JP2006027091A - 平滑な表面を有する複合材料 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の目的・課題は、繊維強化材シート層(A)と、少なくともその一面に積層された、樹脂により一時的に接着・拘束された一方向配列強化繊維シート層(B)とからなる積層体と、この積層体に、樹脂トランスファー成形法又はレジンフィルムインフュージョン成形法により含浸・硬化せしめられたマトリックス樹脂とからなる複合材料によって達成される。
【選択図】図1
Description
近年、繊維強化プラスチック成形品のコスト削減の要望が高く、従来のオートクレーブ成形方法から樹脂トランスファー成形法(RTM法)またはレジンフィルムインフュージョン成形法(RFI法)を用いた成形に移りつつある。 RTM法またはRFI法は、熱硬化性樹脂を用いた成形法の一種であり、繊維強化プラスチック成形品は、繊維強化材を型に敷設した後、型のキャビティーに樹脂を注入し、または樹脂フィルムを型に敷設して、繊維強化材に樹脂を含浸させ硬化させることにより製造される。
オートクレーブ成形では、通常、繊維強化材材に予め樹脂を含浸したシート材のプリプレグが使用され、一方向プリプレグ、織物プリプレグが汎用されている。 また、RTM法、RFI法では、織物、多軸織物が汎用されている。織物プリプレグ、織物、多軸織物等のシート状繊維強化材を、繊維強化プラスチック成形品の表面に配置する場合、織目の凹凸、多軸織物のステッチ部の凹凸が成形品の表面に現れるため、成形品の平滑性が損なわれる欠点がある。
従って、RTM法、RFI法に使用する一方向基材は、通常、横糸をガラス繊維、ポリエステル繊維等で織った一方向材織物が主流であり、この基材を繊維強化プラスチック成形品の表面に配置する場合、横糸の織目の凹凸が成形品の表面に現れるため、成形品の平滑性が損なわれる欠点がある。
また、成形品の表面に、不織布等のサーフェースマットの使用やゲルコート剤を使用する方法では、表層部分が短繊維であったり、樹脂層であったりして補強効果が期待できず、成形品を軽量化にするには不利である。
多軸織物は面対称となるように選択する事が好ましい。多軸織物の目付は、100〜2000g/m2が好ましく、200〜800g/m2がより好ましい。多軸織物の1層当たりの厚みは、0.1〜2mmが好ましい。 好ましい多軸織物の例としては、〔45/−45/−45/45〕、〔0/−45/−45/0〕、〔0/+45/−45/−45/+45/0〕、〔0/+45/90/−45/−45/90/+45/0〕等を挙げることができる。
積層して面対称となる多軸織物の組合わせとしては、例えば〔45/−45〕及び〔−45/45〕、〔0/+45/−45〕及び〔−45/+45/0〕、〔0/+45/−45/90〕及び〔90/−45/+45/0〕等を挙げることができる。0、±45、90は、多軸織物を構成する各層の積層角度を表し、それぞれ一方向に引き揃えた繊維強化材の繊維軸方向が、織物の長さ方向に対して0°、±45°、90°であることを示している。積層角度はこれらの角度に限定されず、任意の角度とすることができる。
0.1〜0.5mmが適当で、0.2〜0.3mmがより好ましい。一方向配列強化繊維シート層の厚みが0.1mm以下では、一方向配列強化繊維シート層の内層に使用する繊維強化材シートの凹凸が表面に現れ、表面平滑性が損なわれる。
また、0.5mm以上では、繊維強化複合材料の重量を増加させる問題があり、軽量化を目指す用途には適さない。従って、かかる一方向配列強化繊維シート層の繊維目付は、100〜300g/m2が好ましい。
スパンファブ PA1001(日東紡社製、目付12g/m2 )を配し、設定温度113℃の熱ローラー間を、線圧力3kg/cmにて通過させて一体化させ、一方向配列強化繊維シート(B)を得た。一方、炭素繊維HTA−12Kを使用した多軸織物(1) (+45/−45/−45/+45の角度で4枚積層しステッチしたもの、織物の目付800g/m2)を、幅500mm、長さ500mmにカットした繊維強化材シート(A)を作成した。
その後、70℃でドクターブレード法により樹脂目付1300g/m2の樹脂フィルムを得た。
スパンファブ PA1001(日東紡社製、目付12g/m2 )を配し、設定温度113℃の熱ローラー間を線圧力3kg/cmにて通過させ、一体化させ一方向配列強化繊維シートを得た。一方、炭素繊維HTA−12K(東邦テナックス社製)を使用した多軸織物(1) (+45/−45/−45/+45の角度で4枚積層しステッチしたもの、ストランド間の隙間が0.1mm、織物の目付800g/m2)を、幅500mm、長さ500mmにカットした繊維強化材シートを作成した。
炭素繊維HTA−3K(東邦テナックス社製)を使用した平織物W-3101(目付200g/m2)を幅500mm、長さ500mmにカットした。700×700mmの離型処理したアルミ板上に、平織物を8枚重ねて積層体とした。
更に積層体の上に、離型性機能を付与した基材であるピールクロスのRelease Ply C(AIRTECH社製)と樹脂拡散基材のResin Flow 60(AIRTECH社製)を積層した。その後は、実施例1と同様な方法で本発明の複合材料を得た。得られた複合材料の表面を目視評価したところ、HTA−3Kのストランド幅の2mm間隔で凹凸があり、平滑な面は得られなかった。
比較例1で作製した複合材料の表面を#600番のサンドペーパーで研磨し離型剤を除去後、スプレーガンでウレタン塗装(関西ペイント製 レタンPG2Kホワイト)を行った。塗装の厚みは0.1mmであった。得られた複合材料の表面を目視評価したところ、表面は2mm間隔で凹凸があり、平滑な面は得られなかった。
2 強化繊維シート
3 熱可塑性樹脂シート
4 一方向配列強化繊維シート層
5 マトリックス樹脂
6 意匠性樹脂層
Claims (13)
- 繊維強化材シート層(A)と、少なくともその一面に積層された、樹脂により一時的に接着・拘束された一方向配列強化繊維シート層(B)とからなる積層体と、該積層体に、樹脂トランスファー成形法又はレジンフィルムインフュージョン成形法により含浸・硬化せしめられたマトリックス樹脂とからなる平滑な表面を有する複合材料。
- 一方向配列強化繊維シート層の外表面に、意匠性樹脂層が形成されている請求項1記載の平滑な表面を有する複合材料。
- 一方向配列強化繊維シート層が、一方向に引き揃えられた強化繊維シートの少なくとも一方の面に、樹脂が通過できる通孔を有する熱可塑性樹脂シートが配され、両者が熱融着されてなる請求項1又は2に記載の平滑な表面を有する複合材料。
- 熱可塑性樹脂シートが、強化繊維シートに70℃以上で熱融着されたものである請求項3記載の平滑な表面を有する複合材料。
- 熱可塑性樹脂シートの目付が、5〜50g/m2 である請求項3又は4記載の平滑な表面を有する複合材料。
- 熱可塑性樹脂シートが、熱可塑性樹脂繊維の不織布である請求項3〜5記載の平滑な表面を有する複合材料。
- 一方向配列強化繊維シートが、炭素繊維又はガラス繊維からなる請求項1〜6記載の平滑な表面を有する複合材料。
- 一方向配列強化繊維シートの繊維目付が、100〜300g/m2である請求項1〜7記載の平滑な表面を有する複合材料。
- 繊維強化材シートが、2次元の織物からなり、織物1層の厚みが0.4mm以下で、且つ、(一方向配列強化繊維シート層の厚み)/(織物1層の厚み)の値が0.5以上である、請求項1〜8に記載の平滑な表面を有する複合材料。
- 2次元の織物が、平織、2/2綾織、朱子織のいずれかである請求項9記載の平滑な表面を有する複合材料。
- 繊維強化材シートが、多軸織物からなる請求項1〜8に記載の平滑な表面を有する複合材料。
- マトリックス樹脂が、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、シアン酸エステル樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、フェノキシ樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、マレイミド樹脂とシアン酸エステル樹脂の予備重合樹脂から選ばれる熱硬化性樹脂の1種又は2種以上の混合物である、請求項1〜11記載の平滑な表面を有する複合材料。
- 複合材料中の、マトリックス樹脂の含有率が30〜70重量%である、請求項1〜12記載の平滑な表面を有する複合材料。
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