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2014/6/20 12:13:19
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汽車塑料背后的深思
導讀：
每輛汽車塑料的用量是衡量汽車生產技術水平的標志之一。日本、美國和德國等發達國家的每輛轎車平均使用塑料已超過100千克，平均占汽車總重量的8%。目前，中國每輛汽車平均塑料用量為70千克，平均占汽車總重量的6%。工程塑料在全部汽車用塑料中只占10%左右的比例。
輕量化材料盤點
尼龍是最重要的汽車工業用工程塑料。汽車零部件也是PA6工程塑料最大的消費市場，超過總消費量的三分之一。隨著人們對汽車性能要求的不斷提高和PA6工程塑料自身的發展，汽車用PA6正呈逐年上升的趨勢。汽車上可使用PA6（包括改性產品）制作的部件有空氣濾清器、外殼、風扇、車輪罩、導流板、車內裝飾、儲水器材蓋、線卡、各種車內電氣接插件等。PA6/ABS具有密度低，流動性好的特點，并有良好的噪聲阻尼性和良好的耐熱性、耐化學性和機械性能，可用于汽車內飾件；玻纖增強PA/ABS可替代ABS做汽車排風格柵，并有可能成為汽車排空氣和除霜器護柵及車門組件。
現在PA9T也已在日本汽車工業上應用，如動力換向裝置（齒輪結構）、滾動軸承架。PA9T耐燃油性強，適用於做汽車燃油系統部件。此外還可用于制造中間冷卻器罐、發動機支架和要求低摩擦系數的滑動部件。
汽車新技術發展為汽車塑料應用帶來了新的機遇與挑戰
汽車塑料應用技術的發展與汽車新技術的發展密切相關。當前，汽車技術正朝著更環保、更安全、更舒適以及個性化方向發展。伴隨著輕量化技術、行人保護安全吸能技術的廣泛應用，為工程塑料的應用帶來了良好機遇。
以白車身為例，采用纖維增強復合塑料材料制作的車身與鋼制車身相比，可實現降重35%的目標；如果采用碳纖增強復合材料，則可達到降重60%以上的效果。目前，國際上由塑料制成的車身已在小批量生產的汽車中或一些高檔車型上得到了廣泛應用。隨著低壓成型車身覆蓋件制造技術研發的進一步深入，塑料車身部件將在未來的輕量化和個性化車型中具有廣泛的應用前景。
汽車輕量化應關注哪些塑料特性？
一、生產工藝與成本
迄今為止，各大汽車制造商由于考慮到碳纖維復合材料的成本問題和加工制造的工藝問題一直沒有改良的實際行動，但是寶馬勇于邁出創新第一步，解決了目前面臨的工藝難題，為確保材料供應無虞，寶馬集團同西格里集團共同建立了碳纖維生產基地，其中生產出的無捻粗紗為寶馬i3、i8系列提供創新材料支撐。不僅材料環保，生產碳纖維材料的工藝流程也遵從環保宗旨，生產設備均在無二氧化碳排放的水力發電條件下運行。
寶馬最新建成的碳纖維工廠位于萊比錫，主要用于碳瓶坯生產，這種材料可用于大面積車身組件，能夠取代鋁板或者鋼板。
二、安全穩定系數
其中，安全系數分為物理性能和化學穩定性能。
1.物理性能良好：要求塑料材料作為汽車用料柔韌性較好，耐磨，避震，單位質量的塑料的抗沖擊性不遜于金屬，有些工程塑料、碳纖維增強的塑料等還遠遠高于金屬。
2.耐化學腐蝕性：塑料對酸、堿、鹽等化學物質的腐蝕均有抵抗能力，其中聚四氟乙烯是化學性能最穩定的材料；最常用的耐腐蝕材料，是硬聚氯乙烯，它可耐濃度達90%的濃硫酸，各種濃度的鹽酸和堿液。
三、環保與再利用
隨著人們環境保護意識的增強以及所面臨的全球性能源和原材料危機，如何處理與利用好這些廢舊塑料將是擺在世人面前的一大難題。無論是從充分利用地球資源角度，還是從環境保護的立場來看，都必須積極開展汽車廢舊塑料的回收利用技術工作的研究。材料回收利用技術工作還應當配合環保法規的制定和廢舊材料回收體系的建立，因此也是一項系統工程。
為了使汽車輕量化項目具有經濟效益，從碳纖維生產利用到回收再利用一個完整的循環鏈必須事先建立。因此，在寶馬i系概念車的發展過程中，將會融入回收再利用這一重要環節，寶馬公司的相關負責人表示：“這將是世界上獨一無二的!汽車的碳纖維復合材料部件、車身部件、以及替換零件產生的廢料都要有序回收，報損車輛經過二次加工后也能重新投入使用。”
四、耐高溫
多年來，塑料車身板的最大致命缺點（阿基里斯的腳踵）就是其無法承受汽車噴漆爐的高溫而發生變形。土星車解決這個問題的辦法是，在進行總成裝配前，將塑料車身板附著于立體模型架，然后進行低溫電子噴涂工藝，但問題是，這項所謂“在線”工藝需要額外的空間和設備，并要在汽車制造廠中進行空間設計，這對于某些汽車制造商來說，并不愿意去做。另一個解決辦法則是，在室內或供應商處進行離線噴涂，但是這個方法有點冒險，這是因為可能存在顏色吻合度的差異問題。
五、抗伸縮
塑料供應商另一個較少成功克服的難題是塑料車身板在極端溫度中的伸縮問題。塑料具有比鋼更高的線性熱膨脹系數（CLTE），因而需要更多的伸縮空間。這就需要更寬的車身板間隙，而大多數汽車制造商出于精密配合的質量考慮并不希望如此。
這個問題理論上可以通過將擋泥板和車身板堅固固定于車門一側并允許其向另一方向單向伸縮來得以改善。但是，其實并不理想，因為車門是必須能雙向伸縮的，所以匹配性并不佳。因此，塑料需要在其配方中改變混合配比和增加礦物填充劑來減少其線性熱膨脹系數，但是至今為止，仍然無法趕上鋼材，也沒有人相信能趕上。
