連続フィラメントマットとチョップドストランドマットの構造と製造上の違い

ガラス繊維強化材、例えば連続フィラメントマット（CFM）そしてチョップドストランドマット（CSM）は、複合材料製造において重要な役割を果たします。どちらも樹脂ベースのプロセスの基礎材料として機能しますが、構造特性と製造方法が大きく異なるため、産業用途において明確な性能上の利点をもたらします。

1. 繊維構造と製造プロセス

連続フィラメントマットは、ランダムに配向されているが途切れない繊維束化学結合剤または機械的方法を用いて結合された繊維です。繊維の連続性により、マットは長く途切れのない繊維を維持し、凝集力のあるネットワークを形成します。この構造的完全性により、連続フィラメントマットは機械的ストレスに効果的に耐えることができ、理想的なマットとなっています。高圧成形プロセス対照的に、チョップドストランドマットは短い個別の繊維セグメント粉末状またはエマルジョン状のバインダーでランダムに分散・結合されています。不連続な繊維により剛性が低くなり、強度よりも取り扱いやすさと適応性が優先されます。

2. 機械的および加工性能  

CFMの連続繊維配列により、等方性機械的特性引張強度と樹脂の流出に対する耐性が向上しています。特に、密閉型技術RTM（樹脂トランスファー成形）やSRIM（構造反応射出成形）などの成形方法では、樹脂が繊維を移動させることなく圧力下で均一に流動する必要があります。チョップドストランドマットは、樹脂注入中に寸法安定性を維持する能力があるため、複雑な形状における欠陥を低減します。しかし、チョップドストランドマットは、急速な樹脂飽和不規則な形状への追従性にも優れています。繊維が短いため、手作業によるレイアップやオープン成形時の濡れ性と空気抜けが速く、バス用品や自動車パネルなど、よりシンプルでコスト重視の用途に最適です。

3. アプリケーション固有の利点

連続フィラメントマットは、高性能複合材料航空宇宙部品や風力タービンブレードなど、耐久性が求められる用途に最適です。層間剥離に対する耐性と優れた耐疲労性により、繰り返し荷重下でも長寿命を実現します。一方、チョップドストランドマットは、量産スピードと材料効率が重要となる用途に最適です。均一な厚さと多様な樹脂との適合性により、シートモールディングコンパウンド（SMC）やパイプ製造に最適です。さらに、チョップドストランドマットは、特定の硬化条件に合わせて密度とバインダーの種類をカスタマイズできるため、メーカーにとって柔軟性の高い製品です。

結論

連続フィラメントマットとチョップドストランドマットのどちらを選ぶかは、構造要件、生産速度、コストのバランスによって決まります。連続フィラメントマットは、先進複合材に比類のない強度を提供しますが、チョップドストランドマットは、大量生産用途における汎用性と経済性を重視しています。