2月16日,东丽宣布已经开发出一种用于碳纤维增强塑料 (CFRP) 移动部件的快速集成成型技术。这种材料将轻质多孔碳纤维增强泡沫 (CFRF,参见术语注释1) 芯材夹在热固性预浸料(参见术语注释2)蒙皮的中间,可提供出色的机械性能。
东丽在新能源和工业技术发展组织的创新结构材料研究与开发项目中取得上述进展。
这项新技术使CFRP可移动性部件(如汽车车顶)的成型速度比传统的高压釜成型装置快10倍。此类产品的重量仅为钢铁产品的一半。东丽将继续致力于研发该技术,以加速这一技术在电动汽车零部件中的应用,对于电动汽车零部件而言,轻便和快速生产至关重要。
CFRP构件通常将聚氨酯泡沫芯夹在热固性预浸料外皮中间。这些轻质刚性结构的常见应用包括飞机、汽车、船舶和基础设施的大型面板。部分研究人员已经推动缩短制造时间,以便在将芯成型到表皮上后以最佳方式粘合。
Toray和Takagi Seiko Corporation用CFRF芯和CRRP外壳制备大型模型构件
车辆电气化使得减少部件重量以扩大使用重型电池的车型的续航里程变得越来越重要。东丽的新型快速集成成型技术使得在一次冲压中制造大型面板成为可能。这是因为这种方法同时成型、热固和模塑,并将核心CFRF和热固性预浸料外皮粘结在同一模具中。
与传统工艺相比,CFRF的膨胀与预浸料的固化时间同步显著加快。预浸料热固性树脂渗透到多孔CFRF中,无需使用粘合剂即可粘结表皮和芯材,从而获得高度可靠的粘结结构。东丽的技术为快速生产大型CFRP组件铺平了道路。
与传统芯材相比,CFRF具有更好的强度、弹性模量和抗冲击性,其0.2至0.4的低比重范围可以提高性能并减轻夹层结构重量。东丽通过使用冲压机在短短5分钟内制造出一块大型汽车车顶面板(1.2米长×1.2米宽×2.3毫米厚)来展示这一概念,这比传统方法快10倍。
该公司对汽车生产的刚性测试、涂层性能、隔音性能和其他实用方面进行了评估。在重要的落锤冲击试验中,东丽证实皮芯界面没有分层,且冲击吸收性能极佳。
东丽公司将继续进行研发,通过提供这种同时减轻重量和加速生产的装置来满足广泛的需求。该公司还希望培育诸如城市空中交通和无人机等新兴交通方式,这些交通方式大量受益于轻质材料。
1. 碳纤维增强泡沫是一种专有的多孔材料。它的粘合剂树脂在加热时变得柔软,同时随着碳纤维的恢复力而膨胀。由此形成的短碳纤维三维网络将粘合剂树脂和碳纤维牢固地结合在一起。
2. 预浸料是一种由预浸渍树脂的纤维组成的片状中间材料。常见应用包括飞机机身、主翼、尾翼等结构,以及高尔夫球杆杆身、钓鱼杆、网球拍框架等运动器材。
原文始发于微信公众号(艾邦复合材料网):东丽为CFRP移动部件开发快速集成成型技术,比传统高压釜快10倍