汽車車燈是車輛照明用的工具,是汽車必不可缺的組成部分,車燈是汽車的 “ 眼睛 ”,它有兩種功能,一是照明,二是裝飾。20 世紀 80 年代,受能源危機的影響,日本對汽車功能等進行改良。提出車燈選用注塑材料制作,適合于燈具大型注塑件的制造工藝,極大地降低了手工制作成本,使車燈自動化生產效益進一步提高。
車燈可以分為前車燈、后車燈、轉向燈、霧燈、內外裝飾燈等,車燈在車輛安全行駛的過程中起了重要的作用。車燈生產經歷 30 多年的發展,塑料化應用程度已經趨于 96% 以上,除個別導電金屬線,鏈接螺釘,燈泡外,基本上都進行塑化加工,形成了全塑燈具。目前工程塑料在車燈領域應用已具有優越性,廣泛性和普及性 。
一、車燈應用工程塑料優勢
1、塑料質輕
以前的汽車采用玻璃燈罩,當時塑料的強度和透明度達不到玻璃的透明度,在強光或高溫下也達不到相同的形狀和顏色。塑料燈罩具有對玻璃透明、不易變色的特點,現在使用的 PC 抗沖擊強度比玻璃高 250倍,重量比玻璃的輕得多。前燈配光鏡選用光學性 PC透光率在 90% 以上,經過 UV 和超硬涂膜后能提高表面硬度耐磨性和耐候性,拓展了 PC 在車燈上使用。
2、塑料安全性好
燈具隨著整車的行駛過程中顛簸,選擇工程塑料有一定的承受著各種壓力和沖擊力,具有安全性好的特點。選用工程塑料做車燈的另外一個重要原因是為了保護路人,塑料的彈性比玻璃強,不是劇烈撞擊情況下的緩沖不會輕易破碎,即使破碎彈飛、掉在路上對路人不會造成很強的傷害。
3、塑料綜合性能好
以往車燈材料采用玻璃材料和金屬材料,但由于這兩者的綜合性能都較差,加工較復雜。選用工程塑料做車燈材料,塑料加工性能好可塑性強,沖擊強度性能佳,質輕,密度小,還可以使車燈在設計上更加靈活多變,風格趨于時代感和現代化 。
二、車燈材料
汽車車燈主要部件由反射鏡、透鏡、殼體、光源、電子電路、及安裝配件等構成,目前我國車燈應用塑料主要有 PC、PP、ABS、PMMA 和其他少數塑料材料。塑料具有質量輕,且有耐腐蝕、耐沖擊性好、透明度高、絕緣性好、導熱低、機械性能好、可塑性強、成型加工等優點,越來越廣泛應用在各個領域中。
1、PC(聚碳酸酯)
PC(聚碳酸酯)(Polycarbonate)是分子主鏈中含有 —[O—R—O—CO]— 鏈節的熱塑性樹脂,簡稱 PC,為按分子結構中所帶酯基不同可分為脂肪族、脂環族、脂肪一芳香族型,實際應用中具有實用價值的是芳香族聚碳酸酯為主,并以雙酚 A 型聚碳酸酯為應用最多。由于聚碳酸酯其優良的機械性能,俗稱防彈膠。PC 具有機械強度高、使用溫度范圍廣、電絕緣性能好(但防電弧性能不變)、尺寸穩定性好、透明性好等特點被廣泛使用于車燈及其他領域。
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2、PMMA(聚甲基丙烯酸甲脂)
PMMA(聚甲基丙烯酸甲脂),俗稱亞克力或有機玻璃。PMMA 除了有較好地機械性能外,PMMA 是一種晶瑩透明的非結晶性塑料,常溫下堅固而剛硬,透光率大于 92%,在室外使用 10 年后僅降至 89%,長時間暴露在室外仍維持不變形,具有耐候性好、力學強度高、機械加工性能好等優良特性,并能抵抗多種普通化學品(如酸、堿、鹽等)的侵蝕,主要用作光學透明制品。
后燈外配光鏡和車內氛圍燈的光導材料。一般用于后燈配光鏡等。如圖 6 所示為一后燈配光鏡,也是車燈外觀件。配光鏡采用明白和明紅兩種 PMMA 料注塑成型。先注塑透明件,把透明件放到配光鏡模具中注塑紅色透明料,形成兩次注塑成型。也有在一副模具中實施兩次注塑成型的,即雙色注塑。PMMA 還用于后燈回復器燈面罩等。

3、ABS(丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯組成的三元共聚物)
ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene plastic)是丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯組成的三元共聚物,簡稱ABS。在車燈領域,ABS 一般是與 PC 材料進行改性后使用,兼顧兩種材料各自的優點,也可根據使用溫度和沖擊性能清理來調節 ABS 中 PC 各自含量比例,做成 PC/ABS 合金材料。ABS、PC/ABS 合金一般用于后燈殼體和飾板。
一般普通 ABS 的熱變形溫度 (Heat deflection temperature, 簡稱 HDT) 在 75~85 ℃之間,熱變形溫度偏低,難于適應燈內溫度需要。目前用于燈體的專為汽車燈具燈體鍍鋁鍍膜作了改性,其主要是在 ABS樹脂中引入 a-甲基苯乙烯 (MS)、馬來酸酐(MA)和馬來酰亞胺(MI)可提高 ABS 的耐熱性,以適應汽車燈體鍍鋁需要。現在改性就的 ABS 的 HDT 可以在 96 ℃之內 ,一直是汽車后燈體所采用的注塑材料。

PC/ABS 合金材料因具有 ABS 很好的沖擊和成形性,又由于 PC 優異的沖擊和耐熱性能,被廣泛用于汽車零部件、電子等產品上。ABS/PC 具有高沖擊,耐熱,高流動,高強度的特性,由 PC(聚碳酸酯), ABS 高膠粉 ( 苯乙烯、丙烯腈 - 丁二烯橡膠,核殼型聚合物 ) 和 SAN( 苯乙烯 - 丙烯腈 ) 等組成。
PC/ABS 合金制件電鍍后以其靚麗的金屬外觀效果,在汽車、家電及 IT 行業被廣泛使用。PC/ABS 合金的長期耐熱溫度可以達到 110~120 ℃。主要用于汽車的后燈體和其他燈體,便于燈體的鍍鋁鍍膜加工 。

4、PBT/PET(聚酯類)
A、PBT(Polybutylene Terephthalate)通稱聚對苯二甲酸丁二醇酯,PBT 是結晶性塑料,具有良好的加工流動性色母粒,結晶速度快,成型容易,優異的機械性能及耐熱性,增強系列產品可在 120~140 ℃下長期使用。吸水率低、尺寸穩定性好、體積電阻、介電常數高、電氣性能優異、優異的耐化學品、耐溶劑性、耐候性好。未改性 PBT 性能不佳,實際應用要對 PBT進行改性,其中,玻璃纖維增強改性牌號占 PBT 的70%以上。
PBT 在車燈中一般應用在前照燈的飾圈、調節裝置中的支架。PBT 和 ASA 改性后再加玻纖增強可以用來做霧燈的殼體。力學性能較好,與 PA、POM 相似,摩擦系數小,自潤滑性好,熱穩定性和化學穩定性好,電絕緣性優異,剛性和硬度高,沖擊好,尺寸穩定性高,耐熱性好。
B、PET(Polyethylene Terephthalate)通稱對苯二甲酸與乙二醇,俗稱滌綸樹脂,與 PBT 一起統稱為熱塑性聚酯,或飽和聚酯。PET 做反射鏡較多。裝飾圈材料過去一直以耐熱 PC 塑料為主,近年來逐漸被PBT/PET 所替代。
5、PA(聚酰胺)
PA(Polyamide)聚酰胺俗稱尼龍(Nylon),其主鏈上含有重復酰胺基團 —[NHCO]— 的熱塑性樹脂總稱,包括脂肪族 PA,脂肪—芳香族 PA 和 芳香族 PA。其中脂肪族 PA 品種多,產量大,應用廣泛,其命名由合成單體具體的碳原子數而定 。
如PA66,聚酰胺 66(聚己二酰己二胺),分子式 :—[NH(CH2) 6NHCO(CH2) 4CO]n—。車燈中用到的 PA 一般是 PA+GF,車燈中普通的螺釘調節或者支架使用PA6+GF 或 者 PA66+GF。芳香族的 PA 比普通 PA 具有更高的耐熱溫度和強度,車燈中一些重要的調節結構和內部支架也會用到一些芳香族 PA 加玻纖改性,用 PA+50%GF 材料用于在前燈燈體調光支架。還有 PA66 用于前燈內部件中調光螺母,安裝螺母和球頭螺母等。

6、BMC(不飽和聚酯團狀模塑料)
BMC 也稱 DMC。不飽和聚酯團狀模塑料 (Dough molding compound,簡稱 DMC) 屬于熱固性塑料,它們由樹脂、填料、增稠劑,引發劑和玻璃纖維等組分組成的樹脂糊,浸漬短切纖維或氈片,經稠化和模壓而制成 。
由于它們電絕緣、比強度、比模量及模具靈活性,是一種理想的可加工的絕緣材料,應用于電器零件等。車燈反射鏡主要采用 BMC,采用注射成型加工,具有高剛性和高強度,良好的成型收縮及尺寸精度穩定性。
基于 BMC 的特性,一般前大燈的反射鏡采用 BMC。前大燈的主要功能是照明前方道路,保證車輛正常地行駛,反射鏡配合相應的燈泡可以射出近光和遠光兩種光形 , 且近光要有明暗清晰的分界線和高照度,所以 BMC 良好的成型收縮及尺寸精度穩定性能夠滿足這一點。BMC 制作反射鏡需要噴漆及鍍鋁加工。

汽車工業是一個國家的支柱產業,自 1898 年首個汽車車燈誕生以后,經過 100 多年的演變發展,車燈已經成為汽車、特別是汽車漂亮的外形和功能的重要構成 。工程塑料的優勢應用于車燈上,給車燈的造型和制造帶來了新的創新和發展。
隨著新光源的產生和工程新塑料涌現,對汽車車燈的發展給予更寬廣的空間。汽車工業發展對工程塑料的使用有著拉動效應,工程塑料也對汽車輕量化發展有著重要推動作用,工程塑料也促進了車燈的提高和發展。
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