CN104718320A - 碳纤维增强复合材料用织物及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的碳纤维增强复合材料用织物的制造方法中，将利用碳纤维的经纱和纬纱织造的表组织(11)和利用热塑性树脂纤维的经纱和纬纱织造的里组织(12)在接结点(9)接结而成为一体。

Description

碳纤维增强复合材料用织物及其制造方法
技术领域
本发明涉及由碳纤维和热塑性树脂纤维构成的碳纤维增强复合材料用织物及其制造方法。
背景技术
碳纤维的拉伸强度高且拉伸弹性模量也高，利用树脂将其加固而得到的碳纤维增强塑料成为比强度及比模量高的材料。因此，碳纤维作为先进复合材料而广泛利用于航空宇宙用途、汽车用途、土木建筑用途、运动休闲用具的用途等。
作为基于热塑性树脂浸渗的碳纤维增强复合材料的制法，有多种方法。例如，作为其中之一，已知如下方法：将浸渗有树脂的预浸料层叠多张后，加热而制作层叠成形后的素板(可冲压片)，将其再加热并在模具中热压成形，制成碳纤维增强复合材料。
另外，还公开了如下制造的接合片：在织成平纹的碳纤维的上下表面分别配置热塑性树脂片，用热板从这些层叠体的两面进行加热加压而使热塑性树脂片熔入，从而制造接合片(例如，参照专利文献1)。
此外，还提出了通过将碳纤维和热塑性树脂纤维交织而得到碳纤维增强复合材料的方法(例如，参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-348191号公报
专利文献2：日本特开2006-123417号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，根据上述的方法，存在如下问题：需要预先制作预浸料的工序及层叠板的压接工序等费事且花费时间的工序。
另外，在成形为碳纤维增强塑料时的操作方面也存在问题。例如，由于预浸料及其层叠板对成形模具的赋形性不好，因此需要事先进行预热而使其变软的工序。
关于这一点，如专利文献2所述，在将碳纤维和热塑性树脂纤维交织的情况下，能够消除如上所述的费事、成形时的操作的问题。但是，在交织时会失去碳纤维的扁平性，因此存在如下问题：不仅降低碳纤维的强度，而且会损害成形为碳纤维增强塑料后的外观设计性。
本发明是以解决如上所述的问题为课题而研究开发的，其目的在于提供在提高制造工序的简化和成形时的操作性的同时、强度和外观设计性也优良的碳纤维增强复合材料用织物。另外，其目的在于提供比以往的方法简单的、生产效率优良的碳纤维增强复合材料用织物的制造方法。
用于解决问题的方法
为了解决上述的课题，本发明的碳纤维增强复合材料用织物的特征在于，将经纱和纬纱为碳纤维的表组织与经纱和纬纱为热塑性树脂纤维的里组织局部地接结而成为一体。
由此，经纱和纬纱为碳纤维的表组织与经纱和纬纱为热塑性树脂纤维的里组织在接结点连接，在表组织与里组织的熔合时成为一体，不丧失碳纤维的扁平性，因此，形成成形品时的外观美丽且外观设计性优良。
在此，可以是，其特征在于，上述表组织和里组织为平纹组织，也可以是，上述表组织和里组织为2/2斜纹组织。
另外，本发明中，作为碳纤维增强复合材料用织物的制造方法，其特征在于，包括：利用碳纤维的经纱和纬纱织造表组织并且利用热塑性树脂纤维的经纱和纬纱织造里组织的工序；以及将表组织的碳纤维和里组织的热塑性树脂纤维局部地交织而接结，得到成为一体的接结双层织物的工序。
由此，能够省略以往的预浸料的制作工序，因此，进而能够实现生产效率的提高。
发明效果
以上，根据本发明的碳纤维增强复合材料用织物，经纱和纬纱由碳纤维构成的表组织与经纱和纬纱由热塑性树脂纤维构成的里组织在接结点连接，在表组织与里组织的熔合时成为一体，形成成形品时的外观美丽且外观设计性优良，并且达到一定量的树脂比率，成为耐冲击性、机械强度优良的碳纤维增强塑料，能够适合用于航空宇宙的用途、汽车的用途、一般产业的用途、运动用具的用途等。
另外，根据本发明的碳纤维增强复合材料用织物的制造方法，能够省略以往那样的预浸料的制作工序，能够实现生产效率的提高和成形时间的缩短。而且，这样制造且使碳纤维与热塑性树脂纤维成为一体的碳纤维增强复合材料用织物不需要预热，对曲面的跟随性优良，对成形模具的适应性良好，因此，对凹凸部的跟随性也良好。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1的碳纤维增强复合材料用织物的结构的图。
图2是实施例1的碳纤维增强复合材料用织物的组织图。
图3是实施例1的碳纤维增强复合材料用织物的剖面图。
图4是表示实施例2的碳纤维增强复合材料用织物的结构的图。
图5是实施例2的碳纤维增强复合材料用织物的组织图。
图6是实施例2的碳纤维增强复合材料用织物的剖面图。
图7是表示实施例3的碳纤维增强复合材料用织物的结构的图。
图8是实施例3的碳纤维增强复合材料用织物的组织图。
图9是实施例3的碳纤维增强复合材料用织物的剖面图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。
如果基于附图对本发明的实施方式进行说明，则本发明的碳纤维增强复合材料用织物由碳纤维织物和热塑性树脂纤维织物构成，仅使热塑性树脂纤维熔融并使其浸渗到碳纤维中而进行密接一体化，由此制成增强复合材料用织物。
即，是如下得到的接结双层织物13：使经纱B、D、F、H及纬纱1、3、5、7为碳纤维而以平纹组织形成表组织11，并且使经纱A、C、E、G及纬纱2、4、6、8为热塑性树脂纤维而形成平纹组织的里组织12，将表组织11的纬纱1、3、5、7及里组织12的经纱A、C、E、G交织而成为接结点9，使表组织11与里组织12一体化。
作为在此使用的碳纤维，PAN基碳纤维、沥青基碳纤维均可以使用，但PAN基碳纤维特别适用于轻量结构。
碳纤维通常由500～60000根、优选1000～24000根单纤维构成。
其次，作为在此使用的热塑性树脂纤维，只要是热塑性树脂的纤维，则可以使用任意种类。例如，可以使用选自尼龙6等聚酰胺系、聚烯烃系、聚乙烯系、聚酯系、聚醚系、氟系等中的一种树脂。其中，从作为通用品、容易获得的观点考虑，利用尼龙进行了试制。
作为本发明的表组织11，可以是由碳纤维构成的经纱和纬纱每一根交替地交错的平纹组织或者是经纱和纬纱都各两根浮起、各两根下沉的2/2的斜纹组织或缎纹组织，虽然没有特别限定，但从形态稳定性的观点考虑，优选平纹组织。另外，对于里组织12，与表组织11同样，设定为利用由热塑性树脂纤维构成的经纱和纬纱得到的平纹组织、或者2/2的斜纹组织、缎纹组织。
将表组织11与里组织12接结的部位优选为织物组织的经纬纱的交错点的1～10％。若接结点9的比率少于1％，则表组织11与里组织12的接结不充分，在加工中容易产生表组织11与里组织12的分离，因此不适合。另外，若接结点9的比率超过10％，则在表组织11中接结点9变得显眼，有可能损害外观的设计性，从而不适合，因此优选上述范围。
接着，本发明的碳纤维增强复合材料用织物可以通过以下说明的方法来制造。即，织造由表组织11和里组织12构成的接结双层织物13，但是，此时，制成如下的接结双层织物13：表组织11是经纱和纬纱均使用碳纤维而形成平纹组织，另一方面，里组织12是经纱和纬纱均利用热塑性树脂纤维而形成平纹组织。
实施例
(实施例1)
将单纤维数为3000根、纤度为200tex的碳纤维丝作为经纱B、D、F、H及纬纱1、3、5、7以平纹组织形成表组织11，且将熔点为215～220℃、纤度为1400dtex的尼龙6丝作为经纱A、C、E、G及纬纱2、4、6、8以平纹组织形成里组织12，并且将表组织11的纬纱1、3、5、7及里组织12的经纱A、C、E、G交织后的四个部位设定为接结点9、9、9、9，得到表组织11与里组织12一体化后的接结双层织物13。在270℃×3分钟、压力4Mpa的条件下对该表组织11与里组织12一体化后的接结双层织物13进行加热加压，由此，使尼龙6的经纱A、C、E、G及纬纱2、4、6、8熔融从而与碳纤维密接一体化。对于所得到的碳纤维增强复合材料用织物而言，将碳纤维的平纹组织再现于表面上的外观设计性优良。
(实施例2)
实施例1中，使表组织11与里组织12成为一体的接结点9的部位为4/64，但实施例2仅在将其接结点9的部位减少而使其为2/64这一点有所不同，其他方面与实施例1完全相同，因此对相同部分标注相同符号并省略说明。对于这样得到的碳纤维增强复合材料用织物而言，接结卷曲减少，由此，将碳纤维的平纹组织再现于表面上的接结点9不明显的外观设计性优良。通过降低该卷曲率，不仅碳纤维增强复合材料用织物的强度提高，而且能够使碳纤维增强复合材料用织物更薄，从而提高比强度。
(实施例3)
在实施例1、2中，作为接结双层织物13，以平纹组织的例子示出了表组织11及里组织12，但在该实施例3中，仅在表组织11、里组织12均为2/2斜纹组织并且将接结点的部位设定为2/64这些方面有所不同，其他方面与实施例1完全相同，因此对相同部分标注相同符号并省略说明。对于这样得到的碳纤维增强复合材料用织物而言，将2/2斜纹组织再现于表面的外观设计性优良。
以上，在本发明的实施例中，以平纹组织和斜纹组织的例子对接结双层织物的表面及里面的织物组织进行了说明，但不限于此，也可以是缎纹组织，另外，在两层以上的多层织物组织中也可以应用，在能够实现本发明的目的且不脱离本发明的主旨的范围内可以进行各种设计变更，这是不言而喻的。
产业上的可利用性
本发明的碳纤维增强复合材料用织物能够适合在利用碳纤维增强塑料成形飞机、火车、汽车等运输相关领域、产业机械设备领域、住宅建筑领域及一般产业领域等的各种产品、部件时作为树脂的增强材料利用。

Claims (4)

1.一种碳纤维增强复合材料用织物，其特征在于，
将经纱和纬纱为碳纤维的表组织与经纱和纬纱为热塑性树脂纤维的里组织局部地接结而成为一体。
2.根据权利要求1所述的碳纤维增强复合材料用织物，其特征在于，所述表组织和里组织为平纹组织。
3.根据权利要求1所述的碳纤维增强复合材料用织物，其特征在于，所述表组织和里组织为2/2斜纹组织。
4.一种碳纤维增强复合材料用织物的制造方法，其特征在于，包括：
利用碳纤维的经纱和纬纱织造表组织并且利用热塑性树脂纤维的经纱和纬纱织造里组织的工序；以及
将表组织的碳纤维和里组织的热塑性树脂纤维局部地交织而接结，得到成为一体的接结双层织物的工序。
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