В последнее время резко расширилось применение пластмасс в автомобильных топливных системах. На самом деле, сегодня около 92% всех топливных баков в Европе и 74% в Северной Америке производятся из пластмасс.

В основном это многослойные структуры из полиэтилена высокой плотности (HDPE). Об этом сообщает The ITB Group, компания, занимающаяся рыночными исследованиями и расположенная в городе Нови, штат Мичиган, США. Тем не менее, экспансия пластмасс в область трубопроводов, переносящих топливо к компонентам двигателя и от них, идет медленнее.

Причиной замедленного роста является озабоченность автопроизводителей насчет способности пластмассовых топливных трубопроводов соответствовать строгим стандартам по выбросам в атмосферу, а также выдерживать электростатические разряды (ESD), которые могут стать причиной воспламенения топлива. Автопроизводителям также необходимо быть уверенными в том, что изготовленные из пластмасс топливные трубопроводы могут выдерживать удары при низких зимних температурах, а также противостоять ухудшению свойств, которое происходит вследствие воздействия спиртовых видов топлива. Однако производители полимеров и крупнейшие автопроизводители разработали новые материалы и конструкции для топливных трубопроводов, которые, по их заявлениям, способны справиться с этими проблемами.

 Главные преимущества
В сравнении с существующими резиновыми и стальными топливными трубопроводами, пластмассовые топливные трубопроводы обладают более низкими весом, ценой и проницаемостью. Они также доступны во многих цветовых вариантах, что облегчает установку, отслеживание и объединение топливоподачи.

Самым распространенным полимером в области пластмассовых топливных трубопроводов является нейлон, который часто совмещают во многослойных структурах с барьерными полимерами из фторполимера. Также с нейлоном во многослойных структурах совмещают другой слабопроницаемый материал – полибутиленнафталат (PBN). Помимо этого, в качестве материалов для топливных трубопроводов продвигаются алифатические поликетоны. Некоторые составы для топливных трубопроводов на основе нейлона включают в себя небольшое количество углеродных нанотрубок, которые улучшают их способность противостоять электростатическим разрядам, не затрагивая их физические свойства.

 Поддержание выбросов на низком уровне
Соответствие все более строгим экологическим требованиям – самая большая проблема, стоящая перед разработчиками пластмассовых топливных трубопроводов и других пластмассовых топливных компонентов, например баков, насосов, систем улавливания паров, фильтровых труб и направляющих-распределителей для топлива. Наибольшую обеспокоенность мировой автомобильной промышленности вызывают требования штата Калифорния в США, в котором ограничивается количество углеводородов, которые могут выбросить в атмосферу автомобильные топливные системы. К ним относятся стандарты ZEV (транспортное средство с нулевым уровнем выбросов), PZEV (транспортное средство с частично нулевым уровнем выбросов) и CARB (Комиссия штата Калифорния по атмосферным ресурсам) LEV (транспортное средство с низким уровнем выбросов) II. Некоторые из этих правил уже вступили в силу; другие будут введены в действие в течение следующих нескольких лет. Поскольку Калифорния традиционно задает темп в области разработки требований, защищающих воздух от загрязнения, для остальной части США и всего мира, большинство мировых автопроизводителей стараются соответствовать требованиям этого штата.

 Ослабление проницаемости
Для того, чтобы соответствовать новым стандартам качества воздуха, производители пластмассовых топливных трубопроводов разработали структуры, которые уменьшают проникновение пара через стенки трубопроводов. Например, Atofina Chemicals, Inc. разработала трубопроводы, изготовленные из принадлежащей ей линии Rilsan, состоящей из полиамидов (нейлон) 11 и 12. Их барьерные свойства были усилены путем экструзии совместно с покрытием Kynar из PVDF (поливинилидендифторида). Слои скрепляются при помощи адгезивной смолы.

Системы из многослойных топливных трубопроводов от компании Аtofina включают в себя внешний слой из полиамида 11 или 12 серии Rilsan®, совмещенного с барьерным слоем из покрытия Kynar®; Adheflon® используется в качестве скрепляющей смолы. Состав спроектирован для обеспечения долговечной адгезии без риска расслоения, а также чрезвычайно низкого уровня проницаемости спиртовыми видами топлива.

По данным компании Atofina, данная многослойная структура обладает устойчивостью к различным видам топлива и химикатов, более низкой проницаемостью в сравнении с каучуком, более низким весом и большей устойчивостью к коррозии, чем сталь, а также «отличной» устойчивостью к воздействию низких температур. Также она характеризуется простым процессом сборки.

Рисунок 1: Системы из многослойных топливных трубопроводов от компании Аtofina.

Одной из последних разработок Atofina является новый проводящий сорт полимерного полиамида 12 серии Rilsan, предназначенный для однослойных и многослойных автомобильных топливных трубопроводов. По заявлениям представителей Atofina продукт обладает такими выдающимися свойствами, как поверхностное удельное сопротивление ниже 105 Ом, что входит в пределы требований по электропроводности стандарта 2260 Общества инженеров автомобильной промышленности (SAE). Помимо этого продукт выдерживает удары при температурах до -40°C. Новый сорт, появившийся ранее в этом году, представляет собой дублированный Rilsan M-ASEAN Black P212 CTL.
Тем временем, корпорация Dana Corp., город Толедо, штат Огайо, США, в декабре прошлого года объявила о намерении начать производство новых систем топливных трубопроводов из многослойной пластмассы для автомобилей в Европе, Северной и Южной Америке. Пятислойные трубопроводы включают в себя средний слой из PBN, два адгезивных слоя, а также внешний и внутренний слои из нейлона 12. По данным корпорации Dana, материалы на основе PBN обладают более низкой проницаемостью, ценой и весом в сравнении с многослойными топливными трубопроводами из нейлона/фторполимера. Представители Dana отмечают, что многие автопроизводители начинают использовать многослойные трубопроводы из PBN для соответствия требованиям PZEV от 2006 года, особенно в топливных баках и системах подачи топлива.

 Устранение адгезивного слоя
Две японские компании, Ube Industries, Ltd. и Asahi Glass, объединили свои усилия для того, чтобы создать материал для топливных трубопроводов, состоящий из нейлона 12 (от Ube) и барьерного полимера под названием этилен-тетрафторэтилен (ETFE), который производит Asahi. Партнеры заявляют, что два слоя в их полимерной системе под товарным знаком Sunbesta прочно скрепляются между собой, и при этом нет необходимости использовать адгезивные слои, которые могут испортиться со временем и стать причиной расслоения. По их отчетам, слои в этом материале не разъединяются даже после нахождения в спиртовом топливе в течение 1000 часов. Как отмечают разработчики, к другим свойствам новой системы относятся «слабая» проницаемость топливом или парообразовании, а также «отличная» технологическая обрабатываемость и химическая инертность. Заявляется, что новая система для топливных трубопроводов будет соответствовать нормам LEV II. Оба разработчика заявили о намерении продвигать новый ламинат в Европе, Северной Америке и Японии.

В то же время, один из автопроизводителей, Sanoh Industrial Co., Ltd., Ибараки, Япония, вывел на рынок трехслойный ламинат для топливных трубопроводов, содержащий полиамид и ETFE в качестве активных материалов. Компания не раскрыла подробные данные о системе, но заявляет, что она поставляется в Северную Америку для того, что помочь заказчикам соответствовать нормам LEV II. Доступны проводящие и непроводящие варианты этих труб.

Рисунок 2: Ассортимент компании Sanoh отображает сегодняшнее разнообразие конфигураций для пластмассовых топливных трубопроводов.

 Монослойные структуры
Не все слабопроницаемые материалы для топливных трубопроводов являются многослойными. Компания DuPont продвигает на рынок линию продуктов, известных как аморфный нейлон Selar RB. Представители компании заявляют, что эти полимеры можно смешать с полиэтиленом для того, чтобы изготовить монослойные топливные баки, топливные трубопроводы, наливные горловины и корпуса фильтров, соответствующие требованиям по выбросам LEV II.

Тем временем, SRI International, компания, занимающаяся исследованиями и разработкой технологий и расположенная в городе Менло Парк, штат Калифорния, предлагает для лицензирования высокопроизводительный алифатический поликетон под товарным знаком Carilon. Заявляется, что данный продукт сочетает в себе хорошую химическую инертность и низкую проницаемость, одновременно обладая очень высокой ударопрочностью и способностью работать при высоких температурах. Технология производства этого полимера была предоставлена компании SRI ее разработчиком – Shell Oil Co. Компания SRI продвигает материалы серии Carilon в автомобильном секторе отрасли топливных трубопроводов, соединителей, компонентов топливных насосов, топливных баков, фильтров, топливных магистралей высокого давления и всасывающих коллекторов.

Также появляются новые способы, позволяющие улучшить способность топливных трубопроводов противостоять электростатическим разрядам. Обычно, для придания топливным трубопроводам токорассеивающей функции, в состав полимера добавляют графитовые волокна. Однако, это может ухудшить свойства полимера, особенно его ударопрочность. Новый подход состоит в том, чтобы придать проводимость полимерам для топливных трубопроводов при помощи микроскопических частиц, называемых углеродными нанотрубками. Один из поставщиков этих углеродных добавок – Hyperion Catalysis, фирма, расположенная в городе Кембридж штата Массачусетс – предлагает маточную смесь нейлона 12, в составе которой нанотрубки составляют всего лишь 2-3%. По заявлениям компании Hyperion, на этих уровнях добавки ослабляют электростатические свойства полимера до безопасных пределов, но не затрагивают его физические свойства.

Автор:

Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков
Тел.: (495) 918-13-12, (495) 911-58-70
E-mail: mail@akpr.ru
WWW: www.akpr.ru