Elucidation of mechanism for improving joining strength and durability of hybrid CFRTP by addition of nanofibers
| Project/Area Number |
21K14060
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 18020:Manufacturing and production engineering-related
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| Research Institution | Fukuoka University (2022-2023)
Kanagawa University (2021) |
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Principal Investigator |
松本 紘宜 福岡大学, 工学部, 助教 (50850070)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 射出オーバーモールド / 接合強度 / ナノ繊維 / 結晶化度 / 伝熱 / 結晶特性 / ナノフィラー添加ハイブリッド複合材料 / 接合・界面 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，射出オーバーモールドによるテキスタイル複合材料と射出樹脂間の接合強度の高信頼化を目指し，接合界面部にナノ繊維添加樹脂フィルムを挟み，接合界面部をナノ繊維により直接強化することに取り組む．金型内流動の状態が接合部のナノ繊維の状態や樹脂結晶状態に影響を及ぼす点に着目し，プロセスの観点からナノ繊維添加による接合メカニズムを明らかにする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は金型の加熱・冷却システムを構築し，ヒート＆クール成形が可能となった．本年度は，バレル温度の影響，金型温度の影響，インサート用のCFRTPの結晶化度，CNTの添加濃度の影響に着目し，それらの因子と接合強度の相関関係について調査した．
樹脂温度と金型温度の影響については，成形時の接合部の樹脂温度が高くなるように条件を設定すれば接合強度が増加する傾向がみられた．接合界面部の温度を金型温度とバレル温度の平均値として仮定したところ，金型温度を変更した場合とバレル温度を変更した場合とのデータは同じラインに乗らないことが示された．この要因については実際の成形時の樹脂温度の測定や樹脂圧力についての測定が必要であり，シミュレーションと照らし合わせて考察を深める必要があることを示唆している．
インサート用のCFRTPの接合部の結晶化度については，ヒートプレス後の冷却速度を調整することで変化させた．また，CNTの濃度も変化させて，これらが結晶化度に及ぼす影響についても調査した．冷却速度が-10℃/minの冷却速度が遅い条件では，CNT添加によって結晶化度は増加する傾向を示し，接合時にポリマーの溶融エネルギーが増加するために接合を阻害する可能性が示された．一方，急冷の場合は，CNTを添加していたとしても結晶化度は低下した．接合強度に及ぼす影響を見ると，冷却速度が-10℃/minの場合は，CNT添加率を0から3.0%に増加させたところ，破断力は528.4Nから576.1Nに約9%向上した．一方，急冷条件の場合は，CNTの添加率と接合強度に明確な関係は見られなかったが，CNT未添加の場合に620.7Nを示し，CNT添加率0.5%で最大値666.8Nを示しさらなる向上がみられた．よって，インサート基材の急冷とCNTの添加によって接合強度の向上が可能になることが示された．
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Report
(3 results)
Research Products
(5 results)
