同樣,保險杠的輕量化設計也不外乎這兩種方式。
由于保險杠是由多個部分組成的,因此其采用的材料也非常廣泛。例如金屬材料一般用于保險杠內部的加強梁和大型車輛的保險杠外覆蓋件上;而小型車輛保險杠的外覆蓋件及部分承擔吸能任務的元件則采用了復合材料。值得一提的是,在絕大多數小型乘用車輛如轎車或者小型面包車上,保險杠的外覆蓋件都采用了塑料材料而非金屬,這一方面是出于保護行人考慮,另一方面也可以進一步減小整車質量,而且此類材料的記憶特性可以使得保險杠在輕微碰撞后自動復原。
聚丙烯(PP)及改性PP
聚丙烯(PP)塑料具有輕質、原料來源豐富、性能價格比優越以及優良的耐熱性、耐化學腐蝕性、易于成型、易于回收等特點,因此廣泛應用于汽車保險杠中。
但是PP也存在著抗沖擊性能低、耐老化性和尺寸穩定性較差的缺陷,難以滿足汽車制件彎曲強度和沖擊強度均衡的要求。因此在汽車制件中使用的PP材料多為改性PP,即PP合金材料[5]。通常用來改性聚丙烯的橡膠類聚合物有順丁橡膠(BR)、乙丙橡膠(EPR)、三元乙丙橡膠(EPDM)、SBS、POE等。BR、EPR、EPDM等于PP共混改性,可以大大提高其沖擊強度,特別是EPDM與PP結構相似,溶解度參數相近,相容性好,因而用EPDM增韌改性PP最為廣泛,共混物的沖擊性能提高幅度也十分顯著。
如桑塔納轎車的面板材料采用的就是共聚丙烯加熱塑性彈性體(PP/EPDM),再加入助溶劑,經注塑成型。用PP/EPDM制成的汽車保險杠具有剛性高、沖擊性能好、耐損傷性、光澤和彈性較好及易涂裝等性能,在汽車高速行駛時受到沖撞不易破碎,且裝飾美觀。
PC/PBT合金
國外不少中高檔轎車保險杠是采用PC/PBT合金制成的,此材料不僅力學性能好,而且沖擊強度比改性PP彈性體高出許多,并易于焊接和涂裝。如美國GE公司的PBT/PC合金,其中的XenoyXT尤適用于汽車保險杠。DaimlerChrysler公司的Town、Country和Caravan車的后保險杠就使用了該種塑料合金。目前世界上幾家生產工程塑料的大公司,如拜耳和巴斯夫等公司生產此類材料。
熱塑性彈性體TPE(ThermoPlasticElastomer)由于改性PP或PC/PBT合金不利于回收利用,所以國外有汽車公司采用單一的熱塑性彈性體(TPE)來制造汽車保險杠的面板,而用玻纖增強PP來制造骨架材料,因都是同一族的材料,有利于回收再循環使用。目前世界保險杠市場采用TPE的已經占有了53%的份額。
TPE可以用熱塑性塑料加工設備加工,但其性能卻表現出橡膠一樣的彈性,所以也有人稱它為第3代橡膠材料。TPE材料密度小,容易回收利用,性能介于塑料和橡膠之間。目前汽車上常見的主要有如下4類:熱塑性聚烯烴彈性體(TPO)、熱塑性聚苯乙烯彈性體(TPS)、聚酯彈性體(TPEE)和聚氨酯彈性體(TPU),它們之間又有些許差異,適用于不同場合。