塑料对汽车工业可持续发展的探讨

作者：金发科技股份有限公司 罗忠富 陈广强 李永华

欢迎访问e展厅 展厅 4 汽车与公路设备展厅 乘用车/客车, 电动/混合动力汽车, 卡车/货车, 专用车, 交通安全设备, ... 可持续发展是指既满足现代人的需求又不以损害后人满足需求的能力。换句话说，就是指经济、社会、资源和环境保护协调发展，它们是一个密不可分的系统，既要达到发展经济的目的，又要保护好人类赖以生存的大气、淡水、海洋、土地和森林等自然资源和环境，使子孙后代能够永续发展和安居乐业。 为适应新的形式，促进我国循环经济体系的建设和发展，保护环境，提高资源利用率，落实科学发展观，实现社会经济的可持续发展，国家发展和改革委员会、科学技术部和国家环保总局于2006年2月6日联合颁布了《汽车产品回收利用政策》 。国家还将适时建立《汽车产品回收利用政策》中提出的相关制度，并在2010年之前陆续开始颁布实施。目前主要的管理法规有： （1）《汽车可回收利用率和禁用物质认证管理办法》（讨论稿） （2）中国汽车产品有毒有害物调查及禁用物质管理建议20080421 （3）国家环保总局在2008年3月实施的《HJ T400-2008车内挥发性有机物和醛酮类化合物的采样测定方法》。 《汽车产品回收利用技术政策》（<国家发改委公告（2006年）第9号>）文中，主要要求汽车及相关企业要从产品设计开始，对汽车生产、装饰、维修、保养环节，直至汽车的回收和再利用等阶段，对涉及产品材料的可持续性做出明确规定，并“对力争在2017年左右使在我国生产、销售的汽车整车产品的可回收利用率与国际先进水平同步”的目标做出阶段性规定。该公告中主要考虑有两个原则，原则一是要综合考虑汽车产品生产、维修、拆解等环节的材料再利用，鼓励汽车制造过程中使用可再生材料，鼓励维修时使用再利用零部件，提高材料的循环利用率，节约资源和有效利用能源，大力发展循环经济。原则二是汽车产业链各环节要加强开发、应用新技术、新设备，以“减量化、再利用、资源化”为原则。 塑料是现代汽车工业的重要基础材料之一，广泛应用于汽车的内外饰件和功能结构件，汽车工业的可持续发展离不开塑料，塑料对汽车工业应用可持续发展的贡献主要体现在节能减排、绿色环保、防火安全及回收利用等四个方面，下面就这四方面进行详细阐述。 节能减排 — 以塑代钢、减轻车身重量 从70年代的石油危机到2008年的高油价行情，每次都会严重打击全球的汽车行业，同时也促进全球汽车行业思考如何高效利用石油、可持续地发展本行业： ● 开发小排量汽车 ● 以塑代钢，减轻车身重量 ● 采用塑料代替玻璃 ● 采用轻量化的材料 ● 混合动力汽车 ● 采用柴油汽车 “以塑代钢，减轻车身重量”，正是塑料对汽车行业可持续发展的重要贡献。车身重量每降低10%，油耗将降低6~8%。石油价格高涨导致车主费用居高不下, 燃油效率低下、尾气排放导致环境污染，减轻车身重量，油耗降低，更好的清洁环境，以塑代钢还将继续。以欧洲车型PASSAT为例，97年车型其塑料使用量为129KG/辆，2005年即达到203KG/辆，塑料使用量增长57%，其占车身重量的比例也由8%左右提高到了14%左右，增长幅度惊人。在塑料占车身重量的比例提高的同时，我们也观察到，聚丙烯材料由于其密度低、综合性能好，使用的范围也越来越广泛，有替代传统的工程塑料的趋势。 “以塑代钢，减轻车身重量”，是由于塑料工业的快速发展，性能卓越，能大幅降低成本、易于设计、减少零件数量、装配成本更低。比如近年出现的长玻纤增强的PP材料，由于性能优越，目前已广泛用于汽车前端模块、车门内板等部件，替代了钣金件；采用以仪表板、上风管、下风管三层结构超声波或震动摩擦焊接代替金属转向支撑；以PPO+PA生产塑料翼子板代替钣金翼子板；以ＰＣ和先进的注塑设备生产车窗代替汽车玻璃；气、液体辅助成型技术提高产品强度代替复杂钣金件；采用六层共挤出塑料油箱代替金属油箱，同时能满足日益苛刻的排放法规。 绿色环保 车内污染会导致司、乘人员头晕、恶心、打喷嚏，甚至引起各种严重疾病。车窗紧闭时，大约有65%的司机驾车者经常会出现头晕、困倦、咳嗽、脱发、失眠等症状，导致司机感到压抑烦躁、注意力不集中，司、乘人员长时间在这种污浊环境中驾驶或乘坐，极易引起不适和疾病，甚至诱发交通事故。因此，对于车内材料进行绿色环保认证就显得十分必要。 对于车厢内的材料，汽车行业主要进行五个方面的控制：气味ODOR；雾度测试FOGGING；易挥发物质VOC；总挥发性有机物质TVOC；有毒有害物质：重金属heavy mentals、多溴联苯 PBBs and PBDEs。 气味测试 对于塑料件或塑料原材料的气味测试，一般是将样件或样料放在1L的气味瓶中然后在烘箱中加热至一定温度如80℃，恒温2h，取出后冷却至60℃后进行气味评测，常见的标准如VDA270和大众的PV3900、GME3025/60276等气味测试方法。一般的分级标准为: 气味评定 1级 无气味 2级 有气味，但无干扰、刺激性气味 3级 有明显气味，但无干扰、刺激性气味 4级 有干扰、刺激性气味 5级 有强烈干扰、刺激性气味 6级 有不能忍受的气味 由于气味测试的主观性，其测试结果和过程一直为业界所困惑。一般主机厂的要求是需要小于或等于3级标准，但目前塑料原材料、多数助剂均不能到达3级要求。用这些原材料和助剂生产的汽车专用塑料气味更难达到要求。 雾度测试FOGGING 雾度FOGGING的测试主要针对挥发性物质冷凝在玻璃上，或者铝箔的一种测试方法。可以采透光率法或者用重量法，重量法操作简便，应用更广泛，一般规定为2mg以内即可达标。 易挥发物质VOC VOC（Volatile Organic Compounds：挥发性有机化合物）是指在常温状态下容易挥发的有机化合物。具体哪些物质属于车内需管控的VOC，目前国际上还没有公认的标准，各大主机厂自主确定本企业的VOC范围，较常见的有：三氯乙烯、四氯乙烯、甲醛、甲苯、苯、二甲苯等，此外还有乙醇类和酮类等多个种类。对于烃类物质，可以使用气相色谱质谱GC-MS，对醛酮类物质则需用DNPH管采集使用高效液相色谱HPLC测定。 车内VOC主要来源于汽车地毯、仪表板的塑料件、车顶毡、座椅、其他装饰时使用的胶水、橡胶部件、织物、油漆涂料、保温泡沫材料、粘合剂等材料中含有的有机溶剂、助剂、添加剂等挥发性成分。对于塑料件，注塑过程中使用的脱模剂、模具上防锈油等，对塑料件的VOC也有很大影响。 VOC的测试标准很多，如VDA276/277/278其测试值受到前处理及取样方法、测试仪器的不同而差别很大。国家环保总局在2008年3月实施的《HJ T400-2008车内挥发性有机物和醛酮类化合物的采样测定方法》。对于塑料注塑制件，一般采用袋子法；对于塑料原材料一般采用顶空法进行测试。 研究表明，塑料件对车厢内的VOC贡献很小，车厢内高VOC主要来源于其他材料，如泡沫、粘合剂、油漆、皮革、毡制品、胶水、清洁剂等。 总挥发性有机化合物TVOC 总挥发性有机化合物TVOC，根据 GB/T18883-2002定义是指利用Tenax GC中或Tenax TA采样，非极性色谱柱（极性指数小于10）进行分析，保留时间在正己烷和正十六烷之间的挥发性有机化合物。VDA277 中是指用HS-GC-FID测试仪器，按照一定的测试条件，峰面积满足一定要求的化合物的总和，用丙酮做标准样品计算，并折算成碳含量，故也称为总碳。 车厢内的TVOC与VOC来源一致，研究也表明，塑料制件对车厢内的TVOC贡献相对很小，车厢内高TVOC主要来源于其他材料，如泡沫、粘合剂、油漆、皮革、毡制品、胶水、清洁剂等。 对于塑料材料或注塑制件，TVOC的限量值也受到所采用的标准、取样方法和测试仪器的影响。目前欧美系的车型一般采用HS-GC-FID的方法进行检查（如大众的PV3341/VDA277、GME8081），一般限量值为50g.c/g。而采用袋子法ATD-GC-MS方法的测试值则很高。 有毒有害物质（重金属、多溴联苯） 借鉴欧盟的ELV法规，中国版的ELV法规也已对汽车工业中零件涉及到的有害重金属：铅 、六价铬 、汞 、镉及多溴联苯 PBBs，PBDEs进行了规定，要求在2012年1月1日需满足法规要求（豁免条例中规定的应用除外），对于部分零部件必须使用的需进行标识出来。 防火安全 国内外已有相应标准针对车厢内的防火安全，如目前国家标准GB8410《汽车内饰材料的燃烧特性》规定，内饰材料的燃烧速度应不大于100mm/min,国外也有的标准规定燃烧速度小于等于80mm/min。 对于一般的全塑料件而言，不论是PP、PE、ABS，还是PA、PC等工程塑料均可满足，不存在技术难度。 回收利用 国外在汽车产品回收利用率管理方面各有特点：日本是一步到位，以拆车结果为依据；欧盟是分两步走，是体系认证加抽查；中国的拆解行业不规范，国情更适合借鉴欧盟模式。汽车材料数据库是我国实施汽车产品回收利用率和禁用/限用有害物质管理的重要支持工具，目前的选择是建立“中国汽车材料数据库管理系统”。不选择直接加入IMDS主要出于两方面考虑：一是经济因素，成本太高，国内绝大部分企业无法承受；二是从管理角度看，政府无法监管。下表是我国规定的汽车行业的回收利用的指标。 为了促进汽车工业的可持续发展，塑料工业一般采取以下几个措施： 1. 为便于识别分类，所有的汽车塑料件上均有标识分类号，企业要对含有害物质和零部件进行标志、编码。这一点做得很好。 2. 采用新的结构设计，制件易于拆装分离识别；如汽车仪表板结构表皮/缓冲层/骨架由原来采用PVC/ABS合金表皮/聚氨酯泡沫层/GF-SMA改采用新型结构－TPO表皮/发泡PP/增强PP骨架。 3. 利用开发新型环保材料，比如采用发泡PP替代难回收的聚氨酯泡沫；采用木塑材料、麻纤维材料。 4. 减少车用塑料的种类，增加容易回收的塑料品种用量，也有利用汽车塑料的回收。如现在聚烯烃材料在汽车塑料饰件中占的比例越来越高。 5. 塑料的再生利用。再生塑料在国内汽车行业的应用情况不是很乐观，目前部分汽车饰件如黑色制件是可以利用再生塑料来制造的；国内主机厂缺乏相关标准进行引导再生塑料的利用。这主要是由于： ● 国内废旧塑料再生利用尚不发达，国内汽车主机厂目前明确标明需添加采用部分或者100%是再生塑料的材料标准还较少，如FORD标准WSH-M4D293-B2规定需添加不小于20%的再生塑料。这是负责任的企业表现。 ● 国内再生品质不能保证，目前国内很多自主低端品牌车型，就是在使用再生塑料，但碍于国人对再生塑料的品质接受程度低而不敢公开承认，而技术标准与实际执行的背离，加剧了这种不信任，也就谈不上制定标准进行引导。国内再生塑料的品质的确需要提高。 结论 塑料对汽车工业可持续发展至关重要，汽车行业轻量化、以塑代钢还将继续，为了汽车用塑料的可持续发展，作为改性塑料厂商有义务做到： 1. 塑料行业只有进一步开发性能更优越、绿色环保的改性塑料，才能支撑汽车行业“绿色环保、以塑代钢”的目标； 2. 塑料行业积极主动参与到结构开发设计环节，通过新的设计理念、新工艺、新装备应用来支撑汽车行业的“以塑代钢”； 3. 积极推动再生塑料的应用，创造好的政策环境，大力发展循环经济。(end)

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