پلاستیک ها در صنعت خودرو

پلاستیک ها در صنعت خودرو

پلیمرها در صنعت خودرو

استفاده از پلیمرها در صنعت خودرو در حال حاضر گسترش زیادی یافته است . در اروپا و ایالات متحده ، پلاستیکها حدود 10 الی ۱۵ درصد از وزن یک اتومبیل را تشکیل می دهند . می توان گفت عامل اصلی استفاده از پلاستیک ها در صنعت خودرو کاهش وزن خودرو و بالطبع آن افزایش سرعت اتومبیل می باشد . از دلایل گسترش روز افزون پلاستیکها در خودروسازی البته به جز افزایش سرعت اتومبیل ، دلایل دیگری مانند کارآیی ، استحکام قطعات و ملاحظات اقتصادی تولید قطعه نیز کمک شایانی کرده است . به عنوان نمونه جایگزین کردن چندین قطعه فلزی که دارای هزینه های مونتاژپذیری نیز می باشد با یک قطعه پلاستیکی تولید شده توسط فرآیند تزریق ، علاوه بر کاهش هزینه های تولید باعث کاهش وزن کلی اتومبیل می گردد . همچنین امکان دارد کارایی خودرو نیز بهبود پیدا کند .

از آن‌جا که انرژی لازم جهت فراوری پلاستیک‌ها کمتر از فلزات است، استفاده از پلاستیک‌ها در صنعت خودرو به جای فلزات باعث کاهش تصاعد دی‌اکسید‌کربن به جو می‌شود. پلاستیک‌ها نسبت به فلزات سبک تراند و دانستیه پایین‌تری دارند به همین جهت وزن خودروهای امروزی با استفاده از پلاستیک‌ها کمتر شده است و این امر باعث صرفه جویی در مصرف سوخت و آلایندگی کمتر گردیده است.

کاربرد اصلی پلاستیکها در قسمت بیرونی اتومبیلها به دلیل ملاحظات آترو دینامیکی و طراحی ( زیبایی ) می باشد که استفاده از پلاستیکها با توجه به قابلیت شکل پذیری آسانشان این امر را محقق ساخته است و باعث رشد مصرف پلاستیکهای مهندسی گردیده است . مواد پلیمری جدیدی جهت قسمت بیرونی اتومبیل تولید شده اند که تامین کننده خواص عملکردی همچون پایداری ابعادی (C °160-140) ، استحکام ضربه ای بالا ، چقرمگی مناسب ، مقاومت در برابر روغن ها و بنزین و سختی می باشند.

پلیمرها در صنعت خودرو

پلیمرهای مصرفی در خودرو

شرکت جنرال الکتریک در سال ۱۹۸۵ ، دو پلیمر جدید برای قطعات بیرونی خودرو تولید نمود:

– نوریل GTX  ( آلیاژ پلی فنیلن اکساید با پلی آمید PPO/Nylon ) به عنوان ضربه گیر و بعضی پنلها

– ترموپلاستیک الاستومر (TPE) ( پلی اتر استرالاستومر ) برای سپر

نوریل GTX  دارای خواص عالی از جمله مقاومت حرارتی و پایداری ابعادی بالا می باشد. PPO  جذب آب کمی دارد و نایلون هم به دلیل ساختار کریستالین مقاومت شیمیایی را بالا می برد . در نهایت از آلیاژ این دو پلیمر یک قطعه با خواص بسیار مناسب جهت کاربردهای بیرونی اتومبیل پدیدار می شود.

در صنعت خودرو رنگ پذیری و مقاومت حرارتی بالای آنها در کوره های پخت رنگ بدنه اتومبیل یک الزام بسیار مهم برای مواد پلاستیک می باشد . نوریل GTX دارای خاصیت رنگ پذیری و مقاومت عالی در دمای کوره    (C°160-150)می باشد. گریدهای تقویت شده این ماده در کاربردهای داخل موتور به دلیل پایداری حرارتی بسیار بالا کاربرد بسیاری پیدا کرده است

پلاستیک در سپر

اولین بار سپر تمام پلاستیکی را در اتومبیلهای خودرودر اروپا شرکت Ford Sierra استفاده کرد . شرکت GE آلیاژ خاصی را برای سپرها تولید کرد که از پلیمرهای پلی کربنات و پلی بوتیلن ترفتالات (PBT) تشکیل شده بود. مقاومت ضربه خوب پلی کربنات و مقاومت در برابر روغن و بنزین و فرآیندپذیری آسان PBT منجر به استفاده گسترده آلیاژ   PC/PBT  در سپر گردید که به نام تجاری ماکرولون ( Makrolon ) معروف شد.

در تولید سپر از کامپاندهای  پلی پروپیلن نیز استفاده می شوند که امروزه ترموپلاستیک الاستومر  PP+EPDM  یکی از پر مصرف ترین پلیمرها می باشد. ترکیبی ازشرکت Areco ارائه گردید که دارای خواص مقاومت ضربه ای عالی بود . این شرکت با معرفی این گرید موفق به کاهش قیمت چشمگیر و کاهش وزن ۵۰ درصدی سپر در مقایسه با سپرهای فلزی گردید .

شرکت تویوتا به کمک چندین کامپاندر ژاپنی، اخیراً گریدی از ترموپلاستیک پلی اولفین (TPO) که شامل پلی پروپیلن  (PP) پخش شده در ماتریس لاستیکی است، معرفی کرده است که در مقایسه نرمتر، مقاومت در برابر خراش بهتر، فرآیند قالبگیری بهتری نسبت به  TPOهای معمولی دارد.

پلاستیک و سپر

آکریلونیتریل بوتادین استایرن

این روزها رقابت شدیدی بین سازندگان مواد پلاستیکی برای قطعات داخل خودرو وجود دارد . آکریلونیتریل بوتادیناستایرن (ABS) یکی از پر مصرف ترین پلیمرهای مورد استفاده در قطعات داخلی اتومبیل می باشد . اگر چه مواد جدیدی مانند آلیاژهای PC/ABS شرکت  Dcw chemicalو Bayer (با نام تجاریBayBlend ) امروزه گسترش زیادی در کاربردهایی مانند داشبورد و قاب آینه داخلی و بعضی قطعات داخلی خودرو یافته اند . از ویژگی های این آلیاژها رنگ پذیری متنوع توسط انواع مستربچهای رنگی هستند که این خود باعث رشد مصرف آنها در کاربردهای داخلی شده است .

ABS

پلی پروپیلن

فومهای پلی الفینی (پلی اتیلن و پلی پروپیلن) به دلیل مقاومت شیمیایی بالا و مقاومت حرارتی مناسب در حال جایگزینی با فومهای قدیمی می باشد .کاربرد اصلی آنها در پشتی صندلی ، محل قرار گرفتن سر در صندلی و نواحی که از نظر ضربه پذیری اهمیت زیادی دارند، می باشد. صنعت اتومبیل سازی بازار اصلی پلیمر پلی پروپیلن می باشد . از ویژگی های اصلی PP می توان فرآیندپذیری آسان و استفاده مجدد از ضایعات PP بدون کاهش چشمگیر خواص در کاربردهای خودرویی را نام برد. در قطعاتی که پایداری حرارتی بالا احتیاج دارندPP  کوپلیمر هتروفاز ( مانند EPC 40R  PP پتروشیمی اراک ) مورد استفاده قرار می گیرد .

در فرآیند تولید PP در راکتور، پلیمریزاسیون پتروشیمی از یک لاستیکی که معمولاً EPR ( اتیلن پروپیلن رابر ) استفاده می شود . اضافه کردن این لاستیک باعث افزایش شدید مقاومت ضربه می شود. این در حالیست که فاز PP هموپلیمر سختی مورد نیاز را تامین می کند.

پلی پروپیلن

قطعات پلاستیکی در خودرو

امروزه استفاده از قطعات پلاستیکی در موتور خودرو رشد فزاینده ای پیدا کرده است. پلی پروپیلن های تقویت شده با تالک و الیاف شیشه و همچنین پلی آمیدهای تقویت شده با الیاف شیشه جهت چنین کابردهایی طراحی شده اند .

از پلی اتر اترکتون ( PEEK ) تقویت شده با الیاف در هنیفولد موتور ماشین های مسابقه Rover به دلیل مقاومت حرارتی بسیار بالا استفاده می شود . فلوئور و پلاستیک ها نیز کاربرد زیادی به عنوان رینگهای آب بندی در صنعت اتومبیل پیدا کرده اند .

آلیاژهای تفلون (PTFE) در حال جایگزین شدن با قطعات فلزی در کاربردهایی همچون واشرها و رینگهای پیستون در موتور اتومبیل هستند. در سیستم های الکتریکی PBT و پت های تقویت شده با الیاف به علت پایداری حرارتی بالا و پایداری ابعادی مناسب استفاده می شوند .

انواع مختلف پلاستیک ها در حال حاضر در قسمتهای مختلف اتومبیل استفاده می شود. یکی از نکاتی که در مورد پلاستیک های مورد مصرف در صنعت خودرو باید بدان توجه داشت امکان استفاده مجدد از آنها می باشد که این روند در استفاده از نوع پلاستیک مصرفی تاثیرگذار خواهد بود .

قطعات پلاستیکی در خودرو

پلیمر های اصلی در صنعت خودرو

تولید کنندگان خودرو به چهار نوع پلیمر اصلی در صنعت خودرو اطمینان بیشتری دارند که آنها بیشترین مصرف پلاستیک در صنعت خودرو را دارند:

۱ ـ پلی الفین ها

۲ ـ  پلی آمیدها

۳ ـ  پلی یورتان ها

۴ ـ پلیمرهای بر پایه استایرن

استفاده از  PVC در کاربردهای خودرویی به علت فشارهای زیست محیطی ناشی از باقیماندن مونومر سمی وینیل کلراید در پلیمر در هاله ای از ابهام وجود دارد .پلی پروپیلن (PP) در انواع مختلف ( تقویت شده با الیاف ، تالک ، کربنات تقویت نشده و اصلاح شده با لاستیک ) مصرف عظیمی از پلاستیک های مورد مصرف در صنعت خودرو را به خود اختصاص داده است .میتوان گفت استفاده از کامپاندهای PP به علت قابلیت تولید مجدد و کاهش قیمت تولید آن گسترش بیشتری پیدا کند . تکنیک های ساخت جدید نیز ممکن است باعث افزایش PP در خودرو گردد . جهت افزایش مقاومت قطعه تکنیک های ساختاری ساندویچی و لانه زنبوری استقاده می گردد که استفاده از این ساختارها توسط PP در حال گسترش است . صنعت اتومبیل رقابت شدیدی بین مواد پلیمری ایجاد نموده است .به عنوان مثال استفاده از TPO به جای پلی یورتان رشد زیادی پیدا کرده است .

پلی آمید

ترموپلاستیک پلی اولفین  (TPO)

ترموپلاستیک پلی اولفین ها دارای ویژگیهایی شامل قابلیت رنگ پذیری درون قالب ، وزن سبک ، قیمت پایین و قابلیت استفاده مجدد هستند که همین عوامل باعث شده این مواد سهم عظیمی از بازار آمریکای شمالی و اروپا را از آن خود کند .

TPO ها از نظر قیمت بسیار اقتصادی تر از پلی یورتان می باشند. ترموپلاستیک پلی اولفین ها را می توان بدون رنگ آمیزی ثانویه ( تنها با استفاده از مستربچ ) رنگ کرد در حالیکه پلی یورتان حتماً باید رنگ گردد. همین امر سبب افزایش ۶۰ درصدی قیمت پلی یورتان در مقایسه با TPO ها می گردد .

مقاومت دمایی و استحکام مکانیکی تقریباَ پایین پلی الفینها ( در مقایسه با پلیمرهای مهندسی ) استفاده از این نوع مواد را در کاربردهای بیرونی اتومبیل محدود کرده است .البته توسعه کاتالیست های متالولسن ممکن است منجر به تولید نسل جدیدی از پلی الفینها شود که بتوانند الزامات قطعات بیرونی خودرو را برآورده کنند .

از دیگر مزایای استفاده از پلاستیک‌ ها در صنعت خودرو می‌توان به قابلیت بازیافت ، رفاه بیشتر سرنشینان، ایمنی بیشتر، زیبایی و تنوع طراحی را ذکر کرد.

منبع: پلی اتیلن نوین

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *