創(chuàng)新技術(shù)助推汽車塑化進(jìn)程

寂靜天花板

在汽車制造業(yè)中，節(jié)能環(huán)保一直是研發(fā)人員解決的主要問題之一。當(dāng)下，用“綠色制造”重構(gòu)產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式，用低碳理念重塑生活模式為一種趨勢(shì)， 尤其被國內(nèi)外汽車制造商所推崇。塑料及其復(fù)合材料是最重要的汽車輕質(zhì)材料，這些材料不僅在推進(jìn)輕量化進(jìn)程中擔(dān)當(dāng)重要角色，同時(shí)還可以提供較高的設(shè)計(jì)自由度，幫助OEM 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的差異化。那么整車及部件生產(chǎn)企業(yè)面對(duì)多樣化的輕量化材料，該如何確保安全的基礎(chǔ)上選擇及應(yīng)用呢?
1 m9 ~+ H: |9 F. ^' `( Q) }        作為塑料行業(yè)走勢(shì)和發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)，CHINAPLAS 2015 國際橡塑展匯集了全球業(yè)內(nèi)材料和加工技術(shù)方面的頂尖解決方案。來自39 個(gè)國家的3,275 名參展商在為期四天的展會(huì)上為到場(chǎng)的近13萬觀眾呈現(xiàn)了一場(chǎng)橡塑行業(yè)的饕餮盛宴， 展出產(chǎn)品涵蓋創(chuàng)新材料、塑料加工設(shè)備及自動(dòng)化解決方案等，幫助汽車制造商解決他們面臨的能源、成本、效率等諸多挑戰(zhàn)。

  ~0 E+ N$ }# W# M減重是汽車實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的最直接、最有效措施之一。在此次橡塑展上，用于實(shí)現(xiàn)車輛減重的創(chuàng)新材料和應(yīng)用鱗比節(jié)次，比如巴斯夫聯(lián)合上海汽車集團(tuán)股份有限公司及上海延鋒江森座椅有限公司展示的下一代輕量級(jí)概念車座椅。該座椅由三方聯(lián)合突破全塑料汽車座椅靠背骨架及坐盆技術(shù)，為上汽最新推出車型的前排座椅而設(shè)計(jì)開發(fā)， 并搭載上汽IGS 概念車于2015 年上海車展首次亮相。
        在這款輕量化座椅中，基于連續(xù)纖維增強(qiáng)塑料的巴斯夫Ultracom™熱塑性復(fù)合材料體系被用于代替金屬，其重量與傳統(tǒng)座椅相比減輕達(dá)20%，輕薄設(shè)計(jì)更為第二排乘客增加2.5 厘米的膝部空間。在提高駕乘舒適性、減輕重量（從而降低油耗）的同時(shí)，巴斯夫Ultracom ™還提供了優(yōu)異的強(qiáng)度、剛度和韌度，滿足了嚴(yán)格的法規(guī)要求。
! N; M: S; g& M% @* S( f        據(jù)了解，包膠成型材料Ultramid®是Ultracom ™體系的重要組成部分，這種聚酰胺具有優(yōu)異的抗刮傷性和出色的表面質(zhì)量，使座椅結(jié)構(gòu)得以暴露在外，成為一個(gè)獨(dú)特的設(shè)計(jì)元素。注塑成型工藝使靠背骨架獲得了極大的設(shè)計(jì)自由度，讓椅背的形狀更加舒適，并為個(gè)性化的座椅和內(nèi)飾空間打造提供了更多可能。此外，靠背使用的Ultramid®材料的揮發(fā)性有機(jī)物排放極低。
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此外，塑料因具備質(zhì)輕、防銹、吸振、設(shè)計(jì)自由度大等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用范圍正在由內(nèi)飾件向外飾件、車身和結(jié)構(gòu)件擴(kuò)展。比如此次展會(huì)上盛禧奧展出的全新 ENLITETM 材料就是一款專門為汽車結(jié)構(gòu)件應(yīng)用而開發(fā)的玻璃纖維增強(qiáng)樹脂。
+ f" o0 y: Y0 P; O" R        在對(duì)韌性、尺寸穩(wěn)定性和耐熱性能有較高要求的應(yīng)用領(lǐng)域中，ENLITETM 結(jié)構(gòu)件聚合物系列可以用來取代鋼和鋁材部件，尤其適用于半結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用。據(jù)盛禧奧公司稱，在保持極佳高抗沖擊性能、耐久性和優(yōu)秀的尺寸穩(wěn)定性的同時(shí)，ENLITETM PP-LGF 提供了價(jià)格合理的減重解決方案。
        此外，據(jù)了解，盛禧奧正利用ENLITETM 技術(shù)開發(fā)其他玻璃纖維增強(qiáng)樹脂配方，如ABS-LGF 和其他改性合金等。這些玻璃纖維解決方案能夠在高溫（85℃）下提供更佳的尺寸穩(wěn)定性和韌性，能替代過度設(shè)計(jì)的聚酰胺（PA） 應(yīng)用。
        全球最大的PA66 樹脂生產(chǎn)商之一奧升德公司此次在展會(huì)上推出了全新的增強(qiáng)級(jí)產(chǎn)品，具有更卓越的熱老化和耐化學(xué)性， 同時(shí)在減重方面更出色。該公司汽車業(yè)務(wù)全球業(yè)務(wù)總監(jiān) Philip Jeszke 表示：“汽車減重有兩個(gè)方法，一是直接把金屬換成塑料的。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，我們可以通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)模擬分析， 得出材料是否適合替代金屬零件。二是用更輕更好的塑料零件替代原來的塑料零件。開發(fā)性能更好的材料來減少零件的重量或壁厚?！?font class="jammer">; u- @; {( c4 Z

該公司此次推出的全新PA66 牌號(hào)性能比傳統(tǒng)材料更好， 通過模擬分析結(jié)構(gòu)，可以把壁厚降低，減少3% 的重量，但穩(wěn)定性更高。除了直接通過以塑代鋼的方式達(dá)到輕量化的目的，汽車零部件制造商還會(huì)通過創(chuàng)新制造技術(shù)來進(jìn)一步減輕塑料零部件的重量。比如，微發(fā)泡技術(shù)通過對(duì)于氣體的控制來制作發(fā)泡零件， 通過此技術(shù)可減少材料消耗、縮短成型周期、降低產(chǎn)品密度， 在減輕重量之同時(shí)，機(jī)械強(qiáng)度卻不會(huì)受到影響。
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汽車發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙是一個(gè)非常嚴(yán)苛的環(huán)境，首當(dāng)其沖的就是其異常狹小的空間布局。近年來，越來越多的汽車廠家開始使用渦輪增壓器，因此發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的溫度變得越來越高，甚至可以高達(dá)260℃。持續(xù)上漲的溫度給材料帶來了前所未有的考驗(yàn)， 汽車制造商也在尋求耐高溫的材料解決方案。在此次展會(huì)上， 帝斯曼展出的基于Diablo 技術(shù)的耐高溫聚酰胺材料就是一款針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙高溫應(yīng)用的創(chuàng)新材料。
        據(jù)了解，汽車零部件制造商法國哈金森公司選用了這款耐高溫聚酰胺材料生產(chǎn)汽車消音器，并安裝于通用汽車歐洲和北美D2XX 車型的渦輪增壓器出口側(cè)。渦輪增壓器出口端的管路時(shí)常處于超高溫的環(huán)境下，即使在這種嚴(yán)酷的環(huán)境中，Stanyl Diablo PA46 材料依然表現(xiàn)出卓越的機(jī)械性能和耐爆破性能，能滿足汽車生產(chǎn)商對(duì)消音器應(yīng)用的嚴(yán)格要求。
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2014 年，帝斯曼推出了新一代Diablo 耐高溫聚酰胺產(chǎn)品。其中，Stanyl Diablo HDT2700能承受高達(dá)230℃的連續(xù)使用溫度， 而Akulon Diablo HDT2500 能耐受220℃的連續(xù)使用溫度。以熱變形溫度（HDT）衡量，兩者的短期耐高溫的峰值都有所提高。Stanyl Diablo 的HDT 上升至267℃，而Akulon Diablo 的HDT 也增加至245℃。長(zhǎng)期耐熱老化性和更高的HDT 都證明了這些材料相比目前市場(chǎng)上的同類材料具有更強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
* Y; n, n' t, u0 \" v8 a        這些材料的一個(gè)共有關(guān)鍵特征是其對(duì)EGR（廢氣再循環(huán)） 系統(tǒng)中的化學(xué)品和氣體的耐受性更強(qiáng)。它們具有出色的加工性能，更易于焊接，最終生產(chǎn)出的零部件表面光潔，并具有能耐受高爆破壓力的熔接線強(qiáng)度。
        屹立（蘇州）工程塑料科技有限公司在此次展會(huì)上推出的Polynil P240 LHSV 也是一款優(yōu)異的耐高溫聚酰胺材料。據(jù)該公司介紹，這款材料比普通的PA 66 材料具備更多的性能優(yōu)勢(shì)， 是一款專為工程領(lǐng)域設(shè)計(jì)的材料。它有著優(yōu)異的耐高低溫性， 卓越的耐磨擦、磨耗性和低的耐蠕變性。一個(gè)典型的應(yīng)用就是發(fā)動(dòng)機(jī)的鏈條張緊器。同時(shí)，它也被廣泛地應(yīng)用到有耐磨、耐熱要求的工程部件中，用來替換金屬部件。
        ◆低VOC
        高度重視降低碳足跡早已成為汽車制造業(yè)的共識(shí)，日前《汽車有害物質(zhì)和可回收利用率管理要求》已經(jīng)制定完成的消息， 促使產(chǎn)業(yè)“綠色”發(fā)展基調(diào)得到進(jìn)一步的強(qiáng)化。該要求提出， 汽車生產(chǎn)企業(yè)作為污染控制的責(zé)任主體，應(yīng)積極開展生態(tài)設(shè)計(jì)， 采用合理的結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)，選擇無毒無害或低毒低害的綠色環(huán)保材料和易于拆解、利用的部件，應(yīng)用資源利用率高、環(huán)境污染小、易于回收利用的綠色制造技術(shù)。無疑，《要求》出臺(tái)后， 汽車生產(chǎn)企業(yè)將對(duì)零部件企業(yè)和汽車材料供應(yīng)商在環(huán)保材料使用、綠色制造技術(shù)方面提出更高的要求。
        采用綠色環(huán)保、低VOC 排放的材料也同樣有利于提升車內(nèi)空氣質(zhì)量，這直接關(guān)系到車內(nèi)人員的健康。知名化工企業(yè)博祿一直致力于打造健康的車內(nèi)環(huán)境，通過創(chuàng)新材料降低汽車塑料零部件的VOC 含量和氣味。在此次展會(huì)上，博祿展出的Daplen ™系列解決方案（EF261AIC、EF267AIC 和EG265HPC） 已經(jīng)針對(duì)車內(nèi)部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)和測(cè)試，可以滿足最高的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并符合中國對(duì)乘用車空氣質(zhì)量要求的國家標(biāo)準(zhǔn)。
9 v9 ]4 L" B+ M, R! h+ z+ z        此外，以“車內(nèi)北歐般潔凈的空氣”著稱的沃爾沃對(duì)汽車內(nèi)飾的生產(chǎn)材料提出了近乎苛刻的要求。其國產(chǎn)車型VOLVO S60L 以及XC60 采用上海錦湖日麗的塑可凈®作為內(nèi)飾塑料， 該產(chǎn)品已被第三方權(quán)威機(jī)構(gòu)評(píng)為化學(xué)物質(zhì)散發(fā)最低的汽車內(nèi)飾塑料，TVOC 含量小于10μgC/g，比傳統(tǒng)內(nèi)飾塑料散發(fā)降低60% 以上。塑可凈也在本屆橡塑展上亮相。
1 k( ^- T/ q* l* A- @" M        提升車內(nèi)空氣質(zhì)量，除了通過采用低散發(fā)環(huán)保內(nèi)飾材料這種途徑外，還可以選擇高光澤和消光配方的免噴涂塑料，如免噴涂的ABS、PC/ABC、PA/ABS、PA/ASA 跟PC/ASA 等材料， 從而有效降低二甲苯等苯系物的污染。除此以外，還可采用膜內(nèi)注塑工藝，取代油漆噴涂，或者采用整體性結(jié)構(gòu)件替代多個(gè)小型部件，以減少膠粘劑用量，從而降低車內(nèi)甲醛和乙醛污染。比如，寶理塑料公司在此次橡塑展展出的樹脂異材接合技術(shù)AKI-LockTM 可以適用于任何材料，幫助降低膠粘劑的使用。
        據(jù)介紹，AKI-LockTM 是對(duì)一次成型產(chǎn)品的接合部進(jìn)行激光處理后，再次進(jìn)行二次成型的雙重成型技術(shù)。如果使用此技術(shù)，以前無法接合的樹脂的接合，或者一種樹脂與另外一種樹脂之間的接合都可以實(shí)現(xiàn)。該技術(shù)使用玻璃纖維強(qiáng)化材料作為一次成型材料，通過激光處理使玻璃纖維露出來。因?yàn)槎纬尚筒牧吓c玻璃纖維之間有錨固效應(yīng)，兩者會(huì)很牢固地接合起來， 并實(shí)現(xiàn)很高的密封性。除了減少膠粘劑的使用外，利用AKI-LockTM 技術(shù)還可以幫助減少零件數(shù)量，也可以降低成本，還可以提高質(zhì)量。

在汽車行業(yè)中，巨大的成本壓力讓制造商不斷提高生產(chǎn)效率和能源效率。在此次橡塑展上，WINTEC 現(xiàn)場(chǎng)采用t-win 生產(chǎn)汽車內(nèi)門板的展示來體現(xiàn)了如何通過創(chuàng)新技術(shù)滿足汽車制造商的這些需求。在鎖模力為8500kN 的t-win 8500-7000 上，汽車的左右車門板都是由美孚的聚丙烯原料（PP7555KNE2）注塑成型—— 同時(shí)在一個(gè)雙型腔模具中。注塑量為733 克。周期時(shí)間為28 秒。

7 E% Y" l+ `9 M5 u* l" _5 l2 c        隨著中國勞力成本的不斷上升，汽車制造商必須在工資成本不斷上升的情況下不斷提高生產(chǎn)效率。在這個(gè)過程中，靈活的設(shè)計(jì)方案變得越發(fā)重要。與此同時(shí)，針對(duì)汽車工業(yè)對(duì)注塑機(jī)鎖模力要求的不斷提高，克勞斯瑪菲通過此次橡塑展為其MX 系列注塑機(jī)增添了兩款鎖模力規(guī)格，分別為MX 2700 和MX 3200。
        克勞斯瑪菲集團(tuán)中國公司首席執(zhí)行官Christian Blatt 在談到這兩款機(jī)器時(shí)表示： “MX 系列對(duì)于各種應(yīng)用的匹配能力特別適應(yīng)該要求，并且為越來越多的客戶使用?！?br /> $ P% ^! a" r/ C        MX 系列的特色是克勞斯瑪菲研發(fā)的液壓機(jī)械式雙板合模單元。它代表了牢固的結(jié)構(gòu)、快速生產(chǎn)和少保養(yǎng)運(yùn)行。力流優(yōu)化的滑座與導(dǎo)向拉桿配合，確保精確平行的合模運(yùn)動(dòng)和持久的模具保護(hù)。MX 系列的其他優(yōu)勢(shì)包括出色的熔體品質(zhì)以及恒定注射重量?？傊幢闶窃趪?yán)苛的連續(xù)運(yùn)行情況下，MX 系列也可在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量高的同時(shí)確保質(zhì)量穩(wěn)定。
" T; G# K4 p( x9 m( }( m- {' Z' r
' G9 n) R4 a* @# p$ R7 Z& E        “中國制造2025”正在加快推進(jìn)實(shí)施， 智能制造時(shí)代即將到來。對(duì)于塑料加工業(yè)， 中國塑料加工工業(yè)協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)錢桂敬指出， 數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，是未來五年的重要任務(wù)，要以此來引領(lǐng)創(chuàng)新發(fā)展。因勢(shì)而動(dòng)，與自動(dòng)化密不可分的智能化技術(shù)在本屆橡塑展同樣獲得前所未有的重視。
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