聚氨酯在汽車線束中的應用現(xiàn)狀方法

近年來， 開發(fā)聚氨酯改性的相關技術已經(jīng)成為研究熱點， 其目的是使改性后的聚氨酯具有更好的力學性能以及耐熱、耐化學等性能， 使發(fā)泡技術在汽車零部件制造領域獲得更廣泛的應用。

聚氧酯（Polyurethane）最早是由德國化學家奧托拜耳及其同事于1936年在研究異氰酸酯的加成聚合反應過程中首先合成， 二十世紀三次大的技術突破促進了聚氨酯工業(yè)化生產(chǎn)的飛速發(fā)展。聚氨酯產(chǎn)品可以廣泛應用與輕工、石化、機電、汽車、能源、軍工建筑等各個領域。

聚氨酯材料的加工方法

通常所指的RIM聚氨酯主要有RIM、RRIM(Reinforced Reaction Injection Molding)、SRIM、MC-RIM、GRIM、RIRIM（Rotary Injection RIM）。

其中RIM是指普通無增強材料的工藝過程；RRIM主要是指相對短的纖維或其他增強材料混于反應料之后與另一組分反應制備的材料或工藝過程；SRIM是指將連續(xù)長纖維預先置于型腔中，然后將反應料液注入型腔穿過纖維墊后反應的材料或工藝過程，這種工藝在戴姆勒、福特和通用等汽車巨頭中得到了大力開發(fā)和推廣；MC-RIM是指多組分反應注射成型， 也叫做“ 多級注射RIM”,即表皮及中心部分的材料先后被注射進入型腔；GRIM是指薄壁且中空的零件， 這種工藝可以節(jié)省40%左右的原材料；RIRM叫做旋轉反應注射成型， 該技術的特點是對物料的粘度沒有限制， 有兩種注射方式：一種是以小孔為注射口的旋轉注射混合方式， 另一種是以縫隙為注射口的旋轉平面射流混合方式。

RIM加工工藝特點

1.比較容易實現(xiàn)準確的計量，具有良好的混合和工藝可控性， 配方所用原材料均為低粘度液體， 設備的循環(huán)壓力相對較低。

2. 成型工藝簡單， 生產(chǎn)效率高， 原材料在瞬間均勻碰撞混合，單件產(chǎn)品的生產(chǎn)工時比較短。相比傳統(tǒng)聚氨酯的生產(chǎn)， 優(yōu)勢明顯。

3.消耗的能源相應較少，液態(tài)的原料體系只需較低的加熱溫度，無須重新利用高溫烘烤或融化原料。體系在反應和固化時是放熱的，模具工作溫度較低，對電等輸入能量的要求低，無須對原料進行二次高溫加熱，生產(chǎn)不屬于能源密集型。

4. 由于在反應過程中的模腔壓力比較低， 壓力僅有無須高壓鎖模系統(tǒng)， 可以節(jié)省設備的鎖模系統(tǒng)能耗， 設備的結構也變得簡單。較低的模腔壓力也使得模具材料的選擇變得容易， 通常鋁、環(huán)氧樹脂等材料即可勝任， 可獲得較低的模具成本。

5. RIM工藝可以適應外形比較復雜的零件， 零件的設計自由度高， 較低的模腔內壓可以獲得的好處之一是模具可以設計成立體的分型結構， 從而可以應付更復雜的產(chǎn)品結構。此外， 立體分型結構的特點可以很容易地進行嵌件結構的模具設計。可以通過在液體原料中加入特定的增強材料生產(chǎn)結構增強型反應注塑模(SRIM-Structural Reaction Injection Molding)。

6. 制品機械性能范圍寬， 配方可調范圍大， 原料選擇自由度大。除了常見的聚氨酯、聚脲外， 還可以適用于環(huán)氧樹脂、尼龍、雙環(huán)戊二烯、聚酯等材料的加工成型。

7. 通過應用模內涂裝(In mold Coating)技術，一次性完成表面處理工序， 無需另外的噴漆處理， 從而簡化了加工工藝， 降低了制造成本。

聚氨酯在汽車線束中的應用現(xiàn)狀方法

最近幾年中國汽車工業(yè)得到了迅速發(fā)展，作為高分子材料之一的聚氨酯在汽車零部件中的應用也越來越廣泛。

圖| 傳統(tǒng)線束

在汽車線束產(chǎn)品中線束導槽主要作用是使線束在汽車狹小且不規(guī)則的隱蔽空間內得到安全保護并且與車身固定。在環(huán)境溫度要求相對較低的位置， 如乘員艙區(qū)域， 使用等高分子塑料作為線束導槽的材料。在有高溫及振動等較惡劣環(huán)境， 如發(fā)動機艙等區(qū)域， 選擇耐溫等級比較高的材料， 如以玻璃纖維增強的尼龍。

傳統(tǒng)的發(fā)動機線束都是由波紋管保護電線的， 由這種設計完成的線束具有成本低、制造簡單靈活的特點。但是成品線的抗腐蝕和抗污能力較差， 尤其是粉塵、油污等很容易滲透到線束里面。

利用聚氨酯發(fā)泡成型完成的線束具有很好的導向性，安裝方便。工人只需要在拿到線束之后按照成型的方向和路徑就可以一步到位，進行安裝而且不容易出錯。由聚氨酯制成的線束具有優(yōu)于普通線束的許多特點，比如具有抗油污， 粉塵能力強，并且線束安裝后沒有噪聲，可以根據(jù)車身空間做自由的三維造型制成各種不規(guī)則的形狀等特點。

圖|聚氨酯橡膠注射成型線束

但是由于這種材料制成的線束需要在前期有很大的固定設備投資，因此很多線束廠商都沒有采用這種方法，只有少數(shù)高檔轎車比如奔馳、奧迪的發(fā)動機線束使用。但是在訂單量大且比較穩(wěn)定的情況下，如果要計算平均成本和質量穩(wěn)定性，那么還是這種線束具有較好的競爭優(yōu)勢。

展望

RIM聚氨酯材料及工藝相對于傳統(tǒng)的注塑工藝具有能耗低、重量輕、工藝簡單、模具及制造成本低等優(yōu)勢，現(xiàn)代汽車設計為滿足更高的舒適性要求，功能越來越復雜，在有限的空間內必須容納更多的零件，因此留給線束的空間更加狹小且不規(guī)則，傳統(tǒng)的注塑模具在這方面受到的制約越來越明顯，而聚氨酯的模具設計則顯得更加靈活。

增強反應注射成型(RRIM)是一種新型的反應注射成型技術，通過在預熱的模具中放入玻璃纖維等纖維狀填料， 制備機械性能更好的產(chǎn)品。

利用已有的聚氨酯設備及材料，開展聚氨酯工藝的研究工作，可以優(yōu)化材料的制造工藝，提高材料的使用性能。未來應該更深入地引進工藝至汽車線束導槽的制造。最終使企業(yè)實現(xiàn)降低成本、提高市場競爭力的目標。

審核編輯 ：李倩