在日本举办的“人与车科技展2014”上,各汽车公司开发的最新技术齐聚一堂,获得汽车行业技术人员的密切关注。以下是新材料、新接合技术领域的最新动向。
新材料
日本聚丙烯公司开发出用于汽车外板的聚丙烯 尺寸变化堪比铝合金
日本聚丙烯株式会社展出了新开发的线性膨胀系数与铝合金相当的聚丙烯(PP)材料“WELNEX/GF”,主要面向翼子板等汽车外板用途。
WELNEX是以茂金属为催化剂制造的新型聚丙烯。其特点是具备弹性材料那样的柔软性。过去主要面向汽车内饰开拓用途,已有采用先例。使用茂金属催化剂制造的聚丙烯还具有线性膨胀系数低的特点,该公司利用这一特点,开发出了适合外板用途的WELNEX/GF。但因为耐热性差,目前还无法支持线上喷涂。
汉高日本发布FRP用新基体树脂 展示采用新材料制成的成型品
德国汉高(Henkel)的日本法人汉高日本公司展出了使用新型聚氨酯类基体树脂“Loctite MAX3”制作的碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)的成型品(汽车的车顶材料)。与目前常用的环氧树脂相比,成型时间更短。
新型树脂的耐热性指标——玻璃化温度达到了与环氧树脂相同的125℃。机械特性中,延展率和韧性超过环氧树脂,拉伸弹性模量和拉伸强度与环氧树脂相同。而且,这种材料在高温下的粘度低,在RTM(Resin TransferMolding)工艺的注塑工序中更容易渗入强化纤维。树脂本身的硬化时间也比较短,从注入成型模具到脱模的时间(脱模时间)可以缩短到环氧树脂的1/5左右。使用高压RTM工艺制作此次展示的CFRP车顶材料所需的脱模时间为5.5分钟。
东海橡胶工业开发出具有行人保护功能的聚氨酯发动机罩
东海橡胶工业开发出了具有行人保护功能的发动机罩。这种发动机罩使用柔软且具有缓冲性的聚氨酯一体成型,能够减弱发生事故时对头部的冲击。现行的发动机罩使用聚酰胺类树脂成型,背面(下侧)贴有用来隔音的聚氨酯构件。
当汽车正面撞击行人时,在保险杠的撞击下,行人会双腿离地,头部撞在汽车的前发动机罩上。此时,前发动机罩会发生变形,使行人的头部撞到其下方的发动机。而新发动机罩提高了冲击吸收性,在这种情况下,行人头部受到的冲击可较现行发动机罩降低35%。该发动机罩对车辆外观等设计没有限制,效果等同于在发动机罩与发动机之间设置较大间隙的方法。
三井化学展出几分钟即可成型的CFRP 可形成毂和肋
三井化学与日本触媒的合资公司Japan Composite展出了一项开发完成的技术——可在几分钟内成型的CFRP材料“Polymarl MAT CZ”。这种材料的比强度大于铝合金,与镁合金相当。采用SMC(Sheet Molding Compound)成型法,首先让切割成几十mm~100mm左右的碳纤维浸泡热固性树脂,然后在使用模具进行加热的同时压缩成型。碳纤维不进行编织。成型时间约为4分钟,而过去的RTM成型法,也就是在封闭模具后浸泡树脂的方法需要160分钟,新方法大大缩短了成型时间。而且,新材料成型时的流动性非常好,能够流入模具的细节部分,形成毂(boss)和肋(rib)。
新接合技术
大成PLAS试制仪表板加固部件 宣传金属树脂接合技术
大成PLAS利用对金属实施自主表面处理,使之与树脂牢固接合的“NMT”技术,试制了仪表板加固用部件并进行了展示。该部件是在铝合金管(横管)上接合了树脂支架。今后,该公司将请汽车厂商对接合品质进行评估。该部件的主要作用是让金属管承受仪表板左右受到的压力,与用来安装气囊的树脂部件实现了一体化。
三井化学开发密封垫圈用液态烯烃橡胶 可与金属一体成型
三井化学展示了正在面向电气电子零部件密封材料和燃料电池密封垫圈等用途开发的液态烯烃橡胶(三元乙丙橡胶)。与现行的液体硅胶相比,这种橡胶的透湿性仅为其1/30,而且耐酸碱性强。另外,与通常的乙丙橡胶相比,成型(交联)时间更短。
这种橡胶在液态下涂布,通过加热至高温发生交联反应来固化。可与金属一体成型,使用通过“NMT”(大成PLAS)处理的金属进行试验时,试片的接合部分实现了高达1MPa的剪切强度,足以满足需要,在拉伸试验中,直至烯烃橡胶断裂,接合部分仍未剥离。这可能是因为橡胶在成型前的流动性高,充分进入了NMT处理在金属面上形成的细微凹凸中。与金属一体成型时,需要另外准备交联剂和催化剂,在成型之前进行混合,注入保持170℃高温的模具。交联反应只需约15秒即可完成。