當前位置:首頁 應用中心 技術文章

ABS樹脂在汽車行業的應用

作者:admin    添加時間:2013-5-10 15:42:42    瀏覽量:7249

胡沁1, 王斌1,陳曉東2

(1. 上海錦湖AG真人娱乐塑料有限公司,上海 201107;2.上海日之升新技術有限公司,201108)

 

摘要:ABS樹脂一直在汽車內外飾零件生產中起著重要作用,因其具有優異的機械性能和加工性能,在汽車行業的應用也越來越廣泛。目前,ABS樹脂的發展趨勢正朝著高性能化、多功能化的專用樹脂方向發展,本文綜述了近年來專用ABS樹脂在汽車行業的應用及其發展方向

 

關鍵詞:ABS樹脂、汽車、應用、內外飾

 

近年來,隨著我國汽車保有量的迅猛增長,我國ABS樹脂消費市場和應用的重心正在逐步轉移,ABS樹脂在交通運輸領域有著極為廣泛的應用,尤其是汽車內外飾件製品成為了ABS樹脂新的消費亮點。眾所周知,ABS樹脂是聚丁二烯橡膠與單體苯乙烯和丙烯腈的接枝共聚物,擁有優良的耐熱性、抗衝擊性、電鍍性、塗裝性、尺寸穩定性及加工性能。ABS樹脂的發展趨勢正朝著高性能化、多功能化的專用樹脂方向發展,例如:耐熱ABS、耐候ABS、高抗衝ABS、高光澤ABS、啞光ABS以及抗靜電ABS等等;與此同時,ABS樹脂的合金化是ABS樹脂高性能化的另一個重要發展方向,如ABS/PC、ABS/PBT、ABS/PET、ABS/PA、ABS/PMMA等合金樹脂[1]。

 

1 概述

ABS樹脂具有良好的機械性能和優異的成型加工特性,在汽車行業得到了廣泛應用。如汽車內飾中的門板、儀表板、副儀表板、遮陽板,汽車外飾中的散熱格柵、後視鏡、車燈、牌照板等。ABS塑料在汽車產品上有著極其重要的地位,表1為2010年ABS樹脂在某A級汽車中用量的情況,該車總重量為1135Kg,其中ABS樹脂及其合金用量達到20kg。

 

表1 非金屬在某A級汽車中的用量

項目 重量/KG 占非金屬材料的比例/%
塑料及其它非金屬 125 ——
其中  PP樹脂 41 33
ABS樹脂及其合金 20 16

 

ABS樹脂後加工性能良好,適合進行塗裝,電鍍,水轉印,IMD(模內轉印)等二次加工,可以提高汽車的美觀性和舒適性。汽車檔次越高,ABS樹脂及其合金材料的用量也越多。

對於ABS樹脂而言,其主要應用在汽車內飾、外飾、車燈等係統,由於其工作環境和成型方法的差異,對ABS樹脂係能的要求也不盡相同,但總體來說,ABS樹脂耐熱性能、耐候性能及二次加工性能是非常重要的性能指標。因此,針對汽車內飾,外飾機車燈的不同應用,開發了對應的改性ABS品種和牌號,如耐熱ABS、低氣味ABS,電鍍ABS等,常見牌號和應用情況如表2所示。

 

表2 常見的汽車內外飾部件用ABS及其合金牌號和應用情況

ABS產品 常用內飾零件 常用外飾零件 常用牌號
耐熱ABS 門板,副儀表板,儀表板等裝飾件 後視鏡,尾燈殼體及其他信號燈 ABS H2938(錦湖AG真人娱乐)

HH1827(Ineos)

低氣味ABS 內飾零件,門板,副儀表板等 —— ABS 527A,ABS H2938(錦湖AG真人娱乐)
 低光澤

 ABS合金

門板上裝,手套箱,出風口,時鍾罩等 —— PC/ABS HAC8260Z,PA/ABS HNB0270(錦湖AG真人娱乐),LG9000(SABIC)
吹塑級/吸塑級ABS 門內飾板,頂棚,行李箱等 尾翼(擾流板) ABS BM530(錦湖AG真人娱乐)
電鍍級

ABS

出風口裝飾圈,CD麵板裝飾圈,內門拉手等; 格柵,尾門拉手等 ABS 710,HAC8244(錦湖AG真人娱乐)

MG37EP,MC1300(Sabic)

抗靜電ABS 後視鏡裝飾圈,眼鏡盒 —— PC/ASAHSC7079V(錦湖AG真人娱乐)

SCHULABLEND® WR 5 UV CA(SCHULMAN)

 

2 耐熱ABS樹脂在汽車內飾的應用

汽車車內是一個密閉的空間,在陽光直射下,汽車內部的溫度上升很快,因此要求汽車內飾材料具有較高的耐熱性能。針對汽車上不同的零件,各汽車主機廠都有相應的耐熱要求,最低的耐熱要求也要達到95℃。大眾汽車對汽車內飾材料的耐熱要求如表3所示。

 

表3 大眾汽車對內飾材料的耐熱的性能要求

ABS品級 使用標準 耐熱要求 零件名稱
高抗衝,高流動ABS TL527 VICAT >95 ℃ 座椅側麵護板,門板拉手,出風口電鍍裝飾圈等。
中等耐熱ABS TL527A VICAT >100 ℃ 門板上裝,副儀表板,後視鏡,尾門拉手等。
高耐熱ABS TL527B VICAT >106 ℃ 副儀表板,手套箱,儀表板裝飾條,輪轂蓋等

 

耐熱級ABS在汽車內飾中應用廣泛,針對不同內飾零件的耐熱要求,國內外原材料廠商都有生產不同級別的耐熱ABS,目前市場上常見的汽車內飾用耐熱級ABS牌號如表4所示。

 

表4汽車廠企標及耐熱級ABS的常見牌號

大眾汽車的標準 錦湖AG真人娱乐 英力士 巴斯夫 標準關鍵點

耐熱要求

TL527 ABS730 LGA GP22 VICAT >95 ℃
TL527A ABSH2938 P2T/H605 HH106 VICAT >100℃
TL527B ABSHU600 H801/HH1891 HH112 VICAT >106℃

 

3低氣味ABS樹脂在汽車內飾的應用 

內飾材料所含揮發氣體是新車味的主要來源,因此需要控製汽車內飾件的氣體揮發量,即控製VOC和TVOC。所謂VOC(Volatile Organic Compounds),指的是車內散發出的揮發性有機化合物,TVOC指的是各種被測量VOC的總稱。VOC常見的有苯、甲苯、乙苯、乙醛、甲醛、丙烯醛、乙醇、苯乙烯、十四碳烷、乙酸乙酯等,但對人體有較大影響的主要是苯、甲苯、甲醛和二甲苯等有害物質,當其達到一定濃度時,駕乘人員長時間接觸會產生乏力乏力、頭痛、惡心等中毒症狀。因此,內飾材料要嚴格管控VOC含量。

對車內揮發性氣體和氣味的測試包括人的感覺測試和嚴格的儀器測試。表5為大眾汽車控製汽車車內氣味的標準PV3900的評價內容,評分分為6個級別。其方法是在一定實驗條件下,將零件置於一個密封的器皿中,由專業人員憑嗅覺測試零件的氣味。主觀氣味測試實驗條件如下:

1 常溫23 ℃,模擬正常的駕駛條件 

2 高溫40 ℃,模擬夏天的駕駛條件

3 在2h內,高溫80℃的條件下,模擬極端溫度和夏天暴曬後駕駛艙內的條件

 

表5 大眾汽車內飾材料氣味評價標準

Grade evalsuation 評估
1 not perceptible 無氣味
2 perceptible, not offensive 有氣味,但無幹擾性氣味
3 clearly perceptible, but not yet offensive 有明顯氣味,但無幹擾性氣味
4 offensive 有幹擾性氣味
5 Strongly offensive 有強烈幹擾性氣味
6 unbearable 有不能忍受的氣味

 

除了主觀測試氣味以外,大部分汽車主機廠都對材料的VOC成分進行了檢測。以福特汽車為例,檢測項目包括苯,甲苯,二甲苯(鄰-二甲苯,對-二甲苯,間-二甲苯),乙苯,苯乙烯(要求最大限值為0.1ug/g),甲醛,乙醛,丙烯醛(要求最大限值為10ug/g)等多種有害氣體。同時福特汽車對內飾材料的TVOC也有明確要求,如要求苯乙烯類材料TVOC值小於50ug/g,其它材料要求在100ug/g以下。

我國為了更好的管控新車車內的空氣質量,在2012年3月1日頒布了《乘用車內空氣質量評價指南》,並開始實施。這要求材料生產廠商提供更低氣味、更低VOC的產品來滿足消費者的需求。目前,一些公司已經成功的推出了新一代的低氣味ABS樹脂及其合金[2],目前市場上常見低氣味ABS及合金牌號如表4所示。

 

表6 常見低氣味ABS及其合金牌號

材料類別 錦湖AG真人娱乐 英力士

SABIC

中等耐熱ABS ABSH2938 Lustran H701    GDT2510
高耐熱 ABS ABSHU600

 

ABSHU621

Lustran H801

 X17/X37

通用級 PC/ABS合金 HAC8250 T65XF

 MC8002

高耐熱 PC/ABS合金 HAC8260 T85XF

 XCY620

 

4 低光澤ABS樹脂在汽車內飾的應用

通常,汽車內飾件表麵都要求低光澤,這有利於減少駕駛員的視覺疲勞,提高駕駛安全性。例如儀表板表麵光澤度過高,會在擋風玻璃上形成眩光和倒影,嚴重影響駕駛安全性。因此,ABS及其合金材料的低光澤化成為其重要發展方向,表7是通用汽車內飾件表麵光澤度的常規要求。

 

表7 通用汽車常見汽車內飾件表麵光澤度要求

光澤等級 色板光麵

(60°測試)

零件表麵

(皮紋麵,60°測試)

零件的位置
GLD 3左右 2以下 內飾腰線以上區域
GLG 5左右 3左右 內飾基本要求
GLA 7左右 5左右 內飾天棚等及外飾
GLM 12左右 >5 外飾零件

 

目前常見的有低光澤ABS合金樹脂有PC/ABS和PA/ABS合金。PC/ABS合金低光澤材料耐熱高、尺寸穩定性好、韌性高、耐候好,用於汽車儀表板麵板、副儀表板等陽光間接照射的地方;PA/ABS 低光澤材料表麵啞光效果佳,結合了PA和ABS樹脂的優勢,具有優異的耐化學品性、熱穩定性和尺寸穩定性、低溫衝擊性,同時結晶材料PA使得PA/ABS合金還具有良好的減震和吸聲性能[4]。低光澤ABS及其合金材料在汽車內飾件的應用,能夠有效的降低汽車內飾件的生產成本,目前PC /ABS低光澤材料已經在方向盤上下蓋、遮陽板、手套箱等零件上得到成功應用;PA/ABS低光澤材料已經應用於控製麵板、儀表盤罩、空調出風口等。ABS低光澤材料不僅光澤低,而且相比塗裝具有更低的成本優勢,將會越來越多的應用於汽車內飾產品。表8是常見低光澤ABS及其合金的牌號、特點及應用情況。

 

表8 常見低光澤ABS及其合金的部分牌號、特點及應用情況

材料類別 特點 表麵的光澤度﹡ 主要應用零件 常見牌號
耐熱ABS 成本低,尺寸穩定性好 3左右 門板,副儀表板等,以黑色為主 ABSH2938Z  

LGA

 

PA/ABS合金 表麵柔和的光澤,耐化學品性能優異 2以下 門板拉手盒,時鍾罩,出風口 HNB0270  

N19

PC/ABS合金 綜合性能好,不易產生劃痕 5左右 轉向柱上下罩蓋,出風口,手套箱 HAC8260Z

LG9000

KU2-1473

(﹡數據來源於大眾汽車K31的皮紋的測試結果,K31為典型的細皮紋)

 

5 吹塑級ABS樹脂在汽車外飾的應用

塑料擾流板大部分由吹塑級ABS經過吹塑成型、噴塗後製作而成。吹塑級ABS具有熔體強度高、延伸率大,以及橫向和縱向延伸平衡性好的優點,能夠滿足大型工業中空吹塑製品的成型要求,廣泛應用於汽車擾流板、側踏板、座椅等中空吹塑製品[5]。

錦湖AG真人娱乐公司推出用於汽車外飾的吹塑級ABS,如中耐熱、高衝擊ABS BM510,具有良好的加工性能,製品表麵平整,可減少拋光等後續加工,降低生產成本。高耐熱ABS BM530,可以滿足大眾汽車和通用汽車等主機廠較高的耐熱試驗要求。同時,ABS BM530具有良好的延展性和抗衝擊平衡性,加工成型性好,翹曲變形小,製品的尺寸穩定性好,有助於生產出壁厚更薄的產品。吹塑級PC/ABS合金耐熱等級更高,具有更好的力學性能。目前錦湖AG真人娱乐與大眾汽車合作,開發了PC/ABS吹塑尾翼材料,其特點是耐熱更高,強度更大。該產品已經成功應用在朗逸1.4T運動款車型上。

在實際生產過程中,會產生較多的邊角料,邊角料占製品重量的50%甚至更多,如何回收利用這些邊角料困擾生產廠家。目前ABS樹脂生產廠家在積極開發可多次回收的吹塑級ABS,如錦湖AG真人娱乐的BM510R,BM530R。隨著整個行業技術的提高,吹塑級ABS將會有更廣闊的發展空間。表9是國內外常見的吹塑級ABS樹脂及其合金的牌號。

 

表9常見的吹塑級ABS及其合金牌號

材料類別 錦湖AG真人娱乐 SABIC     其他廠家
吹塑級ABS BM510 / LN532
高耐熱吹塑級ABS BM530 EX58 Royalite® R12
吹塑級PC/ABS合金 HAC8250B MC8100 /

 

6 電鍍級ABS樹脂在汽車內外飾的應用

電鍍級ABS樹脂廣泛應用於汽車內外飾上,如汽車徽標、散熱格柵、後視鏡、排擋裝飾件、輪轂罩等等。與金屬相比,塑料電鍍製品不僅可以很好的實現金屬質感,而且能大幅度降低製品重量,有效改善塑料外觀及裝飾性,大大提高設計自由度,同時改善其在電、熱、耐蝕等方麵的性能。從近幾年汽車設計發展趨勢開看,相比非電鍍製件,電鍍產品更能彰顯汽車高貴華麗的品質,所以大量應用於高級車內飾上。除了電鍍門把手,儀表板裝飾件也開始使用塑料電鍍產品如:電鍍出風口裝飾圈,電鍍中央控製台裝飾圈及門板上的裝飾條,甚至在後車燈上增加了電鍍“眉毛”。隨著中高級轎車追求豪華、美觀的形象,ABS電鍍製件將會越來越多的應用在汽車內外飾件上。

電鍍材料選擇要綜合考慮材料的加工性能、機械性能、成本、電鍍成本、電鍍難易程度以及尺寸精度等方麵。ABS樹脂不僅具有優良的綜合性能,易於加工成型,而且其獨特的化學結構使材料表麵易於刻蝕,形成較大的鍍層結合力,因此在電鍍件中廣泛應用。大部分ABS樹脂都可以進行電鍍,但普通ABS樹脂電鍍良品率低,鍍層與基材結合力不能滿足汽車高低溫實驗要求,因此汽車內外飾必須使用電鍍級ABS專用料。對於電鍍級ABS樹脂,首先丁二烯含量要高,一般應控製橡膠相含量在18%~23%;其次橡膠相分散要好,增加錨固點的數量,提高鍍層的結合力;最後還要求具有良好的成型性,減少製品內應力。

汽車用電鍍材料既要滿足汽車主機廠的材料標準,製成零件後還需要滿足汽車零件的總成標準,包括高低溫循環試驗、鍍層的剝離強度、鍍層的厚度等[6]。針對不同的電鍍製品,可使用不同牌號的電鍍級ABS。表7是常見的電鍍級ABS及其合金的應用情況

 

表7 常用的電鍍級ABS及其合金的特點及應用

材料種類 特點 主要應用零件 常見牌號
電鍍級ABS 電鍍效果優異,良品率高  散熱格柵,尾門拉手等外飾零件 ABS710

PG298 

MG37EP

高耐熱電鍍級ABS 高耐熱,電鍍效果良好 出風口裝飾圈等內飾零件 P2MC

ABS730

電鍍級PC/ABS合金 抗衝擊性能好,高耐熱  散熱格柵,門把手等 HAC8244

T45PG

MC1300

 

7 結語

眾所周知,中國是汽車生產和消費大國,隨著汽車飛速進入家庭後,國內汽車消費會有更大的增長,國內汽車行業用ABS樹脂所占份額也會同步上升,帶來的是其廣泛的市場應用前景。當ABS樹脂在汽車材料上扮演著極其重要角色的同時,為了順應汽車內外飾材料美觀化、舒適化、安全化、輕量化的發展方向,ABS樹脂生產廠家正不斷的開發新的ABS改性產品,來滿足汽車行業越來越高的要求。

 

參考文獻

[1] 王榮偉,楊為民,辛敏琦等。《ABS樹脂及其應用》

[2] 李焱。新一代PC/ABS在汽車上的應用。中國塑料橡膠,2009,10-11

[3] 李焱,王斌。低光澤免噴塗材料。中國塑料橡膠,2009,8-9

[4] 李焱,王斌。工程塑料新產品在汽車上的應用。中國塑料橡膠,2008,4-5

[5] 範玉東,王斌。吹塑級ABS在汽車擾流板上的應用。汽車製造業-汽車塑化,刊名2008,4

[6] 王尚義。汽車塑料件電鍍工藝。北京:機械出版社,2009:3-4

 

 

 

返 回