炭素繊維およびCFRP、CFRTPにおける分析試験、評価解析

第1部 炭素繊維および繊維強化複合材料の 分析・試験・解析方法の概要

(2019年11月6日 10:00〜11:40)

　炭素繊維およびその複合材料の分析・試験・解析には汎用高分子繊維とは異なる方法が用いられる場合が多い。ここではその中でも重要な炭素繊維の構造解析方法及び各種力学試験方法を中心に概説する。

1. 炭素繊維の製造プロセスの概要
2. 繊維強化複合材料のメリット
3. 炭素繊維の構造解析
   1. 炭素繊維の構造
   2. 炭素繊維の広角X線回折・小角X線散乱
   3. 炭素繊維のラマン散乱
4. 炭素繊維および繊維強化複合材料の力学試験
   1. 強度、破壊靭性及び破壊基準
   2. 単繊維を用いた力学試験
   3. 単繊維複合材料を用いた力学試験
   4. 実用的な繊維強化複合材料を用いた力学試験
• 質疑応答

第2部 CFRPを含めた連続繊維複合材料の成形プロセスシミュレーション

(2019年11月6日 11:50〜13:00)

　複合材の材料構成や成形プロセスは多種多様であり、機械的変形、流体、熱伝導、化学反応など数多くの物理現象が含まれるため、製造上の問題・欠陥を経験則のみで予測することは現実的に不可能と言える。本講講座では、CFRPを含めた連続繊維複合材料の成形シミュレーションについて、適用事例を交えて解説する。

1. 連続繊維複合材料成形シミュレーションの概要
   1. 賦形解析
   2. 含浸解析
   3. ソリ解析
2. 事例紹介
   1. 熱可塑プレス成形
   2. RTM成形
   3. インフュージョン成形
   4. 賦形～含浸のチェーニング解析
3. 計算手法
   1. 材料モデル
   2. 構成則
4. 材料物性値と材料試験
5. 最新技術紹介
• 質疑応答

第3部 繊維強化複合材料の熱分析・動的粘弾性測定

(2019年11月6日 13:40〜14:50)

1. 熱分析の概要
   1. 熱分析の定義
   2. 熱分析の種類
   3. 熱分析データの概念
2. 測定例
   1. ガラス繊維強化エポキシ樹脂基板
   2. ガラス繊維強化ポリプロピレン
   3. 炭素繊維強化エポキシ樹脂プリプレグ
   4. 炭素繊維強化ポリエーテルエーテルケトン
• 質疑応答

第4部 X線顕微CTによるCFRP内部の観察とその事例

(2019年11月6日 15:00〜16:10)

1. X線CTとは
2. CFRP観測に必要な条件
3. X線顕微CTによる観測例、定量評価
   1. 炭素材料に対するX線透過能のエネルギー依存性
   2. CFRP製スキーストックのCT断層像
   3. 炭素繊維薄層テープ強化熱可塑性樹脂のX線CT3次元像
   4. 表面から約0.2 mmごとに切り出した断層像、炭素繊維の配向が順次変化する状態の観察例
   5. 強い力を受けて破壊した炭素繊維の3次元像
   6. 3次元画像から得られたCFRPにおけるボイドの体積分布
• 質疑応答

第5部 CFRPの発生ガス分析

(2019年11月6日 16:20〜17:00)

　炭素繊維複合材料 (炭素繊維強化プラスチック:CFRP) に使用される樹脂としてはエポキシ樹脂が一般的で、耐熱性の高いポリイミド樹脂を用いたCFRPが開発されています。ここでは、熱可塑性ポリイミドと熱硬化性ポリイミドをマトリックスとし、炭素繊維に含浸させてシート状にした複合材料の中間素材であるプリプレグをTG-FTIR、Py-GC/MSを用いて分析した結果をご紹介します。

1. TG-FTIR、Py-GC/MSによるポリイミドCFRPの分析
   1. ポリイミド複合材料
   2. TG-FTIRシステム
   3. Py-GC/MSシステム
   4. 分析結果
2. DTG-60、Py-GC/MSを用いたCFRPの発生ガス分析事例
   1. DTG-60とPy-GC/MSを用いたCFRP
   2. 装置および分析条件
   3. 分析結果
• 質疑応答