CFRT(連続繊維強化熱可塑性複合材料)は、高強度、高剛性、高靭性の新開発複合材料であり、自動車、航空宇宙、軍事、電子機器で広く使用されています。その強化材料は、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、植物繊維、玄武岩繊維を含む連続繊維です。 PP、PE、PA6、PA66、PC、PET、TPU、PPS、PEEKなどの熱可塑性樹脂をそのマトリックスとして使用します。さまざまな特性と成形方法に応じてその補強材がUD(一方向)テープ、または生地のいずれかになります。 T-UDシリーズでは、2種類のUDテープをご用意しております。

熱可塑性複合材市場では依然として長繊維と短繊維が優先されていますが、連続繊維強化熱可塑性複合材(CFRT)は、最近の世界的なビジネスで急速に成長を続けています。国際的な業界の有力者は、CFRTコンポジットとその関連企業を優先に開発と目指しています。その他の化学業界の巨人による新たに発売されたCFRTコンポジットも、CFRTの先駆者でした。

CFRTコンポジットの含浸技術

熱可塑性樹脂と連続強化繊維の統合には、主に2つの方法があります。 1つはプリプレグで、もう1つはプレミックスと呼ばれます。プリプレグはさらに、溶剤含浸と溶融含浸に分けられます。

液体の樹脂の流れによって、繊維のすべての棒が完全に注入され、プリプレグと呼ばれる半製品になります。

溶剤含浸

樹脂を適切な溶液に溶解して、溶剤含浸繊維を形成します。

溶液を揮発させ、プリプレグを取得します。 (固体プレミックスには完全揮発、粘性またはカバー可能のプリプレグには半揮発)

利点:

注入された熱可塑性樹脂の高粘度を克服し、繊維を完全に含浸します。

短所:

高いリサイクルコスト、汚染、比較的低い耐溶剤性

注意:

残留溶液は、複合材料にバブルホールにする可能性があります。

熱可塑性樹脂のある種類のため、適切な解決策を見つけるのが難しい場合があります。

溶融含浸

繊維は、溶融した樹脂を通して引っ張られ、含浸されます。

利点:

これは、熱可塑性プリプレグを加工する最も直接的で一般的な方法です。

短所:

粘度は通常、繊維に含浸するには高すぎます。

粉末含浸のプロセス

含浸前には、固形樹脂(繊維、粉末、またはフィルム)が強化樹脂に均一に分散されています。 繊維は、次のプロセスで熱と圧力によって溶融樹脂の流れに会うまで、注入されません。

繊維に樹脂が完全に注入されていないため、プレミックスのドレープ性が高いです。 注入前の強化繊維内の樹脂の均一な分布により、最終的な含浸品質が大幅に向上しました。

常に使用されるプレミックスの方法は、ハイブリッドヤーン、共織り、粉末含浸、およびフィルムスタッキングです。

ハイブリッドヤーン

樹脂と強化繊維はコンパクトに統合され、ヤーンのプリプレグを形成します。

利点:

繊維と樹脂のコンパクトな統合により、樹脂の流動距離が短くなり、含浸がはるかに容易になります。

繊維の比率を制御するのは簡単です。

高い柔軟性とドレープ性があり、複雑な形状に適しています。

さまざまな加工方法、織り方、編み方、編み方、または一方向の巻き取りに適しています。

共織りプレミックス

樹脂と強化繊維を一緒にテープ、中空布、またはその他の形状に織り込み、ラップ編み布を形成します。最終製品の連続繊維強化コンポジットが熱圧縮によって形成されます。

利点:

自動で低コストです。

既製の生地のための単純なプロセスです。

ラップ編みの生地は、平らでまっすぐに保つのが簡単で、最終製品の特性があまり失われません。

しなやかで特異な形状に適しています。

短所:

乾燥

乾く繊維、気泡穴、繊維の破損、および継ぎ目線などの欠陥が、その幅広い使用を妨げています。

粉末含浸

補強材に粉末樹脂を塗布します。

特徴:

樹脂粉末は通常、非常に細かいことが要求されます。 粉末が細かいほど、コストは高くなります。 粉末含浸に関してますます多くの研究開発が行われている。 この手法は近い将来に見込まれる。

粉末含浸

フィルム積層含浸

布と樹脂フィルムを連続して積層し、加熱加圧下で複合化します。 この技術は、溶融した高温の熱可塑性樹脂を完全に布地に注入できるかどうかについては議論の余地があります。

CFRT機能

★低排出、リサイクル可能

★熱可塑性樹脂に適した幅広い材料。熱硬化性樹脂よりもはるかに幅広く、さまざまな要件に対応します。

★保管が容易で、保管時間が長い

★高い耐疲労性、耐衝撃性、耐浸食性

★低密度、高比強度、比剛性

★高速成形などの複数の成形方法

★溶接しやすい

CFRT成形方法

CFRTプリプレグは、最終製品のためにさらに処理する必要があります。 熱可塑性プリプレグは、成形プロセス中に熱硬化性プリプレグよりも優れた性能を発揮できます。 プロセス全体で化学変化はなく、迅速に成形できます。

インパクト成形
  1. CFRTプリプレグをモールドサイズにカットします。
  2. 炉内でCFRT熱可塑性複合シートを樹脂の融点より高い温度に加熱します。
  3. 熱成形:このプロセスは、数十秒から数分で終了します。 コスト削減、省エネ、高効率のための重要なCFRTプロセスです。
ロールフォーミング
  1. 数層のCFRTプリプレグを遠赤外線または電気加熱で連続的に加熱して軟化させます。
  2. CFRTシートを加熱ロールと冷却ロールで鍛造します

また、金属成形にも使用されます。これは、連続的で効率的で、製品の長さが無制限です。

引抜成形
  1. プリプレグを予熱します。
  2. CFRTテープを1つまたは複数の金型を通して特定の形状に鍛造します。

通常、CFRTテープまたはファイバーバンドルが、ロッド、溝、ビームなどの規則的な形状で製品を形成するための成形方法です。

真空成形
  1. CFRTシートを必要なサイズにカットします。
  2. シートを予熱し、金型に移動します。
  3. シートの外周と金型をシールし、キャビティ内を真空にしてシートを金型の上に置きます。
  4. 冷却後、金型を離し、目的の形状にします。

真空成形は、CFRT熱可塑性複合材シートにも適しています。

CFRTアプリケーション

CFRTの利点は、その欠点に勝っています。 炭素繊維とアラミド繊維の連続繊維強化複合材料は、航空機や航空宇宙に欠かせない特別な素材になっています。 さらに、連続ガラス繊維強化複合材料は、自動車、電子機器、建築、物流にも使用されています。 連続繊維強化熱可塑性複合材は、特に自動車産業に適用です。 CFRTで作られたコアコンポーネント(バンパー、エンジンダンボード、シートフレームワーク、フロントランプ、ファン、ラジエーターバリア、ダッシュボードキャリアなど)が、日本と欧米の市場に登場しています。 中国では、北京ジープも連続ガラス繊維強化熱可塑性複合材シート(GMT)をシートプレートに使用し始めました。

商用車の場合:

商用車向けの軽量ソリューションは、主に貨物バンのパネルと乗用車の構造部品に重点を置いています。従来のガラス鋼と金属パネルを連続繊維強化PPハニカムサンドイッチパネルに置き換えたことで、車両の総重量が大幅に削減されました。統計によると、100kgの軽量化ごとに0.6Lのオイル消費が節約され、10%の転がり抵抗が除去され、6%-8%の燃料効率と3%の燃焼効率が上がれます。

たとえば、9.6mの貨物バンを見てみましょう。連続繊維強化PPコンポジットで作成されたキャリッジのアウトパネルは、金属製のキャリッジよりも1000kg、木製のサンドイッチパネルキャリッジよりも800kg軽量で、ガラススチール製のキャリッジより500kg軽量です。 1000kgの軽量化ごとに、100kmあたり3〜6Lのオイル消費量を節約できるという経験があります。また、PPハニカムパネル車のすべてのセットで、年間52,000人民元(200000km /年)の石油コストを節約できると推定されています。

乗用車の場合:

連続繊維強化熱可塑性複合材は現在、国際的な企業により多く採用されています。繊維強化熱可塑性サンドイッチパネルで使用される圧縮成形と射出技術により、製品のコスト効率が向上し、軽量化と強化が図られています。

鉄道輸送の場合:

ガラス繊維でラミネートされた難燃性PP UDテープは、従来の竹合板の代わりとして、キャリッジの内部パネルでよく使用されます。キャリッジをより保護しやすく、より軽量で、より省エネです。

CFRTコンポジットの強力な耐衝撃性と迅速な成形は、通常、ハイエンドのスポーツシューズ、ヘルメット、ドローバーボックス、携帯電話のシェルなどに適しています。CFRTコンポジットの忠実なユーザーであるNikeシリーズは、カーボンガラスハイブリッド熱可塑性コンポジットシートをアーチサポートプレートに採用していますNikeの靴の売れ行きもカーボンシートを普及させた。
靴の材料に加えて、連続繊維強化熱可塑性複合材料も電子製品や娯楽製品に使用されています。 カーボンガラスハイブリッド熱可塑性樹脂複合シートのプロセスは複雑であり、注入は困難です。 カーボンファイバーとグラスファイバーの両方に樹脂を注入する方法がポイントです。

航空宇宙におけるCFRTは、強化炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維を強化材として、PEEK、PPS、PESを樹脂マトリックスとして使用することが多く、耐熱温度は425℃まで可能です。そのような熱可塑性樹脂は、高温耐性のために熱い開発中である。
航空機では、炭素繊維と繊維強化PPS複合材料がA380の最先端で使用されています。外部部品とは別に、PPS複合材はシートフレーム、クロスビーム、アドミッションパイプにも使用されます。
宇宙船の金属スペキュラムは、重すぎたから、PEEK連続繊維強化複合材料を交換する前に、設計に満足できませんでした。
熱可塑性複合材料としての利点に加えて、PEEKは自己消火性、低煙、非毒性、および難燃性を備えています。また、X線透過性、優れた生体適合性、強力な抗菌性などの特徴により、医療分野でも広く使用されています。弾性率は骨に近いため、人体に長期間埋め込むことができます。

高速鉄道、海洋産業、ファンブレード、ガスシリンダー

従来の材料VS複合材料CFRT
従来の材料VS複合材料CFRT

CFRT UDテープ、0/90°熱可塑性複合シート、およびハニカムサンドイッチパネルのコアテクノロジーを中国で習得しておるTOPOLOは、T-UDシリーズCFRTテープ、T-PCシリーズCFRTシートおよびT-SPシリーズサンドイッチパネルが価格と品質の両面で間違いなく競争力があります。
軽量でリサイクル可能な複合材料の要件が高まるにつれ、CFRTは今後の市場でますます人気が高まるでしょう。

CFRT Innovation

輸送におけるCFRT

輸送におけるCFRT

  • 鉄道と地下鉄:床、裏地、屋根
  • 自動車と船舶:自動車の内装と外装。 船の装飾パネル、トラックとトレーラーのコンテナ

スポーツツールのCFRT

スポーツツールのCFRT

  • スポーツツール:スノーボード、そり、サーフボード、ダイビングボード、オール

パイプ、軍事、航空宇宙におけるCFRT

パイプ、軍事、航空宇宙におけるCFRT

  • パイプ:パイプ構造プライで使用され、追加の補強の巻き付けプロセスによってパイプをさらに強く、より耐久性のあるものにします。
  • 軍事:CFRTを積層シートとパネルにして、弾道パネル、防弾装甲、ミサイル保管ボックスなどを作成できます。
  • 航空宇宙:ユニットロードデバイス(ULD)など、軽量と強度の両方が非常に要求される製品およびコンポーネント

CFRT建設資材

CFRT建設資材

  • 可動ユニット:ストール、可動エリア内のスタンド、一時的な小屋、モバイルショップ、プロモーションテーブル、棚、ニューススタンド、プレイハウス、一時的なシェルター、ポータブルで取り外し可能なシャワールームなど。
  • 家具/オフィス:パーティションパネル、ドア、床、カウンタートップ、キャビネット、(可動)家具など。

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