В момента около 800 милиона автомобила се движат по света. Ако интересът към автомобилите не се промени, броят им ще продължи да расте и през 2030 г. броят на автомобилите в световен мащаб може да достигне два милиарда - независимо дали по това време те вече се задвижват от бензинов двигател или съвсем различен.
Приложенията на пластмаси в автомобилите представляват огромен пазар. Понастоящем пластмасите и техните композити постигат нарастваща якост, химическа и термична устойчивост, както и устойчивост на слънчева светлина. Пластмасите в тези части на автомобила, където биха могли да застрашат пътниците в автомобила при катастрофа, са устойчиви на удар. Добавят се пластмаси, които забавят изгарянето или се самозагасват.
Замяна на метал
В съвременните автомобили има много примери, когато пластмасите се използват в строителството вместо метали. Броните от пластмаса могат да бъдат с до 10,4 кг по-леки от подобни метални изделия, като използването на пластмаси в двигателя намалява теглото му с 4,2 кг, лекият алуминиев всмукателен колектор тежи 3 кг, докато ако е изработен от полиамид, тежи до половината по-малко. Теглото на пластмасовия композитен резервоар за гориво може да бъде до 5 кг по-ниско, отколкото в случай на резервоар, изработен от конвенционални метални материали.
Тези цифри показват, че използването на пластмаси за намаляване на теглото на превозните средства може, ако се рециклира, също да помогне за решаването на екологичните проблеми, свързани с изхвърлянето на употребявани автомобили.
В автомобилната индустрия наближава време, което може да революционизира използването на строителни материали, особено рециклируеми пластмаси. В допълнение към екологичните аспекти, основната цел на индустрията е да намали теглото на автомобила, като същевременно намали разхода на гориво, както и емисиите. В края на живота на автомобилите големи пластмасови части могат да бъдат премахнати и рециклирани. Неизползваемите пластмаси могат да се изгарят в специализирани инсталации за изгаряне, тъй като за разлика от металите те са богати на енергия като въглищата или петрола. Пластмасите могат да се използват и при производството на силно натоварени предпазни части, като маслени тигани, двигателни легла и структурни части на бронята. Според изчисленията на BASF намаляването на теглото на автомобила със сто килограма ще намали разхода на гориво с 0,4 литра на сто километра. Сега пластмасите се използват за направата на целия интериор на автомобилите, като арматурни табла, седалки и вътрешна облицовка. Производителите на пластмаси прогнозират, че тези материали постепенно ще заменят металните панели на корпуса. Дизайнерите на пластмаси получават по-голяма дизайнерска свобода при проектирането на автомобили, тъй като те се оформят по-лесно от металите и позволяват производството на тела със сложни форми, които не могат да бъдат постигнати с метални материали.
Пластмасите - материал с бъдеще
Обработката на пластмаси изисква по-ниски разходи. Те могат да бъдат обработени вече при температури от 200 до
300 o C, докато алуминият изисква температура на топене над 650 o C, а стоманата има двойна точка на топене. Следователно използването на пластмаси спестява енергийни разходи при производството и също така спестява енергия при експлоатация на автомобила поради факта, че пластмасите са по-леки от металите.
Въпреки това пластмасите не могат да заменят всички съществуващи метални части, особено защото нямат необходимата якост или устойчивост на топлина като металите. Трудно е да си представим, че пластмасите биха били използвани за производство на изключително механично натоварени колянови валове или оси на оси, чието производство изисква използването на много здрави метални материали. Също така автомобилните двигатели не са изработени от пластмаса, респ. онези части, в които се извършва изгарянето на горива и части, свързани с използването на катализатор, в който замърсителите се отстраняват от отработените газове под действието на високи температури. Въпреки това пластмасата може да се използва в повечето автомобилни компоненти.
Пластмасите и техните композити предлагат огромен потенциал за намаляване на теглото в автомобилните приложения. Влакнести пластмасови композити обикновено са с 25 до 35 процента по-леки от същите стоманени части. Намаляването на експлоатационното тегло на превозните средства е важна стъпка към намаляване на емисиите на въглероден диоксид. Интериорното оборудване в автомобилите от световни производители включва и седалки, които са изцяло изработени от пластмаса. Например седалките на Opel Insignia OPC са разработени изключително от пластмаса. Тези седалки, които нямат стоманена рамка, са направени от два вида пластмаса - найлон (полиамид) и PP (полипропилен) пяна.
Друг пример за използването на полимерни композити в автомобилното строителство е Bugatti Veyron 16.4 Grand Sport, който достига максимална скорост до 407 км/ч благодарение на лекото си тегло с голям дял на пластмасови композити. От пластмаси, поликарбонат (PC) се използва за производство на автомобилно стъкло, предните стъкла са направени от плексиглас (PMMA). Полифениленоксидът (PPS) се използва за производството на термично напрегнати части на тръбите на автомобилния двигател. Полиамидът, подсилен със стъклени влакна, се използва като материал при производството на всмукателни колектори в автомобилите. Напречните носачи на автомобилите на Volkswagen също се произвеждат от пълнени със стъклени влакна полиамиди, намалявайки теглото им с до 50 процента в сравнение с еквивалентни алуминиеви продукти.
Пример за автомобил, почти изцяло направен от полимерни композити, е Cayenne Turbo, модифициран от Hamann. Редовният Cayenne Turbo има максимална мощност от 500 конски сили, но версията Hamann е с 50 конски сили по-силна. Въртящият момент на тази кола е 700 N.m. Cayenne Turbo се сдоби с нова предна броня, която е направена изцяло от въглеродни полимерни композити.
Поради намаляването на теглото на този автомобил се е увеличила и специфичната мощност на двигателя, което позволява да се достигне максималната скорост на автомобила до 300 км/ч.
ТЕКСТ Игор Новак, Институт по полимери SAS, СНИМКА редакционен архив