推动汽车轻量化的塑料零部件和材料

塑料材料有助于实现电池的轻量化

复杂形状的进气歧管

兼具抗冲击性和设计性的门饰板

材料名

主要塑料的趋势

聚丙烯 (PP)

①使用量最多的塑料 (约占所有塑料的一半)。主要用于大型零部件(保险杠、仪表板)。
②PP-LFT(长纤维增强PP)在模块化零部件方面的应用量增加，也使用部分CF(碳纤维)强化件。

聚乙烯 (PE)

HDPE在燃油箱方面的应用增加。(阻隔层主要为EVOH)

ABS树脂

由于外观、可进行二次加工的优势，在高级车的内饰零部件领域的需求增长。

聚酰胺 (PA、尼龙)

①PA6、PA66主要用于动力总成系统零部件和模块化零部件。
②PA11、PA12的需求在燃油管等方面有所增长。(主要为含氟树脂层压板)
③耐热性PA在滑动零部件、冷却系统零部件、燃油系统零部件方面的应用量有所增加。

聚甲醛 (POM)

①由于耐生态汽油性良好，有望越来越多的用于燃油系统零部件。
②为清洁车内空间，一般都采用低VOC(低挥发性有机化合物)等级。

聚对苯二甲酸丁二醇酯 (PBT)

①ECU外壳、传感器等方面具有出色的电气性能和耐化学性的PBT应用量增加。
②线束连接器的零部件数量急剧增长，PBT需求增加。

聚碳酸酯 (PC)

在玻璃方面的正式应用受到关注。今后将着重解决耐候性、完善表面的耐刮擦性等的问题。

聚苯硫醚 (PPS)

大量应用于电动化相关零部件(PCU、逆变器等壳体)，需求急剧增长。

其他

①变性PPE用于锂离子电池(LiB)相关零部件，增强PET用于电气件等，PF、PU、PMMA等也用于各种零部件。
②CFR(T)P具有高功能性，逐渐用于以高级车为中心的各种零部件。
③生物塑料、热塑性弹性体利用其优势推进用途开发。

材料

功能和用途等

各种材料共用的新等级

导电性、高热传递性、碳纤维增强、长纤维增强、纳米复合材料、生物质类等

PP固有的新等级

高结晶性、高抗冲击性(PP/PA11)、无涂装外观佳、 PP粘合树脂、高流动性等

PMMA固有的新等级

超耐热性、高硬度、外饰用无涂装、漆黑调、高流动性、零双折射等

ABS树脂固有的新等级

噪音措施、无涂层装饰、涂装性、车辆内饰隔热、持久型抗静电性能等

PC固有的新等级

高硬度 、高透明性、耐化学性、生物类、吸热性、表面硬度改善、汽车镜头用途等

PA固有的新等级

用于化学镀、高热传递性、金属粘合性、提高耐热老化性、高滑动性PA、高刚性・良好外观・增强易成型性、用于管道吹塑成型、注塑发泡等

POM固有的新等级

低VOC、金属外观、高性能和导电性、高性能GF增强、抗蠕变性・高刚性、灵活性等

PBT固有的新等级

提高耐水解性、改善长期性能、超高流动性、用于激光焊接、良好外观和低翘曲、用于直接沉积、高韧性等

变性PPE固有的新等级

用于锂离子电池、电线涂层的灵活性、高导电率等

PPS固有的新等级

低燃料溶胀性、低气体和耐热冲击性、金属粘合性、高导热性、用于吹塑成型、灵活性等

1. 材料开发

1-1．新型聚合物的开发

① 聚烯烃类型  ② 聚苯乙烯型 　③ 聚酰胺类型　④ 聚酯类型　⑤ 聚酰亚胺类型　⑥ 生物质原料类　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 纳米合金

1-3．复合材料 (混合材料)

① 玻璃长纤维增强热塑性树脂　② 复合增强热塑性树脂　③ 纳米复合材料　④ 成型性改良CFR(T)P　⑤ 高热传导复合材料  ⑥ 导电性复合材料　⑦ 层压板和UD带　⑧其他

2. 成型加工技术 (热塑性树脂)

2-1．注塑成型

① 气辅成型　② 外插成型　③ 低压成型　④ DSI法 (模具滑移注塑成型)、DRI法 (模具旋转注塑成型)　⑤ MID法 (模内互联装置)　⑥ 多种成型法的组合 (注塑压缩成型等)　⑦ 多色和多材料成型　⑧ 冷热成型　⑨热熔成型　⑩ 复合同时成型　⑪ 薄膜嵌件成型　⑫ 混合成型  ⑬ 加饰成型　⑭ 其他

2-2．吹塑成型法

① 双壁吹塑成型法　② 多维吹塑成型法　③ 吸塑成型　④ 其他

3. 其他技术

① CAE(计算机辅助工程)　② 二次加工(切割・切削、胶黏・接合、焊接、涂装、印刷、金属喷镀、退火工艺)　③ 快速成型(3D打印、简易模具成型、切削加工等)　④回收等环保技术

气缸盖罩 (杜邦)

进气歧管 (马勒)

GF增强PA66材料的气缸盖罩。该零部件采用树脂化的优点是降噪等。据称这里使用的等级进一步降低了噪音。通过添加吸收声音的第三种成分来实现降噪。考虑在添加剂中使用橡胶状材料，但是仅仅添加橡胶可能损害所需的产品性能，如高刚性，因此致力于材料设计以优化均衡材料特性。

进气歧管是用于将空气引入内燃机燃烧室的歧管。使用PA6或PA66的GF增强等级。利用PA的耐热性、机械特性、耐化学性。歧管具有复杂的形状，因此使用注塑成型。注塑成型时采用焊接的DSI法、DRI法，注塑成型后采用激光焊接方法。该零部件是铝制零部件的替代品，为轻量化和低噪音等做出了较大贡献。

散热器

中冷器（贝洱）

散热器是热交换器的一种，是代表性的冷却系统零部件。上部和下部的散热器水箱需要抗冻液等，所以使用PA66和PA610，风扇周围使用性价比较高的PP。此外，散热器风扇使用PP或PA的GF增强等级。利用其强度、刚性和耐用性等。

中冷器是用于涡轮增压内燃机的辅助机器，是一种热交换器，可以冷却因增压而上升的空气温度。提高了燃效和输出功率。使用空冷式较多，但近年来也开始使用水冷式来减少进气系统的容量。左右罐中使用GF增强PA46。使用具有耐热性、机械强度和耐磨性等的材料。也使用PA6T、PA9T、PA66等。

碳罐 (爱三工业)

发动机悬置支架(杜邦)

碳罐是将燃油箱中产生的汽油蒸气暂时吸附到活性炭中以防止排放到大气中的零部件。吸附的汽油蒸气在发动机中燃烧。该产品通过在碳罐中采用蓄热介质，即使是HV也能符合美国的零蒸发排放法规。预计PA66因其耐汽油性和耐热性等而被采用。

发动机悬置支架是将发动机安装在车辆时支撑连接部分的零部件。铝压铸零部件通过树脂化，重量减轻了约30%。此外，通过树脂化还减少了热传递，抑制了防振橡胶零部件的热退化。在这些零部件上利用的是PA承受高静载荷和发动机扭矩应力的强度、蠕变变形抗力、磨损特性、NVH吸收性能以及减少向周围零部件的热传递等特性。

油底壳 (BASF)

用于柴油发动机的换气扇

油循环系统零部件，利用PA的耐化学性。近期PA也开始用于大型发动机的油底壳。与钢和铝等金属制品相比，除了具有形成复杂零部件形状的高自由度之外，还可以一体化成型注油支架（通过磁力消除金属粉的零部件），从而削减重量和成本。

换气扇是促进封闭空间和外部环境通风的装置的总称。该零部件符合柴油发动机尾气排放法规。集曲轴箱内部压力调整功能和油雾分离功能于一体。预计使用PA6制材料。还利用耐热性、耐化学性、机械强度实现了轻量化。

发动机冷却模块 (日本东丽塑料)

进气模块(京滨)

一种新型冷却系统零部件，不同于散热器和中冷器，利用PPS的耐热性、机械强度、耐化学性等。

是一种将进气歧管、喷油器、节气门体模块化的产品，使用PPA(PA6T)。具有出色的耐热性、耐化学性、机械性能等。

热管理模块 (舍弗勒)

吹塑成型的PPS管道 (日本东丽塑料)

用于调整气缸盖、气缸体、发动机和变速箱油等的室内温度。是连接在冷却管路内的系统，将根据要求控制结构零部件的温度。使用由位置传感器控制的机电旋转滑阀装置，精确控制制冷剂的流量。PPS用于壳体，利用其耐热性、耐化学性(耐LLC性)等。

由于发动机小型化和增压器安装等，发动机周围环境的温度变得越来越高。虽然该零部件最初使用PA的GF增强件，但如今采用耐热性更高的PPS的GF增强件。这些管道是通过以低成本开发吹塑成型所需的熔体粘度和具有熔体张力的等级而获得的。

用于涡轮增压器的空气旁通阀 (不二越)

电机控制阀 (Nippon Thermostat)

一种薄型涡轮增压器增压压力控制阀，可提高涡轮增压发动机的操纵灵活性。从内侧开始依次由PEEK、PPS和PA66组成，按耐热性和耐腐蚀性的高低顺序排列。需要将三种材料成型的复杂且高水平的成型技术。其特点是：① 凭借小型/轻量化技术提高了可安装性 ②通过树脂成型具有高耐腐蚀性。

为适应外部环境的状况，通过最佳控制发动机水温和每个管道的水分配量，旨在提高预热速度、削减机械损失、提高燃烧效率。壳体使用具有出色耐热水性和耐热性等的PPS或PPA。

LiB相关材料 (旭化成)

电气双层电容器 (TPR)

电动车的动力源锂离子电池(LiB)的框架、母线、垫片使用m-PPE(变性聚苯醚)。除了具有优异的耐碱性、使用非卤素型阻燃剂的UL 94V-0的阻燃性和出色的薄壁流动性之外，其低比重还有助于减轻产品的重量。

电气双层电容器与充电电池相比容量较小，但利用其高输出功率的优点，适合作为车辆启动和爬坡时的电源。该产品为平板盒式，壳体使用具有出色耐热性和电气特性等的PP。

HV用燃油箱 (八千代工业)

逆变器

结合了HDPE与EVOH的燃油箱。开发并采用了一种功能组件内置技术，可在安装阀门时通过焊接在油箱内表面来减少开孔，并减少燃油蒸发。对于HV等高静谧性车型，燃油箱中燃油晃动引起的令人不快的声音会影响到车内。减少该声音的结构件将通过嵌件吹塑成型实现静音化。

逆变器将存储在电池中的直流电转换为交流电，通过在转换时生成车速和系统控制所需的频率，控制电机转速、驱动扭矩和电能，对汽车进行加减速控制。壳体预计采用兼具出色的电气特性、耐热性和机械强度等平衡性的PBT(或者PPS)。

薄膜电容器(指月电机制作所)

HV用电源箱

辅助EV逆变器功能的薄膜电容器。壳体使用PPS。利用PPS出色的电气特性、耐热性、耐化学性等。

利用PBT出色的电气特性、成型性、耐热性、尺寸特征、低吸湿性等。

EV用电源连接器 (矢崎总业)

IPM壳体 (日立化成)

对于需要耐高电压和耐高电流的EV电源，可充分使用PBT。黑色部分使用PBT，白色部分使用PC/PBT合金，以便承受落地时的冲击。利用PBT出色的电气特性、尺寸特征等。

IPM (智能电源模块)是在各种功率半导体中集成驱动电路和自我保护功能的模块。用于EV和HV等的电能控制。壳体采用PPS，可耐受来自各种半导体散发的热量。利用其出色的电气特性、机械强度、尺寸稳定性、成型性等。

PTC加热器 (博格华纳)

HV控制系统 (电装)

一种电热丝加热器，可自我判断周边温度并进行发热控制。EV方面主要用作汽车加热器。为在没有发动机作为热源的EV上安装加热器，还存在直接消耗作为动力源的电能的缺点。壳体等的绝缘材料使用PBT等工程塑料。

由HV用ECU、电池监控单元、系统主继电器等构成的控制系统。壳体等采用PBT、PPS等，利用其电气特性、机械强度、耐热性、尺寸稳定性等。

用于FCV的氢气罐 (丰田)

燃料电池堆 (丰田)

用于氢燃料电池车(FCV)的氢气罐。将CFRP缠绕在铝制内壳上，旨在实现轻量化。利用CFRP的高强度和高刚性等。此外，罐衬里使用PA类材料。

燃料电池堆是一种发电装置，利用氢气和空气中的氧气发生的化学反应进行发电。框架采用热塑性CFRP。丰田与日本东丽塑料共同开发的CFRP可在适合大规模生产的短时间内进行压制成型。应用于量产车的结构零部件系全球首次。

FCV的空气阀模块 (爱信集团)

用于FCV的氢检测器 (FIS)

将调压、分流、止流的空气控制功能模块化的零部件，发电时将供应的空气进行分流和调压，停止发电时阻挡并阻断空气。根据使用部位不同来分别使用PPS、PA66和橡胶。

这是用于丰田FCV MIRAI的氢监测器，搭载在两个地方。在氢气发生泄漏时可直接检测并发出警报。日本国土交通部要求安装氢气泄漏检测仪作为FCV的标准设备。壳体采用增强PBT/PC。

PP门饰板 (河西工业)

使用纳米复合材料的门饰 (河西工业)

利用具有出色成型性、轻量性等PP的特性。所示的部分金属光泽部位通过应用表面装饰技术提高了附加值。

使用PP纳米复合材料的注塑成型门饰板。是全球量产规模最大的汽车纳米复合材料PP。

高抗冲击塑料门饰板 (丰田纺织)

CNF/PP门饰板 (丰田纺织)

使用高抗冲击塑料。PA11和PP以纳米级别进行分散和控制，形成萨拉米结构，是拥有全球顶级抗冲击性的塑料。可使用干混方法将抗冲击塑料添加到PP中。通过在PP中添加抗冲击塑料，在保持刚性的同时还能提高抗冲击强度。

使用纤维素纳米纤维(CNF)，作为来源于植物的增强材料而备受关注。是日本环保部NCV (Nano Cellulose Vehicle)项目的候选材料。作为汽车内饰零部件材料正考虑应用于车门内饰板技术材料。所需特性方面兼具刚性和抗冲击性。开发关键在于PP/CNF材料基材刚性与成型性的相容性。

PP门饰板 (积水化学工业)

高性能填料复合门饰板 (宇部兴产)

高倍率发泡技术应用产品。该技术采用该公司原有的原料，通过倍率发泡技术实现了轻量化（平板重量削减了50%、内饰重量削减了25～35%），拥有与传统的非发泡产品相同的外观，还确保了强度和刚性。

该零部件使用的材料是宇部兴产关联公司开发的高性能填料硫酸镁。虽然PP用滑石和硫酸镁增强，但由于填料含量低，因此实现了零部件的轻量化。

仪表板核心部件 (Celanese Japan)

汽车加热控制器 (有信)

由于构成仪表板核心，所以使用具有出色高刚性、高强度、抗冲击性、耐热性、尺寸精度、尺寸稳定性和轻量性的长纤维增强PP(PP-LFT)。

是一种可进行空调温度和风量调整、内外换气通风、切换出风口的开关。利用ABS树脂各种性质平衡的优势（机械强度、电气特性、耐热性、尺寸稳定性、装饰性、外观等）。

扬声器网罩 (Celanese)

DURABIO显示面板 (三菱化学)

如果乘客触碰会产生划痕等造成外观不良，因此使用摩擦耐磨性出色的POM。

DURABIO使用三菱化学开发的来源于植物并以硝酸异山梨酯为主要原料的生物聚碳酸酯。与传统PC相比，其优势是高透明性、出色的光学特性等。显示出与PC相匹敌的抗冲击性。

电子镜 (日本精机)

尾门内板 (三菱化学)

可在镜像模式和摄像头监控模式之间切换的电子镜。可能使用PC/ABS类材料。

由于是金属替代品，所以使用具有出色高刚性、高强度及轻量性的LFT-PP。旨在将该材料应用于汽车子结构零部件和其他零部件。