塑料造车,小车中的塑料应用不停充实

来源:http://www.cf-weituo.com 作者:彩世界网址 人气:145 发布时间:2019-09-05
摘要:从Bamboo电动概念车、帝人化成采用生物塑料及碳纤增强材料的Couch电动车、巴斯夫展台配备全塑轮毂的smartforvision、三菱的绿色动力电动概念车、沙伯基础创新塑料的运动感十足的Qarma

从Bamboo电动概念车、帝人化成采用生物塑料及碳纤增强材料的Couch电动车、巴斯夫展台配备全塑轮毂的smartforvision、三菱的绿色动力电动概念车、沙伯基础创新塑料的运动感十足的QarmaQ跨界多功能车、赢创展台的莲花跑车,以及中央广场展示的由学生设计的概念车,到北京国际汽车展上长城公司大幅使用聚碳酸酯材料的“哈弗E”概念车,我们都不难看到,聚碳酸酯、聚酰胺、弹性体以及增强复合材料等新材料在汽车的应用正呈现出百花齐放的蓬勃之势。 从车用聚碳酸酯说起 聚碳酸酯在汽车的应用最突出的就是对玻璃车窗的替代,拜耳、帝人、SABIC等全球知名聚碳酸酯供应商已在这一领域展开了激烈竞争。 在2012年北京国际汽车展上正式亮相的长城汽车“哈弗E”概念车,最大的特点是7个车窗组件均采用拜耳材料科技高性能模克隆聚碳酸酯制成,并配有大尺寸全景天窗。使用模克隆聚碳酸酯取代玻璃能够减重达50%。同时,重量的减轻能够降低汽车的重心,提高驾驶性能。据悉,这是中国汽车制造商首次如此大范围应用聚碳酸酯车窗来减少汽车重量。 PU_PAEV是帝人集团在2010年开发的电动车概念车,其中采用了多种帝人化成公司的材料。 此前,布加迪威龙16.4GrandSport敞篷超级豪华轿跑车的透明全景车顶也采用了该材料,厚度仅为5毫米。该跑车最高时速确可达407公里,是目前公路允许行驶的最快速超级跑车。模克隆聚碳酸酯全景天窗因此也成为了迄今为止同类产品中应用於最快车速的品种。拜耳材料科技聚碳酸酯业务部预计,汽车工程设计的未来发展趋势将侧重於研发透明车身或车顶。如,汽车车顶将成为设计的对象,重点关注大尺寸全景天窗以及车顶和尾部区域的相关三维设计。 日本帝人化成在CHINAPLAS2012展示了一辆名为CONCH的环保型电动概念车。车窗使用帝人Panlite聚碳酸酯树脂材料代替玻璃,抗冲击力强,是玻璃的200倍以上,轻度仅玻璃的一半,不会因高热变形。座椅使用帝人的高耐热性生物塑料Biofront等材料,突显环保理念。车身使用帝人集团的碳纤维Tenax,实现轻量化。 帝人化成早在2010年就开发了另一款电动概念车——PU_PAEV。除聚碳酸酯树脂外,帝人化成还开发了用於汽车的聚碳酸酯合金材料,如PC ABS和PC 聚酯。PC ABS具有较高的耐热性,而PC 聚酯具有较好的耐化学品性能和耐疲劳性能,它是汽车外饰部件,如车门把手、装饰、外部车身覆盖件等的理想材料。 此外,帝人开发了可以隔离热辐射的聚碳酸酯用於车窗和天窗。该材料可以模塑成采用隔热膜时无法制成的所需形状。PU_PAEV采用了这种隔离热辐射的聚碳酸酯技术。 在CHINAPLAS2012期间,SABIC展台展示的QarmaQ是其与现代公司的一个合作项目,也充分展示了在汽车制造中用塑料替代金属、玻璃和热固性塑料等传统材料所带来的设计自由度和实用性。这款车在五年前日内瓦车展中已首次亮相。由於大量采用高新材料,与采用传统材料打造的同类车辆相比,QarmaQ的重量可减轻60公斤。用於水平车身覆盖件的XenoyiQ和ValoxiQ树脂可将每个零件的重量减轻50%,并同时保持与钢铁相当的强度。QarmaQ采用的XenoyiQ和ValoxiQ树脂解决了三个关键的环境问题——节约能源、减少温室气体排放、升级再造或重新利用PET塑胶瓶。QarmaQ重新利用了大约900个废弃的PET瓶子。同时还可以通过用完全透明的Lexan聚碳酸酯车窗替代传统玻璃来实现减重。 来自美国恩坦华产品集团开发了全球第一款全塑结构车门硬件模块SuperPlug,该产品还赢得了2011美国塑料工程师协会汽车创新大奖赛名人堂大奖。它以一个由SABICXenoy30%玻璃填充聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇树脂制成的气辅注塑成型零件,替换了40个独立的金属零件。车门模块概念始於XenoyPC/PBT树脂,现在这种树脂材料已经被业界广泛应用於车门模块制造。SuperPlug车门模块能够降低10%的成本,使每扇车门减重3.3磅,每辆车减重13.2磅,且由於能在总装线上把模块置入车门,简化了装配过程。 汽车迎来全塑时代? 除聚碳酸酯及其合金的大范围应用外,增强塑料在汽车更有极大的用武之地。 泰科纳和瑞士Rinspeed共同开发的电动概念车Bamboo将其在亚洲的首秀选择了上海CHINAPLAS国际橡塑展,随後参加了北京国际车展。Bamboo的重要材料都由泰科纳提供,这是泰科纳与Rinspeed第二次联手合作。车身底部、轮毂部件、尾门、仪表板盖和横向稳定杆都由Celstran长玻纤增强热塑性材料tapes制成,特点是质轻、高刚度和高耐久性,能回收再利用。Hostaform共聚甲醛tapes用於汽车内部遮盖和门槛护板。立柱护板和方向盘装饰嵌条都由HostaformMetalX材料制成,与其他减轻冲击强度的POM材料相比,这种材料在抗冲击强度和接合线的完整性方面设立了新的标准,因其轻便、易加工和金属表观等优点,无需喷涂,可作为金属的理想替代品。 对於车的尾门和横向稳定杆,泰科纳也使用了CFR-TPPPSCF60材料。这种Tapes由荷兰AFPT公司做实心的交叉缠绕以确保其高硬度。对於横向稳定杆来说,这种交叉缠绕的处理使它有可能构建一个结构组件:在汽车结构中,这种碳纤维半成品可以直接集成用来连接驾驶舱和车辆下部结构。这种材料具备相当的稳定性,其他比它重很多的金属才能达到同样效果,如果用铝或钢替代,车重会分别增加20%和50%。 在CHINAPLAS2012上亮相的由巴斯夫和戴姆勒公司联合研发的划时代概念车smartforvision更采用全塑轮毂,这是业内首款适於量产的全塑轮毂。它采用长纤维增强UltramidStructure制成,每只轮毂的重量较铝合金轮毂减轻了3公斤。底盘等支撑结构采用基於Baxxodur环氧树脂系统的纤维增强聚合物,大幅减轻重量。除Tridion轻质车身外,车门等零部件也采用高性能复合材料—碳纤维增强环氧树脂制成,与钢铁和铝相比,重量可分别减轻50%和30%。 除以上提到的聚碳酸酯、玻纤或碳纤增强材料、PC/PBT材料外,TPV等弹性体材料在汽车上的应用也越来越多。 埃克森美孚化工“山都平”热塑性硫化弹性体30年来一直帮助汽车行业以更低的成本打造重量更轻、性能更高且更加环保的车辆,它在耐候密封件、内外饰、引擎盖下及车底部件等领域不断传承其卓越品质。对半动态和静态耐候密封应用,山都平TPV具有持久的密封性能、重量更轻,且集成的部件功能可简化加工工艺并增强美观效果。在内饰表层应用方面,山都平TPV可提供精美外观、耐久性和“舒适触感”。正是由於其具备耐久性、强度、密封性能、耐高温和耐化学性,山都平TPV已成为引擎盖下和车底应用材料的理想选择。作为一种聚烯烃,山都平TPV可作为加工废料或在部件使用寿命结束後完全回收,从而减少废料并降低成本,同时确保满足相关法规的要求。加工废料可在回收後重复使用,并可在部件使用寿命结束後进行回收。 现代成型工艺助推车用塑料发展 新材料、新应用对加工工艺提出了更高的要求,一些新的成型工艺也应运而生。获得综合荣誉大奖和“流程/装配/支持技术”类别奖产品—福特翼虎/福特Kuga仪表板由佛吉亚使用TrexelMuCell微孔泡沫注塑成型技术和SABICSTAMAX20%长玻纤聚丙烯制造。和通过标准注塑成型制造的仪表板相比,此应用产品将每辆车减轻了1磅,生产时间缩短15%,成本降低3美元。与传统的注塑成型相比,MuCell工艺使用更少的树脂和能源,因此该仪表板更环保。 气辅注塑成型技术作为一种流体辅助注塑成型技术,已被广泛应用於汽车市场。最近,巴斯夫和德国PMEfluidtec股份有限公司联合浙江世纪华通汽车零件有限公司,在国内推广更胜一筹的新技术—水辅注塑成型技术。 华通公司采用巴斯夫专为水辅注塑成型技术开发的玻纤增强聚酰胺66—UltramidWIT解决方案,实现了良好的表面质量和耐化学性能。最近华通获得了上海大众汽车公司和上海汽车工业集团发动机冷却液管项目。在2012年底前,冷却液管项目将投入批量化生产。此外,正利用WIT技术开发其他潜在的应用方案,包括全塑料汽车行李支架、吸油管和进气管。 WIT技术通过注塑成型的方法实现复杂的热塑性中空部件的高效生产。它是原有气辅注塑成型技术的改良和提升,最显着的优势是:部件内部可被直接冷却。水的导热系数是气体的40倍,热容量是气体的4倍。WIT与GIT相比,显着缩短了冷却时间,将生产周期缩短了25-40%。除更短的生产周期,采用WIT工艺生产的零件壁厚更薄更均匀,从而节约成本,减少重量。该技术能实现原有气辅技术很难达到的光滑内表面,大大提升了注射成型技术的市场竞争力。 目前,汽车制造业,尤其是电动汽车制造业的创新,与工程塑料的发展息息相关。原因显而易见:设计自由和成本降低能最大程度地实现个性化。汽车的全塑时代是否会到来,亦或还有多远?我们暂时不得而知。但是,从聚碳酸酯全景天窗、全塑结构车门硬件模块、玻纤增强全塑轮毂的诞生等车用塑料的突破,我们又不得不对塑料之车用充满无限期待。 未来汽车──驱动绿色未来新概念 在CHINAPLAS2012中央广场“未来概念展示区”,未来汽车设计比赛的冠军——蝙蝠鲨於展会开幕当日隆重揭示。这辆前所未有的未来汽车是由一群华东理工大学的学生设计,融入了智慧、轻量及绿色等概念,生活展现了绿色橡塑的未来趋势。

一个对于安全性近乎苛求的公司,居然会用工程塑料造车,能保证安全吗?当记者把这一问题抛给拜耳材料科技中国区总裁萧枫博士时,这个说话做事一向严谨的德国人使劲地点头:no problem!

文章来源:CPRJ 中国塑料橡胶

不仅如此,在他看来,汽车全塑时代也并不遥远。

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本土车企试水采用塑料车窗

今年北京车展上,长城汽车(601633,股吧)展出的哈弗E概念车, 最大的特点是7个车窗组件均采用拜耳模克隆聚碳酸酯制成,并配有大尺寸全景天窗。这是我国本土汽车制造商首次如此大范围应用聚碳酸酯车窗。

无独有偶。去年4月,奇瑞也与拜耳联手创建汽车轻量化联合实验室,其中聚碳酸酯塑料车窗用材料也是其研发重点之一。

聚碳酸酯是何物?在日前在天津举办的“化学品与公众认知”论坛上,萧枫向记者科普道:聚碳酸酯是一种非常优良的工程塑料,具有耐凉性、耐热性强,透光率达到90%以上等优点。

聚碳酸酯车窗最早的应用始于1998年在Smart汽车固定侧窗的应用。随着市场和技术的发展,聚碳酸酯车窗从Smart车型上的应用成功的被推广应用到其他更多品牌和车型上,聚碳酸酯车窗的应用领域也从固定侧窗发展到汽车的全景天窗、后挡及车身上有深色玻璃质感的配件等其他应用。

据了解,布加迪威龙16.4 Grand Sport敞篷超级豪华轿跑车的透明全景车顶就是采用了聚碳酸酯材料,厚度仅为5毫米。该跑车最高时速确可达407公里,是目前公路允许行驶的最快速超级跑车。聚碳酸酯全景天窗因此也成为迄今为止同类产品中应用于最快车速的品种。

拜耳材料科技聚碳酸酯业务部预计,汽车工程设计的未来发展趋势将侧重於研发透明车身或车顶。如,汽车车顶将成为设计的对象,重点关注大尺寸全景天窗以及车顶和尾部区域的相关三维设计。

塑料车窗比玻璃车窗轻50%

这让很多国人“大开眼界”的同时,也着实捏了一把汗。用聚碳酸酯塑料代替无机玻璃车窗,到底安全吗?萧枫给出了肯定的答案。

在他看来,聚碳酸酯塑料车窗与无机玻璃车窗相比具有无可比拟的抗冲击性,很难将其击成碎片。这一特性赋予聚碳酸酯车窗良好的安全性。一方面,聚碳酸酯车窗可以防止不良分子将车窗击破而偷盗车中的财务。另一方面,聚碳酸酯车窗不会在事故中被撞成碎片,从而避免飞溅出来的碎片造成对乘客的伤害。另外,国外机构也做过测试,聚碳酸酯塑料做玻璃,隔音和隔热都远远优于传统玻璃。

更为主要的是,使用聚碳酸酯材料代替传统玻璃,可以减重30%—50%,按照长城汽车方面提供的数据,哈弗E概念车全部采用聚碳酸酯车窗使得整车重量比原来减重10%,可以节省油耗7%—8%。这对于汽车轻量化称为全球发展趋势而言,无疑是极大的福音。同时,重量的减轻能够降低汽车的重心,从而提高驾驶性能。$$分页$$

此外,聚碳酸酯材料的设计自由性和功能继承性也比传统玻璃要大的多。拜耳设计的掀背式后门板理念是对聚碳酸酯车窗设计自由及功能集成的很好诠释。此掀背式后门板是一次加工出来的零件,它将车门、后窗、扰流板、高位刹车灯面罩、尾灯面罩、转向灯面罩、刹车灯面罩、牌照板凹槽等功能集成在一起。“现有的金属和玻璃材料无法成型出如此功能的产品。”萧枫说。

汽车全塑时代并非遥不可及

“我们可以看到现在车灯的造性都非常漂亮,这也有采用聚碳酸酯材料的功劳。”据萧枫介绍,全球第一款聚碳酸酯车灯于1992年在福特开始应用,随后迅速在行业普及,除了聚碳酸酯车灯可以减重外,一个非常重要的原因就是聚碳酸酯造型自由度高。

萧枫表示,汽车上不同的零部件有不同的强度和安全要求。对于强度和安全性要求不高的零部件,塑料由于其轻质、加工性能好,反而比金属,更能满足外观及功能要求。对于某些对强度和安全要求较高的功能件或结构件,目前塑料也能通过改性、与其他材料复合的方法,或是通过优化设计来满足使用要求。

目前,除了车窗,聚碳酸酯及其合金主要应用在车灯和内外饰件,包括仪表盘骨架、内门板、音响面板、按钮、空调出风口、门把手、立柱盖板、空气扰流板、格栅以及尾门饰板等上面有着广泛应用。像奔驰、宝马等高端车的保险杠均采用此材质。

数据显示,在20世纪70年代,制造一辆汽车平均只用到5%的塑料。现在,这一数字一提高到20%左右,并且还有持续上升的趋势。

萧枫透露,早在1967年,面对钢铁作为当时制造汽车主流材质的趋势,拜耳就与宝马合作向展示了世界首辆全塑车-k67,该车整个车身及底部均由高分子材料打造而成,至今仍可驾驶使用。

事实上,近年来很多公司都加紧塑料在汽车上的应用。在CHINAPLAS 2012上亮相的由巴斯夫和戴姆勒公司联合研发的概念车smart for vision更采用全塑轮毂,这是业内首款适于量产的全塑轮毂,每只轮毂的重量较铝合金轮毂减轻了3公斤。

当记者问及汽车全塑时代究竟离我们有多远,萧枫笑着说:“这个不太好说”。不过,他话锋一转,“从聚碳酸酯全景天窗、全塑结构车门硬件模块、玻纤增强全塑轮毂的诞生等车用塑料的突破,我们有理由相信这不是没可能。”

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