新日鐵劍指“碳纖維革命”

新日鐵劍指“碳纖維革命”

新日鐵住金的子公司使汽車企業(yè)一直在追求的輕量化材料實(shí)現(xiàn)了實(shí)用化。這種材料就是能像鋼板一樣簡單加工的CFRP(碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料)，可以嵌入汽車生產(chǎn)線。這是鋼鐵企業(yè)對長期引領(lǐng)CFRP開發(fā)的樹脂企業(yè)發(fā)起的反擊。

一種可能給汽車產(chǎn)業(yè)帶來革命的新材料于7月中旬閃亮登場。這是CFRP的一種，克服了一般的CFRP在應(yīng)用于汽車零部件時(shí)存在的生產(chǎn)效率低下的問題。這種材料是新日鐵住金的全資子公司——新日鐵住金材料公司開發(fā)的。一直由東麗、帝人等大型樹脂企業(yè)主導(dǎo)的CFRP開發(fā)競爭中，多了鋼鐵企業(yè)的身影。

CFRP是汽車輕量化必不可少的材料。按照日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)的估算，汽車零部件如果多采用CFRP，總重量可以減輕約3成。這是因?yàn)镃FRP單位重量的強(qiáng)度高達(dá)鋼鐵的約10倍，能夠減輕部件的重量。重量減輕3成，意味著燃效最多可提高22.5%。需要搭載沉重電池的EV(純電動汽車)等車輛估計(jì)對這種材料也存在巨大的需求。

而過去，只有高檔車和極少數(shù)的零部件才會采用CFRP。原因是CFRP的生產(chǎn)效率低，不符合汽車零部件的要求。

傳統(tǒng)的CFRP制造流程是這樣的：首先使碳纖維含浸樹脂并制成片狀材料(預(yù)浸材)，在模具的上面層層疊加，制作出零部件的形狀。然后再入爐燒結(jié)，制作出需要的部件形狀。成型一般需要數(shù)十分鐘～數(shù)小時(shí)。

飛機(jī)、賽車等因?yàn)楫a(chǎn)量少，可以采用這樣的方法，但汽車是一個(gè)工廠每年的產(chǎn)量高達(dá)數(shù)十萬輛以上的量產(chǎn)品。有“如果不能在約1 min內(nèi)成型，就不能嵌入汽車生產(chǎn)線”的定論。

將加工時(shí)間縮短到數(shù)分鐘

新日鐵住金材料開發(fā)的新材料“NS-TEPreg”，通過開發(fā)特殊樹脂，成功使加工時(shí)間縮短到了數(shù)分鐘。用板材替代預(yù)浸材，加熱到120℃以上加工，就可以在維持高強(qiáng)度的同時(shí)，像鋼板那樣沖壓成型。甚至可以嵌入汽車生產(chǎn)線。而且還支持使用預(yù)浸材的傳統(tǒng)方法。

但這種材料也存在課題，那就是不耐熱，不能用于處在高溫的發(fā)動機(jī)附近的零部件。而且與過去的CFRP一樣，價(jià)格高達(dá)鋼鐵的幾十倍。不過價(jià)格在今后很可能會降低。CFRP在過去之所以價(jià)格昂貴，主要是因?yàn)槠占俺潭炔桓撸S著新材料的登場，如果汽車部件開始大量使用CFRP，因量產(chǎn)效應(yīng)，價(jià)格必然會隨之下降。

新日鐵住金材料將在2017年春季之前，建成生產(chǎn)使用新材料的預(yù)浸材和板材的量產(chǎn)線。其母公司新日鐵住金的主力產(chǎn)品是汽車鋼板。雖說是集團(tuán)內(nèi)部推出了競爭性材料，但新日鐵住金表示，“我們正在合作開發(fā)將NSTEPreg與鋼鐵組合的復(fù)合材料技術(shù)，這將有助于集團(tuán)價(jià)值的整體提升”。

碳纖維領(lǐng)域，豐田與東麗，通用汽車(GM)與帝人等已經(jīng)建立了合作關(guān)系。新材料將是新日鐵住金躋身該領(lǐng)域前列的一個(gè)契機(jī)。

摘編自“中國聚合物網(wǎng)”