Elucidation of mechanism for improving joining strength and durability of hybrid CFRTP by addition of nanofibers

阐明通过添加纳米纤维提高混合 CFRTP 连接强度和耐久性的机制

• 批准号: 21K14060
• 负责人: 松本 紘宜
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: Fukuoka University (2022)Kanagawa University (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14060/
• 关键词: 接合強度; ナノ繊維; 結晶化度; 射出オーバーモールド; 伝熱; 結晶特性; ナノフィラー添加ハイブリッド複合材料; 接合・界面

今年度はインサートCFRTP基材自体の結晶融解に着目し，基材成形時の冷却速度を変化に伴う結晶化度と接合強度の関係を明らかにすることを目的に研究に取り組んだ．界面温度がPPの融解温度付近（オンセット温度）の160℃になるように，シリンダー温度（CT）および金型温度（MT）を設定し，射出成形側の成形条件を固定し，インサート基材の結晶化度のみを変化させた．インサート基材成形時の冷却速度は，徐冷0.3℃/min～急冷990℃/minの範囲で変化させ，結晶化度は示差走査熱量計（DSC)による結晶融解エンタルピーから求めた．ナノ繊維未添加系においては，接合強度が基材成形時の冷却速度に大きく依存し，990℃/minの冷却速度で成形した試験片の接合強度は0.3℃/minの冷却速度で成形した試験片の接合強度よりも約3倍高い結果となった．一方で，ナノ繊維添加系においては，上記成形条件下においてはナノ繊維未添加系に比べて接合強度が低下する傾向が示された．DSCやX線回折法（XRD）より結晶量が増加する傾向が見られ，結晶融解温度が高温側にシフトしたためであると考えられる．よって，成形条件による接合強度のコントロールが必用になる．これらの結果により，ナノ繊維の添加の影響による，接合過程の現象を把握するための様々な昇温速度下におけるインサート基材の結晶融解挙動の把握や，インサート基材成形時の様々な冷却速度下における結晶化挙動等を把握することが接合強度発現メカニズムの解明につながることが示唆された．また，成形条件の幅を広げるために金型の加熱・冷却システムも構築する必要性が示された．

This year, the CFRTP substrate autologous crystal melting is in focus, and the cooling rate of the substrate during forming is characterized by the crystallization strength, the bonding strength, the microstructure temperature, the interface temperature, the PP melting temperature, the temperature, the temperature The forming conditions of the injection forming process are fixed, the crystallization temperature of the base material is fixed, the cooling rate of the base material is low, the cooling rate is low, the cooling temperature is 0.3C

项目成果

ナノ繊維の選択的配置による炭素繊維強化ポリプロピレンの結晶特性のコントロール

通过纳米纤维的选择性排列控制碳纤维增强聚丙烯的结晶性能

• 发表时间: 2021
• 作者: 松本紘宜;竹村兼一
• 通讯作者: 竹村兼一

Selective reinforcement of joining interface using nanofibers in single-lap joints of thermoplastic composites fabricated by the injection overmolding process: creep deformation behaviour

通过注塑包覆成型工艺制造的热塑性复合材料单搭接接头中使用纳米纤维选择性增强连接界面：蠕变变形行为

• DOI: 10.2495/hpsu220011
• 发表时间: 2022
• 期刊: WIT Transactions on The Built Environment
• 作者: Koki Matsumoto;Masaya Itabashi;Akira Kawasumi;Kenichi Takemura;Tatsuya Tanaka
• 通讯作者: Tatsuya Tanaka

射出オーバーモールド成形における被接合材表面の ポリマーの結晶状態と接合強度の関係

注塑包覆成型中接合材料表面聚合物的结晶状态与接合强度的关系

• 发表时间: 2021
• 作者: 松本紘宜;板橋正弥;竹村兼一
• 通讯作者: 竹村兼一

The influence of the addition position of cellulose nanofibers on the crystalline and mechanical properties of carbon fiber-reinforced polypropylene composites

• DOI: 10.1080/09276440.2021.2007720
• 发表时间: 2022-09
• 期刊: Composite Interfaces
• 影响因子: 2.6
• 作者: Koki Matsumoto;K. Takemura