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2014 年度 実績報告書

低摩擦・超耐摩耗樹脂系複合材料の開発

研究課題

研究課題/領域番号 25820031
研究機関東北大学

研究代表者

柴田 圭  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60612398)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード摩擦 / 摩耗 / 樹脂系複合材料 / RBセラミックス / 充填剤
研究実績の概要

本研究の目的は,「摩擦・摩耗低減剤」として硬質多孔性炭素粒子を熱可塑性樹脂に充填することにより,低摩擦と優れた耐摩耗性を同時に付与した新しい樹脂系複合材料を開発することである.平成25年度では, RBセラミックス粒子を充填した熱可塑性樹脂複合材料の開発を行った.母材樹脂としてポリアミド66(PA66)樹脂を用いて,充填剤としてRBセラミックス粒子,比較の充填剤としてガラスビーズ,炭素繊維,ガラス繊維を用いた.弾性率,ビッカース硬さは,充填剤の配合により増加し,圧縮降伏応力においては,RBセラミックス粒子を20 vol%充填した複合材料が最も大きい値を示した.平成26年度では,同複合材料の摩擦・摩耗特性の解明を行うとともに,しゅう動材料としての応用可能性を検討した.低負荷条件の場合,材料による摩擦係数の違いは見られず,高負荷条件の場合,RBセラミックス粒子を充填した複合材料の摩擦係数は,他の材料と比べ0.1~0.2程度低い値を示した.低負荷条件の場合,Pv値の増加に伴い比摩耗量は急激に増加し,高負荷条件の場合,ほぼ一定の値を示した.また,充填剤の配合率の増加に伴い,比摩耗量は減少した.相手材料攻撃性として,RBセラミックス粒子を充填した複合材料は未充填のPA66と同等の低い攻撃性を示した.このような違いを検討するために,材料の強度と付加されるせん断応力の比からなる無次元数を用いて,摩耗形態及び比摩耗量との関係を調査した.その結果,全ての材料において,無次元数が閾値を超えることにより,摩耗形態の遷移が生じ比摩耗量が急増することが分かった.つまり,充填剤の配合により摩擦係数が低減し,強度が増加するため,無次元数が低減され耐摩耗性が向上されるといえる.このため,低摩擦と強度の向上と低攻撃性が期待できるRBセラミックス粒子は「摩擦・摩耗低減剤」として実用可能であることが分かった.

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Friction and Wear Behavior of Polyamide 66 Composites Filled with Rice Bran Ceramics under a Wide Range of Pv Values2015

    • 著者名/発表者名
      Kei Shibata, Takeshi Yamaguchi, Moeko Kishi and Kazuo Hokkirigawa
    • 雑誌名

      Tribology Online

      巻: 10 ページ: 213-219

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ポリアミド66樹脂複合材料の摩耗形態の遷移機構2015

    • 著者名/発表者名
      柴田圭,貴志萌子,福田芽衣,山口健,堀切川一男
    • 学会等名
      日本トライボロジー学会トライボロジー会議 2015 春 姫路
    • 発表場所
      姫路商工会議所,姫路
    • 年月日
      2015-05-27 – 2015-05-30
  • [学会発表] 粒子系または繊維系充填剤を充填した熱可塑性樹脂の摩耗に関する研究2014

    • 著者名/発表者名
      貴志萌子,福田芽衣,柴田圭,山口健,堀切川一男
    • 学会等名
      日本トライボロジー学会トライボロジー会議 2014 秋 盛岡
    • 発表場所
      アイーナ いわて県民情報交流センター,盛岡
    • 年月日
      2014-11-05 – 2014-11-07
  • [学会発表] The Role of Frictional Work in Tribological Behavior of Polyamide 66 Composites Containing Hard Particles2014

    • 著者名/発表者名
      K. Shibata, T. Yamaguchi, M. Kishi, K. Hokkirigawa
    • 学会等名
      The 16th Nordic Symposium on Tribology
    • 発表場所
      Aarhus, Denmark
    • 年月日
      2014-06-11 – 2014-06-13

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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