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聚酰胺在汽車領域再辟新徑

  文章加入時間:2019年8月


  電動汽車和自動駕駛對車用材料提出了新的挑戰,同時也帶來了新機遇。由于聚酰胺(PA)擁有優異的性能,已成為在極具挑戰性的環境中所用部件的首選材料。這些熱塑性工程塑料也越來越受歡迎,在汽車工業中的需求很大。
  用于減重、降噪的新型聚酰胺泡沫
  在汽車行業,有關二氧化碳排放和噪音的法規越來越嚴格,因而極大地推動了對創新材料的需求。旭化成(AsahiKASEI)新開發的聚酰胺泡沫為減輕重量、降低噪音的應用場合帶來了獨特的解決方案。
  旭化成是全球為數不多的完全一體化的聚酰胺制造商之一,能夠完全從單體到配混料生產聚酰胺6.6。以這些專業技術為基礎,公司目前正在開發PA泡沫,這是一種基于聚酰胺的泡沫材料。樣品將在10月舉行的K 2019展會上展出。
  PA泡沫擁有聚酰胺的典型耐熱、耐化學品和耐油性能,視乎泡孔的形狀,還擁有極高的剛性或降噪特性。
  據介紹,泡孔呈圓形的PA泡沫具有很高的剛性,因而是結構部件中鋁和金屬,以及用于絕緣體、導管、墊片或電動汽輛電池盒等其他輕量部件的材料的替代材料。
  至于擁有C形或通心粉形狀泡孔的PA泡沫,除了具有聚酰胺的典型特性外,還具有隔音功能,可用于汽車的任何地方,特別是用于發動機機艙內部。用于發動機罩時,不僅有助于減輕重量,而且還可明顯降低發動機的輻射噪音。
  由于PA泡沫還可以減少來自外部的噪音,因此還可用于車頂和發動機罩,以及座椅和地板結構中。
  由于共用汽車不斷普及,而且預期會推出自動駕駛技術,所以汽車內部作為放松的舒適空間變得越來越重要。泡沫的這些降噪特性,也有助于增強汽車內部的舒適性。
  PA泡沫可以在標準聚苯乙烯模塑設備上以蒸汽模塑工藝加工。此外,還可以明顯減少生產過程中的樹脂用量,有助于降低總體成本。
  目前,該總部位于東京的日本技術集團公司以LEONA聚酰胺系列提供多種類型的聚酰胺,用于輕量化產品和耐UV產品,而其中的SG型號是去年推出的最新成員。
  SG材料的特點是擁有優異的強度、剛度和耐沖擊性能,而且具有較高的長期抗蠕變性能;同時還具有較好的流動性、尺寸穩定性,較低的翹曲和較低的吸水性。該材料的注塑部件還具有優異的光澤度。因此,其適合作為金屬部件的替代材料。
  由聚酰胺6制造的轉向柱開關殼體
  朗盛11個業務部門中的6個將在K 2019展會上展示他們的產品。其中,高性能材料(HPM)業務部將以新型汽車和不斷發展的城市化作為展出重點。
  聚酰胺6和聚酰胺66在特性方面非常相似。因此,在許多應用場合,聚酰胺66可以由聚酰胺6替代。其中一個例子是用于福特Fiesta、福特Focus和福特Eco Plus等幾種車型的轉向柱開關殼體。
  用Durethan BKV30H3.0替代聚酰胺66生產的轉向柱開關殼體。該部件使用發泡注塑工藝制造。
  該元件由Leopold Kostal公司生產。該家家族企業總部位于德國Lüdenscheid,是世界領先的控制元件、感測器和控制裝置系統供應商和開發商之一。其最初使用玻璃纖維增強聚酰胺66制造殼體,最近則換用了Durethan BKV30H3.0,這是朗盛生產的一種聚酰胺6配混料,玻璃纖維增強材料的重量為30%。
  HPM業務部表示,更換材料后可直接采用最初為聚酰胺66開發的標準模具加工,無需進行任何更改。
  據介紹,殼體由泡沫聚酰胺6注塑成型。這種發泡工藝有幾個優點,與密實元件相比,其可以節省材料,減輕重量,但機械性能的降低合理。材料采用發泡注塑成型,可減輕重量近10%。
  此外,發泡尤其可明顯減小翹曲,降低收縮率,利于部件的尺寸精度。該部件承載多種方向盤功能,例如轉向燈和擋風玻璃刮水器開關,因而幾何形狀非常復雜。高尺寸精度可確保開關在汽車整個使用壽命期內能可靠地工作,并且可以平穩地操作。
  發泡工藝的另一個優點是可以明顯降低模腔壓力。因此,該部件可以在較小的注塑機上以較低的合模力生產。與密實模塑部件相比,這樣還可以縮短循環時間,最終實現成本優勢。
  同時,聚酰胺6配混料Durethan BG60XXF則是連接器和開關的理想解決方案。這是一種低翹曲塑料,已用于生產意大利電子元件制造商Bticino公司Living Now產品系列中的開關支架。采用這種材料后,該部件滿足了平面度、尺寸公差和剛性極高的標準要求。
  特種聚酰胺牌號提高電動汽車安全性
  為了減少高壓部件的重量和所需的安裝空間,阻燃塑料是不可或缺的材料。巴斯夫公司的特種聚酰胺牌號可用作無鹵阻燃材料,使車輛內外的高壓部件完全達到所需的性能。
  這些工程塑料在阻燃性、顏色穩定性、機械性能和電絕緣性方面能滿足最高要求。同時,這些材料固有的絕緣性能提高了車輛的安全性。
  巴斯夫現在提供基于四種PPA聚合物的產品系列,包括約50種配混料牌號。
  巴斯夫擁有多種聚酰胺6和聚酰胺66牌號,能保證控制設備和感測器中微電子器件的可靠性,有助于防止電路腐蝕損壞。巴斯夫公司的各種Ultramid EQ牌號(EQ:電子級質量)純凈,幾乎不含電活性或腐蝕性物質,如鹵化物。最重要的是,這種材料還具有優異的耐熱老化性能。
  當今的電子驅動系統仍然是金屬行業的重要應用。到目前為止,電子馬達和電力電子元件制造商一直在使用由鋼或壓鑄鋁制成的外殼。
  由于許多部件現在都采用主動冷卻方式,這意味著不再需要通過外殼散熱,所以塑料解決方案現在可以用于輕質結構,例如阻燃Ultramid牌號A3U42G6和B3U50G6。
  封裝高壓電氣元件的外殼必須擁有電氣遮罩特性,以防止對周圍區域產生不利影響。在塑料外殼部件涂覆金屬涂層是巴斯夫正在研究的可能解決方案之一。以這種方式涂覆可以實現良好的磁場遮罩功能。此外,工程塑料還具有將其他功能集成到元件中的優勢。
  巴斯夫公司表示,在與客戶進行的樣件小批量試制項目中,已經能夠證明使用這種工藝生產的塑料外殼比同等的壓鑄鋁外殼更輕、更經濟。
  此外,由于電動汽車、小型化和高速電子設備提出了更高要求,所以塑料面臨的挑戰急劇增大,巴斯夫現在還提供基于四種聚鄰苯二甲酰胺(PPA)聚合物的Ultramid Advanced產品系列,其中包括約50種配混料牌號。
  這些定制產品包括了可以方便、穩定地加工的注塑和擠出牌號;含或不含阻燃劑、無色及可激光標記的黑色、含有短玻璃纖維、長玻璃纖維和碳纖維增強材料,以及各種熱穩定劑的牌號。
  由于擁有部分芳族化學結構,所以各類Ultramid Advanced材料在高溫條件下具有優異的機械性能。它們具有疏水性,因而能夠耐受潮濕環境,可與具有挑戰性的介質接觸,同時保持其強度。由于吸水率低,所以塑料部件在潮濕環境中的尺寸穩定性高。它們還能夠在電子電氣行業使用越來越多的無鉛焊接工藝中保持強度。 

文章摘編自:CPRJ 中國塑料橡膠


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