スポーツ用品用炭素繊維複合材料の技術と応用

炭素繊維複合材料は、90%以上の炭素を含む無機の高性能繊維です。機械的性質に優れた新素材です。スポーツ用品を加工する場合、合理的な設計により一体成形が可能であり、フレームと組立フレームの組み合わせを大幅に節約し、製造コストを削減します。

現在、スポーツ用品用炭素繊維複合材料の成形方法は、主に巻線成形、圧縮成形、RTM成形、引抜成形など多くの方法があります。

巻線技術

専用ワインダーでは、プリプレグを回転するマンドレルに均等に定期的に巻き付け、マンドレルを硬化させて取り外し、製品を製造します。巻き方は、円柱、球、特定の正の曲率の回転体や円筒形の製品などの単純な回転体の製造に適しており、非回転体の部品の製造にも使用できます。

その顕著な特徴は、繊維の強度を十分に発揮し、軽量で高強度の製品が得られるように、製品の力に応じて一定の規則に従って繊維を配置できることです。高効率と低労働強度;欠点は、製品が硬化した後にマンドレルを取り外す必要があることです。これは、凹状の湾曲した製品の製造には適していません。ゴルフクラブや釣り竿はこの方法で作ることができます。

圧縮成形技術

圧縮成形プロセスは、閉じた金型キャビティ内で熱と圧力によって複合材料を硬化させる方法です。成形型は雌型と雄型の2つの部分で構成されており、補強材は一般的にチョップドファイバーマット、コンティニュアスファイバーマット、ファブリックです。この方法は、高い生産効率、正確な製品サイズ、滑らかな表面を備えており、高精度と再現性を必要とする多数の製品の製造に特に適しています。

複雑な構造の製品は、製品の性能を損なう補助加工(旋削、フライス盤、平削り、研削、穴あけなど)を必要とせずに一度に成形でき、製品の外観とサイズは再現可能です。欠点は、金型の設計と製造が複雑で、初期投資が高く、設備によって簡単に制限されることです。

RTM成形技術

RTM(樹脂転送成型・略してRTM)は、一般的に使用される複合成形技術です。この技術は、繊維またはプリフォームを閉じた金型キャビティに配置し、圧力下で樹脂液体を金型キャビティに注入し、繊維またはプリフォームに浸透させ、成形品を硬化および離型することを含む。

RTMテクノロジーの利点は、高品質、高精度、低気孔率、高繊維含有量の複雑な複合部品を製造できることと、ゲルコート樹脂を使用せずに滑らかな両面を得ることができることです。製品の設計から製造までの時間が短く、生産効率が高い。CAD中级の等RTMの金型と製品はを使用して設計でき、金型を簡単に作成でき、さまざまな材料を選択できます。

RTMで成形されたコンポーネントとパイプ継手は、局所的に強化された、または部分的に厚くなったコンポーネントを簡単に製造でき、コア材料との複合材料を一度に成形できます。RTM成形中の揮発が少ないことは、作業者と生産環境を保護するのに役立ちます。RTMテクノロジーは現在、自転車や手漕ぎボートのシェルコンポーネントの大量生産で一般的に使用されています。

引抜成形技術

引抜成形とは、繊維束やリボン状の布を含浸、押し出し、加熱、硬化させ、外力を加えて一定の長さに切断し、特定の断面形状と長さの線状製品を製造する方法を指します。含浸された連続繊維は、特定の断面形状の成形ダイを通過し、金型キャビティ内で硬化および成形されるか、または金型キャビティ内でゲルが形成され、成形品中で加熱および硬化される。

引抜成形プロセスはシンプルで効率的です。製品を引抜成形法で製造する場合、強化繊維は軸方向に沿って平行に配置され、その強度を有効に活用することができます。ファイバーマット補強材は、等方性製品の製造に使用できます。織りベルトを使用すると、製品の品質を向上させることができます。横方向の強さ。

引抜成形品は、高強度、軽量、装飾が容易、表面品質が良いという特徴があります。これらのプロパティは、多くの種類のスポーツ用品や、釣り竿、弓、ポール、スキーストックなどの関連アプリケーションに適しています。