SAKAI OVEX ist ein japanisches Unternehmen, das sich der Forschung und Entwicklung von offener Fasertechnologie (Ausbreitung) und der Produktherstellung widmet. Bereits um 2010 arbeitete das Unternehmen mit dem japanischen Unternehmen Toho Tennax (jetzt Teijin) zusammen, um ultraleichte Kohlefaserprodukte zu entwickeln, die nach der Behandlung offener Fasern halb so leicht sind wie die dünnsten Kohlefaserprodukte.
In diesem Dokument werden zunächst die hervorragenden Eigenschaften von Kohlefasermaterialien vorgestellt. Anschließend werden die Merkmale der Kohlefaser-Offenfasertechnologie behandelt. Außerdem werden die Leistungsvorteile von offenfaserigen Kohlefasern und ihren Verbundwerkstoffen beschrieben. Abschließend werden die aktuellen Kohlefaser-Offenfasergarne der Firma SAKAI OVEX in Form der wichtigsten Produkte kurz beschrieben.
01, die hervorragenden Eigenschaften von Kohlefaser
Kohlefasern sind nicht nur leicht, stark und korrosionsbeständig, sondern verfügen auch über eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit, Hitzebeständigkeit, Dimensionsstabilität und chemische Stabilität.
Mechanische/dynamische Eigenschaften:
Geringe Dichte (1,7 bis 2,0) und leichter als Metalle usw.
Hoher Elastizitätsmodul (200 bis 650 GPa) und hohe Steifigkeit.
Hohe Festigkeit (3000 MPa bis 7000 MPa).
Hervorragende Vibrationsdämpfung.
Anisotropes Material, das eine dem Zweck entsprechende Strukturgestaltung ermöglicht.
Thermische Eigenschaften:
Hervorragende Hitzebeständigkeit in inerter Atmosphäre.
Kleiner Wärmeausdehnungskoeffizient und gute Dimensionsstabilität.
Besitzt Wärmeleitfähigkeit.
Elektromagnetische Eigenschaften:
Mit Abschirmung gegen elektromagnetische Wellen.
Gute Durchlässigkeit für Röntgenstrahlen.
Chemische Eigenschaften: ausgezeichnete chemische Beständigkeit.
Elektrische Eigenschaften: verfügt über ein gewisses Maß an elektrischer Leitfähigkeit.
02, Kohlefaser-Open-Fiber-Technologie und Vorteile
Offene Fasertechnologie: Auch als Garnspreiztechnologie bekannt. Dabei handelt es sich um eine offene Fasergarntechnologie, bei der Kohlenstofffaserkabel in einem breiten Spektrum dünner und gleichmäßiger Weise ausgebreitet werden. Kohlenstofffasern sind Bündel aus Tausenden bis Zehntausenden von Filamenten mit rundem oder leicht flachem Querschnitt. Nach dem Entfalten werden Tausende bis Zehntausende von Filamenten mit abgeflachtem Querschnitt über die Breite ausgebreitet. Die folgende Abbildung zeigt einen Querschnitt der Innenseite eines Kohlenstofffaserkabels vor und nach dem Ausbreiten.
Gewebe aus offenen Kohlenstofffasergarnen bieten folgende Hauptvorteile:
Realisierung dünner Lagen, Reduzierung des Crimpwinkels und Verbesserung der mechanischen Eigenschaften
a) gleichmäßige Harzdispersion durch geringe Kräuselung
Die folgende Abbildung vergleicht die Strukturdiagramme von Laminaten, die mit Kohlefasergeweben verarbeitet wurden, vor und nach der Öffnung der Kohlefasern. Die linke Seite zeigt das Strukturdiagramm vor der Öffnung der Kohlefasern. In Laminaten mit herkömmlichen Kohlefasergeweben (3K) ist der harzreiche Anteil ungleichmäßig verteilt. Und in dem Laminat aus offenem Kohlefasergarngewebe auf der rechten Seite sind Harz und Kohlefasern gleichmäßig verteilt und die mechanischen Eigenschaften sind verbessert.
b) Verbessern Sie die Geradheit der Kohlenstofffasern, um die Leistungsfähigkeit der Fasern maximal auszuschöpfen.
Kohlefaserkabel ohne offene Faserbehandlung ist dicker, die Oberfläche ist konkaver und konvexer, aufgrund der Biegung des Faserkabels verringert sich die Festigkeit, die Harzimprägnierung ist schlecht und es löst sich leicht zwischen den Schichten ab (wie in der folgenden linken Abbildung gezeigt). Nach der offenen Faserbehandlung ist das Kohlefaserkabel innen dünn, leicht, hat ungleichmäßig verringerte Konkavität und Konvexität und der Webwinkel ist klein. Es hat ausgezeichnete Harzimprägnierungseigenschaften und löst sich nicht leicht zwischen den Schichten ab und weist daher hohe physikalische Eigenschaftswerte wie Ermüdungseigenschaften auf (wie in der rechten Abbildung unten gezeigt). Daher ist die Faserbeanspruchung nach der offenen Faserbehandlung geringer und kann die Spannungskonzentration abbauen.
c) Es kommt nicht zu einem Ablösen der Zwischenschichten aufgrund von Querrissen.
Laminierte Materialien aus herkömmlichen Kohlenstofffasern und deren Geweben neigen zu Querrissen und Delamination zwischen den Schichten (siehe linke Abbildung unten). Nach der Auffaserbehandlung neigen Laminate aus Kohlenstofffaser-Streugeweben weniger zu Querrissen und interlaminarer Ablösung (siehe rechte Abbildung unten), was zu einer verbesserten Dauerfestigkeit führt.
Verbesserte Zug-, Biege- und interlaminare Scherfestigkeit von CFK-Laminaten durch Verwendung von offenmaschigen Kohlenstofffasergeweben
03, Gemeinsame Carbonfaser-Open-Fiber-Produkte
3.1 Carbonfaser-Offenfasergarn
Nach der offenen Faserbehandlung können Kohlefaserkabel der PAN-Qualität der Spezifikation 12K-48K durchgehend offene Fasern mit einer Breite von 2-40 mm aufweisen. Je nach Kohlefasertyp ist auch der Bereich der offenen Faserbreite unterschiedlich.
Offenes Fasergarn aus Kohlefaser.
3.2 Carbonfaser-Offenfasergewebe
Nach dem Öffnen der Fasern können Kohlenstofffasern für Kettenwirkerei, Schusswirkerei und andere Gewebe verwendet werden. Dabei entsteht eine dünnere Struktur als bei früheren Kohlenstofffasertextilien, und die Formbarkeit (Harzimprägnierung) und die physikalischen Eigenschaften werden verbessert.
Carbonfasertextil vor und nach der Faseröffnung
3.3 Kohlenstofffaser-Offenfaser-Prepregs
Je nach Anwendungszweck können verschiedene Arten von Zwischenmaterialien wie Prepreg/Semi-Preg verarbeitet werden, und die Art des Imprägnierharzes kann geändert werden, beispielsweise in ein duroplastisches Harz oder ein thermoplastisches Harz.
Prepreg: Ein Grundmaterial für CFK-Formteile (kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff), das durch Imprägnieren von offenen Kohlenstofffasergarnen oder offenen Fasergeweben mit einem duroplastischen oder thermoplastischen Harz hergestellt wird. Da es mit Harz imprägniert ist, kann es für kurzfristiges Heißpressen verwendet werden.
Halbimprägniert: Ein CFRTP-Formgrundmaterial (kohlenstofffaserverstärkter Thermoplast), das durch Laminieren eines thermoplastischen Harzfilms auf offenes Fasergarn oder offenes Fasergewebe hergestellt wird. Aufgrund seiner Flexibilität ist es ein Material mit hoher Formbarkeit und kann durch Heißpressen zu CFRTP geformt werden.
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