中國已經(jīng)成為世界汽車生產(chǎn)和消費的大國，還要進一步發(fā)展成為世界汽車生產(chǎn)基地，就必然要快速發(fā)展包括汽車塑料件在內(nèi)的汽車零部件工業(yè)。
隨著工程塑料的優(yōu)點越來越被汽車業(yè)界認識和接受，工程塑料在汽車中的應(yīng)用近幾年大幅增長。發(fā)達國家將汽車用塑料量的多少作為衡量汽車設(shè)計和制造水平的一個重要標(biāo)志。
塑料在汽車中的應(yīng)用概況
受到能源危機的威脅，世界各國的汽車工業(yè)都在為汽車輕量化做各種努力。此外，消費者在需求層次、需求結(jié)構(gòu)、需求品位的提高，以及轎車的乘坐舒適性、安全性、環(huán)保性、美觀性等性能指標(biāo)都已成為決定汽車產(chǎn)品市場成敗的重要砝碼。包括塑料在內(nèi)的非金屬材料在汽車上的應(yīng)用正能滿足這一需求。
為了滿足汽車工業(yè)發(fā)展的需求，汽車塑料的品種和應(yīng)用范圍不斷擴大。20世紀(jì)90年代，發(fā)達國家汽車平均用塑料量是：100～130kg/輛，占整車整備質(zhì)量的7%～10%；到2002年，發(fā)達國家汽車平均用塑料量達到300kg/輛以上，占整車整備質(zhì)量的20%。預(yù)計到2020年，發(fā)達國家汽車平均用塑料量將達到500kg/輛以上。
我國經(jīng)濟型轎車每輛車塑料用量為50～60kg；輕、中型載貨車的塑料用量僅為40～50kg；重型載貨車可達80kg左右。我國中、高級轎車基本為發(fā)達國家引進車型，汽車塑料的應(yīng)用量基本與發(fā)達國家上世紀(jì)90年代水平相當(dāng)，為100～130kg/輛。
塑料在汽車上的應(yīng)用十分廣泛，按功能應(yīng)用主要分為三類：內(nèi)飾件、外裝件、功能結(jié)構(gòu)件。
外裝件：以塑代鋼，增加塑料制品的應(yīng)用量，減輕汽車重量，達到節(jié)能的目的。如保險杠等。
內(nèi)飾件：以安全、環(huán)保、舒適為應(yīng)用特征，用可吸收沖擊能量和振動能量的彈性體和發(fā)泡塑料制造儀表板、座椅、頭枕等制品，以減輕碰撞時對人體的傷害，提高汽車的安全系數(shù)。
功能結(jié)構(gòu)件：多采用高強度工程塑料，減輕重量，降低成本，簡化工藝。如用塑料燃油箱，發(fā)動機和底盤上的一些零件等。
汽車塑料新材料及其應(yīng)用
塑料的特性表現(xiàn)在質(zhì)量輕、不會銹蝕、耐沖擊性好、透明度高和耐磨耗性、絕緣性好、導(dǎo)熱性低，一般成型性著色性好、加工成本低等等，在汽車設(shè)計中采用大量的塑料，可以綜合地反映對汽車設(shè)計性能的要求，即輕量化、安全、防腐、造型和舒適性等，而且有利于降低成本，節(jié)約材料資源。但由于普通塑料尺寸穩(wěn)定性差、熱膨脹率大、易燃燒、易老化等，許多特性不能與金屬材料相比。因此，汽車所用塑料不是純的(單一)的某一種品種，而是經(jīng)過改性的，又稱“改性塑料”。
塑料以合成樹脂為主要成分，加入適量的添加劑，以增加其工藝性能與使用性能。添加劑有：填料和增強材料、填充劑、增塑劑、固化劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、抗靜電劑、阻燃劑等。
按照使用特性，塑料分為通用塑料、工程塑料和特種塑料。通用塑料是指產(chǎn)量大、用途廣、成型好、價格便宜的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、酚醛等。工程塑料指能承受一定外力作用、具有良好的機械性能和耐高、低溫性能，尺寸穩(wěn)定性較好，可以用作工程結(jié)構(gòu)的塑料，如聚酰胺、聚砜等。特種塑料具有特種功能，如氟塑料和有機硅等。
按照理化特性，又可分為熱固性塑料和熱塑性塑料兩種。熱固性塑料是指在受熱或其他條件下能固化或具有不溶(熔)特性的塑料，熱固性塑料優(yōu)點是強度、耐熱性好，受壓不宜變形；缺點是：成型工藝復(fù)雜，生產(chǎn)效率低。熱塑性塑料是指在特定溫度范圍內(nèi)能反復(fù)加熱軟化和冷卻硬化的塑料，其優(yōu)點是成型工藝簡單，生產(chǎn)率高，具有一定的機械性能，可重復(fù)回收使用。缺點是：耐熱性差，剛度較低。
隨著塑料新材料的不斷開發(fā)，塑料在汽車應(yīng)用的領(lǐng)域不斷擴大：
1、納米復(fù)合材料的應(yīng)用。熱塑性聚烯烴(TPO基)納米復(fù)合材料，應(yīng)用于汽車內(nèi)、外裝飾件，優(yōu)點是質(zhì)輕、尺寸穩(wěn)定性提高、強度更高、低溫抗沖擊性能更好。TPO系納米復(fù)合材料汽車踏腳板，已用于通用汽車公司轎車，其具有較高的硬度、質(zhì)量輕、低溫下不發(fā)脆，而且容易回收。
豐田公司將納米聚丙烯復(fù)合材料用于汽車前后保險杠，使原保險杠厚度由4mm減至3mm，重量減輕約1/3。豐田公司又相繼推出了用于汽車內(nèi)飾件的聚丙烯納米復(fù)合材料。
納米粒子的介入，不僅改善了聚合物的強度、剛性、韌性，而且還有利于提高聚合物的透光性、阻隔性、耐熱性及防紫外性等，由于加工簡便，效果明顯，業(yè)內(nèi)對聚合物納米復(fù)合材料的市場前景，持樂觀態(tài)度。
2、可噴涂和免噴涂塑料。美國GE公司開發(fā)的可導(dǎo)電的聚苯醚/聚酰胺材料使車身塑料件能與金屬沖壓件一起進行陰極電泳(即可實現(xiàn)全在線噴涂)，從而消除汽車車身非金屬件與金屬件的色差問題。
此外，用于制造汽車車身板的PC/PBT材料與SLX膜通過模內(nèi)裝飾注塑成型工藝制造塑料車身外板、前后翼子板及后車廂門等，可以達到油漆的效果，降低生產(chǎn)成本。該技術(shù)在國外轎車車身板的生產(chǎn)中開始使用，國內(nèi)應(yīng)引起關(guān)注。
3、塑件配光鏡和塑料玻璃。由美國GE公司生產(chǎn)的特殊聚碳酸酯做成的前照燈配光鏡涂有防刮傷涂層，比玻璃鏡片更亮，更抗破碎，更具光學(xué)加工的準(zhǔn)確性。
美國在風(fēng)窗玻璃的三層安全玻璃里面又貼附了20μm厚的聚氨酯膜。美國絕大部分客車采用丙烯酸樹脂板，風(fēng)窗玻璃塑料化可以達到節(jié)能和保護乘員安全的目的。
4、纖維增強熱塑性塑料。長纖維增強熱塑性塑料(LFRT)是新型輕質(zhì)高強度工程結(jié)構(gòu)材料，因其重量輕、價廉、易于回收重復(fù)利用，在汽車上的應(yīng)用發(fā)展很快。
用天然纖維如亞麻、劍麻增強塑料制造車身零件，在汽車行業(yè)已經(jīng)得到認可。用亞麻增強聚丙烯制作車身底板，材料的拉伸強度比鋼要高，剛度不低于玻纖增強材料，制件更易于回收。對操作工人，可免除因玻纖引起的皮疹和呼吸性疾病。我國江陰一些企業(yè)已經(jīng)開始生產(chǎn)這類材料。
5、在動力傳動系統(tǒng)中的應(yīng)用。發(fā)動機氣門室罩和機油盤采用聚酰胺、反應(yīng)注塑聚氨酯、環(huán)氧樹脂等玻璃纖維增強塑料模制或壓制而成；發(fā)動機的氣缸襯墊和密封墊用高性能的或用特殊工藝生產(chǎn)的傳統(tǒng)合成橡膠，其中包括CR和FRM；耐磨聚丙烯成型材料應(yīng)用于齒輪、軸等耐磨成型制品。廂式車和貨車中，用復(fù)合材料(玻璃和碳纖維)傳動軸代替的金屬軸，減輕了重量，降低了噪聲和振動，并使工作更為平順。英國GKN技術(shù)公司用纖維增強塑料制造的傳動軸，重量減輕50％～60％，抗扭性比鋼大1.0倍，彎曲剛度大1.5倍。杜邦公司開發(fā)一種復(fù)合玻纖增強尼龍66用于V6發(fā)動機的有源集合塑料通風(fēng)系統(tǒng)。
6、懸架系統(tǒng)。用碳纖維增強塑料(CFRP)制造的板簧為14kg，減輕重量76％。在美國、日本、歐洲都已使板簧、圓柱形螺旋彈簧實現(xiàn)了纖維增強塑料化，除具有明顯的防振和降噪效果外，還達到輕量化的目的。
7、車身。塑料在汽車車身上的應(yīng)用主要有三種模式：(1)外覆蓋件與結(jié)構(gòu)件全部采用塑料：主要用于高檔跑車，其骨架結(jié)構(gòu)件采用碳纖增強塑料，外覆蓋件采用玻纖增強塑料，成本很高。(2)金屬骨架與全塑外覆蓋件與車身結(jié)合：車身采用玻纖增強熱塑性聚酯注塑成型，其設(shè)備為8800t注塑機，設(shè)備費用昂貴。(3)部分采用塑料外覆蓋件：一些高級轎車，骨架結(jié)構(gòu)采用金屬件，外覆蓋件則部分采用塑料件。
8、開發(fā)塑料功能件。用玻璃纖維增強熱塑性塑料(GMT)制造支架、托架和多功能制件等；應(yīng)用塑料制造進氣歧管可減輕重量40％～60％，且表面光滑，流動阻力小，可提高發(fā)動機性能，并在提高燃燒效率、降低油耗及減振降噪方面有一定作用。開發(fā)在基體聚合物中摻入電導(dǎo)性填料的“復(fù)合型電導(dǎo)性塑料”，和塑料本身具有電導(dǎo)性的“電導(dǎo)性高分子化合物”，以其高功能性能供汽車生產(chǎn)選用。
9、儀表板、內(nèi)飾系統(tǒng)。國外許多汽車廠用泡沫聚氨酯制造門板，不僅減輕重量，強度、吸聲性和安全性能也好。聚丙烯由于價格低廉，在美國汽車市場上得到廣泛應(yīng)用，不僅用聚丙烯替代ABS，而且有些車型內(nèi)飾全部使用聚丙烯。目前國內(nèi)使用的儀表板可分為硬質(zhì)儀表板和軟質(zhì)儀表板兩種。硬質(zhì)儀表板一般為改性聚丙烯采用注塑成型，在經(jīng)濟型車上使用。軟質(zhì)儀表板為聚氨酯反應(yīng)發(fā)泡成型，通常用于中高檔轎車。
國際汽車塑料應(yīng)用發(fā)展趨勢
國際汽車塑料應(yīng)用正在向著——技術(shù)含量高、電子化、模塊化、舒適、安全、環(huán)保性方向發(fā)展。
1、模塊化供貨趨勢：美國李爾公司已將車廂內(nèi)飾件全部實現(xiàn)了模塊化供貨，車廂內(nèi)被簡化為前座、后座、儀表板、車門襯、車門和行李箱襯等六大件，率先在車身件上實行了模塊化。這些部件及所有電氣、機械設(shè)備都已預(yù)先裝配好，可在整車裝配線上直接安裝。
德爾福公司也推出了包括座艙模塊、車門模塊、前端模塊、制動模塊、空氣/燃油合成模塊等在內(nèi)的系統(tǒng)化集成模塊，將模塊化的領(lǐng)域進行了擴展。
2、電子化：例如，豪華轎車的座椅總成具備電動調(diào)整、預(yù)熱等功能，還有的具備腰部按摩功能，并逐步向經(jīng)濟型轎車擴散。
3、準(zhǔn)時化供貨：由于內(nèi)飾產(chǎn)品可供選裝的配置在各總成中種類最多，所以內(nèi)飾行業(yè)基本上都要與主機廠實行同步生產(chǎn)，準(zhǔn)時化供貨，避免發(fā)生大量的庫存。
4、安全、環(huán)保性：在歐洲和美國對汽車塑料環(huán)保的定義是嚴格的，涉及一個產(chǎn)品的整個生命周期，既：使用環(huán)保的原材料、在環(huán)保的條件下制造生產(chǎn)、在使用和回收過程中不會對人的健康和環(huán)境有任何危害的的產(chǎn)品。汽車塑料部件在選材時，要選擇塑料品種趨于集中統(tǒng)一，便于分類回收和整體回收，這是塑料回收、再生和利用的基礎(chǔ)。例如：用回收的廢舊保險杠造粒生產(chǎn)儀表板、護板等，用回收的座椅泡沫材料再生后作汽車內(nèi)襯；儀表板表皮用熱塑性聚烯烴，骨架用聚丙烯注塑件，填充用聚丙烯泡沫，這樣便于將來儀表板整體回收。國外各大汽車公司都成立了專門的汽車回收試驗中心。
5、擴大塑料在汽車上的應(yīng)用范圍和技術(shù)水平：開發(fā)塑料在功能件上的應(yīng)用，如：多功能支架、儀表板托架、發(fā)動機護板等，塑料進氣歧管等在國外汽車上得到廣泛應(yīng)用；應(yīng)用玻纖增強熱塑性塑料制作汽車部件，減輕汽車自重；采用先進的成型技術(shù)和設(shè)備(如氣輔注塑、低壓注塑)生產(chǎn)汽車塑料部件，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
我國汽車塑化發(fā)展的特點和建議
近幾年來，我國汽車塑料制品生產(chǎn)企業(yè)一方面積極引進外資、引進先進的技術(shù)和加工設(shè)備，并對企業(yè)進行全面技術(shù)改造，保證了轎車塑料制品本地化生產(chǎn)的順利進行；另一方面為降低成本，根據(jù)我國的國情優(yōu)化設(shè)計，合理地選擇材料；同時密切跟蹤國外汽車塑料材料應(yīng)用的發(fā)展趨勢，進行材料、工藝、設(shè)備等方面技術(shù)研究，進行技術(shù)儲備，以適應(yīng)將來汽車工業(yè)高速發(fā)展的需要。
這些企業(yè)利用引進車型的技術(shù)，擴大塑料材料在汽車上的應(yīng)用水平，不僅滿足了汽車工業(yè)的需要，也形成了一批規(guī)?；I(yè)化的汽車塑料制品供應(yīng)商，如上海延鋒偉世通、長春富奧-江森公司等。這些企業(yè)不僅是國內(nèi)技術(shù)最完備、生產(chǎn)規(guī)模最大的汽車飾件專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，而且部分生產(chǎn)工藝水平達到了國內(nèi)領(lǐng)先和國際同步水平。
但由于我國在汽車上塑料的應(yīng)用量還相對較少且起步較晚，汽車塑料專用樹脂牌號少、生產(chǎn)工藝落后、產(chǎn)量低，因而在工程塑料、高性能工程塑料的使用落后于發(fā)展潮流，主要依靠進口專用樹脂生產(chǎn)；產(chǎn)品設(shè)計、模具設(shè)計和模具制造水平有限，制造周期長，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長，試制費用高；開發(fā)力量薄弱，開發(fā)投入有限，開發(fā)手段落后，缺乏開發(fā)人才。
另外，汽車塑料零部件廠家規(guī)模不大，水平低，缺少統(tǒng)一的汽車塑料零部件規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)；不少企業(yè)生產(chǎn)、試驗與檢測設(shè)備尚屬落后，不能保證和準(zhǔn)確反應(yīng)產(chǎn)品的最終性能；在CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用上與國外先進行業(yè)相比存在很大差距；國內(nèi)企業(yè)的環(huán)保意識與重視程度與國外尚有一定差距，對材料利用的統(tǒng)合，材料的回收、再生和利用方面的研究缺乏考慮。
針對我國汽車塑化發(fā)展存在的問題，提出以下幾點建議
1、國內(nèi)汽車零部件、汽車塑料行業(yè)企業(yè)要在汽車行業(yè)中占有一席之地，必須提高國際競爭力，把企業(yè)開發(fā)能力和產(chǎn)品水平提到更高的層次上參與汽車工業(yè)的發(fā)展與競爭。
2、高度重視環(huán)保工作。從設(shè)計開發(fā)階段就要進行汽車用塑料材料回收、再生利用的研究，以滿足環(huán)保的需要。這項研究不僅是汽車行業(yè)的事情，也是整個社會的事情，應(yīng)借鑒汽車發(fā)達國家對環(huán)保的經(jīng)驗，作為重要課題研究。
3、塑料原材料生產(chǎn)企業(yè)、汽車塑料制品生產(chǎn)企業(yè)、與汽車主機廠應(yīng)加強合作，建立新材料開發(fā)研究聯(lián)合體，協(xié)調(diào)新材料及新產(chǎn)品的開發(fā)工作。開發(fā)適合我國國情的汽車專用樹脂、專用料、工程塑料系列產(chǎn)品，以提高我國汽車塑料的應(yīng)用水平。
4、在汽車塑料制品設(shè)計及生產(chǎn)中利用計算機輔助分析技術(shù)，加強對新工藝的研究，保證制品設(shè)計質(zhì)量，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。重視低壓注塑成型、氣輔注塑成型等先進工藝在汽車上的應(yīng)用。
5、推動汽車塑料材料、制品向?qū)I(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、高品質(zhì)化、環(huán)?；较蚣铀侔l(fā)展，提高質(zhì)量，降低成本。
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