ЭЛЕМЕНТ КОНСТРУКЦИИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА ИЗ ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА

Полезная модель относится к области транспортной техники и может быть использована при изготовлении кузовов и других элементов транспортных средств из полимерного материала.
Известен элемент конструкции транспортного средства (патент РФ №2229990, B60R 13/08, 10.06.2004)
- двигатель внутреннего сгорания (ДВС), верхняя часть которого охвачена шумоизолирующим кожухом, закрепленным посредством крепежных элементов на несущих элементах корпуса ДВС и размещенным с зазором по отношению к капоту кузова, причем структура кожуха включает звукопоглощающую панель из пористого звукопоглощающего материала и несущий каркас, выполненный в виде жесткой перфорированной полимерной детали, интегрированной внутрь тела пористой звукопоглощающей структуры панели.
Недостатками аналога являются невысокая технологичность изготовления элемента конструкции.
Известен элемент конструкции транспортного средства декоративный защитный молдинг (патент РФ №2199454, B60R 13/04, B60J 5/04, 27.02.2003), соединенный с внешней поверхностью лицевой панели с помощью липкой клеевой структуры, а на внутренней поверхности этой же панели смонтировано устройство подавления шума процесса закрывания двери в виде вибродемпфирующей прокладки, причем молдинг выполнен из вязкоупругого демпфирующего материала определенной толщины и динамического модуля Юнга.
Недостатками аналога являются невысокая технологичность изготовления элемента конструкции.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является элементу конструкции транспортного средства - пластмассовый кузов для малоразмерного легкового транспортного средства, содержащий пол, боковые стенки, крышу, двери, окна и раму шасси для опоры нижней части кузова, выполненный с углубленными внутрь участками в дверных и оконных проемах, состоящими из части, направленной внутрь от боковой стенки кузова, и концевого выступа, направленного под углом к двери, и снабжен стержнями безопасности, образующими каркас - раму внутренней части кузова, и крепежными профилями, один конец которых установлен с охватом торцевого выступа, образованного у кромки углубленного участка, а другой - связан со стержнем безопасности с внутренней стороны кузова с возможностью обеспечения гибкой связи с последним, причем каркас-рама внутренней части кузова установлена на раме шасси транспортного средства (патент РФ №2060191, B62D 29/04, 20.05.1996).
Недостатками ближайшего аналога являются невысокая технологичность изготовления кузова, как элемента конструкции.
Задачами полезной модели являются повышение технологичности изготовления элементов конструкций транспортных средств, за счет применения операции экструдирования и соэкструзии, а также расширение функциональных возможностей за счет изменения эксплуатационных свойств полимера путем введения соответствующих добавок в зависимости от выполняемых функций конструктивных элементов.
Поставленная задача решается тем, что элемент конструкции транспортного средства из полимерного материала, согласно полезной модели, выполнен из термопластичного полимерного материала методом экструзии, раскроен с последующим формованием и имеет внутреннюю сотовую конструкцию.
Поставленная задача решается тем, что элемент конструкции транспортного средства из полимерного материала, согласно полезной модели, выполнен из композиционного термопластичного полимерного материала методом экструзии, раскроен с последующим формованием и содержит добавки, а также имеет внутреннюю сотовую конструкцию.
Поставленная задача решается также тем, что элемент конструкции транспортного средства из полимерного материала, согласно полезной модели, выполнен методом соэкструзии из двух и более термопластичных полимеров, образующих многослойную панель, один слой которой выполнен в виде экструдированных сот, а остальные слои из термопластичных полимеров нанесены методом соэкструзии в виде поверхностных слоев, затем он раскроен с последующим формованием.
Поставленная задача решается также тем, что элемент конструкции транспортного средства из полимерного материала, согласно полезной модели, выполнен методом соэкструзии из двух и более термопластичных полимеров, в которые в зависимости от выполняемых функций конструктивного элемента транспортного средства для придания нужных эксплуатационных свойств, введены соответствующие добавки, с получением композиционных материалов, образующих многослойную панель, один слой которой выполнен в виде экструдированных сот, а остальные слои из композиционных термопластичных полимеров нанесены методом соэкструзии в виде поверхностных слоев, затем он раскроен с последующим формованием.
Кроме того, в качестве добавок применены добавки, стабилизирующие качество при обработке и применении полимеров и/или модифицирующие добавки.
Композиционные материалы - это материалы с непрерывной полимерной фазой (матрицей), в которой хаотически или в определенном порядке распределены твердые, жидкие или газообразные добавки. Эти вещества заполняют часть объема матрицы, сокращая тем самым расход дефицитного или дорогостоящего сырья, и/или модифицируют композицию, придавая ей нужные качества, обусловленные назначением, особенностями технологических процессов производства и переработки, а также условиями эксплуатации изделий.
Добавки в полимеры условно можно разделить на две группы в зависимости от их назначения. Одно из назначений добавок - стабилизация качества при обработке и применении полимеров. К добавкам этой группы относятся антиоксиданты, термо- и светостабилизаторы. Добавки второй самой многочисленной группы - модифицирующие добавки - антипирены, пигменты и красители, антистатики, оптические отбеливатели - предназначены для придания новых свойств материалам. Добавки можно применять как вместе, так и по отдельности.
Существо полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 изображена сотовая панель из поликарбоната с нанесенным соэкструзией УФ-защитным слоем. На фиг.2 изображена схема производства многослойных панелей методом соэкструзии. На фиг.3 изображена изготовленная методом соэкструзии трехслойная панель.
Соэкструзия (ко-экструзия) - технология, применяемая для расширения эксплуатационных возможностей погонажных изделий путем совмещения в них полимерных материалов с различными индивидуальными свойствами (фиг.2). На фиг.2 изображена схема производства многослойных панелей методом соэкструзии, где 1 - основной экструдер с головкой для получения сотовых листов, 2 - соэкструдер, 3 - охлаждающее устройство, 4 - многослойная панель, 5 - узел резки полученных многослойных панелей.
Ультрафиолетовая (УФ) часть солнечного спектра отрицательно влияет на изделия, изготовленные из полимеров, делая их непригодными к использованию: УФ-излучение разрушает химические связи в полимере (такой процесс называется фотодеструкцией) и может вызвать в конечном итоге растрескивание, изменение цвета и ухудшение физико-механических свойств, таких как ударопрочность, предел прочности при растяжении, относительное удлинение при разрыве и др. Для устранения вредного влияния УФ-излучения на элементы конструкции транспортного средства, изготовленных методом экструзии и имеющие пустотелую сотовую структуру предлагается использовать технологические особенности метода соэкструзии (коэкструзии) и высокоэффективную УФ-защитную добавку, позволяющую добиться повышенной погодосветостойкости и ударопрочности элементов конструкции транспортного средства в течение всего срока службы. Примером практического применения соэкструзии с УФ-защитными добавками могут служить сотовые панели из поликарбоната Израильской фирмы Полигаль (фиг.1). На фиг.1 изображена сотовая панель 1 из поликарбоната с нанесенным соэкструзией УФ-защитным слоем 2.
Следующей проблемой при эксплуатации транспортного средства, у которого в качестве кузова (корпуса) используют сотовый термопластичный полимер, является прогрев внутреннего пространства. Для уменьшения этого нежелательного эффекта были разработаны добавки, которые наносятся на поверхность листов методом соэкструзии одновременно с УФ-защитным слоем и поглощают ИК-излучение. В результате при этом эффективно задерживают нежелательные ультрафиолетовое и инфракрасное излучения, препятствуя возникновению "парникового эффекта" и сохраняют все свои превосходные механические и светопогодостойкие характеристики.
При невозможности решения ряда эксплуатационных задач, возникающих при использовании конструктивных элементов транспортного средства, изготовленных из термопластичных полимеров методом экструзии одним полимером, предлагается применять метод соэкструзии двух и более полимеров. Примеры практического решения задач повышения качества формования элементов конструкции транспортного средства без потери достаточной твердости и создание внутренней поверхности (кабины или салона) в одну операцию соэкструзии. Так для решения задачи получения элементов конструкции транспортного методом формования необходимо, чтобы у материала была хорошая эластичность и одновременно элементы конструкции должны обладать достаточной твердостью. Предлагается, как один из вариантов практического применения метода соэкструзии, изготавливать элемент конструкции транспортного средства методом соэкструзии двух полимеров: нижний слой, имеющий внутреннюю сотовую конструкцию, изготавливать из акрилонитрилбутадиенстирольного каучука (АБС) являющегося продуктом сополимеризации акрилонитрила, бутадиена и стирола, то есть модификацией ударопрочного полистирола. По своим эксплуатационным характеристикам АБС превосходит УПС, обладая улучшенными свойствами (в том числе повышенной стойкостью к атмосферному и химическому воздействию) благодаря введению в полимерную молекулу фрагментов акрилонитрила. В то же время, оптимальное сочетание акрилонитрильных и бутадиеновых звеньев с фрагментами стирола обеспечивает АБС эластичность и необходимую ударопрочность, что делает его одним из самых востребованных пластиков для производства сложных формованных изделий с высокой степенью вытяжки. Верхний слой - твердый полиметилметакрилат (ПММА, оргстекло), нанесен на основной материал АБС методом соэкструзии. Толщина слоя ПММА в зависимости от назначения пластика составляет 5-10% от толщины слоя АБС. Соэкструзионное ПММА - покрытие делает поверхность материала более жесткой и твердой, устойчивой к ультрафиолетовому излучению и агрессивным средам. Все эти свойства характерны для оргстекла. Кроме того, поверхностному слою легко придается любой необходимый цвет и фактура поверхности без воздействия на основной слой АБС. Это важно, потому что именно АБС при вакуумформовании отвечает за ударопрочность конечного изделия и обеспечивает необходимые качества для проведения формования в оптимальном режиме.
Для создания внутреннего интерьера (поверхности) транспортного средства, кузов (корпус) которого выполнен методом экструзии из термопластичного полимера, имеющего сотовую внутреннюю структуру, предлагается методом соэкструзии наносить термопластичные эластомеры. Полученные элементы конструкции транспортного средства с внутренней стороны будут обладать высокой эластичностью, не токсичны при контакте с кожей, хорошо поддаются глубокой вытяжке и термоформовке, а так же высокой стойкость с наружной стороны к воздействию атмосферных факторов, высокой стойкость к воздействию масел, жиров, смазок и различных растворителей.
Использование метода соэкструзии термопластичных полимеров дает возможность получения готовых первоначально к раскрою, формовке и затем к монтажу готовых элементов конструкции транспортного средства (фиг.3). На фиг.3 изображена изготовленная методом соэкструзии трехслойная панель, где 1 - наружный (защитный) при необходимости наполненный и/или окрашенный в массе сплошной слой из наиболее износостойкого термопластичного полимера, 2 - средний слой выполнен из термопластичного полимера в виде пустотелой сотовой конструкции, 3 - внутренний (интерьерный) при необходимости наполненный и/или окрашенный в массе сплошной слой из термопластичного эластомера.
Существенное уменьшение веса конструктивных элементов, за счет пустотелой сотовой конструкции, уменьшает себестоимость транспортного средства и увеличивает динамические характеристики транспортного средства, без изменения мощности двигателя.
Пустотелая внутренняя сотовая конструкция элемента транспортного средства эффективно сохраняет тепло и звукоизолирует внутреннее пространство транспортного средства.
Возможность введения красителя в массу термопластичного полимера наносимого методом соэкструзии в наружный и/или внутренний слой снижает себестоимость процесса окраски элемента транспортного средства.
Использование термопластичных эластомеров при изготовлении элементов конструкции транспортного средства дает возможность само восстанавливаться после ударных воздействий во время аварийных ситуаций и минимально травмировать объект столкновения, что актуально, например для бампера наземного транспортного средства.
Внутренняя сотовая структура элементов конструкции транспортного средства позволяет при сильных ударных воздействиях на конструктивный элемент переводить энергию удара в разрушение внутренних перерегородок сот, что дает возможность существенно погасить негативное воздействие удара на находящегося внутри транспортного средства человека, что актуально например для бампера.
Итак, заявляемая полезна модель позволяет повысить технологичность и существенно снизить себестоимость изготовления элементов конструкции транспортных средств, решить проблему утилизации отходов производства и исчерпавших свой гарантийный ресурс элементов конструкции транспортного средства за счет применения термопластичных полимеров переработанных методом экструдирования и соэкструзии, а также расширить функциональные возможности, за счет изменения эксплуатационных свойств полимера путем введения соответствующих добавок в зависимости от выполняемых функций конструктивных элементов.