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注塑成型的长玻纤增强聚丙烯似乎成了新的、设计上具有高度零件整体性的汽车前端系统（FES）的主要材料。 （图片） 注塑成型的长玻纤增强聚丙烯以前未曾用作前端支架，但是有些汽车生产商，特别是欧洲的汽车生产商将其视为替代模压成型聚丙烯玻纤毡热塑性（GMT）片材以及在金属上外覆成型工程塑料制造混合系统的强有力的待选材料。
最新的进展是宝马2002款Mini Platform车的前端支架，它采用Stamax LLC公司的30%长玻纤聚丙烯注塑成型的。Stamax LLC公司是荷兰Owens Corning公司和DSM公司的一家合资企业。聚丙烯支架把散热器、喇叭、冷凝器、托架这样一些前端部件都整合“悬挂”成为一个零件，从而降低了成本，并且比GMT车的零件重量减轻了大约30%。
与此同时，Dow Automotive公司正在推出一种将长玻纤聚丙烯与钢结合在一起的塑料/钢混合系统，它不采用外覆成型，而是采用DOW公司开发的结构胶黏剂系统。一种叫作低能表面胶黏剂（LESA）的双组份丙烯酸－环氧树脂胶黏剂将聚丙烯黏接在金属上，无需火焰加热或者电晕处理，也不用刷底层胶。DOW公司已经为大众汽车公司制造了一件用LESA胶黏接的汽车前端系统的原型产品。
降低成本
俄亥俄州Akron市的一位咨询人士Robert Eller预计，采用长玻纤聚丙烯的整体前端将首先在广泛采用“开放式结构”组装方式的欧洲受到欢迎。这种方法用纵轨来满足前端碰撞和吸收能量的要求，使前端支架更容易用螺栓连接就位。美国推崇 “闭合式结构”组装方式，则不适合于用这种材料来替代金属前端支架。
从长远看，预计在经济性和性能方面显著优越的长玻纤聚丙烯在线掺混和成型工艺必将在整体前端支架领域扮演越来越重要的角色。
20世纪90年代中期，德国大众汽车公司率先采用模压成型的GMT零件通过热桩接法或者铆接法生产了长玻纤聚丙烯前端系统。最近，Bayer AG（拜耳公司的德国母公司）凭借其将长玻纤尼龙6外覆成型在金属冲压件上的专利混合系统在前端系统领域占据了一席之地。Bayer公司混合前端系统概念的最新进展出现在2002款 Polo车上。Bayer公司采用模内组装方法将Durethan BKV 130 H2.0长玻纤尼龙6外覆成型并与3个薄钢板部件黏接在一起。这种混合前端第一次涉及可见表面（带有细粒纹理）和结构支座两者的成型。热流道模塑工艺避免了以前在脱模之后还需要去除结构部件上的浇口的麻烦。
宝马公司采用Stamax P30YM240（一种30%长玻纤掺混聚丙烯粒料）为它在英国生产和组装的Mini Platform轿车生产的全塑注塑成型前端系统开辟了新领域。这个每年120,000辆车的宝马计划包括在美国销售的Mini Coopers车。“整体设计的宝马6.6lb车前端支架采用我们的玻纤增强聚丙烯，结果使重量大大减轻，并把过去大约20个金属零件合并到一个单一的支架上，”Stamax LLC公司下属的美国Stamax North America公司商务负责人Maria Ciliberti说。宝马车前端支架是由法国注塑成型集团Faurecia公司的英国分公司用1500t压力机成型的。
据报道，宝马Platform车的特殊设计要求束缚了所能够达到的零件整合程度。一位要求不公开姓名的从事类似项目的人士评论说，宝马的支架在几个方面都还算不上是完整结构的前端支架。例如，大灯就没有被整合到支架里，因为道路颠簸会损坏灵敏的照明部件。而且，弹键锁紧的要求是采用附着在纵向金属轨上的侧装支座系统来满足的。最后，宝马车的热塑性塑料支架本来就没有打算用来单独满足整个前端撞击要求。金属横梁仍然还在使用。
Stamax公司的掺混料是采用专利技术生产的，该技术将低分子量聚丙烯涂覆在长玻纤上，以确保其充分润湿和极好的分散度。所供应的长玻纤聚丙烯是0.5in长的粒料。
为了进一步发挥这些掺混料降低成本的作用，Stamax LLC公司最近推出了含有60%长玻纤的聚丙烯浓缩料。这种类型的产品可以在压力机上用未掺混的聚丙烯稀释成特定用途所需的增强纤维量。很快就将会推出75%的长玻纤Stamax浓缩料。
独特的结构黏接剂
早在几年前，Dow公司就开始寻找“制造完整结构的前端系统的途径”，Dow Automotive公司车外系统的全球技术负责人Padraig Naughton说，该公司的结论是，长玻纤聚丙烯显然是最佳选择，因为它与其它材料相比，成本更低、密度更小。于是，Dow公司决定用它的LESA黏接剂系统把钢和聚丙烯复合材料黏接在一起。据报道，这种材料在无需涂刷底层胶和进行预处理的条件下，就可以黏接类似材料，包括金属和聚丙烯与尼龙、SMC或者SRIM之间的黏接。
Dow公司从一所欧洲的大学那里获得了LESA的基本化学配方。它是一种双组份黏接剂系统，在空气中氧的存在下，在室温进行固化。混合后的“敞口时间”从2～15min不等。黏合后的组件经过几分钟就硬化了，经得起搬运操作，但完全固化需要24h。
虽然Dow Automotive公司正在开发它自己的长玻纤聚丙烯掺混料，但Narghton注意到，LESA方法不受将长玻纤掺混到聚丙烯中去的任何特定方法的限制。据说，Dow公司用机器人涂抹黏接剂的方法可以提高前端支架的结构整体性和刚性。Naughton把这归功于它的塑料与金属之间的化学黏接作用。与此不同，注塑外覆成型法采用使尼龙强制通过金属冲压件的孔洞的方法产生一种类似铆钉的机械连接。
采用LESA方法，Dow Automotive公司已经制造出了可与现在高尔夫车上使用的金属/塑料混合系统相媲美的前端系统原型。Dow公司相信，它的理念将在几年内被纳入商业使用。除前端支架外，Dow公司希望将LESA黏接剂系统用于黏接整体的空气进气集管、车门、车尾门和栅格组件，预计首次商业应用是将玻纤填充尼龙空气进气集管，用在一款欧洲轿车上。
3/27/2005
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