國六升級(jí)大大推動(dòng)汽車塑料化需求

如果說早幾年前“升級(jí)國六”還是懸在眾汽車廠家頭頂?shù)倪_(dá)摩克里斯之劍，那么從去年開始這把“懸頂之劍”就真讓廠家急迫起來了。
所謂國六，是指國家第六階段機(jī)動(dòng)車污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，包括《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》和《重型柴油車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》2部分，由環(huán)境保護(hù)部、國家質(zhì)檢總局分別于2016年12月23日、2018年6月22日發(fā)布。
從《全國輕型汽油車排放標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)時(shí)間表》看，國六即便比國五嚴(yán)苛得多，卻并沒有留給汽車廠家多少時(shí)間準(zhǔn)備，三年的切換速度非常之快。 

按理說國六升級(jí)是針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)升級(jí)，與輕量化沒有直接聯(lián)系，其實(shí)不然。

國六法規(guī)測試涉及到多種整車工況測試，提升輕量化表現(xiàn)是重要手段之一。
一方面來說，國六升級(jí)主要針對(duì)的是熱管理技術(shù)和燃燒控制技術(shù)，這將不可避免地在某些工況下為了滿足排放法規(guī)而犧牲掉部分動(dòng)力性。
我們知道反應(yīng)汽車真實(shí)動(dòng)力性表現(xiàn)的是“比功率”，所以為了彌補(bǔ)缺失的動(dòng)力，就必須提高輕量化表現(xiàn)。
另一方面，國六法規(guī)測試涉及到多種整車工況測試，本質(zhì)來說還是對(duì)節(jié)能性和減排的考察，所以提高輕量化表現(xiàn)是重要手段之一。

實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的主要途徑有結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、輕量化材料應(yīng)用和采用先進(jìn)制造工藝，采用輕質(zhì)材料，特別是塑料是主流做法。
在汽車生產(chǎn)中，100kg的塑料可以替代200-300kg的其他材料，從而實(shí)現(xiàn)每百公里0.5升以上的節(jié)油。

這一輪的變革在打破傳統(tǒng)認(rèn)知
面對(duì)國六即將全面到來，汽車輕量化的技術(shù)升級(jí)在最近一兩年發(fā)展迅猛。內(nèi)外飾中的塑料保險(xiǎn)杠、擋泥板、車輪罩等配件的使用已成為常態(tài)。
新能源汽車對(duì)樹脂如尼龍、聚丙烯、聚氨酯和其他工程塑料的需求量非常大，約占樹脂市場需求總量的30%以上；對(duì)聚乙烯醇縮丁醛的需求量更是占到總需求量的85%以上。

新一輪的產(chǎn)品變革中，像塑料前端框架、塑料尾門、塑料進(jìn)氣歧管等也已經(jīng)成為重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象。
這一輪的變革還有些打破傳統(tǒng)認(rèn)知，因?yàn)橛行┢嚵悴考乃芰匣粌H能帶來輕量化提升，還能收獲意外的效果。
我們拿塑料進(jìn)氣歧管來說，由于歧管形狀復(fù)雜，用鋁合金鑄造將不可避免地增加內(nèi)壁粗糙度，這會(huì)加大空氣阻力，導(dǎo)致噪聲大、燃燒不充分、廢氣排放多等問題。

汽車塑料進(jìn)氣歧管。

近年來由于振動(dòng)焊接技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于大尺寸的玻纖增強(qiáng)PA66的焊接技術(shù)日趨成熟，為此歧管可用注塑成型為二片歧管零件，經(jīng)振動(dòng)焊接而成為一體。

這種處理工藝的好處是能大大降低內(nèi)壁粗糙度，對(duì)以上問題均有緩解，為節(jié)能減排貢獻(xiàn)一份力量。

能收獲意外效果的案例還出現(xiàn)在座椅骨架塑料化上，韓華先進(jìn)材料公司（Hanwha Advanced Materials）提出的GMT-PP汽車座椅框架概念很新潮。
該框架采用玻璃纖維氈增強(qiáng)熱塑性塑料聚丙烯（GMT-PP）復(fù)合物制成，除比現(xiàn)有的鋼制框架減重15%~20%外，還可減少22%的組件、不會(huì)有鋼材腐蝕問題，并且因無需焊接，裝配成本也降低了不少。

塑料成型工藝的先天優(yōu)勢(shì)使得座椅設(shè)計(jì)變得更加多元，比如可以重新設(shè)計(jì)捆綁和保持行李的位置等。
現(xiàn)在的座椅設(shè)計(jì)比較單一，隨著自動(dòng)駕駛的發(fā)展，座椅作為內(nèi)飾設(shè)計(jì)中極為重要的一環(huán)，變化應(yīng)該更多元，所以這個(gè)變化是積極的。
塑料化符合“真香定律”
由以上可以看到，對(duì)于塑料的使用，廠家雖然有擔(dān)心認(rèn)可度低的心理，但事實(shí)證明這符合“真香定律”。
所以其中不乏做法先鋒的廠家讓人眼前一亮，比如“復(fù)合材料板簧”的使用就很有先鋒性，這種復(fù)合材料的主要成分包括增強(qiáng)纖維和樹脂基體，然后經(jīng)過RTM工藝合成在一起。

復(fù)合材料板簧的總重量（含金屬接頭）僅為鋼板彈簧的一半，可以實(shí)現(xiàn)輕量化并降低簧下質(zhì)量。
又因?yàn)檩d荷分布更均勻、自帶的阻尼特性可加快振動(dòng)衰減、單片簧結(jié)構(gòu)能減緩異響等因素加持，還能提高乘坐舒適性。

復(fù)合材料葉片彈簧結(jié)構(gòu)。
最新款的沃爾沃XC60底盤懸架中就采用了這種復(fù)合材料葉片彈簧，由玻璃纖維（本特勒公司提供）和聚氨酯（漢高公司提供）加工而成。
其實(shí)不僅僅是沃爾沃，國外的一些輕量化重卡車和客車都開始采用復(fù)合材料葉片彈簧結(jié)構(gòu)。我們知道重卡和客車的使用工況會(huì)比乘用車更惡劣，這也直接說明復(fù)合材料葉片彈簧結(jié)構(gòu)的耐久性并不差。
類似的，特斯拉在Model 3的前懸架上叉臂上采用了塑料材質(zhì)，新寶馬5系后懸架控制臂的連接桿也采用了塑料材質(zhì)，雖然比不上沃爾沃XC60激進(jìn)，但無疑是在釋放一個(gè)信號(hào)——塑料在結(jié)構(gòu)件上也能擔(dān)當(dāng)重任。

除上述有特點(diǎn)的汽車部件外，汽車零部件塑料化的情況還有很多，比如汽缸蓋、墊圈、手柄、操縱桿、固定支架等用玻璃纖維增強(qiáng)塑料制造。
水泵葉輪、排氣閥、油門踏板、軸套、齒輪、滑塊、鎖定裝置固定墊片等用聚甲醛制造。
轉(zhuǎn)向盤開關(guān)殼體、車門鎖桿按鈕、儀表板插片、啟動(dòng)拉索手柄等用ABS材料制造。

“升級(jí)國六”敲醒了汽車新能源化警鐘
從另一種角度說，“升級(jí)國六”是給各廠家敲醒了汽車急需新能源化的警鐘。
在升級(jí)傳統(tǒng)燃油車的同時(shí)，在新能源領(lǐng)域盡快掙得一定的市場份額和積累一定的技術(shù)是各家當(dāng)務(wù)之急。
我們能看到，在新能源動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)中，支架、框架和端板通常會(huì)選擇有阻燃性的PPE、PC/ABS合金及阻燃增強(qiáng)PA材料，正是為了提高輕量化表現(xiàn)。
其實(shí)除了以上塑料件的使用外，新能源汽車塑料件的使用不論是深度還是廣度都大有可期，這片市場有著廣闊的發(fā)展空間。
我們拿2018年來說，中國車市出現(xiàn)自1990年以來的首次年度下滑，全年銷量止步2808.06萬輛，同比下降2.76%。
但新能源汽車市場卻逆勢(shì)增長，銷量同比大漲61.7%至125.6萬輛，超額完成100萬輛銷量目標(biāo)。

新能源汽車全球銷量第一的比亞迪股份有限公司董事長兼總裁王傳福表示：“我們保守估計(jì) 2025 年，新能源汽車市場占有率將會(huì)達(dá)到30%，這是一片新藍(lán)海?！?/p>

就發(fā)展情況看，過去一兩年，很多傳統(tǒng)企業(yè)推出了自己的純電平臺(tái)，而非堅(jiān)持油改平臺(tái)。隨著純電平臺(tái)的推出，很多傳統(tǒng)技術(shù)壁壘將被打破，這將有利于塑料件的投入使用。

以上我們聊到了新能源動(dòng)力電池對(duì)塑料件的青睞，其實(shí)塑料件的使用并不局限于此。充電口的材質(zhì)目前市場上有全塑膠和塑膠+金屬兩種；就高壓電氣來說，目前有一部分金屬外殼在不需要考慮屏蔽問題的前提下可以做以塑代鋼處理。
在今年的米蘭設(shè)計(jì)周期間，設(shè)計(jì)工作室Mandalaki和Estrima合作推出了一款概念車Estrima，它定位為4輪全電動(dòng)城市車。這款新車使用了80%的再生塑料（另20%主要是PVC），并預(yù)計(jì)將在7月份開始銷售。
新能源汽車塑料化
而就塑料材料的選擇上，LFT改性塑料即長纖維增強(qiáng)熱塑性塑料已然成為熱點(diǎn)項(xiàng)目。
LFT的增強(qiáng)纖維有玻璃纖維、碳纖維、芳香族聚酰胺纖維、不銹鋼纖維等，其中以玻璃纖維為主；基體材料主要有聚丙烯（PP），此外還有PA、PPA、PBT等。它作為纖維增強(qiáng)聚合物領(lǐng)域的一種新型輕量化材料，具有良好的尺寸穩(wěn)定性、優(yōu)良的耐沖擊性和化學(xué)穩(wěn)定。

長纖維增強(qiáng)熱塑性塑料已然成為汽車熱點(diǎn)項(xiàng)目。

LFT改性塑料被應(yīng)用于多處車身配件上，可被用于制作結(jié)構(gòu)和半結(jié)構(gòu)部件，例如前端模塊、保險(xiǎn)杠大梁、儀表盤骨架、電池托架、備用輪胎倉、座椅骨架、腳踏板、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李架、全景車窗等車身配件。
除LFT改性塑料的使用外，我們知道新能源汽車起火問題很敏感，包括連接器、接插件、開關(guān)件等充電連接元件和充電樁殼體、電源模塊外殼、充電器外殼等殼體部件都對(duì)材料要求有良好的電氣絕緣性、阻燃性(UL94 V0)、高耐熱性。

目前，世界各國沒有統(tǒng)一的車用電壓標(biāo)準(zhǔn)，各大新能源汽車企業(yè)采用的電壓各有不同。
拿發(fā)展較為成熟的比亞迪來說，他們的新能源車高壓電壓可達(dá)690V，瞬間脈沖可達(dá)800V以上。如果不采用阻燃材料，一旦電壓擊穿或遇高溫，可導(dǎo)致整車漏電或自燃等事故。所以阻燃材料的技術(shù)提升是迫在眉睫。
就這點(diǎn)來說，改性塑料成為一大熱點(diǎn)。改性塑料在汽車工業(yè)的作用和地位越來越明顯，PP、PA、PC、POM、PPO、PBT、ABS等都在汽車上得到了較為廣泛的應(yīng)用。
我們拿電池箱體來說，目前大部分采用高強(qiáng)度的鋼、輕金屬，很少部分在嘗試用SMC取代金屬。改性PPO材料則是鋰電池防護(hù)殼非常理想的材料之一。因?yàn)樗心突瘜W(xué)性好，阻燃性能強(qiáng)，耐低溫及抗沖擊性能，對(duì)鈷酸鋰、錳酸鋰等材料具有良好的耐腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)。

在節(jié)能環(huán)保、以塑代剛的趨勢(shì)下，汽車用改性塑料材料將進(jìn)一步得到提升，車用改性塑料材料也將邁向大規(guī)模推廣應(yīng)用。

總結(jié)
以上，我們從“升級(jí)國六”出發(fā)，聊到了傳統(tǒng)燃油車的技術(shù)升級(jí)對(duì)汽車輕量化的需求越來越大，在輕量化升級(jí)過程中不乏帶來附加效果的塑料產(chǎn)品。

而隨著國六的推動(dòng)，整個(gè)汽車行業(yè)的變革正在加快，新能源領(lǐng)域會(huì)是下一階段的重點(diǎn)攻堅(jiān)方向。
在各廠家看到足夠誘人的市場前景，并已經(jīng)擺脫了以往的迷惑后（油改平臺(tái)、不敢放手一搏等），新能源汽車的輕量化技術(shù)會(huì)迎來真正的大爆發(fā)時(shí)代。
但這對(duì)我們的技術(shù)提升要求是不小的，一來，塑料材料要越來越多承擔(dān)起結(jié)構(gòu)件或半結(jié)構(gòu)件的重任（比如特斯拉Model 3的前懸架上叉臂）；再者，如何解決新能源汽車自燃問題是逃不掉的難題。
其實(shí)還不僅僅這些，從去年奧迪致癌門事件看，車內(nèi)Vocs的控制也會(huì)在未來被嚴(yán)密重視，汽車塑料件在環(huán)保工藝上還得再加把力氣才行。
當(dāng)然了，從危機(jī)中，我們是能看到積極地一面的。塑料件的使用帶來的輕量化提升是立竿見影的，在傳統(tǒng)汽車結(jié)構(gòu)優(yōu)化不大能有大突破的情況下，它將背負(fù)起重任。
而且塑料件的使用也間接推動(dòng)了焊接工藝的發(fā)展，我們知道塑料激光焊接技術(shù)屬于非接觸焊接技術(shù)，同其它焊接方法相比，它具有非接觸、不漏水、焊接速度快、精度高、焊縫強(qiáng)度高、無飛邊、熱應(yīng)力最小、易于控制、靈活性好、適應(yīng)性好等諸多優(yōu)點(diǎn)。

車用塑料的連接是其廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，可以說，塑料焊接技術(shù)水平高低將會(huì)是衡量汽車生產(chǎn)技術(shù)水平及新材料開發(fā)水平的標(biāo)志之一。

總而言之，“升級(jí)國六”是一個(gè)觸發(fā)點(diǎn)，在未來，車用塑料將引來越來越可觀的深度和廣度。這片市場還有很大的空間和技術(shù)有待大家去挖掘。
為促進(jìn)汽車用塑料輕量化，環(huán)保，安全，舒適性和個(gè)性化發(fā)展，現(xiàn)艾邦建有新能源汽車材料群，歡迎產(chǎn)業(yè)鏈上下游的朋友入群探討，共謀進(jìn)步。

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本文來源：CPRJ中國塑料橡膠
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