| 研究実績の概要 |
高強度・高弾性率の繊維強化複合材料(FRP)は, カーボン繊維などに樹脂を含浸・成形するため, 繊維軸方向の圧縮強度と引張強度の比は0.1~0.5と低い．飛行機などの構造材では曲げ荷重に耐えるために圧縮変形部に繊維を多用して補強しているが、引張り強度の低下を招く．このトレードオフの関係の改善が求められている. 本研究では,強化繊維束（フィラメントヤーン）をカバリング補強して, FRPの圧縮特性を格段に向上させる手法を提案する.
昨年度で試作した高強度フィラメント繊維を鞘糸としたカバリングカーボン繊維も製作できる機械を利用して、高強度繊維などの強化繊維(芯糸、カーボン繊維)に対して，引張り弾性率が大きいPBO,ガラス繊維などの少本数繊維束を鞘糸として, カバリングヤーンを試作することを試みた. 芯材と鞘糸の材質, 力学特性, 表面の摩擦係数など相対関係により, 芯糸と鞘糸にそれぞれにかけているテンションの大きさと割合を調整して, 芯糸をできるだけ真直ぐになるよう創製する. さまざまな組み合わせの試験の結果を評価し, 最適な芯糸と鞘糸の配合を明らかにした.
糸でバンドした芯糸の繊維の間に間隙は少なくなり, 繊維束へ少量かつ均一な含浸が困難となると予測され, 含浸と成形方法を提案したが, カバリングカーボン繊維を用いたFRPの試成形の結果, 今までのVaRTM成形法では, ほぼ問題なく含浸できて, 樹脂をわずかに薄めて, 均一な含浸と硬化できたFRPを作成できることが分かった. そのメカニズムはこれから検討し論文を執筆する予定である. カバリングヤーンの使用によるFRPの圧縮性能を確認するため, JIS規格に準拠し,FRPの曲げ試験を実施し, FRP の圧縮弾性率と強度及び曲げ弾性率と曲げ強度を測定して, 評価したところ, 大幅に向上していることが確認された.
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