阿波制纸展示基于抄纸技术的CFRTP立体成型品
By www.carbonfiber.com.cn
日本阿波制纸公司在“创新日本2014”上参考展出了利用抄纸(湿式抄纸)技术制造的碳纤维增强热可塑性树脂(CFRTP)的成型品(图1)。该公司的主要业务就是应用造纸技术的工业产品，生产并销售汽车发动机过滤器、净水膜、散热片等。该公司此次展示了正在开发的CFRTP材料“CARMIX CFRTP”，并介绍了其制造方法和特性。
CARMIX CFRTP在制造时，首先要将纤维长度为3～6mm的不连续碳纤维和热可塑性树脂纤维分散在溶液中。然后添加多种纤维和起粘合剂作用的化学药剂，为材料赋予一定的功能。通过上述操作，可以得到多种纤维均匀分散并混合、类似于湿的面巾纸的材料。之后，通过巧妙去除材料中的水分，就制作出了片状预浸材。概括来说，就是在溶液中分散纤维状物质，然后在抄制的同时进行干燥，制成片状，这与制作纸张的“抄纸(湿式抄纸)”工艺原理相同。
利用抄纸工序制作的CFRTP成型品(PP纤维使用品)示例
实施了肋、毂等立体成型的成型品(PP纤维使用品)示例
使用抄纸技术的优点是能够从废弃的碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)中提取碳纤维，轻松实现再利用。CFRP的成品率通常都比较低，在制造工序中会产生大量废料。虽然其中含有的碳纤维可以提取出来再利用，但因为成本和性能等方面的原因，过去大部分CFRP废料都采用掩埋处理。基于抄纸技术的制造工序能有效对提取的碳纤维进行再利用，不仅可以降低制造成本，还能使过去掩埋处理的废料得到充分利用。
制成的预浸材可以通过热压的方法成型，制成所需要的形状。简单形状可实现1次处理只需几分钟的短周期成型，肋、毂等复杂立体成型的效果良好(图2)。CFRTP的强度约为聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等通用树脂的5倍。尤其是使用尼龙纤维的CFRTP，在体积比相同的情况下可实现与铝(Al)合金“A5052”相同的拉伸强度(250万亿帕)，而重量仅为其1/3～1/2(密度1.2g/cm3)。
阿波制纸还表示，利用抄纸技术还可以制作碳纤维强化热固性树脂，但工序与前面有所不同。利用湿式抄纸制作碳纤维片(预浸材)时，溶液中只分散不连续碳纤维，然后再向片材中添加环氧树脂、苯酚等未硬化的热固性树脂，通过热压的方式成型。预浸材使用的不连续纤维是在抄纸工序中制作的，因此各向同性优异，具有在冲压加工时无需考虑纤维方向的优点。阿波制纸认为，未来有可能使用碳纤维强化热固性树脂开发出强度与铁相当的替代品(弯曲强度为400万亿帕，重量比为1/7)。
日本阿波制纸公司在“创新日本2014”上参考展出了利用抄纸(湿式抄纸)技术制造的碳纤维增强热可塑性树脂(CFRTP)的成型品(图1)。该公司的主要业务就是应用造纸技术的工业产品，生产并销售汽车发动机过滤器、净水膜、散热片等。该公司此次展示了正在开发的CFRTP材料“CARMIX CFRTP”，并介绍了其制造方法和特性。
CARMIX CFRTP在制造时，首先要将纤维长度为3～6mm的不连续碳纤维和热可塑性树脂纤维分散在溶液中。然后添加多种纤维和起粘合剂作用的化学药剂，为材料赋予一定的功能。通过上述操作，可以得到多种纤维均匀分散并混合、类似于湿的面巾纸的材料。之后，通过巧妙去除材料中的水分，就制作出了片状预浸材。概括来说，就是在溶液中分散纤维状物质，然后在抄制的同时进行干燥，制成片状，这与制作纸张的“抄纸(湿式抄纸)”工艺原理相同。
利用抄纸工序制作的CFRTP成型品(PP纤维使用品)示例
实施了肋、毂等立体成型的成型品(PP纤维使用品)示例
使用抄纸技术的优点是能够从废弃的碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)中提取碳纤维，轻松实现再利用。CFRP的成品率通常都比较低，在制造工序中会产生大量废料。虽然其中含有的碳纤维可以提取出来再利用，但因为成本和性能等方面的原因，过去大部分CFRP废料都采用掩埋处理。基于抄纸技术的制造工序能有效对提取的碳纤维进行再利用，不仅可以降低制造成本，还能使过去掩埋处理的废料得到充分利用。
制成的预浸材可以通过热压的方法成型，制成所需要的形状。简单形状可实现1次处理只需几分钟的短周期成型，肋、毂等复杂立体成型的效果良好(图2)。CFRTP的强度约为聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等通用树脂的5倍。尤其是使用尼龙纤维的CFRTP，在体积比相同的情况下可实现与铝(Al)合金“A5052”相同的拉伸强度(250万亿帕)，而重量仅为其1/3～1/2(密度1.2g/cm3)。
阿波制纸还表示，利用抄纸技术还可以制作碳纤维强化热固性树脂，但工序与前面有所不同。利用湿式抄纸制作碳纤维片(预浸材)时，溶液中只分散不连续碳纤维，然后再向片材中添加环氧树脂、苯酚等未硬化的热固性树脂，通过热压的方式成型。预浸材使用的不连续纤维是在抄纸工序中制作的，因此各向同性优异，具有在冲压加工时无需考虑纤维方向的优点。阿波制纸认为，未来有可能使用碳纤维强化热固性树脂开发出强度与铁相当的替代品(弯曲强度为400万亿帕，重量比为1/7)。
