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.

1. 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.
2. 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.
3. 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.