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以实现低碳社会为目的的树脂开发

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以实现低碳社会为目的的树脂开发
从事树脂开发的本公司员工:研究开发本部 技术解决方案中心 寺冈 尚信(左) 日本营业本部第1部 森 智明(右) [采访当时]

由于大气污染日益严峻,以欧洲和中国为中心,为了实现CO2减排和非化石燃料化,汽油车和柴油车向电动汽车(EV)和插电式混合动力车(PHEV)的转变正在加速。

本公司也通过开发能为EV和PHEV做贡献的树脂产品,为实现低碳社会提供着支持。

因EV化而改变的汽车部件

不同于以汽油为动力源、靠发动机驱动的传统汽油车,EV是靠以电力为动力源的电机驱动的。因此,EV需要作为电源的电池,也需要利用从电池获得的电力进行调节驱动电机的被称作“功率控制单元(PCU)”的新部件。(参照下图)

耐高电压/高电流绝缘体的需求

与其他电气产品相比,带有这种PCU的EV和PHEV的部件预计会在极高的电压和电流下使用,为了预防漏电、触电等重大事故,需要具有非常卓越的电气特性和长期可靠性的绝缘体。同时,EV发生异常时,部件承受的热量可能会上升至200℃左右,因此,还需要具有高耐热性。

本公司的树脂以前就充分利用卓越的电气特性(抗电痕*1性、介电击穿*2特性)和长期可靠性(耐热冲击性),被用作电气产品等的绝缘体来,近年也在EV和PHEV市场中扩大着用武之地。

*1 电痕:本报道中的电痕指的是,树脂表面碳化并形成导电路径后,树脂就不能再发挥绝缘体功能的情况。

*2 介电击穿:本报道中的介电击穿指的是,在高电压的情况下,树脂不能再发挥绝缘体功能的情况。

在EV中大显身手的代表性树脂

本公司很早就开始致力于对汽车电动化的支持,在仔细观察电机、电池、逆变器等各零部件动向的同时,进行着材料和技术的开发。目前,下列树脂正在电动汽车零部件中大显身手。

DURANEX® PBT 457EV

该产品主要用于EV充电连接器部件,该等级具有支持各国/各领域各种规格的功能。此外,还设想充电连接器掉落、被车辗轧等情况,除了电气特性和阻燃性外,还具备耐冲击性。

除了该等级外,PBT中还有将抗电痕性提升到规格最大值(600V)的等级,被用于对电气特性和小型化有高要求的领域。

DURAFIDE® PPS 6150T73

这是假设主要用于功率模块和电机端子台而开发的等级。

功率模块以前是采用将成型后树脂和金属部分组合的方式制作的,近年来,为了满足汽车零部件的小型化和轻量化要求,用树脂包住金属零部件一体化成型的称作“嵌件成型”的制造方法成为了主流。但是,采用该方式时,由于金属部分和树脂部分在温度变化时的膨胀率不同,树脂可能会开裂,因此,树脂必须具有可以防止开裂的高耐热冲击性。同时,由于必须将金属零部件包在适当的位置,因此,还需要有高成型性。但是,以前一直存在提高成型性后耐热冲击性就会降低的问题。本公司很早就开始致力于该问题的解决,反复实验之后,终于诞生了同时具备高成型性和耐热冲击性的本等级产品。

供货业绩

以上述等级为主的本公司树脂主要被用于右图所示的零部件。此外,2017年度本公司提交给客户的试验报告书中,约有18%(580份)是与包括EV和PHEV在内的汽车电动化相关的报告书。

展望今后的EV和社会

续航距离短可以说是EV目前的大课题。关于左右续航距离的电池,比现在主流的锂离子电池具有更卓越的容量、输出及寿命的全固态电池可能会在今后崛起。此外,也有寄希望于通过变更功率模块中使用的材料来实现续航距离的提高和车身小型化的动向。

如果这些升级都实现了,想必电池和功率模块部的温度都会升高,或者会要求周边的绝缘体具有更高的耐热性和耐热冲击性。这也就可以预测,高功能工程塑料的用武之地将会进一步增加。

今后,本公司将继续通过这种前瞻市场需求的树脂开发,为实现低碳社会做贡献。

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