今后汽车将采用越来越多的无污染、少污染汽车内饰材料。
今后汽车将采用越来越多的无污染、少污染汽车内饰材料。
今年2月份,由环保部和国家质检总局联合制定的强制性国家标准《乘用车内空气质量评价指南》征求意见稿正式发布。新标准拟由推荐性指南修订为强制性国家标准,并加严了车内空气质量有害物质限值。该标准的变化对中国汽车产业发展具体有哪些深远的影响呢? 

在近日举行的“2016第一届中国汽车新材料应用趋势发展论坛暨中国首届充电桩材料发展应用论坛”上,多位业内专家就该议题发表了精辟的意见,同时就最新的车用材料、工艺进行深入讨论。

强制性标准引发五大创新方向

国家室内车内环境及环保产品质量监督检验中心主任宋广生将今后中国汽车产业创新发展总结为新四化,即动力多元化,结构轻量化,控制智能化,车内空气与材料无害化,认为车内空气质量强制性标准将引发汽车产业革命,并总结出五大创新方向。 

第一大创新是汽车结构设计方面创新。宋广生总结出提升车内空气质量的三个环节,一是规范控制设计研发流程体系:建立贯穿研发各个环节的车内空气质量控制规范;二是关键性与前瞻性技术研发并存:掌握车内环境品质关键性检测技术,关注研究车内环境品质领域前沿技术;三是正向设计降低车内污染物来源:车内空气品质源于从源头上控制污染。 
国家室内车内环境及环保产品质量监督检验中心主任宋广生。
第二大创新是汽车制造工艺创新。工艺创新是降低车内VOC的主要环节,包括原始材料控制、制作工艺控制、生产环境控制等环节。目前,汽车内饰用胶粘剂的发展趋势是由溶剂型胶黏剂向水性胶和热熔性胶黏剂转变,这个变化不但从源头上解决了生产过程中的VOC排放问题,降低了车内空气质量污染问题和车内气味问题,还顺便解决了对施工工人的健康伤害问题,同时解决了施工材料的易燃易爆隐患等问题。 

第三大创新是汽车内饰件和内饰材料的创新。新修订的强制性标准的主要控制目标是:乘用车内饰件;制造使用的粘结剂;汽车橡胶密封材料;其他非金属材料。据统计,汽车内饰塑料占整车塑料总量的60-70%,未来用量还会继续增长,故内饰件和内饰材料挥发的有害物质是强制性车内空气质量标准的主要控制目标。 

今后,汽车将采用越来越多的无污染、少污染汽车内饰材料,包括:水性和热熔性粘合剂、新型低VOC塑料、 PHC、PP长玻纤板(备胎盖板)以及纯净棉、双组仹棉、聚合物、TPO材料、TPE(密封条)以及玻璃材料等。 

至于其他两大创新方向则是:车内空气质量智能控制创新,以及车内空气质量净化技术创新。

碳纤维复合材料颠覆四大制造工艺 

据权威机构预测,到2020年左右,碳纤维制品的成本将和铝合金制品的成本相当,从而完全颠覆现有的汽车产业格局。基于这一预测,未来碳纤维在汽车上的应用将大幅提升。因此,宝马与大众争夺SGL股份、通用与碳纤维生产商帝人公司共建碳纤维量产技术中心、戴姆勒和东丽工业公司建立合资公司、福特汽车与陶氏化学组建团队等事件,均是车企提前布局,以便在原材料使用方面占有先机。 
欧洲汽车轻量化技术联盟宋廷瑞博士。
欧洲汽车轻量化技术联盟宋廷瑞博士根据中国法规和欧洲法规,总结传统汽车发展路线是车身轻量化、发动机小型化及混合动力,而未来汽车发展将变为四大趋势,即轻量化、电动化、智能化、网络化,未来汽车主机厂将面临原料、工艺、成本、环保(可回收性)四大挑战,其主要原因是新材料即碳纤维复合材料的广泛使用。 

由于未来车用复合材料使用量越来越多,传统汽车制造四大工艺(即冲压、焊接、涂装、总装)将全部被颠覆,其中冲压工艺将被模压、锻造等工艺取代,焊接将被胶接、柳接、焊接取代,涂装将被无需涂装、低温取代,总装将被模块化取代。未来汽车制造流程将产生巨大变革,将对汽车制造商造成深远的影响。 

宋廷瑞博士提醒到,2016~2017年这个时间段很关键,或将成为碳纤维大范围使用的元年。在欧洲市场,2016年至2017年将会有多款使用碳纤维、铝合金实现减重的新车型(如宝马、奥迪、福特、保时捷等)推向市场,均拥有优异的燃油经济性和排放等指标。 

据调查,日本三大碳纤维生产商东丽、帝人集团、三菱丽阳目前仍跻身世界最大的碳纤维生产商行列,占据全球70%以上的市场份额,并通过研发、申请专利、收购、合作等方式提前进行产业布局。中国虽然已有多家企业在研发生产碳纤维,但目前碳纤维实际产量低于产能,有很大一部分需求需要进口才能满足。 

虽然复合材料前景一片光明,但复合材料也面临一些还未解决的问题,如流水线生产节拍问题。现行的金属冲压件是“60秒工艺”,这种高速生产流程复合材料行业还无法承诺,特别是热固性复合材料。此外,碳纤维复合材料在不同生产环节还面临几个挑战,包括循环时间、成本和材料的可获取性问题,维修问题,保险,材料的可回收,工艺设计,安全法规,喷涂等问题。未来随着相关技术和创新的飞速发展,这些问题将逐一解决。 

车内VOCs预测模型准确找出挥发源
中国汽车技术研究中心数据研究中心刘伟博士。
此外,据中国汽车技术研究中心数据研究中心刘伟博士介绍,该中心2015年成立“车内VOCs模拟联合研究”课题组,定义19个VOC散发特征参数,对不同供应商的多种不同内饰件进行500余次VOCs吸附性能测试,研究采样袋吸附效应、内饰吸附效应、加热温度、散发空间体积、散发空间相对湿度、非均匀空间分布等六大关键影响因素对内饰VOC散发的影响,研发出“车内VOCs预测模型核心数据库”1个、“车内VOCs模拟预测模型”Excel开发基础版1个。 

经前期预测和后期测试对比,研发的预测软件对乙苯和二甲苯具有较好的预测能力,相对预测误差最大不超过±17%;对苯和甲苯的相对预测误差介于±30%之间,且绝对预测误差较小;对乙醛的相对预测误差主要介于-15%至-35%之间;对甲醛预测较差,相对预测误差主要介于10%至90%之间,基本能够预测出汽车内饰件的VOCs挥发值,并能对误差主要来源进行分析,为车企找到某些VOCs挥发值误差偏大的真正来源。
作者:中国塑料机械网 来源:中国塑料机械网信息中心
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