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  • 汽车塑料化必将成为未来一大趋势

     

    来源:慧聪塑料网

    车塑料化是当今国际汽车制造业的一大发展趋势。当前车用市场需求已转向重量更轻的运动型多功能车、小型货车和其他轻型车辆,这将促使车用材料向更轻质化发展。轻型车辆市场对树脂如尼龙、聚丙烯、聚氨酯和其他工程塑料的需求量非常大,约占树脂市场需求总量的30%以上;对聚乙烯醇缩丁醛的需求量约占其总需求量的85%以上。最新研究报告称,动力传动系统和内外饰件应用需求的增加将推动汽车塑料市场的发展,至2022年市值达530亿美元(340亿英镑)。

    到2020年,汽车塑料用量将占整车用料的1/3

    30多年来,塑料在汽车中的应用不断增多。目前,工业发达国家汽车塑料的用量占塑料总消费量的8%~10%。从现代汽车使用的材料来看,无论是外装饰件、内装饰件,还是功能与结构件,到处都可以看到塑料制作的影子。外装饰件的应用特点是以塑代钢,减轻汽车自重,主要部件有保险杠、挡泥板、车轮罩、导流板等;内装饰件的主要部件有仪表板、车门内板、副仪表板、杂物箱盖、座椅、后护板等;功能与结构件主要有油箱、散热器水室、空气过滤器罩、风扇叶等。

    专家预计,到2020年,汽车平均塑料用量将可能达到500kg/辆以上,约占整车用料的1/3以上。

    发达国家更是将汽车用塑料量,作为衡量汽车设计和制造水平高低的一个重要标志,每辆汽车塑料用量从上世纪90年代的100~130kg上升到2004年的152kg和2006年的174kg,现在用量是230kg,目前德国汽车用量最多,占整车用料的15%以上。专家预计,到2020年,汽车平均塑料用量将可能达到500kg/辆以上,约占整车用料的1/3以上。

    国内生产的汽车在橡塑材料的使用上与国外尚有较大差距:我国经济型车每辆塑料用量约为50~60kg,重型载货车可达80kg,远落后于发达国家每辆汽车平均重300kg以上(最多已达375kg)、占整车质量20%的水平;我国中、高级轿车塑料用量每辆为100~130kg,只达到发达国家上世纪水平。随着塑料件加工工艺的进步以及汽车轻量化的需要,塑料占整车质量比例将继续增长。

    今后塑料的科技含量也会更高,应用自然也会更加广阔。

    汽车塑料化必将成为未来一大趋势

    第一,汽车材料应用塑料的最大优势是减轻车体的重量。轻量化是汽车业追求的目标,塑料在此方面可以大显其威。一般塑料的比重为0.9~1.5,纤维增强复合材料比重也不会超过2,而金属材料中,A3钢的比重为7.6、黄铜为8.4、铝为2.7。这使塑料成为汽车轻量化的首选用材。

    除了车身外,汽车零部件及内外饰件对实现汽车轻量化、节能、安全、舒适等目标亦功不可没,例如聚碳酸酯(PC)树脂车窗可减轻3.4公斤;注塑成型的进气歧管可在220℃高温下长时间运作,并可承受极高的内压;由热塑性聚氨酯制成的充气式保险杠能从20毫米的压缩变形中立刻反弹,恢复原形;采用由玻纤增强聚合物制成的悬挂弹簧可减轻底盘系统的重量,使驾驶更加精确,减少震动从而提高舒适性。而一种车用PLA纳米粘土增强型生物基塑料已成功研发。

    研究显示,汽车自重每减少10%,其消耗燃油量将减少6%-8%,而碳纤维强化塑料坚固轻巧,不但比钢轻约50%,比铝轻约30%,还有着出众的能量吸收能力,因此非常耐碰撞,对实现汽车轻量化有显着帮助。

    第二,塑料成型容易,使得形状复杂的部件加工十分便利。例如仪表台用钢板加工,往往需要先加工成型各个零件,再分别用连接件装配或焊接而成,工序较多。而使用塑料可以一次成型,加工时间短,精度有保证。

    第三,塑料制品的弹性变形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料化仪表板和方向盘,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声的冲击力。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。

    第四,塑料耐腐蚀性强,局部受损不会腐蚀。而钢材制作一旦漆面受损或者先期防腐做的不好就容易生锈腐蚀。塑料对酸、碱、盐等抗腐蚀能力大于钢板,如果用塑料做车身覆盖件,十分适宜在污染较大的区域使用。

    第五,塑料可根据塑料的组织成分,通过添加不同的填料、增塑剂和硬化剂制出所需性能的塑料,改变材料的机械强度及加工成型性能,以适应车上不同部件的用途要求。例如保险杠要有相当的大红鹰娱乐,大红鹰娱乐平台,大红鹰娱乐官网强度,而坐垫和靠背就要采用柔软的聚氨酯泡沫塑料。更方便的是塑料颜色可以通过添加剂跳出不同颜色,省去喷漆的麻烦。有些塑料件还可以电镀,如ABS塑料具有很好的电镀性能,可用于制作装饰条、标牌、开关旋钮、车轮装饰罩等。

    高功能塑料在汽车中正得到越来越多的应用。使用塑料有助于减轻汽车重量,汽车重量每减少10%,燃料经济性可提高5%,汽车制造商适应塑料代替传统的钢制材料还可降低成本。塑料可提高汽车制造商设计的灵活性。塑料在汽车中的成功应用更使汽车成本得以降低,一个简单的注模塑料部件可起到许多金属部件焊接在一起的功能,塑料可模铸成比钢组合件更为复杂的形状,可减少集成过程中所用的部件数。注模的塑料部件也具有美学效果,而使用传统的材料如钢和玻璃很难达到,如玻璃前灯透镜用聚碳酸酯材料替代。

    环境动力正在推动汽车生产商采用基于塑料的汽车釉料。在许多汽车生产商的评估项目中,燃料消费和二氧化碳排放是考虑的关键因素。应用开发信息表明,用聚碳酸酯(PC)替代玻璃的环境效益包括重量、安全和设计。1千克的PC釉料可替代2.2千克的玻璃,对于15万公里使用寿命(以美国轿车平均消费计),可节约200~300兆焦的能力和减少14~22千克二氧化碳排放。

    汽车塑料化推广仍不理想

    固然汽车塑料的优势很多,然目前在市场上推广情况却并非很理想。对于其原因,超两成的消费者对安全市场存在误区。部分供应商也有难言之隐:一些车企在概念车的开发中尝试使用了塑料制品,并在测试中对其质量和可靠性给予认可,然量产时则给予置弃,主要迫于目前市场认知和新车推广的压力。的确在消费者固有的观念里,与钢铁相比,塑料在抗撞击方面略显单薄。甚至有些媒体也对汽车塑料化亦存在“塑料化不上档次不安全”的偏见。

    事实上,材料品质和工艺的提升,使材料在强度、硬度、抗冲击性等方面并不输于金属,同时,材料的弹性是金属所无法企及的。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。

    超四成的消费者则认为,汽车塑料化之所以推广存在障碍,最大的问题是高强度及高性价比材料的供给。在此方面,武汉理工大学汽车工程学院博士生导师过学迅教授曾表示:汽车塑料性能还有待提高,例如塑料本身的疲劳期比金属短,尤其暴露在高温环境和接触汽油时,老化现象尤其严重,并且应用在齿轮或者其他传力的部位时,无法达到金属的强度。而国家汽车轻量化技术创新战略联盟副秘书长王智文则提出,目前高端材料长期受制于国外技术垄断,导致产品成本居高不下,迫使一些企业放弃高端材料在汽车上的使用,这不符合国内车型的市场定位,需要高端材料生产企业降低成本,同时需要我们国内企业加大研发,实现技术上的突破。

    此外,汽车塑料化还面临着生产改造成本、回收等问题。然总体来说,人们对其优势的认可远大于问题所在。而节能政策及产品成本的压力,使其已成为大势所趋,要解决以上问题、推进其发展尚需要政府机构、车企、零部件供应商、材料生产商等多方努力,才能使标准更加完善、技术更加臻熟,消费者安全进一步得以保证。

    预计在不久的将来,汽车塑料零部件制造将成为一个新兴塑料产业,不仅扩大塑料产业的规模,同样也决定了今后汽车制造业的发展趋势。