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碳纤维具有质量轻且强度特别高的(strength)的特性,85%以上之碳纤维是由聚丙烯腈制成。由于汽车产业对碳纤维的大量需求、大批量生产技术的成熟及成本的降低(reduce),预估至2022年生产量会急遽增加至14.27万吨。碳纤维应用的前四大领域为储能、航太军需、运动休闲及汽车产业,分别占31%、22%、13%及11%;由于对温室气体排放的要求,未来碳纤维于汽车产业的应用,预期将具有最高之成长率,因此碳纤维制造厂也积极与汽车制造商(又名:生产厂商)合作,以开发新产品(Product)及技术。
碳(C)纤维简介
碳(C)纤维是把聚丙烯或石油、煤炭(coal)等的副产物沥青(成分:沥青质和树脂)加热碳化处理而得的纤维,百分之九十以上的成分是碳原子(化学式:C) ,每一根纤维的直径约5~10微米,碳原子晶体沿着纤维长轴方向排列,所以具有质轻强度(strength)高的优异特性,同体积(volume)下,碳纤维的重量是铝(Al)的二分之一,是铁的五分之一,然而碳纤维的抗拉强度却是钢的十倍。
碳纤维制品就是指以碳纤维预浸布为原材料,通过不同的加工方法,加工成为能够满足使用要求的材料制品。碳纤维沿长轴方向的强度及弹性模数高,长期受力下不易发生潜变,而且具耐疲劳性佳、热传导率高、摩擦系数小、润滑性佳、热膨胀(inflate)系数小、耐腐化侵蚀
性佳、X-ray透过性佳、比热及导电性介于非金属和金属之间等优点;但碳纤维的耐冲击性较差,而且在强酸作用下会发生氧(Oxygen)化反应,与金属材料复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。
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聚丙烯腈系碳(C)纤维市场
2013年全球聚丙烯腈系碳纤维生产量约为4.90万吨,到2014年时成长了约9.2%至5.35万吨,相当于1,653亿日圆的产值,而2015年全球的聚丙烯腈系碳纤维生产量,目前初估可成长10.8%到达5.94万吨,日本富士经济(jīng jì)推测到2018年总生产量会达8.73万吨,相当于2,335亿日圆产值,至2022年由于汽车产业对碳纤维的大量需求及大批量生产技术的成熟、维护和成本的降低,聚丙烯腈系碳纤维生产量会急遽增加超过14.27万吨。碳纤维制品就是指以碳纤维预浸布为原材料,通过不同的加工方法,加工成为能够满足使用要求的材料制品。碳纤维配件“外柔内刚”,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。
copyright 123456 碳(C)纤维制造厂商现况
碳纤维的生产(Produce)基地多位在美国及欧洲,主要是为供应Boeing和Airbus制造飞机所需,就近设厂以减少运输成本;Tora
Y、TohoTenax及MitsubishiRayon为日商,所以在日本均设有生产(Produce)基地;2013年Toray併购以生产碳(C)纤维为主的美商Zoltek,但併购后仍维持Zoltek名称销售碳纤维;TohoTenax则于1999年被日本帝人公司(Company)收购,但也维持原有之TohoTenax名称继续制造销售碳纤维。其中MitsubishiRayon及Cytec二家公司同时生产聚丙烯腈系及沥青(成分:沥青质和树脂)系碳纤维,其它则生产聚丙烯腈系碳纤维。
碳纤维于汽车产业之应用
由于碳(C)纤维复合材的强度高,以往多用于赛车及高级跑车的车身结构材,具有优异的保护性质。但近年由于欧洲对二氧(Oxygen)化碳排放量的强制标准,为求汽车轻量化,以最大化减少废气排放量、减缓温室效应及地球暖化速度,各大汽车制造商(又名:生产厂商)正积极投入大量资源,研发并量产碳纤维于一般大众车的应用上,例如BMWi8超级跑车及BMWi3小型电动汽车的车体皆是使用
碳纤维复合材料,其重量较一般传统钣金车体减少了50%。
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