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復合材料在國外重型汽車制件上的應用(二) zundG3-Textile banner台中切割加工
2022/01/16 09:43:17瀏覽20|回應0|推薦0

    樹脂基復合材料
    半個世紀以來,樹脂基復合材料作為新材料領域中的后起之秀得到了很大的發展,為世人矚目,目前在汽車領域里各國在研究使用的樹脂基復合材料有以下幾種:
    SMC/Sheet moulding composite,稱為片狀模塑料。是由長玻纖增強不飽和聚酯制成的片材,然后經過熱成型加工可以做成各種車用零件,另外也可用此類浸有樹脂的玻纖織物用手工法糊成許多種零件部件,經固化后即可使用。BMC/Bulk.moulding composite,稱為固狀模塑料。用此類樹脂通過熱固性注塑機可制成各類零部件。 用碳纖維、玻纖、超高摩爾PE纖維等與樹脂復合(熱固、熱塑)(增強浸漬)而成樹脂基復合材料,可制成許多零部件。
    英國的瑞利安公司、法國的Renault公司先后采用SMC制造車身及附件。美國GM公司在Camaro車和Fiebird車上使用了SMC車頂、后門和側門。Ford公司在Mustang車上應用了SMC發動機罩,并將在Lincoln continental車上應用了SMC蓋板、發動機罩和前防護板。這些例子僅僅作為推廣應用的前奏。 
    安全氣囊
    對氣囊材料的要求是:在夏日的高溫(80℃)和嚴冬(-40℃)狀態下能正常觸發,釋放氣囊,敏感度要高,任何撞擊狀態下都能發揮正常的功能,所以此材料不僅要承受高低溫的考驗,同時要有很高的耐沖擊,高的撕裂強度,伸長率要小。近來國外報導用Akulon(PA6,PA66)以及Amitel(TPE-E)來制造安全氣囊是佳的材料,這兩種材料是DSM公司近推出的。它們不僅有良好的成型流動性和良好的加工性,這些性能均比普通尼龍提高80%,使產品壁厚可以減薄,此外TPE-E也比其它的熱塑性彈性體注射性能更為穩定,廢品率更低,還適用于發動機區域(UTB)的熱空氣管線,保護罩、波紋管以及氣囊等。
    抗菌塑料、纖維紡織品在內飾件中的應用
    目前轎車中的紡織品材料品種繁多,且用量大。以轎車為例,表面裝飾材料一般為25平方米/輛,質量為9至15公斤/輛。2003年國產轎車為200萬輛,耗用紡織品在2萬噸以上。(轎車內裝飾物品種見表3)。對于此類高分子材料制造的內飾件面料的要求是阻燃、防紫外線、透氣性好等,由于轎車工業的日益發展,人們不僅要求轎車要有寬敞的車內空間、視野開闊和乘座舒適,還要求車內空氣質量新鮮,目前人們又提出如何防止轎車內的空氣污染及有高質量的空氣。車內空氣質量差的原因之一是大部分車內飾件都是由高分子纖維織成,如PP纖維、PP發泡材料、PU發泡材料,PVC發泡材料、PET纖維等。僅有少量天然纖維和皮革制品。
    目前對塑料制品的抗菌已經有了一個工業標準正式公布,今后轎車內的塑料零部件都應按此標準來規范,以減少塑料件表面滋生細菌。抗菌標準是:抗細菌率符合Ⅰ≥99%的抗菌塑料可以作為強抗菌作用;抗細菌符合Ⅱ≥90%的抗菌塑料可以作為有抗菌作用。
    此外對于品種繁多的有機高分子織物,今后的方向應該是納米化。因為一些材料納米化后,可以有抗菌、無臭、殺菌作用。此類產品已有出售,從這幾方面著手,對提高車內空氣質量大有裨益。
    保險杠
    保險杠是轎車的主要塑料件之一,以上海桑塔納轎車為例,前保險杠重4kg,后保險杠重4.4kg(時代超人超過此值)。保險杠也由面板和骨架材料組成。桑塔納轎車的面板材料由共聚丙烯加熱塑性彈性體,再加入其他助劑經注射成型而成。根據不同車型要求,某些車型的保險杠需要噴漆,如捷達王、新捷達、別克等車的保險杠進行表面噴漆。而桑塔納和奧迪100等就直接采用注射成型的保險杠。目前國產車的保險杠大多是灰黑色的。隨著時代的前進,人們已不滿足于黑色的保險杠,而要求保險杠與車身同一色澤。保險杠表面經噴漆后,色澤漂亮,但成本增加近1倍。而經噴漆后的保險杠回收利用后的耐寒性、伸長率大幅度下降,不能再用于保險杠。所以開發可涂性PP制造保險杠是很迫切的研究課題。
    目前在范圍內約有92%的保險杠是用高分子材料制成的。因為用塑料制造保險杠可以根據美學和實用兩方面來塑造時尚美觀且不失功能化的造型。而且從強度上考慮,金屬在受到輕的碰撞后,會在金屬面上留下痕跡,而用塑料制造的保險杠對類似的危害有更好的防御性。現在的塑料保險杠是由三層組成:面板材料是用PP、PE/ABS、PC/PBT;骨架材料可以是木材、金屬;中間是以PP發泡材料或PU發泡材料。就目前的發展來看,此類材料不利于回收利用和不符合環境友好原則。近年來國外有人提出用TPE來制造汽車保險杠面板,而用玻纖增強PP制造骨架,再用發泡PP制作中間的緩沖層,都是同一族的材料,有利于回收循環使用。在回收循環使用前,只要清潔和干燥處理,就可以按一定比例重新制造保險杠。
    業內人士認為,使用塑料可將保險杠梁、保險杠飾板、格柵架、標牌、車前燈及轉向燈的反射鏡和透鏡結合成為一體的前端架組件。降低裝配成本,并有可能進一步將前端架組合件和散熱器組件一體化。這種構件目前稱作模塊。
    汽車窗玻璃的塑料化
    若用PC做風檔玻璃,則在發生車禍時,能減少碎片對司機和乘客的傷害。在日本,耐候級PC板用作賽車車窗已獲運輸省批準。現已正式使用PC車窗的廠家有:本田、馬自達等。PC窗存在問題是PC的收縮率大于玻璃,且表面硬度低,受風沙吹后易粗糙等。另一個材料是PVB樹脂(聚乙烯醇縮丁醛)。此樹脂透明、粘接性能十分優良,可作為二塊無機玻璃之間的粘接層。當受到外力沖擊時,由于優良的粘接力,碎玻璃仍被PVB膜粘接在一起。目前PVB已用于航空機上。但由于價格和PVB片材的加工工藝問題,作為汽車窗玻璃、還未普及。
    汽車零部件生產的模塊化
    為了降低整車的生產成本,使汽車在市場有強大的競爭能力,國外一些汽車制造商們正在試驗汽車零部件生產模塊化。所謂模塊化生產,即是以一個零件(或部件)為中心將周邊的零件組合在一起經一次成型加工而成,這樣可以減少許多制造工藝和模具數量,如BMW(寶馬)系列的汽車變速箱組件是用Bayer公司生產的35%玻纖增強PA66制成,它集成了許多零部件于一體,不僅節約了發動機體內的寶貴空間,也減少了成型工藝;BASF公司正致力于一種新的構思,將汽車儲油箱、永久性濾器和油泵集成于汽車底部一個用35%玻纖增強PA66制成的模塊內;美國伊利諾州的Tec Air公司用高流動尼龍制造出重5磅、22英寸長的汽車發動機冷卻扇組件,它將風機輪子和其它進氣組件組合在一起,這種產品已經應用到GM公司的某種車型上;也有人考慮將汽車散熱器罩和前保險杠組合成模塊進行生產。這種嘗試是不是汽車零件塑料化的一種發展有待實踐來證明。

 

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