1. Toray opracowuje technologię zgrzewania termicznego CFRP i szybkiego formowania integracyjnego
1 lutego 2023 roku japońska firma Toray ogłosiła pomyślne opracowanie technologii szybkiego zgrzewania termicznego tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknem węglowym (CFRP). Technologia ta ma na celu osiągnięcie dużej prędkości produkcji i zmniejszenia masy konstrukcji lotniczych z CFRP. Technologia spawania termicznego Toray umożliwia szybkie i solidne łączenie elementów termoutwardzalnych CFRP w samolotach, podobnie jak tradycyjne spawanie. Ta prosta metoda łączenia polega na utworzeniu zgrzewalnej warstwy na powierzchni termoutwardzalnego CFRP i natychmiastowym podgrzaniu powierzchni części w celu ich połączenia. Pozwala na szybki montaż elementów termoutwardzalnych CFRP lub kombinacji elementów termoutwardzalnych i termoplastycznych CFRP bez konieczności stosowania klejenia lub mocowania śrubowego.
Stosując tę technologię do termoutwardzalnego CFRP z warstwą zgrzewalną, można uzyskać parametry mechaniczne równoważne CFRP stosowanemu obecnie w konstrukcjach lotniczych. Toray stwierdza, że wytrzymałość połączenia struktury zgrzewania termicznego jest porównywalna z wytrzymałością współutwardzanych struktur CFRP w obecnych modelach samolotów, co zapewnia niezawodność technologii łączenia w praktycznych zastosowaniach. W porównaniu do konstrukcji ze stopów aluminium, konstrukcje CFRP wykorzystujące tę technologię mogą zmniejszyć emisję dwutlenku węgla w całym cyklu życia. Zmniejszenie ciężaru śrub może odciążyć całą konstrukcję, jeszcze bardziej zmniejszając tę emisję. Toray współpracuje z Boeingiem przy realizacji wielu projektów rozwoju technologii w zakresie produkcji samolotów i technologii materiałowej.
16 lutego 2023 r. firma Toray ogłosiła pomyślny rozwój technologii szybkiego formowania integracyjnego dla ruchomych elementów CFRP. Materiał ten znajduje się pomiędzy lekką porowatą pianką wzmocnioną włóknem węglowym (CFRF) a termoutwardzalną powłoką z prepregu, zapewniając doskonałe właściwości mechaniczne. Ta nowa technologia umożliwia formowanie ruchomych elementów CFRP, takich jak dachy samochodów, dziesięć razy szybciej niż w przypadku tradycyjnych wysokociśnieniowych systemów formowania w autoklawie. Waga takich produktów jest tylko o połowę mniejsza niż produktów stalowych. Toray będzie w dalszym ciągu koncentrować się na badaniach i rozwoju tej technologii, aby przyspieszyć jej zastosowanie w komponentach pojazdów elektrycznych, gdzie kluczowa jest lekkość i szybka produkcja.
2. Spółka zależna Teijin opracowuje produkty kanapkowe do produkcji samochodów
W marcu 2023 r. Teijin Automotive Technologies, spółka zależna Grupy Teijin w Japonii, ogłosiła pomyślny rozwój dwóch podstawowych produktów mających na celu spełnienie wymagań obecnych i przyszłych zastosowań motoryzacyjnych. Hexacore to produkt z rdzeniem o strukturze plastra miodu, przeznaczony do szybkiego procesu formowania tłocznego firmy Teijin Automotive, używany do produkcji lekkich paneli nadwozia, paneli dachowych i zamknięć klasy A. Materiał Hexacore jest kompatybilny z szeroką gamą włókien i żywic, w tym z włóknem węglowym lub szklanym, włóknem aramidowym lub włóknem naturalnym. Twierdzi się, że zastosowanie materiału Hexacore pozwala zaoszczędzić 25% masy w porównaniu z podobnymi dwuczęściowymi częściami SMC.
Dodatkowo firma Teijin Automotive opracowała technologię Foam-A-Core jako rozwiązanie sztywnego rdzenia do paneli samochodowych klasy A, oferujące wysoką wytrzymałość i odporność na wilgoć. Technologia ta wykorzystuje ten sam 30-45 drugi proces formowania tłocznego do kształtowania, umożliwiając zarówno funkcjonalność formowania, jak i szybkie utwardzanie. Podobnie jak Hexacore, Foam-A-Core nadaje się do paneli wykonanych z różnych włókien, żywic termoutwardzalnych lub termoplastycznych i przy użyciu procesów SMC lub RTM. W procesie tym powstają również części o kształcie zbliżonym do netto, co zmniejsza ilość odpadów produkcyjnych w porównaniu z innymi metodami.
3. SGL Carbon opracowuje wysokowydajne włókno węglowe o dużych średnicach
Pod koniec 2023 marca firma SGL Carbon, niemiecki producent włókna węglowego do zastosowań przemysłowych, ogłosiła opracowanie nowego włókna węglowego o specyfikacji 50 tys. do dużych holowników. To włókno węglowe SIGRAFIL®CT50-4.9/235 charakteryzuje się wysoką wytrzymałością na rozciąganie wynoszącą 4,9 GPa (porównywalną z włóknami węglowymi o małych kablach, takimi jak gatunek T700 firmy Toray) i wydłużeniem wynoszącym 2,0%. Spełnia wysokie wymagania wytrzymałościowe konwencjonalnych konstrukcji zbiorników ciśnieniowych, oferując jednocześnie duże wydłużenie, dzięki czemu nadaje się na rynki niszowe, które wymagają zarówno dużej wytrzymałości, jak i dużego wydłużenia.
Włókno węglowe SIGRAFIL®CT{{0}}.9/235 opracowano w oparciu o istniejącą ofertę produktów z zakresu produkcji włókien 50k na dużą skalę, która została z powodzeniem zastosowana w takich branżach jak energetyka wiatrowa i motoryzacja. Nowy SIGRAFIL®CT50-4.9/235 charakteryzuje się wysoką wytrzymałością (4,9 GPa) i wydłużeniem (2,0%) i obecnie jest w stanie wyprodukować 50 tys. specyfikacji. Do tej pory tak doskonałe osiągi można było osiągnąć jedynie w przypadku małych holowników z włókna węglowego. Stanowi to dalsze uzupełnienie portfolio produktów SGL obejmujących włókna węglowe o specyfikacji 50 tys. do dużych holowników.
4. TeXtreme wprowadza jednokierunkowy materiał wzmacniający z włókna węglowego o wysokiej przepuszczalności, ze szczelinami
Na początku kwietnia 2023 roku firma TeXtreme®, światowy lider w dziedzinie cienkowarstwowych materiałów z włókna węglowego, ogłosiła wprowadzenie na rynek swojego najnowszego innowacyjnego produktu, TeXtreme® Gapped UD. Jest to suchy materiał wzmacniający z włókna węglowego, zaprojektowany specjalnie do procesów infuzji żywicy. Jako przełomowy produkt oferuje wyjątkową wydajność, łatwość obsługi i opłacalność w szerokim zakresie zastosowań.
TeXtreme® Gapped UD to płaski, jednokierunkowy materiał wzmacniający z dobrze kontrolowanymi odstępami 0,3 mm pomiędzy kablami włókien. Szczeliny te służą jako kanały odprowadzające żywicę i powietrze, umożliwiając szybkie i równomierne zwilżenie materiału bez pogorszenia jego właściwości mechanicznych. Dzięki frakcji objętościowej włókien przekraczającej 60% TeXtreme® Gapped UD zapewnia stałe właściwości mechaniczne porównywalne z jednokierunkowymi prepregami z włókna węglowego.
5. Francuska firma opracowuje nanomateriał 3D na bazie prepregu z włókna węglowego
Pod koniec kwietnia 2023 r. NAWA z siedzibą w Rousset we Francji opracowała rewolucyjny nanomateriał 3D na bazie węgla. Wykorzystując technologię NAWAStitch™, która obejmuje pionowo ustawione nanorurki węglowe (VACNT), ulepszają kompozyty z włókna węglowego, skutecznie ograniczając pękanie lub rozwarstwianie międzywarstwowe oraz minimalizując inicjację i propagację pęknięć. Powoduje to 100-krotny wzrost wytrzymałości na ścinanie i 10-krotną poprawę odporności materiału kompozytowego na uderzenia. Technologia ta jest obiecująca w zastosowaniach w różnych dziedzinach, od magazynowania energii i katalizatorów wodorowych ogniw paliwowych nowej generacji po przemysł lotniczy i kosmiczny oraz przemysł motoryzacyjny nowej generacji.
Innowacje technologiczne NAWA doprowadziły do powstania mocniejszego, lżejszego i bardziej zaawansowanego materiału. Technologia NAWAStitch™ rozwiązuje jeden z najczęstszych problemów występujących w materiałach kompozytowych – pękanie lub rozwarstwianie międzywarstwowe. Działając jako uniwersalny lub miejscowy materiał wzmacniający międzywarstwowy do prepregów z włókna węglowego, NAWAStitch™ działa jak „nano rzep”, zapobiegając mostkowaniu pęknięć na styku i zapewniając dwucyfrowy dodatni przyrost mechanicznego wzmocnienia, tworząc prawie niezniszczalny materiał. NAWAStitch™ znacząco poprawia wydajność kompozytów z włókna węglowego, zwiększając 100-krotnie wytrzymałość na ścinanie i 10-krotnie poprawiając odporność na uderzenia, przy jednoczesnym zmniejszeniu masy o 20-30%. Prowadzi to do poprawy wydajności różnych produktów, takich jak artykuły sportowe, zbiorniki do przechowywania wodoru i komponenty lotnicze.
6. Mitsubishi opracowuje nową markę cząstek włókna węglowego
W maju 2023 r. firma Mitsubishi Chemical Corporation ogłosiła na swojej oficjalnej stronie internetowej, że opracowała nową markę przyjaznych dla środowiska cząstek włókna węglowego o nazwie Pyrofil™ NEO. Produkt ten charakteryzuje się następującymi wyjątkowymi cechami:
● Mniejsza waga: Ze względu na wysoką wytrzymałość właściwą i wysoką sztywność właściwą, może być stosowany jako substytut materiałów termoplastycznych wzmocnionych metalem i włóknem szklanym, co prowadzi do znacznego zmniejszenia masy.
●Wysoka wydajność: Zapewnia doskonałe właściwości ślizgowe, właściwości antystatyczne i skuteczność ekranowania fal elektromagnetycznych. Można go dostosować tak, aby spełniał określone wymagania, takie jak odporność na ciepło i odporność chemiczną, w oparciu o różne standardy.
●Wysoka jakość: obejmuje ponowne przetwarzanie produktów ubocznych włókna węglowego (prepregów) w zakładach produkujących włókna węglowe.
● Względy środowiskowe: W porównaniu z tradycyjnymi produktami pozostawia mniejszy ślad węglowy, co czyni go bardziej przyjaznym dla środowiska.
Według wewnętrznych obliczeń przeprowadzonych w Mitsubishi Chemical Group, cząstki włókna węglowego Pyrofil™ NEO zmniejszyły ślad węglowy o 50% w porównaniu z konwencjonalnymi produktami cząsteczkowymi firmy.
7. Teijin i Kumagai Group opracowują ognioodporne materiały kompozytowe z włókna węglowego dla budownictwa
13 lipca 2023 r. firma Teijin Limited ogłosiła współpracę z firmą Kumagai Group Co., Ltd. w zakresie opracowywania zintegrowanych materiałów wzmocnionych włóknami o wysokiej zawartości włókien do budynków ognioodpornych. Teijin posiada wysokowydajny materiał wzmocniony włóknem o nazwie „LIVELY WOODⓇ”, który jest zintegrowanym materiałem wzmocnionym przy użyciu istniejących materiałów z włókna węglowego. Zwiększając sztywność i wytrzymałość poprzez wzmocnienie włóknem węglowym, zintegrowany materiał przyczynia się do rozszerzenia zastosowań konstrukcji drewnianych. Charakterystyczną cechą „LIVELY WOODⓇ” jest zastosowanie tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem węglowym (CFRP) pomiędzy zintegrowanymi materiałami, co pozwala uzyskać lekki, izolujący drewniany materiał kompozytowy o wysokiej sztywności i wytrzymałości. Stosowany jako belki ułatwia wznoszenie budynków drewnianych o dużej rozpiętości. Ponadto, chociaż Japonia posiada obfite zasoby drzew cedrowych, ich niska wytrzymałość ogranicza ich zastosowanie jako materiałów budowlanych. Jednakże wzmocnienie CFRP skutecznie poprawia tę sytuację. Natomiast „LIVELY WOODⓇ” nie posiada odporności ogniowej i nie można go stosować w budynkach drewnianych wymagających odporności ogniowej.
Grupa Kumagai wprowadza „Ekologiczną λ-WOODⅡ”, technologię ognioodpornych elementów drewnianych, która zapewnia ognioodporność poprzez dodanie ognioodpornej warstwy izolacyjnej (pokrywającej) wokół materiału rdzenia. Technologia ta umożliwia zastosowanie drewna w konstrukcjach ognioodpornych. Łącząc „LIVELY WOODⓇ” firmy Teijin z „Ekologicznym λ-WOODⅡ” firmy Kumagai Group, ich celem jest opracowanie nowych, wysokowydajnych, zintegrowanych materiałów wzmocnionych włóknem do budynków ognioodpornych, kompensujących się wzajemnie właściwościami użytkowymi.
8. Japońska firma opracowuje technologię obrazowania wizualizacji materiałów kompozytowych z włókna węglowego
W dniu 26 września 2023 r. firma Konica Minolta z siedzibą w Chiyoda-ku w Tokio w Japonii ogłosiła na swojej oficjalnej stronie internetowej, że jej niskointerferencyjne urządzenie do obrazowania rentgenowskiego Talbot „XtraLINQ Talbot®” otrzymało nagrodę „Produkt/Technologia Nagroda” przyznana przez SAMPE Japan, renomowane stowarzyszenie branżowe związane z zaawansowanymi technologiami materiałowymi.
Jako najnowocześniejsze urządzenie do obrazowania rentgenowskiego wykorzystujące technologię Talbot o niskim poziomie zakłóceń opracowane przez firmę Konica Minolta, urządzenie to może wyodrębnić stan włókien wewnętrznych z tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknem węglowym (CFRP) w krótkim czasie, na dużym obszarze i przy dużej precyzję, nie powodując żadnych uszkodzeń. Szczególnie wyróżnia się w uzyskiwaniu informacji o lokalnej zawartości włókien, dyspersji włókien i orientacji włókien wewnątrz CFRP, szczególnie w CFRP z włóknami nieciągłymi i przypadkowymi orientacjami. Cechy te są ściśle związane z właściwościami fizykochemicznymi materiałów kompozytowych. Dodatkowo urządzenie to umożliwia przewidywanie potencjalnej awarii CFRP, wnosząc znaczący wkład w badania nad CFRP.
9. Toray Industries of Japan osiąga przełom w technologii włókna węglowego T1200 o ultrawysokiej wytrzymałości
29 października 2023 października firma Toray Industries, Inc. ogłosiła opracowanie TORAYCA™ T1200, ultrawytrzymałego włókna węglowego o wytrzymałości na rozciąganie 8,0 GPa, module sprężystości przy rozciąganiu 315 GPa i wydłużenie przy pękaniu 2,5%. To włókno węglowe charakteryzuje się najwyższą wytrzymałością na rozciąganie na świecie i znajduje zastosowanie w różnych dziedzinach, od produktów sportowych i rekreacyjnych po samoloty.
Aby przekroczyć granicę wytrzymałości włókna węglowego, Toray Industries skupiło się na udoskonaleniu swojej zastrzeżonej technologii kontroli strukturalnej w nanoskali, aby zaprojektować i osiągnąć bardzo wytrzymałą strukturę wewnętrzną. Wykorzystując tę technologię, firmie Toray Industries udało się opracować TORAYCA™ T1200 o wytrzymałości na rozciąganie 8,0 GPa, przewyższającej TORAYCA™ T1100 o ponad 10% (T1100 ma wytrzymałość na rozciąganie 7,0 GPa). Produkt ten został opracowany w fabryce Toray w Ehime w Japonii.
10. Teijin z Japonii opracowuje biowłókno węglowe
21 grudnia 2023 roku japońska firma Teijin Corporation ogłosiła na swojej oficjalnej stronie internetowej, że rozpoczęła produkcję i sprzedaż włókna węglowego z wykorzystaniem surowców przyjaznych dla środowiska (akrylonitryl pochodzenia biologicznego, AN), aby aktywnie przyczynić się do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych . Teijin zastosuje metodę bilansu jakości opartą na uznawanych na całym świecie certyfikatach zrównoważonego produktu do produkcji i sprzedaży włókna węglowego Tenax™ przy użyciu surowców przyjaznych dla środowiska.
Włókno prekursorowe PAN jest wykonane z zrównoważonego akrylonitrylu (AN) pochodzącego z produktów pochodzenia biologicznego lub odpadów i pozostałości z recyklingu i jest produkowane przy użyciu metody równowagi jakości. Dzięki tej metodzie materiał można zweryfikować w sposób identyfikowalny w złożonym łańcuchu wartości, na przykład podczas mieszania surowców pochodzących z biomasy z surowcami pochodzącymi z ropy naftowej w celu wytworzenia produktu.
29 czerwca, przed tym ogłoszeniem, na oficjalnej stronie internetowej Teijin Limited podano, że włókno węglowe Tenax™ i włókno prekursorowe poliakrylonitryl (PAN) produkowane w jej fabryce w Mishima, Shizuoka w Japonii, uzyskały certyfikat ISCC PLUS (International Sustainability and Carbon Certification). , który jest międzynarodowym systemem zrównoważonego rozwoju i certyfikacji emisji dwutlenku węgla.