13 высокопроизводительных пластиков, используемых в автомобильной промышленности
13 высокопроизводительных пластиков, используемых в автомобильной промышленности
Высокопроизводительные пластики играют важную роль в автомобильной промышленности в наши дни. Легкий вес пластмасс делает автомобили более экономичными.
Подсчитано, что каждые 10% снижения веса транспортного средства приводят к снижению расхода топлива на 5-7%. Текущие экономические и экологические проблемы делают создание более экономичных автомобилей главным приоритетом в автомобильной промышленности. Использование современных материалов, таких как алюминий и углеродное волокно, полезно, но разумное применение пластмасс имеет все большее значение.
Некоторые другие преимущества высокоэффективных пластиков, используемых в транспортных средствах, включают в себя:
— минимальную коррозию, позволяющую продлить срок службы автомобиля
— существенная свобода дизайна, позволяющая продвигать творчество и инновации
— гибкость в интеграции компонентов
— безопасность, комфорт и экономия
Вот лучшие 13 высокопроизводительных пластмасс, используемых в автомобильной технике. В то время как все 13 могут легко использоваться в одном автомобиле, только три типа пластмасс составляют
примерно 66% от общего числа высокоэффективных пластмасс, используемых в автомобиле: полипропилен (32%), полиуретан (17%) и ПВХ (16%) ,
Материалы, из которых изготавливают бампера машин
Современные модели автомобилей оснащены дешевыми пластмассовыми бамперами. Такие обвесы не страдают от ржавчины, эффективнее гасят удары.
Прочный пластмассовый бампер
Производители машин используют термо- и термореактивные пластики.
Первые отличаются тем, что под воздействием высокой температуры начинают плавиться. Вторые же этому не подвержены, то есть, не меняют своего состояния от нагревания.
Более подходящий материал, из которого делают бамперы на авто ─ это именно термопластик, который легко плавится, что позволяет самому водителю отремонтировать обвес, если имеются следы повреждений или естественного износа. Обработанные участки после остывания снова затвердевают.
Иногда материалом бампера автомобиля является смесь пластиков. При соединении разных видов пластмасс получают новую, гораздо более прочную и жесткую композитную субстанцию, из которой делают бамперы на авто. Для того, чтобы обновить внешний вид транспортного средства, автолюбители часто тюнингуют обвесы: как передний, так и задний. Верх мастерства в изменении внешнего вида машины ─ самостоятельное изготовление бампера для авто из пластика. Сделать это можно, применяя популярные материалы.
Поликарбонат
Поликарбонат – вещество, не имеющее аналогов среди известных термопластов. На материал совершенно не влияют погодные условия. Основное его свойство – высокая морозостойкость. Другие качества:
- прочность;
- гибкость;
- легкость;
- огнестойкость;
- долговечность.
Бампер из поликарбоната
Поликарбонат имеет высокие теплоизоляционные свойства, при этом предельная рабочая температура от -40 до 120 градусов Цельсия.
Стеклопластик
Стеклопластик относится к композитным материалам. Он легок в обработке, стоек к перепадам температур. Представляет собой стекловолокно, пропитанное смолой. Обладает большой жесткостью, что сказывается на удобстве монтажа и прочности в эксплуатации: наезд на бордюр или легкое касание ограждения разрушает хрупкую деталь обвеса. При этом для ремонта должна быть применена технология, подходящая именно для этого композита. В одних случаях деталь нужно склеивать, в других – сваривать.
Бампер из стеклопластика
Поврежденный кузовной элемент из стеклопластика можно восстановить следующим образом:
- очистите и промойте поверхность;
- обработайте края трещин с удалением выступающих нитей материала болгаркой;
- состыкуйте элементы между собой и зафиксируйте их клеем;
- нанесите на трещину полиэфирную смолу;
- уложите на разлом пропитанную клеем стеклоткань;
- после остывания проведите шлифовку;
- обработанный участок зашпаклюйте, обезжирьте, загрунтуйте в пару слоев;
- закрасьте.
После ремонта рекомендовано пару недель не мыть автомобиль в мойках с высоким давлением.
Полипропилен
Этот вид пластмасс, обозначаемый как «РР», — самый распространенный пластик для изготовления бамперов на авто — обладает высокой износоустойчивостью ,прочностью и как нельзя лучше подходит для производства новых обвесов для машин.
Бампер из полипропилена
Изделия из этого эластичного материала амортизируют удары: ногам людей при наезде будет причинен минимальный вред. У пластика плохая адгезия с другими материалами.
Для чего нужен бампер
Передний бампер на авто нужен для защиты от последствий возможного лобового столкновения авто с другими физическими объектами. Например от поломки системы охлаждения двигателя. Кроме этого, сейчас подобные детали стали также использоваться для поднятия статуса авто, то есть для его украшения и аэродинамических характеристик. Помимо самой пластиковой защиты используют усилитель бампера, который делает декоративный буфер одним из действенных элементов безопасности.
Теперь разберемся зачем пластиковую защиту монтируют сзади автомобиля. Задний бампер необходим, как обеспечение против возможно удара сзади. Например, он поможет, когда сзади двигающийся автомобиль не успевает затормозить и «въезжает» в переднюю машину. Задний буфер смягчает удар, который ведет к порче багажа, образованию вмятин в кузове и даже к человеческим жертвам.
Материал для изготовления бамперов
Выделяют три основных вида:
- термореактивный стеклопластик – во время изготовления происходит необратимая реакция, после чего его можно сварить, растворить или растянуть;
- термопластичный пластик – это вид пластмассы, который состоит из раздельных разветвленных макромолекул, не связанных между собой;
- смеси пластиков – например, «PP + EPDM».
Все виды пластика, которые используют в производстве, имеют своё обозначение.
PC — поликарбонат (термопластик)
Обладает стойкостью к ударным нагрузкам, даже в условиях минусовых температур.
Используется для изготовления фар, приборной панели, бамперов и радиаторов для гражданских автомобилей.
PP и PP/EPDM — полипропилен обычный и этилендиеновый
PP (термопластик) – в меру гибкий, устойчив к воздействию химических веществ, а также хорошо «сопротивляется» ультрафиолету.
EPDM (реактопласт) – добавка к PP.
Именно эти два компоненты используют в производстве большинство автопроизводителей.
GRP/SMC — стеклопластик (смесь)
Стекловолокно – очень легкий и при этом прочный материал, которые не уступает стали по прочности, но легче её в 4 раза. Материал используется на гоночных автомобилях; на гражданских авто встречается крайне редко, из-за высокой цены.
Современные производители изготавливают бамперы, в основном, из этилендиена (PP/EPDM) с использованием различных добавок, чтобы деталь не разрушалась от внешних природных факторов.
Некоторые производители используют армированный стеклопластик (GRP), чтобы деталь при небольшом весе была максимально прочной. Его нельзя встретить на гражданских автомобилях массового сегмента, он используется для гоночных автомобилей и специальных моделей ограниченной серии. Кузов Ferrari F40 полностью изготовлен из этого материала. «Гражданский болид» — такое прозвище получила эта машина, которая весила всего 1200 кг, что было невероятно в 80-е годы. Именно поэтому она была быстрейшей в свое время. Изготовлено их было 1315 экземпляров, хотя планировалось всего 415.
Смеси (например, такие как PP + EPDM ) чаще всего используются в дополнение к чистым формам. Смешиваются два разных типа пластика. При смешивании двух типов пластика, их свойства объединяются, и получается новый тип пластика. Этот процесс похож на смешивание металлов и получение сплавов с новыми свойствами. Кроме того, многие пластиковые детали при изготовлении усиливаются стекловолокном.
Определение типа пластика необходимо для выбора способа ремонта и видов материалов, необходимых для этого.
- Тип пластика можно определить по буквенному обозначению на обратной стороне пластиковой детали. Это самый надёжный и точный способ. С обратной стороны есть несколько латинских букв — сокращение от названия пластика. Иногда дополнительные буквенные и цифровые обозначения показывают наличие различных добавок к пластику. Могут также отмечаться дополнительные свойства базового пластика (например HD-High Density, высокая плотность), а также смеси пластиков (знаком «+» тип пластика после него). Ниже в статье будут перечислены наиболее часто встречающиеся сокращения и их расшифровка. Если по каким-то причинам нет возможности определить тип пластика по коду, то можно это сделать, проделав тест.
- Тест с водой. Отрежьте маленькую полоску снизу бампера. Очистите её от загрязнений и краски, чтобы получить «голый» пластик. Поместите его в ёмкость с водой. Если пластик не тонет, то это PE , PP , PP + EPDM (термопластики). Из этих пластиков сделано 80% бамперов. 15% — это реактопласты ( PUR / TPUR ), которые потонут в воде. Остальные 5% — xenoy/polycarbonate. Такой пластик можно найти на некоторых Мерседесах и старых Фордах. Он очень жёсткий и при погружении в воду он потонет. Стоит сделать замечание, что некоторые смеси пластиков могут потонуть, хотя являются термопластиками, но в основном этот тест работает.
- Тест огнём определяет принадлежность к тому или другому типу пластика по размеру пламени, его цвету и типу дыма. Ввиду того, что в состав современных пластиковых деталей автомобиля входят различные добавки, этот тест не всегда помогает определить тип пластика правильно, поэтому мы его рассматривать не будем.
В то время как несколько видов пластика может использоваться в машине, три основных типа составляют 65% всего пластика, используемого в автомобиле: PP — полипропилен (32%), PU / PUR полиуретан (17%) и PVC — поливинилхлорид (16%).
Итак, рассмотрим наиболее часто используемые в автомобилях типы пластиков.
Резины в автомобилестроении
К важнейшим и наиболее материалоемким резиновым изделиям для автомобилестроения относятся шины. Большое значение в этой отрасли промышленности имеют также многочисленные резино-технические изделия, от качества которых во многом зависит надежность работы автомобиля.
Наряду с резинами на основе бутадиен-стирольного, бутадиен-нитрильного, хлоропренового, некоторых бутадиеновых каучуков (см. Каучуки синтетические), которые издавна используют в автомобилестроении, большое значение приобрели резины из каучуков специального назначения:
- Из фторсодержащих каучуков изготовляют уплотнители, эксплуатируемые при температурахрах до 200 °С.
- Из кремнийорганических каучуков — уплотнители и манжеты, работающие в контакте с консистентными смазками при температурax от —50 до 180 °С, а также амортизирующие и теплоизоляционные материалы, например, пористые уплотнители.
- Значительное распространение в автомобилестроении получили масло-, свето- и озоностойкие акрилатные каучуки, из которых изготовляют манжеты, диафрагмы, радиаторные рукава и др.
- Из атмосферо- и химстойких этилен-пропиленовых каучуков получают губчатые и монолитные оконные и дверные прокладки, манжеты для тормозных систем, шланги радиаторов, пневматические амортизаторы, детали рессор и др.
- Из высокопрочных и износостойких уретановых каучуков — вкладыши рулевых тяг, крестовины карданных валов, подушки амортизаторов, диафрагмы тормозов и др.
- Весьма перспективны для применения в производстве уплотнительных автомобильных деталей эпихлоргидриновые каучуки (см. Эпоксидные каучуки), превосходящие бутадиеннитрильные по маслостойкости, а акрилатные —также и по свето- и озоностойкости.
Помимо твердых каучуков, в производстве некоторых автомобильных деталей применяют латексы. Например, из бутадиен-стирольных латексов изготовляют губчатые подушки сидений (см. Губчатые резины). Малоответственные изделия, например коврики для салонов автомобиля, изготовляют из регенерата резины (см. Регенерация резины).
Получили распространение резино-тканевые изделия, например, приводные и вентиляторные ремни, с полиамидными и высокопрочными вискозными волокнами, применение которых позволило существенно повысить эксплуатационные свойства изделий.
Определение вида пластика по характеру горения
Несмотря на свою простоту, испытание на горение следует использовать с осторожностью из-за токсичности многих продуктов сгорания. Не стоит сразу прибегать к этому способу, особенно с образцом неизвестного полимера.
Как определить ПЭВД
Горит синеватым, светящимся пламенем с оплавлением и горящими потеками полимера. При горении становится прозрачным, это свойство сохраняется длительное время после гашения пламени. Горит без копоти. Горящие капли, при падении с достаточной высоты (около полутора метров), издают характерный звук. При остывании, капли полимера похожи на застывший парафин, очень мягкие, при растирании между пальцами- жирны на ощупь. Дым потухшего полиэтилена имеет запах парафина. Плотность ПЭВД: 0,91-0,92 г/см. куб.
Как определить ПЭНД
Более жесткий и плотный чем ПЭВД, хрупок. Проба на горение – аналогична ПЭВД. Плотность: 0,94-0,95 г/см. куб.
Как определить Полипропилен
При внесении в пламя, полипропилен горит ярко светящимся пламенем. Горение аналогично горению ПЭВД, но запах более острый и сладковатый. При горении образуются потеки полимера. В расплавленном виде – прозрачен, при остывании – мутнеет. Если коснуться расплава спичкой, то можно вытянуть длинную, достаточно прочную нить. Капли остывшего расплава жестче, чем у ПЭВД, твердым предметом давятся с хрустом. Дым с острым запахом жженой резины, сургуча.
Как определить Полиэтилентерафталат (ПЭТ)
Прочный, жёсткий и лёгкий материал. Плотность ПЭТФ составляет 1, 36 г/см.куб., поэтому он тонет в воде. При горении сильно коптящее пламя. При удалении из пламени самозатухает.
Как определить Полистирол
При сгибании полоски полистирола, легко гнется, потом резко ломается с характерным треском. На изломе наблюдается мелкозернистая структура.Горит ярким, сильно коптящим пламенем (хлопья копоти тонкими паутинками взмывают вверх!). Запах сладковатый, цветочный. Полистирол хорошо растворяется в органических растворителях (дихлорэтан, ацетон, бензол).
Как определить Поливинилхлорид (ПВХ)
Горит с трудом, при удалении из пламени затухает. При горении сильно коптит, в основании пламени можно наблюдать яркое голубовато-зеленое свечение. Очень резкий, острый запах дыма. При сгорании образуется черное, углеподобное вещество (легко растирается между пальцами в сажу). Растворим в четыреххлористом углероде.
Как определить Поликарбонат (органическое стекло)
Прозрачный, прочный, но хрупкий материал. Горит синевато-светящимся пламенем с легким потрескиванием. У дыма острый фруктовый запах (эфира). Легко растворяется в дихлорэтане.
Как определить Полиамид (ПА)
Материал имеет отличную масло-бензостойкость и стойкость к углеводородным продуктам, которые обеспечивают широкое применение ПА в автомобильной и нефтедобывающей промышленности (изготовление шестерен, искуственных волокон…). Полиамид отличается сравнительно высоким влагопоглощением, которое ограничивает его применение во влажных средах для изготовления ответственных изделий. Горит голубоватым пламенем. При горении разбухает, “пшикает”, образует горящие потеки. Дым с запахом паленого волоса. Застывшие капли очень твердые и хрупкие. Полиамиды растворимы в растворе фенола, концентрированной серной кислоте. Плотность: 1,1-1,13 г/см. куб. Тонет в воде.
Как определить Полиуретан
Основная область применения – подошвы для обуви. Очень гибкий и эластичный материал (при комнатной температуре). На морозе – хрупок. Горит коптящим, светящимся пламенем. У основания пламя голубое. При горении образуются горящие капли-потеки. После остывания, эти капли – липкое, жирное на ощупь вещество. Полиуретан растворим в ледяной уксусной кислоте.
Как определить Пластик АВС
Все свойства по горению аналогичны полистиролу. От полистирола достаточно сложно отличить. Пластик АВС более прочный, жесткий и вязкий. В отличие от полистирола более устойчив к бензину.
Как определить Фторопласт-3
Применяется в виде суспензий для нанесения антикоррозийных покрытий. Не горюч, при сильном нагревании обугливается. При удалении из пламени сразу затухает. Плотность 2,09-2,16 г/см.куб., тонет в воде.
Как определить Фторопласт-4
Безпористый материал белого цвета, слегка просвечивающийся, с гладкой, скользкой поверхностью. Очень хороший диэлектрик. Не горюч, при сильном нагревании разлагается. Не растворяется практически ни в одном растворителе.
Применение пластмасс
Пластмассы прекрасно могут заменять функции многих, более дорогих в изготовлении, металлических, бетонных или деревянных изделий. И в промышленности и в быту этот материал используется повсеместно.
1. На наземном, морском и авиационном транспорте применение пластмассовых частей и деталей машин существенно снижает их вес и стоимость.
2. В машиностроении из пластика изготавливают: технологическую оснастку; подшипники скольжения; зубчатые и червячные колеса; детали тормозных устройств; рабочие емкости и прочее.
3. В электротехнике многие виды пластмасс используют для производства корпусов приборов, изоляционного материала и др.
4. В строительстве применяют сделанные из пластика несущие конструкции, отделочные и кровельные материалы, вентиляционные устройства, навесы, панели, двери, окна, рабочий инструмент и др.
5. В сельском хозяйстве из пластиковых полупрозрачных листов сооружают теплицы.
6. В медицине большинство аппаратов и приборов состоят из пластмассовых частей и деталей. А многие человеческие органы чаще всего заменяют их пластиковыми аналогами.
7. В быту полно изделий из пластика. Это — посуда, телевизоры, компьютеры, мобильные телефоны, обувь, одежда и др.
Армирующая сетка
Также домашние мастера могут задействовать в своей работе такое приспособление, как армирующая сетка для пайки твёрдого пластика.
Она нужна для того, чтобы конечный результат получился более прочным и долговечным. Такую сетку располагают с внутренней стороны конструкций.
Потом с помощью паяльника или фена её нагревают и в таком состоянии вдавливают в пластик при помощи отвёртки. Сетка должна стать своеобразным каркасом, скрепляющим и упрочняющим деталь.
Излишки пластика, появившиеся в результате армирования, можно удалить с помощью шлифовальной машинки или обыкновенного ножа. При аккуратной работе с внешней стороны следов трещин и разломов не будет видно даже вблизи.