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[图]日本东丽开发出一款新型的碳纤维树脂含浸片材

2015年03月10日 星期二 来源:日经技术在线 我来说两句 保存为书签

东丽开发出了力学特性和成形性都很优秀的的碳纤维树脂含浸片材(UACS,Unidirectionally Arrayed Chopped Strands)(图1)。其拉伸强度是UD预浸材(碳纤维单向排列、最小限度含浸树脂制成的材料)的约8成以上。抗冲击性方面,这种UACS的悬臂梁切口冲击强度是UD预浸材的约8成,垂直冲击平板的简支梁冲击强度是UD预浸材的约9成。而且可成型出使用UD预浸材时很难实现的三维复杂形状。

图1:新开发的UACS。右下角是UACS,左下角是SMC。上方是纤维方向不同的片材。UACS由纤维方向不同的各层层叠而成。

图1:新开发的UACS。右下角是UACS,左下角是SMC。上方是纤维方向不同的片材。UACS由纤维方向不同的各层层叠而成。

采用UD预浸材时,如果成形品的形状复杂,棱角部分的纤维就会延伸或扩展,导致板材形状不追随模具形状,出现褶皱、空隙及富树脂区问题。东丽此次新开发的UACS是在这种UD预浸材中周期性加入mm级长度的切口而实现的。这样一来,片材会沿着与切口平行的方向延伸,而沿着与切口垂直的方向扩张,从而在尽量不牺牲力学特性的前提下提高板材的形状追随性(成形性)。另外,据东丽介绍,通过改变相当于切口纤维方向的角度、长度及间隔等图案,可以调整力学特性。另外,跟UD预浸材一样,通过将纤维方向不同的各层层叠在一起,可以使UACS片材具有各向同性。

东丽介绍称,使用这种UACS,可以用平板成型出图2所示的带棱角的板。利用UD预浸材制作这种形状时,在棱角部分不能很好地实现纤维层叠结构,而采用UACS的话,则可以很好地实现纤维层叠结构。另外,使用平板还可以成型出三叉状棱角和深冲压形状(图3)。

图2:利用UACS平板成型的带棱角的平板。棱角内部也保持了纤维的层叠结构。成型后,仅棱角部分的平板厚度变薄。

图2:利用UACS平板成型的带棱角的平板。棱角内部也保持了纤维的层叠结构。成型后,仅棱角部分的平板厚度变薄。

图3:利用UACS平板成型的深冲压形状示例。

图3:利用UACS平板成型的深冲压形状示例。

关于在汽车零部件上的应用,东丽表示“这种UACS的力学特性强,因此可以应用于地板等骨架部件。此外还可以应用于车门饰板、后备箱盖的内板及天窗等”。另外,东丽还拥有冲压成形周期仅3分钟左右的快速固化预浸材技术。以这种预浸材为基础,可以实现能以相同周期成型的UACS。东丽未公布UACS的成本,只介绍称“只是在预浸材制造工序中增加切口工序,因此成本不会增加很多”。

东丽的目标是2~3年后使UACS投入实用。今后将确立能连续稳定形成想要的切口图案的量产技术。

 
 
 
 

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