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PA610塑料來了 | 汽車塑料為塑料產(chǎn)業(yè)注入勃勃生機(jī)！
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發(fā)表時(shí)間：2022-12-30 14:15:54
汽車塑料化是當(dāng)今國際汽車制造業(yè)的一大發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)前車用市場(chǎng)需求已轉(zhuǎn)向重量更輕的運(yùn)動(dòng)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(zhì)化發(fā)展。輕型車輛市場(chǎng)對(duì)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(chǎng)需求總量的30%以上；對(duì)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(bào)告稱，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)和內(nèi)外飾件應(yīng)用需求的增加將推動(dòng)汽車塑料市場(chǎng)的發(fā)展，至2022年市值達(dá)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(yīng)用不斷增多。目前，工業(yè)發(fā)達(dá)國家汽車塑料的用量占塑料總消費(fèi)量的8%~10%。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。外裝飾件的應(yīng)用特點(diǎn)是以塑代鋼，減輕汽車自重，主要部件有保險(xiǎn)杠、擋泥板、車輪罩、導(dǎo)流板等；內(nèi)裝飾件的主要部件有儀表板、車門內(nèi)板、副儀表板、雜物箱蓋、座椅、后護(hù)板等；功能與結(jié)構(gòu)件主要有郵箱、散熱器水室、空氣過濾器罩、風(fēng)扇葉等。 
發(fā)達(dá)國家更是將汽車用塑料量，作為衡量汽車設(shè)計(jì)和制造水平高低的一個(gè)重要標(biāo)志，每輛汽車塑料用量從上世紀(jì)90年代的100～130kg上升到2004年的152kg和2006年的174kg，現(xiàn)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(yù)計(jì)，到2020年，汽車平均塑料用量將可能達(dá)到500kg/輛以上，約占整車用料的1/3以上。
國內(nèi)生產(chǎn)的汽車在橡塑材料的使用上與國外尚有較大差距：我國經(jīng)濟(jì)型車每輛塑料用量約為50~60kg，重型載貨車可達(dá)80kg，遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家每輛汽車平均重300kg以上(最多已達(dá)375kg)、占整車質(zhì)量20％的水平；我國中、高級(jí)轎車塑料用量每輛為100~130kg，只達(dá)到發(fā)達(dá)國家上世紀(jì)水平。隨著塑料件加工工藝的進(jìn)步以及汽車輕量化的需要，塑料占整車質(zhì)量比例將繼續(xù)增長(zhǎng)。
02
塑料科技含量更高，應(yīng)用更加廣闊。
汽車塑料化必將成為未來一大趨勢(shì)
第一，汽車材料應(yīng)用塑料的最大優(yōu)勢(shì)是減輕車體的重量。輕量化是汽車業(yè)追求的目標(biāo)，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(qiáng)復(fù)合材料比重也不會(huì)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(nèi)外飾件對(duì)實(shí)現(xiàn)汽車輕量化、節(jié)能、安全、舒適等目標(biāo)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(jìn)氣歧管可在220℃高溫下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作，并可承受極高的內(nèi)壓；由熱塑性聚氨酯制成的充氣式保險(xiǎn)杠能從20毫米的壓縮變形中立刻反彈，恢復(fù)原形；采用由玻纖增強(qiáng)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(dòng)從而提高舒適性。而一種車用PLA納米粘土增強(qiáng)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(qiáng)化塑料堅(jiān)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(duì)實(shí)現(xiàn)汽車輕量化有顯著幫助。
第二，塑料成型容易，使得形狀復(fù)雜的部件加工十分便利。例如儀表臺(tái)用鋼板加工，往往需要先加工成型各個(gè)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(shí)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(duì)強(qiáng)烈撞擊有較大的緩沖作用，對(duì)車輛和乘客起到保護(hù)作用。因此，現(xiàn)代汽車上都采用塑料化儀表板和方向盤，以增強(qiáng)緩沖作用。前后保險(xiǎn)杠、車身裝飾條都采用塑料材料，以減輕車外物體對(duì)車身的沖擊力。另外，塑料還具有吸收和衰減振動(dòng)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(qiáng)，局部受損不會(huì)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(duì)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(jù)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(jī)械強(qiáng)度及加工成型性能，以適應(yīng)車上不同部件的用途要求。例如保險(xiǎn)杠要有相當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)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(biāo)牌、開關(guān)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(yīng)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(jīng)濟(jì)性可提高5%，汽車制造商適應(yīng)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(shè)計(jì)的靈活性。塑料在汽車中的成功應(yīng)用更使汽車成本得以降低，一個(gè)簡(jiǎn)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(fù)雜的形狀，可減少集成過程中所用的部件數(shù)。注模的塑料部件也具有美學(xué)效果，而使用傳統(tǒng)的材料如鋼和玻璃很難達(dá)到，如玻璃前燈透鏡用聚碳酸酯材料替代。 
環(huán)境動(dòng)力正在推動(dòng)汽車生產(chǎn)商采用基于塑料的汽車釉料。在許多汽車生產(chǎn)商的評(píng)估項(xiàng)目中，燃料消費(fèi)和二氧化碳排放是考慮的關(guān)鍵因素。應(yīng)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(shè)計(jì)。1千克的PC釉料可替代2.2千克的玻璃，對(duì)于15萬公里使用壽命（以美國轎車平均消費(fèi)計(jì)），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(shì)很多，然目前在市場(chǎng)上推廣情況卻并非很理想。對(duì)于其原因，超兩成的消費(fèi)者對(duì)安全市場(chǎng)存在誤區(qū)。部分供應(yīng)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(cè)試中對(duì)其質(zhì)量和可靠性給予認(rèn)可，然量產(chǎn)時(shí)則給予置棄，主要迫于目前市場(chǎng)認(rèn)知和新車推廣的壓力。的確在消費(fèi)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(duì)汽車塑料化亦存在“塑料化不上檔次不安全”的偏見。
事實(shí)上，材料品質(zhì)和工藝的提升，使材料在強(qiáng)度、硬度、抗沖擊性等方面并不輸于金屬，同時(shí)，材料的彈性是金屬所無法企及的。同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院教授王宏雁表示，車身在安全性設(shè)計(jì)時(shí)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)設(shè)計(jì)合理，制造工藝得當(dāng)，其安全性應(yīng)該比金屬材料車身要好。
超四成的消費(fèi)者則認(rèn)為，汽車塑料化之所以推廣存在障礙，最大的問題是高強(qiáng)度及高性價(jià)比材料的供給。在此方面，武漢理工大學(xué)汽車工程學(xué)院博士生導(dǎo)師郭學(xué)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(shí)，老化現(xiàn)象尤其嚴(yán)重，并且應(yīng)用在齒輪或者其他傳力的部位時(shí)，無法達(dá)到金屬的強(qiáng)度。
而國家汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟副秘書長(zhǎng)王智文則提出，目前高端材料長(zhǎng)期受制于國外技術(shù)壟斷，導(dǎo)致產(chǎn)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(nèi)車型的市場(chǎng)定位，需要高端材料生產(chǎn)企業(yè)降低成本，同時(shí)需要我們國內(nèi)企業(yè)加大研發(fā)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的突破。 
此外，汽車塑料化還面臨著生產(chǎn)改造成本、回收等問題。然總體來說，人們對(duì)其優(yōu)勢(shì)的認(rèn)可遠(yuǎn)大于問題所在。而節(jié)能政策及產(chǎn)品成本的壓力，使其已成為大勢(shì)所趨，要解決以上問題、推進(jìn)其發(fā)展尚需要政府機(jī)構(gòu)、車企、零部件供應(yīng)商、材料生產(chǎn)商等多方努力，才能使標(biāo)準(zhǔn)更加完善、技術(shù)更加臻熟，消費(fèi)者安全進(jìn)一步得以保證。
預(yù)計(jì)在不久的將來，汽車塑料零部件制造將成為一個(gè)新興塑料產(chǎn)業(yè)，不僅擴(kuò)大塑料產(chǎn)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(shì)。
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