В даний час по всьому світу їздить близько 800 мільйонів автомобілів. Якщо інтерес до автомобілів не зміниться, їх кількість буде продовжувати зростати, і в 2030 році кількість автомобілів у всьому світі може сягнути двох мільярдів - незалежно від того, чи працюють вони на той час від бензинового двигуна чи зовсім іншого.
Застосування пластмас у автомобілях представляє величезний ринок збуту. В даний час пластмаси та їх композити досягають зростаючої міцності, хімічної та термічної стійкості, а також стійкості до сонячного світла. Пластмаси в тих частинах автомобіля, де вони можуть загрожувати пасажирам автомобіля внаслідок аварії, є негерметичними. Додаються пластмаси, які затримують горіння або самозатухають.
Заміна металу
У сучасних автомобілях є багато прикладів, коли замість металів у будівництві використовують пластмаси. Пластикові бампери можуть бути на 10,4 кг легшими за аналогічні металеві вироби; при використанні пластику в двигуні зменшується його вага на 4,2 кг, легкий алюмінієвий впускний колектор важить 3 кг, тоді як, якщо він виготовлений з поліаміду, він важить до половини менше. Вага пластикового композитного паливного бака може бути на 5 кг нижче, ніж у випадку з баком, виготовленим із звичайних металевих матеріалів.
Ці цифри показують, що використання пластмас для зменшення ваги транспортних засобів може при переробці також допомогти вирішити екологічні проблеми, пов'язані з утилізацією вживаних автомобілів.
В автомобільній промисловості наближається час, який може здійснити революцію у використанні будівельних матеріалів, особливо переробних пластмас. На додаток до екологічних аспектів, основною метою галузі є зменшення ваги автомобіля при одночасному зменшенні споживання палива, а також викидів. Після закінчення терміну експлуатації автомобілів великі пластикові деталі можна вийняти та переробити. Непридатні для використання пластмаси можна спалювати на спеціалізованих сміттєспалювальних заводах, оскільки на відміну від металів вони багаті енергією, як вугілля чи нафта. Пластмаси також можуть бути використані у виробництві високонавантажених деталей безпеки, таких як масляні піддони, моторні ложі та конструкційні деталі бампера. Згідно з розрахунками BASF, зменшення ваги автомобіля на сто кілограмів зменшить витрату палива на 0,4 літра на сто кілометрів. Зараз із пластику виготовляють весь салон автомобілів, наприклад, панелі приладів, сидіння та обробку салону. Виробники пластмас прогнозують, що ці матеріали поступово замінять металеві панелі корпусу. Дизайнери пластмас надають більше свободи дизайну, проектуючи автомобілі, оскільки їх легше формувати, ніж метали, і дозволяють виготовляти кузова складних форм, яких неможливо досягти за допомогою металевих матеріалів.
Пластмаса - матеріал з майбутнім
Переробка пластмас вимагає менших витрат. Їх можна обробляти вже при температурі від 200 до
300 o C, тоді як алюміній вимагає температури плавлення більше 650 o C, а сталь має подвійну температуру плавлення. Таким чином, використання пластику економить енергетичні витрати на виробництві, а також економить енергію при експлуатації автомобіля завдяки тому, що пластмаси легші за метали.
Однак пластмаси не можуть замінити всі існуючі металеві деталі, особливо тому, що вони не мають необхідної міцності або жаростійкості, як метали. Важко уявити, що пластмаси будуть використовуватися для виготовлення колінчастого валу або осей, що мають надзвичайно механічні напруги, для виробництва яких потрібно використовувати дуже міцні металеві матеріали. Також автомобільні двигуни не виготовляються з пластмас, відповідно. ті частини, в яких відбувається згоряння палива та частини, пов’язані із застосуванням каталізатора, в якому забруднюючі речовини видаляються з відпрацьованих газів під впливом високих температур. Однак пластмаси можна використовувати в більшості автомобільних комплектуючих.
Пластмаси та їх композити надають величезний потенціал для зменшення ваги в автомобільних цілях. Волокнисті пластикові композити зазвичай на 25 - 35 відсотків легші, ніж ті ж сталеві деталі. Зменшення експлуатаційної ваги транспортних засобів є важливим кроком на шляху до зменшення викидів вуглекислого газу. Внутрішнє обладнання автомобілів світових виробників також включає сидіння, повністю виготовлені з пластику. Наприклад, сидіння на Opel Insignia OPC розроблені виключно з пластмас. Ці сидіння, які не мають сталевого каркаса, виготовлені з двох видів пластику - нейлону (поліаміду) та пінопласту ПП (поліпропілену).
Іншим прикладом використання полімерних композитів у будівництві автомобілів є Bugatti Veyron 16.4 Grand Sport, який досягає максимальної швидкості до 407 км/год завдяки своїй невеликій вазі з великою часткою пластикових композитів. З пластмас полікарбонат (ПК) використовується для виробництва автомобільного скла, лобові скла виготовляються з оргскла (ПММА). Поліфеніленоксид (PPS) використовується для виробництва деталей, що піддаються термічному напруженню, в трубах автомобільного двигуна. Поліамід, армований скловолокном, використовується як матеріал для виготовлення впускних колекторів в автомобілях. Поперечні прогони автомобілів Volkswagen також виготовляються із заповнених скловолокном поліамідів, що зменшує їх вагу на 50 відсотків порівняно з еквівалентними алюмінієвими виробами.
Прикладом автомобіля, майже повністю виготовленого з полімерних композитів, є модифікований Хаманом Cayenne Turbo. Звичайний Cayenne Turbo має максимальну потужність 500 кінських сил, але версія Hamann на 50 кінських сил сильніша. Крутний момент цього автомобіля становить 700 Нм. Cayenne Turbo придбав новий передній бампер, який повністю виготовлений з вуглецевих полімерних композитів.
Завдяки зменшенню ваги цього автомобіля також збільшилась питома потужність двигуна, що дозволяє досягти максимальної швидкості автомобіля до 300 км/год.
ТЕКСТ Ігор Новак, Інститут полімерів SAS, ФОТО редакційний архів