CFRP成為環保車新寵 向量產車擴大市場

帝人與GM、東麗與戴姆勒、三菱麗陽與寶馬，這些企業正通過聯合開發、合并與合作，加速在量產車中應用CFRP。 作為環境和能源領域的推動力，CFRP受到的期待和關注越來越高。正像GM副總裁葛斯基所說的那樣，以EV等新一代環保車的普及和隨之而來的CFRP采用擴大為契機，汽車行業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。

“這項技術改寫汽車行業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）簽署了合作開發用于量產車的熱可塑性CFRP（Carbon Fiber Reinforced Plastics ，碳纖維強化塑料）部材產品的協議。簽字儀式上，GM副總裁史蒂夫•葛斯基作了上述發言。


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


因歐盟強化標準，2015年成為目標

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。

但現如今，情況即將發生大的轉變。其最大的因素是歐美推行的新二氧化碳排放和燃效標準。

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

按照歐盟的規定，不達標車將被課以罰金。而且，必須達標的汽車數量將從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，各企業都在開展行動。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。

面臨嚴格標準要求的各汽車企業都在積極采用新的先進材料。帝人抓住了這個機會。GM為了挽回環保車開發落后的局面，提出了在量產車中大量使用CFRP部材的方針，促成了此次的合作開發協議。

應用于量產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分鐘的連續成形。而在目前，使用傳統的熱硬化性CFRP成形1個部件至少需要7～8分鐘左右。 內容來自123456

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

雖然目前還沒有關于碳纖維的官方統計，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％，日本企業包攬了前三名，總份額高達66％。隨著量產車的大量采用，這一勢力格局也將發生巨大的變化。


避免大眾化

東麗將以其已取得業績的熱硬化性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銷售汽車CFRP部材的新企業歐洲汽車碳纖維復合材料公司（EACC）。東麗常務董事復合材料事業本部長大西盛行說：“新公司將從2012年9月開始為戴姆勒生產產品，到2015年把產量增加到5～6倍，面向價格為1000萬日元級別的車型進行供貨，年銷售額預計將達到20億～30億日元。”



另一方面，隨著應用于量產車速度的加快，東麗也擔心碳纖維淪為大眾化，陷入價格競爭。大西常務說：“與飛機和體育用品相比，車用產品對于性能的要求并不算高。在性能要求同樣不高的風力發電風車領域，價格已經在中國企業等的攻勢下開始崩盤。”

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


2010年4月，三菱麗陽出資66％，德國SGL集團出資34％，合資成立了供應丙烯纖維的新企業MRC-SGL Precursor。丙烯纖維是德國寶馬公司預定于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）。小野事業部長稱：“本公司在丙烯纖維上擁有優勢，前體的品質和技術實力得到了好評。”年產量約為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，使年產量達到7000噸。

寶馬的EV和PHV年產量分別只有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字。”

作為環境和能源領域的推動力，CFRP受到的期待和關注越來越高。而且，正像GM副總裁葛斯基所說的那樣，以EV等新一代環保車的普及和隨之而來的CFRP采用擴大為契機，汽車行業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。