硬化温度がプリプレグプロセスに与える影響

Alpha Technologies は、密封サンプルレオメーター（ESR）を使用し、プロセスパラメーターがプリプレグ複合材料のレオロジー特性と機械的特性に与える影響を評価しました。これらのパラメーターには以下が含まれます。

1. 硬化温度
2. 昇温速度
3. 放置時間

本稿では、硬化温度とそのプリプレグ材料の熱安定性および寸法安定性に与える影響を考察します。

本稿は、同研究の結果と、Alpha の Premier ESR® が企業のプリプレグ材料プロセス最適化目標の達成において果たす役割を探る 3 本シリーズの最初の記事です。新しい記事が公開されたときに通知を受け取るには、右側のフォームから登録してください。我々が研究した他の主要なプロセスパラメーターについて詳しく知りたい場合は、完全な研究報告書をダウンロードしてください。

プリプレグ硬化の主要なレオロジーパラメーター

温度とプリプレグ硬化の文脈において、考慮すべき 3 つの主要なレオロジーパラメーターがあります。

貯蔵弾性率

貯蔵弾性率（G’）は、プリプレグ材料の硬さまたは固さを測定します。G’の値は、変形した際に材料が弾性的にエネルギーを貯蔵し回復する能力を示します。G’の値が高いほど、材料はより固くまたは弾性に富みます。

損失弾性率

損失弾性率（G”）は、プリプレグ材料の粘度または流動抵抗を測定するために使用されます。それは、材料が変形する過程で熱の形で散逸するエネルギー量を示します。G” の値が高いほど、エネルギー損失が大きく、材料の粘性挙動がより顕著になります。

損失係数

Tan δ は損失弾性率（G”）と貯蔵弾性率（G’）の比であり、プリプレグ材料の弾性と粘性のバランス、硬化度、および樹脂の流動性を理解するための重要な指標です。流動性は加工初期において特に重要です。なぜなら、この時点で材料は金型の形状に合わせなければならないからです。Tan δ の値が高いほど、通常は流動性がより優れていることを意味します。

ただし、バランスは極めて重要です。硬化温度が過度に高い場合、一連の不良な結果が生じる可能性があります。

• 樹脂の粘度が過度に低下し、樹脂の分布が不均一になる。これはプリプレグ材料の機械的特性と貯蔵弾性率に悪影響を及ぼします。
• 熱応力が増加し、硬化反応の終了に影響を与える可能性があり、最終的にひび割れと空洞の形成につながります。
• 繊維とマトリックスの熱膨張率が異なるため、反りや変形が発生します。

温度制御が不適切であることによって引き起こされる問題

硬化不完全

硬化不均一

硬化プロセスには一定の時間が必要です。硬化温度が過度に低い場合、厚い領域が十分に硬化する前に最終製品が硬化炉から取り出されている可能性があり、その結果、最終製品の硬化が不均一になります。

過度硬化

樹脂の過度な硬化は、機械的性能の低下により多孔質で脆くなる可能性があります。これは通常、硬化温度が過度に高い場合に発生します。