اختصاصی بسپار/ گرمانرم‌‌های الیاف بلند (LFTs) از توجه دوباره به کاهش وزن سود می‌‌برند

بسپار/ایران پلیمربازار در حال توسعه‌‌ی وسایل نقلیه‌‌ی برقی فرصت‌‌های جدیدی را برای کاهش وزن و ردپای کربن باز می‌‌کند که باعث افزایش علاقه به گرمانرم‌‌های الیاف بلند (LFTs) در صنعت خودرو و فراتر از آن می‌‌شود. در این مقاله پیشرفت‌‌ها در این حوزه آورده شده است.
——————-
گرمانرم‌‌های الیاف بلند (LFT) مدت‌هاست که در صنعت خودروسازی مورد استفاده قرار می‌گیرند، به‌ویژه محصول‌‌های بر پایه پلی‌‌پروپیلن (PP) که ترکیبی از وزن سبک، استحکام زیاد و آزادی در طراحی را فراهم می‌‌کنند که به آن‌‌ها اجازه می‌دهد در برخی از کاربردهای ساختاری جایگزین فلزها شوند.
ظهور وسایل نقلیه‌‌ی برقی توجه به آن‌‌ها را بیشتر کرده است. خودروسازان می‌خواهند با کاهش وزن، تنوع را افزایش دهند؛ بنابراین، انتخاب مواد برای اجزای شناخته شده مانند قسمت‌های جلویی، قاب‌های سقف متحرک و موارد مشابه آن، مورد بازنگری قرار می‌گیرد. با این حال، تاثیر پیشرانه (powertrain) برقی بر طراحی خودرو نیز فرصت‌های جدیدی را برای انتخاب قطعه‌‌ها ایجاد می‌کند. برای مثال، قطعه‌‌هایی مانند پودمان‌های ذخیره‌سازی جلو (front storage modules).
به گفته شرکت Celanese، یکی از پیشتازان در بخش مواد LFT با خطوط تولید محصولات Celstran و Compel، صنعت خودرو توانایی تولید قطعات بیرونی و داخلی خودرو را به منظور کاهش وزن و ردپای کربن تا حد زیادی نشان می‌‌دهد. آمیزه‌‌های بر پایه PP معمولا برای کاربردهای مرتبط با ضربه حین تصادف مانند قسمت‌های جلویی و برای قطعه‌‌های ساختاردار مانند درب‌های عقب و صندلی‌ها در نظر گرفته می‌شوند، جایی که عملکرد مکانیکی و ابعادی باید با زیبایی‌ ظاهری خوب و هم‌‌چنین بو و آلایندگی کم همراه باشد. به طور کلی، LFT‌‌ بر پایه پلی‌‌آمید (PA) برای قطعات تحت تنش‌‌های بیشتر در نظر گرفته می‌‌شوند که به مقاومت گرمایی بهتری نیز نیاز دارند.
به گفته شرکت قیمت تمام‌‌شده می‌تواند در برخی پروژه‌ها مشکل‌ساز باشد، زیرا فرایند قالب‌گیری تزریقی LFT و قالب‌‌سازی، باید برای دستیابی به آمیزه‌‌های قالب‌گیری بسیار تقویت ‌شده‌‌ آماده شود. هم‌‌چنین متقاعد کردن گروه‌‌های مهندسی برای استفاده از داده‌‌برگ‌های درست مواد (the correct material data cards) در هنگام بررسی LFT می‌تواند دشوار باشد، که این کار برای اطمینان از درنظرگرفتن شبیه‌‌سازی و برآورد‌‌های درست در ابتدای پروژه اهمیت دارد.
با این حال، مهندسان OEM و رده یک (Tier 1، شرکت‌‌هایی که مستقیما OEM را تامین می‌‌کند، مترجم) در حال آشنایی بیشتر با پروژه‌‌های LFT هستند.
عملکرد LFT هم‌‌چنان در حال پیشرفت است. استفاده از بسپار‌های بستر PA و الیاف کربن با کارایی عالی به خوبی ثابت شده است، اما شرکت علاقه‌مند به ترکیب الیاف فولادی در LFT برای ارایه آمیزه‌‌های محافظ الکترومغناطیسی (EMI) ذاتی و هم‌‌چنین استفاده از الیاف طبیعی و مواد بازیافتی برای رسیدن به اهداف زیست‌‌پایداری است. هر دو به دلیل داشتن ترکیبات آلی فرار کلی (TVOC) و مشخصات بوی بد، می‌‌توانند در کاربردهای داخلی خودرو بسیار چالش‌‌برانگیز باشند.

فرصت دیده شدن
فرصت‌های ویژه در بخش خودرو آن‌‌قدر برای شرکت Teknor Apex جذاب هستند که آن‌‌ها برای اولین بار در بخش LFT برنامه‌ریزی کردند. طبق گفته‌‌ی این شرکت، وقتی صحبت از وسایل نقلیه با موتور سوخت داخلی (ICE) می‌‌شود، بیشترین فرصت‌‌های جایگزینی فلز‌‌ها را در قطعه‌‌های قسمت زیرین درب موتور می‌‌توان یافت، جایی که LFT‌‌ معمولا کمی مناسب‌‌تر است. با ورود بیشتر به فضای بازاری که توسط خودروهای برقی اشغال شده است، توزیع وزن خودرو‌‌ها به طرز چشمگیری تغییر می‌‌کند. این امر به ناچار منجر به تمرکز شرکت‌‌های OEM روی قطعه‌‌های بسیار بزرگ‌‌تر که نیاز به مقاومت ضربه و چقرمگی بیشتر همراه با صلبیت و سفتی بالا دارند، می‌‌شود. این‌‌جاست که مواد LFT نقش کلیدی در آینده خواهند داشت.
این شرکت اولین محصولات LFT خود را اواخر سال 2023 معرفی خواهد کرد. این شرکت می‌گوید که آمیزه‌‌های استاندارد LFT‌‌ بر پایه پلی‌پروپیلن و پلی‌‌آمید قرار است در سال 2023 عرضه شوند. از همین رو، این شرکت به دنبال گسترش سبد محصولات LFT با بسپارهای زیست‌‌پایدار، پلی‌‌آمیدهای نیمه آروماتیک و گونه‌‌های LFT‌‌ تاخیرانداز شعله، در آینده‌‌ی نزدیک است. هم‌‌چنین این شرکت فرصت‌های جالبی را برای گونه‌‌های LFT مرتبط با فناوری‌های اتصالات عرضی و گونه‌‌های روقالب‌گیری (overmoulding) برای کاربردهای قالب‌گیری از نوع K2 (نوعی فرایند قالب‌‌گیری تزریقی که در آن دو ماده با خواص، رنگ‌‌ها یا سطوح سختی متفاوت در یک فرایند قالب‌‌گیری تزریقی به یک محصول نهایی تبدیل می‌‌شوند. مترجم) در بازار مشاهده می‌کند.
در همین حال، تقاضا برای قطعات سبک‌تر، کم‌ هزینه‌تر، با عملکرد بهتر و زیست‌‌پایدار‌‌تر در بازارهای کلیدی غیرخودرویی که از لوازم ورزشی و سرگرمی گرفته تا ابزارهای صنعتی، در حال رشد است. بسیاری از این کاربرد‌‌ها به بستر‌‌های بسپاری با عملکرد بالاتر همراه با ویژگی‌های بسیار هدفمند نیاز دارند، چیزی که برای دهه‌ها بخشی از کسب و کار LFT شرکت Lehmann & Voss بوده است.
مدیر بازاریابی این شرکت می‌گوید که آن‌‌ها تقریبا 30 سال است که LFT تولید می‌کنند. این کار در کاربردهای بسیار خاص آغاز شد. اولین محصولاتی که ساختند با روان‌‌کننده‌‌هایی برای کاربردهای سایش‌‌شناسی (tribological) اصلاح شده بودند.
شرکت می‌گوید سال‌ها پیش مشخص شد که مزایای قابل‌توجهی در ساخت قطعه‌‌های بهینه‌شده از نظر سایش‌‌شناسی در LFT وجود دارد؛ زیرا استحکام مکانیکی، به‌ویژه در دماهای زیاد، برای افزایش عملکرد بسیار مهم است.

برگردان: مهندس زهرا زارعی
[email protected]

(ادامه دارد …)

متن کامل این مقاله را در شماره 251 ماهنامه بسپار که در نیمه شهریورماه 1402 منتشر شده است، می خوانید.

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.