生物复合材料被证明可直接替代卡车内饰材料

2024年，沃尔沃卡车北美公司（位于美国北卡罗来纳州格林斯伯勒）推出了全新的VNL 8级长途卡车，该车型采用了重新设计的驾驶室，旨在最大限度地提高驾驶员的安全性和舒适性。卡车内饰的关键供应商之一是福维亚集团（总部位于法国楠泰尔和美国密歇根州奥本山），该公司参与了滑石粉填充聚丙烯（PP）仪表板和其他驾驶室表面的设计，并负责其生产。

此次合作的成功促使沃尔沃卡车与福维亚公司就开发未来采用生物基或回收材料制成的内饰展开讨论，这得益于福维亚公司与其可持续材料子公司Materi'Act（位于法国维勒班和美国德克萨斯州达拉斯）的联系。

“我们的客户非常关注可持续发展和环境保护，因此多年来我们一直在研究如何在产品中使用更可持续的材料。但首先，部件的性能至关重要——耐用性是最大的考量因素之一，因为这些卡车预计使用寿命很长，行驶里程也很多，”沃尔沃卡车北美公司内饰首席设计师杰森·达贝尔 (Jason Dabel) 表示。“多年来，我们一直在努力寻找性能和可持续性都与现有材料相当甚至更优的新材料。”

自2022年由Forvia集团创立以来，Materi'Act已研发出多种以再生塑料和生物质原料增强的商业化和试验性材料。其最新产品是NAFILean Vision，这是一个注塑成型复合材料平台，由再生塑料和可见的生物基原料（如大麻纤维、牡蛎壳、芦苇等）增强而成。

过去一年，Materi'Act 北美公司和沃尔沃卡车北美公司团队致力于开发 Materi'Act 的 NAFILean Vision 材料，以替代 Forvia 目前正在生产的注塑成型 PP 内饰——目标是使用沃尔沃卡车已经投资的相同模具和工艺。

开发一种性能匹配的即用型生物复合材料

在首次试验中，沃尔沃卡车的目标是车辆的仪表板顶部——这是仪表板上最大的部件，采用一体式注塑成型工艺，颜色和表面纹理均已融入其中。目前市售版本采用聚丙烯（PP）材质，并添加15-20%的滑石粉以增强强度和刚性。

Forvia目前使用滑石粉填充聚丙烯生产各种沃尔沃VNL内饰组件。未来，沃尔沃计划推出更多可持续材料，例如生物复合材料。来源 | 沃尔沃卡车

在沃尔沃卡车规格的指导下，Materi'Act 对其生物复合材料进行了多次迭代，旨在用更可持续、低碳排放的增强材料替代开采的滑石粉。与公司所有现有产品一样，配方研发在 Materi'Act 位于法国里昂的工厂完成，并在其位于法国第戎的生产基地进行混炼。此次工程和设计支持由公司位于德克萨斯州达拉斯的工厂提供，该工厂成立于 2024 年，是 Materi'Act 在北美的首个生产基地。达拉斯工厂目前生产简单的填充型和非填充型复合材料，目标是在不久的将来扩展生产能力，以生产 Materi'Act 的全线产品，包括 NAFILean Vision。

试验取得了成功，最终研制出 NAFILean Vision 配方，该配方由 PP 增强，其中含有高达 10% 的牡蛎壳碎片，这些碎片来源于水产养殖废弃副产品。

为什么选择牡蛎壳？Materi'Act北美公司总经理James Leo Mazurek解释说，牡蛎壳的特性和性能与滑石粉等矿物填料最为接近。“有些生物填料，如果添加到树脂中的比例过高，实际上会破坏塑料的化学性质，并在部件中形成薄弱点。但牡蛎壳（主要成分是碳酸钙）不会破坏聚合物的性能。”

Materi'Act公司表示，其NAFILean Vision材料的生物质原料来源于废弃物，例如水产养殖业丢弃的牡蛎壳。来源 | Forvia/Materi'Act

牡蛎壳的环保优势在于其储量丰富，是水产养殖和渔业的副产品。“我们最初研发的NAFILean产品采用大麻纤维增强，而牡蛎壳正是我们考虑的增强材料之一，”Mazurek说道。“使用大麻纤维而非其他植物纤维的一个原因是，大麻纤维并非粮食作物，因此不会与面临粮食安全问题的人们形成竞争。同样，我们目前使用的牡蛎壳原本也会被当作废料丢弃。”

这种更具可持续性的材料在生产过程中也表现出与传统材料类似的特性。演示用的仪表板顶盖由Forvia公司制造，Mazurek指出，该公司发现无需进行预混合、温度或工艺方面的任何更改——该部件可以使用与现有商用面板相同的模具和注塑成型工艺进行制造。

此外，牡蛎壳碎片赋予了产品独特的表面美感。“你可以看到零件上的牡蛎壳碎片——它们分布得相当均匀，但仍然呈现出一种自然的纹理。因此，你既能享受到可回收生物基材料的优势，又能从视觉上看到它们，从而提升了材料对客户的吸引力，”达贝尔说道。

早期的部件级性能测试也表明，其强度和耐刮擦性能与原部件相似，并且随着项目的推进，测试还将继续进行。

后续步骤：添加再生塑料及未来的商业化

目前该材料的试验版本采用的是原生聚丙烯（PP），但值得注意的是，合作伙伴们也在努力研发一种配方，其中使用10%的牡蛎壳增强材料和高达25%的消费后回收聚丙烯。“如果超过25%，就会开始牺牲这种特定树脂的性能。因此，我们希望从一个我们确信其性能与原生塑料相当的水平开始，”马祖雷克说道。

马祖雷克补充说，即使是使用原生PP材料，这些部件仍然被认为是完全可回收的。“它可以像其他任何PP回收材料一样进行处理和再加工。”

沃尔沃卡车计划将这种 NAFILean Vision 配方作为未来纯电动卡车车型的内饰材料选项，包括仪表板顶部以及驾驶室内的其他表面。

“当我们准备投入生产时，我们将为客户提供一个切实可行的选择，让他们看到使用可持续材料进行此类应用是完全可行的，并且可以作为直接替换件使用，”达贝尔说道。“未来开发新产品时，我们现在知道可以借鉴Materi'Act的经验，并将此次试验作为起点，设计出融入生物基增强材料或回收成分的新零件。”