JP2019084834A - Method for producing prepreg - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱可塑性フィルムと炭素繊維織物を交互に複数枚積層した積層物をフィルムスタッキング法により加熱溶融してプリプレグの成形品を製造するプリプレグ製造方法に関するものである。 The present invention relates to a prepreg manufacturing method for manufacturing a molded article of a prepreg by heating and melting a laminate in which a plurality of thermoplastic films and carbon fiber woven fabrics are alternately laminated by a film stacking method.
プリプレグ(樹脂含浸量を抑えたいわゆるセミプレグも含まれる)の製造方法としてフィルムスタッキング法による製造方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
これは、通常、シート状に加工した熱可塑性フィルムと炭素繊維織物を複数枚積層したものをプレス成形機により高温に加熱・加圧し溶融させてプリプレグの成形品を製造するものである。
A manufacturing method by a film stacking method is known as a manufacturing method of a prepreg (including a so-called semipreg which suppresses a resin impregnation amount) (see, for example, Patent Document 1).
Generally, a laminate of a plurality of sheets of a thermoplastic film processed into a sheet and a carbon fiber woven fabric is heated and pressurized at a high temperature by a press molding machine and melted to produce a molded article of a prepreg.
しかしながら、一般的に炭素繊維織物には上下表面にサイジング剤(エポキシ系のものが多く使用される)が塗布されているため、上述したフィルムスタッキング法でプリプレグの成形品を製造する場合、熱可塑性フィルムの溶融温度がサイジング剤の分解温度よりも高いと製造中にサイジング剤が分解してガス化してしまう。
このガスは、従来方法の場合、逃げ道はないため熱可塑性フィルムと炭素繊維織物の間に残ってボイド(空隙)になる危険性がある。
However, in general, sizing agents (of which epoxy type is often used) are applied to upper and lower surfaces of carbon fiber fabrics, so thermoplastic resins are used when producing prepreg molded articles by the film stacking method described above. If the melting temperature of the film is higher than the decomposition temperature of the sizing agent, the sizing agent is decomposed and gasified during production.
In the case of the conventional method, this gas has a risk of remaining in the space between the thermoplastic film and the carbon fiber fabric and becoming void because there is no way to escape.
このようなボイドが発生した部位では、炭素繊維織物と熱可塑性フィルムが密着していないため完成したプリプレグの成形品の性能特性が悪くなるという問題があった。 At the part where such a void is generated, there is a problem that the performance characteristics of the finished molded article of the completed prepreg deteriorate because the carbon fiber woven fabric and the thermoplastic film are not in close contact with each other.
一方、プレス成形機によって加熱・加圧処理を行った後、完成したプリプレグの成形品を金型から容易に離型するため熱可塑性フィルムと炭素繊維織物を複数枚積層したものの上下両面に離型紙を貼り付けることが知られているが、離型紙を貼り付けるとさらに前記サイジング剤が分解したガスを閉じ込めることになってしまう。 On the other hand, after heat and pressure treatment using a press molding machine, in order to easily release the finished prepreg molded article from the mold, release paper is laminated on both upper and lower sides of a laminate of a plurality of thermoplastic films and a carbon fiber fabric. It is known that the sizing agent sticks the decomposed gas further when the release paper is stuck.
そこで、本発明の目的とするところは、品質性能に優れたプリプレグの成形品を製造する方法を提供することにある。
また、他の目的は、プリプレグの成形品の離型性を向上させることにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing a molded article of prepreg excellent in quality performance.
Another object is to improve the releasability of a prepreg molded article.
上記の目的を達成するために、本発明のプリプレグ製造方法は、シート状に加工した熱可塑性フィルム(10)と、サイジング剤が上下両面に塗布された炭素繊維織物(20)を交互に複数枚積層した積層物をプレス成形機によりプレスして加熱溶融させるフィルムスタッキング法によりプリプレグの成形品を製造するプリプレグ製造方法であって、
前記熱可塑性フィルム(10)には上下に貫通する複数の穴(11)が開けられるとともに、前記積層物の最上位及び最下位に前記熱可塑性フィルム(10A,10D)を配置した後、前記プレス成形機によりプレスし、
前記プレス時に前記サイジング剤から発生したガスを前記熱可塑性フィルム(10)に開けられた穴(11)を通して前記プレス成形機から外部に逃がすようにしたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to the prepreg production method of the present invention, a plurality of thermoplastic films (10) processed into a sheet shape and a plurality of carbon fiber woven fabrics (20) coated with sizing agents on both upper and lower sides alternately A prepreg manufacturing method for manufacturing a molded article of a prepreg by a film stacking method in which laminated laminates are pressed by a press molding machine and heated and melted,
The thermoplastic film (10) is provided with a plurality of holes (11) penetrating vertically, and after the thermoplastic films (10A, 10D) are disposed at the top and bottom of the laminate, the press Press by molding machine,
A gas generated from the sizing agent at the time of pressing is released from the press-forming machine through the holes (11) opened in the thermoplastic film (10).
また、本発明のプリプレグ製造方法は、シート状に加工した熱可塑性フィルム(10)と、サイジング剤が上下両面に塗布された炭素繊維織物(20)を交互に複数枚積層した積層物をプレス成形機によりプレスして加熱溶融させるフィルムスタッキング法によりプリプレグの成形品を製造するプリプレグ製造方法であって、
前記熱可塑性フィルム(10)には上下に貫通する複数の穴(11)が開けられるとともに、前記積層物の最上位及び最下位に前記熱可塑性フィルム(10A,10D)を配置した後、
前記最上位の熱可塑性フィルム(10A)の上部及び前記最下位の熱可塑性フィルム(10D)の下部に、上下両面に無数の突起物(31)が形成された耐熱性を有する離型紙(30)を設けて前記プレス成形機によりプレスし、
前記プレス時に前記サイジング剤から発生したガスを前記熱可塑性フィルム(10)に開けられた穴(11)及び前記離型紙(30)に形成された突起物(31)の間を通して前記プレス成形機から外部に逃がすようにしたことを特徴とする。
Further, in the method for producing a prepreg of the present invention, a laminate is formed by alternately laminating a plurality of thermoplastic films (10) processed into a sheet and a plurality of carbon fiber woven fabrics (20) coated with sizing agents on both upper and lower surfaces. A prepreg manufacturing method for manufacturing a molded article of a prepreg by a film stacking method in which a molding machine is pressed to heat and melt.
The thermoplastic film (10) is provided with a plurality of holes (11) penetrating vertically, and after the thermoplastic film (10A, 10D) is disposed at the top and bottom of the laminate,
Heat-resistant release paper (30) in which innumerable projections (31) are formed on both upper and lower sides of the uppermost thermoplastic film (10A) and the lowermost thermoplastic film (10D). And press with the press molding machine,
The gas generated from the sizing agent at the time of pressing is passed from the press-forming machine through between the holes (11) opened in the thermoplastic film (10) and the protrusions (31) formed in the release paper (30) It is characterized by having escaped to the outside.
なお、本発明でいうプリプレグには炭素繊維織物(20)に対する樹脂含浸量を抑えたいわゆるセミプレグも含まれることを意味する。 In addition, the so-called semipreg which restrained the resin impregnation amount with respect to the carbon fiber fabric (20) is also included in the prepreg as used in the present invention.
また、本発明は、前記離型紙(30)に形成された突起物(31)は、数ミクロン単位の突出量であることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the protrusion (31) formed on the release paper (30) has a protrusion amount of several microns.
また、本発明は、前記離型紙(30)に形成された突起物(31)は、前記熱可塑性フィルム(10)が溶融したときの溶融樹脂(15)との接触角(θ)を180°(度)近くにする程度に突出量,間隔及び形状が設定されてなることを特徴とする。 In the present invention, the projections (31) formed on the release paper (30) have a contact angle (θ) with the molten resin (15) of 180 ° when the thermoplastic film (10) is melted. The protrusion amount, the space and the shape are set to an extent that they are close to each other (degree).
なお、括弧内の記号は、図面および後述する発明を実施するための形態に記載された対応要素または対応事項を示す。 The symbols in parentheses indicate corresponding elements or items described in the drawings and the modes for carrying out the invention described later.
本発明によれば、シート状に加工した熱可塑性フィルムには複数の穴が開けられ、フィルムスタッキング法によりプリプレグの成形品を製造するときに、炭素繊維織物に塗布されたサイジング剤から発生したガスは、熱可塑性フィルムに開けられた穴を通してプレス成形機から外部に逃がされ、炭素繊維織物と熱可塑性フィルムの間に閉じ込められることは防止されるので、ボイド(空隙)が発生することが抑制される。
これによって、品質性能に優れたプリプレグの成形品を製造することができる。
According to the present invention, a plurality of holes are made in a thermoplastic film processed into a sheet, and gas produced from a sizing agent applied to a carbon fiber fabric when a molded article of a prepreg is manufactured by a film stacking method Is prevented from being trapped from the carbon fiber fabric and the thermoplastic film by being escaped from the press molding machine through the holes drilled in the thermoplastic film, thereby preventing the generation of voids (voids) Be done.
This makes it possible to produce a molded article of prepreg excellent in quality performance.
また本発明によれば、最上位の熱可塑性フィルムの上部及び最下位の熱可塑性フィルムの下部には離型紙が設けられているのでプレス成形機によって加熱・加圧処理を行った後、完成したプリプレグの成形品を金型から容易に離型することができる。
このとき、離型紙の上下両面には無数の突起物が形成されているので、プレス時にサイジング剤から発生したガスが離型紙によって閉じ込められることは避けられ、ガスは、熱可塑性フィルムに開けられた穴及び離型紙に形成された突起物の間を通してプレス成形機から外部に逃がされる。
このように離型紙を設けた場合であってもボイド(空隙)が発生することを抑制することができる。
Further, according to the present invention, since the release paper is provided on the upper part of the uppermost thermoplastic film and the lower part of the lowermost thermoplastic film, it is completed after the heating and pressure processing by the press molding machine The molded article of the prepreg can be easily released from the mold.
At this time, since innumerable protrusions are formed on the upper and lower surfaces of the release paper, the gas generated from the sizing agent at the time of pressing is prevented from being trapped by the release paper, and the gas is released to the thermoplastic film. It escapes from the press machine through the space between the holes and the projections formed on the release paper.
Even when the release paper is provided as described above, generation of voids (voids) can be suppressed.
しかも、本発明によれば、離型紙に形成された突起物を数ミクロン単位の突出量とするので、熱可塑性フィルムから溶融した樹脂は離型紙に対して高い撥水性を示すようになるので金型から離型紙を剥がし易い。また、ガスの逃がし道となる突起物間の凹部を溶融樹脂で濡らすことも防止されるのでガスを外界に確実に逃がすことができる。
特に、離型紙に形成された突起物の突出量,間隔及び形状を、溶融樹脂との接触角を180°(度)近くにする程度に設定することで、溶融樹脂は離型紙に対して超撥水性を示すようになるのでより好ましい。
Moreover, according to the present invention, since the projections formed on the release paper have a protrusion amount of several microns, the resin melted from the thermoplastic film exhibits high water repellency to the release paper, so gold Easy to peel off the mold release paper. In addition, since it is also possible to prevent the molten resin from wetting the recesses between the projections, which serve as gas escape paths, the gas can be reliably escaped to the outside world.
In particular, by setting the protrusion amount, spacing and shape of the projections formed on the release paper to such an extent that the contact angle with the molten resin is close to 180 ° (degree), the molten resin is superior to the release paper. It is more preferable because it becomes to exhibit water repellency.
なお、本発明のプリプレグ製造方法のように、熱可塑性フィルムに複数の穴を開けたり、さらには離型紙の表面に無数の突起物を形成したりして、プレス時に炭素繊維織物に塗布されたサイジング剤から発生したガスをプレス成形機から外部に逃がすようにしたことは、従来、まったく知られたものではない。 As in the method for producing a prepreg according to the present invention, a plurality of holes are made in a thermoplastic film, and in addition, innumerable projections are formed on the surface of a release paper, and applied to carbon fiber fabric at the time of pressing. The fact that the gas generated from the sizing agent escapes from the press molding machine has not been known at all.
図1乃至図4を参照して本発明の実施形態に係るプリプレグ製造方法について説明する。 A method for producing a prepreg according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
本発明の実施形態に係るプリプレグ製造方法は、シート状に加工した熱可塑性フィルム(熱可塑シート)10と、サイジング剤(図示しない)が上下両面に塗布された炭素繊維織物20を交互に複数枚積層した積層物をプレス成形機(図示しない)によりプレスして加熱溶融させるフィルムスタッキング法によりプリプレグの成形品を製造するものである。なお、ここでいうプリプレグには、樹脂含浸量を抑えたいわゆるセミプレグも含まれる。 The method for producing a prepreg according to an embodiment of the present invention comprises alternately forming a thermoplastic film (thermoplastic sheet) 10 processed into a sheet and carbon fiber woven fabrics 20 coated with sizing agents (not shown) on both upper and lower surfaces alternately. A molded article of a prepreg is manufactured by a film stacking method in which a laminated body is pressed by a press molding machine (not shown) and heated and melted. In addition, the so-called semipreg which restrained resin impregnation amount is also included in the prepreg here.
図2及び図3に示すように、それぞれの熱可塑性フィルム10A(10)には上下に貫通する複数の穴(空気穴)11が開けられている。穴11は等間隔で設けられているが、これに限定されるものではなく、ランダムであってもよい。
As shown in FIGS. 2 and 3, each
ここでは、4枚の穴あきの熱可塑性フィルム10A,10B,10C,10Dの間に3枚の炭素繊維織物20が挟み込まれるようにして上下方向に積層される。よって、積層物の最上位には、熱可塑性フィルム10Aが配置され、積層物の最下位には、熱可塑性フィルム10Dが配置されている。
また、4枚の熱可塑性フィルム10A,10B,10C,10Dに形成された穴11の位置は同一であるので、これらを重ねたとき穴11は、図3に示すように上下方向に一致するが、穴11の位置は、熱可塑性フィルム10毎に異なるようにしてもよい。
Here, three carbon fiber woven fabrics 20 are vertically stacked so as to be sandwiched between four perforated
In addition, since the positions of the
炭素繊維織物20に塗布されたサイジング剤は、熱可塑性フィルム10に対してすべりが生じることを防止して安定した状態で積層するために使用され、サイジング剤としては、一般的にエポキシ系のものが使用される。
また、熱可塑性フィルム10の溶融温度はサイジング剤の分解温度よりも高く、プレス時に熱可塑性フィルム10が溶融するときにはサイジング剤は分解してガス化している。
The sizing agent applied to the carbon fiber fabric 20 is used for laminating in a stable state to prevent slippage with respect to the
Further, the melting temperature of the
次に、最上位の熱可塑性フィルム10Aの上部及び最下位の熱可塑性フィルム10Dの下部には、離型紙30を設けている。
この離型紙30は耐熱性に優れその上下両面には、図1及び図4に示すように、無数の突起物31が等間隔で形成されている。突起物31は、円柱状で数ミクロン単位の突出量Tである。また、突出量Tより、隣接する突起物31間の凹部32の水平方向の幅Lの方を広くしている。
そして、ここでは、突起物31の突出量,間隔及び形状を、図4に示すように、熱可塑性フィルム10が溶融したときの溶融樹脂15との接触角を180°(度)近くにする程度に設定している。
Next, a
The
And here, as shown in FIG. 4, the degree of contact angle with the molten resin 15 when the
そして、図1に示したような、離型紙30,熱可塑性フィルム10,炭素繊維織物20からなる積層物をプレス成形機の金型にセットした後、プレスして加熱溶融させる。
このときサイジング剤から発生するガスを熱可塑性フィルム10に開けられた穴11及び離型紙30に形成された突起物31の間を通してプレス成形機から外部に逃がすようにしている。
このようにして、金型の形状に対応したプリプレグの完成品が成形される。
Then, after setting a laminate composed of the
At this time, the gas generated from the sizing agent is released from the press molding machine through the space between the
Thus, a finished product of the prepreg corresponding to the shape of the mold is formed.
このような製造方法によれば、シート状に加工した熱可塑性フィルム10には複数の穴11が開けられ、フィルムスタッキング法によりプリプレグの成形品を製造するときに、炭素繊維織物20に塗布されたサイジング剤から発生したガスは、熱可塑性フィルム10に開けられた穴11を通してプレス成形機から外部に逃がされ、炭素繊維織物20と熱可塑性フィルム10の間に閉じ込められることは防止されるので、ボイド(空隙)が発生することが抑制される。
According to such a manufacturing method, a plurality of
また、最上位の熱可塑性フィルム10Aの上部及び最下位の熱可塑性フィルム10Bの下部には離型紙30がそれぞれ設けられているのでプレス成形機によって加熱・加圧処理を行った後、完成したプリプレグの成形品を金型から容易に離型することができる。
このとき、離型紙30の上下両面には無数の突起物31が形成されているので、プレス時にサイジング剤から発生したガスが離型紙30によって閉じ込められることは避けられ、ガスは、熱可塑性フィルム10に開けられた穴11及び離型紙30に形成された突起物31の間を通してプレス成形機から外部に逃がされる。
このように離型紙30を設けた場合であってもボイド(空隙)が発生することを抑制することができる。
Further, since the
At this time, since
Thus, even in the case where the
しかも、離型紙30に形成された突起物31を数ミクロン単位の突出量とするので、熱可塑性フィルム10から溶融した樹脂15は離型紙30に対して高い撥水性を示すようになるので金型から離型紙を剥がし易い。また、ガスの逃がし道となる突起物31間の凹部を溶融樹脂15で濡らすことも防止されるのでガスを外界に確実に逃がすことができる。
特に、離型紙30に形成された突起物31の突出量,間隔及び形状を、溶融樹脂15との接触角θを180°(度)近くする程度に設定することで、溶融樹脂15は離型紙30に対して超撥水性を示すようになるのでより好ましい。
Moreover, since the
In particular, by setting the amount, distance, and shape of the
なお、ここでは、最上位の熱可塑性フィルム10Aの上部及び最下位の熱可塑性フィルム10Dの下部に無数の突起物31が形成された離型紙30を設けてプレス後に、金型からの離型を容易にするようにしたが、図5に示すように、離型紙30を設けないようにすることもできる。
これによれば、離型性については多少の難点はあるものの、上下に貫通する複数の穴11が形成された熱可塑性フィルム10を使用することでプレス時にサイジング剤から発生したガスを熱可塑性フィルム10に開けられた穴11を通して外部に逃がし、その結果、ボイド(空隙)の発生を抑制することができるので有効である。
Here, after providing the
According to this, although there are some difficulties in the releasability, the gas generated from the sizing agent at the time of pressing can be a thermoplastic film by using the
10(10A,10B,10C,10D) 熱可塑性フィルム(熱可塑シート)
11 穴
15 溶融樹脂
20 炭素繊維織物
30 離型紙
31 突起物
32 凹部
θ 接触角
10 (10A, 10B, 10C, 10D) Thermoplastic film (thermoplastic sheet)
11 hole 15 molten resin 20 carbon fiber woven
Claims (7)
前記第1の工程で形成された前記積層物をプレス成形機で加熱・加圧してプリプレグを製造する第2の工程と、を備え、
前記熱可塑性フィルムは少なくとも前記積層物の最上面および最下面にそれぞれ配置されており、
前記熱可塑性フィルムの各々には、当該熱可塑性フィルムを積層方向に貫通している複数の穴が形成されており、
前記第2の工程において、前記積層物を加熱・加圧した際に前記サイジング剤が分解して発生したガスを、前記熱可塑性フィルムの各々に形成された前記複数の穴を通して外部に逃がしながら、前記積層物をプレス成形する、
プリプレグ製造方法。 A first step of alternately laminating a sheet-like carbon fiber fabric coated with a sizing agent and a sheet-like thermoplastic film to form a laminate;
And a second step of manufacturing a prepreg by heating and pressing the laminate formed in the first step with a press molding machine,
The thermoplastic film is disposed at least on the top and bottom surfaces of the laminate,
Each of the thermoplastic films is formed with a plurality of holes penetrating the thermoplastic film in the laminating direction,
In the second step, the gas generated by the decomposition of the sizing agent when the laminate is heated and pressurized is released to the outside through the plurality of holes formed in each of the thermoplastic films, Press forming the laminate,
Prepreg manufacturing method.
前記第2の工程において前記プレス成形機の金型に前記離型紙が接触した状態で前記積層物をプレス成形する、
請求項1〜4のいずれか一項に記載のプリプレグ製造方法。 A further release paper is placed on each of the top and bottom surfaces of the laminate,
In the second step, the laminate is press-formed while the release paper is in contact with the mold of the press-forming machine.
The prepreg manufacturing method as described in any one of Claims 1-4.
前記第2の工程において、前記積層物を加熱・加圧した際に前記サイジング剤が分解して発生したガスを、前記熱可塑性フィルムの各々に形成された前記複数の穴、及び前記離型紙の表面に形成された前記複数の突起物の間を通して外部に逃がしながら、前記積層物をプレス成形する、
請求項5に記載のプリプレグ製造方法。 A plurality of protrusions are formed on the surface of the release paper,
In the second step, a gas generated by the decomposition of the sizing agent when the laminate is heated and pressurized, the plurality of holes formed in each of the thermoplastic films, and the release paper The laminate is pressed while being released to the outside through the plurality of projections formed on the surface,
The prepreg manufacturing method of Claim 5.
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