1.含浸技術の新規性

従来の方法では、高粘度の熱可塑性樹脂を扱う場合、樹脂の流動性と繊維の濡れ性の点で不十分なことが多い。これに対処するため、研究者は懸濁ホットメルト法と超音波アシスト含浸法を導入した。懸濁ホットメルト法は、水性懸濁液中に樹脂粉末を分散させ、超音波キャビテーションを利用して繊維トウを膨張させ、樹脂顆粒を繊維間に均一に埋め込む。その後の高温溶融と圧密化により、PEEKやPPSのような高性能樹脂の大量生産が可能になる。この環境に優しいプロセスは、連続生産を可能にし、プリプレグの均一性と機械的特性を高めます。超音波アシスト含浸は、高周波振動を利用して樹脂の表面張力を低下させ、樹脂の浸透を向上させ、界面接着強度を高めながら気孔率を低下させます。

2.強化ファイバー拡散法

従来の散布方法では繊維が損傷し、機械的性能が損なわれる可能性がある。研究者たちは、機械的散布と気流散布を組み合わせた技術を開発した。機械的散布は圧縮と摩擦による横方向の変位によって散布を達成し、気流散布は圧縮空気を使用して繊維トウを噴霧し曲げ、直接接触することなく繊維トウを広げる。この二重のアプローチにより、繊維の均一な散布が促進され、繊維の損傷が減少し、高性能プリプレグ製造の基礎が築かれる。

3.革新的な樹脂システム

樹脂システムの選択と改質は、プリプレグの性能にとって非常に重要である。PEEKやPPSのような高粘度樹脂の場合、研究者は低融点コポリマーとナノフィラーの改質技術を開発してきた。低融点コポリマーは樹脂溶融粘度を下げ、フレキシブルセグメントを組み込むことで流動性を高め、ナノフィラーは樹脂と繊維の界面結合を強化することで機械抵抗と耐熱性を向上させる。さらに、高温耐性の熱可塑性サイジング剤も開発されています。分子設計により樹脂と炭素繊維の相溶性を高め、界面せん断強度を大幅に向上させます。

4.スマート製造装置

連続自動生産を実現するために、インテリジェントな準備装置が開発された。これらの統合システムは、繊維散布、樹脂含浸、プリプレグ巻取りモジュールを組み合わせたものである。温度、圧力、速度を正確に調整することで、プリプレグ調製工程を自動化し、インテリジェント化する。例えば、インテリジェント溶融含浸機は、スクリュー押出機を使用して樹脂を溶融し、動的な金型と繊維の接触によって含浸を達成し、冷却、引き抜き、巻取りによってプリプレグを製造します。この装置は生産効率を高め、一貫したプリプレグ品質を保証する。