繊維強化プラスチックの強度向上

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を母材とするCFRTP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3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
   1. 自動車におけるCFRPとCFRTPの適用可能箇所
   2. CFRTPの成形加工技術の開発動向
   3. NEDOの「サステナブルハイパーコンポジット技術」
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:縦引張・横引張・せん断・曲げ
   2. 繊維長増加による引張弾性率の増加
   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・曲げ強度の低下
   4. 繊維に加わる引張応力とせん断応力の分布
   5. 臨界繊維長とは
   6. 界面せん断強度 (IFSS) の測定法
   7. 破壊モード:樹脂/界面破壊と繊維破断
   8. 破壊モードに及ぼす繊維長の影響
4. 強度向上の具体的方法
   1. 繊維長・界面の接着力・繊維配向
   2. 界面接着性の向上
   3. シランカップリング剤:ガラス繊維
   4. 樹脂と炭素繊維の相互作用
   5. マレイン化PP/酸化処理炭素繊維の相互作用
   6. 変性PPの炭素繊維界面せん断強度
   7. 一軸配向材料の繊維方向と直角方向曲げ強度
   8. 樹脂自身の強度・弾性率が及ぼす影響
5. 射出成形と繊維の配向
   1. キャビティー内の速度分布と流線
   2. 高分子の配向と繊維の配向
   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 (X線CT)
   5. ウェルド部における繊維配向の観察 (X線CT)
   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. Tuckerらによる配向の表し方
• 質疑応答・名刺交換