塑料材料在汽車上的實(shí)際應(yīng)用

1、塑料材料在汽車上的實(shí)際應(yīng)用車用塑料材料的發(fā)展概況 當(dāng)前，世界汽車材料技術(shù)發(fā)展的主要方向是輕量化和環(huán)保化。減輕汽車自身的重量是降低汽車排放，提高燃燒效率的最有效措施之一。 據(jù)分析，汽車的自重每減少10%，燃油的消耗可降低6%8%。而塑料及其復(fù)合材料是重要的汽車輕質(zhì)材料它不僅可減輕零部件約40的重量，而且還可使成本降低40左右。為此，增加塑料類材料在汽車中的使用量，便成為降低整車成本及其重量，增加汽車有效載荷的關(guān)鍵。車用塑料材料的發(fā)展概況 據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上平均每輛汽車上塑料的用量已達(dá)到105kg，約占汽車總重量的812。 目前，全球汽車用塑料制品的市場規(guī)模為454萬噸/年，其中美國為172萬噸/年，

2、歐洲為136萬噸/年，而我國現(xiàn)在每年的用量只有十幾萬噸。 可見，我國的汽車塑料配件業(yè)還有很大的發(fā)展空間。世界各國車用塑料材料的用量情況： 德國：PVC，PU，PP，PE，ABS，PA，PC及其復(fù)合材料； 美國：PU，PP，PE，PVC，ABS ，PA，PC及其復(fù)合材料； 日本：PVC，PP，PU，ABS，PE，F(xiàn)RP ，PA，PC及其復(fù)合材料； 中國：PP，PVC，PU，不飽和樹脂，ABS，PF，PE，PA，PC及其 復(fù)合材料世界各國車用塑料材料的用量情況：PVCABSPPPEPUPOMPATRP合計(jì)CM722021.3413.516.84.439.70.162.420.288.3Jetta1

3、.614.525.56.87.420.62.02.460.82桑塔納11.7710.518.86.210.00.222.866.1356.80富康24.04.030.09.012.01.05.06.591.5夏利6.54.020.010.08.50.51.54.055.0CM1056L17.332.212.23.88.51.5-4.349.83INECO15.015.0455.060.01.52.08.0151.5CM1092-II3.151.26.7316.810.00.32.12.943.18EQ1092-II13.03.52.02.08.20.51.38.438.9EQ1141G15.0

4、4.610.92.57.50.44.517.459.8JN141927.11.00.150.0332.51.00.620.082.38汽車工業(yè)主要車型塑料應(yīng)用情況表(kg/輛)（上汽統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）車用塑料零部件的分類按照整車的結(jié)構(gòu)將車用塑料零部件分為以下三類：內(nèi)飾件：主副儀表板、車門內(nèi)板、雜物箱、門把手，座椅、頂 棚、遮陽板、門檻飾條、側(cè)窗防霜器以及其它吸音材 料等外飾件：保險(xiǎn)杠、車身底護(hù)板、散熱器隔柵、燈罩/燈座、輪 罩防護(hù)罩、水盒蓋板、外后視鏡、擋泥板、導(dǎo)流板等結(jié)構(gòu)件：方向盤、燃料箱、油門離合器踏腳板、發(fā)動機(jī)部件等功能件：車窗玻璃、暖風(fēng)機(jī)/空調(diào)、煙灰缸、缸體及蓋板等1）PCABS合金應(yīng)用于內(nèi)飾

5、件、儀表板、儀表板周圍部件、防凍板、車門把手、陰流板、托架、轉(zhuǎn)向柱護(hù)套、裝飾板、空調(diào)系統(tǒng)配件、汽車車輪罩、反光鏡外殼、尾燈罩、擋泥板等2）PCPBT合金和PCPET合金應(yīng)用于外裝件、汽車車身板、汽車側(cè)面護(hù)板、擋泥板、汽車門框等。3）GFPA6、GFPA66、增強(qiáng)阻燃PA6應(yīng)用于汽車發(fā)動機(jī)及發(fā)動機(jī)周邊部件、發(fā)動機(jī)蓋、發(fā)動機(jī)裝飾蓋、汽缸頭蓋、機(jī)油濾清器、刮雨器、散熱器格柵等。 4）PBT應(yīng)用于保險(xiǎn)杠、化油器組件、擋泥板、擾流板、火花塞端子板、供油系統(tǒng)零件、儀表盤、汽車點(diǎn)火器、加速器及離合器踏板等。5）POM應(yīng)用于汽車泵、汽化器部件、輸油管、動力閥、萬向節(jié)軸承、馬達(dá)齒輪、曲柄、把手、儀表板、汽車窗升

6、降機(jī)裝置、電開關(guān)、安全帶扣等。6）PPEPS合金應(yīng)用于汽車輪罩、前燈玻璃嵌槽、尾燈殼等零部件；連接盒、保險(xiǎn)絲盒、斷路開關(guān)外殼等汽車電氣元件。7）PPEPA合金應(yīng)用于外部件如大型擋板、緩沖墊、后阻流板 車用塑料零部件的分類材料比例(%)PP36PC/ABS12PU12ABS10PVC10PE7PA5PBT4PMMA2POM1PC1其他4內(nèi)外飾中各類型材料的用量情況：（以一汽大眾轎車為例）車用塑料零部件的用料情況 （內(nèi)飾件）儀表板： 由于儀表板的表面溫度往往很高，為了適應(yīng)發(fā)動機(jī)室的高溫以及陽光的照射，要求塑料儀表板在較高溫度下蠕變小，不變形以及良好的耐候性。 其中，歐洲汽車的儀表板一般以ABS/P

7、C及增強(qiáng)PP為主要材料；美國汽車的儀表板以前較多采用ABS、PCABS合金，近期多用苯乙烯/順丁烯二酸酐SMA，這類材料價(jià)格低，耐熱、耐沖擊，具有良好的綜合性能；日本汽車的儀表板曾采用過ABS和增強(qiáng)PP材料，目前則以玻纖增強(qiáng)的SAN為主，也采用耐熱性更好的改性PPO。車用塑料零部件的用料情況 （內(nèi)飾件）車門內(nèi)板： 車門內(nèi)板的構(gòu)造基本上類似于軟質(zhì)儀表板，由骨架材料、發(fā)泡和表皮革構(gòu)成。 中高檔次的轎車其骨架多采用ABS注塑而成，再采用真空成形的方法，將襯有PU發(fā)泡材料的針織滌綸表皮復(fù)合在骨架上形成一體（如紅旗轎車與奧迪等）。 低檔次的轎車木粉填充改性PP板材或廢纖維層壓板表面復(fù)合針織物的簡單結(jié)構(gòu)，

8、即沒有發(fā)泡緩沖結(jié)構(gòu)，有些貨車上甚至使用直接貼一層PVC人造革的門內(nèi)板。車用塑料零部件的用料情況 （內(nèi)飾件）車門內(nèi)板： 有的門內(nèi)板也采用50%天然纖維和50%PP熱壓而成，使車門減重，成本下降，隔音性能改進(jìn)。 在美國，門內(nèi)裝飾板用ABS或PP注塑成形的居多，現(xiàn)在我國國產(chǎn)的卡車斯太爾王也使用同類板。近年來，車門內(nèi)飾板為滿足耐候性和柔軟性，已開始使用熱塑性彈性體與PP泡沫板相疊合的結(jié)構(gòu)。日本開發(fā)了一種沖壓成形、連續(xù)生產(chǎn)全PP車門內(nèi)飾板的技術(shù)，門板包括PP內(nèi)襯板、PP泡沫襯熱層和PP/EPDM皮層結(jié)構(gòu)。車用塑料零部件的用料情況 （內(nèi)飾件）座椅： 目前坐墊及靠背基本上是由軟質(zhì)PU發(fā)泡制成.軟質(zhì)PU發(fā)泡材

9、料可用熱硫化層和冷硫化法生產(chǎn)，但從設(shè)備投資和材料性能考慮，目前座椅緩沖墊多用冷硫化法生產(chǎn)?？紤]到座椅的舒適性，緩沖墊的密度可以改變，從而使軟硬度隨之改變。如奧迪A6轎車靠背上的緩沖墊可使用天然纖維（如椰子殼）浸膠材料，其特點(diǎn)是透氣性好；骨架材料可用GMT（玻璃纖維氈片/高分子增強(qiáng)復(fù)合材料）取代鋼鐵材料。 車用塑料零部件的用料情況 （內(nèi)飾件）頂棚、后圍： 車內(nèi)頂棚、后圍（后圍主要對重型車而言）是內(nèi)飾件中材料和品種花樣最多的一種復(fù)合層壓制品，它的作用除了起裝飾功能外，還起著隔熱、隔音等特殊功能。頂棚、后圍一般由基材和表皮構(gòu)成，基材需要具有輕量、剛性高、尺寸穩(wěn)定，易成形等特點(diǎn)，為此一般使用熱塑性聚氨

10、酯發(fā)泡內(nèi)材、PP發(fā)泡內(nèi)材、熱塑性氈類內(nèi)材、玻璃纖維瓦楞紙、蜂窩狀塑料帶等。車用塑料零部件的用料情況 （內(nèi)飾件）頂棚、后圍： 表皮材料可用織物、無紡布、TPO、PVC等。我國的轎車頂棚一般使用TPO發(fā)泡片材、玻璃纖維、無紡滌綸布材料層壓成型。頂棚的種類有成型頂棚、粘接頂棚和吊裝頂棚，其中成形頂棚占70%以上。卡車主要用成型頂棚，基材采用熱固性或熱塑性氈類，壓制成型，表皮材料選用針織面料、無紡布或軟質(zhì)PVC等。 車用塑料零部件的用料情況 （外飾件）保險(xiǎn)杠：保險(xiǎn)杠既是外裝飾件又是功能件，保險(xiǎn)杠的材料要求具有足夠的強(qiáng)度、剛性、耐沖擊性、耐熱性、耐氣候性、耐污染性、耐藥品性、耐震動性及良好外觀。在80年

11、代中期，汽車保險(xiǎn)杠多采用玻璃纖維增強(qiáng)PP(GMP)、反應(yīng)注塑模塑物，高纖維片材模塑物等增強(qiáng)型材料制作。車用塑料零部件的用料情況 （外飾件）保險(xiǎn)杠：目前，汽車保險(xiǎn)杠越來越多地使用改性PP及改性PC/PBT合金制成。其中歐洲汽車所使用的保險(xiǎn)杠材料大多采用德國BASF公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。例如大眾的奧迪100、高爾夫、上海的桑塔納、天津的夏利等型號轎車的保險(xiǎn)杠，均采用了改性PP料注射成型的 。中高端轎車則多采用改性PC/PBT合金料注塑而成（如奧迪A6、別克等）。車用塑料零部件的用料情況 （外飾件）擋泥板： 汽車擋泥板多使用熱塑性塑料合金。例如，GE公司的PPOPA合金已被用于制作Vcctor型車上的擋泥

12、板；ICI公司在Maestro貨車上使用了玻纖增強(qiáng)的PP做擋泥板；BASF公司也開發(fā)了專用于擋泥板的PAPPO合金，日本轎車則多采用下PPPA合金制作的擋泥板。 車用塑料零部件的用料情況 （外飾件）散熱器隔柵： 散熱器格柵是為了冷卻發(fā)動機(jī)而設(shè)置的開口部件，位于車體前面，往往把汽車的銘牌鑲嵌其間，是表現(xiàn)一輛汽車風(fēng)格的重要部件。目前轎車上所使用的散熱器格柵一般用ABS或PC/ABS合金，經(jīng)注塑成型制成。桑塔納轎車的格柵是用ABS制成的，由于ABS耐候性較差，使用時(shí)需加入耐候性助劑，并且制作成黑色。車用塑料零部件的用料情況 （結(jié)構(gòu)件）方向盤： 方向盤一般采用自結(jié)皮硬質(zhì)PU泡沫材料高壓或低壓發(fā)泡而成。

13、方向盤結(jié)構(gòu)要求挺拔、堅(jiān)固、輕便、外韌內(nèi)軟，并能耐熱、耐寒、耐光、耐磨。因此，包覆物多用改性PP、PVC、PU、ABS等樹脂，骨架一般選用鋼骨架與鋁壓注而成，考慮到輕量化，現(xiàn)在也有用玻璃纖維增強(qiáng)PA替代鐵芯的趨勢。為了追求豪華、舒適、手感好，現(xiàn)在的方向盤表面部分增加了桃木飾紋或真皮包皮等。 車用塑料零部件的用料情況 （結(jié)構(gòu)件）燃油箱： 燃油箱是汽車中重要的安全部件之一，具有單層或多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，要求其材質(zhì)具有耐寒、耐熱、耐蠕變、耐應(yīng)力開裂、耐大氣老化、耐溶劑和耐化學(xué)藥品腐蝕等性能，以適應(yīng)抗沖擊、抗?jié)B漏、阻燃、防爆等方面的要求，因此塑料燃油箱通常采用超高分子量的高密度線性聚乙烯（HMWHDPE）基材

14、，并輔以粘接和阻隔性材料吸塑而成，其箱體內(nèi)壁要用不同的方法進(jìn)行表面處理。 車用塑料零部件的用料情況 （結(jié)構(gòu)件）系統(tǒng)零部件塑料材質(zhì)發(fā)動機(jī)本體缸體上罩蓋PA66(GF 無機(jī)礦物粉),PA66 GF PA6GF 固定支架PA66+GF吸引系統(tǒng)吸氣管(導(dǎo)管)PPO,PP+GF,PA+GF空氣導(dǎo)管PA66+GF,PA+GF緩沖管PA66+GF,PA+GF進(jìn)氣歧管PA66+GF,PA+GF節(jié)流閥體PA66+GF發(fā)動機(jī)部件：車用塑料零部件的用料情況 （結(jié)構(gòu)件）冷卻系統(tǒng)散熱器水泵PA66+GF PA66 612+GF散熱器支架SMC PA66+GF水泵出水管PA66+GF 芳香簇PA+GF耐熱鏍栓襯墊(罩蓋)

15、PP+GF PA66+GF,PPS+GF冷卻風(fēng)扇PP+GF,PA66+GF,PA6+GF風(fēng)扇護(hù)罩PP+GF,PA66+GF,PA6+GF發(fā)動機(jī)部件：車用塑料零部件的用料情況 （結(jié)構(gòu)件）汽車底盤：真空管 材料:TPC 制造工藝:擠出制動齒輪 材料:PA46-GF30 制造工藝:擠出管口 材料:PBT-GF 制造工藝:注塑閥體 材料:PET-GF35 制造工藝:注塑車用塑料零部件的用料情況 （功能件）照明系統(tǒng)： 前大燈多數(shù)采用表面涂敷硬膜的PC，從而進(jìn)一步提高了耐擦傷性和耐候性。為了滿足耐熱性及表面處理要求，前大燈反射鏡殼一般采用BMC(團(tuán)狀模材料)、PPS、PC、PBT等制成。通常，后排指示組合

16、燈罩材料為PMMA，燈殼為填充改性PP，它們之間用熱熔性粘合劑粘接。隨著震動焊接技術(shù)的發(fā)展，燈殼材料開始采用耐候ABS，以便于材料的再生利用。車用塑料零部件的用料情況 （功能件）車窗玻璃： 目前用于車窗的有無機(jī)鋼化玻璃、有機(jī)玻璃以及透明的PC樹脂等。用PC做擋風(fēng)玻璃在發(fā)生車禍時(shí)，能減少碎片對司機(jī)和乘客的傷害。另一種材料是PVB樹脂（聚乙烯醇縮丁醛樹脂），它透明性、粘接性能十分優(yōu)良，可作為兩塊無機(jī)玻璃之間的粘接層，當(dāng)受到外力沖擊時(shí)，由于優(yōu)良的粘接力，碎的玻璃仍被PVB膜粘接在一起。目前由于價(jià)格和加工工藝問題，PVB片材作為汽車窗玻璃尚未普及。車用塑料零部件的用料情況 （功能件）空調(diào)，暖風(fēng)機(jī)： 暖

17、風(fēng)機(jī)、空調(diào)是汽車重要的功能件，其總成大部分是由塑料注塑或吸塑而成。以斯太爾王暖風(fēng)機(jī)、空調(diào)為例，其塑料件約重6 Kg，其上、中、下殼體由PP+20%玻璃纖維增強(qiáng)注塑而成，暖風(fēng)管是由LDPE吹塑而成，轉(zhuǎn)動板、臂、撥叉、齒輪等連接件則是由增強(qiáng)PA66注塑而成。 車用塑料零部件的用料情況 （功能件）煙灰缸、缸體及蓋板： 為了滿足阻燃、耐溫的需要，這類功能件一般選用PC、PF、PBT或PC/ABS注塑而成，如黃河王子（中國重汽商用車公司的系列中重型汽車）就采用PC，而斯太爾王則用PBT、PC/ABS注塑而成。中國的汽車塑料工業(yè) 任重而道遠(yuǎn)我國汽車塑料零部件加工行業(yè)存在的問題(1)我國的汽車塑料零部件加工

18、行業(yè)是隨著20世紀(jì)80年代轎車合資企業(yè)在中國的建立以及國外技術(shù)的不斷引進(jìn)而發(fā)展起來的，因此國內(nèi)大多數(shù)知名的塑料零部件供應(yīng)商所走的道路幾乎都是“從引進(jìn)到不斷引進(jìn)“的發(fā)展道路。(2)盡管從加工能力方面來看，國內(nèi)大多數(shù)供應(yīng)商幾乎不存在什么問題，但是在核心技術(shù)方面卻表現(xiàn)出對引進(jìn)技術(shù)的嚴(yán)重依賴。例如，盡管目前國內(nèi)供應(yīng)商能夠按照國外的技術(shù)要求制造各種汽車內(nèi)飾件以及保險(xiǎn)杠系統(tǒng)部件，但由于缺乏保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)能力，他們只能加工塑料保險(xiǎn)杠外殼，卻不能獨(dú)立開發(fā)保險(xiǎn)杠防撞能量吸收系統(tǒng).(3)多年來，汽車塑料零部件行業(yè)的總體表現(xiàn)是，一旦主機(jī)廠引進(jìn)了一部國外新車型，零部件供應(yīng)商也就同步地從國外訂購相應(yīng)的制造裝備和工

19、裝模具，并完全按照主機(jī)廠提供的圖紙和技術(shù)要求組織生產(chǎn)。其結(jié)果是：企業(yè)在增加自身成本、喪失自主核心技術(shù)的同時(shí)還導(dǎo)致了嚴(yán)重的重復(fù)引進(jìn)問題，而且這樣的引進(jìn)也只是停留在“復(fù)制制造模式(Copying Manufacture)”的水平上。對汽車塑料零部件開發(fā)的一些建議(1)近年來，面對國際汽車巨頭不斷加大進(jìn)入中國市場的競爭壓力，提高自主開發(fā)能力已成為中國汽車工業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。當(dāng)然，要實(shí)現(xiàn)整車的自主開發(fā)首先必須實(shí)現(xiàn)零部件的自主開發(fā)(2)塑料在汽車上的每一種應(yīng)用都包含著要解決結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝與裝備、材料選擇與改性等方面的問題。除此之外，還必須解決制品的表面或涂裝、聯(lián)接、試驗(yàn)評價(jià)等問題，所有這些都被稱之為應(yīng)用技術(shù)。(3)根據(jù)