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縫合技術を用いたカーボン複合糸から作製する高耐久性バネ材料の開発

背景


炭素繊維を強化材とした複合材料は、軽量かつ優れた機械的性質と柔軟性を生かし、板バネなどのバネ材料として使用されることも多い。しかし、長期間の振動や高温多湿環境下の使用で剛性が大きく低下し、耐久性に問題があった。そこで、本研究は、宮田布帛(有)、藤邦織物(株)および同志社大学理工学部と共同で高耐久性のバネ材料の開発を目的に、縫合技術を用いて炭素繊維と熱可塑性樹脂繊維からなる新たな複合糸を作製し、それから搬送用振動フィーダーで使用される板バネを開発した。

成果


①ミシンの縫合機構を利用して作製した熱可塑性樹脂糸と炭素繊維からなる複合糸から搬送用振動フィーダー等で使用される板バネを開発
②複合糸から様々な規格の織物を製織し、複数積層することで高強度高弾性率材料を
成形 → 積層構成を傾斜構造にすることで薄くても高剛性
③開発バネ材料の多湿環境下での耐久性試験(振動回数=108)の結果、既存CFRPよりも高い耐久性実現
共振周波数の低下率:開発材料=0.92、既存CFRP=0.86
④立体形状の材料成形も可能

2011fujita 縫合技術を用いた・・12011fujita 縫合技術を用いた・・2

研究者からのコメント


繊維化できる熱可塑性樹脂であれば炭素繊維との複合糸が作製できます。また複合糸だけでなく、織物組織や密度およびうねりなどを変化させることで、用途に応じた熱可塑性樹脂炭素繊維強化複合材料用のプリフォームの作製と優れた機械的性質と耐久性を持った材料が成形できます。

縫合技術を用いたカーボン複合糸から作製する高耐久性バネ材料の開発
応用分野 金属機能部品、自動車構造部材などへの適用
研究体制H22 JST A-STEP FSステージ探索タイプ、H22産学インキュベート事業
担当部所繊維工業技術支援センター
担当者藤田浩行
特許取得・成果発表特願2008-298009、特願2011-60069
TEL0795-22-2041
キーワード炭素繊維、複合糸、熱可塑性樹脂、複合材料、プリフォーム、バネ材料