În prezent, aproximativ 800 de milioane de mașini circulă în jurul lumii. Dacă interesul pentru mașini nu se schimbă, numărul lor va continua să crească și în 2030 numărul mașinilor la nivel mondial ar putea ajunge la două miliarde - indiferent dacă sunt deja alimentate de un motor pe benzină sau unul complet diferit în acel moment.
Aplicațiile din plastic pentru automobile reprezintă o piață uriașă. Materialele plastice și compozitele lor obțin în prezent rezistență crescută, rezistență chimică și termică, precum și rezistență la lumina soarelui. Materialele plastice din acele părți ale mașinii în care ar putea pune în pericol ocupanții vehiculului într-un accident sunt rezistente la rupere. Se adaugă materiale plastice care întârzie arderea sau se auto-sting.
Înlocuirea metalului
În automobilele moderne, există multe exemple în care materialele plastice sunt utilizate în construcții în loc de metale. Barele de protecție din plastic pot fi cu până la 10,4 kg mai ușoare decât produsele metalice similare, utilizarea plasticului în motor reducând greutatea acestuia cu 4,2 kg, un colector de admisie ușor din aluminiu cântărește 3 kg, în timp ce, dacă este fabricat din poliamidă, cântărește până la jumătate Mai puțin. Greutatea rezervorului de combustibil din plastic compozit poate fi cu până la 5 kg mai mică decât în cazul rezervorului din materiale metalice convenționale.
Aceste cifre arată că utilizarea materialelor plastice pentru a reduce greutatea vehiculelor poate, dacă este reciclabilă, să contribuie și la rezolvarea problemelor de mediu asociate eliminării mașinilor uzate.
În industria auto, se apropie un timp care poate revoluționa utilizarea materialelor de construcție, în special a materialelor plastice reciclabile. Pe lângă aspectele de mediu, principalul obiectiv al industriei este de a reduce greutatea mașinii, reducând în același timp consumul de combustibil, precum și emisiile. La sfârșitul vieții mașinilor, piesele mari din plastic pot fi demontate și reciclate. Materialele plastice inutilizabile pot fi arse în incineratoare specializate, deoarece, spre deosebire de metale, sunt la fel de bogate în energie ca cărbunele sau petrolul. Materialele plastice pot fi, de asemenea, utilizate în producția de piese de siguranță foarte încărcate, cum ar fi vasele de ulei, paturile motorului și piesele structurale ale barei de protecție. Conform calculelor BASF, reducerea greutății vehiculului cu o sută de kilograme va reduce consumul de combustibil cu 0,4 litri la suta de kilometri. Materialele plastice sunt acum folosite pentru realizarea întregului interior al mașinilor, cum ar fi bordurile, scaunele și finisajele interioare. Producătorii de materiale plastice prezic că aceste materiale vor înlocui treptat panourile metalice ale corpului. Materialele plastice oferă designerilor auto mai multă libertate de proiectare, deoarece sunt mai ușor de modelat decât metalele și permit producerea de corpuri de forme complexe, care nu pot fi realizate cu materiale metalice.
Materialele plastice - un material cu viitor
Prelucrarea materialelor plastice necesită costuri mai mici. Ele pot fi procesate deja la temperaturi de 200 până la
300 o C, în timp ce aluminiul necesită o temperatură de topire mai mare de 650 o C, iar oțelul are un punct de topire dublu. Prin urmare, utilizarea materialelor plastice economisește costurile energetice în producție și economisește energie în funcționarea autovehiculelor datorită faptului că materialele plastice sunt mai ușoare decât metalele.
Cu toate acestea, materialele plastice nu pot înlocui toate piesele metalice existente, mai ales că nu au rezistența sau rezistența la căldură ca metalele. Este dificil să ne imaginăm că materialele plastice ar fi utilizate pentru a produce arbori cotiți sau osii cu osie extrem de solicitați mecanic, a căror producție necesită utilizarea unor materiale metalice foarte puternice. De asemenea, motoarele auto nu sunt fabricate din materiale plastice, resp. acele părți în care are loc arderea combustibililor și părțile legate de utilizarea unui catalizator în care poluanții sunt eliminați din gazele de eșapament atunci când sunt expuși la temperaturi ridicate. Cu toate acestea, materialele plastice pot fi utilizate în majoritatea componentelor auto.
Materialele plastice și compozitele acestora oferă un potențial imens de reducere a greutății în aplicațiile auto. Compozitele din plastic fibroase sunt de obicei mai ușoare cu 25 până la 35% decât aceleași piese din oțel. Reducerea greutății de funcționare a vehiculelor este un pas important către reducerea emisiilor de dioxid de carbon. Echipamentele interioare ale mașinilor de la producătorii mondiali includ, de asemenea, scaune fabricate în întregime din plastic. De exemplu, scaunele de pe Opel Insignia OPC au fost dezvoltate exclusiv din materiale plastice. Aceste scaune, care nu au cadru de oțel, sunt fabricate din două tipuri de plastic - spumă de nailon (poliamidă) și PP (polipropilenă).
Un alt exemplu de utilizare a compozitelor polimerice în construcția de mașini este Bugatti Veyron 16.4 Grand Sport, care atinge o viteză maximă de până la 407 km/h datorită greutății sale ușoare cu o proporție mare de compozite din plastic. Din plastic, policarbonatul (PC) este utilizat pentru producerea sticlei vehiculului, parbrizele sunt fabricate din plexiglas (PMMA). Oxidul de polifenilenă (PPS) este utilizat pentru producerea de piese tensionate termic ale conductelor motorului auto. Poliamida armată cu fibră de sticlă este utilizată ca material în fabricarea colectoarelor de admisie în automobile. Traversele transversale ale mașinilor Volkswagen sunt, de asemenea, produse din poliamide umplute cu fibră de sticlă, reducând greutatea acestora cu până la 50% comparativ cu produsele echivalente din aluminiu.
Un exemplu de mașină fabricată aproape complet din compozite polimerice este Cayenne Turbo modificat de Hamann. Cayenne Turbo obișnuit are o putere maximă de 500 de cai putere, dar versiunea Hamann este cu 50 de cai putere mai puternică. Cuplul acestei mașini este de 700 N.m. Cayenne Turbo a achiziționat o nouă bară de protecție frontală, care este realizată în întregime din compozite polimerice de carbon.
Datorită reducerii greutății acestei mașini, a crescut și puterea specifică a motorului, ceea ce vă permite să atingeți viteza maximă a mașinii la 300 km/h.
TEXT Igor Novák, Institutul de Polimeri SAS, FOTOGRAFIE arhivă editorială