長繊維強化高分子複合材料の精密プレス成形法の研究

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長繊維強化高分子複合材料(以下長繊維FRTPと略称する)の精密プレス成形では、プレス成形中の材料の流動挙動が成形品精度、強度・異方性の支配要因であることに着目し、本研究では、試作および市販長繊維FRTP(Xシート)について、基本的な短形板の平面歪圧縮および円板の圧縮成形を行った場合の強化材繊維の配向・分離におよぼす材料、成形条件の影響を検討した。さらに繊維配向角分布・含有率分布の測定法について検討し、精密プレス成形に関する基本的知見を与えた。1.繊維配向角分布の表示式と測定法成形品の繊維は、互いに絡み合い複雑な構造を有し、その配向角分布の表示および測定法はまだ確立されていない。まず表示式に関しては、スタインの配向関数を修正した山田の式が長繊維強化材のみならず短繊維射出成形品の場合にも適用し得ることがわかった。測定法に関しては、(1)繊維を個々に識別できる場合、交点計数法により、(2)識別できない場合、成形品のX線写真から得られる繊維影濃度の勾配を利用することによって測定する新しい方法を考案した。本法による配向角分布は強さの異方性と強い相関があり、その有用性を明らかにした。2.繊維含有率分布の非破壊測定法成形品のX線写真から繊維含有率分布を、含有量標準サンプルを参照して、測定する方法を確立した。本法は従来の燃焼法に代わる簡便精密な方法と考えている。3.繊維含有率分布これまで成形に伴う繊維の分離は、母相と繊維の固液混相流として扱えば、良く予測できることを一次元流れに関して示してきた。これを円板の圧縮成形における二次元流れに拡張し、その妥当性を明らかにした。