اپوکسی در صنعت خودرو

اپوکسی که از دو جز اصلی رزین (معمولا اپوکسی بیسفنول A) و هاردنر تشکیل شده است، در بسیاری از صنایع کاربرد دارد. یکی از صنایع که محصولات اپوکسی در بخش‌های متنوعی از آن کاربرد دارد، صنعت خودرو است.

رزین اپوکسی از دهه‌ی 1980 میلادی در پوشش خودرو مورد استفاده قرار گرفته است. خصوصیات شیمیایی، استحکام مکانیکی، چسبندگی به فلزها و مقاومت حرارتی نقش مهمی را در محافظت از بدنه‌ی اتومبیل از خوردگی، زنگ، رطوبت و سایر آسیب‌ها و افزایش طول عمر اتومبیل ایفا می‌کند.

برخی از کاربردهای اپوکسی در صنعت خودرو شامل موارد زیر است:

• چسب‌های تک جزیی
• کویل عایق الکتریکی
• لمینت های الکتریکی
• سیستم‌های کپسوله سازی برای الکترونیک ها
• بخش‌های کامپوزیتی سبک وزن

علاوه بر این، طراحان خودرو در حال توسعه کاربردهای جدیدی برای اپوکسی در صنعت خودرو هستند، از جمله اجزایی در خودروهای الکتریکی/هیبریدی، انواع سازه ها و بدنه خودرو…

در ادامه مقاله باهم نگاهی به این کاربردها خواهیم انداخت.

چسب اپوکسی در صنعت خودرو

از چسب‌های اپوکسی در قسمت‌های مختلف خودرو به منظور اتصال فلز به فلز، لاستیک به فلز و … استفاده می‌شود و موجب مقاومت بالای مکانیکی، چسبندگی فوق العاده به بستر صاف فلزی، مقاومت قوی در برابر آب و محافظت بالا در برابر خوردگی می‌شود.

پوشش اپوکسی در صنعت خودرو

صنعت خودرو و حمل و نقل یکی از مصرف کنندگان عمده پوشش‌های اپوکسی است که در آن زیبایی و جذابیت، براقیت و درخشش و همچنین کاهش وزن قطعه تمام شده را فراهم می‌کند. اجزای داخلی بدنه (زیر قطعات خودروی کاپوت) و اجزای موتور نیز به مقاومت در برابر خراش، مواد شیمیایی و خوردگی احتیاج دارند، جایی که پوشش‌های اپوکسی انتخاب ترجیحی هستند.

رزین اپوکسی برای پوشش به عنوان پرایمر خودرو، پوشش میانی و پوشش رویی مورد استفاده قرار می‌گیرد. بدین منظور رزین های اپوکسی مایع، جامد، پایه آب و… به همراه هاردنر (معمولا نوع آمینی) کاربرد دارند.

پوشش بدنه‌ی خودرو – که مهمترین کاربرد رزین اپوکسی در صنعت خودرو است- معمولا با استفاده از تکنیک الکترودیکامپوزیشن کاتدی (Cathodic Electro Deposition (CED)) اجرا می‌شود.

در طول پروسه CED، لایه‌ی رزین اپوکسی اولین لایه از 5 لایه پوشش بدنه فلزی خودرو است. به طور معمول تخمین زده می‌شود که بین 2 تا 8 کیلوگرم اپوکسی برای هر خودرو مورد نیاز است تا بتواند پرایمری به ضخامت 20 میکرومتر برای اجرای لایه های بعدی و پوشش نهایی اپوکسی فراهم کند. در حقیقت این لایه به صورت یک پوشش ضد خوردگی نازک بر پایه اپوکسی به عنوان پرایمر برای بخش‌های فلزی است.

در ادامه فرایند، بدنه‌ی خودرو حدود 4 دقیقه در حمام الکترودیکامپوزیشن قرار می‌گیرد. یک بار الکتریکی اعمال شده بر روی بدنه اتومبیل، رزین اپوکسی با بار مثبت را رسوب می‌دهد تا یک لایه جدید ایجاد کند. این حمام از یک ترکیب اپوکسی- آمین آداکت (آمین آداکت توسط تولید کنندگان رنگ تهیه و در مخازن بزرگ به کارخانه خودروسازی تحویل داده می‌شود) و یک ایزوسیانات مسدود شده برای ایجاد اتصال عرضی با آداکت تشکیل شده است.

در نهایت بعد از اجرا، پوشش پخته شده و با یک رنگ جذاب و زیبا پوشانده می‌شود که این رنگ هم نقش پوشش رویی را ایفا می‌کند و هم از پرایمر در مقابل صدمات ناشی از اشعه UV محافظت می‌کند.

می‌توان نتیجه گرفت که اپوکسی پوششی نازک و یونیفرم فراهم می‌کند، که مستقیما روی فلز اعمال شده و حفرات و فرورفتگی‌های روی سطح و حتی سایر فضاهای هندسی پیچیده را پوشانده و در کل یک لایه پوشش محافظ یکپارچه و بدون درز فراهم می‌کند.

کامپوزیت اپوکسی در صنعت خودرو

از کامپوزیت اپوکسی در بخش‌های متفاوت خودرو از بدنه گرفته تا موتور استفاده می‌شود:

بدنه: سیستم‌های اپوکسی انتقال رزین سریع یا قالب گیری فشرده سازی مایع (liquid compressing molding- LCM) شما را قادر می‌سازد تا قطعات بدنه ساختاری اپوکسی تقویت شده با فیبر کربن سبک را در زمان‌های کوتاه تولید کنید.

به عبارتی کامپوزیتی متشکل از فیبرهای با کارایی بالا (مثل کربن و گلاس) در یک ماتریس (اپوکسی) ویژگی‌های بسیار بهتری نسبت به استیل از خود نشان می‌دهد. این پوشش‌ها سبک‌تر(حدودا یک پنجم)، ایمن تر و مقاومتر بوده و همچنین مصرف سوخت بهینه تری دارند. از سویی دیگر، این کامپوزیت‌ها بر خلاف استیل و آلومینیوم، دچار زنگ زدگی و خوردگی نمی‌شوند.

کاربرد اپوکسی در اجزای داخلی خودرو

در پوشش و رنگ اجزای داخلی از جمله پوشش سقف، پنل‌های در و ستون‌ها از اپوکسی استفاده می‌شود که 70% سبکتر از استیل است.

کاربرد اپوکسی در سیستم تعلیق یا سوسپانسیون خودرو

 برای انواع فنرهای شمش (leaf springs) و فنرهای کویل (coil springs) و یا سایر بخش‌هایی که بار دینامیکی تحمل می‌کنند می‌توان از سیستم اپوکسی استفاده کرد. این سیستم مقاومت شیمیایی بالا، عملکرد خستگی و رفتار مکانیکی مناسب و دمای شیشه ای بالایی دارد. این سیستم ها با کاهش وزن خودرو، انرژی را تا دو برابر حفظ می‌کنند.

کاربرد اپوکسی در مخازن فشار خودرو

 از رزین اپوکسی می‌توان برای تولید مخازن هیدروژن، گاز طبیعی مایع (LNG) و گاز طبیعی متراکم (CNG) استفاده کرد که استحکام و مقاومت عالی شیمیایی را فراهم می‌کند.

کاربرد اپوکسی در محفظه باتری خودرو

 برای محافظت از باتری از رزین اپوکسی در ترکیب با فایبر پیوسته استفاده می‌شود که می‌تواند با فیلرها فرموله شده و ایمنی در برابر آتش را نیز فراهم کند.

کاربرد اپوکسی در موتورهای الکتریکی خودرو

کپسوله سازی موتورهای الکتریکی با سیستم اپوکسی، مقاومت مناسبی در برابر ترک و همچنین مقاومت مکانیکی خوبی را در دماهای عملیاتی فراهم می‌کند.

در بین تمامی مزایای ذکر شده برای استفاده از اپوکسی در صنعت خودرو می‌توان موارد زیر را به عنوان دو مزیت ویژه در نظر گرفت:

• کارایی سوخت بهتر و ساختار سبک تر: علاوه بر استفاده از اپوکسی در رنگ‌های ضد خوردگی، اپوکسی در سایر کاربردهای اساسی صنعت خودرو نیز کاربرد دارد و دلیل آن را می‌توان در خواصی از جمله مقاومت حرارتی، چسبندگی و مقاومت مکانیکی جستجو کرد.
• مزایای زیست محیطی: استفاده از اپوکسی در خودرو، وزن سازه نهایی را کاهش می‌دهد. این وزن کمتر خودرو منجر به کاهش مصرف سوخت و هزینه‌های عملیاتی و همینطور انتشار کمتر آلاینده ها می‌شود. از سویی دیگر از آنجا که رنگ های پایه اپوکسی مستقیما به فلز می‌چسبد،  انتشار هوا و همینطور ضایعات دفنی (landfill)  در طول فرایند تولید کاهش می‌یابد.

گردآوری و ترجمه: واحد تولید محتوای گروه صنعتی مکرر

منابع:

• epoxy-europe.eu
• hexion.com
• marketsandmarkets.com