• カテゴリ：炭素繊維ニュース
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• 出品日時:2021-03-29 11:01
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【概要の説明】炭素繊維複合材料とは何ですか 炭素繊維は、直徑約0.0002~0.0004インチ(0.005~0.010ミリ)の長細い物(wù)質の鎖で、主に炭素原子から構成されている。炭素原子は繊維の長軸と多(duō)かれ少なかれ平行に並んだ微結晶に結合している。結晶の配列は繊維の強度を信じられないほどの大きさにする。 炭素繊維複合材料には様々な形態があり、用途に応じて使用することができる。例えば、數千本の炭素繊維を結合させて糸を作り、それを単獨で使ったり、織物(wù)にしたりする。糸または織物(wù)はエポキシ樹脂と結合し、プラスチック型を巻いて各種の複合材料を形成し、例えば最も基礎的な原料は炭素繊維布、炭素繊維管、炭素繊維闆に分けられる。 炭素繊維強化複合材は、航空機や宇宙機の部品、レーシングカーのボディ、ゴルフクラブ、自(zì)転車のフレーム、釣り竿、自(zì)動車のスプリング、セーリングのマストなど、軽量で高(gāo)強度を必要とする多(duō)くの部品に使用されています。炭素繊維がどんな分野に応用できるか新しいものを生(shēng)み出す唯一(yī)の限界は炭素繊維複合材料に対する想像力です 炭素繊維は繊維の引張弾性率によって分類され、単位は1平方インチあたりの斷面積ポンド力またはpsiである。「低(dī)弾性率」に分類される炭素繊維は3480萬psi(2億4000萬kpa)以下(xià)の引張り弾性率を持つ。その他の分類としては、引張り弾性率の順に、「標準弾性率」「中央弾性率」「高(gāo)弾性率」「超高(gāo)弾性率」がある。超高(gāo)弾性率炭素繊維の引張弾性率は72.5~145.0萬psi(5億~10億kpa)である。比較すると、鋼は約2900萬psi(2億kpa)の引張り弾性率を有する。そのため、最強の炭素繊維は鋼の10倍強、アルミニウムは8倍強、しかもそれぞれ5倍と1.5倍の軽い材料となっています。さらに、疲労特性が既知のすべての金屬構造より優れており、適切な樹脂と結合した場合、利用可能(néng)な最も耐食性の高(gāo)い材料の1つです。 炭素繊維複合材料の開発の歴史 1860年(nián)、ジョセフ・スワンが電球用に炭素繊維を初めて発明した。 1879年(nián)、トーマス・エジソンは綿の糸や竹の棒を高(gāo)溫で焼いて炭化し、完全な炭素繊維のフィラメントを作り、最初の白(bái)熱電球の一(yī)つを電気で加熱した。 1880年(nián)、ルイス・ラティマーは電気で加熱した白(bái)熱電球用の信頼性の高(gāo)い炭素フィラメントを開発した。 1958年(nián)、ロジャー・ベーコンはオハイオ州クリーブランド市(shì)外にあるユニオンカーバイドのパーマ技(jì)術センターで高(gāo)性能(néng)炭素繊維を製造した。これらの繊維は、人工(gōng)絹糸を加熱して炭化させることによって作られる。結果として得られた炭素繊維は炭素を約20%しか含んでおらず、強度や剛性が低(dī)いことが明らかになった。 1960年(nián)代初頭、獨立行政法人産業技(jì)術総合研究所のシント・アキンボ博士が、ポリアクリロニトリル(pan)を原料とする方法を開発した。炭素繊維は約55%の炭素を含みます 1960年(nián)hithompsonfiberglasco。richardmilling-tonは、レーヨンを前駆體として炭素含有量99%の繊維を生(shēng)産する方法を開発した(米國(guó)特許第3,294,489号)。これらの炭素繊維は十分な強度(弾性率及び引張強度)を有しており、高(gāo)強度重量特性及び耐熱用途の複合材料の補強材料として用いられる。 炭素繊維の高(gāo)い潛在力は1963年(nián)、ハンプシャー州ファーンバラのロイヤル・エアクラフト社で、w.wat.lnフィリップスとw.johnsonが開発したプロセスによって実現された。このプロセスはイギリス國(guó)防省から特許を取得し、イギリス國(guó)立研究開発公社が3社にライセンス供與した。數年(nián)後、ビッカースvc10のロールスロイスコンウェイのジェットエンジンに、航空機に初めて炭素繊維製のファン部品を取り付けることに成功した。數年(nián)後、ロールス・ロイスは新素材の特性を利用して米國(guó)市(shì)場に參入し、rb-211航空エンジンに炭素繊維圧縮機の羽根を搭載した。殘念なことに、刃は鳥の衝撃を受けやすい。この問題とその他の問題は、1971年(nián)にロールズ・ロイス社が國(guó)有化されるという挫折をもたらした。炭素繊維の生(shēng)産工(gōng)場はブリストルコンポジッツに売卻された。 pan系炭素繊維は1960年(nián)代後半に日本で初めて生(shēng)産された。1970年(nián)の技(jì)術提攜で、ユニオンカーバイドは日本の東レ工(gōng)業製品を生(shēng)産することになった。モルガナティック社は、炭素繊維の生(shēng)産を中核事(shì)業の外側に置き、courtyards社をイギリスで唯一(yī)の大手メーカーにすると考えていた。courteous社の水(shuǐ)性無機プロセスは不純物(wù)の影響を受けやすく、他の炭素繊維メーカーが使用している有機プロセスに影響を與えないため、courtyards社は1991年(nián)に炭素繊維の製造を中止した。 一(yī)九六〇年(nián)代には、代替原料を探す実験が行われ、石油精製由來の石油ピッチから作られた炭素繊維複合材料が導入された。これらの繊維は約85%の炭素を含み、たわみ強度に優れている。また、この間、日本政府は炭素繊維の國(guó)内開発を強力に支援し、東レ、東寶、三菱などいくつかの日本企業が獨自(zì)の開発と生(shēng)産を始めた。 1970年(nián)代後半以降、より高(gāo)い引張強度とより高(gāo)い弾性率を提供するために、より多(duō)くの種類の炭素繊維の糸が世界市(shì)場に登場した。例えば、t400の引張強度は4,000mpaであり、弾性率は400gpaである。例えば、im600は6,000mpaまでの中間炭素繊維を開発した。炭素繊維複合材料は、マクドネルダグラス、ボーイング、エアバス、ユナイテッドエアクラフトなどの第2段階から第1次部品の航空宇宙用途に最初に使用された軍事(shì)および後の民(mín)間航空機である。