پلی‌پروپیلن در صنعت خودروسازی برای ساخت اجزای متعددی به کار می‌رود؛ از کمربند ایمنی و روکش صندلی گرفته تا کف‌پوش خودرو و عایق‌های صوتی. استحکام بالا، وزن سبک و مقاومت در برابر سایش و مواد شیمیایی باعث شده این الیاف به بهبود کارایی و کاهش وزن خودرو کمک کنند. به طور متوسط در هر خودروی مدرن حدود ۲۰ کیلوگرم انواع الیاف مصنوعی به کار می‌رود که بخش قابل‌توجهی از آن‌ها را پلی‌پروپیلن تشکیل می‌دهد. در ادامه مهم‌ترین کاربردهای پلی‌پروپیلن در خودروسازی و ویژگی‌ها، مزایا، معایب و روندهای آیندۀ آن را مرور می‌کنیم.
کاربردهای اصلی پلی‌پروپیلن در صنعت خودروسازی
- کمربند ایمنی: پلی‌پروپیلن به دلیل استحکام کششی بالا می‌تواند در تولید تسمه‌های ایمنی خودرو به کار رود. هرچند در بسیاری از خودروها از پلی‌استر برای کمربند استفاده می‌شود، پلی‌پروپیلن یک گزینۀ ارزان‌تر و سبک‌تر است که توان تحمل نیروی ناگهانی هنگام ترمز شدید یا تصادف را دارد.
- روکش صندلی و تودوزی: بسیاری از پارچه‌های روکش صندلی خودرو و تودوزی‌ها (مانند روی درها و سقف) با پلی‌پروپیلن بافته می‌شوند. این پارچه‌ها در برابر سایش ناشی از استفادۀ مداوم (نشستن و برخاستن) بسیار مقاوم‌اند و نیز در برابر نور خورشید و گرمای داخل خودرو پایداری خوبی دارند. با افزودن پایدارکننده‌های ماورای بنفش به الیاف پلی‌پروپیلن، رنگ و بافت روکش‌ها برای سال‌ها بدون تغییر می‌ماند. همچنین عدم جذب رطوبت توسط این الیاف مانع از ایجاد کپک یا بوی نم در تودوزی خودرو می‌شود.
- کف‌پوش‌ها: موکت کف خودرو، کف‌پوش‌های قسمت سرنشین و صندوق عقب غالباً از الیاف پلی‌پروپیلن تولید می‌شوند. این کف‌پوش‌ها به دلیل مقاومت بالا در برابر لکه و رطوبت، به‌راحتی تمیز می‌شوند و لکه‌های گل‌ولای یا مایعات را به خود جذب نمی‌کنند. مقاومت سایشی خوب پلی‌پروپیلن باعث می‌شود کف‌پوش خودرو در اثر تماس مداوم کف کفش‌ها دیرتر فرسوده یا سوراخ شود. همچنین سبکی این الیاف، وزن کف‌پوش را پایین نگه می‌دارد که در کاهش وزن کلی خودرو مؤثر است.
- آستر صندوق و قطعات عایق: در بخش‌هایی مانند صندوق عقب، گلگیرهای داخل چرخ و پوشش زیر کاپوت، از نمدها یا منسوجات پلی‌پروپیلنی استفاده می‌شود. برای مثال، آستر و کف‌پوش جعبۀ بار از موکت‌های ضخیم پلی‌پروپیلنی است که هم ظاهر مناسبی دارد و هم از خراشیدن و آسیب دیدن کف صندوق جلوگیری می‌کند. در گلگیر چرخ‌ها نیز صفحات نمدی پلی‌پروپیلنی نصب می‌شود تا هم مانع پاشیدن آب و گل به داخل سینی موتور شود و هم به‌عنوان عایق صدا، صدای برخورد سنگریزه‌ها به بدنه را جذب کند. زیر کاپوت برخی خودروها نیز عایق حرارتی-صوتی از جنس الیاف پلی‌پروپیلن فشرده به چشم می‌خورد که به کاهش صدای موتور و حفاظت رنگ کاپوت از حرارت کمک می‌کند.
- کامپوزیت‌های تقویت‌شده: گذشته از منسوجات، پلی‌پروپیلن به شکل الیاف در برخی قطعات کامپوزیتی خودرو هم حضور دارد. در پانل‌های داخلی درها، داشبورد و قطعات تزئینی، گاهی از کامپوزیت‌های پلی‌پروپیلن تقویت شده با الیاف شیشه یا الیاف پلی‌پروپیلن با استحکام بالا استفاده می‌شود. این کامپوزیت‌ها وزن کمتری نسبت به پلاستیک‌های پرشده با مواد معدنی دارند و درعین‌حال استحکام و مقاومت ضربه‌ای خوبی ارائه می‌کنند. یک نمونهٔ رایج، قطعات زیرپایی یا سینی زیر موتور است که از ماده‌ای کامپوزیتی شامل پلی‌پروپیلن تقویت شده تولید می‌شود و وظیفۀ حفاظت از قسمت زیرین خودرو را بر عهده دارد.
ویژگی‌های فنی پلی‌پروپیلن برای قطعات خودرو
- وزن سبک و چگالی پایین: همانطور که گفته شد، پلی‌پروپیلن یکی از سبک‌ترین الیاف تجاری است. استفاده از آن در بخش‌های مختلف خودرو به کاهش وزن کلی وسیلۀ نقلیه کمک می‌کند. کاهش وزن خودرو به معنی بهبود مصرف سوخت و عملکرد بهتر (شتابگیری سریع‌تر و تولید آلایندگی کمتر) است. این مسئله در صنعت خودروی امروز که به دنبال روش‌های سبک‌سازی است بسیار ارزشمند است.
- مقاومت در برابر رطوبت و مواد شیمیایی: فضای داخل خودرو و قسمت‌های چرخ و موتور ممکن است در معرض رطوبت، روغن‌ها، سوخت و مواد شیمیایی قرار گیرد. پلی‌پروپیلن در برابر آب و بیشتر مواد شیمیایی متداول مقاوم است؛ یعنی جذب رطوبت ندارد و در تماس با روغن یا بنزین تجزیه یا لکه‌دار نمی‌شود. این ویژگی تضمین می‌کند که اجزای داخلی (فرش، روکش) دچار کپک نشوند یا بو نگیرند و قطعات در مجاورت موتور نیز تخریب نشوند.
- عایق بودن صوتی و حرارتی: الیاف پلی‌پروپیلن به دلیل ساختار غیررسانا، ویژگی عایق صوت و حرارت بودن دارند. نمدهای فشردۀ پلی‌پروپیلن که در خودروسازی به کار می‌روند، صداهای مزاحم جاده و موتور را جذب کرده و فضای داخل کابین را آرام‌تر می‌کنند. همچنین این مواد به‌عنوان یک لایۀ عایق حرارتی، از ورود گرمای موتور به کابین جلوگیری کرده و به حفظ دمای مطلوب در خودرو کمک می‌کنند.
- مقاومت مکانیکی و دوام: پلی‌پروپیلن استحکام مکانیکی مناسبی برای بسیاری از کاربردهای صنعت خودرو دارد. به‌عنوان‌مثال، کف‌پوش یا روکش صندلی باید در برابر تنش‌های مکانیکی (کشیده شدن، سایش، پارگی) مقاوم باشند که پلی‌پروپیلن این نیاز را برآورده می‌سازد. هرچند مدول کشسانی پلی‌پروپیلن پایین‌تر از برخی الیاف مانند فایبرگلاس است، اما برای کاربردهای نیمه‌سازه‌ای و تزئینی در خودرو کافی است و حتی ضربه‌گیری بهتری هم دارد (به علت کمی انعطاف).
- قابلیت بازیافت و فراوری مجدد: قطعات پلی‌پروپیلنی قابلیت بازیافت دارند و می‌توان آن‌ها را پس از خرد کردن، دوباره در ساخت قطعات جدید استفاده کرد. در صنعت خودرو باتوجه‌به اهمیت بازیافت خودروهای فرسوده، این ویژگی بسیار مهم است. اگر قطعات داخلی خودرو عمدتاً از پلی‌پروپیلن ساخته شوند، هنگام بازیافت خودرو می‌توان آن‌ها را به‌عنوان یک دسته مواد یکنواخت جداسازی و بازیافت کرد (بر خلاف ترکیب ناهمگون مواد که بازیافت را دشوار می‌کند).
مزایا و معایب استفاده از پلی‌پروپیلن در صنعت خودروسازی
مزایای استفاده از پلی‌پروپیلن در صنعت خودروسازی:
- کاهش وزن و صرفه‌جویی سوخت
- کاهش هزینۀ تولید
- مقاومت در شرایط مختلف جوی
- ایمنی و راحتی سرنشین
معایب استفاده از پلی‌پروپیلن در صنعت خودروسازی:
- محدودیت دمایی
- استحکام کمتر نسبت به برخی جایگزین‌ها
- افت خواص در بلندمدت
- نیاز به تقویت برای برخی کاربردها
چشم‌انداز آیندۀ پلی‌پروپیلن در صنعت خودروسازی
صنعت خودرو با سرعت به سمت خودروهای برقی و مفاهیم نوین در حرکت است و پلی‌پروپیلن نیز می‌تواند نقشی پررنگ‌تر در آینده ایفا کند:
- سبک‌سازی بیشتر با مواد کامپوزیتی: انتظار می‌رود خودروسازان برای جبران وزن باتری‌های خودروهای برقی، به استفادۀ بیشتر از مواد سبک روی آورند. کامپوزیت‌های تمام پلی‌پروپیلنی (الیاف پلی‌پروپیلن در ماتریس پلی‌پروپیلن) که 100% قابل بازیافت هستند، یکی از گزینه‌های جذاب برای پنل‌های بدنه و ساختارهای نیمه‌سازه‌ای خواهند بود. تحقیقات در زمینۀ بهبود استحکام این کامپوزیت‌ها ادامه دارد و ممکن است در آیندۀ نزدیک شاهد کاربرد وسیع‌تر آن‌ها در خودروها باشیم.
- افزایش استفاده از مواد بازیافتی: هم‌راستا با اهداف توسعۀ پایدار، استفاده از پلی‌پروپیلن بازیافتی در قطعات خودرو افزایش خواهد یافت. برای مثال، برخی خودروسازان مطرح جهانی اعلام کرده‌اند که درصد قابل‌توجهی از پلاستیک‌های خودروهای جدیدشان را از مواد بازیافتی تأمین می‌کنند. این روند احتمالاً در ایران نیز دنبال خواهد شد و الیاف پلی‌پروپیلن بازیافتی (از منابعی مثل فرش‌های کهنه یا قطعات پلاستیکی فرسوده) دوباره به چرخۀ تولید قطعات خودرو باز خواهند گشت.
- بهبود مقاومت حرارتی: چالش حرارتی پلی‌پروپیلن می‌تواند با نسل جدید پلی‌پروپیلن‌های اصلاح شده برطرف شود. تحقیقات پلیمری در پی ساخت گریدهایی از پلی‌پروپیلن هستند که دمای نرم شدن بالاتری داشته باشند یا با افزودنی‌های نانوذره، مقاومت حرارتی و آتش‌گیری بهتری پیدا کنند. در صورت موفقیت، ممکن است در آینده بتوان از پلی‌پروپیلن حتی در بخش‌های نزدیک‌تر به موتور یا سیستم اگزوز نیز بهره برد.
- داخلی‌سازی و توسعۀ صنعت نساجی خودرویی: در کشور ما نیز روند داخلی‌سازی قطعات ادامه دارد. انتظار می‌رود تولیدکنندگان نخ و الیاف پلی‌پروپیلن با همکاری صنعت خودروسازی، به تولید منسوجات تخصصی خودرو (مثل موکت‌ها و عایق‌ها) با کیفیت بالا بپردازند و نیاز به واردات این اقلام را کاهش دهند. این امر هم به صرفه‌جویی ارزی کمک می‌کند و هم ایجاد اشتغال در صنایع تکمیلی پتروشیمی و نساجی را در پی دارد.
الیاف پلی‌پروپیلن به‌عنوان جزئی جدایی‌ناپذیر از خودروهای امروزی، مزایای قابل‌توجهی در بهبود کارایی و کاهش هزینه‌ها ارائه می‌دهند. هرچند این ماده جایگزین همۀ قطعات سنتی نشده، اما در حوزۀ تودوزی، کف‌پوش، عایق‌ها و قطعات غیرسازه‌ای کاربرد گسترده‌ای یافته است. با پیشرفت فناوری‌های مواد و نیاز روزافزون به خودروهای سبک و پاک، نقش پلی‌پروپیلن در خودروسازی نیز پررنگ‌تر خواهد شد. قابل ذکر است شرکت فرش سهند به‌عنوان یکی از تولیدکنندگان مطرح الیاف پلی‌پروپیلن در ایران، با ارائۀ محصولات باکیفیت، تأمین‌کنندۀ بخشی از نیاز صنایع کشور در زمینۀ الیاف و منسوجات پلی‌پروپیلنی است و در کنار حوزۀ فرش، در صنایع دیگر نیز ایفای نقش می‌نماید.