繊維の充填・配向制御による高分子強度の向上

炭素繊維強化プラスチック (CFRP) は、性能の向上や価格の低下に伴い、産業用途での適用が本格化している。その中でも、軽量化による燃費向上の期待から自動車分野への本格的な適用が検討されており、量産車へのCFRPの本格採用が現実的なものとなってきている。量産には熱硬化性樹脂よりも熱可塑性樹脂が向くが、強度が問題となる。 　このような現実を背景に、プラスチックの成形加工に携わる初級・中級の技術者を対象として、炭素繊維やガラス繊維強化プラスチックの強度向上を目指すセミナーを開催する。このセミナーでは次の3つを特長とする。

1. 難しい数式を用いず、図示やデータで本質を説明する。
2. 強度向上の原理や具体的な方法を示す。
3. 高コントラストX線CTを用いた、繊維の配向状態の三次元観察の実例を多く示す。

1. 繊維強化プラスチックの新展開
   • より軽く、より強く、より速く
2. 繊維強化プラスチックの弾性率
   1. 一軸配向材料の弾性率: 縦・横・せん断・曲げ
   2. 繊維長増加による縦弾性率の増加
   3. 繊維の配向角増加による引張弾性率の低下
   4. 一軸配向と二次元・三次元にランダム配向した材料の比較
3. 繊維強化プラスチックの強度
   1. 強度は何で決まるか
   2. 一軸配向材料の強度: 縦引張・横引張・せん断・曲げ
   3. 繊維の配向角と引張強度の低下 (破損の形式)
   4. 繊維長増加による引張強度の増加
   5. 繊維に加わる引張応力とせん断応力の分布
   6. 臨界繊維長
   7. 繊維引抜きと摩擦力
   8. クラック進展・界面剥離・繊維引抜き
4. 界面での接着力の向上
   1. 繊維の表面基と高分子との親和性
   2. 繊維の表面エネルギー: 炭素繊維、ガラス繊維
   3. 繊維-高分子の界面エネルギー
   4. 繊維表面への高分子の吸着
   5. 繊維表面での高分子の結晶化
   6. カップリング剤の役目: ガラス繊維
   7. NEDOにおける熱可塑性CFRPの開発
5. 射出成形と繊維の配向
   1. 高分子の流動配向と繊維の配向
   2. 厚み方向の流速分布とせん断速度分布
   3. 成形品厚み方向の繊維配向分布
   4. メルトフロントでの繊維配向の観察
   5. ウェルド部における繊維配向の観察
   6. コンピュータ・シミュレーションの結果との比較
6. 繊維配向の表し方
   1. X線CT画像から繊維配向を求める
   2. 各部の繊維配向から配向分布関数を求める
   3. 繊維の配向と弾性率・強度の関係
• 質疑応答・名刺交換