PA610塑料來了 | 汽車塑料為塑料產業(yè)注入勃勃生機！
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發(fā)表時間：2022-12-30 14:15:54
汽車塑料化是當今國際汽車制造業(yè)的一大發(fā)展趨勢。當前車用市場需求已轉向重量更輕的運動型多功能車、小型貨車和其他輕型車輛，這將促使車用材料向更輕質化發(fā)展。輕型車輛市場對樹脂如尼龍、聚丙烯、聚氨酯和其他工程塑料的需求量非常大，約占樹脂市場需求總量的30%以上；對聚乙烯醇縮丁醛的需求量約占其總需求量的85%以上。最新研究報告稱，動力傳動系統(tǒng)和內外飾件應用需求的增加將推動汽車塑料市場的發(fā)展，至2022年市值達530億美元(340億英鎊)。
01
汽車塑料用量占整車用料的1/3
30多年來，塑料在汽車中的應用不斷增多。目前，工業(yè)發(fā)達國家汽車塑料的用量占塑料總消費量的8%~10%。從現代汽車使用的材料來看，無論是外裝飾件、內裝飾件，還是功能與結構件，到處都可以看到塑料制作的影子。外裝飾件的應用特點是以塑代鋼，減輕汽車自重，主要部件有保險杠、擋泥板、車輪罩、導流板等；內裝飾件的主要部件有儀表板、車門內板、副儀表板、雜物箱蓋、座椅、后護板等；功能與結構件主要有郵箱、散熱器水室、空氣過濾器罩、風扇葉等。 
發(fā)達國家更是將汽車用塑料量，作為衡量汽車設計和制造水平高低的一個重要標志，每輛汽車塑料用量從上世紀90年代的100～130kg上升到2004年的152kg和2006年的174kg，現在用量是230kg，目前德國汽車用量最多，占整車用料的15%以上。專家預計，到2020年，汽車平均塑料用量將可能達到500kg/輛以上，約占整車用料的1/3以上。
國內生產的汽車在橡塑材料的使用上與國外尚有較大差距：我國經濟型車每輛塑料用量約為50~60kg，重型載貨車可達80kg，遠落后于發(fā)達國家每輛汽車平均重300kg以上(最多已達375kg)、占整車質量20％的水平；我國中、高級轎車塑料用量每輛為100~130kg，只達到發(fā)達國家上世紀水平。隨著塑料件加工工藝的進步以及汽車輕量化的需要，塑料占整車質量比例將繼續(xù)增長。
02
塑料科技含量更高，應用更加廣闊。
汽車塑料化必將成為未來一大趨勢
第一，汽車材料應用塑料的最大優(yōu)勢是減輕車體的重量。輕量化是汽車業(yè)追求的目標，塑料在此方面可以大顯其威。一般塑料的比重為0.9~1.5，纖維增強復合材料比重也不會超過2，而金屬材料中，A3鋼的比重為7.6、黃銅為8.4、鋁為2.7。這使塑料成為汽車輕量化的首選用材。 
除了車身外，汽車零部件及內外飾件對實現汽車輕量化、節(jié)能、安全、舒適等目標亦功不可沒，例如聚碳酸酯（PC）樹脂車窗可減輕3.4公斤；注塑成型的進氣歧管可在220℃高溫下長時間運作，并可承受極高的內壓；由熱塑性聚氨酯制成的充氣式保險杠能從20毫米的壓縮變形中立刻反彈，恢復原形；采用由玻纖增強聚合物制成的懸掛彈簧可減輕底盤系統(tǒng)的重量，使駕駛更加精確，減少震動從而提高舒適性。而一種車用PLA納米粘土增強型生物基塑料已成功研發(fā)。
研究顯示，汽車自重每減少10%，其消耗燃油量將減少6%-8%，而碳纖維強化塑料堅固輕巧，不但比鋼輕約50%，比鋁輕約30%，還有著出眾的能量吸收能力，因此非常耐碰撞，對實現汽車輕量化有顯著幫助。
第二，塑料成型容易，使得形狀復雜的部件加工十分便利。例如儀表臺用鋼板加工，往往需要先加工成型各個零件，再分別用連接件裝配或焊接而成，工序較多。而使用塑料可以一次成型，加工時間短，精度有保證。
第三，塑料制品的彈性變形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，現代汽車上都采用塑料化儀表板和方向盤，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。
第四，塑料耐腐蝕性強，局部受損不會腐蝕。而鋼材制作一旦漆面受損或者先期防腐做的不好就容易生銹腐蝕。塑料對酸、堿、鹽等抗腐蝕能力大于鋼板，如果用塑料做車身覆蓋件，十分適宜在污染較大的區(qū)域使用。
第五，塑料可根據塑料的組織成分，通過添加不同的填料、增塑劑和硬化劑制出所需性能的塑料，改變材料的機械強度及加工成型性能，以適應車上不同部件的用途要求。例如保險杠要有相當的機械強度，而坐墊和靠背就要采用柔軟的聚氨酯泡沫塑料。更方便的是塑料顏色可以通過添加劑跳出不同顏色，省去噴漆的麻煩。有些塑料件還可以電鍍，如ABS塑料具有很好的電鍍性能，可用于制作裝飾條、標牌、開關旋鈕、車輪裝飾罩等。
高功能塑料在汽車中正得到越來越多的應用。使用塑料有助于減輕汽車重量，汽車重量每減少10%，燃料經濟性可提高5%，汽車制造商適應塑料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼制材料還可降低成本。塑料可提高汽車制造商設計的靈活性。塑料在汽車中的成功應用更使汽車成本得以降低，一個簡單的注模塑料部件可起到許多金屬部件焊接在一起的功能，塑料可模鑄成比鋼組合件更為復雜的形狀，可減少集成過程中所用的部件數。注模的塑料部件也具有美學效果，而使用傳統(tǒng)的材料如鋼和玻璃很難達到，如玻璃前燈透鏡用聚碳酸酯材料替代。 
環(huán)境動力正在推動汽車生產商采用基于塑料的汽車釉料。在許多汽車生產商的評估項目中，燃料消費和二氧化碳排放是考慮的關鍵因素。應用開發(fā)信息表明，用聚碳酸酯（PC）替代玻璃的環(huán)境效益包括重量、安全和設計。1千克的PC釉料可替代2.2千克的玻璃，對于15萬公里使用壽命（以美國轎車平均消費計），可節(jié)約200~300兆焦的能力和減少14~22千克二氧化碳排放。
03
汽車塑料化推廣仍不理想
固然汽車塑料的優(yōu)勢很多，然目前在市場上推廣情況卻并非很理想。對于其原因，超兩成的消費者對安全市場存在誤區(qū)。部分供應商也有難言之隱：一些車企在概念車的開發(fā)中嘗試使用了塑料制品，并在測試中對其質量和可靠性給予認可，然量產時則給予置棄，主要迫于目前市場認知和新車推廣的壓力。的確在消費者固有的觀念里，與鋼鐵相比，塑料在抗撞擊方面略顯單薄。甚至有些媒體也對汽車塑料化亦存在“塑料化不上檔次不安全”的偏見。
事實上，材料品質和工藝的提升，使材料在強度、硬度、抗沖擊性等方面并不輸于金屬，同時，材料的彈性是金屬所無法企及的。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構的變形吸收一部分碰撞能量，以塑料制造的車身，只要結構設計合理，制造工藝得當，其安全性應該比金屬材料車身要好。
超四成的消費者則認為，汽車塑料化之所以推廣存在障礙，最大的問題是高強度及高性價比材料的供給。在此方面，武漢理工大學汽車工程學院博士生導師郭學迅教授曾表示：汽車塑料性能還有待提高，例如塑料本身的疲勞期比金屬短，尤其暴露在高溫環(huán)境和接觸汽油時，老化現象尤其嚴重，并且應用在齒輪或者其他傳力的部位時，無法達到金屬的強度。
而國家汽車輕量化技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯盟副秘書長王智文則提出，目前高端材料長期受制于國外技術壟斷，導致產品成本居高不下，迫使一些企業(yè)放棄高端材料在汽車上的使用，這不符合國內車型的市場定位，需要高端材料生產企業(yè)降低成本，同時需要我們國內企業(yè)加大研發(fā)，實現技術上的突破。 
此外，汽車塑料化還面臨著生產改造成本、回收等問題。然總體來說，人們對其優(yōu)勢的認可遠大于問題所在。而節(jié)能政策及產品成本的壓力，使其已成為大勢所趨，要解決以上問題、推進其發(fā)展尚需要政府機構、車企、零部件供應商、材料生產商等多方努力，才能使標準更加完善、技術更加臻熟，消費者安全進一步得以保證。
預計在不久的將來，汽車塑料零部件制造將成為一個新興塑料產業(yè)，不僅擴大塑料產業(yè)的規(guī)模，同樣也決定了今后汽車制造業(yè)的發(fā)展趨勢。
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