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基于“新常态”战略的汽车塑料工程绿塑创新驱动的分析研究(四)

[ 宁波市塑料机械行业协会 ] 发表于 2015-05-21 10:43:57 浏览量:0
 4 基于新常态战略的汽车绿色弹性体塑料工程的绿塑创新驱动

弹性体塑料是介于橡胶与树脂之间的一种新型高分子合金材料,材料加工性类似热塑性塑料,生产效益很大,而实际应用中的作用又酷似橡胶。TPE 材料不仅可以降低系统成本,减小部件质量,提高部件性能,提高回收利用率,还可以改善汽车外观。安全无毒,无污染、环保可靠,完全符合欧盟RoHS指令;稳定性好,回弹性能好,优异的耐候性、耐擦刮性,良好的对化学物质,油品,溶剂和天气的抵抗能力,具有通用塑料制品的加工性能。由于不需再像橡胶那样经过热硫化,使橡胶工业生产流程缩短了1/4,节约能耗25%-40%,提高效率10-20倍。

4.1 汽车绿色弹性体塑料工程提升汽车安全可靠及清洁绿色塑料工程的绿塑创新驱动

解决现有许多汽车安全问题的关键还是在于塑料。弹性体塑料能吸收大量的碰撞能量,对强烈撞击有更大的缓冲作用,提高对车辆和乘员的安全可靠的保护性能。

弹性体塑料还具有更大的吸收和衰减振动与噪声的能力,提高乘坐室的清洁环境。

4.2  汽车绿色弹性体塑料工程的应用领域的绿塑创新驱动

 目前汽车上常用的热塑性弹性体主要分为四大类,分别是聚烯烃类TPE(TPOTPV)、聚酯类TPE(TPEE)、聚氨酯类TPE(TPU)和苯乙烯类热塑性弹性(TPS)

TPO主要用在汽车保险杠、内饰表皮材料、门窗密封条、档泥板、转向齿轮箱护套、燃油管等;TPV主要用在高级乘用车的保险扣、角型防冲档、风档、空气阻流片及各种送风、输水胶管、门窗防水密封条、油封、垫片等;TPEE主要用在等速万向节护套、手制动滚轮上、安全带部件、门闩、控制系统防护罩、齿轮和齿条护罩、支撑装置护罩、球形结合用的衬套和灰尘防护罩等.TPU具有优良的耐磨性和耐弯曲疲劳性,可用于连接轴套、密封环及垫片TPS 主要用于汽车胶管、密封垫和胶黏剂上。

Dupont公司研制出了MultubaseG7000苯乙烯类热塑性弹性(TPS),它可在-55+100的温度下使用,对热氧化破坏有很高的稳定性,耐紫外线和耐臭氧性都很好。DuPontTM ETPV十分适合汽车工业应用,特别是其强化的耐热性和抗腐蚀性能,在-40-160℃之间可抗油脂和耐化学品性,适合作汽车发动机罩下的零部件物料,如喉管、点火器、嵌缝、车身塞、液压喉及车内等角速万向节(CVJ)罩等。

AEM-TPVTPSiV具有很高的耐油性能,使用温度也能达到很多的工程应用领域的要求。所以这些材料可以应用在汽车引擎密封盖、保护靴及软管等领域。

TPV材料经500万次的挠曲不破坏,而在相同条件下天然橡胶只能耐10万次左右。

TPV的挡风玻璃刮水器密封具有良好的耐磨损性和抗扯性,即使在低温环境下仍具有较好弹性和耐老化性。

TPV具有优良的化学稳定性,经二次注射成型的油箱密封可在-4090℃范围内抵抗来自清洁剂、飞溅的汽油、涂料等的腐蚀,可赋予优越的密封性能。

4.3  复合型TPE制品成型加工技术的绿塑创新驱动

TPE成型加工技术的科学发展,提高TPE制品的功能机性能,拓展汽车领域的应用范围,实现汽车与时共进的节能、环保和安全的“现实需求”及“潜在需求”的科技水准的可持续发展。

4.3.1双组分注塑成型加工技术绿塑创新驱动

通过双组分注塑的包覆成型技术,将弹性体TPE与刚性基材复合,不仅可以使制品表面充满柔感,还可以增加产品功能性与附加值,如减噪、减震、防水、防撞,防滑,舒适感等。模具是整项技术的灵魂。模具通过转动移位,达到同步注塑不同物料的效果。恩格尔的无拉杆多组分注塑机,适应多组分模具大而注塑件表面较小,所需锁模力也相对较小,模具可以超越模板安装边缘,因而,即使模具较大,也可以使用较小的机型以节省成本与能源,在TPE多组分汽车零件注塑成型加工中得到广泛应用统的单一塑料组成的操纵件,触感性及后装饰性能差。双组分成型加工技术的发展,实现在传统塑料操纵件表面注塑一层包裹的TPE,发挥TPE制品表面触感性和TPE制品表面着色性极佳的两项性能,制品成型后可为用户实现个性化的装饰图案,具有对个性化需求欲望超强的客户的吸引力。KRAIBURG 新开发的两个TPE系列,与PPABSPC/PBT进行双组分注塑成型操纵件,发挥了表层TPE抵抗日常使用产生的一切影响的性能,如手汗、酒精、紫外线、天气原因带来的影响,同时可满足对色彩的期望。

4.3.2 多层无粘复合加工技术绿塑创新驱动

多层无粘复合加工,由于省却了粘结剂,实现了清洁、节能复合。TPE膜具有优异防泼水功、超强任韧性,不含任何有害身心健康气味及重金属,不滋生细菌,营造健康绿色环境,很适宜做环保背胶面料TPE复合膜具有超强的剥离强度。长期来车内软装饰件为软质PVC,虽然在PVC料的增塑剂的环保性能方面做了大量的研究和应用,但只能减少而不能杜绝有害物质的排放、迁徙,装饰件的环保性能成为长期困扰的问题。以可热粘结的普通软质塑料材为基体与TPE薄膜实现无粘结剂的复合,降低成本,装饰件达到绿色化的性价比。复合汽车脚垫,表层为TPE,采用高温复合,不用胶水粘连,避免胶水中的甲醛对人体的伤害,真正做好了绿色环保,提高车内空气的质量。

4.3.3 复合型背部注塑加工技术绿塑创新驱动

实现汽车零件的干漆膜化,杜绝汽车零件由于涂装而产生的有害物质的排放。注塑机的移模位置的控制精度的提高,机械手的应用,使背部注塑技术得以实现及推广应用。背部注塑把TPE薄膜热压成型为零件的形状,放到注塑模具里,模具合紧后,在它的背面注塑熔融的物料,使两者结合为一体,特别适合于像保险杠面板那样较复杂零件。注塑成型的制品,不需要涂装,符合汽车免喷涂化的发展。免喷涂不仅可以大幅降低成本,而且可以减少喷漆过程造成的环境污染。

4.3.4 橡塑复合挤出加工技术绿塑创新驱动

橡塑复合连续精密挤出的发展,实现控制外层TPE达到最佳状态和完满的圆周及侧向材料分布,内芯/内层/主体的能不受材料分布的影响而加工变化广泛的EPDM。橡塑复合密封条,内芯为橡胶、包裹外层为TPE有两种制造工艺:1)橡塑复合连续挤出,在复合机头/口模处实现共挤包覆。复合机头需有多处控温又互不干扰,以适应TPE与橡胶的挤出温度相差很大的工艺要求,而此时为抗衡橡胶密封条在微波和热空气硫化槽中的硫化温度,使TPE材料性能不变,需采用特殊的耐高温的TPE材料;2)在橡胶密封条硫化后,一边挤出TPE薄膜,一边在高温下与密封条包覆。

4.3.5 发泡TPE制品成型技术绿塑创新驱动

发泡成型加工技术提高TPE制品的轻量化、缓冲性、比强度的性能。

挤出发泡加工技术。TPE挤出发泡材料兼顾热塑性弹性体和发泡塑料所具有的优良特性,可以用作用可吸收冲击能量和震动能量的座椅、头枕等制品,提高乘坐的舒适性及减轻碰撞时对人体的伤害。TPE因熔体强度较差等原因难以被加工成发泡级产品,山东道恩北化弹性体材料有限公司采用环保无害配方体系,开发出了具有发泡均匀、细密、泡体强度高等特点的挤出发泡级TPE。北京化工大学冯刚和苑会林,研究了发泡剂的用量、成核剂的种类和用量、交联剂,以及加工参数、螺杆结构对挤出成型工艺制备TPE挤出发泡材料性能的影响,为实现TPE发泡制品的应用提供了科学技术。目前,TPE发泡材料汽车上应用还处于初始阶段,有待于应用开发,例如TPE发泡材料用作隔震垫片,能在高速的前提下,降低车轮及路面的动力效应,提高舒适、安全的性能。水发泡海绵状TPE在国外已研制成功,成为今后取代海绵橡胶制作汽车密封条的新趋向。

4.3.6 高效节能的料斗加料干燥技术的绿塑创新驱动

弹性体塑料粒料往往含有不同程度的水分、熔剂及其它易挥发的低分子物,特别是具有吸湿倾向的弹性体塑料TPR含水量总是超过加工所允许的限度。因此,在加工前必须进行干燥处理,并测定含水量。在高温下TPR的水分含量要求在5%以下,甚至2%~3%,因此常用真空干燥箱在75℃~90℃干燥2小时。传统干燥机节能发热元件是电热管及陶瓷红外线等耗电高、寿命短之加热元件。采用可调高效率热风元件,利用鼓风机将热分子吹送到需热干燥的塑料原料上,发热元件所产生的热量95%,由风扇的对流空气传达支被加热的物体上,节电可达30%以上。张家港市联达机械有限公司LDYW-200型红外线结晶除湿干燥系统,结晶-除湿-干燥三位一体一次完成,时间短、效率高、能耗低,几乎不破坏原料结构。

4.3.7 高动态反映的阀控伺服注射技术的绿塑创新驱动

TPE不同于普通塑料的注射性能,充满流道系统的最佳时间为0.5~1.5 秒。普通的液压注射系统及伺服电机驱动的注射系统的动态性能难以达到。普通开关阀动态反映时间需约250ms,不可能实现瞬时高速注射,唯伺服阀控制系统才能达到。阀控伺服系统由电液伺服阀和执行机构构成闭环控制系统,瞬时高速注射时间在0.5s时间内完成,注射速度可达300mm/s,实现双组分的TPE薄壁包覆制品的成型加工。

4.3.8 TPE注塑螺杆及其注塑参数的绿塑创新驱动

注塑螺杆主要技术参数:压缩比2,均化段长度50%L,加料长度段15%L,螺槽深度0.05~0.06D,螺距1D,螺棱宽度0.1D,止回环宽度/环径为0.6~0.8。直通喷嘴。

注塑主要技术参数:螺杆转速20~70r/min;加热温度:喷嘴加热温度170~1800C,机筒加热温度(前)175~1850C,(中)180~2000C,(后)180~1700C;模具温度20~400C;注射压力80~100MPa;保压压力30~40MPa;行程/直径取2~4

4.4 弹性体应用汽车绿色塑料工程的绿塑创新驱动[3]

热塑性弹性体因其弹性好、加工性能强等优势迅速占领了市场,极大地满足了我们的市场需求。同时,随着合金化技术的进步,尤其是相容化技术的出现,数量更大、品种更多、功能更齐全的热塑性弹性体陆陆续进入市场,其应用前景被人们广泛看好。TPE的耐热性不如橡胶,随着温度上升而物性下降幅度较大,因而适用范围受到限制。同时,压缩变形、弹回性、耐久性等同橡胶相比较差,价格上也往往高于同类的橡胶。但总的说来,TPE的优点仍十分突出,而缺点则在不断改进之中,作为一种节能环保的新型原料,发展前景十分看好。

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