2017 Fiscal Year Research-status Report
3D molding of CFRP by impregnation of electrodeposited resin on non crimp carbon fabric with curved carbon fiber
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17K06073
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| Research Institution | Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
片桐 一彰 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 主任研究員 (70521277)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山口 真平 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, その他部局等, 研究員 (40761002)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | セルロースナノファイバ / CFRP / 電着 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電着を用いたCFRP（炭素繊維強化複合材料）の樹脂含浸法の改良を進め、得られるCFRPの強度の向上を確認した。この方法は、炭素繊維の織物を電着液に浸し、通電することによって、樹脂が含浸析出させることで、容易にCFRPを得ることができる。電着時の電流・電圧・通電時間の制御方法が重要となるが、それはほぼ確立することができた。
そして、セルロースナノファイバーを疎水化処理することなく、電着で樹脂含浸したCFRPの試験片の表面にコーティングし、強度試験を行った。その結果から、最適なセルロースナノファイバーの分散量を求め、強度の向上を確認した。電着液は水系であるため、セルロースナノファイバーとの親和性が高い。電子顕微鏡観察の結果、CFRPの表面近傍において、樹脂の中にセルロースナノファイバーが埋め込まれていることが判明した。樹脂と強固に密着し、ボイド等はなかった。セルロースナノファイバーの弾性率は樹脂よりも桁違いに高いため、CFRPの表面が強化されて、その結果、強度が向上したものと考えられる。
これまでは、矩形の試験片を製作して開発を進めてきた。電着を用いた樹脂含浸法の場合、I型断面のはりを作ることも容易である。VARTM法のように真空バギングは不要である。CFRPのI型断面の曲げ試験を行い、その表面にセルロースナノファイバーを塗布した場合には曲げ強度が約１０％向上することを確認した。有限要素法による解析を実施中で、表面が強化された場合の定量的な効果について検討を進めている。
なお、成果の一部は、日本機械学会及び日本航空宇宙学会で発表し、国際学術誌に掲載されている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
電着は自動車の塗装技術として古くから用いられてきたが、環境への負荷をできるだけ小さくするため、水系溶媒の電着液が開発されている。今回使用している電着液は活性型で、この電着液とセルロースナノファイバーの親和性が予想していた以上によい。そのため、想定したよりも順調に研究は進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
電着による樹脂含浸法の特徴を生かした製品、構造を念頭に、研究を推進する。CFRPでは、例えば、繊維を発生する主応力に沿って配置すれば、極めて効率的な構造となるが、樹脂含浸が難しい。I型断面など、やや複雑な試験片の形状、特に、繊維配置が曲線とする場合について、樹脂含浸性の検討を進める。
また、その際、表面にセルロースナノファイバーを塗布し、強度の向上が達成されるか、さらに手法の改良を進める。セルロースナノファイバーを塗布した場合についての有限要素解析を推進し、定量的に効果を確認し、実験結果の理解を深めることで研究の発展性を高めていく予定である。
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| Causes of Carryover |
物品購入等における見積誤差による。平成30年度、物品費及び旅費に充当する予定である。
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