اختصاصی بسپار/ گرمانرم‌های الیاف بلند جای پای خود را در قطعات خودرو محکم می کنند

بسپار/ایران پلیمر معرفی وسایل نقلیه برقی فرصتهایی را برای گرمانرم‌های تقویت‌شده با الیاف بلند ارایه می‌کند. در حالی که کاربردهای جدید سبک‌‌سازی وزن پیوسته به ظهور میرسد .در این مقاله، پیشرفت‌‌ها در این حوزه آورده شده است.

فناوری گرمانرم‌های الیاف بلند که به اختصار (LFT) نامیده می‌شود، پیوسته در حال توسعه است. در حالی که کاربردهای خودرویی تسلط بازارشان را حفظ می‌کنند، سایر بخش‌های صنعت به طور فزاینده‌ای با وعده وزن کم و استحکام زیاد جذب می‌شوند- برای مثال، آمیزه‌های گرمانرم الیاف بلند پلی‌پروپیلن (LFT PP) می‌توانند جایگزین‌های ارزان‌تری برای فلزات و نیز بسپارهای فنی مهندسی پرهزینه‌تر ارایه دهند.
طبق گزارشی که در سپتامبر 2021 منتشر شد، نفوذ پلی‌پروپیلن در بازار همچنان در حال افزایش است. این گزارش میزان استفاده از شکل دانه‌‌ای (granular) LFT PP (LFT-G) و مستقیم آمیزه‌کاری‌شده درون خط LFT PP (LFT-D) و استفاده آن‌ها در سراسر جهان را می‌‌سنجد. به گفته این گزارش، آمیزه‌های گرمانرم الیاف بلند پلی‌پروپیلن به طور گسترده در حاملهای جلویی خودرو (front-end carriers، به بخشی از خودرو اطلاق می‌شود که بیشتر بسته سرمایش، چراغ‌های جلو، چفت و سایر اجزای مختلف را پشتیبانی می‌کند، مترجم)، حامل‌های صفحه نمایشگر (instrument-panel carriers)، رودری‌ها (door-panels)، پیشانه‌ها (consoles)، پدال‌ها (pedals)، سپرهای زیر بدنه (underbody shields) و بسیاری دیگر از کاربردهای خودرویی استفاده می‌شود. یکی از ویژگی‌های بسیاری از این کاربردها این است که آمیزه‌های گرمانرم الیاف بلند پلی‌پروپیلن جایگزین فولاد می‌شوند که نتیجه آن کاهش وزن یا جایگزینی پلاستیک‌های مهندسی گران‌تر است. (صفحه نمایشگر: مجموعه‌ای از نشانگرها بر روی پیش‌خوان/ داشبورد که میزان سرعت و دما و میزان بنزین و روغن و مانند آن را نشان می‌دهد، مترجم.)
این گزارش رشد شدید آمیزه‌های گرمانرم الیاف بلند پلی‌پروپیلن تا سال 2025 را پیش‌بینی می‌کند، اگرچه می‌گوید سرعت رشد در بخش‌های کاربردی مختلف، سازندگان تجهیزات اصلی (OEM) خودرو و بازارهای جغرافیایی متفاوت است. در گذشته، اروپا در حجم معاملات انجام شده، رهبر بازار گرمانرم‌های الیاف بلند بود، اما این وضعیت امروزه تغییر کرده است. به گفته این گزارش، در سال 2020 آسیا 50 درصد تقاضای جهانی برای آمیزه‌های گرمانرم الیاف بلند پلی‌پروپیلن را به خود اختصاص داده است، در حالی که این میزان در اروپا 26 درصد و در آمریکا 24 درصد می‌باشد (شکل 1).

یکی از سریع‌ترین حوزه‌‌های کاربردی در حال رشد، درب‌های بالابر (liftgates) است که طرح‌های آن از تمام فلزی تا تقریبا بدون فلز متفاوت است. در طرح‌های بدون فلز از آمیزه‌های گرمانرم الیاف بلند پلی‌پروپیلن برای ایجاد استحکام ساختاری استفاده می‌شود و با پلی‌پروپیلن با کارایی عالی تکمیل می‌شود تا پوسته بیرونی قابل پوشرنگ زنی (paintable) را فراهم کند. در پرمتقاضی‌‌ترین کاربردها، اجزای ساختاری درونی از آمیزه‌های گرمانرم الیاف بلند پلی‌پروپیلن در معرض دید قرار می‌گیرند، بنابراین سطحی زیبا نیاز است. دربهای بالابر پلاستیکی به ویژه برای تولیدکنندگان خودروهای برقی به عنوان روشی جدید برای کاهش وزن، بسیار ارزشمند هستند.
تغییر به سمت وسایل نقلیه برقی و ترکیبی، در حالی که برخی از کاربردهای بسپاری موجود را تهدید می‌کند، فرصت‌های جدیدی را برای آمیزه‌های گرمانرم الیاف بلند پلی‌پروپیلن ایجاد می‌کند. زیرا طراحان مفاهیم را بازنگری می‌کنند و رویکردهای جدیدی را اتخاذ می‌کنند. در این گزارش نمونه‌ای از محفظه نگهداری اشیا در خودروی تسلا یعنی همان صندوق عقب اما تعبیه‌شده در قسمت جلویی خودرو (Tesla frunk)، ذکر شده است. این امر باعث استفاده از فضای جلوی وسیله نقلیه برای ذخیره‌سازی می‌شود، اما باید با قابلیت مرسوم قسمت جلوی خودرو جهت جذب ضربه در هنگام برخورد طراحی شود.
شرکت RTP که طیف گسترده‌ای از مواد گرمانرم الیاف بلند را عرضه می‌‌کند، علاقه شدید به مواد گرمانرم الیاف بلند را تایید می‌کند. به گفته شرکت، تعویض قطعات فلزی یا آمیزه‌های الیاف شیشه کوتاه بیش از حد مهندسی‌شده (over-engineered)، فرصت‌های اصلی رشد هستند. به عنوان مثال، آمیزه‌های پلی‌آمیدی الیاف شیشه کوتاه اغلب می‌توانند با موفقیت با آمیزه‌های پلی‌پروپیلن الیاف بلند جایگزین شوند و راه حلی با هزینه کمتر و چگالی کمتر ارایه دهند.
هم‌‌چنین شرکت RTP فناوری الیاف بلند در بسپارهای مهندسی و با کارایی عالی مانند پلیاتراتر کتون (PEEK)، پلیفتال آمید (PPA)، پلیات ایمید (PEI) و پلیفنیلن سولفید (PPS) ارایه می‌دهد. این‌ها، ویژگی‌های مکانیکی و گرمایی مطلوب بسپارها را با مزایای دیگر تقویت‌کنندگی الیاف بلند ترکیب می‌کنند. به گفته این شرکت، این مواد گزینه‌های خوبی برای جایگزینی فلز در محیط‌های به‌ویژه توان‌فرسا هستند، مانند صنعت نفت و گاز، جایی که سایر مواد با کمبود مواجه هستند (شکل 2).

 

به گفته یکی از مدیران شرکت، صنعت خودرو همچنان بزرگ‌‌ترین مصرف‌کننده گرمانرم‌های الیاف بلند است و هر گونه اختلال در آن بخش ناگزیر مصرف را تحت تاثیر قرار می‌دهد. سال 2021 سال پرنوسانی برای صنعت خودرو، بهخصوص با مشکلات زنجیره تامین بود، اما شرکت RTP انتظار دارد تا سال 2022 شاهد تقاضای شدید باشد، زیرا صنعت خودرو از قبل سفارش های خود را گذاشته است. شرکت انتظار دارد از رشد طبیعی بیشتر و تبدیل قطعات اضافی به گرمانرم‌های الیاف بلند برای رسیدن به اهداف کاهش وزن و بهره‌‌وری سوخت بهرهمند شود.
به عنوان مصرف نهایی گرمانرم‌های الیاف بلند، نیازهای عملکردی صنعت خودرو یک محرک کلیدی در توسعه گرمانرم‌های الیاف بلند است. چالش‌های فعلی شامل موارد متعددی می‌شود، از جمله محدودیت‌های سختگیرانه فزاینده مربوط به ترکیبات آلی فرار (VOC)، توانایی تحمل طولانی ‌مدت پیرش گرمایی برای بیش از 1000 ساعت در دمای 150 درجه سلسیوس (شکل 3)، مقاومت قوی‌تر در برابر پرتو فرابنفش و توانایی دستیابی به پرداخت‌های سطحی بسیار زیبای درجه عالی (Class A) به‌طور مستقیم پس از خروج از قالب. اغلب چندین مورد از این الزامات در یک کاربرد مورد نیاز است.

 

برگردان: مهندس شیرین عابدی

[email protected]

(ادامه دارد …)

متن کامل این مقاله را در شماره 242 ماهنامه بسپار که در نیمه آذرماه 1401 منتشر شده است بخوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه  و  فیدیبو  قابل دسترسی است