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2015-04-23 10:36:40| 人氣401| 回應0 | 上一篇 | 下一篇
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電木板-運用“抄紙”技術碳纖維複材優點總覽及解析

 

  在碳纖維增強樹脂基複合材料(玻璃纖維CFRP)中,使用熱可塑性樹脂(加熱軟化、冷卻硬化)的“CFRTP”如今備受關注。CFRTP受到關注的最大原因是,該材料與使用熱硬化性樹脂(加熱硬化)的CFRP相比,成形時間短,實用化門檻低。這些成型品的中間材料——預玻璃纖維浸材(讓碳纖維含浸樹脂的片材或氈片)的工藝中采用了傳統抄紙技術。這樣做的原因是可以獲得比原來更大的優點。那麽,這種優點是什麽呢?

 

  *1 加熱後,樹脂會變軟,容易與碳纖維分離,因此CFRTP還具有容易回收再利用的特點。

 

  答案是工序減少,可以降低生産成本。

 

  FR4,FRP采用抄紙技術之後可以獲得的優點是,與以往的預浸材工藝相比,工序減少,便于降低生産成本。

 

  使兩種纖維均勻地分散在溶液中

 

   兩開發的預浸材均爲使用短纖維的類型。王子控股的預浸材由長12~13mm的碳纖維和樹脂纖維組成。主要樹脂材料爲聚酯酰亞胺(PEI)、聚碳酸酯 (PC)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)6。而阿波制紙的預浸材使用6mm長的碳纖維和樹脂纖維。據該介紹,雖然樹脂材料使用PP開發而成,但也可以使 用PC或PA來制造。

 

  *2 熱硬化性樹脂預浸材大多使用連續纖維(長纖維)。一般來說,雖然強度高于短纖維預浸材,但複雜形狀成型性能較差。

 

   新工藝的最大特點是只需將碳纖維和樹脂纖維成型爲無紡布(複合氈片)這一道工序,就能制成預浸材。而以往的工藝是首先將碳纖維均勻地分散在剝離紙或者網 格中,再噴上粘合劑,使其成型爲碳纖維氈片。然後再用樹脂薄膜從兩面夾住該碳纖維氈片,通過讓樹脂滲入碳纖維的空隙中(含浸),來獲得預浸材。也就是說, 需要成型工序與含浸兩道工序。

 

  如上所述,新工藝比老工藝少一道工序。由于各工序的內容不同,因此很難單純進行比較,但工序減半之後,生産成本有望降低。

 

  新工藝的成型工序采用的是“濕式抄紙技術”。首先,將碳纖維和樹脂纖維放入溶液中。然後一邊加入起粘合作用的粘合劑等一邊攪拌,使兩種纖維均勻分散在溶液中。最後再對其抄制除去水分,這樣便可形成碳纖維和樹脂纖維均勻纏繞交錯的預浸材(圖3)。

 

  在碳纖維與樹脂纖FR4,FRP維交錯纏繞狀態下成型。從該圖來看,兩種纖維好像呈直線,但實際上是在彎曲狀態下玻璃纖維纏繞在一起的。將兩種纖維均勻地分散在溶液中之後,采用除去水分的濕式抄紙技術,實現了這樣的均勻性。

 

  還能成型1mm以下的薄型殼體

 

   雖然CFRP已在飛機等部分領域實現實用化,但還談不上廣泛普及。要實現普及,能否被量産汽車采用將起到關鍵作用。雖然希望車輛實現輕量化的汽車行業對 CFRP十分關注,但這種材料存在的課題是成本高。現行CFRP預浸材“每公斤高達5000~6000日元”(阿波制紙)。而汽車行業則要求每公斤至少降 至2000~3000日元以下。供應方的成本與需求方的要求存在很電木板大差距,所以供應方打算通過降低生産成本來消除這種差距。王子控股和阿波制紙的開發目的也在于此。

 

  新型預浸材可通過放入模具後進行熱壓來成型。樹脂會在模具內融化,並在包圍碳纖維的狀態下硬化。除了CFRP的優點——重量輕、強度高壓克力之外,還因爲采用了短纖維而具備成型自由度高的特點。

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