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超級(jí)工程塑膠PEEK在汽車零部件應(yīng)用網(wǎng)址:http://www.p-hpp.com瀏覽數(shù):407次
一、前言 超級(jí)工程塑膠在最近幾年逐漸受到汽車零組件業(yè)者的重視,在高級(jí)零組件材料的領(lǐng)域取代部分金屬或其他無機(jī)材料,應(yīng)用范圍愈見普遍。Polyetheretherketone (簡(jiǎn)稱PEEK)即是其中最熱門的產(chǎn)品之一,具有340℃的超高熔點(diǎn)及**的抗化學(xué)品抗水解特性。從以下的PEEK化學(xué)結(jié)構(gòu)觀察,除了芳香族的苯環(huán)以外,更具有ether及ketone的連結(jié)基,使PEEK顯現(xiàn)特殊的物性。 英國的ICI公司在1980年首先推出PEEK樹脂,1993年P(guān)EEK部門脫離ICI成立Victrex PLC的獨(dú)立公司,并以Victrex PEEK?為商品名成為全球**的製造公司。目前的年產(chǎn)能為2,300公噸,最近更推出耐熱性更高的Victrex PEEK-HT系列產(chǎn)品,新產(chǎn)品雖然可以在原有設(shè)備併產(chǎn),然而據(jù)推測(cè)該公司可能會(huì)增新設(shè)備來生產(chǎn)Victrex PEEK-HT。1997年Victrex PLC公司與三井化學(xué)合資在日本成立Victrex-MC公司,負(fù)責(zé)從英國進(jìn)口PEEK在日本銷售。住友化學(xué)工業(yè)則從Victrex-MC公司購進(jìn)PEEK,并自行摻溷后以Sumiploy®為商品名行銷國內(nèi)外。 PEEK是半結(jié)晶性非透明澹茶灰色熱可塑性塑膠,具有**的耐熱性、耐摩耗性、吸收振動(dòng)性、機(jī)械特性,因此在輕量化與舒適化的汽車流行設(shè)計(jì)趨勢(shì)下,在零組件的應(yīng)用材料上逐漸佔(zhàn)有一席之地。 二、性質(zhì)的概要 PEEK產(chǎn)品的形態(tài)有塑膠粒及粉末兩種,部分塑膠粒產(chǎn)品已添加不同比率的玻纖或碳纖,除了可以降低成本以外,另有強(qiáng)化機(jī)械性質(zhì)的作用。表-1為幾種商品的代表性規(guī)格表。新產(chǎn)品Victrex PEEK-HT的熔點(diǎn)更高達(dá)374℃,玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)高達(dá)157℃,在高溫時(shí)表現(xiàn)更杰出的機(jī)械性質(zhì),特別是耐摩耗性為一般產(chǎn)品的3倍。 表-1 PEEK商品的代表性數(shù)據(jù)
資料來源:Victrex – MC型錄資料(2004/09);工研院IEK-ITIS計(jì)畫(2004/10) PEEK另一個(gè)應(yīng)用推廣的困難點(diǎn)是加工溫度高達(dá)400℃以上,非一般加工機(jī)械所能承受。但是,最近450℃以上的成形機(jī)械已益見普遍,加以汽車零組件工業(yè)及半導(dǎo)體工業(yè)對(duì)超耐熱性材料的需求殷切,PEEK的應(yīng)用市場(chǎng)已孕育出高度 成長(zhǎng)的空間。 美國雖然不生產(chǎn)PEEK,但卻是全球**的市場(chǎng),2003年的需求量估計(jì)有1,100公噸左右。美國有一家Cytec Engineered Materials公司生產(chǎn)另一種超級(jí)工程塑膠Polyetherketoneketone (PEKK),商品名稱為Cypek PEKK,年產(chǎn)量?jī)H有70~80公噸。PEEK與PEKK的性質(zhì)與用途皆非常類似, PEKK的知名度尚低,在全球市場(chǎng)上尚非PEEK的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。PEEK的價(jià)格極為昂貴,因此在應(yīng)用上皆朝少量而多樣化的生產(chǎn)模式發(fā)展。原材料所佔(zhàn)成本雖然偏高,但成品的附加價(jià)值極高,材料成本易于轉(zhuǎn)嫁。因此PEEK上、中、下游產(chǎn)品都能避免過度競(jìng)爭(zhēng),而保有一定的利潤(rùn)。 三、汽車零組件的應(yīng)用現(xiàn)況及展望 PEEK在全球市場(chǎng)仍然處于**寡佔(zhàn)的情況,主要競(jìng)爭(zhēng)來自具有類似性質(zhì)的 Polyimide材料。因此,PEEK的供應(yīng)商除了逐步擴(kuò)大產(chǎn)能以降低成本以外,更著重在加工技術(shù)與供貨穩(wěn)定上面提供客戶週全的服務(wù)。以亞洲汽車王國日本而言,2003年的PEEK需求量約有180公噸,其中有25%應(yīng)用于汽車零組件(圖-1)。PEEK在日本的出廠價(jià)格約13,000日?qǐng)A/公斤(相當(dāng)于每公斤新臺(tái)幣4,000元),由于市場(chǎng)規(guī)??焖贁U(kuò)大,預(yù)估每年有8~10%的降價(jià)空間。 前述價(jià)格若再加上管銷費(fèi)用,則汽車零組件製造商實(shí)際每公斤購入價(jià)格將高達(dá)16,000日?qǐng)A以上(相當(dāng)于每公斤新臺(tái)幣5,000元左右)。如此昂貴的原料成本,使PEEK的應(yīng)用局限在高級(jí)車的少數(shù)零組件,以日本市場(chǎng)而言絕大部分應(yīng)用在ABS防鎖死系統(tǒng)及自動(dòng)變速箱的油封元件。表-2列出幾種PEEK的應(yīng)用范例,都是歐美**零組件廠開發(fā)的零組件,特別是歐美的汽車廠對(duì)行車噪音的重視,使PEEK的應(yīng)用展現(xiàn)一股熱潮。 日本Victrex-MC公司日前宣佈,專業(yè)剎車系統(tǒng)生產(chǎn)廠商日本Advics公司已開始採用PEEK樹脂,用于生產(chǎn)剎車調(diào)節(jié)器,并被豐田汽車的“CELSIOR“等15款新型高級(jí)車所採用。PEEK樹脂密封圈壓裝在齒輪泵側(cè)面,能夠減輕滑動(dòng)面(Sliding Surface)間隙的氣漏,使輸送壓力達(dá)到20MPa,提高壓力的同時(shí)還可減輕剎車調(diào)節(jié)器的噪音及振動(dòng)。 四、結(jié)論 近來環(huán)境問題亦對(duì)汽車零組件選用材料帶來影響,回收性受到高度的重視。PEEK是熱可塑性塑膠,回收性并不成問題,其性質(zhì)并可比美非回收性的熱固性塑膠。另外,PEEK的二次加工溫度可高達(dá)350ºC,在目前流行的無鉛銲接製程上亦可適用。再從PEEK的組成而論,它不含PRTR法所限制的化學(xué)品,燃燒時(shí)所產(chǎn)生的煙霧及有毒酸性氣體是可塑性塑膠中最低者。 英國的Victrex PLC公司表示,2003年全球的PEEK銷售量成長(zhǎng)23%,其中以亞洲地區(qū)成長(zhǎng)35%的貢獻(xiàn)**。因?yàn)閬喼薜貐^(qū)的汽車工業(yè)在質(zhì)與量的成長(zhǎng)最為突出,帶動(dòng)PEEK的需求量大幅增加。該公司正在認(rèn)真評(píng)估在大陸設(shè)立一座年產(chǎn)能2,000公噸新廠的可行性,順利的話將在2005年開始建廠。 註:PRTR是Pollutant Release and Transfer Register的簡(jiǎn)稱(一種國際環(huán)保法規(guī)) 表-2 PEEK在汽車零組件的應(yīng)用實(shí)例
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