2015
DOI: 10.1016/j.compositesa.2015.08.027
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Long-term moisture effects on the interfacial shear strength between surface treated carbon fiber and epoxy matrix

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“….さらに近年では,潮流発電ユニットやメ ガフロートなどの大型海洋構造物への適用が期待され, 今後も海水環境下における FRP の用途の拡大が見込まれ ている ).しかし,実際の海水環境は腐食環境であると同時に,波や潮流などの繰り返し荷重, 水圧や構造物の自重などの定荷重負荷といった様々な力学的因子が加わる厳しい環境となっている (Davies and Choqueuse, 2003).また,海洋構造物の大型化・複雑化に伴い地上同様の定期メンテナンス実施は困難となる.以 上のことから,海水環境下における FRP の長期耐久性評価の必要性が高まっている. 海水環境下においては,FRP の構成基材である強化繊維や母材樹脂,繊維/樹脂界面の劣化が生じることが知ら れているが,それらの劣化挙動は各構成基材によって大きく異なる.例えば,海水浸漬後のガラス繊維及び炭素 繊維に対する繊維強度測定及び表面観察では,ガラス繊維は繊維表面の腐食やそれに起因した繊維直径の減少が 発生し,繊維強度も大幅に低下する一方で,炭素繊維はほとんど海水浸漬の影響を受けないことが確認されてい る , Joung-Man Park et al, 2016.また,代表的な母材樹脂であるエポキシ樹脂,ビニルエステル樹 脂ならびにポリエステル樹脂に対する吸水特性及び熱物性・赤外線分光法(FTIR)の結果などから,ビニルエス テル樹脂の高い耐腐食性が確認されている , Visco et al, 2012.さ らに,繊維/樹脂界面においては,水分が拡散すると繊維表面に塗布されているシランカップリング剤の加水分解 反応発生や繊維/樹脂境界の水素結合形成によって界面せん断強度が低下し, また吸水時における繊維と樹脂の体 積膨張率の差異による界面での応力発生に起因して, FRP の強度低下が生じると示唆されている (中西, 幾田 1996, Yu et al, 2015, Ray, 2006.つまり,海水環境下における FRP の劣化挙動は構成基材である強化繊維と母材樹脂の 組み合わせや積層構成に大きく左右される. また,構成基材の劣化に伴う FRP の機械的特性の低下についても過去いくつかの報告がある.海水浸漬させた FRP に対して各物性値を取得したところ,浸漬後では静的引張強度,静的曲げ強度,弾性率,界面せん断強度が それぞれ低下しており,また浸漬時間が長いほど各物性値の低下を確認している , 1986 No immersion specimen 300h immersion specimen Fig. 3 Seawater immersion curves of dumbbell shaped specimen and coupon specimen.…”
Section: て採用されている(Royunclassified
“….さらに近年では,潮流発電ユニットやメ ガフロートなどの大型海洋構造物への適用が期待され, 今後も海水環境下における FRP の用途の拡大が見込まれ ている ).しかし,実際の海水環境は腐食環境であると同時に,波や潮流などの繰り返し荷重, 水圧や構造物の自重などの定荷重負荷といった様々な力学的因子が加わる厳しい環境となっている (Davies and Choqueuse, 2003).また,海洋構造物の大型化・複雑化に伴い地上同様の定期メンテナンス実施は困難となる.以 上のことから,海水環境下における FRP の長期耐久性評価の必要性が高まっている. 海水環境下においては,FRP の構成基材である強化繊維や母材樹脂,繊維/樹脂界面の劣化が生じることが知ら れているが,それらの劣化挙動は各構成基材によって大きく異なる.例えば,海水浸漬後のガラス繊維及び炭素 繊維に対する繊維強度測定及び表面観察では,ガラス繊維は繊維表面の腐食やそれに起因した繊維直径の減少が 発生し,繊維強度も大幅に低下する一方で,炭素繊維はほとんど海水浸漬の影響を受けないことが確認されてい る , Joung-Man Park et al, 2016.また,代表的な母材樹脂であるエポキシ樹脂,ビニルエステル樹 脂ならびにポリエステル樹脂に対する吸水特性及び熱物性・赤外線分光法(FTIR)の結果などから,ビニルエス テル樹脂の高い耐腐食性が確認されている , Visco et al, 2012.さ らに,繊維/樹脂界面においては,水分が拡散すると繊維表面に塗布されているシランカップリング剤の加水分解 反応発生や繊維/樹脂境界の水素結合形成によって界面せん断強度が低下し, また吸水時における繊維と樹脂の体 積膨張率の差異による界面での応力発生に起因して, FRP の強度低下が生じると示唆されている (中西, 幾田 1996, Yu et al, 2015, Ray, 2006.つまり,海水環境下における FRP の劣化挙動は構成基材である強化繊維と母材樹脂の 組み合わせや積層構成に大きく左右される. また,構成基材の劣化に伴う FRP の機械的特性の低下についても過去いくつかの報告がある.海水浸漬させた FRP に対して各物性値を取得したところ,浸漬後では静的引張強度,静的曲げ強度,弾性率,界面せん断強度が それぞれ低下しており,また浸漬時間が長いほど各物性値の低下を確認している , 1986 No immersion specimen 300h immersion specimen Fig. 3 Seawater immersion curves of dumbbell shaped specimen and coupon specimen.…”
Section: て採用されている(Royunclassified
“…Carbon fiber reinforced polymer (CFRP), a light-weight, high-strength material, has been extensively applied in different engineering fields, is easy to process and is suitable for simple mass production. [1][2][3][4][5][6] As a well-known optimum material for cryotanks, capable of fuel storage at extreme cryogenic temperatures (LH 2 and LO 2 , −183 C or even lower), CFRPs have been employed in primary and secondary structural components of launch vehicles in the aerospace industry. [7,8] Composite cryotanks filled with cryogenic propellants (fueling/ refueling) are required to be resistant to dramatic temperature change as well as long cryogenic temperature exposure.…”
Section: Introductionmentioning
confidence: 99%
“…Different authors have performed numerical and experimental studies related with IFSS performance, searching for improvements in results and evaluating the influence in different parameters, specifically in the matrix properties. 3–9 On the other hand, out-of-plane properties are determined by interlaminar characteristics. The interlaminar zone depends on the matrix and fiber properties, as also ply orientation between two consecutive plies 10 and the interlaminar distances, which are associated with the fiber volume fraction.…”
Section: Introductionmentioning
confidence: 99%