專利名稱:全承載復(fù)合材料的汽車車身的制作方法
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度、輕質(zhì)復(fù)合材料，特別是用于制造全承載復(fù)合材料的汽車車身，也就是通常所說的全塑料汽車車身。
汽車車身一般是用鋼板壓制而成的，近年來，隨著復(fù)合工程材料的迅速發(fā)展，汽車上應(yīng)用復(fù)合材料來制造構(gòu)件的越來越多，例如，用半硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料及聚氯乙烯制方向盤、儀表盤、門柱、頂蓬等；采用改性硬質(zhì)聚氨酯塑料制成保險(xiǎn)杠；用改性ABC塑料制造護(hù)板；用SMC層狀塑料制造車門；用碳纖維玻璃鋼制造彈簧板及轉(zhuǎn)動(dòng)軸等等，也有用復(fù)合材料來制造整體車身的，但是由于材料成本高，加工復(fù)雜，所以，到目前為止，還沒有全承載復(fù)合材料的車身投放市場(chǎng)，其主要原因有兩條1，全承載復(fù)合材料的車身其強(qiáng)度及耐沖擊性能一般不夠理想；2，其成本高于鋼鐵生產(chǎn)的汽車。鑒于上述兩個(gè)原因，盡管復(fù)合材料制成的整體車身具有重量輕、耗能低等優(yōu)點(diǎn)，但還是不能代替鋼鐵而進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的就是提供一種輕質(zhì)高強(qiáng)度的復(fù)合材料，利用這種材料，可以生產(chǎn)全承載汽車車身，這種整體車身不僅強(qiáng)度高、重量輕、而且經(jīng)久耐用，造價(jià)大大低于鋼鐵，為大規(guī)模生產(chǎn)全承載復(fù)合材料汽車車身提供了可能。
本發(fā)明的主要內(nèi)容就是用至少是一層浸透了環(huán)氧樹脂的玻璃纖維布及至少兩層浸透了聚酯的玻璃纖維布，分別全部搭接包裹住由復(fù)合泡沫材料制成的汽車內(nèi)胎模型，由此而制成全承載的復(fù)合材料汽車車身。
本發(fā)明主要是利用了材料力學(xué)的“高慣性矩”原理，并進(jìn)行了預(yù)應(yīng)力處理，而使車身能具有上述優(yōu)點(diǎn)。
我們知道，JZ＝ (bh3)/12 ；其中JZ為材料的慣性矩，b為材料的厚度；JZ則以三次方的比例提高，所以希望材料能厚一些，若采用玻璃纖維，即俗稱的玻璃鋼中間夾泡沫塑料，顯然能提高材料的慣性矩，同時(shí)，抗彎鋼度D也可以大幅度提高，這從公式D＝E玻(b(H3-h3))/12 ＋E泡(b(H3-h3))/12中也可看出，其中E為材料的彈性模量；H為材料總厚度；h為泡沫夾層厚度。由于高慣性矩的作用，使帶泡沫塑料夾層的玻璃纖維布具有很高的強(qiáng)度，但是這還沒有充分發(fā)揮它的特點(diǎn)，因?yàn)椴Ａт摰淖罴烟攸c(diǎn)是抗拉應(yīng)力最好，(6拉＝2500公斤／(厘米)2)，而且浸透環(huán)氧樹脂或聚酯的玻璃鋼在其固化過程中，會(huì)產(chǎn)生千分之八的收縮，巧妙地利用玻璃鋼的這兩大特點(diǎn)，就使它產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)張力，從而獲得更高剛度的材料，同時(shí)使降低成本、延長(zhǎng)使用壽命成為可能。
下面，參考附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明圖1是復(fù)合材料的局部斷面剖視示意圖；圖2是用復(fù)合材料制造的全承載汽車車身的剖視示意圖；圖3是圖2的A向剖視圖。
所使用的玻璃纖維布，如圖1中的2，3，4，一般是中性、脫蠟的，其厚度不易太厚，一般來講，厚度在0.1至0.5毫米之間，最好是0.25毫米。
所使用的復(fù)合泡沫材料如圖1中的1(即加工成內(nèi)胎模型的材料)不僅要重量輕，而且要易于加工，材料要有彈性，價(jià)格要低，一般可以選用聚苯乙烯泡沫或者是硬質(zhì)聚氨酯泡沫，其容重可以是16公斤／立方米－32公斤／立方米。
復(fù)合泡沫材料的厚度可根據(jù)應(yīng)用部位不同而變化，一般來講，其厚度在10至500毫米之內(nèi)，多數(shù)情況為50毫米厚就可以了。
全承載復(fù)合材料汽車車身的制造方法如下首先，將復(fù)合泡沫材料按需要的形狀加工成內(nèi)胎模型(參見圖1和圖2)。在小批量生產(chǎn)中，可用加工木模型的方法，將泡沫板做成所需形狀的各個(gè)部件，然后再用粘合劑將各板材拼粘成所需要的整體形狀。在大批量生產(chǎn)中，可用注塑法，一次成型為所需要的形狀。
然后就要用玻璃纖維布分層次地、全部地包裹這一內(nèi)胎模型。
玻璃纖維布要剪裁合適，與相應(yīng)的內(nèi)胎模型相匹配。然后在環(huán)氧樹脂溶液中浸透。
將浸透了環(huán)氧樹脂的玻璃纖維布(如圖1中的2)覆蓋在內(nèi)胎模型上，用寬度為6厘米以上的硬毛刷將玻璃纖維布刷平。這是第一層玻璃纖維，必需全部、均勻地包裹住內(nèi)胎模型，其中特別要注意玻璃布的搭接部分，為保證強(qiáng)度，其搭接部分的寬度不能少于50毫米，大約3小時(shí)以后，用橡膠滾筒均勻地滾壓半固化的玻璃纖維布，使其表面平坦。這種浸透環(huán)氧樹脂的玻璃纖維布至少要覆蓋一層。若覆蓋兩層，則在第一層覆蓋后大約36小時(shí)，玻璃鋼固化后，再覆蓋第二層。
再將浸透了聚酯、剪裁合適的玻璃纖維布(如圖1中的3)按上述方法互相搭接而全部、均勻地覆蓋在第一層(或幾層)玻璃纖維布上，其搭接寬度也不能小于50毫米。浸透聚酯的玻璃纖維布要至少復(fù)蓋兩層。如圖1中的4即為第二層。在最后一層覆蓋后，大約再過48小時(shí)，聚酯樹脂玻璃鋼就固化了，然后在其表層拋光處理，再噴漆、上光。
通過實(shí)驗(yàn)證明，用這種材料制造的全承載復(fù)合材料的汽車車身，具有強(qiáng)度高、重量輕、壽命長(zhǎng)和造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)。
而且用這種材料及方法使制造全承載的車身成為可能，實(shí)驗(yàn)表明，這種車身整體結(jié)構(gòu)好，重量輕，是一般鋼鐵結(jié)構(gòu)本身重的三分之一，所以，汽車的耗油量可減少；強(qiáng)度高，在發(fā)生碰撞時(shí)，一般金屬汽車外殼將會(huì)產(chǎn)生永久性變形，但“全塑”汽車僅發(fā)生一些漆皮破損和局部的碰痕；造價(jià)低，從上述材料及其制造方法中可看到，所選用的基本原料價(jià)格都較低，制造方法簡(jiǎn)便，無需廣闊的場(chǎng)地和復(fù)雜的設(shè)備，一般小廠均有能力承擔(dān)，這種車身隔音、隔熱好，無腐蝕，修補(bǔ)容易，具有較高的實(shí)用價(jià)值。
在不違背本發(fā)明精神的前提下，也可用這種復(fù)合材料來制造各類船、游艇、家具、貨箱等等，用途比較廣。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度輕質(zhì)復(fù)合材料的汽車車身，其特征在于這種車身是由至少一層浸透環(huán)氧樹脂的玻璃纖維布以及至少是兩層浸透了聚酯的玻璃纖維布，依次全部搭接包裹復(fù)合泡沫材料制成的汽車內(nèi)胎模型而構(gòu)制成的。
2.由權(quán)利要求
1所述的復(fù)合材料汽車車身，其特征在于制造泡沫內(nèi)胎模型的復(fù)合材料為聚苯乙烯。
3.由權(quán)利要求
1所述的復(fù)合材料汽車車身，其特征在于制造泡沫內(nèi)胎模型的復(fù)合材料為硬質(zhì)聚氨酯。
4.由權(quán)利要求
1至3中任意一個(gè)所述的復(fù)合材料汽車車身，其特征在于做為內(nèi)胎模型的泡沫復(fù)合材料其容重為16公斤／立方米－32公斤／立方米。
5.由權(quán)利要求
1至3中任意一個(gè)所述的復(fù)合材料汽車車身，其特征在于做為內(nèi)胎模型的泡沫復(fù)合材料其厚度為10至500毫米。
6.按照權(quán)利要求
5所述的復(fù)合材料汽車車身，其特征在于做為內(nèi)胎模型的泡沫復(fù)合材料其厚度為50毫米。
7.按照權(quán)利要求
1至3項(xiàng)中任意一項(xiàng)所述的復(fù)合材料汽車車身，其特征在于每層玻璃纖維布的厚度為0.1至4毫米。
8.按照權(quán)利要求
7所述的復(fù)合材料汽車車身，其特征在于每層玻璃纖維布的厚度為0.25毫米。
9.按照權(quán)利要求
1至3中任意一項(xiàng)所述的復(fù)合材料汽車車身，其特征在于玻璃纖維布是中性、脫蠟的。
10.按照權(quán)利要求
7中所述的復(fù)合材料汽車車身，其特征在于玻璃纖維布是中性、脫蠟的。
11.按照權(quán)利要求
8所述的復(fù)合材料汽車車身，其特征在于玻璃纖維布是中性、脫蠟的。
12.按照權(quán)利要求
1至3中任一項(xiàng)所述的復(fù)合材料汽車車身，其特征在于全部包裹內(nèi)胎模型的玻璃纖維布是5層。
13.按照權(quán)利要求
7中所述的復(fù)合材料汽車車身，其特征在于全部包裹內(nèi)胎模型的玻璃纖維布是5層。
14.按照權(quán)利要求
9中所述的復(fù)合材料汽車車身，其特征在于全部包裹內(nèi)胎模型的玻璃纖維布是5層。
15.按照權(quán)利要求
8、10或11中所述的復(fù)合材料汽車車身，其特征在于全部包裹內(nèi)胎模型的玻璃纖維布是5層。
16.按照權(quán)利要求
1至3中任一項(xiàng)所述的復(fù)合材料汽車車身，其特征在于浸透了環(huán)氧樹脂的玻璃纖維布是兩層，浸透了聚酯的玻璃纖維布是四層。
17.按照權(quán)利要求
7中所述的復(fù)合材料汽車車身，其特征在于浸透了環(huán)氧樹脂的玻璃纖維布是兩層，浸透了聚酯的玻璃纖維布是四層。
18.按照權(quán)利要求
9中所述的復(fù)合材料汽車車身，其特征在于浸透了環(huán)氧樹脂的玻璃纖維布是兩層，浸透了聚酯的玻璃纖維布是四層。
19.按照權(quán)利要求
8、10或11中所述的復(fù)合材料汽車車身，其特征在于浸透了環(huán)氧樹脂的玻璃布是兩層，浸透了聚酯的玻璃纖維布是四層。
專利摘要
一種輕質(zhì)高強(qiáng)度的復(fù)合材料，該材料特別適用于制造全承載的汽車車身。將泡沫復(fù)合材料按需要的形狀做成汽車車身內(nèi)胎模型，再先后用至少一層浸透了環(huán)氧樹脂的玻璃纖維布，以及至少兩層浸透了聚酯的玻璃纖維布全部搭接包裹住內(nèi)胎模型，待固化后再進(jìn)行表面處理，由此而制成所需要的汽車車身。
文檔編號(hào)B62D29/04GK85200688SQ85200688
公開日1986年9月17日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者唐錦生 申請(qǐng)人:唐錦生導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan