
汽车轻量化已成为评价一个国家汽车发展水平高低的重要标志,与此同时,中国在2012年3月1日开始正式实施《乘用车内空气质量评价指南》,针对车内的空气质量与安全性也已成为全社会关注的热点。
10月18-19日,雅式出版有限公司《 中国塑料橡胶》杂志携手中国一汽集团共同主办的“汽车轻量化与VOC车内空气质量技术研讨会”在中国汽车之城—吉林长春圆满举行,来自汽车产业链的150多位嘉宾共聚一堂,热烈交流。
塑料,迎合汽车轻量化大趋势
中国合成树脂供销协会秘书长郑垲指出,在节能环保理念推动下,安全、舒适、轻量、节能成为汽车工业发展的主趋势。塑料以重量轻、设计灵活、制造成本低、性能优异、功能广泛等优点,必将成为二十一世纪汽车工业最佳的材料选择。
郑垲介绍,塑料在汽车上应用,并不单单可以减轻汽车重量,降低能耗,事实上,塑料替代金属除了轻量化之外,还可以:降低汽车传动件之间的摩擦力;实现更好的耐磨性;改进设计柔性和零部件集成度;提高安全性、舒适性和燃油效率以及更好的密封隔噪效果等。塑料为汽车带来的好处,远远不只是单纯的轻量化。
郑秘书长强调说,目前,中国汽车千人保有量与印度相近,远低于欧美。而中国经济前景整体向好,快速发展的城镇化建设势必推动交通出行的更大需求。而未来汽车市场发力的重点将是提高燃油效率,推进混合动力汽车以及电动车的开发,塑料会迎来更广阔的发展机遇。
国外汽车制造业在做什么?
北邮深圳研究院车联网实验室总工李大华在演讲中向与会听众提问:你知道国外汽车制造业在做什么吗?
李大华特别介绍了自己在国际车展及复合材料展的所见所闻。在法国巴黎举行的全球最大规模的复合材料展览会JEC上,与CFRP(碳纤维增强树脂)相关的展示明显增加,意大利兰博基尼、德国宝马以及英国迈凯轮汽车都展出了CFRP材质的车体。同样,德国戴姆勒与德国巴斯夫公司在法兰克福车展(IAA2011)上展出了共同开发的概念车“Smart Forvision”。车轮采用树脂制造,与用金属制造相比,每个轮子的重量减轻了3kg。
李大华还特别介绍了“国外材料界在干什么?”他举例说,近年来,日本各大汽车厂商、材料生产商、相关研究机构和汽车部件厂商每年都会在“东京国际汽车展”和“人与车科技博览会”上,展示能大幅减轻重量的部件、新材料和新技术。
日本东丽开发出在车辆骨架等部分采用CFRP大幅减轻车重的电动汽车(EV)概念车“TEEWAVE AR1”。该车共采用了160kg的CFRP,由此将钢板用量减轻了550kg。日本帝人公司开发出采用热塑性树脂,用1分钟时间便可成型CFRP车辆骨架部件的量产技术。
可以看出,塑料及其复合材料在汽车领域的大范围应用,已成为汽车工业与材料工业共同关注的热点。
复合材料应用意义深远
长春一汽技术中心高级工程师李菁华结合复合材料汽车应用这一热点,结合汽车应用介绍了近年来出现的复合材料成型新工艺,如长玻纤增强热塑性塑料、连续长纤在线生产技术、玻纤毡增强热塑性塑料片材等。
李菁华举例介绍,在厢式车和货车中,用玻璃纤维和碳纤维增强的复合材料传动轴代替金属轴,在减轻重量的同时,可以降低噪声和振动,并使工艺更为平顺。英国GKN技术公司用纤维增强塑料制造的传动轴,重量减轻50-60%,抗扭性比钢大10倍,弯曲刚度大15倍。汽车板簧采用复合材料,重量降低40-60%,疲劳寿命提高2-3倍;吸振性能好,乘坐更舒适;耐腐蚀,无需像金属板簧那样外部涂防腐蚀漆;复合材料的断裂是逐步发展,不同于钢材的突变性,可减少突发事故;成型加工方便,节省能源。
李菁华特别指出,汽车复合材料制造工艺的可设计性特点意味着今后还将有更多的创新成型工艺不断涌现;汽车复合材料的成型工艺技术从开放式走向闭模式是一个发展趋势;热固性汽车复合材料成型工艺技术并不会在竞争中消失,而是会与热塑性汽车复合材料一道,取长补短,共同发展;以LFT-D为代表的连续长纤维增强热塑性汽车复合材料成型工艺技术将会得到强劲的发展,尤其在乘用车轻量化过程中替代金属结构件、半结构件中将发挥重要的作用。
PPS,优异的车用塑料
雪佛龙菲利普斯化工国际有限公司工程塑料区域销售经理彭丽贞与聚苯硫醚地区销售经理冯辉共同介绍了雷腾PPS在汽车工业应用的发展。
雷腾PPS是雪佛龙菲利普斯化工国际有限公司在世界上最先成功大量生产的一种高性能热塑性工程塑料。
据介绍,雷腾PPS的优异性能包括:耐热性:UL RTI达200-240℃,高荷重热变温度达260℃;难燃性:无需添加阻燃剂就可达UL94V-0/5V的标准;耐化学药品性:目前尚未发现在200℃下可溶解PPS的溶剂;高强度,高刚性,在高温中机械特性下降极少,同时具有卓越之耐蠕变性;成型收缩极小,吸水性低,线性热膨胀系数小,在高温及高湿环境下尺寸也极其稳定;在高温及高湿环境下表现出优异的电气性能;通过氟树脂填充,其自润性可大幅提高;可采用一般注射成型机加工,由于其流动性良好,可以进行薄壁成型。
正是由于PPS具有耐高温、高尺寸稳定性以及耐腐蚀的特点,广泛应用于汽车工业的各个领域,如汽车冷却系统、电子系统、燃料系统、汽车照明、传动系统、制动系统等。
低VOC,新标准带来的挑战
2012年3月1日《乘用车内空气质量评价指南》正式实施,尽管并非强制性标准,但是,环保、安全标准经过一段时间试用后发展成为正式标准,业界相信不会是遥远的未来。
上海市环境科学研究院大气环境研究所副所长钱华详细介绍了车内空气污染的定义、VOC(挥发性有机化合物)的来源、对乘员的危害及相应的消减途径、检测标准与检测方法。
钱华介绍,我国乘用车内空气污染物主要来源—车内内装饰材料释放,而与塑料行业密切相关的是汽车内饰件用到的各种塑料制件。
针对汽车内饰件制造商,钱华提出一些减少汽车内饰件造成的车内空气污染的建议。如,大力推行现代企业管理方法-EMS(ISO14000);改良车内塑料,聚氨酯等合成材料饰件的化学配方,包括胶粘剂,降低有毒有害物质和VOCs;改良乘用车内饰件安装工艺,用锁扣、搭扣(销)替代胶水,减少甲醛、VOCs排放;改变塑料脱模剂的合成方式;加大汽车活性炭罐(Canistor)的容量,增强VOCs的减排能力;改良汽车涂料的性能,用水性代替油性;车内使用甲醛排放水平≦E0的人造板材等。
针对汽车低VOC的轻量化解决方案
拜耳材料科技汽车业务部大客户经理陈涛介绍了拜耳结合汽车轻量化的VOC解决方案。
陈涛指出,主机厂对轻量化的要求并不只是轻量化本身。实现轻量化的同时,还必须满足汽车行业发展的需求,包括,成本控制,产业链建立;汽车的安全与舒适性;以及更环保的设计方案等。
拜耳针对轻量化与低挥发材料,可以提供的解决方案包括PC塑料玻璃,Bayprey复合材料,水性胶等。例如,拜耳聚氨酯轻质高刚性复合板材-BAYPREG F,具有轻量化、高刚性、尺寸稳定性好、灵活的设计自由度、低VOC等特点。拜耳的PU/PC一体化车顶模块,既可以实现轻量化,又可以实现多样化的产品定制。用于汽车内饰的水性氯丁胶粘剂,可减少车内饰的VOC排放,迅速建立初期强度以及良好的耐热性。
汽车内饰VOC材料解决方案
上海锦湖日丽塑料有限公司合金材料产品线经理李强在全面分析车内空气质量主要污染源的基础上,并结合材料低VOC解决方案,从原材料控制、加工工艺控制、后加工控制三个方面介绍了相应的解决方案。
李强介绍,从材料的角度,主要在于控制原材料本身VOC含量,重点对原材料VOC进行筛选;保证原材料优异的热稳定性,减少加工过程中可能带来的VOC增加;采用特殊助剂,增加材料的稳定性,捕捉产生的小分子链段。改性材料生产阶段,设计好螺杆组合和工艺条件,配合适当的脱挥工艺,改善材料VOC状况。制品注塑成型阶段,采用适当的模具设计和工艺控制,避免结构造成的剪切过强和温度过高产生的材料降解,同时减少脱模剂的使用。
据李强介绍,锦湖日丽开发的低VOC产品塑可净已成功应用于多种汽车内饰,如汽车仪表板骨架,内后视镜壳体,仪表板饰圈、饰条等。
物料处理与塑料汽车应用可靠性密切相关
科乃而大区销售经理刘振鹏介绍了详细分析介绍了不同干燥与物料输送方法对汽车塑料件品质的影响。
物料干燥不充分,会带来大量的制品缺陷,如产生银丝、气泡等外观瑕疵,产品尺寸不稳定,物料性能下降等,因此有效的干燥系统十分重要。尤其是汽车工业大量的外观件与功能件使用塑料制件,对制品的外在性能和机械性能都有极高的要求。
刘振鹏特别分析对比了传统干燥方式与中央干燥输送系统的应用。
传统方式每台注塑机配置一台干燥机,在某种程度上并不合理,原料更换需要很多时间-清空料桶,清洁,加料,重新干燥新加入的原料也需要3-5个小时,这样漫长的换料时间彻底影响你的产能,当然影响盈利能力。
而采用中央干燥输送系统,提高注塑机的利用率-有效生产时间;随时更换任何原料到任何注塑机;提高精益生产目标;提高产品的良率与品质;降低人工成本;减少车间混乱现象;提高企业综合效益。
此外,针对汽车VOCs的检测与控制,本次研讨会并特别邀请到在德国汽车检测与认证领域久负盛名的德凯集团德凯质量认证(上海)有限公司王益江总经理,分享车内空气质量测试的具体标准与测试方法。