东丽株式会社成立于 1926 年,其前身是东洋人造丝公司,1970 年 1 月,东丽从公司名称中去掉“人造丝”一词,更名为“东丽株式会社”,是世界著名的以有机合成、高分子化学、生物化学为核心技术的高科技跨国企业,目前东丽在23个国家和地区拥有 226 家公司。
日本东丽公司复合材料实验室成立于1990年,它是由纤维和纺织品研究实验室的爱媛研究实验室和聚合物研究实验室的复合材料研究实验室合并而成。
实验室的主要研究目标包括Torayca™碳纤维、基体树脂、织物、预浸料等复合材料中间材料,以及复合材料的加工、设计和分析。复合材料实验室开展从碳纤维和基体树脂到复合材料的先进和垂直整合的研发活动。
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东丽复合材料实验室研发内容
1.1 高性能碳纤维
通过建立能够精确控制石墨微晶结构和纳米级表面结构的新技术,东丽复合材料实验室已经将具有高强度和中等模量的T800S型Torayca™商业化。近几十年来,T800S碳纤维已广泛应用于大型飞机,如波音777和787,以及空客A380。
使用 Torayca™ 碳纤维的空客 A380
下一代大型飞机波音 777X采用了东丽 Torayca™ 碳纤维预浸料
此外,这些尖端结构控制技术的进一步发展促使实验室将最新的T1100G型Torayca™商品化碳纤维的拉伸强度和弹性模量均提高了10%。实验室致力于继续开展的碳纤维研发活动,创造更高性能的碳纤维。
开发具有高拉伸强度和高模量的 Torayca™ T1100G
1.2 基体树脂和预浸料
东丽复合材料实验室在层压预浸板的夹层区域使用热塑性颗粒的层间增韧技术,能够提高抗冲击性。这种方法使T800H/3900-2预浸料商业化,并于1990年被认定为第一种用于波音民用运输机主要结构的碳纤维材料,并成功应用于波音777飞机。
东丽公司分别于2005年和2015年签署了向波音787和波音777X飞机供应预浸料的合同。2011年,波音787投入使用。除了航空航天应用,实验室还通过应用 NANOALLOY™(纳米合金)技术将用于体育用品应用的 Torayca™ 碳纤维预浸料产品商业化,这种材料不仅具有复合材料的高强度和高抗冲击性,而且还可以设计用于非常轻的高尔夫球杆杆和自行车。
树脂体系的纳米合金技术
1.3 复合材料
东丽复合材料实验室开发了创新的树脂传递模塑成型(RTM)技术,能够在不到10分钟的时间内完成汽车底盘的成型。此外,实验室还开发了创新的冲压成型技术,通过使用由均匀分散的短碳纤维组成的可冲压板材,在不到1分钟的时间内成型高强度零件。
实验室还开发了Torayca®ET40最新款创新型预浸料,它可同时提供高机械性能和优异的可成型性。ET40预浸料是通过在单向UD预浸料中受控地引入缝隙(Slit)制成的,优异的可成型性可通过压缩成型实现复杂结构的加工,其机械性能与常规UD预浸料相当。这些特性可以大大减少周期时间,并提高大批量应用(例如汽车部件)的主动性。
ET40获得日本复合材料学会技术奖
此外,实验室还将预浸料制成的轻质高模量碳纤维层压板与高通量注射成型方法相结合,开发出了混合可模压成型材料,这些材料已成功应用于笔记本电脑外壳产品中。
用碳纤维长丝增强塑料制备的轻质和高刚度 PC 机箱
02
东丽复合材料实验室里程碑事件
1971年:开始生产 Torayca™ 碳纤维;
1977年:纤维和纺织品研究实验室爱媛研究实验室成立;
1987年:成立高分子研究室复合材料研究室;
1990年:成立复合材料研究实验室;
1992年:开始生产 Torayca™ 碳纤维预浸料 T800H/3900-2,用作民用飞机的主要结构材料;
1996年:开始生产具有优异电磁波屏蔽性能的碳纤维增强PC机箱;
2003年:开发出超轻量高刚性PC机箱;
2008年:开发汽车用高循环成型部件;
2011年:使用东丽 CFRP 的波音 787 投入使用;
2014年:开始生产高强度高模量 Torayca™ 碳纤维 T1100G;
2017年:开发用于飞机和太空应用的下一代 Torayca™ 碳纤维预浸料 T1100G/3940。
来源: 碳纤维及其复合材料技术
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