高分子材料在汽车轻量化方面的应用

一汽车轻量化 二聚烯烃弹性体 POE TPO 的应用 陶氏 三可再生资源材料的应用 杜邦 四泰科纳塑料在汽车工业上的应用 2011中国汽车用塑料及绿色发展高峰论坛 一汽车轻量化 动力系统和底盘 内饰 外饰 电子设备 安全 环境 涂料 特性聚合物 聚氨酯 催化剂 特性化学品 巴斯夫应用于汽车行业的产品 巴斯夫致力于汽车轻量化解决方案 低密度的轻质高性能材料 精益化结构设计 紧凑化的集成设计 减小部件体积 汽车轻量化的技术路线 0 2 4 6 8 10 密度ing cm3 钢铝镁聚酰胺 PA6 30 glassfiber 7 8 2 72 01 36 减重预估以塑料代替钢 制品重量降低潜力达50 以上以塑料代替铝 制品重量降低40 已经考虑为补偿材料刚性降低而采取的设计措施 典型塑料件壁厚设计 2 5mm 3 0mm 低密度工程塑料所带来的减重效应 座椅泡沫 顶棚 仪表板背泡 方向盘 地毯底层 35g l 22g l 50g l 320g l 110g l 40g l 30g l 60g l 400g l 150g l BASF 对比材料 减轻重量 但是决不牺牲性能 巴斯夫低密度聚氨酯泡沫产品 Fillingsimulation Fiberorientation StresssimulationmaterialmodelUltrasim Performanceevaluationbyfailurecriteria PartDesign DesignSpace TopologicalOptimizationUltrasim 巴斯夫Ultrasim 技术指导下的结构设计 载荷 N 150001000050000 0 10 20 30 40 50 位移 mm 实测的断裂载荷15 0 15 3kN 模拟计算出的断裂载荷15kN 精益化设计 减重效果的最大保证计算机模拟与实际结果非常吻合20000 紧凑型设计 利用塑料的高度设计自由度实现高度功能集成 紧凑化的集成设计帮助缩小部件体积 前端模块 概念设计 下保险杠加强筋 欧宝 油底壳 福特 发动机悬置 欧宝 变速箱支架 宝马 车身结构嵌件 标致 概念座椅 Smart 在线喷涂翼子板 戴姆勒 轻质结构利用塑料节省40 的重量 巴斯夫汽车轻量化的成功经验 3256g 1908g 614g 气门室罩盖 进气歧管 316g发动机悬置 油滤外壳 油底壳2297g 1910g扭力杆 587g发动机悬置 传统汽车动力总成中的金属部件 总重量10 8kg 气门室罩盖 进气歧管 发动机悬置 发动机悬置 油滤外壳 扭力杆 油底壳 如果替换成塑料件 可以减重3 2kg 减重幅度达到30 马达外壳 翼子板 安全气囊外壳 踏脚板 金属件 塑料件 在内外饰系统中也有很多潜在的金属替代减重可能性 优点 减重效果高达20 60 高强度 成型周期短耐候性好 隔音隔热保温 目标应用 座舱后搁架行李仓底板 备用轮胎盖板天窗 衣帽架 以蜂窝结构聚氨酯制造的轻质结构 30 lessweightthancomparablecars Artega跑车 全聚氨酯R RIM外饰 LFI 长纤维注射成型聚氨酯 43 车身外部件 车顶模块 Smartfortwo 后座盖 丰田 通用 前格栅 曼 牵引车引擎盖 Fendt JCB CASE 卡特彼勒 Same 可获得高亮表面 类似于Al的热膨胀性能高平面硬度 长纤维注射成型聚氨酯应用 明显减轻重量达30 以上 与SMC对比 ENGAGETM聚烯烃弹性体 POE 及其应用 ENGAGE XLT新一代TPO材料高效增韧剂 二聚烯烃弹性体 POE TPO 的应用 陶氏 DowElastomersENGAGETMPOE在汽车外部件上的应用 ENGAGETMPOE 硬质TPO应用于后车保险杠ENGAGETMPOE 硬质TPO应用于车身测擦条 脚踏板 ENGAGETMPOE 硬质TPO应用于车身前翼板ENGAGETMPOE 硬质TPO应用于前车保险杠 应用于车内支柱 ENGAGETMPOE 软质TPO应用于内部门板ENGAGETMPOE 软质TPO应用于控制台 ENGAGETMPOE 硬质 软质TPO应用于仪表板 表皮ENGAGETMPOE 硬质TPO应用于护膝垫板 DowElastomersENGAGETMPOE在汽车内部件上的应用ENGAGETMPOE 硬质TPO Trademarkof TheDowChemicalCompany Dow oranaffiliatedcompanyofDow 19 TPO材料的发展趋势 更轻 更薄 发泡 在相似韧性条件下强度更高 满足更薄部件的强度要求 表面美观度 减少虎皮纹 我们新一代TPO增韧剂的用武之地 Trademarkof TheDowChemicalCompany Dow oranaffiliatedcompanyofDow 21 DowElastomers新型增韧剂的实验与对比材料 C 700 35抗冲共聚聚丙烯 Jetfill 700C滑石粉 弹性体见下表 Irganox B 225主副抗氧剂混合抗冲改性弹性体 a 190oC 2 16kg b200oC 5kg Trademarkof TheDowChemicalCompany Dow oranaffiliatedcompanyofDow 22 DowElastomersTPO配方设计 CoperionZSK 25Mega挤出机 样品在相同条件下注塑 Trademarkof TheDowChemicalCompany Dow oranaffiliatedcompanyofDow 23 DowElastomersMechanicalProperties Typesofrubber XLT显示出更好的冲击性能和断裂伸长率 Performance性能 特种工程塑料 工程塑料 通用塑料 Amorphous Crystalline PCMPPO ABS SMAPMMA PS SAN PVC PP LDPE HDPE TPC ETPOMPAPETPBT Zytel RSHytrel RS DuPont RenewablySourced 杜邦可再生资源材料Zytel RSHTNSorona EP PIPEIPEEKPESPPSPARLCPPSUHTNPA66 杜邦生物基材工程塑料 三可再生资源材料的应用 杜邦 内饰织物 Sorona forcarpetsandmatsPTT聚酯纤维用于地毯和垫子 Sorona EPPTTpolyesterformoldedpartsPTT聚酯用于注塑件 Cerenol forpolyurethanepartsBioFuels 生物燃油 Hytrel RSthermoplasticelastomerforinjectionandExtrusion热塑性弹性体用于注塑和挤出件Zytel RSpolyamidesforinjectionandExtrusion长链聚酰胺可用于注塑和挤出件 Sorona EP 丰田出风口样件 已商业化成本优势 免喷涂Sorona 样件取代玻纤增强PBT用于前面板出风口处自由设计 Sorona 机械性能比PBT强选择Sorona材料的原因Sorona 2045G 45 玻纤增强料 同时具有优异的机械性能和 表观 45 glassfilledSorona EPSorona 2045G Sorona 产品生命周期分析Sorona 与尼龙6生命周期分析结果比较 按ISO标准 含37 可再生资源成分 减少63 温室气体排放 减少30 能量消耗及减少21 水消耗 主要ISO14000 系列文件 ISO 14040ISO 14044ISO 14047ISO 14042ISO 14048ISO 14049 Environmentalmanagement Lifecycleassessment PrinciplesandframeworkEnvironmentalmanagement Lifecycleassessment RequirementsandguidelinesEnvironmentalmanagement Lifecycleimpactassessment ExamplesofapplicationofEnvironmentalmanagement Lifecycleassessment DatadocumentationformatEnvironmentalmanagement Lifecycleassessment ExamplesofapplicationofISO 14041togoalandscopedefinitionandinventoryanalysisHolisticApproach Evaluatetheimpactofallupstreamanddownstreamproductsandprocesses 评估涉及所有上游和下游产品及加工过程Thirdpartycertified 第三方认证 Sorona 纤维商业化应用例子 丰田汽车 小型豪华版用车 60 织物使用杜邦Sorona纤维 headliner头枕 sunvisor遮阳板 otherfabriccoveredsurfaces 其它纤维覆盖物 floormats AlsoonPrius 脚垫 Prius中也同样使用Sorona织物 Zytel RS长链尼龙 由蓖麻油中提炼的癸二酸制成PA610 60 来源于生物基材 和PA1010 100 来源于生物基材 可应用于单丝 消费产品 运动产品 手持通讯设 备 汽车等领域 散热器末端水箱罩盖 水室 高性能聚酰胺具有高柔性 韧性 热性能和超强耐化学品性能继耐水解性能 与PA11 PA12相比 具有相当或更低的成本燃油管路 冷冻液管路 气刹管 油管连接头 renewablecontent Hytrel RS热塑性弹性体与常规Hytrel 具有相同性能 100 在Hytrel RS产品中 其软段部分石油基来源的聚醚由生物基材的聚醚替代706050403020 30 40 50 60 70 shoreDhardness可再生成分含量与Hytrel 硬度成反比 优异的弹性和低温柔韧性 有益的饶曲疲劳性 优良的耐化学性和耐油性 高撕裂强度 韧性 回弹性和抗冲性 应用于运动产品 家具和消费品中 安全气囊盖 CVJboot Hytrel RS可能应用性能与常规Hytrel TPE相同其他热塑性弹 性体需要柔软触感的应用 安全气囊盖进气管 Overmoldedparts 门锁 软管和管材 真空软管 等速万向节防尘罩空气制动软管 TiconaDeliversAutomotiveSolutions四泰科纳塑料在汽车工业的应用 AutoElectricalSystems车载电子系统 Polyester PPS LCP POM UnderBodyCovers底盘盖 LFRT Polyester Airbag安全气囊 Polyester SafetySystems安全系统 POM Polyester LCP LFRT UndertheHoodApplications发动机部件 PPS Polyester LCP POM LFRT InstrumentPanel仪表盘 LFRT FrontEndModule前端模块 LFRT Polyester WindowWinders门窗升降系统 POM Polyester LFRT DoorModule门模块 POM LFRT Polyester BatteryTray电池支架 LFRT Polyester SunRoofSystems天窗系统 POM Polyester PPS LFRT SeatingSystems座椅系统 POM Polyester LFRT FuelSystems油路系统 POM PPS DoorLockSystems门锁系统 POM Polyester SpeakerGrills音响格 POM Mirrors后视镜 POM Polyester LFRT WiperSystems雨刷系统 POM Polyester LFRT PowerDistributionBox传动系统 LFRT Polyester ExampleofWeightandFuelReduction DoorModule减重及减少燃料消耗案例 门模块 Steel Celstran PP 8kgpervehicleweightreductionand 4 lowerfuelconsumption每辆车减重8公斤 能耗减少4 Chargeairduct hotside Fortron1115L0净气管 Suitableupto230 C 恒温在230 C Weightreductionof approx 30 comparedtoaluminium 比铝减重30 Dieselengines 柴油引擎 O