Технические решения, связанные с армированием непрерывным стекловолокном и его применением со структурным выдувным формованием, получили четыре из присуждавшихся в этом году девяти наградза инновации в автомобильной промышленности SPE (Общества инженеров по переработке пластмасс), которые были вручены в Детройте. Семь из девяти победителей использовали материалы на основе полипропилена, включая TPO и TPV, что отражает тот факт, что основное внимание в автомобильной промышленности уделяется низкозатратности, небольшой массе и простоте утилизации для повторного использования.
Из 45 кандидатов комитет автомобильной секции SPE отобрал 27 финалистов, из которых жюри из 15 судей, которыми были представители промышленности, консалтинга, научных кругов и отраслевой печати (включая и Plastics Technology), выбрало победителей. Полный список победителей, не все из которых рассмотрены здесь, см. в разделе “Learn More”. Непрерывное волокно выделялось на общем фоне
Восемь финалистов продемонстрировали растущую зависимость автомобильной отрасли от превосходной прочности и жесткости, которые обеспечивает армирование непрерывным волокном. Одним из самых необычных претендентов и победителей был потолок салона 2007 Honda Acura MDX, получивший Экологическую награду. В то время как большинство потолков салона изготавливается прямым прессованием под давлением из листа стекломатного термопласта (GMT), в данном случае непрерывное стекловолокно было заменено непрерывным волокном базальта (см. раздел “Learn More”). Хотя базальтовые волокна и тяжелее, и дороже, они обеспечивают практически те же механические свойства, что и стекло. Причиной использования базальта является тот факт, что он не загрязняет мусоросжигательные установки, которые используются в Японии для утилизации не подлежащих повторному использованию деталей автомобилей с истекшим сроком эксплуатации. 
Победителем в категории Внутренняя часть салона стал структурный лоток из непрерывного стекловолокна и полипропилена, входящий в эту сборку приборной панели, для 2007 Dodge Nitro SUV. Он создан из компаунда и изготовлен литьевым формованием на специальном прессе Krauss-Maffei, снабженном двухшнековым экструдером, установленным сверху. По имеющимся данным, потолки салонов содержат примерно 70% всего стекловолокна, имеющегося в автомобиле Оно плавится в мусоросжигательной камере и прилипает к ее стенкам, из-за чего требуется дорогостоящее материально-техническое обслуживание. Совет по утилизации и обработке Японии законодательно вменил автомобильным компаниям в обязанность оплату этих расходов на очистку мусоросжигательных камер.
Поддающийся формованию лист из полипропилена и базальта является новым продуктом компании Azdel Inc., который называется VolcaLite (реализуется на рынке GE Plastics). Потолок салона формует M-Tek, Inc., Манчестер, Теннеси.
Также интерес представляет первое появление среди победителей конкурса деталей с непрерывным стекловолокном, изготовленных с применением прямой непрерывно-волоконной термопластической технологии (D-LFT). Победителем в категории Внутренняя часть салона стала структурная сборка лотков приборной панели (IP) для 2007 Dodge Nitro SUV. Наличие структурного лотка из полипропилена, наполненного непрерывным стекловолокном на 30%, присоединенного вибросваркой к крепежному приспособлению приборной панели из TPO, наполненного тальком, исключает необходимость использования металлического балансира, что позволяет сэкономить и затраты, и массу. У полипропилена с непрерывным стекловолокном жесткость в два раза выше, чем у более дорогого и более тяжелого (на 7%) PC/ABS, который он заменяет, это доводит общую экономию на стоимости всей сборки до 15%. Этот лоток будет также использоваться для 2008 Jeep Liberty KK.
Дополнительный интерес представляет тот факт, что данная деталь была сформована на установке для создания компаунда и литьевого формования Krauss-Maffei (IMC), установке, на которой двухшнековый экструдер смонтирован над плунжером двухэтапного формовочного пресса. Двухшнековый экструдер втягивает непрерывные нити стекла, смешивает и впрыскивает их с полипропиленом, средством, способствующим адгезии между смолой и наполнителем, и черным концентратом, и повторно перемалывает перед поступлением в плунжер литьевой машины. Наличие аккумулятора позволяет экструдеру работать непрерывно. 
Победителем в категории Экологическая награда стал потолок салона 2007 Honda Accura MDX. Он был изготовлен прямым прессованием под давлением из полипропиленового листа Azdel VolcaLite, который содержит непрерывные базальтовые волокна вместо стекла.
Деталь была сформована с использованием полипропиленового сополимера с высокой текучестью (60 MFR), Pro-fax SG853 компании Basell, так, что у готовой смеси 20 MFR. По словам производителя формованных изделий для Tier 1, Intertec Systems, Сент-Мэри, Онтарио, длина стекловолокна, поступающего в пресс-форму, составляет от 20 до 25 мм, а волокон в сформованной детали в среднем 8 мм. Таким образом, по имеющимся данным, IMC дает вдвое большие прочность на разрыв и растяжимость, чем те, которые могли бы дать предварительно превращенные в компаунд гранулы с непрерывным волокном со стандартной длиной стекловолокна от 4 до 5 мм даже при более высоком содержании (40%). Intertec также сообщает о вдвое большей устойчивости к ударному воздействию по сравнению с полипропиленом с коротким стекловолокном и более чем в два раза большей жесткости по сравнению с ранее использовавшимися PC/ABS. Поскольку компаунд из материала изготавливается в прессе, DaimlerChrysler и Intertec разработали новинку: спецификацию материалa на основе сформованной детали, а не сырья.
Еще один финалист этого года использовал технологию IMC от Krauss-Maffei для создания компаунда полипропилена с непрерывным стекловолокном прямо на прессе. Это был цельный модуль внутренней оснастки двери и конструктивное усиление для седана 2007 Chrysler Sebring. Эта деталь, наполненная стекловолокном на 40%, позволяет отказаться от 11 отдельных компонентов сборки, включая и штампованное металлическое усиление. Встроенная опора подлокотника спроектирована так, чтобы складываться при боковом ударном воздействии. По сообщению формовщика, Intier Automotive Interiors, подразделение Magna International, Нови, Мичиган, литьевое-компрессионное формование дает толщину стенок 2 мм и длину стекловолокна в готовом изделии 12мм.
Пять остальных финалистов изготавливались литьевым формованием из гранул с непрерывным стекловолокном:
• Спортивные машины Mercedes-Benz M-, R-, и GL-класса, первое использование полипропилена, наполненного стекловолокном на 30%, для изготовления крупных крепежных устройств приборных панелей литьевым формованием. Формование осуществлялось Delphi Corp. в Гадсдене, Алабама, с использованием 13-мм гранул StaMax от SABIC Europe, Ситтард, Нидерланды. (SABIC выдала лицензию RheTech для производства в США аналогичного продукта под названием RheMax.) Delphi использовала этот материал вместо SMA, PC, или PC/ABS. Толщина стенок составляет 1.8 мм, а участки вокруг бесшовной дверцы надувной подушки безопасности даже тоньше.
• Переднее несущее устройство для Jeep Wrangler имеет два продольных элемента из 40% наполненного непрерывным стекловолокном полипропилена (Celstran комании Ticona), которые соединены со стальными брусьями сверху и снизу. Детали соединены структурным связывающим веществом Betamate LESA компании Dow, для использования которого не требуется никакого грунтового покрытия или же подготовки поверхности. Сборка производится Decoma International, Конкорд, Онтарио. 
И награда за внешние детали кузова, и Гран-при достались изготовленным выдувным формованием из TPO переднему и заднему структурным бамперам для 2007 Jeep JK. • Полностью изготовленная из пластмассы структурная рама окна для 2007 Jeep Wrangler формуется для Decoma компанией Nyloncraft, Inc., Мишавака, Индиана, с использованием 40% гранул непрерывного стекловолокна и полипропилена компании Ticona Celstran.
• Полипропиленовое несущее устройство для первого регулятора оконного стекла, не содержащего стальной направляющей, было сформовано Faurecia Interior Systems во Фрэзире, Мичиган, для 2007 Dodge Nitro. Faurecia смешивает 75% гранулированный концентрат с непрерывным стекловолокном Twintex от Saint-Gobain Vetrotex America с чистым полипропиленом прямо на прессе для получения 25% содержания стекловолокна в готовой детали.
• Нижний усилитель бампера для обеспечения безопасности пешеходов на 2006 Opel Corsa формуется из наполненного непрерывным стекловолокном на 30% найлона 6 (BASF Ultramid B3WG6 CR) компанией Heyco в Германии. BASF разработала новое патентованное программное обеспечение, которое преобразует данные об ориентированности волокна в детали, которые были спрогнозированы за счет моделирования заполнения формы, в те механические свойства, которые определяются структурным анализом конечных элементов. Отмеченное наградами выдувное формование
И награда за внешние детали кузова, и Гран При в этом году достались переднему и заднему бамперам для 2007 Jeep JK. Эти бамперы производятся выдувным формованием из специального TPO (Salflex 610MW RXF), а компаунд создается Salflex Polymers, подразделением компании ABC Group, Торонто, другое подразделение которой сформовало бамперы. Это структурные детали с неокрашенной поверхностью класса А с текстурой. Их выбрали вместо традиционной системы с корпусом и сотообразными гасителями энергии, изготовленными литьевым формованием, но у варианта с выдувным формованием все же остается стальной опорный компонент. Пластмассовая часть весит от 11 до 15 фунтов. Бамперы соответствуют европейским требованиям защиты пешеходов от ударного воздействия, они выдерживают 300-фунтовое испытание со ступенчатой нагрузкой, и, по имеющимся данным, также обладают исключительным качеством зерна для таких крупных деталей, изготовленных выдувным формованием. 
Полностью структурные изготовленные из PC/ABS выдувным формованием спинки сидений для седана 2007 Audi TT получили награду за безопасность.
Победителем в категории безопасности стала полностью структурная изготовленная выдувным формованием спинка сидения для седана 2007 Audi TT. Эти необычные отдельно стоящие сидения были сформованы Moellertech GmbH в Билефельде, Германия из PC/ABS Pulse 2200 BG компании Dow для Lear Corp. Деталь с ребрами заменяет стальную раму и листовой металл. В форме имеются выступы, которые создают углубления, увеличивающие жесткость.
Одним из самых интересных финалистов, хотя и не ставшим победителем, был изготовленный выдувным формованием пол багажника из наполненного тальком полипропилена с поверхностью из нескользящего ТРО, изготовленной заливкой. Эту деталь сформовала для 2006 Dodge Caliber SUV, а также Jeep Compass и Patriot, Lear Corp., Фремонт, Огайо. Двух или трехмиллиметровый лист из TPO с выпуклым зернистым рисунком предварительно нарезается и помешается в форму до экструзии и раздува заготовки позади листа. Лист подвергают специальной обработке, чтобы сделать его пористым так, чтобы исключить наличие воздуха между листом ТРО и полипропиленовой заготовкой, давая им надежно соединиться друг с другом без какого-либо связывающего вещества. У детали имеются внутренние ребра для жесткости так, чтобы она могла выдерживать нагрузку в 250 фунтов, а также открывающаяся петля для доступа к запасному колесу, которое находится под полом. Использование одноэтапной технологии выдувного формования с заливкой позволяет обходиться без коврика, для которого потребовались бы связывающее вещество и дополнительные технологические операции.
Мэттью Найтов, редактор
Источник: Plastics Technology
|
