可望應用於模壓成形之高品質CFRTP製作技術

 

刊登日期:2018/12/17
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日本東洋樹脂公司與文殊工學醫學研究所、第一工業製藥、Sakai Sangyo等公司利用2種基材樹脂,共同開發了一項可生產出高品質碳纖維強化熱可塑性樹脂(Carbon Fiber Reinforced Thermoplastics;CFRTP)的製造技術,開發團隊使用了具有良好加工性且低價格、低比重的聚丙烯(PP),去包覆在碳纖維絲束內部中的低黏度胺甲酸乙酯乳化液(Urethane Emulsion),因此CFRTP實現了高強度物性且具聚丙烯基質特性。

由於一般CFRTP所使用之熱可塑性樹脂的黏度高,因此纖維絲束內部要完全含浸(Impregnation)就有困難度,若未能完全含浸,內部殘留孔洞的話,就無法確保碳纖維絲線之間的接著完全,碎裂發生的可能性也因此產生。另一方面,由於汽車用途的需求面急遽擴大,熱可塑性的成形性勢必會是必要之條件,為降低碳纖維本身的成本,大絲束(Large Tow)碳纖維將成為主流,但含浸完全也會因此更加困難。

對此困難點,新技術也應運而生,開發團隊採用了在碳纖維絲束內部的熱可塑性胺甲酸乙酯乳化液的表面使用聚丙烯的手法。相對於碳纖維的纖維直徑約為7 μm,水類乳化液中含有的胺甲酸乙酯粒子直徑極為微細,達到0.3 μm,即使是將濃度予以提高,利用超音波即可均一地含浸。含浸之後予以乾燥,讓胺甲酸乙酯與碳纖維穩固地接著在一起,之後再以聚丙烯進行包覆。可以纖維體積含有率(Volume Fraction of Fber;Vf)為50 %,聚丙烯則是40%,胺甲酸乙酯10%的比例進行製造。

新技術可望應用於模壓成形(Press Forming),且具有與射出成形相近的產距時間(Takt Time),可提高生產性,因此對於需求大幅擴大的CFRTP,將會是一項提高品質之技術而備受關注。


資料來源: 化學工業日報 / 材料世界網編譯
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