Компания Toho Tenaх, головное предприятие Teijin Group (Япония) в области углеродных волокон и композитов, объявила о разработке инновационных технологий микроволновой карбонизации и плазменной обработки поверхности углеродного волокна, которые, как ожидается, будут содействовать энергосбережению и уменьшению выброса парниковых газов при производстве автомобилей, скоростных поездов и самолетов с широким применением углепластиков.
Toho Tenaх успешно применила технологию микроволновой карбонизации при атмосферном давлении, первой в мире достигнув модуля упругости при растяжении свыше 240 ГПа и удлинения при разрыве свыше 1,5 % – показателей, сопоставимых с уровнем свойств промышленных сортов углеволокна. Передовая технология была разработана на основе анализа процесса формирования структуры углеволокна в ходе карбонизации жгута огнестойкого окисленного ПАН-волокна и подбора способа микроволнового облучения, оптимально подходящего для карбонизации волоконного материала. Применяя непосредственный микроволновый нагрев, волоконный материал карбонизируется в непрерывном режиме. Это позволяет отказаться от поддержания в печи высокой температуры и сократить время термической обработки, тем самым делая всю линию компактной и менее энергоемкой.
Более того, Toho Tenaх добилась успеха в разработке технологии сверхбыстрой сухой обработки поверхности углеволокна путем плазменного травления. По сравнению с применяемой сейчас обработкой в водном растворе электролита, это позволило значительно упростить процесс и добиться снижения энергопотребления во всей технологической цепочке примерно на 50%. При обработке плазмой были выявлены полезные изменения структуры поверхности волокна, и получено экспериментальное подтверждение возможности повышения адгезии с полимерной матрицей уже после очень кратковременной обработки. В настоящее время углеволокно выходит за рамки авиакосмической отрасли и находит свое применение в автомобилестроении, зеленой энергетике и инфраструктурном строительстве. Однако при производстве самого углеродного волокна процесс карбонизации потребляет огромное количество энергии. Поэтому понижение его энергоемкости и, тем самым, выброса парниковых газов является насущным требованием для начала массового производства углеволокна под применение в автомобилестроении и других областях.
Исследования и разработки Toho Tenaх по этой тематике выполнялись в рамках инициативы Японской организации по развитию новых источников энергии и промышленных технологий (New Energy and Industrial Technology Development Organization, NEDO). В 2014 г. NEDO инициировала научно-исследовательский проект по новым конструкционным материалам. Одной из ключевых его тем, стала разработка инновационных базовых технологий производства углеродного волокна для новых областей применения. Тохо Тенакс участвовала в этом проекте с момента его создания.
Источник: Teijin Group
