CN103648763A

CN103648763A - 碳纤维增强复合材料及其制造方法

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Publication number: CN103648763A
Application number: CN201280034464.3A
Authority: CN
Inventors: 大薮淳
Original assignee: Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2012-10-01
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2032-10-01
Also published as: KR20140034796A; US20140199515A1; KR101496172B1; EP2735440A1; JP2014031495A; JP6325193B2; TW201402311A; CN103648763B; EP2735440B1; TWI547364B; EP2735440A4; WO2014010106A1; US9643380B2

Abstract

本发明提供确保了轻量、薄壁且高刚性、并且再加工性及再循环性优良且表面平滑性良好的碳纤维增强复合材料。一种碳纤维增强复合材料及其制造方法，该碳纤维增强复合材料含有至少2片碳纤维织物和热塑性树脂，所述至少2片碳纤维织物分别由解开碳纤维束而得的开松纤维丝构成，并且所述热塑性树脂以固化的状态含浸于所述至少2片碳纤维织物内，由此，所述碳纤维增强复合材料整体一体化。

Description

碳纤维增强复合材料及其制造方法

技术领域

本发明涉及再加工性及再循环性优良且表面平滑性良好的碳纤维增强复合材料及其制造方法。

背景技术

预想近年来发展起来的便携电子设备也会在野外使用。因此，框体材料必须轻量、薄壁且高刚性。例如，专利文献1中提出了一种轻质、薄壁且高刚性的碳纤维增强复合材料，其由层叠两片碳纤维预浸材料并在其间层叠作为芯材的热固性连续气泡发泡体而成的夹层结构体形成。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2011-093175号公报

发明内容

发明所要解决的问题

然而，对于专利文献1中提出的碳纤维增强复合材料而言，由于使用热固性树脂作为芯材，因此不能通过加热使其变形，难以实现再加工性及再循环性，并且难以进行后加工成形为规定形状等。因此，本发明人对使用热塑性树脂代替热固性树脂进行了研究。但是，在专利文献1所涉及的技术中，在用热塑性树脂代替热固性树脂的情况下，在伴随树脂的熔融固化过程的一次制造工序及再加工工序中，确认到表面平滑性变差。因此，本发明的目的是提供确保了轻量、薄壁且高刚性、并且再加工性和再循环性优良且表面平滑性良好的碳纤维增强复合材料。

用于解决问题的方法

本发明人发现，使用热塑性树脂代替热固性树脂的情况下表面平滑性变差的原因是，树脂熔融过程中在碳纤维增强复合材料内部残留孔隙，从而完成了本发明。

本发明是一种碳纤维增强复合材料，包含至少2片碳纤维织物和热塑性树脂，其特征在于，

所述至少2片碳纤维织物分别由解开碳纤维束而得的开松纤维丝构成，并且，

所述热塑性树脂以固化状态含浸于所述至少2片碳纤维织物内，由此，所述碳纤维增强复合材料整体一体化。

其中，在本发明的碳纤维增强复合材料的至少一个表面上可以存在热塑性树脂层。

并且，本发明的碳纤维增强复合材料中含有的全部热塑性树脂可以为同一种类。

并且，本发明的碳纤维增强复合材料的最大高度（Rmax）可为12.0μm以下，十点平均粗糙度（Rz）可为6.0μm以下。

并且，本发明的碳纤维增强复合材料的弯曲弹性模量可为25GPa以上，弯曲强度可为170MPa以上。

并且，本发明的碳纤维增强复合材料的厚度可为0.5mm以下。

并且，本发明的碳纤维增强复合材料的固化状态的所述热塑性树脂可为非发泡状态。

而且，本发明是一种碳纤维增强复合材料的制造方法，其特征在于，包括：

对层叠体进行热压的工序，所述层叠体含有至少2片由解开碳纤维束而得的开松纤维丝构成的碳纤维织物，并且在所述至少2片碳纤维织物之间夹持有发泡体状热塑性树脂，所述热压在所述发泡体状的所述热塑性树脂熔融且熔融了的所述热塑性树脂含浸于所述至少2片碳纤维织物间的条件下进行；以及

使含浸于所述2片碳纤维织物间的处于熔融状态的所述热塑性树脂固化的工序。

并且，本发明的碳纤维增强复合材料的制造方法中，发泡体状的热塑性树脂可为独立气泡发泡体。

并且，本发明的碳纤维增强复合材料的制造方法中，可在碳纤维织物的至少一个表面配置热塑性树脂膜。

其中，“配置”是指不仅包括热塑性树脂膜接合（包括暂时固定及点粘接）在碳纤维织物上的情况，还包括非接合的情况（如后述实施例4那样仅为接触的情况）的概念。

并且，本发明的碳纤维增强复合材料的制造方法中，层叠体至少包含以下5层：从一个表面开始依次为热塑性树脂膜、碳纤维织物、发泡体状热塑性树脂、碳纤维织物、热塑性树脂膜。

并且，本发明的碳纤维增强复合材料的制造方法中，层叠体仅由以下7层构成：从一个表面开始依次为热塑性树脂膜、碳纤维织物、热塑性树脂膜、发泡体状热塑性树脂、热塑性树脂膜、碳纤维织物、热塑性树脂膜。

并且，本发明的碳纤维增强复合材料的制造方法中，发泡体状热塑性树脂和热塑性树脂膜可为同一种类的热塑性树脂。

在此，进行热压的工序和使熔融了的热塑性树脂固化的工序可以是各自独立的工序，也可以是连续的工序，而且也可以在施加压力的同时使树脂固化等部分或者完全同时进行。

并且，同一种类不仅是指构成聚合物的单体完全相同，还包括构成聚合物的单体的骨架类似的情况{例如，单体的侧链、构成单体的元素（具体为碳原子）的个数等不同的情况}。

并且，实际上为非发泡状态是指肉眼观察不能确认到发泡的情况。

发明效果

根据本发明，起到能够提供确保了轻量、薄壁且高刚性、并且再加工性及再循环性优良且表面平滑性良好的碳纤维增强复合材料的效果。

附图说明

图1是本实施方式的形成的碳纤维增强复合材料的示意图。

图2是本实施方式的在碳纤维片之间夹有热塑性树脂发泡体的层叠体（热压前）的示意图。

图3是本实施方式的热压前的碳纤维片的示意图。

图4是本实施方式的制造碳纤维增强复合材料过程中热压工序的示意图。

图5是实施例1的碳纤维增强复合材料的截面图。

图6是比较例3的碳纤维增强复合材料的截面图。

具体实施方式

以下，使用图1～4对本发明的碳纤维增强复合材料的一个实施方式进行详述。需要说明的是，本发明的技术范围并不受该实施方式的任何限定。

《本实施方式的碳纤维增强复合材料》

如图1～4所示，本实施方式的碳纤维增强复合材料100由如下结构组成：含浸有热塑性树脂的2片碳纤维织物（开松纤维丝织物）111及112、被该2片开松纤维丝织物111及112夹持的第一热塑性树脂层（中间热塑性树脂层）145、以及设置于该2片开松纤维丝织物111及112各自的与第一热塑性树脂层145相接面的反面（相当于碳纤维增强复合材料100的外表面）的第二热塑性树脂层（表层热塑性树脂层）151及152。于是，碳纤维增强复合材料100具有第一热塑性树脂层、第二热塑性树脂层及碳纤维织物通过热塑性树脂而一体化的结构。另外，该碳纤维增强复合材料100的结构和物性等在下文记述。以下，依次对本实施方式的碳纤维增强复合材料100的制造方法、通过该制造方法得到的碳纤维增强复合材料（结构、性质）、本实施方式的碳纤维增强复合材料的使用方法（用途）进行说明。

《本实施方式的碳纤维增强复合材料的制造方法》

本实施方式的碳纤维增强复合材料100的制造方法包括如下工序：在由开松纤维丝（解开织眼而形成网眼的碳纤维织物）构成的开松纤维丝织物110（111及112）的上表面及底面配置膜状热塑性树脂（热塑性树脂膜）120（121及122）而形成碳纤维片130（131及132），在该碳纤维片130（131及132）之间夹持发泡体状上述热塑性树脂（热塑性树脂发泡体）140而形成层叠体101，对该层叠体101进行热压，由此，使上述发泡体状上述热塑性树脂140及上述膜状热塑性树脂120熔融，并且使熔融了的这些热塑性树脂含浸于上述开松纤维丝织物110，然后，使含浸于开松纤维丝织物间的处于熔融状态的上述热塑性树脂冷却、固化。以下，对该制造方法的制造原料及制造工序进行详述。

<制造原料>

[开松纤维丝织物]

{结构}

（开织）

本实施方式的开松纤维丝织物是通过平织开松纤维丝形成的。通过使用开松纤维丝作为织布纤维，纤维厚度变薄，克重量减少。通过使用开松纤维丝织物，热压工序中孔隙容易从解开的织眼脱气。结果，碳纤维增强复合材料100内部残留的孔隙减少。因此，能够防止再加工时进行加热的情况下因碳纤维增强复合材料100内的孔隙到达表层而引起的表面平滑性变差（填充不足、小孔）。另外，本发明的开松纤维丝织物可以使用日本特开2000-096387号、日本特开2000-110048号、日本特开2001-164441号等中公开的物质。

（厚度）

开松纤维丝织物过厚时，孔隙从开松纤维丝织物中的脱气无法进行，碳纤维增强复合材料100内部残留的孔隙变多。然而，开松纤维丝织物过薄时，变得无法发挥碳纤维增强复合材料所必需的高刚性。因此，作为开松纤维丝织物的厚度，优选为0.05～0.20mm，更优选为0.08～0.10mm。

{物性和性质}

（克重）

通过使用开松纤维丝织物，在碳纤维增强复合材料100内部形成的孔隙易于脱气，但开松纤维丝织物的克重过小时，难以发挥高刚性。开松纤维丝织物的克重过大时，尽管解开了织眼但体积变大，孔隙的脱气难以进行。因此，开松纤维丝织物的克重优选为70～400g/m²，更优选为30～160g/m²，特别优选为40～90g/m²。

{原材料}

本实施方式的开松纤维丝织物可以通过平织开松纤维丝来形成。在此，对作为本实施方式的开松纤维丝织物的材料的开松纤维丝进行详述。

[开松纤维丝]

“结构”

开松纤维丝是指，以单纤维丝基本保持直线状且平行状态的方式平坦地配置1根或多根沙线（复丝纱）。结果，形成单纤维丝微粘附，碳纤维束的织眼容易解开的纤维丝。

厚度

开松纤维丝厚时，开松纤维丝织物本身也变厚，形成的碳纤维增强复合材料无法实现薄壁性。因此，开松纤维丝的厚度优选为1μm～60μm。

宽度

开松纤维丝的宽度优选为1mm～60mm。通过形成这样的开松纤维丝宽度，开松纤维丝的长宽比成为优选方式。

长宽比

对于本实施方式的碳纤维增强复合材料中使用的开松纤维丝，作为开松纤维丝宽度与开松纤维丝厚度的比（丝宽/丝厚）的长宽比优选为30以上。通过形成这样的长宽比，卷曲角度变小，可以得到优良的表面平滑性。

“材质”

作为开松纤维丝的材质并无特别限定，可以为PAN系、沥青系的任意一种，优选为广泛使用的PAN系。

[热塑性树脂膜]

{结构}

优选在热压工序前预先在开松纤维丝织物110的上表面及底面配置热塑性树脂膜。通过在开松纤维丝织物的底面配置热塑性树脂膜，能够弥补碳纤维增强复合材料的树脂的不足，提高操作性及量产性。通过在开松纤维丝织物的上表面配置热塑性树脂膜，不仅含浸热塑性树脂膜，还在碳纤维增强复合材料的表面、特别是图案面上层叠热塑性树脂层，形成被膜，因此能够提高复合材料的表面平滑性。并且，优选在开松纤维丝织物上表面及底面预先暂时固定该热塑性树脂膜。需要说明的是，本实施例中使用了在开松纤维丝织物的上表面配置有热塑性树脂膜的材料，但是，即便不使用该热塑性树脂膜，也可以在碳纤维增强复合材料的表面形成热塑性树脂层。例如，通过在热压工序中使热塑性树脂发泡体熔融，并且使熔融了的热塑性树脂充分含浸于开松纤维丝织物并固化，由此能够在碳纤维增强复合材料的表面形成热塑性树脂层。

（厚度）

热塑性树脂膜的厚度没有特别限制，但在得到期望的复合材料的厚壁部时，必须减少成形时的毛刺、厚薄不均等不良现象。因此，热塑性树脂膜的厚度优选为10～500μm，更优选为15～400μm，特别优选为20～300μm。

热塑性树脂膜薄时，向开松纤维丝织物的含浸无法充分进行。并且，热塑性树脂膜厚时，为了得到厚的复合材料，必须增大开松纤维丝织物的克重，开松纤维丝织物的体积变大，因此必须增加膜的树脂量。由于复合材料的平面面积已预先确定，因此，为了增加树脂量只能使厚度变厚。

{物性和性质}

（受热收缩率）

热塑性树脂膜优选为在热压成形时不发生热收缩的物质，优选不会由热收缩导致开松纤维丝织物位置偏离而起皱等。热塑性树脂膜在热压成形时加热压缩，并未发生位置偏离，熔融含浸从而形成基体。

{材质}

热塑性树脂膜只要为热塑性则没有特殊限制，可使用例如聚烯烃系，例如聚乙烯、聚丙烯；聚酰胺类，例如尼龙；聚酯类，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯；以及聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚苯硫醚。在此，通过使用与热塑性树脂发泡体同一种类的热塑性树脂，热压工序中遍及表面背面中间层的树脂的密合性提高，能够得到高刚性。结合期望的物性，在选定与热塑性树脂发泡体相同材质时，作为热塑性树脂膜的材质，特别优选聚乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺。

[热塑性树脂发泡体]

{结构}

（气泡）

通过使用热塑性树脂发泡体，能够发挥发泡体的弹簧（spring）效果，在热压工序中，熔融树脂以在开松纤维丝织物中扩展的方式进行含浸，形成没有孔隙的均质的复合材料。热压工序时，热塑性树脂发泡体熔融的同时形成缓冲层，另一方面，形成热塑性树脂可靠地含浸至碳纤维的物质。

并且，热塑性树脂发泡体优选为具有独立气泡的发泡体。通过形成这样的结构，孔隙易于脱气。并且，也可以使用连续气泡结构物。发泡体可以是通过化学发泡、物理发泡的任意制法得到的发泡体，也可以是形成独立气泡后通过物理方法粉碎气泡得到的连通的连续气泡发泡体。

复合材料的层叠结构中，成形前作为中间层夹持的热塑性树脂发泡体，成形后形成中间层。形成中间层的热塑性树脂发泡体被压缩至与上下碳纤维片接触、互相缠绕的程度。结果，形成在碳纤维片中含浸有热塑性树脂的碳纤维增强层。

（厚度）

热塑性树脂发泡体过厚时，热压工序中发泡体的压缩变困难，过薄时发泡的弹簧（spring）效果难以发挥。因此，热塑性树脂发泡体的厚度优选为1.5mm～2.3mm。

{物性和性质}

就热塑性树脂发泡体的厚度而言，厚的情况下，即使经过热压，2片开松纤维丝织物的间隔扩展得宽，因此通常具有弹性模量变高的趋势。另一方面，采用厚度相对较薄的热塑性树脂发泡体时，2片开松纤维丝织物的间隔变窄，弹性模量降低。热塑性树脂发泡体的密度为15～80kg/m³。使用该密度范围的发泡体时，能够形成期望厚度的复合材料，并在得到了适宜的弹簧（spring）效果，同时能够使含浸量适宜，从而获得具有期望的刚性的碳纤维增强复合材料。

（气泡结构）

热压工序中，热塑性树脂发泡体发挥弹簧（spring）效果。即，通过热塑性树脂发泡体的弹簧（spring）效果，开松纤维丝织物被压到压制面上。此时，由于开松纤维丝织物的上表面及底面配置有热塑性树脂膜被压到开松纤维丝织物上，使得熔融了的热塑性树脂膜易于含浸至开松纤维丝。结果，能够得到薄壁且高刚性、并且表面平滑性良好的碳纤维增强复合材料。为了发挥这样的弹簧效果，适宜的热塑性树脂发泡体优选为独立气泡结构体。可以认为通过独立气泡结构，通过热压熔融时，压制产生气体排出，独立气泡内封闭的气体不断膨胀，气泡破裂，得到弹簧（spring）效果。

{材料}

只要为热塑性则没有特殊限制，可使用例如聚烯烃系，例如，聚乙烯，聚丙烯；聚酰胺类，例如尼龙；聚酯类，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯；以及聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚苯硫醚。在此，通过使用与热塑性树脂膜同一种类的热塑性树脂，热压工序中树脂之间的密合性提高，能够得到高刚性。结合期望的物性，在选定与热塑性树脂膜相同材料时，作为热塑性树脂发泡体的材质，特别优选聚乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺。

<制造工序>

[碳纤维片形成工序]

在开松纤维丝织物110的上表面及底面层叠热塑性树脂膜120（121及122），并且，通过点粘接等进行热塑性树脂膜的暂时固定，形成碳纤维片130（图1）。

[层叠体形成工序]

接着，将碳纤维片130（131及132）层叠于热塑性树脂独立发泡140的上表面及底面，形成层叠体101（图2）。

[热压工序]

通过从层叠面方向热压层叠体101，层叠于碳纤维片的各热塑性树脂膜和/或热塑性树脂独立发泡体的全部或部分熔融，成为形成碳纤维增强复合材料的厚壁部的树脂。此时，通过热压压缩热塑性树脂独立发泡体而发挥弹簧效果。

尽管根据成形品的大小、成形品的厚度等而不同，通常在加压0.25～0.75MPa、气氛温度为环境温度、15-35℃、时间为3～20分钟的条件下进行。对于加热而言，升温至200～300℃。本发明中，成形为0.2～0.5mm的较薄的平板，压制时没有使用垫片来确保规定的空间。

[冷却工序]

将通过热压工序熔融了的树脂放置于常温环境下，使其冷却、固化，形成碳纤维增强复合材料100。

《本实施方式的碳纤维增强复合材料的结构》

碳纤维增强复合材料100通过热塑性树脂而一体化，在碳纤维增强复合材料的表层形成表层热塑性树脂151及152。并且，碳纤维增强复合材料100中的开松纤维丝织物111及112，通过热塑性树脂发泡体的弹簧效果，配置于厚壁内的外侧（图4）。也可能在碳纤维增强复合材料100的中心部存在由热压过程中没有熔融的热塑性树脂发泡体的残渣、其他的热塑性树脂构成的中间热塑性树脂层145。另外，表层热塑性树脂层可以仅存在于单面（例如作为设计面的面）等，未必在碳纤维增强复合材料100的表层两侧存在。

<厚度>

通过使碳纤维增强复合材料的厚度变薄，用于电子设备等的框体时，轻量化且内部容积增大，收纳效率、内部设计的自由度提高。因此，碳纤维增强复合材料的厚度优选为0.2～0.5mm，更优选0.25～0.40mm，特别优选0.27～0.38mm。

《本实施方式的碳纤维增强复合材料的物性和性质》

通过合并使用开松纤维丝及热塑性树脂发泡体，产生了协同效果，能够得到表面平滑性良好的碳纤维增强复合材料。即，通过在热塑性树脂发泡的弹簧效果的基础上合并打开碳纤维束的网眼，熔融树脂向开松纤维丝织物的含浸迅速进行，内部存在的孔隙通过开松纤维丝的网眼迅速脱气。因此，厚壁内的孔隙减少，在一次生产步骤及再加工步骤中，由孔隙产生的表面的凹凸减少，形成确保了轻量、薄壁且高刚性、并且表面平滑性良好的碳纤维增强复合材料。关于由该实施方式得到的碳纤维增强复合材料的表面粗糙度，最大高度（Rmax）为5.0～12.0μm，十点平均粗糙度（Rz）为2.5～6.0μm左右，弯曲弹性模量为25～65GPa左右，弯曲强度为170～660MPa左右。

《本实施方式的碳纤维增强复合材料的用途》

本发明是再加工性及再循环性优良、复合材料内部孔隙少、确保了轻量、薄壁且高刚性并且表面平滑性良好的碳纤维增强复合材料，作为以移动电子设备为代表的所有设备的框体材料有用。

实施例

以下，对作为本发明的具体例的实施例进行说明。需要说明的是，本发明的技术范围不受本实施例的任何限制。

《实施例1》

对24K（单丝纤度24000）的PAN系碳纤维原丝（拉伸强度：5800MPa、拉伸弹性模量：290GPa）进行开纤处理形成开松纤维丝。使用开纤织布专用的织布机（例如，日本特开2003-253547号公报）织制该开松纤维丝。得到的开纤织布为平织、克重78g/m²，厚度0.1mm的开松纤维丝织物。

并且，热塑性树脂发泡体使用厚度2.0mm，密度52kg/m³的聚酰胺（6尼龙）独立气泡发泡体。使用25μm的ユニチカ公司制的聚酰胺EMBLEM片作为热塑性树脂膜。

在开松纤维丝织物的两面配置热塑性树脂膜，形成作为中间材料的碳纤维片。然后，对在热塑性树脂发泡体的上表面及底面层叠有作为上述中间材料的碳纤维片而成的层叠体进行热压。因此，热塑性树脂位于处于中心的热塑性树脂发泡体的表面和背面，进而，对具有2片碳纤维织物且在最外部在表面和背面具有热塑性树脂膜的由合计7层组成的层叠体进行热压。

对于该层叠体，以压力0.49MPa、加压时间10分钟、气氛23℃作为加压条件，以温度280℃作为加热条件，进行时间为10分钟的热压工序。然后，进行开模，在脱模后，放置于常温环境下，使其冷却固化，形成厚度0.27mm的碳纤维增强复合材料。测定该碳纤维增强复合材料的表面粗糙度，最大高度（Rmax）为6.9μm，十点平均高度（Rz）为3.1μm。

《实施例2》

使用厚度1.8mm、密度55kg/m³的聚乙烯独立气泡发泡体ZOTEK、NB-50｛イノアック株式会社｝作为热塑性树脂发泡体，使用厚度25μm的ユニチカ公司制的聚酰胺EMBLEM片作为热塑性树脂膜，按照实施例1的制造方法，形成厚度0.36mm的碳纤维增强复合材料。

《实施例3》

使用厚度2.0mm、密度52kg/m³的聚酰胺（6尼龙）独立气泡发泡体ZOTEK、NB-50｛イノアック株式会社｝作为热塑性树脂发泡体，使用30μm的インターナショナルケミカル公司制的聚碳酸酯片作为热塑性树脂膜，按照实施例1的制造方法，形成厚度0.28mm的碳纤维增强复合材料。

《实施例4》

使用厚度1.8mm、密度55kg/m³的聚乙烯独立气泡发泡体ZOTEK、NB-50｛イノアック株式会社｝作为热塑性树脂发泡体，使用30μm的インターナショナルケミカル公司制的聚碳酸酯片，形成厚度0.38mm的碳纤维增强复合材料。其中，在热压成形时，未对作为中间材料的碳纤维片进行成形，在压制模具上依次层叠热塑性树脂膜、碳纤维织物、热塑性树脂发泡体、碳纤维织物、热塑性树脂膜，以5层的形式进行一次热压成形。测定所得的复合材料的表面粗糙度，Rmax为10.4μm，Rz为4.9μm。

《评价试验》

比较由实施例1～4得到的碳纤维增强复合材料的弯曲弹性模量和弯曲强度。并且，将未使用热塑性树脂发泡体且仅层叠1片未开松的碳纤维织物并利用基体树脂成形的碳纤维增强复合材料作为比较例。准备基体树脂为聚酰胺、复合材料的厚度为0.32mm的碳纤维增强复合材料作为比较1，准备基体树脂为聚碳酸酯、复合材料的厚度为0.35mm的碳纤维增强复合材料作为比较2。需要说明的是，测定在比较例1中得到的复合材料的表面粗糙度，反映了未开松的碳纤维织物的织眼，Rmax为41.6μm，Rz为31.3μm。

表1为实施例1～4及比较例1～2的结果。需要说明的是，弯曲强度、弯曲弹性模量的测定方法按照JIS标准的K7017（纤维增强塑料-弯曲特性的计算方法）来操作。表面粗糙度按照JIS0601-1976，使用探针式表面粗糙度测定器进行检测。

图5为实施例1的碳纤维增强复合材料的截面图。图6为比较例3的碳纤维增强复合材料的截面图。就比较例3而言，使用通常的未开松的碳纤维织物代替实施例1的开松纤维丝织物，除此以外形成与实施例1相同的构成。

在此，在该图中，大致白色的部分为碳纤维增强复合材料的截面，该碳纤维增强复合材料的截面中存在的大致黑色的点为孔隙。就比较例3的碳纤维增强复合材料而言，观测到由孔隙导致的缺陷，就实施例1的碳纤维增强复合材料而言，未观测到由孔隙导致的缺陷。在对薄复合材料进行成形时，使用厚度小的开松纤维丝织物，减小层叠体各层的厚度，可使热塑性树脂发泡体层中的气体排出加快，这在框体等具有设计面的成形物的成形加工中非常有效。同样地，就实施例2～4而言，在任一复合材料中均未产生孔隙。由孔隙导致的缺陷数量显著减少，成形品本身的不良率减半。

并且，由于使热塑性树脂层位于复合材料的表面，因此压制模具的平滑面被转印，目视确认到不存在由开松纤维丝织物导致的凹凸。

表1

标号说明

100：碳纤维增强复合材料

101：层叠体

110～112：开松纤维丝织物

121～122：热塑性树脂膜

130～132：碳纤维片

140：热塑性树脂发泡体

145：中间热塑性树脂层

151～152：表层热塑性树脂层

Claims

1.一种碳纤维增强复合材料，包含至少2片碳纤维织物和热塑性树脂，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的碳纤维增强复合材料，其中，在所述碳纤维增强复合材料的至少一个表面上存在热塑性树脂层。

3.根据权利要求1或2所述的碳纤维增强复合材料，其中，所述碳纤维增强复合材料中含有的全部热塑性树脂为同一种类。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的碳纤维增强复合材料，其中，最大高度（Rmax）为12.0μm以下，十点平均粗糙度（Rz）为6.0μm以下。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的碳纤维增强复合材料，其中，弯曲弹性模量为25GPa以上，弯曲强度为170MPa以上。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的碳纤维增强复合材料，其中，厚度为0.5mm以下。

7.根据权利要求1～5中任一项所述的碳纤维增强复合材料，其中，固化状态的所述热塑性树脂实质上为非发泡状态。

8.一种碳纤维增强复合材料的制造方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述发泡体状热塑性树脂为独立气泡发泡体。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，在所述碳纤维织物的至少一个表面配置有热塑性树脂膜。

11.根据权利要求8～10中任一项所述的方法，其中，所述层叠体至少包含以下5层：从一个表面开始依次为热塑性树脂膜、碳纤维织物、发泡体状热塑性树脂、碳纤维织物、热塑性树脂膜。

12.根据权利要求8～11中任一项所述的方法，其中，所述层叠体仅由以下7层构成：从一个表面开始依次为热塑性树脂膜、碳纤维织物、热塑性树脂膜、发泡体状热塑性树脂、热塑性树脂膜、碳纤维织物、热塑性树脂膜。

13.根据权利要求8～12中任一项所述的方法，其中，发泡体状热塑性树脂和热塑性树脂膜为同一种类的热塑性树脂。

14.根据权利要求8～13中任一项所述的方法，其中，所述碳纤维增强复合材料含有至少2片碳纤维织物和热塑性树脂，

15.根据权利要求14所述的方法，其中，在所述碳纤维增强复合材料的至少一个表面上存在热塑性树脂层。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，所述碳纤维增强复合材料中含有的全部热塑性树脂为同一种类。

17.根据权利要求14～16中任一项所述的方法，其中，最大高度（Rmax）为12.0μm以下，十点平均粗糙度（Rz）为6.0μm以下。

18.根据权利要求14～17中任一项所述的方法，其中，弯曲弹性模量为25GPa以上，弯曲强度为170MPa以上。

19.根据权利要求14～18中任一项所述的方法，其中，厚度为0.5mm以下。

20.根据权利要求14～19中任一项所述的方法，其中，固化状态的所述热塑性树脂实质上为非发泡状态。