繊維強化プラスチック成形時の浸透性におよぼす影響因子としてのぬれ性の独立性検証

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16K06755
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 複合材料・表界面工学
• 研究機関: 金沢工業大学
• 研究代表者: 斉藤 博嗣 金沢工業大学, 工学部, 准教授 (70367457)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 浸透性 / ぬれ性 / 毛管数 / 微視的浸透挙動

研究成果の概要

繊維強化プラスチック（＝FRP）の繊維に対する樹脂の充填（＝含浸）予測において最も重要なパラメータである、繊維に対する樹脂の染み込みやすさ（＝浸透性）はDarcyの法則に基づき評価されるが、ミクロスケールの繊維と樹脂のぬれなど、FRP固有の因子が考慮されていない。本研究では、ぬれ性を表わすパラメータとして、樹脂の表面張力と接触角から導かれる付着エネルギが浸透性において独立した影響因子である可能性、およびその他のパラメータとして樹脂粘性と表面張力および樹脂流速により定義される毛管数と浸透性の相関性について，実験的手法により検証した。

自由記述の分野

材料力学，複合材料工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果より、理論的に毛管数が同一となる条件下において浸透性実験をおこなった結果、異なる樹脂系において浸透性がほぼ同一となることを実験的に確認できた。そのため、浸透性に対し、毛管数によるミクロスケールの樹脂含浸挙動は支配因子の一つとなりうると考えられる。浸透性の支配因子が明らかとなれば、界面特性の異なる繊維および樹脂を用いたFRPの成形予測シミュレーションにおいても、従来のように個別に浸透性を測定することなく、構成材料のぬれ性または毛管圧のサンプリング評価に基づき、浸透性を予測できる。さらには、繊維界面特性を制御することにより、浸透性を考慮した新たな繊維基材の開発を行なうことができる。