事業・製品情報 Business / product

機能材料

複合材料部 News & Event

New Update

  • 2024
    JEC World at "Nord Villepinte" Paris, France Shikibo Booth Hall6 B43
  • 2022
    JEC World at "Nord Villepinte" Paris, France
  • 2021
    JEC COMPOSITES CONNECT Virtual exhibition
  • 2021
    第12回日本複合材料会議(JCCM12)

01Column

「三次元織物にマトリックスを含浸する事は難しい」という誤解

前回のコラムで、「三次元織物は等方性材料」と言う「都市伝説」の誤解の1つとして書きました。しかし、三次元織物には、他にももっと「都市伝説」があります。

私が何年も前に複合材料の研究を始めた時、三次元織物についての最も有名な誤解は、この織物が閉じた細孔構造(閉気孔)を持っているということでした。
この都会の伝説は、「第14回Biennial Conference on Carbon」の学会の要旨集から生まれたと思います。

この研究では、さまざまな多方向複合材料の構造を詳細に分析しています。
表に記載されているように、3方向直交構造は交差点で閉じた細孔を形成しますが、開いた細孔は4方向以上の構造で形成されます。これらの研究結果から、3方向の繊維が直交に交差した三次元構造体は、閉気孔でありマトリックスの含浸が難しい、すなわち三次元織物もマトリックスを含浸するのが難しいと誤解されました。但し、表の注釈には「円柱状のロッドで作られた構造」と記載されており、三次元織物の事を書いているわけではありません。

このような背景から、三次元織物の細孔構造と分布について調べました。

図に水銀ポロシメトリー法を用いた三次元織物の細孔分布構造の測定結果を示します。
水銀が注入された総量の値が、繊維体積分率で計算した三次元織物の空隙値と同じであり、この三次元織物の構造内に液体材料を注入できた結果の1つです。
この図では三種類のピークがあり、三次元織物には三種類の構造の細孔が存在するとこが観察されました。

これらの結果について、以下の様に考察しました。
70ミクロンの大きな細孔分布は、プリフォームの表面粗い領域を示しています。
7ミクロンの最大ピークは、各フィラメント間のギャップを示しています。
この水銀ポロシメトリー法では、入口の細孔径しか測定できませんでした。このピーク値には、閉気孔として「キャビティ」と呼ばれる内部空間の値も含まれています。
この結果は、繊維間のスペースであるこのギャップの構造が通常のUDまたは2D材料と同じであるため、マトリックスをこのギャップから簡単に注入できることを示しています。

これらの結果から、三次元織物はマトリックスを注入するのに問題がないことを示しており、1つの都市伝説が消えました。

次回は、3D複合材料の機械的性質の測定方法に関する誤解について議論したいと思います。

02Exhibitions

  • March 5-7, 2024
    JEC World at "Nord Villepinte" Paris, France Shikibo Booth Hall6 B43
  • March 8-10, 2022
    JEC World at "Nord Villepinte" Paris, France
  • June 1-2, 2021
    JEC COMPOSITES CONNECT Virtual exhibition

03Conference Activities &Talks

  • 2021
    第12回日本複合材料会議(JCCM12) J積分に基づくFanchor強化CFRP材の層間結合力特性評価
    和田智博、濱瀬範幸、日下貴之、藤井俊史(シキボウ)
  • 2020
    第11回日本複合材料会議(JCCM11) モードⅡ荷重下におけるZanchor強化CFRP材の微視破壊挙動
    濱瀬範幸、日下貴之、森直樹(立命館大)
    岩崎康彦、中島和夫、藤井俊史(シキボウ)
  • 2018
    第43回複合材料シンポジウム Fanchor強化CFRP積層材の層間破壊じん性に及ぼす挿入繊維の影響
    誉田航平、日下貴之、森直樹(立命館大)、北條正樹(京大)
    藤井俊史、中島和夫、岩崎康彦(シキボウ)
  • 2017
    第55回飛行機シンポジウム 11/20 - 11/22 CFRP積層材の強度特性に及ぼすFanchor処理の影響
    日下貴之、森直樹、杉原良哉、北條正樹、磯野大志、田那村武司、岩崎康彦、藤井俊史
  • 21st International Cinference on Composite Materials (ICCM-21) (in Xi'an, China) Interlaminar reinforcement of CFRP laminates using Zanchor process
    Ryoya Sugihara, Kohei Konda, Naoki Mori, Takayuki Kusaka (Ritsumeikan University)
    Taishi Isono, Masaki Hojo (Kyoto University)
    Toshifumi Fujii, Kazuo Nakajima, Yasuhiko Iwasaki (Shikibo Ltd.)
    Application of radial and circular reinforcement for CFRP bolted joints
    Toshifumi Fujii, Kazuo Nakajima, Yasuhiko Iwasaki (Shikibo Ltd.)
    Yusuke Osugi, Shun Kudo, Takayuki Kusaka (Ritsumeikan University)
  • 2016
    第54回飛行機シンポジウム Zanchor-CFRPにおける層間破壊じん性向上の機構の検討
    磯野大志(京大)、加藤拓真、杉原良哉(立命館大)
    岩崎康彦(シキボウ)
    北條正樹、松田直樹、西川雅章(京大)
    山田湧太、斎藤博嗣、金原勲(金沢工大)
  • M&M2016 材料力学カンファレンス Zanchor法によるCFRP積層材の層間高じん化
    杉原良哉、加藤拓真、日下貴之(立命館大)
    磯野大志、北條正樹(京大)
    藤井俊史、中島和夫、岩崎康彦(シキボウ)
  • 第41回複合材料シンポジウム CFRPボルト接合継手の強度特性に及ぼす繊維配向の影響
    工藤駿、大杉勇輔、日下貴之(立命館大)
    中島和夫、岩崎康彦(シキボウ)
  • 第7回日本複合材料会議(JCCM7) 複合材料ピンジョイントの繊維配向と力学的特性
    藤井俊史、中島和夫、岩崎康彦(シキボウ)
    大杉勇輔、日下貴之(立命館大)
  • 2013
    日欧複合材料会議 11/4 - 11/6 Development of low cost preform for aircraft application,
    T. Tanamura,N.Sakaki

04Published Paper

  • 2020
    日本複合材料学会研究論文 日本複合材料学会誌vol.46 No.5 CFRPボルト接合継手の初期臨界強度に対するC-R補強効果
    藤井俊史・中島和夫・岩崎康彦・森直樹・日下貴之
  • 2019
    日本複合材料学会研究論文 日本複合材料学会誌vol.45 No.5 C-Rステアリング補強層によるCFRPボルト接合継手の高強度化
    藤井俊史・中島和夫・岩崎康彦・森直樹・日下貴之

05Commendation

  • 2017
    2017年度日本材料学会 複合材料部門委員会 技術賞 Zanchor手法を用いた層間補強型CFRPの開発
    田那村武司、岩崎康彦、中島和夫、田中雅典、藤井俊史