ガラス繊維強化樹脂の射出発泡成形による曲げ強度向上と軽量化に関する研究

摘要

近年，樹脂にガラス繊維のような弾性率の高い材料を混練した，比強度の大きいガラス繊維強化樹脂が注目を集めており，自動車や航空宇宙分野を中心に実用化されているが，樹脂にガラス繊維を混練することで，ガラス繊維分の質量増加が懸念される.そこで，ガラス繊維を混練しない樹脂と同等の質量に，ガラス繊維強化樹脂を軽量化させる方法として，樹脂内部に気泡を生成させる射出発泡成形に着目した.しかし，気泡が生成されることで強度や剛性の低下を招き，軽量化と強度や剛性の向上は相反するといった課題がある.さらに，ガラス繊維が気泡の成長を阻害することも考えられ，これは気泡の形状やサイズにバラつきが生じることに繋がり，更なる強度低下も懸念される.また現在，曲げ強度向上と軽量化の両立を目的とし，ガラス繊維強化樹脂の射出発泡成形に関する研究がなされている例は少なく，成形時におけるガラス繊維が気泡の成長に与える影響が不明瞭である.したがって，本研究では，ガラス繊維が気泡の成長に与える影響を明らかにするため，ポリプロピレンにガラス繊維を混練して射出発泡成形を実施し，ガラス繊維の配向，及び発泡状態を観察した.さらに，3点曲げ試験を実施し，成形品の内部構造が曲げ剛性に与える影響を検証した.