輕量化概念持續升溫車用塑料“暗藏”許多可能

在燃油經濟性法規不斷收緊、電池價格仍居高不下的背景之下，輕量化已然成為傳統內燃機汽車以及新能源汽車的重要發展趨勢之一。相關數據顯示，汽車每減重10%，燃油就能節約6%-8%，因此一輛車每減重300磅，每加侖汽油就能多行駛1.6英里。而對于新能源汽車來說，減輕整車質量則能夠更有效地提升電源利用效率，并提高駕乘體驗。

在這一大趨勢下我們不難發現，用輕質材料替代鋼鐵以及其它金屬材料的車型在市面上越來越常見。舉例來說，路虎發現2016年底推出的第五代車型采用全鋁車身;馬自達推出的新一代MX-5則應用了大量輕量化材料;麥格納近期被曝出與福特合作研發了一款采用碳纖維復合材料制作的副車架原型;蔚來汽車新款電動SUV也將采用輕質材料制造的各類結構件和零件……

以上足見輕質材料的火熱勢頭。而在諸多的輕質材料中，車用塑料似乎顯得有些“低調”，幾乎是在不知不覺間潛入到了各種汽車部件之中。據了解，1kg塑料可以替代2-3kg鋼等更重的材料，輕量化效果明顯。目前，無論是外裝飾件、內裝飾件，塑料用量都在不斷地增加。并且隨著工程塑料硬度、強度、拉伸性能的不斷提高，塑料車窗、車門、骨架甚至更多的汽車關鍵性部件都在采用塑料。

然而不可否認的是，車用塑料也正面臨著“尷尬”處境。汽車廠商原本希望借助輕質材料在提升燃油經濟性的同時，也帶來一定的成本效益。然而，高昂的材料價格與加工成本，卻使汽車輕量化經濟效益的實現并不容易。這也讓車企在制定材料輕量化計劃之時顯得尤為慎重。那么，如何避免這樣一種狀況呢?歸結起來無非與以下兩點有關：

一是材料成本。業界基本上有這樣一種共識：實現汽車輕量化并不難，但可以投入大規模應用的方案卻極少，原因是什么?關鍵是成本。換句話說，盡管廠商可以借助一些手段將車輛的重量減輕30-45%，但卻可能要面對非常高的設計與再加工成本。因此在保證整體成本水平的前提下實施輕量化十分有必要。

住友化學公司很好的解決了這一問題。舉例來說，分布在混合動力車發動機艙內的油管以往通常是金屬材質的，而通過該公司SUMIKASUPER LCP產品，也即液晶高分子材料可以實現其由金屬到塑料的轉化，此舉帶來的最直接的效果就是油管整體重量得到了大幅度的降低。

據住友化學株式會社機能樹脂事業部事業部長吉田賀英介紹，塑料油管在日本的豐田及本田車上都已經得到應用，而根據實際成績，塑料的采用使油管整體重量減輕了70%左右。不僅如此，不同于金屬管排管對應的復雜工藝，塑料的加工工藝非常簡單，這也一定程度降低了生產周期以及成本。“根據豐田的實際評估，采用LCP實現對金屬材質的替換，每減輕1公斤，可以縮減1萬日幣的成本。也就是說如果這一部件30公斤，現在用LCP材料將重量降到15公斤，那么整體就可以節省15萬日幣的成本。接下來，我們將重點將這種產品推到國內市場，相信隨著混合動力的發展，其將迎來很大的需求。”

二是材料開發。先回到汽車輕量化概念本身，汽車輕量化其實是指在保證汽車車體的強度、剛度、模態以及碰撞性能的前提下，盡可能地降低汽車的整體重量，從而提高汽車的動力性和安全性，減少燃料消耗，降低排氣污染。就輕質材料的應用而言，這意味著，汽車輕量化并非偷工減料，反而是材料本身的一種升級。

換句話說，要做到以塑代鋼，這里所用到的塑料就必須在性能上足以與鋼媲美，甚至超越后者，而并非“退而求其次”。不過，如此一來就難免給材料供應商們帶來開發上的難點，尤其是隨著新能源以及混合動力汽車的逐步發展，汽車材料面對越來越多嚴苛要求的大背景下，如何開發出符合更多需求的材料正考驗著相關的供應商們，而這也是為什么至今僅有一些材料巨頭們才能在此方面大有建樹的主要原因之一。

同樣以住友化學為例，該公司旗下的SUMIKAEXCEL PES以及以上所提到的 SUMIKASUPER LCP，也即聚醚砜和液晶高分子主要應用于汽車中比較精密的部分，例如汽車霧燈燈罩、閥門活塞、電機配件、廢氣再循環部件、繼電器、控制油泵等。與一般的汽車內外飾件相比，這些部件對于材料的要求相對較嚴格。

其中，控制油泵這一部件原先是金屬鋁制的，而現在歐洲部分廠家已經在采用聚醚砜替代金屬鋁。根據介紹，這一材料性能十分穩定，在—40℃至200℃的溫度之間，該材料不會發生任何變化，完全可以取代金屬。不僅如此，考慮到金屬鋁的加工成本，采用聚醚砜可以將油泵整體成本降低30%。據了解，住友化學于去年3月份推出了這一材料。

另一個例子是針對在汽車中用處極大的繼電器，懂車的人都知道，繼電器對材料的要求很高，包括耐高溫等等。而以上所提到的兩款材料則恰好可以滿足這些要求。據了解，包括歐姆龍、松下在內的零部件供應商都在使用住友化學這兩款材料為整車廠做繼電器。

據吉田賀英介紹，汽車中的繼電器目前主要采用兩種材料：LCP和PBT，兩者大約各占一半的市場份額。“繼電器上有金屬針腳，隨著技術要求越來越高，金屬針腳要經過一道高溫焊錫制程(SMT)，焊錫的溫度是230℃，而這個溫度下PBT材料馬上就熔化了。所以說，在不需要過高溫制程的場合可以用PBT，而過高溫制程的場合要求則必須要高端的材料，例如LCP材料。”

他補充說道，住友化學在汽車繼電器方面大概占有80%的市場份額，日本、歐美的中高端車基本都會用到公司旗下的材料，國內有些外資廠家也在用，并且比亞迪等本地車企在高端車方面未來也會對這一材料有一定的需求。

可以看出，盡管車用塑料在材料成本及開發方面還存在著一定的挑戰，但在汽車輕量化不斷升溫的局勢之下，塑料仍然在不斷展現各種可能性，而這有賴于塑料本身的輕量化潛力，以及相關企業在材料開發環節的資金以及精力的投入。

另外值得關注的是，2016年10月，中國汽車工程學會發布《節能與新能源汽車技術路線圖》。路線圖指出，到2020年、2025年、2030年，整車質量需比2015年分別減重10%、20%、35%。對于車企來說，汽車輕量化越來越具有現實意義，而毫無疑問，車用塑料的前景也因此愈加明朗化。