盤點車用塑料創新案例:探索應用無限空間

日期：2018-06-14 02:38:34 編輯：科思德塑膠來源：科思德塑膠瀏覽：272

相比傳統鋼材，汽車塑料在輕量化、提升造型設計自由度、降低成本上優勢明顯。在非關鍵結構件處使用塑料，既不用擔心提高塑料件強度的問題，還能獲得以上提到的諸多優勢。在現今環境和燃油問題的迫使下，各車企開始重視塑料件的使用。比如大眾率先全係采用集成了水箱、散熱器、風扇的塑料水箱框架，雪佛蘭更是在上世紀50年代率先使用SMC材料用作車身覆蓋件。
在過去30年間，汽車的塑料用量己從20世紀60年代初的10kg左右上升到21世紀初的 200kg量級。亞太地區是最大的汽車塑料市場，其表現也一直備受關注。目前中國各類車型汽車使用塑料達到了每輛130～160kg，相比2010年（70kg）已經有了顯著提高，但與汽車強國，如德國（300kg）相比還有差距，這也說明，亞太地區還有長足的進步空間。

塑料使用區域分類
現今汽車塑料的應用主要分為：功能結構件、內飾件、外飾件三類。針對不同類別，塑料件的特性和使用功效各有不同。
功能結構件中，塑料能提高耐腐蝕度、耐磨度、表麵光滑度和減重效果。比如采用改性塑料並通過AIM工藝製備的發動機進氣歧管，相比傳統的鑄鐵、鋁件有很多優點：
1）與鑄鐵和鋁相比，重量減少40%；
2）內壁光滑，有利於提高進氣充量；
3）良好的抗化學性，有效提高其使用壽命。
此外，寶馬公司還曾在微型底盤汽車的前端部件係統中，使用比例近30%的玻璃纖維增強PP材料，除降低成本外還可減少近30%的部件質量。
在外飾件上，塑料可減輕車重、降低維護成本並提高車身造型的自由度，一體成型的塑料尾門一度成為熱潮，比如1982款雪鐵龍BX，就在尾門上使用了BMC（不飽和聚酯團狀模塑料）材料，此後如1996款沃爾沃V70、2002款梅甘娜II、2007年馬款自達5、2011年標致508的旅行版、2014款DS6等都有使用塑料尾門。
在內飾件上，塑料則能降低成本，提高環保、舒適性和安全作用。由於塑料良好的包容性，部分品牌車門還會采用天然纖維和PP熱壓製作，有效減輕車門重量、降低成本和隔音能力。另外纖維還能大大提高門內板強度，並在激烈碰撞中通過材的自行粉碎吸能，保護車內乘員安全。
塑料在內飾上的作用不限於此，比如優秀的座椅離不開舒適性，現今汽車彈性減震部分大都使用軟質PU模塑泡沫塑料。考慮到塑料易成型的特點，利用得當還能增大車內空間，這直接促成了車門內板與扶手一體化設計的流行。
就汽車塑料使用率看，乘用車中的塑料部件占車身總重量的比例平均在8%~12%，但應用於外飾件的比例僅占車身總重的1%~2%，內飾件占比最高，大約在5~8%。所以大趨勢上，外飾件和功能結構件的塑料化將成為下一步重點發展方向。
比如采用旋塑工藝的全塑車身結構，能夠減重近60%的車身重量，這是傳統材料和工藝不能企及的高度，不過由於強度不足，現今全塑車身主要被使用在低速電動車領域。

常用車用塑料分類
除使用區域分類外，常用塑料的功能及應用也是我們不可忽視的。以下我們從材料屬性上列舉了現今汽車常用塑料的使用部位及其特點。
1）聚丙烯（PP）
由丙烯單體製成的飽和加成聚合物，堅固耐用，對許多化學溶劑、堿和酸具有異常耐受性。
應用：汽車保險杠、電纜絕緣、氣罐、地毯纖維。
2）聚氨酯（PUR）
物理性能優秀，包括韌性，柔韌性和耐磨損性和耐溫性。比如其高承載能力以及出色的抗天氣、臭氧、輻射、油、汽油和大多數溶劑的能力就是汽車急需的。
應用：柔性泡沫座椅、座墊、輪胎、汽車懸架襯套。
3）聚氯乙烯（PVC）
良好的柔韌性、阻燃性、熱穩定性，高光澤度、易成型。
應用：汽車儀表板，電纜護套，車門。
4）ABS
光澤度高、不透水，低溫彈性良好。包容度強，可以進行各種改進以改善耐衝擊性、韌性和耐熱性。
應用：汽車車身部件，儀表盤，車輪罩。
5）聚酰胺（PA，尼龍6/6，尼龍6）
尼龍6/6是一種通用的尼龍，可以模製和擠出。有機械性能良好、耐磨、成本低。
應用：齒輪，襯套，凸輪，軸承，耐候塗層。
6）聚苯乙烯（PS）
熱性能良好、防水防潮、質輕硬度高、價格低廉且易加工成型。
應用：設備外殼，按鈕。
7）POM（聚甲醛）
POM具有優異的剛度，剛度和屈服強度（這些性能在低溫下也很穩定）。
應用：內飾和外飾，燃油係統，小型齒輪。
8）聚碳酸酯（PC）
具有優異的耐候，蠕變，衝擊，光學，電學和熱學性能。
應用：保險杠，前照燈鏡頭。
9）丙烯酸（PMMA）
迄今為止合成透明材料中質地最優異，價格又比較適宜的品種，透明度優良，有突出的耐老化性，工藝精美、全字體呈鏡麵效果、底座無褶皺。
應用：顯示器屏幕、信號燈設備、儀表盤等。
10）PBT（聚對苯二甲酸丁二醇酯）
熱塑性PBT被用作電氣和電子行業的絕緣體，可以在140℃下長期工作。另還有著韌性高、耐疲勞，摩擦係數低等優點。
應用：煙灰缸、門鎖係統、車鏡、門把手、車燈框、雨刷柄、保險絲盒、連接器、點火係統、車燈插座等。
11）聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）
熱變形溫度和長期使用溫度在熱塑性通用工程塑料中最高。機械性能與熱固性塑料相近，耐蠕變及疲勞性高、表麵硬度高。
應用：雨刮臂和齒輪箱、大燈固定器、發火線圈、發動機蓋、連接器外殼。
12）ASA（丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯）
具有很高的韌性和剛性，具有出色的耐候性，良好的耐化學性、熱穩定性及高光澤度。應用：保險杠、後視鏡外殼、散熱格柵。
未來汽車零部件塑料化趨勢
就現今汽車塑料使用來說，還遠沒到飽和的程度。比如僅塑料保險杠就占到了約42%汽車塑料總用量，而塑料前端框架的使用也是近些年才流行起來，國內至今甚至都沒有建立相關檢測標準，由此可見多元化發展的目標還遠沒實現。
而在材料類別層麵，聚丙烯（32％），聚氨酯（17％）和聚氯乙烯（16％）占汽車總高性能塑料的約66％，新型車用塑料的使用還有進一步提升空間。
由於碳纖維材料成本居高不下，目前汽車塑料的市場機遇就落到了以下新材料上：聚甲基丙烯酸甲酯、長玻纖增強聚丙烯材料、熱塑性複合材料、生態塑料或生物塑料等。

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