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塑料:轻型车辆燃料油箱的竞争

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随着重量和成本的降低,汽车材料的性能标准发生变化,原始设备制造商,正在更加重视用于气罐的历史涂层钢。本文根据性能属性和竞争分析比较了气罐用途的钢和塑料。

介绍
 

历史上,泰恩涂层钢(8%锡铅涂层)一直是汽车油箱的主力军; 然而,几个问题正在改变必须满足的性能标准,从而威胁到钢铁产品的应用。材料变更的驱动因素是法规,要求零件寿命提高到十年/ 241,350公里,渗透率,重量,包装,安全和成本。在本文中,塑料和钢铁替代品的性能属性从原始设备制造商的角度在可制造性,成本,设计,重量,安全性,腐蚀和可回收性的关键领域进行了审查。

各种塑料和钢铁替代品的比较分析表明,钢材仍然是符合所有要求性能标准的具有成本效益的材料。仍然需要对新的塑料罐(即,多层或屏障涂层)与新的钢罐进行更具体的成本比较。许多司机,如减少铅,清洁燃料,渗透性和重量是“ 问题”侧栏中描述的立法和监管压力的直接结果。

塑料燃油箱
 

 

自20世纪80年代中期以来,汽车制造商已经用塑料替代涂层钢罐。在1993年的模特年份,在北美建造的大约270万辆汽车和卡车使用了非金属坦克。这相当于1990年的16%。相比之下,欧洲市场使用70-90%的塑料储罐,而日本市场则使用5%塑料储罐。

虽然塑料罐应用由于更严格的渗透标准而经历了一些逆转,但一些专家认为,随着新型塑料技术转化为商业上可行的运作,他们的使用将在十年后获得势头。密西根大学的德尔福七世报告显示,专家预测,到1996年底,塑料罐将占据北美市场的28%,到2000年将达到高达50%的市场份额。5然而,这一预测需要得到缓解要满足更严格的渗透标准,多层塑料罐的制造成本和可回收利用问题更高。

塑料科技
 

高密度聚乙烯(HDPE)已成为塑料储罐的首选树脂,生产能力不断增加。加拿大考特克斯在印第安纳州的阿维拉(Avilla)建造了一座新工厂,以满足预期的对塑料汽车燃料箱需求的增长。1994年计划生产40万辆坦克,最终每年将增加到60万至70万辆。7这些塑料罐目前正在克莱斯勒的吉普切诺基和T300卡车上使用。

这些车辆都配备了比钢水罐更多的容量的HDPE坦克。单层HDPE罐提供长期的结构完整性,但不能满足未来的渗透要求。克莱斯勒于1995年开始转向多层HDPE,以满足更严格的SHED测试。
 

新技术的出现使得塑料储气罐的增加。这些新技术可以分为多层或障碍类型。

 

多层技术
 

述资源管理器和新的F-150卡车(PN96)煤气瓶已经从塑料切换回锌-镍镀层钢板。8

Kautex 通过这种六层技术.这些油箱的设计是为了满足加州的更严格的蒸发燃料标准,由内层HDPE组成,该内层由粘合剂层和聚酰胺或乙烯 - 乙烯醇共聚物的阻隔层连接。另外的粘合剂层通过“再研磨”层和HDPE的外层连接。

储罐使用夹在两层HDPE之间的阻挡层乙烯 - 乙烯醇(EVOH)。9屏障技术.塑料罐上完成的SHED测试表明,碳氢化合物渗透率低至0.1 g / 24 h,HDPE罐的排放也可以达到0.2 g / 24 h以下。11使用称为Solvay优化氟化的技术,Solvay等于或超过与EVOH阻隔树脂共挤出的渗透性能。

气罐竞争性材料分析
 

 

性能属性
 
 

  甲醇燃料中的可回收性,安全性,耐腐蚀性和重量

  制造问题

  成本,成形性/形状灵活性,可焊性

  钢

 

泰恩涂层钢
 
 

  优点:成本低,可回收利用,材料成本低,渗透性好

  缺点:形状灵活,无甲醇燃料,含铅涂层无效的防腐蚀

  电镀Zn-Ni和Galvanneal

  优点:成本低,可回收利用,有效的内外防腐保护,材料成本和渗透性

  缺点:焊接性和形状灵活性

 

热浸锡
 
 

  优点:成本低,可回收利用,有效的内外防腐保护,材料成本,渗透性和焊接性

  缺点:形状灵活

 

不锈钢
 
 

  优点:腐蚀,可回收和渗透性

  缺点:所有卷的成本,可成形性和可加入性塑料

 

HDPE
 
 

  优点:形状灵活性,低体积,重量和耐腐蚀性的低加工成本

  缺点:高产量的模具成本高,材料成本高,渗透性好,可回收利用

 

多层和阻隔HDPE
 
 

  优点:形状灵活性,低体积,低重量,耐腐蚀性和渗透性的低加工成本

  缺点:高成本的模具成本高,材料成本更高,回收更难

 

 

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