SAKAI OVEX es una empresa japonesa dedicada a la investigación y el desarrollo de tecnología y producción de productos de fibra abierta (extensión) de fibra de carbono. Ya alrededor de 2010, la compañía cooperó con Toho Tennax de Japón (ahora Teijin) para desarrollar productos de fibra de carbono ultraligeros, que son la mitad de livianos que los productos de fibra de carbono más delgados después del tratamiento de fibra abierta de fibra de carbono.
Este artículo presenta primero las excelentes características de los materiales de fibra de carbono y luego se centra en las características de la tecnología de fibra abierta de fibra de carbono, así como se describen las ventajas de rendimiento de la fibra de carbono de fibra abierta y sus materiales compuestos, y finalmente se combinan con el SAKAI OVEX. Se describen brevemente los hilos de fibra abierta de fibra de carbono actuales de la empresa en forma de productos principales.
01, las excelentes características de la fibra de carbono.
La fibra de carbono no solo es liviana, fuerte, resistente a la corrosión y otras características, sino que también tiene una excelente conductividad eléctrica, resistencia al calor, estabilidad dimensional y estabilidad química.
Propiedades mecánicas/dinámicas:
Gravedad específica pequeña (1,7 a 2,0) y más ligera que los metales, etc.
Alto módulo de elasticidad (200 a 650 GPa) y alta rigidez.
Alta resistencia (3000MPa a 7000MPa).
Excelente atenuación de vibraciones.
Material anisotrópico, que permita un diseño estructural adecuado al propósito.
Propiedades termales:
Excelente resistencia al calor en atmósfera inerte.
Pequeño coeficiente de expansión térmica y buena estabilidad dimensional.
Posee conductividad térmica.
Propiedades electromagnéticas:
Con blindaje de ondas electromagnéticas.
Buena permeabilidad a los rayos X.
Propiedades químicas: excelente resistencia química.
Propiedades eléctricas: tiene cierto grado de conductividad eléctrica.
02, tecnología de fibra abierta de fibra de carbono y ventajas.
Tecnología de fibra abierta: también conocida como tecnología de extensión de hilo, es el cable de fibra de carbono en una amplia gama de fibras finas y uniformemente distribuidas para crear una tecnología de hilo de fibra abierta. La fibra de carbono es un haz de miles a decenas de miles de filamentos con una sección transversal redonda o ligeramente plana. Después del despliegue, miles o decenas de miles de filamentos se extienden a lo ancho con una sección transversal aplanada. La siguiente figura muestra una sección transversal del interior de un cable de fibra de carbono antes y después de extenderse.
Los tejidos que utilizan hilos de fibra abierta de fibra de carbono tienen las siguientes ventajas principales:
Realización de capas finas, reducción del ángulo de engarzado y mejora de las propiedades mecánicas.
a), dispersión uniforme de la resina debido al pequeño rizado
La siguiente figura compara los diagramas estructurales de laminados procesados con telas de fibra de carbono antes y después de la apertura de la fibra de carbono, donde el lado izquierdo muestra el diagrama estructural antes de la apertura de la fibra de carbono y la porción rica en resina se distribuye de manera desigual en laminados que usan telas de fibra de carbono convencionales. (3K). Y en el laminado hecho de tejido de hilo de fibra abierta de fibra de carbono a la derecha, la resina y la fibra de carbono se dispersan uniformemente y se mejoran las propiedades mecánicas.
b) Mejorar la rectitud de las fibras de carbono para llevar al límite el rendimiento de las fibras.
El cable de fibra de carbono sin tratamiento de fibra abierta es más grueso, la superficie es más cóncava y convexa, debido a la flexión del cable de fibra, la resistencia se reduce, la impregnación de resina es pobre y es fácil de despegar entre capas (como se muestra en la siguiente figura de la izquierda). Después del tratamiento de fibra abierta, el cable de fibra de carbono es internamente delgado, liviano, con una concavidad y convexidad disminuidas de manera desigual y el ángulo de tejido es pequeño. Tiene excelentes propiedades de impregnación de resina y no es fácil de despegar entre capas y, por lo tanto, muestra altos valores de propiedades físicas, como las propiedades de fatiga (como se muestra en la figura derecha a continuación). Por lo tanto, después del tratamiento con fibra abierta, la oración de fibra es más pequeña y puede aliviar la concentración del estrés.
c), no producirá desprendimiento entre capas debido a grietas transversales.
Los materiales laminados hechos de fibra de carbono tradicional y sus tejidos son propensos a sufrir grietas transversales y delaminación entre capas (como se muestra en la figura de la izquierda a continuación); Después del tratamiento con fibra abierta, los laminados preparados con telas extendidas de fibra de carbono son menos propensos a sufrir grietas transversales y pelado interlaminar (como se muestra en la figura derecha a continuación), lo que resulta en una mejor resistencia a la fatiga.
Resistencia mejorada a la tracción, flexión y corte interlaminar de laminados CFRP utilizando tejidos de tejido abierto de fibra de carbono.
03, productos comunes de fibra de carbono abierta
3.1 Hilo de fibra abierta de fibra de carbono
Después del tratamiento de fibra abierta, los remolques de fibra de carbono de grado PAN con especificación 12K-48K pueden ser fibras abiertas continuamente hasta un ancho de 2-40mm y, según el tipo de fibra de carbono, el rango de ancho de fibra abierta es también diferente.
Hilo de fibra abierta de fibra de carbono.
3.2 Tejido de fibra abierta de fibra de carbono
La fibra de carbono después de la apertura de la fibra se puede utilizar para tejido de urdimbre, tejido de trama y otros tejidos, formando una estructura más delgada que los textiles de fibra de carbono anteriores, mejorando la formabilidad (impregnación de resina) y las propiedades físicas.
Textil de fibra de carbono antes y después de la apertura de la fibra.
3.3 Preimpregnados de fibra abierta de fibra de carbono
Dependiendo de la aplicación, se pueden procesar varios tipos de materiales intermedios, como preimpregnados/semiimpregnados, y se puede cambiar el tipo de resina de impregnación, como resina termoestable o resina termoplástica.
Preimpregnado: Un material base para moldeo de CFRP (plástico reforzado con fibra de carbono) elaborado mediante la impregnación de hilos de fibra abierta o tejidos de fibra abierta con una resina termoestable o resina termoplástica. Dado que está impregnado con resina, se puede utilizar para moldeo por prensado en caliente a corto plazo.
Semiimpregnado: un material base de moldeo CFRTP (termoplástico reforzado con fibra de carbono) elaborado laminando una película de resina termoplástica sobre hilo de fibra abierta o tela de fibra abierta. Debido a su flexibilidad, es un material con alta moldeabilidad y puede moldearse en CFRTP mediante prensado en caliente.
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