汽車(chē)是陸地上主要的靈活交通運輸工具，汽車(chē)工業(yè)是國民經(jīng)濟中極為重要的基礎工業(yè)之一。隨著(zhù)汽車(chē)的大量生產(chǎn)，由此產(chǎn)生了如何節能省油、提高功能、節約用材、簡(jiǎn)化生產(chǎn)工序和降低成本等問(wèn)題。
汽車(chē)塑料化是大勢所趨，它是基于三個(gè)主要理由，一是節能，二是提高功能，三是簡(jiǎn)化制造工序與工藝。
汽車(chē)燃油箱是汽車(chē)部件中重要的機能件和安全件之一。傳統的燃油箱是用金屬制作的，由于金屬加工的特殊性，成型較困難，且焊接縫處的強度也低，生產(chǎn)合格率較低，在使用中經(jīng)常出問(wèn)題。近年來(lái)，為了減輕汽車(chē)的重量以及降低成本，從金屬材料到塑料樹(shù)脂的轉化已引起研究者的廣泛興趣。
塑料燃油箱的特點(diǎn)塑料燃油箱則可以較好地解決金屬燃油箱出現的問(wèn)題。因為塑料的成型加工性好，易規模生產(chǎn)，簡(jiǎn)化生產(chǎn)制造工藝，改進(jìn)了安全工作狀況。
塑料燃油箱的重量較金屬輕，塑料相對密度僅為金屬的1/8~1/7，所以與同體積的金屬燃油箱相比較，其重量可大大降低，從而有利于減輕車(chē)重，提高車(chē)速，節省燃料。據資料統計，車(chē)重每減輕1kg則1L汽油可使汽車(chē)多行駛0.1km.塑料燃油箱形狀設計自由度大，空間利用率高，可以加工成各種復雜形狀，有利于充分利用車(chē)體的空間，從而可以增加燃油的載重量，提高汽車(chē)的續航力，例如PASSAT塑料燃油箱重3.5kg容量51L加安全系數7L同金屬燃油箱相比容量大6L，重量輕1.5kg塑料燃油箱有較好的熱絕緣性，在車(chē)輛著(zhù)火時(shí)汽油柴油不會(huì )很快升溫，可延遲爆炸而使乘員在意外事故中增加生存的希望。
在歐洲，塑料燃油箱首先由德國大眾汽車(chē)工業(yè)公司于1973年開(kāi)發(fā)成功并大規模生產(chǎn)，車(chē)種由PASSAT開(kāi)始，之后，塑料燃油箱在汽車(chē)工業(yè)發(fā)達的國家，從原料到加工生產(chǎn)設備，發(fā)展得極為迅速，成為一門(mén)專(zhuān)門(mén)的加工行業(yè)。
目前汽車(chē)塑料燃油箱成型工藝目前，汽車(chē)塑料燃油箱的使用受到廣泛關(guān)注，進(jìn)而其加工成型工藝得到廣泛的研究和開(kāi)發(fā)。概括起來(lái)塑料燃油箱的成型工藝有以下幾種。
回轉成型輕的金屬?？砂惭b在回轉成型機的機架上進(jìn)行三維方向旋轉，塑料粉加入熱模具內，當旋轉時(shí)，塑料粉不斷熔融粘貼在熱模具內壁，待完全塑化達到要求厚度后，往模具夾套內注入冷水進(jìn)行冷卻，然后脫模得制品。
該法不足之處是很難保證轉角處和狹窄斷面處壁厚的均勻性。該法所需材料要求受熱后在模具內壁形成緊密又均勻的融體。但是具備上述條件的材料卻不能符合汽車(chē)燃油箱對性能的要求。
陽(yáng)離子聚合(單體澆鑄)陽(yáng)離子聚合法是用己內酰胺單體注入受熱回轉模具內，陽(yáng)離子聚合，冷卻脫模。其優(yōu)點(diǎn)是模具造價(jià)低，易于噴漆。由于此法只限于澆鑄尼龍，不能完全滿(mǎn)足汽車(chē)燃油箱要求的條件，故通常不采用此法。
注塑由于脫模受到限制，采用注塑生產(chǎn)燃油箱需分成兩半件，然后再用粘合劑或熱熔焊接將兩半件粘合成整體。粘合強度往往隨材料品種不同而有強弱，又注塑模具要承受高壓(60~130MPa)注射，模具結構復雜，制造費用昂貴，以上是缺點(diǎn)。注塑的優(yōu)點(diǎn)在于獲得的成品壁厚易于控制，非常均勻，又在注塑模具內可以裝配所需要的嵌件，可將燃油箱箱體與附屬零部件注射組熔成一體。
真空吸塑成型將塑料板材加熱用真空吸塑成型制成燃油箱兩半件，然后再用粘合劑或熱熔焊接將兩半件粘合成一整體。它與注塑不同處：前者不能制成形狀結構復雜的箱體而且無(wú)法在成型時(shí)裝配各種嵌件，又模具多為鋁合金材料，強度要求相對低，結構簡(jiǎn)單，因而造價(jià)也低。缺點(diǎn)是也存在粘合問(wèn)題。
中空吹塑探索和比較各種塑料燃油的成型工藝，中空吹塑成型是制造燃油箱最佳成型方法。目前塑料燃油箱主要采用此法。燃油箱中空吹塑成型時(shí)，物料連續加熱熔融擠出，送進(jìn)蓄料器中儲存，再通過(guò)模芯模套由上往下擠出形成型，用兩半片(哈夫)模具將型坯夾緊，然后往型坯內鼓氣吹脹貼牢模腔內成型，經(jīng)冷卻脫模得成品燃油箱。該方法是最佳成型方法，既可以大規模生產(chǎn)，又簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工序，也不存在粘接問(wèn)題。
目前常用的阻隔性塑料、塑料燃油箱用料及加工工藝不是所有的塑料都適宜于制造汽車(chē)燃油箱，首先材料必須能長(cháng)時(shí)間承受高溫與低溫交變負荷，甚至能承受一40°C下的驟然變形經(jīng)測試必須符合安全技術(shù)條件和政府頒布的標準，還要有非常好的阻滲性。按照國際標準，現在汽車(chē)油箱的滲油量每天不超過(guò)2g以后逐年減少，所以必須選用有阻隔性的塑料來(lái)作汽車(chē)燃油箱。常見(jiàn)的阻隔性樹(shù)脂47有：聚偏氯乙烯(PVDC)、乙烯一乙烯醇共聚物(EVOH)、聚丙烯腈(PAN)、聚酰胺(PA)、聚酯(PET)、新型尼龍(MXD6)、液晶OCP)和含氟塑料等，其中液晶和含氟塑料不僅成本高而且加工也比較困難;聚偏氯乙烯雖然具有高度的阻氣性、耐蒸煮性、透明性、耐化學(xué)腐蝕性，熱收縮性小，安全衛生和成本低等優(yōu)點(diǎn)，但其熔點(diǎn)(200C)與分解溫度(210°C)相近，成型加工十分困難，經(jīng)濟價(jià)值不大;EVOH雖然在干態(tài)和常溫下有比PA和PVDC好的阻隔性，但是由于其禚性不夠而不具備單獨作為包裝材料或容器的物性，必須與其他塑料復合;尼龍和其他阻隔性聚合物相比，具有低溫和高溫使用性能優(yōu)異、力學(xué)性能好，在高溫、高濕度下其阻隔性?xún)?yōu)于EVOH和PVDC的特點(diǎn)，因此作為高分子阻隔材料越來(lái)越得到廣泛應用?？紤]阻隔性、加工性及成本，通過(guò)一系列試驗與嘗試，高分子量、高密度聚乙烯非常適宜于制造汽車(chē)燃油箱，但其阻隔性不好，滲油率比尼龍高得多。其優(yōu)點(diǎn)是：在低溫甚至一40C下仍不失其禚性，易于吹塑成型，易于摩擦焊接、熱元件焊接、高頻焊接、以及熱空氣焊接，由于密度小，所以塑料燃油箱重量遠輕于金屬。但是聚乙烯的阻油性差，使其受到了限制。目前，常用的聚乙烯塑料燃油箱主要采用以下生產(chǎn)方法810來(lái)提高和改善中空容器阻隔性：內壁進(jìn)行表面處理的單層塑料燃油箱的方法，常用方法：①環(huán)氧噴涂法，此法較落后，效果也差，現已基本被淘汰;②磺化處理法，該法較成熟，美國、日本等國家迄今仍在使用;③氟氣處理法，該方法是在吹塑成型過(guò)程中，同時(shí)向油箱內部吹入含有1%氟的氮氣，使其油箱內層形成防燃油滲透的含氟層。氟化處理是在整個(gè)正常吹塑成型周期內實(shí)施的，通過(guò)由氟原子取代聚合物鏈上的氫而使容器的內表面發(fā)生化學(xué)變化，即在極性、內聚能、密度和表面張力方面發(fā)生變化，這種變化降低了濕潤、擴散和最終的非極性液體的揮發(fā)。由于這種變化僅發(fā)生在表面(深度為5~10nm)所以抗張、沖擊強度均沒(méi)有發(fā)生明顯變化。經(jīng)氟化處理后，油箱的滲透汽油量降低效果比較顯著(zhù)，可由16g/24h降至0.5g/24h.但是，上述三種方法中的后兩種方法，均要造成公害，引起環(huán)境污染，不宜采用。
另一種途徑是采用多層共擠技術(shù)，即HDPE層、粘結層、阻隔層(PA或EVOH)、粘結層、HDPE層5層共擠出成型，其中阻隔層用的是具有阻隔性的樹(shù)脂如尼龍或乙烯一乙烯醇共聚物等;粘結層用的粘結劑對阻隔材料和HDPE有較強的粘結力、良好的粘結耐久性能和加工性能;HDPE作為內層和外層，起成型、強度、骨架等作用。
該方法的優(yōu)點(diǎn)是：成品質(zhì)量?jì)?yōu)良，特別是抗燃油滲透性能優(yōu)異。但這一方法對設備要求高，工藝控制困難，要求專(zhuān)用的多層中空吹塑成型機?，F在，塑料燃油箱已廣泛用于汽車(chē)上，國產(chǎn)與國外同類(lèi)產(chǎn)品的性能比較見(jiàn)表1.五、目前塑料燃油箱的檢測把原料吹塑成型制成塑料燃油箱成品，根據實(shí)物對燃油箱進(jìn)行檢測，美國和歐洲對汽車(chē)塑料油箱制訂了嚴格的技術(shù)標準。目前常用的檢測項目如表2.表1國產(chǎn)塑料燃油箱材料與國外同類(lèi)產(chǎn)品的性能比較表2常用的汽車(chē)燃油箱檢測項目檢測項目要求指標擺錘沖擊尖錘沖擊燃燒試驗箱體內注滿(mǎn)冷凍液在一35°C環(huán)境中放置12h用1t重的擺錘沖擊能量為4k沖擊后箱體不出現裂紋不泄漏箱體內注滿(mǎn)冷凍液在一40°C環(huán)境中放置12h用147N尖錘沖擊能量為30，沖擊后箱體不出現裂紋，不泄漏箱體內注滿(mǎn)50%燃油，置于直接、間接火焰上120s箱體不破裂和爆炸墜落試驗箱體內注滿(mǎn)冷凍液在一40°C環(huán)境中和常溫放置12h由10m高度自由落下，箱體不破裂不泄漏耐熱性試驗在95°C的環(huán)境中加熱1h，無(wú)泄漏變形耐冷熱交變循環(huán)試驗按80°C(16h)―室溫(1h)――40°C(6h)―室溫(1h)為一個(gè)循環(huán)，共14個(gè)循環(huán)后無(wú)泄漏變形耐老化性試驗耐壓試驗耐振動(dòng)性試驗氣密性試驗滲透試驗大氣中暴露一年半后，性能無(wú)顯著(zhù)下降箱體內注滿(mǎn)液體，在0.03MPa的壓力，53C下，加壓5h箱體不破裂、不泄漏常溫、振動(dòng)加速度28.4m/s2、振動(dòng)頻率33.3Hz振動(dòng)方向和時(shí)間：上下(4h)，左右(2h)，前后(2h)，不破裂、不泄漏常溫，充以0.03MPa(表壓)的氣壓持續30s不得有任何滲漏現象產(chǎn)生箱體內注入50%含芳香烴的燃池在十40°C溫度環(huán)境中8周，按西歐、日本標準平均泄漏<20d;北美、美國標準泄漏<2g/d六、汽車(chē)用塑料燃油箱的現狀及前景汽車(chē)用塑料燃油箱始于20世紀70年代的歐洲，開(kāi)發(fā)得最早的國家當屬德國和美國，多用于轎車(chē)中，但客車(chē)和載貨車(chē)上的用量也不斷擴大。國外，塑料燃油箱已步入成批規?；a(chǎn)。近年來(lái)，由于我國汽車(chē)的迅速發(fā)展，引進(jìn)了多項整車(chē)及零部件制造技術(shù)，大大地促進(jìn)了我國汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展和轎車(chē)制造技術(shù)的進(jìn)步，縮短了同世界先進(jìn)國家汽車(chē)工業(yè)的差距。就塑料燃油箱而言，均已逐漸采用塑料燃油箱代替金屬燃油箱，并在國產(chǎn)化的工作中取得了較好的成就。但是，同國外先進(jìn)水平相比，我們的汽車(chē)用塑料燃油箱還存在較大差距。為了適應汽車(chē)國際市場(chǎng)的競爭，大力開(kāi)發(fā)和推廣塑料燃油箱的技術(shù)，已成為我國汽車(chē)工業(yè)發(fā)展中必須引起重視和亟待解決的課題。隨著(zhù)世界汽車(chē)的迅猛發(fā)展，以及防止大氣污染等，美國環(huán)保局提供了新的嚴格的對烴的滲透極限，要求碳氫化合物的排放量低于0.2g/24h，預達此要求必須采用具有高阻隔性的燃油箱，鑒于油箱的生產(chǎn)情況，多層共擠出的塑料燃油箱比較好。
展望未來(lái)，塑料燃油箱在汽車(chē)上的應用有著(zhù)廣闊的前景，廣泛使用多層復合塑料燃油箱替代金屬燃油箱和單層塑料燃油箱將成為21世紀世界汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的趨勢。
