JP2017165991A - プリプレグ、その製造方法、及び複合材料の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 熱可塑性樹脂26を含浸している複数の強化繊維24からなるシート間に熱可塑性樹脂26からなる中間樹脂層30aを有する強化繊維樹脂層32と、前記強化繊維樹脂層32の少なくとも一面に形成される表面樹脂層30bとからなるプリプレグであって、前記プリプレグは強化繊維樹脂層32に含有する熱可塑性樹脂の目付[A]と、表面樹脂層30bの樹脂目付[B]との割合が
0.15 < [B]/[A] < 0.50
であるプリプレグ。
【選択図】 図2
Description
0.15 < [B]/[A] < 0.50
であるプリプレグを得た。このプリプレグを用いて作製した複合材料は、複合材料の強化繊維樹脂層間に層間樹脂層が形成され、高速衝突時における強化繊維樹脂層、層間樹脂層などの各層間の剥離挙動を抑制することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
0.15 < [B]/[A] < 0.50
であるプリプレグ。
熱可塑性樹脂粉末を液体に分散させたサスペンジョンに、複数の強化繊維シートを、前記サスペンジョンに含まれる熱可塑性樹脂粉末の濃度(質量%)と強化繊維シートの浸漬時間が下式(1)
10 ≦ 熱可塑性樹脂粉末の濃度(質量%) × 浸漬時間(秒) ≦ 250 (1)
を満足する条件で浸漬することにより、複数の強化繊維シートの上面に前記熱可塑性樹脂粉末を沈着させて沈着シートを得る沈着工程と、
沈着シートをサスペンジョンから取り出すと共にこれらシートを積重して積重シートを得る積重工程と、
積重シートを、熱加圧することにより、積重シートを一体化する熱圧着工程と、
を有するプリプレグの製造方法。
熱可塑性樹脂粉末を液体に分散させたサスペンジョンに、複数の強化繊維シートを、前記サスペンジョンに含まれる熱可塑性樹脂粉末の濃度(質量%)と強化繊維シートの浸漬時間が下式(1)
10 ≦ 熱可塑性樹脂粉末の濃度(質量%) × 浸漬時間(秒) ≦ 250 (1)
を満足する条件で浸漬することにより、複数の強化繊維シートの上面に前記熱可塑性樹脂粉末を沈着させて沈着シートを得る沈着工程と、
沈着シートをサスペンジョンから取り出すと共にこれらシートを積重して積重シートを得る積重工程と、
積重シートの前記熱可塑性樹脂粉末の沈着面に同一材質からなる樹脂シートを重層して、重層シートを得る重層工程と、
重層シートを、熱加圧することにより、積重シートを一体化する熱圧着工程と、
を有するプリプレグの製造方法。
0.15 < [B]/[A] < 0.50
である。本発明において、プリプレグ中の熱可塑性樹脂の含有量は10〜70質量%であることが好ましく、20〜50質量%がより好ましい。
10 ≦ 熱可塑性樹脂粉末の濃度(質量%) × 浸漬時間(秒) ≦ 250 (1)
を満足する条件で浸漬することにより、複数の強化繊維シートの上面に前記熱可塑性樹脂粉末を沈着させて沈着シートを得る沈着工程と、
沈着シートをサスペンジョンから取り出すと共にこれらシートを積重して積重シートを得る積重工程と、
積重シートを、熱加圧することにより、積重シートを一体化する熱圧着工程と、
を有するプリプレグの製造方法によって得ることができる。
10 ≦ [T]×[M] ≦ 250 (1)
を満足する条件で強化繊維シートを浸漬する。
即ち、熱可塑性樹脂を含浸している複数の強化繊維シート(樹脂含浸繊維層)間に熱可塑性樹脂からなる中間樹脂層を有するの強化繊維樹脂層と、
前記強化繊維樹脂層の一面に形成される表面樹脂層と、
からなるプリプレグであって、前記プリプレグは強化繊維樹脂層に含有する熱可塑性樹脂の目付[A]と、表面樹脂層の樹脂目付[B]との割合が
0.15 < [B]/[A] < 0.50
であるプリプレグは、上述の沈着工程と積重工程と熱圧着工程とを有するプリプレグの製造方法により容易に得られる。
平均粒子径は、日機装(株)製 レーザー回折・散乱式の粒度分析計マイクロトラックを用いて、粒度分布[累積10体積%粒径(D10)、累積50体積%粒径(D50)、累積90体積%粒径(D90)]の測定を実施し、累積50体積%粒径(D50)を平均粒子径とした。
プリプレグ表面樹脂層の厚さは、共焦点顕微鏡を用いて、断面観察により測定を実施した。
積層時の層間樹脂層の厚さは、共焦点顕微鏡を用いて、断面観察により測定を実施した。
得られた炭素繊維強化複合材料を幅101.6mm×長さ152.4mmの寸法に切断して試験片を得た。得られた試験片を用いて30.5kJ衝撃後の損傷面積を超音波探傷により測定する。損傷面積は4.5cm2以下となるのが良く、4.0cm2以下になるのが望ましい。
ポリエーテルイミド樹脂(サビック社製)粉末(粒度分布:累積50体積%粒径15μm)をエタノールに分散させ、サスペンション浴槽に5.5質量%濃度のサスペンションを調製した。炭素繊維A(東邦テナックス社製テナックス IMS60、24,000本)を平行に55本引き揃えてシート状にし、炭素繊維の目付が190g/m2になるよう炭素繊維Aシートを調製した。
ポリエーテルイミド樹脂(サビック社製)粉末(粒度分布:累積50体積%粒径15μm)をエタノールに分散させ、サスペンション浴槽に4.5質量%濃度のサスペンションを調製した。炭素繊維A(東邦テナックス社製テナックス IMS60、24,000本)を平行に55本引き揃えてシート状にし、炭素繊維の目付が150g/m2になるよう炭素繊維Aシートを調製した。
ポリエーテルサルフォン樹脂(住友化学社製、商品名スミカエクセル)粉末(粒度分布:累積50体積%粒径15μm)をエタノールに分散させ、サスペンション浴槽に4.5質量%濃度のサスペンションを調製した。炭素繊維A(東邦テナックス社製テナックス IMS60、24,000本)を平行に55本引き揃えてシート状にし、炭素繊維の目付が145g/m2になるよう炭素繊維Aシートを調製した。
ポリエーテルイミド樹脂(サビック社製)粉末(粒度分布:累積50体積%粒径15μm)をエタノールに分散させ、サスペンション浴槽に5質量%濃度のサスペンションを調製した。炭素繊維A(東邦テナックス社製テナックス IMS60、24,000本)を平行に55本引き揃えてシート状にし、炭素繊維の目付が198g/m2になるよう炭素繊維Aシートを調製した。
ポリエーテルイミド樹脂(サビック社製)粉末(粒度分布:累積50体積%粒径15μm)をエタノールに分散させ、サスペンション浴槽に6.5質量%濃度のサスペンションを調製した。炭素繊維A(東邦テナックス社製テナックス IMS60、24,000本)を平行に55本引き揃えてシート状にし、炭素繊維の目付が196g/m2になるよう炭素繊維Aシートを調製した。
ポリエーテルイミド樹脂(サビック社製)粉末(粒度分布:累積50体積%粒径15μm)をエタノールに分散させ、サスペンション浴槽に3.5%濃度のサスペンションを調製した。炭素繊維A(東邦テナックス社製テナックス IMS60、24,000本)を平行に55本引き揃えてシート状にし、炭素繊維の目付が145g/m2になるよう炭素繊維Aシートを調製した。
ポリエーテルイミド樹脂(サビック社製)粉末(粒度分布:累積50体積%粒径15μm)をエタノールに分散させ、サスペンション浴槽に5.5質量%濃度のサスペンションを調製した。炭素繊維A(東邦テナックス社製テナックス IMS60、24,000本)を平行に55本引き揃えてシート状にし、炭素繊維の目付が190g/m2になるよう炭素繊維Aシートを調製した。
ポリエーテルイミド樹脂(サビック社製)粉末(粒度分布:累積50体積%粒径15μm)をエタノールに分散させ、サスペンション浴槽に5.5質量%濃度のサスペンションを調製した。炭素繊維A(東邦テナックス社製テナックス IMS60、24,000本)を平行に55本引き揃えてシート状にし、炭素繊維の目付が190g/m2になるよう炭素繊維Aシートを調製した。
ポリエーテルイミド樹脂(サビック社製)粉末(粒度分布:累積50体積%粒径15μm)をエタノールに分散させ、サスペンション浴槽に3.5質量%濃度のサスペンションを調製した。炭素繊維A(東邦テナックス社製テナックス IMS60、24,000本)を平行に55本引き揃えてシート状にし、炭素繊維の目付が190g/m2になるよう炭素繊維Aシートを調製した。
サスペンション中のポリエーテルイミド樹脂濃度を10.0質量%とし、炭素繊維Aシート2枚のサスペンション浸漬時間を30秒間とした以外は、実施例1と同様の条件でプリプレグを作製した。得られたプリプレグの表面樹脂層の厚さは70μmであった。しかし、このプリプレグは、反りの大きいプリプレグであり、取扱性に不具合があった。
炭素繊維Aシート2枚を予め積層し、1枚のシートとしてサスペンション中に導入した以外は、実施例2と同様の条件でプリプレグを作製した。得られたプリプレグの表面樹脂層の厚さは42μmであった。しかし、このプリプレグは、反りの大きいプリプレグであり、取扱性に不具合があった。
4a、4b 強化繊維からなるシート
6a、6b シートの導入ローラー
8 積重シートの引取ローラー
10a〜10d ガイドローラー
12、22 積重シート
14 サスペンジョン中に浮遊している熱可塑性樹脂粉末
24、44 強化繊維
26、46 熱可塑性樹脂
28a、28b、48a、48b 樹脂含浸繊維層
30a、50a 中間樹脂層
30b、50b、64 表面樹脂層
32、52 樹脂含浸繊維層と層間樹脂層とからなる強化繊維樹脂層
42 積重シート
62 重層シート
66a、66b カレンダーローラー
68 シートロール
X 熱可塑性樹脂粉末の重力沈降方向を示す矢印
Y 積重シートの走行方向を示す矢印
Claims (4)
- 強化繊維からなるシートに熱可塑性樹脂が含浸している複数の樹脂含浸繊維層の層間に熱可塑性樹脂からなる中間樹脂層を有する強化繊維樹脂層と、前記強化繊維樹脂層の少なくとも一面に形成される表面樹脂層とからなるプリプレグであって、前記プリプレグは強化繊維樹脂層に含有する熱可塑性樹脂の目付[A]と、表面樹脂層の樹脂目付[B]との割合が
0.15 < [B]/[A] < 0.50
であり、
前記表面樹脂層の厚さが15〜40μmであるプリプレグ。 - 熱可塑性樹脂の融点又はガラス転移温度が、150℃以上の結晶性又は非晶性の熱可塑性樹脂である請求項1に記載のプリプレグ。
- 熱可塑性樹脂が、ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、芳香族ポリアミド、芳香族ポリエステル、芳香族ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリアリーレンオキシド、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミドなる群から選ばれた1種若しくは2種以上の樹脂である請求項1又は2に記載のプリプレグ。
- 請求項1乃至3の何れかに記載のプリプレグを、複数枚積層して成形されてなる複合材料の製造方法。
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JPH06344431A (ja) * | 1993-06-08 | 1994-12-20 | Nippon Steel Corp | 繊維強化熱可塑性樹脂張り出しまたは深絞り成形品およびその成形方法 |
JP2008044165A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Toho Tenax Co Ltd | 均一性に優れたプリプレグの製造法 |
JP2012246442A (ja) * | 2011-05-30 | 2012-12-13 | Fukui Prefecture | プリプレグシート材及びその製造方法 |
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JPH06344431A (ja) * | 1993-06-08 | 1994-12-20 | Nippon Steel Corp | 繊維強化熱可塑性樹脂張り出しまたは深絞り成形品およびその成形方法 |
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