研究開発された技術紹介

熱可塑性炭素繊維複合材料(CFRTP)の接合には金属ボルトを用いているが、CFRTPと接触する金属は通常よりも腐食が早く、CFRTPの強度が高くても腐食した金属ボルトの強度が設計の制約となってしまう課題がある。そこでCFRTPとして世界初となるJISに適合したCFRTP製ボルトを高サイクルタイムで成形する技術確立を行ない、耐震補強分野における接合部品へ適用していくことを足掛かりとし、橋梁工事部品分野、FA機械部品分野へ事業展開を図る。

・バレットの連続製造手法の確立
-最適な樹脂の選定や炭素繊維細断方法同定と並んで、含侵技術の研究を進めた。
・トランスファーフォージング成形の最適化
-ボルト強度を達成するための繊維配向の同定と、最適な繊維配向を実現するボルト成形技術の開発を行った。
・高サイクル・高量産性達成への研究開発
-製造工程の自動化技術開発に向けての研究を行った。
・バレットおよびボルト・ナットの評価
-評価結果を分析し、目標値達成への指針を立て、各項目へフィードバックした。

・バレットの連続製造手法の確立
-本研究で開発した含浸技術によるCFRTP成形品ではボイド量の低減や繊維配向の改善が見られ、Vf値のばらつきについても3シグマの信頼区間において±1.7%を実現し、目標±5%を達成した。
・トランスファーフォージング成形の最適化
-繊維配向を安定的に保持する研究を行った結果、強度のばらつきについても3シグマの信頼区間において±9.97％を実現し、目標±10%を達成した。
・高サイクル・高量産性達成への研究開発
-工程自動化機械を導入し、プログラム最適化や金型構造の改良などに取り組んだ結果、成形サイクル180秒を実現し、目標200秒を達成した。
・バレットおよびボルト・ナットの評価
-評価結果を分析することで、各項目の目標達成に向けてネックとなっている課題を明確化し、研究の方向性を示す重要な示唆を与えた。

A-LFTバレットを用いたトランスファーフォージング成形の新技術確立を行なうことで、高強度ボルト・ナットの高速生産が可能となる。

建築補強材分野を特に事業化が近い分野として想定するが、高度経済成長期時代に建造し補修時期に差し掛かっている橋梁工事分野、国際競争激化などに伴い高いFA化ニーズに応える必要がある機械部品分野などに向けても、製品開発を進める必要がある。引続きニーズ・業界動向の把握とともに開発に取り組み、国内のCFRTP技術開発をリードしていく。

・パレットの段階で、長繊維で強度に優位な繊維配向を構成可能。
・パレットで調整した繊維配向をそのまま成形品に反映できる。
・加熱・冷却機構を分離したため、成形サイクルを短時間化できる。

・耐震補強材市場
-「軽い」「強い」「錆びない」CFRTP製の建材・耐震補強材の開発を目指す。
・橋梁工事部品市場
-軽量化による高所での作業効率化、錆び防止・耐久性向上を目的としたCFRTP製部品の開発を目指す。
・機械部品市場
-軽量化や高振動減衰性による耐久性向上を目的としたCFRTP製部品開発を目指す。
・自動車部品市場、航空機部品市場
-採用されるまでには使用実績に基づいた検証が必要になると考えられるため、引続きニーズ・業界動向の把握とともに開発に取り組み、更に長期間にわたる研究をしていく。

CFRTP製ボルト・ナットに最適なネジ山構造の同定に向けて、さらに詳細な研究開発を進める必要がある。