Высокоэффективный термопластический композит (HPPC)

Специально с учетом этих трех перечисленных тенденций, GE Plastics and Azdel Inc. (совместное предприятие GE Plastics и PPG Industries) занимались разработкой термопластического композита со стекловолокном для производства горизонтальных панелей кузова, который называется HPPC.

Технология HPPC основаны на различных смолах GE Plastics, которые позволяют осуществлять окрашивание с использованием как онлайновых, так и не поточных технологий для тех применений, которые в настоящее время изготавливаются из листовой стали, алюминия и SMC. Основной целью является создание легкой, но жесткой конструкции с использованием более высокой ударопрочности этих полимеров для отличного управления энергозатратами. При коэффициенте теплового расширения <2 x 10-5 мм/мм/°C, эти материалы в том, что касается термической стабильности, занимают промежуточное положение между алюминием и сталью. Модуль упругости составляет более 15,000 МПа.

HPPC представляет собой термопластический организованный слоями композит, в котором сочетается ядерный слой из стекловолокна и поверхностный слой из армированного термопласта. Такая концепция (см. рисунок 1) позволяет существенно сократить массу по сравнению с изделиями из стали и, в отличие от случаев с использованием SMC, детали можно формовать без последующих усадки и коробления при прекрасном качестве поверхности и при исключении необходимости последующей обработки.
 

Рисунок 1: Структура НPPC

Предлагаемыми целевыми свойствами для технологии HPPC являются следующие:

• Жесткость деталей, аналогичная жесткости стальных деталей;
• Масса, аналогичная массе деталей из алюминия;
• CTE, равный коэффициенту теплового расширения алюминия;
• Общая стоимость деталей, сопоставимая с существующими решениями;
• Низкая стоимость инструментария;
• Поверхность класса A без последующей обработки;
• Энергопоглощение HPPC для обеспечения безопасности пешеходов (капоты);
• Возможность окрашивания на поточной линии и вне нее.

HPPC будут представлять собой семейство продуктов, использующих преимущества различных смол GE Plastics и гибкости многослойной конструкции из HPPC. Как показано на рисунке 2, первые три продукта, которые планируется запустить в промышленное производство, являются: непроводящим HPPC с автономным окрашиванием (на основе технологии со смесью смол PPO/PP Noryl PPX*), непроводящим HPPC с онлайновым окрашиванием (на основе технологии со смесью смол PC/Polyester Xenoy*), и проводящим HPPC с онлайновой окраской (также на основе технологии со смесью смолы PC/Polyester  Xenoy*).

Предполагается, что автономно окрашиваемые HPPC будут созданы для производства экспериментальных образцов в четвертом квартале 2006 г., в то время как создание непроводящих HPPC с онлайновым окрашиванием планируется на третий квартал 2007 г., а создание проводящих HPPC с онлайновым окрашиванием планируется для изготовления экспериментальных образцов к четвертому кварталу 2007 г.
 

Рисунок 2: Первоначальное семейство продуктов из HPPC

Способность HPPC подвергаться онлайновому окрашиванию

Гибкость конструкции позволяет осуществлять дифференциацию в системах ядерной смолы, системе смолы поверхностного слоя и конструкции слоев в рамках семейства продуктов HPPC. После осуществления начальных разработок появилась возможность расширить диапазон для включения вариантов с повышенной жесткостью или с предварительно отполированными поверхностями. Добавление большего количества однонаправленных армированных поверхностных слоев повысит жесткость всей системы; появилась также возможность создания неокрашенных решений с помощью использования пленок Lexan SLX* (окрашенных или прозрачных с тканым углеволоконным слоем). На рисунке 3 показаны некоторые возможности в этой области.

Испытания совместимости систем смол HPPC с химическими веществами, используемымиr при нанесении е-покрытия, были проведены в ходе второго этапа для валидации онлайнового окрашивания HPPC. Результаты начальных испытаний устойчивости к химическим воздействиям представляются положительными.
 

Рисунок 3: Будущие возможности HPPC

Рисунок 4: Сопоставление размеров до и после 60-минутного цикла при 210° C