2019 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of fusion gradient interphase by nano particle between thermoplastic CFRP and dissimilar materials and its characteristic evaluation
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17K06070
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
西籔 和明 近畿大学, 理工学部, 教授 (30208235)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田邉 大貴 和歌山工業高等専門学校, 知能機械工学科, 助教 (70792216)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 熱可塑性CFRP / 接合 / 融着接合 / 抵抗融着 / 融着界面 / 引張せん断強度 / 界面相 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，生産性や耐衝撃性および再利用性に優れる熱可塑性CFRPと異種材との融着接合の高度化を実現する革新的な材料設計とそのプロセスを提案し，異種材と熱可塑性CFRPの融着界面現象の解明を目的としている．具体的には，熱可塑性CFRP間および異種材との融着界面の改良を行うために，開繊や織物の炭素繊維を抵抗発熱体として用いて通電加熱による熱エネルギーを利用して融着面の樹脂を溶融させる接合技術を開発する．また，抵抗発熱体に通電した際に生じる問題点である熱可塑性CFRPへの漏電等の回避方法や安定した加熱条件を探索し，熱可塑性CFRPおよび異種材間の融着接合部の引張せん断強度評価を実施することを目指している．
最終年度である本年度は，熱可塑性CFRPの各種融着接合時に用いる抵抗発熱体やエネルギーダイレクタ等の融着接合層の影響を調査した．また，融着接合中に抵抗発熱体の炭素繊維からCFRP積層板中の炭素繊維に通電する「漏電」を抑制するために，織物や不織布状などの種々の繊維形態を有するガラス繊維やセラミックス繊維を抵抗発熱体の最外層に配置し，漏電を抑制することで均一加熱と樹脂溶融挙動の安定化を試みた．加熱プレス成形を用いて抵抗発熱体を作製する際，絶縁のための各種繊維に樹脂含浸を行う必要があるが，本年度は従来の樹脂フィルムから樹脂粉末に変更し，含浸性の向上を試みた．
織物CF/PPS積層板を接合対象とし，織物炭素繊維と織物ガラス繊維およびPPS樹脂粉末を任意の条件で加熱プレス成形したものを抵抗発熱体として用いて抵抗融着接合を行った結果，不織布状のガラス繊維を抵抗発熱体に配置した場合では，通電挙動が安定し，接合面を均一に加熱でき，接合強度が向上することが明らかとなった．
本研究の成果により，熱可塑性CFRPの融着接合時の融着界面現象が明らかとなり，接合界面の絶縁層の必要性が示唆された．
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