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非织造材料在汽车上的应用
发布者:产业用及无纺布展 | 发布日期:2020/12/29 15:37:05

 

  1 车用非织造材料市场大
  
  汽车工业是纤维材料的一个具有巨大潜力的市场,尽管在汽车所用的原材料中按重量计纤维材料仅占3%。如今在汽车中应用的基于非织造材料的零件已超过40种,从空气和油的过滤介质到内饰材料等,内饰非织造材料包括声、热绝缘材料,结构件以及装饰件。模压成型的非织造内饰件包括门内饰、行李舱盖板、车顶、车厢衬垫、座椅靠背等。
  
  1997年,生产一辆轿车平均仅需1平方米非织造材料,今天则需20平方米非织造材料(重15~20公斤),而且用量还在继续增加。汽车中不同应用部位占用非织造材料的比例(按面积计)分别为:吸音、隔音、隔震衬垫材料17%,地毯43%,车厢衬垫13%,发动机罩衬垫10%,座椅6%,车顶内饰6%,后舱盖板3%,车门内饰1%,其他1%。
  
  据大众汽车公司统计,仅高尔夫车型每天使用的汽车用纺织内饰材料就达10万~15万平方米(日产高尔夫汽车5000辆,每辆车用20~30平方米),其中多数为非织造材料,尚不包括如纤维增强塑料板基材、吸音材料等内含的非织造材料。在日本系列汽车中用非织造材料做车顶表面的装饰已非常普通,日本国内达到70%,在欧洲达到50%,在北美由于非织造材料优异的可成型性受到了广泛的关注,预测其市场亦将进一步扩大。
  
  2 主要车用非织造材料
  
  汽车用非织造材料所用的纤维包括聚酯纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维、碳纤维和天然纤维(如再生棉纤维、亚麻、大麻、黄麻和剑麻纤维等)。
  
  2.1 聚酯纤维
  
  2.1.1 PEN
  
  由于新型聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)纤维具有极其优异的物理机械性能和广泛的用途,引起了众多化纤制造厂商的浓厚兴趣,纷纷投资建设PEN纤维制造厂,并进行新产品的开发,如杜邦、帝人、东丽、东洋纺、伊斯曼、ICI(帝化)、赫司特等公司均处于领先地位。
  
  PEN纤维比PET纤维具有更多的优异性能,模量高,尺寸稳定性好,不变形,弹性足,刚性好,在产业用纺织品方面前景十分看好,目前主要用于:⑴汽车防冲撞充气安全袋。这种安全袋折叠后体积小、重量轻、强度高、阻燃性能好,由PEN纤维制织的织物可满足此要求;⑵轮胎的骨架材料。由于PEN纤维具有较大的回弹性和刚性,能够满足对橡胶骨架材料的耐高温性、抗疲劳性、抗冲击性、粘结性和抗蠕变性的要求,因而将成为替代钢丝、PA66、PET等的理想材料;
  
  日本的东洋纺与帝人公司合作,采用复合纺丝工艺和技术,已经开发出PEN/PET皮芯型复合纤维,它具有性能优异、成本低的特点,用于骨架材料轮胎帘子线时,与橡胶的粘结性非常好,也可用于制织汽车椅罩、安全保护带等。
  
  2.1.2 乙烯基酯树脂
  
  乙烯基酯树脂是采用环氧树脂与不饱和酸反应制成的,使其具有类似于环氧树脂的力学特性的同时,更具有不饱和树脂的工艺特性。由于环氧乙烯基酯树脂以其具有的足够的机械强度和刚度、耐热循环、耐腐蚀的独特性能,更好地满足了高品质FRP产品的要求。
  
  美国福特四轮驱动Aerostar横梁是采用FRP部件设计制造的。多功能车的前横梁/横向弹簧,这一体化构件虽小但结构复杂,且可承受高载荷,只需用螺栓将其固定在车上。由于结构强度、刚度、耐久性和悬挂等性能要求,所以采用的材料主要是玻璃纤维增强材料和乙烯基酯树脂,制造工艺为RTM。在六个装附件处和缓冲块安装处,由钢嵌入件增强以承受很高的压缩载荷。结构本身由聚氨酯泡沫芯材和变厚度的复合材料蒙皮组成。其他装附件处如低位悬臂梁处则采用玻璃纤维织物增强。除了转向架,减震器、低位控制臂和缓冲块外,横梁还在两个装附件处支撑横向片簧,此设计是基于路面坑洼冲击(3g)、急转弯(1g)、最大前轮加速和制动1g的组合作用。刚度和耐久性要求的依据是原有钢结构件。该构件重27kg,而同样的钢构件重33kg。
  
  目前,国内几家主要的汽车FRP部件生产商将我们的模具乙烯基酯树脂应用到FRP汽车部件的模具制作和制品上,有手糊模具、RTM模具、真空吸塑模具、聚氨酯发泡模具,他们的产品主要应用于亚奔、大众、依维柯、大宇、凯斯鲍尔等车型上。
  
  2.1.3 芳纶
  
  芳纶是一种高科技特种纤维,它具有优良的力学性能,稳定的化学性质和理想的机械性质。它的全称为“芳香族聚酰胺纤维”。芳纶在汽车上的应用量年增长率接近10%。摩擦材料是全球最大的芳纶市场,大多用在汽车的制动系统上。2002年摩擦材料消耗了芳纶总销售3.1万t中接近35%的份额。工业化国家中摩擦材料中使用芳纶的量占有很大的比率,而发展中国家在摩擦密封材料领域里应用芳纶还刚刚起步,但这些国家的汽车市场发展迅猛,同时又面临环境保护,要求开发无石棉摩擦材料。因此,从全球来看,芳纶的消费量将会有较大的增长。在这个过程中,充分利用芳纶边角料,既不浪费资源,又不污染环境,是一种具有良好发展前途的方法。