推動汽車輕量化的塑料零部件和材料

塑料材料有助于實現電池的輕量化

復雜形狀的進氣歧管

兼具抗沖擊性和設計性的門飾板

材料名

主要塑料的趨勢

聚丙烯 (PP)

①使用量最多的塑料 (約占所有塑料的一半)。主要用于大型零部件(保險杠、儀表板)。
②PP-LFT(長纖維增強PP)在模塊化零部件方面的應用量增加，也使用部分CF(碳纖維)強化件。

聚乙烯 (PE)

HDPE在燃油箱方面的應用增加。(阻隔層主要為EVOH)

ABS樹脂

由于外觀、可進行二次加工的優勢，在高級車的內飾零部件領域的需求增長。

聚酰胺 (PA、尼龍)

①PA6、PA66主要用于動力總成系統零部件和模塊化零部件。
②PA11、PA12的需求在燃油管等方面有所增長。(主要為含氟樹脂層壓板)
③耐熱性PA在滑動零部件、冷卻系統零部件、燃油系統零部件方面的應用量有所增加。

聚甲醛 (POM)

①由于耐生態汽油性良好，有望越來越多的用于燃油系統零部件。
②為清潔車內空間，一般都采用低VOC(低揮發性有機化合物)等級。

聚對苯二甲酸丁二醇酯 (PBT)

①ECU外殼、傳感器等方面具有出色的電氣性能和耐化學性的PBT應用量增加。
②線束連接器的零部件數量急劇增長，PBT需求增加。

聚碳酸酯 (PC)

在玻璃方面的正式應用受到關注。今后將著重解決耐候性、完善表面的耐刮擦性等的問題。

聚苯硫醚 (PPS)

大量應用于電動化相關零部件(PCU、逆變器等殼體)，需求急劇增長。

其他

①變性PPE用于鋰離子電池(LiB)相關零部件，增強PET用于電氣件等，PF、PU、PMMA等也用于各種零部件。
②CFR(T)P具有高功能性，逐漸用于以高級車為中心的各種零部件。
③生物塑料、熱塑性彈性體利用其優勢推進用途開發。

材料

功能和用途等

各種材料共用的新等級

導電性、高熱傳遞性、碳纖維增強、長纖維增強、納米復合材料、生物質類等

PP固有的新等級

高結晶性、高抗沖擊性(PP/PA11)、無涂裝外觀佳、 PP粘合樹脂、高流動性等

PMMA固有的新等級

超耐熱性、高硬度、外飾用無涂裝、漆黑調、高流動性、零雙折射等

ABS樹脂固有的新等級

噪音措施、無涂層裝飾、涂裝性、車輛內飾隔熱、持久型抗靜電性能等

PC固有的新等級

高硬度 、高透明性、耐化學性、生物類、吸熱性、表面硬度改善、汽車鏡頭用途等

PA固有的新等級

用于化學鍍、高熱傳遞性、金屬粘合性、提高耐熱老化性、高滑動性PA、高剛性?良好外觀?增強易成型性、用于管道吹塑成型、注塑發泡等

POM固有的新等級

低VOC、金屬外觀、高性能和導電性、高性能GF增強、抗蠕變性?高剛性、靈活性等

PBT固有的新等級

提高耐水解性、改善長期性能、超高流動性、用于激光焊接、良好外觀和低翹曲、用于直接沉積、高韌性等

變性PPE固有的新等級

用于鋰離子電池、電線涂層的靈活性、高導電率等

PPS固有的新等級

低燃料溶脹性、低氣體和耐熱沖擊性、金屬粘合性、高導熱性、用于吹塑成型、靈活性等

1. 材料開發

1-1．新型聚合物的開發

① 聚烯烴類型? ② 聚苯乙烯型 　③ 聚酰胺類型　④ 聚酯類型　⑤ 聚酰亞胺類型　⑥ 生物質原料類　⑦ 特殊透明聚合物　⑧其他

1-2．聚合物合金、聚合物混合物

① 納米合金

1-3．復合材料 (混合材料)

① 玻璃長纖維增強熱塑性樹脂　② 復合增強熱塑性樹脂　③ 納米復合材料　④ 成型性改良CFR(T)P　⑤ 高熱傳導復合材料? ⑥ 導電性復合材料　⑦ 層壓板和UD帶　⑧其他

2. 成型加工技術 (熱塑性樹脂)

2-1．注塑成型

① 氣輔成型　② 外插成型　③ 低壓成型　④ DSI法 (模具滑移注塑成型)、DRI法 (模具旋轉注塑成型)　⑤ MID法 (模內互聯裝置)　⑥ 多種成型法的組合 (注塑壓縮成型等)　⑦ 多色和多材料成型　⑧ 冷熱成型　⑨熱熔成型　⑩ 復合同時成型　? 薄膜嵌件成型　? 混合成型 ?? 加飾成型　? 其他

2-2．吹塑成型法

① 雙壁吹塑成型法　② 多維吹塑成型法　③ 吸塑成型　④ 其他

3. 其他技術

① CAE(計算機輔助工程)　② 二次加工(切割?切削、膠黏?接合、焊接、涂裝、印刷、金屬噴鍍、退火工藝)　③?快速成型(3D打印、簡易模具成型、切削加工等)　④回收等環保技術

氣缸蓋罩 (杜邦)

進氣歧管 (馬勒)

GF增強PA66材料的氣缸蓋罩。該零部件采用樹脂化的優點是降噪等。據稱這里使用的等級進一步降低了噪音。通過添加吸收聲音的第三種成分來實現降噪。考慮在添加劑中使用橡膠狀材料，但是僅僅添加橡膠可能損害所需的產品性能，如高剛性，因此致力于材料設計以優化均衡材料特性。

進氣歧管是用于將空氣引入內燃機燃燒室的歧管。使用PA6或PA66的GF增強等級。利用PA的耐熱性、機械特性、耐化學性。歧管具有復雜的形狀，因此使用注塑成型。注塑成型時采用焊接的DSI法、DRI法，注塑成型后采用激光焊接方法。該零部件是鋁制零部件的替代品，為輕量化和低噪音等做出了較大貢獻。

散熱器

中冷器（貝洱）

散熱器是熱交換器的一種，是代表性的冷卻系統零部件。上部和下部的散熱器水箱需要抗凍液等，所以使用PA66和PA610，風扇周圍使用性價比較高的PP。此外，散熱器風扇使用PP或PA的GF增強等級。利用其強度、剛性和耐用性等。

中冷器是用于渦輪增壓內燃機的輔助機器，是一種熱交換器，可以冷卻因增壓而上升的空氣溫度。提高了燃效和輸出功率。使用空冷式較多，但近年來也開始使用水冷式來減少進氣系統的容量。左右罐中使用GF增強PA46。使用具有耐熱性、機械強度和耐磨性等的材料。也使用PA6T、PA9T、PA66等。

碳罐 (愛三工業)

發動機懸置支架(杜邦)

碳罐是將燃油箱中產生的汽油蒸氣暫時吸附到活性炭中以防止排放到大氣中的零部件。吸附的汽油蒸氣在發動機中燃燒。該產品通過在碳罐中采用蓄熱介質，即使是HV也能符合美國的零蒸發排放法規。預計PA66因其耐汽油性和耐熱性等而被采用。

發動機懸置支架是將發動機安裝在車輛時支撐連接部分的零部件。鋁壓鑄零部件通過樹脂化，重量減輕了約30%。此外，通過樹脂化還減少了熱傳遞，抑制了防振橡膠零部件的熱退化。在這些零部件上利用的是PA承受高靜載荷和發動機扭矩應力的強度、蠕變變形抗力、磨損特性、NVH吸收性能以及減少向周圍零部件的熱傳遞等特性。

油底殼?(BASF)

用于柴油發動機的換氣扇

油循環系統零部件，利用PA的耐化學性。近期PA也開始用于大型發動機的油底殼。與鋼和鋁等金屬制品相比，除了具有形成復雜零部件形狀的高自由度之外，還可以一體化成型注油支架（通過磁力消除金屬粉的零部件），從而削減重量和成本。

換氣扇是促進封閉空間和外部環境通風的裝置的總稱。該零部件符合柴油發動機尾氣排放法規。集曲軸箱內部壓力調整功能和油霧分離功能于一體。預計使用PA6制材料。還利用耐熱性、耐化學性、機械強度實現了輕量化。

發動機冷卻模塊 (日本東麗塑料)

進氣模塊(京濱)

一種新型冷卻系統零部件，不同于散熱器和中冷器，利用PPS的耐熱性、機械強度、耐化學性等。

是一種將進氣歧管、噴油器、節氣門體模塊化的產品，使用PPA(PA6T)。具有出色的耐熱性、耐化學性、機械性能等。

熱管理模塊 (舍弗勒)

吹塑成型的PPS管道 (日本東麗塑料)

用于調整氣缸蓋、氣缸體、發動機和變速箱油等的室內溫度。是連接在冷卻管路內的系統，將根據要求控制結構零部件的溫度。使用由位置傳感器控制的機電旋轉滑閥裝置，精確控制制冷劑的流量。PPS用于殼體，利用其耐熱性、耐化學性(耐LLC性)等。

由于發動機小型化和增壓器安裝等，發動機周圍環境的溫度變得越來越高。雖然該零部件最初使用PA的GF增強件，但如今采用耐熱性更高的PPS的GF增強件。這些管道是通過以低成本開發吹塑成型所需的熔體粘度和具有熔體張力的等級而獲得的。

用于渦輪增壓器的空氣旁通閥 (不二越)

電機控制閥 (Nippon Thermostat)

一種薄型渦輪增壓器增壓壓力控制閥，可提高渦輪增壓發動機的操縱靈活性。從內側開始依次由PEEK、PPS和PA66組成，按耐熱性和耐腐蝕性的高低順序排列。需要將三種材料成型的復雜且高水平的成型技術。其特點是：① 憑借小型/輕量化技術提高了可安裝性 ②通過樹脂成型具有高耐腐蝕性。

為適應外部環境的狀況，通過最佳控制發動機水溫和每個管道的水分配量，旨在提高預熱速度、削減機械損失、提高燃燒效率。殼體使用具有出色耐熱水性和耐熱性等的PPS或PPA。

LiB相關材料 (旭化成)

電氣雙層電容器 (TPR)

電動車的動力源鋰離子電池(LiB)的框架、母線、墊片使用m-PPE(變性聚苯醚)。除了具有優異的耐堿性、使用非鹵素型阻燃劑的UL 94V-0的阻燃性和出色的薄壁流動性之外，其低比重還有助于減輕產品的重量。

電氣雙層電容器與充電電池相比容量較小，但利用其高輸出功率的優點，適合作為車輛啟動和爬坡時的電源。該產品為平板盒式，殼體使用具有出色耐熱性和電氣特性等的PP。

HV用燃油箱 (八千代工業)

逆變器

結合了HDPE與EVOH的燃油箱。開發并采用了一種功能組件內置技術，可在安裝閥門時通過焊接在油箱內表面來減少開孔，并減少燃油蒸發。對于HV等高靜謐性車型，燃油箱中燃油晃動引起的令人不快的聲音會影響到車內。減少該聲音的結構件將通過嵌件吹塑成型實現靜音化。

逆變器將存儲在電池中的直流電轉換為交流電，通過在轉換時生成車速和系統控制所需的頻率，控制電機轉速、驅動扭矩和電能，對汽車進行加減速控制。殼體預計采用兼具出色的電氣特性、耐熱性和機械強度等平衡性的PBT(或者PPS)。

薄膜電容器(指月電機制作所)

HV用電源箱

輔助EV逆變器功能的薄膜電容器。殼體使用PPS。利用PPS出色的電氣特性、耐熱性、耐化學性等。

利用PBT出色的電氣特性、成型性、耐熱性、尺寸特征、低吸濕性等。

EV用電源連接器 (矢崎總業)

IPM殼體 (日立化成)

對于需要耐高電壓和耐高電流的EV電源，可充分使用PBT。黑色部分使用PBT，白色部分使用PC/PBT合金，以便承受落地時的沖擊。利用PBT出色的電氣特性、尺寸特征等。

IPM (智能電源模塊)是在各種功率半導體中集成驅動電路和自我保護功能的模塊。用于EV和HV等的電能控制。殼體采用PPS，可耐受來自各種半導體散發的熱量。利用其出色的電氣特性、機械強度、尺寸穩定性、成型性等。

PTC加熱器 (博格華納)

HV控制系統 (電裝)

一種電熱絲加熱器，可自我判斷周邊溫度并進行發熱控制。EV方面主要用作汽車加熱器。為在沒有發動機作為熱源的EV上安裝加熱器，還存在直接消耗作為動力源的電能的缺點。殼體等的絕緣材料使用PBT等工程塑料。

由HV用ECU、電池監控單元、系統主繼電器等構成的控制系統。殼體等采用PBT、PPS等，利用其電氣特性、機械強度、耐熱性、尺寸穩定性等。

用于FCV的氫氣罐 (豐田)

燃料電池堆?(豐田)

用于氫燃料電池車(FCV)的氫氣罐。將CFRP纏繞在鋁制內殼上，旨在實現輕量化。利用CFRP的高強度和高剛性等。此外，罐襯里使用PA類材料。

燃料電池堆是一種發電裝置，利用氫氣和空氣中的氧氣發生的化學反應進行發電。框架采用熱塑性CFRP。豐田與日本東麗塑料共同開發的CFRP可在適合大規模生產的短時間內進行壓制成型。應用于量產車的結構零部件系全球首次。

FCV的空氣閥模塊 (愛信集團)

用于FCV的氫檢測器 (FIS)

將調壓、分流、止流的空氣控制功能模塊化的零部件，發電時將供應的空氣進行分流和調壓，停止發電時阻擋并阻斷空氣。根據使用部位不同來分別使用PPS、PA66和橡膠。

這是用于豐田FCV MIRAI的氫監測器，搭載在兩個地方。在氫氣發生泄漏時可直接檢測并發出警報。日本國土交通部要求安裝氫氣泄漏檢測儀作為FCV的標準設備。殼體采用增強PBT/PC。

PP門飾板 (河西工業)

使用納米復合材料的門飾?(河西工業)

利用具有出色成型性、輕量性等PP的特性。所示的部分金屬光澤部位通過應用表面裝飾技術提高了附加值。

使用PP納米復合材料的注塑成型門飾板。是全球量產規模最大的汽車納米復合材料PP。

高抗沖擊塑料門飾板 (豐田紡織)

CNF/PP門飾板 (豐田紡織)

使用高抗沖擊塑料。PA11和PP以納米級別進行分散和控制，形成薩拉米結構，是擁有全球頂級抗沖擊性的塑料。可使用干混方法將抗沖擊塑料添加到PP中。通過在PP中添加抗沖擊塑料，在保持剛性的同時還能提高抗沖擊強度。

使用纖維素納米纖維(CNF)，作為來源于植物的增強材料而備受關注。是日本環保部NCV (Nano Cellulose Vehicle)項目的候選材料。作為汽車內飾零部件材料正考慮應用于車門內飾板技術材料。所需特性方面兼具剛性和抗沖擊性。開發關鍵在于PP/CNF材料基材剛性與成型性的相容性。

PP門飾板 (積水化學工業)

高性能填料復合門飾板 (宇部興產)

高倍率發泡技術應用產品。該技術采用該公司原有的原料，通過倍率發泡技術實現了輕量化（平板重量削減了50%、內飾重量削減了25～35%），擁有與傳統的非發泡產品相同的外觀，還確保了強度和剛性。

該零部件使用的材料是宇部興產關聯公司開發的高性能填料硫酸鎂。雖然PP用滑石和硫酸鎂增強，但由于填料含量低，因此實現了零部件的輕量化。

儀表板核心部件?(Celanese Japan)

汽車加熱控制器 (有信)

由于構成儀表板核心，所以使用具有出色高剛性、高強度、抗沖擊性、耐熱性、尺寸精度、尺寸穩定性和輕量性的長纖維增強PP(PP-LFT)。

是一種可進行空調溫度和風量調整、內外換氣通風、切換出風口的開關。利用ABS樹脂各種性質平衡的優勢（機械強度、電氣特性、耐熱性、尺寸穩定性、裝飾性、外觀等）。

揚聲器網罩?(Celanese)

DURABIO顯示面板 (三菱化學)

如果乘客觸碰會產生劃痕等造成外觀不良，因此使用摩擦耐磨性出色的POM。

DURABIO使用三菱化學開發的來源于植物并以硝酸異山梨酯為主要原料的生物聚碳酸酯。與傳統PC相比，其優勢是高透明性、出色的光學特性等。顯示出與PC相匹敵的抗沖擊性。

電子鏡 (日本精機)

尾門內板 (三菱化學)

可在鏡像模式和攝像頭監控模式之間切換的電子鏡。可能使用PC/ABS類材料。

由于是金屬替代品，所以使用具有出色高剛性、高強度及輕量性的LFT-PP。旨在將該材料應用于汽車子結構零部件和其他零部件。