一種新型復合板材在廂式貨車領域的應用

1.安徽潤象新材料科技有限公司 楊雪龍 任清平

2.漢陽專用汽車研究所 涂元春 尹紅霞 胡璐 馬勝煜

經(jīng)過20多年的發(fā)展，我國廂式貨車行業(yè)盡管仍然處于成長初期，但是這一時期的時長增長率很高，需求高速增長，技術漸趨定型。在這一階段的發(fā)展情況下，新能源與藍牌輕卡廂式貨車在市場應用領域中各占有重要席位，以需求定位，滿足不同的使用場景。

在各大城市縮緊進城車輛的噸位限制時，藍牌貨車以及新能源廂式貨車因在“進城”道路上有著絕對的路權優(yōu)勢，在當今電子商務體量和效率飛速發(fā)展的時代，它們成為了商戶與商戶、商戶與客戶之間的重要傳送紐帶。盡管龐大的貨流量、配送的速度等都對物流載體與經(jīng)營個體形成了較大的考驗，但是在物流市場強勢需求拉動下，國內的城市配送行業(yè)呈現(xiàn)欣欣向榮的發(fā)展趨勢。

發(fā)展背景

2021年初，隨著國家《關于優(yōu)化和改進城市配送貨車通行管理工作的指導意見》的下發(fā)，貨車行業(yè)迎來重大的改變。《指導意見》鼓勵城市放開限行噸位，部分黃牌貨車將不必再在城市周邊周轉，得到了進城的機會，分享了部分輕卡原有的進城路權。此外，隨著藍牌輕卡“大噸小標”的曝光，行業(yè)內對于貨車的自重及載重要求嚴格把關。

對于藍牌輕卡的現(xiàn)狀，有消息稱建議提升4.2m藍牌輕卡車貨總重限值，以疏導“大噸小標”現(xiàn)象。同樣對于新能源輕卡，其續(xù)航水平也與車輛自重與載重息息相關。“路權”的削弱、載重的嚴格要求等種種因素，壓縮著現(xiàn)有4.2m廂式貨車創(chuàng)造經(jīng)濟效益的能力空間，在廂式貨車超載、超重現(xiàn)象的背后，其實是車主的利益、貨車廠家的設計制造水平以及國家政策的糾葛。

近兩年頻繁出臺的各種政策標準法規(guī)不斷地促進著我國廂式車制造行業(yè)的整體技術水平，對車輛不僅有自重輕的要求，還需要綜合考慮車輛的實際使用情況，在高性能、低重量、低成本為需求導向下，在遵守政策標準法規(guī)的同時，也同時兼顧車主的經(jīng)濟利益。

在這樣的背景之下，貨廂自身的設計和制造水平因很大程度地影響了終端用戶的使用體驗，因此，車廂板材的綜合性能舉足輕重。

車廂板材不僅需要達到兼顧輕質、高強、物美價廉、性能優(yōu)異、產(chǎn)能穩(wěn)定的效果，而且在提升物流運輸過程中的能耗比的同時，也要保障整體質量超額完成任務。這不僅是客戶對于貨車車廂的性能訴求，也是對車廂廠家的設計和制造水平的檢驗，具體體現(xiàn)在車廂使用的舒適度、耐久度、節(jié)能狀況等幾個方面，細化為更具體的影響因素則是車廂結構的穩(wěn)定性、耐候性、牢固性、封閉性、定制性、輕量化等方面。

依據(jù)對這些產(chǎn)品目標的分析研究，安徽潤象新材料科技有限公司提出了新型的車廂板材結構，利用企業(yè)自身在PET發(fā)泡領域積累的技術優(yōu)勢，具備采用高性能PET泡沫板作為車廂板材的夾心材料進行車廂板材批量化生產(chǎn)的能力，從而設計并制造出面對多元化性能要求的客戶群體的輕卡貨廂（見圖1、2）。

▲ 圖1 PET泡沫板

▲ 圖2 PET高強鋼（鋁）塑復合板

綜合性能良好的產(chǎn)品結構

潤象研發(fā)團隊設計的車廂板產(chǎn)品結構，主要以金屬薄板為面板，PET泡沫板作為復合板的芯材，通過高溫輥壓的復合工藝進行在線連續(xù)生產(chǎn)，由金屬+泡沫+金屬的組成形成三明治結構，使得產(chǎn)品在保持較輕的自重外，同時具備良好的綜合性能。復合板整體結構如圖3所示。

▲ 圖3 PET高強鋼（鋁）塑復合板

潤象設計制造的PET高強鋼（鋁）塑復合板在以下多種性能方面具備優(yōu)勢。

物理性能

潤象PET高強鋼（鋁）塑復合板能夠在保持較輕重量的情況下，具備優(yōu)異的彎曲力學性能，得益于高模量的金屬面板和芯板的組合，其在抗彎強度、彎曲剛度等關鍵參數(shù)均具有高水準的表現(xiàn)，以下數(shù)據(jù)（圖4～7）為潤象鋼塑鋁塑復合板在對比市面上常見的車廂用PP蜂窩復合板性能的情況。

▲ 圖4

▲ 圖5

▲ 圖6

▲ 圖7

從圖表中可以看出，在保持厚度較薄優(yōu)勢的情況下，潤象PET高強鋼（鋁）塑復合板在抗彎性能上保持了良好的優(yōu)勢，其中PET鋁塑復合板重量可輕至4kg/m2，能夠同步為車廂帶來明顯的重量優(yōu)勢。

隔熱性能

相較于傳統(tǒng)的車廂板材，潤象PET高強鋼（鋁）塑復合板，能夠保持較好的對于能量阻隔的性能，其優(yōu)勢主要來源于采用的PET泡沫芯材具有物理發(fā)泡生產(chǎn)工藝帶來的穩(wěn)定連續(xù)的閉孔結構，其復合板材相較其他車廂用板材，在使用過程中能夠有效阻隔車廂內外部能量流通，保持車廂內部相對封閉的空間，在極端環(huán)境中，能夠使車廂內部環(huán)境更加舒適，經(jīng)實測，復合板使用的PET芯材的熱傳導系數(shù)可低至0.026W/(m·K)。

同時得益于金屬面板，潤象PET高強鋼（鋁）塑復合板具有不透光的優(yōu)勢（見圖8），能夠滿足運輸特殊產(chǎn)品的場景要求。同時在高溫環(huán)境下，能夠避免因陽光穿透導致的內部輻射升溫情況。

▲ 圖8

耐久性

采用物理發(fā)泡的PET泡沫芯材，得益于其穩(wěn)定的物理結構和化學成分，使得泡沫板具備優(yōu)良的耐極端環(huán)境條件的性能，PET泡沫軟化點約在255℃，其在加工過程中可以短時間承受150℃左右的溫度，在使用壽命內則可長時間承受100℃左右的溫度。在車廂板常規(guī)使用環(huán)境下，其收縮和膨脹比例均較小，在120℃環(huán)境溫度下進行2小時烘烤測試，其尺寸變化率基本可保持在1%以內，具有良好的熱穩(wěn)定性；同時，對金屬面板表面進行處理，一般為雙面作烤漆涂層，通過多種油漆組合，來增強面板的耐光性和耐腐蝕性。通過這些產(chǎn)品結構設計上的要素，達到整體復合板材適用于中國南北各種極端氣候環(huán)境下長期使用的目的（見表1）。

表1 PET高強鋼（鋁）塑復合板耐久性測試情況表

復合板產(chǎn)線及產(chǎn)品

環(huán)保性

潤象PET高強鋼（鋁）塑復合板采用的泡沫芯材為瓶級PET顆粒切片，其廣泛用于礦泉水、碳酸飲料瓶等，是一種直接可以和食品接觸的材料，無毒、無化學殘留、無異味、無甲醛。PET芯材的生產(chǎn)制造采用物理發(fā)泡方式，其包括復合板使用的金屬面板均可以100%回收再利用，使得整體復合板在回收方面具備明顯優(yōu)勢，同時潤象PET高強鋼（鋁）塑復合板在生產(chǎn)過程中無明顯有毒有害物質釋放，體現(xiàn)了良好的環(huán)境友好性，在對環(huán)境保護以及新能源推廣力度日益加大的今天，這種車廂用復合板的使用，不僅能夠緊跟國家政策的發(fā)展，同時為終端用戶帶來一定程度的回收效益。

定制性

復合板產(chǎn)線及產(chǎn)品廂式貨車對于車廂板材定制性的要求，主要體現(xiàn)在板材規(guī)格尺寸、板材性能水平、板材外觀顏色幾個方面，潤象通過對這幾個方面的要素進行工藝延伸，使得潤象PET高強鋼（鋁）塑復合板具備較強的定制性，以滿足不同客戶的需求。

復合板尺寸方面：由于潤象PET高強鋼（鋁）塑復合板采用的生產(chǎn)方式為在線連續(xù)高溫輥壓復合，其長度理論上可以做到連續(xù)生產(chǎn)，能夠滿足常規(guī)的4.2m及以上板材的任意定制；寬幅最大能夠做到2.8m的有效使用寬度，能夠覆蓋市面上大部分的車廂及集裝箱安裝；厚度方面，根據(jù)產(chǎn)品需求，通過對芯材的定制性加工，可在10～40mm之間進行任意定制生產(chǎn)，以滿足客戶的不同需求。

板材性能水平方面：對于目前這種復合板材的結構設計形式，其性能主要由面板規(guī)格、芯板規(guī)格所決定。其中，面板規(guī)格主要由面板基材材質、面板厚度兩個要素確定。面板材質可在鋼/鋁之間進行選擇，其基材性能可在普強/高強之間進行選擇。芯板規(guī)格主要由芯板厚度、芯板密度兩個要素決定，芯板密度可在80～150kg/m2之間進行定制加工。由于這些要素的存在，其能夠滿足板材在性能方面定制的高操作性，通過不同規(guī)格面板及芯板的組合，設計出對應不同使用要求的板材，極大拓展了板材的應用領域。

外觀顏色方面：外觀顏色主要由金屬面板的表面油漆顏色決定，依托我國彩涂行業(yè)的成熟發(fā)展為基礎，潤象PET高強鋼（鋁）塑復合板在表面顏色及特殊紋路定制方面并沒有難度，可根據(jù)客戶需求進行任意定制。目前已根據(jù)客戶不同需求，做了多種顏色定制，其中為吉利、順豐、韻達、中國郵政等知名物流企業(yè)提供了多種定制要求的車廂產(chǎn)品，免去客戶后期需要再對車廂板表面進行貼膜定制的步驟，進一步達到為客戶節(jié)省成本的目的。

結語

潤象為吉利、順豐、韻達、中國郵政定制的車廂產(chǎn)品

車廂制造領域水平的發(fā)展，要以相關材料行業(yè)為基礎，隨著近些年國家對于新材料行業(yè)的投入與建設，其成果對于車廂行業(yè)的提升是顯而易見的。車廂板材的夾芯材料，從早期聚氨酯、XPS泡沫，發(fā)展到以PP蜂窩為主的復合板材，再到現(xiàn)在的以輕質高強的PET泡沫為芯材的復合板材，其背后是新材料行業(yè)的快速發(fā)展，帶來了在產(chǎn)能和成本上可行的解決方案。安徽潤象新材料科技有限公司通過自身對于PET泡沫的生產(chǎn)研發(fā)技術的積累，以此為基礎，得以實現(xiàn)在車廂用復合板結構上的提升和突破，為車廂板行業(yè)乃至廂式貨車行業(yè)注入新的活力。

隨著物流行業(yè)的高度擴張，未來車廂用板材必向著綜合性能要求更高的方向發(fā)展：由原先的極端化、細分化的形式，向統(tǒng)一多元化的方向靠攏，單一產(chǎn)品在節(jié)能降本的同時，需要滿足更加多元以及綜合度更高的性能要求；需要具備更加廣泛的適用性，提高了對研發(fā)生產(chǎn)制造水平的挑戰(zhàn)。隨著國家逐步加強對于環(huán)境質量的管控要求，以及對清潔能源推廣的主張，對于廂式貨車行業(yè)來說，這是未來的發(fā)展方向。