CFRP成為環(huán)保車新寵 向量產(chǎn)車擴大市場

帝人與GM、東麗與戴姆勒、三菱麗陽與寶馬，這些企業(yè)正通過聯(lián)合開發(fā)、合并與合作，加速在量產(chǎn)車中應(yīng)用CFRP。 作為環(huán)境和能源領(lǐng)域的推動力，CFRP受到的期待和關(guān)注越來越高。正像GM副總裁葛斯基所說的那樣，以EV等新一代環(huán)保車的普及和隨之而來的CFRP采用擴大為契機，汽車行業(yè)的勢力格局完全有可能改寫。至少CFRP在汽車材料中的勢力必將越來越大。

“這項技術(shù)改寫汽車行業(yè)格局的可能性將得到驗證”。2011年12月，帝人公司與美國通用汽車公司（GM）簽署了合作開發(fā)用于量產(chǎn)車的熱可塑性CFRP（Carbon Fiber Reinforced Plastics ，碳纖維強化塑料）部材產(chǎn)品的協(xié)議。簽字儀式上，GM副總裁史蒂夫•葛斯基作了上述發(fā)言。


通用汽車副總裁 史蒂芬·葛斯基（Stephen J. Girsky）

熱可塑性CFRP是加熱后熔解、冷卻后凝固的類型。過去，加熱后凝固的熱硬化性CFRP是主流。 123456


因歐盟強化標(biāo)準(zhǔn)，2015年成為目標(biāo)

此前市售的汽車部材也有采用CFRP的先例。但僅限于價格超過1000萬日元的高檔車型中部分特殊的高檔車。

但現(xiàn)如今，情況即將發(fā)生大的轉(zhuǎn)變。其最大的因素是歐美推行的新二氧化碳排放和燃效標(biāo)準(zhǔn)。

其中最為嚴(yán)格的是歐盟（EU）標(biāo)準(zhǔn)。2012年，歐盟將在全球率先實施汽車二氧化碳排放標(biāo)準(zhǔn)。在歐盟境內(nèi)銷售的全部乘用車中，各汽車企業(yè)推出的新車必須符合每公里二氧化碳排放量平均在120g以下的標(biāo)準(zhǔn)。日本2015年度的燃效標(biāo)準(zhǔn)為16.8km/L，換算成二氧化碳排放量約為137.5g/km，歐盟的標(biāo)準(zhǔn)比日本要嚴(yán)格得多。

按照歐盟的規(guī)定，不達標(biāo)車將被課以罰金。而且，必須達標(biāo)的汽車數(shù)量將從2012年開始分階段增加，在所有新車中所占的比例將從2012年的65％增加到2013年的75％，2014年的80％，到2015年以后達到100％。 123456

也就是說，全面對策最遲必須在2015年之前完成，以2015年為目標(biāo)，各企業(yè)都在開展行動。其中重要的對策之一是車體的輕量化。



例如，按照碳纖維協(xié)會的推算，普通乘用車的平均車體重量為1380kg，如果盡可能采用CFRP部件，重量大約可以減輕30％，達到97Okg。CFRP的使用量占車體重量的17％左右，約為165kg，這樣一來，如果10年的行駛距離為9.4萬km，二氧化碳排放量可以減少5噸。

面臨嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)要求的各汽車企業(yè)都在積極采用新的先進材料。帝人抓住了這個機會。GM為了挽回環(huán)保車開發(fā)落后的局面，提出了在量產(chǎn)車中大量使用CFRP部材的方針，促成了此次的合作開發(fā)協(xié)議。

應(yīng)用于量產(chǎn)車的首要決定因素是熱可塑性CFRP的成形時間短。能夠1個部件1分鐘的連續(xù)成形。而在目前，使用傳統(tǒng)的熱硬化性CFRP成形1個部件至少需要7～8分鐘左右。 內(nèi)容來自123456

但是，如果不投入量產(chǎn)，熱可塑性CFRP的成本將高于熱硬化性CFRP。帝人復(fù)合材料開發(fā)中心事業(yè)開發(fā)推進組組長寶谷恭成雄心勃勃地表示：“倘若不應(yīng)用于年產(chǎn)量在15萬～20萬輛的車型，就無法實現(xiàn)盈利，因此，我們從一開始瞄準(zhǔn)的就是大眾消費市場的車型。今后將爭取使其成為量產(chǎn)車的事實標(biāo)準(zhǔn)。

雖然目前還沒有關(guān)于碳纖維的官方統(tǒng)計，但按照東麗公司的推測，2010年全球的需求量約為3.3萬噸。其中，東麗以39％的供貨份額居首，之后依次是帝人集團東邦特耐克絲公司的17％，三菱麗陽公司的10％，日本企業(yè)包攬了前三名，總份額高達66％。隨著量產(chǎn)車的大量采用，這一勢力格局也將發(fā)生巨大的變化。


避免大眾化

東麗將以其已取得業(yè)績的熱硬化性CFRP為對象，爭取在2015年之前，使成形時間縮短到現(xiàn)在的一半以下，達到1個部件3分鐘。

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為了滿足今后的量產(chǎn)需求，東麗還于2011年6月，與德國戴姆勒公司合資成立了生產(chǎn)銷售汽車CFRP部材的新企業(yè)歐洲汽車碳纖維復(fù)合材料公司（EACC）。東麗常務(wù)董事復(fù)合材料事業(yè)本部長大西盛行說：“新公司將從2012年9月開始為戴姆勒生產(chǎn)產(chǎn)品，到2015年把產(chǎn)量增加到5～6倍，面向價格為1000萬日元級別的車型進行供貨，年銷售額預(yù)計將達到20億～30億日元。”



另一方面，隨著應(yīng)用于量產(chǎn)車速度的加快，東麗也擔(dān)心碳纖維淪為大眾化，陷入價格競爭。大西常務(wù)說：“與飛機和體育用品相比，車用產(chǎn)品對于性能的要求并不算高。在性能要求同樣不高的風(fēng)力發(fā)電風(fēng)車領(lǐng)域，價格已經(jīng)在中國企業(yè)等的攻勢下開始崩盤。”

三菱麗陽碳纖維復(fù)合材料事業(yè)部長小野貴弘表示，該公司“將把價格在500萬～1000萬日元之間，年產(chǎn)量為2萬～3萬輛左右的車型作為目標(biāo)”。 123456


2010年4月，三菱麗陽出資66％，德國SGL集團出資34％，合資成立了供應(yīng)丙烯纖維的新企業(yè)MRC-SGL Precursor。丙烯纖維是德國寶馬公司預(yù)定于2013年推出的新款電動汽車（EV）“i3”和插電式混合動力車（PHV)“i8”采用的碳纖維的原材料（前體）。小野事業(yè)部長稱：“本公司在丙烯纖維上擁有優(yōu)勢，前體的品質(zhì)和技術(shù)實力得到了好評。”年產(chǎn)量約為3500噸的工廠已于2011年4月建成，工廠在2013年之前將進行強化，使年產(chǎn)量達到7000噸。

寶馬的EV和PHV年產(chǎn)量分別只有2萬～3萬輛左右，1輛大約使用100kg的CFRP。其中碳纖維估計占60～70kg。小野事業(yè)部長稱：“按照推測，2011年車用碳纖維市場大約為2000噸，然而僅寶馬一家的需求估計就將超過這個數(shù)字。”

作為環(huán)境和能源領(lǐng)域的推動力，CFRP受到的期待和關(guān)注越來越高。而且，正像GM副總裁葛斯基所說的那樣，以EV等新一代環(huán)保車的普及和隨之而來的CFRP采用擴大為契機，汽車行業(yè)的勢力格局完全有可能改寫。至少CFRP在汽車材料中的勢力必將越來越大。