CN108859168A - 一种聚氨酯纤维复合材料卡车外饰件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚氨酯纤维复合材料卡车外饰件，外饰件包括安装在卡车车头外表面的顶盖、导流板、门板、前面罩、脚踏板和保险杠，所述顶盖、导流板、门板、前面罩、脚踏板和保险杠均为聚氨酯纤维复合材料，该聚氨酯纤维复合材料包括复合片材层和贴附在复合片材层外表面的外护层，复合片材层包括填充材料层和在填充材料层外由内至外依次包裹覆盖的纤维材料层和聚氨酯材料层。本发明的技术方案利用聚氨酯纤维复合材料通过分层模压等工艺制备卡车外饰件的各部件，同时满足卡车外饰件对轻量化和高强度的发展趋势要求，制备工艺步骤精简、生产周期短。

Description

一种聚氨酯纤维复合材料卡车外饰件

技术领域

本发明属于汽车配件技术领域，具体涉及一种聚氨酯纤维复合材料卡车外饰件。

背景技术

卡车正式名称为载货汽车，是运载货物和商品用的一种汽车形式，包括自卸卡车、牵引卡车、非公路和无路地区的越野卡车和各种专为特殊需要制造的车辆，如：机场摆渡车、消防车和救护车、油罐车、集装箱牵引卡车等。目前载货车上应用较多的轻量化材料有铝合金、镁合金、高强度钢、塑料及玻璃钢复合材料等。各大汽车公司都已经将采用这些轻量化材料的多少作为衡量汽车生产技术和新材料开发水平是否领先的重要标志。世界各国的汽车企业围绕节能、节材、环保、降低成本以及提高动力性、经济性、可靠性、安全性和舒适性等等基本性能，开展了新技术、新材料、新工艺、新产品的研究开发工作，其核心就是汽车轻量化。

卡车外饰件包括前面罩、保险杠、左右导流板、上导流板、脚踏板、门板等常规部件。为检修方便、提高装配效益，经过近几十年的制造机械模具基础工业的快速发展，当前的重型卡车前面罩结构形式一般为整体式。其中前面罩本体主要生产工艺为金属冲压和SMC模压成型：冲压工艺工件材料成本较低，工序内操作简单，易于自动化生产生产效率高，但存在模具工位步骤较多、成套模具投入较高、模具生产周期较长等弊端，并且其产品重量较重，不符合当前汽车轻量化的发展方向；而SMC模压成型，相比较其有易于复杂形状成型、复合材料密度小、制品重量可以适当减轻，但选用SMC材料时在设计阶段需要既满足产品设计强度，又要避免因产品料厚变化可能造成收缩和变形等质量缺陷而影响外形外观，诸多因数需要兼顾，因此大大增加了造型设计难度和周期，并可能在模具调试阶段需经过反复修改产品加强筋和壁厚等结构来满足制品要求，而造成模具制造周期延长。

综上，仍需一种既能满足轻量化趋势要求，又能满足产品设计强度要求，同时制备工艺精简的新型复合材料作为优化的汽车外饰件产品。

发明内容

本发明的目的是提供一种质量轻、强度高、成本低、制备工艺精简的聚氨酯纤维复合材料的卡车外饰件。

本发明为达到上述目的，具体通过以下技术方案得以实现的：

一种聚氨酯纤维复合材料卡车外饰件，外饰件包括安装在卡车车头外表面的顶盖、导流板、门板、前面罩、脚踏板和保险杠，所述顶盖、导流板、门板、前面罩、脚踏板和保险杠均为聚氨酯纤维复合材料，该聚氨酯纤维复合材料包括复合片材层和贴附在复合片材层外表面的外护层，复合片材层包括填充材料层和在填充材料层外由内至外依次包裹覆盖的纤维材料层和聚氨酯材料层。

本技术方案所用的复合片材层最内层的填充材料层结构可以增加板材的支撑强度，也可满足卡车外饰件对轻量化的要求；在填充材料层的外层包裹的纤维材料层能够提升内部填充材料层的抗冲击能力，不易断裂；通过工艺制作将聚氨酯材料层发泡使纤维材料层和填充材料层粘连，实现板材的整体成型，大大简化了复合板材的制作工艺步骤；在复合片材层最外层贴附的外保层可以实现在复合片材层的强度加固，同时具有抗冲击、防水和耐腐蚀的效果。

进一步地，前面罩正面通过预埋螺纹嵌件方式形成格栅安装孔，其背面通过预埋螺纹嵌件方式形成附件安装孔、徽标安装孔、铰链安装孔、撑杆安装孔和锁扣安装孔，前面罩底部开有通风口。正面的格栅安装孔用于固定散热格栅，车辆行驶后前方迎风导入散热格栅，再经通风口分配冷却动力机组；前面罩通过铰链安装孔和铰链与车身连接；锁扣安装孔与车身前面罩锁对扣固定；撑杆安装孔用于固定撑杆，撑杆在前面罩开启后起到泛起支撑作用。

进一步地，填充材料层为发泡聚氨酯层或纸蜂窝层。纸蜂窝层的蜂窝材料窝芯具备强大支撑作用，能够满足作为支撑主体的强度需求，同时纸蜂窝材料质量轻，实现整体的轻量化。

进一步地，纤维材料层为无纺布层、玻纤布层和玻纤毡层中的一种。纤维材料层的主要作用是能够将其内部的填充材料层包裹限定在一定的空间范围内，同时也实现了减轻内部所受冲击力的效果。填充材料层与纤维材料层通过聚氨酯材料层的发泡、渗透、浸润、固化方式实现层叠固化成型。

进一步地，聚氨酯材料层为聚氨酯发泡材料层，利用聚氨酯发泡材料层作为聚氨酯材料层的最大优势在于可以在制作工艺上采用发泡工艺进行一次定型，提高了生产效率、降低了制作成本。聚氨酯材料层通过喷涂方式实现覆盖。

进一步地，外护层为零发泡聚氨酯层，其厚度为1～2mm。外护层为不经发泡处理的聚氨酯层，其强度高，表面光滑美观，防护性好，减少表面腐蚀。外护层与聚氨酯材料层为化学反应融合粘连。

该聚氨酯纤维复合材料卡车外饰件的制备步骤如下：

S1、将裁切其中一部件尺寸的填充材料层铺设于工作台后，在其表面包裹并装订同一尺寸的纤维材料层；

S2、将步骤S1获得的覆盖了纤维材料层的产品置入喷涂机中，在纤维材料层表面均匀喷涂聚氨酯材料层，再送入模压模具的模腔中合模保压固化成型，固化成型过程的温度设置为90～130℃，保压压力为150～300T，保压时间为100～300s；

S3、对步骤S2固化成型完成后开模，获得作为卡车外饰件基板坯件的复合片材层，对基板坯件进行整型修边，得到卡车外饰件的基板成品；

S4、对步骤S3完成整型修边的基板成品放入注射模具下模中，将模具下模抽真空后吸附住基板成品，模具的上模、下模合模后上模表面与基板成品留有1～2mm空腔，空腔内注入外护层材料，同时上模抽真空引导外护层的聚氨酯充满空腔，后保压，模具温度设置为60～90℃，保压压力为80～200T，保压时间为180～900s；

S5、在步骤S4保压时间完成后开模取件，飞边处理，孔位清理，喷漆，获得其中一部件的成品；

S6、针对其他部件，重复步骤S1～S5，获得聚氨酯纤维复合材料卡车外饰件的所有各部件成品。

与现有技术相比，本发明的技术方案以聚氨酯纤维增强复合材料而制备汽车外饰件技术，以其材料特点所制备的产品，相对于同款车型金属制品可减重40～60％，相对于同款SMC制品来说可减重20～30％，并且外观设计可完全遵循原始设计意图，即可达到成型复杂型面而省去多套模具开发费用和周期，又容易满足设计要求。利用聚氨酯纤维复合材料通过分层模压等工艺制备卡车外饰件的各部件，改变了现有卡车外饰件以金属冲压和SMC模压方式两种方式成型的现状，针对卡车外饰件的质量和强度发展趋势要求，同时满足了对轻量化和高强度的要求，制备工艺步骤少、生产周期短。

附图说明

图1为聚氨酯纤维复合材料的结构示意图；

图2为本发明中前面罩的正面结构示意图；

图3为本发明中前面罩的背面结构示意图。

图中，1、复合片材层；2、外护层；3、填充材料层；4、纤维材料层；5、聚氨酯材料层；6、格栅安装孔；7、附件安装孔；8、徽标安装孔；9、铰链安装孔；10、撑杆安装孔；11、锁扣安装孔；12、通风口；13、徽标安装槽；14、线路过孔。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明的一种聚氨酯纤维复合材料卡车外饰件，外饰件包括安装在卡车车头外表面的顶盖、导流板、门板、前面罩、脚踏板和保险杠，其具体安装位置可为现有卡车安装位置，顶盖、导流板、门板、前面罩、脚踏板和保险杠均为聚氨酯纤维复合材料，如图1所示，该聚氨酯纤维复合材料包括复合片材层1和贴附在复合片材层1外表面的外护层2组成，复合片材层1包括填充材料层3和在填充材料层3外由内至外依次包裹覆盖的纤维材料层4和聚氨酯材料层5。

如图2和图3所示，前面罩正面通过预埋螺纹嵌件方式形成格栅安装孔6，前面罩正面还开有徽标安装槽13和线路过孔14，线路过孔14为通孔；前面罩背面通过预埋螺纹嵌件方式形成附件安装孔7、徽标安装孔8、铰链安装孔9、撑杆安装孔10和锁扣安装孔11，前面罩底部开有通风口12，其中附件安装孔7、徽标安装孔8、铰链安装孔9、撑杆安装孔10和通风口12均为对称设置，铰链安装孔9设在前面罩正中。

前面罩是卡车驾驶室前围最外表面的覆盖件总成部分，前面罩主要作用是与驾驶室左右侧围和保险杠浑然一体装饰前围，并遮挡固定前围内部的功能件，是起遮挡保护固定在前围的驾驶室的功能件。前面罩位于卡车车头驾驶室前脸的正中央，具体区域是指前风窗玻璃以下，保险杠以上，左右车门之间外饰覆盖件总成。正面的格栅安装孔6用于固定散热格栅，车辆行驶后前方迎风导入散热格栅，再经通风口12分配冷却动力机组；前面罩通过铰链安装孔9和铰链与车身连接；锁扣安装孔11与车身前面罩锁对扣固定；撑杆安装孔10用于固定撑杆，撑杆在前面罩开启后起到泛起支撑作用；徽标安装孔8为通孔，从背面将徽标固定在前面罩正面；附件安装孔7用于对称安装左、右侧板。

复合片材层1为多层复合结构，其中填充材料层3为发泡聚氨酯层或纸蜂窝层；纤维材料层4为无纺布层、玻纤布层和玻纤毡层中的一种；聚氨酯材料层5为聚氨酯发泡材料层。聚氨酯材料层5通过喷涂方式实现覆盖，填充材料层3与纤维材料层4通过聚氨酯材料层5的聚氨酯材料的发泡、渗透、浸润、固化方式实现层叠固化成型。外护层2贴附在复合片材层1一侧外表面，为零发泡聚氨酯层，其厚度为1～2mm。外护层2的零发泡聚氨酯通过添加消泡剂和增韧剂实现不发泡，其弯曲强度比发泡聚氨酯高。外护层2与聚氨酯材料层5通过外护层2聚氨酯材料的化学反应融合粘连，如聚氨酯的聚合反应。对于传统卡车外饰件材料如金属或玻璃钢一般为等厚度，在其外形确定后，其产品内表面由于安装需要，可能出现安装位置比较远的情况，由此对应的螺母预埋的结构或其他连接结构需要伸出较长的连接部，增加了局部的材料用量，也相应增加了产品的重量。而本发明中复合片材层根据功能、装配及工艺特点，可制作不等厚产品，其中间的填充材料在产品材料整体规格确定后，其厚度对产品的重量影响很小。在性能方面，本发明可以根据部件的实际工况，对强度薄弱区域进行局部加厚，对装配干涉避空处可以减薄，使得产品设计具有较大的自由度。

本发明的聚氨酯纤维复合材料卡车外饰件的顶盖、导流板、门板、前面罩、脚踏板和保险杠各部件的制备步骤如下：

S1、将裁切其中一部件尺寸的填充材料层铺设于工作台后，在其表面包裹并装订同一尺寸的纤维材料层；

S2、将步骤S1获得的覆盖了纤维材料层的产品置入喷涂机中，在纤维材料层表面均匀喷涂聚氨酯材料层，再送入模压模具的模腔中合模保压固化成型，固化成型过程的温度设置为90～130℃，保压压力为150～300T，保压时间为100～300s；

S3、对步骤S2固化成型完成后开模，获得作为卡车外饰件基板坯件的复合片材层，对基板坯件进行整型修边，得到卡车外饰件的基板成品；

S4、对步骤S3完成整型修边的基板成品放入注射模具下模中，将模具下模抽真空后吸附住基板成品，模具的上模、下模合模后上模表面与基板成品留有1～2mm空腔，空腔内注入外护层材料，同时上模抽真空引导外护层的聚氨酯充满空腔，后保压，模具温度设置为60～90℃，保压压力为80～200T，保压时间为180～900s；

S5、在步骤S4保压时间完成后开模取件，飞边处理，孔位清理，喷漆，获得其中一部件的成品；

S6、针对其他部件，重复步骤S1～S5，获得聚氨酯纤维复合材料卡车外饰件的所有各部件成品。

以前面罩为例，聚氨酯纤维复合材料的前面罩的制备步骤如下：

S1、将裁切相应车型前面罩尺寸的纸蜂窝铺设于工作台后，在其表面包裹同一尺寸的玻纤布，并装订使两层固定；

S2、将步骤S1获得的覆盖了玻纤布的产品置入喷涂机中，在玻纤布表面均匀喷涂聚氨酯发泡材料，再送入模压模具的模腔中合模保压固化成型，固化成型过程的温度设置为120℃，压力为200T，保压时间为300s；

S3、对步骤S2固化成型完成后开模，获得作为前面板基板坯件的复合片材层，对基板坯件进行整型修边，得到前面板的基板成品；

S4、对步骤S3完成整型修边的基板成品放入预埋螺纹嵌件的注射模具下模中，将模具下模抽真空后吸附住基板成品，模具的上模、下模合模后上模表面与基板成品留有1.5mm空腔，空腔内注入零发泡聚氨酯材料，同时上模抽真空引导外护层的聚氨酯充满空腔，后保压，模具温度设置为90℃，保压压力为150T，保压时间为600s；

S5、在步骤S4保压时间完成后开模取件，飞边处理，孔位清理，喷漆，获得聚氨酯纤维复合材料前面罩的成品。

本发明采用的是以聚氨酯纤维增强复合材料而制备汽车外饰件技术，以其材料特点所制备的产品，相对于同款车型金属制品可减重40～60％，相对于同款SMC制品来说可减重20～30％，并且外观设计可完全遵循原始设计意图，即可达到成型复杂型面而省去多套模具开发费用和周期，又无需兼顾太多产品造成设计阶段的因素，可达到快速的产品开发效果，是当前汽车轻量化和高效开发所迫切的解决方案。

本发明中的具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种聚氨酯纤维复合材料卡车外饰件，其特征在于，外饰件包括安装在卡车车头外表面的顶盖、导流板、门板、前面罩、脚踏板和保险杠，所述顶盖、导流板、门板、前面罩、脚踏板和保险杠均为聚氨酯纤维复合材料，该聚氨酯纤维复合材料包括复合片材层(1)和贴附在复合片材层外表面的外护层(2)，复合片材层包括填充材料层(3)和在填充材料层外由内至外依次包裹覆盖的纤维材料层(4)和聚氨酯材料层(5)。

2.根据权利要求1所述的聚氨酯纤维复合材料卡车外饰件，其特征在于，所述前面罩正面通过预埋螺纹嵌件方式形成格栅安装孔(6)，其背面通过预埋螺纹嵌件方式形成附件安装孔(7)、徽标安装孔(8)、铰链安装孔(9)、撑杆安装孔(10)和锁扣安装孔(11)，前面罩底部开有通风口(12)。

3.根据权利要求1所述的聚氨酯纤维复合材料卡车外饰件，其特征在于，填充材料层为发泡聚氨酯层或纸蜂窝层。

4.根据权利要求1所述的聚氨酯纤维复合材料卡车外饰件，其特征在于，纤维材料层为无纺布层、玻纤布层和玻纤毡层中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的聚氨酯纤维复合材料卡车外饰件，其特征在于，聚氨酯材料层为聚氨酯发泡材料层。

6.根据权利要求1所述的聚氨酯纤维复合材料卡车外饰件，其特征在于，外护层为零发泡聚氨酯层，其厚度为1～2mm。

7.根据权利要求1、3或4所述的聚氨酯纤维复合材料卡车外饰件，其特征在于，填充材料层与纤维材料层通过聚氨酯材料的渗透、浸润、发泡、固化方式实现层叠固化成型。

8.根据权利要求1或5所述的聚氨酯纤维复合材料卡车外饰件，其特征在于，聚氨酯材料层通过喷涂方式实现覆盖。

9.根据权利要求1-6任一所述的聚氨酯纤维复合材料卡车外饰件，其特征在于，所述外饰件的制备步骤如下：

S1、将裁切其中一部件尺寸的填充材料层铺设于工作台后，在其表面包裹并装订同一尺寸的纤维材料层；

S2、将步骤S1获得的覆盖了纤维材料层的产品置入喷涂机中，在纤维材料层表面均匀喷涂聚氨酯材料层，再送入模压模具的模腔中合模保压固化成型，固化成型过程的温度设置为90～130℃，保压压力为150～300T，保压时间为100～300s；

S3、对步骤S2固化成型完成后开模，获得作为卡车外饰件基板坯件的复合片材层，对基板坯件进行整型修边，得到卡车外饰件的基板成品；

S4、对步骤S3完成整型修边的基板成品放入注射模具下模中，将模具下模抽真空后吸附住基板成品，模具的上模、下模合模后上模表面与基板成品留有1～2mm空腔，空腔内注入外护层材料，同时上模抽真空引导外护层的聚氨酯充满空腔，后保压，模具温度设置为60～90℃，保压压力为80～200T，保压时间为180～900s；

S5、在步骤S4保压时间完成后开模取件，飞边处理，孔位清理，喷漆，获得其中一部件的成品；

S6、针对其他部件，重复步骤S1～S5，获得聚氨酯纤维复合材料卡车外饰件的所有各部件成品。