炭素繊維強化熱可塑性樹脂の接合支援材料と直接通電抵抗加熱を用いた接合手法の開発

2011 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23760102
• Research Institution: Doshisha University
• Principal Investigator: 田中 和人 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (50303855)
• Project Period (FY): 2011-04-28 – 2013-03-31
• Keywords: 機械材料・材料力学 / 複合材料・物性 / 熱可塑性樹脂 / 直接通電抵抗加熱 / 接合

Research Abstract

環境問題に対する配慮から，自動車の軽量化が求められており，炭素繊維強化樹脂基複合材料（CFRP）の車体構造への利用が期待されている．しかし，コスト面に課題が残されており，低コストな材料や成形方法の開発が求められている．特に，自動車産業においては，リサイクル性と生産性に優れた熱可塑性樹脂をマトリックスに使用することが望まれているものの，成形方法や接合技術の開発は遅れているのが現状である．本研究では，高周波直接通電抵抗加熱を用いた炭素繊維強化熱可塑性樹脂基複合材料(CFRTP)の接合手法の開発を目的とした．具体的には，現在実用化されている金属メッシュを用いた接合方法ではなく，被接合部材であるCFRTPの強化材である炭素繊維を用いて，炭素繊維自体への直接通電により加熱させる手法を接合に適用することを考え，高周波直接通電抵抗加熱を用いた接合手法の開発を行うことを目的として研究を実施した．まず，[0°/90°]の積層構成の炭素繊維ノンクリンプファブリック（NCF）を用いて高周波直接通電抵抗加熱を行ったところ，60秒で250℃まで加熱することが可能であり，繊維束内の場所による温度差は±10℃程度であることを明らかにした．また，既設の万能試験機をもとに，高周波直接通電抵抗加熱接合装置を設計・開発した．本装置を用いて，[0°/90°]の積層構成のNCFとポリアミド6を用いて接合部材だけを高周波直接通電抵抗加熱により成形したところ，従来の電磁誘導加熱法を用いて成形した部材と同等の機械的特性を有することが明らかとなった．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平成23年度の最重要課題である高周波直接通電抵抗加熱接合装置の開発と炭素繊維ノンクリンプファブリック（NCF）の高周波直接通電抵抗加熱特性の把握に関する課題について当初の計画通り進展しているため．

Strategy for Future Research Activity

当初の計画通り推進していく予定である．

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

次年度に使用する予定の研究費はなく，当初の計画通り推進していく予定である．