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聚氨酯在汽车塑料的优势及前景

放大字体  缩小字体 发布日期:2010-06-02   来源:中塑在线   浏览次数:1450  分享到: 分享到腾讯微博
在应用于现代汽车的所有塑料中,聚氨酯(PU)的用量不仅是最大的,而且其应用范围也是无与伦比的。聚氨酯材料除了更舒适性、更安全、工序更少、成本更低的趋势之外,其开发的主要推力是新的或/和更严格的环保法规。

在应用于现代汽车的所有塑料中,聚氨酯(PU)的用量不仅是最大的,而且其应用范围也是无与伦比的:从车箱到外部件,从轻型到致密型,从软质到硬质,一直到高强度的玻纤增强制品,随处可见聚氨酯的应用。 汽车工业的需求量主要由销售量决定,即汽车牌照数量的增长。尽管全球范围内汽车的销售量保持缓慢的增长,但是详尽的区域分析结果表明,亚洲汽车的产量有所下降,而欧美的汽车生产保持着适度的增长。 在未来几年内,世界汽车将以2%~3%的速度增长。亚洲经济复苏的快慢程度决定着汽车的增长速度,普遍认为在这一地区将出现最强劲的汽车市场发展。 软质泡沫塑料的用量占汽车工业所需全部聚氨酯的2/3强,其中座椅靠背占较大一部分,而头枕和地毯泡沫衬的用量则少得多。

整体软质泡沫主要用于方向盘,半硬质泡沫用于仪表板或顶衬,反应注射(RIM)件用作车身。上述每种产品在汽车用聚氨酯中大约各占10%。 更舒适、更安全、更轻盈 更舒适和更安全是汽车业永恒的要求,尤其是对于未来的汽车车厢,预计在未来几年内会增加聚氨酯材料在汽车中的应用。原因不仅在于乘客对防护的要求更加严格,而且汽车制造商也愈加重视内部件的舒适性,将其作为销售的优势和保护消费者的一种手段。在欧美,这一趋势已发展为一种时尚,即便是中档轿车的装饰件也非常豪华。因此汽车中减小噪音的发泡衬材、舒适的聚氨酯地毯的应用比例在不断增加。中产阶级使用的大体积汽车多数已安装了聚氨酯泡沫基地毯。用量从3kg到5kg不等的软质泡沫的密度低,噪音控制效果好,在汽车工业中的应用潜力巨大。 特制的微孔聚氨酯弹性体减震零件和弹簧零件对驾驶的舒适性、安全性起决定作用。当代的汽车全部安装了这种零件。 追求汽车综合安全性的趋势,使聚氨酯热塑性弹性体(TPUs)的供给商们受益非浅。TPUs的应用包括非常灵敏的电缆绝缘材料和传感器绝缘材料,如ABS和EPSs体系等。ABS体系已经确立了其市场地位,EPS的应用也将越来越广泛。

几步工序实现目标 减少工艺步骤、降低生产成本的非凡加工工艺的应用领域将进一步拓宽。如一种折叠技术使一步法生产整体门组件成为现实,这种门组件由一个支架、薄泡沫垫和密封膜组成。另外的例子是有可能直接在皮革座椅上加泡沫衬背,这已经不断有客户订购了。这种方法不再需要加上皮革层,也可应用于皮革保护的仪表板。非折叠外部件是聚氨酯的全新应用领域,市场潜力巨大,如塑料顶蓬的开发即采用这种技术,目前正在考虑将其用于未来大批量生产的汽车上,现已应用于"精灵"(Smart)车中。该技术使整个顶蓬组件一步成型,然后将增强的半硬质泡沫嵌到多层塑料薄膜(PMMA、ASA PC)与预制纺织车顶衬之间。它的优点是:由于顶蓬是在最后一步工序中嵌入的,因此打开车顶安装车厢部件比传统的从侧面安装要轻易得多。 聚氨酯用于汽车内、外部件 车身组件使聚氨酯的应用前景令人鼓舞。除已有的应用如挡泥板、活塞套筒和阻流板外,发动机罩等也采用聚氨酯材料制造。

TPU已大举进军电缆绝缘领域,不只是取代PVC。TPU绝缘电缆具有超出一般的耐热性,这个获得高度评价的优点非凡适用于发动机部件,因为现在的汽车越来越讲究包装,这就意味着发动机温度比几年前要高得多。 部件的减重是目前所进行的研究的一个主导方向。原材料用量的减少一方面降低了成本,另一方面也降低了耗油量。几种新型座椅或仪表板的发展目标是将聚氨酯的用量降低30%。为满足对多功能和安全性的要求,而同时降低泡沫密度或聚氨酯的厚度,促进了对聚氨酯材料及其加工的需求将成为主流。

有关行人不受被动事故的新法规正促使人们更多考虑使用聚氨酯,这是目前讨论的主题,而采用钢-钢结构是无法实现的。 环境问题 除了更舒适性、更安全、工序更少、成本更低的趋势之外,聚氨酯材料开发的主要推动力是新的或/和更严格的环保法规。例如,制造方向盘所采用的整体软泡,其发泡体系(代替CFCs的第一代替代品戊烷发泡体系)正在越来越多地被水发泡体系所代替。这种体系目前处于几家闻名供给商和汽车制造商的批准程序中的预备阶段。 目前一些汽车制造商已经制订出有关车厢用材料的排放物和排放气味的更严格标准,旨在采用完全无气味、无排放物的材料。然而以现有的技术难以实现这一目标。聚氨酯车厢的排放物和气味主要来自作催化剂的胺、发泡剂以及其他助剂,如抗老化剂等。多数情况下简单地采用一个零件更换另一个零件的办法显然不能满足这一要求,解决这一问题必须采用全新的配方体系。例如,业已证实可以完全掺混的胺作催化剂在制品中不再挥发,但是它却有损于模塑件的性能。因此使用这种可"掺混"的催化剂可能会损害软泡汽车座椅的疲惫性,尤其在潮湿的条件下。假如确定不可能做到完全无排放物、无气味、同时无物理性能的变化,汽车制造商必须对各种要求区分优先次序。

在汽车中尽量减少PVC的应用是发展的另一个趋势,尤其对于车厢的装饰膜,如仪表板上的装饰膜等更是如此。这一趋势将为一些新材料的应用带来契机,如聚烯烃(TPO薄膜)或聚氨酯材料等。热塑性聚氨酯可以象PVC一样进行粉末搪塑,获得质量优异的仪表板皮。同样,特制脂肪族聚氨酯喷涂的表皮也在成批生产,其他工艺如流延表皮的开发已处于起步阶段。 新工艺开辟新市场 新工艺开发的目的是减轻重量或者密度,而物理性能尽可能保持不变。 在最近推出的几种工艺中,生产玻纤增强聚氨酯模塑零件的变化值得注重,尤其是长玻纤注射工艺(LFI-PU)。这种工艺将连续的纤维粗纱加到混合头中,与聚氨酯材料一起引入模具中。多家汽车制造商在大批量生产中采用了这种工艺,而且正在替代传统工艺(将玻纤垫置于模内)。由于取消了精确的人工作业,而极有可能降低成本。可以认为这种工艺在未来数年内会得到越来越广泛的应用,包括仪表板支撑车身内部装潢、门单元、以及硬度高面积大的部件等。在隔离情况下,聚氨酯用作内部零件如门饰条中的天然纤维的粘结剂。植物原材料制成的多元醇也可以用于这里使用的聚氨酯体系。这几种工艺能否走出高阁、将自身推向更广泛的市场还有待观察。

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