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      【碳企研究】一文詳細了解東麗復合材料美國(CMA)公司的碳纖維產品種類和主體性能指標
      時間:2022年06月21日 來源:碳纖維及其復合材料技術  作者:佚名 瀏覽次數:

      1  CMA公司概況

      東麗復合材料美國公司CMA 于 1992 年開始生產先進復合材料,公司最初名為 Toray Composites (America), Inc. (TCA) 在皮爾斯縣注冊成立,毗鄰波音公司的復合材料制造中心 (CMC),通過靠近 CMC 使得公司碳纖維復合材料的供應更加高效。

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      CMA公司的塔科馬工廠現在被稱為東麗復合材料美國公司 (CMA Tacoma),是華盛頓州的一家主要出口商,為美國國內外的多元化客戶群提供服務,其先進碳纖維復合材料首先用于波音 777,現在用于 777 和 787 的主要結構,并將用于新的 777X 機翼。

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      1997 年,東麗碳纖維美國公司 (Toray Carbon Fibers America, Inc.,CFA) 工廠在阿拉巴馬州迪凱特成立。迪凱特工廠位于摩根縣,該地區在化學工業領域有著悠久的歷史,為碳纖維的生產提供了理想的條件。公司的阿拉巴馬工廠現稱為東麗復合材料美國公司 (CMA Decatur),經營從原絲到碳纖維的生產線,并在航空航天、國防、工業和汽車領域擁有多元化的客戶群。CMA Decatur 團隊為世界各地的客戶生產標準模量、中模量、中模量 (+) 和高模量碳纖維。


      2  CMA公司碳纖維產品類型與規格


      作為日本東麗分公司,CMA公司碳纖維產品同樣使用了TORAYCA®作為商標,TORAYCA®碳纖維因其卓越的性能、質量和加工一致性而獲得全球認可。聚丙烯腈(PAN)基碳纖維的完整產品組合包括標準模量、中間模量和高模量類型,廣泛用于各種航空航天、工業和體育休閑等領域。

      2.1 碳纖維主要類型

      T系列碳纖維通常具有較高的拉伸強度,并按拉伸模量分為標準模量和中間模量兩類;M系列碳纖維具有高模量,第二代MJ系列具有更高的拉伸強度。

      標準模量碳纖維:拉伸模量通常為33-34 Msi或稍高。
      中間模量碳纖維:拉伸模量約為42 Msi,但IM+T1100碳纖維將此范圍推高至47 Msi。IM纖維種類繁多,具有多種價格和性能特點,可滿足航空航天、工業和娛樂應用的需要。
      高模量碳纖維:代表了最高模量PAN基碳纖維。與瀝青基碳纖維相比,它們具有優異的拉伸強度和壓縮強度。

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      圖中黃色區域為標準模量碳纖維,綠色區域為中模級碳纖維,紫色為高模量碳纖維,其中紅色樣品為美國生產的幾款碳纖維(詳見下文介紹)

      2.2 碳纖維產品結構

      TORAYCA®碳纖維具有不同的絲束規格,同時在加捻上也有所區別。

      加捻:最初的碳纖維是作為加捻纖維生產的,東麗繼續生產加捻和非加捻纖維。所有在美國制造的纖維均為無捻纖維,與類似的加捻纖維相比,無捻纖維具有更好的強度性能。

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      絲束規格:小絲束碳纖維中每束碳纖維有1000(1K)至6000(6K)根細絲,可用于生產具有緊密編織圖案的機織物和預浸料,以獲得良好的懸垂性。美國生產的碳纖維標準絲束規格為12K、24K和36K。

      2.3 碳纖維上漿劑類型

      碳纖維上漿的目的是提高纖維的加工性能,確保纖維與樹脂基體的相容性。TORAYCA®碳纖維有多種類型上漿劑,主要如下表所示:

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      可根據上漿量進一步調整纖維的加工性能和粘合性能。通常,較低的上漿量可提高絲束的可伸展性,而較高的上漿量有助于在要求更高的應用中保護纖維。

       

      3   CMA公司碳纖維產品主體性能指標


      目前CMA公司銷售的碳纖維類型涵蓋了上述標準模量、中模量和高模量碳纖維,但是實際上在美國工廠生產的碳纖維主要有6款:T700S、T700G、T800S、T910S、T1100S和T1100G。

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      T910S是CMA一款獨一無二的產品,因為東麗在日本工廠并不生產該牌號產品,其拉伸強度為6070MPa、拉伸模量為278GPa,斷裂伸長率則高達2.2%。公司在售產品類型及主體性能指標如下表所示:

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      ..


      來源:碳纖維及其復合材料技術

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