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塑料:汽车生产商和化学品公司的未来

作者:David Weill,Louis Besland,Goetz Klink,Gaël Rouilloux 发表于:2012-09-20 塑料:汽车生产商和化学品公司的未来

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由于立法机关决定制定法律减少人为排放, 而且150 美元一桶的石油价格似乎能够实现,因此我们合理预测到2020 年,塑料将占车辆平均重量的18%。

《毕业生》中的一个情景让人难以忘怀:达斯丁霍夫曼所饰演的角色Ben Braddock 拿到大学文凭之后,年长而睿智的McGuire 先生将他拉到一边,告诉他成功的秘密。“我只想告诉你一个词,就一个词。你在听吗?”“是的,先生,我听着,”Ben 回答道,“塑料。塑料有着广阔前景。考虑一下吧。你会考虑吗?”“是,我会的。”Ben 含糊地说。“无须多说了,”McGuire 先生说道,“一言为定。”

如今,在McGuire 先生说出这些话的40 年之后,工程塑料快速成为化工和汽车两个行业的未来,这两个行业日益受到环境问题的影响。甚至在发展中国家,立法机构也决定制定法律,减少威胁环境的人为排放。除此之外,全球经济危机挥之不去的影响大大改变了全球制造业。

为了优化燃油效率,汽车生产商使用重量更轻的材料——塑料和高分子部件
全球能源消耗日益增加,消费者对汽车的需求也不断增长,这些都对油价施加了压力,150美元一桶的油价不再是天方夜谭。与此同时,发达国家和新兴国家的监管方都立法规定汽车排放标准,并鼓励循环使用,以期通过此方法解决能源成本和环境问题。

在此背景下,汽车轻量化已成为全球性的趋势——从2008 年至今车辆平均重量下跌了20%,降低能耗的同时使车辆平均排放量降低。欧洲的分析师预测,乘用车平均重量在2010 年触顶达到1.5 吨之后,到2020 年将缩减到略高于一吨——20 世纪70 年代的重量。

这一趋势的主要原因是,重量轻的汽车更高效节能。当然另一个高效节能的趋势——电动车——将使汽车更重。传统汽车中,标准引擎占了汽车总重量的大约12%。由于超重的电池,电动车的动力系统占了其重量的20%。而在电动车中塑料的使用量也非常可观。

为了保持最佳的燃油效率,汽车生产商使用重量更轻的材料——塑料和高分子零部件。我们预计在下个10 年中,塑料将占车辆平均重量的18%,比2000 年的14% 有所增加( 见图1)。

按照性能要求如外观、硬度、抗腐蚀性、重量以及成本划分的多达100 种不同类型和等级的塑料都被用于普通车辆中。比如聚丙烯(PP)用于仪表板、轮圈盖和一些引擎部件中;聚氨酯(PUR)用于座椅;聚乙烯(PE)用于地毯;聚酰胺(PA)用于需要加热并且耐化学品腐蚀的部件中。大规模生产的塑料——ABS 树脂、PP、PUR 和尼龙占了汽车中使用塑料的70%,而余下的是复合材料和高端塑料。

很重要的一点是,各地的塑料消费模式有所不同。欧洲厂商的塑料使用量多于北美和日本厂商。美国厂商在使用石油基塑料时进度较慢,而且不热衷于使用更高级别塑料,因此继续使用更多钢材。

塑料面临的挑战
汽车生产商将使用更多塑料。这就给化工产品公司一个很大的机遇。然而为了充分利用这一机遇,则需要对付一系列挑战。这些挑战中最棘手的包括:
● 来自钢铁行业的激烈的竞争。钢材仍然比塑料更便宜,而且产品(如双标钢、激光拼焊板)和工艺(如激光焊接)创新改善了钢材的功能并减轻其重量
● 价格波动。 由于塑料价格会受到石油价格的波动影响,其变化非常快
● 周期性供应短缺。少量的全球塑料厂商供应所有行业(特别是塑料中间产品),产能不易扩大,而当对塑料需求量大时,供应可能短缺
● 循环利用性差。在这一方面钢材更胜一筹,主要是因为很多不同类型和级别的塑料难以循环利用

为了应对最后一项的挑战——循环利用性,化工产品公司必须制订新的方法,比如采用生物来源的和可循环的材料以减少塑料对环境的影响。生物塑料生产采用可更新原材料,主要是两种农业资源——淀粉基的(主要来自甘蔗)以及玉米、土豆、甜菜和油聚合物(见图2)。这样会使生物塑料的基础原材料多样化,对石油的依赖性降低。

虽然2009 年生物塑料在塑料总量中所占比例低于1%(全球产能仅为90 万吨),但从2007 年起其产量每年增幅超过了40%。然而,市场仍然极为分散,很少有生物塑料生产商以汽车行业作为主要销售对象(聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯、聚酰胺11 和聚对苯二甲酸乙二醇酯有一些应用)。考虑到当前产量和计划产量,以及农业原材料和油价之间的关系,生物塑料与传统塑料相比仍然不具有价格竞争力,而且最多供给总塑料需求的20%。

欧洲新规定要求到2015 年汽车材料的一大部分需可循环使用,欧盟的一项指令要求废弃车辆可利用率达到95%,且重达85% 的材料可循环使用。这表明某车辆60% 的塑料必须循环使用。我们预计在不久的将来类似法规将引入世界其他地区(见图3)。问题是虽然可循环塑料更为环保且比不可循环材料更为便宜,但是其纯度低且性能不好。因此,可循环产品虽可能丰富产品组合,却不能完全替代原生树脂。

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