JP2018095716A - プリプレグシート - Google Patents
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Abstract
Description
炭素繊維束を開繊した平均繊維長48mmのPAN系炭素繊維(東レ製)40質量%と、平均繊維長51mm、融点168℃のポリプロピレン(ダイワボウ製)60質量%を市販のブレンダー機で混綿した後、市販のカード機によりカーディングすることにより、シート化、及び積層化して不織布を作製した。
上記で得られた不織布を市販のベルトプレス機に送り、市販の赤外線加熱炉にて処理することによりプリプレグシートを得た。得られたプリプレグシートを本発明品とした。該プリプレグシートの目付重量は250g/m2、厚みは1.3mmであった。なお、加熱温度は240℃、加熱時間は90秒、加圧力は1MPaである。
上記の方法で得られたプリプレグシートを市販の赤外線加熱炉にて処理することにより行なった。加熱温度は240℃(ポリプロピレンの融点+72℃)、加熱時間は90秒である。なお、プレ成型処理したプリプレグシート単位面積当たりのニードルパンチ機による痕跡の数を目視により算出した。本発明品、及び比較品のプリプレグシートの痕跡の数は、それぞれ、0個/cm2、及び30個/cm2であった。
上記の方法で得られたプリプレグシートのプレ成型処理前後における断面の様子を光学顕微鏡(KEYENCE製VHX−900)により観察し、炭素繊維と熱可塑性樹脂繊維との繊維交絡の状態を調べた。
本発明品、及び比較品について、プレ成型処理前後の見かけ厚みを市販の厚みゲージにより測定し、見かけ厚み変化率(厚さ膨張率)を求めた。表1にその結果を示す。
上記不織布の製造において、シート化、及び積層化したものを市販のニードルパンチ機にて針密度を変化させること以外は、本発明品と同様の方法でプリプレグシートを作製した。これにより、針密度によるプリプレグシートの厚さ膨張率への影響を検討した。なお、針密度については、所定のニードルパンチを施したプリプレグシートをカッターナイフにて切り出し、上記プレ成型処理前後における断面観察と同様に光学顕微鏡で観察することにより、当該シートの断面における炭素繊維の一部と他部が厚み方向に1mm以上変位しているものの本数を目視にてカウントし、1cm2当たりの本数を算出した。
上記不織布の製造において、厚み1.3mmを変更する(目付重量は一定)こと以外は、本発明品と同様の方法でプリプレグシートを作製した。これにより、プリプレグシートの厚みの違いによる厚さ膨張率への影響を検討した。図8にその結果を示す。図8より、プリプレグシートの厚みを0.5〜2.0mmに変化させると厚さ膨張率が低下する傾向にあるが、いずれの場合においても、厚さ膨張率は250%以下の値を示し、プレ成型処理後の膨張を抑えることが可能であることがわかった。
上記不織布の製造において、炭素繊維の平均繊維長48mmを変更すること以外は、本発明品と同様の方法でプリプレグシートを作製した。これにより、炭素繊維の繊維長の違いによる厚さ膨張率への影響を検討した。図9にその結果を示す。図9より、炭素繊維の繊維長が24、48、70mmのいずれの場合においても、厚さ膨張率は250%以下の値を示し、プレ成型処理後の膨張を抑えることが可能であることがわかった。
上記不織布の製造において、熱可塑性樹脂繊維のポリプロピレンをポリアミドに変えること以外は、本発明品と同様の方法でプリプレグシートを作製した。これにより、熱可塑性樹脂繊維の違いによる厚さ膨張率への影響を検討した。図10にその結果を示す。図10より、熱可塑性樹脂繊維がポリアミドを用いた場合においても、厚み膨張率はポリプロピレンを用いた場合とほぼ同等の250%以下の値を示し、プレ成型処理後の膨張を抑えることが可能であることがわかった。
上記不織布の製造において、炭素繊維と熱可塑性樹脂繊維のポリプロピレンの質量比を種々変えること以外は、本発明品と同様の方法でプリプレグシートを作製した。これにより、炭素繊維と熱可塑性樹脂繊維の質量比による厚さ膨張率への影響を検討した。図11にその結果を示す。図11より、炭素繊維と熱可塑性樹脂繊維の質量比が20/80〜80/20の範囲において、厚さ膨張率は250%以下の値を示し、プレ成型処理後の膨張を抑えることが可能であることがわかった。
2 炭素繊維束
3 炭素繊維
4 熱可塑性樹脂繊維
5 不織布
6 赤外線加熱炉
7 ベルトプレス
Claims (7)
- 炭素繊維と熱可塑性樹脂繊維を含む不織布からなる成型体の中間体であるプリプレグシートであって、
前記熱可塑性樹脂繊維の融点〜該融点+100℃の温度で90秒加熱した場合の厚さ膨張率が250%以下であることを特徴とするプリプレグシート。 - ニードルパンチ痕が5個/cm2以下である請求項1に記載のプリプレグシート。
- 前記プリプレグシートの断面において、前記炭素繊維の一部と他部が厚み方向に1mm以上変位しているものの本数が80本/cm2以下である請求項1または2に記載のプリプレグシート。
- 目付重量が100〜1500g/m2、厚みが0.5〜6.0mmである請求項1〜3のいずれかに記載のプリプレグシート。
- 前記炭素繊維の平均繊維長が15〜100mm、前記熱可塑性樹脂繊維の平均繊維長が25〜100mmである請求項1〜4のいずれかに記載のプリプレグシート。
- 前記熱可塑性樹脂繊維は、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、及びポリエーテルイミドから選択される請求項1〜5のいずれかに記載のプリプレグシート。
- 前記炭素繊維と前記熱可塑性樹脂繊維が、20/80〜80/20の質量比で混合されたものである、請求項1〜6のいずれかに記載のプリプレグシート。
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