一種車底部導流板及其製造方法

2023-07-19 05:13:36 2

專利名稱：一種車底部導流板及其製造方法
技術領域：
本發明屬於材料技術領域，涉及一種由天然材料製成的汽車零部件，具體涉及一種車底部導流板及其製備方法。
背景技術：
作為汽車零部件之一的底部導流板可以使汽車底部結構光滑封閉，氣流能夠快速通過底部，減少由於紊流導致的上升力，相當於增加了輪胎的抓地力，提高了整車高速行駛穩定性。
底部導流板的最初材質為塑料，隨著汽車技術的發展，玻璃纖維增強熱固性/熱塑性樹脂開始逐步取代塑料，然而，生產這些材料不僅要消耗大量的自然資源及能源，而且造價高，同時造成環境汙染。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是現有汽車底部導流板由玻璃纖維增強熱固性/熱塑性樹脂製成，由於生產玻璃纖維增強熱固性/熱塑性樹脂這些材料不僅要消耗大量的自然資源及能源，同時造成環境汙染，因此製造成本及環境成本均很咼。
本發明通過以下方案解決該技術問題
一種車底部導流板，所述車底部導流板由劍麻、薴麻、黃麻、紅麻中的任意兩種天然纖維及樹脂組成的複合材料製成，所述天然纖維佔複合材料的質量
百分數為30-40%。
上述技術方案已經清楚的闡明了本發明所述車底部導流板是由複合材料成， 一方面天然纖維在自然界能夠自然降解，另一方面，天然纖維的成本很低，所以，使用天然纖維替代現有的玻璃纖維用於製造汽車底部導流板的材料可以很好的降低環境成本和製造成本。而且以天然植物纖維為原料製造的複合材料應用在汽車零部件的製造上還可以帶來其它有益效果，例如由於複合材料的密度低，因此使用該種材料製造的汽車質量普遍很輕，從而間接的節省了汽車燃油的消耗，減少了溫室氣體的排放。
樹脂是具有一定的可塑性的，只要有合適的模具，那麼利用樹脂的可塑性就可以將該技術方案提到的複合材料製成任何形狀的產品，所以，在生產本發明所述車底部導流板時，只需利用合適的模具固化即可，從而可使車底部導流板的成本降低，而且使用模具生產底部導流板，能夠保證本發明所述底部導流板的尺寸精度。另外，樹脂還具有優良的化學性能(例如阻燃性，耐腐蝕，耐溶劑性等等)，這些性能均將賦予車底部導流板。
當然，如果選擇的天然纖維不相同，那麼製造出來的產品所擁有的性能也不一樣， 一個重要的性能就是車底部導流板的強度， 一個基於該性能而產生的目標是在保證複合材料質量較輕的前提下，確保複合材料的強度能夠達到一個理想的水平。
本發明所選用的天然纖維是竺麻、紅麻、黃麻、劍麻中的兩種，所備選的四種天然纖維均屬於麻類，而麻是各種植物纖維中纖維長度最長的，且其纖維的結晶度、取向度、縱向彈性模量都較高，與人造纖維相比具有密度低、可降
解的優勢，適合作為天然纖維複合材料的增強材料，如附圖1-3所示，本發明對這四種麻纖維同人造纖維(玻璃纖維)在彎曲強度、彎曲模量、層間剪切強度方面進行了對比，結果發現薴麻纖維具有最優異的力學性能，黃麻和紅麻纖維其次，另外本發明還發現黃麻和紅麻的成型工藝性最好。
另一個重要的性能是天然纖維的樹脂浸透性能，提高這方面的性能可以使天然纖維更好的與均勻樹脂結合，從而提高複合材料的整體強度，本發明發現黃麻具有最好的樹脂浸透性能。
基於以上幾方面的考慮，本發明進一步選擇薴麻和黃麻作為製造車底部導流板複合材料中的原材料，從而使用於製造車底部導流板的複合材料具有良好的力學強度。在具體原材料的配比上，本發明建議天然纖維的質量應當佔複合
材料總質量的30-40%，這樣的安排是考慮到天然纖維多了就容易出現與樹脂的結合性能下降(浸透性能)，而當樹脂多了，複合材料的整體強度就會有所下降。當技術人員選擇薴麻和黃麻作為天然纖維時，薴麻可以佔複合材料的15-20%，而黃麻可以佔複合材料的15-20%，以便使複合纖維的力學強度達到最佳。
對於樹脂的選擇，原則上可以選擇任何一種樹脂，例如不飽和聚酯樹脂，環氧樹脂等等，但本發明發現本發明所選用的環氧改性乙烯基樹脂相比不飽和聚酯樹脂和環氧樹脂來說，力學性能優於不飽和聚酯樹脂，工藝性能優於環氧樹脂。
為了技術人員便於實施本發明，本發明還公開了一種製造車底部導流板的方法，所提到的車底部導流板由本發明所述的複合材料製成，該方法包括
a、 使用表面處理劑對天然纖維進行表面處理，所述處理是將天然纖維浸泡在表面處理劑中1—2分鐘，取出後70—8(TC烘乾4一5小時，得到第一天然纖維和第二天然纖維；
b、 在車頂棚模具上均勻塗抹脫模蠟，隨後拋光，重複塗抹拋光操作2-3
次；
c、 對第一天然纖維和第二天然纖維進行裁剪，在經b步驟處理後的模具上鋪第一天然纖維，再在第一天然纖維上鋪第二天然纖維，最後在第二天然纖維上鋪第一天然纖維；
d、 在已鋪好的天然材料上鋪脫模布、導流布、導流管、密封布，鋪覆順序e、 對樹脂進行調配，將通用型乙烯基聚酯，辛酸鈷，過氧化甲乙酮進行混合，從而製得本發明所述的環氧改性乙烯基樹脂，其中，辛酸鈷為促進劑，過氧化甲乙酮為引發劑，辛酸鈷的加入量為通用型乙烯基聚酯加入重量的1-2%,過氧化甲乙酮的加入量為通用型乙烯基聚酯加入重量的1-2%;
f、 將車底部導流板模具密封抽真空，並向車底部導流板模具灌注樹脂，當第一天然纖維與第二天然纖維完全浸透時，停止灌注樹脂，隨後對車底部導流板模具內的樹脂進行常溫固化或40-60C固化；
g、 對經f步驟處理的車頂模具停止抽真空，去除模具密封，脫掉脫模布、導流布、導流管、密封布，得到產品。
所使用的表面處理劑為高錳酸鉀水溶液，經過該表面處理劑處理的天然纖維，其界面剪切力相對於未處理的天然纖維具有明顯的提高，為了在提高天然纖維界面剪切力的同時，不破壞纖維的表面結構，高錳酸鉀水溶液的質量百分比濃度為0.055%—0.060%;另一方面，經過表面處理的纖維對樹脂的滲透率也有所提高，浸潤效果較未經表面處理的纖維更好。
本製造方法所提到的第一天然纖維為薴麻，第二天然纖維為黃麻，並且這兩種天然纖維按照本製造方法c步驟的操作要求進行鋪放，以保證天然纖維整體對樹脂良好的浸透性。
合理的真空度對於消除產品內的氣泡、提高樹脂浸潤纖維的速度、控制產品厚度都是有益的，因此本製造方法在f步驟中提到的抽真空是將模具內的真空度控制在-0. 6Bar到-O. 8Bar之間。
另外，本製造方法對天然纖維進行了裁剪(尤其是在模具的拐角處)及鋪放，使得天然纖維與模具更加伏貼，所製成的車底部導流板拐角處氣泡明顯減少，大大縮短了製品修補的工作量，並且本製造方法還包括在g步驟後將所得產品進行烘乾處理，這是因為經過g步驟得到的產品，還沒有完全固化，呈凝膠狀態(凝膠和固化是成型中的兩個狀態，凝膠是粘度很高，但還沾手的一個狀態，固化是最終的一個狀態，凝膠在固化之前)，所述處理是將產品放入烘箱中進行後固化，這在一定程度上縮短了產品的生產周期。


圖1為劍麻、薴麻、黃麻、紅麻及玻璃纖維的彎曲強度對比圖；圖2為劍麻、薴麻、黃麻、紅麻及玻璃纖維的彎曲強度模量對比圖；圖3為劍麻、薴麻、黃麻、紅麻及玻璃纖維的層間剪切強度對比圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明做進一步的說明實施例1
一種車底部導流板，所述車底部導流板由薴麻、黃麻兩種天然纖維及樹脂
組成的複合材料製成，所述天然纖維佔複合材料的質量百分數為35%,為了保證天然纖維的強度，本實施例採用的薴麻和黃麻是江西井竹麻業有限公司生產的平紋編織薴麻布和浙江宏成紡織整理有限公司生產的黃麻布(即以布的形態參與本實施例的技術方案)，其中平紋編織薴麻布佔整個複合材料的質量百分數為15%，而黃麻布佔整個複合材料的質量百分數為20%。
所選用的樹脂可以是不飽和聚酯樹脂(UP)、環氧樹脂、聚乙烯樹脂(PP)、聚乳酸樹脂(PLA)，但本發明發現本實施例所選用的環氧改性乙烯基樹脂相比不飽和聚酯樹脂和環氧樹脂來說，力學性能優於不飽和聚酯樹脂，工藝性能優於環氧樹脂。所提到的環氧改性乙烯基樹脂可以由以下原料製備通用型乙烯基聚酯，辛酸鈷，過氧化甲乙酮。其中通用型乙烯基樹脂由科拉斯公司提供，辛酸鈷為促進劑，過氧化甲乙酮為引發劑，辛酸鈷的加入量為通用型乙烯基聚酯加入重量的1.5%，過氧化甲乙酮的加入量為通用型乙烯基聚酯加入重量的1.5%。
車底部導流板的製造方法可以按照如下步驟進行
1、 使用表面處理劑對平紋編織薴麻布及黃麻布進行表面處理，所述處理可
以將平紋編織薴麻布和黃麻布在表面處理劑中浸泡2分鐘，取出後8(TC烘乾4 小時，使用的表面處理劑為質量百分比濃度為0. 058%的高錳酸鉀水溶液；
2、 在車頂棚模具上均勻塗抹脫模蠟，5分鐘後拋光，重複塗抹拋光操作3 次，所用的脫模蠟為AXEL Paste Wiz (技術人員可以從市場上購買)；
3、 對經過高錳酸鉀水溶液處理的平紋編織薴麻布和黃麻布進行裁剪，並且 在經過拋光塗蠟處理的模具上鋪2層平紋編織薴麻布，再在平紋編織薴麻布上 鋪2層黃麻布，最後在黃麻布上鋪2層平紋編織薴麻布；
4、 在己鋪好的天然材料上鋪脫模布、導流布、導流管、密封布，鋪覆順序 為脫模布、導流布、導流管、密封布；
5、 對樹脂進行調配，將通用型乙烯基聚酯，辛酸鈷，過氧化甲乙酮進行混 合，從而得到環氧改性乙烯基樹脂；
6、 將車頂模具密封抽真空，控制模具內的真空度為-0.7Bar，並向車頂模 具灌注環氧改性乙烯基樹脂，當平紋編織薴麻布與黃麻布完全浸透時，停止灌 注樹脂，由於浸透區域和未浸透區域的顏色差異很明顯，因此技術人員可以通 過肉眼進行觀察，並準確判斷什麼時候停止灌注樹脂，隨後對車頂模具內的樹 脂進行常溫固化或40-6(TC固化，如果技術人員選擇常溫固化，固化時間可以是 4小時，如果技術人員選擇40-6(TC固化，固化時間可以是l小時；
7、 對經6步驟處理的車頂模具停止抽真空，去除模具密封，脫掉脫模布、 導流布、導流管、密封布，得到產品。
為了在一定程度上縮短了產品的生產周期，本實施例在7步驟後，還將產 品放入烘箱中進行後固化。
為了保證車底部導流板的質量，本實施例可通過以下方法對所製造的車底部導流板進行質量控制。選取車底部導流板上若干點測量厚度，各處厚度應一
致；目測車底部導流板，特別是拐角處是否有氣泡，如有氣泡，應及時進行修 補；也可採用敲擊法、聲阻法、射線檢測技術、超聲檢測技術、聲-超聲技術等 無損檢測手段對車底部導流板，進行質量檢測和控制。
與玻璃纖維增強熱塑性樹脂材質車底部導流板相比本實施例製成的車底 部導流板物理性能(例如強度，剛度等)與玻璃纖維增強熱塑性樹脂材質的車 底部導流板相當，而前者質量僅為後者質量的2/3，符合當前汽車輕量化的趨 勢，並且在廣泛的溫度範圍內，本實施例製成的車底部導流板均能保持其物理 性能，另外，本實施例所述的複合材料由於使用了環氧改性乙烯基樹脂，因此 製成的底部導流板還具有優異的阻燃性(低的發煙密度)、耐溶劑性、耐腐蝕、 耐老化性。
應當理解，在閱讀了本發明的講授上述內容之後，本領域技術人員可以對 本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限 定的範圍。
權利要求
1.一種車底部導流板，其特徵在於所述車底部導流板由劍麻、薴麻、黃麻、紅麻中的任意兩種天然纖維及樹脂組成的複合材料製成，所述天然纖維佔複合材料的質量百分數為30-40％。
2. 根據權利要求1所述的一種車底部導流板，其特徵在於所述天然纖維為 薴麻和黃麻，所述薴麻的質量百分數為15-20%,所述黃麻的質量百分數為 15-20%。
3. 根據權利要求1或2所述的一種車底部導流板，其特徵在於所述樹脂為 環氧改性乙烯基樹脂。
4. 一種製造權利要求1所述車底部導流板的方法，其特徵在於該方法包括:a、 使用表面處理劑對天然纖維進行表面處理，得到第一天然纖維和第二天 然纖維；b、 在車底部導流板模具上均勻塗抹脫模蠟，隨後拋光，重複塗抹拋光操作 2-3次；c、 對第一天然纖維和第二天然纖維進行裁剪，在經b步驟處理後的模具上 鋪第一天然纖維，再在第一天然纖維上鋪第二天然纖維，最後在第二天然纖維 上鋪第一天然纖維；d、 在已鋪好的天然材料上鋪脫模布、導流布、導流管、密封布，鋪覆順序 為脫模布、導流布、導流管、密封布；e、 對樹脂進行調配，將通用型乙烯基聚酯，辛酸鈷，過氧化甲乙酮進行混 合，辛酸鈷的加入量為通用型乙烯基聚酯加入重量的1-2%,過氧化甲乙酮的 加入量為通用型乙烯基聚酯加入重量的1-2%;f、 將車底部導流板模具密封抽真空，並向車底部導流板模具灌注樹脂，當 第一天然纖維與第二天然纖維完全浸透時，停止灌注樹脂，隨後對車底部導流 板模具內的樹脂進行常溫固化或40-6(TC固化；g、對經f步驟處理的車底部導流板模具停止抽真空，去除模具密封，脫掉脫模布、導流布、導流管、密封布，得到產品。
5. 根據權利要求4所述的製造車底部導流板的方法，其特徵在於所述a步驟中的表面處理劑為質量百分比濃度為0.055%—0.060%的高錳酸鉀水溶液，所述處理是將天然纖維浸泡在表面處理劑中l一2分鐘，取出後70—80。C烘乾4一5小時。
6. 根據權利要求4或5所述的製造車底部導流板的方法，其特徵在於所述第一天然纖維為薴麻，第二天然纖維為黃麻。
7. 根據權利要求4或5所述的製造車底部導流板的方法，其特徵在於f步驟中的抽真空是將模具內的真空度控制在-0. 6Bar到-O. 8Bar之間。
8. 根據權利要求6所述的製造車底部導流板的方法，其特徵在於f步驟中的抽真空是將模具內的真空度控制在-0. 6Bar到-0. 8Bar之間。
9. 根據權利要求6所述的製造車底部導流板的方法，其特徵在於該方法還包括在g步驟後將所得產品進行烘乾處理。
10.根據權利要求7所述的製造車底部導流板的方法，其特徵在於該方法還包括在g步驟後將所得產品進行烘乾處理。
全文摘要
本發明屬於材料技術領域，涉及一種由天然纖維材料製成的汽車零部件，具體涉及一種車底部導流板及其製備方法，為了解決現有汽車底部導流板由玻璃纖維增強熱固性/熱塑性樹脂製成，其製造成本及環境成本均很高的問題，本發明提供了一種車底部導流板，所述車底部導流板由劍麻、薴麻、黃麻、紅麻中的任意兩種天然纖維及樹脂組成的複合材料製成，所述天然纖維佔複合材料的質量百分數為30-40％，採用本發明所述車底部導流板即可有效解決上述技術問題，同時本發明所述車底部導流板還具有重量輕，強度高，優良的抗腐蝕性、阻燃性、耐溶劑性、耐老化性的特點。
文檔編號B62D35/00GK101659284SQ20091019531
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月8日 優先權日2009年9月8日
發明者張王根, 瑋 甘, 郭海忠 申請人:上海耀華大中新材料有限公司