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以塑代钢 汽车工程塑料材料革命
发布时间:2015-02-11       关键字:汽车工程塑料,塑料材料             来源:中国塑料机械网

  这些年,汽车工程塑料在汽车中的运用不断增多。当前,德国、美国、日本等国的汽车塑料用量已达到10%~15%,有的甚至达到了20%以上。从现代汽车运用的资料来看,无论是外装修件、内装修件,仍是功能与结构件,处处都可以看到塑料制造的影子。且跟着工程塑料硬度、强度、拉伸功能的不断提高,塑料车窗、车门、骨架甚至全塑汽车已逐渐呈现,汽车塑化进程正在加速。
  
  应轻量化大势所趋
  
  当前,世界汽车材料技术发展的主要方向是轻量化和环保化。减轻汽车自身的重量是降低汽车排放,提高燃烧效率的最有效措施之一,据悉,汽车的自重每减少10%,燃油的消耗可降低6%~8%。为此,增加塑料类材料在汽车中的使用量,便成为降低整车成本及其重量,增加汽车有效载荷的关键。
  
  近年来,为了提升市场竞争优势,各车企纷纷研发并上马采用了轻量化设计的车型,大幅提高塑料的使用率。宝马2013年量产的BMWi3纯电动汽车,外壳材料为塑料、底盘材料为铝合金,与传统同类车型相比,实现减重250~350千克。而这股以塑带钢的减重风在我国自主品牌中亦较为盛行。例如在轿车和轻型车中,CA7220小红旗轿车中的塑料用量为88.33kg,上海桑塔纳为67.2kg,奥迪为89.98kg,富康为81.5kg,依维柯0041则为144.5kg;在重型车中,斯太尔1491为82.25kg,斯太尔王为120.5kg。
  
  “除轻量化外,塑料在汽车上的使用在一定程度上可降低产品成本。相对来说,塑料成型容易,使得形状复杂的部件加工十分便利,可为工程师节省磨具和工艺的调试时间,加速产品的商业化进程,有利于降本增效。”材料生产企业塞拉尼斯在接受盖世采访时表示。
  
  节能环保是关键
  
  塑料的应用,轻量化的推广,主要目的是推进汽车节能减排的进程,减少对外界环境的污染。然而,由塑料所引发的车内环境污染亦不容忽视。
  
  近年由于车内空气污染导致或诱发的疾病呈明显上升趋势,已经成为危害现代人类的最大威胁之一。据北京朝阳医院呼吸疾病教授郭兮恒介绍,车内挥发物,如苯类及甲醛,人在短时间内吸入后,会出现中枢神经系统麻醉,轻者有头晕、头痛、恶心、胸闷、乏力、意识模糊,严重者可致昏迷以致呼吸、循环衰竭而死亡。
  
  如果长期接触一定溶度的甲苯、二甲苯会引起慢性中毒,出现头痛、失眠、精神萎靡、记忆力减退等神经衰弱样症候群。
  
  因此,低散发材料的研发使用尤为关键和迫切。事实上,一些环保原材料厂商已推出了一系列解决方案,如锦湖日丽的塑可净?,比传统内饰塑料散发降低60%以上;塞拉尼斯也已成功开发出一系列低散发、免喷涂材料来用作汽车内外饰件如Hostaform?XAP2POM、Hostaform?MetaLXTMPOM,其中免喷涂MetaLXTMPOM在保证产品金属光泽和质感的条件下,还具备优异的抗刮擦性能,同时减少喷涂/电镀的设备、人工等的投入,为汽车部件的制造提供了简易且低成本的途径。
  
  据悉,2015年国家将出台车内空气质量强制性标准,这对整车厂及零部件供应商、材料生产商提出了更高的要求,未来将会有更多低散发材料产品推出,给车内一片清洁将不再是一句口号。
  
  塑料汽车是否安全
  
  传统的观念普遍认为,轻薄的产品安全系数较低。然中国汽车工程学会产业研究院运行总监王智文在接受采访时指出,汽车并不是车越重越安全。即使汽车上使用很轻的材料,如果采取高强度的加工工艺,也能达到很轻但弹性非常好的效果,从而也就越安全。”
  
  在强度上,工程塑料中部分并不输于金属,其中的聚甲醛(POM)更是有“赛钢”之称。该产品由塞拉尼斯发明,既有类似于金属的强度、硬度(与PC/abs相比,其强度高出600-700Mpa),同时具有较高的抗疲劳性、抗冲击性、耐腐蚀性和弹性。此外,该产品在很宽的温度和湿度范围内都具有很好的自润滑性和稳定性。目前已被广泛应用汽车诸多部件,如燃油系统、保险杠支架、轴承等。
  
  工程塑料在拥有类似金属硬度、强度的基础上,还兼具“柔美”之性能,其弹性变形的特性能吸收大量的碰撞能量,对强烈撞击有较大的缓冲作用,对车辆和乘客起到保护作用。因此,现代汽车上都采用塑化仪表板和方向盘,以增强缓冲作用。前后保险杠、车身装饰条都采用塑料材料,以减轻车外物体对车身的冲击力。
  
  另外,塑料还具有吸收和衰减振动和噪声的作用,可以提高乘坐的舒适性。同济大学汽车学院教授王宏雁表示,车身在安全性设计时希望能够通过结构的变形吸收一部分碰撞能量,以塑料制造的车身,只要结构涉及合理,制造工艺得当,其安全性应该比金属材料车身要好。
  
  除了车身部件,如前述所讲,工程塑料开始由小部件开始向车身大部件上拓展,如德国大陆为提高汽车驾驶安全系数,将6165A6PPS(聚苯硫醚)作为汽车用材料融入到新型汽车挡风玻璃系统中的影像装置零件中。
  
  该公司称,挡风玻璃安全性能的高低是衡量汽车整体功能的关键,6165A6PPS是一种机械性能极强的聚合物,这种混有65%玻璃和矿物纤维的增强型工程塑料能够最大限度减少材料弯曲度,是理想的车用塑料。
  
  在此并非夸张或强调塑料的安全性有多高,从事实来讲,在部分安全部件上,塑料的确暂时无法代替金属。以上更多是为疏导车企和消费者理念,记者在之前的走访中了解到,目前部分车企在新车研发中承认和使用了塑料制品,然就在量产时处于销量和安全考虑,打了退堂鼓。如果材料经过安全考核标准,却不让其发挥光热,的确是件憾事。
  
  从总体来说,汽车塑料已由普通装饰件开始向结构件、功能件方向发展;汽车塑料材料向强度更高、冲击性更好、超高流动的复合材料和塑料合金方向发展,然对于全塑汽车的推广,未来还有一段长路要走,不仅仅是安全问题,还涉及到老化、回收等问题,这有待技术的进一步提高。

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