長繊維強化複合材料の紹介

長繊維強化熱可塑性複合材とは、繊維長が10mmを超える強化熱可塑性樹脂、強化繊維からガラス繊維、炭素繊維などの繊維を主に指し、樹脂基材として最も多く使用されているのはPP(ポリプロピレン)で、次にPA(ポリアミド)が続きます。 PPS（ポリフェニレンサルファイド）、TPU（ポリウレタン）、その他の樹脂として、適切な繊維表面処理を施した樹脂の種類に応じて、より良い結果を得ることができます.

繊維材料を樹脂に追加すると、全体的な材料特性が大幅に向上します。 繊維複合材料は、繊維の引き抜き、繊維の破断、樹脂の破断の 3 つの方法で外力を吸収します。 繊維長の増加に伴い、繊維の引き抜きにはより多くのエネルギーが必要になり、衝撃強度の向上につながります。 複合材料では、多くの場合、繊維の端が亀裂成長の開始点であり、長い繊維の端の数が少ないため、衝撃強度も向上します。 長繊維混合物は、短繊維混合物のように流動方向に沿って並ぶのではなく、金型に充填するときに互いに絡み合い、向きを変え、曲がります。 したがって、短繊維混合の同じ成形部品と比較して、長繊維混合成形品は等方性が高く、平坦性が高く、反りが小さいため、サイズが安定します。 また、長繊維強化熱可塑性樹脂の熱変形温度は、短繊維強化熱可塑性樹脂の熱変形温度よりも高くなります。 したがって、長繊維複合材は短繊維複合材よりも優れた性能を発揮し、剛性、圧縮強度、曲げ強度、耐クリープ性を向上させることができます。 熱可塑性複合材料は、長繊維強化と短繊維強化に分けられます。

溶融含浸により得られたプリプレグ素材を6-10mmの粒子に切断する方法です。 粒子の長さは繊維の長さと一致しており、繊維が樹脂内に均一に分布しているため、材料の衝撃強度と弾性率が高くなり、反りが減少し、収縮率が減少し、寸法安定性が向上します、製品の耐疲労性が向上します。

粒子を射出成形機で加熱して金型に射出し、金型内で加熱・加圧することができます。 熱可塑性樹脂の種類と複合材料の製品形状に応じて、プロセスパラメータの温度、圧力、および時間が調整されます。 射出成形法は、複雑な形状の製品を製造できるため、適用範囲が大きく広がります。

最も簡単な成形方法は、得られた繊維強化熱可塑性プリプレグ、多層重ね合わせ、重ね合わせ方法は、隣接する2つの層0 / 90度であり、次にホットプレス用のプレスプレートで、シートまたは別の単純な形状を取得します. この方法は、シートとシートを準備するために最も一般的に使用される方法です。 作業効率を向上させるために、成形には2本ロール、3本ロールカレンダーも使用できます。

さらにプリプレグシートを金型の大きさに合わせて切断し、加熱炉で樹脂が溶ける温度以上に加熱します。 その後、プレス金型に送られ、急速にホットプレスされ、冷却されて製品が得られます。 この方法の成形サイクルは短いです。 厚みや密度の変化が大きい製品や、凸・凹・ラジアンなどの複雑な形状の製品や、金属部品が埋め込まれた製品に適しています。 この方法は、エネルギー消費量と生産コストが低く、生産効率が高いです。

この方法は、複合材料を連続的かつ経済的に生産できる代表的な製造プロセスです。 引抜成形技術は、繊維含有量が高く、高性能で低コストの複合材料を連続的に自動生産するプロセスです。 長繊維に樹脂を含浸させた後、一定の断面形状を有する成形型を通過させ、型内で固化させた後、成形工程から製品を取り出す方法です。 押出成形プロセスには、次の利点があります。樹脂の粘度をいつでも調整でき、繊維含有量を最大 80% にすることができます。 生産工程の自動制御、高い生産効率; 製品の縦方向および横方向の強度は、製品のさまざまな機械的特性の要件を満たすために任意に調整できます。 製品の品質は安定しており、再現性は良好で、長さは任意に切断できます。 生産に隅々の無駄がなく、製品は後処理を必要としないため、他のプロセスに比べて労力、材料、エネルギー消費を節約できます。

構造材料としての長繊維強化熱可塑性複合材料は、産業、民生、軍事およびその他の分野で使用でき、航空宇宙、自動車、電気機器、通信、スポーツ機器、およびその他の分野で適用されています。

「環境保護、省エネ、自動車の軽量化」は、長繊維強化熱可塑性複合材の製造、部品設計、および用途の急速な発展を促進します。 ポリプロピレン (PP) をベースとするガラス長繊維強化熱可塑性複合材料は、自動車の端子部品に広く使用されています。 データによると、長ガラス繊維強化熱可塑性複合材料の需要の 80% は、ヨーロッパのブランド車で広く使用されている自動車産業 (スペアパーツ) からのものです。 自動車部品の高性能化と多様化という特別な要件により、長繊維強化熱可塑性複合材料の繊維と樹脂の選択肢も増えています。 長繊維強化熱可塑性複合材は、フロントエンドモジュール、インストルメントパネル、ドアモジュール、ボディ、ボトムプレート、および射出成形プロセスによって得られる複雑な部品を含むその他の複雑な形状の部品、ドアとウィンドウ、ボディに使用されています。底板、計器など、またはボックストラックの台車ガードプレートや天井などのラミネート材として。 また、高級車やスポーツカー、レーシングカーでの炭素繊維複合材料の使用も増加しており、炭素繊維複合車両全体の出現さえもしています。

中国の高速鉄道の発展に伴い、長繊維強化熱可塑性複合材の需要が増え、各部品の性能が異なり、高速鉄道の長繊維強化熱可塑性複合材も豊かで多彩な発展を遂げています。

アラミド、超高分子量、高強度、高弾性率のポリエチレン繊維や炭素繊維などの高性能繊維を熱可塑性複合材料に成形し、ボディアーマー、シールド、ヘルメットなどに使用できます。 高性能長繊維および樹脂強化熱可塑性複合材料は、戦車、装甲車両、およびその他の装甲にも使用できます。

航空業界では、高度で高性能な材料に対する特別な需要があり、この分野のさまざまな製品には、長繊維強化熱可塑性複合材料に対する多様な要件があり、その中でも炭素繊維複合材料が最も顕著です。 繊維複合材料は、そのユニークで優れた物理的および化学的特性により、ロケット、ミサイル、および高速航空機で広く使用されています。 たとえば、航空機、人工衛星、ロケット、その他の宇宙船で作られた炭素繊維とプラスチックの複合材料の使用は、大きな推力、低騒音だけではありません。 また、軽量であるため、消費電力が少なく、多くの燃料を節約できます。

高級建築材料の分野における長繊維強化熱可塑性複合材料の使用は、主にプレートに基づいており、主にガラス繊維強化PP、軽量、高比強度、比弾性率、耐食性、優れた耐水性、簡単に使用、低コスト、必要に応じてカット可能、ネジ、リベットで取り付け可能、ホットメルト溶接などの利点もあり、ウォールボード、ウォールライニングボード、建物テンプレートとして使用できます。 連続長繊維強化熱可塑性複合材料は、高品質のプラスチック パイプの製造にも使用できます。