隨著汽車工業的蓬勃發展,制造汽車的各種原材料也迅速發展和更新換代,越來越多的汽車零部件開始采用改性塑料替代金屬制件。塑料在汽車上的應用已有近50年的歷史,目前汽車用改性塑料的使用量已成為衡量汽車設計和制造水平高低的一個重要標志,塑料飾件的大量應用,促進了汽車的減重節能,提高了汽車的美觀舒適度。
PP以密度小、性價比高、具有優異的耐熱性能、耐化學藥品腐蝕性、剛性、易于成型加工和回收利用等特性在汽車上得到了廣泛的應用。近來更是有把汽車內飾和外裝材料統一到PP系列材料的趨勢。由于高性能基礎樹脂的開發生產周期長、投資巨大、技術要求高,且需要高精尖的集成先進綜合技術,所以對現有PP樹脂需要進行更廣泛、更有效、更經濟、更實用的改性。
微發泡(Microcellular Foaming)是指以熱塑性材料為基體,制品中間層密布尺寸從十到幾十微米的封閉微孔。微發泡注塑成型技術突破了傳統注塑的諸多局限,在基本保證制品性能的基礎上,可以明顯減輕重量和成型的周期,大大降低機臺的鎖模力,并具有內應力和翹曲小、平直度高,沒有縮水,尺寸穩定,成型視窗大等特點,特別是在生產高精密和材料較貴的制品上與常規注塑相比較獨具優勢,成為近年來注塑技術發展的一個重要方向。聚丙烯微發泡材料能夠滿足大型微發泡汽車注塑件。
隨著汽車輕量化的發展,選用PP發泡材料已成為汽車減重的重要途徑,目前其在汽車內飾上的應用也越來越多,其中PP發泡材料在各種汽車上的使用占比為轎車占45%,卡車、工程機械車占20% ,客車、商務車占35% 。
汽車用PP發泡材料主要為化學微發泡材料。普通微發泡PP制品的表觀質量很不理想,僅適合于需要表面覆皮的高端車,不僅增加了制造成本,也限制了PP發泡材料的推廣和應用;而化學微孔發泡是以熱塑性材料為基體,化學發泡劑為氣源,通過自鎖工藝使得氣體形成超臨界狀態,注入模腔后氣體在擴散內壓的作用下,使制品中間分布著直徑從十幾到幾十微米的封閉微孔泡,且其理想的泡孔直徑應 <50μm ,但目前國內行業實際生產的微發泡PP的微泡孔直徑約為80~350μm 。
對于微孔發泡主要有注塑微發泡、吹塑微發泡和擠出微發泡等,注塑微發泡適用于各種汽車內外飾件,如車身門板、尾門、風道等;擠出微發泡適用于密封條、頂棚等;吹塑微發泡適用于汽車風管等。
利用微發泡技術可使PP制品的質量減少約10%~20% ,較傳統材料在部件上可實現50%的減重,注射壓力降低約30%~50% ,鎖模力降低約20% ,循環周期減少10%~15%,同時還能提高汽車的節能性,較傳統材料可實現30%的節能,并且能改善制品的翹曲變形性,使產品和模具的設計更靈活。
輻射交聯PP高發泡片材具有良好的力學性能,汽車車頂,可降低汽車的質量,同時其還可用于汽車的內飾件,有利于汽車的輕量化。
門內飾板
江森自控是歐洲家使用了MuCell工藝的用戶之一,憑借豐富的經驗,該公司為2009年投產的梅塞德斯 W212 4門轎車全新設計了一款車門內飾板。據介紹,這一榮獲了SPE大獎的產品是基于對MuCell工藝的應用而設計成功的。
發動機罩
福特微發泡發動機罩:采用MuCell微發泡注塑成型技術在零件成型過程中充入氣泡,形成極為細微的蜂巢狀結構,既節約了塑材,又減輕了重量,而且不會影響零件的任何性能。目前已應用車型有:C-MAX、Grand C-MAX、S-MAX、蒙迪歐和Galaxy等。
綜上所述,聚丙烯微發泡材料在汽車領域應用廣泛,但需要注意:
1. 微發泡是經全球各行業不同產品所驗證的技術、有廣范的市場、但在中國應用尚新。
2. 微發泡能提供更高品質 (減少變形,提升平面度,圓度和尺寸的穩定性,沒有縮水印) 和更低成本 (重量,成型周期和成型噸位減少、更省料的產品設計)。
3. 微發泡能創造新商機——高端應用和節省成本。
4. 并不是所有的制品都適合用微發泡技術,需要配合尋找合適的制品。