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车用塑料发展方向及空间探讨

来源:PVDF板材供应商-煌业塑胶    作者:PVDF板材加工

据中国汽车工业协会发布的消息,2015年1-7月,中国汽车产销都超过1300万辆,比上年同期略有增长,但月度累计增幅继续回落。在整个汽车市场发展后劲不足的情况下,国产品牌企业逆势向上。1-7月,中国品牌乘用车销量为467.88万辆,同比增长13.6%;市场份额41.2%,同比提高3.7%。

塑料橡胶作为现代汽车工业重要的基础材料之一,因其轻量化、易加工、可回收等特性,受到汽车厂商的青睐,由此带动车用塑料相关材料及工艺市场的繁荣。当前车用塑料市场有哪些发展热点?整车厂对材料或工艺有哪些新诉求?本文就这些话题釆访了行业专家及车厂专家,其中部分嘉宾将出席11月5-6日于郑州召开的“第五届CPRJ车用塑料技术研讨会暨展示会”,并就相关主题做精彩报告。

陈一龙:玻纤增强材料发展空间大

关于车用塑料,中国汽车工程学会专家主任陈一龙谈了四点:一、塑料很重要,在汽车领域的应用越来越广,带来的轻量化、结构优化等好处也很多;二、目前玻纤增强的发展余地还很大,在轻量化成本以及工艺方面都较成熟;三、碳纤维的大规模应用还不成熟,与航空航天相比,碳纤维轻量化带来的燃油效率没那么显著,因此需求也没那么迫切,任何新材料工艺的应用都要与行业发展的具体实际结合;四、碳纤维的大量利用要釆用全新的工艺,现有汽车制造工艺全部推翻涉及的成本高,但碳纤维的优势不容忽视,行业要继续关注。

就材料本身而言,铝的比重是2.7 g/cm3以上,镁合金的比重为1.8g/cm3,与塑料一样都进入了1字阵容,而且中国是一个镁资源丰富的国度,因此镁合金的发展也十分值得关注。总之,未来车用材料轻量化将是各种材料、工艺竞争的过程。

季君晖:新能源车对轻量化需求更大

工程塑料国家工程研究中心主任季君晖表示:塑料在汽车上的应用已较为成熟,相对而言,高性能塑料的应用是目前研究的重点。例如,高性能尼龙、特种工程塑料等,应用在发动机周边以及齿轮等机械零部件上,替代金属材料,实现轻量化。其中,齿轮的替代目前在国内还处于研究阶段,但在国外已应用到概念车上。

新能源车因为续航里程的原因对整车轻量化要求高,而且其发动机温度更低,周边环境对工程塑料的应用提供了更宽松的条件。因此,相对燃油车,轻量化材料未来在新能源车上的应用将更快,范围更广。

工程塑料国家工程研究中心隶属于中国科学院理化技术研究所,长期致力于工程塑料的研究、开发和产业化,是国内最高水平的高分子材料产业化基地之一。

喻常青:VOC强标有望明年落地

业界传得沸沸扬扬即将转为国家强制性标准的GB/T27630《乘用车内空气质量评价指南》的修订工作仍在进行中,作为《指南》主要起草单位、大众汽车(中国)高级专家喻常青表示:“成为强标是国家这次修订的目标之一,修订工作将于明年完成。”

国家环保部于2004年立项制定乘用车内空气质量评价的相关标准,2007年12月发布了检测方法,2011年10月27日推出了《乘用车内空气质量评价指南》。经过3年多的推广,随着人们对车内环境要求的提升,《指南》升级为强标的环境逐渐成熟。

《指南》主要对影响车内空气质量可能存在的8种挥发性有机物(VOC)进行控制。喻先生说,开展车内空气质量评价以来,感受最深的是国内乘用车内空气质量相对比较安全,并没有外界想象中的差。其中,就毒性最大的两种物质——苯和甲醛来说,绝大部分品牌的车实际上都已能满足国家对居住房屋的要求。

通过目前的检测方法所测量的数据,基本能反映人们下班后将车停入车库,及第二天早上将要进入车内时的车内空气质量状况。喻先生说,车在行驶过程中并不是密不透风的,即使不开窗和通风,车内外空气也是有流通的,所以驾乘人员承受按本办法所检测出来的危害性的可能性基本不存在。车内VOC受很多因素影响,最主要的因素包括车内所使用的材料、车龄等,即使是同一批车次也可能因为使用不同批次零部件,而导致车内挥发物的状况存在差异。而且由检测方法本身所决定,数据重复性存在一定的波动。

另外,尽管异味与毒性不能划等号,但异味确实会给人带来不舒适的感觉。未来汽车厂家对气味和毒性的控制和要求只会越来越高。因此,材料供应商必须努力为汽车内饰件提供低VOC散发、无异味的合格产品。

熊飞:轻量化究竟为哪般?

吉利汽车研究院总工程师熊飞从事汽车轻量化研究工作多年,对轻量化工作提出了自己独到的见解:做轻量化不能局限于材料,而是要与汽车的设计结合,整车厂的材料部门也要参与到整车设计中,方能有效的推动新材料、新工艺及传统材料与工艺的应用。否则,依靠单纯的材料替换推动轻量化技术的应用会非常困难。材料部门在主机厂的话语权非常有限。

轻量化技术的顺利开展也是正向设计能力的体现:性能驱动设计、设计设定目标,目标中就包括重量的设计,轻量化仅仅通过材料的研究或材料部门往往难以推进,必须要密切结合设计与工艺。换言之,性能与设计是汽车的根本,材料要围绕这两点来开发,在此基础上实现轻量化,进而实现更好的燃油效率以及整车的性能属性。

他举例说,即使碳纤维价格与钢一样便宜,中国的汽车厂商能生产出宝马i3吗?i3的价值不仅是车身结构和框架釆用碳纤维,其核心技术还有碳纤维结构件之间的连接技术,以及关键零部件的制造工艺技术如高性能薄壁铝合金铸造等,所以说,车用材料的开发一定要与汽车的设计、工艺等结合。

熊飞先后在澳工业创新研究所、新加坡南洋理工大学、江淮汽车、长城汽车等任研究员、技术总监、副院长等,并创建长城轻量化设计中心,现在担任吉利汽车研究院总工程师,对于轻量化技术有着丰富的经验。

任鹏:商用车轻量化空间很大

CPRJ:目前北汽福田更青睐哪几类材料来实现减重?

任鹏:一类是轻质材料,如铝合金、镁合金、工程塑料、复合材料等;另一类是高强度材料,如高强度钢和高强度不锈钢。比较不同材料的性能,考虑到其性价比,每种材料都具有自身特有的潜力、用途和优势。从非金属材料来看,长玻纤增强复合材料、碳纤维增强复合材料,及改性的低密度、微发泡、薄壁化塑料材料,是目前研究的热点。

CPRJ:请列举1-2个北汽福田在轻量化方面的成功应用案例?

任鹏:通过高强钢、轻质合金、以塑代钢等应用,福田欧辉BJ6129U8BKB双风挡车型,整车质量为13.2t,比基础车型降重五百多千克。福田欧曼GTL超能版车型整车质量为8949.6kg,与基础车型相比重量减轻了550.8kg。

CPRJ:轻量化未来空间在哪里?

任鹏:在轻量化技术研究上,乘用车开展较早,在技术应用及评价规范建立上,乘用车已相对较为成熟,商用车则相对滞后。对于福田来讲,商用车的轻量化仍具有很大空间,商用车的车身、车轮、发动机、变速箱、车桥以及车厢的轻量化正在逐步凸显。因此,未来要加快商用车的轻量化步伐,现有的乘用车轻量化用材及工艺,可以为后续商用车轻量化提供技术积累和方向 。

CPRJ:ELV法规实施在即,对北汽福田有哪些影响?如何应对?

任鹏:ELV法规的实施,对北汽福田部分低端M1类车型成本控制有较大的挑战,有害物质的管控需要从材料源头着手,而材料的更改和替换往往涉及整改周期及成本压力;北汽福田从2008年就积极参与国家法规的研究及CAMDS的建设,新开发车型已经严格进行供应商的管控及数据的申报,并且内部已建立完善的开发流程及回收利用计算平台。

方鲲:热塑性复合材料应用较少的四大原因

北京纳盛通新材料有限公司总工程师方鲲从事热塑性复合材料科研、开发与生产三十多年,他指出:热固性复合材料早已成熟应用在国内中轻卡车多种内外饰零部件上,如驾驶室罩盖、保险杠、仪表盘内支架、油箱底盖等,目前己经形成配套的产业化;热塑性复合材料在国内合资乘用车上有少量的成熟应用,如一汽大众的前端模块部件和坐椅背板;热塑性复合材料当前在国内自主品牌乘用车上应用还较少,尚未形成产业化的大规模应用。

综合分析与归纳当前汽车工业状况,他认为主要原因有四个方面:1、国内复合材料原材料供应商,特别是高性价比的热塑性复合材料供应商太少,且可以提供的少量品种的产品质量不是很稳定,价格也偏高,主机厂不愿意使用;2、主机厂对相对应的复合材料零部件产品结构分析与设计、可靠性验证条件不清焚,同时又没有相对应的国家行业标准可以依据,而国内原材料供应商也无足够的能力与其协同配合开发与验证;3、复合材料目前仍然存在价格较高、加工工艺成型制造成本高、量产化的良品率和稳定性有待不断提高、产品性价比与传统金属材料产品相比较不具备明显的竞争优势等问题;4、原材料、零部件和主机厂之间缺乏合理与共赢的商业合作模式,而对此国外早已有成熟的成功经验可以借鉴。但需要国内主机厂主动牵头协调和勇于承担责任,培养专业工程技术人员,加强与原材料、部件供应商之间的三方合作机制,国家也给予倾向政策和税收优惠,才能推动产业化快速发展。

责任编辑:Arthas

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