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汽車內外飾材料的選取、應用和未來,你了解嗎?

發布時間:

2022-11-11 15:12

隨著中國汽車行業地位在全球的迅速提升,人們對于汽車產品性能的綜合評估能力得到加強,對于汽車造型、結構的要求更加嚴格。其中汽車內外飾產品不僅僅是一個元素,更是一個產品亮點。要想滿足使用者對汽車舒適性和環保性的要求,除了非凡的整體結構設計之外,汽車內外飾材料的選用也是關鍵。

汽車內外飾材料的選用成為汽車工業重要的課題

車用塑料有很多以往傳統材料沒有的優點,主要表現在重量輕、有良好的外觀裝飾效果、有多種實際應用功能、有良好的理化性能、容易加工成型、節約能源,可持續利用等各方面。

在汽車外裝件上的應用是為了以塑代鋼,減輕汽車自重。主要應用包括:保險杠、擋泥板、車輪罩、散熱器格柵、擾流板等。

在汽車內裝件上的應用是為了安全、環保和舒適。主要應用包括:儀表板、車門內板、副儀表板、雜物箱、座椅后護板等。

結構件和功能件主要采用高強度的工程塑料,主要應用包括:油箱、散熱器水室、空濾器殼體、風扇葉片等。

汽車輕量化的主要途徑主要在生產制造上采用輕質材料、創新加工工藝和優化汽車結構。輕質材料的應用研究表明:采用多材料結構不僅能減輕汽車重量,還能改善其性能。

塑料由于具有密度小、耐腐蝕、隔音隔熱等特性,汽車上應用比較多車門外板、擋泥板、座椅支架、手柄、車身內外飾等。采用廢舊塑料為原料,車身不用油漆,不僅循環利用材料而且減輕了汽車重量。實現以塑代鋼,如門內板實現塑料模塊化。在滿足要求的條件下優先選擇用密度更低的材料。利用微發泡技術,進一步降低材質的密度,開發高流動、高剛性的材料降低產品壁厚。

汽車內飾材料的選用有哪些標準?

汽車內飾材料的選用, 除了整體的美觀大方之外,最主要的就是選擇低 VOC 散發的材料,避免這種"隱形殺手"的存在,塑料件舒適安全、低 VOC。

2015 年國務院發布的《中國制造 2025》中已明確將碳纖維及其復合材料汽車零部件技術作為節能與新能源汽車領域的重要發展方向。2017 年 1 月 1 日起,全國開始實施更加嚴格的國Ⅴ排放標準,對汽車的排放量提出了更高的要求。而在 2020 年 1 月 1 日起,歐盟范圍內所銷售的 95%新車的二氧化碳平均排放水平必須由目前的 130g/km 減少到 95g/km 以下。

對于安全環保來說,主要是選用環保材料提高整車空氣質量,減少 VOC 氣體對人體的危害;而針對舒適性來講主要是實現內飾的高級化、軟飾化,個性化。

目前汽車輕量化途徑有研發使用輕質的材料、設計優化結構、使用輕量化制造技術。采用高性能纖維增強復合材料部分代替傳統金屬材料是目前汽車實現輕量化最有效的途徑。

塑料件低成本、易回收,在要求各種性能的同時,也不能忽略成本和環保的問題。畢竟這些要求與材料的回收性和降低成本相矛盾。所以,新型的內飾材料應當既保證不增加費用又可以滿足舒適,安全和環保的要求??蓾M足性能要求外,還降低成本,廢棄后易回收。

應用于車輛內飾件的改性塑料

汽車內飾不僅是用戶完成駕駛任務的空間,而且也是實現用戶期望的載體,承載著品味、身份、愛好等高級情感需求。

如今,我國的車輛數量越來越多,汽車產業的發展也愈加壯大,在小型和輕量化的汽車制造趨勢下, 工程塑料也越來越多地被應用到了汽車的制造過程中,切實提高了汽車的工藝水平與性能。

在汽車材料的種類中,以金屬、塑料復合的材料會越來越受歡迎,其融合了金屬材質和塑料材質的雙重優勢,可提升車體內外飾的整體制造水平。

出于安全、環保和舒適性等方面的考慮,一般要求內飾材料必須具備以下特點:良好的強度和剛度,能承受一定的沖擊載荷;良好的尺寸穩定性,特別是高溫穩定性;良好的抗紫外線性和耐候性,可確保10 年以上的使用壽命;良好的耐溶劑性;低氣味性;啞光性。

通常, 在滿足基本的力學性能和熱學性能的前提下,低氣味性和啞光性對于內飾材料尤其重要。這是因為,汽車內飾件長期處在一個相對封閉的環境中。在一定的溫度條件下,塑料中的小分子有機物很容易遷移到塑料制品的表面并揮發出來,對人體造成傷害。

另外,如果內飾材料的啞光性不好,就容易導致駕駛室內出現強烈的反射光線,不僅影響駕駛人員的視覺,而且容易引起不適和疲勞,從而導致交通事故。為此,汽車制造商在選擇內飾材料時格外謹慎。

從內飾材料的種類來看,目前儀表板大多采用PP、ABS、ABS+PC 或 SMA+GF 等材料,門內板大多選用 PP、PP+EPDM、ABS 或 PC/ABS 等材料,除霧格柵、把手和手套箱等則選用 ABS、PC/ABS 或 PP 等材料,空調出風口一般選用 ABS、PC/ABS 或 PA/ABS材料。

一輛汽車最容易出彩的是內飾件,因為汽車的外觀是給別人看的,而人們真正享受的是汽車的內飾,內飾強調觸覺、手感、舒適性和可視性等。

汽車內飾件包括:車廂隔板、門內裝飾板、儀表板、扶手、地毯、門內手柄、裝飾條等。汽車常用內飾塑料 ABS、合金、PP 是用量最大的幾種塑料,PP 有 PP 長玻纖、PP EPDM 20%MD、PP Talc 等材料,應用的領域非常廣:有內立柱飾板、儀表板骨架、手套箱蓋板等等;ABS 有不同耐熱級別的,電鍍級的、免噴涂低光澤,主要應用于門板扶手、杯托杯架、電鍍飾條等等;PC/ ABS 主要也是分為不同耐熱級的 PC/ABS,有電鍍、免噴涂的 PC/ABS,主要應用于儀表板骨架、門板上裝骨架、空調出風口面板等部件。

這些是幾種汽車內飾常用塑料以及它們的應用。結合目前的車內空氣質量問題來看,開發出低散發的內飾塑料必然是汽車內飾塑料發展的趨勢之一。

應用于汽車外飾件的改性塑料

在汽車外飾應用領域,工程塑料不但要能夠承受巨大的載荷,而且要具有杰出的抗紫外線和耐化學腐蝕(如清潔劑)性能,同時需要滿足外觀方面的較高要求。

汽車用塑料有很多以往傳統材料沒有的優點,主要表現在重量輕、有良好的外觀裝飾效果、有多種實際應用功能、有良好的理化性能、容易加工成型、節約能源,可持續利用等各方面。

汽車外飾零件是汽車零部件中應用塑料材料最多的零件系統,主要包括保險杠、后視鏡、燈、門把手、進氣格柵、天窗等。

在汽車外飾應用領域,工程塑料不但要能夠承受巨大的載荷,而且要具有杰出的抗紫外線和耐化學腐蝕性能,同時需要滿足外觀方面的較高要求。從外飾材料的種類來看,汽車外飾用塑料主要有 PP、PA、ABS、PBT 等。如外后視鏡多采用耐熱 ABS,PC/ABS,ASA, PBT+GF 等材料;輪轂蓋大多選用 PC/ABS,電鍍 PC/ ABS,耐熱 ABS,電鍍 ABS、PA/PPE 等材料;散熱格柵則選用PC/ABS, 電鍍 PC/ABS,ASA, 電鍍 ABS, AES,耐熱 ABS 等材料;立柱飾板:一般選用 PC/ABS, ASA,M-PMMA,AES 材料。

作為塑料應用量最多的部件之一,保險杠中的塑料量占據車體總量的四成以上,其成分一般是模壓塑料板材,常用玻璃纖維來吸塑或者注塑成型。應用了塑料材料的保險杠的顯著特性是:低成本、加工簡便、可回收、質量輕。

散熱器格柵的作用是冷卻發動機,其位置在車體前部。通常,轎車的格柵材質是 ABS,其有利于組件打磨工時的減少與高溫承受力的提升。翼子板的作用是防止出現汽車行駛時有泥漿濺至車底, 一般制造時會選用抗老化和抗氣候的材料。

在制造側防撞條時,通常會選用可回收和輕量的材料,譬如,捷達車的防撞條材質就是 PP 材料。

汽車新興材料的開發與運用

新材料的應用是實現汽車發展的主要應用之一, 同時也成為了現今和以后所面對的重要科技課題。新興材料已廣泛應用于各種工藝的制造與生產中,小到日常生活的物件制造,大到汽車等交通工具的使用,優質的汽車新興材料都在其中發揮著重要作用。

毫無疑問,新興材料(例如納米復合材料、LGF-PP 以及環保性能超強的生物塑料等)的開發與應用使得汽車內外飾的塑料應用有了更為廣泛的范圍,且新興材料的反光特性、優質的柔滑觸感、吸收撞擊的能力以及強烈的舒適體驗等特點都使之內外飾中的制作更趨向于塑料的融合與應用。

納米復合材料

納米復合材料是以樹脂、橡膠、陶瓷和金屬等基體為連續相,以納米尺寸的金屬、半導體、剛性粒子和其他無機粒子、纖維、納米碳管等改性為分散相,通過適當的制備方法將改性劑均勻性地分散于基體材料中,形成一相含有納米尺寸材料的復合體系,這一體系材料稱之為納米復合材料。

在三大合成材料領域納米復合材料是由聚合物、纖維、橡膠與納米材料組合而成的。與傳統材料相比,納米復合材料性能優異。如聚合物納米復合材料,由于納米粒子具有出色的表面界面效應、小尺寸效應及量子尺寸效應,它與聚合物密度小、耐腐蝕易加工等優良特性結合后,呈現出不同于常規聚合物復合材料的性能。

由于加工簡便,效果明顯,業界對聚合物納米復合材料的市場前景持樂觀態度。目前世界各國都在積極研發納米復合材料,納米技術在塑料、化纖、橡膠原料領域的應用引人注目。

在納米塑料領域,聚合物納米復合材料的崛起為提升傳統塑料產業注入新活力。與傳統塑料材料相比, 聚合物/納米復合材料表現出更優異的綜合性能。在我國塑料材料的研發與發展中,納米材料的研制時間較長,且技術已有了歷史性的突破,成績顯著。在使用時,納米材料的使用特性包括:成本較低、性能優越、使用范圍廣等。

而后又發明了新型的納米復合材料,其主要由有機聚合物基體和最少有一維不高于 100 納米的納米無機分散相所構成,這種材料的優異特性包含:強度較高、色澤平穩、抗紫外線度高、阻燃能力佳、質量輕便、阻隔性優異以及加工性能良好等等。

此外,因納米技術生產的塑料有著較高的可塑性,且光澤度和透明度也較強,其已被廣泛應用于汽車的散熱器以及底盤等部件中。

LGF-PP(長玻璃纖維增強聚丙烯)

LGF-PP(長玻璃纖維增強聚丙烯)是一種高彈性模量的復合材料,其玻璃纖維長度在 12~25 納米之間,顯著特性是:密度較低,強度、韌性、模量等都較高,抗低溫和抗疲勞的特性都較為優良,且價格實惠、可循環應用的性能優越。

此外,LGF-PP 的成型加工性能和力學性能都較佳, 愈加受到眾多開發商的青睞。作為汽車模塊載體材料,該材料不僅能有效地提高制品的剛性、抗沖擊強度、抗蠕變性能和尺寸穩定性,而且可以做出復雜的汽車模塊制品。

長玻纖的增強以及高結晶聚丙烯樹脂的加入使材料在 120℃時的高溫疲勞強度為普通玻纖增強聚丙烯的 2 倍,甚至比以耐熱性著稱的玻纖增強尼龍高出近 17%,因而這種新材料具有作為結構件所需的耐久性和可靠性。

LGF-PP 的成型加工性能包括注射、擠出、壓制以及層壓等。LGFPP 能夠替代現今的材料,廣泛應用于保險杠梁、防濺板、儀表板的托架以及車門等部件中。

生物基可降解塑料

通常,在應用傳統的生物塑料時,都會將應用范圍限制在使用石油制品的情況下,現今,由于科學技術的發展,石油中的主要成分也可以被提取出來,然后應用于制造生物塑料和人們的日常使用中。生物塑料同化學塑料不同的是,生物塑料的一大主要特性就是環保性能較強。

根據經濟合作與發展組織(OECD)發布的報告顯示,自 2015 年以來,全球塑料垃圾的產生量持續增加,每年超過 3 億噸流入環境中, 預測到 2050 年將達到約 120 億噸。

正因此,車用塑料除了考慮擴寬汽車零部件的覆蓋率外,還必須考慮"綠色、環保、可再生、易降解"的問題。解決這個問題的關鍵就在生物基可降解塑料,這種材料具有可降解、原材料來源廣泛、氣味小、VOCs(揮發性有機化合物)含量低等優點。在"中國制造 2025"中,生物基可降解塑料就被納入新材料前沿研究領域。

車用塑料從單一的輕量化目標逐步拓寬并豐富了發展思路,像高性能塑料、生物基可降解塑料就已然成為行業熱點。近些年,科技的進步也使得生物塑料的制作成本降低, 而生物塑料高強度的耐摩擦性和耐熱性使得生物材料被越來越多得應用到了汽車行業的制造中,目前主要是運用保險杠和操作面板中。

生物基可降解塑料未來在汽車行業的發展方向,一是開發達到汽車行業應用性能要求生物基復合材料,推廣應用并擴大市場規模;二是開發低成本、高性能的生物基材; 三是采用生物基纖維或無機長纖維對生物基可降解塑料進行改性,進一步改善生物基塑料的綜合性能,推動其在汽車領域的應用。

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