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角柱状の樹脂マトリックスの表面近傍にカーボン繊維を埋蔵した試片に、4点曲げ法を適用して、繊維の破壊ひずみより大きな引張ひずみあるいは圧縮ひずみを与え、その時生ずる破断片の長さの平均値と、引張りにおける破断片の長さから、引張強度のバラツキを考慮して計算した平均引張強度を用いて、カーボン繊維の軸方向圧縮破壊強度を推定した結果、次のことが明らかとなった。
1.推定したカーボン繊維の圧縮破壊強度は、環境温度が上昇するにつれて見かけ上減少する。この原因は、樹脂の熱膨張係数がカーボン繊維のそれより大きいために、繊維の半径方向に生ずる拘束力(熱応力)が温度の上昇とともに減少するためである。
2.拘束力をゼロまで外捜することにより、真の圧縮破壊強度を推定した。
3.推定された圧縮破壊強度は、表面処理を施した方が大きい。
4.推定された圧縮破壊強度は、サイジング処理を施すと大きくなり、さらに、マトリックス樹脂との接着性が良いサイジング剤を用いると、より大きくなる。
5.表面処理及びサイジング処理を行うと、最も大きくなる。この効果は、接着性が良いほど繊維に対する拘束力が増すためである。
なお、7年度以前に、カーボン繊維の圧縮破壊強度は、繊維径が小さいほど、結晶子の厚さを小さくするほど、結晶面の間隔及び配向度を大きくするほど大きくなることを明らかにした。
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