國六升級大大推動汽車塑料化需求
前言
升級國六即將推行，傳統燃油車的技術升級對汽車輕量 化的需求越來越大，在輕量化升級過程中不乏帶來附加 效果的塑料產品，整個汽車行業的變革正在加快，新能 源領域會是下一階段的重點攻堅方向。
如果說早幾年前升級國六還是懸在眾汽車廠家頭頂的達 摩克裡斯之劍，那麼從去年開始這把“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 動車污染物排放標準，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 境保護部、國家質檢總局分別於2016年12月23日、 2018年6月22日發佈。
從《全國輕型汽油車排放標準升級時間表》看，國六即 便比國五嚴苛得多，卻並沒有留給汽車廠家多少時間準 備，三年的切換速度非常之快。
國六升級是針對發動機的技術升級，與輕量化沒有直接 聯繫，其實不然。一方面來說，國六升級主要針對的是 熱管理技術和燃燒控制技術，這將不可避免地在某些工 況下為了滿足排放法規而犧牲掉部分動力性。我們知道 反映汽車真實動力性表現的是“比功率”，所以為了彌 補缺失的動力，就必須提高輕量化表現。
另一方面，國六法規測試涉及到多種整車工況測試， 本質來說還是對節能性和減排的考察，所以提高輕量 化表現是重要手段之一。實現汽車輕量化的主要途徑 有結構優化設計、輕量化材料應用和採用先進製造工 藝，採用輕質材料，特別是塑料是主流做法。在汽車 生產中，100kg 的塑料可以替代 200-300kg 的其他材 料，從而實現每百公裡0.5升以上的節油。
打破傳統認知
塑料進氣歧管不僅輕，更帶來意想不到的效果。面對 國六即將全面到來，汽車輕量化的技術升級在最近一 兩年發展迅猛。內外飾中的塑料保險杠、擋泥板、車 輪罩等配件的使用已成為常態。新能源汽車對樹脂如 尼龍、聚丙烯、聚氨酯和其他工程塑料的需求量非常 大，約佔樹脂市場需求總量的30%以上；對聚乙烯 醇縮丁醛的需求量更是佔到總需求量的85%以上。
新一輪的產品變革中，像塑料前端框架、塑料尾門、 塑料進氣歧管等也已經成為重點發展對象。這一輪的 變革將打破傳統認知，因為有些汽車零部件的塑料化 不僅能帶來輕量化提升，還能收穫意外的效果。我們 拿塑料進氣歧管來說，由於歧管形狀複雜，用鋁合金 鑄造將不可避免地增加內壁粗糙度，這會加大空氣阻 力，導致噪音大、燃燒不充分、廢氣排放多等問題。
近年來由於振動焊接技術的發展，對於大尺寸的玻纖 增強PA66的焊接技術日趨成熟，為此歧管可用射出 成型為二片歧管零件，經振動焊接而成為一體。這種 處理工藝的好處是能大大降低內壁粗糙度，對以上問 題均有緩解，為節能減排貢獻一份力量。
能收穫意外效果的案例還出現在座椅骨架塑料化上， 韓華先進材料公司（Hanwha Advanced Materials） 提出的GMT-PP汽車座椅框架概念很新潮，該框架採 用玻璃纖維氈增強熱塑性塑料聚丙烯（GMT-PP）複 合物製成，除比現有的鋼制框架減重15%~20%外， 還可減少22%的元件、不會有鋼材腐蝕問題，並且 因無需焊接，裝配成本也降低了不少。
此外，塑料成型工藝的先天優勢使得座椅設計變得更 加多元，比如可以重新設計捆綁和保持行李的位置 等。現在的座椅設計比較單一，隨着自動駕駛的發展， 座椅作為內飾設計中極為重要的一環，變化應該更多 元，所以這個變化是積極的。
塑料化符合“真香定律”
降低簧下品質可使得車輛的轉向回應及懸掛回彈速度 更加敏銳。由以上可以看到，對於塑料的使用，廠家 雖然有擔心認可度低的心理，但事實證明這符合“真 香定律”(真香定律表示預計的事情和最後的結果截 然不同的一種心理狀態——編者注。） 所以其中不乏做法先鋒的廠家讓人眼前一亮，比如 “複合材料板簧”的使用就很有先鋒性，這種複合 材料的主要成分包括增強纖維和樹脂基體，然後經過 RTM工藝合成在一起。複合材料板簧的總重量（含金 屬接頭）僅為鋼板彈簧的一半，可以實現輕量化。又 因為載荷分佈更均勻、自帶的阻尼特性可加快振動衰 減、單片簧結構能減緩異響等因素加持，還能提高乘 坐舒適性。
最新款的沃爾沃XC60底盤懸架中就採用了這種複合 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。其實不僅僅是沃爾 沃，國外的一些輕量化重卡車和客車都開始採用複合 材料葉片彈簧結構。我們知道重卡和客車的使用工況會比乘用車更惡劣，這也直接說明複合材料葉片彈簧 結構的耐久性並不差。
“油改平臺”指的是在傳統燃油車平臺上改造而來， 在很多技術細節上有很大延續，所以必然會存在技術 局限性。類似的，特斯拉在Model 3的前懸架上叉臂 上採用了塑料材質，新寶馬5系後懸架控制臂的連接 杆也採用了塑料材質，雖然比不上沃爾沃XC60激進， 但無疑是在釋放一個信號——塑料在結構件上也能擔 當重任。除上述有特點的汽車部件外，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 縱杆、固定支架等用玻璃纖維增強塑料製造；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製造；轉向盤開關殼體、車門 鎖杆按鈕、儀錶板插片、啟動拉索手柄等用ABS材料 製造。
敲醒汽車新能源化警鐘
從另一種角度說，升級國六是給各廠家敲醒了汽車急需新能源化的警鐘。所以在升級傳統燃油車的同時， 在新能源領域儘快掙得一定的市場份額和積累一定的 技術是各家當務之急。所以我們能看到，在新能源動 力電池結構中，支架、框架和端板通常會選擇有阻燃 性的PPE、PC/ABS合金及阻燃增強PA材料，正是為 了提高輕量化表現。
其實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 着廣闊的發展空間。我們拿2018年來說，中國車市 出現自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。
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 2025 年，新 能源汽車市場佔有率將會達到30%，這是一片新藍 海。”就發展情況看，過去一兩年，很多傳統企業推出了自己的純電平臺，而非堅持油改平臺。隨着純電 平臺的推出，很多傳統技術壁壘將被打破，這將有利 於塑料件的投入使用。
以上我們聊到了新能源動力電池對塑料件的青睞，其 實塑料件的使用並不局限於此。充電口的材質目前市 場上有全塑料和塑料+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遮罩問題的前提 下可以做以塑代鋼處理。
在今年的米蘭設計周期間，設計工作室Mandalaki和 Estrima 合作推出了一款概念車 Estrima，它定位為 4 輪全電動城市車。這款新車使用了80%的再生塑料 （另20%主要是PVC），並預計將在7月份開始銷售。
新能源汽車塑料化
在節能環保、以塑代剛的趨勢下，汽車用改性塑料材 料將進一步得到提升，車用改性塑料材料也將邁向大 規模推廣應用。就塑料材料的選擇，LFT改性塑料即
長纖維增強熱塑性塑料已然成為熱點項目。LFT的增 強纖維有玻璃纖維、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 纖維增強聚合物領域的一種新型輕量化材料，具有良 好的尺寸穩定性、優良的耐衝擊性和化學穩定。
LFT改性塑料被應用於多處車身配件上，可被用於製 作結構和半結構部件，例如前端模組、保險杠大樑、 儀錶盤骨架、電池托架、備用輪胎倉、座椅骨架、腳 踏板、發動機罩、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燃燒 問題很敏感，包括連接器、接插件、開關件等充電連 接元件和充電樁殼體、電源模組外殼、充電器外殼等 殼體部件都對材料要求有良好的電氣絕緣性、阻燃性 (UL94 V0)、高耐熱性。
目前，世界各國沒有統一的車用電壓標準，各大新能 源汽車企業採用的電壓各有不同。拿發展較為成熟的比亞迪來說，他們的新能源車高壓電壓可達690V， 瞬間脈衝可達800V以上。如果不採用阻燃材料，一 旦電壓擊穿或遇高溫，可導致整車漏電或自燃等事 故。所以阻燃材料的技術提升是迫在眉睫。就這點 來說，改性塑料成為一大熱點。改性塑料在汽車工 業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 用。我們拿電池箱體來說，目前大部分採用高強度的 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殼非常理想的材料之一。 因為它有耐化學性好，阻燃性能強，耐低溫及抗衝擊 性能，對鈷酸鋰、錳酸鋰等材料具有良好的耐腐蝕性 等優點。
總結
從升級國六出發，聊到了傳統燃油車的技術升級對汽 車輕量化的需求越來越大，在輕量化升級過程中不乏 帶來附加效果的塑料產品。而隨着國六的推動，整個 汽車行業的變革正在加快，新能源領域會是下一階段 的重點攻堅方向。在各廠家看到足夠誘人的市場前景，並已經擺脫了以往的迷惑後，新能源汽車的輕量 化技術會迎來真正的大爆發時代。
這對我們的技術提升要求是不小的，一來，塑料材料 要越來越多承擔起結構件或半結構件的重任（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。其實還不僅僅這 些，從去年奧迪致癌門事件看，車內VOC的控制也 會在未來被嚴密重視，汽車塑料件在環保工藝上還得 再加把力氣才行。
塑料件的使用也間接推動了焊接工藝的發展，我們知 道塑料激光焊接技術屬於非接觸焊接技術，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、焊縫強度高、無飛邊、熱應力最小、易於控 制、靈活性好、適應性好等諸多優點。車用塑料的連 接是其廣泛應用的關鍵環節，可以說，塑料焊接技術 水準高低將會是衡量汽車生產技術水平及新材料開發 水平的標誌之一。
要點總結
‧國六法規測試涉及到多種整車工況測試，本質來說 還是對節能性和減排的考察，所以提高輕量化表現是 重要手段之一。 ‧ 新一輪的產品變革中，像塑膠前端框架、塑膠尾門、 塑膠進氣歧管等也已經成為重點發展對象。 ‧塑料化勢必再行。 ‧塑料還接技術將會是衡量汽車生產技術水平及新材 料開發水平的標誌之一 。 ■