從PC全景天窗，到全塑車門(mén)框架，再到可量產(chǎn)的全塑輪轂；從CHINAPLAS國(guó)際橡塑展上各化工巨頭展臺(tái)上概念車的比拼，到北京國(guó)際車展上國(guó)內(nèi)首款大量采用PC材料概念車的亮相，盡管我們很難斷定汽車全塑時(shí)代是否或何時(shí)帶來(lái)，但不難看出的是，各種新材料已在汽車領(lǐng)域上百花齊放，在未來(lái)汽車應(yīng)用上必大有可為。
從CHINAPLAS中國(guó)國(guó)際橡塑展上泰科納展臺(tái)的Bamboo電動(dòng)概念車、帝人化成采用生物塑料及碳纖增強(qiáng)材料的Couch電動(dòng)車、巴斯夫展臺(tái)配備全塑輪轂的smartforvision、三菱的綠色動(dòng)力電動(dòng)概念車、沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料的運(yùn)動(dòng)感十足的QarmaQ跨界多功能車、贏創(chuàng)展臺(tái)的蓮花跑車，以及中央廣場(chǎng)展示的由學(xué)生設(shè)計(jì)的概念車，到北京國(guó)際汽車展上長(zhǎng)城公司大幅使用聚碳酸酯材料的“哈弗E”概念車，我們都不難看到，聚碳酸酯、聚酰胺、彈性體以及增強(qiáng)復(fù)合材料等新材料在汽車的應(yīng)用正呈現(xiàn)出百花齊放的蓬勃之勢(shì)。
從車用聚碳酸酯說(shuō)起
聚碳酸酯在汽車的應(yīng)用最突出的就是對(duì)玻璃車窗的替代，拜耳、帝人、SABIC等全球知名聚碳酸酯供應(yīng)商已在這一領(lǐng)域展開(kāi)了激烈競(jìng)爭(zhēng)。
在2012年北京國(guó)際汽車展上正式亮相的長(zhǎng)城汽車“哈弗E”概念車，最大的特點(diǎn)是7個(gè)車窗組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夠減重達(dá)50%。同時(shí)，重量的減輕能夠降低汽車的重心，提高駕駛性能。據(jù)悉，這是中國(guó)汽車制造商首次如此大范圍應(yīng)用聚碳酸酯車窗來(lái)減少汽車重量。
此前，布加迪威龍16.4GrandSport敞篷超級(jí)豪華轎跑車的透明全景車頂也采用了該材料，厚度僅為5毫米。該跑車最高時(shí)速確可達(dá)407公里，是目前公路允許行駛的最快速超級(jí)跑車。模克隆聚碳酸酯全景天窗因此也成為了迄今為止同類產(chǎn)品中應(yīng)用於最快車速的品種。拜耳材料科技聚碳酸酯業(yè)務(wù)部預(yù)計(jì)，汽車工程設(shè)計(jì)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)將側(cè)重於研發(fā)透明車身或車頂。如，汽車車頂將成為設(shè)計(jì)的對(duì)象，重點(diǎn)關(guān)注大尺寸全景天窗以及車頂和尾部區(qū)域的相關(guān)三維設(shè)計(jì)。
日本帝人化成在CHINAPLAS2012展示了一輛名為CONCH的環(huán)保型電動(dòng)概念車。車窗使用帝人Panlite聚碳酸酯樹(shù)脂材料代替玻璃，抗沖擊力強(qiáng)，是玻璃的200倍以上，輕度僅玻璃的一半，不會(huì)因高熱變形。座椅使用帝人的高耐熱性生物塑料Biofront等材料，突顯環(huán)保理念。車身使用帝人集團(tuán)的碳纖維Tenax，實(shí)現(xiàn)輕量化。
帝人化成早在2010年就開(kāi)發(fā)了另一款電動(dòng)概念車——PU_PAEV。除聚碳酸酯樹(shù)脂外，帝人化成還開(kāi)發(fā)了用於汽車的聚碳酸酯合金材料，如PC+ABS和PC+聚酯。PC+ABS具有較高的耐熱性，而PC+聚酯具有較好的耐化學(xué)品性能和耐疲勞性能，它是汽車外飾部件，如車門(mén)把手、裝飾、外部車身覆蓋件等的理想材料。
此外，帝人開(kāi)發(fā)了可以隔離熱輻射的聚碳酸酯用於車窗和天窗。該材料可以模塑成采用隔熱膜時(shí)無(wú)法制成的所需形狀。PU_PAEV采用了這種隔離熱輻射的聚碳酸酯技術(shù)。
在CHINAPLAS2012期間，SABIC展臺(tái)展示的QarmaQ是其與現(xiàn)代公司的一個(gè)合作項(xiàng)目，也充分展示了在汽車制造中用塑料替代金屬、玻璃和熱固性塑料等傳統(tǒng)材料所帶來(lái)的設(shè)計(jì)自由度和實(shí)用性。
這款車在五年前日內(nèi)瓦車展中已首次亮相。由於大量采用高新材料，與采用傳統(tǒng)材料打造的同類車輛相比，QarmaQ的重量可減輕60公斤。用於水平車身覆蓋件的XenoyiQ和ValoxiQ樹(shù)脂可將每個(gè)零件的重量減輕50%，并同時(shí)保持與鋼鐵相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度。QarmaQ采用的XenoyiQ和ValoxiQ樹(shù)脂解決了三個(gè)關(guān)鍵的環(huán)境問(wèn)題——節(jié)約能源、減少溫室氣體排放、升級(jí)再造或重新利用PET塑膠瓶。QarmaQ重新利用了大約900個(gè)廢棄的PET瓶子。同時(shí)還可以通過(guò)用完全透明的Lexan聚碳酸酯車窗替代傳統(tǒng)玻璃來(lái)實(shí)現(xiàn)減重。
來(lái)自美國(guó)恩坦華產(chǎn)品集團(tuán)開(kāi)發(fā)了全球第一款全塑結(jié)構(gòu)車門(mén)硬件模塊SuperPlug，該產(chǎn)品還贏得了2011美國(guó)塑料工程師協(xié)會(huì)（SPE）汽車創(chuàng)新大獎(jiǎng)賽名人堂大獎(jiǎng)。它以一個(gè)由SABICXenoy30%玻璃填充聚碳酸酯/聚對(duì)苯二甲酸丁二醇（PC/PBT）樹(shù)脂制成的氣輔注塑成型零件，替換了40個(gè)獨(dú)立的金屬零件。車門(mén)模塊概念始於XenoyPC/PBT樹(shù)脂，現(xiàn)在這種樹(shù)脂材料已經(jīng)被業(yè)界廣泛應(yīng)用於車門(mén)模塊制造。SuperPlug車門(mén)模塊能夠降低10%的成本，使每扇車門(mén)減重3.3磅（1.49公斤），每輛車減重13.2磅（5.94公斤），且由於能在總裝線上把模塊置入車門(mén)，簡(jiǎn)化了裝配過(guò)程。
汽車迎來(lái)全塑時(shí)代？
除聚碳酸酯及其合金的大范圍應(yīng)用外，增強(qiáng)塑料在汽車更有極大的用武之地。
泰科納和瑞士Rinspeed共同開(kāi)發(fā)的電動(dòng)概念車Bamboo將其在亞洲的首秀選擇了上海CHINAPLAS國(guó)際橡塑展，隨後參加了北京國(guó)際車展。Bamboo的重要材料都由泰科納提供，這是泰科納與Rinspeed第二次聯(lián)手合作。車身底部、輪轂部件、尾門(mén)、儀表板蓋和橫向穩(wěn)定桿都由Celstran長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)熱塑性材料tapes制成，特點(diǎn)是質(zhì)輕、高剛度和高耐久性，能回收再利用。Hostaform共聚甲醛tapes用於汽車內(nèi)部遮蓋和門(mén)檻護(hù)板。立柱護(hù)板和方向盤(pán)裝飾嵌條都由HostaformMetalX材料制成，與其他減輕沖擊強(qiáng)度的POM材料相比，這種材料在抗沖擊強(qiáng)度和接合線的完整性方面設(shè)立了新的標(biāo)準(zhǔn)，因其輕便、易加工和金屬表觀等優(yōu)點(diǎn)，無(wú)需噴涂，可作為金屬的理想替代品。
對(duì)於車的尾門(mén)和橫向穩(wěn)定桿，泰科納也使用了CFR-TPPPSCF60材料。這種Tapes由荷蘭AFPT公司做實(shí)心的交叉纏繞以確保其高硬度。對(duì)於橫向穩(wěn)定桿來(lái)說(shuō)，這種交叉纏繞的處理使它有可能構(gòu)建一個(gè)結(jié)構(gòu)組件：在汽車結(jié)構(gòu)中，這種碳纖維半成品可以直接集成用來(lái)連接駕駛艙和車輛下部結(jié)構(gòu)。這種材料具備相當(dāng)?shù)姆�(wěn)定性，其他比它重很多的金屬才能達(dá)到同樣效果，如果用鋁或鋼替代，車重會(huì)分別增加20%和50%。
在CHINAPLAS2012上亮相的由巴斯夫和戴姆勒公司聯(lián)合研發(fā)的劃時(shí)代概念車smartforvision更采用全塑輪轂，這是業(yè)內(nèi)首款適於量產(chǎn)的全塑輪轂。它采用長(zhǎng)纖維增強(qiáng)UltramidStructure制成，每只輪轂的重量較鋁合金輪轂減輕了3公斤。底盤(pán)等支撐結(jié)構(gòu)采用基於Baxxodur環(huán)氧樹(shù)脂系統(tǒng)的纖維增強(qiáng)聚合物，大幅減輕重量。除Tridion輕質(zhì)車身外，車門(mén)等零部件也采用高性能復(fù)合材料—碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂制成，與鋼鐵和鋁相比，重量可分別減輕50%和30%。
除以上提到的聚碳酸酯、玻纖或碳纖增強(qiáng)材料、PC/PBT材料外，TPV等彈性體材料在汽車上的應(yīng)用也越來(lái)越多。
埃克森美孚化工“山都平”熱塑性硫化彈性體(TPV)30年來(lái)一直幫助汽車行業(yè)以更低的成本打造重量更輕、性能更高且更加環(huán)保的車輛，它在耐候密封件、內(nèi)外飾、引擎蓋下及車底部件等領(lǐng)域不斷傳承其卓越品質(zhì)。對(duì)半動(dòng)態(tài)和靜態(tài)耐候密封應(yīng)用，山都平TPV具有持久的密封性能、重量更輕，且集成的部件功能可簡(jiǎn)化加工工藝并增強(qiáng)美觀效果。在內(nèi)飾表層應(yīng)用方面，山都平TPV可提供精美外觀、耐久性和“舒適觸感”。正是由於其具備耐久性、強(qiáng)度、密封性能、耐高溫和耐化學(xué)性，山都平TPV已成為引擎蓋下和車底應(yīng)用材料的理想選擇。作為一種聚烯烴，山都平TPV可作為加工廢料或在部件使用壽命結(jié)束後完全回收，從而減少?gòu)U料并降低成本，同時(shí)確保滿足相關(guān)法規(guī)的要求。加工廢料可在回收後重復(fù)使用，并可在部件使用壽命結(jié)束後進(jìn)行回收。
現(xiàn)代成型工藝助推車用塑料發(fā)展
新材料、新應(yīng)用對(duì)加工工藝提出了更高的要求，一些新的成型工藝也應(yīng)運(yùn)而生。獲得綜合榮譽(yù)大獎(jiǎng)和“流程/裝配/支持技術(shù)”類別獎(jiǎng)產(chǎn)品—福特翼虎/福特Kuga儀表板由佛吉亞使用TrexelMuCell微孔泡沫注塑成型技術(shù)和SABICSTAMAX20%長(zhǎng)玻纖聚丙烯制造。和通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)注塑成型制造的儀表板相比，此應(yīng)用產(chǎn)品將每輛車減輕了1磅（0.45公斤），生產(chǎn)時(shí)間縮短15%，成本降低3美元。與傳統(tǒng)的注塑成型相比，MuCell工藝使用更少的樹(shù)脂和能源，因此該儀表板更環(huán)保。
氣輔注塑成型技術(shù)作為一種流體輔助注塑成型技術(shù)，已被廣泛應(yīng)用於汽車市場(chǎng)。最近，巴斯夫和德國(guó)PMEfluidtec股份有限公司聯(lián)合浙江世紀(jì)華通汽車零件有限公司，在國(guó)內(nèi)推廣更勝一籌的新技術(shù)—水輔注塑成型技術(shù)(WIT)。
華通公司采用巴斯夫?qū)樗o注塑成型技術(shù)開(kāi)發(fā)的玻纖增強(qiáng)聚酰胺66—UltramidWIT解決方案，實(shí)現(xiàn)了良好的表面質(zhì)量和耐化學(xué)性能。最近華通獲得了上海大眾(SVW)汽車公司和上海汽車工業(yè)集團(tuán)(SAIC)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液管項(xiàng)目。在2012年底前，冷卻液管項(xiàng)目將投入批量化生產(chǎn)。此外，正利用WIT技術(shù)開(kāi)發(fā)其他潛在的應(yīng)用方案，包括全塑料汽車行李支架、吸油管和進(jìn)氣管。
WIT技術(shù)通過(guò)注塑成型的方法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的熱塑性中空部件的高效生產(chǎn)。它是原有氣輔注塑成型技術(shù)(GIT)的改良和提升，最顯著的優(yōu)勢(shì)是：部件內(nèi)部可被直接冷卻。水的導(dǎo)熱系數(shù)是氣體的40倍，熱容量是氣體的4倍。WIT與GIT相比，顯著縮短了冷卻時(shí)間，將生產(chǎn)周期縮短了25-40%。除更短的生產(chǎn)周期，采用WIT工藝生產(chǎn)的零件壁厚更薄更均勻，從而節(jié)約成本，減少重量。該技術(shù)能實(shí)現(xiàn)原有氣輔技術(shù)很難達(dá)到的光滑內(nèi)表面，大大提升了注射成型技術(shù)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
目前，汽車制造業(yè)，尤其是電動(dòng)汽車制造業(yè)的創(chuàng)新，與工程塑料的發(fā)展息息相關(guān)。原因顯而易見(jiàn)：設(shè)計(jì)自由和成本降低能最大程度地實(shí)現(xiàn)個(gè)性化。汽車的全塑時(shí)代是否會(huì)到來(lái)，亦或還有多遠(yuǎn)？我們暫時(shí)不得而知。但是，從聚碳酸酯全景天窗、全塑結(jié)構(gòu)車門(mén)硬件模塊、玻纖增強(qiáng)全塑輪轂的誕生等車用塑料的突破，我們又不得不對(duì)塑料之車用充滿無(wú)限期待。