汽車塑料化是當(dāng)今國際汽車制造業(yè)的一大發(fā)展趨勢。當(dāng)前車用市場需求已轉(zhuǎn)向重量更輕的運(yùn)動(dòng)型多功能車、小型貨車和其他輕型車輛,這將促使車用材料向更輕質(zhì)化發(fā)展。輕型車輛市場對樹脂如尼龍、聚丙烯、聚氨酯和其他工程塑料的需求量非常大,約占樹脂市場需求總量的30%以上;對聚乙烯醇縮丁醛的需求量約占其總需求量的85%以上。
30多年來,塑料在汽車中的應(yīng)用不斷增多。目前,工業(yè)發(fā)達(dá)國家汽車塑料的用量占塑料總消費(fèi)量的8%~10%。從現(xiàn)代汽車使用的材料來看,無論是外裝飾件、內(nèi)裝飾件,還是功能與結(jié)構(gòu)件,到處都可以看到塑料制作的影子。外裝飾件的應(yīng)用特點(diǎn)是以塑代鋼,減輕汽車自重,主要部件有保險(xiǎn)杠、擋泥板、車輪罩、導(dǎo)流板等;內(nèi)裝飾件的主要部件有儀表板、車門內(nèi)板、副儀表板、雜物箱蓋、座椅、后護(hù)板等;功能與結(jié)構(gòu)件主要有郵箱、散熱器水室、空氣過濾器罩、風(fēng)扇葉等。
多種優(yōu)勢使車用材料對塑料材質(zhì)青睞有加。
編輯本段全塑料汽車業(yè)
一款全塑料制造的敞篷汽車在英國上路了,而更讓人驚奇的是,這輛汽車各部件完全是由塑料制成。 最高已達(dá)時(shí)速100公里/小時(shí) 。 這款名叫“歡樂敞篷”的汽車,由法國科研人員發(fā)明,有黃色、綠色、白色和銀色四種顏色,和諾迪的座駕在外形上幾乎相同,沒有車頂和車門,前擋風(fēng)玻璃也只有普通汽車的一半,因此開起來更像是一部摩托車。
而它的與眾不同之處在于,整部車子
包括內(nèi)部的各種部件都是由塑料制成的,因此永遠(yuǎn)不用擔(dān)心生銹的問題。車子的座椅也采用防水設(shè)計(jì),即使下雨也可以放心地將車停在戶外。這部塑料車的重量僅為370公斤,是普通車子的三分之一,并且裝配了500毫升20馬力的發(fā)動(dòng)機(jī),最高時(shí)速100公里,使得車子的動(dòng)力-重量比配合得非常完美。設(shè)計(jì)者表示,輕便的車身可以使車子在彎道上表現(xiàn)得更加敏捷。有意思的是,這款車只有前進(jìn)和倒退兩個(gè)擋位,沒有變速箱,而且是靠皮帶傳動(dòng)。倒車的速度可以和前進(jìn)的時(shí)候一樣快。
編輯本段汽車塑料化的優(yōu)勢
第一,汽車材料應(yīng)用塑料的最大優(yōu)勢是減輕車體的重量。輕量化是汽車業(yè)追求的目標(biāo),塑料在此方面可以大顯其威。一般塑料的比重為0.9~1.5,纖維增強(qiáng)復(fù)合材料比重也不會(huì)超過2,而金屬材料中,A3鋼的比重為7.6、黃銅為8.4、鋁為2.7。這使塑料成為汽車輕量化的首選用材。 第二,塑料成型容易,使得形狀復(fù)雜的部件加工十分便利。例如儀表臺(tái)用鋼板加工,往往需要先加工成型各個(gè)零件,再分別用連接件裝配或焊接而成,工序較多。而使用塑料可以一次成型,加工時(shí)間短,精度有保證。
第三,塑料制品的彈性變形特性能吸收大量的碰撞能量,對強(qiáng)烈撞擊有較大的緩沖作用,對車輛和乘客起到保護(hù)作用。因此,現(xiàn)代汽車上都采用塑化儀表板和方向盤,以增強(qiáng)緩沖作用。前后保險(xiǎn)杠、車身裝飾條都采用塑料材料,以減輕車外物體對車聲的沖擊力。另外,塑料還具有吸收和衰減振動(dòng)和噪聲的作用,可以提高乘坐的舒適性。
第四,塑料耐腐蝕性強(qiáng),局部受損不會(huì)腐蝕。而鋼材制作一旦漆面受損或者先期防腐做的不好就容易生銹腐蝕。塑料對酸、堿、鹽等抗腐蝕能力大于鋼板,如果用塑料做車身覆蓋件,十分適宜在污染較大的區(qū)域使用。
第五,塑料可根據(jù)塑料的組織成分,通過添加不同的填料、增塑劑和硬化劑制出所需性能的塑料,改變材料的機(jī)械強(qiáng)度及加工成型性能,以適應(yīng)車上不同部件的用途要求。例如保險(xiǎn)杠要有相當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度,而坐墊和靠背就要采用柔軟的聚氨酯泡沫塑料。更方便的是塑料顏色可以通過添加劑跳出不同顏色,省去噴漆的麻煩。有些塑料件還可以電鍍,如ABS塑料具有很好的電鍍性能,可用于制作裝飾條、標(biāo)牌、開關(guān)旋鈕、車輪裝飾罩等。
高功能塑料在汽車中正得到越來越多的應(yīng)用。使用塑料有助于減輕汽車重量,汽車重量每減少10%,燃料經(jīng)濟(jì)性可提高5%,汽車制造商適應(yīng)塑料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼制材料還可降低成本。塑料可提高汽車制造商設(shè)計(jì)的靈活性。塑料在汽車中的成功應(yīng)用更使汽車成本得以降低,一個(gè)簡單的注模塑料部件可起到許多金屬部件焊接在一起的功能,塑料可模鑄成比鋼組合件更為復(fù)雜的形狀,可減少集成過程中所用的部件數(shù)。注模的塑料部件也具有美學(xué)效果,而使用傳統(tǒng)的材料如鋼和玻璃很難達(dá)到,如玻璃前燈透鏡用聚碳酸酯材料替代。
環(huán)境動(dòng)力正在推動(dòng)汽車生產(chǎn)商采用基于塑料的汽車釉料。在許多汽車生產(chǎn)商的評估項(xiàng)目中,燃料消費(fèi)和二氧化碳排放是考慮的關(guān)鍵因素。應(yīng)用開發(fā)信息表明,用聚碳酸酯(PC)替代玻璃的環(huán)境效益包括重量、安全和設(shè)計(jì)。1千克的PC釉料可替代2.2千克的玻璃,對于15萬公里使用壽命(以美國轎車平均消費(fèi)計(jì)),可節(jié)約200~300兆焦的能力和減少14~22千克二氧化碳排放。
編輯本段汽車用塑料應(yīng)具備的特性
耐氣候性優(yōu)良,保證長時(shí)間使用不變色、不老化龜裂(包括耐熱氧老化和光老化);
耐化學(xué)品性佳,以抵抗油品及日化品的侵蝕;
易成型性,對注塑級材料應(yīng)具有足夠的流動(dòng)性,確保結(jié)構(gòu)復(fù)雜部件的成型,并提高生產(chǎn)效率;
經(jīng)濟(jì)性,要求材料具有高性價(jià)比。
汽車外飾件的材料要求
耐候性:對于不涂裝或電鍍的部件應(yīng)選用耐候材料,如AES、ASA(AAS)、PC/PBT(PET)等;
耐熱性:因環(huán)境溫度低,標(biāo)準(zhǔn)耐熱級就可滿足要求;
耐低溫性:要求材料具有一定的耐低溫性,防止冬季低溫環(huán)境下部件開裂;
耐化學(xué)品性:防止油品及酸雨的侵蝕;
耐刮傷性:要求材料具有一定的表面硬度和較低的摩擦系數(shù),以防止刮傷。
汽車內(nèi)飾件的材料要求
耐熱性:因夏季長時(shí)間光照,車廂內(nèi)溫度比較高,要求內(nèi)飾件材料具有高耐熱性;
耐老化性:包括熱氧老化和光老化,防止部件老化變色、劣化;
氣味性:為了駕乘人員的身體健康,材料應(yīng)確保低揮發(fā)性、低氣味;
啞光性:為確保駕駛安全,選用啞光材料或啞光皮紋;
耐刮傷性:要求材料具有一定的表面硬度和較低的摩擦系數(shù),以防止刮傷起毛。