东丽开发出兼顾力学特性和成形性的碳纤维树脂含浸片材

    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。      

 

 

 

    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。    

 

 

 

    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。