日本东丽T1100级碳纤维性能详解及应用实例
2014年3月,日本东丽公司利用传统的PAN溶液纺丝技术,精细控制碳化过程,在纳米尺度上改善碳纤维的微结构,通过对碳化后纤维中石墨微晶取向、微晶尺寸、缺陷等进行控制,成功开发出拉伸强度6.6GPa、拉伸模量324GPa的Torayca T1100G碳纤维及其预浸料。
2017年,日本东丽公司对公司商业化产品性能进行修正,其中T1100碳纤维拉伸强度由6.6GPa修正为7.0GPa,而且公布了纤维规格、线密度、伸长等指标。
如上图所示,东丽T1100级碳纤维相比较于T800S、T1000S级碳纤维,在拉伸强度与拉伸模量性能上同时获得提升,其中T1100G拉伸强度、拉伸模量较之T800S分别提升了19%、10%。
东丽T1100G级碳纤维与其他级别碳纤维性能指标对比如下表所示,由于T1100G拉伸模量显著提升,因此碳纤维伸长率较之T1000G有所下降。
东丽公司指出碳纤维同时获得高强度和高模量的关键在于碳化过程中的热处理技术及高温设备,并认为温度、牵伸、催化、磁场等因素均会影响纤维碳化后的性能。T1100G碳纤维体密度下降到1.79,原因可能在于高温碳化处理过程中采用了高牵伸工艺。
1、目标应用领域
由于东丽T1100级碳纤维拉伸强度达到了前所未有的高度,因此其产品定位于飞机主承力结构、火箭、体育用品等领域。
2、应用实例
虽然东丽T1100级碳纤维将其产品定位于飞机主承力结构、火箭等高技术领域,但是众所周知,一种新型号碳纤维产品进入飞机等领域会经过漫长的验证期,因此T1100G很难短时间内应用在飞机、火箭领域,反而在体育用品领域却可以快速实现应用。
2018年10月,全球高尔夫球杆顶级制造商Graphite Design公司推出了Tour AD 系列高尔夫球杆,球杆采用了东丽T1100G碳纤维预浸料和先进的纳米合金技术,尤其是T1100G碳纤维应用,在保证纤维重量不增加前提下,大幅度提高了结构刚度。
对于高尔夫运动员而言,T1100G碳纤维预浸料的应用可以为每次击球提供高精度和远距离,目前T1100G在AD系列产品MAD、Tour AD M9003、Tour AD GP、Tour AD TP、Tour AD IZ等木杆产品中获得应用。
Graphite Design FIVE-X TORAYCA T1100G 一号木杆身
Graphite Design Tour AD M9003 杆身(售价:2600元)
日本东丽碳纤维研制初期使用目标即为高尔夫球杆等高端体育产品领域,对于最新T1100G级高端碳纤维,仍然瞄准这一领域,充分证明力碳纤维在该领域具有相当可观的利润。
在体育用品领域小试牛刀之后,估计T1100G级碳纤维将加速进入飞机、火箭等高端领域,以应对全球碳纤维高性能化带来的竞争趋势。
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