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繊維強化プラスチック成形時の浸透性におよぼす影響因子としてのぬれ性の独立性検証

研究課題

研究課題/領域番号 16K06755
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 複合材料・表界面工学
研究機関金沢工業大学

研究代表者

斉藤 博嗣  金沢工業大学, 工学部, 准教授 (70367457)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード浸透性 / ぬれ性 / 毛管数 / 微視的浸透挙動 / Darcyの法則 / 界面制御 / 付着エネルギ / 繊維強化プラスチック / 表面処理
研究成果の概要

繊維強化プラスチック(=FRP)の繊維に対する樹脂の充填(=含浸)予測において最も重要なパラメータである、繊維に対する樹脂の染み込みやすさ(=浸透性)はDarcyの法則に基づき評価されるが、ミクロスケールの繊維と樹脂のぬれなど、FRP固有の因子が考慮されていない。本研究では、ぬれ性を表わすパラメータとして、樹脂の表面張力と接触角から導かれる付着エネルギが浸透性において独立した影響因子である可能性、およびその他のパラメータとして樹脂粘性と表面張力および樹脂流速により定義される毛管数と浸透性の相関性について,実験的手法により検証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果より、理論的に毛管数が同一となる条件下において浸透性実験をおこなった結果、異なる樹脂系において浸透性がほぼ同一となることを実験的に確認できた。そのため、浸透性に対し、毛管数によるミクロスケールの樹脂含浸挙動は支配因子の一つとなりうると考えられる。浸透性の支配因子が明らかとなれば、界面特性の異なる繊維および樹脂を用いたFRPの成形予測シミュレーションにおいても、従来のように個別に浸透性を測定することなく、構成材料のぬれ性または毛管圧のサンプリング評価に基づき、浸透性を予測できる。さらには、繊維界面特性を制御することにより、浸透性を考慮した新たな繊維基材の開発を行なうことができる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件) 備考 (6件)

  • [雑誌論文] FRP成形におけるぬれ性と浸透性の相関性の実験的検討2017

    • 著者名/発表者名
      藤田敏明, 熊野 睦, 斉藤博嗣, 金原 勲
    • 雑誌名

      材料システム

      巻: 35 ページ: 61-66

    • NAID

      130007993476

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 分子シミュレーションと実験による繊維/樹脂間のぬれ性評価の検討2017

    • 著者名/発表者名
      川西啓介, 斉藤博嗣, 金原 勲
    • 雑誌名

      材料システム

      巻: 35 ページ: 67-73

    • NAID

      130007993477

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 毛管数調整下における繊維/樹脂間における浸透性の実験的評価2018

    • 著者名/発表者名
      熊野 睦, 藤田敏明, 村上竜一, 湯川 輝, 斉藤博嗣, 金原 勲
    • 学会等名
      第43回複合材料シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Experimental Verification of Effect of Microscopic Impregnation Behavior between Fibers and Resin on Permeability2018

    • 著者名/発表者名
      M. Kumano, T. Fujita, R. Murakami, H. Yukawa, H. Saito, I. Kimpara
    • 学会等名
      the 13th International Symposium on Advanced Science and Technology in Experimental Mechanics (ISEM'13)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ガラス/樹脂系における微視的含浸挙動を考慮した浸透性の実験的評価2018

    • 著者名/発表者名
      熊野 睦,藤田 敏明,村上 竜一,湯川 輝,斉藤 博 嗣,金原 勲
    • 学会等名
      日本機械学会 北陸信越支部 第 55 期総会・講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ガラス‐樹脂間における浸透性とぬれ性の相関性に関する検討2017

    • 著者名/発表者名
      熊野 睦, 斉藤博嗣, 金原 勲
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部第46回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス
    • 年月日
      2017-03-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 界面制御下におけるガラス‐樹脂間のぬれ性と浸透性 の相関性評価2017

    • 著者名/発表者名
      熊野 睦,藤田 敏明,村上 竜一,湯川 輝,斉藤 博 嗣,金原 勲
    • 学会等名
      日本複合材料学会 第 42 回複合材料シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ぬれ性と浸透性の相関パラメータの実験的検討2016

    • 著者名/発表者名
      藤田敏明, 斉藤博嗣, 金原 勲
    • 学会等名
      第41回複合材料シンポジウム
    • 発表場所
      高知工科大学永国寺キャンパス
    • 年月日
      2016-09-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 粗視化分子シミュレーションと実験による繊維/樹脂間のぬれ性の検討2016

    • 著者名/発表者名
      川西啓介, 斉藤博嗣, 金原 勲
    • 学会等名
      第41回複合材料シンポジウム
    • 発表場所
      高知工科大学永国寺キャンパス
    • 年月日
      2016-09-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] 金沢工業大学 研究室ガイド 工学部 機械工学科 斉藤博嗣 研究室

    • URL

      https://kitnet.jp/laboratories/labo0016/index.html?_ga=2.2887088.1639402719.1555321213-2055977762.1555321213

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 金原・田中・斉藤研究室ホームページ

    • URL

      http://www2.kanazawa-it.ac.jp/compos/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 教育・研究業績

    • URL

      http://kitnet10.kanazawa-it.ac.jp/researcherdb/gyousekiIndex/GIADACH_0001.html?_ga=2.4683253.773828740.1526383521-893417517.1510904500

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 金沢工業大学  金原・田中・斉藤 研究室

    • URL

      http://www2.kanazawa-it.ac.jp/compos/top.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 金沢工業大学 研究室ガイド 工学部機械工学科 斉藤博嗣 研究室

    • URL

      http://kitnet.jp/laboratories/labo0016/

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] KIMPARA - TANAKA - SAITO Laboratory

    • URL

      http://www2.kanazawa-it.ac.jp/compos/

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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