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塑料车身板能回归吗？ |
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| http://cn.newmaker.com
12/7/2008 6:14:00 PM
AI汽车制造业
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作者：Gary S. Vasilash
尽管SMART汽车家族在使用轻型材料方面遭遇了失败，从而使这家公司对于“将塑料应用于汽车车身”表现冷淡，譬如Saturn汽车的车身又开始转向使用钢材。但实际上，按照GE塑料集团全球市场总裁Derek Buckmaster的说法，将塑料应用于车身上的最大障碍是它的热膨胀系数（CTE）与钢材料有明显的差距。Buckmaster解释说，一般情况下，大多数的车身都采用钢结构，而钢的热膨胀系数是1.9，但大多数塑料的热膨胀系数却在5～10之间，这样的热膨胀系数使得塑料车身板在炎热的天气中很容易产生更长的裂缝。Buckmaster举例说，在日本，曾经制造了一种使用塑料门的原型汽车，但在炎热的天气里这种车根本就不能够开出来。
因此，目前要解决的关键问题是降低塑料的热膨胀系数。Buckmaster介绍说，目前GE正在研制的两种车身板材料的热膨胀系数已经得到了明显降低，其中之一被称为“HMD”或“高模量延展”。他解释说，聚碳酸酯是一种具有良好抗冲击强度和延展性的材料，但在具体使用中有时还希望它更硬一点，于是可以加入玻璃纤维。但是玻璃纤维的加入又会使材料变脆，于是人们不得不在硬度和抗冲击强度两个方面寻求平衡。现在GE的这种所谓的“HMD”材料中不必加入玻璃纤维，而是添加了纳米材料，但Buckmaster承认那不是纳米黏土。据说这种材料目前已取得了专利，并且已经在汽车上得到了应用，例如, 2002 GMC Safari 和Chevy Astro 的 running board 已经应用了添加纳米云母的TPO基材料。
尽管人们对铝的研究从未停止过，但BMW6系列的塑料挡泥板仍然体现出了设计意图
Buckmaster介绍说，这种材料是在塑料和纳米级别的骨架之间建立了一种次级结构，因而提高了材料的硬度，但其抗冲击强度仍然很好。一般，通过加入玻璃纤维使聚合物基体变硬往往是一件困难的事情。基于树脂的应用需求，Buckmaster建议应将树脂的CTE降低50％。
目前GE已经采用“HMD”材料技术开发了PCPET（聚碳酸酯聚对苯二甲酸丁二醇酯）材料Xenoy，并且已经在Krauss-Maffei的设备上进行了试验。据说该材料技术能够减小汽车部件产生的缝隙。“现在BMW公司已经从这项技术中看到了未来的前景，另外还有一些汽车制造商正在考察该技术。” Buckmaster预计，在2年以后将会出现采用“HMD”技术制造的汽车部件。
该VOLVO卡车的车顶、保险杠、风翼使用了Senoplast的多层复合板材料
对于采用注塑方法成型的部件而言，“HMD”技术比较适合于门板和挡泥板的应用。此外，还有另一种材料技术适合生产如盖子和顶篷这类的平板部件。这是一种被称为“HPPC”的高性能热塑性复合材料。通常，所谓的复合材料是将玻纤或碳纤维添加至热固性塑料中，如环氧树脂等。这些混合好的材料被放置到高压釜内进行高温高压成型，从而使部件表现出优良的工程性能。然而在实际生产中，由于生产循环时间过长而使其应用受到了很大限制。按照Buckmaster的说法，由于“HPPC”材料是以热塑性材料为基材，而非热固性材料，并且以连续的玻璃纤维作为增强材料，从而使部件的生产更为快速。通常，热塑性塑料能够反复成型和冷却，其生产循环周期也比传统的复合材料更短。由于采用的是连续的玻纤增强，所以“HPPC”复合材料不像以热固性材料为基材的复合材料那样下垂。据 Buckmaster介绍，现在最大的水平面板已经不需要使用加强筋了。GE的目标是要获得一种硬度与铝板一样的材料。
Buckmaster暗示说，在未来的几年内将会出现用“HPPC”生产的部件。他同时也承认，现在的主要问题就是OEM如何处置他们已有的金属冲压设备，也就是说，塑料部件的生产意味着这些设备将被闲置，因此需要让他们充分认识到塑料部件能够为他们带来的优势。
Buckmaster接着说，或许能够从设计方面来证实塑料部件所具有的优势。当OEM设计者使用铝代替钢来降低汽车的重量时，他们遇到的主要问题是，铝的延展性不如钢好，因而该材料的拉伸性能较差，而且铝板的成本也更为昂贵，而这些问题都可以通过使用塑料材料得到解决。例如在BMW 6系列车型上，尽管其白车身的大部分采用了铝材料，但前挡泥板采用的是GE的Noryl GTX材料。如果用铝做这个部件，其可被拉伸的曲率和程度都不能满足要求。
Buckmaster另外还举了一个可塑性的例子，即2006 HUMMER H3的挡泥板。该部件结构复杂，用钢或铝是难以成型加工的，而用Noryl GTX树脂制造的挡泥板最早是被应用在北美的卡车上。
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