1. 도레이, CFRP 열용접 및 신속통합성형 기술 개발
2023년 2월 1일, 일본 기업 도레이(Toray)는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)의 고속 열용접 기술 개발에 성공했다고 발표했다. 이 기술은 CFRP 항공기 구조물의 고속 생산과 경량화를 목표로 한다. Toray의 열 용접 기술을 사용하면 기존 용접과 유사하게 열경화성 CFRP 부품을 항공기에 빠르고 견고하게 접합할 수 있습니다. 열경화성 CFRP 표면에 열융착층을 형성하고 부품 표면을 순간적으로 가열해 접합하는 간단한 접합 방식이다. 이를 통해 접착제 결합이나 볼트 체결 없이 열경화성 CFRP 부품 또는 열경화성과 열가소성 CFRP 부품의 조합을 신속하게 조립할 수 있습니다.
열융착층을 갖는 열경화성 CFRP에 이 기술을 적용하면 현재 항공기 구조물에 사용되는 CFRP와 동등한 기계적 성능을 얻을 수 있다. Toray는 열 용접 구조의 접합 강도가 현재 항공기 모델의 동시 경화된 CFRP 구조와 유사하여 실제 응용 분야에서 접합 기술의 신뢰성을 보장한다고 밝혔습니다. 알루미늄 합금 구조물에 비해 이 기술을 사용하는 CFRP 구조물은 수명주기 전반에 걸쳐 이산화탄소 배출을 줄일 수 있습니다. 볼트 패스너의 무게를 줄이면 전체 구조가 가벼워지고 이러한 배출을 더욱 줄일 수 있습니다. Toray는 Boeing과 협력하여 항공기 제조 및 재료 기술 분야에서 다양한 기술 개발 프로젝트를 추진하고 있습니다.
2023년 2월 16일, Toray는 CFRP 이동식 부품을 위한 신속 통합 성형 기술 개발에 성공했다고 발표했습니다. 이 소재는 경량 다공성 탄소섬유 강화 폼(CFRF)과 열경화성 프리프레그 스킨 사이에 위치하여 탁월한 기계적 성능을 제공합니다. 이 신기술을 사용하면 자동차 지붕과 같은 CFRP 이동식 부품을 기존 고압 오토클레이브 성형 시스템보다 10배 빠르게 성형할 수 있습니다. 이러한 제품의 무게는 철강 제품의 절반에 불과합니다. 도레이는 경량화와 신속한 생산이 중요한 전기 자동차 부품에 적용을 가속화하기 위해 이 기술의 연구 개발에 계속 집중할 것입니다.
2. 테이진 자회사, 자동차 생산용 샌드위치 제품 개발
2023년 3월, 일본 Teijin Group의 자회사인 Teijin Automotive Technologies는 현재와 미래의 자동차 애플리케이션 요구 사항을 충족하기 위한 두 가지 핵심 제품의 성공적인 개발을 발표했습니다. Hexacore는 경량 A급 차체 패널, 루프 패널 및 클로저를 제조하는 데 사용되는 Teijin Automotive의 고속 압축 성형 공정을 위해 설계된 허니컴 코어 제품입니다. Hexacore 소재는 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유 또는 천연 섬유를 포함한 다양한 섬유 및 수지와 호환됩니다. Hexacore 소재를 사용하면 유사한 2피스 SMC 부품에 비해 무게를 25% 줄일 수 있다고 합니다.
또한 Teijin Automotive는 A급 자동차 패널용 견고한 코어 솔루션으로 Foam-A-Core 기술을 개발하여 높은 강도와 내습성을 제공합니다. 이 기술은 성형에 동일한 30-45 2차 압축 성형 공정을 활용하여 성형 기능성과 신속한 경화를 모두 가능하게 합니다. Hexacore와 마찬가지로 Foam-A-Core는 다양한 섬유, 열경화성 또는 열가소성 수지로 제작되고 SMC 또는 RTM 공정을 사용하는 패널에 적합합니다. 이 공정은 또한 거의 그물 형태의 부품을 생산하므로 다른 방법에 비해 제조 폐기물이 줄어듭니다.
3. SGL Carbon, 고성능 대형 견인 탄소 섬유 개발
3월 2일023년 독일 산업용 등급 대형 토우 탄소 섬유 제조업체인 SGL Carbon은 새로운 50k 사양 대형 토우 탄소 섬유 개발을 발표했습니다. 이 SIGRAFIL®CT50-4.9/235 탄소 섬유는 4.9GPa의 높은 인장 강도(Toray의 T700 등급과 같은 소형 견인 탄소 섬유와 비교)와 2.0%의 신장률을 자랑합니다. 이 제품은 높은 연신율을 제공하는 동시에 기존 압력 용기 설계의 고강도 요구 사항을 충족하므로 고강도와 고연신율을 모두 요구하는 틈새 시장에 적합합니다.
SIGRAFIL®CT{{0}}.9/235 탄소 섬유는 풍력 에너지 및 자동차와 같은 산업에서 성공적으로 사용된 기존의 50k 섬유 제품 포트폴리오의 대규모 생산을 기반으로 개발되었습니다. 새로운 SIGRAFIL®CT50-4.9/235는 높은 강도(4.9GPa)와 신율(2.0%)을 나타내며 현재 50k 사양 생산 능력을 갖추고 있습니다. 지금까지 이러한 뛰어난 성능은 작은 토우 탄소 섬유를 통해서만 달성할 수 있었습니다. 이는 SGL의 50k 사양 대형 토우 탄소 섬유 제품 포트폴리오를 더욱 보완합니다.
4. TeXtreme, 고투과성 단방향 탄소 섬유 강화 소재 출시
2023년 4월 초, 얇은 플라이 스프레드 토우 탄소 섬유 소재 분야의 글로벌 리더인 TeXtreme®은 최신 혁신 제품인 TeXtreme® Gapped UD의 출시를 발표했습니다. 이것은 수지 주입 공정을 위해 특별히 설계된 건식 탄소 섬유 강화재입니다. 획기적인 제품으로서 광범위한 응용 분야에 뛰어난 성능, 사용 편의성 및 비용 효율성을 제공합니다.
TeXtreme® Gapped UD는 섬유 토우 사이에 0.3mm 간격이 잘 제어된 평평한 단방향 강화 소재입니다. 이러한 틈은 수지와 공기 배출을 위한 채널 역할을 하여 기계적 특성을 손상시키지 않으면서 재료를 빠르고 균일하게 습윤시킬 수 있습니다. 섬유 부피 비율이 60%를 초과하는 TeXtreme® Gapped UD는 탄소 섬유 단방향 프리프레그에 필적하는 일관된 기계적 성능을 제공합니다.
5. 프랑스 기업, 탄소섬유 프리프레그 기반 3D 나노소재 개발
2023년 4월 말, 프랑스 루세(Rousset)에 본사를 둔 NAWA는 혁신적인 3D 탄소 기반 나노물질을 개발했습니다. 수직 정렬된 탄소 나노튜브(VACNT)가 포함된 NAWAStitch™ 기술을 활용하여 탄소 섬유 복합재를 강화하여 층간 균열 또는 박리를 효과적으로 줄이고 균열 시작 및 전파를 최소화합니다. 그 결과 복합 재료의 전단 강도가 100-배 증가하고 내충격성이 10-배 향상되었습니다. 이 기술은 에너지 저장 및 차세대 수소 연료전지 촉매부터 항공우주 및 차세대 자동차 산업에 이르기까지 다양한 분야에 응용될 가능성이 높습니다.
NAWA의 기술 혁신은 더 강하고, 더 가벼우며, 더 진보된 소재를 만들어냈습니다. NAWAStitch™ 기술은 복합 재료의 가장 일반적인 문제 중 하나인 층간 균열 또는 박리를 해결합니다. 탄소 섬유 프리프레그를 위한 보편적이거나 국부적인 층간 보강재 역할을 하는 NAWAStitch™는 "나노 벨크로"처럼 작용하여 균열이 경계면에서 연결되는 것을 방지하고 기계적 보강에 두 자릿수 양의 증가를 제공하여 거의 깨지지 않는 재료를 만듭니다. NAWAStitch™는 탄소 섬유 복합재의 성능을 크게 향상시켜 전단 강도를 100배 높이고 내충격성을 10배 향상시키는 동시에 무게를 20-30% 줄입니다. 이는 스포츠용품, 수소저장탱크, 항공우주 부품 등 다양한 제품의 성능 향상으로 이어진다.
6. 미쓰비시, 탄소섬유 입자의 새로운 브랜드 개발
2023년 5월, Mitsubishi Chemical Corporation은 공식 웹사이트를 통해 Pyrofil™ NEO라는 친환경 탄소섬유 입자의 새로운 브랜드를 개발했다고 발표했습니다. 이 제품은 다음과 같은 뛰어난 기능을 자랑합니다.
●경량화 : 비강도와 비강성이 높아 금속 및 유리섬유강화 열가소성 소재를 대체하여 사용이 가능하여 획기적인 경량화 효과를 발휘합니다.
●고성능: 우수한 미끄럼성, 대전방지성, 전자파 차폐 성능을 제공합니다. 다양한 표준을 기반으로 내열성, 내화학성 등 특정 요구 사항을 충족하도록 맞춤화할 수 있습니다.
●고품질: 탄소섬유 생산시설에서 탄소섬유 부산물(프리프레그)을 재처리하는 작업입니다.
●환경 고려 사항: 기존 제품에 비해 탄소 배출량이 적어 환경 친화적입니다.
Mitsubishi Chemical Group 내부 계산에 따르면 Pyrofil™ NEO 탄소 섬유 입자는 회사의 기존 입자 제품에 비해 탄소 배출량을 50% 줄였습니다.
7. Teijin과 Kumagai Group, 건축용 내화성 탄소섬유 복합재료 개발
2023년 7월 13일, Teijin Limited는 내화 건물용 고섬유 섬유 강화 통합 재료 개발을 위해 Kumagai Group Co., Ltd.와 협력한다고 발표했습니다. 테이진은 기존 탄소섬유 소재를 활용해 강화한 일체형 소재인 'LIVELY WOODⓇ'라는 고성능 섬유강화 소재를 보유하고 있다. 탄소섬유 강화를 통해 강성과 강도를 높인 일체형 소재로 목재구조물의 활용 확대에 기여합니다. "LIVELY WOODⓇ"의 특징은 일체형 소재 사이에 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)을 넣어 높은 강성과 강도를 지닌 경량, 단열성 목재복합소재를 구현한 점입니다. 보로 사용하면 대형 목조 건축물의 건축을 용이하게 합니다. 또한 일본에는 삼나무 자원이 풍부하지만 강도가 낮아 건축자재로 활용하는 데 한계가 있습니다. 그러나 CFRP 강화는 이러한 상황을 효과적으로 개선합니다. 반면, "LIVELY WOODⓇ"는 내화성이 부족하여 내화성이 요구되는 목조 건축물에는 사용할 수 없습니다.
구마가이그룹은 심재 주위에 내화 단열재(피복)층을 추가해 내화성을 확보하는 내화 목재 부품 기술인 '친환경 람다우드Ⅱ'를 선보입니다. 이 기술을 통해 내화 구조물에 목재를 사용할 수 있습니다. Teijin의 "LIVELY WOODⓇ"와 Kumagai Group의 "친환경 λ-WOODII"를 결합하여 서로의 성능 특성을 보완하면서 새로운 고성능 내화 건물용 섬유 강화 복합 재료 개발을 목표로 하고 있습니다.
8. 일본 기업, 탄소섬유 복합재료 시각화 이미징 기술 개발
2023년 9월 26일, 일본 도쿄 치요다구에 본사를 둔 코니카 미놀타는 공식 홈페이지를 통해 자사의 X선 Talbot 저간섭 영상장치 'XtraLINQ Talbot®'이 '제품/기술상'을 수상했다고 발표했습니다. 첨단 소재 기술 관련 업계 유명 협회인 SAMPE Japan에서 수상'을 받았습니다.
코니카미놀타가 개발한 Talbot 저간섭을 활용한 최첨단 X선 영상장치로 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)의 내부 섬유 상태를 단시간, 대면적, 높은 정밀도로 추출할 수 있는 장치이다. 손상 없이 정밀하게. 특히 불연속 섬유와 불규칙한 방향이 있는 CFRP에서 CFRP 내부의 국부적인 섬유 함량, 섬유 분산 및 섬유 방향에 대한 정보를 얻는 데 탁월합니다. 이러한 특성은 복합재료의 물리화학적 특성과 밀접한 관련이 있습니다. 또한 이 장치를 사용하면 잠재적인 CFRP 고장 동작을 예측할 수 있어 CFRP 연구에 크게 기여할 수 있습니다.
9. 일본 도레이 산업, T1200 초고강도 탄소섬유 기술 혁신 달성
Toray Industries, Inc.는 2023년 10월 29일 인장 강도 8.0GPa, 인장 탄성률 315GPa, 2.5%의 골절 신장. 이 탄소섬유는 전 세계적으로 가장 높은 인장강도를 자랑하며 스포츠, 레저용품부터 항공기까지 다양한 분야에 응용되고 있다.
탄소섬유의 강도 한계를 뛰어넘기 위해 Toray Industries는 매우 견고한 내부 구조를 설계하고 달성하기 위해 독점적인 나노 규모 구조 제어 기술을 개선하는 데 주력했습니다. Toray Industries는 이 기술을 활용하여 인장 강도가 8.0GPa인 TORAYCA™ T1200를 성공적으로 개발했습니다. 이는 TORAYCA™ T1100(T1100의 인장 강도는 7.0GPa)을 10% 이상 능가하는 것입니다. 본 제품은 일본 에히메현 도레이 공장에서 개발되었습니다.
10. 일본 테이진, 바이오 기반 탄소섬유 개발
일본기업 테이진코퍼레이션(Teijin Corporation)은 2023년 12월 21일 공식 홈페이지를 통해 온실가스 배출 저감에 적극적으로 기여하기 위해 친환경 원료(바이오 기반 아크릴로니트릴, AN)를 활용한 탄소섬유 생산 및 판매를 시작했다고 밝혔다. . Teijin은 환경 친화적인 원료를 사용하여 Tenax™ 탄소 섬유를 생산 및 판매하기 위해 국제적으로 인정받는 지속 가능한 제품 인증을 기반으로 한 품질 균형 방법을 채택할 것입니다.
PAN 전구체 섬유는 바이오 기반 제품이나 재활용 폐기물 및 잔여물에서 추출한 지속 가능한 아크릴로니트릴(AN)을 원료로 하며, 품질 균형 방법을 사용해 생산됩니다. 이 방법을 통해, 예를 들어 바이오매스 유래 원료를 석유 유래 원료와 혼합하여 제품을 생산할 때 복잡한 가치 사슬 전반에 걸쳐 재료를 추적 가능하게 검증할 수 있습니다.
이번 발표에 앞서 6월 29일 Teijin Limited의 공식 웹사이트에는 일본 시즈오카현 미시마 공장에서 생산되는 Tenax™ 탄소섬유와 폴리아크릴로니트릴(PAN) 전구체 섬유가 ISCC PLUS(국제 지속가능성 및 탄소 인증) 인증을 획득했다고 밝혔습니다. , 이는 국제적인 지속 가능한 개발 및 탄소 인증 시스템입니다.