湿式模压成型WCM与一分钟固化成型DFCM浅析

中国复合材料工业协会模压专业委员会匡伯铭2016.04WCM基本原理维基媒体解说Wetcompressionmoulding.pngWetcompressionmolding.Coldpressandhotpressmoulding.1Lowermould.2Inlay(fibers).3Resin.4Uppermould.5Trimfinalpart.6Finalpart.有别于普通RTM的树脂注入KraussMaffei介绍的湿式模压成型工艺流程图铺放织物叠层液体树脂涂覆涂湿的叠层织物转移至热模抽真空加压成型固化60秒启模取出亨司迈公司注释结构件湿式模压成型工艺流程树脂浸渍淋涂织物的方式Sprayingpouring道化字公司在推介它的树脂时,展示的湿式模压成型的图例道化字公司在推介它的树脂时,展示的湿式模压成型的图例道化学公司在推介它的树脂时,展示的湿式模压成型的图例2015版的BMWi8已采用湿式模压的零部件WCM湿式模压主要设备迪芬巴赫为BMWi7建造的净形的预成型体机迪芬巴赫为BMWi7建造的5条湿式模压生产线克劳斯玛菲为韩国客户提供的通用型湿压机德国IKV实验室展示的用于湿式模压的压机和相应的模具Cannon(美国)公司的湿式模压生产单元WCM与PH-RTM方法对比同样的环氧树脂系统HP-RTM与湿式模压成型工艺的对照表预成型体预成型体铺放时间模具温度树脂注入时间固化时间脱模时间生产周期HP-RTM与WETCOMPRESSION的进一步对比1.由于树脂已水平铺开只需垂直浸渍,故不一定强调须预成型体2.纤维合量可以更高,达到60%以上3.过程的时间可以更短4.成型压力仅30bar5.与传统的模压工艺比较有更好的自由度1.设计自由度是其最大优越2.注胶的压力就要150bar3.必须有预成型体湿压成型可省去上面二个重要工序为了降低零件的生产成本，压缩成型工艺是不太复杂的部件的理想选择。湿压法是将经过树脂浸渍的碳纤维编织物在润湿的状态下置入三维压模中，然后进行压型和硬化处理。这样，就省去了HP-RTM中所需要的精确的预成型体。混压法是将树脂浸渍的碳纤维编织物在润湿的状态下和薄钢板一起置入压模中，然后进行压型和硬化处理，形成钢和碳纤维的混合材料部件。这种混合材料部件的重量很轻，却能够提供最大程度的刚度和优秀的碰撞性能。两种流程都通过优化的生产工序实现了在极短的时间内低成本、大规模地生产碳纤维部件，每天最多可达数千件。WCM与薄钢板一起混合成型(BMWi7)基体树脂水的粘度1.0mPa.S血水的粘度10mPa.S超快固化，超低粘度10mPa.S在低压力状态能迅速浸渍极良好地湿润纤维伴有高质量的制品对于大尺寸制品成本可降低迈腾亨司迈巴斯夫道汉高为汽车应用快速固化环氧树脂目前市售的环氧树脂用于高速件生产Momentive’sEPIKOTE™04695-1/EPIKURE™05357epoxyresinsystem华昌聚合物环氧树脂固化时间缩短至2-5分钟我们在保证材料优异性能的前提下，有效提高了树脂与固化剂的反应活性，将环氧树脂的固化时间缩短至2-5分钟（具体工艺参数和性能见下表）：工艺参数粘度（40oC，mPa.s）[ASTMD-2983]200-300凝胶时间（60oC，热台，min）8-12凝胶时间（100oC，热台，min）2-5凝胶时间（110oC，热台，min）0.5-1.5固化物力学性能玻璃化转变温度[ISO11357-2,DSC,10k/min]10min100oC105-115弯曲性能[ASTMD-638]固化过程：100oC10min弯曲强度（MPa）120-140弯曲模量（GPa）3.2-3.5拉伸性能[ASTMD-638]固化过程：100oC10min拉伸强度（MPa）75-85伸长率（%）5-8弯曲模量（GPa）3.2-3.5应用方向厨房台面板电工绝缘板替代GPO3客车前后围替代手糊微波接力通信天线无框的光伏基板各类电气柜、箱之边板几点看法供讨论匡伯铭[e-mail]1，传统的RTM和CM(压缩成型)由于要适应汽车大批量快速连续生产的需求，近代发展了HP—RTM和WCM（湿式模压成型）工艺，这还在不断更新中。2，WCM是相对于纤维织物增強复合材料成型工艺HP—RTM的简易补充，对于相对平坦的2.5D的结构件来讲，是可快速上马的投资较小的一项工艺。3，WCM工艺基本无须纤维织物的预定型、无须树脂的高压注入、无须担心织物被冲散、成型周期更加缩短等优点，且可直接应用原有的SMC压制模具。4，WCM的核心技术是基体树脂（EP,PU）必须是似水一般的超低粘度，30~60秒内固化而窗口期又足夠长……皆由世界级大化工掌控，国内企业也开始涉足。HUNTSMAN动态流体模压工艺DynamicFluidCompressionMouldingDFCM亨斯迈先进材料事业部日前还推出更高效的动态流体模压成型工艺（DFCM），该工艺是先行在汽车部件纤维上涂布一层树脂，从而使其进入纤维层内，此举减少了纤维浸渍的时间，并配合固化进程以达至最高效益。能直接借模具提供质量稳定的产品，其采用了能快速固化环氧树脂，其生产部件的特点，是拥有高纤维含量和低空隙率。这是一种经过优化的模压工艺，有着简单快速制作的过程，可在30秒内固化，其生产周期仅为1分钟。我们的创新技术“能以一分钟的时间制造出可与正压釜工艺相比的环氧结构部件”也在JECWorld2016上斩获创新大奖。亨斯迈先进材料事业部亚太区及印度市场总监彭泰瑞在接受盖世汽车记者采访时从爱牢达®LY3031/AD3032树脂+DFCM工艺优势总结：•一分钟，从一个制品到另一个的周期时间•纤维体积含量高达65％和无空穴气泡•重磅960gsm的工业用布也可简单加工•减少设备投资（低压流程）•减少飞边等浪费•满足复杂度（2.5+D）部件SummaryofbenefitsfromtheAraldite®LY3031/AD3032resin+DFCMprocess:OneminuteparttopartcycletimeFibrevolumecontentupto65%andVoid-freepartsSimpleprocessingofheavy-towindustrialfabricsReducedequipmentinvestment(lowpressureprocess)ReducedwasteComplex(2.5+D)partsHuntsmanAdvancedMaterialsRoleinTwoInnovationAwardsatJECWorld2016Here,KlausRitter,headoftheCentreofExcellenceforCompositesatHuntsmanAdvancedMaterials以下摘录自HuntsmanAdvancedMaterials亨斯迈先进化工材料JoannesChau邹灼亮先生2015.09在镇江会上的讲稿总体上看，无论是HP-RTM或DFCM，由于其大大的加速了生产周期，故于轻量化发展的过程中，两者均非常重要。HP-RTM能生产较复杂的零部件，故能整合多个部件，提高设计上的自由度，减少模具的数目，从而降低复合材料生产成本；而DFCM由于在设备上的投入远比HP-RTM来得低，同时产品的品质又能比美用高压釜生产的复材，故能用于大部分零部件的量产中。亨斯迈先进材料事业部亚太区及印度市场总监彭泰瑞某种技术在其他替代技术的环境中脱颖而出，不仅取决于该技术的先进性，还取决于是否能够获得较多的厂商利用这种技术进行生产、扩展性研发。因为技术只有在进入市场后仍能不断地进行扩展性研发，才能不断地获得新的生命力。也只有这样，才能获得更多的消费者，使该技术能够占领市场并延续下去。另一方面，即使某种技术“先进”、技术含量高，充其量也只能是阳春白雪。如果不能获得大量厂家的支持，或拥有满足社会需要的产能，就无法摊薄研发成本。而价格居高不下的话，也只能导致消费者的敬远，最后导致该技术的消亡。一件商品如果不能形成足够的、能够支撑其持续和发展的市场规模，那结局只有一个：走向没落。谢谢关注匡伯铭[e-mail]