新型工程塑料滿足汽車、電子等高端應(yīng)用

【專家解說】：隨塑料供應(yīng)商的不斷創(chuàng)新，性能更強(qiáng)、剛性更高、具阻燃及抗化學(xué)品性等特點(diǎn)的工程塑料成為眾多電子電氣工程、機(jī)械設(shè)備及汽車配件的首選原料。

高流動(dòng)PA及PBT適應(yīng)電子電氣生產(chǎn)需求

塑料在制造電子及電器部件方面的應(yīng)用拓展，最大的優(yōu)勢是可以提高工藝的經(jīng)濟(jì)性，并且可以生產(chǎn)更安全的部件和設(shè)備。開發(fā)高流動(dòng)性產(chǎn)品以滿足電子用品經(jīng)濟(jì)安全生產(chǎn)需求成為市場新品開發(fā)的一個(gè)重要方向。

塑料在制造電子及電器部件方面的應(yīng)用拓展，最大的優(yōu)勢是可以提高工藝的經(jīng)濟(jì)性，并且可以生產(chǎn)更安全的部件和設(shè)備。開發(fā)高流動(dòng)性產(chǎn)品以滿足電子用品經(jīng)濟(jì)安全生產(chǎn)需求成為市場新品開發(fā)的一個(gè)重要方向。朗盛公司正為順應(yīng)這種趨勢而研發(fā)新品。如今，市場要求聚胺6和66(PA6和PA66)以及聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)要滿足其最大用戶之一─電子電氣行業(yè)的一整套全新的要求。朗盛公司半結(jié)晶產(chǎn)品業(yè)務(wù)部的塑料專家RalfJantz解釋說：“我們很早就發(fā)現(xiàn)了這些發(fā)展趨勢，并相應(yīng)地對我們的產(chǎn)品范圍進(jìn)行了擴(kuò)充和調(diào)整。其中的例子有：用於薄壁產(chǎn)品的易流動(dòng)材料；在濕、熱氣候條件下具有極高穩(wěn)定性，用於插頭的PBT品級；替代壓鑄金屬的剛性極高的熱塑性塑料；符合最新標(biāo)準(zhǔn)的無鹵阻燃材料。”朗盛最近就將特別容易流動(dòng)、玻璃纖維含量為30%至60%的PA6品級以品牌名DurethanEasyFlow和DurethanXtremeFlow推向市場。根據(jù)材料的品級，與同類標(biāo)準(zhǔn)材料相比，在不損害機(jī)械性能的條件下流程最多可延長80%。采用新材料可使產(chǎn)品更薄、更輕、不易扭曲，從而使制造商更容易制造小型電子零件。充模壓力及工藝溫度可以較低，周期時(shí)間也大幅縮短。甚至還可以降低維護(hù)成本，因?yàn)槟Ｇ粔毫档停瑥亩鼓p減輕。使用DurethanDPBKV30XF制造的真空吸塵器中心腔就是充分利用這些優(yōu)點(diǎn)的一種產(chǎn)品。與玻璃纖維含量同樣為30%的標(biāo)準(zhǔn)PA6相比，這種PA6的流動(dòng)性要好60%。PocanDP2004可用於固定咖啡機(jī)加熱盤，以及具隔熱作用的隔熱環(huán)。采用易流動(dòng)的熱塑性塑料，加工商就可以加入更多的填料，這些高填充體系仍然易於加工，同時(shí)對機(jī)器的磨損也很小。其主要優(yōu)點(diǎn)在於優(yōu)異的剛度和強(qiáng)度。這些材料的兩個(gè)例子是玻璃纖維含量為60%的高填充DurethanDPBKV60H2.0EF(PA6)和PocanDPB3160XF(PBT)。例如，PocanDPB3160XF的彈性模量為18,500MPa，拉斷強(qiáng)度為160MPa。在并非只能使用金屬的溫度條件下，這類高填充體系越來越多地用於替代壓鑄金屬和金屬片材。制造商選用這些材料作為替代材料出於多種原因，如金屬的價(jià)格大幅上漲，金屬加工工藝能源成本高，制成品的後加工成本高昂。高度填充的PBT用於真空吸塵器鼓風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子等，這些部件由45%玻璃纖維增強(qiáng)的PocanT7391制造。Jantz解釋說：“由於這些部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，孔隙極多，用壓鑄金屬加工這些部件時(shí)需要大量的後序加工工作。”30%玻璃纖維填充的PocanDP7139也是朗盛所開發(fā)的新材料之一，制造商可以用該材料生產(chǎn)更安全、使用壽命更長的插座接頭。這種水解穩(wěn)定的PBT品級在濕、熱氣候環(huán)境中具有極佳的耐老化性能。例如，在100℃及100%相對濕度條件下放置10天後，其抗彎強(qiáng)度僅下降約20%，而標(biāo)準(zhǔn)PBT品級PocanB3235則下降了近50%。這種優(yōu)異的耐老化性能，再結(jié)合極好的耐沖擊性能，使產(chǎn)品在連續(xù)工作過程中具有較高的耐破壞能力。該P(yáng)BT品級可用於制造汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的框架連接件等。小型化一直是電子產(chǎn)品的創(chuàng)新源泉。要滿足越來越小的部件成型，所用材料必需具備高度的流動(dòng)性能，在注塑薄壁制件時(shí)要有良好表現(xiàn)，并且要滿足阻燃要求。帝斯曼（DSM）工程塑料公司最近推出ArniteTV4260SXF─一種特殊的UL94V0PBT產(chǎn)品。ArniteTV4260SXF是一個(gè)為迎合電子電氣工業(yè)的高端需求而開發(fā)的特殊規(guī)格。該規(guī)格專門針對薄壁絕緣部件的設(shè)計(jì)應(yīng)用，如繼電器和線圈骨架等。帝斯曼工程塑料亞太區(qū)Arnite產(chǎn)品經(jīng)理錢海濱說：“小型化和降低系統(tǒng)成本的市場趨勢，將促使元件生產(chǎn)商向材料的極限發(fā)起挑戰(zhàn)。ArniteTV4260SXF是針對小型化應(yīng)用需求的不斷增加而開發(fā)的。Arnite能使設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出壁厚低達(dá)0.4mm的薄壁部件，同時(shí)仍然能滿足阻燃要求。而且，在被限定的嚴(yán)格的阻燃要求范圍內(nèi)，ArniteTV4260SXF仍然具有高的CTI級別－300V，使其成為符合目前一些特定應(yīng)用的一款優(yōu)異的產(chǎn)品。”錢海濱進(jìn)一步闡述道，“該規(guī)格具有非常好的流動(dòng)性能，甚至在薄壁情況下，也可通過更多腔的模具開發(fā)設(shè)計(jì)提高生產(chǎn)效率，并且表面無翹曲和飛邊，同時(shí)，表面效果非常好。該產(chǎn)品規(guī)格已在多個(gè)目標(biāo)客戶中試用過，獲得了非常好的回饋。"聚醚醚酮(PEEK)特性媲美金屬威格斯的VICTREXPEEK薄膜符合環(huán)保要求，除不含鹵素、燃燒時(shí)排毒氣少之外，更可回收再用。PEEK在電子、食品加工、醫(yī)療及半導(dǎo)體等方面用途廣泛。使用PEEK制造電子產(chǎn)品的最大優(yōu)勢，在於其燃燒後僅會(huì)產(chǎn)生CO2及H2O，非常貼合環(huán)保的需求。最近，著名PEEK生產(chǎn)商威格斯就推出基於VICTREXPEEK聚合材料的多用途、高性能APTIV系列薄膜。APTIV薄膜擁有VICTREXPEEK聚合材料固有的一系列杰出特性，這些特性包括：高溫環(huán)境下優(yōu)異的物性，卓越的耐化學(xué)腐蝕、抗水解性，出眾的機(jī)械特性，優(yōu)異的阻隔（防滲透性）和電氣特性，突出的防輻射性，高純度，不含鹵素，符合RoHS和FDA的要求，無需添加阻燃劑即有良好的阻燃效果，燃燒時(shí)有毒氣體排放低。此外，基於VICTREXPEEK聚合材料的熱塑性特性，APTIV薄膜還能夠靈活地進(jìn)行二次加工，并可回收再利用。新型APTIV薄膜的寬度可達(dá)1.5米，膜厚度范圍為6至750微米。高度的設(shè)計(jì)靈活性使之成為理想的高性能解決方案，有助於客戶降低系統(tǒng)成本，改善性能，提高設(shè)計(jì)自由度，以改進(jìn)其產(chǎn)品性能，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品差異化。PEEK之所以被認(rèn)為是傳統(tǒng)金屬的替代品，主要原因是它在惡劣環(huán)境下依然可以保持優(yōu)異的表現(xiàn)及性能。由日本KDA公司以Evonik的VESTAKEEP聚醚醚酮(PEEK)作為模塑材料的JustInMake制造技術(shù)，最適宜用來制造需長期在惡劣環(huán)境中使用的零部件。這些零部件應(yīng)用於半導(dǎo)體加工、石油勘探、工業(yè)、運(yùn)輸和醫(yī)療技術(shù)市場等。JustInMake技術(shù)由KDA開發(fā)，它將塑料顆粒熔鑄成接近最終形狀的塑料塊，然後進(jìn)行機(jī)械切割，制成成品。這種制造工藝相當(dāng)吸引人們的注意，因?yàn)樗芤院侠淼某杀拘∨可a(chǎn)各種模塑制品。KDA公司表示，之所以選擇VESTAKEEP作為生產(chǎn)材料，不僅因?yàn)樗峁┝司薮蟮某杀緝?yōu)勢，選擇多樣，增加了公司的競爭力，更因?yàn)檫@種樹脂本身具有的優(yōu)異性能，有助於提高市場競爭力。在惡劣環(huán)境下仍無損其功能的PEEK零部件VESTAKEEP聚醚醚酮具有多種優(yōu)點(diǎn)，它能改善系統(tǒng)的持久耐用性，降低零部件的生產(chǎn)成本。這源於其出眾的抗腐蝕性、耐磨性、高比強(qiáng)度值和多樣化加工的完美融合。使用聚醚醚酮材料一方面可消除鹽、溶劑、鹼和多種酸引起的腐蝕，另一方面可減少泥漿、顆粒沖擊和表面運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的磨損。以上這些特性使得聚醚醚酮與鋁、鈦和鋼鐵等金屬相比，更適於制造飛機(jī)的氣動(dòng)葉輪以及在采礦業(yè)、紙漿業(yè)、造紙業(yè)廣泛運(yùn)用的軸承套。此外，在同樣重量下，聚醚醚酮比鋼鐵有更高的比強(qiáng)度值。輕質(zhì)零部件可以在交通運(yùn)輸中節(jié)省燃料，增長壓縮機(jī)的耐用性，并且能為齒輪和葉輪提供更高效的馬達(dá)設(shè)計(jì)。用VESTAKEEP聚醚醚酮取代金屬，可以提高產(chǎn)品耐用性，采用高效的加工方法整合零部件和擴(kuò)大設(shè)計(jì)空間，從而大幅降低零部件成本。新型聚胺滿足汽車高端應(yīng)用隨燃油與能源價(jià)格不斷攀升，汽車業(yè)首當(dāng)其沖，面臨更大的成本壓力，省油兼低排放的汽車深受駕駛者的歡迎。日本汽車配件制造商Sanoh工業(yè)有限公司在其創(chuàng)新的部分零排放車輛(PZEV)多層燃油管線中，選用阿科碼(Arkema)公司高抗化學(xué)性的聚胺RilsanPA11為生產(chǎn)材料。這一產(chǎn)品采用創(chuàng)新的多層技術(shù)，顯示出極高的阻隔性能，可大幅減少烴的滲透，甚至在汽油中含有乙醇時(shí)也不例外，可少燃油擴(kuò)散，降低燃油泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。這一技術(shù)與現(xiàn)有的聚胺12和ETFE多層復(fù)合結(jié)構(gòu)相比，其滲透程度和成本均大幅降低。將阿科碼公司的生物基RilsanPA11與燃油阻隔材料聚苯硫醚(PPS)結(jié)合在一起，生產(chǎn)的傳導(dǎo)性和非傳導(dǎo)性的新型燃油管均符合嚴(yán)格的日本汽車標(biāo)準(zhǔn)要求。全球變暖和其他環(huán)境問題推動(dòng)了汽車行業(yè)的進(jìn)步，以此減輕當(dāng)今汽車對環(huán)境的影響。一些政府法規(guī)，如加州法律或EURO5，都對燃油泄漏和尾氣排放有嚴(yán)格限制，并接近零排放水準(zhǔn)。為了達(dá)到這些嚴(yán)格的法規(guī)要求，燃油系統(tǒng)中配備了阻隔材料，以此將燃油通過燃油系統(tǒng)的擴(kuò)散量降至最低水準(zhǔn)。RilsanPA11具有獨(dú)特的耐化學(xué)品性能（耐酸性汽油）、低溫沖擊性、耐壓性以及在高溫下的耐久性。RilsanPA11和燃油阻隔材料PPS相結(jié)合形成全新的多層結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了在部分零排放車輛中的應(yīng)用。新型聚胺滿足汽車高端應(yīng)用汽車發(fā)電機(jī)罩使用了耐高熱的聚胺。由於發(fā)動(dòng)機(jī)周圍溫度極高，用於制造機(jī)罩的材料必需耐高溫。羅地亞聚胺的TECHNYLHeatPerformance(HP)就為滿足發(fā)動(dòng)機(jī)罩不斷提高的耐高溫需求提供了優(yōu)越的解決方案。較之市場上現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)方案，TECHNYLHP具有出色的性能保持性。這一創(chuàng)新方案將聚胺的應(yīng)用領(lǐng)域拓展到較高溫度的熱環(huán)境下，而在此之前只有PPA或更高端材料才能滿足要求。由於尼龍6和標(biāo)準(zhǔn)尼龍66無法滿足發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)溫度不斷上升的要求，TECHNYLHP將成為滿足汽車業(yè)內(nèi)不斷升級的挑戰(zhàn)的解決途徑。此外，TECHNYLHP所具備的尼龍66材料出色的加工性還為空氣回路（進(jìn)氣歧管、風(fēng)管/風(fēng)道）等用途賦予了優(yōu)越的設(shè)計(jì)自由度。此外，羅地亞聚胺另一產(chǎn)品TECHNYLSTARAFX，一種創(chuàng)新的尼龍66技術(shù)，將超強(qiáng)的流動(dòng)性與最高可達(dá)60%的填充性能相結(jié)合。除了獨(dú)特的剛性和耐溫性，這一基於新型尼龍66的創(chuàng)新技術(shù)使其具備了易加工性。它拓寬了尼龍66的應(yīng)用范圍，使其替代成本較高的塑料及金屬材料成為可能。TECHNYLSTARAFX可制成適用於汽車行業(yè)范圍各種用途的性能出色的零部件。由於具有較高的剛度和抗蠕變性能，它可以很好地替代傳統(tǒng)上用金屬制造的高荷載部件的設(shè)計(jì)。這類部件包括後視鏡支架、齒輪元件、雨刮器搖桿和座位部件的結(jié)構(gòu)部分。除此以外，那些與油脂接觸的要求高剛度、高尺寸穩(wěn)定性和長期耐久性的機(jī)械部件也將從TECHNYLSTARAFX出色的性能和加工優(yōu)勢中獲益，典型的應(yīng)用包括馬達(dá)部件、軸承箱和皮帶輪等。