obr1Po svete v súčasnosti jazdí asi 800 miliónov automobilov. Ak sa záujem o automobily nezmení, bude ich počet naďalej rásť a v roku 2030 by množstvo automobilov mohlo celosvetovo dosiahnuť dve miliardy – bez ohľadu na to, či ich už vtedy bude poháňať motor benzínový, alebo úplne iný.

 

Aplikácie plastov v automobiloch predstavujú obrovský trh. Plasty a ich kompozity v súčasnosti dosahujú čoraz vyššie pevnosti, chemickú i tepelnú odolnosť, ako aj odolnosť proti pôsobeniu slnečného žiarenia. Plasty v tých častiach automobilu, v ktorých by mohli pri náraze ohroziť posádku vozidla, sú netrieštivé. Pribúdajú plasty, ktoré oneskorujú horenie, alebo sú samozhášavé.

 

Náhrada kovov

V moderných automobiloch existuje mnoho príkladov, kde sa pri konštruovaní používajú namiesto kovov plasty. Nárazníky vyrobené z plastu, môžu byť až o 10,4 kg ľahšie ako podobné výrobky z kovu, pričom použitie plastov v motore zníži jeho hmotnosť o 4,2 kg, sacie potrubie z ľahkého hliníka váži 3 kg, pričom ak je vyrobené z polyamidu váži až o polovicu menej. Hmotnosť palivovej nádrže z plastového kompozitu môže byť až o 5 kg nižšia, ako v prípade nádrže vyrobenej z konvenčných kovových materiálov.

Tieto čísla ukazujú, že využitie plastov na redukciu hmotnosti vozidiel môže prispieť v prípade ich recyklovateľnosti aj k vyriešeniu ekologických problémov súvisiacich s vyraďovaním použitých automobilov.

V automobilovom priemysle sa už blíži doba, ktorá môže predstavovať prevrat v používaní konštrukčných materiálov, najmä z recyklovateľných plastov. Okrem ekologických aspektov je hlavným cieľom priemyslu znížiť hmotnosť automobilu so súčasným znížením spotreby paliva, ako aj množstva emisií. Po skončení životnosti automobilov možno veľké plastové diely odmontovať a recyklovať. Nevyužiteľné plasty možno spáliť v špecializovaných spaľovniach, pretože sú na rozdiel od kovov energeticky rovnako bohatým palivom ako je uhlie alebo ropa. Plasty môžeme použiť aj pri výrobe vysoko zaťažovaných bezpečnostných dielov, ako sú olejové vane, motorové lôžka a štruktúrne diely nárazníkov. Podľa prepočtov BASF zníženie hmotnosti vozidla o sto kilogramov zníži spotrebu paliva o 0,4 litra na sto kilometrov. Z plastov sa v súčasnosti vyrába už celý interiér automobilov, ako sú napríklad prístrojové dosky, sedadlá a obklady interiérov. Výrobcovia plastov predpovedajú, že tieto materiály postupne nahradia aj kovové plechy karosérií. Návrhárom automobilov plasty poskytujú väčšiu dizajnérsku voľnosť, pretože sa ľahšie tvarujú ako kovy a umožňujú vyrábať aj karosérie zložitých tvarov, aké v prípade kovových materiálov nemožno dosiahnuť.

 

Plasty – materiál s budúcnosťou

Spracovanie plastov vyžadujú menšie náklady. Dajú sa spracovávať už pri teplotách 200 až

300 oC, zatiaľ čo hliník vyžaduje na roztavenie teplotu viac ako 650 oC a oceľ má teplotu tavenia dvojnásobnú. Využitie plastov teda šetrí náklady na energie pri výrobe a šetrí energiu aj pri prevádzke automobilov vďaka tomu, že plasty sú ľahšie ako kovy.

Plasty však nemôžu nahradiť všetky terajšie kovové diely najmä preto, že nemajú požadovanú pevnosť a ani takú tepelnú odolnosť, ako dosahujú kovy. Ťažko si predstaviť, že z plastov by bol vyrobený mimoriadne mechanicky namáhaný kľukový hriadeľ alebo osi nápravy, ktorých výroba si vyžaduje použitie veľmi pevných kovových materiálov. Rovnako sa z plastov nevyrábajú motory automobilov, resp. tie ich časti, v ktorých sa uskutočňuje  spaľovanie pohonných hmôt a časti súvisiace s použitím katalyzátora, v ktorom sa pri pôsobení vysokých teplôt odstraňujú škodliviny z výfukových plynov. Vo väčšine konštrukčných dielov slúžiacich na výrobu automobilov sa však plasty dajú použiť.

Plasty a ich kompozity ponúkajú obrovský potenciál na znižovanie hmotnosti v automobilových aplikáciách. Vláknité plastové kompozity sú obvykle o 25 až 35 percent ľahšie ako rovnaké oceľové diely. Zníženie prevádzkovej hmotnosti vozidiel je významným krokom k zníženiu emisií oxidu uhličitého. Vybavenie interiérov v automobiloch svetových výrobcov zahŕňa i sedadlá, ktoré sú celé vyrobené z plastov. Napríklad sedadlá na automobile Opel Insignia OPC boli vyvinuté výlučne z plastov. Tieto sedadlá, ktoré nemajú oceľový rám, sú vyrobené z dvoch druhov plastov – z nylonu (polyamid) a PP (polypropylén) peny.

Ďalším príkladom využitia polymérnych kompozitov pri konštrukcii automobilov je Bugatti Veyron 16.4 Grand Sport, ktorý vďaka odľahčeniu s veľkým podielom plastových kompozitov dosahuje najvyššiu rýchlosť až 407 km/h. Z plastov sa polykarbonát (PC) využíva na výrobu skiel vozidiel, čelné sklá sú vyrobené z plexiskla (PMMA). Polyfenylénoxid (PPS) sa používa na výrobu tepelne namáhaných častí potrubí motorov automobilov. Polyamid vystužený skleným vláknom sa používa ako materiál pri výrobe rozvodov sania v automobiloch. Z polyamidov plnených skleným vláknom sa vyrábajú aj priečne nosníky automobilov Volkswagen, pričom sa ich hmotnosť znížila až o 50 percent v porovnaní s ekvivalentnými výrobkami z hliníka.

Príkladom automobilu takmer kompletne vyrobeného z polymérnych kompozitov je Cayenne Turbo upravené firmou Hamann. Bežný automobil Cayenne Turbo disponuje maximálnym výkonom 500 koní, pričom však verzia od Hamannu je o 50 koní silnejšia. Krútiaci moment tohto automobilu je 700 N.m. Cayenne Turbo získalo nový predný nárazník, ktorý je celý vyrobený z uhlíkových polymérnych kompozitov.

Vzhľadom na redukciu hmotnosti tohto automobilu sa zvýšil aj merný výkon motora, ktorý umožňuje dosiahnuť maximálnu rýchlosť automobilu na 300 km/h.

 

TEXT Igor Novák, Ústav polymérov SAV, FOTO archív redakcie