隨著人們保護環(huán)境意識的日益增長,天然纖維作為隔熱/音和阻尼材料、特別是作為聚合材料的填充和增強材料,因在重量和成本方面的優(yōu)勢在汽車內(nèi)飾件及外部部件制造中的作用愈來愈大。
在汽車中應(yīng)用的基于天然纖維
復合材料的零件已超過40種,而國內(nèi)外也開發(fā)出多種車用竹纖維增強
復合材料,已經(jīng)試生產(chǎn)的產(chǎn)品有內(nèi)飾板、頂棚、行李廂、衣帽架、座椅背板、儀表盤、隔熱/音和阻尼材料等。
天然纖維的各種優(yōu)勢
汽車用天然纖維主要是指植物纖維,如洋麻、大麻、亞麻、黃麻和劍麻等麻纖維及椰殼纖維等。與合成纖維相比,天然纖維及其復合材料具有如下性能方面的優(yōu)勢。
生態(tài)保護性能:麻纖維生長期短、生長環(huán)境要求不高;其生長過程無需農(nóng)藥和化肥;生長、收獲、加工的能量消耗較少;對二氧化碳的吸收能力強,具有減緩“溫室效應(yīng)”的作用;生產(chǎn)過程無“三廢”污染、使用過程也無有害的游離化學物質(zhì)(如近來備受關(guān)注的“甲醛”)和微粒(
玻璃纖維成分);無需化學膠粘劑,可在一步法成形過程中與基材熱粘合;替代化纖和塑料等人造材料,可節(jié)約有限的石油資源;焚燒時無毒物排放、填埋后可生物降解;可再生循環(huán)利用;
應(yīng)用性能:麻纖維復合材料的隔熱、吸音性能好;能量吸收能力好、耐沖擊,無脆性斷裂(對提高汽車的安全性很有利);燃燒速率低;具有良好的剛度、切口韌性、斷裂特性;低溫性能好;
成形工藝性:可用較低壓力、一步法成形產(chǎn)品,節(jié)省機器和
模具的投資、簡化加工工藝(附座和裝飾層等可與坯材一步合成、無需化學粘接和后續(xù)加工);可成形大拉伸、復雜的三維形狀。天然纖維在加工中還表現(xiàn)出對模具的磨蝕作用較低;
質(zhì)輕:密度低、重量可減輕10~30%(順應(yīng)汽車輕量化要求,提高燃油效率);
原料成本低、麻纖維來源廣泛;邊角料可以重新破碎后進行熱塑加工,幾乎沒有廢料產(chǎn)生。
竹纖維助力汽車輕量化
用大自然豐富竹資源制備出天然環(huán)保的新材料“竹纖維”,推進汽車部件的竹纖維復合材料開發(fā),旨在提高汽車工業(yè)的環(huán)保升級,實現(xiàn)汽車輕量化。
由于汽車輕量化對節(jié)能減排的重要貢獻,引發(fā)了各種輕量化材料的開發(fā)和應(yīng)用。其中,竹纖維增強復合材料因其具有輕質(zhì)、高強度、高剛度等優(yōu)良性能,成為汽車生產(chǎn)商開發(fā)新車部件的重點關(guān)注材料。
竹纖維(即竹原纖維),具有除臭抑菌、抗紫外線、吸音隔熱、可自然降解等天然特性,又屬于可再生資源,隨著人類環(huán)保意識的不斷增強,竹纖維增強復合材料在汽車內(nèi)飾件上得到應(yīng)用,并受到業(yè)內(nèi)人士的格外重視和關(guān)注。
竹纖維內(nèi)飾板在發(fā)生事故時,因竹纖維獨特韌性而不易損壞,制成的成品可使終重量減輕20%,會大大降低汽車油耗和廢氣排放,完全可以替代
玻璃纖維復合材料和提高內(nèi)飾板的綜合性能;此外,其加工工藝簡單,可減少生產(chǎn)工序,特別是避免了化學纖維自身生產(chǎn)過程中對環(huán)境的污染。
研究表明,汽車工業(yè)的發(fā)展日益向著輕量化、環(huán)境保護、節(jié)約能源的方向發(fā)展。竹纖維增強復合材料作為重要的汽車輕質(zhì)材料,還可以在一定程度上改善和提高單一常規(guī)材料的力學性能、物理性能和化學性能,并能解決在工程結(jié)構(gòu)上常規(guī)材料無法解決的關(guān)鍵性問題。作為汽車部件一種新的加工原料,竹纖維增強復合材料將成為今后的發(fā)展趨勢。
延伸閱讀:天然纖維增強材料在其他領(lǐng)域的應(yīng)用
航空制造
天然增強復合材料在航空領(lǐng)域的應(yīng)用可追溯到二次大戰(zhàn)期間,由于1939年到1945年間鋁的短缺,英國由此開發(fā)了一種特殊的亞麻增強酚醛樹脂,用于生產(chǎn)噴火式戰(zhàn)斗機的機身蒙皮(FLIGHT-1942)。該材料名叫Gordon-Aerolite,被認為是“與塑料接近的方法,但是擁有與金屬可比的強度”。
在航空制造領(lǐng)域,由于涉及到相當復雜、漫長并且昂貴的認證程序,用新材料進行替代會對成本和時間有很大影響,因而發(fā)展相對緩慢。對天然纖維復合材料的應(yīng)用首先是從不需要認證的超輕型飛機開始。首先考慮對超輕型飛機中非主結(jié)構(gòu)件的制造采用NFC,然后再進行“適航認證”。
由于NFC的輕質(zhì)和良好的絕緣特性,可用于內(nèi)飾件,如帽盒、座椅、桌子或側(cè)墻板,也可以用在外部的非結(jié)構(gòu)件上,如雷達罩、整流罩或機翼和機身的結(jié)合處。
該材料在這一領(lǐng)域的應(yīng)用包括超輕型飛機中的大麻/玻纖舵。
土木建筑
天然纖維對土木工程吸引力,尤其在發(fā)展中國家,如活動房屋、地板磚、面板或墻體材料,這是因為天然纖維成本低、易獲得,能節(jié)約建造時間,降低建筑物的污染排放。
其他應(yīng)用
其他一些對天然纖維復合材料的應(yīng)用實例還包括:復合材料船體、座椅、燈、桌子、座位、外殼、地板、標識、火車內(nèi)飾件、天然纖維增強蜂窩芯材等等。
來自:蒂森新材料