高強度CFRPの層間樹脂構造制御による高靭化と修復性の付与

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650085
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 北條 正樹 京都大学, 工学研究科, 助教授 (70252492)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松田 聡 姫路工業大学, 工学部, 助手 ; 井上 忠信 科学技術庁, 金属材料技術研究所, 研究員 ; 落合 庄治郎 京都大学, 工学研究科, 教授 (30111925)
• Keywords: 複合材料 / 層間破壊 / 破壊じん性 / メゾ構造 / モードI / モードII / 疲労き裂伝ぱ / 樹脂

Research Abstract

本研究では,層間樹脂層を制御してベースラミナとの界面領域まで拡散させ,炭素繊維の阻止によりき裂を高靭化層内にとどめ,層間強度を飛躍的に向上させることを第一の目的とする.さらに,複合材料構造物の長期使用では,疲労,衝撃等の損傷の修理が避けられない.このため,層間高靭化層を熱可塑性樹脂として,再溶着させることにより、修理可能なインテリジェント材料とするとともに,その修復後の信頼向上を図ることを第二の目的とする.本年度の成果は次のように要約される.
(1)層間樹脂層の界面層を制御した積層板のモードI疲労き裂伝ぱ特性:CF/エポキシ積層板において,層間の樹脂層として,アイオノマーを用いた積層板を作製し,モードI層間はく離疲労き裂伝ぱ特性を検討した.従来の層間高靭化材では、き裂が比較的早く高靭化層からそれ、き裂伝ぱ抵抗が低下するのに対し,本材料では,高い進展抵抗を維持することが明らかとなった.
(2)層間高靭化積層板の修復性:アイオノマーを用いた層間高靭化積層板につき,モードI層間破壊じん性試験後に,分離した試験片を再溶着して,修理を試みた.その結果,そのままの修理ではじん性が低下すること,修復面にアイオノマーフィルムをはさむと,もとの層間高靭化材に匹敵する高いじん性が得られることが明らかとなった.

Research Products

• [Publications] 北條正樹: "アルミナ繊維/エピキシー方向積層板の室温大気中におけるモードI・II層間破壊じん性および疲労き裂伝ぱ"材料. 48. 1400-1407 (1999)
• [Publications] 北條正樹: "液体窒素中におけるアルミナ繊維/エポキン積層板のモードII静的・疲労層間破壊"日本機械学会論文集,A編. 65. 2405-2410 (1999)
• [Publications] Masaki Hojo: "The Role of Interleaf/Base Lamina Interphase in Toughening Mechanism of Interleaf-Toughened CERP"Proc.12th International Conference on Composite Materials. (1999)
• [Publications] Masaki Hojo: "Interlaminar Fracture Toughness and Delemination Fatigue of Alumina Giber/Epoxy Laminates in Air and in Liquid Nitrogen"Proceedings of 7th Euro-Japanese Symposium. 1-6 (1999)
• [Publications] Satoshi Matsuda: "Effect of Ionomer Thickness on Mode I Interlaminar Fracture Toughness for Ionomer Toughened CFRP"Composites : Part A. 30. 1311-1319 (1999)
• [Publications] 松田聡: "液体窒素中におけるアルミナ繊維/エピキン積層板のモードI静的・疲労層間破壊"日本機械学会論文集,A層. 65. 2411-2417 (1999)