マイクロボンド法を用いた炭素繊維へのエポキシ樹脂の接着·硬化過程のその場観察と樹脂硬化収縮率の測定

摘要

エポキシ樹脂を用いた炭素繊維複合材料は一体成形が可能という特徴を有しており，航空機構造や自動車構造などの最先端構造部材における接合部低減や組立コスト低減に貢献している．一方，その複合材料構造の製造プロセスにおいては，エポキシ樹脂の化学反応による硬化プロセスを含hでおり，樹脂を半硬化にして繊維に含浸させたプリプレグと呼ばれる中間基材を用いて構造形状に賦形したのち，加熱硬化により構造として必要な剛性を確保する．この製造プロセスにおいて，複合材料内部に残留応力が発生することが広く知られている．この残留応力は，成形型から取り外す際にスプリングインと呼ばれる残留反り変形を引き起こし，組立強度を低下させることが知られている．その反りの角度はたとえわずかであっても，航空機一次構造部材のような大型構造においては接合部で大きな寸法誤差をもたらし，悪影響をもたらす恐れがある．このような製造プロセスにおける残留応力低減の観点では，単に残留応力値を計測したり，見積もるということに留まらず，複合材料成形時の残留応力発生メカニズムを把握することが重要である．