【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)
1
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
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。
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。
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
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。
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%。
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。
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。
2
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)