如今，汽车市场正呈现出新的趋势：电动车对传统燃油车的替代，高级驾驶辅助系统（ADAS）需求的快速增长……这为上游材料供应商带来诸多新机遇。10月19日，2022年国际塑料及橡胶展览会（K2022）在德国杜塞尔多夫开幕，特殊化学品巨头朗盛展示了一系列解决方案。其中，与汽车行业新需求相关的塑料新材料、新技术尤其引人关注。
聚酰胺6替代聚酰胺66用于电动车
聚酰胺66在电动车中应用相当广泛，最近由于其供不应求，在传统应用领域中常被性能相似的聚酰胺6所取代。越来越多的汽车制造商尝试直接采用聚酰胺6生产以往由聚酰胺66制成的电动车部件。
例如，德国一家汽车制造商生产的全电动紧凑型汽车中使用的车载电池充电器盖板，就由朗盛的杜力顿BKV50H3.0制成，其采用50%（质量分数）短玻璃纤维进行了增强。“我们认为，这种类型的聚酰胺6产品未来将普遍用于电动汽车盖板和其他热管理部件的量产。在应用于冷却系统里的流体连接器或控制装置等设备时尤为如此。”朗盛高性能材料业务部技术大客户经理Bernhard Helbich博士介绍道。
长期以来，内燃机冷却回路中的塑料部件一直是采用聚酰胺66制造的。这是因为这种热塑性塑料能够高度耐受高温冷却液（例如水—乙二醇混合物）。而纯电动车动力系统对热管理要求更高。聚酰胺6可以满足大多数部件对水—乙二醇混合物的长期耐热性要求。因此，车辆运行期间，盖板可以毫无压力地持续承受高达85℃的温度，并实现高达10 bar的爆裂负载。
盖板通常和一个密封件一同被固定至充电器的铝制外壳上。聚酰胺6化合物的高强度和高刚度能够确保盖板满足严格的密封性要求。为此，朗盛与科世达密切合作，优化了机械部件性能，还通过模拟填充，确定了如何在注塑加工中实现最小的收缩值和翘曲值。
此外，盖板还彰显了杜力顿BKV50H3.0材料的其他优势。例如，易于加工，并能以较高的注塑速度进行注塑成型，这有利于缩短周期时间，降低加工成本。此外，盖板采用无铜H3.0热稳定剂，可防止冷却回路中的金属部件发生电腐蚀。
多产品赋能高级驾驶辅助系统
如今，大量现代汽车配备了高级驾驶辅助系统（ADAS），与其适配的传感器数量也与日俱增。ADAS可让所有道路使用者的行程更加安全，并为高度和完全自动驾驶铺平了道路。根据德国统计平台Statista的数据，2023年ADAS市场规模将达到320亿美元（约合280亿欧元），年增长率预计为17%。
朗盛高性能材料（HPM）业务部ADAS专家Christopher Hoefs博士说：“对于我们的聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）和聚酰胺化合物来说，ADAS雷达传感器及其外壳是一个尤其有吸引力的应用领域。我们的产品系列繁多，可以满足这一领域的技术要求。这些要求包括良好的雷达透明度和尺寸稳定性、良好的激光焊接性能及出色的机械性能，有助于将传感器安全牢固地固定在车辆上。”
ADAS传感器监测整个车辆周围的环境。其运行基于电磁波（例如雷达或激光束）、超声波，或者使用成像技术，这对传感器外壳材料的选择有很大的影响。例如，雷达传感器外壳（也称雷达罩）的正面必须能被雷达光束穿透。为了最大限度减少辐射损失，雷达罩材料必须具有较低的介电常数（Dk）和损耗系数（Df）。为此，朗盛对其产品系列中的大量化合物进行了广泛的测试，包括测量单向衰减、特定透射率和反射率（作为频率和材料厚度的函数）。“我们拥有许多类型的PBT，这些产品的Dk和Df值使其能够适用于应用日益广泛的77~81千兆赫的ADAS雷达频率。”Hoefs说。
此外，考虑到传感器的安装位置，外壳塑料必须具有极强的抗水解降解性。凭借保根XHR系列，朗盛的PBT化合物在美国汽车工程师学会（SAE）严格的SAE/USCAR2 Rev.6长期水解试验中达到最高的4级或5级评级。同时，该产品系列对热空气有很强的耐受性，断裂伸长率也较高。
保根HR系列化合物适用于对水解稳定性要求不太严苛的应用场合。其中保根B3233HRLT玻纤增强化合物既有激光透明性，又能高度耐受高温潮湿环境，通常这两种特性无法兼具。“举例来说，这种材料非常适合采用激光透射焊接来连接雷达或摄像头传感器的外壳部件，十分经济高效。”Hoefs介绍。
值得一提的是，朗盛为ADAS技术制造商提供广泛的HiAnt服务，包括部件设计的联合概念开发和材料优化，以及使用最先进的计算机辅助工程（CAE）方法精确预测部件的机械性能和热性能。“我们还为合作伙伴提供材料数据。例如，除了化合物各自的Dk和Df值之外，雷达传感器开发人员还能获得关于特定透射率和反射率与雷达频率和测试体厚度之间关系的数据。”Hoefs介绍道。
新加工技术提高成本效益
越来越多的现代汽车都配备了ADAS，这一趋势显著加快了市场对传感器、天线、控制装置等电子零部件塑料外壳的需求。在生产这些外壳的过程中，激光穿透焊接作为一种焊接方法越来越受欢迎。
为此，朗盛目前正在对其位于德国多尔马根的技术中心进行升级，并添置了一台激光焊接机。这台激光焊接机采用了位于德国盖雷茨里德的新型塑料焊接机供应商PolyMerge GmbH的各种设备和尖端技术。“我们希望利用这种高度通用的设备，开发新型激光焊接材料，并使其更快实现量产。我们还有望模拟客户的生产环境，从而更迅速、更有侧重性地为他们提供帮助。”朗盛高性能材料业务部塑料焊接工艺专家Frank Krause表示。
在激光穿透焊接工艺中，激光束穿过一个激光透明部件，之后被下方的第二个部件（通常是碳黑部件）吸收，其能量在第二个部件表面造成局部熔化。这个过程产生的热量也使第一个部件的表面塑化。两个部件的熔体在压力下混合，形成材料焊缝。该工艺通常用来将盖板焊接到外壳上。与振动焊接、超声波焊接等传统连接技术相比，激光穿透焊接的优势在于外壳中的电子元件几乎不会受到热应力或机械应力的影响。Krause说：“使用该工艺批量生产几何结构复杂的微型部件具有高成本效益，且物理影响最低，满足了电气电子功能部件日益小型化的需求。”
（图片来源：朗盛化学）
在K2022上，朗盛还展示了Modulast PUR改性剂，使用这种改性剂，可以减少多元醇和异氰酸酯的消耗量，同时保持并经常改进热塑性聚氨酯（TPU）和CASE（涂料、粘合剂、密封剂、弹性体）在应用时的物理性能。Modulast PUR具有优异的HSE特性，在美国和加拿大无需贴标签，因此易于处理。朗盛的高纯度Modulast PUR改性剂能使多元醇和异氰酸酯的反应更加彻底、高效，从而使聚氨酯保持卓越的机械性能，可用于运动鞋鞋底等领域。
