發(fā)達(dá)國(guó)家將汽車用塑料量的多少作為衡量汽車設(shè)計(jì)和制造水平的一個(gè)重要標(biāo)志。隨著工程塑料的優(yōu)點(diǎn)越來越被汽車業(yè)界認(rèn)識(shí)和接受，工程塑料在汽車中的應(yīng)用近幾年大幅增長(zhǎng)。中國(guó)已經(jīng)成為世界汽車生產(chǎn)和消費(fèi)的大國(guó)，還要進(jìn)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)。
塑料在汽車中的應(yīng)用概況
受到能源危機(jī)的威脅，世界各國(guó)的汽車工業(yè)都在為汽車輕量化做各種努力。此外，消費(fèi)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(chǎng)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(kuò)大。20世紀(jì)90年代，發(fā)達(dá)國(guó)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(dá)國(guó)家汽車平均用塑料量達(dá)到300kg/輛以上，占整車整備質(zhì)量的20%。預(yù)計(jì)到2020年，發(fā)達(dá)國(guó)家汽車平均用塑料量將達(dá)到500kg/輛以上。
我國(guó)經(jīng)濟(jì)型轎車每輛車塑料用量為50～60kg；輕、中型載貨車的塑料用量?jī)H為40～50kg；重型載貨車可達(dá)80kg左右。我國(guó)中、高級(jí)轎車基本為發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)車型，汽車塑料的應(yīng)用量基本與發(fā)達(dá)國(guó)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(dá)到節(jié)能的目的。如保險(xiǎn)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(dòng)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(shí)對(duì)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(qiáng)度工程塑料，減輕重量，降低成本，簡(jiǎn)化工藝。如用塑料燃油箱，發(fā)動(dòng)機(jī)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(huì)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(jì)中采用大量的塑料，可以綜合地反映對(duì)汽車設(shè)計(jì)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(qiáng)材料、填充劑、增塑劑、固化劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)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(jià)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(jī)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(jī)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(diǎn)是強(qiáng)度、耐熱性好，受壓不宜變形；缺點(diǎn)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(diǎn)是成型工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率高，具有一定的機(jī)械性能，可重復(fù)回收使用。缺點(diǎn)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(kuò)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(diǎn)是質(zhì)輕、尺寸穩(wěn)定性提高、強(qiáng)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(xiǎn)杠，使原保險(xiǎn)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(qiáng)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(jiǎn)便，效果明顯，業(yè)內(nèi)對(duì)聚合物納米復(fù)合材料的市場(chǎng)前景，持樂觀態(tài)度。
2、可噴涂和免噴涂塑料。美國(guó)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?zèng)_壓件一起進(jìn)行陰極電泳(即可實(shí)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(dá)到油漆的效果，降低生產(chǎn)成本。該技術(shù)在國(guó)外轎車車身板的生產(chǎn)中開始使用，國(guó)內(nèi)應(yīng)引起關(guān)注。
3、塑件配光鏡和塑料玻璃。由美國(guó)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(guó)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(guó)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(dá)到節(jié)能和保護(hù)乘員安全的目的。
4、纖維增強(qiáng)熱塑性塑料。長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料(LFRT)是新型輕質(zhì)高強(qiáng)度工程結(jié)構(gòu)材料，因其重量輕、價(jià)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(qiáng)塑料制造車身零件，在汽車行業(yè)已經(jīng)得到認(rèn)可。用亞麻增強(qiáng)聚丙烯制作車身底板，材料的拉伸強(qiáng)度比鋼要高，剛度不低于玻纖增強(qiáng)材料，制件更易于回收。對(duì)操作工人，可免除因玻纖引起的皮疹和呼吸性疾病。我國(guó)江陰一些企業(yè)已經(jīng)開始生產(chǎn)這類材料。
5、在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用。發(fā)動(dòng)機(jī)氣門室罩和機(jī)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(qiáng)塑料模制或壓制而成；發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)軸代替的金屬軸，減輕了重量，降低了噪聲和振動(dòng)，并使工作更為平順。英國(guó)GKN技術(shù)公司用纖維增強(qiáng)塑料制造的傳動(dòng)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(qiáng)尼龍66用于V6發(fā)動(dòng)機(jī)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(qiáng)塑料(CFRP)制造的板簧為14kg，減輕重量76％。在美國(guó)、日本、歐洲都已使板簧、圓柱形螺旋彈簧實(shí)現(xiàn)了纖維增強(qiáng)塑料化，除具有明顯的防振和降噪效果外，還達(dá)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(qiáng)塑料，外覆蓋件采用玻纖增強(qiáng)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(qiáng)熱塑性聚酯注塑成型，其設(shè)備為8800t注塑機(jī)，設(shè)備費(fèi)用昂貴。(3)部分采用塑料外覆蓋件：一些高級(jí)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(qiáng)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(jìn)氣歧管可減輕重量40％～60％，且表面光滑，流動(dòng)阻力小，可提高發(fā)動(dòng)機(jī)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(guó)外許多汽車廠用泡沫聚氨酯制造門板，不僅減輕重量，強(qiáng)度、吸聲性和安全性能也好。聚丙烯由于價(jià)格低廉，在美國(guó)汽車市場(chǎng)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(guó)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(jì)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(guó)際汽車塑料應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)
國(guó)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(shì)：美國(guó)李爾公司已將車廂內(nèi)飾件全部實(shí)現(xiàn)了模塊化供貨，車廂內(nèi)被簡(jiǎn)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(shí)行了模塊化。這些部件及所有電氣、機(jī)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(dòng)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(jìn)行了擴(kuò)展。
2、電子化：例如，豪華轎車的座椅總成具備電動(dòng)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(jì)型轎車擴(kuò)散。
3、準(zhǔn)時(shí)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(jī)廠實(shí)行同步生產(chǎn)，準(zhǔn)時(shí)化供貨，避免發(fā)生大量的庫(kù)存。
4、安全、環(huán)保性：在歐洲和美國(guó)對(duì)汽車塑料環(huán)保的定義是嚴(yán)格的，涉及一個(gè)產(chǎn)品的整個(gè)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(huì)對(duì)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(shí)，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(xiǎn)杠造粒生產(chǎn)儀表板、護(hù)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(guó)外各大汽車公司都成立了專門的汽車回收試驗(yàn)中心。
5、擴(kuò)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(dòng)機(jī)護(hù)板等，塑料進(jìn)氣歧管等在國(guó)外汽車上得到廣泛應(yīng)用；應(yīng)用玻纖增強(qiáng)熱塑性塑料制作汽車部件，減輕汽車自重；采用先進(jìn)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(guó)汽車塑化發(fā)展的特點(diǎn)和建議
近幾年來，我國(guó)汽車塑料制品生產(chǎn)企業(yè)一方面積極引進(jìn)外資、引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)和加工設(shè)備，并對(duì)企業(yè)進(jìn)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(jìn)行；另一方面為降低成本，根據(jù)我國(guó)的國(guó)情優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理地選擇材料；同時(shí)密切跟蹤國(guó)外汽車塑料材料應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)行材料、工藝、設(shè)備等方面技術(shù)研究，進(jìn)行技術(shù)儲(chǔ)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(jìn)車型的技術(shù)，擴(kuò)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)?；?、專業(yè)化的汽車塑料制品供應(yīng)商，如上海延鋒偉世通、長(zhǎng)春富奧-江森公司等。這些企業(yè)不僅是國(guó)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(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先和國(guó)際同步水平。
但由于我國(guó)在汽車上塑料的應(yīng)用量還相對(duì)較少且起步較晚，汽車塑料專用樹脂牌號(hào)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(jìn)口專用樹脂生產(chǎn)；產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)和模具制造水平有限，制造周期長(zhǎng)，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)，試制費(fèi)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(yàn)與檢測(cè)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(guó)外先進(jìn)行業(yè)相比存在很大差距；國(guó)內(nèi)企業(yè)的環(huán)保意識(shí)與重視程度與國(guó)外尚有一定差距，對(duì)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(duì)我國(guó)汽車塑化發(fā)展存在的問題，提出以下幾點(diǎn)建議
1、國(guó)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(guó)際競(jìng)爭(zhēng)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(jìng)爭(zhēng)。
2、高度重視環(huán)保工作。從設(shè)計(jì)開發(fā)階段就要進(jìn)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(xiàng)研究不僅是汽車行業(yè)的事情，也是整個(gè)社會(huì)的事情，應(yīng)借鑒汽車發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)環(huán)保的經(jīng)驗(yàn)，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(jī)廠應(yīng)加強(qiáng)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(guó)國(guó)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(guó)汽車塑料的應(yīng)用水平。
4、在汽車塑料制品設(shè)計(jì)及生產(chǎn)中利用計(jì)算機(jī)輔助分析技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)新工藝的研究，保證制品設(shè)計(jì)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(jìn)工藝在汽車上的應(yīng)用。
5、推動(dòng)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。
（轉(zhuǎn)載）
