可以說(shuō)，汽車行業(yè)實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的排放法規(guī)并不容易，顯然需要更輕量的解決方案，隨著工藝的進(jìn)步，輕量化的實(shí)現(xiàn)正一步步實(shí)現(xiàn)，而這也成為塑料行業(yè)發(fā)展的好機(jī)會(huì)。

跑車上的獲獎(jiǎng)方案

美國(guó)塑料工程師協(xié)會(huì)(SPE)汽車分會(huì)每年都通過(guò)汽車創(chuàng)新技術(shù)大獎(jiǎng)賽表彰應(yīng)用于車輛的優(yōu)秀塑料技術(shù)。在去年第45屆大獎(jiǎng)賽上，通用汽車ChevroletCorvette2016跑車上使用的UltralightClassA車身板入選材料類獎(jiǎng)項(xiàng)，并榮獲大獎(jiǎng)。

該產(chǎn)品采用ContinentalStructuralPlastics(CSP)公司提供的TCAUltraLiteSMC，采用模塑工藝制造。新型1.2SGSMC在更換掉一種中密度牌號(hào)后(不需要更換模具)減掉了車身板9kg的重量。

汽車輕量化為塑料行業(yè)發(fā)展提供新機(jī)遇

新型復(fù)合材料適用于A類或結(jié)構(gòu)組件，與中密度(1.6SG)牌號(hào)相比，質(zhì)量減輕28%，與傳統(tǒng)(1.9SG)SMC相比，質(zhì)量減輕43%。SPE表示，與金屬相比，其具有顯著優(yōu)點(diǎn)，包括重量輕，模具成本低，設(shè)計(jì)靈活性大，耐腐蝕和抗凹痕能力強(qiáng)，以及優(yōu)異的表面質(zhì)量。

CSP董事長(zhǎng)兼CEOFrankMacher解釋說(shuō)：“TCAUltraLite是一種經(jīng)濟(jì)的鋁替代材料，可為工程師提供在車身設(shè)計(jì)中采用SMC替代金屬所帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)。如機(jī)械性能沒(méi)有變差，輕量部件不必增加厚度，或者不必加入結(jié)構(gòu)增強(qiáng)件來(lái)達(dá)到所需的性能要求。”

UltraLite技術(shù)使用處理玻璃珠替代一些CaCO3，使樹(shù)脂能粘附到基體上，提高玻璃珠與樹(shù)脂之間的界面結(jié)合強(qiáng)度。這是一種專利處理技術(shù)，使樹(shù)脂配混料具有更高的強(qiáng)度，所制造的模塑件在處置過(guò)程中不易損壞，而且可以防止出現(xiàn)造成漆破裂，產(chǎn)生凹坑和氣泡的微裂紋。

發(fā)動(dòng)機(jī)減重有法

由于排放限制，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體越來(lái)越小，為了補(bǔ)償功率損失，汽車制造商開(kāi)發(fā)了渦輪增壓系統(tǒng)，一種含有潤(rùn)滑劑的帝斯曼(DSM)特殊牌號(hào)Stanyl聚酰胺(PA)46被選用于新一代渦輪增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)系統(tǒng)中的低摩擦滑瓦。

正時(shí)系統(tǒng)部件由比利時(shí)QuadrantCreativeMolding&Systems(QCMS)制造，系統(tǒng)組件由TsubakimotoUK公司提供，這些新型高能效渦輪增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)采用一級(jí)方程式賽車的技術(shù)，代表著發(fā)動(dòng)機(jī)小型化的最新技術(shù)，盡管功能較大，但卻大幅減少了CO2排放量。

帝斯曼表示，StanylPA46廣泛用于發(fā)動(dòng)機(jī)組件。當(dāng)前行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是StanylTW341，但對(duì)于新型發(fā)動(dòng)機(jī)，公司開(kāi)發(fā)了摩擦性能更好的牌號(hào)StanylTW371。試驗(yàn)表明，StanylTW371的摩擦可減小20%，有助于提高燃油經(jīng)濟(jì)性。

與具有競(jìng)爭(zhēng)性的材料PA6和PA66(耐磨性會(huì)高6倍)、聚鄰苯二酰胺(PPA)、聚乙縮醛和PPS相比，Stanyl具有優(yōu)異的性能。這些材料都有其缺點(diǎn)，如太脆(PPS和PPA)，高溫下剛度小(POM,PPS,PA6,PA66,PPA)或磨蝕性強(qiáng)(PPS)。這些新牌號(hào)有助于滿足歐6標(biāo)準(zhǔn)氣體(一氧化碳，烴，氧化氮)和粒子排放物目標(biāo)。帝斯曼表示，轎車還符合歐盟有關(guān)二氧化碳排放量的限制。

軌道車也變輕

制造碳纖維部件存在材料成本高，工藝復(fù)雜，加工周期時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。帝人集團(tuán)(Teijin)碳纖維與復(fù)合材料業(yè)務(wù)部的核心公司TohoTenax有限公司與川崎重工(KawasakiHeavyIndustries)聯(lián)合開(kāi)發(fā)了一種輕量葉片彈簧，可大批量生產(chǎn)用于有軌車輛。該片彈簧采用碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)制作，TohoTenax希望這種新型大批量生產(chǎn)系統(tǒng)能使efWING在全球投放市場(chǎng)。

據(jù)悉，efWING是世界上首個(gè)將側(cè)框架與獨(dú)立螺旋彈簧組合到一個(gè)由CFRP制造的簡(jiǎn)化解決方案中的設(shè)計(jì)，有助于減輕有軌車輛車架的重量，大約每輛車可減輕900公斤。TohoTenax表示，除了可減少CO2排放，降低運(yùn)行成本外，還可降低車輪脫軌的風(fēng)險(xiǎn)。

先進(jìn)工藝多快好省

在這期JEC世界復(fù)合材料展會(huì)及會(huì)議上，克勞斯瑪菲(KraussMaffei)展出了一種由熱固性和熱塑性塑料基質(zhì)體系制造CFRP部件的創(chuàng)新濕法模塑工藝。

目前的應(yīng)用例子是大批量生產(chǎn)的新型7系列寶馬和i8電動(dòng)車。克勞斯瑪菲介紹說(shuō)，與傳統(tǒng)的樹(shù)脂傳遞模塑(RTM)工藝如高壓RTM(HP-RTM)和壓縮RTM(C-RTM)相比，濕法模塑加工工序較簡(jiǎn)單，省去了預(yù)成型型坯工序。因而該工藝是制造新型輕量部件的經(jīng)濟(jì)替代方法。濕法模塑過(guò)程中，混料頭將樹(shù)脂(通常是環(huán)氧樹(shù)脂)澆注到平放的半成品纖維連續(xù)條狀產(chǎn)品上。之后將纖維產(chǎn)品送入模具，進(jìn)行模塑。

新工藝有兩個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)，其一是可以縮短成型周期時(shí)間，因?yàn)樵趯?shù)脂澆注到一個(gè)部件上的同時(shí)另一個(gè)部件在模具中固化。該體系還可具有較高的反應(yīng)性。不再需要在熱模具中充入材料，此時(shí)在模具中還不能發(fā)生反應(yīng)。這兩個(gè)因素縮短了成型周期時(shí)間。公司表示，還可以使用回收纖維。這使得濕法模塑工藝成為在RTM工藝中工業(yè)化加工回收纖維的一種具有競(jìng)爭(zhēng)力的方法。

減重之外的新可能

除了減重之外，巴斯夫(BASF)最近的一種應(yīng)用，可顯示塑料對(duì)汽車行業(yè)的貢獻(xiàn)多不勝數(shù)。即使在低溫下，塑料也能有效地替代金屬。法國(guó)防織和橡膠公司JoubertProductions向市場(chǎng)投放了第一種完全由塑料制造的雪地鏈。

該雪地鏈采用由巴斯夫兩種Elastollan熱塑性聚氨酯(TPU)牌號(hào)B90A15和B60A10WH制造，符合?NORM5117標(biāo)準(zhǔn)要求(適用于歐洲)，可用于各種規(guī)格的輪胎，且易于安裝。

奧地利標(biāo)準(zhǔn)?NORM5117是針對(duì)金屬鏈的，金屬鏈覆蓋在整個(gè)輪胎胎面上，無(wú)輪車輪處于何種位置都必須與路面接觸。全塑料雪地鏈其耐磨，低溫柔性好，耐破碎，耐路鹽，從而保證雪地鏈對(duì)冰雪路面具有良好的抓著力，能更好地控制車輛。

傳統(tǒng)金屬網(wǎng)鏈由兩個(gè)不同顏色的Elastollan牌號(hào)取代，在注塑工藝中，兩種顏色的材料粘合到一起，不需需要裝配。黑色ElastollanB90A15硬度高，具有良好的機(jī)械性能以及低溫下優(yōu)異的屈撓性;紅色ElastollanB60A10WH較柔軟，易流動(dòng)。

在小型注塑設(shè)備中，黑色鏈條與紅色Elastollan在一個(gè)模具中復(fù)合模塑，使兩種材料化學(xué)結(jié)合到一起。由于TPU與TPU的粘合性能良好，所以不需要金屬網(wǎng)鏈所需的組裝工序。

Joubert公司研發(fā)部門負(fù)責(zé)人RégisKaelin說(shuō)：“我們不僅能夠高效地制造產(chǎn)品，而且雪地鏈還能為駕駛員提供更高的冬季安全性，使用雪地鏈不存在任何問(wèn)題。”

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