Veel autokunststoffen hebben talloze voordelen ten opzichte van traditionele materialen, die voornamelijk worden gekenmerkt door hun lichtgewicht karakter, uitstekende esthetische aantrekkingskracht, een verscheidenheid aan praktische toepassingen, goede fysische en chemische eigenschappen, gemakkelijke verwerking en vormgeving, energie-efficiëntie en duurzaamheid.
Technische kunststoffen
Technische kunststoffen worden vanwege hun superieure, uitgebreide mechanische eigenschappen ook veel gebruikt in de auto-industrie. Dit artikel introduceert voornamelijk polyamide (PA), polymethylmethacrylaat (PMMA), polyoxymethyleen (POM), polyurethaan (PU) en polycarbonaat (PC).
1. Polyamide (PA)
PA, algemeen bekend als nylon, is verkrijgbaar in vele industriële varianten, waarbij PA6, PA66 en PA610 de meest gebruikte zijn. Polyamide is gemakkelijk te bedrukken en te verven en heeft uitstekende elektrische eigenschappen; het is bestand tegen chemicaliën en oliecorrosie. De mechanische overeenkomst tussen polyamiden is taaiheid; ze bezitten allemaal een hoge oppervlaktehardheid, goede treksterkte, goede slagvastheid, weerstand tegen vermoeidheid, vouwweerstand en weerstand tegen spanningsscheuren. De trek- en druksterkte van PA verandert met de temperatuur en de vochtopname, dus water werkt als weekmaker voor PA. Wanneer glasvezels worden toegevoegd, kan de trek- en druksterkte ongeveer twee keer worden vergroot, en ook de temperatuurbestendigheid verbetert dienovereenkomstig. PA zelf heeft een zeer hoge slijtvastheid, waardoor het continu kan werken zonder smering.
De nadelen van PA zijn onder meer een slechte zuurbestendigheid, slechte lichtbestendigheid en slechte weerstand tegen verontreiniging. Vanwege de effecten van thermische uitzetting en waterabsorptie is de maatvastheid van de onderdelen slecht, met een krimpsnelheid van 1-2%, en er moet rekening worden gehouden met de maatveranderingen als gevolg van vochtabsorptie na het vormen. De waterabsorptiesnelheid kan 100% bereiken en kan tot 8% absorberen wanneer deze relatief vochtverzadigd is. De geschikte wanddikte is 2-3,5 mm.
Spuitgietprestaties: Door de aanwezigheid van amidegroepen heeft PA (polyamide) een sterke en stabiele wateropname. Daarom moet het vóór het spuitgieten grondig worden gedroogd, meestal bij 120°C gedurende 3-4 uur. PA heeft een lage viscositeit en een snelle stroomsnelheid. Om kwijlen van het mondstuk te voorkomen, moet een zelfsluitend mondstuk of een speciaal nylon mondstuk worden gebruikt. Bovendien moet rekening worden gehouden met de nauwkeurigheid van de mal.
Toepassingsgebied: In de automobielsector wordt PA voornamelijk gebruikt voor de productie van slangen (remslangen, brandstofleidingen), stookoliefilters, luchtfilters, oliefilters, waterpompbehuizingen, waterpompwaaiers, ventilatoren, remvloeistofreservoirs, stuurbekrachtigingsvloeistoftanks, lamellen , koplampbehuizingen voor en veiligheidsgordels.
2. Polymethylmethacrylaat (PMMA)
PMMA, beter bekend als acryl of plexiglas, is bestand tegen veroudering buitenshuis en heeft een uitstekende lichtdoorlatendheid. Zelfs na 240 uur versnelde veroudering door licht kan het nog steeds 92% zonlicht doorlaten, en na tien jaar buiten blijft de doorlaatbaarheid 89%, terwijl er 78,5% ultraviolet licht doorheen gaat. Het heeft een relatief hoge mechanische sterkte, een zekere mate van koudebestendigheid, corrosieweerstand, goede isolatie-eigenschappen, maatvastheid en is gemakkelijk te vormen. Het is echter enigszins bros, smelt gemakkelijk in organische oplosmiddelen en de oppervlaktehardheid is niet hoog, waardoor het gevoelig is voor krassen en pluisjes. Het is geschikt voor kunststofproducten die een bepaalde sterkte vereisen in transparante structurele componenten.
Spuitgietprestaties: PMMA heeft een vochtabsorptiesnelheid van 0,3% en moet vóór het spuitgieten worden gedroogd, doorgaans bij ongeveer 80°C gedurende 2-4 uur. Tijdens het spuitgieten moet de smelttemperatuur tussen 240-270°C liggen en de matrijstemperatuur op 35-70°C.
Vanwege de uitstekende lichttransmissie-eigenschappen wordt PMMA veel gebruikt in verlichtingsborden voor auto's, autodeurramen en lampafdekkingen.
3. Polyoxymethyleen (POM)
POM, algemeen bekend als acetaal of polyacetaal en onder de handelsnaam Delrin, wordt gekenmerkt door hoge treksterkte, slagvastheid, stijfheid en uithoudingsvermogen tegen vermoeidheid. Het vertoont een uitstekende kruipweerstand, maatvastheid, lage waterabsorptie en lage wrijvingscoëfficiënt, wat bijdraagt aan de uitstekende slijtvastheid. Zelfs bij hoge temperaturen en in water behoudt het een aanzienlijke stijfheid. De chemische bestendigheid is vergelijkbaar met die van polyamide (PA), maar is goedkoper. Polyoxymethyleen is bestand tegen herhaaldelijk draaien en heeft een uitzonderlijke veerkracht. Het kan langdurig worden gebruikt bij temperaturen van -40 tot 100 graden Celsius. POM heeft echter zijn nadelen: het is gevoelig voor sterke zuren, niet hittebestendig en heeft een slechte thermische stabiliteit. Het heeft een krimpsnelheid van 2-3,5%, met een optimale wanddikte van 1,5-2,5 mm.
POM heeft een duidelijk smeltpunt: het smelt bij 175°C en ontleedt bij 240°C. Het algemene bereik van de verwerkingstemperatuur is smal, tussen 190°C en 220°C. POM absorbeert geen water, dus het hoeft doorgaans niet voorgedroogd te worden vóór het spuitgieten. Voor producten van hoge kwaliteit kan drogen bij 60°C gedurende 1-2 uur echter nuttig zijn. De temperatuur mag niet te hoog zijn om verkleuring van niet-gepigmenteerde producten te voorkomen. De zuurbestendigheid is slecht, waardoor het ongeschikt is om te verven met zure kleurstoffen.
Toepassingen: POM wordt in de auto-industrie gebruikt voor de vervaardiging van accessoires voor dashboardkastjes, diverse kleppen (zoals aftapkranen, airconditioningkleppen enz.), diverse waaiers (waterpompwaaiers, verwarmingsblowers, oliepompwielen enz.), kleine tandwielen in onder meer elektrische schakelaars en instrumenten, diverse handgrepen en deurpinnen.
4. Polycarbonaat (PC)
PC vertoont een uitstekende slagvastheid en kruipweerstand. Het heeft een goede hittebestendigheid en uitstekende koudebestendigheid, met een brosse temperatuur die -100°C kan bereiken. De buigsterkte is vergelijkbaar met die van nylon en heeft een hogere reksnelheid en elasticiteitsmodulus, hoewel de vermoeiingssterkte minder is dan die van nylon 66. PC heeft een lage waterabsorptiesnelheid, lage krimp en goede maatvastheid. De slijtvastheid is vergelijkbaar met die van nylon en heeft een zekere mate van corrosieweerstand, maar vereist hoge vormomstandigheden. PC heeft een goede weersbestendigheid en kan worden gebruikt voor langdurige toepassingen bij hogere temperaturen en hoge belastingen, maar mag niet worden gebruikt in vochtige hitte vanwege de slechte bestendigheid tegen oplosmiddelen, de gevoeligheid voor spanningsscheuren en de slechte vermoeiingssterkte. De krimpsnelheid is 0,5-0,7% en de geschikte wanddikte is 2-3,5 mm. De toevoeging van glasvezel aan PC kan de krimpsnelheid, mechanische sterkte en temperatuurbestendigheid verbeteren. Bij ongeveer 100°C zal de stijfheid toenemen bij langdurig gebruik, en uitgloeien kan de interne spanning verbeteren.
PC heeft een duidelijk smeltpunt: het smelt bij 220°C en ontleedt bij 350°C. De algemene verwerkingstemperatuur ligt tussen 250°C en 320°C. PC is hygroscopisch en zelfs een kleine hoeveelheid vocht kan ervoor zorgen dat het bij hoge temperaturen ontbindt. Daarom moet het vóór het spuitgieten worden gedroogd. De droogtemperatuur kan worden ingesteld op 120°C gedurende 4-5 uur. PC-materiaal heeft een hoge smeltviscositeit, waardoor een hogere druk vereist is tijdens het spuitgieten. Als de omstandigheden het toelaten, kan een matrijstemperatuurregelaar worden gebruikt om de matrijstemperatuur tijdens de verwerking te verhogen om de restspanning in het product te verminderen. De krimpsnelheid van PC is onafhankelijk van de verwerkingsomstandigheden en de wanddikte van het product. De longitudinale en transversale krimppercentages liggen vrij dicht bij elkaar, waardoor de productie van zeer nauwkeurige producten mogelijk is; het krimppercentage is 0,5%.
De belangrijkste synthetische verbinding PC-ABS is een mengsel van PC en ABS, dat na het mengen doorgaans in pelletvorm wordt geleverd. Als de twee materialen eenvoudigweg worden gemengd en direct worden gespuitgiet, is het resultaat slecht en vertoont het delaminatie. Het voordeel van PC is de stijfheid en taaiheid, maar het is gevoelig voor spanningsscheuren en heeft een hoge viscositeit. Het voordeel van ABS is een goede vloeibaarheid, maar het heeft een lage oppervlaktehardheid. Het gemengde materiaal PC-ABS behoudt de voordelen van beide; het heeft een hogere oppervlaktehardheid, stijfheid en taaiheid, evenals een hogere weerstand tegen spanningsscheuren. De mechanische eigenschappen liggen tussen de twee materialen in.
In de automobielsector wordt PC voornamelijk gebruikt bij de vervaardiging van lampafdekkingen, linker en rechter wielkastbeschermers, instrumentenpaneelbehuizingen (PC+ABS), linker en rechter luchtframeafdekkingen, centrale luchtframeafdekkingen (PC+ABS) en bumperkussens achter.
Autodashboard
5. Polyurethaan (PU)
PU, gebaseerd op de verschillende polymerisatieproducten, wordt gewoonlijk onderverdeeld in hard polyurethaan en flexibel polyurethaan. Stijf polyurethaan heeft een hoge sterkte, goede taaiheid, uitstekende thermische isolatie, effectieve waterdichtheid, eenvoudige vormprocessen en een hoge productie-efficiëntie. Flexibel polyurethaan heeft een uitstekende elasticiteit, geluidsabsorptie, verouderingsbestendigheid, chemische bestendigheid en de uitgebreide mechanische eigenschappen overtreffen die van materialen als PVC ruimschoots. De polymerisatie van polyurethaan is handig, omdat dit niet alleen onder normale temperatuur en druk kan gebeuren, maar ook ter plaatse kan worden uitgevoerd door onmiddellijk opschuimen of door middel van spuiten, repareren en andere constructiemethoden.
Polyurethaanschuimkunststoffen worden veel gebruikt in auto-interieurs en trillingsabsorberende componenten, zoals coatingmaterialen, harde polyurethaankunststofplaten, polyurethaanelastomeren, zachte schuimmaterialen voor stoelen, decoratieve onderdelen, synthetisch leer voor banken en autodakaccessoires. De meest voorkomende toepassingen zijn verschillende zachte en harde polyurethaanschuimmaterialen, die zorgen voor trillingsisolatie, geluidsisolatie, geluidsreductie en thermische isolatie. PU kan ook worden verwerkt tot polyurethaancoatings, lijmen, afdichtingsmiddelen, enz. voor auto's. PU-componenten voor auto's omvatten dashboards, achteruitkijkspiegels, bumpers, zitkussens, hoofdsteunen, stuurwielen, trillingsdempende kussens voor dashboards, stijldecoraties, hemelbekleding vooraan, raamkozijnen, plafondpanelen, enz. en zijframeversieringen, deurpanelen, zonnekleppen en decoraties van het bovenste frame aan de achterkant.
6. Speciale kunststoffen: glasvezelversterkte kunststoffen
Met glasvezel versterkte kunststoffen zijn materialen waarin glasvezels en andere additieven in het basiskunststof zijn verwerkt, waardoor de toepassingsmogelijkheden van het materiaal worden uitgebreid. Over het algemeen worden de meeste glasvezelversterkte materialen gebruikt in structurele delen van producten en worden ze beschouwd als structurele technische materialen, zoals PP, ABS, PA66, PA6, PC.