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炭素繊維とその複合材料に関する専門用語 108 選 - パート 1

2024-06-12 13:40

複合材料:2 つ以上の異なる物質を組み合わせて形成される新しいタイプの材料。通常、マトリックス成分と強化成分または機能成分で構成されます。

カーボンファイバー:簡単に言えば、高強度、高弾性率、低密度、耐腐食性を特徴とする繊維状炭素材料です。

グラファイトファイバー:グラファイト分子構造を持つ炭素繊維で、99%以上の炭素を含み、層状の六方結晶格子を特徴としています。高温熱処理を施された炭素繊維は、内部のグラファイト化度が高まります。一般的に、1800℃以上の温度で処理された炭素繊維をグラファイト繊維と呼びます。

エポキシ樹脂:分子内に2個以上のエポキシ基を含むポリマーの総称。エピクロロヒドリンとビスフェノールAまたはポリオールの縮合生成物です。エポキシ基の化学反応性により、活性水素を含むさまざまな化合物と架橋・硬化し、網目構造を持つ熱硬化性樹脂を形成します。ビスフェノールA型エポキシ樹脂は、最も生産量が多く種類も豊富であるだけでなく、改良品種が続々と登場し、品質も向上し続けています。

熱硬化性:再加熱しても軟化せず、形状が変化せず、溶剤に溶解しない材料を指します。この特性を持つポリマーは熱硬化性です。

熱可塑性:加熱すると変形して流動し、冷却すると特定の形状を維持する材料を指します。ほとんどの線状ポリマーは熱可塑性を示すため、押し出し成形、射出成形、ブロー成形による加工が容易です。

抗張力:材料が引き伸ばされたときに破断するまでに耐えられる最大の応力。材料の破損に対する耐性を示します。

引張係数:材料が張力を受けているときの弾性。これは、材料を中心軸に沿って単位長さだけ伸ばすために必要な力と、その断面積の比率であり、材料の変形に対する耐性を示します。

ポアソン比:一軸引張または圧縮を受ける材料の横方向ひずみと軸方向ひずみの比。横方向変形係数とも呼ばれます。

サイズ剤:収集前に炭素繊維ストランドに塗布されるポリマー層で、炭素繊維を保護し、マトリックスとの結合強度を高めます。

破断時の伸び:繊維が破断するまで引っ張られたときの初期長さに対する、伸張前と伸張後の長さの差の比率をパーセンテージで表します。

比強度:材料の強度(破断時の単位面積あたりの力)を密度で割った値。強度対重量比とも呼ばれます。

比弾性率:単位密度あたりの弾性係数。剛性対重量比または比剛性とも呼ばれる材料特性です。

強靭性:材料が塑性変形および破壊の際にエネルギーを吸収する能力を示します。靭性が高いほど脆性破壊の可能性が低くなります。

等方性:材料の物理的および化学的特性が方向によって変化しない特性。つまり、測定された性能値はすべての方向で同じです。

異方性:物質の物理的および化学的特性が方向によって変化し、方向によって異なる特性を示す特性。

プリプレグ:制御された条件下で連続繊維または織物に樹脂マトリックスを含浸させ、樹脂マトリックスと強化材の複合材料を形成することによって作られる中間材料。

一方向生地:UD 生地としても知られ、一方向 (通常は縦糸) に多数の炭素繊維糸が含まれ、反対方向には通常細い少数の糸のみが含まれるため、生地の強度は主に最初の方向に集中します。

3K ファブリック:3K カーボン ファイバー トウから織られた生地で、平織り、朱子織り、綾織りがあり、カーボン ファイバー製品の表面によく使用されます。

前酸化:炭素繊維の前駆体が炭化前に経る必要がある前酸化プロセス。安定化とも呼ばれ、炭化中に繊維が溶けたり燃えたりしないようにします。

炭化:炭素繊維の前駆体または予備酸化された繊維を空気のない状態で加熱し、分解させて最終的に炭素繊維を形成するプロセス。

黒鉛化:炭素繊維を高温熱処理して、その内部の炭素原子配列を無秩序なグラファイト構造から整然としたグラファイト結晶構造に変化させるプロセス。

PANベース:ポリアクリロニトリル繊維の前駆体を炭化して作られた炭素繊維は、パン 系炭素繊維と呼ばれます。

ピッチベース:ピッチ繊維の前駆体を炭化して作られた炭素繊維は、ピッチ系炭素繊維と呼ばれます。

ビスコースベース:ビスコース繊維の前駆体を炭化して作られた炭素繊維は、ビスコースベースの炭素繊維と呼ばれます。

前駆体繊維:紡糸により形成された有機繊維で、炭素繊維の製造に使用されます。

紡糸:化学繊維形成とも呼ばれるこのプロセスは、高分子化合物をコロイド溶液にしたり溶融させて溶融物にし、その後紡糸口金の穴から押し出して化学繊維を形成する化学繊維製造プロセスです。

満点:カットラベルのない日本製カーボンファイバーをフルマークと呼びます。

ハーフマーク:中国に輸出される炭素繊維は日本が流通を規制しているため、商品ラベルに追跡コードが設定されているが、中国では追跡できないように追跡コードが切り取られ、半端な炭素繊維となっている。

小型牽引車:一般的には、1K、3K、6K、12K、24K など、24K 未満のフィラメントを持つ炭素繊維と見なされます。

大型牽引:一般的には、24K 以上のフィラメントを持つ炭素繊維と見なされます。

ウェットスピニング:化学繊維紡糸の主な方法の一つ。略して湿式紡糸とも呼ばれる。

ドライジェットウェットスピニング:乾式紡糸と湿式紡糸の特徴を兼ね備えた溶液紡糸法で、紡糸口金での高延伸倍率と湿式凝固浴での繊維束拡張性の向上を特徴とし、より緻密な構造、より高速な紡糸速度、後処理後の一定の初期繊維強度が得られ、高性能繊維が得られます。

熱膨張係数:一定の圧力下での単位温度変化あたりの材料の長さの変化。熱膨張係数で表されます。

不規則グラファイト構造:炭素六角環が拡大し、等間隔で平行に並び始めるが、各平面の炭素原子がまだグラファイト結晶の秩序だった積層配列を示さず、三次元秩序状態に達していない構造。

グラファイト化度:高温熱処理後の炭素原子構造が完全なグラファイト結晶構造に近づく度合いを表すパラメータ。

平織り:経糸と緯糸が1本おきに交差する平織り構造で織られた生地で、交差点が多く、風合いがしっかりしていて、表面が平らで、軽量で、耐摩耗性に優れ、通気性に優れているのが特徴です。

サテン織り:さまざまなサテン織り構造を使用して織られた織物の総称。隣接する経糸または緯糸の個々の織り合わせ点は均等に分散されていますが、連続していません。

綾織り:2面1面の綾織りと左45度の斜め織りが特徴の、はっきりとした斜め織り模様の生地です。

単位面積密度:炭素繊維織物または炭素繊維プリプレグの 1 平方メートルあたりの重量。

縦糸:織機の長さ方向に伸びる一連の糸で、長さ方向に沿って織物を形成します。

横糸:織るときに横方向に使用する糸と、縦方向に使用する経糸。

コア材質:積層複合パネルの炭素繊維層間にフォームまたはハニカム材料を追加して、曲げモーメントに対するパネルの耐性を強化します。

立体織り:3D織りとも呼ばれ、横編み機で針の収集と解放、水平保持、ウェッジ織り、または多層織りなどの方法を使用して、3次元構造の形状または平らな布地を生産します。

多軸織物:経糸、緯糸、斜め全幅緯糸の束を結合して形成された多層複合織物。

チョップドカーボンファイバー:プラスチックの強化に使用される、短く切断された炭素繊維。

ホットメルトプリプレグ:プリプレグ製造工程で使用される、予め含浸させた樹脂を加熱して溶融し、繊維に含浸させる方法。

ソリューションプリプレグ:プリプレグ製造工程において、予め含浸させた樹脂を有機溶剤に溶解し、炭素繊維に含浸させる方法。

カップリング剤:合成樹脂と炭素繊維の界面特性を改善するプラスチック添加剤。

繊維含有量:単位面積あたりの炭素繊維の量。

樹脂含有量:単位面積あたりの樹脂の量。

ボンディング:接着剤を使用して 2 つの炭素繊維複合部品を接合する方法。

機械的接続:ボルトやリベットを使用して炭素繊維複合部品を接合する方法。

Zピン接続:一方向複合材料を細い棒(一般にZピンと呼ばれる)に引き抜き成形し、未硬化のプリプレグまたは繊維プリフォームに埋め込む技術。硬化後、Zピンは"アンカー"Z方向の補強。


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