1. Toray מפתחת טכנולוגיית ריתוך תרמי CFRP וטכנולוגיית דפוס אינטגרציה מהירה
ב-1 בפברואר 2023, הודיעה Toray, חברה יפנית, על פיתוח מוצלח של טכנולוגיית ריתוך תרמי במהירות גבוהה עבור פלסטיק מחוזק בסיבי פחמן (CFRP). טכנולוגיה זו שואפת להשיג ייצור מהיר וקל משקל של מבני מטוסי CFRP. טכנולוגיית הריתוך התרמי של Toray מאפשרת חיבור מהיר וחזק של רכיבי CFRP thermosetting במטוסים, בדומה לריתוך מסורתי. שיטת הדבקה פשוטה זו כוללת יצירת שכבה הניתנת לריתוך בחום על פני השטח של ה-CFRP התרמוסטי וחימום מיידי של משטחי החלקים כדי לחבר אותם. הוא מאפשר הרכבה מהירה של רכיבי CFRP תרמוסטיים או שילוב של רכיבי CFRP תרמוסטיים ותרמופלסטיים ללא צורך בהדבקה דבק או הידוק בריח.
על ידי יישום טכנולוגיה זו על CFRP עם שכבה הניתנת לריתוך בחום, ניתן להשיג ביצועים מכניים המקבילים ל-CFRP המשמשים כיום במבני מטוסים. Toray מצהיר כי חוזק המשותף של מבנה הריתוך התרמי דומה למבני CFRP מעובדים בדגמי מטוסים נוכחיים, מה שמבטיח את האמינות של טכנולוגיית ההתקשרות ביישומים מעשיים. בהשוואה למבנים מסגסוגת אלומיניום, מבני CFRP המשתמשים בטכנולוגיה זו יכולים להפחית את פליטת הפחמן הדו חמצני לאורך מחזור החיים שלהם. הפחתת משקלם של מחברי הברגים יכולה להקל על המבנה הכללי, ולהפחית עוד יותר את הפליטות הללו. Toray משתפת פעולה עם בואינג כדי להניע פרויקטים רבים של פיתוח טכנולוגיים בייצור מטוסים וטכנולוגיית חומרים.
ב-16 בפברואר 2023, Toray הכריזה על פיתוח מוצלח של טכנולוגיית דפוס אינטגרציה מהירה עבור רכיבים ניידים CFRP. חומר זה ממוקם בין קצף מחוזק בסיבי פחמן נקבובי קל משקל (CFRF) לבין עור prepreg thermosetting, המספק ביצועים מכניים מצוינים. טכנולוגיה חדשה זו מאפשרת יציקה של רכיבים ניידים מסוג CFRP, כגון גגות רכב, מהיר פי עשרה ממערכות יציקת אוטוקלאב מסורתיות בלחץ גבוה. משקלם של מוצרים כאלה הוא רק חצי מזה של מוצרי פלדה. Toray תמשיך להתמקד במחקר ובפיתוח של טכנולוגיה זו כדי להאיץ את היישום שלה ברכיבי רכב חשמליים, שבהם קל משקל ומהיר ייצור חיוני.
2. חברת הבת Teijin מפתחת מוצרי סנדוויץ' לייצור רכב
במרץ 2023, הודיעה Teijin Automotive Technologies, חברת בת של קבוצת Teijin ביפן, על פיתוח מוצלח של שני מוצרי ליבה שמטרתם לעמוד בדרישות של יישומי רכב נוכחיים ועתידיים. Hexacore הוא מוצר ליבת חלת דבש המיועד לתהליך יציקת הדחיסה המהיר של Teijin Automotive, המשמש לייצור לוחות גוף, לוחות גג וסגירות קל משקל מסוג A. החומר Hexacore תואם למגוון של סיבים ושרף, כולל סיבי פחמן או סיבי זכוכית, סיבי ארמיד או סיבים טבעיים. נטען ששימוש בחומר Hexacore יכול לחסוך 25% ממשקל בהשוואה לחלקי SMC דומים דומים.
בנוסף, Teijin Automotive פיתחה את טכנולוגיית Foam-A-Core כפתרון ליבה קשיח עבור לוחות רכב מסוג A, המציע חוזק גבוה ועמידות בפני לחות. טכנולוגיה זו משתמשת באותו תהליך של יציקת דחיסה 30-45 שניה לעיצוב, ומאפשרת גם פונקציונליות יצירה וגם ריפוי מהיר. בדומה ל-Hexacore, Foam-A-Core מתאים לפאנלים העשויים מסיבים שונים, שרפים תרמוסטיים או תרמופלסטיים, ובאמצעות תהליכי SMC או RTM. התהליך מייצר גם חלקים בצורת נטו, מה שמפחית פסולת ייצור בהשוואה לשיטות אחרות.
3. SGL Carbon מפתחת סיבי פחמן גדולים בעלי ביצועים גבוהים
בסוף ה-2023 במרץ, הודיעה SGL Carbon, יצרנית סיבי פחמן גרירה גדולה בדרגה תעשייתית, על פיתוח סיבי פחמן גרור גדול חדש במפרט 50k. סיבי פחמן SIGRAFIL®CT50-4.9/235 מתהדרים בחוזק מתיחה גבוה של 4.9 GPa (בהשוואה לסיבי פחמן עם גרירה קטנה כמו דרגת T700 של Toray) והתארכות של 2.0%. הוא עונה על דרישות החוזק הגבוה של עיצובים קונבנציונליים של מיכלי לחץ תוך שהוא מציע התארכות גבוהה, מה שהופך אותו למתאים לשוקי נישה הדורשים גם חוזק גבוה וגם התארכות גבוהה.
SIGRAFIL®CT{{0}}.9/235 סיבי פחמן פותחים על בסיס הייצור בקנה מידה גדול של סל מוצרי 50k סיבים, אשר שימש בהצלחה בתעשיות כמו אנרגיית רוח ורכב. ה-SIGRAFIL®CT50-4.9/235 החדש מציג חוזק גבוה (4.9 GPa) והתארכות (2.0%) וכרגע בעל קיבולת לייצור מפרט של 50k. עד עכשיו, ביצועים מצוינים שכאלה היו ניתנים להשגה רק עם סיבי פחמן עם גרירה קטנה. זה משלים עוד יותר את סל המוצרים של SGL של סיבי פחמן גרירה גדולה במפרט 50k.
4. TeXtreme מציגה חומר לחיזוק סיבי פחמן חד-כיווני חד-כיווני
בתחילת אפריל 2023, הודיעה TeXtreme®, המובילה העולמית בחומרי סיבי פחמן גרורים דק-שכבתיים, על השקת המוצר החדשני האחרון שלה, TeXtreme® Gapped UD. זהו חומר חיזוק סיבי פחמן יבש שתוכנן במיוחד עבור תהליכי עירוי שרף. כמוצר פורץ דרך, הוא מציע ביצועים יוצאי דופן, קלות שימוש וחסכוניות עבור מגוון רחב של יישומים.
TeXtreme® Gapped UD הוא חומר חיזוק חד-כיווני שטוח עם מרווחים מבוקרים היטב של 0.3 מ"מ בין גררי סיבים. רווחים אלו משמשים תעלות לפינוי שרף ופינוי אוויר, ומאפשרים הרטבה מהירה ואחידה של החומר מבלי לפגוע בתכונותיו המכניות. עם שבר נפח סיבים העולה על 60%, TeXtreme® Gapped UD מספק ביצועים מכניים עקביים המשתווים ל-prepregs חד-כיווני של סיבי פחמן.
5. החברה הצרפתית מפתחת ננו-חומר תלת מימדי על בסיס Prepreg של סיבי פחמן
בסוף אפריל 2023, NAWA, שבסיסה ברוסט, צרפת, פיתחה ננו-חומר מהפכני על בסיס פחמן תלת-ממדי. על ידי שימוש בטכנולוגיית ה-NAWAStitch™ שלהם, הכוללת ננו-צינורות פחמן מיושרים אנכית (VACNT), הם משפרים את חומרי סיבי הפחמן, מפחיתים ביעילות את הסדקים הבין-למינריים ומצמצמים את ההתחלה וההתפשטות של הסדקים. זה מביא לעלייה פי 100- בחוזק הגזירה ולשיפור פי 10- בעמידות הפגיעה של החומר המרוכב. הטכנולוגיה טומנת בחובה הבטחה ליישומים בתחומים שונים, החל מאגירת אנרגיה וזרזים של תאי דלק מימן מהדור הבא ועד לתעופה וחלל ותעשיות הרכב מהדור הבא.
החדשנות הטכנולוגית של NAWA הובילה לחומר חזק יותר, קל יותר ומתקדם יותר. טכנולוגיית ה-NAWAStitch™ מטפלת באחת הבעיות הנפוצות ביותר בחומרים מרוכבים - פיצוח בין-למינרי או דלמינציה. פועל כחומר חיזוק בין-למינרי אוניברסלי או מקומי עבור prepregs של סיבי פחמן, NAWStitch™ פועל כמו "ננו סקוטש", מונע מגשר של סדקים בממשק ומספק תוספת חיובית דו ספרתית בחיזוק מכני, ויוצר חומר כמעט בלתי שביר. ™NAWAStitch משפר משמעותית את הביצועים של חומרים מרוכבים של סיבי פחמן, מגדיל את חוזק הגזירה פי 100 ומשפר את עמידות הפגיעה פי 10, תוך הפחתת המשקל ב-20-30%. זה מוביל לשיפור הביצועים במוצרים שונים כגון מוצרי ספורט, מיכלי אחסון מימן ורכיבי תעופה וחלל.
6. מיצובישי מפתחת מותג חדש של חלקיקי סיבי פחמן
במאי 2023, Mitsubishi Chemical Corporation הודיעה באתר הרשמי שלה כי היא פיתחה מותג חדש של חלקיקי סיבי פחמן ידידותיים לסביבה בשם Pyrofil™ NEO. מוצר זה מתהדר בתכונות הבולטות הבאות:
● משקל קל יותר: בשל החוזק הספציפי הגבוה והקשיחות הספציפית הגבוהה שלו, ניתן להשתמש בו כתחליף לחומרים תרמופלסטיים מחוזקים במתכת ובסיבי זכוכית, מה שמוביל להשפעות משמעותיות של הפחתת משקל.
● ביצועים גבוהים: הוא מציע תכונות הזזה מצוינות, תכונות אנטי-סטטיות וביצועי מיגון גלים אלקטרומגנטיים. זה יכול להיות מותאם אישית כדי לעמוד בדרישות ספציפיות כגון עמידות בחום ועמידות כימית, בהתבסס על תקנים שונים.
●איכות גבוהה: זה כולל עיבוד מחדש של תוצרי לוואי של סיבי פחמן (prepregs) במתקני ייצור של סיבי פחמן.
●שיקולים סביבתיים: יש לו טביעת רגל פחמנית קטנה יותר בהשוואה למוצרים מסורתיים, מה שהופך אותו לידידותי יותר לסביבה.
על פי חישובים פנימיים בקבוצת מיצובישי כימיקלים, חלקיקי סיבי הפחמן Pyrofil™ NEO הפחיתו את טביעת הרגל הפחמנית ב-50% בהשוואה למוצרי החלקיקים הרגילים של החברה.
7. Teijin ו- Kumagai Group מפתחים חומרים מרוכבים סיבי פחמן עמידים בפני אש לבנייה
ב-13 ביולי 2023, Teijin Limited הודיעה על שיתוף הפעולה שלה עם Kumagai Group Co., Ltd בפיתוח חומרים משולבים עתירי סיבים מחוזקים עבור מבנים עמידים בפני אש. ל-Teijin יש את החומר המחוזק בסיבים בעל ביצועים גבוהים הנקרא "LIVELY WOODⓇ", שהוא חומר משולב מחוזק על ידי שימוש בחומרי סיבי פחמן קיימים. על ידי שיפור הקשיחות והחוזק באמצעות חיזוק סיבי פחמן, החומר המשולב תורם להרחבת היישומים של מבני עץ. המאפיין הייחודי של "LIVELY WOODⓇ" הוא שילוב של פלסטיק מחוזק בסיבי פחמן (CFRP) בין החומרים המשולבים, המאפשר חומר מרוכב עץ קל משקל מבודד בעל קשיחות וחוזק גבוהים. כאשר הוא משמש כקורות, הוא מקל על בניית מבני עץ בהיקף גדול. בנוסף, למרות שיפן יש משאבים רבים של עצי ארז, החוזק הנמוך שלהם הגביל את השימוש בהם כחומרי בניין. עם זאת, חיזוק CFRP משפר למעשה מצב זה. מצד שני, "LIVELY WOODⓇ" חסר עמידות לאש ולא ניתן להשתמש בו במבני עץ הדורשים עמידות בפני אש.
קבוצת Kumagai מציגה את "λ-WOODⅡ ידידותית לסביבה", טכנולוגיית רכיבי עץ חסינת אש המבטיחה עמידות בפני אש על ידי הוספת שכבת בידוד (כיסוי) עמידה בפני אש סביב חומר הליבה. טכנולוגיה זו מאפשרת שימוש בעץ במבנים עמידים בפני אש. על ידי שילוב של "LIVELY WOODⓇ" של Teijin עם "λ-WOODⅡ הידידותי לסביבה" של קבוצת Kumagai, הם שואפים לפתח חומרים משולבים חדשים בעלי ביצועים גבוהים, מחוזקים בסיבים, עבור מבנים עמידים בפני אש, המפצים זה על מאפייני הביצועים של זה.
8. החברה היפנית מפתחת טכנולוגיית הדמיה של חומר מרוכב של סיבי פחמן
ב-26 בספטמבר 2023, הודיעה Konica Minolta, שבסיסה בצ'יודה-קו, טוקיו, יפן, באתר הרשמי שלה כי מכשיר ההדמיה שלה X-ray Talbot בעל הפרעות נמוך, "XtraLINQ Talbot®", זכה ב"מוצר/טכנולוגיה" פרס" מאת SAMPE Japan, איגוד תעשייתי ידוע הקשור לטכנולוגיית חומרים מתקדמים.
כמכשיר הדמיית רנטגן חדשני המשתמש ב-Talbot עם הפרעות נמוכות שפותח על ידי Konica Minolta, מכשיר זה יכול לחלץ את מצב הסיבים הפנימי של פלסטיק מחוזק בסיבי פחמן (CFRP) תוך זמן קצר, על פני שטח גדול, ועם גבוה דיוק, מבלי לגרום נזק. הוא מצטיין במיוחד בהשגת מידע על תכולת הסיבים המקומית, פיזור הסיבים וכיוון הסיבים בתוך CFRP, במיוחד ב-CFRP עם סיבים בלתי רציפים וכיוונים אקראיים. מאפיינים אלה קשורים קשר הדוק לתכונות הפיזיקליות-כימיות של חומרים מרוכבים. בנוסף, התקן זה מאפשר חיזוי של התנהגות פוטנציאלית של כשל CFRP, ותורם תרומה משמעותית למחקר CFRP.
9. Toray Industries of Japan משיגה פריצת דרך בטכנולוגיית סיבי פחמן אולטרה-גבוה T1200
ב-29 באוקטובר 2023, הודיעה Toray Industries, Inc. על פיתוח TORAYCA™ T1200, סיבי פחמן בעל חוזק גבוה במיוחד עם חוזק מתיחה של 8.0 GPa, מודול מתיחה של 315 GPa ו- התארכות שבר של 2.5%. סיבי פחמן זה מתהדר בחוזק המתיחה הגבוה ביותר בעולם ומוצא יישומים בתחומים שונים, החל ממוצרי ספורט ופנאי ועד למטוסים.
כדי לעבור את מגבלת החוזק של סיבי פחמן, Toray Industries התמקדה בשיפור טכנולוגיית הבקרה המבנית הקניינית שלה כדי לתכנן ולהשיג מבנה פנימי קשיח ביותר. על ידי שימוש בטכנולוגיה זו, Toray Industries פיתחה בהצלחה את TORAYCA™ T1200 עם חוזק מתיחה של 8.0 GPa, ועולה על TORAYCA™ T1100 ביותר מ-10% (ל-T1100 יש חוזק מתיחה של 7.0 GPa). מוצר זה פותח במפעל של Toray ב-Ehime, יפן.
10. Teijin מיפן מפתחת סיבי פחמן על בסיס ביו
ב-21 בדצמבר 2023, חברת Teijin Corporation, חברה יפנית, הודיעה באתר הרשמי שלה כי היא החלה בייצור ובמכירה של סיבי פחמן תוך שימוש בחומרי גלם ידידותיים לסביבה (אקרילוניטריל על בסיס ביו, AN) כדי לתרום באופן פעיל בהפחתת פליטת גזי חממה . Teijin תשתמש בשיטת איזון איכות המבוססת על הסמכת מוצר בר קיימא מוכרת בינלאומית כדי לייצר ולמכור סיבי פחמן Tenax™ תוך שימוש בחומרי גלם ידידותיים לסביבה.
סיב מבשר PAN עשוי מאקרילוניטריל בר קיימא (AN) המופק ממוצרים מבוססי ביו או פסולת ושאריות ממחזור, והוא מיוצר בשיטת איזון האיכות. באמצעות שיטה זו, ניתן לאמת את החומר באופן עקבי לאורך שרשרת ערך מורכבת, למשל, כאשר חומרי גלם המופקים מביומסה מעורבבים עם חומרי גלם שמקורם בנפט כדי לייצר את המוצר.
ב-29 ביוני, לפני הכרזה זו, האתר הרשמי של Teijin Limited קבע כי סיבי פחמן Tenax™ וסיבי קדם פולי-אקרילוניטריל (PAN) המיוצרים במפעלה במישימה, שיזווקה, יפן, קיבלו את הסמכת ISCC PLUS (הסמכת קיימות בינלאומית ופחמן). , שהיא מערכת בינלאומית לפיתוח בר קיימא והסמכת פחמן.