东丽开发出碳纤维强化树脂Cut Fiber Composite

    日本东丽新开发出了力学特性和成形性优良的碳纤维强化树脂。该树脂是由长度为数mm左右的短纤维和热可塑性树脂组合而成，除实现了现有碳纤维强化树脂所没有的力学特性之外，还具有各向同性。今后，作为飞机和汽车等的轻量化材料，该公司将推进其成形技术、接合技术及再循环技术等的研究开发。
    该公司把新材料称为“Cut Fiber Composite”。将随机配置的长数mm左右的短纤维用热可塑性树脂固化后，制成中间基材――塑性片材。在按照所需形状切割、层叠后加压成型。由于中间基材本身具有各向同性，因此，无需设计层叠方向，也无需考虑积层方向计划。塑性片材可组合成厚0.1～数mm的形态。通过调整局部的片层厚度和层叠数量等，可以自由制造形状和强度分布各异的成形产品。基体树脂可按照用途从聚丙烯（PP）、聚酰胺（PA）、聚亚苯基硫醚（PPS）等材料中选择。据称，与过去使用热硬化性树脂基体的碳纤维强化树脂预浸材相比，这种塑性片材中碳纤维的使用量可减少到一半以下，可以实现与飞机用材料同等的比弯曲强度和比弯曲刚性。
    过去，在制作塑性片材和在射出成形等中随机配置短纤维时，曾经出现过实际成形产品的强度大幅低于理论值及产生各向异性的情况。新材料通过“次”（该公司）采用不连续纤维复合材料的强度仿真，改进了成形工艺，成功使强度达到了理论值的90％并且具有各向同性。
    塑性片材加压成形的周期不到1分钟。对使用热硬化性树脂基体的碳纤维强化树脂预浸材及金属加压成形较为困难的凸缘、凹凸、旋压等复杂形状也可以高速成形。并且，因其基体使用热可塑性树脂，可以使用热焊接等量产性优良的加工方法，再利用也比较容易。
    新材料是日本新能源产业技术综合技术开发机构（NEDO）的委托业务“可持续发展高级复合材料技术的开发”（项目带头人为日本东京大学，研究期间为2008～2012年）的开发成果。成形技术是与日本高木精工，强度仿真是与日本东北大学合作开发的。