塑膠車不是夢

車用塑膠材質地位漸重

【 Yahoo!奇摩汽車 Press L 】
目前所有車廠都在設法利用減輕車重，來降低CO2的排放量和能源消耗，而這個希望就寄託在塑膠材料上。如今，塑膠零配件已占一輛汽車重量的14％左右。以高級車廠BMW為例，相比於1990年的12％，其新車型中至今已有17％的零件是由塑膠材質製成。儘管傳統塑膠仍有其性能上的限制，但是隨著工程師的不斷努力，許多過去我們認為不可能的部位，在今後都將逐漸由塑膠材質取代！

塑膠材質好處多

為了降低CO2排放量和對於能源的消耗，新一代汽車的「減重需求」刻不容緩，塑膠材料供應商們也有望因此獲利。如今車用塑膠零件已占一輛汽車重量約14％，以高級車廠BMW來說，相比於1990年的12％，近來問世的新車中已經有17％的零件是採用用塑膠製成。而根據BASF的統計，目前每一輛歐洲製造的中型汽車中，都有價值165歐元的塑膠是來自德國化工巨頭。另一供應商Dow Automotive則稱這些車中，每輛都有平均約30美元（19歐元）的塑膠零件是由他們所生產。

為了藉由更輕的車體來降低CO2排放量和能源消耗，歐洲車廠目前正勇於嘗試在塑膠材質上的各種嶄新應用。
過去被視為理所當然的設計元素是汽車堅固的外殼，但是BMW的設計師卻質疑外殼難道沒有別的選擇？金屬車體笨重且價格昂貴、容易凹陷、烤漆也得花費不少。在嚴重的車禍中，有時金屬鈑件卷成籠子，意味著救援人員需要使用液壓切割機才能把傷者救出。整個汽車業界也預期在車上應用更多的塑膠零件，不僅跑車製造廠Porsche的高級工程師August Achleitner預估，汽車塑膠零件的數量將持續增長，BASF、Dow Automotive和SABIC Innovative Plastics等主要塑膠供應商更預測，2009年塑膠和高級塑膠市場的成長將會高於全球汽車市場平均水準。BASF高分子材料部門執行長兼BASF汽車業務負責人Raimar Jahn預測，塑膠零件到了2010年將會占車重的19％，Dow Automotive預測到2015年塑膠的使用量將會比現在高出兩到三倍。
透過塑膠材質來換取輕量化的優勢不言可喻，且在汽車競賽領域中也早已被廣泛使用。持續上漲的鋼材價格以及減輕車重帶來的壓力不斷驅動著需求，塑膠車體鈑件的重量只有鋼製品的一半，而且塑膠也能提供更大的設計自由度，使工程師的設計更容易符合歐洲所施行的行人保護法規。專家並表示，在撞車事故中塑膠比鋼鐵更加安全。BASF的Jahn說：工程師們很瞭解塑膠的好處，這就是為何塑膠在汽車上的比重快速增加的原因。

相較於玻璃零件，車身部件使用塑膠材質的腳步更快，最具代表性的即是BMW M6之前葉子板採用熱可塑樹脂，車頂更採用碳纖維強化樹脂（CFRP）而減輕了5kg，並將車重控制在1710kg之內。基於安全上的需求，車體外殼在塑膠化時應考慮的是材料的剛性、強度耐久性及對能量的吸收性等三大因素。至於所使用的塑膠材質種類，在衡量安全需要性及原料價格之外，材料磨蝕的防止和避免打痕凹下、塗裝過程的耐烘烤性、加工容易性等亦是不可忽略。目前以變性的汎用塑膠包括聚丙烯（PP）、聚綠乙烯（PVC）、ABS及不飽和樹脂、PU、環氧樹脂等玻璃纖維補強的複合材質為主要用於車殼的材料，不過亦有部份是以更高價的工程塑膠取代。雖然塑膠材質的應用在汽車上日漸廣泛，但是Thyssen-Krupp發言人Bernd Overmaat仍宣稱中低級距汽車的平均車身鋼材用量依舊達到90％以上。
有越來越多廠牌的車款開始使用不同的塑膠材料作為車身鈑件。熱可塑型的塑膠材料（thermoplastic）包括HPA材料（ABS與聚碳酸酯系的組成物）及HPB材料（變性聚丙烯），其中HPA的耐衝擊性是鋼板的兩倍。另一種則是採用熱硬化型（thermosetting）樹脂配合以玻璃纖維強化的複合材料，通常在車體的水平部份（頂層車身嵌板）是以SMC（Sheet Molding Compound）熱壓成型的耐熱性、剛直複合材料所構成，在垂直部位（側邊車殼）則以片狀玻璃纖維補強的聚銨基甲酸酯（PU）材料經由RIM（反應注射模造法）成型。用於補強的PU之所以被利用為側邊車殼材料，乃因其優越的可曲繞性，經得起日常發生的輕微碰撞而不至損傷車體本身。

亞洲車廠勇於嘗試
相較於歐美車廠，日本和韓國車廠包括歷史較短的Hyundai和Kia更樂意使用塑膠零件和鈑件。Dow Automotive負責塑膠業務的副總裁Todd Prey 指出，亞洲的競爭對手在使用塑膠材質上十分積極，亞洲車廠也希望比歐美品牌使用更少的鋼材。

除了輕量化的優勢之外，為了確保剛性及強度上的要求，使用在車上的所有塑膠製零件都必須接受應力測試。
在2007年日內瓦車展中，Hyundai便透過概念車QarmaQ展示了塑膠車體鈑件，該廠稱這些塑膠鈑件與其計畫從現在到2014年推出車型的塑膠材料相當類似。QarmaQ概念車是與GE Plastics（SABIC Innovative Plastics公司前身）聯合開發，它比使用傳統材料製造出的汽車輕了整整60kg。如果汽車的外部不是以又重又硬的金屬製成，是否就能夠使用可伸縮材料？BMW之前推出的概念車GINA，從外觀線條到車門、車頭燈蓋都可伸縮，這也是近年來最吸引人的設計之一。

相較於外觀部件，動力系統以及底盤結構件便較難以塑膠材質替代，因為工程師尚無使用塑膠材質的經驗。

Dow公司的Prey表示，此領域對塑膠供應商來說確實是個瓶頸，但是和金屬供應商的競爭卻也提供了機會。
鋼材業者相信塑膠科技的進步對他們並不會構成威脅，德國鋼材供應商Thyssen-Krupp發言人Bernd Overmaat表示，中低級距汽車的平均車身鋼材用量仍在90％以上。Thyssen-Krupp目前也正在開發厚度更薄、強度更高的輕質鋼材，並致力於結合鋼材和塑膠以用於車體鈑件來確保競爭力。

雖然優點甚多，但是塑膠材質仍有缺點。首先，塑膠車窗不易破碎，對於防範肖小不無裨益，但是在發生事故時，受困乘客的獲救困難度也將大大增加。因此歐盟、美國和其他部分國家都禁止使用層積玻璃之外的材料作為前擋風玻璃。此外，與車燈或鏡片不同的是，塑膠車窗需要特殊的熱絕緣加工與抗溫差烤漆，因此來自紫外線的傷害也會使塑膠日漸脆弱甚至褪色。專家表示，雙層烤漆能使塑膠側窗的壽命延長到15年，但是其硬度卻尚不足以用來製造在高速行駛下最容易受砂礫和雨刷磨損的前擋玻璃。再來，塑膠在極限溫度下的延展程度是玻璃的10倍，因此像前擋玻璃和天窗這樣的大面積部品也很難承受得了氣候的考驗。看來若要完全使用塑膠材質來取代鋼材，我們還有很長的一段路要走。