繊維強化プラスチックの強度向上と疲労特性

軽量化による燃費向上の期待から、炭素繊維強化プラスチック (CFRP) の自動車分野への適用が検討され、量産車への採用も本格的になってきている。量産には熱可塑性樹脂を母材とするCFRTPが向くが、強度の問題からエポキシ樹脂による熱硬化がまだ中心である。 　本セミナーでは化学・材料・家電・自動車などの技術・開発に携わる方々を対象として、繊維強化プラスチックの最新情報を紹介し、強度向上の具体的方法を示す。 　最近話題になっている高圧容器の耐久性の問題に対処するため、疲労特性についても基礎からやさしく解説する。

1. 繊維強化プラスチックの最新動向
   1. CFRP/CFRTPの世界需要予測
   2. 自動車におけるCFRP/CFRTPの適用可能箇所
   3. NEDOの「ハイサイクル一体成形 (RTM) 」
      1. 超高速硬化エポキシ樹脂
      2. 多点注入による高速樹脂含浸
   4. CFRTPの成形加工技術の開発動向
      1. 高速スタンピング成形と内圧成形
      2. 射出成形 (直接成形、ハイブリッド成形)
      3. Bond Laminates 社の技術
      4. 現場重合ナイロン6を用いた連続繊維強化
   5. NEDOの「サステナブルハイパーコンポジット技術」
      1. CFRTP中間基材
      2. 一方向性基材と等方性基材の曲げ強度
      3. 高速成形と接合技術
      4. ダブルベルト・プレスを用いた連続含浸
   6. 新構造材料技術研究組合 (ISMA) における開発
      1. NCCにおけるCF/ナイロン6のLFT – D法
      2. 成果:シャシーの構造部材成形と高速接合
      3. 世界初, CFRTPのみの自動車用シャシー
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:引張・せん断・曲げ
   2. 繊維長増加による引張弾性率の向上
   3. 繊維の配向による引張弾性率の向上
   4. 二次元・三次元にランダム配向材料
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:引張・せん断・曲げ
   3. 繊維配向による引張強度・曲げ強度の向上
   4. 繊維の引張応力と界面せん断応力の分布
   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:繊維長の影響
4. 強度向上の具体的方法
   1. 何が重要か:決定因子
   2. 樹脂/GFの界面接着の向上法
   3. シランカップリング剤の種類と役割
   4. マレイン化PP/GFの相互作用
   5. CFの表面処理:酸化とサイジング
   6. 樹脂とCFの相互作用
   7. PP, PA6, PA66, PCとCFの界面エネルギー
   8. マレイン化PP/酸化処理CFの相互作用
   9. 変性PP/CFの界面せん断強度
   10. 一軸配向材料の繊維方向と直角方向曲げ強度
   11. 樹脂自身の強度・弾性率が及ぼす影響
   12. CFへの熱可塑性樹脂の含浸法
5. 繰返し応力による疲労
   1. 疲労破壊とは
   2. き裂先端付近での応力
   3. 応力拡大係数Kとき裂の変形様式
   4. 部材の形状と応力拡大係数K
   5. 破壊靭性Kcとは
   6. 疲労試験とS – N曲線:疲労限度型と連続低下型
   7. 疲労き裂進展速度と応力拡大係数範囲
   8. パリス則とは
   9. 寿命予測の実際
   10. FRTPの疲労破壊の特徴
   11. FRP/FRTP平滑試験片のS – N曲線
   12. FRTP射出成形品のS – N曲線とパリス則
   13. FRTP射出成形品の疲労き裂と破面観察
   14. 高圧容器用UD連続繊維CFRP:S – N曲線と残存強度
• 質疑応用・名刺交換