樹脂選択の重要性

複合材料の主要なコンポーネントは、繊維と樹脂です。通常、ガラスまたは炭素繊維でできている繊維は、強度と剛性を提供しますが、単独で使用した場合、これらの特性が適用できる形状または形状にすることはできません。ただし、繊維に樹脂を含浸させてから硬化させることで、複合材料にさらに多くの利点を追加しながら、さまざまな用途向けに繊維の強度、剛性、軽量性を設計することができます。

樹脂の選択に関しては、アプリケーションの要件を満たすために、利用可能な多くの選択肢と、樹脂添加剤を組み込むオプションがあります。したがって、樹脂間の違いと、それらの選択が複合材料の特性にどのように影響するかを認識することが非常に重要です。

既存のプロパティを補完する

すべての複合材料は、強度、剛性、軽量、過酷な環境への耐性など、共通の有益な特性を共有しています。これらの各機能は、それらを補完する樹脂を使用することで、より支配的にすることができます。最も適切な樹脂を選択するには、まずその主要な機能を決定する必要があります。

軽量化複合溶液を製造するための費用効果の高い方法は、比較的優れた機械的、電気的、化学的特性を備えた不飽和ポリエステル樹脂を使用することです。輸送、構造、建設プロファイルなど、さまざまな日常的なアプリケーションに適合させることができます。

ただし、アプリケーションでより高い剛性または強度が必要な場合は、エポキシ樹脂が適しています。エポキシ樹脂と繊維の間の結合は強力です。つまり、繊維間でより高いせん断荷重を伝達できるため、複合材料の強度値が向上します。エポキシ樹脂が可能にする大量の繊維と組み合わせることで、優れた強度と高剛性を備えた複合材料を作成でき、必要に応じて高温用途に合わせてさらに変更することができます。

あるいは、複合材料が剛性に加えて過酷な環境への耐性を必要とする場合は、ビニルエステル樹脂がより良い選択かもしれません。ビニルエステルの分子構造は耐薬品性を促進するため、複合材料が海洋環境または酸またはアルカリが存在する産業用途向けである場合、ビニルエステルを使用すると複合材料の性能が向上します。

ネジを使用して組み立てる必要のある複合プロファイルを作成する場合、亀裂や破損を防ぐために、複合は堅牢である必要があります。これは構造設計によって実現できますが、適切な樹脂を選択することで、構造が簡素化され、コストが削減されるため、複合材料はより幅広い用途に適したものになります。たとえば、ポリウレタンは不飽和ポリエステルに比べて非常に丈夫であるため、このような用途に最適です。

新しいプロパティの追加

コンポジットの最も価値のある機能を補完する樹脂を選択すると、コンポジットのパフォーマンスと寿命が向上します。ただし、時間をかけて適切な樹脂を選択することで得られる利点は、既存の特性を改善することだけではありません。

樹脂は、複合ソリューションにまったく新しい特性を追加することもできます。樹脂添加剤を樹脂に組み込んで、表面仕上げの単純な改善や色の追加から、UV耐性や抗菌および抗ウイルス特性などのより複雑な強化まで、さまざまな利点を実現できます。

たとえば、樹脂は日光にさらされると自然に分解するため、紫外線に耐えるために紫外線吸収剤を追加すると、通常は材料の脆化や崩壊を引き起こす光の多い環境で、複合材料のパフォーマンスを向上させることができます。

同様に、抗菌添加剤を樹脂にブレンドして、細菌や真菌の汚染を防ぐことができます。これは、機械、公共交通機関、医療機器など、人間が扱うあらゆる複合ソリューションに役立ちます。

付加的な影響

場合によっては、樹脂添加剤を含めると複合材料の特性が変わる可能性があることに注意することが重要です。場合によっては、たとえば、効率的に機能するために難燃性添加剤が大量に必要になるため、複合材料の繊維数を減らして、その強度と剛性を下げる必要があります。

樹脂の選択は、複合ソリューションを作成する上で重要な部分であり、見落としてはなりません。複合材料の最も重要な機能を確立し、この機能を実行する複合材料の能力を向上させるために樹脂を設計することで、繊維と樹脂が調和して機能する複合材料ソリューションを作成できます。

作成者について

サミピリネン

Sami Pirinen（材料化学の博士号）は、2017年からExel Compositesで化学者および技術サポートの連絡先を務めています。彼は、ExelのR＆Dチームの一員として、複合製品に対する顧客の要求を満たす樹脂ソリューションの開発に取り組んでいます。彼はまた、複合材料の可能性をさらに広げて新しい用途に到達するために、新しい樹脂材料を研究しています。