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Verarbeitungstechnologie von Kunststoffkraftstofftanks für Automobile

2021-11-08

Das Automobil ist das wichtigste flexible Fortbewegungsmittel an Land, und die Automobilindustrie ist eine der wichtigsten Grundindustrien der Volkswirtschaft. Bei der Massenproduktion von Automobilen sind Probleme wie Energie- und Kraftstoffeinsparung, Funktionsverbesserung, Materialeinsparung, Vereinfachung der Produktionsabläufe und Kostensenkung aufgetreten.

1. Die Plastifizierung von Automobilen ist der allgemeine Trend

Es basiert auf drei Hauptgründen, zum einen um Energie zu sparen, zum anderen um die Funktionen zu verbessern und zum dritten Herstellungsprozesse und -prozesse zu vereinfachen.

Der Autokraftstofftank ist eines der wichtigen Funktions- und Sicherheitsteile in Autoteilen. Der traditionelle Kraftstofftank besteht aus Metall. Aufgrund der Besonderheit der Metallverarbeitung ist es schwierig umzuformen und auch die Festigkeit der Schweißnaht ist gering, die Produktionsqualifizierungsrate ist gering und es gibt oft Probleme bei der Verwendung. Um das Gewicht und die Kosten von Automobilen zu reduzieren, hat in den letzten Jahren die Umwandlung von Metallmaterialien zu Kunststoffharzen ein breites Interesse von Forschern geweckt.

2, die Eigenschaften von Kunststoff-Kraftstofftanks

Kraftstofftanks aus Kunststoff können die Probleme von Kraftstofftanks aus Metall besser lösen, weil: der Kunststoff eine gute Verarbeitbarkeit beim Formen, eine einfache Massenproduktion, vereinfachte Produktions- und Herstellungsverfahren und verbesserte sichere Arbeitsbedingungen aufweist.

Das Gewicht des Kunststofftanks ist leichter als das von Metall und die relative Dichte von Kunststoff beträgt nur 1/8~1/7 der von Metall. Daher kann sein Gewicht im Vergleich zu einem Metallkraftstofftank mit gleichem Volumen stark reduziert werden, was von Vorteil ist, um das Gewicht des Autos zu reduzieren und die Geschwindigkeit zu erhöhen. , Benzin sparen. Laut Statistik kann das Auto mit 1 Liter Benzin pro 1 kg Verringerung des Fahrzeuggewichts 0.1 km länger fahren. Der Kunststoff-Kraftstofftank verfügt über große Gestaltungsfreiheiten, eine hohe Raumausnutzung und lässt sich zu unterschiedlichsten komplexen Formen verarbeiten, was der Ausnutzung des Bauraums der Karosserie zuträglich ist. , Die die Ladekapazität des Kraftstoffs erhöhen und die Lebensdauer des Autos verbessern können. Der PASSAT Kunststoff-Kraftstofftank wiegt beispielsweise 3.5 kg und hat ein Fassungsvermögen von 51 Litern plus einem Sicherheitsfaktor von 7 Litern. Im Vergleich zu Metallkraftstofftanks beträgt das Fassungsvermögen 6 Liter und das Gewicht ist leichter. Kraftstofftanks aus Kunststoff haben eine bessere Leistung. Wärmedämmung, Benzin und Diesel erhitzen sich im Brandfall nicht so schnell, was die Explosion verzögern und die Überlebenschancen der Insassen bei einem Unfall erhöhen kann.

In Europa wurden erstmals 1973 Kraftstofftanks aus Kunststoff von der deutschen Volkswagen Automobilindustrie erfolgreich entwickelt und in Serie produziert. Die Fahrzeugtypen begannen bei PASSAT. Danach entwickelten sich in Ländern mit entwickelter Automobilindustrie Kraftstofftanks aus Kunststoff vom Rohstoff zum Verarbeitungs- und Produktionsequipment. Sehr schnell wurde daraus eine spezialisierte verarbeitende Industrie.

Verarbeitungstechnologie von Kunststoffkraftstofftanks für Automobile

3, der aktuelle Kunststoff-Kraftstofftank-Formprozess für die Automobilindustrie

Gegenwärtig hat die Verwendung von Kunststoffkraftstofftanks für Kraftfahrzeuge breite Aufmerksamkeit erregt, und ihre Verarbeitungs- und Formverfahren wurden umfassend erforscht und entwickelt. Zusammenfassend ist der Formprozess von Kunststoffkraftstofftanks wie folgt.

Die Leichtmetallform zum Rotationsformen kann auf dem Rahmen der Rotationsformmaschine für eine dreidimensionale Rotation installiert werden. Das Kunststoffpulver wird in die heiße Form gegeben. Beim Drehen wird das Kunststoffpulver kontinuierlich aufgeschmolzen und an die Innenwand der heißen Form geklebt. Nachdem es vollständig auf die erforderliche Dicke plastifiziert ist, spritzen Sie zum Abkühlen kaltes Wasser in den Formmantel und entformen Sie dann das Produkt.

Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass es schwierig ist, die Gleichmäßigkeit der Wandstärke an Ecken und schmalen Abschnitten sicherzustellen. Die für dieses Verfahren benötigten Materialien erfordern, dass sich nach dem Erhitzen eine dichte und gleichmäßige Schmelze an der Innenwand der Form bildet. Die Materialien, die die obigen Bedingungen erfüllen, können jedoch die Leistungsanforderungen von Kraftfahrzeugkraftstofftanks nicht erfüllen. Kationische Polymerisation (Monomerguss) Die kationische Polymerisationsmethode besteht darin, Caprolactammonomer in eine erhitzte Rotationsform, kationische Polymerisation und Kühlentformung einzuspritzen. Der Vorteil besteht darin, dass die Form kostengünstig und einfach zu lackieren ist. Da dieses Verfahren auf gegossenes Nylon beschränkt ist und die Anforderungen von Automobilkraftstofftanks nicht vollständig erfüllen kann, wird dieses Verfahren normalerweise nicht verwendet. Das Spritzgießen ist aufgrund der Entformung eingeschränkt. Der im Spritzgussverfahren hergestellte Kraftstofftank muss in zwei Hälften geteilt werden, und dann werden die beiden Hälften durch Kleben oder Schmelzschweißen zu einem Ganzen verbunden. Die Haftfestigkeit neigt dazu, abhängig von der Art des Materials zu variieren, und die Spritzgussform muss dem Einspritzen mit hohem Druck (60 bis 130 MPa) standhalten, die Formstruktur ist komplex und die Herstellungskosten sind hoch. Die oben genannten sind Nachteile. Der Vorteil des Spritzgießens besteht darin, dass die Wandstärke des fertigen Produkts gut kontrollierbar und sehr gleichmäßig ist und die erforderlichen Einsätze in der Spritzgussform montiert werden können und der Kraftstofftankkörper und die Zubehörteile Spritzgussbaugruppe zu einem verschmolzen werden können . Vakuum-Blisterformen erhitzt die Kunststofffolie durch Vakuum-Blisterformen, um zwei Kraftstofftankhälften herzustellen, und verwendet dann Klebstoff- oder Heißschmelzschweißen, um die beiden Hälften zu einem Ganzen zu verbinden. Anders als beim Spritzgießen: Ersterer lässt sich nicht zu einer Schachtel mit komplizierter Form und Struktur verarbeiten und kann während des Spritzgießens nicht mit verschiedenen Einsätzen zusammengebaut werden. Außerdem bestehen die Formen meist aus Aluminiumlegierungsmaterialien mit relativ geringen Festigkeitsanforderungen, einfacher Struktur und geringen Kosten. Nachteilig ist, dass auch Haftungsprobleme auftreten.

Der Formprozess verschiedener Kunststoffkraftstoffe, Hohlblasformen ist das beste Formverfahren zur Herstellung von Kraftstofftanks. Derzeit verwenden Kunststoff-Kraftstofftanks hauptsächlich diese Methode. Beim Blasformen des Kraftstofftanks wird das Material kontinuierlich erhitzt, geschmolzen und extrudiert, zur Lagerung in den Akkumulator geschickt und dann von oben nach unten durch den Kern und die Hülse extrudiert, um die Form zu bilden, und der Vorformling wird durch zwei Hälften der (Hough-)Form Anschließend wird der Vorformling geblasen, fest im Formhohlraum aufgeblasen und der fertige Kraftstofftank nach dem Abkühlen entformt. Dieses Verfahren ist das beste Formverfahren, das nicht nur in Massenproduktion hergestellt werden kann, sondern auch den Herstellungsprozess vereinfacht und es keine Haftungsprobleme gibt.

4, derzeit häufig verwendete Barrierekunststoffe, Kraftstofftankmaterialien aus Kunststoff und Verarbeitungstechnologie

Nicht alle Kunststoffe sind für die Herstellung von Autokraftstofftanks geeignet. Zunächst einmal müssen die Materialien der wechselnden Belastung von hohen und niedrigen Temperaturen lange standhalten und sogar einer plötzlichen Verformung bei 40°C standhalten. Nach der Prüfung müssen sie die sicherheitstechnischen Bedingungen und die von der Regierung erlassenen Normen erfüllen. Es hat auch sehr gute Barriereeigenschaften. Nach internationalen Standards überschreitet die aktuelle Leckage von Autokraftstofftanks 2 g pro Tag nicht und nimmt dann von Jahr zu Jahr ab. Daher müssen für Kraftstofftanks von Kraftfahrzeugen Barrierekunststoffe verwendet werden. Gängige Barriereharze 47 sind: Polyvinylidenchlorid (PVDC), Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH), Polyacrylnitril (PAN), Polyamid (PA), Polyester (PET), neues Nylon (MXD6), Flüssigkristall-OCP) und fluorhaltig Kunststoffe, unter denen Flüssigkristalle und fluorhaltige Kunststoffe nicht nur teuer, sondern auch schwer zu verarbeiten sind; obwohl Polyvinylidenchlorid hohe Gasbarriereeigenschaften, Retortenbeständigkeit, Transparenz, chemische Beständigkeit, Hitze hat C) ist die Formgebung und Verarbeitung sehr schwierig und der wirtschaftliche Wert ist nicht groß; obwohl EVOH bei normaler Temperatur und trockenem Zustand bessere Eigenschaften als PA und PA hat. PVDC hat gute Barriereeigenschaften, aber aufgrund seiner unzureichenden Eigenschaften nicht die physikalischen Eigenschaften eines einzelnen Verpackungsmaterials oder Behälters. Es muss mit anderen Kunststoffen vermischt werden. Im Vergleich zu anderen Barrierepolymeren weist Nylon eine hervorragende Leistung bei niedrigen und hohen Temperaturen und mechanische Eigenschaften auf. Gut, seine Barriereeigenschaften sind bei hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit besser als die von EVOH und PVDC, so dass es immer häufiger als Polymer-Barrierematerial verwendet wird. In Anbetracht der Barriereeigenschaften, der Verarbeitbarkeit und der Kosten ist Polyethylen mit hohem Molekulargewicht und hoher Dichte durch eine Reihe von Experimenten und Versuchen sehr gut für die Herstellung von Automobilkraftstofftanks geeignet, aber seine Barriereeigenschaften sind nicht gut und die Ölleckrate ist viel höher als bei Nylon . Seine Vorteile sind: Es verliert seine Leistung bei niedrigen Temperaturen oder sogar -200 ° C nicht, leicht zu blasen, leicht zu reibschweißen, thermisch Elementschweißen, Hochfrequenzschweißen und Heißluftschweißen. Durch die geringe Dichte ist der Kunststofftank viel leichter.于Metall. Die schlechte Ölbeständigkeit von Polyethylen schränkt dies jedoch ein. Zur Verbesserung und Verbesserung der Barriereeigenschaften von Hohlbehältern werden derzeit bei den gebräuchlichen Polyethylen-Kunststoff-Kraftstofftanks hauptsächlich die folgenden Herstellungsverfahren 210 40 verwendet: ein einschichtiger Kunststoff-Kraftstofftank mit Oberflächenbehandlung an der Innenwand.

Gängige Methoden:

①Epoxid-Sprühmethode, diese Methode ist relativ rückständig, die Wirkung ist auch schlecht und wurde im Wesentlichen eliminiert;

②Sulfonierungs-(2-Gas-)Behandlungsmethode, die relativ ausgereift ist und noch in den Vereinigten Staaten, Japan und anderen Ländern verwendet wird;

③ Fluorgasbehandlungsverfahren, bei diesem Verfahren wird während des Blasformprozesses gleichzeitig Stickstoff mit 1% Fluor in den Kraftstofftank geblasen, so dass die Innenschicht des Kraftstofftanks eine fluorhaltige Schicht bildet, die das Eindringen von Kraftstoff verhindert. Die Fluorierungsbehandlung wird während des normalen Blasformzyklus durchgeführt. Durch den Austausch des Wasserstoffs an der Polymerkette durch Fluoratome wird die Innenoberfläche des Behälters chemisch verändert, d von unpolaren Flüssigkeiten. Da diese Änderung nur an der Oberfläche auftritt (die Tiefe beträgt 5-10 nm), gibt es keine signifikante Änderung der Zug- und Schlagfestigkeit. Nach der Fluorierungsbehandlung ist der Reduktionseffekt der Menge an eindringendem Benzin im Kraftstofftank signifikanter, die von 16 g/24 h auf 0.5 g/24 h reduziert werden kann. Die letzten beiden der oben genannten drei Methoden verursachen jedoch öffentliche Gefahren und verursachen Umweltverschmutzung. verwenden.

(3) Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung der Mehrschicht-Coextrusionstechnologie, nämlich HDPE-Schicht, Haftschicht, Sperrschicht (PA oder EVOH), Haftschicht, HDPE-Schicht 5-Schicht-Coextrusionsformen, wobei die Sperrschicht Harze ist mit Sperreigenschaften wie Nylon oder Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer usw.; der in der Haftschicht verwendete Klebstoff hat eine starke Haftung an dem Barrierematerial und HDPE, eine gute Haftfestigkeit und Verarbeitungsleistung; HDPE wird als Innenschicht verwendet Die Schicht und die Außenschicht spielen die Rolle der Umformung, Festigkeit und des Skeletts.

Die Vorteile dieses Verfahrens sind: Die Qualität des Endprodukts ist ausgezeichnet, insbesondere die Beständigkeit gegen das Eindringen von Heizöl. Dieses Verfahren erfordert jedoch eine hohe Ausrüstung, eine schwierige Prozesssteuerung und erfordert eine spezielle Mehrschicht-Hohlblasformmaschine. Inzwischen werden Kunststoff-Kraftstofftanks in Automobilen weit verbreitet verwendet.

5, die aktuelle Inspektion von Kunststoff-Kraftstofftanks

Die Rohstoffe werden zu fertigen Kunststoff-Kraftstofftanks blasgeformt und die Kraftstofftanks werden objektbezogen geprüft. Die Vereinigten Staaten und Europa haben strenge technische Standards für Kraftstofftanks aus Kunststoff für Kraftfahrzeuge festgelegt. Die derzeit am häufigsten verwendeten Testgegenstände sind in Tabelle 2 aufgeführt weist keine Risse auf und leckt nicht, die Box wird mit Kältemittel gefüllt und für 1 Stunden in eine Umgebung von 35 ° C mit 12 1 N spitzer Hammerschlagenergie gestellt. Sie beträgt 4. Nach dem Aufprall gibt es keine Risse im Kastenkörper, keine Leckage. Der Kofferaufbau ist mit 40% Kraftstoff gefüllt. Es wird 12s lang auf direkte und indirekte Flamme gestellt. Der Kastenkörper wird nicht brechen und explodieren. Der Kofferaufbau ist in einer Umgebung von 14 °C mit Kältemittel gefüllt. Legen Sie es 7 Stunden lang bei Raumtemperatur und lassen Sie es aus einer Höhe von 30 m frei fallen. Die Box wird nicht brechen und auslaufen. Der Hitzebeständigkeitstest wird 50 Stunde lang in einer Umgebung von 120 °C erhitzt. Keine Leckverformung, Beständigkeit gegen Kälte und Wärme Wechselzyklusprüfung muss 40 °C (12h)-Raumtemperatur (10h)-95 °C (1h)-Raumtemperatur (80h) ist ein Zyklus, nach insgesamt 16 Zyklen, keine Leckage, Verformung, Alterungsbeständigkeitsprüfung, Druckprüfung, Vibrationsfestigkeitsprüfung, Luftdichtheitsprüfung, Penetrationsprüfung, Atmosphärenbelastung für eineinhalb Jahre Danach nimmt die Leistung nicht wesentlich ab. Die Box ist mit Flüssigkeit gefüllt. Unter dem Druck von 1 MPa und 40 ° C bricht die Box nicht, leckt nicht, normale Temperatur, Vibrationsbeschleunigung 6 m/s1, Vibrationsfrequenz 14 Hz, Vibrationsrichtung und -zeit: oben und unten (0.03h), links und rechts (53h) , vor und nach (28.4h), kein Bruch, keine Leckage, normale Temperatur, 2 Sekunden lang mit einem Druck von 33.3 MPa (Überdruck) gefüllt, und es sollte keine Leckage auftreten. Der Pool wurde 4 Wochen lang einer Temperatur von zehn 2°C ausgesetzt, und die durchschnittliche Leckage nach westeuropäischen und japanischen Standards beträgt weniger als 2 Tage; Die Standardleckage in Nordamerika und den USA beträgt weniger als 0.03 g/d

6, die aktuelle Situation und die Aussichten von Kunststoffkraftstofftanks für Automobile

Kunststofftanks für Automobile begannen in den 1970er Jahren in Europa. Die ersten entwickelten Länder waren Deutschland und die Vereinigten Staaten. Sie wurden hauptsächlich in Pkw verwendet, aber ihr Einsatz in Pkw und Lkw wurde weiter ausgeweitet. Im Ausland sind Kraftstofftanks aus Kunststoff in Massenproduktion angekommen. In den letzten Jahren wurde aufgrund der rasanten Entwicklung der Automobile meines Landes eine Reihe von Technologien zur Herstellung von Fahrzeugen und Komponenten eingeführt, die die Entwicklung der Automobilindustrie meines Landes und den Fortschritt der Automobilherstellungstechnologie stark gefördert und die Lücke verkürzt haben mit der Automobilindustrie der fortgeschrittenen Länder der Welt. Was die Kraftstofftanks aus Kunststoff betrifft, so wurden nach und nach Kraftstofftanks aus Kunststoff anstelle von Kraftstofftanks aus Metall verwendet, und bei der Lokalisierung wurden gute Erfolge erzielt. Im Vergleich zum fortgeschrittenen Niveau des Auslands klafft jedoch noch eine große Lücke zwischen unseren Kunststoff-Kraftstofftanks für Automobile. Um sich dem Wettbewerb auf dem internationalen Automobilmarkt anzupassen, ist die energische Entwicklung und Förderung der Technologie von Kunststoff-Kraftstofftanks zu einem Thema geworden, das bei der Entwicklung der Automobilindustrie meines Landes beachtet und dringend gelöst werden muss. Mit der rasanten Entwicklung von Automobilen in der Welt und der Vermeidung von Luftverschmutzung hat die US-Umweltschutzbehörde neue strenge Grenzwerte für das Eindringen von Kohlenwasserstoffen festgelegt, die verlangen, dass die Kohlenwasserstoffemission weniger als 0.2 g/24 Stunden beträgt. Für Kraftstofftanks mit hohen Barriereeigenschaften sind im Hinblick auf die Produktionssituation der Kraftstofftanks mehrschichtige coextrudierte Kunststoff-Kraftstofftanks besser.

Mit Blick in die Zukunft hat der Einsatz von Kunststoff-Kraftstofftanks in Automobilen weitreichende Perspektiven. Die weit verbreitete Verwendung von mehrschichtigen Kraftstofftanks aus Verbundkunststoff als Ersatz für Metallkraftstofftanks und einschichtige Kunststoffkraftstofftanks wird im 21. Jahrhundert zum Entwicklungstrend der weltweiten Automobilindustrie.

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