東麗開(kāi)發(fā)出了力學(xué)特性和成形性都很優(yōu)秀的的碳纖維樹(shù)脂含浸片材(UACS，Unidirectionally Arrayed Chopped Strands)(圖1)。其拉伸強(qiáng)度是UD預(yù)浸材(碳纖維單向排列、最小限度含浸樹(shù)脂制成的材料)的約8成以上。抗沖擊性方面，這種UACS的懸臂梁切口沖擊強(qiáng)度是UD預(yù)浸材的約8成，垂直沖擊平板的簡(jiǎn)支梁沖擊強(qiáng)度是UD預(yù)浸材的約9成。而且可成型出使用UD預(yù)浸材時(shí)很難實(shí)現(xiàn)的三維復(fù)雜形狀。
圖1：新開(kāi)發(fā)的UACS。右下角是UACS，左下角是SMC。上方是纖維方向不同的片材。UACS由纖維方向不同的各層層疊而成。 采用UD預(yù)浸材時(shí)，如果成形品的形狀復(fù)雜，棱角部分的纖維就會(huì)延伸或擴(kuò)展，導(dǎo)致板材形狀不追隨模具形狀，出現(xiàn)褶皺、空隙及富樹(shù)脂區(qū)問(wèn)題。東麗此次新開(kāi)發(fā)的UACS是在這種UD預(yù)浸材中周期性加入mm級(jí)長(zhǎng)度的切口而實(shí)現(xiàn)的。這樣一來(lái)，片材會(huì)沿著與切口平行的方向延伸，而沿著與切口垂直的方向擴(kuò)張，從而在盡量不犧牲力學(xué)特性的前提下提高板材的形狀追隨性(成形性)。另外，據(jù)東麗介紹，通過(guò)改變相當(dāng)于切口纖維方向的角度、長(zhǎng)度及間隔等圖案，可以調(diào)整力學(xué)特性。另外，跟UD預(yù)浸材一樣，通過(guò)將纖維方向不同的各層層疊在一起，可以使UACS片材具有各向同性。
東麗介紹稱，使用這種UACS，可以用平板成型出圖2所示的帶棱角的板。利用UD預(yù)浸材制作這種形狀時(shí)，在棱角部分不能很好地實(shí)現(xiàn)纖維層疊結(jié)構(gòu)，而采用UACS的話，則可以很好地實(shí)現(xiàn)纖維層疊結(jié)構(gòu)。另外，使用平板還可以成型出三叉狀棱角和深沖壓形狀(圖3)。
圖2：利用UACS平板成型的帶棱角的平板。棱角內(nèi)部也保持了纖維的層疊結(jié)構(gòu)。成型后，僅棱角部分的平板厚度變薄。 
圖3：利用UACS平板成型的深沖壓形狀示例。 關(guān)于在汽車零部件上的應(yīng)用，東麗表示“這種UACS的力學(xué)特性強(qiáng)，因此可以應(yīng)用于地板等骨架部件。此外還可以應(yīng)用于車門(mén)飾板、后備箱蓋的內(nèi)板及天窗等”。另外，東麗還擁有沖壓成形周期僅3分鐘左右的快速固化預(yù)浸材技術(shù)。以這種預(yù)浸材為基礎(chǔ)，可以實(shí)現(xiàn)能以相同周期成型的UACS。東麗未公布UACS的成本，只介紹稱“只是在預(yù)浸材制造工序中增加切口工序，因此成本不會(huì)增加很多”。
東麗的目標(biāo)是2～3年后使UACS投入實(shí)用。今后將確立能連續(xù)穩(wěn)定形成想要的切口圖案的量產(chǎn)技術(shù)。 |
