切断ストランドマットの適切な層構造と方向性の重要性

特に船や車など、安全性が求められるとともに長期間耐久することが必要なものにおいて、非常に堅牢な材料を持つことは極めて重要です。このような堅牢な材料を作成する良い方法の一つは、という特殊な材料を使用することです。 切断されたのマット cSM（Chopped Strand Mat）の略です。CSMは、複数の個別のガラスファイバー層をステッチで結合して作られ、非常に強度があります。正しい順序で積層されたCSMは、さらに強度と耐久性を向上させ、摩耗に強い素材を提供します。

切断ストランドマットの重量

CSMというと、多くの場合重量について考えます。なぜなら、CSMの重量は、マットの一部を構成する各「ストランド」にどれだけのグラスファイバーが一箇所に押し込まれているかを示すからです。より厚く、扱いにくく、通常は重いCSMは強度があります。軽量のCSMから作業を始めることで、材料の厚さを段階的に増やすこともできます。この方法により、軽量であっても材料を弱くすることなく、多くの用途で有用な特性を維持できます。

繊維はどのように配置すべきか？

CSMを使用して衝撃に強い材料を作る際のさらなる要因として、各層内の繊維の配置があります。これにより、材料が十分に融合しない低密度の部分が生じることがあります。それは、同一層内のすべての繊維が平行に配置されているためです。各層ごとに繊維を異なる方向に配置することで、繊維複合材料の使用が助けられます。繊維と樹脂の結合をさらに強化するために、その配置を変更することができます。

CSMファイバーをクロスプライに配向するためのいくつかの方法。これは別の一般的な方法です。この方法では、各層は互いに90度の角度で配置されたファイバーで構成されています。このような配置は、ストレスを分散させ、一部が破砕される可能性を低減します。さらに、ユニディレクショナルと呼ばれる方法もあります。これは、ある一層内のすべてのファイバーが一直線に配置されていることを意味します。これは、特定の強度や剛性が必要な部品を設計する際に特に役立ちます。

剛性向上とタフな材料

ほとんどのアプリケーションにおいて、CSMラミネートは剛性と耐久性を実現するために必要です。剛性とは、圧力がかかったときに曲がらない材質の特性です。耐久性とは、材質が劣化したり強度を失ったりするまでの時間を指します。基本的には、CSM層を積み重ねる方法を変えることで、材料の剛性や耐久性を高くしたり低くしたりすることができます。

CSM層を対角に配置すること。例えば、これにより剛性が高まり、曲がったりしなかったりする部品が改善される可能性があります。一方で、ストレスのかかる部分にさらに多くのCSM層を追加するとこれが役立つかもしれませんが、時間とともに亀裂や破損が発生する可能性がある場所全体に少し追加することも同様に効果的です。

空気のたまりを避ける

複数のCSM層を組み合わせる際の問題の一つは、層の間に空気のたまりができる可能性があることです。層間の接着は、空気のたまりによって多少弱められるため、全体的に強度が低下します。また、壁厚さが不均一になる場合もあり、特定の負荷条件下での部品設計に影響を与えることがあります。

これは、製造中にCBC繊維を一緒に保持するために液体樹脂または接着剤を使用する「ウェットレイアップ」という方法の使用につながりました。これにより、気孔を最小限に抑え、厚さの一貫性を確保できます。ウェットオンウェットレイアップでは、CSMの各層がその下の層が硬化する前に適用されます（共固化を除く）特に後続の層において、この手法は繊維を密実にし、隙間を埋め、空洞を防ぎます。

各層を配置する際には カットストランド ローラーを使用したり、別の道具を使うことが重要です。これにより、樹脂が均一に分布し、空気が閉じ込められても押し出しが難しくなく、材料の厚みが全体的に一定に保たれます。

適切な技術を選択する

CSMは、素材製造に関わる複雑な主題です。すべてのプロジェクトには異なる強度、剛性、耐荷重特性が必要であり、形状ごとに新しい次元を考慮する必要があります。

適切な方向性や、各アプリケーションに最適な層状戦略は、最良の結果につながります。例えば、異なる重量を使用することが関連する場合があります。 chopped strand マットや繊維に関連するさまざまな方向性、および与えられたアプリケーションに必要な層構造パターンについても考慮します。

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