2020 Fiscal Year Annual Research Report
Improvement in mechanical properties and fatigue life of CFRTP due to an addition of sub-micron glass fibers and their mechanisms
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18H01343
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
藤井 透 同志社大学, 研究開発推進機構, 嘱託研究員 (20156821)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小武内 清貴 同志社大学, 理工学部, 准教授 (30614367)
大窪 和也 同志社大学, 理工学部, 教授 (60319465)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 複合材料 / 炭素繊維 / 微細ガラス繊維 / 変性 / CFRTP / 熱可塑性樹脂 / CFRP / 熱硬化性樹脂 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでの研究で、sGF変性によりCFRTPの衝撃強度は増した．しかし，他の特性に関しては必ずしも期待した結果を得るまでには至っていない．そこで，本研究の源泉であるCFRPに対する微細繊維の母材樹脂の変性効果メカニズムについて再度検証し，以下の知見を得た．
(1)熱硬化エポキシ樹脂CFRP：sGFより細いCNF変性は，CFRPの引張強度向上に寄与しないが，耐久性は確実に，かつ顕著に増す．sGFの場合も耐久性は増す．
(2)ビニルエステル樹脂CFRP：sGFの添加により，①樹脂の曲げ強度はわずかに低下する．②非ノッチ試験片Izod衝撃強度も低下する．③モードⅠ破壊じん性値は向上する．④疲労き裂の成長は抑えられる．しかし，⑤短繊維CFRPでは，静的機械的および落錘衝撃特性向上に効果はない．しかし，１㎜繊維長では曲げ強度は向上し，疲労寿命も伸びる．
そこで熱可塑エポキシ樹脂を用い，熱可塑性樹脂へのsGF添加によるFRTPの落錘衝撃への効果を検証した．その結果，高分子量の場合，CAIを含め衝撃性向上に効果がある．その効果は母材の剛性，強化繊維およびsGFとの接着性，sGFの含有率，アスペクト比，直径等に影響されることがわかった．
(3)微細ガラス繊維により物理的変性されたPPを母材とする一方向短冊テープをランダムに配向してスタンピング成形した曲面板を製作し、同板の実用性（静的および衝撃強度）を明らかにした．その結果，スタンピング成形FRPP板の耐衝撃特性がsGF変性により高められることがわかった．
(4)母材と炭素繊維との界面強度が低い場合に，耐衝撃性向上へのsGFの効果が認められたことから，その有効活用を探るため，RCFを強化材とするCFRPおよび，CFRTPランダム繊維配向積層板の耐久性を明らかにし，RCFを用いたFRTPおよびFRPへのsGF適用の可能性を示した．
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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