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              1. 產品中心

                滾塑成型汽車燃油箱的生產

                我的位置:首頁>產品應用

                塑料燃油箱的優點
                密度小。塑料相對密度僅為金屬的1/8?1/7,所以同規格的塑料燃油箱比金屬燃油箱質量輕40~50%,從而有利于減輕車重,提高車速,節省燃料(據資料統計,車重每減輕1kg,則lL汽油可使汽車多行駛0.lkm)。
                設計自由度大,空間利用率高??梢约庸こ筛鞣N復雜形狀,有利于充分利用車體的空間,從而可以增加燃油的載重量,提高汽車的續航力(例如PASSAT塑料燃油箱重3.5kg,容量51L加安全系數7L,同金屬燃油箱相比容量大6L重量輕1.5kg)。
                工藝性好。塑料燃油箱的研制周期比金屬燃油箱的研制周期短,費用低,成型加工性好,易規?;a,簡化制造工藝,方便了汽車的設計制造與改型。
                耐疲勞性能好。金屬材料的疲勞破壞常常是沒有明顯預兆的突發性的破壞。而聚合物基復合材料中,纖維和基體的界面能比較有效地阻止裂紋擴散,使破壞逐漸發展,因而破壞前有明顯預兆,過載時安全性比較好,安全可靠性高。
                減震性好。復合材料中纖維基體界面具有吸震能力,故振動阻尼比較高。
                耐燒蝕性好。因為聚合物基復合材料的比熱容比較大,熔化熱和汽化熱也比較大,在高溫下能吸收大量的熱能,是良好的耐燒蝕材料.在車輛著火時汽油、柴油不會很快升溫,可延遲爆炸,使乘員在意外事故中增加生存的希望。
                耐化學腐蝕性。抵御水、污物及其它介質的侵蝕,免去維修的麻煩。
                耐久性能優異。具有優異的長期穩定性能,可使燃油箱的使用壽命達20年之久。
                耐沖擊、強度好。當遇到碰撞時,塑料燃油箱在 -40~60℃的情況下仍具有優良的抗沖擊性能及其它力學性能。常溫下無論是單層或多層結構的塑料燃油箱,即使從8m甚至10m高處墜落到水泥地面上,也不易損壞。而金屬燃油箱僅在401m高處落下就會破損??梢娝芰先加拖淇箾_擊性能是金屬燃油箱的2~4倍。
                 

                成型方法
                回轉成型:輕的金屬??砂惭b在回轉成型機的機架上進行三維方向旋轉,塑料粉加入熱模具內,當旋轉時,塑料粉不斷熔融黏貼在熱模具內壁,待完全塑化達到要求厚度后, 往模具夾套內注入冷水進行冷卻,然后脫模得制品。該法不足之處是很難保證轉角處和狹窄斷面處壁厚的均勻性。
                陽離子聚合(單體澆鑄):陽離子聚合法是用己內酰胺單體注入受熱回轉模具內,陽離子聚合,冷卻脫模,其優點是模具造價低,易于噴漆。由于此法只限于澆鑄尼龍,不能完全滿足汽車燃油箱要求的條件,故通常不采用此法。
                注塑:由于脫模受到限制,采用注塑工藝生產燃油箱需分成兩個半件,然后再用黏合劑或熱熔焊接將兩個半件黏合成整體。黏合強度往往隨材料品種不同而有強弱。另外注塑模具要承受高壓(60~130MPa)注射,模具結構復雜,制造費用昂貴。注塑的優點在于獲得的成品壁厚易于控制,非常均勻,可在注塑模具內裝配所需要的嵌件,將燃油箱箱體與附屬零部件通過注射組成一體。
                真空吸塑成型:將塑料板材加熱,用真空吸塑成型制成兩半件燃油箱,然后再用黏合劑或熱熔焊接將兩個半件黏合成一整體。它與注塑不同處是:前者不能制成形狀結構復雜的箱體,而且無法在成型時裝配各種嵌件。模具多為鋁合金材料,強度要求相對低,結構簡單,因而造價也低。缺點是存在黏合問題。
                中空吹塑:中空吹塑成型是制造燃油箱較佳成型方法,目前塑料燃油箱主要采用此法。中空吹塑成型時,物料連續加熱熔融擠出,通過模芯模套由上往下擠出型坯,用兩半(哈夫)模具將型坯夾緊,然后往型坯內鼓氣、吹脹、貼于模腔內成型,經冷卻脫模得成品。該方法既可以大規模生產,又簡化了生產工序,也不存在粘接問題,應用廣泛。
                本篇主要討論中空吹塑成型:
                樹脂選擇及加工工藝
                常見的阻隔性樹脂有:偏氯乙烯(PVDC)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚丙烯腈(PAN)、聚酰胺(PET)、新型尼龍(MXD6)、液晶(LCP)和含氟塑料等,其中液晶和含氟塑料不僅成本高而且加工業比較困難;聚偏氯乙烯熔點和分解溫度相近,成型加工十分困難,經濟價值不大;EVOH雖然在干態和常溫有比PA和PVDC好的阻隔性,但由于其韌性不夠而不具備單獨作為包裝材料或容器的物性,必須與其他塑料復合;考慮阻隔性、加工性及成本,通過一系列實驗與嘗試,高分子量、高密度聚乙烯非常適宜于制造汽車燃油箱,但其阻隔性不好,滲油率比尼龍高很多,其優點是:在低溫甚至-40°C下仍不失其韌性,易于吹塑成型,易于摩擦焊接、熱元件焊接、高頻焊接、以及熱空氣焊接。

                但汽油化學分子結構與HDPE類似,根據相似相容原理,采用普通聚乙烯容量儲存這類溶劑時,其有效成分會濕潤HDPE油箱表面,逐漸擴散到容器內部并滲透到外界而氣化損失掉,這也就是HDPE燃油箱的缺點,即其對燃油有效成分的阻滲性能低,世界各國關于塑料燃油箱的研究焦點主要集中在解決這個問題上。常用聚乙烯塑料燃油箱主要采用以下生產方法來提高和改善中空容器阻隔性:

                一、              內壁進行表面處理的單層塑料燃油箱的方法,常用方法:

                環氧噴涂法,此種方法較為落后,效果也差,基本被淘汰。
                磺化(SO3氣體)處理法,該法工藝成熟,廣泛使用。但此方法會造成公害。
                氟化處理法,該方法是在吹塑成型過程中,同時向油箱內部吹入含有1%氟的氮氣,使其油箱內層形成防燃油滲透的含氟層。經氟化處理后,油箱的汽油滲透量降低效果較為顯著,可由16g/24h降至0.5g/24h。其中氟氣需要回收處理,有一系列的環保問題,易造成二次污染,危害人體健康,而且設備投資大、氣源困難、工藝復雜、難度大、成本較高。
                二、              聚乙烯與阻隔樹脂共混改性使阻隔樹脂在基體樹脂中形成層狀的方法(層狀摻混):

                一般認為層狀共混阻隔改性的機理是:阻隔性聚合物合金材料是HDPE/PA/相容劑體系。在此體系中,起阻隔作用的PA以層狀分散于HDPE中。隨PA含量的增加和PA分散相的層化,HDPE/PA 共混物的阻隔性明顯提高(其阻隔烴化合物氣體性能比一般HDPE高20倍),且拉伸強度和抗沖擊強度等性能也明顯增高。PA添加量一般為5%?18%,與HDPE摻合后直接吹塑,這種成型工藝使得油箱壁形成不連續的防滲透層來達到阻隔燃油滲漏的目的。層狀分散形態的形成技術是制造塑料燃油箱的關鍵技術之一。為獲得理想的阻隔形態,必須保證在加工溫度下PA熔體黏度大于HDPE。為此,要選擇恰當的加工溫度。為了使PA相延展成為層片,擠出成型時的螺桿剪切速率應控制在20?50S-1范圍內。單層塑料燃油箱的第二種阻隔性聚合物合金材料是杜邦公司研制成功的新型阻隔功能聚合物合金材料,商品名稱為SE-LARRB-M,它以5%?7%的EVOH代替尼龍與HDPE混合而制成,EVOH呈盤狀分散于HDPE中,使燃油箱形成不連續的防滲透層而起到阻隔汽油滲漏的作用,其阻隔性能比PA更好,無污染、安全、成本低,并可使燃油箱的熱變形溫度和尺寸穩定性得到提高, 是一種理想的阻隔材料,對甲醇具有理想的阻隔性能,可用于以甲醇作為燃料的燃油箱。

                層狀摻混技術在實際的生產操作時,對擠出機螺桿混煉性能要適度,非常難以把握;并且層狀摻混塑料燃油箱的機械性能低,阻滲性相對較差而且不太穩定。

                三、              另一種途徑是多層共擠技術:

                比較層狀摻混,用多層共擠方法生產具有阻滲性汽車塑料燃油箱成為第一選擇。從國內近幾年新投用的汽車塑料燃油箱成型設備來看,多層共擠中空機占絕大多數也可證實這一點。

                利用多層共擠出吹塑成型多層復合的塑料燃油箱由3種材質形成3層、5層或6 層復合的中空吹塑產品。3層復合塑料燃油箱的組成為:PA(內層)/粘接層/HDPE (外層);5層復合塑料燃油箱的組成為:HDPE (內層)/粘接層/PA/粘接層/HDPE (外層);6 層復合塑料燃油箱的組成為:HDPE(內層)/粘接層/阻隔層(PA或EVOH)/粘接層/回收料層/著色HDPE(外層),各層的厚度比為:46(內層):2.5(粘接層):3(阻隔層):2.5 (粘接層):40(回收料層):6(著色HDPE外層)。

                多層復合結構的塑料燃油箱中,阻隔層為PA和 EVOH。粘接層用的粘接劑(如日本三井化學公司的AdmerGT-4,L-2100等)對阻隔材料和HDPE要有強的黏接力、良好的粘接耐久性能和加工性能。HDPE作為內層和外層,起成型、賦予強度等作用。多層復合塑料燃油箱成型工藝較復雜,要求專用的多層中空吹塑成型設備。但成品質量優良,特別是抗燃油滲透性能優異,其燃油滲漏量可降至 ≤0. 2g/24h (對汽油)和≤0.7?1.2g/24h(對汽油-甲醇、汽油-乙醇燃料)。

                表1-1為HDPE單層塑料燃油箱與多層塑料共擠燃油箱阻滲性能比較。由表中可以看出,多層塑料共擠燃油箱的阻滲性能要比HDPE單層燃油箱的阻滲性能高出2個數量級。

                塑料多層共擠吹塑中空成型機SCJC500×6生產的多層吹塑汽車燃油箱(以下簡稱多層塑料油箱)由六層共擠結構組成,見圖1-1,按其功能可分為基層、功能層、粘合層、回收料層和裝飾層。每層的具體情況如下:

                1.         基層
                基層是多層共擠結構的主體,厚度較大,主要確定制品的強度,剛度及尺寸穩定性,同時也起一定的功能作用,基層聚合物主要是HDPE新料。

                功能層
                     功能層,也稱阻滲層,是多層共擠結構高阻滲作用的關鍵層,它不僅可以阻止燃油有效成份滲透至燃油箱外,而且可以阻止外界氣體或濕氣等向燃油箱內的滲透。
                功能層聚合物主要是EVOH或PA6/66。一方面,EVOH或PA6/66的價格較高,另一方面,EVOH或PA6/66在很薄的情況下,其阻隔性能已很高(見表1—2)。因此,在滿足阻滲性能要求的前提下,阻滲層應設計得盡量薄。常用的牌號:EVOH為EVALF101A、Soarnol DT2903(Nippon Gohsei);PA6/66為Ultramid C35(BASF)、Durethan C38(Bayer)。

                 

                粘合層   
                     粘合層主要解決基層和功能之間的相互粘合不良的問題,多層燃油箱壁內各層之間的粘合是難點和要點,粘合不良會發生層問剝離現象,進而影響塑料油箱的強度和阻滲效果,粘合層聚合物一般用改性聚乙烯,粘合劑價格一般較高,故在滿足性能要求的前提下,其厚度應盡量小些。
                所用材料一般為馬來酸酐接枝改性的LDPE或HDPE,常用牌號為Admer GT-5A(Mitsui)、Bynel4006(Du Pont)等。

                回收料層   
                     在共擠吹塑油箱的過程中,會產生一些飛邊和廢件,其回收再利用,可降低成本,同時,多次回收通常也不會影響HDPE的性能。單種聚合物油箱的回收料破碎后按一定比例加入擠出機即可,比較容易,多層共擠吹塑料油箱的回收料包含有多種聚合物,回收比較復雜,因此,在復合共擠結構中增加回收料層,以解決回收料的重復利用,回收料層主要為回收料和HDPE新料的混合物。
                裝飾層   
                     裝飾層也叫外基層。除具有一定強度、剛度外,也可以加入色母,以提供燃油箱不同的外部色彩,也可以加入抗紫外線劑等助劑,以改善燃油箱的外部適應性,裝飾性聚合物主要為HDPE新料和各種助劑。
                生產設備:
                SCJC500×6多層共擠中空機:

                1、  該設備包括共擠機頭、擠出機、成型機、吹脹機構、100點型坯壁厚控制裝置、升降平臺、電氣液壓與氣動系統、集中供料系統等幾大部分?;緟等缦拢?

                設備型號:SCJC500×6
                所屬類別:塑料機械
                詳細分類:塑料注射成型機

                備注:六層

                螺桿直徑/mm:100/60/45

                口模尺寸/mm:ф300-500

                塑化能力/(kg/h):620

                螺桿轉速/(r/min):5-75

                鎖模力/kN:1200

                模板間距/mm:800-2000

                最大制品容積/L:500

                模板尺寸/mm:1500*1400

                裝機容量/kW:700

                重量/t/凈重:70

                外形尺寸(長X寬X高)/mm:14000*9000*6800

                2.SCJC500×6多層共擠中空機的關鍵技術:

                擠出機系統由六臺塑料擠出機組成,擠出機采用了國內技術IKV結構及混煉性能優異的螺桿,塑化能力強,塑化質量高。多層共擠機頭是該機關鍵的部件,由它形成六層塑料坯料。該共擠機頭采用了完全符合“先進先出”原則的心形包絡曲線流道,主要流道表面鍍鉻處理。100點型坯壁厚控制裝置必須確保型坯的精度穩定,并得到良好的壁厚分布。成型機采用國內首創新型閘塊合模機構,成型機及吹脹機構是塑料坯料吹塑成型主要部件,移模、合模速度比例控制。

                 


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