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界面レオロジーに基づく熱可塑性樹脂と炭素繊維の接着メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K14001
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分26030:複合材料および界面関連
研究機関福井大学

研究代表者

植松 英之  福井大学, 繊維・マテリアル研究センター, 准教授 (80536201)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード強化繊維 / 熱可塑性高分子 / 界面接着性 / 破壊様相 / 相互作用 / 高分子構造 / 炭素繊維 / ガラス繊維 / 結晶構造 / 接着性 / 分光分析 / 高分子結晶構造 / 熱可塑性樹脂 / 配向 / 結晶
研究成果の概要

炭素繊維やガラス繊維などの高強度繊維と熱可塑性高分子の複合材料において、空間分解能が1μmである顕微ラマン分光分析を強化繊維近傍での熱可塑性高分子の構造評価に用いた。強化繊維近傍での熱可塑性高分子の構造や強化繊維と熱可塑性高分子の相互作用が強化繊維と熱可塑性高分子の界面接着性に影響することが明らかにされた。炭素繊維の表面粗さが高分子の結晶形成に寄与することも新たに示された。以上より、界面接着性を理解するための新たな概念を示せた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

炭素繊維やガラス繊維などの高強度繊維と熱可塑性高分子の界面接着性が繊維と高分子の組み合わせ、繊維表面の粗さに起因することが新たに示されたため、リサイクル性に優れた複合材料の新たな設計指針が示された。新たな設計指針は、リサイクル可能でかつ軽量化が求められている、自動車、風力発電の羽、航空機などの産業に貢献できる。ナノメートルサイズの表面粗さが高分子の構造に影響する知見は、新たなナノテクノロジー革新に寄与できる可能性を秘めている。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Interfacial shear strength and interaction between polycarbonate and reinforcement fibers2021

    • 著者名/発表者名
      H. Uematsu, R. Naganawa, N. Higashitani, A. Yamaguchi, M. Yamane, Y. Ozaki and S. Tanoue
    • 雑誌名

      Polymer,

      巻: 213 ページ: 123301-123301

    • DOI

      10.1016/j.polymer.2020.123301

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 連続炭素繊維強化ポリアミド6の静的および動的曲げ特性に及ぼすプリプレグの層厚さの影響2021

    • 著者名/発表者名
      山根 正睦, 中久保 翔太, 小泉 洸太郎, 植松 英之, 田上 秀一
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 87 号: 895 ページ: 20-00438-20-00438

    • DOI

      10.1299/transjsme.20-00438

    • NAID

      130008003251

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Relationship between crystalline structure of polyamide 6 within carbon fibers and their mechanical properties studied using Micro-Raman spectroscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Uematsu Hideyuki、Kawasaki Takahiro、Koizumi Koutarou、Yamaguchi Ayaka、Sugihara Shinji、Yamane Masachika、Kawabe Kazumasa、Ozaki Yukihiro、Tanoue Shuichi
    • 雑誌名

      Polymer

      巻: 223 ページ: 123711-123711

    • DOI

      10.1016/j.polymer.2021.123711

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of interfacial adhesion of telechelic polypropylenes for carbon fiber-reinforced plastics2020

    • 著者名/発表者名
      A. Yamaguchi, T. Hashimoto, H. Uematsu, M. Urushisaki, T. Sakaguchi, A. Takamura and D. Sasaki
    • 雑誌名

      Polym. J.

      巻: 52 号: 4 ページ: 413-419

    • DOI

      10.1038/s41428-019-0295-z

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanical behavior of unidirectional carbon fiber-reinforced polyamide 6 composites under transverse tension and the structure of polyamide 6 among carbon fibers2020

    • 著者名/発表者名
      H. Uematsu, D. Kurita, S. Nakakubo, A. Yamaguchi, M. Yamane, K. Kawabe and S. Tanoue
    • 雑誌名

      Polym. J

      巻: 59 号: 10 ページ: 1195-1201

    • DOI

      10.1038/s41428-020-0371-4

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 熱可塑性樹脂の分子構造が強化繊維との接着性に及ぼす影響2020

    • 著者名/発表者名
      吉田 洸,山口 綾香,植松 英之,山根 正睦,田上 秀一
    • 学会等名
      日本繊維機械学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 炭素繊維の表面形状がポリアミド6/炭素繊維複合材料の衝撃特性に及ぼす影響2020

    • 著者名/発表者名
      小泉 洸太郎, 山口 綾香, 植松 英之, 山根 正睦, 田上 秀一
    • 学会等名
      プラスチック成形加工学会第31回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] シンジオタクチックポリスチレンと炭素繊維の界面接着性に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      江口 太一,山口 綾香,植松 英之,山根 正睦,田上 秀一,安田 浩,郡 洋平,須藤 健
    • 学会等名
      2020年繊維学会秋季研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 芳香族系高分子とCNTの溶融混練特性に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      小畑 寛起, 植松 英之, 田上 秀一
    • 学会等名
      日本繊維機械学会 研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 炭素繊維界面でのポリアミド6の結晶構造とポリアミド6/炭素繊維複合材料の力学特性2020

    • 著者名/発表者名
      植松 英之, 山口 綾香, 山根 正睦, 田上 秀一
    • 学会等名
      プラスチック成形加工学会第28回秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 4ロール装置を用いた溶液中の炭素繊維束の開繊と伸長流動の関係2020

    • 著者名/発表者名
      長野 篤志, 植松 英之, 田上 秀一, 山田 紗矢香
    • 学会等名
      日本繊維機械学会北陸支部 繊維学会北陸支部 2020年度研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ポリブチレンサクシネート(PBS)とセルロース系繊維の溶融混練条件が複合材の押出特性に及ぼす影響2020

    • 著者名/発表者名
      山本 啓太, 鳥居 丈路, 植松 英之, 田上 秀一
    • 学会等名
      日本繊維機械学会北陸支部 繊維学会北陸支部 2020年度研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ポリカーボネートと強化繊維との界面せん断強度と強化繊維界面でのポリカーボネートの構造形成2020

    • 著者名/発表者名
      東谷 直紀, 永縄 里紗, 山口 綾香, 植松 英之, 田上 秀一
    • 学会等名
      日本繊維機械学会北陸支部 繊維学会北陸支部 2020年度研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 一方向炭素繊維強化ポリアミド6 の繊維軸直交方向における力学特性とポリアミド6の結晶構造の関係2020

    • 著者名/発表者名
      小林 賢弥, 山口 綾香, 植松 英之, 山根 正睦, 田上 秀一
    • 学会等名
      日本繊維機械学会北陸支部 繊維学会北陸支部 2020年度研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 熱硬化性CFRP の耐衝撃性におけるPA12 不織布を有する樹脂層の効果2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤 淳志, 植松 英之, 田上 秀一, 川邊 和正, 近藤 慶一, 伊與 寛史
    • 学会等名
      日本繊維機械学会北陸支部 繊維学会北陸支部 2020年度研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 燃焼リサイクル炭素繊維を用いた熱可塑性CFRPの創成2019

    • 著者名/発表者名
      植松 英之, 山根 正睦, 田上 秀一, 柳生 智章, 近藤 幸江
    • 学会等名
      日本繊維機械学会第72回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 炭素繊維の表面形状がポリアミド6炭素繊維複合材料の力学特性に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      植松 英之, 栗田 大輔, 中久保 翔太, 小林 賢弥, 山口 綾香, 山根 正睦, 田上 秀一
    • 学会等名
      プラスチック成形加工学会第30回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ポリカーボネートと炭素繊維の界面せん断強度に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      永縄 里紗, 植松 英之, 田上 秀一
    • 学会等名
      日本繊維機械学会北陸支部繊維学会北陸支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 炭素繊維の界面における熱可塑性樹脂の構造と界面せん断強度の関係2019

    • 著者名/発表者名
      川崎 孝啓, 吉田 洸, 山口 綾香, 植松 英之, 山根 正睦, 田上 秀一
    • 学会等名
      日本繊維機械学会北陸支部繊維学会北陸支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 一方向炭素繊維強化ポリアミド6の繊維軸直行方向における力学特性2019

    • 著者名/発表者名
      中久保翔太, 小泉 洸太郎,山根 正睦, 植松 英之, 田上 秀一
    • 学会等名
      日本機械学会第27回機械材料・材料加工技術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Mechanical Properties of Carbon Fiber Reinforced Polyamide 6 and the Structure of the Polyamide 6 Matrix between the Carbon Fibers2019

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Uematsu, Shota Nakakubo, Kotaro Koizumi, Ayaka Yamaguchi, Masachika Yamane and Shuichi Tanoue
    • 学会等名
      The Second International Conference of Polymeric and Organic Materials in Yamagata University (IPOMY)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 熱可塑性樹脂と炭素繊維の接着性に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      植松英之
    • 学会等名
      第57回高分子材料自由討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 炭素繊維の表面形状がポリアミド6/炭素繊維複合材料の力学特性に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      植松英之, 栗田大輔, 中久保翔太, 小林賢弥, 山口綾香, 山根正睦, 田上秀一
    • 学会等名
      プラスチック成形加工学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 熱可塑性樹脂と炭素繊維の接着性に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      植松英之
    • 学会等名
      高分子材料自由討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 炭素繊維束へのポリプロピレンの含浸性と界面接着性の関係2018

    • 著者名/発表者名
      田中 瑞希, 植松 英之, 山根 正睦, 田上 秀一
    • 学会等名
      成形加工シンポジア’18
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 開繊された炭素繊維プリプレグの層厚さが熱可塑性CFRPの力学特性に及ぼす影響2018

    • 著者名/発表者名
      植松 英之, 山根 正睦, 田上 秀一
    • 学会等名
      平成30年度繊維学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 強化繊維と高分子の界面接着性に関する研究動向2018

    • 著者名/発表者名
      植松英之
    • 学会等名
      高分子材料自由討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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