工程塑料現(xiàn)已普及運用在汽車、家居用品、建筑、玩具和保健儀器等消費物品上。知名的材料供貨商紛紛把握這一趨勢,結(jié)合工程塑料先進科技及優(yōu)良設(shè)計,把他們推陳出新的產(chǎn)品,帶給新一代的消費者。
面向汽車市場的解決方案
中國汽車及其零部件的年出口額從2003年的47億美元增加到2005年的150-200億美元,并預計在2010年將達到1000億美元。
隨著能源緊張局面的加劇,如何適應高速增長的巿場需求與積極推進工程塑料在汽車巿場的應用,是不同材料廠商一直追求的目標。最近,中國巿場與全球其他一些巿場一樣,對乘用車滿足燃油經(jīng)濟性以及環(huán)保的呼聲越來越高。
GE高新材料集團汽車塑料大中華區(qū)總經(jīng)理何萌和他的團隊敏銳地注意到了這點。為此,他們在中國提出了“ecomagination”倡議(即“綠色創(chuàng)想”新主張)。他們開始從材料應用方面試圖為那些愁眉不展的客戶們提供一些塑料解決方案。柔性Noryl樹脂就是這樣一個例子。這種材料不含重金屬元素,制成的產(chǎn)品耐彎曲,拉伸效果好,而且可以進行薄性化設(shè)計。因此,這種材料非常適合作為汽車電氣系統(tǒng)的線束使用。經(jīng)過專家計算,平均一輛車里會有1500米左右的電線,使用柔性Noryl樹脂之后,可以將總的線束規(guī)模減小25%,從而降低重量和體積,進而提高燃油效率,并實現(xiàn)環(huán)保的目的。
OPEL在新款的2005 OPEL Zafira緊湊型轎車車頂采用了GE的Lexan力顯SLX薄膜,與傳統(tǒng)的噴漆件相比,它擁有與車頂整體外觀相協(xié)調(diào)、極佳的光澤度,同時亦可避免釋放因使用常規(guī)油漆而產(chǎn)生的有害揮發(fā)性有機化合物(VOC)氣體,從而減輕對環(huán)境的負面影響。
Zafira的組合車頂是由Webasto公司開發(fā)及生產(chǎn),是使用聚氨酯LFI載體以及預成型Lexan SLX薄膜,由模內(nèi)注塑而成。這種多層結(jié)構(gòu)通過顏料灌注的方法上色,避免了使用底漆或油漆。與OPEL主張放棄的傳統(tǒng)噴涂系統(tǒng)相比,Lexan力顯SLX薄膜有助于減少VOC 的排放。VOC已被證實會對空氣質(zhì)量產(chǎn)生負面影響,并已在OPEL總部所在地——德國受到嚴格的管制。
除了幫助減少VOC的排放量外,使用輕質(zhì)SLX薄膜代替噴漆外飾件,還可促進更多節(jié)能機動車的生產(chǎn)。例如,用GE塑料集團生產(chǎn)的樹脂制成的包括Lexan SLX薄膜的車身面板,與采用噴漆金屬制成的類似組件相比,可減輕高達40%的重量。此外,由于它不使用水性油漆,所以有效節(jié)約水資源也是其另一個潛在的優(yōu)點。它具有極佳的氣候適應性、出色的防刮擦性以及耐化學侵蝕性,并且極其牢固,經(jīng)測試證明可以經(jīng)受長時間的戶外曝曬。GE還提供其它具有免油漆潛質(zhì)的革新性材料,包括可用于取代常規(guī)噴涂系統(tǒng)的Xenoy、Geloy和Valox樹脂。
“作為GE的最大特色,就是不斷提出新的理念和應用,來帶動不同行業(yè)的發(fā)展?!焙蚊日f。
Owens Corning是目前全球最大的玻璃纖維供應商,同時也是世界級的復合材料解決方案的提供者。公司復合材料應用開發(fā)經(jīng)理孔小寅介紹說,Owens Corning將推出用于汽車及家電行業(yè)的玻璃纖維及相關(guān)的增強材料,如用于增強PP和PA的長玻纖,用于SMC工藝的玻璃纖維及長玻纖增強PP/PA粒子和SMC片材。和傳統(tǒng)的金屬材料(鋼、鋁)及一些成本較高的工程塑料相比(PA、PC),這些復合材料具有輕質(zhì)、高強、高模量、耐化學性、高剛度、部件整體性高、低成本等特性。公司還將推廣用于汽車隔音降噪的SILENTEX,ACOUSTIMAX及VERSAMAT等產(chǎn)品,這些產(chǎn)品具有有效降低汽車噪音,提高汽車內(nèi)飾的質(zhì)量及檔次的功能。
面對目前全球性的能源、材料價格上漲,Owens Corning非常了解配件加工商及汽車生產(chǎn)商面臨的壓力。Owens Corning同樣注意到引進新材料來降低車身重量、減少操作及加工成本、降低油耗將減少外部因素對汽車用戶的影響,并認為新材料如復合材料、高性能工程塑料等的推廣應用將成為汽車生產(chǎn)加工的正面推動力,而汽車生產(chǎn)商使用新材料的決心和推動力度將是新材料推廣應用的主導。
孔小寅建議汽車零部件企業(yè)在選擇復合材料時應當考慮,所選擇的材料是不是確實具有性能、成本及工藝操作上的可行性;該材料在生產(chǎn)加工時,是不是可以得到性能優(yōu)越的部件或不降低傳統(tǒng)材料的性能;是不是可以比傳統(tǒng)材料更加節(jié)省,例如材料本身消耗量的節(jié)省,設(shè)備投入的節(jié)省,操作步驟及操作人員的節(jié)省,管理成本的節(jié)省,廢品率是不是更低,材料是不是有回收利用的可能等;所選擇的復合材料是不是能面對長期的外部因素的影響如能源、石油原材料的漲價,匯率的調(diào)整,政策法規(guī)的調(diào)整等等。
對國內(nèi)復合材料市場的發(fā)展前景,孔小寅認為,國內(nèi)復合材料的巿場將是廣闊的和長期增長的,這和中國的經(jīng)濟持續(xù)性發(fā)展密切相關(guān)。全球性的能源和材料價格上漲,將是汽車行業(yè)長期面對的問題,但這也給了復合材料更多的表現(xiàn)機會,傳統(tǒng)的金屬材料部件將會被更多的替代為工程塑料或復合材料。
體育場館青睞PC透明屋頂
在汽車之外,聚碳酸酯優(yōu)異的透明性、高的強度與韌性,優(yōu)異的耐老化性,使之成為許多大型建筑,如體育場館設(shè)施的首選材料。
1月9日,拜耳同天津華方幕墻裝飾工程有限公司簽訂國內(nèi)首個奧運項目合同——有關(guān)天津奧林匹克中心體育場啟用??寺【厶妓狨ノ菝嫦到y(tǒng)的簽字儀式。拜耳集團大中華區(qū)總裁兼拜耳材料科技大中華區(qū)總裁戴慕博士說:“我們深信拜耳材料科技的產(chǎn)品還將應用于其它各奧林匹克場地建設(shè)中?!?/p>
早前,中國西部最大的體育館重慶體育館屋頂采光采用了GE的聚碳酸酯LEXAN力顯THERMOCLEAR易潔板材。板材上所使用的專利防水涂層減少了板材的表面張力。從普通PC板材的66度接觸角到易潔板材的100度接觸角,這增加了水與板材接觸角,使水能在板材上凝聚成較大的水滴,沖走灰塵。體育館能夠容納6萬名觀眾,而覆蓋3.6萬平方米的易潔板材屋頂不受多變天氣的影響。
新型水表、浴室用具
日常用品與器具也是工程塑料應用的重要巿場之一,近期,英國切斯特菲爾德公司開發(fā)了一種不含任何運動部件的SmartMeter水表和水龍頭系列產(chǎn)品。這些產(chǎn)品采用了Ticona公司的聚甲醛工程塑料。
SmartMeter水表除可精確測定用水量外,亦可克服傳統(tǒng)型機械水表存在的弊端。該水表只包含兩個部件,Severn Trent希望能找到一種可通過一套模具制作水表外殼和流量室、并能在至少10年內(nèi)確保精確測量的材料。通過在SmartMeter水表設(shè)計和選材等方面與Ticona公司工程師密切合作,Severn Trent公司選用了Hostaform白色C2521共聚甲醛。這一高分子材料成功應用于飲用水領(lǐng)域已有40多年的歷史,具有良好的抗沖擊強度和耐疲勞性能,能承受水力沖擊。
這一新型水表的兩個部件采用雙焊系統(tǒng)通過熱板焊接工藝進行焊接,水表外殼和內(nèi)部流量室焊接一次性完成。這樣,不僅形成了加壓流量室,還可形成良好的水密性。由于采用了Ticona的Hostaform材料,SmartMeter水表能承受進入水表內(nèi)的細砂或粗砂磨蝕,能在-10℃~60℃的溫度范圍內(nèi)承受高達20巴的工作壓力。由于不含任何運動部件,SmartMeter水表克服了傳統(tǒng)型機械水表使用壽命短、磨損后計量不精確等弊端。
Severn Trent的工程主任Neil Furmidge表示:“實踐證明,Hostaform材料性能超群,能在持續(xù)壓力下適用于飲水用途,符合全球飲水標準。采用該材料,我們首次面向全球數(shù)百萬家庭用戶推出了成本低廉、具有固態(tài)用水計量優(yōu)勢的水表?!?/p>
現(xiàn)代浴室冷熱水混合龍頭要求設(shè)計新穎,功能性強,同時,還應具備承受侵蝕性清潔劑、酸性物和氯化物的能力。水龍頭廠商Grohe Water Technology的“F1”水龍頭系列產(chǎn)品內(nèi)部控制部件的生產(chǎn)也選用了Hostaform POM材料以滿足需求。設(shè)計精巧的內(nèi)部控制裝置設(shè)于錐形水龍頭外部。采用Hostaform材料,可精確控制水溫,確保冷熱水混合龍頭多年可靠運行。
此外,Hansgrohe AG也在其“Axor Citterio”淋浴噴頭生產(chǎn)中采用聚甲醛。該公司將Hostaform材料注塑成型為對水起引導作用的部件,同時,還包括密封面、咬接片、彈簧和固定件。通過高度功能整合,可減少部件數(shù)量,簡化組裝流程,從而降低生產(chǎn)成本。
Ticona亦成功研制了專用級Hostaform MR 130 ACS產(chǎn)品。作為一種工程聚合物,該產(chǎn)品提高了耐酸性能,能確保水龍頭多年無故障地使用。
除了上述優(yōu)勢之外,Hostaform材料還具有高剛度、高韌度、高硬度、表面防滑性能優(yōu)良等優(yōu)點,能承受高達100℃的工作溫度。同時,POM材料還易于加工,注塑時可精確形成十分精細的噴水槽。與許多金屬不同的是,這一聚甲醛材料在使用過程中不會出現(xiàn)腐蝕或結(jié)垢等不良現(xiàn)象。