汽車纖維運用現況及其趨勢范文

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“高模量纖維”是指力學性能優于普通高聚物制成的纖維的化學纖維。通常它們不作為獨立成分使用，而是與其他材料相結合，且應用廣泛。它可取代高強度金屬材料，同時具備減輕質量的潛力，為產品結構和設計提供了新的可能性。到現在為止，玻璃纖維主要用于工業領域(圖1)。但是據預測，碳纖維因強度和剛度非常高，其應用將增長。在需要吸收能量的場合，芳族聚酰胺纖維具有優勢。數十年來，玄武巖纖維一直被看作是玻璃纖維潛在的替代品。

關于高模量纖維在汽車工業中的潛力和應用的分析，需考慮兩種不同的觀點。

內部觀點分析了纖維的性質并進行了相互比較。顯然，各種特制的纖維可滿足特定的用途，且只有部分纖維可交換使用。例如在玻璃纖維領域可看到這種情況。

這些纖維具有中等強度和剛度，足以滿足眾多應用領域的要求。且與碳纖維、芳族聚酰胺纖維相比，成本低。其他方面的性能亦可進行類似的比較。

外部分析需要更加概念性的方法。需要一種分析方法來確定影響因素，描述和分析其特征。可利用M．E．Porter提出的工業分析和經營戰略發展框架的綜合方法進行分析(圖2)。本文研究了高模量纖維系列產品的發展。因此，必須轉變觀點。不僅要探討工業部門對公司的影響，還要探討產品對工業部門的影響。工業部門中沒有競爭，而不同材料之間的競爭卻存在。在Porter模型中，最重要的競爭因素是用戶和供應商的能力，以及被現有材料和新的可供選擇材料取代的能力。

更深入地考慮這些影響因素，可以很明顯地發現，國家作為重要力量影響著這一領域。全世界都在討論汽車CO2排放的問題。中國、美國、歐洲和日本簽署了各種法規和條例，以期影響進一步的發展。歐洲汽車制造商協會(ACEA)對自己提出要求，到2012年新車CO2排放量應低于130g/km。日本亦期望將排放量控制在歐盟水平，低于130g/km。美國目標也是達到相似的水平，但迄今未規定具體數值。中國也把CO2排放的國家標準降至120～130g/km。不同國家現有的CO2排放量和降低目標示于圖3。

回收利用受國家政策影響，進而影響著高模量纖維在汽車工業中的應用。2005年以來，汽車上用過的部件，歐洲至少85%和日本至少90%必須是可回收的。到2015年，這一要求將提高為歐洲90%和日本95%。美國和中國這方面沒有制訂任何條例。

部件供應商和原料生產商是汽車工業的供應商。他們緊密合作，并擬定新觀念，以確保領域內持久的地位。其消費者是原始設備制造商(OEM)，不是汽車買主。這些公司之間存在著劇烈的競爭，他們需要從部件供應商處得到更便宜、更好的替換品，因為成本增加主要是在生產過程中產生的。

Porter的想法是讓新參與者進入市場，以產生經濟利潤。從實際來看，利用高模量纖維難以實現成本降低，大概并沒有節約成本。但對OEM卻有附加價值，因為符合國家法定要求，在市場上助推了汽車業的發展。但主要問題出在汽車消費者身上，他們要求很高，但通常又不樂于為輕量設計花費更多的資金。出于這個緣故，只能要求生產工藝不產生額外的成本，或直接降低實際成本。

已經開發了多種復合材料的生產加工方法。盡管如此，汽車工業中大規模生產使用的方法僅為注射成型法和各種壓制法。這些增強結構的自動化生產是降低生產成本的關鍵。最節約成本的方法有熱塑性塑料注射成型、薄板模塑復合物和預制整體模塑件等，且已廣泛用于汽車領域。

競爭和對抗是Porter五維力模型的主要因素。不僅存在不同材料間的競爭，公司之間也有競爭。在目前常用的材料中，除纖維相互競爭外，還與鋼、鋁或其他金屬材料競爭。而在這方面，OEM也有不同的對策。

德國寶馬公司與德國SGLCarbonSE公司合作，重點開發用碳纖維增強的輕量結構。

德國奧迪公司在他們的汽車生產中選用鋁材已有多年，且效果不錯。他們還把碳纖維增強輕量結構作為備用方案。

美國福特汽車公司采用的是高強度鋼材料，同時還在研究天然纖維增強注射成型部件。僅在有限規模的產品中能發現高模量纖維應用。

總之，要超越目前的用量尚需時日。由于對CO2的關注，市場在擴大。參與者力求保持其地位，但并不試圖通過專業化來獲得更大的市場份額。

上述分析對汽車工業中高模量纖維未來的發展潛力做了深入地了解。顯然，加工技術對未來的發展有重要影響。內部分析中提到的纖維性質和外部分析中提到的市場分析表明，每種纖維都有特殊的增長潛力，具體歸納于圖4。