Creation of thermoplastic CFRP with interlaced structure between layers compound in braid and press technology

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本研究の申請時には、一方向に並べた炭素繊維に熱可塑性樹脂を含浸させたシート素材をテープ状に細く裁断したテープ（以下CFRTPテープ）を用いて、組紐成形によって中空パイプを編組し、その後加熱加圧によりFRPとして成形する予備実験により、4点曲げ試験による曲げ強度400MPa、弾性率50GPaを示す組紐製造条件を見出し、CFRTPの製造方法としての有望性は確認できていた。これに対して、組紐構造およびプレス成形のメカニズム解明と組紐の組糸経路を自由に設定できるマルチブレイダを用いた工程改善により2.5倍以上の曲げ強度と弾性率を示す製紐条件およびプレス条件を見出すことを目標としている。初年度の問題点であった「入手可能な市販のCFRTPテープの厚みが0.044mmと薄いため、数層重ねただけではじゅうぶんな厚みを有するFRP製品が得られない」状況を改善するため、ポリアミド(PA)母材のCFRTPテープに加え、テープの厚みが0.15mmのポリプロピレン(PP)母材のCFRTPテープによる組紐・プレス成形に取り組み、曲げ強度500MPa、弾性率80GPa以上を示す組紐・プレス条件を見出した。加えて、マルチブレイダにおいて多数の軸糸を重ねて編組するために必要な機構を導入し、組紐層1層の厚みを増加させることもできた。PA母材のCFRTPテープによる機械的性質の到達点は前年度に達成した曲げ強度800MPa、弾性率100Gpaのままだが、今年度の「製造範囲の拡張」の成果と組み合わせて、最終年度では曲げ強度1,000MPa、弾性率125GPa以上を示す製紐条件およびプレス条件を見出す。