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CFRP/CFRTPの加工技術と性能評価    
-量産を実現する最新技術-
[コードNo.12STA084]

■体裁/ B5判上製本 369ページ
■発行/ 2012年5月30日 S&T出版(株)
■定価/ 64,800円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-86428-047-1
 
注目の集まるCFRP、CFRTPについて、メーカーの成形加工事例も踏まえた最新技術を解説!
製法、成形・加工、接着・接合、各種性能評価、最新リサイクル技術、高含浸化技術など。

著者

澤岡竜治東レ(株)
馬場俊一サンワトレーディング(株)
浅田史朗三菱レイヨン(株)
上田政人日本大学
松崎亮介東京理科大学
福田博東京理科大学
末益博志上智大学
武田真一(独)宇宙航空研究開発機構
安藤直樹大成プラス(株)
片山聖二大阪大学
田代徹也大阪府立大学工業高等専門学校
Mohamed Hashish(株)フロージャパン
中村隆名古屋工業大学
石川源(株)エーシーエム
齊藤毅ミズノテクニクス(株)
北口哲也サカイオーベックス(株)
岡島いづみ静岡大学
佐古猛静岡大学
後藤元信名古屋大学
柴田勝司日立化成工業(株)
中田政之金沢工業大学
武田展雄東京大学
水口周東京大学
小柳潤(独)宇宙航空研究開発機構
永尾陽典神奈川工科大学
平野義鎭(独)宇宙航空研究開発機構
塩谷正俊東京工業大学
仲井朝美岐阜大学
幾田信生湘南工科大学
西田裕文ナガセケムテックス(株)

目次

第1章CFRTP の製法と成形
第1節CFRTP の製法と成形
1成形材料の選択
1.1マトリックス樹脂
1.2繊維長と成形品の特性
2射出成形用ペレット
2.1短繊維ペレット
2.1.1短繊維ペレットの製法
2.1.2特徴
2.2長繊維ペレット
2.2.1長繊維ペレットの製法
2.2.2成形性良好な長繊維ペレット
2.3ペレットの成形方法
3不連続繊維プリプレグ
3.1熱可塑SMC
3.1.1熱可塑SMC の製法
3.1.2新規スタンパブルシート基材
3.2成形方法
4連続繊維プリプレグ
4.1連続繊維プリプレグの製法
4.1.1溶融法(ホットメルト法)
4.1.2溶剤法(ウエット法)
4.1.3パウダー法
4.1.4樹脂フィルム含浸法
4.1.5混繊法
4.2成形方法
4.2.1プレス成形
4.2.2オートクレーブ成形
4.2.3ダイレクトコンソリデーション
第2節連続繊維CFRTP/TEPEX の製法と成形法
1TEPEX
1.1プロフィール
1.2製法
1.3TEPEX の種類
1.4スタンダード材料
1.5材料のカスタマイズ可
2特徴
3TEPEX の選択方法
3.1ユーザー要求
3.2TEPEX の機械特性
4一般的な成形方法
4.1プレス成形
4.2ダイヤフラム成形(圧空成形)
4.3圧縮成形(flowcore)
4.4インサート成形
4.5ハイブリッド成形
5ヒーター
6
7用途
8今後の展開と課題
第2章CFRP の成形法
1CFRP 成形法の進展経緯
1.1直接成形法と間接成形法
1.2各種CFRP 成形法とその経緯
1.2.1プリプレグ成形の進展
1.2.2フィラメントワインディング(FW:Filament Winding)成形
1.2.3引き抜き(PL:Pultrusion)成形
2大型成形物へのCFRP の適用
3CFRP 化による自動車軽量化への取り組み
3.1自動車部材のCFRP 化経緯
3.2自動車構造部材への展開
3.3ハイサイクル成形への取り組み
第3章CFRP 成形時におけるトラブルと対策
第1節成形時の繊維うねりの発生と成形品に与える影響
1CFRP に生じる繊維のうねり
1.1ランダムなうねり
1.2局所的なうねり
2繊維のランダムなうねりの発生と力学特性への影響
2.1プリプレグシートを用いて成形した一方向CFRP
2.1.1引張特性と圧縮特性
2.1.2繊維のうねりの測定方法
2.1.3繊維のうねりの測定結果
2.2樹脂埋めした一本の炭素繊維
2.2.1樹脂の収縮による繊維のうねり
2.2.2樹脂中の繊維の圧縮特性
3繊維の局所的なうねりの発生と力学特性への影響
3.1オートクレーブ成形及びフィラメントワインディング成形
3.2RTM 成形
第2節CFRP 成形時におけるボイド発生の影響と対策
1ボイドの分類
2マイクロボイドの発生メカニズム
3マイクロボイド発生と樹脂流速
4繊維材の異方性のボイドへの影響
5ボイド発生の定量的評価手法
6樹脂含浸モニタリングと樹脂流動制御
第3節CFRP 成形時における反り変形と対策
1非対称積層平板の熱変形
1.1なぜ熱変形が起こるか
1.2古典積層理論が教えるもの
1.3[0/90]型積層
1.4[0/ θ]型積層
2スプリングイン
2.1スプリングインとは
2.2スプリングインの力学
3成形時の反りに対する対策はあるか
第4節CFRP 積層板の層間破壊と対策
1層間剥離を発生させる要因
1.1層間応力
1.2局部的な曲げ変形による剥離
1.3応力集中部と剥離
1.4曲率を有する部分の曲げ
1.5単層(ラミナ)の厚さと層間剥離
1.6三次元的な構造の複合材料
1.7熱応力
2層間破壊を抑制する対策
3層間の高靭化
3.1母材や層間材料の高靭化
3.2三次元強化構造
3.3縫合
3.4Zanchor 法
第4章CFRP/CFRTP の接着・接合
第1節CFRTP の溶着技術
1溶着技術
1.1溶着面の用意
1.2加熱
1.3加圧
1.4分子間拡散
1.5冷却
2溶着技術の種類
3連続繊維CFRTP への適用事例
第2節金属同士または金属とCFRP を強固に接着する技術NAT(Nano adhesion tech.)の現況
1はじめに射出接合技術があった
2NAT 理論
2.1強い接合力の理由:NAT での破壊理論
2.2接合力に関する著者考察
2.31 液性接着剤を使用する
2.4「染み込まし処理」とその代替方法
2.5含溶剤型1 液性エポキシ接着剤
3NAT 処理した金属合金の電顕写真
3.1耐水性、耐湿熱性
3.2NAT 接着物における接着力の耐久性
41 液性エポキシ接着剤の改良
5CFRP とNAT
5.1炭素繊維とマトリックス樹脂間の接着力
6Al 合金薄板材とCFRP プリプレグの多層接着による交互積層板
7金属合金材とCFRP の接着:重要視点
7.1線膨張率
7.2接着剤層の疲労破壊
8今後、NAT でやるべきこと
第3節CFRP と金属のレーザ直接接合
1金属とプラスチックのレーザ直接接合法とその特徴
2レーザによる金属とプラスチックの直接接合部の特徴と強度特性
3金属とプラスチックのレーザ直接接合機構
4CFRP と金属のレーザ直接接合
第5章CFRP の加工技術
第1節CFRP の切削・研削加工技術
1CFRP の機械加工の実例
2CFRP の切削加工
2.1切削用工具
2.2CFRP 専用工作機械
2.3CFRP の切削機構
3CFRP の研削加工
3.1砥石について
3.2CFRP の研削加工
3.3研削加工の応用例
4加工後のCFRP 製品性状の評価
第2節アブレイシブウォータージェットによる複合材料航空機構造体の加工
1AWJ による加工
1.1トリミング
1.1.1エンドエフェクター
1.1.2カッティングヘッド
1.2AWJ 加工の特性
1.3トリミング加工の傾向および見解
1.4形状加工
1.5ドリル(穴あけ)
2ハイブリッドウォータージェットシステム
第3節CFRP の放電加工
1CFRP 放電加工の技術開発状況
1.1放電加工の加工メカニズム
1.2CFRP の放電加工
2CFRP のワイヤ放電加工
2.1ワイヤ放電加工での加工状態
2.2ワイヤ放電加工での加工面観察
3CFRP の形彫り放電加工
3.1形彫り放電加工での加工状態
3.2形彫り放電加工での短絡パルス
3.3CFRP 放電加工における単パルス放電痕
4CFRP 放電加工のまとめ
第6章CFRP/CFRTP の成形・加工事例
株式会社エーシーエム
 企業概要
 事業内容
 CFRP 成形/ 加工技術の特徴
 CFRP 成形/ 加工品の種類・特徴
 原料仕入れ先・納入先
ミズノ テクニクス株式会社
 企業概要
 事業内容
 CFRP 成形/ 加工技術の特徴
 CFRP 成形/ 加工品の種類・特徴
 原料仕入れ先・納入先
サカイオーベックス株式会社
 企業概要
 事業内容
 複合部材開発グループ内容
 炭素繊維開繊加工
 炭素繊維開繊糸織物
 CFRTP 成形用材料(セミプレグ、プリプレグ)
 原料仕入れ先・納入先
サンワトレーディング株式会社
 企業概要
 事業内容
 CFRTP 成形/ 加工技術の特徴
 CFRTP 成形/ 加工品の種類・特徴
 原料仕入れ先・納入先
第7章CFRP のリサイクル技術
第1節CFRP の亜臨界・超臨界流体法によるリサイクル技術
1亜臨界・超臨界流体とは
2亜臨界・超臨界流体を用いるCFRP のリサイクル
2.1亜臨界・超臨界水を用いるCFRP のリサイクル
2.2亜臨界・超臨界アルコールを用いるCFRP のリサイクル
2.3その他の亜臨界・超臨界流体を用いるCFRP のリサイクル
第2節CFRP の亜臨界流体法によるリサイクル技術
1亜臨界流体による加溶媒分解反応
1.1亜臨界流体の特性
1.2亜臨界流体中でのプラスチックの解重合反応
2繊維強化プラスチック(FRP)のリサイクル
2.1炭素繊維強化プラスチック(CFRP)
2.1.1亜臨界ベンジルアルコールによるリサイクル法
2.2ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)
第3節CFRP の常圧溶解法によるリサイクル技術
1CFRP リサイクル技術
2常圧溶解法
2.1概要
2.2CFRP の溶解処理
2.3回収CF の不織布化
2.4回収CF 不織布の用途開発
3CFRP リサイクルのLCA
3.1方法
3.2結果
第8章CFRP の性能評価
第1節CFRP のクリープ挙動
1高分子材料の構造と粘弾性
2時間-温度換算則
3樹脂のクリープコンプライアンス
4CFRP のクリープコンプライアンス
第2節CFRP 積層構造のヘルスモニタリング・ライフサイクルモニタリング
1CFRP 積層構造のヘルスモニタリングの必要性
2日本の航空機CFRP 構造ヘルスモニタリングの現況
2.1光ファイバセンサによる航空機構造衝撃損傷検知システム技術の開発
2.2FBG/PZT ハイブリッドシステムによる航空機構造の損傷モニタリング技術の開発
2.3ライフサイクルを通じたストレインマッピングによる構造健全性診断技術の開発
2.4光相関ブリリアン散乱計測法による航空機構造センシング技術の開発
3CFRP 構造のライフサイクルモニタリング技術への拡張
4ライフサイクルモニタリング技術のL 型CFRP アングル材への適用
第3節CFRP の界面強度の温度・時間依存性評価
1序論
1.1背景
1.2複合材料の強度と界面強度の関係
1.3これまでの界面強度評価方法
1.4新しい界面強度評価手法
2界面強度の時間依存性
2.1試験方法
2.2試験結果と破面観察結果
2.3応力-ひずみ線図
2.4時間依存クリティカルポイント応力
2.5時間依存の界面強度
3界面強度の温度・時間依存性
3.1試験方法
3.2実験結果と破面観察
3.3粘弾性有限要素解析
3.4温度・時間依存の界面強度
4検討
5結論
第4節CFRP における高速衝突損傷評価
1複合材料中の応力波伝播
2複合材料の衝撃特性評価
3複合材構造の衝撃特性評価
4エンジンロータ・バーストに対する旅客機胴体の損傷許容評価
4.1JAXA での評価試験
4.2試験結果と評価
5高速衝撃のシミュレーション
6超高速衝突のシミュレーション
第5節CFRP 構造の雷撃損傷と評価
1日本における雷環境
2雷保護に対する規格
2.1風力発電ブレードに対する雷撃保護規格
2.2航空機構造対する雷撃保護規格
3複合材料構造の耐雷対策
3.1風力発電ブレードに対する耐雷対策
3.2航空機構造の被雷とその対策
4雷撃試験設備と評価
4.1風力発電ブレードの雷撃試験
4.2航空機構造の雷撃試験
5CFRP の雷撃損傷
第9章炭素繊維の圧縮破壊と繊維構造
1単繊維軸方向圧縮試験
2炭素繊維の軸方向圧縮強度と引張強度
3炭素繊維の軸方向圧縮強度とボイドサイズ
4炭素繊維強化複合材料の圧縮強度
5炭素繊維の構造解析
第10 章CFRTP の高含浸技術
第1節CFRTP における界面特性と含浸性技術
1連続繊維強化熱可塑性樹脂複合材料作製のための繊維状中間材料
2界面特性と含浸性の協調関係
2.1界面特性
2.2ぬれ性
2.3含浸性
3In-situ 樹脂ハイブリッド複合材料
第2節CFRTP の高含浸化技術
1現場重合型熱可塑性樹脂
1.1検討されている現場重合型熱可塑性樹脂
1.2現場重合型熱可塑性樹脂の比較
2熱可塑エポキシ樹脂
2.1重合機構
2.2現場重合型熱可塑エポキシ樹脂の重合
2.3現場重合型熱可塑エポキシ樹脂の機械的強度の発現
2.4熱可塑エポキシFRTP の機械的特性
2.5熱可塑エポキシFRTP の再溶融性
2.6熱可塑エポキシFRTP の耐薬品性
3現場重合型ポリアミド(PA)6
3.1重合機構
3.2現場重合型PA6 のポリマーアロイ化



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