3M Skleněné mikrokuličky pro automobilový průmysl Nižší hmotnost, větší síla
Skleněné mikrokuličky 3M představují výjimečně lehké aditivum vysoce odolné tlaku vyrobené z voděodolného a chemicky stabilního sodno-boro-křemičitého skla. Používají se k výrobě nejrůznějších automobilových součástek včetně termoplastů, kompozitních materiálů SMC a BMC, ochranných vrstev na podvozkové komponenty i konstrukčních pěn a výplní. Snižují hmotnost, zlepšují směrovou stabilitu, snižují celkovou cenu materiálů a přinášejí řadu dalších výhod. Příklady použití Výplně víka zavazadlového prostoru Rámy střešních oken Stínítka střešních oken Části interiérů a přístrojových panelů Utěsňování spár Volanty Vzduchová sací potrubí Lopatky a kryty ventilátorů Zesílení mřížek chladiče Výlisky na bočních částech karoserií Překlápěcí ventily a plováky v palivových nádržích Konstrukční pěny Vnější díly karoserií Ochranné vrstvy podvozků Kryty motorů Reflektory světlometů Pneumatiky Komponenty čela karoserie Duté skleněné mikrokuličky mají ve srovnání s tradičními výplňovými materiály či lamináty mnoho předností. Jejich kulový tvar pomáhá snižovat spotřebu pojiv v mnoha aplikacích. Kromě toho vytvářejí efekt kuličkového ložiska, čímž vylepšují tekutost a usnadňují napouštění plnicích materiálů. Skleněné mikrokuličky mohou zamezit deformacím a smršťování materiálů, a naopak zlepšit směrovou stabilitu a snížit celkové výrobní náklady. Vzhledem k nízké hustotě se díky mikrokuličkám snižuje hmotnost součástek. hmotnost, Nižší větší síla 2
VSTŘIKOVANÉ TERMOPLASTY 3M nabízí širokou škálu mikrokuliček s vysokou pevností a nízkou hustotou, které odolají velké zátěži při míchání a vstřikování. Výborně odolávají vysokým tlakům běžným při zpracovávání plastů. Nové přísady řady 3M Performance Additives im30k vydrží až 210 MPa, a přitom mají při velikosti 17 mikronů hustotu pouze 0,60 g/cm 3. Doporučené výrobky: 3M Performance Additives im30k 3M skleněné mikrokuličky S60HS and K46 Vysoce pevné skleněné mikrokuličky 3M snižují hmotnost součástek a zároveň zlepšují jejich mechanické vlastnosti, například směrovou stabilitu. Vzhledem k vysokému poměru pevnosti ke hmotnosti se dají mikrokuličky bez problémů použít při vstřikování i vytlačování, a velmi dobře se hodí k plynulé regulaci hustoty materiálu dle potřeby. Na rozdíl od běžných plniv tak umožňují vyrábět lehčí a homogennější součástky z ABS, acetálu, nylonu a dalších termoplastů. Kromě toho termoplasty, které jsou plněné skleněnými mikrokuličkami 3M, vykazují sníženou tepelnou roztažnost, deformaci a smršťování. Zároveň zlepšují směrovou stabilitu výrobků. Vliv povrchové úpravy na mechanické vlastnosti Případová studie: Dva významní výrobci termoplastů měli za cíl vyrobit součástku o přísné rozměrové toleranci, s hustotou kolem 0,8 g/cm 3, aby byla lehčí než benzin. Řešením byla směs nylonu 6,6 a skleněných mikrokuliček 3M S60HS s objemovým poměrem 50 %. Mikokuličky 3M bez problémů vydržely zatížení při míchání a vstřikování, při tlacích až 110 MPa. Vliv vysoce odolných skleněných mikrokuliček 3M na snížení hmotnosti Hustota součástky (g/cm 3 ) systém 33/67 skleněné vlákno (SV)/nylon 66 1,40 0 33 % SV 67 % Nylon 1,36 31 % SV 2 4 1,32 64 % Nylon 6 1,28 30 % SV 60 % Nylon 8 10 12 1,24 28 % SV 14 1,20 1,16 57 % Nylon 26 % SV 53 % Nylon 16 18 20 0 5 10 15 20 Obsah skleněných mikrokuliček hmotnostní zlomek v % Snížení hmotnosti v % S60HS/iM30K S60HS s povrchovou úpravou / im30k s povrchovou úpravou Vliv povrchové úpravy na mechanické vlastnosti 120 100 80 60 40 % 450 % 40 20 0 Izodova zkouška vrubové houževnatosti (ft lb/inch) Pevnost v tahu (MPa) Pevnost v ohybu (MPa) Protažení (%) Modul tažnosti (MPa) Modul ohybu (MPa) 100 % nylon 66 20 % S60HS 20 % S60HS impreg. silanem 20 % im30k 20 % im30k impreg. silanem 3
Případová studie: Projekt vývoje Součástek přístrojové desky pro Hyundai Mobis V rámci projektu vývoje komponent přístrojové desky pro Hyundai Mobis nedávno skončila devatenáctiměsíční série testů, jejímž cílem bylo porovnat parametry směsi PC/ABS s novým polypropylenovým materiálem plněným přísadou 3M im30k. Materiál je určen k výrobě nosných komponentů přístrojových panelů. Jak uvádí pan S. Ka, člen vývojového týmu projektu, přísady 3M im30k prokázaly celou řadu důležitých výhod. Hledali jsme takový materiál, který by nám umožnil snížit celkovou hmotnost a výrobní náklady základních součástí přístrojové desky, vysvětluje. Polypropylen s aditivem 3M im30k byl o 16,8 % lehčí a výsledné výrobky jsou o 50 % levnější než tradiční nosné díly z PC/ABS. Navíc jsme zaznamenali lepší tekutost materiálu než v případě PC/ABS a lepší rozměrovou stabilitu ve srovnání se současným polypropylenem plněným mastkem. vyšší Účinnost, NIŽŠÍ NÁKLADY Skleněné mikrokuličky 3M s vysokou pevností výrazně snižují spotřebu pojiv, zkracují výrobní cykly a zároveň omezují množství odpadu i potřebu dalšího zpracování výlisků. Díky tomu mohou výrobci automobilových součástek, Tier 1 a další dodavatelé, snížit celkové výrobní náklady a zároveň zvýšit výrobní kapacitu a produktivitu práce. Vysoce pevné skleněné mikrokuličky 3M nacházejí široké uplatnění při výrobě termoplastových součástek, které mají nahradit kovové komponenty pohonného systému, interiéru i karoserií. Hodí se i pro další náročné aplikace ke snížení hmotnosti a zabránění rizika koroze. Snižování spotřeby paliva a dopadů na životní prostředí se skleněnými mikrokuličkami 3M Může mít snížení hmotnosti vozidla, způsobené použitím skleněných mikrokuliček 3M, výrazný vliv na spotřebu paliva a zároveň na produkci skleníkových plynů? Uvažme následující situaci: V roce 2005 spotřebovali výrobci automobilů v západní Evropě přibližně 3,1 milionu tun plastů k výrobě 18 362 milionů osobních a lehkých nákladních automobilů. To představuje asi 169 kg plastů na vozidlo. Podle německé publikace SWR-ARD Ratgeber Auto zvyšuje každých 100 kg hmotnosti vozidla spotřebu o 0,6 l/100 km. Kdyby se při výrobě všech plastových součástek použily skleněné mikrokuličky o hustotě 0,6 g/cm 3, znamenalo by to snížení hmotnosti plastů o 20 % a snížení hmotnosti každého vozu o 33,8 kg. Vyjdeme-li pak z průměrné spotřeby 7,8 l/100 km, dojdeme k úspoře paliva asi o 2,6 % a k odpovídajícímu snížení emisí CO 2. To je dobrá zpráva pro zákazníka i pro životní prostředí. 4
V závislosti na typu váží skleněné kuličky 3M od 4 do 14 % hmotnosti běžného plniva s uhličitanem vápenatým, a přesto dokážou vydržet výrobní tlaky od 15 do 45 MPa. KOMPOZITNÍ MATERIÁLY SMC A BMC Reflektorová sestava vyrobená ze standardního SMC 10 liber Reflektorová sestava vyrobená s použitím skleněných mikrokuliček 3M 7 liber Cena součástky: 1,00 USD/ lb SMC x 7 lb/součástka 7 USD/součástka Skleněné mikrokuličky 3M jsou při výrobě kompozitních materiálů SMC, BMC i dalších plastů vysoce účinnou alternativou ke standardním plnivům. Skleněné mikrokuličky 3M již přes 25 let prokazují svoji schopnost snižovat hustotu materiálů používaných k výrobě takových součástek, jako jsou dveře, nárazníky, protihlukové kryty a stínítka střešních oken až o 45 %. Všechny materiály si přitom uchovávají požadované mechanické vlastnosti. Nízká cena za kg nemusí být vždy výhodná Cena součástky: 0,70 USD/lb SMC x 10 lb/součástka 7 USD/součástka Nenechte se zmást údaji o nízké ceně za kg. Při použití skleněných mikrokuliček 3M můžete snížit hmotnost výrobku, aniž by se při tom zvýšila jeho cena. Doporučené výrobky: Skleněné mikrokuličky 3M S32, K37, S38, K46 Nový způsob výpočtu receptur pro SMC V recepturách pro SMC se tradičně uvádí hmotnostní poměry jednotlivých složek nebo množství dílů ke sto dílům pojiva. Pokud nahrazujeme uhličitan vápenatý lehkými vysoce účinnými plnivy, jako jsou skleněné mikrokuličky 3M, nemusí takový způsob výpočtu vyhovovat. Kilogram skleněných mikrokuliček 3M má například sedmkrát větší objem než kilogram křídy. Pokud byste tedy místo křídy použili skleněné kuličky o stejné hmotnosti, výrazně by se snížil objemový poměr všech ostatních složek. Správného poměru dávkování pojiva, plniva a stabilizátoru dosáhneme tak, že budeme v recepturách uvádět objemové místo hmotnostních poměrů. Výsledkem budou odlehčené výrobky, které si přitom zachovají požadované mechanické vlastnosti v přípustných mezích. 5
Doporučené výrobky: Skleněné mikrokuličky 3M VS5500 & K46 Plastisoly Skleněné mikrokuličky 3M snižují až o 50 % hmotnost plastisolů používaných k ochraně podvozku a k zakrývání svarů. Přispívají tak ke snížení celkové hmotnosti vozidla a pomáhají splnit stále náročnější normy CAFE. V mnoha aplikacích lze nahrazením konvenčních plniv skleněnými mikrokuličkami 3M dosáhnout snížení nákladů o 15 až 20 %. Snížení nákladů na dodržování norem Podle norem na ochranu životního prostředí jsou výrobci automobilů v mnoha částech světa povinni snižovat spotřebu PVC, tvořícího hlavní složku plastisolů. Aby bylo možno normám vyhovět, přecházejí výrobci k používání nákladnějších pojiv, například akrylových. Mikrokuličky 3M mohou pomoci minimalizovat ekonomický dopad této změny tím, že se při jejich použití sníží objem potřebného pojiva. Přirozená tvrdost skleněných mikrokuliček 3M (srovnatelná s tvrdostí křemene) zajišťuje vynikající odolnost vůči poškrábání a vylamování. Díky kulovému tvaru na sebe kuličky v plastisolové vrstvě těsně přiléhají, čímž pomáhají bránit průniku materiálů způsobujících korozi. 6
Rozhodnete-li se pro skleněné mikrokuličky 3M, získáte víc než jen kvalitní plnivo. Získáte přístup k širokým technickým a marketingovým zdrojům, jež 3M nabízí svým zákazníkům po celém světě. 3M nabízí pomoc se sestavením receptur, optimalizací procesů, znalostí požadavků na jednotlivé výrobky a řešením problémů přímo v místě vašeho provozu. Prostřednictvím našich místních zastoupení se postaráme o technickou koordinaci i o hladké fungování dodavatelského řetězce ve všech světových regionech. Pro 3M je spolupráce s výrobci automobilů prioritou, a proto vám nabízí větší podporu při vývoji vašich nových výrobků a více možností při vývoji efektivních a ziskových řešení pro vaše zákazníky. Širší výběr, více možností Použito se svolením AP Plasman 7
Pro automobilový průmysl nabízíme: Průmyslové pásky a lepidla Brusné a lešticí systémy Filtrační materiály Ochranné a dekorační fólie Akustické izolační materiály Fluoropolymery Dyneon TM Ochranné pomůcky Elektroizolační materiály Rohože a protiskluzové pásky Váš distributor: Důležité upozornění pro zákazníky: Informace uvedené v této publikaci se zakládají na výsledcích testů, které považujeme za spolehlivé. Výsledky, jichž dosáhnete vy sami, se mohou od publikovaných lišit v závislosti na typu testu a na konkrétních podmínkách. Výsledky musíte sami vyhodnotit a rozhodnout se, zda výrobek vašim potřebám vyhovuje. Jelikož podmínky, za nichž se náš produkt používá, jsou mimo naši kontrolu a v mnoha případech se velmi liší, budou se nároky z titulu odpovědnosti za vady v případě poskytnutí záruky řídit vždy příslušnými záručními podmínkami společnosti 3M Česko, spol. s r.o., a dále příslušnými právními předpisy, tj. zákonem č. 513/1991 Sb., Obchodním zákoníkem, v platném znění. Speciální materiály 3M Česko, spol. s r. o. Vyskočilova 1 140 00 Praha 4 tel.: +420 261 380 111 e-mail: sm.cz@mmm.com www.3m.cz/specialnimaterialy 3M je ochrannou známkou společnosti 3M. Prosím recyklujte. Tištěno v ČR. 3M 2007. Všechna práva vyhrazena.