塑料给全球汽车行业带来变革(上)
一、全球汽车材料技术发展给塑料行业带来发展机遇
1.轻量化与环保是当今汽车材料发展的主要方向
随着汽车需求量的提升,汽车带来的能源消耗日益增加。为了降低碳排放量和降低对化石能源的依赖,发达国家和发展中国家纷纷立法规定汽车排放标准。自2011 年以来,美国就大幅提高了对汽车燃油消耗的指标要求。在此背景下,为了降低油耗,汽车厂商纷纷采取措施减轻汽车质量,减少能源消耗。汽车轻量化是降低汽车 排放、提高燃油经济性的最有效措施之一,目前已经成为全球发展的趋势。根据资料显示,汽车自身质量每减少10%,油耗可降低6%~8%。
2.汽车轻量化材料趋向多样化设计方向
随着新材料的发展,出于汽车轻量化和节能减排的考虑,汽车车身材料设计也呈现复杂多变的形势。目前汽车车身用材中,钢铁材料仍占据主导地位,但其他材料在汽 车的应用比例也逐步发生变化。汽车车身外壳材料主要包括高/超高强度钢板、轻金属材料(铝、镁、钛合金材料)、碳纤维材料、粉末冶金材料(泡沫铝合金、铁 基粉末烧结材料等)、车用塑料等。其中,高强度和超高强度钢、铝合金、镁合金、塑料和复合材料所占比例增长较大;而铸铁和中、低强度钢所占比例正逐步下 降。另外,越来越多中高档汽车使用了铝合金或塑料等轻量化材料。
3.工程塑料在汽车材料中的应用逐步加强
目前,汽车中工程塑料的使用量已成为衡量汽车制造业水平高低的一个重要标志。使用塑料及其复合材料可使汽车零部件质量降低约40%,也可降低汽车成本。根据 相关资料,在欧洲,车用塑料的质量占汽车自重的20%。德国每辆汽车平均使用塑料制品300kg,约占汽车总质量的22%。轻型汽车制造商日本大发工业公 司开发销售的新型汽车除座椅外,内饰件全部采用塑料制造。而国产车的单车塑料平均使用量为78kg,塑料用量仅占汽车自重的5%~10%。根据科尔尼的分 析,预计到2020年,塑料占车辆平均质量的比例将达到18%,比2000 年增加4%(见图1) 。不仅是传统汽车,电动车用材料也逐步提高了工程塑料的使用率。电动汽车中电池等动力系统占汽车总质量的20%,远远超过传统汽车引擎的质量比例。因此, 大幅使用塑料也可以降低电动汽车的车身质量。
注:由于四舍五入,某些百分比值相加可能不到100资料来源:科尔尼分析
图1. 汽车总车重的百分比 (横坐标:车重/kg;纵坐标:总车重的百分比/%)
由于工程塑料的独特性能,其在汽车中的应用按照外观、硬度、抗腐蚀性、质量以及成本等分类,共有约100多种不同类型和等级的塑料汽车零部件,包括内装饰 件、外装饰件、功能和结构件等。具体包括:尼龙制作的发动机及周边部件,聚酯及其合金制作的保险杠、挡泥板、加速器、离合器踏板、车底板、面板,聚甲醛及 其合金制作的输油管、动力阀,聚碳酸酯及其合金制作的汽车内装件、防冻板、车门把手、车轮罩、尾灯罩、反光镜外壳以及聚苯醚及其合金制作的汽车轮罩、发动 机罩、外板等。
二、全球车用工程塑料行业发展面临的挑战
1.替代产品的竞争压力
在车用材料方面,尽管工程塑料性能优异,在某些温度、润滑度等要求较高的环境下很难被替代。但由于成本压力和新材料多样性的选择,仍有可能被特殊钢、新型合 金、碳纤维材料等材料替代。在成本方面来看,钢材仍是车身主要用材料,其价格便宜,且随着技术和工艺的创新,高品质钢材的性能得到改善,质量得到减轻。另 外,具有高强、高韧及高循环利用性能的新型轻合金材料,尤其是铝合金、镁合金等的发展也丰富了车用材料的选择。
2.石油价格波动的影响
车用工程塑料行业对能源及石化原材料的依赖度很高,主要是因为塑料的制作原材料主要源于石化行业,包括石油、焦炭、天然气等。因此,石油和原材料价格的波动 会给工程塑料行业带来较大影响。目前,由于全球供给充足且需求增速放缓,国际油价持续下跌,而前2年,随着供需矛盾的深化,布伦特油价全年上涨 3.47%。石油价格的剧烈波动给国际塑料行业价格带来巨大影响。
3.车用塑料的循环环保性
目前,车用塑料产品的环保型面临较大挑战。消费者已开始关注车用内饰材料的异味问题,有无异常味道已经成为汽车购买的参考标准之一。国际汽车厂商严格规定了 汽车内饰件的气味、挥发性气体的测试标准。另外,较低的可循环利用率也是车用塑料产品发展的一个重要挑战。很多不同类型和级别的塑料难以循环利用,因此在 这一方面钢材更胜一筹。有数据表明使用后废弃的塑料是消费总量的60%~70% 。塑料废弃物是垃圾中最难以无害化处理的组分,会造成不小的环境隐患。全球目前都很重视塑料的循环回收。