混合头有很多优势

欧洲、中国和美国的很多汽车零部件制造商,都选择最新型的康隆(Cannon)JetPreg解决方案,用于生产轻量化的聚氨酯和蜂窝板复合的增强材料零部件

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