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複合材料の主成分は繊維と樹脂です。 繊維は通常、ガラス繊維または炭素繊維のいずれかとして選択され、製品に必要な強度と剛性を高めることができます。 しかし、単独で使用すると、製品の最終性能を満たすことができません。 繊維に樹脂を含浸させて硬化させると、さまざまな用途設計の強度、剛性、軽量要件を満たすことができ、最終製品に多くのメリットがもたらされます。
すべての複合材料には、より高い強度、剛性、軽量化、およびより優れた環境耐性という共通の利点があります。 これらの特徴のそれぞれは、補助樹脂を使用することによってより顕著になることができます。 最も適切な樹脂を選択するための最初のステップは、複合材料の主な特性を決定することです。
軽量複合材料を製造する最も費用効果の高い方法は、不飽和ポリエステル樹脂を使用することです。 この特殊樹脂機械的、電気的、化学的特性が比較的優れているため、輸送、構造、建物のプロファイルなど、さまざまな従来のアプリケーションに適しています。
しかし、より高い剛性または強度が必要な場合は、脂環式エポキシ樹脂間違いなく最高です。 エポキシ樹脂と繊維の間の強い結合は、繊維間でより高いせん断荷重が伝達され、複合材料により高い強度値を与えることを意味します。 エポキシ樹脂によって許容されるより高い繊維含有量を組み合わせることにより、優れた強度と高い剛性を持つ複合材料を作ることができます。 必要に応じて、高温用途に適応するためにさらなる変更を加えることができる。
さらに、合成エポキシ材料硬度に加えて過酷な環境に耐性がある必要があるため、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持っているため、複合材料を海洋環境や酸やアルカリを含む工業用途に使用する場合、ビニルエステルの使用は、複合材料の性能を改善する。
ネジで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、複合材料は亀裂や破損を防ぐために頑丈でなければなりません。 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、構造を簡素化し、コストを削減し、複合材料をより幅広い用途に適したものにすることができます。 例えば、不饱和ポリエステルと比较して、ポリウレタンは非常に高い靭性を有し、そのような用途にとって理想的な选択となる。
複合材料の最も価値のある機能を補完できる樹脂を選択すると、その性能と寿命が向上します。 ただし、樹脂の選択に時間を費やすことの利点は、既存の特性の改善をはるかに超えています。
樹脂は、複合材料製品に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添加して、表面の滑らかさの改善や色の増加から、耐紫外線性、抗菌性、抗ウイルス性などのより複雑な強化機能に至るまで、さまざまな利点を実現できます。
たとえば、日光にさらされたときの樹脂の自然分解により、紫外線に抵抗するためにUV吸収剤を追加すると、強い光にさらされる環境での複合材料の性能を向上させることができます。これはしばしば材料の脆化と崩壊につながります。
同様に、抗菌添加剤を樹脂に混合して、細菌または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、手動操作を伴う複合材料製品に役立ちます。
いくつかのケースでは、樹脂添加剤の添加が複合材料の特性を変える可能性があることは注目に値する。 例えば、極端な場合には、効果を効果的に発揮するために大量の難燃性添加剤が必要とされる。 この時点で、複合材料の繊維の数を減らし、それに応じ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、複合材料の全体的な設計の重要な部分であり、無視してはいけません。 繊維と樹脂のバランスを取りながら、複合材料の最も必要な特性を確立し、適切な樹脂と組み合わせてこの特性を高めることは、最良の解決策を作成するために不可欠です。
