為平衡生產(chǎn)成本和市場(chǎng)對(duì)乘坐舒適度不斷提高的要求，越來(lái)越多車商用塑料來(lái)替代一些鋼鐵制的零部件。
隨著人們生活水平的不斷提高，對(duì)轎車也提出了更高的要求，諸如要求有寬敞的車內(nèi)空間、舒適的座椅、低的噪音、視覺(jué)美觀及寬闊的視野等。而制造商們則用人體工程學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)用性來(lái)刺激顧客的購(gòu)買欲，此外高速、安全、低耗、環(huán)保，最後歸結(jié)到低廉的價(jià)格，要達(dá)到如此高的要求，用塑料來(lái)替代一些鋼鐵制的零部件是最明智的選擇。
塑料歧管的生產(chǎn)方法和材料
汽車動(dòng)力系統(tǒng)用進(jìn)氣歧管，歷來(lái)是用金屬制造的。由於歧管的形狀復(fù)雜，以前是用鋁含金鑄造的，但內(nèi)壁粗糙，使用時(shí)對(duì)空氣的阻力很大，噪聲大，致使燃燒不充分，廢氣排放多。在上個(gè)世紀(jì)80年代開(kāi)始，歐洲開(kāi)始用失芯制造法（Core Melt），如此制成的歧管不僅成本高，而且有一定廢品率，因?yàn)槠绻艿牟牧螾A66（或PA6）經(jīng)玻纖增強(qiáng)後，其加工溫度在250至260℃，雖然在模內(nèi)與型芯的接觸時(shí)間僅幾分鐘，但部分型芯也不可避免地被熔解，使歧管的內(nèi)壁尺寸難以被控制。近年來(lái)由於振動(dòng)焊接技術(shù)的發(fā)展，對(duì)於大尺寸的玻纖增強(qiáng)PA66的焊接技術(shù)日趨成熟，為此歧管可用注塑成型為二片歧管零件，經(jīng)振動(dòng)焊接而成為一體。目前世界上多數(shù)汽車制造商使用此法生產(chǎn)歧管，使金屬制歧管塑料化（見(jiàn)表1）。
由於發(fā)動(dòng)機(jī)周邊的零件要求在工作時(shí)要承受220℃的高溫下仍有高模量、高強(qiáng)度，在-40℃下仍有良好的機(jī)械性能和無(wú)碎裂的韌性，對(duì)於玻纖增強(qiáng)尼龍來(lái)說(shuō)已不是最優(yōu)秀的材料。目前國(guó)外已有用PPA樹(shù)脂（聚鄰苯二酉先胺）用模塑成型來(lái)制造汽車歧管，并已應(yīng)用到克爾維特、卡麥羅、火鳥(niǎo)車型的LS1和LS6發(fā)動(dòng)機(jī)用進(jìn)氣歧管。此種類型的進(jìn)氣歧管通常設(shè)計(jì)成三個(gè)部份，通過(guò)螺栓一起固定到發(fā)動(dòng)機(jī)上。在高溫高濕狀態(tài)下，PPA的抗拉強(qiáng)度比尼龍6增加20%，也比尼龍66更高。此外PPA材料的撓曲（彎曲）模量比尼龍高20%，硬度更大，更能抗長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的拉伸蠕變；PPA的耐汽油、耐油脂和冷卻劑的能力也比PA強(qiáng)。最重要的是減輕重量，用鑄鋁制造的進(jìn)氣歧管，重量達(dá)26磅，而用PPA樹(shù)脂分三片模塑而成的同類型進(jìn)氣歧管僅重11磅，能多產(chǎn)生25%的氣流。何況鑄鋁制品還會(huì)加熱吸入的空氣而降低功率，由於塑料是熱的不良導(dǎo)體，故有隔熱作用。
離合器執(zhí)行系統(tǒng)的新材料
離合器執(zhí)行系統(tǒng)的使用環(huán)境非常惡劣，長(zhǎng)時(shí)間的經(jīng)受高溫，而且又暴露在壓力油和潤(rùn)滑劑中。以往主動(dòng)缸和從動(dòng)缸組件都必須使用金屬，近年來(lái)，美國(guó)一汽車產(chǎn)品公司向各大洲的車商提供用塑料制的離合器執(zhí)行系統(tǒng)，該商品的商標(biāo)為CSC，是用LFRT，即用50%的長(zhǎng)纖維增強(qiáng)的黑色尼龍，該材料的硬度大、重量輕、比模量超過(guò)鋁合金。它的纖維分布均勻，是隨機(jī)分布的，尺寸穩(wěn)定性好、收縮率低、約為0.2%。由於纖維完全浸潤(rùn)在尼龍樹(shù)脂中，而且端頭較少，完全能保證有出色的光亮表面。50%的長(zhǎng)纖維，使熱膨脹系統(tǒng)幾乎與金屬相同，該公司認(rèn)為，如果仔細(xì)地將注塑件的尼龍成份燒掉，留下的骨架部分（纖維）幾乎仍保留制品的形狀。這表明產(chǎn)品中的纖維的分布是各向同性，所以收縮一致，抑制了翹曲。CSC的表面光潔度較鑄鋁件好，有助於延長(zhǎng)從動(dòng)缸的密封壽命。該產(chǎn)品的型號(hào)是PA66.GF50-02，完全符合所有的長(zhǎng)期爆炸測(cè)試要求，室溫下的抗拉強(qiáng)度幾乎達(dá)到50,000lb/ft2，疲勞強(qiáng)度高，抗蠕變能力強(qiáng)，在149℃下，抗拉強(qiáng)度仍有20,000lb/ft2，50%長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)的PA，其密度為1.5g/cm3，所以也減輕了重量。通過(guò)注塑成型生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件與鑄鋁相比，節(jié)約了成本。
樹(shù)脂基復(fù)合材料
半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，樹(shù)脂基復(fù)合材料作為新材料領(lǐng)域中的後起之秀得到了很大的發(fā)展，為世人矚目，目前在汽車領(lǐng)域里各國(guó)在研究使用的樹(shù)脂基復(fù)合材料有以下幾種：
SMC/Sheet moulding composite，稱為片狀模塑料。是由長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)不飽和聚酯制成的片材，然後經(jīng)過(guò)熱成型加工可以做成各種車用零件，另外也可用此類浸有樹(shù)脂的玻纖織物用手工法糊成許多種零件部件，經(jīng)固化後即可使用。BMC/Bulk.moulding composite，稱為固狀模塑料。用此類樹(shù)脂通過(guò)熱固性注塑機(jī)可制成各類零部件。
用碳纖維、玻纖、超高摩爾PE纖維等與樹(shù)脂復(fù)合（熱固、熱塑）（增強(qiáng)浸漬）而成樹(shù)脂基復(fù)合材料，可制成許多零部件。(見(jiàn)表2)
英國(guó)的瑞利安公司、法國(guó)的Renault公司先後采用SMC制造車身及附件。美國(guó)GM公司在Camaro車和Fiebird車上使用了SMC車頂、後門和側(cè)門。Ford公司在Mustang車上應(yīng)用了SMC發(fā)動(dòng)機(jī)罩，并將在Lincoln continental車上應(yīng)用了SMC蓋板、發(fā)動(dòng)機(jī)罩和前防護(hù)板。這些例子僅僅作為推廣應(yīng)用的前奏。
安全氣囊
對(duì)氣囊材料的要求是：在夏日的高溫（80℃）和嚴(yán)冬（-40℃）狀態(tài)下能正常觸發(fā)，釋放氣囊，敏感度要高，任何撞擊狀態(tài)下都能發(fā)揮正常的功能，所以此材料不僅要承受高低溫的考驗(yàn)，同時(shí)要有很高的耐沖擊，高的撕裂強(qiáng)度，伸長(zhǎng)率要小。近來(lái)國(guó)外報(bào)導(dǎo)用Akulon（PA6，PA66）以及Amitel（TPE-E）來(lái)制造安全氣囊是最佳的材料，這兩種材料是DSM公司最近推出的。它們不僅有良好的成型流動(dòng)性和良好的加工性，這些性能均比普通尼龍?zhí)岣?0%，使產(chǎn)品壁厚可以減薄，此外TPE-E也比其它的熱塑性彈性體注射性能更為穩(wěn)定，廢品率更低，還適用於發(fā)動(dòng)機(jī)區(qū)域（UTB）的熱空氣管線，保護(hù)罩、波紋管以及氣囊等。
抗菌塑料、纖維紡織品在內(nèi)飾件中的應(yīng)用
目前轎車中的紡織品材料品種繁多，且用量大。以轎車為例，表面裝飾材料一般為25平方米/輛，質(zhì)量為9至15公斤/輛。2003年國(guó)產(chǎn)轎車為200萬(wàn)輛，耗用紡織品在2萬(wàn)噸以上。（轎車內(nèi)裝飾物品種見(jiàn)表3）。對(duì)於此類高分子材料制造的內(nèi)飾件面料的要求是阻燃、防紫外線、透氣性好等，由於轎車工業(yè)的日益發(fā)展，人們不僅要求轎車要有寬敞的車內(nèi)空間、視野開(kāi)闊和乘座舒適，還要求車內(nèi)空氣質(zhì)量新鮮，目前人們又提出如何防止轎車內(nèi)的空氣污染及有高質(zhì)量的空氣。車內(nèi)空氣質(zhì)量差的原因之一是大部分車內(nèi)飾件都是由高分子纖維織成，如PP纖維、PP發(fā)泡材料、PU發(fā)泡材料，PVC發(fā)泡材料、PET纖維等。僅有少量天然纖維和皮革制品。
目前中國(guó)對(duì)塑料制品的抗菌已經(jīng)有了一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)正式公布，今後轎車內(nèi)的塑料零部件都應(yīng)按此標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范，以減少塑料件表面滋生細(xì)菌?？咕鷺?biāo)準(zhǔn)是：抗細(xì)菌率符合Ⅰ≥99%的抗菌塑料可以作為強(qiáng)抗菌作用；抗細(xì)菌符合Ⅱ≥90%的抗菌塑料可以作為有抗菌作用。
此外對(duì)於品種繁多的有機(jī)高分子織物，今後的方向應(yīng)該是納米化。因?yàn)橐恍┎牧霞{米化後，可以有抗菌、無(wú)臭、殺菌作用。此類產(chǎn)品已有出售，從這幾方面著手，對(duì)提高車內(nèi)空氣質(zhì)量大有裨益。
保險(xiǎn)杠
保險(xiǎn)杠是轎車的主要塑料件之一，以上海桑塔納轎車為例，前保險(xiǎn)杠重4kg，後保險(xiǎn)杠重4.4kg（時(shí)代超人超過(guò)此值）。保險(xiǎn)杠也由面板和骨架材料組成。桑塔納轎車的面板材料由共聚丙烯加熱塑性彈性體，再加入其他助劑經(jīng)注射成型而成。根據(jù)不同車型要求，某些車型的保險(xiǎn)杠需要噴漆，如捷達(dá)王、新捷達(dá)、別克等車的保險(xiǎn)杠進(jìn)行表面噴漆。而桑塔納和奧迪100等就直接采用注射成型的保險(xiǎn)杠。目前國(guó)產(chǎn)車的保險(xiǎn)杠大多是灰黑色的。隨著時(shí)代的前進(jìn)，人們已不滿足於黑色的保險(xiǎn)杠，而要求保險(xiǎn)杠與車身同一色澤。保險(xiǎn)杠表面經(jīng)噴漆後，色澤漂亮，但成本增加近1倍。而經(jīng)噴漆後的保險(xiǎn)杠回收利用後的耐寒性、伸長(zhǎng)率大幅度下降，不能再用於保險(xiǎn)杠。所以開(kāi)發(fā)可涂性PP制造保險(xiǎn)杠是很迫切的研究課題。
目前在世界范圍內(nèi)約有92%的保險(xiǎn)杠是用高分子材料制成的(表3)。因?yàn)橛盟芰现圃毂ｋU(xiǎn)杠可以根據(jù)美學(xué)和實(shí)用兩方面來(lái)塑造時(shí)尚美觀且不失功能化的造型。而且從強(qiáng)度上考慮，金屬在受到輕的碰撞後，會(huì)在金屬面上留下痕跡，而用塑料制造的保險(xiǎn)杠對(duì)類似的危害有更好的防御性。現(xiàn)在的塑料保險(xiǎn)杠是由三層組成：面板材料是用PP、PE/ABS、PC/PBT；骨架材料可以是木材、金屬；中間是以PP發(fā)泡材料或PU發(fā)泡材料。就目前的發(fā)展來(lái)看，此類材料不利於回收利用和不符合環(huán)境友好原則。近年來(lái)國(guó)外有人提出用TPE來(lái)制造汽車保險(xiǎn)杠面板，而用玻纖增強(qiáng)PP制造骨架，再用發(fā)泡PP制作中間的緩沖層，都是同一族的材料，有利於回收循環(huán)使用。在回收循環(huán)使用前，只要清潔和乾燥處理，就可以按一定比例重新制造保險(xiǎn)杠。
目前，國(guó)外中高檔次轎車的保險(xiǎn)杠已采用PC/PBT合金制作，此材料機(jī)械性能高，沖擊強(qiáng)度尤其遠(yuǎn)超PP制的保險(xiǎn)杠。如GE公司的PC/PBT合金屬於Xenoy系列，其中最新的Xenoy-XT適合制作汽車保險(xiǎn)杠。它不僅能承受碰撞，而且車體與保險(xiǎn)杠經(jīng)組成，再涂裝（以使保險(xiǎn)杠與車體保持同一色澤）時(shí)，能耐155℃/30min的烘烤乾燥，世界上幾家大公司如Bayer公司、BASF公司都有此品種，巴斯夫的PBT/PC合金，商品牌號(hào)是Ultrablend，它不僅具有PBT的耐化學(xué)藥品性、耐油性及流動(dòng)性，又具有PC的低溫韌性，耐熱性及高機(jī)械性能，（尤其突出的是高抗沖擊性），已經(jīng)大量用於保險(xiǎn)杠。此外還有熱塑性彈性體TPE，它在常溫下具有橡膠特性，在高溫下能塑化成型，用通用的塑料機(jī)械可以加工成各種零件。TPE系列有純凈型（即小分子單體通過(guò)一定聚合而成）如SBS、TPU等和摻混型如TPO、TPVC等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1991年世界消耗TPE為18萬(wàn)噸（用於汽車工業(yè)），而到1995年上升到28.5萬(wàn)噸，可見(jiàn)增長(zhǎng)速度之快。用塑料類制造保險(xiǎn)杠已占世界保險(xiǎn)杠用料的90%以上，而金屬保險(xiǎn)杠僅占8.2%。可見(jiàn)世界保險(xiǎn)杠市場(chǎng)將由塑料所替代，這是必然的趨勢(shì)。
業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，使用塑料可將保險(xiǎn)杠梁、保險(xiǎn)杠飾板、格柵架、標(biāo)牌、車前燈及轉(zhuǎn)向燈的反射鏡和透鏡結(jié)合成為一體的前端架組件。降低裝配成本，并有可能進(jìn)一步將前端架組合件和散熱器組件一體化。這種構(gòu)件目前稱作模塊。
汽車窗玻璃的塑料化
若用PC做風(fēng)檔玻璃，則在發(fā)生車禍時(shí)，能減少碎片對(duì)司機(jī)和乘客的傷害。在日本，耐候級(jí)PC板用作賽車車窗已獲運(yùn)輸省批準(zhǔn)?，F(xiàn)已正式使用PC車窗的廠家有：本田、馬自達(dá)等。PC窗存在問(wèn)題是PC的收縮率大於玻璃，且表面硬度低，受風(fēng)沙吹後易粗糙等。另一個(gè)材料是PVB樹(shù)脂（聚乙烯醇縮丁醛）。此樹(shù)脂透明、粘接性能十分優(yōu)良，可作為二塊無(wú)機(jī)玻璃之間的粘接層。當(dāng)受到外力沖擊時(shí)，由於優(yōu)良的粘接力，碎玻璃仍被PVB膜粘接在一起。目前PVB已用於航空機(jī)上。但由於價(jià)格和PVB片材的加工工藝問(wèn)題，作為汽車窗玻璃、還未普及。
汽車零部件生產(chǎn)的模塊化
為了降低整車的生產(chǎn)成本，使汽車在市場(chǎng)有強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)能力，國(guó)外一些汽車制造商們正在試驗(yàn)汽車零部件生產(chǎn)模塊化。所謂模塊化生產(chǎn)，即是以一個(gè)零件（或部件）為中心將周邊的零件組合在一起經(jīng)一次成型加工而成，這樣可以減少許多制造工藝和模具數(shù)量，如BMW（寶馬）系列的汽車變速箱組件是用Bayer公司生產(chǎn)的35%玻纖增強(qiáng)PA66制成，它集成了許多零部件於一體，不僅節(jié)約了發(fā)動(dòng)機(jī)體內(nèi)的寶貴空間，也減少了成型工藝；BASF公司正致力於一種新的構(gòu)思，將汽車儲(chǔ)油箱、永久性濾器和油泵集成於汽車底部一個(gè)用35%玻纖增強(qiáng)PA66制成的模塊內(nèi)；美國(guó)伊利諾州的Tec Air公司用高流動(dòng)尼龍制造出重5磅、22英寸長(zhǎng)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻扇組件，它將風(fēng)機(jī)輪子和其它進(jìn)氣組件組合在一起，這種產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用到GM公司的某種車型上；也有人考慮將汽車散熱器罩和前保險(xiǎn)杠組合成模塊進(jìn)行生產(chǎn)。這種嘗試是不是汽車零件塑料化的一種發(fā)展有待實(shí)踐來(lái)證明。
（轉(zhuǎn)載）
