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聚氨酯反应注射成型工艺在汽车整体窗上的应用   (2019-7-9 8:48:48)  发表博文

  汽车整体窗包括前挡风玻璃、后挡风玻璃、侧窗、三角窗、天窗等。车窗需要通过密封才能最大程度上起到防水、挡风、防尘、防噪、隔热等功能。

  在早期,车窗密封成型主要通过以下两种工艺来实现:

  (1)将PVC、EPDM或丁基弹性体等挤出成型得到密封条,裁成需要长度并制成窗形状后,用胶粘剂和玻璃黏连在一起而成。

  (2)用聚氨酯或丁基胶将玻璃直接粘接在轿车身上,缝隙用装饰边掩盖。

  以上装配工艺简单,模具费用较低,但是与车身配合尺寸公差大,且与车身不平齐,封窗后不美观也不符合空气动力学。

  后来开始采用PVC热模塑封窗法,通过将熔融的PVC高压注入含玻璃的模具内,冷却成型。这种工艺注塑压力大、料温高(180℃)、模具温度高(100℃),高压高温对于附安全玻璃的层状结构有极大的影响,从而有损整体窗的功用。更不可接受的是,PVC的合模压力很大,约在15MPA,极易造成中等复杂形状的密封窗玻璃的破碎,破碎率高达10%,而玻璃费用在成品模塑窗的成本中至少占60%,这无疑增加了不少的生产成本。目前PVC热模塑封窗法一般只用于小型窗的制造,如三角窗。


三角窗模具

  于是聚氨酯反应注射成型工艺(RIM-PU)进入人们的视野内。该工艺是由分子量不大的A、B组分以液态瞬间混合,同时注入模具,在模腔内迅速反应生成含有新的特性基团结构的聚合物的工艺。

  该工艺具备几大明显优势,使得其迅速在汽车玻璃封窗应用上得以推广起来:

  1、工艺简单化:可以将玻璃、金属加固件、活动窗滑道、装饰条等附件在模塑工艺中一次性完成,极大程度了节省了后续的安装工序。

  2、节能降耗。原料是低粘度的液体,要求的注射压力小(约13-15Mpa);原料能在较低的料温(30-45℃)和模温(60-75℃)下发生反应,反应过程还是放热的,所以对热能消耗小。

  3、对设备要求低。低压注射和低温要求,使得对模具强度要求低,同时不需要热塑性塑料成型所需的昂贵的热流道体系。整个设备费相对于热塑性塑料的可以节省1/2-1/3。

  4、生产效率高。生产周期短、设备要求低、所需劳动力少等优点,综合起来提升了整个制品的生产效率。一台反应注射机还可以连接多个混合头,很适合大批量产品的生产。

  5、使用范围广。RIM-PU合模压力很小,一般仅为0.5Mpa,不易造成玻璃破碎,所以适合所有类型的车窗封窗工艺。

  6、对外污染少。原料体系从储罐直接注射进入模具,反应成安全无毒的制品,不会像其他工艺一样造成污染。

  7、可降低风阻系数和驾驶噪音。由于RIM-PU料液流动性好,有利于制造长周长(高达4267mm)的车窗和高厚度(高达2mm)的密封层,使玻璃与车身齐平,确保汽车外表面,从而达到降低风阻和降噪的作用。

  8、便于安装和运输。RIM模塑窗是整体件,安装和运输时玻璃破损少,更安全。


PVC封窗法和RIM-PU法对比表

  接下来介绍下RIM-PU使用的原料、工艺流程、模具特点和使用的脱模剂:

  原料

  A组分主要选用的是改性的液化MDI,通常有三种形式:氨基甲酸酯改性的(U-MDI)、碳化二亚胺改性的(C-MDI)以及掺混型(PAPI和U-MDI掺和)。

  B组分则是由特种聚醚与扩链剂(如1,4-丁二醇)、催化剂(三乙烯二胺、二月桂酸二丁基锡等)、发泡剂(如HCFC-123、HCFC-141b、HFC-235或全水)、补强填料(如玻璃纤维、硫酸钡、硅灰石、云母片等)均匀混合而成。

  两组分在高压冲击混合并同时注入模具,在模腔中快速进行链扩张、支化交联、三聚支化交联反应、发泡反应等各种化学反应,在十几秒甚至几秒钟内完成从液体向固体的物质形态转变,借助聚合物的交联和相分离作用实现制品的快速成型。 

  工艺过程

  1、首先对玻璃进行清洗,然后涂覆底涂剂,这样可以保证聚氨酯和玻璃间拥有很强的黏结性。

  2、将上述玻璃和其他附件放置到模具内,再以合适的流量和雾化喷涂专用的脱模剂到模具表面。

  3、开始浇注A、B组分,闭模。

  4、约1分钟左右开模,脱模,取出制品。

  5、对制品进行修边。

  6、制品后熟化完成后进行清洗。

  7、最后上漆(耐变黄的PU涂料)即得到整体车窗的成品。

  通过以上简洁的工艺流程,我们可以进一步了解到为什么RIM-PU工艺具备那么多的优点。

  模具特点

  轿车整体窗的玻璃属于钢化玻璃,这种玻璃的制造工艺决定了其外型尺寸存在一定的公差。所以在模具和玻璃之间放置一种弹性密封材料(如有机硅橡胶),可以对玻璃起到保护和密封的作用。



  脱模剂介绍

  RIM-PU工艺专用的脱模剂,是作用于玻璃包边的凹槽内,目前有水性和溶剂型两种类型,可通过有气喷枪使用,通常需要具备几个特点:

  1、脱模性能好

  2、模具结垢少

  3、喷涂后膜层干燥快、膜层分布均匀、粘附性好

  4、产品环保、闪点较高

  5、不影响后期加工


  以上均为个人粗浅认识,敬请读者批评指正。

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关键词:聚氨酯 
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