塑料
作為一種材料，從汽車外飾的設計、款式到舒適、耐用和美觀的內飾件，塑料給設計師們提供許多方面看似不切實際或根本不可能的概念創新自由。塑料還具有對凹曲、噪音、堅物和腐蝕的良好抗性，塑料在汽車和路面交通領域的創新穩步發展，近期，第三十九屆“SPE汽車創新獎”為行業重大創新頒獎，其中許多獎項都與聚合物相關，本文展示了改變汽車工業面貌的一些創新。
今天，創新推動汽車工業。但前所未有的是工程師們正在探索新工藝和非金屬材料，并帶來全新設計和制造革新。高級工程材料進入汽車結構的同時，織物和塑料方面的其它新技術在汽車內飾件上用途越來越多。使得座椅系統變得復雜化，多層軟質材料和發泡物與機電元件裝配一起，塑料一直以實用、可靠、安全和經濟等特新為汽車廠家提供輕量化機會，而在款式、舒適和安全上不打折扣。
材料創新
汽車制造廠、零部件供應商和塑料加工廠商不斷地為工程塑料開發新應用，時至今日，由于性價比之高，聚烯烴在全球塑料工業中十年以來一直增長最快。聚烯烴供應鏈在最近幾年經歷了較大變化，給OEM廠商乃至整個供應市場帶來了挑戰和機會。事實上，硬性和軟質聚烯烴在汽車應用上的重要性覆蓋了車身蓋罩底下的一半結構、儀表板、手感柔軟的內飾和保險杠。
統計顯示印度汽車業在過去幾年發展強勁，印度Borouge公司副總裁Pushp Raj Singhvi說，即使深陷全球經濟危機，印度轎車生產在2009年前幾個月仍然增長，低成本轎車為更多國民打開了駕車之門，向兩輪便車和卡車一樣，塑料技術還會進一步滲入轎車市場。
顯然，沒有塑料，創新和經濟性生產在當今汽車行業幾不可能。工程聚合物在車用內外飾、變速箱/底盤、車身、燃油、電器/電子應用上發揮重要作用。Ticona工程塑料公司全球汽車負責人Maria Ciliberti說 ：“汽車應用上的關鍵事項包括溫度、化學腐蝕、電子隔離、尺寸穩定性、公差和模塊化，當然還有成本和重量節省等。在外飾方面，工程塑料既要承受強大的機械負載，又要抗紫外和化腐（如清洗劑）。集成線纜要求優質耐磨損材料，并在零下40℃至80℃高低溫范圍內保持機械穩定。”
由于汽車內飾兼有舒適、安全和作業功能，所用材料既要達到技術要求（如韌性與強度），又要擁有和內飾設計相配、外觀誘人的成色。
汽車工程也越來越多地采用復合材料，巴斯夫的Acrodur ?熱處理型丙烯酸共聚物成型的具有高負載自然纖維的坯料被Draxlmaier集團壓注成下門板車內件安裝在BMW7系列豪華車上。這一樹脂混合體經過預先熱塑后成為一種獨特的丙烯酸共聚物，作為生產用的預浸料坯/半成品或坯料，在120℃以上溫度下交聯形成非常耐用的熱定型材料。樹脂具有自然纖維良好的浸潤性，化合物成型能力好，與剛性物機械固接好，所生產的復合材料具有高纖維抗載力，在車門應用中達到70%，使門板輕量化、薄型化但具高堅度。而高性能、輕型/經濟型和綠色復合物節約成本，減少VOC揮發，快速再生的自然纖維墊在不失性能的同時降低了汽車炭足跡。
SABIC創新塑料公司的高端材料繼續代替傳統產品，如玻璃、金屬和熱加工型，使得汽車內外部在款式、性能和檔次上盡善盡美。“汽車廠商在尋求減少環境影響的新出路，我們的材料滿足了所要求的目標，無論是降低重量，可回收，或者避免二次加工或鹵素污染。未來汽車設計將以創新方式給高性能塑料帶來許多新機會，我們準備和客戶一道把生態材料擴充到更多新應用中。”SABIC汽車創新塑料公司市場、工程及技術經理Venkatakrishnan Umanaheswaran說。
在另外一項開發上，威思霸(Visteon)和拜耳材料科技成功地合作開發出其它汽車用新型材料。拜耳材料科技還以新興技術為基礎提供內飾設計和工程參數所要求的材料。新業務創新經理Paul Platte強調威思霸公司帶來的價值，“Visteon在開發集環保適用和豪華于一體的內飾項目上發揮了關鍵作用，他們獨到的想法對Velozzi內飾產品至關重要，滿足了今天一批成熟用戶的高需求。”
設計創新
工程師們目前考慮的設計挑戰包括內飾和座椅制造。汽車廠家意識到，購買轎車很大程度要看內飾，車體感覺與外形和特征一樣重要。內飾及座椅系統變得高度復雜，對具有特定設計的工程裝配形成挑戰。因此內飾和座椅尤其成為發達的工程系統，綜合了織物、機械和電器電子元件。
批量生產大中訂單的商務車，生產標準、工藝和要求完全不同于專業化很高的運動跑車。為了展示綜合裝置的技術和經濟優勢，工程師們必須探索新的設計和制造方式。
理論上講，提高汽車內飾表面有好幾種技術，包括塑料件油漆處理，各種箔材和邊緣表面修飾及天然皮革覆面。Johnson Controls公司開發出一種改進的高質量表面防刮和地墊整飾設計工藝。“PP薄膜層技術包含一層復合箔材，由幾層PP組成，采用直接模后工藝制成。應用這一工藝，各種PP均可作為基材，甚至含有玻璃纖維鋼化塑料和回收料。與油漆表面不一樣，這些箔材不易刮傷。由于有多種平滑度，它們很容易同周邊零件搭配顏色。”戴姆勒汽車客戶業務經理Matthias Berg解釋說。
新型箔材對所有箔表面設計的內飾都合適，這一技術也可用在其它領域。根據設計水平，可采用一步法或兩步法生產工藝。比如，兩步法工藝用于深模產品，如車門上的墊槽。
對奔馳E-Class車型而言，設計門板時要特別注意手感因素。車內照明安裝在中心門板之上和把手位置，遮陽板嵌入前門中，這一方案使得Johnson Controls在有限的空間有效改進了車窗覆蓋。
Elastollan TPU開發生產的負載管理碰擊帽（LMSC）使通用汽車2009 Cadillac CTS V系列在不額外加固懸掛情況下18英寸輪胎裝配升級到了19英寸。采用LMSC，想應振動緩沖器，能量吸收能力提高了74%，最終極大地減少了最大沖擊負載。
福特2010MY Taurus轎車具有一套標準可行的創新技術（許多技術已取得專利或申請中），包括帶碰撞警告的自適應定速控制和帶按鍵啟動的智能檢查。Taurus首席項目工程師Eleborates Pete Reyes說，“塑料集中的外飾創新包括盲點信息系統(Blindspot Information System) ；一種循環更快的TPO面材 ；Easyfuel無帽加油系統 ；配在門外板和門玻璃上的皮帶下塑料扣（代替鋼軌道）和窗子調節器上的卡入滑道以適應Taurus車要求嚴格的窗設計，此外還有三擠出外皮帶防水條。”
依靠聚合物原料優點所獲得的內飾創新包括儀表板上設想的超柔軟泡沫以改進工藝質量，在儀表板和門飾板上噴涂聚氨酯（該工藝具有模內裝飾特點，復制了皮革完美的外觀和手感，以降低成本獲得較高耐用性）。值得一提的內飾零部件包括世界一流的全塑儀表板臺面裝飾和三廂推推門，以及為腰部支撐配置的超及耐久性氣動氣囊多圍座椅。
此外，新增電子系統和零部件改善了汽車舒適、安全和油耗性能。工程塑料在這里發揮了重要作用，大量如同卡盒收納和保護電器電子內件，免受環境影響，確保電器絕緣。
德爾福汽車控股有限集團總裁James A Bertrand肯定說，“多年來，車用電器電子件的價值每年以5%增長，通常應用包括電器零部件如接線盒、ECU外殼、電馬達、齒輪箱、線軸、連接器、開關和電線絕緣膠。另外一大推動來自于汽車業綠色趨勢所形成的混合汽車和先進的電池技術，主要目標是實現經濟性油耗，減少CO2排放。”
此外，德爾福公司的超輕收音機設計帶內置模塑電磁兼容（EMC）屏蔽，雪佛蘭、GMC皮卡和運動動力車上都已裝配。“德爾福不斷地進行產品和工藝創新，有助于世界變得更綠，為我們的客戶提供價值。融合29項專利技術，超輕收音機的塑料外殼帶內置模塑細網法拉第籠，達到有效的EMC屏蔽及緊湊的機械組裝和重量輕化，不需要對車體作任何整改。這一創新設計和高效裝配工藝減少了循環時間，每只收音機節省29個螺釘，重量減輕22%，相當于0.54公斤。”Bertrand細數車用電子塑料的情況。
2010年款的福特Mustang采用沙伯基礎創新塑料公司的材料安裝了一種獨特車燈， Lexan聚碳酸酯樹脂具有良好的透明度和耐用性，Cycolac ABS樹脂則被用來打造一種個性化發光窗板，它使用一只LED燈泡而不是30只卻達到了強光效果。采用Cycolac樹脂注塑固定LED筒燈的套管，對Lexan樹脂絲印后形成織物狀金屬質表面，激光雕刻的花紋增加了LED發光效果，而這一技術比現行標準設計減少50%的成本。
新款Mustang轎車儀表板內飾的關鍵零件采用Geloy Visualfx*ASA 樹脂，以模內色代替油漆，達到最佳外觀效果。三個內飾部件——乘客座側面氣孔、中央氣孔和IP計量儀采用Geloy樹脂注塑而成，搭配金屬效果。模內著色和效果避免了油漆帶來的環境影響，如能耗和VOC排放，同時降低了成本。
另外一項免漆應用是福特Taurus的頭燈框座，采用Lexan Visualfx*樹脂制成金屬刨花板效果，外觀精美，也不需要高成本的二次加工。樹脂同時具有機械性能，即使頭燈溫度超過130℃，顏色可保持長期穩定。
更多創新
成本、功能和設計以前所未有的推動力正在促進汽車表面和材料的不斷創新，毫無疑問，新材料如創新塑料、優質面板具有很大吸引力。
比如，福特公司的開發人員投入大量時間和資金打造“可持續汽車”，即盡量采用可持續材料的汽車，座椅泡沫采用大豆基材料而非碳氫化合物已經取得進展。
蓖麻油正被用來生產汽車散熱片零部件，盡管用量有限。日本幾款汽車采用天然纖維如洋麻來增強塑料，以減少玻璃纖維用量，后者在重量和能耗上不利于環保。研究人員們甚至希望開發可自腐堆肥的零部件，汽車變成垃圾后可堆肥處理。總之，當前趨勢表明汽車制造商們顯然看好塑料代替金屬這一方向。
今天，創新推動汽車工業。但前所未有的是工程師們正在探索新工藝和非金屬材料，并帶來全新設計和制造革新。高級工程材料進入汽車結構的同時，織物和塑料方面的其它新技術在汽車內飾件上用途越來越多。使得座椅系統變得復雜化，多層軟質材料和發泡物與機電元件裝配一起，塑料一直以實用、可靠、安全和經濟等特新為汽車廠家提供輕量化機會，而在款式、舒適和安全上不打折扣。
材料創新
汽車制造廠、零部件供應商和塑料加工廠商不斷地為工程塑料開發新應用，時至今日，由于性價比之高，聚烯烴在全球塑料工業中十年以來一直增長最快。聚烯烴供應鏈在最近幾年經歷了較大變化，給OEM廠商乃至整個供應市場帶來了挑戰和機會。事實上，硬性和軟質聚烯烴在汽車應用上的重要性覆蓋了車身蓋罩底下的一半結構、儀表板、手感柔軟的內飾和保險杠。
統計顯示印度汽車業在過去幾年發展強勁，印度Borouge公司副總裁Pushp Raj Singhvi說，即使深陷全球經濟危機，印度轎車生產在2009年前幾個月仍然增長，低成本轎車為更多國民打開了駕車之門，向兩輪便車和卡車一樣，塑料技術還會進一步滲入轎車市場。
顯然，沒有塑料，創新和經濟性生產在當今汽車行業幾不可能。工程聚合物在車用內外飾、變速箱/底盤、車身、燃油、電器/電子應用上發揮重要作用。Ticona工程塑料公司全球汽車負責人Maria Ciliberti說 ：“汽車應用上的關鍵事項包括溫度、化學腐蝕、電子隔離、尺寸穩定性、公差和模塊化，當然還有成本和重量節省等。在外飾方面，工程塑料既要承受強大的機械負載，又要抗紫外和化腐（如清洗劑）。集成線纜要求優質耐磨損材料，并在零下40℃至80℃高低溫范圍內保持機械穩定。”
由于汽車內飾兼有舒適、安全和作業功能，所用材料既要達到技術要求（如韌性與強度），又要擁有和內飾設計相配、外觀誘人的成色。
汽車工程也越來越多地采用復合材料，巴斯夫的Acrodur ?熱處理型丙烯酸共聚物成型的具有高負載自然纖維的坯料被Draxlmaier集團壓注成下門板車內件安裝在BMW7系列豪華車上。這一樹脂混合體經過預先熱塑后成為一種獨特的丙烯酸共聚物，作為生產用的預浸料坯/半成品或坯料，在120℃以上溫度下交聯形成非常耐用的熱定型材料。樹脂具有自然纖維良好的浸潤性，化合物成型能力好，與剛性物機械固接好，所生產的復合材料具有高纖維抗載力，在車門應用中達到70%，使門板輕量化、薄型化但具高堅度。而高性能、輕型/經濟型和綠色復合物節約成本，減少VOC揮發，快速再生的自然纖維墊在不失性能的同時降低了汽車炭足跡。
SABIC創新塑料公司的高端材料繼續代替傳統產品，如玻璃、金屬和熱加工型，使得汽車內外部在款式、性能和檔次上盡善盡美。“汽車廠商在尋求減少環境影響的新出路，我們的材料滿足了所要求的目標，無論是降低重量，可回收，或者避免二次加工或鹵素污染。未來汽車設計將以創新方式給高性能塑料帶來許多新機會，我們準備和客戶一道把生態材料擴充到更多新應用中。”SABIC汽車創新塑料公司市場、工程及技術經理Venkatakrishnan Umanaheswaran說。
在另外一項開發上，威思霸(Visteon)和拜耳材料科技成功地合作開發出其它汽車用新型材料。拜耳材料科技還以新興技術為基礎提供內飾設計和工程參數所要求的材料。新業務創新經理Paul Platte強調威思霸公司帶來的價值，“Visteon在開發集環保適用和豪華于一體的內飾項目上發揮了關鍵作用，他們獨到的想法對Velozzi內飾產品至關重要，滿足了今天一批成熟用戶的高需求。”
設計創新
工程師們目前考慮的設計挑戰包括內飾和座椅制造。汽車廠家意識到，購買轎車很大程度要看內飾，車體感覺與外形和特征一樣重要。內飾及座椅系統變得高度復雜，對具有特定設計的工程裝配形成挑戰。因此內飾和座椅尤其成為發達的工程系統，綜合了織物、機械和電器電子元件。
批量生產大中訂單的商務車，生產標準、工藝和要求完全不同于專業化很高的運動跑車。為了展示綜合裝置的技術和經濟優勢，工程師們必須探索新的設計和制造方式。
理論上講，提高汽車內飾表面有好幾種技術，包括塑料件油漆處理，各種箔材和邊緣表面修飾及天然皮革覆面。Johnson Controls公司開發出一種改進的高質量表面防刮和地墊整飾設計工藝。“PP薄膜層技術包含一層復合箔材，由幾層PP組成，采用直接模后工藝制成。應用這一工藝，各種PP均可作為基材，甚至含有玻璃纖維鋼化塑料和回收料。與油漆表面不一樣，這些箔材不易刮傷。由于有多種平滑度，它們很容易同周邊零件搭配顏色。”戴姆勒汽車客戶業務經理Matthias Berg解釋說。
新型箔材對所有箔表面設計的內飾都合適，這一技術也可用在其它領域。根據設計水平，可采用一步法或兩步法生產工藝。比如，兩步法工藝用于深模產品，如車門上的墊槽。
對奔馳E-Class車型而言，設計門板時要特別注意手感因素。車內照明安裝在中心門板之上和把手位置，遮陽板嵌入前門中，這一方案使得Johnson Controls在有限的空間有效改進了車窗覆蓋。
Elastollan TPU開發生產的負載管理碰擊帽（LMSC）使通用汽車2009 Cadillac CTS V系列在不額外加固懸掛情況下18英寸輪胎裝配升級到了19英寸。采用LMSC，想應振動緩沖器，能量吸收能力提高了74%，最終極大地減少了最大沖擊負載。
福特2010MY Taurus轎車具有一套標準可行的創新技術（許多技術已取得專利或申請中），包括帶碰撞警告的自適應定速控制和帶按鍵啟動的智能檢查。Taurus首席項目工程師Eleborates Pete Reyes說，“塑料集中的外飾創新包括盲點信息系統(Blindspot Information System) ；一種循環更快的TPO面材 ；Easyfuel無帽加油系統 ；配在門外板和門玻璃上的皮帶下塑料扣（代替鋼軌道）和窗子調節器上的卡入滑道以適應Taurus車要求嚴格的窗設計，此外還有三擠出外皮帶防水條。”
依靠聚合物原料優點所獲得的內飾創新包括儀表板上設想的超柔軟泡沫以改進工藝質量，在儀表板和門飾板上噴涂聚氨酯（該工藝具有模內裝飾特點，復制了皮革完美的外觀和手感，以降低成本獲得較高耐用性）。值得一提的內飾零部件包括世界一流的全塑儀表板臺面裝飾和三廂推推門，以及為腰部支撐配置的超及耐久性氣動氣囊多圍座椅。
此外，新增電子系統和零部件改善了汽車舒適、安全和油耗性能。工程塑料在這里發揮了重要作用，大量如同卡盒收納和保護電器電子內件，免受環境影響，確保電器絕緣。
德爾福汽車控股有限集團總裁James A Bertrand肯定說，“多年來，車用電器電子件的價值每年以5%增長，通常應用包括電器零部件如接線盒、ECU外殼、電馬達、齒輪箱、線軸、連接器、開關和電線絕緣膠。另外一大推動來自于汽車業綠色趨勢所形成的混合汽車和先進的電池技術，主要目標是實現經濟性油耗，減少CO2排放。”
此外，德爾福公司的超輕收音機設計帶內置模塑電磁兼容（EMC）屏蔽，雪佛蘭、GMC皮卡和運動動力車上都已裝配。“德爾福不斷地進行產品和工藝創新，有助于世界變得更綠，為我們的客戶提供價值。融合29項專利技術，超輕收音機的塑料外殼帶內置模塑細網法拉第籠，達到有效的EMC屏蔽及緊湊的機械組裝和重量輕化，不需要對車體作任何整改。這一創新設計和高效裝配工藝減少了循環時間，每只收音機節省29個螺釘，重量減輕22%，相當于0.54公斤。”Bertrand細數車用電子塑料的情況。
2010年款的福特Mustang采用沙伯基礎創新塑料公司的材料安裝了一種獨特車燈， Lexan聚碳酸酯樹脂具有良好的透明度和耐用性，Cycolac ABS樹脂則被用來打造一種個性化發光窗板，它使用一只LED燈泡而不是30只卻達到了強光效果。采用Cycolac樹脂注塑固定LED筒燈的套管，對Lexan樹脂絲印后形成織物狀金屬質表面，激光雕刻的花紋增加了LED發光效果，而這一技術比現行標準設計減少50%的成本。
新款Mustang轎車儀表板內飾的關鍵零件采用Geloy Visualfx*ASA 樹脂，以模內色代替油漆，達到最佳外觀效果。三個內飾部件——乘客座側面氣孔、中央氣孔和IP計量儀采用Geloy樹脂注塑而成，搭配金屬效果。模內著色和效果避免了油漆帶來的環境影響，如能耗和VOC排放，同時降低了成本。
另外一項免漆應用是福特Taurus的頭燈框座，采用Lexan Visualfx*樹脂制成金屬刨花板效果，外觀精美，也不需要高成本的二次加工。樹脂同時具有機械性能，即使頭燈溫度超過130℃，顏色可保持長期穩定。
更多創新
成本、功能和設計以前所未有的推動力正在促進汽車表面和材料的不斷創新，毫無疑問，新材料如創新塑料、優質面板具有很大吸引力。
比如，福特公司的開發人員投入大量時間和資金打造“可持續汽車”，即盡量采用可持續材料的汽車，座椅泡沫采用大豆基材料而非碳氫化合物已經取得進展。
蓖麻油正被用來生產汽車散熱片零部件，盡管用量有限。日本幾款汽車采用天然纖維如洋麻來增強塑料，以減少玻璃纖維用量，后者在重量和能耗上不利于環保。研究人員們甚至希望開發可自腐堆肥的零部件，汽車變成垃圾后可堆肥處理。總之，當前趨勢表明汽車制造商們顯然看好塑料代替金屬這一方向。
注：本網轉載內容均注明出處，轉載是出于傳遞更多信息之目的，并不意味著贊同其觀點或證實其內容的真實性。
（苒兒）