全球各大材企在車用熱塑性材料方面的研發(fā)方向及進(jìn)展

2017-08-22 22:44:13·
　
蓋世汽車訊 據(jù)外媒報(bào)道，熱塑性塑料（thermoplastics）材質(zhì)的創(chuàng)新型汽車應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，除車輛內(nèi)飾、發(fā)動(dòng)機(jī)罩及外飾外，該材料還被用于動(dòng)力總成、底盤(pán)等部件。如今，眾多材料供應(yīng)商都在大力研發(fā)汽車應(yīng)用材料，其中最為引人注目的無(wú)疑是對(duì)熱塑性材料的研發(fā)。汽車業(yè)為提升車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性，紛紛聚焦汽車輕量化，但在進(jìn)行具體
輕量化，黑科技，前瞻技術(shù)，工會(huì)協(xié)會(huì)動(dòng)態(tài)，2017全球汽車論壇，車用熱塑性塑料,材料供應(yīng)商熱塑性材料,供應(yīng)商定位熱塑性材料,熱塑性材料進(jìn)軍汽車界
蓋世汽車訊 據(jù)外媒報(bào)道，熱塑性塑料（thermoplastics）材質(zhì)的創(chuàng)新型汽車應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，除車輛內(nèi)飾、發(fā)動(dòng)機(jī)罩及外飾外，該材料還被用于動(dòng)力總成、底盤(pán)等部件。如今，眾多材料供應(yīng)商都在大力研發(fā)汽車應(yīng)用材料，其中最為引人注目的無(wú)疑是對(duì)熱塑性材料的研發(fā)。

 
汽車業(yè)為提升車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性，紛紛聚焦汽車輕量化，但在進(jìn)行具體的材料研發(fā)時(shí)，各大供應(yīng)商勢(shì)必還要考慮其他因素，如：材料耐熱性、耐磨損、耐日光性、對(duì)燃油及化學(xué)物的耐腐性。小編為各位整理了全球各大材料的研發(fā)方向及進(jìn)展，并將其劃分為以下五大應(yīng)用類別：
 
內(nèi)飾與環(huán)境照明（Ambient Lighting） 

 
據(jù)盛禧奧（Trinseo）新業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)經(jīng)理Jerry Majur透露，內(nèi)飾與環(huán)境照明領(lǐng)域的個(gè)產(chǎn)品能否滿足高檔汽車內(nèi)飾的整體要求。他指出，隨著LED技術(shù)的面世與成熟，照明產(chǎn)品呈現(xiàn)出多樣性。由于LEDs大幅提高了設(shè)計(jì)的靈活性，塑料件的應(yīng)用使得制造商從上述技術(shù)中獲益。
 
據(jù)盛禧奧汽車團(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì)，消費(fèi)者對(duì)內(nèi)飾與環(huán)境照明設(shè)備的產(chǎn)品需求將會(huì)提高。他表示：“事實(shí)上，公司擁有一支專業(yè)的照明設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，為公司高性能塑料/消費(fèi)品等重要市場(chǎng)業(yè)務(wù)提供支持，該團(tuán)隊(duì)與各大照明原始設(shè)備制造商有過(guò)合作，積累了豐富的專業(yè)知識(shí)與技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。”
 
美國(guó)舒曼公司（A. Schulman）的Frank Roederer點(diǎn)評(píng)道：“目前的產(chǎn)品趨勢(shì)正朝著反射鏡的前照明技術(shù)（forward-lighting technology）發(fā)展，LED技術(shù)的重要性較為明顯。在過(guò)去，技術(shù)驅(qū)動(dòng)源自于對(duì)車頭燈反射鏡（headlight reflectors）所用耐熱材料的需求，然而，如今的需求都集中在尺寸穩(wěn)定性（dimensional stabilities）上，因?yàn)檫@類反射鏡的尺寸越來(lái)越小。多年來(lái)，舒曼一直提供鍍ABS及耐熱型ASA車燈外殼。”
 
Roederer表示：“公司主要供應(yīng)車尾組合燈（rear combination lamp，RCL）、中置高位制動(dòng)燈（center high mount stop lamp，CHMSL）、車牌卡片燈（pocket light ）的外殼。”他還提到了新款散射光耐候性聚合物材料（light diffuse weatherable polymer）——Transparent Weatherable Polymer ASA TWP502，該材料可被用于LED照明設(shè)備，可被用于電鍍、噴漆及焊接等二次加工。
 
據(jù)首席執(zhí)行官Patrick Muezers透露，在透照鏡研發(fā)方面，公司正在研發(fā)新款混合物，其由聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、20%+的Xiran SMA共聚物（copolymer）組成，可被用于制作耐熱性較好的PMMA車用LED燈應(yīng)用，如：后燈片（rear-light lenses）及內(nèi)飾導(dǎo)光板（interior light guides）。此類混合物能夠很好地滿足上述應(yīng)用的需求，其優(yōu)點(diǎn)包括：成本較低、提升了PMMA的流量，提升光效性能，設(shè)計(jì)自由度更高。
輕量化，黑科技，前瞻技術(shù)，工會(huì)協(xié)會(huì)動(dòng)態(tài)，2017全球汽車論壇，車用熱塑性塑料,材料供應(yīng)商熱塑性材料,供應(yīng)商定位熱塑性材料,熱塑性材料進(jìn)軍汽車界
 
輕量化

據(jù)朗盛公司（LANXESS Corporation）的技術(shù)負(fù)責(zé)人Jose Chirino透露：“Tepex連續(xù)纖維復(fù)合層板（continuous fiber composite laminates）是一款創(chuàng)新型產(chǎn)品，其將連續(xù)纖維與熱塑性塑料相結(jié)合，使材料的強(qiáng)度及剛度極高，可同時(shí)將零部件的重量降低極低的水平。目前，本田Clarity的后保險(xiǎn)杠及車門(mén)模組托架（door-module carriers）就采用了該材料。”
 
據(jù)沙特基礎(chǔ)工業(yè)公司（SABIC）汽車事業(yè)部全球負(fù)責(zé)人Scott Fallon透露，混合材料方案的應(yīng)用正呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。展望未來(lái)，預(yù)計(jì)該行業(yè)將產(chǎn)生各類基于混合材料方案的應(yīng)用，亦或是采用熱塑性塑料及金屬等多種材料。在量產(chǎn)型車輛中，Jeep Renegade車型汽車底板的檻板加強(qiáng)件（floor rocker reinforcement）就采用多種材料，用其替代多個(gè)鋼制沖壓件，該加強(qiáng)件能滿足車輛側(cè)面碰撞的材料規(guī)格及安全性要求。此外，相較于全鋼結(jié)構(gòu)的零部件，該加強(qiáng)件可實(shí)現(xiàn)減重50%。
 
改款Noryl GTX PPE采用了熱塑性蜂窩設(shè)計(jì)，配有金屬法蘭，該零件可執(zhí)行E涂層操作，且易于裝配。而A/B/C柱及車底板橫桿（floor cross-bars）等其他白車身（body-in-white，BIW）部件可實(shí)現(xiàn)減重5-8千克（11-18磅），且無(wú)需犧牲部件的結(jié)構(gòu)防撞性（structural crashworthiness）。
 
PlastiComp公司位于美國(guó)明尼蘇達(dá)州威諾納（Winona, Minn.），該公司正定位結(jié)構(gòu)件，其材料選用長(zhǎng)絲碳纖維（long-carbon-fiber，LCF）熱塑化合物、公司采用其獨(dú)有的混合型顆粒物，其原材料分別為長(zhǎng)玻璃纖維（LGF）及長(zhǎng)絲碳纖維。公司的業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)經(jīng)理Steve Ouendag表示：“該混合顆粒物目前被用于尼龍66、聚丙烯（PP）及熱塑性聚氨酯（TPU）。公司已與多家全球供應(yīng)商合作，旨在采用LCF-PP與尼龍材料，用其替代發(fā)動(dòng)機(jī)艙及動(dòng)力總成裝配件內(nèi)的金屬件。在更換鋁質(zhì)或金屬鑄件后，可實(shí)現(xiàn)最大減重50%。”
 
據(jù)塞拉尼斯工程材料公司（Celanese Engineered Materials）全球汽車OEM企業(yè)客戶總監(jiān)Jeffrey Helms透露，由于電池技術(shù)的技術(shù)改進(jìn)已達(dá)到停滯狀態(tài)，各大電動(dòng)車制造商正大力尋找新技術(shù)方案，旨在為車輛減重，攻克電動(dòng)車的續(xù)航里程受限這一技術(shù)難題，避免用戶因上述難題而對(duì)電動(dòng)車持憂慮的態(tài)度。
 
為實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車部件的超薄壁設(shè)計(jì)（ultra-thin-wall designs），選擇正確的材料及模具能力（mold capability），其中就涉及到蓄電池蓋及蓄電池托架等部件，最終實(shí)現(xiàn)車輛的減重。塞拉尼斯采用了高流量長(zhǎng)纖維熱塑技術(shù)（high-flow long-fiber thermoplastic technology），欲借助薄壁設(shè)計(jì)來(lái)降低原材料成本。除實(shí)現(xiàn)減重20-30%外，該設(shè)計(jì)使生產(chǎn)周期縮短了12%以上，該技術(shù)可持續(xù)增強(qiáng)模塑件玻璃纖維的長(zhǎng)度，進(jìn)而提升材料的強(qiáng)度及耐沖擊性（impact resistance）。

 
巴斯夫分散體與樹(shù)脂部（dispersions & resins division）新業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)兼創(chuàng)意管理部（new business development and idea management）經(jīng)理Henning Karbstein提出了熱塑性塑料版的Acrodur丙烯酸粘合劑系統(tǒng)（acrylic binder systems）。該款粘合劑呈水溶液及乳膠離散劑的形式。他表示，該款產(chǎn)品對(duì)浸漬中纖維（impregnating fibers）的粘性較低，在室溫狀態(tài)下可實(shí)現(xiàn)預(yù)浸料坯（prepregs）的制作。這類半成品在固化前可展現(xiàn)其熱塑性塑料的特性，在高溫下，其受熱后變形，然后固化為熱固性復(fù)合材料（thermoset composites）。在整個(gè)過(guò)程中，唯一的副產(chǎn)品是水。

 
Karbstein指出，輕量化、高性能成為汽車行業(yè)對(duì)材料的兩大需求趨勢(shì)。部分注塑件（Injection molded）已被壓塑非織造復(fù)合物（compression molded nonwoven composites）所替代，該工藝變動(dòng)主要適用于呈扁平面的大型零部件，如：車門(mén)內(nèi)面板或門(mén)架。Acrodur樹(shù)脂的復(fù)合物纖維含量達(dá)到75%或更高。對(duì)于復(fù)雜零部件設(shè)計(jì)而言，相較于擠塑件，注塑件仍是其選擇。
 
他表示：“公司采用二次成型技術(shù)（overmolding），完美結(jié)合了可持續(xù)天然纖維復(fù)合物的輕量化特性及注塑工藝的設(shè)計(jì)自由度兩大優(yōu)點(diǎn)。在執(zhí)行該復(fù)合工藝時(shí)，將非織造復(fù)合物嵌入到大型扁平面內(nèi)的注塑凹槽內(nèi)，該操作步驟與傳統(tǒng)的注塑的操作一致。隨后，再注入熱塑性塑料顆粒，通過(guò)削減零部件扁平區(qū)域的厚度，并將其替換為天然纖維復(fù)合物，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了輕量化的效果，并為傳統(tǒng)注塑設(shè)計(jì)提供了一定的自由度。”
 
他補(bǔ)充道，壓塑及注塑聚丙烯材料的混用在業(yè)內(nèi)并非什么秘密，因?yàn)樵摷夹g(shù)的應(yīng)用已經(jīng)有段時(shí)間了。然而，相較于聚丙烯， Ultramid尼龍可提升材料的機(jī)械性能，不僅能實(shí)現(xiàn)輕量化目標(biāo)，還能改變應(yīng)用的溫度范圍。此外，Acrodur還可被用作為纖維復(fù)合材料及非織造物嵌入件的粘合劑。
 
輕量化，黑科技，前瞻技術(shù)，工會(huì)協(xié)會(huì)動(dòng)態(tài)，2017全球汽車論壇，車用熱塑性塑料,材料供應(yīng)商熱塑性材料,供應(yīng)商定位熱塑性材料,熱塑性材料進(jìn)軍汽車界
 
電氣化
據(jù)蘇威特種塑料公司（Solvay Specialty Polymers）全球汽車業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)經(jīng)理Brian Balen透露，對(duì)汽車業(yè)而言，Amodel苯丙醇胺（PPA）及Ryton聚苯硫醚（PPS）等高性能聚合物的需求在不斷提升，該類產(chǎn)品被用于牽引電機(jī)、逆變器及48V技術(shù)的電子件。目前還采用上述兩類樹(shù)脂產(chǎn)品研發(fā)連接器、旋轉(zhuǎn)變壓器（resolvers）、匯流母線（bus-bars）、傳感器及螺線管（solenoids）。
 
Amodell PPA產(chǎn)品系列中的AE-1XXX、AE-4XXX及AE-8XXX均采用了玻璃纖維增強(qiáng)件，其性能提升幅度從30%-60%。Amodel PPA則替換了傳統(tǒng)的尼龍，根據(jù)新的材料規(guī)格要求，在高溫下，要求提升電壓并保留介電性能（dielectric properties）。
 
通常，當(dāng)對(duì)材料的溫度、尺寸穩(wěn)定性、阻燃性（flame retardance）等諸多因素均有要求時(shí)，企業(yè)會(huì)選用Ryton PPS材料。目前，公司正采用該材料，用其替換這類電氣元器件內(nèi)的熱固性材料及金屬材料。蘇威可提供各類PPS材料，其含有玻璃纖維或礦物填料（mineral filler）與玻璃纖維的混合物，具體的材料選用因視操作環(huán)境而定。 

 
聚碳酸酯車用玻璃/車窗

沙特基礎(chǔ)工業(yè)公司的Fallon表示，玻璃制作、涂層及制造技術(shù)上的進(jìn)步不斷，使得基于聚碳酸酯的車窗的制作成為可能，別克GL車型的后窗（rear-quarter window）就采用了該類車窗，這是一項(xiàng)顯著的技術(shù)發(fā)展。
 
內(nèi)飾——儀表盤(pán)托架（Instrument Panel Carriers）

荷蘭公司Polyscope的首席執(zhí)行官Patrick Muezers表示，公司正在研發(fā)混合材料，將以Xiloy品牌的名義對(duì)外出售，產(chǎn)品價(jià)格相對(duì)較低。該公司提出了一種創(chuàng)新方法，可兼容Xiran SMA及聚丙烯產(chǎn)品。目前，該公司內(nèi)部正采用該材塑料生產(chǎn)零部件，旨在對(duì)產(chǎn)品及其性能進(jìn)行優(yōu)化。該公司定位儀表盤(pán)托架產(chǎn)品，相較于聚丙烯，SMA材料的溫度范圍較大，從-35℃-120℃（約合-31℉-248℉）。Muezers指出，該市場(chǎng)對(duì)該領(lǐng)域的側(cè)重較大。他指出，相較于熱穩(wěn)定性能更強(qiáng)的非晶材料（amorphous material），聚丙烯的性能就存在不足，例如：低溫下的性能不如前者優(yōu)異，尤其是將其用于安全氣囊時(shí)，表現(xiàn)尤為明顯。