SES N 3212 Пластмаси, подсилени със стъклени влакна (GFRP)

Разработен от Suzuki Motor Corporation в рамките на стандартите за пластмасови и полимерни материали, стандартът „SES N 3212 Пластмаси, подсилени със стъклени влакна (GFRP)“ е вътрешна спецификация за автомобилни материали, която определя изискванията за пластмаси, подсилени със стъклени влакна (GFRP), използвани в компонентите на превозните средства. Този стандарт се основава на общи принципи за композитните материали и допълва други полимерни стандарти SES N 32xx, като се фокусира по-специално върху термопласти и термореактивни пластмаси, подсилени с влакна.

Пластмасите, подсилени със стъклени влакна (GFRP), са се превърнали в един от най-широко използваните композитни материали в съвременното автомобилно инженерство. Чрез комбиниране на стъклени влакна, вградени в полимерна матрица, тези видове пластмаси предлагат баланс между здравина, издръжливост, намаляване на теглото и икономическа ефективност, което ги прави изключително привлекателни както за структурни, така и за функционални компоненти на превозните средства.

Пластмасите, подсилени със стъклени влакна, са композитен материал, състоящ се от следното:

Полимерна матрица (термопласти като полипропилен и полиамид или термореактивни пластмаси като полиестер и епоксидна смола)
Армировка от стъклени влакна (къси, дълги или непрекъснати влакна)

Стъклените влакна действат като основен носещ елемент, докато полимерната матрица свързва влакната заедно, предава напрежението и осигурява защита от увреждане от околната среда.

Автомобилната индустрия е под постоянен натиск по отношение на следните проблеми:

Намаляване на теглото на превозното средство
Подобряване на горивната ефективност и емисиите.
За да се запази безопасността и издръжливостта.
Оптимизиране на производствените разходи

Пластмасите, подсилени със стъклени влакна, директно подпомагат тези цели, като предлагат високо съотношение якост-тегло, което ги прави ефективна алтернатива на метали като стомана и алуминий в много приложения.

Следните видове пластмаси, подсилени със стъклени влакна, използвани в автомобилната индустрия:

Термопласти, подсилени с къси влакна: Често използвани при шприцване. Често срещани материали: полипропилен от стъклени влакна, полиамид от стъклени влакна. Приложения: арматурни панели, скоби, корпуси.
Термопласти, подсилени с дълги влакна: По-дългите влакна подобряват механичните характеристики. Приложения: модули на предната част, конструкции на седалки.
Композити с непрекъснати влакна: Предлагат най-висока якост и твърдост. Използват се във високопроизводителни или структурни компоненти.

Основните свойства на пластмасите, подсилени със стъклени влакна, са следните:

Механични свойства:
Висока якост на опън и огъване.
Подобрена твърдост (модул)
Добра устойчивост на удар.
Термични свойства:
Висока температура на топлинно отклонение
Подходящ за среда под капака.
Химическа устойчивост:
Устойчив е на масла, горива, охлаждащи течности и пътни химикали.
Размерна стабилност:
Ниско свиване и деформация в сравнение с ненапълнените пластмаси.

Пластмасите, подсилени със стъклени влакна, се използват в голямо разнообразие от автомобилни системи. Приложенията им в автомобилните компоненти са следните:

Вътрешни компоненти:
Носачи за арматурно табло
Структури на седалките
ОВК шкафове
Външни компоненти:
Брони и опори за преден панел
Каросерийни панели (на някои превозни средства)
Приложения „под капака“:
Капаци на двигателя
Всмукателни колектори
Корпуси за батерии (особено в електрически превозни средства)
Структурни части:
Носачи за предна секция
Армировъчни греди
Носещи скоби

Производствени процеси на пластмасови материали, подсилени със стъклени влакна:

Шприцване: Това е най-разпространеният метод за термопластични пластмаси, подсилени със стъклени влакна. Подходящ е за производство в големи обеми.
Компресионно формоване: Използва се за термореактивни композити и термопластични материали, подсилени с дълги влакна.
Трансферно формоване със смола: Използва се за сложни, високопроизводителни части.

Предимствата на пластмасовите материали, подсилени със стъклени влакна, в автомобилната индустрия са следните:

Намаляване на теглото: До 30-50% по-лек от стоманата.
Устойчивост на корозия: За разлика от металите, не ръждясва.
Гъвкавост на дизайна: Могат да се постигнат сложни геометрии.
Ефективност на разходите: По-ниски разходи за формоване и обработка (особено за термопласти).
Възможност за интеграция: Няколко части могат да бъдат комбинирани в един формован компонент.

Силните страни и ограниченията на тези материали са следните:

Предизвикателство при рециклирането: Разделянето на влакна от матрица е сложно.
Анизотропия: Механичните свойства зависят от ориентацията на влакната.
Проблеми с повърхностната обработка: Излагането на влакна може да повлияе на естетиката.
Износване на инструмента: Стъклените влакна са абразивни по време на обработка.

Ролята на пластмасовите материали, подсилени със стъклени влакна, се разширява със следните тенденции:

Електрически превозни средства: Леките материали увеличават пробега на батерията.
Хибридни композити: Комбиниране на стъклени влакна с въглеродни влакна.
Рециклируеми термопластични композити.
Автоматизация в производството на композитни материали.

Следователно, пластмасите, подсилени със стъклени влакна, са се превърнали в крайъгълен камък на съвременния автомобилен дизайн. Способността им да осигуряват лекота, здравина, издръжливост и икономическа ефективност ги прави незаменими при посрещането на днешните инженерни и екологични предизвикателства. С развитието на технологиите за материали и методите за рециклиране, пластмасите, подсилени със стъклени влакна, играят още по-голяма роля в оформянето на бъдещето на сектора на мобилността.

Стандартът SES N 3212 обикновено определя следното:

Видове материали:
Термопласти, подсилени със стъклени влакна (напр. полипропилен от стъклени влакна, полиамид от стъклени влакна)
Термореактивни смоли, подсилени със стъклени влакна (напр. полиестер, епоксидна смола)
Шприцване, компресионно формоване или ламинирани композити
Съдържание на фибри:
Обикновено 10-60% стъклени влакна.
Диапазони на толеранс, определени за консистентност.
Приложения:
Структурни и полуструктурни автомобилни части: капаци на двигатели, скоби и корпуси, вътрешни структурни компоненти и части под капака.
Пластмасите, подсилени със стъклени влакна, се използват широко в автомобилния дизайн, защото отговарят на изискванията за здравина, издръжливост и лекота.

SES N 3212 определя минимални стойности за следните механични свойства:

Якост на опън
Якост на огъване
Устойчивост на удар
модул на еластичност

Тези характеристики зависят от следното:

Ориентация на влакната
Дължина на влакното
Връзка между влакна и матрица

Този стандарт определя също следните топлинни характеристики:

Температура на топлинно отклонение
Непрекъсната работна температура
Поведение на термично разширение

Този стандарт определя също физични и химични свойства като плътност, водопоглъщане, химическа устойчивост (масло, гориво, охлаждаща течност) и устойчивост на стареене (UV лъчи, топлина, влажност).

В обхвата на тези изисквания за пожарна безопасност, стандартът определя също така границите на запалимост (напр. класификация UL94) и границите на дим и токсичност (в зависимост от приложението).

Стандартът SES N 3212 се отнася до общи методи за изпитване, като например следните:

Изпитване на опън (стандарт ISO 527)
Изпитване на огъване (стандарт ISO 178)
Изпитване на удар (Шарпи/Изод)
Определяне на съдържанието на влакна (напр. стандартни методи за калциниране по ISO 1172)

Стандартът SES N 3212 се счита за необходим, защото той осигурява следното:

Последователност между доставчиците
Надеждни механични характеристики
Съвместимост с автомобилни среди
Контрол на качеството в масовото производство
Съответствие с изискванията за безопасност (термична, пожарна, дълготрайна)

В продължение на много години нашата организация, със своя компетентен и опитен персонал, разбира нуждите на своите клиенти, предоставяйки им необходимите съвременни услуги за тестване и подпомагайки ги при създаването, внедряването и подобряването на системите за управление. В тази рамка, ние също така предоставяме услуги за тестване, съответстващи на стандарта SES N 3212.