有關(guān)研究表明，汽車質(zhì)量降低10%，燃油效率可提高6-8%，輕量化對(duì)汽車節(jié)能魅力無(wú)窮。研究也表明，滾動(dòng)阻力降低10%，或車橋、變速器等機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率提高10%，燃油效率亦可分別提高3%和7%，由此可見(jiàn)，輕量化并非汽車節(jié)能的唯一途徑。事實(shí)上，塑料替代金屬制件，在為汽車減重的同時(shí)，還可以降低汽車傳動(dòng)件之間的摩擦力，實(shí)現(xiàn)比以往金屬材料更優(yōu)異的耐磨性，減少汽車零件的數(shù)量等，并且加工過(guò)程所需的能耗更低。此外，汽車的安全性、舒適性、更佳的密封性、更好的隔噪效果等，也都與塑料技術(shù)的應(yīng)用密不可分。總之，塑料在汽車的應(yīng)用帶來(lái)的好處，遠(yuǎn)不止輕量化。
眾所周知，中國(guó)汽車工業(yè)高速發(fā)展，去年一躍成為全球汽車產(chǎn)銷第一大國(guó)，今年更有望再實(shí)現(xiàn)新的突破。
據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)最新發(fā)布的數(shù)據(jù)，2010年1-4月，全國(guó)汽車產(chǎn)銷為611.83萬(wàn)輛和616.59萬(wàn)輛，同比分別增長(zhǎng)63.8%和60.51%。其中4月份，汽車產(chǎn)銷分別為156.35萬(wàn)輛和155.52萬(wàn)輛，同比分別增長(zhǎng)34.61%和34.37%。雖然增長(zhǎng)速度較一季度有所減緩，仍超過(guò)2009年產(chǎn)銷最高的單月數(shù)量。以這樣的發(fā)展速度計(jì)算，2010年全年中國(guó)汽車產(chǎn)銷將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)年初預(yù)計(jì)的1500萬(wàn)輛的規(guī)模。
眾多案例已表明，塑料為汽車帶來(lái)的輕量化顯而易見(jiàn)，并且汽車塑料的平均用量已經(jīng)成為評(píng)價(jià)一個(gè)國(guó)家汽車工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。在中國(guó)這樣一個(gè)高速增長(zhǎng)的汽車巿場(chǎng)，汽車輕量化無(wú)疑具有更加重要的意義。毋庸置疑，這也為塑料在汽車巿場(chǎng)的應(yīng)用增長(zhǎng)提供了絕佳的機(jī)遇。
然而，在關(guān)注汽車輕量化的同時(shí)，我們常�？赡芎雎裕芰蠟槠嚬I(yè)帶來(lái)的輕量化以外的其他重要意義。
塑料與摩擦力
筆者在去年9月曾參加過(guò)一次杜邦公司主講的全球Webcast活動(dòng)。在那次活動(dòng)中，杜邦全球汽車部門(mén)負(fù)責(zé)人DaveRitchey介紹的塑料在汽車應(yīng)用中減少摩擦力的意義，以及杜邦公司相應(yīng)的技術(shù)應(yīng)用，讓筆者印象尤其深刻。
據(jù)DaveRitchey介紹，分析汽車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的能量利用率，許多工業(yè)專家和消費(fèi)者認(rèn)為實(shí)際消耗的燃料中只有15%用於驅(qū)動(dòng)車輪，或者說(shuō)85%的燃料都被浪費(fèi)在一些無(wú)效率的傳動(dòng)部分。研究表明，其中10%的能耗損失被用於克服運(yùn)動(dòng)部件之間的摩擦力。這一數(shù)量有多大？相當(dāng)於全球汽車每天消耗幾百萬(wàn)桶石油。
如果有人能夠有效地改進(jìn)汽車中摩擦力的控制，無(wú)疑意味著巨大的巿場(chǎng)機(jī)遇。
正是基於對(duì)汽車中摩擦力及其控制的深刻認(rèn)識(shí)與研究，杜邦公司開(kāi)發(fā)出了具有優(yōu)異摩擦性能的杜邦Vespel®SP-2515。這種新材料具備以下多種卓越性能：
在要求低摩擦、寬溫度范圍內(nèi)控制精密公差、壽命要求很長(zhǎng)的密封圈應(yīng)用上，Vespel®SP-2515的泄漏量控制比鑄鐵和其它聚合物替代品更加穩(wěn)定。
在更廣泛的溫度范圍內(nèi)“微調(diào)”泄漏量，有助於提供效率高且運(yùn)作平穩(wěn)的傳動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)更小型油泵的可能性，以減少能量損耗。
Vespel®SP-2515零件具有高導(dǎo)熱性能，超過(guò)Vespel®SP-21的4倍，能快速帶走軸承運(yùn)動(dòng)表面的熱量，從而降低零件工作溫度，提升PV（壓力與速度乘積）極限值。
Vespel®SP-2515的金屬友好特性允許其可以和輕質(zhì)鋁表面對(duì)磨，用作與鋁件配合的旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)零件，為保護(hù)鋁制零件免受侵略性材料的磨損，往往需要又重又貴的金屬嵌件，如鑄鐵或填充熱塑性塑料。但Vespel®SP-2515以其出色的磨損性能不會(huì)磨傷鋁件表面，不需要上述保護(hù)處理。
此外，Vespel®SP-2515在污染粒子，如炭、灰塵或金屬碎片等可能會(huì)導(dǎo)致零件迅速失效的污染環(huán)境中表現(xiàn)十分良好。這一特性對(duì)於經(jīng)常受灰塵問(wèn)題影響的發(fā)動(dòng)機(jī)部件極其重要，如EGR（廢氣循環(huán)系統(tǒng)）襯套和渦輪增壓連接等部件。
廣泛的測(cè)試表明，Vespel®SP-2515能顯著提高變速箱用密封圈的性能，除密封圈外，其優(yōu)異性能可應(yīng)用在更廣泛的領(lǐng)域，如液壓閥、動(dòng)力總成用止推墊圈和襯套等。而這只是杜邦針對(duì)改善摩擦性能而開(kāi)發(fā)的系列塑料材料的一種。
在感嘆於杜邦“摩擦力”的研發(fā)方向的同時(shí)，筆者最深的感慨於我們常常只專注於“汽車輕量化”這樣一點(diǎn)可能帶來(lái)的創(chuàng)新思路的忽疏。
耐磨塑料的汽車應(yīng)用
與以上關(guān)注摩擦力的應(yīng)用類似，國(guó)內(nèi)外均有越來(lái)越多的廠家關(guān)注高耐磨塑料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。
由於汽車在戶外的惡劣環(huán)境下使用，其制件往往要求所用塑料產(chǎn)品具有耐油類溶劑、耐磨耗，具有較高的強(qiáng)度、外觀光澤度高、耐水耐溫等特性。特別是耐磨性能，由於汽車在使用過(guò)程中，一些部件的動(dòng)態(tài)磨擦情況很多，如果承受摩擦行為的部件耐磨性不好，磨損較大，很短時(shí)間內(nèi)就需要更換，無(wú)法滿足汽車產(chǎn)品的安全性和可保養(yǎng)性要求。由於材料技術(shù)的深入研發(fā)不夠，或者對(duì)於這一應(yīng)用的重視程度不夠，耐磨級(jí)的汽車配件以塑代鋼的程度遠(yuǎn)落後於其它汽車零配件。
針對(duì)汽車零件的高耐磨需求，北京首塑新材料科技有限公司專門(mén)開(kāi)發(fā)了具有較高的耐磨擦、沖擊韌性及尺寸穩(wěn)定性，較好的流動(dòng)性的產(chǎn)品SuployPA666207，將其應(yīng)用於汽車差速器齒輪墊片，實(shí)現(xiàn)了以塑代鋼。
使用SuployPA666207生產(chǎn)的差速器齒輪軸承墊片，產(chǎn)品在厚度尺寸方面的均一性大大提高，端面平整度好，完全可滿足齒輪裝配的技術(shù)要求。據(jù)首塑公司介紹，該產(chǎn)品已通過(guò)用戶裝車實(shí)驗(yàn)，并已規(guī)模放量生產(chǎn)。
過(guò)去，由於傳統(tǒng)座椅馬達(dá)中的推力墊圈均采用鋼材制造，不但自身容易磨損，周圍部件也會(huì)隨之磨損，因此需要經(jīng)常更換。即使是高性能塑料材料（如PA66和POM），其耐磨性能都無(wú)法達(dá)到要求。
Victrex公司基於VICTREXPEEK生產(chǎn)的APTIV薄膜能很好的解決上述困擾，憑借出色的耐用性、耐磨性和自潤(rùn)滑性，成為該特殊應(yīng)用的理想選擇。
VICTREXPEEK聚合材料還被多家知名汽車廠商用於制造應(yīng)用環(huán)境十分苛刻的汽車滾動(dòng)軸承保持架。保持架不但受到摩擦力、張力和慣性力等機(jī)械應(yīng)力的影響，而且需要承受某些潤(rùn)滑劑、潤(rùn)滑添加劑或其老化產(chǎn)物、有機(jī)溶劑或冷卻劑產(chǎn)生的化學(xué)作用。
VICTREXPEEK聚合材料在潤(rùn)滑的鋼材表面顯示出良好的滑動(dòng)性能，而與滾動(dòng)元件接觸的保持架表面則具有出色的平滑度，二者共同造就了極低的摩擦力，從而得以使軸承的發(fā)熱和磨損保持在最低水平。即使在缺乏潤(rùn)滑劑的條件下，聚合材料保持架也具有優(yōu)異的運(yùn)行性能，因此，軸承連續(xù)工作一段時(shí)間也不會(huì)有卡死和二次損傷的風(fēng)險(xiǎn)。舒適感與安全性塑料為汽車工業(yè)帶來(lái)優(yōu)異的節(jié)能性，同時(shí)提高零部件耐久性之外，塑料應(yīng)用也為汽車的舒適性與安全性帶來(lái)革命性的變化。
早在CHINAPLAS2008，拜耳材料科技展現(xiàn)的eXasis概念車以其玻璃般的透明度充分展示了塑料汽車可以帶來(lái)的視覺(jué)沖擊力。該概念車前後排列的車座框架由12毫米�？寺�®板制成，采用不銹鋼網(wǎng)覆蓋。輪子也是用“鑲嵌”有�？寺�®的透明材料來(lái)裝飾，看起來(lái)就像是一扇扇小小的窗戶。同時(shí)運(yùn)用拜耳材料科技的Desmodur®和Desmophen®賦予其鍍鉻拋光效果，更加突出了這一特色。