ABS樹脂一直在汽車內(nèi)外飾零件生產(chǎn)中起著重要作用,因其具有優(yōu)異的機械性能和加工性能,在汽車行業(yè)的應(yīng)用也越來越廣泛。目前,ABS樹脂的發(fā)展趨勢正朝著高性能化、多功能化的專用樹脂方向發(fā)展,本文綜述了近年來專用ABS樹脂在汽車行業(yè)的應(yīng)用及其發(fā)展方向。
近年來,隨著我國汽車保有量的迅猛增長,我國ABS樹脂消費市場和應(yīng)用的重心正在逐步轉(zhuǎn)移,ABS樹脂在交通運輸領(lǐng)域有著極為廣泛的應(yīng)用,尤其是汽車內(nèi)外飾件制品成為了ABS樹脂新的消費亮點。眾所周知,ABS樹脂是聚丁二烯橡膠與單體乙烯和丙烯腈的接枝共聚物,擁有優(yōu)良的耐熱性、抗沖擊性、電鍍性、涂裝性、尺寸穩(wěn)定性及加工性能。ABS樹脂的發(fā)展趨勢正朝著高性能化、多功能化的專用樹脂方向發(fā)展,例如:耐熱ABS、耐候ABS、高抗沖ABS、高光澤ABS、啞光ABS以及抗靜電ABS等等;與此同時,ABS樹脂的合金化是ABS樹脂高性能化的另一個重要發(fā)展方向,如ABS/PC、ABS/PBT、ABS/PET、ABS/PA、ABS/PMMA等合金樹脂。
1 概述
ABS樹脂具有良好的機械性能和優(yōu)異的成型加工特性,在汽車行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。如汽車內(nèi)飾中的門板、儀表板、副儀表板、遮陽板,汽車外飾中的散熱格柵、后視鏡、車燈、牌照板等。ABS塑料在汽車產(chǎn)品上有著極其重要的地位,表1為2010年ABS樹脂在某A級汽車中用量的情況,該車總重量為1135Kg,其中ABS樹脂及其合金用量達到20kg。
表1 非金屬在某A級汽車中的用量
|
重量/KG |
占非金屬材料的比例/% |
塑料及其它非金屬 |
125 |
—— |
其中 PP樹脂 |
41 |
33 |
ABS樹脂及其合金 |
20 |
16 |
ABS樹脂后加工性能良好,適合進行涂裝,電鍍,水轉(zhuǎn)印,IMD(模內(nèi)轉(zhuǎn)?。┑榷渭庸?,可以提高汽車的美觀性和舒適性。汽車檔次越高,ABS樹脂及其合金材料的用量也越多。
對于ABS樹脂而言,其主要應(yīng)用在汽車內(nèi)飾、外飾、車燈等系統(tǒng),由于其工作環(huán)境和成型方法的差異,對ABS樹脂系能的要求也不盡相同,但總體來說,ABS樹脂耐熱性能、耐候性能及二次加工性能是非常重要的性能指標(biāo)。因此,針對汽車內(nèi)飾,外飾機車燈的不同應(yīng)用,開發(fā)了對應(yīng)的改性ABS品種和牌號,如耐熱ABS、低氣味ABS,電鍍ABS等。
2 耐熱ABS樹脂在汽車內(nèi)飾的應(yīng)用
汽車車內(nèi)是一個密閉的空間,在陽光直射下,汽車內(nèi)部的溫度上升很快,因此要求汽車內(nèi)飾材料具有較高的耐熱性能。針對汽車上不同的零件,各汽車主機廠都有相應(yīng)的耐熱要求,低的耐熱要求也要達到95℃。大眾汽車對汽車內(nèi)飾材料的耐熱要求如表2所示。
表2 大眾汽車對內(nèi)飾材料的耐熱的性能要求
ABS品級 |
使用標(biāo)準(zhǔn) |
耐熱要求 |
零件名稱 |
高抗沖,高流動ABS |
TL527 |
VICAT >95℃ |
座椅側(cè)面護板,門板拉手,出風(fēng)口電鍍裝飾圈等。 |
中等耐熱ABS |
TL527A |
VICAT >100 ℃ |
門板上裝,副儀表板,后視鏡,尾門拉手等。 |
高耐熱ABS |
TL527B |
VICAT >106 ℃ |
副儀表板,手套箱,儀表板裝飾條,輪轂蓋等 |
耐熱級ABS在汽車內(nèi)飾中應(yīng)用廣泛,針對不同內(nèi)飾零件的耐熱要求,國內(nèi)外原材料廠商都有生產(chǎn)不同級別的耐熱ABS,目前市場上常見的汽車內(nèi)飾用耐熱級ABS牌號如表3所示。
表3汽車廠企標(biāo)及耐熱級ABS的常見牌號
大眾汽車的標(biāo)準(zhǔn) |
錦湖日麗 |
英力士 |
巴斯夫 |
標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵點 耐熱要求 |
TL527 |
ABS730 |
LGA |
GP22 |
VICAT >95 ℃ |
TL527A |
ABSH2938 |
P2T/H605 |
HH106 |
VICAT >100℃ |
TL527B |
ABSHU600 |
H801/HH1891 |
HH112 |
VICAT >106℃ |
3、低氣味ABS樹脂在汽車內(nèi)飾的應(yīng)用
內(nèi)飾材料所含揮發(fā)氣體是新車味的主要來源,因此需要控制汽車內(nèi)飾件的氣體揮發(fā)量,即控制VOC和TVOC。所謂VOC(Volatile Organic Compounds),指的是車內(nèi)散發(fā)出的揮發(fā)性有機化合物,TVOC指的是各種被測量VOC的總稱。VOC常見的有、、乙、乙醛、甲醛、丙烯醛、、乙烯、十四碳烷、乙酯等,但對人體有較大影響的主要是、、甲醛和二等有害物質(zhì),當(dāng)其達到一定濃度時,駕乘人員長時間接觸會產(chǎn)生乏力乏力、頭痛、惡心等中毒癥狀。因此,內(nèi)飾材料要嚴(yán)格管控VOC含量。
4、低光澤ABS樹脂在汽車內(nèi)飾的應(yīng)用
通常,汽車內(nèi)飾件表面都要求低光澤,這有利于減少駕駛員的視覺疲勞,提高駕駛安全性。例如儀表板表面光澤度過高,會在擋風(fēng)玻璃上形成眩光和倒影,嚴(yán)重影響駕駛安全性。因此,ABS及其合金材料的低光澤化成為其重要發(fā)展方向。
目前常見的有低光澤ABS合金樹脂有PC/ABS和PA/ABS合金。PC/ABS合金低光澤材料耐熱高、尺寸穩(wěn)定性好、韌性高、耐候好,用于汽車儀表板面板、副儀表板等陽光間接照射的地方;PA/ABS 低光澤材料表面啞光效果佳,結(jié)合了PA和ABS樹脂的優(yōu)勢,具有優(yōu)異的耐化學(xué)品性、熱穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性、低溫沖擊性,同時結(jié)晶材料PA使得PA/ABS合金還具有良好的減震和吸聲性能[4]。低光澤ABS及其合金材料在汽車內(nèi)飾件的應(yīng)用,能夠有效的降低汽車內(nèi)飾件的生產(chǎn)成本,目前PC /ABS低光澤材料已經(jīng)在方向盤上下蓋、遮陽板、手套箱等零件上得到成功應(yīng)用;PA/ABS低光澤材料已經(jīng)應(yīng)用于控制面板、儀表盤罩、空調(diào)出風(fēng)口等。ABS低光澤材料不僅光澤低,而且相比涂裝具有更低的成本優(yōu)勢,將會越來越多的應(yīng)用于汽車內(nèi)飾產(chǎn)品。
5、吹塑級ABS樹脂在汽車外飾的應(yīng)用
塑料擾流板大部分由吹塑級ABS經(jīng)過吹塑成型、噴涂后制作而成。吹塑級ABS具有熔體強度高、延伸率大,以及橫向和縱向延伸平衡性好的優(yōu)點,能夠滿足大型工業(yè)中空吹塑制品的成型要求,廣泛應(yīng)用于汽車擾流板、側(cè)踏板、座椅等中空吹塑制品。
錦湖日麗公司推出用于汽車外飾的吹塑級ABS,如中耐熱、高沖擊ABS BM510,具有良好的加工性能,制品表面平整,可減少拋光等后續(xù)加工,降低生產(chǎn)成本。高耐熱ABS BM530,可以滿足大眾汽車和通用汽車等主機廠較高的耐熱試驗要求。同時,ABS BM530具有良好的延展性和抗沖擊平衡性,加工成型性好,翹曲變形小,制品的尺寸穩(wěn)定性好,有助于生產(chǎn)出壁厚更薄的產(chǎn)品。吹塑級PC/ABS合金耐熱等級更高,具有更好的力學(xué)性能。目前錦湖日麗與大眾汽車合作,開發(fā)了PC/ABS吹塑尾翼材料,其特點是耐熱更高,強度更大。該產(chǎn)品已經(jīng)成功應(yīng)用在朗逸1.4T運動款車型上。
6、電鍍級ABS樹脂在汽車內(nèi)外飾的應(yīng)用
電鍍級ABS樹脂廣泛應(yīng)用于汽車內(nèi)外飾上,如汽車徽標(biāo)、散熱格柵、后視鏡、排擋裝飾件、輪轂罩等等。與金屬相比,塑料電鍍制品不僅可以很好的實現(xiàn)金屬質(zhì)感,而且能大幅度降低制品重量,有效改善塑料外觀及裝飾性,大大提高設(shè)計自由度,同時改善其在電、熱、耐蝕等方面的性能。從近幾年汽車設(shè)計發(fā)展趨勢開看,相比非電鍍制件,電鍍產(chǎn)品更能彰顯汽車華麗的品質(zhì),所以大量應(yīng)用于車內(nèi)飾上。除了電鍍門把手,儀表板裝飾件也開始使用塑料電鍍產(chǎn)品如:電鍍出風(fēng)口裝飾圈,電鍍中央控制臺裝飾圈及門板上的裝飾條,甚至在后車燈上增加了電鍍“眉毛”。隨著中轎車追求豪華、美觀的形象,ABS電鍍制件將會越來越多的應(yīng)用在汽車內(nèi)外飾件上。
電鍍材料選擇要綜合考慮材料的加工性能、機械性能、成本、電鍍成本、電鍍難易程度以及尺寸精度等方面。ABS樹脂不僅具有優(yōu)良的綜合性能,易于加工成型,而且其獨特的化學(xué)結(jié)構(gòu)使材料表面易于刻蝕,形成較大的鍍層結(jié)合力,因此在電鍍件中廣泛應(yīng)用。大部分ABS樹脂都可以進行電鍍,但普通ABS樹脂電鍍良品率低,鍍層與基材結(jié)合力不能滿足汽車高低溫實驗要求,因此汽車內(nèi)外飾必須使用電鍍級ABS專用料。對于電鍍級ABS樹脂,首先丁二烯含量要高,一般應(yīng)控制橡膠相含量在18%~23%;其次橡膠相分散要好,增加錨固點的數(shù)量,提高鍍層的結(jié)合力;后還要求具有良好的成型性,減少制品內(nèi)應(yīng)力。
汽車用電鍍材料既要滿足汽車主機廠的材料標(biāo)準(zhǔn),制成零件后還需要滿足汽車零件的總成標(biāo)準(zhǔn),包括高低溫循環(huán)試驗、鍍層的剝離強度、鍍層的厚度等[6]。針對不同的電鍍制品,可使用不同牌號的電鍍級ABS。表4是常見的電鍍級ABS及其合金的應(yīng)用情況
表4 常用的電鍍級ABS及其合金的特點及應(yīng)用
材料種類 |
特點 |
主要應(yīng)用零件 |
常見牌號 |
電鍍級ABS |
電鍍效果優(yōu)異,良品率高 |
散熱格柵,尾門拉手等外飾零件 |
ABS710 PG298 MG37EP |
高耐熱電鍍級ABS |
高耐熱,電鍍效果良好 |
出風(fēng)口裝飾圈等內(nèi)飾零件 |
P2MC ABS730 |
電鍍級PC/ABS合金 |
抗沖擊性能好,高耐熱 |
散熱格柵,門把手等 |
HAC8244 T45PG MC1300 |