汽車用玻璃纖維發(fā)展現(xiàn)狀
日期：2010-01-13
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由于汽車工業(yè)對玻璃纖維及其復合材料的市場需求量與日俱增，促進了玻璃纖維及其復合材料工業(yè)的發(fā)展。在玻璃纖維方面，各玻璃纖維公司不斷開發(fā)出各種適用于汽車工業(yè)的玻璃纖維新產(chǎn)品。在玻璃纖維復合材料工業(yè)方面，現(xiàn)在廣泛使用的SMC成型工藝早就是專為汽車工業(yè)開發(fā)的。近年來問世的一些新工藝和新產(chǎn)品，例如長纖維增強熱塑性塑料、玻璃纖維增強熱塑性塑料片材(CMT)、可編程粉末預成型工藝(P4工藝)也都是為汽車工業(yè)開發(fā)的。
據(jù)報道，目前全每年玻璃纖維的總產(chǎn)量約230萬噸，23%左右用于汽車工業(yè)，其中大部分是以復合材料的形式用于汽車工業(yè)的。全玻璃纖維復合材料目前的年產(chǎn)量為470萬噸左右，其中約有20%用于汽車工業(yè)。
下面介紹玻璃纖維及其復合材料在汽車工業(yè)中應用的現(xiàn)狀和動向。
一、名牌汽車率先應用玻璃纖維
在上享有很高商譽的名牌汽車大多已經(jīng)使用玻璃纖維及其復合材料。在名牌汽車上使用玻璃纖維及其復合材料，說明它們不是消極的代用，而是汽車材料的升級換代。如美國林肯大陸使用SMC發(fā)動機罩、保險杠、后部行李箱蓋，玻纖增強PET空調(diào)管、排氣門；美國卡迪拉克賽威的玻纖增強PPO后窗下部件；美國道奇Interpid ESX2跑車的玻纖增強PET車身板；法國Envivo的玻璃鋼天然氣瓶；英國TVRChimaera跑車選用玻璃鋼作車身。
二、輕便客貨兩用車應用玻璃纖維
大的兩家汽車制造商美國的通用汽車公司和福特汽車公司，已在輕便客貨兩用車(pickup；trucks，國內(nèi)俗稱“皮卡”)和多用途運動車<sportutilityvehicles)上應用玻璃纖維復合材料制造的貨廂板。這意味著玻璃纖維復合材料在美國汽車工業(yè)中的應用又將獲得一次大的發(fā)展。
在美國，輕便客貨兩用車和多用途運動車的銷量已經(jīng)超過了轎車的銷量。據(jù)報道，北美地區(qū)輕便客貨兩用車的產(chǎn)量已達每年450萬-500萬輛。玻璃纖維復合材料不斷向這些汽車中滲透，可能會對整個玻璃纖維復合材料供應鏈的需求量造成很大的沖擊。
從2000年1月1日起，通用汽車公司開始在其Chevrolet 1500系列的大駕駛室Silverado輕便客貨兩用車上應用玻璃纖維復合材料貨廂板。在福特汽車公司方面，從2000年年初開始，玻璃纖維復合材料貨廂板已成為該公司生產(chǎn)的新型ExplorerSportTrac多用途運動車的標準貨廂板。這兩家公司都聲稱，今后在這兩家公司的汽車生產(chǎn)線上，玻璃纖維復合材料貨廂板將獲得更加廣泛的應用。
玻璃纖維復合材料貨廂板與鋼貨廂板相比較，它的優(yōu)點是不會生銹，不會形成碰痕。除此之外，玻璃纖維復合材料板的重量較輕，因此可以減輕汽車的重量，節(jié)約燃油。雖然也可以在鋼板上襯上塑料，但應用這種方法水仍能滲漏到塑料層下層，同樣會使鋼板生銹。[-page-]
通用汽車公司負責貨車業(yè)務的公共關(guān)經(jīng)理TomlBeanman認為，在生產(chǎn)輕便客貸用車時用玻璃纖維復合材料貨廂板代替鋼廂板，肯定可以提高制造和裝配效率。雖然汽車工業(yè)中用玻璃纖維復合材料代替金屬料，其一次投資費用相當可觀，但通用汽車司表示，只要客戶認可，該公司將考慮在汽工業(yè)推廣應用玻璃纖維復合材料。
璃纖維復合材料貨廂的重量約50kg。與通用汽車公司1999年型號的輕便貨兩用車相比較，使用復合材料的新型號便客貨兩用車的總重量減輕了50磅(22.7kg)，其中的15磅是由于使用了復合料后擋板而減輕的。為了檢驗玻璃纖維復材料貨廂板的耐久性，已在北美地區(qū)對48塊復合材料貨廂扳進行了兩年多的試驗。
三、長纖維增強熱塑性塑料在汽車工中的應用
玻璃纖維增強熱塑性塑料目前在西方家發(fā)展很快，其發(fā)展速度超過熱固性玻璃鋼。據(jù)統(tǒng)計，目前西歐各國玻璃纖維增強熱塑塑料的銷量已超過40萬噸/年，其中增強尼龍占59%，增強聚丙烯占16%，增強熱塑性聚酯占14%，增強聚苯乙烯占3%，其他增強熱塑性塑料占4%。
在總量40萬噸的增強熱塑性塑料中有50%，即約19.5萬。20萬噸的增強熱塑塑料用于汽車的各種部件，其余部分為電子/電氣設備占21%，家用電器及辦公設備占16%，其他用途占17%。
目前西歐平均每輛轎車使用塑料達117公斤，為轎車重量的5%，預計今后5年內(nèi)這一比例將達到10%。西歐汽車工業(yè)塑料基復合材料的用量達到每年45萬噸左右。在塑料基復合材料中玻璃纖維增強熱塑性塑料占42%，也即上述的19.5萬，20萬噸/年。玻璃纖維增強熱塑性塑料在汽車各個部位的使用比例如下：發(fā)動機罩下部件56%，車身部件20%，車身內(nèi)部件14%，電氣/電子零部件8%，其他2%。
目前汽車工業(yè)中應用的增強熱塑性塑料部件主要有兩種成型工藝，一是增強熱塑性塑料粒料注射模塑，二是玻纖氈增強熱塑性塑料片材。前者目前仍占主導地位，但后者的發(fā)展速度很快，玻纖氈增強熱塑性塑料片材，又稱GMT法，它包括干法GMT和濕法GMT。干法GMT目前在我國正由南玻院與華東理工大學合作研制。玻璃纖維增強熱塑性塑料粒料注射模塑工藝在我國已得到應用。近年來國外開發(fā)了一種稱之為長纖維增強熱塑性塑料的工藝及產(chǎn)品，發(fā)展勢頭甚勁。
普通的注射工藝所用的玻璃纖維增強粒料是用擠出復合工藝制造的，它是采用雙螺桿擠塑機將短切玻纖原絲與熱塑性塑料熔體在注塑機的料筒中熔融復合，通過模頭擠出成料條狀，經(jīng)水冷后短切成增強粒料，再將這種粒料加到注塑機中，再次熔融后注射到模具中形成所需形狀的制品。這種工藝所用的玻纖短切原絲的長度一般為0.125-0.25英寸(3-6mm)，經(jīng)雙螺桿擠塑機后纖維被切短到0.03-0.06英寸(0.75-1.5mm)，當經(jīng)過注塑機注射后，在終的增強制品中纖維長度進一步縮短到0.006-0.0013英寸(0.15-0.33mm)。由于纖維長度大為縮短，其增強效果大打折扣。
長纖維增強熱塑性塑料工藝就是針對這個問題而開發(fā)的。它應用玻纖熱塑性塑料的拉擠工藝制造粒料。在這種工藝中，熱塑性塑料熔體均勻地被覆玻纖單絲，能充分保護玻璃纖維；并且粒料的長度也就是增強纖維的長度。在注射成型時由于纖維均勻地被塑料包住。
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