日本阿波制紙公司在“創(chuàng)新日本2014”(9月11～12日，東京有明國際會展中心)上參考展出了利用抄紙(濕式抄紙)技術(shù)制造的碳纖維增強熱可塑性樹脂(CFRTP)的成型品(圖1)。該公司的主要業(yè)務(wù)就是應(yīng)用造紙技術(shù)的工業(yè)產(chǎn)品，生產(chǎn)并銷售汽車發(fā)動機過濾器、凈水膜、散熱片等。該公司此次展示了正在開發(fā)的CFRTP材料“CARMIX CFRTP”，并介紹了其制造方法和特性。
CARMIX CFRTP在制造時，首先要將纖維長度為3～6mm的不連續(xù)碳纖維和熱可塑性樹脂纖維分散在溶液中。然后添加多種纖維和起粘合劑作用的化學(xué)藥劑，為材料賦予一定的功能。通過上述操作，可以得到多種纖維均勻分散并混合、類似于濕的面巾紙的材料。之后，通過巧妙去除材料中的水分，就制作出了片狀預(yù)浸材。概括來說，就是在溶液中分散纖維狀物質(zhì)，然后在抄制的同時進行干燥，制成片狀，這與制作紙張的“抄紙(濕式抄紙)”工藝原理相同。
利用抄紙工序制作的CFRTP成型品(PP纖維使用品)示例
實施了肋、轂等立體成型的成型品(PP纖維使用品)示例
使用抄紙技術(shù)的優(yōu)點是能夠從廢棄的碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料(CFRP)中提取碳纖維，輕松實現(xiàn)再利用。CFRP的成品率通常都比較低，在制造工序中會產(chǎn)生大量廢料。雖然其中含有的碳纖維可以提取出來再利用，但因為成本和性能等方面的原因，過去大部分CFRP廢料都采用掩埋處理。基于抄紙技術(shù)的制造工序能有效對提取的碳纖維進行再利用，不僅可以降低制造成本，還能使過去掩埋處理的廢料得到充分利用。
制成的預(yù)浸材可以通過熱壓的方法成型，制成所需要的形狀。簡單形狀可實現(xiàn)1次處理只需幾分鐘的短周期成型，肋、轂等復(fù)雜立體成型的效果良好(圖2)。CFRTP的強度約為聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等通用樹脂的5倍。尤其是使用尼龍纖維的CFRTP，在體積比相同的情況下可實現(xiàn)與鋁(Al)合金“A5052”相同的拉伸強度(250萬億帕)，而重量僅為其1/3～1/2(密度1.2g/cm3)。
阿波制紙還表示，利用抄紙技術(shù)還可以制作碳纖維強化熱固性樹脂，但工序與前面有所不同。利用濕式抄紙制作碳纖維片(預(yù)浸材)時，溶液中只分散不連續(xù)碳纖維，然后再向片材中添加環(huán)氧樹脂、苯酚等未硬化的熱固性樹脂，通過熱壓的方式成型。預(yù)浸材使用的不連續(xù)纖維是在抄紙工序中制作的，因此各向同性優(yōu)異，具有在沖壓加工時無需考慮纖維方向的優(yōu)點。阿波制紙認(rèn)為，未來有可能使用碳纖維強化熱固性樹脂開發(fā)出強度與鐵相當(dāng)?shù)奶娲?彎曲強度為400萬億帕，重量比為1/7)。
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