JP2021000780A - ハードコート層付き繊維強化樹脂成形品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明のハードコート層付き繊維強化樹脂成形品の製造方法によって製造することができるハードコート層付き繊維強化樹脂成形品10は、炭素繊維等の強化繊維を含んでなる繊維強化樹脂基材3の表面に、接着層2等を介して、ハードコート層1が積層されている構成からなる積層体である。
ハードコート層付き繊維強化樹脂成形品10の基体部分を構成する繊維強化樹脂基材3は、炭素繊維等の強化繊維に対して熱硬化性樹脂をマトリックス樹脂として含浸させた、繊維強化樹脂を、所望の形状に成形したものである。この繊維強化樹脂基材3の好ましい具体例として、炭素繊維にマトリックス樹脂を含浸させた成形中間基材である炭素繊維強化樹脂(CFRP)を挙げることができる。
繊維強化樹脂基材3を構成する強化繊維31については特に限定されない。繊維強化樹脂基材を構成する強化繊維が炭素繊維である場合、強化繊維(炭素繊維)は、ポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等、或いは、それらの混合物等であればよい。
繊維強化樹脂基材3を構成するマトリックス樹脂32は、従来公知の各種の熱硬化性樹脂とすることができる。このような熱硬化性樹脂の具体例として、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ビニルエステル系樹脂、シアネートエステル系樹脂等も用いることができる。
ハードコート層1は、硬化性樹脂を含んでなる樹脂組成物(以下、「硬化性樹脂組成物」とも言う)からなる層である。そして、このハードコート層1は、ハードコート層付き繊維強化樹脂成形品10の表面保護層として、その最表面に良好な耐傷性を備えさせる機能を有する層である。
接着層2は、ハードコート層1を、繊維強化樹脂基材3の表面に接着、或いは、粘着させる機能を有する層である。接着層2を構成する樹脂としては、各種の熱可塑性樹脂を用いることができ、より好ましくは、各種のエラストマーを含んでなる樹脂組成物を用いることができる。
本発明のハードコート層付き繊維強化樹脂成形品の製造方法は、ハードコート層付き炭素繊維強化樹脂成形品等の各種のハードコート層付き繊維強化樹脂成形品を製造する方法である。この製造方法は、炭素繊維強化樹脂成形品に限られず、以下に説明する本発明独自の要件を満たす限りにおいて、繊維強化樹脂基材の表面にハードコート層が積層されてなるハードコート層付き繊維強化樹脂成形品全般の製造に広く適用することができる製造方法である。
本発明のハードコート層付き繊維強化樹脂成形品の製造方法(以下、「本発明の製造方法」とも言う)においては、繊維強化樹脂基材を構成するマトリックス樹脂を熱硬化性樹脂とし、ハードコート層を形成する硬化性樹脂については、低温での成形加工性(伸度)に優れる架橋済みの硬化性樹脂とする。
ハードコート層を形成する硬化性樹脂材料としては、成型条件に応じて求められる低温での成形加工性(伸度)を有するものであれば、各種の架橋済みの硬化性樹脂を用いることができる。そのような硬化性樹脂として、具体的には、エポキシ(メタ)アクリレート系のオリゴマーやプレポリマー等に代表される各種の電離放射線硬化性樹脂を挙げることができる。
繊維強化樹脂基材を構成するマトリックス樹脂については、従来広く併用されていた紫外線硬化型の樹脂を排除して、熱硬化性樹脂に限定した。
本発明の製造方法は、上記の樹脂材料を用いて、図3に模式的に示す通り、使用する熱硬化性樹脂の硬化温度以下の低温で、材料積層体の予備的な成形を行う予備成形工程と、同硬化温度を超える加熱温度で最終的な成形を行う本成形工程との二段階に分けて行う製造方法であることを特徴とする。
予備成形工程は、後述の本成形工程に先行して、繊維強化樹脂仮成形品(図3における10A)に対して、使用する熱硬化性樹脂の硬化温度以下の低温、より好ましくは、30℃以下の低温(室内常温)で、プレス成型等により、予備的な成形を行う工程である。尚、図3においては、プレス機100Aが予備成形工程を行うプレス機である。この予備成形工程における成形条件は、一例として、30℃の常温下で、プレス機により、繊維強化樹脂仮成形品に、0.5MPa程度の圧力をかけることにより好ましく行うことができる。
本成形工程は、前述の予備成形工程後に、仮成形済の繊維強化樹脂仮成形品(図3における10B)に対して、高温で最終的なプレス成型を行う工程である。尚、図3においてはプレス機100Bが、本成形工程を行うプレス機である。
上述した本発明のハードコート層付き繊維強化樹脂成形品の製造方法により、実施例及び比較例のハードコート層付き繊維強化樹脂成形品試料を作成した。資料作成のための材料は下記の通りとした。又、各試料のサイズは何れも、300mm×300mmとした。
格子状に編まれた炭素繊維に未硬化の熱硬化性樹脂(エポキシ樹脂)を含浸させてなるプリプレグ(厚さ500μm)を、繊維強化樹脂基材(「繊維強化樹脂仮成形品」)として用いた。
厚さ200μmのオレフィン系樹脂のホットメルト樹脂フィルム(クランベターM−2:倉敷紡績社製)を、各試料において接着層を形成する材料として用いた。
ハードコート層を構成する材料として、電離放射線硬化性樹脂(アクリル系のオリゴマー)を主たる材料とするハードコート層と、厚さ3μmのプライマー層及び接着層を有するハードコート転写フィルムを用いた。尚、ハードコート層については転写前に予め電離放射線の照射により架橋処理を行った。
上記の繊維強化樹脂基材、エラストマーフィルム、ハードコート転写フィルムを順次積層し、最後にハードコート転写フィルムの基材フィルム(PETフィルム)を剥離する事で、「繊維強化樹脂仮成形品」を得た。
「繊維強化樹脂仮成形品」について、30℃の雰囲気で、0.5MPaの条件でプレス成型による予備成形工程を行った。
予備成形工程を経た「繊維強化樹脂仮成形品」について、硬化温度:140℃、硬化時間:2時間、圧力:0.49MPaの条件で、プレス成型による本成形工程を行い、実施例のハードコート層付き繊維強化樹脂成形品試料を得た。
実施例及び比較例の各ハードコート層付き繊維強化樹脂成形品について、それぞれのハードコート層表面における亀裂の発生の有無を目視観察により確認した。
2 接着層
3 繊維強化樹脂基材
31 強化繊維
32 マトリックス樹脂
10 ハードコート層付き繊維強化樹脂成形品
Claims (2)
- 未硬化の熱硬化性樹脂をマトリックス樹脂とする繊維強化樹脂基材に、架橋済みの硬化性樹脂を主たる材料樹脂とするハードコート層が積層されている、繊維強化樹脂仮成形品を、前記マトリックス樹脂の硬化温度未満の温度で成形する、予備成形工程と、
前記予備成形工程を経た繊維強化樹脂仮成形品を、前記マトリックス樹脂の硬化温度を超える加熱温度で成形する、本成形工程と、
を含んでなる、
ハードコート層付き繊維強化樹脂成形品の製造方法。 - 前記硬化性樹脂が、電離放射線硬化性樹脂である、請求項1に記載のハードコート層付き繊維強化樹脂成形品の製造方法。
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