Nhiều loại nhựa ô tô sở hữu nhiều ưu điểm so với các vật liệu truyền thống, chủ yếu được đặc trưng bởi tính chất nhẹ, tính thẩm mỹ tuyệt vời, nhiều ứng dụng thực tế, tính chất vật lý và hóa học tốt, dễ gia công và đúc, tiết kiệm năng lượng và tính bền vững.

Nhựa kỹ thuật

Nhựa kỹ thuật, do có đặc tính cơ học toàn diện vượt trội nên cũng được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô. Bài viết này chủ yếu giới thiệu về Polyamide (PA), Polymethyl Methacrylate (PMMA), Polyoxymethylene (POM), Polyurethane (PU) và Polycarbonate (PC).

1. Polyamid (PA)

PA, thường được gọi là nylon, có nhiều loại công nghiệp, trong đó PA6, PA66 và PA610 được sử dụng phổ biến nhất. Polyamid dễ in và nhuộm, có đặc tính điện tuyệt vời; nó có khả năng chống ăn mòn hóa chất và dầu. Điểm chung cơ học giữa các polyamit là độ dẻo dai; chúng đều có độ cứng bề mặt cao, độ bền kéo tốt, khả năng chống va đập tốt, chống mỏi, chống gập và chống nứt do ứng suất. Độ bền kéo và độ nén của PA thay đổi theo độ hấp thụ nhiệt độ và độ ẩm, do đó nước đóng vai trò là chất hóa dẻo cho PA. Khi thêm sợi thủy tinh, độ bền kéo và độ nén của nó có thể tăng lên khoảng hai lần và khả năng chịu nhiệt độ của nó cũng được cải thiện tương ứng. Bản thân PA có khả năng chống mài mòn rất cao nên có thể hoạt động liên tục mà không cần bôi trơn.

Nhược điểm của PA bao gồm khả năng chống axit kém, khả năng chống ánh sáng kém và khả năng chống ô nhiễm kém. Do ảnh hưởng của sự giãn nở nhiệt và hấp thụ nước, độ ổn định kích thước của các bộ phận kém, tốc độ co ngót 1-2% và cần lưu ý sự thay đổi kích thước do hấp thụ độ ẩm sau khi đúc. Tốc độ hấp thụ nước có thể đạt tới 100% và có thể hấp thụ lên tới 8% khi độ ẩm tương đối bão hòa. Độ dày thành thích hợp là 2-3,5mm.

Hiệu suất ép phun: Do có sự hiện diện của các nhóm amide nên PA (polyamit) có khả năng hút nước mạnh và ổn định. Do đó, nó phải được làm khô hoàn toàn trước khi ép phun, thường ở 120°C trong 3-4 giờ. PA có độ nhớt thấp và tốc độ dòng chảy nhanh. Để tránh chảy nước dãi vòi phun, nên sử dụng vòi phun tự khóa hoặc vòi phun chuyên dụng bằng nylon. Ngoài ra, cần tính đến độ chính xác của khuôn.

Phạm vi ứng dụng: Trong lĩnh vực ô tô, PA chủ yếu được sử dụng để sản xuất ống mềm (ống phanh, đường dẫn nhiên liệu), bộ lọc dầu nhiên liệu, bộ lọc không khí, bộ lọc dầu, vỏ bơm nước, cánh quạt bơm nước, quạt, bình chứa dầu phanh, bình chứa dầu trợ lực lái, cửa chớp , vỏ đèn pha phía trước và dây an toàn.

2. Polymetyl Methacrylat (PMMA)

PMMA, thường được gọi là acrylic hoặc Plexiglas, có khả năng chống lão hóa ngoài trời và có khả năng truyền ánh sáng tuyệt vời. Ngay cả sau 240 giờ lão hóa ánh sáng tăng tốc, nó vẫn có thể truyền 92% ánh sáng mặt trời và sau mười năm ở ngoài trời, độ truyền qua vẫn ở mức 89%, với 78,5% ánh sáng cực tím xuyên qua. Nó có độ bền cơ học tương đối cao, khả năng chống lạnh ở mức độ nào đó, chống ăn mòn, tính chất cách nhiệt tốt, ổn định kích thước và dễ đúc. Tuy nhiên, nó hơi giòn, dễ tan trong dung môi hữu cơ, độ cứng bề mặt không cao nên dễ bị trầy xước, mờ. Nó phù hợp cho các sản phẩm nhựa đòi hỏi độ bền nhất định trong các thành phần kết cấu trong suốt.

Hiệu suất ép phun: PMMA có tốc độ hấp thụ độ ẩm là 0,3% và phải được sấy khô trước khi ép phun, thường ở khoảng 80°C trong 2-4 giờ. Trong quá trình ép phun, nhiệt độ nóng chảy phải nằm trong khoảng 240-270°C và nhiệt độ khuôn phải được kiểm soát ở mức 35-70°C.

Do đặc tính truyền ánh sáng tuyệt vời, PMMA được sử dụng rộng rãi trong các bảng hiệu chiếu sáng ô tô, cửa sổ ô tô và vỏ đèn.

3. Polyoxymetylen (POM)

POM, thường được gọi là acetal hoặc polyacetal và có tên thương mại là Delrin, được đặc trưng bởi độ bền kéo cao, độ bền va đập, độ cứng và độ bền mỏi. Nó thể hiện khả năng chống rão tuyệt vời, ổn định kích thước, hấp thụ nước thấp và hệ số ma sát thấp, góp phần mang lại khả năng chống mài mòn vượt trội. Ngay cả ở nhiệt độ cao và trong nước, nó vẫn duy trì độ cứng đáng kể. Khả năng kháng hóa chất của nó tương đương với polyamit (PA), nhưng rẻ hơn. Polyoxymethylene có khả năng chống xoắn lặp đi lặp lại và có khả năng phục hồi đặc biệt. Nó có thể được sử dụng lâu dài ở nhiệt độ từ -40 đến 100 độ C. Tuy nhiên, POM có nhược điểm là dễ bị axit mạnh, không chịu nhiệt và độ ổn định nhiệt kém. Nó có tốc độ co ngót 2-3,5%, với độ dày thành tối ưu là 1,5-2,5mm.

POM có điểm nóng chảy rõ rệt, nóng chảy ở 175°C và phân hủy ở 240°C. Phạm vi nhiệt độ xử lý chung là hẹp, từ 190°C đến 220°C. POM không hấp thụ nước nên thông thường không cần sấy khô trước khi ép phun. Tuy nhiên, đối với các sản phẩm chất lượng cao, sấy ở 60°C trong 1-2 giờ có thể có lợi. Nhiệt độ không được quá cao để tránh làm mất màu các sản phẩm không có sắc tố. Khả năng kháng axit của nó kém nên không thích hợp để nhuộm bằng thuốc nhuộm có tính axit.

Các ứng dụng: POM được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô để sản xuất các phụ kiện ngăn đựng găng tay trên bảng điều khiển, các loại van (như van thoát nước, van điều hòa, v.v.), các loại cánh quạt (cánh quạt bơm nước, quạt sưởi, bánh bơm dầu, v.v.), bánh răng nhỏ trong các công tắc và dụng cụ điện, các tay cầm và chốt cửa khác nhau, cùng nhiều thứ khác.

4. Polycarbonate (PC)

PC thể hiện độ bền va đập và khả năng chống rão vượt trội. Nó có khả năng chịu nhiệt tốt và chịu lạnh tuyệt vời, với nhiệt độ giòn đạt -100°C. Độ bền uốn của nó tương đương với nylon, đồng thời có tốc độ giãn dài và mô đun đàn hồi cao hơn, mặc dù độ bền mỏi của nó thấp hơn nylon 66. PC có tốc độ hấp thụ nước thấp, độ co thấp và độ ổn định kích thước tốt. Khả năng chống mài mòn của nó tương đương với nylon và có mức độ chống ăn mòn nhất định, nhưng nó đòi hỏi điều kiện đúc cao. PC có khả năng chống chịu thời tiết tốt và có thể được sử dụng cho các ứng dụng lâu dài ở nhiệt độ cao hơn và tải trọng cao, nhưng không nên sử dụng nó trong điều kiện nhiệt ẩm do khả năng kháng dung môi kém và dễ bị nứt do ứng suất và độ bền mỏi kém. Tốc độ co ngót là 0,5-0,7% và độ dày thành thích hợp là 2-3,5mm. Việc bổ sung sợi thủy tinh vào PC có thể cải thiện tốc độ co ngót, độ bền cơ học và khả năng chịu nhiệt độ. Ở khoảng 100°C, độ cứng của nó sẽ tăng lên khi sử dụng lâu dài và quá trình ủ có thể cải thiện ứng suất bên trong.

PC có điểm nóng chảy rõ rệt, nóng chảy ở 220°C và phân hủy ở 350°C. Nhiệt độ xử lý chung là từ 250°C đến 320°C. PC có tính hút ẩm, ngay cả một lượng nhỏ hơi ẩm cũng có thể khiến nó bị phân hủy ở nhiệt độ cao, vì vậy nó phải được làm khô trước khi ép phun. Nhiệt độ sấy có thể được đặt ở 120°C trong 4-5 giờ. Vật liệu PC có độ nhớt nóng chảy cao, đòi hỏi áp suất cao hơn trong quá trình ép phun. Nếu điều kiện cho phép, có thể sử dụng bộ điều khiển nhiệt độ khuôn để tăng nhiệt độ khuôn trong quá trình xử lý nhằm giảm ứng suất dư trong sản phẩm. Tốc độ co ngót của PC không phụ thuộc vào điều kiện xử lý và độ dày thành sản phẩm. Tốc độ co ngót theo chiều dọc và ngang của nó khá gần nhau, cho phép sản xuất các sản phẩm có độ chính xác cao; tốc độ co rút của nó là 0,5%.

Hợp chất tổng hợp chính PC-ABS là hỗn hợp của PC và ABS, thường được cung cấp ở dạng viên sau khi trộn. Nếu hai vật liệu chỉ được trộn đơn giản và được ép phun trực tiếp thì kết quả sẽ kém, có sự phân tách. Ưu điểm của PC là độ cứng và dẻo dai nhưng dễ bị nứt do ứng suất và có độ nhớt cao. Ưu điểm của ABS là khả năng chảy tốt nhưng độ cứng bề mặt thấp. Vật liệu pha trộn PC-ABS vẫn giữ được những ưu điểm của cả hai; nó có độ cứng bề mặt, độ cứng và độ dẻo dai cao hơn, cũng như khả năng chống nứt do ứng suất cao hơn. Tính chất cơ học của nó là trung gian giữa hai vật liệu.

Trong lĩnh vực ô tô, PC chủ yếu được sử dụng trong sản xuất vỏ đèn, tấm bảo vệ vòm bánh xe bên trái và bên phải, thân bảng điều khiển (PC+ABS), vỏ khung không khí bên trái và bên phải, vỏ khung không khí trung tâm (PC+ABS) và đệm cản sau.

Bảng điều khiển xe

5. Polyurethane (PU)

PU, dựa trên các sản phẩm trùng hợp khác nhau, thường được chia thành polyurethane cứng và polyurethane linh hoạt. Polyurethane cứng có độ bền cao, độ dẻo dai tốt, cách nhiệt tuyệt vời, chống thấm hiệu quả, quy trình đúc đơn giản và hiệu quả sản xuất cao. Polyurethane linh hoạt có độ đàn hồi tuyệt vời, khả năng hấp thụ âm thanh, chống lão hóa, kháng hóa chất và các tính chất cơ học toàn diện của nó vượt xa các vật liệu như PVC. Quá trình trùng hợp polyurethane rất thuận tiện vì nó không chỉ có thể xảy ra ở nhiệt độ và áp suất bình thường mà còn có thể được thực hiện tại chỗ bằng cách tạo bọt ngay lập tức hoặc thông qua phun, sửa chữa và các phương pháp thi công khác.

Nhựa xốp polyurethane được sử dụng rộng rãi trong nội thất ô tô và các bộ phận hấp thụ rung động, chẳng hạn như vật liệu phủ, tấm nhựa polyurethane cứng, chất đàn hồi polyurethane, vật liệu xốp mềm cho ghế, các bộ phận trang trí, da tổng hợp cho ghế sofa và phụ kiện mui xe. Các ứng dụng phổ biến nhất là các vật liệu xốp polyurethane mềm và cứng khác nhau, giúp cách ly rung, cách âm, giảm tiếng ồn và cách nhiệt. PU cũng có thể được chế tạo thành lớp phủ polyurethane, chất kết dính, chất bịt kín dành cho ô tô, v.v. Các thành phần PU của ô tô bao gồm bảng điều khiển, gương chiếu hậu, cản, đệm ghế, tựa đầu, vô lăng, miếng đệm giảm rung bảng điều khiển, trang trí trụ cột, tấm tựa đầu phía trước, khung cửa sổ, trần nhà và trang trí khung bên, tấm cửa, tấm che nắng và trang trí khung phía trên phía sau.

6. Nhựa đặc biệt: Nhựa cốt sợi thủy tinh

Nhựa gia cố bằng sợi thủy tinh là vật liệu có sợi thủy tinh và các chất phụ gia khác được tích hợp vào nhựa cơ bản, từ đó mở rộng phạm vi ứng dụng của vật liệu. Nói chung, hầu hết các vật liệu gia cố bằng sợi thủy tinh được sử dụng trong các bộ phận kết cấu của sản phẩm và được coi là vật liệu kỹ thuật kết cấu, chẳng hạn như PP, ABS, PA66, PA6, PC.