歐洲汽車專家探討碳素纖維發展前景

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塑料大會的新聞發布會上，用于輕型設計的碳素纖維增強塑料（CFRP）成為了焦點。

    SGL集團的技術和創新負責人HuberJäger說，他相信CFRP和鋁材的混合設計將成為未來的主流。奧迪公司的技術與纖維增強塑料復合材料經理GünterDeinzer說道，CFRP是奧迪為提升經濟性和生態潛力而采取的多重材料輕型設計戰略的邏輯發展成果。

    Jäger說，全球碳素纖維生產行業到2015年的年產能將達到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過程尚需要一些時間。因此到2015年占到10%的使用量已經實現了很大突破了。”

    但是，隨著“石油峰值”的到來，他想知道“今后我們如何才能讓碳素纖維材料擺脫石油來源，因為每生產1公斤碳素纖維需要用到2公斤的塑料前體？”

    Deinzer說：“現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”。但她繼續說道：“但我仍認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的技術還沒有被開發出來。”

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

    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Deinzer介紹說，CFRP最適合用于粘接結構件。但CFRP的樹脂轉注成型（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。一分鐘這一數字是根據實驗室結果得出的，但具體還要在實踐中才能得到證明。”

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

    Deinzer說，奧迪保留靈活的選擇權：“我們正在為纖維增強塑料開發高度自動化的經濟型生產工藝，而不是局限于某一種類型的纖維。”

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

    環氧樹脂在采用新的化學方法后已把硬化時間縮短為不到4分鐘，但在零部件設計、環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%回收率的規定是一大挑戰。

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

    Hoven-Nievelstein說，CFRP的開發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，但競爭已經開始了。”盡管己內酰胺的模內聚合可能帶來很好的碳素纖維浸漬效果，但不兼容在傳統聚酰胺復合生產中常用的添加劑。

    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，生產周期時間較長，涂覆性能不佳，可能接觸腐蝕，當然最重要的還是成本太高。”

來源： 歐洲塑料新聞
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