當?shù)兔芏扔錾媳”诨c微發(fā)泡——淺談如何讓輕量化更進一步
近年來，關(guān)于汽車輕量化的話題再度熱起來，在倡導節(jié)能減排的大趨勢下，汽車輕量化正成為一股全球風潮。目前的輕量化技術(shù)，主要圍繞以下兩個方向：
1、在使用材料不變的情況下，對汽車結(jié)構(gòu)和材料的加工工藝進行優(yōu)化設(shè)計；
2、尋找能夠滿足使用要求的更輕的材料。
低密度PP、薄壁注塑PP和微發(fā)泡PP正是順應這兩個方向進行開發(fā)的。
“低密度PP”是指在聚丙烯體系中加入少量填充物，通過改性使其達到高填充聚丙烯的收縮率、力學及耐熱等性能，從而實現(xiàn)減重。下面以廣東圓融的低密度PP為例，介紹其在輕量化中的應用。
表1 圓融低密度PP減重實例物性
“薄壁化PP”是指高流動、高模量和高韌性的PP材料，俗稱“三高”材料。如果將低密度PP的力學性能提升至“三高”物性水平，并應用于薄壁化制件，這樣可將制件的輕量化更進一步。
低密度PP由于粉體填充少，粉體增強作用有限，使得普通的低密度PP難以應用于薄壁化制件。廣東圓融的低密度PP添加自制高剛低收縮母粒，通過原位成纖、控制結(jié)晶等關(guān)鍵技術(shù)使材料增韌時，能兼顧剛性和收縮率，從而使低密度PP也能擁有“三高”物性，同時具有與高填充相當?shù)氖湛s率。
目前越來越多主機廠在大力推動保險杠和門板等汽車主流制件的輕量化，低密度+薄壁化方案將大有用武之地，下圖是廣東圓融部分典型案例。 低密度+薄壁化方案可以使制件的減重幅度進一步擴大，成型周期進一步縮短。以上述低密度材料為例，某車型的保險杠，通過模具薄壁化實現(xiàn)減重14%，采用低密度材料可以減重8.5%（相對TD20），整體制件減重幅度可達20%以上，并且產(chǎn)品外觀（虎皮紋和縮痕等）明顯優(yōu)于普通的薄壁化PP。
表2 圓融低密度PP“三高”物性
“微發(fā)泡PP”是指以聚丙烯材料為基體，通過注塑工藝，在氣體內(nèi)壓的作用下，使制品中間層密布封閉微孔而兩側(cè)有著致密的表皮結(jié)構(gòu)，從而達到省料和減重的目的。
廣東圓融通過合理控制表層結(jié)晶速率、發(fā)泡量和發(fā)泡速率等關(guān)鍵參數(shù)，在不需要更改注塑設(shè)備和模具、不需要增加反壓裝置的情況下，即可實現(xiàn)制品減重6-10%，同時外觀良好、尺寸穩(wěn)定、物性保持率高。
表3 圓融微發(fā)泡PP物性衰減情況
微發(fā)泡門板截面圖和外觀情況
當微發(fā)泡PP的減重幅度在8%以內(nèi)，其力學性能的衰減可控制在10%左右（衰減的力學性能可以在配方設(shè)計時就預留出來），并可結(jié)合低密度方案對制件進一步減重，以達到理想的減重幅度。以下是手套箱內(nèi)襯的案例，結(jié)合低密度材料和微發(fā)泡方案可實現(xiàn)制件減重17%左右。
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