歐洲汽車專家探討碳素纖維發(fā)展前景

玄武

德國曼海姆消息（2011年5月31日）近期在德國曼海姆召開的車用VDI塑料大會的新聞發(fā)布會上，用于輕型設(shè)計的碳素纖維增強塑料（CFRP）成為了焦點。

    SGL集團的技術(shù)和創(chuàng)新負(fù)責(zé)人HuberJäger說，他相信CFRP和鋁材的混合設(shè)計將成為未來的主流。奧迪公司的技術(shù)與纖維增強塑料復(fù)合材料經(jīng)理GünterDeinzer說道，CFRP是奧迪為提升經(jīng)濟性和生態(tài)潛力而采取的多重材料輕型設(shè)計戰(zhàn)略的邏輯發(fā)展成果。

    Jäger說，全球碳素纖維生產(chǎn)行業(yè)到2015年的年產(chǎn)能將達到60000～65000噸，到那時車用CFRP的年消費量將達到4000～6000噸。他解釋說：“碳素纖維要被運用于汽車開發(fā)過程尚需要一些時間。因此到2015年占到10%的使用量已經(jīng)實現(xiàn)了很大突破了?！?

    但是，隨著“石油峰值”的到來，他想知道“今后我們?nèi)绾尾拍茏屘妓乩w維材料擺脫石油來源，因為每生產(chǎn)1公斤碳素纖維需要用到2公斤的塑料前體？”

    Deinzer說：“現(xiàn)在我們還不打算在奧迪車型中大批量采用這種材料，因為還需要進行大量的開發(fā)工作?！?

    總部位于德國Rüsselsheim的歐寶汽車公司的工程副總裁RitaForst在一份VDI會議報告中說，CFRP“頗有吸引力”。但她繼續(xù)說道：“但我仍認(rèn)為這種材料成本過高，維修可能性有限。雖然其潛力很大，但能夠讓CFRP進一步投入大批量生產(chǎn)的技術(shù)還沒有被開發(fā)出來?！?

    Deinzer說：“在輕量化概念和生產(chǎn)中盡可能賦予最大的靈活性具有決定性的戰(zhàn)略重要性～這樣才能應(yīng)對材料和原料價格波動不定和競爭技術(shù)不斷進步的挑戰(zhàn)。”

    他補充說：“尊崇奧迪‘只使用重量最輕、具有最佳功能特性的材料’這一理念，我們將始終把纖維增強塑料列入考慮范圍，但絕不是唯一的解決方案?！?

    據(jù)Deinzer介紹說，CFRP最適合用于粘接結(jié)構(gòu)件。但CFRP的樹脂轉(zhuǎn)注成型（RTM）周期時間達15～20分鐘，這對奧迪來說太長了。他說：“從長遠(yuǎn)來看，我們需要把周期時間大幅縮短為1分鐘。一分鐘這一數(shù)字是根據(jù)實驗室結(jié)果得出的，但具體還要在實踐中才能得到證明。”

    Deinzer提出，碳素纖維成本還應(yīng)下跌50%，而用3K（3000長絲／纖維）取代5K纖維有望實現(xiàn)對成本的節(jié)省。但奧迪和KTM、邁凱輪及蘭博基尼的市場定位截然不同，他們通常一天的產(chǎn)量安排只有1～3輛，奧迪的工具相關(guān)投資成本要低得多。

    Deinzer說，奧迪保留靈活的選擇權(quán)：“我們正在為纖維增強塑料開發(fā)高度自動化的經(jīng)濟型生產(chǎn)工藝，而不是局限于某一種類型的纖維?！?

    巴斯夫集團歐洲區(qū)工程塑料高級副總裁WillyHoven-Nievelstein說，聚氨酯、環(huán)氧樹脂和聚酰胺是CFRP開發(fā)中最大的競爭對手。

    環(huán)氧樹脂在采用新的化學(xué)方法后已把硬化時間縮短為不到4分鐘，但在零部件設(shè)計、環(huán)境和再生上存在許多問題。

對于CFRP來說，要達到歐盟到2015年報廢車輛（ELV）必須達到75%再生率和80%回收率的規(guī)定是一大挑戰(zhàn)。

    Jäger補充說，由于無法從報廢零部件中溶出環(huán)氧樹脂，這是轉(zhuǎn)用熱塑性塑料的原因之一。

    Hoven-Nievelstein說，CFRP的開發(fā)需要用到大量的資源，他補充說：“雖然目前還沒有誕生可以真正勘稱為贏家的新技術(shù)，但競爭已經(jīng)開始了。”盡管己內(nèi)酰胺的模內(nèi)聚合可能帶來很好的碳素纖維浸漬效果，但不兼容在傳統(tǒng)聚酰胺復(fù)合生產(chǎn)中常用的添加劑。

    但他表示，玻璃纖維／碳素納米管這一組合正在縮短與利用電泳涂裝固有導(dǎo)電性的解決方案之間的性能差距。

Forst說，CFRP是“極為方便的”金屬替代材料，它的優(yōu)點包括能量吸收強，而且纖維排列與機械載荷相符合。但她也指出了CFRP的一些缺點，包括“各向異性機械性能，生產(chǎn)周期時間較長，涂覆性能不佳，可能接觸腐蝕，當(dāng)然最重要的還是成本太高。”

來源： 歐洲塑料新聞
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