汽车塑料外饰件的应用现状与发展趋势

汽车塑料外饰件的应用现状与发展趋势

塑料以其加工性优良，使用性能优异及可降低成本，特别是减重等一系列的优势，正越来越多地代替金属应用于汽车零部件的制造中，其中包括汽车外饰件。

图1 依维柯卡车的面罩，采用DCPD材料制造

塑料以其加工性优良、使用性能优异及可降低成本，特别是减重等一系列的优势，正越来越多地代替金属用于汽车零部件的制造中，其中包括汽车外饰件。本文介绍了多种热塑性塑料和热固性塑料及工艺应用于汽车外饰件的现状，并指出了它们的发展趋势。

随着塑料材料技术的发展和制造工艺的不断进步，越来越多的汽车外饰件开始使用塑料材料而非金属来制造。塑料外饰件在乘用车中典型的应用包括保险杠、散热器格栅、翼子板、车灯壳体、后视镜壳体、天窗系统、门把手、车身装饰板、发动机盖、行李箱盖、后背门及硬顶等。使用的塑料材料包括聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯、尼龙、ABS、聚碳酸酯以及纤维增强复合材料。塑料外饰件在商用车中的应用主要以纤维增强热固性复合材料为主，应用部件包括保险杆、面罩、脚踏板、高顶、导流罩及导流

板等。应用在乘用车中的塑料部件占车身总重量的比例平均已经达到8%~12%，但应用于外饰件的比例仅占车身总重的1%~2%。

热塑性塑料在外饰件中的应用主要是利用其成型加工方面的优势，容易实现复杂的造型，生产效率和质量的一致性高，同时塑料通过合成和改性，能够在某些方面达到比较高的性能，如高韧性和耐划伤等。热固性复合材料由于具有高的热稳定性，通过增强后能够提供更高的力学性能，主要应用于结构功能部件，最有代表性的是乘用车行李箱盖、背门、尾翼及硬顶等。在面积较大的部件制造中，主要选用纤维增强热固性复合材料。

图2 宝马6系行李箱盖，采用SMC材料及工艺，由Polytec Group制造

非纤维增强塑料制造的汽车外饰件的主要成型工艺是注塑成型，后涂装涉及到电镀、油漆喷涂等工艺。由于塑料材料在耐温和喷涂工艺方面与金属材料有很大不同，大部分塑料外饰件的表面涂装都是与白车身分开独立进行的，但可在线喷涂的塑料材料技术也是一个重要的发展方向。相比之下，纤维增强热固性塑料制造的汽车外饰件的成型工艺种类较多，包括SMC模压成型、ZMC注塑成型以及RTM工艺等。在乘用车部件中，更多地使用到生产效率高、可达到A级表面的SMC成型工艺，因为纤维增强热固性复合材料具有更高的热稳定性，容易实现与白车身在线喷涂。在国内比较有代表性的产品包括克莱斯勒切诺基213的背门、雪铁龙富康两厢车背门。

国内非纤维增强塑料制造的汽车外饰件的制造无论是产品的尺寸精度控制，还是表面质量方面，都已经达到了较高的水准，产品的应用也非常成熟，如保险杆、散热器格栅、车身防擦护板及转向灯罩等。但在采用纤维增强热固性复合材料制造汽车外饰件方面与欧美等国家仍然存在很大的差距。

图3 自2007年开始，Smart Fortwo的全景天窗采用PC材料制造。该天窗的面积为

1.2m2，质量为7.6kg

纤维增强塑料制造的乘用车行李箱盖和背门在欧洲的车型中已经非常成熟，而在国内的应用很少，主要存在两方面的制约因素：一方面是国内的材料和制造工艺还达不到要求；另一方面，国内的整车设计人员对这类材料不了解，无法设计，因此塑料外饰件的推广应用需要国内供应商和汽车主机厂研究设计部门的共同努力。

目前已经实现商业化应用且有代表性的塑料外饰件有翼子板，在国内的应用车型为标致307。该翼子板采用SABIC创新塑料（Innovative Plastics）业务部门的Noryl* GTX 树脂注塑而成。Noryl* GTX树脂结合了聚酰胺(PA) 和改良的聚苯醚树脂(PPE) 聚合物技术，将PPE 的尺寸稳定性和抗热性与PA 的耐化学性和流动性综合于一体，具备优异的抗冲击强度和刚度，且能够在线喷涂。

采用PC材料（聚碳酸酯）制造汽车玻璃、全景天窗已经逐步得到了商业化的成功应用，相比传统汽车玻璃而言能够减重40%以上；采用注塑成型工艺能够与复杂

的车身外形更好地匹配；通过涂覆特殊的涂层材料，可获得优异的耐候性、抗冲击性和耐刮擦性。

图4 采用碳纤维预浸料模压工艺制造

的车顶，应用于宝马M车系

用于汽车外饰的免涂装塑料已经有几种不同的解决方案。一种是模内装饰（IMD）技术——首先将薄的经印制、涂层或着色的塑料片材用模头剪切成板材，然后按照需要的样子热成型。整修后，放进注塑成型模腔内，与可相容的基材一起进行后成型。表面可以是单色、也可以呈金属外观、木纹或几何图形等。该技术现在也可以用于热塑性塑料或聚氨酯复合材料基材上面。另一种是可用于真空吸塑成型的多层复合板技术。多层复合板采用了PMMA层、颜色层、ABS层、ABS回收料层和流动层共5层复合结构，表层PMMA具有非常好的抗刮伤能力，轻微划伤可通过抛光祛除。多层复合板有丰富的颜色供选择，可以获得亚光、亮光、皮纹和金属质感等各种表面效果，且具有优良的抗冲击性、抗光老化性和耐刮擦性。

近几年来，碳纤维增强复合材料在汽车外饰件中得到了越来越多的应用。采用碳纤维复合材料能够获得更轻的质量和高的结构刚度，并给车辆带来特殊的装饰效果。宝马与西格里碳素公司(SGL Carbon)共同投资$1亿，在美国华盛顿州摩西莱克兴建一家复合材料工厂，为宝马新型电动汽车Megacity Vehicle提供碳纤维复合材料部件。

该车型是一款有4个座位的掀背车，乘客舱采用轻质碳纤维复合材料制造，车架则采用铝合金，预计将于2013正式量产。

制约碳纤维复合材料在汽车上大量应用的主要因素有两方面，一方面是碳纤维自身的价格昂贵，另一方面是目前采用的生产工艺的效率不是很高。随着碳纤维生产量的不断扩大和自动铺放等高效率技术的应用，碳纤维复合材料汽车部件的成本会大幅下降。

塑料汽车外饰件技术的主要发展方向为部件集成化和模块化、高表面质量免喷涂材料技术以及整体复合材料车身面板、全复合材料车身。新材料和新工艺技术的发展不断推动塑料在车身外饰上的应用，因此塑料在未来汽车技术的发展中将会扮演越来越重要的角色。