生物实验技术

比利时布鲁塞尔(2012年8月7日)除了环保方面的意义，现在汽车制造商及其供应商希望从非堆肥的生物基材料中挖掘更多的功能性特点。其中之一无疑是能生产出更轻巧、更富成本效益的车辆。


　　据欧洲塑料工业协会(Plastics Europe)称，从以往的经验来看，每减重5%平均能节省3%的燃料。


　　但是，在减重上的优势并不能完全得到保证。位于比利时的欧洲汽车制造商协会(ACEA)告诉《欧洲塑料新闻》说，有些“经典的”生物塑料，比如聚乳酸(PLA)的密度高于传统的石油基塑料。


　　ACEA说，大豆基座椅泡沫和椅套可能还要更重一些。福特和菲亚特说，在他们的车型上使用的大豆基座椅重量和传统材质的座椅重量旗鼓相当。另一方面，天然纤维增强塑料，根据其所替换的材料，减重比例在5%至15%之间。


　　生物塑料不像石油基材料那样易受石油价格波动的影响，这是传统塑料不具备的一项优点。ACEA的一名发言人说：“随着原油短缺日益严重，［生物塑料］的重要性必将日益突显出来。”


　　然而，环境益处仍是重要的因素。欧洲塑料工业协会的发言人Thomas Bauwens说：“塑料，无论使用何种原材料，都是更轻质、更富成本效益的材料。除此之外，如果生物塑料能够进一步减轻对环境的负担...那么汽车制造商将会更有兴趣使用生物塑料。”


　　而且，制造企业也一定会对此更有兴趣。福特汽车公司的可持续发展业务战略总监John Viera说，减少对起伏不定的能源市场的依赖是生物塑料的又一项优点。


　　Viera介绍说，福特在使用大豆泡沫座椅垫后，使得其供应链得以将生产环节中每年对石油的使用减少了2300吨以上，同时把二氧化碳排放降低了大约9000吨。


　　尽管福特无法通过大豆基座椅来减轻车重，但采用了蜂窝结构的传统塑料节省了20%的重量，从而提高了燃油经济性，降低了碳排放。所有福特车型的泡沫座椅的靠背和坐垫最多含有24%的可再生材料。而且，每年出产的福特汽车中，有75%的车型在头靠中添加了大豆泡沫，包括2013 Fusion、F-150、Taurus和Explorer。


　　福特还在研究利用天然纤维来模塑塑料件，比如稻壳和椰子增强纤维。这能减少生产中对石油的使用，减轻零部件重量，同时由于在塑料中添加长纤维很醒目，能营造出更自然的外观效果。

　　Viera说：“我们的团队在研究最多添加30%天然纤维的配方，通常可用来替换传统汽车塑料复合材料配方中的滑石或玻璃。”


　　他提到了2010 Ford Flex对麦秆增强塑料的首次应用，被用在了第三排车内储物箱中，由此每年节省了大约9吨的石油消耗。


　　福特在一些车型的车门中也使用了生物塑料。福特用一种由洋麻这种热带植物的纤维制成的50:50聚乙烯复合材料取代石油基材料用在新款Escape的车门垫板。这种名为Lignotock的材料含15%酚醛热固性材料和85%木质纤维，比传统玻璃增强热塑性塑料重量更轻，消声效果更好。


　　另一家汽车巨头丰田汽车集团也通过使用生物塑料把零部件生产的二氧化碳排放量减少了20%，其下属的丰田加拿大分公司这样说道。


　　生物塑料零部件从原材料到最终用途的一整个周期中都实现了碳中和。通过活的植物来消除大气中的二氧化碳，而到期报废的零部件通过会重新释放出二氧化碳的热工艺进行再生。


　　丰田自称是第一家在车辆内衬和其他内饰表面中使用甘蔗基PET的汽车制造商。在北美，丰田独创地将甘薯、玉米和糖用甜菜中提炼出的PLA和其他聚合物结合在一起。


　　生物塑料的加工方法取决于所用的汽车零部件。对于车门装饰和行李箱区域饰件，主要将PLA和PET混合。对于注塑零部件，如防擦板和内饰，则在聚丙烯中混入细磨PLA。


　　许多丰田车型都使用了大豆基座椅垫，包括Prius、Corolla、Matrix、RAV4和Lexus RX 350。Lexus HS 250使用了大量生物基零部件，包括行李箱装饰、前围侧饰板、座椅垫、车门防擦板和工具箱区域。丰田力争到2015年将其车型中的生物塑料基塑料零部件的比例提升至20%。


　　意大利汽车制造商菲亚特公司也开始向生物塑料领域转变。菲亚特旗下的研究机构Centro Ricerche Fiat公司的一名发言人说：“使用生物塑料让我们的产品更加生态友好，同时还可能以相同的成本保证同样甚至更出色的性能。”


　　菲亚特已在超过100万辆的菲亚特车型中用源自蓖麻油的聚酰胺和源自大豆的聚氨酯来取代源自石油的传统塑料，而且今后打算继续这么做。在此背景下，菲亚特汽车集团2011年向全球交付了近220万辆汽车。


　　菲亚特在巴西推出的车型使用了聚氨酯座椅泡沫，并添加了约5%的大豆多元醇。菲亚特仍在这方面继续寻求突破；比如，泡沫座椅添加的生物材料含量不能超过5%，不然会失去应有的弹性。


　　菲亚特还在考虑提升其用来增强部分车型的塑料和弹性体材料的生物填充物的数量。在2011年，菲亚特凭借在部分燃料管路中使用了杜邦提供的蓖麻油基Zytel RS聚酰胺1010，赢得了美国和欧洲的塑料工程师协会颁发的汽车创新奖环境类大奖。