JP2006150904A - 複合シートとそれを用いた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、多軸織物基材と、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)が、この強化繊維シート方向に配列したステッチ糸により縫合一体化されていることを特徴とする複合シートによって達成される。そして、また、かかる複合シートに含浸せしめられた、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。
積層して面対称となる多軸織物基材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、多軸織物基材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)の内層に使用する多軸織物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、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。
PA1001(日東紡社製、目付12g/m2 )を配し、設定温度130℃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を得た。
複合材料の断面厚みを測定したところ、表面の一方向配列強化繊維シート(層)が0.2mm、内層の多軸織物基材層が1.6mm、裏側の一方向配列強化繊維シート(層)が0.2mm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、凹凸が無くきれいな表面であった。
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。
炭素繊維HTA−12K(東邦テナックス社製)を使用した実施例1と同じ多軸織物基材(+45/−45/−45/+45の角度で4枚積層したもの、織物基材の目付800g/m2)を、ステッチして多軸織物を得た。この多軸織物から幅500mm、長さ500mmの小片をカットして得た。700×700mmの離型処理したアルミ板上に、カットした多軸織物を2枚重ねて積層した。
更に、その上に、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、ステッチの間隔で凹凸があり、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、表面はステッチの間隔で凹凸があり、平滑な面は得られなかった。
炭素繊維HTA−12Kを使用した多軸織物基材(0/−45/+45/+45/−45の角度で5枚積層し、ジグザグに縫合し、織物基材の目付1000g/m2)の多軸織物を得た。
この多軸織物から幅500mm、長さ500mmの小片をカットして得た。
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
5 マトリックス樹脂
6 意匠性樹脂層
7 強化繊維シート方向に配列したステッチ糸
Claims (20)
- 多軸織物基材と、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が、該強化繊維シート方向に配列したステッチ糸により縫合一体化されていることを特徴とする複合シート。
- 一方向配列強化繊維シートの強化繊維シート方向と、ステッチ糸による縫合方向が平行で一直線であることを特徴とする請求項1記載の複合シート。
- 多軸織物基材の目付が、100〜2000g/m2である請求項1又は2記載の複合シート。
- 一方向配列強化繊維シートが、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、両者が熱融着されたものである請求項1〜3記載の複合シート。
- 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4記載の複合シート。
- 熱可塑性樹脂シートの目付が、5〜50g/m2 である請求項4又は5記載の複合シート。
- 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4〜6記載の複合シート。
- 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1〜7記載の複合シート。
- 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1〜8記載の複合シート。
- 多軸織物基材と、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が、該強化繊維シート方向に配列したステッチ糸により縫合一体化されている複合シートと、該複合シートに含浸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の外表面に、意匠性樹脂層が形成されている請求項10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、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、両者が熱融着されたものである請求項10又11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12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12又は13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12〜14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10〜15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10〜16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10〜17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10〜18記載の平滑な表面を有する複合材料。
- 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成形した、請求項10
〜19記載の表面平滑性に優れた複合材料。
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