炭素繊維強化熱可塑性樹脂の力学特性に及ぼすレーザー高速切断加工の影響

摘要

近年，地球温暖化問題におけるCO_2削減やエネルギー問題への対策として，輸送機器の軽量化·低燃費化が重要となっている.これらの構造材料候補として，鋼やアルミニウム等より比重が小さく，高強度の炭素繊維強化材が挙げられる.その中でも，射出成形が可能な炭素繊維強化熱可塑性樹脂（CFRTP）は，熱硬化性樹脂と炭素繊維から成る炭素繊維強化熱硬化性樹脂（CFRP）に比べ低コストかつ短時間で生産できることから注目されている.このようなCFRTP を量産自動車等の製品に応用するためには，現状用いられている機械加工やウォータージェット加工では十分な加工速度が得られていない，工具摩耗が速い等の問題が指摘されている.そこで，非接触加工で高速化が容易なレーザー高速切断加工の適用が期待されている.しかしながら，レーザー加工をCFRTP の加工に応用するためには，切断部に熱影響を生じるために懸念されている強度低下の課題がある.この対策として，熱影響を低減させるレーザー加工技術の新たな開発が必要であると同時に，加工を施したCFRTP の信頼性を確保するための強度特性評価が必要不可欠である.そこで本研究では，赤外および近赤外等の高出力レーザーによって切断加工を施したCFRTP 試験片を用いて引張·疲労試験を行い，機械加工と比較しながらその強度特性について調べた.