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我國商用車車身塑料使用現狀與趨勢
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http://mamogu.com 發(fā)稿日期:2006-5-19
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一、車身塑料使用現狀
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商用車塑料產品發(fā)展的最新特點是產品大型化和裝配集成化。目前車身塑料制品中，1m以上的產品已經非常普遍，部分塑料產品長度已經達到2m以上。同時，產品集成化程度提高，像儀表板這樣的總成已經集成為一體進行線下裝配，也導致塑料產品具有更加復雜的結構。這樣，不僅僅要求材料具有高流動、高剛性等基本性能要求，材料的顏色也必須有很好的穩(wěn)定性。先進的加工工藝用于保證制品性能，降低扭曲等現象。下面僅僅就幾種使用量較大的材料，介紹目前車身塑料使用現狀。
1、改性PP材料
車身塑料材料中，目前使用最多的是改性PP系列材料。使用部件包括儀表板、車門護板、裝飾面板等大型內飾部件和保險杠、水箱面罩、擋泥板等外裝部件。以改性PP為主的聚烯烴材料已經占到車用塑料使用量的50％以上。改性PP材料目前在使用中，特別注重以下特點：
高流動性，目前改性PP材料的熔融指數往往達到20～30g/10min。這樣，可以提高產品的熔接痕強度，降低表面熔接線。為了保證材料制品表觀顏色的要求，對改性PP基礎材料的選擇也有更嚴格的要求，需要使用專門合成的PP材料滿足改性要求。
性能要求合理化，對于不同部位的產品，材料性能要求更為合理。例如，儀表板使用的改性PP已經達到了2G的彎曲模量和25KJ/m2的沖擊強度，而門護板則要求在5KJ/m2左右的沖擊強度即可。這樣可以有效控制成本，并滿足制品性能要求。
密度成為重要指標。為了有效降低材料成本，在材料性能嚴格要求的同時，材料密度也成為一項重要的指標。目前，國內商用車塑料材料的價格已經占到塑料零部件價格的1/2，因此材料密度對于制品成本控制具有重要的作用。
上述幾個方面的要求往往是相互限制，因此對于材料的配方設計、制品加工等都提出了比以前更為嚴格的要求。同時，隨著材料合成技術和加工技術的進步，部分內飾產品也開始用純PP材料，進一步降低了材料成本。
2、ABS類材料
ABS的品種多，表面處理效果好，價格低。因此在車身材料中一直廣受歡迎。由于ABS耐候性差，目前商用車中已經廣泛使用高耐候的AES、ASA等材料作為ABS的補充。當產品需要表面處理時，例如水轉印膜、噴涂時，采用ABS；不需要表面處理時，選用ASA、AES等。
3、SMC等玻纖增強材料
SMC綜合性能遠超過其他工程塑料、并且是可以在線噴漆的材料，在商用車車身開發(fā)中一直占有重要的位置。
目前車用SMC的彎曲模量一般超過10GPa，沖擊強度高達60KJ/m2以上，可以制備保險杠、支柱、發(fā)動機面罩、各類擋板等大表面積的制品。其他熱塑性玻纖增強工程塑料也由于強度高，在實際使用中得到了廣泛的應用，例如PC/PET-GF10、PP-GF30等材料。
二、車身塑料材料的使用趨勢
車身塑料的使用除了性能要求和工藝要求等客觀條件，還受到材料使用趨勢等影響。這種趨勢往往會形成強制的要求。目前在車身用塑料材料中，下面幾個趨勢正在成為現實。
材料統(tǒng)一性
這種統(tǒng)一包括基礎材料和填料使用類型統(tǒng)一，用來方便回收增值。目前，內飾用塑料材料已經向著聚烯烴材料的方向統(tǒng)一，主要是改性PP、PE材料、聚烯烴彈性體等。外裝材料目前仍然有多種材料在不同的車型中使用，目前主要的使用品種為改性PP、SMC、ABS類等。車用材料的回收已經成為一項法規(guī)性項目，塑料材料由于回收方便，可以在這方面做出一定貢獻。
車身內飾空間的環(huán)境保護
目前，由于內飾附件已經基本塑料化，塑料制品在加工裝配過程和使用過程中，會揮發(fā)出大量的有機（VOC）。有效降低VOC已經是內飾材料的一個重大課題。目前，國內外許多材料廠商都在致力于低味道、低揮發(fā)性改性材料和環(huán)境友好型粘接劑等材料，滿足車身內飾的環(huán)境保護要求。對于抗菌面料的研究也在努力推進中。
低成本材料方案
塑料制品的價格優(yōu)勢主要表現在加工裝配簡單。但是塑料本身是一種高價材料，并且材料價格對制品價格的影響較大。塑料材料的價格已經占到塑料零部件價格的1/3～1/2，這也說明車用塑料制品加工技術相對落后、制品功能性差導致增值過程太低，限制了車用塑料制品采用更優(yōu)異的加工技術提高產品性能。低成本方案現在主要有兩種方式，第一是采用更低廉的材料，比如回收材料等。這種低附加值創(chuàng)新只能進一步惡化國內零部件環(huán)境。第二是采用性能更優(yōu)異的材料，通過降低產品用料來降低材料成本，同時提高加工技術。這種創(chuàng)新型低成本材料方案是塑料供應商和制品加工廠商一直在從事的方向，但是目前仍然收到價格限制而進步緩慢。
三、車身塑料應用的飽和性分析
目前，車身附件的塑料材料使用已經達到了一個很高的水平。塑料材料要擴大在商用車車身的應用，在可以預見的一段時間內，仍受到技術限制。分析車身附件塑料的飽和性，對于材料的進一步使用和發(fā)展都有重要的意義。
1、材料使用部位的飽和性分析
目前，車身內飾和外部裝飾中，大表面積零件的塑料使用也已經得到了飽和程度。僅僅有部分零件尚未塑料化。主要包括各類支撐固定板、儀表板梁及其支架總成、座椅支架等各類支架等。這些部位由于收到一定的拉、壓、彎等應力，往往采用金屬部件。事實上，象座椅支架這樣的產品，已經開始嘗試塑料材料。目前，長玻纖增強塑（LFT）已經廣泛使用在國外轎車領域，對于這些支架產品是非常合適的一類材料，由于新材料的成本和加工技術的不斷進步，車身內飾外裝部件實現全部塑料化已經非常接近。對于轎車上不斷推進的全塑車身，商用車目前并不具備可比性。但是像車門這樣的大型制件，采用塑料成型有一定的可行性。部分車身部件也已經采用SMC等作為成型部件使用多年。全塑車身發(fā)展過程中研究的高級加工技術，也推動了其他車身塑料部件進步。
2、材料使用類型的飽和性分析
同一制品使用的塑料材料中，往往可以采用不同的塑料類型。一般說來，任何一個制品都可以有2～3種材料滿足使用要求。例如，發(fā)動機面罩可以采用SMC、ABS噴涂、改性PP、AES等材料，保險杠材料也可以采用金屬、SMC、改性PP、PC/PBT等多種材料。目前已經形成了多材料相互競爭的局面。在設計初期，考慮成本、產量、車型配置，并預測后續(xù)產品改進等因素，進行合理的選擇。隨著新材料的不斷進步，有更多的材料供車身產品選擇。
3、塑料制品的問題與解決方案
雖然車身附件中塑料制品得到了廣泛的使用，但是在使用中仍然存在許多問題。這些問題會導致客戶對塑料制品的滿意度下降，設計人員懷疑塑料制品的性能。一般來說，這種滿意程度下降的直接反應就是改換為金屬制品或者采用更高等級的塑料制品，從而增加了產品成本。
例如，對于PP材料而言，無論如何改性，總是存在著低溫脆性和高溫剛性的矛盾，后結晶現象也造成尺寸穩(wěn)定性相對較差。雖然針對不同制品采取了不同的材料方案和設計方案，外部裝飾件的部分改性PP制品總不是令人滿意。目前，新開發(fā)的商用車身（特別是中高檔商用車）在重要外裝件的使用中，明顯降低了改性PP產品，而使用SMC作為保險杠、AES作為面罩等。從設計人員的反饋來看，改性PP的外裝制品已經是低擋產品的別稱。通過加工技術的進步來提高改性PP制品滿意度的工作作為一個相對落后的領域，應該給予相當的注意。
塑料制品使用過程中的高維修費用也是一個問題，特別是保險杠這樣的重要產品。雖然塑料保險杠可以在發(fā)生事故時可以起到保護對方的作用。但是絕大部分用戶對塑料保險杠使用過程中的易損壞性和高維修費用總是不滿意。
從產品設計角度看來，目前最重要的依然是基于裝配的設計（DFA），設計重點在于裝配和運動干涉等信息，車身設計人員關注制品最后使用狀態(tài)，卻往往在設計初期無法預測塑料產品在制造過程中帶來的潛在風險。塑料材料的使用都是通過制品制造體現出來，所有的零部件必須制備合格，才可以滿足設計和使用要求。在材料選擇和性能匹配已經相對完善的今天，基于制造的設計（DFM）就成為塑料應用的新課題。從現有發(fā)展看來，車身塑料制品的DFM主要表現在產品成型新工藝和CAE模擬兩個方面。
在成型工藝方面，低壓成型技術一直是塑料產品成型加工中大力發(fā)展的領域。氣體輔助成型、注塑－壓制工藝、模內裝飾工藝等，都是低壓成型技術的具體應用。其中氣體輔助成型已經得到了廣泛的使用。新工藝的實行，可以突破塑料制品原有設計限制，給車身塑料制品帶來質的提高。
CAE模擬技術包括應力分析CAE和模流模擬CAE，也已經在生產中得到了應用。CAE技術有助于對制品強度和加工過程中出現的問題預測。目前，車身塑料制品的質量控制已經達到了量化階段。CAE模擬可以有限控制開發(fā)風險，降低產品試制次數。
當成型加工和CAE模擬都用于產品開發(fā)階段時，材料、制品設計、加工形成了三位一體的高級階段。目前國內的商用車車身塑料產品設計正在向這方面迅速發(fā)展。
結束語：商用車車身塑料應用目前已經進入了一個較高的平臺，相對飽和的使用量和多品種的塑料材料選擇對商用車車身附件的開發(fā)提供了可靠的保障。同時，基于制造的設計（DFM）將是下一步車身塑料制品開發(fā)的重要手段。這將更進一步提高塑料產品的可靠性，解決用戶關心的實際問題。 - ■ 與【我國商用車車身塑料使用現狀與趨勢】相關新聞
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