「分享畅谈」谈车用工程塑料及其市场追踪

 时间:2019-03-04 00:00:00    浏览次数:1885    作者:
工程塑料在汽车工业中的应用,一方面促进我国工程塑料工业的发展,另一方面有利于促进汽车国产化进程。随着我国汽车工业国产化进程的日益加快,汽车工业将是未来工程塑料消费增长最快的领域之一。本文介绍了工程塑料的分类、基本性能和工程塑料在汽车上的应用实例;以及车用塑料制品的概况及应用领域;同时指出了当前经济复苏汽车热销带动了工程塑料市场;塑料在未来汽车上的应用前景

工程塑料在汽车工业中的应用,一方面促进我国工程塑料工业的发展,另一方面有利 于促进汽车国产化进程。随着我国汽车工业国产化进程的日益加快,汽车工业将是未来工程塑料 消费增长最快的领域之一。本文介绍了工程塑料的分类、基本性能和工程塑料在汽车上的应用实 例;以及车用塑料制品的概况及应用领域;同时指出了当前经济复苏汽车热销带动了工程塑料市 场;塑料在未来汽车上的应用前景与发展趋势。

「分享」谈车用工程塑料及其市场追踪

汽车工业作为我国的支柱产业,目前发展迅 速,而现在国内汽车行业对工程塑料的消费比例 远远低于世界平均水平,应加大工程塑料在汽车 工业中的应用,一方面促进我国工程塑料工业的 发展,另一方面有利于促进汽车国产化进程。随 着我国汽车工业国产化进程的日益加快,汽车工 业将是未来工程塑料消费增长最快的领域之一。 目前,全球汽车用塑料制品的市场规模为 454 万吨/年,其中美国为 172 万吨/年,欧洲为 136 万 吨/年。国外发达地区车用塑料占塑料总消耗量的 7%~11%,新材料及新成型技术的出现,使得塑 料制品在汽车工业中的消费量日益增加,日本每 辆汽车平均使用塑料达 100 公斤,约占汽车材料 消费总量的 7.5%。当前,汽车工业领域已开始大 量使用塑料, 用以代替各种有色金属和合金钢材, 这是汽车工业提高汽车造型美观和设计灵活性、 降低零部件加工、装配和维修费用的有效途径。 车用塑料的使用已成为衡量汽车工业发展水平的 标志之一。

1 工程塑料的分类

1.1 按树脂的性质分类 热塑性塑料:在特定温度范围内能反复加热 软化和冷却硬化的塑料。如聚乙烯塑料、聚氯乙 烯塑料。热固性塑料:因受热或其它条件能固化 成不熔不溶性物料的塑料。如酚醛塑料、环氧塑 料等。

1.2 按塑料使用范围分类 通用塑料:指产量大、用途广、成型性好、 价廉的塑料。如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。 工程塑料:指能承受一定的外力作用,并有良好 的机械性能和尺寸稳定性,在高、低温下仍能保 持其优良性能,可以作为工程结构件的塑料。如 ABS 、尼龙、聚矾等。特种塑料:一般指具有特 种功能(如耐热、自润滑等) ,应用于特殊要求的 塑料。如氟塑料、有机硅等。

2 工程塑料的基本性能

2.1 质轻、比强度高 塑料质轻,一般塑料的密度都在 0.9 ~2.3g/cm^3之间,只有钢铁的 1/8~1/4、铝的 1/2 左右,而各种泡沫塑料的密度更低。

有些增强塑料的比强度接近甚至超过钢材。例如 合金钢材,其单位质量的拉伸强度为 160MPa ,而 用玻璃纤维增强的塑料可达到 170~400MPa 。

2.2 优异的电绝缘性能 几乎所有的塑料都具有优异的电绝缘性能, 如极小的介电损耗和优良的耐电弧特性,这些性 能可与陶瓷媲美。

2.3 优良的化学稳定性能 一般塑料对酸碱等化学药品均有良好的耐腐 蚀能力,特别是聚四氟乙烯的耐化学腐蚀性能比 黄金还要好,甚至能耐王水等强腐蚀性电解质的 腐蚀,被称为塑料王。

2.4 减摩、耐磨性能好 大多数塑料具有优良的减摩、耐磨和自润滑 特性。许多工程塑料制造的耐摩擦零件就是利用 塑料的这些特性,在耐磨塑料中加入某些固体润 滑剂和填料时,可降低其摩擦系数或进一步提高 其耐磨性能。

2.5 透光及防护性能 多数塑料都可以作为透明或半透明制品,其 中聚苯乙烯和丙烯酸酯类塑料像玻璃一样透明。 有机玻璃化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯,可用作 航空玻璃材料。聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等塑 料薄膜具有良好的透光和保暖性能,大量用作农 用薄膜。塑料具有多种防护性能,因此常用作防 护包装用品,如塑料薄膜、箱、桶、瓶等。

2.6 减震、消音性能优良 某些塑料柔韧而富于弹性,当它受到外界频 繁的机械冲击和振动时,内部产生粘性内耗,将 机械能转变成热能,因此,工程上用作减震消音 材料。例如,用工程塑料制作的轴承和齿轮可减 小噪音,各种泡沫塑料更是广泛使用的优良减震 消音材料。

上述塑料的优良性能,使它在汽车工业领域 中具有广泛用途;它已从过去作为金属、玻璃、 陶瓷、木材和纤维等材料的代用品,而一跃成为 汽车工业领域不可缺少的材料。

3 工程塑料在汽车上的应用实例

尼龙是最重要的汽车工业用工程塑料。尼龙 主要用于汽车发动机及周边部件,主要品种是 GFPA6、GFPA66、增强阻燃 PA6 等产品。由于发 动机周边部件主要是发热和振动部件,其部件所 用材料大多数是玻纤增强尼龙。这是因为尼龙具 有较好的综合性能,用玻璃纤维改性后的尼龙, 主要性能得到很大的提高,如强度、制品精度、 尺寸稳定性等均有很大的提高。

另外,尼龙的品 种多,较易回收利用,价格相对便宜等,这些因 素促成尼龙成为发动机周边部件的理想选择材 料。进气歧管是改性尼龙在汽车中最为典型的应 用,德国宝马汽车公司,首先将以玻璃纤维增强 尼龙为原料制造的进气歧管应用在六汽缸发动机 上;以后美国福特公司与杜邦公司合作,共同用 玻璃纤维增强 PA66 制造的进气歧管应用在 V6 发 动机上,以后世界各大汽车公司纷纷跟进,改性 尼龙进气歧管得到广泛的应用。发动机盖,发动 机装饰盖,汽缸头盖等部件一般都用改性尼龙作 为首选材料,与金属材质相比,以汽缸头盖为例 质量减轻 50%,成本降低 30%。除了发动机部件 外,汽车的其他受力部件也可使用增强尼龙,如 机油滤清器,刮雨器,散热器格栅等。 随着人们对汽车性能要求的不断提高和 PA6 工程塑料自身的发展,汽车用 PA6 正呈逐年上升 的趋势。汽车上可使用 PA6(包括改性产品)制 作的部件有空气滤清器、外壳、风扇、车轮罩、 导流板、车内装饰、储水器材盖、线卡、各种车 内电气接插件等。 PA6/ABS 具有密度低,流动性好的特点,并有良好的噪声阻尼性和良好的耐热 性、耐化学性和机械性能,可用于汽车内饰件; 玻纤增强 PA/ABS 可替代 ABS 做汽车排风格栅, 并有可能成为汽车排空气和除霜器护栅及车门组 件,以及用于摩托车档板的制作。现在 PA9T 也 已在日本汽车工业上应用,如动力换向装置(齿 轮结构)、滚动轴承架。PA9T 耐燃油性强,适用于 做汽车燃油系统部件。 此外还可用于制造中间冷却 器罐、发动机支架和要求低摩擦系数的滑动部件。 在汽车制造领域, PBT 广泛地用于生产保险 杠、化油器组件、挡泥板、扰流板、火花塞端子 板、供油系统零件、仪表盘、汽车点火器、加速 器及离合器踏板等部件。 PBT 与增强 PA、PC、 POM 在汽车制造业中的竞争十分激烈, PA 易吸 水,PC 的耐热性不及 PBT;在汽车用途接管方面, 由于 PBT 的抗吸水性优于 PA,将会逐渐取代 PA。 在相对湿度较高、十分潮湿的情况下,由于潮湿 易引起塑性降低,电器节点处容易引起腐蚀,常 可使用改性 PBT 。在80℃、90%相对湿度下,PBT 仍能正常使用,并且效果很好。 PBT 加工性能和绝缘性能较好。

PBT 玻璃化 温度低,加工周期短。 PC/PBT、PBT/ABS 等主要 用于汽车内饰件。此外,由于 PBT 对汽油、发动 机油的耐受性好, PBT 也用于汽车发动机系统配 件材料的生产。 GE 公司的 PBT/PC 合金,商品名 为 Xenoy1731 ,在高级轿车中应用最为广泛;它 的耐热性好,耐应力开裂,耐磨、耐化学腐蚀性, 低温冲击强度高,易加工和涂饰性好,主要应用 于高档轿车保险杠,车底板,面板等。 聚甲醛树脂是高度结晶的聚合物,具有类似 金属的硬度、强度和刚性,很宽的温度和湿度条 件下都具有很好的自润滑性、良好的耐疲劳性、 低磨擦系数,因此,聚甲醛主要用于定性要求比 较严格的滑动和滚动机械部件上,包括齿轮、凸轮、轴承、杠杆、滑轮、扣链轮和轴衬等,与金 属和尼龙相比,聚甲醛具有很低的磨擦系数,是 很好的轴承材料。 汽车行业是 POM 最大的潜在市场。 POM 质 轻,加工成型简便,生产成本低廉,材料性能与 金属相近。改性 POM 的耐磨系数很低,刚性很强; 非常适合制造汽车用的汽车泵、汽化器部件、输 油管、动力阀、万向节轴承、曲柄、把手、仪表 板、汽车窗升降机装置、电开关、安全带扣等。

制造轴套、齿轮、滑块等耐磨零件是改性 POM 的 强项,这些部件对金属磨耗小,减少了润滑油用 量,增强了部件的使用寿命;因此可以广泛替代 铜、锌等金属生产轴承、齿轮、拉杆等。 POM 生 产的汽车部件质轻、噪声低、成型装配简便,因 此在汽车制造业获得越来越广泛的应用。 PC 在汽车上也有广泛应用。 PC 的高透明性 使之成为车灯罩的主要生产材料。 硅橡胶/PC 也可 以用做汽车保险杠。 而PC 的另外一大用途是以合 金的形式充当汽车内饰材料。 PC/ABS 外观好,容 易着色,广泛用于汽车内饰件如仪表板等。改性 PC 由于具有高机械性能和良好的外观, 在汽车上 主要用于外装件和内装件,用途最为广泛的是 PC/ABS 合金和 PC/PBT 合金。 改性 PPO 在汽车上主要用做对耐热性、阻燃 性、电性能、冲击性能、尺寸稳定性、机械强度 要求较高的零部件;还有一些薄壁的复杂硬质结 构件,如仪表盘骨架等。 PPO/PS 合金适用于潮湿、 有负荷和对电绝缘要求高、 尺寸稳定性好的场合, 适合制造汽车轮罩、前灯玻璃嵌槽、尾灯壳等零 部件,也适合制造连接盒、保险丝盒、断路开关 外壳等汽车电气元件。 PPO/PA 合金由于具有优良 的力学性能、尺寸稳定性、耐油性、电绝缘性、 抗冲击性。可用于制作汽车外部件,如大型挡板、 缓冲垫、后阻流板等。 PPO/PBT 合金的热变形温度高,对水分敏感度小,是制造汽车外板的理想 材料。GE 公司推出的热固性 PPO,具有高强、高 韧性和良好的电性能,吸湿小,可用做汽车阀罩、 燃油箱导电板、变压器和风力发动机叶片等。而 PPO/PS 合金加工性良好,可用做流体加工部件、 汽车机罩下部件和电子接插件。

4 车用塑料制品的概况及应用领域

汽车工业是发达国家工程塑料应用最为广 泛、使用量最大的工业门类,也是中国工程塑料 最有发展潜力的领域之一。每辆汽车塑料的用量 是衡量汽车生产技术水平的标志之一。随着社会 及科技的发展,人们对汽车提出了更高的要求: 轻型、节能、美观、安全、环保等。而塑料制品 由于具有良好的性能、低廉的价格、简单的加工 工艺,在汽车工业中扮演着愈来愈重要的角色。 在汽车工业领域大量使用塑料制品,以代替各种 昂贵的有色金属和合金材料,不仅提高了汽车造 型的美观与设计的灵活性,降低了零部件加工、 装配与维修的费用, 而且还可以降低汽车的能耗。 目前,汽车塑化的趋势由普通装饰件发展到 结构件、功能件,因而塑料原料的使用范围也由 普通塑料(多用于汽车内饰件)扩展到强度更高、 冲击性更好的复合材料或塑料合金。

德国每辆汽 车平均使用塑料制品近 300 公斤,占汽车总消费 材料的 22%左右,是世界上采用汽车塑料零部件 最多的国家;法国 RENAULT 汽车公司小型轿车 的塑料制品用量占总质量的 l5.5 %;日本、美国 和德国等发达国家的每辆轿车平均使用塑料已超 过100 公斤,平均占汽车总重量的 8%。 随着我国轿车工业的进步,汽车用塑料制品 也开始全面发展。在我国石油化工迅猛发展和加 快轿车材料国产化进程的带动下汽车塑料制品的 用量迅速增长。目前,我国汽车消费的各种塑料制品的总量约为 8 万~l0 万吨,2010 年将为 23 万吨左右。我国每辆汽车平均塑料用量为 70 公斤, 平均占汽车总重量的 6%左右。工程塑料在全部汽 车用塑料中只占 10%左右的比例。我国汽车用塑 料的品种按用量排列依次为 PP,PVC ,PU,不饱 和树脂, ABS ,PF,PE,PA,PC,复合材料。 塑料制品由于具有良好的性能、 低廉的价格、 简单的加工工艺得以在汽车工业领域大量使用, 不仅大幅减轻汽车的自重,从而降低能耗,而且 还可以提高汽车造型的美观与设计的灵活性,降 低零部件加工、装配与维修的费用。

为达到安全、 舒适、美观的目的,汽车内装件应吸振性能强, 手感好,耐用性高。目前在汽车中采用塑料的零 件有数百种之多,如车门的内外壁板、取气孔盖、 车身前后吸能机件、保险杠、车灯架、风扇、燃 油箱、塑料仪表、塑料座椅等。现在汽车结构中 广泛采用的塑料有 :聚氨基甲酸酯、多聚乙烯氯化 物、聚丙烯、 ABC 共聚、聚乙烯等 10余种。 聚氨基甲酸酯它用来制造座椅头、扶手、转 向盘等,不仅可减轻汽车质量和提高舒适性,而 且在碰撞的情况下可以减少人身事故。现在此塑 料还用来制造车门、发动机罩、行李箱盖、散热 器挡隔板等,并还将用来制造车轮罩、阻流板、 车身壁板;用来制造内饰件、绝热件和保证空心 零件及防腐零件。多聚乙烯氯化物主要用来制造 乘客室和驾驶室的内饰件 ——侧板、顶篷和座椅 的包皮、地毯及挡风玻璃密封条、窗框等。塑料 玻璃主要用来制造车身板和散热器带窗孔的前 板,今后在承重零件的生产中将会大量采用塑料 玻璃。ABC 共聚物是汽车工业中最广泛采用的塑 料之一,其优点是外观强、力学性能好,但价格 很贵,这种材料广泛用来制造仪表板及其元件、 转向柱外套、扶手、照明设备、测量仪外罩、转 向器柱、抗冲击板、车门等。

5 经济复苏汽车热销带动了工程塑料市场

工程塑料在汽车上的应用不断有继续深入扩 展的势头。 2009 年国际金融危机的冲击导致欧、 美、日汽车市场萎缩,新车销售量大幅度下降, 消费者不得不延长更新汽车的时间,于是只能依 靠维修和更换零件来维持,这就带火了售后零部 件市场。美国、欧洲等地的部分零部件企业受金 融危机的冲击已经关门倒闭,一部分订单就要在 低成本生产地区寻找供应商,中国因此成为比较 理想的供应地。目前用于汽车的工程塑料主要作 用是使汽车轻量化,从而达到节油高速的目的。 发达国家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,世界上汽车塑料用 量最大的是德国,塑料用量占整体材料的 15%。 这其中工程塑料占了很大一部分比例,五大工程 塑料性能特性各不相同,在汽车上的用途也各有 偏重。

根据目前发展的态势, 2009 年中国汽车产销 量可达 1200 万辆,这得益于国内经济复苏以及政 府的相关政策。尼龙主要用于汽车发动机及发动 机周边部件, 主要品种是 GFPA6、GFPA66、增强 阻燃 PA6 等产品。由于发动机周边部件主要是发 热和振动部件,其部件所用材料大多数是玻纤增 强尼龙。这是因为尼龙具有较好的综合性能,用 玻纤改性后的尼龙,主要性能得到很大的提高, 如强度、制品精度、尺寸稳定性等均有很大的提 高。

另外,尼龙的品种多,较易回收循环利用, 价格相对便宜等,这些因素促成尼龙成为发动机 周边部件的理想选择材料。 在汽车发动机部件上的应用。发动机盖,发 动机装饰盖,汽缸头盖等部件一般都用改性尼龙 作为首选材料,与金属材质相比,以汽缸头盖为 例质量减轻 50%,成本降低 30%。除了发动机部 件外,汽车的其他受力部件也可使用增强尼龙,如机油滤清器,刮雨器,散热器格栅等。改性 PC 由于具有高机械性能和良好的外观,在汽车上主 要用于外装件和内装件,用途最为广泛的是 PC/ABS 合金和 PC/PBT 合金。PC/ABS 合金是最 适合用于汽车内装件的材料。这是因为 PC/ABS 合金具有优异的耐热性、耐冲击性和刚性,良好 的加工流动性。 也是制造汽车仪表板的理想材料。 PC/ABS 合金还用来制造汽车仪表板周围部件、 防 冻板、车门把手、阴流板、托架、转向柱护套、 装饰板、空调系统配件等汽车零部件。 PC/ABS 合金也可以制作汽车外装件,如汽车车轮罩、反 光镜外壳、尾灯罩等。PC/ABS 具有良好的成型性, 可加工汽车大型部件, 如汽车挡泥板。 PC/PBT 合 金和PC/PET 合金既具有 PC 的高耐热性和高冲击 性,又具有 PBT 和PET 的耐化学药品性、 耐磨性 和成型加工性,因此是制造汽车外装件的理想材 料。PC/PBT 汽车保险杠可耐 -30℃以下的低温冲 击,保险杠断裂时为韧性断裂而无碎片产生。弹 性体增韧 PC/PBT 合金和 PC/PET 合金更适合制作 汽车车身板、汽车侧面护板、挡泥板、汽车门框 等。高耐热型 PC/PBT 合金和 PC/PET 合金的注射 成型外装件可以不用涂漆。 PC/PET 合金可制作汽 车排气口和牌照套。

6 塑料在未来汽车上的应用前景

随着塑料制品在汽车应用上的范围扩大、用 量增加,预计在今后的10年里,我国汽车工业对 塑料制品的需求量将达到年均 10%的增长率。根 据统计的十种车型汇总,我国汽车消费的各种塑 料排列次序为聚丙烯、聚氯乙烯、聚氨酯、不饱 和聚酯、 ABS 、酚醛树脂、聚乙烯和聚酰胺。资 料显示,PP、PE 等通用塑料的改性品种由于性能 高,质量好,其应用正在加快发展。纤维增强聚 合物 FRP 等新品种由于技术的成熟,用量也在迅速增加,而 PVC 、ABS 等则会部分地被热塑性聚 烯烃弹性体 GFPA 、TPO 等新材料所代替,因而 会相对放慢增长速率。 在车用塑料零部件成型领域,近年来,我国 也开发了不少行之有效的新技术,包括气体辅助 注射成型技术、可熔型芯技术、三维和多层中空 成型技术、表面处理技术等。但国内汽车用塑料 复合材料无论用量、品种还是成型技术都还处于 较低的水平,主要存在的问题有:原材料供应不 畅、专用树脂牌号少、材料标准不一、成型工艺 及模具制造等有关工艺、技术问题还未能得到很 好的解决。

因此,从总体上看 ,我国汽车用塑料制 品的发展趋势是,增加塑料原料品种和牌号,尤 其是在工业上用作功能件、结构件的品种有待开 发,提高模具开发和制造能力。 据报导,轿车零部件消耗的热塑性塑料正以 年均超过 6%的速度递增,而由于 PP 价格低廉且 性能优越,汽车内外饰件的发展将以 PP 为主,现 在市场上使用的 PP 零件占 42%的市场份额,且可 望以每年 8%的速度增长,特别是在汽车内饰方 面。目前国外汽车内饰件已基本实现塑料化,而 塑料在汽车中的应用范围正在由内装件向外装 件、车身和结构件扩展,今后的重点发展方向是 开发结构件、外装件用的增强塑料复合材料、高 性能树脂材料与塑料,并对材料的可回收性予以 高度关注。

从品种上看,聚烯烃材料因密度小、 性能较好且成本低,近来有把汽车内饰和外饰材 料统一到聚烯烃材料的趋势,因此其用量会有较 大的增长。预计聚丙烯今后可保持 8%的年增长 率,聚乙烯的增长势头也比较强劲。复合型材料 在汽车零部件上的应用也越来越显示出强大的生 命力。汽车上使用复合材料的零件主要是仪表板、 门护板、顶盖内护板、地毯、座椅及包裹架护板, 它们基本上是由表皮(塑料、织物、地毯) ,隔音减振部分(泡沫或纤维)和骨架部分组成,这种 形式的零件除满足一定的使用功能外,又使人感 到舒适美观,而且由于这些材料生产工艺简单, 成本低廉、适用性强而发展得比较迅速,它将是 今后汽车内饰材料的主要发展方向。 尤其是高性能工程塑料,因其具有良好的机 械性能、综合力学性能,还具有耐热、耐酸、寿 命长、可靠性好等特点而越来越广泛地用于汽车 工业,其前景非常好,例如发动机上的一些零部 件像调速阀、机动盘、气流盘、水泵、输油管、 皮带轮罩、冷却风扇、油门踏板等已开始使用 PA、 PPS、PBT 等注塑或吹塑成型。 玻璃纤维增强塑料 具有质轻、强度高、耐腐蚀、绝缘、耐瞬时高温、 传热慢、隔音、防水、易着色、能透过电磁波、 成型方便、具有可设计性等优点,被广泛用于生 产保险杠、车顶盖、导流罩、电瓶托架、挡泥板、 前脸部件、裙边部件及车身壳体等。 为了有效合理地利用能源及原材料、降低汽 车成本,不同类型轿车内饰件使用的材料可以归 结到统一使用的几种材料上,这样事必会扩大这 几种原料的生产规模,无论是在材料质量方面还 是在成本方面都是最经济的。随着汽车负荷的增 大,普通塑料已无法满足高应力零件如悬架弹簧、 高温零件,如活塞等发动机零件,以及对表面质 量要求越来越高的外板等部件的使用要求。对此 有两个途径可供选择:一是采用纤维增强型复合 材料,飞机制造业已大量应用,但对大批量生产 且要求成本低廉的汽车来说,其复合化的进程较 慢;二是采用高级工程塑料 EP 及较简单的加工方 法则是人们所期望的。高级工程塑料 EP 的特点: 不仅机械强度高,而且综合机械性能好;耐热性、 耐久性优良,寿命长 ,可靠性好;某一方面性能特 别好。高分子材料的发展方向除了高性能化外, 高功能化也是很有前途的。今后塑料在功能零部件上的开发利用将会十分活跃。

7 塑料在汽车上的应用研究与发展趋势

车用塑料的研究始于 20 世纪 50 年代,20 世 纪60 年代有了少量商品化制品, 20 世纪 70 年代 能源危机促进了汽车零件塑料化,产品由通用塑 料转变为以工程塑料为主。 20 世纪 80 年代汽车用 塑料进入快速发展的时期,出现塑料覆盖件和塑 料功能件,20 世纪 90 年代塑料的应用向着功能结 构件的方向发展,将来还要向汽车外部结构件发 展。

报载 20 世纪 90 年代初,工业发达国家平均 每辆汽车使用塑料 100~130 公斤,2002 年增加到 337 公斤,占车重的 22.7%。据美国统计,每台汽 车塑料用量 1960 年为 9 公斤,1970 年为 44 公斤, 1976 年为 90 公斤。汽车工业成了最大的塑料用户 之一。美国用耐热塑料制造发动机已成功。这种 塑料中混合有玻璃及碳纤维,强度高,可制造大 部分发动机零件,如汽缸体等。只有少部分承受 高负荷的活动零件,如曲轴、连杆等仍用金属制 造。这种塑料发动机比金属发动机约轻 50%,试 验中省油率达到 12%~15%,而且噪声比金属发 动机低 30%。

据预测,到 2009 年,北美轿车和轻 型卡车塑料总需求量将再增加 25%。在汽车零部 件中,聚丙烯( PP)是用量最大的热塑性塑料, 仅北美每年的用量就可达到 27 万吨。戴姆勒 -克 莱斯勒汽车公司正在研究开发了用巨型注塑机成 型翼子板、前照灯面板、发动机盖、后围板等, 一 旦成功将对整个汽车工业的加工方式产生革命性 的影响。目前该公司已在一些车辆上使用塑料翼 子板、后尾门,并将塑料整体结构用在奔池 A 型 车和超微型车上。 汽车轻量化对于节能至关重要。

20 年来轿车 平均质量已减轻 25%。汽车外装塑料制品对于汽 车轻量化效果比较明显。因此一直是汽车塑料化中比较关心的课题。与金属相比,塑料的优点是 密度小和使用性能好, 生产和产品加工的耗能少, 还可以用其制造复杂形状的塑料制品,减少零件 数量及装配工序。据专家推算,每采用 1 公斤塑 料可以使汽车的重量减轻 1.2 公斤。所有这些优点 使国内外汽车结构采用塑料的趋势有了很大的进 展。 汽车上塑料的使用量每年呈递增趋势,今后 的车用材料,正由金属向塑料方向转化。当然, 从材料生产所消耗的能量来看,塑料生产有利于 节省能量、节省能源。塑料以石油为原料,其使 用结果,既可轻量化又可省能源。然而,塑料比 金属材料的强度差,一般情况下,塑料化要随之 增加零件壁厚,因此今后有待开发出既便宜又有 高强度的塑料。 减轻汽车质量的措施之一是扩大塑料在汽车 上的应用。

一辆小轿车的内部装饰件全都采用塑 料之后,能减轻质量 183 公斤。一辆载货汽车用 塑料制造汽油箱、风扇、空气滤清器壳、蓄电池 壳等零件以后,可以减轻质量 100 公斤以上。尤 其是客车和轿车的车身,早期要用钢骨架、镶木 条,外包薄钢板,改为包铝皮后,质量减轻还是 不多。自从采用塑料车身以后,不仅轻巧耐用, 而且容易制造、美观大方、修理方便。此外,塑 料还可用来制造许多汽车零件。用塑料代替铜制 造门锁、水箱、仪表、油管、灯座及各种衬套、 垫片,不仅可节约贵重的有色金属铜,而且耐磨 性好,使用寿命长。尤其是各种塑料衬套本身具 有减磨性,不要经常加注润滑油,这也是汽车实 现免维护要求的一条重要途径。由金属向塑料方 向转换确实可以达到轻量化的目的,但不可能将 所有金属部件都塑料化。哪些零部件能塑料化、 轻量化能达到什么程度亟待研究和开发。

现时用高强度工程塑料代替金属生产汽车,世界各国都广为研究。经过多年的研究,已基本 上解决了生产难题。最具有名声的全塑汽车是美 国通用公司的土星汽车,其车身和车架采用新型 增强塑料。还有德国尼奥普兰公司的全塑壳大型 轿车,质量只有普通轿车的 43% ,可节省燃料 20%~30%。它的一辆试验车横穿撒哈拉沙漠, 能 耐70℃的高温。且与 4lkm/h 时速的载货汽车相撞 时,驾驶员和乘客均无损伤。 塑料近年来在汽车上的应用越来越多,已由 内外装饰件向车身覆盖件和结构件方面发展。汽 车的内饰件一般是指轿车车厢的隔板、门内装饰 板、仪表板总成、扶手、地毯等零部件和材料, 要求材料能够满足低光泽、防划伤、耐冲击的要 求。相对于车上其它部件而言,它们对车辆的运 行性能没有什么影响,但其面目一览无遗,代表 了整部车子的形象,决定着轿车的声誉、

档次和 人们选择轿车的意向。另外,对于轿车来讲,虽 然内饰件只是一些辅助性的零配件,但它们要承 担起减振、隔热、吸音和遮音等功能,对汽车的 舒适性起到十分重要的作用。 汽车内饰件所用塑料量占整车用塑料量的 56%。汽车内饰件的质量取决于材料。以前汽车 内饰件多用金属、木材和纤维纺织品等材料,外 观和质感都不甚理想,而且随着环境保护意识日 趋浓厚,寻找一些可以回收利用,材质安全性能 高,加工方便的材料来代替传统的材料,已经成 为各国汽车制造业的研究与开发的内容。热塑材 料集结了韧性好、强度大、隔热好、质地轻、耐腐蚀、富有弹性和手感好,成本低等一系列优点, 因此受到人们的欢迎。以往占车用材料 50%以上 的传统钢铁材料正在日益被更轻、强度更高的塑 料制品所取代。

在汽车的外饰方面,前后保险杠、 车身装饰条、散热器隔栅、灯类等都采用塑料材 料,以减轻外物体对车身的冲击力。另外,塑料 还具有吸收和衰减振动和噪声的能力,可以提高 乘坐的舒适性。 在现代轿车设计的诸多条件当中,为了轻量 化和降低成本,在设计上采用塑料具有重要的意 义。今后的车用材料,正由金属向塑料方向转化。 从材料生产所消耗的能量来看,塑料生产有利于 节省能量、节省能源。塑料以石油为原料,其使 用结果,既可轻量化又可省能源,可以说是一举 两得。但塑料比金属材料的强度差,一般情况下, 塑料化要随之增加零件壁厚,因此今后有待开发 出既便宜又有高强度的塑料。

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