高功能塑料在汽車中正得到越來越多的應用。使用塑料有助於減輕汽車重量,汽車重量每減少10%,燃料經濟性可提高5%,汽車製造商適應塑料代替傳統的鋼製材料還可降低成本。塑料可提高汽車製造商設計的靈活性。塑料在汽車中的成功應用更使汽車成本得以降低,一個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複雜的形狀,可減少集成過程中所用的部件數。注模的塑料部件也具有美學效果,而使用傳統的材料如鋼和玻璃很難達到,如玻璃前燈透鏡用聚碳酸酯材料替代。

當今世界的全球暖化問題涉及到的氣體排放也是一個很大的動力。在許多汽車生產商的評估項目中,燃料消費和二氧化碳排放是考慮的關鍵因素。應用開發信息表明,用聚碳酸酯(PC)替代玻璃的環境效益包括重量、安全和設計。1千克的PC釉料可替代2.2千克的玻璃,對於15萬公里使用壽命(以美國轎車平均消費計),可節約200~300兆焦的能力和減少14~22千克二氧化碳排放。

汽車塑料化的五個優勢

1.汽車材料應用塑料的最大優勢是減輕車體的重量。輕量化是汽車業追求的目標,塑料在此方面可以大顯其威。一般塑料的比重為0.9~1.5,纖維增強複合材料比重也不會超過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。

除了車身外,汽車零部件及內外飾件對實現汽車輕量化、節能、安全、舒適等目標亦功不可沒,例如聚碳酸酯(PC)樹脂車窗可減輕3.4KG;注塑成型的進氣歧管可在220℃高溫下長時間運作,並可承受極高的內壓;由熱塑性聚氨酯製成的充氣式保險槓能從20毫米的壓縮變形中立刻反彈,恢復原形;採用由玻纖增強聚合物製成的懸掛彈簧可減輕底盤系統的重量,使駕駛更加精確,減少震動從而提高舒適性。碳纖維強化塑料堅固輕巧,不但比鋼輕約50%,比鋁輕約30%,還有著出眾的能量吸收能力,因此非常耐碰撞,對實現汽車輕量化有顯著幫助。

2.塑料成型容易,使得形狀複雜的部件加工十分便利。例如儀表台用鋼板加工,往往需要先加工成型各個零件,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,加工時間短,精度有保證。

3.塑料製品的彈性變形特性能吸收大量的碰撞能量,對強烈撞擊有較大的緩衝作用,對車輛和乘客起到保護作用。因此,現代汽車上都採用塑料化儀錶板和方向盤,以增強緩衝作用。前後保險槓、車身裝飾條都採用塑料材料,以減輕車外物體對車聲的衝擊力。另外,塑料還具有吸收和衰減振動和噪聲的作用,可以提高乘坐的舒適性。

4.塑料耐腐蝕性強,局部受損不會腐蝕。而鋼材製作一旦漆面受損或者先期防腐做的不好就容易生鏽腐蝕。塑料對酸、鹼、鹽等抗腐蝕能力大於鋼板,如果用塑料做車身覆蓋件,十分適宜在污染較大的區域使用。

5.塑料可根據塑料的組織成分,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,改變材料的機械強度及加工成型性能,以適應車上不同部件的用途要求。例如保險槓要有相當的機械強度,而坐墊和靠背就要採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,可用於製作裝飾條、標牌、開關旋鈕、車輪裝飾罩等。

塑料汽車是否安全?

傳統的觀念普遍認為,輕薄的產品安全係數較低。

在強度上,工程塑料中部分並不輸於金屬,其中的聚甲醛(POM)更是有「賽鋼」之稱。該產品由塞拉尼斯發明,既有類似於金屬的強度、硬度(與PC/ABS相比,其強度高出600-700Mpa),同時具有較高的抗疲勞性、抗衝擊性、耐腐蝕性和彈性。此外,該產品在很寬的溫度和濕度範圍內都具有很好的自潤滑性和穩定性。目前已被廣泛應用汽車諸多部件,如燃油系統、保險槓支架、軸承等。

工程塑料也能夠硬如鋼,兼具美學

工程塑料在擁有類似金屬硬度、強度的基礎上,還兼具「柔美」之性能,其彈性變形的特性能吸收大量的碰撞能量,對強烈撞擊有較大的緩衝作用,對車輛和乘客起到保護作用。因此,現代汽車上都採用塑化儀錶板和方向盤,以增強緩衝作用。前後保險槓、車身裝飾條都採用塑料材料,以減輕車外物體對車身的衝擊力。另外,塑料還具有吸收和衰減振動和噪聲的作用,可以提高乘坐的舒適性。同濟大學汽車學院教授王宏雁表示,車身在安全性設計時希望能夠通過結構的變形吸收一部分碰撞能量,以塑料製造的車身,只要結構涉及合理,製造工藝得當,其安全性應該比金屬材料車身要好。

汽車塑料化的應用,由於需要進行表面的塗飾,因此,對於進行塗裝表面處理行業來說,也是一個發展的契機。但是由於汽車塑料的材質有PP、尼龍、PC等等材質,由於部分材質(尼龍、PP等)表能低極性差、容易出現塗裝附著力差、掉漆的現象,這又給解決塗裝附著力掉漆問題的附著力促進劑行業帶來了一定的促進作用。