【碳企研究】全面了解全球顶级碳纤维制造商—日本东丽:碳纤维标号解读(2021最新版)

在本公众号前期文章《日本东丽碳纤维产品性能指标(2020最新版)及产品标号解读》中,针对日本东丽公司碳纤维产品标号进行了解读,而此次主要结合东丽公司最新发布的产品手册对产品标号解读进行了更新和修订,其中包括上浆剂类型变化、生产商等代号变化。

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东丽碳纤维产品参数解读

日本东丽碳纤维产品主要编号意义

1.1、加捻类型    T700S C – 12000 – 50C

加捻是指对纤维丝束绕其轴线进行扭转、搓动或缠绕的过程,经过加捻后可以赋予纤维丝束一定的强伸性和稳定的外观形态。日本东丽公司早期碳纤维产品中均有加捻过程,但是后来随着其应用领域广泛,逐渐出现了退捻纤维和无捻纤维。

尤其是随着预浸料加工需要无捻甚至扩幅纤维,因此目前东丽碳纤维大多为无捻纤维。其具体标号意义为:空白代表加捻纤维;B为退捻纤维(使用加捻纤维经退捻工艺制成),C为无捻纤维。

1.2、丝束规格    T700SC – 12000 – 50C

数字代表了纤维丝束的规格,12000说明碳纤维束丝中含有12000根单丝。目前碳纤维丝束可以从1000到48000根不等。

按照丝束规格,碳纤维丝束小于24000根,统称为小丝束碳纤维,小丝束碳纤维力学性能优异,可应用于航空航天领域。

丝束在24000根以上时通常被称为大丝束碳纤维,大丝束碳纤维性能多为标准模量级纤维,力学性能较低,因此主要应用于民用工业等领域。

1.3、上浆剂类型   T700SC – 12000 –5 0C

上浆剂是碳纤维制备过程中上浆工序的重要原料。由于碳纤维属于脆性材料,因此在后续应用加工过程中,如果不经上浆处理,碳纤维表面极易产生毛丝、甚至断丝,从而影响碳纤维制品的性能及外观。

碳纤维应用领域广泛,结合具体应用环境,碳纤维需要与环氧树脂、酚醛树脂、不饱和树脂等不同树脂进行匹配,而为了提高碳纤维与不同基体适配性,日本东丽开发了多种配套上浆剂,而且作为其公司核心秘密严禁对外销售。

在最新版的产品说明中,东丽碳纤维上浆剂增加一款7号环氧上浆剂,而且删除了9号(无上浆剂)产品,产品编号中上浆剂数字对应具体类型如下:

1          环氧

3          环氧

4          环氧、酚醛、双马来酰亚胺

5          环氧、酚醛、聚酯、乙烯基酯

6          环氧

7          环氧

F          乙烯基酯,环氧

1.4、表面处理 T700SC – 12000 –5 0 C

表面处理是碳纤维制备流程中又一重要工序,其主要目的是提高碳纤维与树脂基体的粘合性能,这一过程又被称为氧化处理,处理后活性氧原子可以化学形式添加到碳纤维的表面,从而提高其与基体的粘性。

在最新版产品目录中,编号只提到了:0,1为经过表面处理碳纤维,而原版中代表未经表面处理纤维的编号9进行了删除。

1.5、上浆率 T700SC – 12000 –50 C

为了控制碳纤维手感以及与基体粘性,需要对碳纤维进行上浆处理,上浆剂含量是评价上浆工艺主要指标。由于应用领域不同,字母对应碳纤维表面不同的上浆量,具体参数为:A,B,C代表纤维上浆率为1.0%,D代表上浆率为0.7%,E代表了上浆率0.5%。

1.6、上浆率 T700SC – 12000 –50 C

关于T700S中字母S,Toray Carbon Fiber Europe公布的英文原版中未进行注释说明,如T700S、T800H、T800S、T1000G等,可以看出在强度数字之后字母不尽相同,这也是目前国内疑惑最多的地方。

结合多年碳纤维研发经验发现,该字母主要代表原丝类型差异,如S、G代表碳纤维原丝为干喷湿纺原丝,H代表碳纤维原丝为湿法原丝,其中G与S主要区别在于G工艺上优化,实现了性能提升。

1.7、纤维类型 T700SC – 12000 – 50C

日本东丽碳纤维实现商品化以来,其产品发展主要经过了三个系列产品,T系列、M系列和MJ系列;其中T系列代表了碳纤维的拉伸强度,M系列代表了碳纤维的拉伸模量,后期出现的MJ系列同时实现了高强度和高模量,因此目前基本上已经完全替代M系列。

T后面三维或四位数字代表了纤维具体性能数据,单位为kgf/mm²或ksi,如T700中拉伸强度为711ksi,ksi为英制单位,其与公制单位MPa之间关系为1ksi=6.894 MPa,所以换算成公制单位后,东丽T700拉伸强度为4900MPa。

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东丽碳纤维产品生产批号参数解读

在旧版本产品说明中,主要有三种类型产品,其中空白代表日本东丽生产、F代表法国工厂生产,而A代表美国工厂生产。

日本东丽碳纤维产品生产批号意义(旧版)

近年来日本东丽公司在全球建立了生产基地,因此生产商标号有较大差别,其中A代表了东丽在美国阿拉巴马州工厂产品、S代表南卡州工厂产品、J代表了日本本土生产产品、F和S分别为法国和韩国工厂产品。

日本东丽碳纤维产品生产批号意义(新版)

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