CFRT(連続繊維強化熱可塑性複合材料)は、自動車、航空宇宙、軍事および電子機器で広く使用されて、高強度、高剛性および高靭性の新しく開発された複合材料です。 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、および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マトリックスとして使用します。さまざまな性能と造形方法に応じて、補強材はUD(一方向)テープのいずれかになります。  The two types of UD tapes are both available in TOPOLO T-UD シリーズ.2種類のUDテープはどちらもTOPOLO T-UD シリーズに合わせます。

長繊維および短繊維は依然として熱可塑性複合材料市場を優先しても、連続繊維強化熱可塑性複合材料(CFRT)は最近の世界規模のビジネスにおいて急速に成長し続けています。国際産業界の大手企業は、CFRT複合材とその関連企業を最も需要な開発の目的です。 Hanxha、BASF、Covestro、Ineosなどの化学工業界の巨人とともに、LanxessによるドイツのBond-Laminate、三菱によるQPC、およびTorayによるオランダのTencateの買収も、CFRTの優位性を証明しました。

CFRT複合材の含浸テクニック

熱可塑性樹脂と連続強化繊維の含浸には、主に2つの方法があります。一方はプリプレグであり、他方はプレミックスと呼ばれ、さらにプリプレグは溶剤含浸と溶融含浸に分けられます。

液体樹脂の流れを通して、繊維のすべてのスティックが完全に注入され、半製品はプリプレグと呼ばれます。

溶剤含浸

樹脂を適切な溶液に溶解して溶媒含浸繊維を形成する。

溶液を揮発させてプリプレグを入手してください。 (固体プレミックスの場合は完全揮散、粘性のある上塗り可能なプリプレグの場合は半揮散)

メリット:

それは繊維の完全な含浸のための注入された熱可塑性樹脂の高粘度を克服します。

デメリット:

リサイクルのコストが高い、汚染,、比較的低い耐溶剤性

注意すること:

残留溶液は複合材料にクラフトを引き起こす可能性があります。

ある種の熱可塑性樹脂に適した解決策を見つけるのは難しいかもしれません。

溶融含浸

繊維は溶融した樹脂を通して引っ張られ、そして、含浸されます。

メリット:

これは熱可塑性プリプレグを加工するための最も直接的で一般的な方法です。

デメリット:

粘度は通常に繊維を含浸させるには高すぎです。

含浸前に、固体樹脂(繊維、粉末またはフィルム)が強化繊維中に均一に分布している。 次の工程で、熱と圧力によって溶融樹脂の流れに合ったあとで、繊維は注入されます。

繊維が樹脂で完全には注入されていないので、プレミックスのドレープ性はより高いです。 注入前の強化繊維中の樹脂の均一な分布は最終含浸の質を大いに改善しました。

よく使用されるプレミックス方法は、ハイブリッドヤーン、共織、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プレミックス

樹脂と強化繊維はコンパクトに一体化されて糸のプリプレグを形成します。

メリット:

繊維と樹脂をコンパクトに一体化することで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。

繊維の比率は制御が簡単です。

複雑な形状に適した高い柔軟性とドレープ性。

さまざまな加工方法、製織、編み物、編組または一方向巻きに適しています。

混紡生地プレミックス

樹脂と強化繊維とを一緒に織ってテープ、中空ファブリックまたは他の形状にしてラップニット布帛を形成します。 その後、最終製品である連続繊維強化複合材料が熱圧着によって造形されます。

メリット:

自動で低コストです。

それは既製の生地のための簡単なプロセスです。

ラップニット生地は平らでまっすぐに保つことが容易であり、これは最終製品においてより少ない特性を失います。

それは柔軟で、独特の形に適しています。

デメリット:

乾燥繊維、気泡孔、繊維の破断および継ぎ目の線の一般的な欠陥は、その広範な使用を妨げます。

粉末の含浸

それは補強材に粉末樹脂を塗布します。

特徴:

樹脂粉末は通常極めて細かいことが求められています。 粉末が細かいほど、コストは高くなります。 しかしながら、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。 この技術は近い将来に見込まれています。

Process of Powder Impregnation

Process of Powder Impregnation

フィルムスタッキング含浸

ファブリックと樹脂フィルムを連続して積層し、熱と圧力の下で複合材料にします。 この技術は、高温で溶融した熱可塑性樹脂を布地に注入して完成させることができるかどうかについては議論の余地があります。

CFRT の特徴

★低排出量、リサイクル

★さまざまな要件に対応し、熱固化性樹脂よりもはるかに広い、熱可塑性樹脂に適した幅広い材料

★収納が簡単、長い保管時間

★高い耐疲労性、耐衝撃性、および耐浸食性

★低密度、高比強度、および比剛性

★高速造形および複数造形法

★溶接が簡単

CFRT 造形方法

CFRTプリプレグは最終製品のためにさらに加工されるべきです。 熱可塑性プリプレグは、造形工程中に熱硬化性プリプレグよりも良好に機能した。 プロセス全体に化学的変化はなく、迅速に造形することができます。

衝撃造形
  1. CFRTプリプレグを金型サイズにカットします。
  2. CFRT熱可塑性複合シートを炉の中で樹脂の融点より高い温度に加熱します。
  3. 熱造形

このプロセスは数十秒から数分で終了します。 それはそのコスト節約、エネルギー節約および高効率のための重要なCFRTプロセスです。

ロール成形
  1. 遠赤外線または電気加熱によって連続して数層のCFRTプリプレグを加熱して軟化させます。
  2. 加熱ロールと冷却ロールを通してCFRTシートを鍛造します。

それは金属成形にも使用され、それは製品の長さにおいて連続的で効率的で無制限です。

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テープまたは繊維束がロッド、溝、梁などのような比較的規則的な幾何学的形状に製品を形成するためのものです。

真空成形
  1. CFRTシートを必要なサイズにカットします。
  2. シートを予熱して金型の上に移動します。
  3. シートと金型の外周をシールしてから、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. 冷却した後、金型を離すと目的の形状になります。

真空成形は、CFRT熱可塑性複合シートにも適しています。

CFRT のアプリケーション

CFRTの利点は、その欠点よりも大きいものです。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材料となっています。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、および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料は、自動車産業によって特に心がけされている。 CFRT製のコア部品(バンパー、エンジンダンパー、シートフレームワーク、フロントランプ、ファン、ラジエータバリア、ダッシュボードキャリアなど)は、日本および欧米の市場に出回っています。 中国では、北京ジープもシートプレートに連続ガラス繊維強化熱可塑性複合シート(GMT)を使用し始めました。

商用車用:

商用車用の軽量ソリューションは、主に貨物用バンのパネルと乗用車の構造部品に重点が置かれています。 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ることで、車両の総重量が大幅に減少しました。 統計によると、100kgの軽量化で0.6Lのオイル消費量を節約し、10%の転がり抵抗を取り除き、6%-8%の燃費と3%の燃焼効率をもたらします。

9.6mの貨物用バンが例をとします。 連続繊維強化PP複合材料で作ら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のキャリッジよりも800kg、ガラススチール製のキャリッジよりも500kg軽量です。 1000kgの体重を減らすごとに、100kmあたり3〜6Lの石油消費量を節約できることが経験上わかっています。 また、PPハニカムパネルカーのどのセットでも、年間52000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。

乗用車用:

連続繊維強化熱可塑性複合材料は現在、国際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に使用されている圧縮造形および噴射技術は、製品をよりコスト効率よく、より軽量にし、そしてより強いです。

鉄道輸送用:

ガラス繊維でラミネートされた難燃性PP UDテープは、伝統的な竹合板の代替品として、キャリッジのインナーパネルによく使用されます。 それは、キャリッジに対してより保護可能であり、より軽量でより省エネです。

CFRT複合材料の強い耐衝撃性と急速造形は、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複合材料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がそのアーチサポートプレートにシートと熱可塑性複合材料に採用されています。 ナイキシューズの売れ行きもカーボンシートを広めました。

靴の材料の他に、連続繊維強化熱可塑性複合材料も電子およびレクリエーション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複合シートのプロセスは複雑で、注入は困難です。 炭素繊維とガラス繊維の両方に樹脂を注入する方法が重要なポイントです。

航空宇宙分野のCFRTは、強化材として高性能のカーボンファイバー、アラミドファイバー、ガラスファイバーを、そして樹脂マトリックスとしてPEEK、PPS、PESを採用しており、その耐熱性は最高425℃です。 このような熱可塑性樹脂はその高温耐性のために発展中です。

航空機では、炭素繊維とファブリックで強化されたPPS複合材料がA380の最先端で使われています。 PPS複合材料は、外装部品以外にも、シートフレーム、クロスビーム、および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、PEEK連続繊維強化複合材料の代替品まで、設計を達成するには重すぎです。

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、低発煙性、無毒性および難燃性を特徴としています。 それはまたX線伝達、優秀な生体適合性および強い抗菌性の特別な特性のために医療分野で広く利用されています。 弾性率は骨に似ているため、長い間人体に埋め込むことができます。

Gシリーズ高速列車、海洋産業、ファンブレード、ガスボンベ。

伝統な材料VS繊維強化熱可塑性材料
Traditional Material VS TOPOLO CFRT Material

中国ではCFRT UDテープ、0/90°熱可塑性複合シート、ハニカムサンドイッチパネルのコア技術がマスターされています。TOPOLOでは、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があります。 パネルはまた、価格と品質の両面で非常に競争力があります。

軽量でリサイクル可能な複合材料に対する要求が高まるにつれて、CFRTは将来の市場で確実にますます普及する見込みです。

 CFRT in Transportation

CFRT-Applicatopn-in-Transportation

  • Rail & Subway: Floor, lining and roof;
  • Automotive & Ship: Automotive interior & exterior; ship decorative panels, truck cargoes, trailer containers

CFRT in Sports Tools

CFRT-application-in-Sport-Tools

  • Sports Tools: Snowboards, sleds, surfboards, diving boards, oars;

CFRT in Pipes, Military,  and Aerospace

CFRT-application-in-Pipe

  • Pipes: Used in the pipe structural ply, to make pipes even stronger and more durable by the winding process of extra reinforcement.
  • Military: CFRT can be made into laminated sheets and panels to produce ballistic panels, bulletproof armors, missile storage boxes, etc..
  • Aerospace: Products and components where light weight and strength are both highly required, such as Unit Load Devices (ULD)

CFRT in Construction

CFRT-application-in-Construction

  • Movable Units: stalls, stands in movable areas, temporary sheds, mobile shops, promotional tables, shelves, newsstands, playhouse, temporary shelters, portable and removable shower rooms, etc.
  • Furniture/ office: partitions panels, doors, floors, countertops, cabinets, (movable) furniture, etc.

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