汽车行业塑料燃油箱的使用现状 Unknown 2009/02/28

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早先的汽车燃油箱大都是金属燃油箱。由于金属燃油箱在环保、安全性能等方面存在着很多缺陷,由此而导致了塑料燃油箱的诞生。世界上第一只汽车塑料燃油箱是由德国Volkswagen汽车公司、BASF公司和Kautex公司于20世纪60年代联合研究开发而成的,并在Porsche跑车上得到了成功的应用。到2001年为止,全世界塑料燃油箱的产量大约是3000万只左右。

塑料燃油箱通常包括单层和多层结构,目前最常见的多层燃油箱一般为六层。

随着环保要求越来越严格,对燃油箱的抗燃油渗漏性能提出了越来越高的要求。EUROI标准要求整车燃油箱总成的燃油渗漏﹤20g/24h; EUROII标准要求整车燃油箱总成的燃油渗漏﹤2g/24h; EURO III标准则要求整车燃油箱总成的燃油渗漏﹤0.2g/24h。EURO IV标准则似乎要求整车燃油箱总成的燃油渗漏﹤0.1g/24h。不过对于欧洲环保体系而言,0.1g已经是极限了。但在美国一些州(如加州),有更为严格的环保标准:LEV II甚至PZEV(排放量为零!)。我国的现状基本是参照欧洲的体系,推出相应的国一,国二,国三,国四,国五体系。

众所周知,燃油系统是整车污染排放中HC化合物的主要来源之一。研究表明,在整车HC化合物的排放量中,约有45%来自于燃油系统和曲轴箱,所以提高塑料燃油箱的防渗透性能就成为整车尾气排放达标的最直接、最有效和最重要的途径。为了降低整车燃油系统的渗透量,必须提高油箱的抗燃油渗漏性能,所以需要对单层油箱的表面进行处理。

对单层油箱的表面进行处理的方式通常是,油箱经吹塑成型后,在其壁面进行表面处理。处理方法有三种:第一种为环氧喷涂法,此方法较为落后,效果也很差,现在已经被淘汰;第二种为磺化(SO3气体)处理法,该工艺比较成熟,到目前为止,美国、日本等国家仍在使用这种方法。

第三种为氟化(F2)处理法,该方法可分为两种,一种为线内氟化,就是在燃油箱的吹塑过程中,在油箱内加入含1%氟气的氮气,使其内外层形成防燃油渗透的含氟层。另一种为线外氟化,就是在燃油箱吹塑成型之后,再把油箱放到氟化炉里,通入含氟的氮气进行氟化。氟化的基本原理是,由氟原子取代聚合物链上的氢而在容器的表面发生化学反应,从而使极性、内聚能、密度和表面张力发生变化。由于这种变化仅发生在燃油箱的表面(深度为50~100A),所以对燃油箱本身的张力和冲力强度没有任何影响。经氟化处理后,燃油箱的抗燃油渗透性有了明显的提高,其燃油渗漏可由16g/24h降到0.5g/24h。目前,氟化工艺在经济发达的美国和欧洲已得到了迅速发展和广泛应用,世界上许多汽车制造厂家生产的汽车所配套的燃油箱都使用的是氟化燃油箱,比如大众、奥迪、宝马和五十铃等。目前,扬州YAPP也配备了两台与世界技术同步的氟化设备,一台为德国MESSER公司制造的设备,另一台为美国AP公司制造的设备。

目前常用的多层燃油箱一般为六层,其结构是:从外到内分为新料层、回料层、粘结层、阻隔层、粘结层、新料层。由于多层燃油箱有阻隔层,所以其抗燃油渗透能力更强,是当前世界上最环保的燃油箱。在中国,目前只有扬州YAPP、长春KAUTEX等少数几家企业拥有生产六层汽车燃油箱的多层共挤设备和技术。目前长安福特的蒙迪欧、上海大众的POLO、通用的GL8等汽车已使用了多层塑料燃油箱。

塑料燃油箱具有多方面的优点:

● 重量轻。通常,铁油箱的壁厚至少为1.2mm,塑料油箱的平均壁厚为4mm。由于铁的密度为7.8,再加上铁油箱外表面要做防锈处理,从而使其密度可达到8,而HDPE塑料材料的密度为0.95左右,因此一只同等容积的铁油箱比塑料油箱重2.5倍

● 防腐能力强。由于塑料具有很强的耐化学腐蚀能力,因此塑料油箱不会因腐蚀而产生一些杂质,从而不会导致杂质通过供油系统进入发动机而导致发动机的损伤,降低其使用寿命。

● 造型随意。随着汽车配置的越来越多,为了充分利用空间,现代汽车的外型设计变得越来越紧凑。与金属燃油箱不同的是,塑料燃油箱通常是采用一次吹塑成型的方式,可以成型出形状复杂的异形产品,因此有利于在汽车总体布置已经确定的情况下,根据现有的底盘剩余空间来成型出适合的燃油箱形状,并尽可能地增大燃油箱的容积,这是金属燃油箱无法比拟的。

● 由于塑料燃油箱的材料是高分子聚合物,其化学性能比较稳定,因此塑料燃油箱具有较长的使用寿命。

● 安全性高,不会因热膨胀而爆炸。目前,大多数的塑料燃油箱都是采用高分子量的聚乙烯材料制造而成。这种材料的热传导性很低,仅为金属的1%。同时,高分子量聚乙烯具有良好的弹性和刚性,在-40℃和+90℃的情况下仍可保持良好的机械性能,经撞击后能自行回弹而不会产生永久变形,同时在磨擦或撞击过程中不会产生电火花而引起爆炸事故,即使汽车不慎着火,也不会因塑料燃油箱受热膨胀而发生爆炸,因此塑料燃油箱具有很高的安全性。

● 生产成本低,加工工艺简单,不论多复杂的产品造型都可一次成型,并且报废的产品经粉碎后材料可以循环使用。

正是由于塑料燃油箱具有不同于金属燃油箱的诸多优点,使得塑料燃油箱替代金属燃油箱、多层燃油箱替代单层燃油箱成为目前汽车工业发展的主流方向。最近,阿托菲纳公司已与汽车业的吹塑厂商TI Automotive合作,专为汽车燃油箱开发出了一种新的多层结构材料,用这种多层结构的材料生产出的燃油箱符合加利福尼亚州严格的“部分零污染车辆(PZEV)”法规。目前,TI Automotive公司已经利用这一材料来开发Permablock AS6塑料油箱并取得了专利,这种油箱是该类产品中第一个符合PZEV法规要求的。据介绍,这种新的六层结构材料包括Finathene高密度聚乙烯、一个回收层、树脂粘接层、索阿诺尔(Soarnol)乙烯醇共聚物(EVOH)以及Orgalloy聚酰胺合金。在该结构中,Finathene级MS B HDPE被用作最外层以保证加工性能和低温下的冲击阻力。而由两层阻挡层、一层EVOH中间过渡层和一层Orgalloy聚酰胺合金构成的核心层则保证了材料具有出色的整体阻隔性能。此外,Orgalloy FT 104合金具有出色的化学稳定性和热稳定性,非常适合与燃料持续接触的场合。据介绍,这种材料可使用标准的生产设备,采用传统的挤压吹塑方式即可成型出产品。

目前,美国已有95%的车型采用了塑料燃油箱,欧盟也有91%的汽车使用了塑料燃油箱,即使是铁油箱的使用大国日本,他们也已经认识到铁油箱所具有的隐患,并已开始批量开发塑料燃油箱。目前在中国生产的汽车中,大众的桑塔纳、捷达、奥迪A6和奥迪A4、帕萨特B5、POLO、GOL,东风雪铁龙的塞纳、毕加索、爱丽舍,奇瑞的QQ、东方之子,天津丰田的威驰,广州本田的FIT、OYSSEY,长安福特的嘉年华、蒙迪欧,JAC的瑞风,广本的ODDYSY,GM的凯越、GL8等(差不多是所有车型)都已使用了塑料燃油箱。

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