JP2016002723A - 炭素繊維複合材とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】イソシアヌレートフォームからなる耐熱性樹脂発泡体11Dの表面にアルミニウム箔からなる金属箔13Dを接着した芯材11Dと、芯材11Dの両面に接着した金属箔13Dの表面に熱プレスで接着したプリプレグ21とで構成し、プリプレグ21Dを、炭素繊維織物にバインダーとしてフェノール樹脂を含浸させて炭素繊維複合材10Dとした。
【選択図】図4
Description
繊維強化複合材として、炭素繊維織物に樹脂を含浸させたプリプレグを複数枚積層した後、加熱して積層成形した素板(スタンパブルシート)を作成し、この素板を再加熱して金型で熱間プレス成形したものがある(特許文献1)。
また、熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂を含浸させた芯材の両面に、炭素繊維織物に熱硬化性樹脂を含浸させた繊維補強材を積層して加熱圧縮により一体化した繊維強化複合材がある(特許文献2)。
また、熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂を含浸させた芯材の両面に、炭素繊維織物に熱硬化性樹脂を含浸させた繊維補強材を積層して加熱圧縮により一体化した繊維強化複合材は、比重が1.0〜1.4であるため、重くなる問題がある。なお、熱硬化性樹脂発泡体に対する熱硬化性樹脂の含浸量を減らす等によって繊維強化複合材の比重を1.0以下にすると、成形体の剛性が極端に低下するようになる。
請求項3の発明は、請求項2において、前記金属箔がアルミニウムからなることを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項1から4の何れか一項において、前記バインダー樹脂がフェノール樹脂であることを特徴とする。
図1に示す第1実施形態の炭素繊維複合材10A及び図2に示す第2実施形態の炭素繊維複合材10Bについて説明する。
第1実施形態の炭素繊維複合材10Aは、芯材11Aの片面にプリプレグ21Aを積層し、接着した構成からなる。
第2実施形態の炭素繊維複合材10Bは、芯材11Bの両面にプリプレグ21Bを積層し、接着した構成からなる。
前記芯材11Cは、耐熱性樹脂発泡体12Cの片面に金属箔13Cが接着されたものからなる。
前記芯材11Dは、耐熱性樹脂発泡体12Dの両面に金属箔13Dが接着されたものからなる。
熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂(旭有機材料株式会社製、品名;PAPS−4と旭有機材料株式会社製、品名;ヘキサメチレンテトラミンを100:12で混合したもの)をメタノールに30wt%の濃度となるように溶解した。このフェノール樹脂溶液中に繊維織物として平織の炭素繊維織物(東邦テナックス株式会社製、品名;W−3101、目付量200g/m2)を漬け、取り出した後に25℃の室温にて2時間自然乾燥し、更に60℃の雰囲気下にて1時間乾燥させて樹脂含浸済み繊維織物を形成した。炭素繊維織物は、200×300mmの平面サイズに裁断したもの(重量12g/枚)を使用した。乾燥後の含浸済み繊維織物は、28gであった。
次に、イソシアヌレートフォーム(比重密度0.03、厚み20mm)の片面に前記プリプレグを積層し、図5の熱プレス装置を用いて熱プレスし、実施例1の炭素繊維複合材(金属箔無)を製造した。イソシアヌレートフォームには、金属箔の面材がなく、上記プリプレグはイソシアヌレートフォームと直接接着、積層されている。熱プレス温度は140℃、熱プレス時の圧縮率は1%である。成形品の物性として、フォームの焼けはなかった。局所的な意匠面の膨れは、まれに見られた。
実施例1においてプリプレグを芯材の両面に積層して実施例2の炭素繊維複合材(金属箔無)を製造した。熱プレス温度は140℃、熱プレス時の圧縮率は1%である。
イソシアヌレートフォーム(比重0.030、厚み20mm)の両面にアルミニウム箔(厚み23μm)がエポキシ樹脂で接着された芯材(品番:サーマックスS、株式会社東北イノアック製)の片面に、実施例1で作成したプリプレグを1枚積層し、図5の熱プレス装置を用いて熱プレスし、実施例3の炭素繊維複合材(金属箔有)を製造した。熱プレス温度は140℃、熱プレス時の圧縮率は1%である。成形品の物性としてフォームの焼けは、なかった。局所的な意匠面の膨れは見られなかった。
実施例3においてプリプレグを芯材の両面に各1枚積層して実施例4の炭素繊維複合材(金属箔有)を製造した。熱プレス温度は140℃、熱プレス時の圧縮率は1%である。
・実施例5
実施例3においてプリプレグを芯材の両面に各2枚積層して実施例5の炭素繊維複合材(金属箔有)を製造した。熱プレス温度は140℃、熱プレス時の圧縮率は1%である。
・実施例6
実施例3においてプリプレグを芯材の両面に各3枚積層して実施例6の炭素繊維複合材(金属箔有)を製造した。熱プレス温度は140℃、熱プレス時の圧縮率は1%である。
ポリイミドフォーム(比重0.09、厚み20mm)の両面にアルミニウム箔(厚み23μm)がエポキシ樹脂で接着された芯材を用い、該芯材の両面に、実施例1で作成したプリプレグを各1枚積層し、図5の熱プレス装置を用いて熱プレスし、実施例7の炭素繊維複合材(金属箔有)を製造した。熱プレス温度は140℃、熱プレス時の圧縮率は1%である。
・実施例8
ナイロンフォーム(ポリアミド及びポリフッ化ビニリデンのアロイ樹脂、比重0.09、厚み20mm)の両面にアルミニウム箔(厚み23μm)がエポキシ樹脂で接着された芯材を用い、該芯材の両面に、実施例1で作成したプリプレグを各2枚積層し、図5の熱プレス装置を用いて熱プレスし、実施例7の炭素繊維複合材(金属箔なし)を製造した。熱プレス温度は140℃、熱プレス時の圧縮率は1%である。
・実施例9
ナイロンフォーム(ポリアミド及びポリフッ化ビニリデンのアロイ樹脂、比重0.09、厚み20mm)の両面にアルミニウム箔(厚み23μm)がエポキシ樹脂で接着された芯材を用い、該芯材の両面に、実施例1で作成したプリプレグを各1枚積層し、図5の熱プレス装置を用いて熱プレスし、実施例7の炭素繊維複合材(金属箔有)を製造した。熱プレス温度は140℃、熱プレス時の圧縮率は1%である。
実施例1で作成したプリプレグを2枚積層し、熱プレスして比較例1の炭素繊維複合材(プリプレグのみ)を製造した。熱プレス温度は140℃である。
・比較例2
非耐熱性樹脂発泡体としてウレタンフォーム(比重0.030、厚み20mm)に住友ベークライト社製のフェノール樹脂(品名:スミライトレジン)を、SMC含浸機によって含浸させた芯材の両面に、実施例1のプリプレグを各1枚積層し、熱プレスして比較例2の炭素繊維複合材(金属箔無)を製造した。熱プレス温度は140℃、熱プレス時の圧縮率は1%である。
一方、比較例1、2の炭素繊維複合材は比重が1.0より大であり、実施例1〜7の炭素繊維複合材よりも重くなっている。また、芯材の樹脂発泡体にポリウレタンフォームを使用した比較例2では、成形時の製造条件により、芯材の焼け、黄色変色が確認された。また、上記膨れは、ポリウレタンフォームを芯材とした比較例2でも、確認できた。
分解するのを抑制することができ、炭素繊維強化複合材が品質の良好なものとなる。
11A、11B、11C、11D、11E 第1〜第5実施形態の芯材
12A、12B、12C、12D、12E 第1〜第5実施形態の耐熱性樹脂発泡体
13C、13D、13E 第3〜第5実施形態の金属箔
21A、21B、21C、21D、21E 第1〜第5実施形態のプリプレグ
51 熱プレス装置の下側熱盤
52 熱プレス装置の上側熱盤
Claims (6)
- 芯材にプリプレグが積層されて接着した炭素繊維複合材において、
前記芯材は耐熱性樹脂発泡体からなり、
前記プリプレグは炭素繊維織物にバインダー樹脂が含浸したものからなることを特徴とする炭素繊維複合材。 - 前記耐熱性樹脂発泡体は少なくとも片面に金属箔が接着されており、
前記金属箔の表面に前記プリプレグが接着されていることを特徴とする請求項1に記載の炭素繊維複合材。 - 前記金属箔がアルミニウムからなることを特徴とする請求項2に記載の炭素繊維複合材。
- 前記耐熱性樹脂発泡体がイソシアヌレート樹脂からなることを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の炭素繊維複合材。
- 前記バインダー樹脂がフェノール樹脂であることを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の炭素繊維複合材。
- 耐熱性樹脂発泡体の少なくとも片面に金属箔が接着された芯材の前記金属箔の表面に、炭素繊維織物にバインダー樹脂が含浸したプリプレグを積層し、熱プレスすることによって前記芯材とプリプレグを接着することを特徴とする炭素繊維複合材の製造方法。
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