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塑料在汽车中的创新使用Gary S. Vasilash2006-3-11原文请见：/articles/120501.html汽车行业及其供应商正在提出一些灵巧的方法来完成从节省汽油到用塑料提供保护行人安全的每一件事。这里提供了SPE协会汽车分部塑料产品年度大奖各个类别的获奖者。 对于塑料产品创新使用的扩张并不一直是明显的。但塑料工程师协会汽车分部的成员则对此非常关注，他们掌握着全世界汽车实际使用的最佳产品的年度角逐。今年，该小组评定车身内饰件、车身外饰件、材料、保险装置、环境、底盘/五金、动力总成、工艺/装配/使能技术和性能及专用化等各类别的入围者。收集的公司（OEM与零件、材料、设备供应商）基本上是全球知名的公司，而他们的工作当然代表了最新的技术。 这里着眼于各类别获奖的那些进展。选任的评委被要求从价值、价格、性能、影响、创新（这些只是列出的部分关键因素）等方面进行考虑。 车身内饰件 获奖者 为2004 Pontiac Grand Prix轿车研发的HVAC 薄膜气门。 参与的公司 系统供应商：Delphi 集团， 材料处理商：Macauto实业公司，材料供应商： Saint-Gobain PPL公司，设备供应商：Macauto实业公司。 材料 聚四氟乙烯PTFE/玻璃纤维/硅树脂。 讨论 在典型的HVAC系统中，有一连串的注射模气门被用于计量正被喷入燃烧室的热空气或冷空气的数量。这易于导致一个相当大的塑料组件。由于车辆的行李箱空间正变得日益重要，这个研发是值得注意的。他们已经完成的是创建了一个由上述材料制成的薄膜。有些区域拿掉了这些薄膜，空气就能从中流过。薄膜被两个弹簧加压的卷轴装置所夹持：实际上可想象成一个卷轴百叶窗，但是在这个情况中有两个卷轴，所以薄膜处于张紧状态。由于空气流量是驾驶员调节的，薄膜在卷轴上移动，所以喷嘴可按需进行定位。与传统的部件相比，这个系统的好处之一是它允许13个不同的设定值。因为材料处于张紧状态，塑料踏板通常在使用时不会产生发出卡嗒声的问题。假定尺寸更小，估计重量的减轻可多达30%。如果与原先的系统作同类物品的严格比较，那么成本是相同的。如果考虑设定值的增加（和其它好处），成本节约可多达15%。 车身外饰件 获奖者 本田2006 款Ridgeline皮卡的复合嵌入式行李箱。 参与的公司 系统供应商和材料处理商：Meridian汽车系统公司。材料供应商：Ashland 化学公司; Saint-Gobain Vetrotex公司；Rohm & Haas公司；Meridian 汽车系统公司。 设备供应商：Century刀具及量具公司和刀具系统公司。 材料 SMC。 讨论 包括本田在内的每一家都知道这个世界真的是不需要另一款皮卡了。所以本田的设计师和工程师着手想出为Ridgeline皮卡创建特殊性的方法和手段，其中之一是可封闭的嵌入式行李箱。这种行李箱坐落于两个箱形框架导轨之间，存储体积为8.5立方英尺。底盘本身由高强度SMC (带钢制横梁)制成。所以行李箱也一样。行李箱是一种压模面板、五金（铰链、紧固件等）和钢制加强筋的组件。该组件被牢牢地粘结在一起。显然，钢件是考虑过的，但它是根据需要超过100个零件而确定的。这个只有10个零件。根据SMC与钢件相比能明显节省重量，降幅从20%到40%。设备成本约为钢件的一半。行李箱不仅能放一个72夸脱的冷却器，而且它本身实际上就能填满冰块并用作一个冷却器，因为它有一个排水塞。 材料 获奖者 2006款Buick Lucerne轿车上用于侧气囊盖板的模内嵌色TPO反应器。 参与的公司 系统供应商：Autoliv公司。材料处理商：Key Plastics公司。材料供应商：Basell Polyolefins公司。设备供应商：Key Plastics公司。 材料 一种热塑烯烃 (TPO)，Hostacom CA199P。 讨论 这里要讲的有趣的研发涉及到用于气囊盖板的材料是一种熔合物而不是混合物这一事实。因此，它们能够生成一种橡胶含量高的TPO，对于气囊弹出的情况来说当然是有价值的。此外，因为这是一种模内嵌色的材料，消除了喷漆的需求，不仅对降低成本有好处，而且还环保。关注之一是汽车内饰件应用时材料在低温下的冲击阻力；这种材料被证明能应付-35（也能对付+85的高温）的需求。与其它材料相比，估计重量节省可达20%或更多。直接成本节约为45%到65%。 安全装置 获奖者 用于2005款铃木Swift的行人保护能量吸收器。 参与的公司 系统供应商、材料处理商和设备供应商：Takagi Seiko公司。材料供应商GE Advanced Materials公司。 材料 Xenoy 1102 PC/PBT (聚碳酸酯/聚丁烯 对苯二甲酸酯)。 讨论 论题是研发一种满足欧盟1阶段行人小腿保护要求的必要方法。这是一种必须安装在前饰板后面的45 mm封装空间之内。他们设计了一个响应冲击而变形的注塑挤压箱。原来的方法是使用一个可膨胀的聚丙烯泡沫和钢结构；这个方法通常至少需要两倍的空间（100 mm或更多）。再者，挤压箱设计提供多达0.7 kg的重量节省。 环境 获奖者 用Abaca纤维增强材料制成的2005款Mercedes A级轿车备用轮胎。 参与的公司 系统供应商和材料处理商：Rieter汽车公司。材料供应商：Manila Cordage公司(提供纤维材料)。 材料 Abaca 纤维和聚丙烯。 讨论 本质上，这是一种用正在发展的纤维材料进行替代的应用：Abaca优于玻璃。从根本上，用压模工艺生产的零件正像玻璃纤维用于加固的场合。纤维提供重量优势（轻7%），还有成本的节约（3%到5%）。除此之外，用于制造纤维（它从工厂开始，然后是去除绳缆，材料干燥，接着生产粗纱）的能量需求比玻璃少60%。 底盘/五金 获奖者 2006款克莱斯勒PT Cruiser 的全塑窗门调节器。 参与的公司 系统供应商：DURA汽车公司。材料处理商和设备供应商：Titan塑料公司。材料供应商： Michael Day Enterprises公司。 材料 Gearcomp 6001 PA 6/6. 讨论 传统上，电动门窗升降系统主要是基于一个钢制组件，它由卷条形的导轨、压制的滑动副和编织的电线等部件组成。一个典型的系统总共有21个零件。但是这个叫做Racklift的系统主要是以30%玻璃纤维尼龙6/6注塑零件（例如，支架、外壳、传动装置）为基础的，它由13个零件组成。虽然钢制组件需要5个附件，但这个系统需要2个。系统的重量轻46%。一个有趣的性能方面是尼龙齿轮不需要用于润滑的油脂，所以总装厂的加工能更整洁。 动力总成 获奖者 2003款丰田皇冠轿车的水箱隔板。 参与的公司 系统供应商：Aisan Industry公司。材料处理商和设备供应商：Uchiyama 制造公司。材料供应商：DuPont K.K公司。 材料 Zytel HTN 51G35HSL PPA。 讨论 一个重量仅220克的注塑件提高发动机燃油经济性能与车辆减重25 kg相等吗？对于为丰田皇冠研发的并用于06款Lexus GS 300的发动机来说，显然就是事实。V6发动机具有铝合金的缸体和缸盖。水箱对于发动机的作用在于在缸孔内维持更好的温度分布。他们已经决定做的就是通过把隔板插入铸件外壳（发动机有一个敞开的甲板，所以插入是容易的）他们能配合传热，改善冷却；那是提高燃油经济性的因素 (此外有助于延长发动机寿命)。该零件长326-mm、宽120-mm、高85-mm，而其最小壁厚为1.5 mm。 每个隔板的成本约$3.50；每个发动机需要两个。给定汽油的成本(对于该发动机，推荐优质的无铅汽油)，很快就能偿还。 工艺/装配/使能技术 获奖者 2005款大众Polo轿车的金属、塑料混合粘结的前托架。 参与的公司 系统供应商、材料处理商和设备供应商：Simoldes公司。材料供应商：Dow汽车公司。 材料 Inspire DLGF 9310.00ZB 和 Betamate LESA粘合剂。 讨论 不是所有的获奖零件都是只有塑料的。这个零件把一个电镀的钢制零件贴在一个注塑模玻璃长纤维聚丙烯复合材料上。使其发生的关键因素是研发两个零件之间的丙烯酸粘合剂Betamate LESA。它被设计成直接与PP粘合而无需任何前处理，简化了工艺。这种粘合剂被证明是功能很强的，失效模式是塑料材料的基体失效，而不是粘合面。它在室温下凝固。该零件的设计比备选的托架设计轻25%，而且系统成本节约超过10%。 性能及专用化 获奖者 2005款福特Escape的货物管理系统。 参与的公司 系统供应商：Lear集团。材料处理商：北美SCA Packaging公司。材料供应商：JSP国际公司。设备供应商：Lear集团和北美SCA Packaging公司。 材料 Arpro 可膨胀聚丙烯(EPP). 讨论 当福特Escape的备胎放置在车辆之下时，为这腾出的空间开启一个安放容器的机会。于是引发了这个系统的研发，使用一个浇铸的EPP环沿着开口在承载面上形成一个支撑结构，其上加了一个模内嵌色的吹塑模盖板组件。然后是一个深拉热成型覆盖的桶状组件。备选的方法将是用层状纤维板制作该系统。那估计需要两台设备、七种工艺和大约五个工人。而吹塑模的方法只需一台设备、四个工艺和两个工人。此外，它比备选方法轻六磅。 冲击传统塑料产业呈现六大发展趋势2006年3月8日近年来,石油资源的日益紧缺,导致塑料原料价格飞涨。尤其是随着可持续发展战略的深入人心,解决塑料材料与环保的协调发展问题愈加凸显。为了降低塑料制品的成本,提高和改善塑料材料某些方面的性能,增加功能性,开发对环境友好的塑料材料,作为一门新的化工学科,塑料改性技术的研究与应运越来越被人们关注和重视。 在全降解塑料产业化条件尚不成熟的今天,继续加快环境友好改性塑料研究,以减轻原料成本上升以及环保给塑料工业带来的双重压力,发展改性塑料产业,成为我国塑料工业的不二选择。塑料改性,从一般意义上讲,就是向被改性的塑料材料(合成树脂)中添加合适的改性剂,采用一定的加工成型工艺,从而制得具有新颖结构特征,能够满足适用性能要求的新型塑料材料和制品的方法。正因为此,改性塑料成为涉及面广、科技含量高、能创造巨大经济效益的一个塑料产业领域。目前,世界各国科学界和产业界都已意识到塑料材料与环境协调发展的重要性,正致力于开发好的性价比的塑料材料,提高其使用寿命,最大限度地减少塑料的使用量,并充分利用塑料的可塑性,回收并综合利用废弃的塑料材料,减少塑料材料对环境的压力。经过几年的发展,我国塑料改性技术取得显著进步,而以填充、共混和增强改性为特点的塑料改性技术,更是几乎深入到所有塑料制品的原材料与成型加工过程,冲击着传统塑料产业,极大地促进了机械制造行业、助剂行业和非金属矿行业的发展。数据表明,我国改性塑料产业发展前景变的十分广阔。ABS是最重要的“准工程塑料”,中国已成为全球ABS用量最大的国家。除此之外,改性PP成为最为活跃的产品,不断推出的PP增强和高抗冲新牌号,为其在一些领域替代工程塑料提供了可能。玻纤和矿物增强PP已用于汽车零配件,并对PC共混物市场构成较大冲击。改性PP也正在进入传统的PA领域,如泵体和风扇叶。目前全球90%的玻纤增强PP用于轿车上。改性技术的发展还使不少牌号的PVC可用来替代工程塑料。最有意义的发展包括采用共混物和合金改进热变形温度和冲击强度。SPS是由金属催化得到的间规聚苯乙烯,是一种结晶形聚合物,具有优良的耐热性、耐化学品性、良好的机械性能以及卓越的耐湿性、电性能和加工性能。在改性设备、改性技术不断发展成熟的今天,我国改性塑料工业体系逐步完善。国内改性塑料研究专家-华南理工大学博士生导师章永教授此前在研究报告中指出,我国改性塑料产业发展呈六大显著特点。一是通用塑料工程化。尽管工程塑料新品不断增加,在不断开拓应用领域,并由于生产装置的扩大,成本逐渐降低,但是,在改性设备的发展、改性技术的进步,使得通用热塑性树脂通过改性不断具有工程化特点,并已经抢占了部分传统工程塑料的应用市场。二是工程塑料高性能化。随着国内汽车、电气、电子、通讯和机械工业的蓬勃发展,改性工程塑料的需求将大幅上升,各种高强度耐热型工程塑料将得到广泛应用。三是特种工程塑料低成本化。像聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PIM)、聚醚醚酮(PEEK)、聚砜(PSF)等高性能工程塑料,由于具有电性能好、耐高温和尺寸稳定等特性,有的还具有很好的阻燃性、耐放射性、耐化学性和机械性能,因此在电子电器、汽车、仪表、家电、航空、涂料行业、石油化工以及火箭、宇航等尖端科技领域具有越来越重要的应用。四是纳米复合技术将给改性塑料带来新机,聚合物纳米复合材料的制造与应用将成为未来的一个重要课题。五是塑料改性的环保意识越加凸显。六是开发新型高效助剂成为改性塑料的重要发展方向。汽车零部件将以环氧复合材料为主流2006-3-2当前，伴随着我国汽车工业的迅猛发展，方兴未艾的汽车零部件产业显示出诱人的商机，而作为新材料前沿科技的复合材料，特别是性能优异的环氧树脂基复合材料必将成为这个新兴产业的主导。近日在山东武城举行的中国汽车零部件产业集群专家论坛上，与会业内人士再次确认了这一发展趋势。 专家致认为，“全塑汽车”时代即将来临。中国机械工业企业管理协会理事长孙伯淮说，当前汽车工业的全球化时代已经来临，汽车厂家难以在一国范围内完成汽车产业的全部采购，必然从过去依赖自身生产能力，转向在全球范围内配置资源。在汽车零部件全球采购的背景下，我国汽车零部件产业发展的春天来了。而目前受资源和环境因素的瓶颈制约，轻量、节能的零部件一直是国际汽车工业的研究方向。其中，开发具有较高强度的轻质高性能新材料及设计新的轻量化结构，必然成为汽车零部件材料的最佳选择。据中国环氧树脂行业协会专家介绍，环氧玻璃钢复合材料因明显具有轻质高强、设计自由度大、不锈蚀、成型工艺性好等优点，成为汽车工业以塑代钢的理想加工材料。目前，我国越来越多的车型采用了环氧树脂基玻璃钢/复合材料部件，而且作为以塑代钢的理想材料已被汽车工业部门逐步认识，尽管手糊成型工艺依然在生产某些汽车零部件领域尚占主导地位，但SMC、RTM、GMT等先进材料和工艺的应用推广十分迅速。 上世纪80年代后期到90年代末，“全塑汽车”的概念曾经在国内汽车界轰动一时。北京、山东、浙江、重庆等地的汽车生产厂家，均生产过全环氧玻璃钢车身。但基本上是手工糊制，档次有待提高。东风客车公司采用手糊成型工艺生产的一款高速客车的全玻璃钢车身，每辆消耗环氧基等玻璃钢250公斤；北京汽车玻璃钢有限公司采用手糊成型工艺生产驾驶室，全车身重量仅600多公斤。环氧玻璃钢/复合材料已在轿车、客车、卡车中得到广泛应用，如在轿车保险杠、车顶、车门、前脸大框、发动机罩盖等外饰件，以及车灯反射罩、电瓶托盘等部件中得到广泛应用。济南重汽华沃生产的沃尔沃重卡的前端面板、左右角板、左右扰流板均采用SMC或RTM生产。黄河重卡改进车型的面罩、导风罩和前围下护面均采用SMC或手糊FRP材料制作。这主要缘于复合材料节省重量、节省燃油、制品集成度高、设计自由度高、投资费用少等优点。 目前，全国各地已兴起一批汽车零部件生产基地，仅在山东就有青岛、德州等几个聚集带。“全国第一个玻璃钢县”山东武城县由于产业起步早，目前玻璃钢生产企业已达1300多家，从业人员达9万人，年产量35万吨，约占全国总产量的30%，基料以环氧树脂为主，2004年实现销售收入98亿元。其中新明公司研制开发的环氧玻璃钢汽车外饰件产品，取得中国重汽集团和沃尔沃重汽集团生产的“斯太尔王”和“HOWO”汽车独家供货权。复合材料零部件将成为一个趋势。中国汽车工业的迅速发展，给环氧玻璃钢/复合材料带来了市场应用的潜在商机。北京汽车玻璃钢有限公司总经理吴凯说：“当今汽车发展的一个显著特点是产品多样化、更新快。新的电子技术、计算机控制技术、新工艺技术等不断进入汽车行业，同时人们个性化需求日益强烈，致使汽车的更新速度越来越快。实现汽车轻量化，降低燃油消耗，增加载重量，提高运输效率，对于汽车工业的发展至关重要。”中国环氧树脂行业协会专家说，近年来作为新材料前沿的环氧复合材料逐步替代汽车零部件中的金属产品，并取得更加经济和安全的效果。近日在山东武城举行的中国汽车零部件产业集群专家论坛上，来自德国BYK公司的专家曼弗瑞德对此深信不疑。他举例说，福特汽车目前通过将汽车发动机盖改成模塑件，可有效整合原来11个金属部件，而这一款福特车的年产量是20万辆。生产实践和科学研究表明，环氧玻璃钢/复合材料是较为科学、理想的新型汽车零部件材料。在未来开发节能、环保的新车、快速改型换代、小批量投产方面，它将发挥重要作用。据统计，上世纪90年代欧洲、美国每辆汽车上应用的环玻璃钢/复合材料达到60公斤到80公斤，其基料基本是环氧树脂，而目前我国国内每辆汽车上应用的玻璃钢/复合材料平均还不到10公斤。塑料在现代汽车上的新应用塑料是一种高分子材料，近年来在汽车上的应用越来越多，巳由内外装饰件向车身复盖件和结构件方面发展。例如前照面、保险杠、发动机罩、行李箱盖、顶盖、翼子板、车门内护板和某些车身骨架构件等。甚至有些大汽车公司正在用复合材料做承载力最大的底盘车架，例如福特汽车公司将在2001年将复合材料底盘应用在一辆叫“探索者”的小皮卡样车上。在过去30年间，汽车的塑料用量已从60年代初的10公斤左右上升到九十年代中的二百公斤，其增长速度之快，主要是由于塑料的特性与人们对汽车的期望要求很搭配，因此“一拍而合”。塑料在汽车上的应用有以下6大优点：一、轻量化是汽车业追求的目标，塑料在此方面可以大显其威。一般塑料的比重在0.91.5之间，纤维增强复合材料比重也不会超过2.0，而金属材料的比重A3钢为7.6、黄铜为8.4、铝为2.7。因此应用塑料是减轻车体重量的有效途径。二、塑料成型容易，可使形状复杂的部件加工简单化。例如仪表台用钢板加工，往往需要先加工成型各个零件，再分别用联接件装配或焊接而成，工序较多。而用塑料可以一次加工成型，加工时间短，精度有保证。三、塑料制品的弹性变形特性能吸收大量的碰撞能量，对强烈撞击有较大的缓冲作用，对车辆和乘员起到保护作用。因此，现代汽车上都采用塑化仪表板和方向盘，以增强缓冲作用。前后保险杠、车身装饰条都采用塑料材料，以减轻外物体对车身的冲击力。另外，塑料还具有吸收和衰减振动和噪声的能力，可以提高乘坐的舒适性。四、通过不同组份搭配的复合材料有含硬质金属的颗粒复合材料，有以夹层板材和树脂胶合纤维为主的层板复合材料和以玻璃纤维、碳纤维为主的纤维复合材料，这些复合材料具有很高的机械强度，可以代替钢板制作车身复盖件或结构件，减轻汽车的重量。五、塑料耐腐蚀性强，局部受损不会腐蚀，而钢材制件一旦漆面受损或者先期防腐做得不好就容易生锈腐蚀。塑料对酸、碱、盐等抗腐蚀能力大于钢板，如果用塑料做车身复盖件，十分适宜在污染较大的区域中使用。六、根据塑料的组织成份，可以通过添加不同的填料、增塑剂和硬化剂来制出所需性能的塑料，改变材料的机械强度及加工成型性能，以适应车上不同部件的用途要求。例如保险杠要有相当的机械强度，而座垫和靠背就要采用柔软的聚胺脂泡沫塑料。更方便的是塑料颜色可以通过添加剂调色产生不同的颜色，可以省去喷漆。有些塑料件还可以电镀，例如ABS塑料具有很好的电镀性能，可用于制作装饰条、标牌、开关旋扭、车轮装饰罩等。由于上述的优点，以塑料为主的汽车应当会产生。但是，塑料也有自身的弱点，阻碍了其应用的发展。一是改造成本问题，如果从传统的大规模机械加工方式转为大规模的模塑加工方式，投资不菲，成本高昂。另一个更关键的问题就是环境保护：材料能不能够回收？金属零件到一定时候就要回炉，而塑料制品能否回收再生，或在再生过程中又会不会污染环境？这些问题有待解决，但不管怎样说，凭着人类的智慧，塑料汽车离人们并不遥远。汽车塑化专刊内饰件关注塑料技术在汽车工业的应用，全面关注七大汽车塑化件：外饰件、内饰件、电子组件、传动系统、燃油系统、底盘、发动机等如内部：仪表板、地毡、座椅、座椅/人造革、座椅泡沫、成型部件、气囊及护套、表板、踏板系统、遮阳板、镜、门身、面板（车身面板）、驾驶盘；外部：保险杠、外门把手、密封条、标志徽章、燃料箱阀、玻璃窗、缓冲装置、车轮护盖、边缘、镜；照明：侧灯、内部照明、制动信号灯、反光镜、外壳、尾灯、散射器、车头灯、透镜；发动机罩下：引擎护罩、散热器上水箱、水冷却箱、燃油箱、护套、软管、通风暖风系统、过滤器（空气、油）、避震器；轮胎及内管等。现代汽车工业向着以减轻车身自重为主的减少能耗方向发展。国际上已把汽车对工程塑料的用量，作为衡量一个国家汽车工业水平的重要标志之一，中国汽车用塑料的年增长率为10%-20%。汽车塑料用量占塑料总消费量的5%-8%，在美国和日本为12%，德国为15%。在2000年，中国汽车产量200多万辆，汽车塑料用量138万吨。2005年我国汽车消费各种聚烯烃制品总量将达到15万吨左右，到2010年需求将达到23万吨。业内人士确认发展趋势：复合材料将主导我国汽车零部件市场2005-09-26“当今汽车发展的一个显著特点是产品多样化，更新快。新的电子技术、计算机控制技术、新工艺技术等不断进入汽车行业，同时人们个性化需求日益强烈，致使汽车的更新速度越来越快。实现汽车轻量化，降低燃油消耗，增加载重量，提高运输效率，对于汽车工业的发展至关重要。”当前，伴随着我国汽车工业的迅猛发展，方兴未艾的汽车零部件产业显示出诱人的商机，而作为新材料前沿科技的复合材料必将成为这个新兴产业的主导。近日在山东武城举行的中国汽车零部件产业集群专家论坛上，与会业内人士再次确认了这一发展趋势。 -“全塑汽车”时代即将来临 中国机械工业企业管理协会理事长孙伯淮说，当前，汽车工业的全球化时代已经来临，汽车厂家难以在一国范围内完成汽车产业的全部采购，必然从过去依赖自身生产能力，转向在全球范围内配置资源。在汽车零部件全球采购的背景下，我国汽车零部件产业发展的春天来了。而目前受资源和环境因素的瓶颈制约，轻量、节能的零部件一直是国际汽车工业的研究方向。其中，开发具有较高强度的轻质高性能新材料及设计新的轻量化结构，必然成为汽车零部件材料的最佳选择。玻璃钢复合材料因明显具有轻质高强、设计自由度大、不锈蚀、成型工艺性好等优点，成为汽车工业以塑代钢的理想加工材料。 目前，我国越来越多的车型采用了玻璃钢/复合材料部件，而且作为以塑代钢的理想材料已被汽车工业部门逐步认识，尽管手糊成型工艺依然在生产某些汽车零部件领域尚占主导地位，但SMC、RTM、GMT等先进材料和工艺的应用推广十分迅速。 上世纪80年代后期到90年代末，“全塑汽车”的概念曾经在国内汽车界轰动一时。北京、山东、浙江、重庆等地的汽车生产厂家，均生产过全玻璃钢车身。但基本上是手工糊制，档次有待提高。东风客车公司采用手糊成型工艺生产的一款高速客车的全玻璃钢车身，每辆消耗玻璃钢250公斤；北京汽车玻璃钢有限公司采用手糊成型工艺生产驾驶室，全车身重量仅600多公斤。目前，玻璃钢/复合材料已在轿车、客车、卡车中得到广泛应用。如，玻璃钢/复合材料在轿车保险杠、车顶、车门、前脸大框、发动机罩盖等外饰件以及车灯反射罩、电瓶托盘等部件中得到广泛应用。济南重汽华沃生产的沃尔沃重卡的前端面板、左右角板、左右扰流板均采用SMC或RTM生产。黄河重卡改进车型的面罩、导风罩和前围下护面均采用SMC或手糊FRP材料制作。这主要缘于复合材料节省重量、节省燃油、制品集成度高、设计自由度高、投资费用少等优点。 目前，全国各地已兴起一批汽车零部件生产基地，仅在山东就有青岛、德州等几个聚集带。记者近日在曾被中国玻璃钢工业协会命名为“全国第一个玻璃钢县”的山东武城县看到，这里由于产业起步早，目前玻璃钢生产企业已达1300多家，从业人员达9万人，年产量35万吨，约占全国总产量的30%；2004年实现销售收入98亿元。其中，新明公司研制开发的玻璃钢汽车外饰件产品，取得中国重汽集团和沃尔沃重汽集团生产的“斯太尔王”和“HOWO”汽车独家供货权。 -复合材料零部件将成为一个趋势 中国汽车工业的迅速发展，给玻璃钢/复合材料带来了市场应用的潜在商机。北京汽车玻璃钢有限公司总经理吴凯说：“当今汽车发展的一个显著特点是产品多样化，更新快。新的电子技术、计算机控制技术、新工艺技术等不断进入汽车行业，同时人们个性化需求日益强烈，致使汽车的更新速度越来越快。实现汽车轻量化，降低燃油消耗，增加载重量，提高运输效率，对于汽车工业的发展至关重要。” 近年来，作为新材料前沿的复合材料逐步替代汽车零部件中的金属产品，并取得更加经济和安全的效果。近日在山东武城举行的中国汽车零部件产业集群专家论坛上，来自德国BYK公司的专家曼弗瑞德（MANFREDGROHER）对此深信不疑。他举例说，福特汽车目前通过将汽车发动机盖改成模塑件，可有效整合原来11个金属部件，而这一款福特车的年产量是20万辆。生产实践和科学研究表明，玻璃钢/复合材料是较为科学、理想的新型汽车零部件材料。在未来开发节能、环保的新车、快速改型换代、小批量投产方面，它将发挥重要作用。据统计，上世纪90年代欧洲、美国每辆汽车上应用的玻璃钢/复合材料达到60公斤到80公斤，而目前我国国内每辆汽车上应用的玻璃钢/复合材料平均还不到10公斤。 当前，国家产业政策的不断调整，新车型不断涌现，跨国公司汽车品牌的不断本土化，零部件全球采购促进了我国汽车零部件产业的发展。而且，从汽车零部件发展趋势来看，零部件正向着模块化设计方向发展。零部件模块化可以大大减少零部件组装量，有利于增强汽车轮廓的流线性。而玻璃钢复合材料无疑为汽车轻量化和模块化提供了前提条件，并逐步向结构复杂且大型部件方向拓展，促使汽车零部件开发和生产成本的进一步降低。随着汽车轻量化的强烈要求，以及总体生产成本下降的需要，将促进新型玻璃钢工艺技术的发展与完善。诸如真空辅助成型等新型工艺技术将在汽车零部件开发中扮演重要角色。先进的产业化汽车玻璃钢复合材料成型关键技术及其产业化应用，将是以后研究的重要方向。 -复合材料产业要走品牌之路 业内人士认为，随着汽车市场的国际化和竞争的加剧，汽车整车质量要求越来越高，成本要求越来越低。要处理好这对矛盾，只有通过玻璃钢/复合材料企业不断进行材料和工艺的改进与创新来实现。然而，目前我国整个工业体系构成尚不符合经济规律。如我国汽车工业中整车生产企业就多达百余家，绝大多数均未形成一定经济规模。这样所需的玻璃钢件就无法采用SMC模压法生产，只能以手糊法或RTM生产。而且，随着国内汽车市场价格与国际市场价格并轨，必然导致零部件价格下降，这必将使得各个零部件生产商承担一定的投资风险。零部件产业的发展与汽车产业发展现状息息相关。当前，面对竞争激烈的汽车市场，国内汽车生产厂家均十分注重产品质量的提升。中国重型汽车集团有限公司今年以来在全国汽车市场下滑严重的形势下，依然保持一定增长，公司董事长马纯济说：“今年重汽集团将继续抓好降低成本工作，除比价采购外，将开始研究发展配套企业的战略保障能力。也就是更加注重配套企业在产品质量上的持续发展能力。”这就预示着不具备一定生产规模和品牌优势的企业将逐步滑离采购商的视野。中国机械工业企业管理协会理事长孙伯淮也认为，目前我国汽车零部件行业缺乏有影响力的品牌。 据业内观察，山东的武城县目前正在朝产业聚集的方向发展，武城县的一些汽车零部件生产龙头企业正在做这样的努力。目前，山东武城县已成为全国最大玻璃钢产业研发、生产基地。经过多年发展，这个县的玻璃钢产业呈现出产品多样化和生产专一性特点，形成了缠绕、拉挤、模压、喷涂、注射等六大工艺，产品涉及建筑、空调、电力、航空、交通运输等多个领域，达40多个系列800多个品种。武城县牢牢把握玻璃钢产来发展方向，较早地进入了机动车配件领域，具备了成熟的生产开发能力。除新明公司外，中远公司与北京欧曼汽车制造有限公司合作，开发出模压汽车覆盖件等产品，成为北汽福田、陕西重汽汽车保险杠、脚步踏板的专业生产厂家；中南集团研制开发的发动机汽缸罩盖被一汽集团应用到红旗轿车上；白天鹅公司生产的配件被郑州客车厂列为定点配套产品。 北京汽车玻璃钢有限公司总经理吴凯认为，今后汽车整车质量要求越来越高，绝大多数整车生产企业将被兼并或淘汰。随着国内汽车市场供需失衡的加剧，国内汽车及零部件行业也将面临严酷的价格竞争。这种形势就逼迫我国玻璃钢/复合材料生产企业不断进行材料、工艺和技术的改进和创新，向规模化和品牌化建设方向不断努力。尼龙在汽车配件中的应用2005年10月17日Gordon Graff简介引擎盖进气阀箱摇杆盖加热冷却系统其它零部件简介尼龙6和尼龙66如今正在汽车配件生产中扮演越来越重要的角色，从而与原有材料金属和热固性塑料形成竞争。尼龙之所以能够在汽车配件领域大行其道主要是与尼龙自身的优良性能有关：耐高温、耐油、耐化学腐蚀，高拉伸强度和模量，相对较小的密度和低生产成本，良好的表面特性，部件之间的配合可能性。尼龙常用于以下汽车配件：引擎盖、摇杆盖、冷却加热装置和油箱。应用在这些方面的尼龙树脂多用2040用量的玻璃或其它矿物纤维增强以提高强度。也可以用特殊的化学方法处理尼龙树脂来弱化如水解氧化等方面的缺点，强化耐热性能方面的优点。 引擎盖引擎盖的外观因素是很重要的，而尼龙恰可以给制品提供一个良好的表面，因此尼龙非常适合于在此方面的应用。同时尼龙还可以得到带有颜色的铸模成型件，从而避免了费用昂贵的油漆步骤。图 1: 尼龙引擎盖成型件具有迷人的表面外观(图片来源: DSM.)一些经过增强改性的非常适合引擎盖制造尼龙品种已经得到了应用。例如，帝斯曼公司的用玻璃纤维和矿物纤维混合增强的尼龙6品种Akulon Ultraflow是一种具有高流动性的材料，据报道，和其它聚酰胺树脂相比，这种材料可以用来设计制造更薄的零部件。预计这种树脂的产量将会迅速增加40从而与其它尼龙产品展开竞争。这些尼龙品种据报道还有如高强度、好外观、低注射成型压力和更少的边角料等优点。进气阀箱许多汽车制造商都已经用尼龙进气箱阀替代了原来的铝进气箱阀。据行业分析，用尼龙替代铝可以将生产成本降低30，并减轻50的重量。通过部件集成还可以进一步降低成本。图 2: 尼桑V8采用的玻纤增强尼龙进气阀箱模型比铝进气阀箱减轻40的重量(图片来源: DuPont.)一般进气箱阀用的尼龙是3035玻璃纤维增强的尼龙6和尼龙66。一些进气箱阀采用的去芯加工技术，而别的一些产品是将两块注射成型壳用振动焊接方法联结起来得到的。适于进气箱阀的尼龙品种可以承受150oC的高温，耐油并且具有非常好的刚度和低噪音性能。摇杆盖用来保护密封引擎阀门的摇杆盖传统上都是用铝或者是热固性塑料如模压乙烯酯类等来制造的。但是玻璃或矿物增强的尼龙树脂正逐渐成为这一应用领域的理想选择，导致这一趋势的主要原因还是在于尼龙可以减轻产品的重量并有良好的适应性。图 3: 图中为尼龙6制造的摇杆盖，据报道比尼龙66部件具有更高的强度和刚度(图片来源: DSM.)用来生产摇杆盖的尼龙66品种（以玻璃纤维或者是玻璃矿物纤维增强），具有高硬度、耐油和化学腐蚀、良好的尺寸稳定性和低热变形。增强尼龙6也可用于摇杆面板的制造。据生产商之一帝斯曼公司声称，尼龙6品种可以比尼龙66提供更高的强度和刚度，而且也因其在给定温度下的良好流动稳定性而更容易充模成型。加热冷却系统玻璃矿物增强尼龙可用于生产扇叶、风扇罩、散热器水箱、热交换器、水蒸发器、热水控制阀门和恒温器壳体。尼龙可用于此领域的优点在于其热稳定性、高硬度、低热变形和耐磨耗能力。尼龙成型件的低重量和部件集成能力使其所制成的散热器风扇比金属制品重量减轻了很多。图 4:RenaultMascott轻型卡车的冷却系统的三个组成部分通过尼龙66模塑集成为一个部件 (图片来源: BASF.)加热和冷却系统中用到的尼龙经常要接触乙二醇冷却液。尼龙对乙二醇的相对惰性使尼龙在这方面的应用极具优势。有一种专门设计的30玻璃纤维增强尼龙66品种（Vydyne R530H），可以在相对较高的温度下防冻剂环境中仍能保持其物理强度。因此，这种尼龙的生产商Solutia公司用它来制造散热器末端水箱和加热器核心部件。性能测试标准 测试温度单位干燥模具（0.2水气含量）物理比重ISO 1183 23C-1.37铸件收缩48 小时ISO 1183 23C%0.3948 小时，预收缩ISO 29480C%0.0130 分钟ISO 294120C%0.0124小时吸水率ADTM D-57023C%0.9Mechanical正交拉伸模量ISO 52723CMPa 9,400泊松比ISO 52723C-0.4屈服拉伸强度ISO 52723CMPa 195100CMPa103150CMPa83断裂拉伸强度ISO 52723C%3.3100C%7150C%10线弯曲模量ISO 17823CMPa9,100弯曲强度ISO 17823CMPa2704.0 mm 缺口冲击强度ISO 18023CKJ/m211-40CKJ/m29Thermal负载偏转温度 1.8 MPa下退火ISO 75C445 0.45 MPa下退火C455熔点ISO 3146C460表 1: 30玻纤增强尼龙66（Vydyne R530H）的典型物理性能(数据来源: Solutia.)其它零部件尼龙还可以用来制造油槽油类和传送液的外壳。插入油槽中的抽油管也可以用尼龙制造。尼龙还可以用来制造驱动转向液的外壳，这主要由于尼龙良好的针对此类液体耐化学腐蚀能力，特别是高温下依然能够这种耐腐蚀能力的特性。图 5: 33玻纤增强尼龙66制造的电子加力控制器改善了引擎性能和燃料使用经济性 (图片来源: DuPont.)玻璃纤维增强尼龙66还可以用作电子节流控制器外壳一种根据踏板位置来提供加速/减速信号的部件。尼龙还可以用来制造引擎变速带一种控制为气缸输送燃料空气混合物阀门的开合次数的部件。结论尼龙的韧性、化学惰性、耐热性和低重量特定是其在汽车配件领域能够替代金属和其它塑料。通过变化增强等级和聚合物化学性质，树脂生产者可以为指定用途设计配方。与尼龙相比，热固性聚合物在某些汽车配件领域依然具有相当的竞争力，尤其是在北美。但是尼龙比热固性材料易于回收，这个特定可能会随着对塑料工业持续增长带来的环境问题而给尼龙带来一个优势。参考文献：Websites:BASF, Degussa, DSM, DuPont, Honeywell, Lanxess, PolyOne, Rhodia, Solutia, Solvay.Publications: Robert D. Leaversuch, Strength and Beauty: New Nylons Bring Both to Under-Hood Parts, Plastics Technology, Jan., 2003.汽车用塑料未来的发展 2005-06-17 10:01:00 随着汽车向轻量化方向的发展，特别汽车内饰件对材料提出了更高的要求，塑料在汽车上的用量日益增加。利用塑料的质轻、防锈、吸振、设计自由度大的特点，现代汽车用塑料结构件取得了长足的发展，并且是今后的重点发展方向之一。 中国重汽集团公司李光耀任广英刘少文田雅萍塑料的特性塑料是以合成树脂（聚合树脂或缩聚树脂）为主要成份，并根据不同需要而添加不同添加剂所组成的混合物，具有独特的性能： 密度小：每100kg的塑料可替代其它材料200300kg，可减少汽车自重，增加有效载荷。 物理性能良好：柔韧性较好，耐磨，避震，单位质量的塑料的抗冲击性不亚于金属，有些工程塑料、碳纤维增强的塑料甚至还远远高于金属。 耐化学腐蚀性：塑料对酸、碱、盐等化学物质的腐蚀均有很强的抵抗能力，其中聚四氟乙烯是化学性能最稳定的材料，硬聚氯乙烯是最常用的耐腐蚀材料，它可耐浓度达90%的浓硫酸以及各种浓度的盐酸和碱液。 设计自由度大：可制成透明、半透明或不透明的制品，外观多种多样，表面可制作具有特色的花纹。 着色性好：可按需要制成各种各样的颜色。 加工性能好：复杂的制品可一次成型，且能大批量生产，生产效率高，成本较低，经济效益显著，如果以单位体积计算，生产塑料制件的费用仅为有色金属的1/10。 环保、节约能源：可回收利用，且大量采用塑料的汽车每100km节油量在0.5L以上。但相对来说，塑料也存在一些缺点，如收缩率大，吸水性强，尺寸稳定性差，难以制得高精度制品，易燃，燃烧时产生大量黑烟和有毒气体，长期使用易老化、易变形等，但通过改性可减少其缺陷。汽车用塑料未来的发展塑料制品不仅能够减少零件数量，在降低噪声方面也起到了很好的作用。生产厂家应利用塑料制品的成型特点，尽量是多个零件一体化，减少数目，设法达到复杂零件一次成型的目的。汽车上塑料的使用量持续呈增长趋势，这种趋势在今后还将继续。今后的车用材料有从金属向塑料过渡的趋势。1、以PP、ABS为主导的市场据英国应用信息（AMI）报告，轿车零部件消耗的热塑性塑料正以年均超过6%的速度递增，而由于PP价格低廉且性能优越，汽车内外饰件的发展将以PP为主，现在市场上使用的PP零件占42%的市场份额，且可望以每年8%的速度增长，特别是在汽车内饰方面。2、应用范围正在扩大塑料在汽车中的应用范围正在由内饰件向外饰件、车身和结构件扩展，今后的重点发展方向是开发结构件和外装件。3、开发复合型材料复合型材料在汽车零部件上的应用也越来越显示出强大的生命力。汽车上使用复合材料的零件主要是仪表板、门护板、顶盖内护板、地毯、座椅及包裹架护板，它们基本上是由表皮(塑料、织物、地毯)，隔音减振部分(泡沫或纤维)和骨架部分组成，这种形式的零件除满足一定的使用功能外，又使人感到舒适美观，而且由于这些材料生产工艺简单，成本低廉、适用性强而发展得比较迅速，它将是今后汽车内饰材料的主要发展方向。4、工程塑料的需求量将逐年增大工程塑料，尤其是高性能工程塑料，因其具有良好的机械性能、综合力学性能，还具有耐热、耐酸、寿命长、可靠性好等特点而越来越广泛地用于汽车工业，其前景非常好，例如发动机上的一些零部件像调速阀、机动盘、气流盘、水泵、输油管、皮带轮罩、冷却风扇、油门踏板等已开始使用PA、PPS、PBT等注塑或吹塑成型。5、玻璃纤维增强塑料的应用也有进一步扩大的趋势玻璃纤维增强塑料俗称“玻璃钢”，具有质轻、强度高、耐腐蚀、绝缘、耐瞬时高温、传热慢、隔音、防水、易着色、能透过电磁波、成型方便、具有可设计性等优点，被广泛用于生产保险杠、车顶盖、导流罩、电瓶托架、挡泥板、前脸部件、裙边部件及车身壳体等。6、 塑料件的安全性在现今交通事故不断、乘客安全受到威胁的情况下，部分内饰零件的安全性检验己纳入议事日程。比如，仪表板上表面的头部冲击试验、其下边缘的膝盖撞击试验、座椅靠背的身体冲击试验等，均要求被检验的内饰塑料不能碎裂，更不能碎片四溅或出现棱角而伤人。因此，汽车内饰零件不仅应舒适美观，更应能保护乘客安全。7、材料通用性为了有效合理地利用能源及原材料、降低汽车成本，不同类型轿车内饰件使用的材料可以归结到统一使用的几种材料上，这样事必会扩大这几种原料的生产规模，无论是在材料质量方面还是在成本方面都是最经济的。8、废旧塑料的再生利用随着人们环境保护意识的增强以及所面临的全球性能源和原材料危机，如何处理与利用好这些废旧塑料将是摆在世人面前的一大难题。无论是从充分利用地球资源角度，还是从环境保护的立场来看，都必须积极开展汽车废旧塑料的回收利用技术的研究。材料回收利用技术工作还应当配合环保法规的制定和废旧材料回收体系的建立，因此也是一项系统工程。塑料废弃物的处理和回收利用必须坚持“4R”原则，即：减少来源（reduction at the source）、 再使用（reuses）、循环（recycling）、回收（recovery）。随着汽车向轻量化、环保化方向的发展，纳米技术在生产中逐步应用，塑料和复合材料研究也进一步深入，可以预料，塑料将在汽车工业上的应用越来越广泛，开发并使用全塑汽车已不是梦想，一个塑化的汽车工业时代即将到来。塑料改变汽车国外塑料2005年第5期“社会要在未来的年代里改变汽车，因为汽车的激增已经使良好的秩序失去了和谐，汽车占去了太多的城市空间，向空气中排放了太多的有害气体，需要太多昂贵的基础设施，到头来，我们连废车都不能妥善处理，因此必须改变汽车。”戴姆勒克莱斯勒汽车公司董事长兼首席执行官伊顿先生的一段话，生动且富有哲理。 一个汽车改变世界的历史已经过去，社会正在开始改变汽车的历史，而塑料行业也已加入到这个历史的洪流之中。以实现轻量化、低成本、易回收等目标为己任，塑料将深深“扎根”于汽车工业之中。近日，记者采访了国内外塑料行业中跻身汽车工业中的“先行者”，让我们跟随他们在汽车中探寻塑料产品的过去与未来。 塑料是最重要的汽车轻质材