ОКРАСКА TPO ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ
Используемые для окраски автомобилей ТРО, окрашенные в металлик, дебютируют в качестве материала внешней отделки…
В следующем месяце состоится представление для промышленной реализации кромки колеса, изготовленного из ТРО с окраской в процессе формования красителем металлик с высокой глянцевостью при представлении нового пикапа компании Ford Motor Co 2008 F-250 Super Duty. Это первое транспортное средство компании Ford с использованием более низкозатратной и безопасной для окружающей среды альтернативы окрашенному краской ТРО. Это считается первым случаем в автомобильной промышленности, поскольку литьевое формование пластмасс с окраской металлик без линий спая всегда было постоянной проблемой для производителей автомобилей.
Стоившая трех лет упорного труда разработка является детищем совместных усилий компаний Ford, Solvay Engineered Polymers (с ее новой линией ТРО, окрашиваемых с получением глянца в процессе формования (MIC)), и поставщика Tier 1 Plastcoat, подразделения Decoma International, которая предоставила свой инструментарий инновационной конструкции. Ford планирует производить 80,000 таких машин, что даст, соответственно, 320,000 колесных кромок из ТРО с MIC.
По словам Ларона Мишеля Брауна, инженера-исследователя группы разработки технологии окрашивания класса А без использования краски отдела материалов и нанотехнологии Центра исследований и инноваций Ford, ожидается, что такая непосредственная замена окрашенной глянцевой детали из ТРО класса А позволит компании Ford сэкономить более $3 миллионов за период действия данной программы.
MIC TPO с высокой глянцевостью продемонстрировал, что он соответствует или превосходит требования Ford к эстетическим качествам поверхности, износостойкости, устойчивости к воздействию атмосферных явлений и способности подвергаться обработке. Благодаря таким преимуществам, как более низкие системные затраты, меньшие выбросы летучих органических веществ, более низкое энергопотребление, консолидация формовочного инструментария и простота утилизации для повторного использования, возможность замены новой краской рассматривается и для кромок колес других автомобилей Ford, а также для использования с другими деталями внешней отделки, такими как обшивка дверей и качающиеся рычаги.
Проблема внешнего вида
Три года тому назад Solvay запустила в производство свое семейство ТРО, устойчивых к образованию царапин и наружных повреждений, Indure, которое предназначено для производства окрашиваемых в процессе формования деталей внутренней отделки автомобилей с сильным блеском и без него, а также с зернистостью и без нее. Маркой, которую использовали для кромки колес, является X-76, ТРО с 35-MFR, который может похвастаться превосходной устойчивостью к образованию царапин, хорошим соотношением жесткости и ударопрочности, а также превосходной способностью подвергаться обработке. Материал заменил ТРО Dexflex D-160 компании Solvay, на который наносилась окраска.
Кромка колеса на новом классном пикапе 2008 F-250 Super Duper является первым случаем в отрасли замены ТРО с нанесением покраски ТРО с окрашиванием в процессе формования с получением металлика и высокой глянцевости.
Экономия затрат при использовании такой альтернативы краске (включая материалы, трудозатраты, а также упаковку/транспортировку) составит до $10 на автомобиль, несмотря на то, что новый TPO стоит значительно дороже, чем его предшественник. “При использовании MIC рабочий цикл не увеличивается”, - поясняет Браун. “С логистической точки зрения, мы экономим один день за счет исключения этапа окраски, для которой требуется время на подготовку, очистку и нанесение средств, улучшающих адгезию”.
Следует отметить, что TPO с МIC используется для оттеночного окрашивания двухтонных транспортных средств F-250, что очень облегчает процесс достижения гармонии цветов между окрашенным кузовом и отделкой, окрашенной при формовании. Одной из основных проблем при попытках заменить окрашивание была проблема достижения соответствия цветов и степени глянцевости системы класса А.
Митеш Шах, менеджер по развитию производства в коммерческих целях компании Solvay Engineered Polymers, отмечает наличие двух факторов, которые очень затрудняют подбор цветов системы MIC и системы нанесения краски при любом угле зрения. Одним из них является тот факт, что выбор красителя для MIC ограничен необходимой термостойкостью от 3500 до 4500 F для формования TPO по сравнению со 1800 to 2500 F для обычной технологии окраски. Вторым фактором является то, что краска дает очень тонкую пленку (от 60 до 80 микрон) при концентрациях красителя от 20% до 45%, в то время как система MIC имеет меньшие концентрации красителя (<2%), которые рассеяны в среде со значительно большей толщиной (от 2 до 3 мм).
По словам Брауна, в Ford определили уровни глянцевости 60° “B” как равные 86 для кромки колеса с технологией MIC, в то время как окрашенная поверхность класса А обычно имеет 20° глянец, равный 93. Если поместить кромку колеса рядом с окрашенным стальным щитком, то не будет отмечено никакой существенной разницы в глянцевости. “Прежде всего, это идеально подходит для двухцветных применений, но мы работаем совместно с Solvay над разработкой ТРО с окраской металлик и высокой глянцевостью для молдингов боковых частей кузова и элементов отделки”, - рассказывает Браун.
Шах добавляет, что внешний вид детали, окрашенной при формовании, является результатом соединения качества поверхности и материала, и используемого инструмента. При использовании соответствующих шлифовальных инструментов смола для MIC компании Solvay соответствует спецификации компании Ford WSS-M2P181-B об эксплуатационных характеристиках краски в рамках целевых значений системы управления качеством для внешних гибких подложек для всех цветов от светло-серебристого металлика до темных простых оттенков. Для программы 2008 F-250 партнеры разработали три цвета: золотой Pueblo Gold, темно-серый Dark Shadow Gray, а также серебристый металлик; в настоящее время для программы 2009 F-250 разрабатывается еще несколько цветов.
Дополнительным преимуществом использования MIC TPO является более надежное извлечение детали из формы, по сравнению с дефектами при нанесении краски на поверхность, возникающими из-за “апельсиновой корки”, ненадлежащей толщины пленки, а также влияния загрязняющих веществ.
Износостойкие и устойчивые к воздействию атмосферных явлений
Разработка новых материалов, таких как ТРО Indure X-76, существенно сократило разрыв между параметрами износостойкости поверхности при окрашивании и при использовании систем MIC. По словам Брауна, X-76 в действительности превосходит ТРО с нанесением краски в том, что касается устойчивости к образованию царапин и стружки, а также устойчивости к воздействию атмосферных явлений.
Для моделирования реальной износостойкости поверхности окрашенные краской и в процессе формования детали установили на автомобиль Ford , и помыли 60 раз на профессиональной установке. ТРО с MIC сохранил более 90% исходного блеска, и имел вполне приемлемый внешний вид.
Если поместить новую кромку колеса из MIC TPO с оттеночной окраской рядом со стальным щитком, невозможно заметить никакой разницы в глянцевости.
Устойчивость MIC TPO к воздействию УФ излучения была подтверждена с помощью сопоставления рабочих параметров краски и системы MIC в везерометре (приборе для испытания погодостойкости) Atlas Xenon Arc Weatherometer. Испытания проводились Solvay Engineered Polymers и Ford Central Labs в соответствии со стандартом SAE J1960. Как сообщает Браун, после 5500 часов изменение окраски ТРО с MIC было очень похожим на изменение окрашенного краской ТРО. Сейчас осуществляются долговременные испытания на открытом воздухе в штатах Аризона и Флорида.
Обработка и инструменты
Для того, чтобы создать деталь из ТРО с MIC с тем же внешним видом поверхности и блеском, что и у краски, потребовались инновационные инструменты и длительная разработка технологии. По словам Шаха, самой серьезной проблемой было устранение натеков и линий стыка с деталей, изготовленных с использованием MIC. Внешний вид линий стыка может меняться в зависимости от того, расстояния, на которое перемещается материал до того, как сойдутся вместе два фронта потоков. Это проблема обычно решается за счет конструкции литникового отверстия и размещения, а также подгонки параметров текучести подложки
Дин Комо, менеджер программы Plastcoat, отмечает, что команда конструкторов компании работала совместно с производителем установок из Торонто Accurate Mould для того, чтобы сконструировать инструмент с патентованной конструкцией литникового отверстия, специально приспособленного для ТРО с металликом. “Технологическое окно стандартное, различие заключается в том, как мы заполняем инструмент для осуществления управления потоком так, чтобы стружка металлика не ‘опрокидывалась’, и не создавала неравномерный металлический эффект”, - отмечает Комо.
Формование передних и задних кромок требует наличия двух инструментов с одним или двумя гнездами у каждого. Это, в основном, стандартные инструменты с высокой степенью гладкости поверхности со стороны гнезда. В каждой пресс-форме используется система горячеканальных литников от Synventive , которая предназначена для обеспечения возможности изменения цвета и уменьшения потребности в частых очистках установки. Распределительная система также стандартная от Synventive XP-T24VG-I со специальными приспособлениями для исключения глухих концов и уменьшения лобового сопротивления потока, чтобы ускорить изменение цвета.
Компания Ford и ее партнеры заявляют, что система ТРО с MIC имеет преимущество перед другими альтернативами нанесению красочного покрытия, такими, как пленки с окраской в процессе формования. В частности, система MIC позволяет изготавливать деталь в один этап, в то время как для систем окраски пленки в процессе формования нужно несколько этапов, что повышает вероятность создания лома и брака. Литьевое формование с нагнетанием позволяет утилизировать лом с MIC в ядерных частях новых деталей, снижая, тем самым, объем отходов практически до нуля.
Лилли Манолис Шерман, старший редактор
Источник: Plastics Technology