Файл: Шнуров, В. Н. Состояние и перспективы развития потребления полиолефинов, полистирольных пластмасс и фторсодержащих полимеров в автомобильной промышленности за рубежом.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 01.11.2024
Просмотров: 29
Скачиваний: 0
|
П р о д о л ж е н и е |
|
|
— |
|
Показатель |
------------------------------1 |
АБС марки bustran |
Литой цинк |
||
Стойкость к коррозии |
Плохая |
Хорошая |
Соотношение мощность/вес |
6210 |
6480 |
Электропроводность |
Плохой',.изолятор |
Хороший изолятор |
Срок работы, ч |
250000-1000000 |
Свыше 1000000 |
Стоимость, ц /см 3 |
6 |
Ofi |
Кроме требований к внеш нее виду и форме, материал для реше
ток радиаторов должен удовлетворять также жестким требованиям в отношении его физических свойств и рациональности переработки.
В новых марках западногерманских машин " Opel" материалом для ре шеток выбран АБС Novodur фирмы " Bayer АО1. Пескоструйные и дробе
струйные испытания, испытания на ударопрочность на холоду показа ли хорошие результаты: решетки из Novodur выдерживают высокие ме
ханические нагрузки, не чувствительны к ударам камней, вибрации,
соляной пыли и выдерживают температурные нагрузки до 100°. АБС вы годнее металла и в отношении переработки - отпадают штамповочные работы и удаление грата [41] . В новой модели грузовика "Volvo"
решетка радиатора изготавливается из металлизированного вспенен ного АБС [42] .
Для литья решеток радиаторов под давлением используются чер
вячные и поршневые прессы. В фортах предусматриваются два-четыре
и более литниковых каналов диаметром от 2 ,5 до |
6 ,5 |
мм. |
Вес |
реше |
ток в различных марках автомобилей колеблется |
от I |
до |
6 кг |
[40] . |
Для капотов автомобилей предложена конструкция типа "сэндвич"
на основе АБС и пенополиуретанов, выдерживающая все испытания на прочность и термостойкость в жестких условиях вибрации. Конструк ция состоит из верхнего листа АБС марки K raiastic 2946, нижнего
листа - |
теплостойкого АБС K raiastic K-3I0Q |
и прослойки пенополи |
уретана |
(ПБУ). Толщина листов АБС по 2,54 |
мм, а ППУ - 1 2 ,7 -5 ,1 мм. |
Детали капота соединяются ультразвуковой сваркой иди склеиваются.
Окончательная отделка - стандартная окраска и покрытие акриловы |
|
ми лаками. Преимущество такой |
конструкции состоит в легкости |
(в 2 раза легче металлической) |
и высоком соотношении показателя |
прочность/вес [43] .
К наиболее распространенным крупным деталям во внешнем оформле нии серийных американских и западноевропейских автомобилей отн о-
19
оятся колпаки колес, которые изготавливают из Ш и металлизиро ванного АБС.
Б последних марках автомобилей металлизированный АБС исполь
зуется довольно широко. Сейчас из него выпускают, помимо уже упо
мянутых решеток радиатора, бамперы, детали подлокотников, втулки колес, раму зеркала заднего вида, корпуса фар задних габаритных огней, разнообразные декоративные детали, кнопки, ручки и т .д .
Например, в модели Fora 1971 г , 14 основных деталей наружной от
делки машины были выполнены из металлизированного АБС по сравне нию с 9 деталями в моделях 1970 г . [44] .
Наиболее интересным и перспективным в настоящее время считает
ся использование АБС для изготовления крупных деталей малогаба
ритных и |
специальных автомобилей |
[45] . |
||
Вце в |
1968 г . |
во |
Франции был выпущен первый автомобиль |
|
"C itroen |
Meimri |
6" |
с кузовом из |
АБС. Листы и профили из АБС в |
этом автомобиле привинчены на металлический каркас. К 1973 г . было изготовлено уже 42000 таких машин. Недавно фирма "Citroen" увеличила их производство до 40-50 штук в день. Возросло и ко личество пластмассовых деталей в " aehari" [46] .
Во франции начали выпускать новый автомобиль "La minima"» корпус которого выполнен из термоформованного АБС ugikrai фирмы
"piastim er". |
Вес |
корпуса, |
состоящего из |
31 |
детали, приблизитель |
но равен 50 |
к г . |
В 1974 г . |
запланировано |
серийное производство |
|
таких машин |
[47] . |
|
|
|
|
В США налажено изготовление автомобилей |
с кольцом для автома |
||||
тической балансировки колес. Кольцо изготавливают из АБС Cycoiac
фирмы "Borg - Warner chem " . и наполняют маслом и стальными шари ками. Во время езды стальные шарики под действием центробежной
силы смещаются в ту сторону, где необходим балансный груз. Отме чается, что использование такой системы значительно снижает износ шин, возможность повреждения оси и изменения центровки колес.
Выпускается 25 различных видов таких колес для грузовых автомо билей [48J ,
И наконец, еще один интересный пример использования АБС.
Во Франции разработан образец автобусного кузова, который содер жит до 600 кг деталей из АБС, в том числе панели кузова, двери,
основания сидений, внутренние панели и другие детали из листового материала толщиной от 3 до 6 мм. Панели приклеиваются к каркасу кузова. Листы из АБС допускают скручивание и изгиб в фигурные фор мы, например при изготовлении решеток радиатора размерами во всю ширину автобуса, облицовки фар и т .д . [49] .
iO
Ударопрочный полистирол
Ударопрочный полистирол используется в автомобилестроении в незначительных количествах (см . приложения I и 2 ) .
Сополимер стирола с акрилонитрилом (САН)
Несмотря на незначительные масштабы использования, |
примене |
ние САН в автомобильной промышленности представляет интерес. |
|
Из САН, усиленного стекловолокном, на некоторых моделях машин |
|
"P ontiac"выполнены фиксатор панели приборов и дверка |
ящика на па |
нели приборов. В качестве армирующего материала для САН исполь зуют стеклянные шарики. На машинах марок'Chevrolet" последних выг пусков из армированного стеклянными шариками САН изготовлена крыш
ка ящика для личных вещей водителя [2 5 ,5 0 ]. Западногерманская фирма BASF выпускает сополимер стирола с акрилонитрилом, моди фицированный акриловым эфиром - Luran-S. В автомобилестроении сополимер Luran-s, отличающийся исключительной зтмосферостой-
костью, нашел применение для изготовления корпусов зеркала заднего вида [51].
Полиэтилен высокой плотности (ПЭ в.п.)
Наиболее широкое распространение получило использование ПЭ в .п .
для деталей мотора автомобиля. Из этого материала выпускают кор пуса воздушных фильтров, резервуары тормозной жидкости, детали
корпусов впрыскивания бензина и т .д . (см . приложение I ) . Новым и,
по-видимому, самым перспективным применением считаются топливные баки, серийное производство которых начато в США и Западной Евро пе в 1972-1973 гг .
Топливные баки. В США потенциальный объем применения ПЭ в .п .
для этой цели оценивается в 54 ты с.т (по другим источникам - боль ше). Для производства бензобаков в настоящее время используются продукты фирм "Dow", "union (Jarbide" (США), BASF (ФРГ). ИХ серИЙный выпуск уже налажен в США, ФРГ, Англии, Швеции.
Преимущества полиэтиленовых бензобаков:
возможность максимально использовать свободное пространство в моторе, благодаря хорошей перерабатываемости полиэтилена (ПЭ)
в любую сложную форму;
невысокий вес (полиэтиленовые бензобаки грузовиков на 30-60% легче обычных);
отличная стойкость к коррозии,
низкая теплопроводность, т .е . в случае пожара отсутствие опасности разогрева топлива, и т .д .
В 1974 г . ожидается массовое использование высокомолекуляр ного ПЭ для бензобаков.
Бак из высокомолекулярного ПЭ марки Lupoien (фирма basf, ФРГ)
емкостью 58 л на машинах " voBcswageJ весит 3 ,5 кг. Вентилирующие
отверстия, а также указатели уровня подвергаются механической об работке; комплектующие детали, отлитые из того же материала при вариваются к резервуару.
Предполагается, что в дальнейшем в результате тесного сотруд
ничества изготовителей полимера, переработчиков и потребителей бензобаков будут найдены определенные усовершенствования конструк ции и надежности нового изделия [4, 52-55] .
Резепвташ тош озной жидкости, в ФРГ резервуары тормозной жид
кости почти исключительно изготавливаются литьем под давлением или выдувным формованием из высокомолекулярного ПЭ в .п . Большей частью, однако, ПЭ в .п . для этого перерабатывают выдувным фор мованием, тогда как введение тормозной системы с двухмагистраль ным приводом на два колеса требует нового оформления. Рациональ
нее выпускать такие резервуар! литьем под давлением, при этом,
кстати, легче получить равномерную толщину стенок, однако в этом
случае ПЭ в .п . уступает ПП [27] .
Воздушные (Ьильтш. Высокомолекулярный ПЭ в .п . используют для
изготовления воздушных фильтров некоторых автомобилей (в частно сти , "Porsche"). Вес фильтра из.ПЭ на I кг меньше металлического,
кроме того , он имеет повышенную виброустойчивость. В модели
" Porsche-911" с агрегатом впрыскивания бензина установлен корпус,
состоящий из двух частей, в котором размещаются несколько дета лей; воздушный фильтр, регулятор смеОи, штуцеры дроссельного кла
пана и стартовый клапан. Сам корпус выполнен из стеклоусиленного найлона, вторая его часть - колпак, охватывающий воздушный фильтр и выполненный монолитно с всасывающими штуцерами, - из высокомо
лекулярного ПЭ в .п . [бё] .
Помимо перечисленных деталей, значительные количества ПЭ в .п .
расходуются для изготовления различных узлов торм&.;ной системы,
кожухов вентиляторов, расширительных бачков системы охлаждения,
различных патрубков, |
для багажных полок, педалей акселератора и |
т .д . (см . приложение |
2 ) . |
22
Перспективным материалов в автомобилестроении считается стекло усиленный ПЭ в .п . Новый тип е г о , особенно интересный в плане кон струкционных характеристик, выпускает в опытных количествах бельгийская фирма "a olv a y ".
•Полиэтилен низкой плотности (ПЭ н.п.)
Вавтомобилестроении ПЭ н .п . используется в незначительных количествах и применяется в основном для бачков жидкости смыва теля ветрового стекла и пробок аккумуляторных батарей (ом.прило-
жение 2 ) .
Согласно новому законодательству, стандартизированы требова ния, предъявляемые к конструкции задних и передних бамперов, ко торые должны поглощать энергию удара при столкновении. Еа одной из западноевропейских марок машин установлен комбинированный бампер, состоящий из стального профиля, резиновых прокладок и сменных блоков из П Э н .п . [58] .
Иономеры
Мономеры S yrlin фирмы "Du Pont" (США) используют в новой кон струкции сашофиксирующихся накладок буферных клыков* Новая кон- .. струкция исключает необходимость применения металлических крепеж ных деталей [59] .
Фторсодержащие полимеры
Политетрафторэтилен (ПТФЭ)
Из всей гаммы исключительных свойств ПТФЭ наиболее ценными для применения в автомобилестроении являются его антифрикционные свойства, возводящие изготовлять из этого материала втулки, под вески, направляющие для стекол, втулки педалей. Исследуется воз можность применения ПТФЭ для поршневых колец [34] .
Обычный рабочий диапазон произведения нагрузки на скорость для маленьких подшипников скольжения из ПТФЭ Teflon составляет от 100 до 300 кг/см*' -• м/мин. Поршневые кольца из него могут по казать такой же износ при 1000 кг/см^* м/мин.
Наиболее существенными из последних достижений в разработке подшипниковых материалов в плане использования в автомобильной
23
промышленности являются наполненные материалы на основе т е П о », которые содержат в своем составе несколько наполнителей и имеют характеристики по износу значительно лучшие, чем материалы с од ним наполнителем. Они применяются как без арматуры, так и с ме таллическим или стекловолокнистым каркасами [60] .
Пододимер тетрайторэтидеяа с гексайтошропиленом (фЭД)
Одна американская фирма предлагает подшипники из ламината ПТФЭ/ФШ/аЕвмний, не требующие смазки и на 10-20$ более дешевые,
чем подшипники с несущей поверхностью из пропитанной маслом брон зы. Автомобильные подшипники формуются.-.из непрерывного рулона ламината, состоящего из поверхностного слоя из наполненного ПТФЭ,
приклеенного расплавом ФЭП к алюминию. Мотор с такими подшипника ми развивает большую мощность и имеет более продолжительный срок службы} упрощается сборка мотора [6l] .
Пппплимвп этилена с тетгайторэтиденом (ЭТФЭ)
В некоторых машинах компании "American Motors ■ выпуска 1973 г .
ЭТФЭ используется для изготовления основной детали новой бамперной системы. Из сополимера le fz e i фирмы "Du Pont1* изготовлены внутренние уплотнения систем, в состав которых входят цилиндры, наполненные силиконовой жидкостью. При ударе жидкость сжимается,
поглощает энергию и действует как пружина. ЭТФЭ надежно обеспе
чивает герметизацию, бесконечно выдерживает давление силиконовой жидкости и ударные нагрузки в диапазоне температур от -55 до +65°
[62, 63] .
Кроме указанных полимеров, представляется целесообразным от метить использование в современных автомобилях и других материа лов, таких, как полиуретаны, поликарбонат , найлон, полиэтилентере-
фталат.
Мягкий полиуретан во все большем объеме применяется для обивки кресел в салоне автомобиля. Ежегодный прирост потребления его составляет 20$.
Некоторые эксперты предсказывают значительное увеличение ис пользования эластомеров (полиуретанов, этилен-пропилен-диено-
внх каучуков, ПВХ) во внешнем оформлении автомобилей. Им отводят ся в данном случае ударные зоны. Интересно выглядит передняя часть машины "Laguna" (модель ’b h e v ro ie t"), фары и решетка кото рой выполнены из структурированного полиуретана со стальной арма турой. Вес полиуретана 13,5 к г . Фирмн "Pontiac" и "кога" также используют в своих автомобилях фронтальные детали из полиуретана. 24
Проникновение эластрыеров наблюдается и в другие детали: об
лицовку дверей, заглушки, крылья, корпуса светильников и т .п ,
[4 , 64] .
Многие специалисты предсказывают также большое будущее в авто
мобилестроении жестким пластмассам.
Новые вида стеклоусилендах термопластов представляют серьезную конкуренцию традиционно господствующим в определенных уздах авто мобилей реактопластам.
Так, стеклоусиленный найлон успешно конкурирует с полиэфирны ми компаундами зм о, из которых делают фронтальные детали, колпаки мотора, крышки багажника, хвостовые пасти и даже целые секции крыши. Стеклоусиленный найлон особенно интересен для литья дета лей кузовов. Он выдерживает высокие и резкие ударные нагрузки, не нуждается в дополнительной окраске, обесценивает успешную
эксплуатацию детали при температурах до 170-190° в течение 30 мин
[65, 66] . Кроме того , снижается стоимость изделий.
Значительно выросло потребление поликарбоната, особенно в тех
случаях, когда необходима высокая стабильность размеров деталей
при повышенных температурах. В моделях "o a d iila c " 1973 г . поликар бонат использовался в светильниках стоянки и фонарях поворота
[32, 67] . ______
Полиэтилентерефталат все шире используется для деталей тормо
зов, рулевой колонки, поршневых уплотнений и устройства электро
зажигания [30] . |
Из стеклоусиленного полиэтилентерефталата выпол |
|
нены жалюзи |
задних и боковых окон в моделях "rontiac Le Mans" |
|
И "Grand Am" |
[4] |
• |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Интерес к пластмассам в автомобильной промышленности является традиционным. Состояние потребления в последние года связано с изменениями в законодательстве, касающимися безопасности автомо билей, экологической чистоты и повышения надежности автомобиль ных конструкций. Выполнение новых требований сопряжено с повыше нием веса и снижением мощности автомобилей, в результате чего проблема снижения веса за счет использования пластмасс приобрела особую актуальность.
Из всех видов пластмасс, применение которых в автомобильной промышленности было рассмотрено в данном обзоре, ПП представляет ся в перспективе наиболее распространенным. Это следует объяснить многосторонними возможностями его модификации и, прежде всего,
25