SAKAI OVEX é uma empresa japonesa dedicada à pesquisa e desenvolvimento de tecnologia de fibra aberta (espalhamento) de fibra de carbono e produção de produtos. Já por volta de 2010, a empresa cooperou com a japonesa Toho Tennax (agora Teijin) para desenvolver produtos de fibra de carbono ultraleves, que são metade tão leves quanto os produtos de fibra de carbono mais finos após o tratamento de fibra aberta de fibra de carbono.
Este artigo primeiro apresenta as excelentes características dos materiais de fibra de carbono e, em seguida, concentra-se nas características da tecnologia de fibra aberta de fibra de carbono, bem como a fibra de carbono de fibra aberta e suas vantagens de desempenho de material compósito são descritas e, finalmente, combinadas com o SAKAI OVEX Os atuais fios de fibra de carbono de fibra aberta da empresa na forma dos principais produtos são brevemente descritos.
01, as excelentes características da fibra de carbono
A fibra de carbono não é apenas leve, forte, resistente à corrosão e outras características, mas também possui excelente condutividade elétrica, resistência ao calor, estabilidade dimensional e estabilidade química.
Propriedades mecânicas/dinâmicas:
Gravidade específica pequena (1,7 a 2.0) e mais leve que metais, etc.
Alto módulo de elasticidade (200 a 650 GPa) e alta rigidez.
Alta resistência (3000MPa a 7000MPa).
Excelente atenuação de vibrações.
Material anisotrópico, permitindo dimensionamento estrutural adequado à finalidade.
Propriedades térmicas:
Excelente resistência ao calor em atmosfera inerte.
Pequeno coeficiente de expansão térmica e boa estabilidade dimensional.
Possui condutividade térmica.
Propriedades eletromagnéticas:
Com blindagem contra ondas eletromagnéticas.
Boa permeabilidade aos raios X.
Propriedades químicas: excelente resistência química.
Propriedades elétricas: possui um certo grau de condutividade elétrica.
02, tecnologia e vantagens de fibra aberta de fibra de carbono
Tecnologia de fibra aberta: também conhecida como tecnologia de espalhamento de fio, é o reboque de fibra de carbono em uma ampla gama de fios finos e uniformemente espalhados para criar tecnologia de fio de fibra aberta. A fibra de carbono é um feixe de milhares a dezenas de milhares de filamentos com seção transversal redonda ou ligeiramente plana. Após o desdobramento, milhares a dezenas de milhares de filamentos são espalhados por toda a largura com uma seção transversal achatada. A figura abaixo mostra um corte transversal do interior de uma estopa de fibra de carbono antes e depois do espalhamento.
Os tecidos que utilizam fios de fibra aberta de fibra de carbono apresentam as seguintes vantagens principais:
Realização de camadas finas, redução do ângulo de crimpagem e melhoria das propriedades mecânicas
a), dispersão uniforme da resina devido à pequena ondulação
A figura a seguir compara os diagramas estruturais de laminados processados com tecidos de fibra de carbono antes e depois da abertura da fibra de carbono, onde o lado esquerdo mostra o diagrama estrutural antes da abertura da fibra de carbono, e a porção rica em resina é distribuída de forma desigual em laminados usando tecidos convencionais de fibra de carbono (3K). E no laminado feito de tecido de fibra aberta de fibra de carbono à direita, a resina e a fibra de carbono são dispersas uniformemente e as propriedades mecânicas são melhoradas.
b) Melhorar a retilinidade das fibras de carbono para levar o desempenho das fibras ao limite.
O reboque de fibra de carbono sem tratamento de fibra aberta é mais espesso, a superfície é mais côncava e convexa, devido à flexão do reboque de fibra, a resistência é reduzida, a impregnação da resina é fraca e é fácil de descascar entre as camadas (como mostrado na figura seguinte à esquerda). Após o tratamento de fibra aberta, o reboque de fibra de carbono é internamente fino, leve, com concavidade e convexidade diminuídas de forma desigual e o ângulo de tecelagem é pequeno. Possui excelentes propriedades de impregnação de resina e não é fácil de descascar entre camadas e, portanto, apresenta altos valores de propriedades físicas, como propriedades de fadiga (conforme mostrado na figura abaixo). Portanto, após o tratamento com fibra aberta, a oração da fibra é menor e pode aliviar a concentração do estresse.
c), não produzirá descamação entre camadas devido a fissuras transversais.
Materiais laminados feitos de fibra de carbono tradicional e seus tecidos são propensos a rachaduras transversais e delaminação entre camadas (conforme mostrado na figura abaixo à esquerda); após o tratamento de fibra aberta, os laminados preparados com tecidos de fibra de carbono são menos propensos a fissuras transversais e descascamento interlaminar (como mostrado na figura abaixo), o que resulta em maior resistência à fadiga.
Melhor resistência à tração, flexão e cisalhamento interlaminar de laminados de CFRP usando tecidos de trama aberta de fibra de carbono
03,Produtos comuns de fibra aberta de fibra de carbono
3.1 Fio de fibra aberta de fibra de carbono
Após o tratamento de fibra aberta, os cabos de fibra de carbono de grau PAN com especificação 12K-48K podem ser continuamente abertos até uma largura de 2-40mm e, de acordo com o tipo de fibra de carbono, a faixa de largura de fibra aberta é também diferente.
Fio de fibra aberta de fibra de carbono.
3.2 Tecido de fibra aberta de fibra de carbono
A fibra de carbono após a abertura da fibra pode ser usada para tricô de urdidura, tricô de trama e outros tecidos, formando uma estrutura mais fina do que os têxteis de fibra de carbono anteriores, melhorando a conformabilidade (impregnação de resina) e as propriedades físicas.
Têxtil de fibra de carbono antes e depois da abertura da fibra
3.3 Pré-impregnados de fibra aberta de fibra de carbono
Dependendo da aplicação, vários tipos de materiais intermediários, como pré-impregnado/semi-impregnado, podem ser processados, e o tipo de resina de impregnação pode ser alterado, como resina termoendurecível ou resina termoplástica.
Pré-impregnado: Um material base para moldagem de CFRP (Plástico Reforçado com Fibra de Carbono) feito pela impregnação de fios de fibra aberta de fibra de carbono ou tecidos de fibra aberta com uma resina termofixa ou resina termoplástica. Por ser impregnado com resina, pode ser utilizado para moldagem por prensagem a quente de curto prazo.
Semi-impregnado: Um material de base de moldagem CFRTP (Termoplástico Reforçado com Fibra de Carbono) feito pela laminação de um filme de resina termoplástica em fio de fibra aberta ou tecido de fibra aberta. Devido à sua flexibilidade, é um material com alta moldabilidade e pode ser moldado em CFRTP por prensagem a quente.
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