自動車工学におけるプラスチックの歴史

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プラスチックは軽量で低コストであるため、自動車工学において人気のある材料です。 金属と比較して低い強度は、高性能ポリマーを使用するか、プラスチックとガラスまたはカーボンファイバーを組み合わせることによって補うことができます。 コンポーネントは射出成形を使用して製造されます。

プラスチックは自動車よりも古くから存在しています。 パーカシンと呼ばれる最初の熱可塑性プラスチックは、1862 年のロンドン万国博覧会でアレクサンダー パークスによって発表されました。 これは天然ベースの硝酸セルロースをさらに開発したもので、象牙に代わるものとして開発されました。 20 年以上後の 1886 年に、カール ベンツは最初の自動車、ベンツ パテント モーターワーゲン ナンバー 1 (特許自動車第 1 号) を発表しました。 それは木と金属でできていました。

プラスチックがようやく受け入れられるようになったのは、第二次世界大戦中、鉄鋼の配給が厳しくなったときでした。 1941 年、ヘンリー フォードは完全にプラスチックで自動車を製造しようとしました。 連続生産に至るまでにはさらに 10 年かかりました。 1951 年にフォード モデル T が製造されて以来、プラスチックは世界中の自動車に使用されてきました。

金属に加えて、プラスチックも自動車に広く使用されている材料です。 プラスチックは軽量なので、車の総重量が軽減され、燃料消費量が削減されます。 また、金属よりも安価で耐食性にも優れています。 射出成形プロセスにより、複雑な形状を 1 回の生産サイクルで生産できます。

ただし、プラスチックには金属に比べて、機械的、化学的、熱力学的強度が低いという大きな欠点があります。 この強度を高めるために、さまざまなオプションが用意されています。 現在、ポリエーテルエーテルケトン (PEEK) などの工業用高性能ポリマーが数多く存在します。 PEEK は高温耐性と耐薬品性を備えているため、シール、バルブ、または電気部品に適しています。

強度を高めるもう 1 つの方法は、プラスチックとより優れた機械的特性を備えた材料を組み合わせることです。 充填材料の体積分率が最大 85 パーセントに達すると、それは高充填プラスチックと呼ばれます。 充填材料が繊維で構成されている場合、そのポリマーは繊維強化ポリマーと呼ばれます。 繊維の長さが数ミリメートルの場合、複合材料は長繊維強化熱可塑性プラスチック (LFRT) と呼ばれます。 典型的な長いフィラー繊維はガラス繊維または炭素繊維です。

自動車の内装によく使用されるプラスチックはポリカーボネート (PC) です。 PCは透明でスイッチやインパネなどに使用されています。 ポリウレタン (PU) は、シートクッション、アームレスト、ドアパネルによく使用されます。 柔らかく、柔軟性があり、快適で、優れた耐摩耗性があり、さまざまな色や質感で生産できます。

ポリプロピレン (PP) にガラス繊維を多く含むことで、コンポーネントの靭性と強度が向上します。 ダッシュボード、ドアパネル、シートフレームなどの内装用途やボディコンポーネントによく使用されます。 炭素繊維強化ポリアミド (PA) は、高い引張強度と耐熱性を備えています。 したがって、エアフィルターハウジングなどのエンジンルーム内の用途に特に適しています。

直接プロセスでは、射出成形プロセスの直前に充填繊維がプラスチック溶融物に導入されます。 これにより、用途の課題に応じて、各コンポーネントの繊維の長さ、割合、材料の組み合わせを個別に調整できるようになります。 ポリマーと繊維を混合するプロセスはコンパウンディングと呼ばれます。 難しいのは、コンポーネントが作成される前に繊維が破損すると機械的利点が失われるため、繊維の長さを維持することです。 あらゆる廃棄物は内部で顆粒に処理され、再利用できます。 これをプレコンシューマーリサイクルと呼びます。

* デニス コットマンは、Surplex のマーケティング ディレクターです。

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