上海玻璃鋼研究院有限公司　　楊 萍 編譯

Torayca®預浸料 ET40 具有復制形狀良好的成形性，且保持與傳統連續纖維 UD 預浸料 相同的力學性能。因 UD 預浸料結合了單向排列纖維和少量的樹脂，提高了碳纖維的亮度、 強度和耐銹蝕性特點。然而，當制造復雜形狀時，由于角落處的纖維搭橋，UD 預浸料局限 的成形性產生大量的缺陷，如褶皺、空隙和富樹脂區。提高成形性的一種可行方法是使用織物。織物確定是其力學性能和表面平整度不如 UD 預浸料。另一種技術是在注塑成型和片狀 模塑料（SMC）中使用碳纖維顆粒。后一種方法可以制造復雜形狀，如凸形和凹形。但是， 采用此技術制造的纖維體積含量比 UD 預浸料低，并且由于使用預切纖維，其力學性能不足。

 

　　高力學性能

 

　　開發可擴展可變形的 Torayca®預浸料 ET40 可提供結合高力學性能和優異的成形性的創新產品。它具有 UD 預浸料的優點，無需權衡力學性能和成形性。Torayca?預浸料 ET40 通過 在 UD 預浸料中引入切縫，以可控方式，制造一種單向 SMC 材料，纖維束在同一方向有規律 的排列。這種方法允許纖維束在成型過程中一致而有規律的流動。因此可以形成復雜形狀， 同時保持均質層壓結構。由于特有的切縫模式，ET40 能獲得 UD 預浸料的等效表面、模量和 超過 80%的強度（圖 1）。

 

 

　　復雜形狀和輕量化

 

　　Torayca®預浸料 ET40 顯著地提高產品的質量和性能。采用薄板制造復雜形狀的零件， 并能夠創造比傳統方法更輕的結構，第二個好處關系到模壓成型提高生產率。通過一步法 ET40 預粘平板成型復雜形狀零件，無需逐層預成形層壓板。另外，層壓板無需切割成準確 的模式或縫褶插入材料。這種創新材料的新的顯著優勢是 ET40 平板可形成多個筋，然而， 當采用 UD 預浸料制備層壓板時，只能采用擠壓樹脂制造筋。ET40 的附加值是能夠提供與織 物類似的良好的懸垂性。正交層壓板相當于織物，很容易在室溫或稍微高的溫度手糊預成形 雙輪廓形狀，在預制體成型后，結果是一個高力學性能和高度審美外觀。

 

　　拓寬復合材料的應用

 

　　ET40 預浸料由東麗復合材料研究實驗室內部研制，然后由技術部門開發材料批量生產 技術。目前 ET40 樣品由體育和休閑領域客戶以及汽車、飛機和電氣產品領域的公司來評估。產品于 2018 年 4 月在日本正式推出。

 

　　ET40 有潛力把復合材料應用擴大到需要高力學性能的產品上，UD 預浸料不能成型。ET40 可擴展可變形特點允許更大的設計自由度。潛在應用包括體育休閑但不局限于專注于美學設 計，因產品能提供高力學性能和結構件的生產。預計在不久的將來應用于飛機和汽車結構。預粘層壓板簡化的一步制造工藝可實現零件快速有效的大批量生產。ET40 也可使用快速固 化樹脂體系，有助于降低成型周期時間，因此制造商選擇采用它有許多優勢。

 

　　體育應用

 

　　因 ET40 有潛力制造復雜形狀結構零件，其應用將擴大復合材料的應用潛力。制造商將 具有更好的產品設計自由度，它會提供高力學性能和良好的成形性。通過采用 ET40，制造 商能提高生產率和制造更輕的產品，兩者相結合有助于節約能源。ET40 可在交通領域應用， 如汽車和飛機，也可構建輕型汽車，對降低 CO2排放的目標有積極作用。

 

　　近，因其輕質性能和增加的設計自由度，許多高爾夫球棒制造商開始選擇碳纖維復合 材料作為球頭。Honma 高爾夫新采用 Torayca®預浸料 ET40 設計和制造多筋冠部。然而傳 統碳纖維冠部厚 0.55-0.73mm，重 10-13g，ET40 的使用顯著降低厚度和重量，分別達到 0.4mm 和 7g，使其成為上薄和輕的碳纖維冠部（Honma 于 2018 年 8 月研究）（圖 2）。

 

 

　　在高水平打高爾夫球時，內部筋結構提供所需的強度和佳撓度。

 

　　摩托車錦標賽（MotoGP）是摩托車比賽的高類別，Suzuki 采用 Torayca®預浸料 ET40 代替傳統織物預浸料應用于車身整流罩的制造。（圖 3）這種材料因其良好的懸垂性，與織物預浸料類似，纖維面積質量和樹脂含量方面材料選 擇更大的自由度、樹脂選擇、模量和其優異的表面平整度而被選擇。通過采用具有低樹脂 ·36· 含量和簡化的涂裝工藝（由于其光滑表面）的 ET40，重量急劇下降大約 10%。另外，ET40 也可用于增強自行車鋁合金車架構建更薄更輕的車架，同時保持所需的剛度。