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汽車輕量化為塑料行業發展提供新機遇

放大字體  縮小字體 發布日期:2016-05-14  來源:中塑在線  瀏覽次數:479
核心提示: 可以說,汽車行業實現嚴格的排放法規并不容易,顯然需要更輕量的解決方案,隨著工藝的進步,輕量化的實現正一步步實現,而這也
      可以說,汽車行業實現嚴格的排放法規并不容易,顯然需要更輕量的解決方案,隨著工藝的進步,輕量化的實現正一步步實現,而這也成為塑料行業發展的好機會。
      跑車上的獲獎方案
      美國塑料工程師協會(SPE)汽車分會每年都通過汽車創新技術大獎賽表彰應用于車輛的優秀塑料技術。在去年第45屆大獎賽上,通用汽車Chevrolet Corvette 2016跑車上使用的Ultralight ClassA車身板入選材料類獎項,并榮獲大獎。
    該產品采用Continental Structural Plastics(CSP)公司提供的TCA UltraLite SMC,采用模塑工藝制造。新型1.2SGSMC在更換掉一種中密度牌號后(不需要更換模具)減掉了車身板9kg的重量。
     汽車輕量化為塑料行業發展提供新機遇
 
      新型復合材料適用于A類或結構組件,與中密度(1.6SG)牌號相比,質量減輕28%,與傳統(1.9SG)SMC相比,質量減輕43%。SPE表示,與金屬相比,其具有顯著優點,包括重量輕,模具成本低,設計靈活性大,耐腐蝕和抗凹痕能力強,以及優異的表面質量。
      CSP董事長兼CEO Frank Macher解釋說:“TCA UltraLite是一種經濟的鋁替代材料,可為工程師提供在車身設計中采用SMC替代金屬所帶來的優點。如機械性能沒有變差,輕量部件不必增加厚度,或者不必加入結構增強件來達到所需的性能要求。”
      UltraLite技術使用處理玻璃珠替代一些CaCO3,使樹脂能粘附到基體上,提高玻璃珠與樹脂之間的界面結合強度。這是一種專利處理技術,使樹脂配混料具有更高的強度,所制造的模塑件在處置過程中不易損壞,而且可以防止出現造成漆破裂,產生凹坑和氣泡的微裂紋。
      發動機減重有法
      由于排放限制,發動機缸體越來越小,為了補償功率損失,汽車制造商開發了渦輪增壓系統,一種含有潤滑劑的帝斯曼(DSM)特殊牌號Stanyl聚酰胺(PA)46被選用于新一代渦輪增壓汽油發動機正時系統中的低摩擦滑瓦。
      正時系統部件由比利時Quadrant Creative Molding & Systems(QCMS)制造,系統組件由Tsubakimoto UK公司提供,這些新型高能效渦輪增壓汽油發動機采用一級方程式賽車的技術,代表著發動機小型化的最新技術,盡管功能較大,但卻大幅減少了CO2排放量。
      帝斯曼表示,Stanyl PA46廣泛用于發動機組件。當前行業標準是Stanyl TW341,但對于新型發動機,公司開發了摩擦性能更好的牌號Stanyl TW371。試驗表明,Stanyl TW371的摩擦可減小20%,有助于提高燃油經濟性。
       與具有競爭性的材料PA6和PA66(耐磨性會高6倍)、聚鄰苯二酰胺(PPA)、聚乙縮醛和PPS相比,Stanyl具有優異的性能。這些材料都有其缺點,如太脆(PPS和PPA),高溫下剛度小(POM,PPS,PA6,PA66,PPA)或磨蝕性強(PPS)。這些新牌號有助于滿足歐6標準氣體(一氧化碳,烴,氧化氮)和粒子排放物目標。帝斯曼表示,轎車還符合歐盟有關二氧化碳排放量的限制。
       軌道車也變輕
       制造碳纖維部件存在材料成本高,工藝復雜,加工周期時間長等問題。帝人集團(Teijin)碳纖維與復合材料業務部的核心公司Toho Tenax有限公司與川崎重工(Kawasaki Heavy Industries)聯合開發了一種輕量葉片彈簧,可大批量生產用于有軌車輛。該片彈簧采用碳纖維增強塑料(CFRP)制作,Toho Tenax希望這種新型大批量生產系統能使efWING在全球投放市場。
       據悉,efWING是世界上首個將側框架與獨立螺旋彈簧組合到一個由CFRP制造的簡化解決方案中的設計,有助于減輕有軌車輛車架的重量,大約每輛車可減輕900公斤。TohoTenax表示,除了可減少CO2排放,降低運行成本外,還可降低車輪脫軌的風險。
       先進工藝多快好省
       在這期JEC世界復合材料展會及會議上,克勞斯瑪菲(KraussMaffei)展出了一種由熱固性和熱塑性塑料基質體系制造CFRP部件的創新濕法模塑工藝。
       目前的應用例子是大批量生產的新型7系列寶馬和i8電動車。克勞斯瑪菲介紹說,與傳統的樹脂傳遞模塑(RTM)工藝如高壓RTM(HP-RTM)和壓縮RTM(C-RTM)相比,濕法模塑加工工序較簡單,省去了預成型型坯工序。因而該工藝是制造新型輕量部件的經濟替代方法。濕法模塑過程中,混料頭將樹脂(通常是環氧樹脂)澆注到平放的半成品纖維連續條狀產品上。之后將纖維產品送入模具,進行模塑。
       新工藝有兩個突出優點,其一是可以縮短成型周期時間,因為在將樹脂澆注到一個部件上的同時另一個部件在模具中固化。該體系還可具有較高的反應性。不再需要在熱模具中充入材料,此時在模具中還不能發生反應。這兩個因素縮短了成型周期時間。公司表示,還可以使用回收纖維。這使得濕法模塑工藝成為在RTM工藝中工業化加工回收纖維的一種具有競爭力的方法。
       減重之外的新可能
       除了減重之外,巴斯夫(BASF)最近的一種應用,可顯示塑料對汽車行業的貢獻多不勝數。即使在低溫下,塑料也能有效地替代金屬。法國防織和橡膠公司Joubert Productions向市場投放了第一種完全由塑料制造的雪地鏈。
       該雪地鏈采用由巴斯夫兩種Elastollan熱塑性聚氨酯(TPU)牌號B90A15和B60A10WH制造,符合?NORM5117標準要求(適用于歐洲),可用于各種規格的輪胎,且易于安裝。
       奧地利標準?NORM5117是針對金屬鏈的,金屬鏈覆蓋在整個輪胎胎面上,無輪車輪處于何種位置都必須與路面接觸。全塑料雪地鏈其耐磨,低溫柔性好,耐破碎,耐路鹽,從而保證雪地鏈對冰雪路面具有良好的抓著力,能更好地控制車輛。
       傳統金屬網鏈由兩個不同顏色的Elastollan牌號取代,在注塑工藝中,兩種顏色的材料粘合到一起,不需需要裝配。黑色ElastollanB90A15硬度高,具有良好的機械性能以及低溫下優異的屈撓性;紅色Elastollan B60A10WH較柔軟,易流動。
       在小型注塑設備中,黑色鏈條與紅色Elastollan在一個模具中復合模塑,使兩種材料化學結合到一起。由于TPU與TPU的粘合性能良好,所以不需要金屬網鏈所需的組裝工序。
       Joubert公司研發部門負責人RégisKaelin說:“我們不僅能夠高效地制造產品,而且雪地鏈還能為駕駛員提供更高的冬季安全性,使用雪地鏈不存在任何問題。”
 
 
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