近年來,塑料在汽車中的應用不斷增多。目前,德國、美國、日本等國的汽車塑料用量已達到10%~15%,有的甚至達到了20%以上。從現(xiàn)代汽車使用的材料來看,無論是外裝飾件、內(nèi)裝飾件,還是功能與結(jié)構(gòu)件,到處都可以看到塑料制作的影子。且隨著工程塑料硬度、強度、拉伸性能的不斷提高,塑料車窗、車門、骨架乃至全塑汽車已逐步出現(xiàn),汽車塑化進程正在加快。
應輕量化大勢所趨
當前,世界汽車材料技術(shù)發(fā)展的主要方向是輕量化和環(huán)?;?。減輕汽車自身的重量是降低汽車排放,提高燃燒效率的最有效措施之一,據(jù)悉,汽車的自重每減少10%,燃油的消耗可降低6%~8%。為此,增加塑料類材料在汽車中的使用量,便成為降低整車成本及其重量,增加汽車有效載荷的關(guān)鍵。
近年來,為了提升市場競爭優(yōu)勢,各車企紛紛研發(fā)并上馬采用了輕量化設計的車型,大幅提高塑料的使用率。寶馬2013年量產(chǎn)的 bmwi3純電動汽車,外殼材料為塑料、底盤材料為鋁合金,與傳統(tǒng)同類車型相比,實現(xiàn)減重250~350千克。而這股以塑帶鋼的減重風在我國自主品牌中亦較為盛行。例如在轎車和輕型車中,ca7220小紅旗轎車中的塑料用量為88.33kg,上海桑塔納為67.2 kg,奧迪為89.98 kg,富康為81.5 k g,依維柯0041則為144.5 kg;在重型車中,斯太爾1491為 82.25kg,斯太爾王為120.5 kg。
“除輕量化外,塑料在汽車上的使用在一定程度上可降低產(chǎn)品成本。相對來說,塑料成型容易,使得形狀復雜的部件加工十分便利,可為工程師節(jié)省磨具和工藝的調(diào)試時間,加速產(chǎn)品的商業(yè)化進程,有利于降本增效。”材料生產(chǎn)企業(yè)塞拉尼斯在接受蓋世采訪時表示。
節(jié)能環(huán)保是關(guān)鍵
塑料的應用,輕量化的推廣,主要目的是推進汽車節(jié)能減排的進程,減少對外界環(huán)境的污染。然而,由塑料所引發(fā)的車內(nèi)環(huán)境污染亦不容忽視。
近年由于車內(nèi)空氣污染導致或誘發(fā)的疾病呈明顯上升趨勢,已經(jīng)成為危害現(xiàn)代人類的最大威脅之一。據(jù)北京朝陽醫(yī)院呼吸疾病教授郭兮恒介紹,車內(nèi)揮發(fā)物,如苯類及甲醛,人在短時間內(nèi)吸入后,會出現(xiàn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)麻醉,輕者有頭暈、頭痛、惡心、胸悶、乏力、意識模糊,嚴重者可致昏迷以致呼吸、循環(huán)衰竭而死亡。如果長期接觸一定溶度的甲苯、二甲苯會引起慢性中毒,出現(xiàn)頭痛、失眠、精神萎靡、記憶力減退等神經(jīng)衰弱樣癥候群。
因此,低散發(fā)材料的研發(fā)使用尤為關(guān)鍵和迫切。事實上,一些環(huán)保原材料廠商已推出了一系列解決方案,如錦湖日麗的塑可凈,比傳統(tǒng)內(nèi)飾塑料散發(fā)降低60%以上;塞拉尼斯也已成功開發(fā)出一系列低散發(fā)、免噴涂材料來用作汽車內(nèi)外飾件如hostaform xap2 pom、hostaform metalxtm pom,其中免噴涂metalxtm pom在保證產(chǎn)品金屬光澤和質(zhì)感的條件下,還具備優(yōu)異的抗刮擦性能,同時減少噴涂/電鍍的設備、人工等的投入,為汽車部件的制造提供了簡易且低成本的途徑。
據(jù)悉,2015年國家將出臺車內(nèi)空氣質(zhì)量強制性標準,這對整車廠及零部件供應商、材料生產(chǎn)商提出了更高的要求,未來將會有更多低散發(fā)材料產(chǎn)品推出,給車內(nèi)一片清潔將不再是一句口號。
塑料汽車是否安全
傳統(tǒng)的觀念普遍認為,輕薄的產(chǎn)品安全系數(shù)較低。然中國汽車工程學會產(chǎn)業(yè)研究院運行總監(jiān)王智文在接受采訪時指出,汽車并不是車越重越安全。即使汽車上使用很輕的材料,如果采取高強度的加工工藝,也能達到很輕但彈性非常好的效果,從而也就越安全。”
在強度上,工程塑料中部分并不輸于金屬,其中的聚甲醛(pom)更是有“賽鋼”之稱。該產(chǎn)品由塞拉尼斯發(fā)明,既有類似于金屬的強度、硬度(與pc/abs相比,其強度高出600-700mpa),同時具有較高的抗疲勞性、抗沖擊性、耐腐蝕性和彈性。此外,該產(chǎn)品在很寬的溫度和濕度范圍內(nèi)都具有很好的自潤滑性和穩(wěn)定性。目前已被廣泛應用汽車諸多部件,如燃油系統(tǒng)、保險杠支架、軸承等。
工程塑料在擁有類似金屬硬度、強度的基礎上,還兼具“柔美”之性能,其彈性變形的特性能吸收大量的碰撞能量,對強烈撞擊有較大的緩沖作用,對車輛和乘客起到保護作用。因此,現(xiàn)代汽車上都采用塑化儀表板和方向盤,以增強緩沖作用。前后保險杠、車身裝飾條都采用塑料材料,以減輕車外物體對車身的沖擊力。另外,塑料還具有吸收和衰減振動和噪聲的作用,可以提高乘坐的舒適性。同濟大學汽車學院教授王宏雁表示,車身在安全性設計時希望能夠通過結(jié)構(gòu)的變形吸收一部分碰撞能量,以塑料制造的車身,只要結(jié)構(gòu)涉及合理,制造工藝得當,其安全性應該比金屬材料車身要好。
除了車身部件,如前述所講,工程塑料開始由小部件開始向車身大部件上拓展,如德國大陸為提高汽車駕駛安全系數(shù),將6165a6 pps(聚苯硫醚)作為汽車用材料融入到新型汽車擋風玻璃系統(tǒng)中的影像裝置零件中。該公司稱,擋風玻璃安全性能的高低是衡量汽車整體功能的關(guān)鍵,6165a6 pps是一種機械性能極強的聚合物,這種混有65%玻璃和礦物纖維的增強型工程塑料能夠最大限度減少材料彎曲度,是理想的車用塑料。
在此并非夸張或強調(diào)塑料的安全性有多高,從事實來講,在部分安全部件上,塑料的確暫時無法代替金屬。以上更多是為疏導車企和消費者理念,記者在之前的走訪中了解到,目前部分車企在新車研發(fā)中承認和使用了塑料制品,然就在量產(chǎn)時處于銷量和安全考慮,打了退堂鼓。如果材料經(jīng)過安全考核標準,卻不讓其發(fā)揮光熱,的確是件憾事。
從總體來說,汽車塑料已由普通裝飾件開始向結(jié)構(gòu)件、功能件方向發(fā)展;汽車塑料材料向強度更高、沖擊性更好、超高流動的復合材料和塑料合金方向發(fā)展,然對于全塑汽車的推廣,未來還有一段長路要走,不僅僅是安全問題,還涉及到老化、回收等問題,這有待技術(shù)的進一步提高。