TOP > 国内特許検索 > 繊維強化樹脂複合材料の接合構造

繊維強化樹脂複合材料の接合構造 NEW コモンズ

国内特許コード P170014641
整理番号 DP1753
掲載日 2017年10月24日
出願番号 特願2016-045982
公開番号 特開2017-159547
出願日 平成28年3月9日(2016.3.9)
公開日 平成29年9月14日(2017.9.14)
発明者
  • 藤井 透
  • 大窪 和也
  • 山田 雄斗
出願人
  • 学校法人同志社
発明の名称 繊維強化樹脂複合材料の接合構造 NEW コモンズ
発明の概要 【課題】繊維強化樹脂複合材料を少ない量のボルトやリベット等で機械的接合できる繊維強化樹脂複合材料の接合構造ことを目的としている。
【解決手段】繊維強化熱可塑性樹脂材が、機械的に接合された繊維強化熱可塑性樹脂材の接合構造であって、貫通孔が設けられた前記繊維強化熱可塑性樹脂材と、貫通孔が設けられた他の部材が、前記貫通孔同士が連通した状態に重ね合わさるとともに、ボルト孔が設けられ、筒状の樹脂カラーが、前記連通状態の貫通孔内に挿入され、ていて、樹脂カラーの外周面と、前記繊維強化熱可塑性樹脂材の貫通孔内周面が少なくとも一部で融着されており、前記繊維強化熱可塑性樹脂材と他の部材が、前記ボルト孔に挿通されたボルトによってねじ固定されていることを特徴としている。
【選択図】 図3
従来技術、競合技術の概要


繊維強化樹脂複合材料である炭素繊維強化プラスチック(以下CFRPと記す)及び炭素繊維強化熱可塑性プラスチック(以下CFRTPと記す)は炭素繊維を強化材とし、樹脂をマトリックスとする繊繊維強化プラスチック(FRP)のことである。
CFRPは、高強度、高剛性また軽量性に優れた特性を有する複合材料である(非特許文献1参照)。一方、CFRTPは、成形性やリサイクル性に優れた特性を有する複合材料である。



これらの炭素繊維樹脂強化複合材料は、近年、炭素繊維の価格が比較的安価になってきたことで広く多様な分野で使用されるようになった。
例えば、CFRPは、航空機用や自動車用材料だけでなく、一般向けの構造部材やスポーツ用具、レジャー用品などにも汎用的に使用されるようになった(非特許文献2,3参照)。



一方で、成形時間の短縮がはかれる、また、母材として使用する熱可塑性樹脂がCFRPの母材となる樹脂に比べ低価格である等の理由から自動車の骨格に用いるCFRTPの開発が急激に進み始めており、自動車への適用が期待されている(非特許文献4参照)。
しかし、航空機や自動車を複合材料だけで一体成形するわけにはいかず、複合材料や金属材料を使い分ける必要がある。



そこで、骨格フレームの部分等で炭素繊維強化樹脂複合材料を接合する汎用的な設計はこれからの実用利用を考えると避けては通れない(非特許文献5参照)。
一般に、金属部材を接合する際に使用されている接合方法の1つに、ボルト等を使った機械的接合がある(非特許文献6,7参照)。



すなわち、ボルト等を使った機械的接合は、信頼性が高く、分解・再組立が可能な点から、複合材料の構造物においても有力な接合方法とされている(非特許文献8~10参照)。
一方、現在、炭素繊維強化樹脂複合材料をボルト等で機械的に接合する場合、金属部材の接合に比べ、ボルト本数を増やしたり、炭素繊維強化樹脂複合材料に設けたボルト挿通用の貫通孔部分からの材料破損を防止するために、かなり大きなサイズの座金を用いたりする対策がなされている。



しかし、上記のようにボルト本数を増やしたり、大きなサイズの座金を用いたりすると、軽量な炭素繊維強化樹脂複合材料を用いても、十分な軽量化をはかることができないだけでなく、接合部の構造が複雑となり、製品形状の自由度をそこなったり、かえって全体の重量が増えるといった矛盾を引き起こす。
また、炭素繊維強化樹脂複合材料にボルト挿通孔となる多数の貫通孔を設けることによって、CFRP,CFRTPの特徴である十分な静的強度、疲労強度が得られなくなるといった問題点が生じる(非特許文献11)。



現在、ボルト接合部の強度に直結する内部損傷メカニズムは諸説あり、必ずしも明確にはなっていない(非特許文献12)。

産業上の利用分野


本発明は、繊維強化樹脂複合材料の接合構造に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
繊維強化熱可塑性樹脂材が、機械的に接合された繊維強化熱可塑性樹脂材の接合構造であって、
貫通孔が設けられた前記繊維強化熱可塑性樹脂材と、貫通孔が設けられた他の部材が、前記貫通孔同士が連通した状態に重ね合わさるとともに、
ボルト孔が設けられ、筒状の樹脂カラーが、前記連通状態の貫通孔内に挿入され、ていて、
樹脂カラーの外周面と、前記繊維強化熱可塑性樹脂材の貫通孔内周面が少なくとも一部で融着されており、前記繊維強化熱可塑性樹脂材と他の部材が、前記ボルト孔に挿通されたボルトによってねじ固定されていることを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂材の接合構造。

【請求項2】
樹脂カラーが、微細繊維を含む熱可塑性樹脂組成物で形成されている請求項1に記載の繊維強化熱可塑性樹脂材の接合構造。

【請求項3】
繊維強化熱可塑性樹脂材の強化繊維が炭素繊維である請求項1または請求項2に記載の繊維強化熱可塑性樹脂材の接合構造。

【請求項4】
繊維強化熱可塑性樹脂材の母材樹脂がポリプロピレンである請求項1~請求項3のいずれかに記載の繊維強化熱可塑性樹脂材の接合構造。

【請求項5】
樹脂カラーが、ポリプロピレンと無水マレイン酸変性ポリプロピレンからなる変性ポリプロピレンと、微細ガラス繊維を含む樹脂組成物で形成されている請求項1~請求項4のいずれかに記載の繊維強化熱可塑性樹脂材の接合構造。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

※ 画像をクリックすると拡大します。

JP2016045982thum.jpg
出願権利状態 公開
ライセンスをご希望の方、特許の内容に興味を持たれた方は、下記問合せ先にご相談下さい。


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close