JP2010274508A - 繊維強化複合材料成形品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】繊維強化複合材料からなり、少なくとも一方の面11aが凹凸状に形成された板状体11を成形する板状体成形工程と、凹凸状に形成された面11aに熱可塑性樹脂12を射出成形して、板状体11と熱可塑性樹脂12とを一体化させる射出成形工程とを有し、板状体成形工程では、板状体11の成形と凹凸状の形成とを一括に行う。
【選択図】図1
Description
繊維強化複合材料成形品からなる電気・電子機器筐体、航空機内装品、自動車内装品を製造する場合には、一般的に、外板となる繊維強化複合材料の板状体に、同種の繊維強化複合材料や熱可塑性樹脂、金属材料などを接合して一体化することにより、3次元形状に成形している。特に、繊維強化複合材料の板状体に熱可塑性樹脂を一体化する方法としては、板状体の表面に熱可塑性樹脂を射出成形して一体化する方法がある(特許文献1参照。)。
このような問題を解決する方法としては、板状体の表面にサンディング等の前処理を行ってから、この表面に熱可塑性樹脂を射出成形する方法もあるが、このような前処理を行うことは生産性の点で問題がある。
前記板状体成形工程では、繊維強化複合材料のプリプレグの少なくとも一方の面に、表面が凹凸状に形成された離型フィルムを貼り合わせて成形することが好ましい。
前記繊維強化複合材料の強化繊維は炭素繊維であることが好ましい。
前記繊維強化複合材料のマトリックス樹脂は難燃性エポキシ樹脂であることが好ましい。
前記射出成形工程は、インジェクションプレスを用いることが好ましい。
図1は、本発明の製造方法で製造された繊維強化複合材料成形品10の一例を示す断面図である。この繊維強化複合材料成形品10は、繊維強化複合材料からなり、この例では一方の面11aが凹凸状に形成された板状体11を成形する板状体成形工程と、凹凸状に形成された面11aに熱可塑性樹脂12を射出成形して、板状体11と熱可塑性樹脂12とを一体化させる射出成形工程とを有する製造方法により製造される。
板状体成形工程では、図2に示すように、マトリックス樹脂が強化繊維で強化された繊維強化複合材料からなり、この例では一方の面11aのみが凹凸状に形成された板状体11を成形する。
繊維強化複合材料に用いられる強化繊維としては、炭素繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維、高強度ポリエステル繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、窒化珪素繊維などの各種の無機繊維または有機繊維を用いることができる。中でも難燃性の観点から、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、窒化珪素繊維が好ましく、さらに比強度および比弾性に優れる点から炭素繊維が特に好ましい。
強化繊維の形態としては、一方向に引き揃えられたものでもよく、織物、ノンクリンプファブリックでもよい。
ついで、図3に示すように、プリプレグ20の両面に離型フィルム21a、21bを貼り合わせた状態で、プリプレグ20をプレス機やオートクレーブなどに配置して、高温高圧下で硬化させ、板状に成形する。
このようにすると、離型フィルム21aの凹凸面の凹凸をプリプレグ20の一方の面20aの表面に転写しつつ、板状体11を成形することができる。こうして、板状体11の成形と、板状体11の一方の面11aへの凹凸状の形成とを一括に行うことができる。
成形後には、離型シート21a、21bを剥離することにより、図2の板状体11が得られる。
すなわち、板状体の両面に熱可塑性樹脂を一体化する場合には、表面が微細な凹凸状とされた離型フィルムをプリプレグの両面に貼り合わせることが必要である。他方、この図示例のように、板状体11の一方の面11aのみに熱可塑性樹脂12を一体化する場合には、一方の面11aには、表面が微細な凹凸状とされた離型フィルム21aを貼り合わせる必要があるが、他方の面(熱可塑性樹脂が一体化されない側の面)には、表面が微細な凹凸状とされた離型フィルムを貼り合わせる必要はない。ただし、脱型時の離型性の点から、離型フィルムを貼り合わせてもよい。その離型フィルムとしては、図3に示すように、表面が平滑な離型フィルム21bでよく、表面が微細な凹凸状とされた離型フィルムである必要はない。
射出成形工程では、図4に示すように、板状体11において凹凸状に形成された面11aに、熱可塑性樹脂12を射出成形することにより、板状体11と熱可塑性樹脂12とを一体化させる。これにより、板状体11と熱可塑性樹脂12とが一体化した繊維強化複合材料成形品10を製造することができる。
ここで用いられる熱可塑性樹脂12としては、ポリアミド(PA)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリカーボネート(PC)、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、ポリイミド(PI)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエーテル、ポリオレフィン(PO)、液晶ポリマー、ポリアリレート、ポリスルフォン、ポリアクリロニトリルスチレン(PAS)、ポリスチレン(PS)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ABS、AES、ASA、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリビニルフォルマール(PVF)などが挙げられる。また、これらの各樹脂からなるポリマーアロイなどでもよく、射出成形できる樹脂であればよい。具体的には、板状体との接着性を考慮にいれ、適宜選定すればよいが、靭性・汎用性に優れる点から、ABS樹脂、ASA、AES、PC/ABSのアロイ、PC/ASAアロイ、PC/AESアロイ、ポリアミド等が好適に用いられる。また、熱可塑性樹脂12には、強化繊維、強化充填材、難燃剤、着色剤、安定剤等の添加剤を適宜配合することもできる。
このような繊維強化複合材料成形品10は、電気・電子機器筐体、航空機内装品、自動車内装品などに好適に使用される。
[実施例1]
強化繊維が炭素繊維で、マトリクス樹脂がエポキシ樹脂である三菱レイヨン株式会社製パイロフィルプリプレグ(TR380G200S、繊維目付200g/m2、樹脂含有率33%)を300mm×300mmにカットし、炭素繊維が0°/90°/90°/0°の向きになるよう4枚積み重ねた。ついで、その両面に、離型フィルムとして、旭硝子株式会社製アフレックス(登録商標)25MW1250NTを貼り合わせた。
ついで、これを130℃×90分、昇温速度2℃/分、圧力0.6MPaの条件でオートクレーブにて硬化した後、離型フィルムを剥離した。
このようにして、厚さ0.8mmの繊維強化複合材料からなり、両面が凹凸状に形成された板状体を得た。
なお、アフレックス(登録商標)25MW1250NTは、両面にエンボス加工による凹凸を備えたフッ素系樹脂製の離型フィルムである。また、この離型フィルムの表面の粗さは、JIS B0601に準拠したRa値(算術平均粗さ)が2±1μmで、Rz値(十点平均粗さ)が8.5±3.5μmである。
また、繊維強化複合材料成形品の外観は、繊維強化複合材料成形品特有の高級重厚感を有し、電気・電子機器筐体や航空機・自動車内装品をはじめ各種工業用品へ有効に利用できるものであった。
板状体の原材料のプリプレグとして、強化繊維が炭素繊維で、マトリクス樹脂がエポキシ樹脂である三菱レイヨン株式会社製パイロフィルクロスプリプレグ(TR3110−380GMP、繊維目付200g/m2、樹脂含有率40%)を用いた以外は、実施例1と同様の方法によって、繊維強化複合材料成形品を得た。
また、繊維強化複合材料成形品の外観は、繊維強化複合材料成形品特有の高級重厚感を有し、電気・電子機器筐体や航空機・自動車内装品をはじめ各種工業用品へ有効に利用できるものであった。
一方向に引き揃えた炭素繊維(強化繊維)と、リン含有エポキシ樹脂(マトリックス樹脂)とを有するプリプレグを用意し、これを炭素繊維が0°/90°/90°/0°の向きになるよう4枚積層したものを板状体の原材料に使用した以外は、実施例1と同様の方法によって、繊維強化複合材料成形品を得た。
また、繊維強化複合材料成形品の外観は、繊維強化複合材料成形品特有の高級重厚感を有し、電気・電子機器筐体や航空機・自動車内装品をはじめ各種工業用品へ有効に利用できるものであった。
離型フィルムとして、エンボス加工が施されていない平滑な両面を備えた旭硝子株式会社製アフレックス(登録商標)25N1250NT)を用いた以外は実施例1と同様にして、繊維強化複合材料成形品を得た。
なお、この離型フィルムの表面の粗さは、JIS B0601に準拠したRa値(算術平均粗さ)が0.15±0.13μmで、Rz値(十点平均粗さ)が0.60±0.50μmである。
このようにして製造された繊維強化複合材料成形品は、板状体と熱可塑性樹脂との密着性は一見良好であったが、1mの高さから水平なコンクリート面に自由落下させた際、板状体と熱可塑性樹脂が剥離した。
11 板状体
11a 一方の面
12 熱可塑性樹脂
Claims (5)
- 繊維強化複合材料からなり、少なくとも一方の面が凹凸状に形成された板状体を成形する板状体成形工程と、
前記少なくとも一方の面に熱可塑性樹脂を射出成形して、前記板状体と前記熱可塑性樹脂とを一体化させる射出成形工程とを有し、
前記板状体成形工程では、前記板状体の成形と前記凹凸状の形成とを一括に行う繊維強化複合材料成形品の製造方法。 - 前記板状体成形工程では、繊維強化複合材料のプリプレグの少なくとも一方の面に、表面が凹凸状に形成された離型フィルムを貼り合わせて成形する請求項1に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
- 前記繊維強化複合材料の強化繊維が炭素繊維である請求項1または2に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
- 前記繊維強化複合材料のマトリックス樹脂が難燃性エポキシ樹脂である請求項1ないし3のいずれか一項に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
- 前記射出成形工程では、インジェクションプレスを用いる請求項1ないし4のいずれか一項に記載の繊維強化複合材料成形品の製造方法。
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