JP2948048B2 - Composite material for bending and its bending method - Google Patents
Composite material for bending and its bending methodInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は曲げ加工用熱可塑性複合
材料およびその曲げ加工方法に関するものである。更に
詳しくは、簡易な設備による曲げ加工を可能とする新規
な熱可塑性複合材料および該複合材料を用いた新規な曲
げ加工方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermoplastic composite material for bending and a method for bending the same. More specifically, the present invention relates to a novel thermoplastic composite material capable of bending with simple equipment and a novel bending method using the composite material.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、複合材料の曲げ加工品は、曲げ加
工品に合わせた所定形状の金型に強化材をセットし、こ
れに樹脂を注入して加熱硬化させて得た熱硬化性樹脂複
合材料、あるいは、予め予熱された金型に強化材(主と
して短繊維)を混合した熱可塑性樹脂あるいは熱可塑性
樹脂を注入して成形された複合材料が主である。また、
最近は、熱可塑性樹脂を用いて繊維強化複合材料板を成
形し、この板を金型と共に外部より加熱・加圧して曲げ
加工を行う方法も採用されるようになってきた。2. Description of the Related Art Conventionally, a bent product of a composite material is a thermosetting resin obtained by setting a reinforcing material in a mold having a predetermined shape corresponding to the bent product, injecting the resin into the die, and heat-curing the resin. A composite material or a composite material formed by injecting a thermoplastic resin or a thermoplastic resin obtained by mixing a reinforcing material (mainly, short fibers) into a preheated mold is mainly used. Also,
Recently, a method of forming a fiber reinforced composite material plate using a thermoplastic resin and heating and pressurizing the plate together with a mold from the outside to perform bending processing has been adopted.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱硬化
性樹脂や熱可塑性樹脂を所定形状の金型に注入して成形
する方法においては、成形物の強化繊維含有率(Vf)
を高めることは困難であり、更に、使用する強化繊維の
長さにも制限があるため、得られる成形品の機械的特性
(物性)は低い値となる。一方、熱可塑性複合材料を金
型を用いて加熱加圧して成形物を得る方法においては、
Vfを高めることが可能であり、かつ、連続繊維の使用
も可能であることから、物性の優れた成形品を得ること
ができるが、その反面、成形において高温と高圧が必要
であり、成形性に劣るという問題がある。しかも、これ
らの成形ではいずれも金型を必要とし、成形コストが高
価なものとなると共に任意に形状を変更する成形には適
さないという欠点があった。However, in the method of molding by injecting a thermosetting resin or a thermoplastic resin into a mold having a predetermined shape, the reinforcing fiber content (Vf) of the molded product is high.
It is difficult to increase the mechanical properties (physical properties) of the obtained molded article because the length of the reinforcing fibers used is limited. On the other hand, in a method of obtaining a molded product by heating and pressing a thermoplastic composite material using a mold,
Since Vf can be increased and continuous fibers can be used, a molded article having excellent physical properties can be obtained. However, on the other hand, high temperature and high pressure are required for molding, and moldability is high. There is a problem that it is inferior. In addition, these moldings all require a mold, resulting in high molding costs and are not suitable for molding in which the shape is arbitrarily changed.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題を
解決すべく鋭意研究の結果、従来の曲げ加工とは全く異
なる手段によって上記問題が解決されることを見い出
し、本発明に至った。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have found that the above-mentioned problems can be solved by means completely different from the conventional bending, and have reached the present invention. .
【0005】即ち、本発明は、強化繊維および熱可塑性
樹脂からなる曲げ加工用複合材料であって、該複合材料
中に、(a)ガラス繊維および/またはアラミド繊維で
強化された熱可塑性樹脂層からなる少くとも2層の絶縁
層と、(b)炭素繊維および/または炭化珪素繊維の織
物もしくは一方向引き揃え材で強化され、その両端は樹
脂で被覆されずに通電端子を形成しており、かつ該両端
を除く部分は複合材料中に一体に構成されている、少く
とも1層の通電発熱性のヒーター層とを、各絶縁層の間
に各ヒーター層を挟み込むように積層して一体に構成さ
れた曲げ加工用複合材料、さらには、この曲げ加工用合
材料を用いて、上記ヒーター層に通電することにより発
熱させ、材料の内部より加熱・軟化せしめると共に外圧
を加えることによって曲げ加工を行うことを特徴とする
熱可塑性複合材料の曲げ加工方法に係るものである。That is, the present invention provides a composite material for bending comprising a reinforcing fiber and a thermoplastic resin, wherein the composite material comprises (a) glass fiber and / or aramid fiber.
At least two insulating layers of a reinforced thermoplastic resin layer , and (b) weaving of carbon fibers and / or silicon carbide fibers
Reinforced with an object or one-way alignment material,
It forms a conductive terminal without being coated with butter, and the both ends
The parts excluding are integrally formed in the composite material,
And one heater layer with current generation and heat generation between each insulation layer.
A composite material for bending formed integrally by laminating each heater layer in between , and further, using this composite material for bending, heat is generated by applying electricity to the heater layer, and from the inside of the material, The present invention relates to a method for bending a thermoplastic composite material, wherein the bending is performed by heating and softening and applying an external pressure.
【0006】本発明の重要なポイントの一つは、特殊な
シート状熱可塑性複合材料を用い、該複合材料の内部に
存在する炭素繊維および/または炭化珪素繊維の織物も
しくは一方向引き揃えシート材からなるヒーター層によ
り加熱しつつ曲げ加工を行う点にある。従来の熱可塑性
複合材料の曲げ加工においては、上述の如く金型を用い
て外部より加熱を行っているため成形にともなう昇降温
時間が長く、エネルギー消費量も大きい。更に、熱可塑
性複合材料の熱伝導が悪いため、外部から加熱する方法
では複合材料の表面温度を高くする必要があり、強化繊
維の浮き上がり(スプリングバック)が生じ、これを防
ぐために高圧が必要となる。加えて、連続繊維強化の場
合には、曲げ部分に層間剥離を生じ易く、これを防ぐた
めには複合材料全体の加熱と高圧とが必要となる。 One of the important points of the present invention is that a special sheet-like thermoplastic composite material is used, and the carbon fiber and / or silicon carbide fiber woven fabric present inside the composite material is also used.
Or a bending process while heating by a heater layer made of a unidirectionally aligned sheet material . In the conventional bending of a thermoplastic composite material, since heating is performed from the outside using a mold as described above, the temperature rise and fall time required for molding is long, and the energy consumption is large. Furthermore, since the heat conduction of the thermoplastic composite material is poor, the method of heating from the outside requires that the surface temperature of the composite material be increased, and the reinforcing fibers are raised (spring back), and high pressure is required to prevent this. Become. In addition, in the case of continuous fiber reinforcement, delamination tends to occur in the bent portion, and to prevent this, heating and high pressure of the entire composite material are required.
【0007】しかるに、本発明においては、炭素繊維、
炭化珪素繊維の通電発熱による内部加熱を用いるため、
材料の過度な加熱が防止でき、更に、ゾーンで局部的に
加熱できるため、極めて低圧で良好な曲げ加工が可能で
ある。このため、本発明では本格的な金型は必要ではな
く、便宜的な簡易型を用いて曲げ加工が可能となる。However, according to the present invention, carbon fibers,
For using the internal heating due to energization onset heat of silicon carbide fibers,
Excessive heating of the material can be prevented, and further, local heating can be performed in the zone, so that good bending can be performed at an extremely low pressure. For this reason, in the present invention, a full-scale die is not required, and bending can be performed using a convenient simple die.
【0008】本発明において、複合材料の内部加熱に用
いるヒーター層は、複合材料の強化繊維として有効であ
り、かつ、通電によって発熱する材料で構成することが
必要である。このような材料としては、ヒーター層を構
成する強化繊維材料の構成としては通電部分が連続して
いる、炭素繊維、炭化珪素繊維の織物もしくは一方向引
き揃えシート材があげられるが、就中、連続炭素繊維の
織物(クロス)が最も好ましい。これらの強化繊維材料
は、通常、熱可塑性樹脂が含浸された状態で複合材料に
おけるヒーター層を形成する。このヒーター層の厚みは
8mm以下、好ましくは6mm以下、さらに好ましくは
4mm以下であり、ヒーター層で分割された各複合材料
層の厚みが実質的に均一であるように配置される。In the present invention, the heater layer used for internal heating of the composite material is effective as a reinforcing fiber of the composite material.
And a material that generates heat when energized
Is necessary . Such materials include a heater layer.
As for the composition of the reinforcing fiber material to be formed,
Woven or unidirectionally drawn carbon fiber or silicon carbide fiber
Aligned sheet materials can be mentioned, but above all, continuous carbon fiber
Fabrics (cloths) are most preferred. These reinforcing fiber materials usually form a heater layer in the composite material while being impregnated with a thermoplastic resin. The heater layer has a thickness of 8 mm or less, preferably 6 mm or less, more preferably 4 mm or less, and is arranged such that the thickness of each composite material layer divided by the heater layer is substantially uniform.
【0009】本発明において、ヒーター層と電源との接
続部分である端子の形成もまた重要である。複合材料に
おいてヒーター層を構成する上記導電性繊維基材を熱可
塑性樹脂で含浸せしめた後、スルーホールを開け端子を
形成する方法では、ヒーターに均一に電流を流すことが
できず、好ましくない。In the present invention, it is also important to form a terminal which is a connection portion between the heater layer and the power supply. In the method of impregnating the conductive fiber base material constituting the heater layer in the composite material with a thermoplastic resin and then forming a through hole to form a terminal, it is not preferable because a current cannot be uniformly supplied to the heater.
【0010】本発明ではヒーター層に均一に電流を流す
ためにヒーター層に使用する基材の両端を、熱可塑性複
合材料の外側に樹脂で覆われない状態で露出させ、これ
に帯状の端子を接続させることが好ましい。このように
することによって局部的な過昇温を防止でき、温和な条
件で曲げ加工を実施することが可能となる。In the present invention, both ends of the base material used for the heater layer are exposed outside the thermoplastic composite material without being covered with a resin in order to uniformly supply a current to the heater layer. Preferably, they are connected. By doing so, local excessive temperature rise can be prevented, and bending can be performed under mild conditions.
【0011】本発明において、作業上の安全を確保する
と共に目的とする部位のみの曲げ加工を達成するには、
通電範囲を限定し、不必要な部分に電流が流れ出ること
を防止する必要がある。このため熱可塑性複合材料の厚
み方向の漏電防止に関しては、複合材料のVfが高い場
合、ヒーター基材を包み込んでいる熱可塑性樹脂だけで
は絶縁が不充分であり、ヒーター層の上下に別途絶縁層
を設けることが必要となる。In the present invention, in order to secure work safety and achieve bending of only a target portion,
It is necessary to limit the energization range and prevent the current from flowing out to unnecessary parts. For this reason, regarding the prevention of electric leakage in the thickness direction of the thermoplastic composite material, when the Vf of the composite material is high, the insulation is insufficient with only the thermoplastic resin surrounding the heater base material. Must be provided.
【0012】この絶縁層を形成する繊維材料としては、
ガラス繊維、アラミド繊維等の耐熱性の電気絶縁性繊維
で構成された織物、マット、不織布等が使用される。な
お、マット、不織布等を使用する場合は、樹脂含浸の際
の絶縁欠陥の発生を防止するため、繊維同士の交絡強さ
の高い材料を使用することが望ましく、バインダー等の
熱的に弱い繋ぎ材を用いて製造された材料の使用は好ま
しくない。この絶縁層において、繊維材料に含浸させる
樹脂は熱可塑性樹脂であれば特に制限なく使用できる。
この絶縁層の厚みは0.3mm以下、好ましくは0.1
mm以下とする。As a fiber material for forming the insulating layer,
Fabrics, mats, non-woven fabrics and the like made of heat-resistant electrically insulating fibers such as glass fibers and aramid fibers are used. When using a mat, a nonwoven fabric, or the like, it is desirable to use a material having a high entanglement strength between fibers in order to prevent the occurrence of insulation defects during resin impregnation, and to use a thermally weak connection such as a binder. The use of materials made with the material is not preferred. In this insulating layer, the resin impregnated into the fiber material can be used without particular limitation as long as it is a thermoplastic resin.
The thickness of this insulating layer is 0.3 mm or less, preferably 0.1 mm or less.
mm or less.
【0013】ヒーター層を流れる電流を熱可塑性複合材
料の面方向に制限するためには、ヒーター基材として上
記耐熱性電気絶縁性繊維と上記ヒーター材料に用いる導
電性繊維との交織布を用いることが有効である。この場
合、交織布の経(緯)糸には全て絶縁性繊維を配し、緯
(経)糸に絶縁性繊維と導電性繊維とを適当な割合で配
した交織布が特に好ましい。これにより、電流の方向を
効果的に制御することが可能である。In order to restrict the electric current flowing through the heater layer in the plane direction of the thermoplastic composite material, a cross-woven fabric of the heat-resistant electrically insulating fiber and the conductive fiber used for the heater material is used as a heater substrate. Is valid. In this case, a cross-woven fabric in which insulating fibers are all disposed in the warp (weft) yarns of the cross-woven fabric and insulating fibers and conductive fibers are disposed in the weft (warp) yarns at an appropriate ratio is particularly preferable. Thereby, the direction of the current can be effectively controlled.
【0014】本発明において、曲げ加工を施す熱可塑性
複合材料の厚みが増大した場合は、厚み方向に複数のヒ
ーター層を設置することが好適である。この場合、厳密
な温度管理を行うためには個々のヒーター層の上下両側
にそれぞれヒーター層を挟むように絶縁層を設置して、
漏洩電流を無くすことが好ましい。In the present invention, when the thickness of the thermoplastic composite material to be bent increases, it is preferable to provide a plurality of heater layers in the thickness direction. In this case, in order to perform strict temperature control is established the insulating layer so as to sandwich the respective heater layer on the upper and lower sides of the individual heater layer,
It is preferable to eliminate the leakage current.
【0015】本発明の複合材料は、上記のヒーター層、
絶縁層以外に、通常の繊維強化熱可塑性樹脂層を含むこ
とができる。The composite material of the present invention comprises the above heater layer,
In addition to the insulating layer, a normal fiber-reinforced thermoplastic resin layer can be included.
【0016】図1は、厚み方向の中央部のヒーター層3
の上下にそれぞれ絶縁層2を配し、さらにその上下にそ
れぞれ通常の繊維強化熱可塑性樹脂層1を積層一体化し
た曲げ加工用複合材料シートであり、図2は、ヒーター
層3を2層、絶縁層2を4層設けた例である。FIG. 1 shows a heater layer 3 at the center in the thickness direction.
2 is a composite material sheet for bending in which insulating layers 2 are disposed above and below, respectively, and a normal fiber-reinforced thermoplastic resin layer 1 is further laminated and integrated above and below, respectively. FIG. This is an example in which four insulating layers 2 are provided.
【0017】本発明に使用する熱可塑性樹脂の種類は、
特に制限がなく、あらゆる熱可塑性樹脂を用いることが
でき、例えば、ナイロン6、ナイロン66等のナイロン
類、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチ
レンテレフタレート(PBT)、ポリエチレン―2,6
―ナフタレート(PEN)等のポリエステル類、ポリエ
ーテルイミド(PEI)、ポリカーボネート(PC)、
ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェニ
レンサルファイド(PPS)を使用することができる
が、なかでも、ナイロン、ポリエステル、ポリエーテル
エーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエ
ーテルイミドまたはポリカーボネートが好ましい。 The type of the thermoplastic resin used in the present invention is as follows.
There is no particular limitation, and any thermoplastic resin can be used. For example, nylons such as nylon 6, nylon 66, polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene-2,6
-Polyesters such as naphthalate (PEN), polyetherimide (PEI), polycarbonate (PC),
Polyetheretherketone (PEEK), polyphenylene sulfide (PPS) can be used
But, among others, nylon, polyester, polyether
Ether ketone, polyphenylene sulfide, polyether
-Terimide or polycarbonate is preferred.
【0018】本発明の新規な曲げ加工用熱可塑性複合材
料を製造する方法は、特に制限がなく、例えば、上記の
熱可塑性樹脂と強化繊維とヒーター基材と絶縁基材とを
所定の構成に積層した後、通常の熱プレスを用いて加熱
・加圧して製造する方法や、一旦通常の熱可塑性複合材
料板、及び、ヒーター基材とその上下の絶縁基材を同一
の熱可塑性樹脂で含浸一体化せしめたヒーター用複合材
料を別々に準備し、これらを所定構成になるように熱プ
レスを用いて積層して一体のシートとする方法を採用す
ることができる。これらの製造においては、ヒーター層
を複合材料の厚み方向の中央部に設置することと、ヒー
ターの端子部を樹脂で覆わないようにマトリックスの仕
込に配慮することが重要である。The method for producing the novel thermoplastic composite material for bending according to the present invention is not particularly limited. For example, the above-mentioned thermoplastic resin, reinforcing fiber, heater base material and insulating base material are formed into a predetermined structure. After lamination, a method of manufacturing by heating and pressing using a normal hot press, or a normal thermoplastic composite material plate, and a heater base material and the insulating base material above and below it are impregnated with the same thermoplastic resin It is possible to adopt a method in which the integrated heater composite materials are separately prepared, and these are laminated using a hot press so as to have a predetermined configuration to form an integrated sheet. In these productions, it is important to arrange the heater layer at the center in the thickness direction of the composite material and to pay attention to the preparation of the matrix so as not to cover the terminals of the heater with resin.
【0019】このようにして得られた本発明の曲げ加工
用熱可塑性複合材料は、次に述べる方法により容易に曲
げ加工を施すことができる。The thus obtained thermoplastic composite material for bending according to the present invention can be easily bent by the following method.
【0020】本発明の曲げ加工法は、比較的低温、低圧
で実施できるため、簡易型を用いて賦形を行うことが可
能である。簡易型の材料としては、木材、1〜3mmt
のアルミ板、石膏、シリコン等が使用できる。Since the bending method of the present invention can be carried out at a relatively low temperature and a low pressure, it is possible to perform shaping using a simple mold. Wood materials, 1-3 mmt
Aluminum plate, gypsum, silicon, etc. can be used.
【0021】これらの材料を用いて目的とする成形物の
形状に合わせた上下2枚の簡易型を準備し、その間に本
発明の熱可塑性複合材料を挟み込み、スプリングで上下
の型をとめる。本発明の曲げ加工法は、軟化点近傍の温
度で実施できるため、スプリングバックは小さく、ま
た、複合材料の内部から加熱するため、層間の変形が容
易であり層間剥離にもとづくバックリングも殆んど生じ
ない。このため、これらを抑制するために必要となる圧
力は極めて小さく、スプリングで上下型をとめるだけで
充分である。Using these materials, two upper and lower simple dies are prepared according to the shape of the desired molded product, and the thermoplastic composite material of the present invention is sandwiched between the dies, and the upper and lower dies are stopped by a spring. Since the bending method of the present invention can be carried out at a temperature near the softening point, the springback is small, and since heating is performed from the inside of the composite material, interlayer deformation is easy and buckling based on delamination is hardly caused. Does not occur. For this reason, the pressure required for suppressing these is extremely small, and it is sufficient to stop the upper and lower molds with a spring.
【0022】次いで、本発明の熱可塑性複合材料の両端
に突出するよう設けられたヒーター(炭素繊維)端子に
電源を接続し、該複合材料を通電加熱する。使用する電
源は通常の100V交流電源で充分であり、スライダッ
ク等を経由させて通電量を抑制しつつ使用する。複合材
料が軟化するにしたがってスプリング圧により型が閉ま
り材料の賦形が実施される。Next, a power source is connected to a heater (carbon fiber) terminal provided at both ends of the thermoplastic composite material of the present invention so as to protrude therefrom, and the composite material is electrically heated. A normal 100 V AC power supply is sufficient as the power supply to be used. As the composite material softens, the mold is closed by the spring pressure and the material is shaped.
【0023】材料の冷却はヒーター層への通電を止める
ことにより短時間に実施できる。更に急速な冷却が必要
な場合には端子を取り外し、簡易型を水中に投入するこ
とも可能である。The cooling of the material can be performed in a short time by stopping the current supply to the heater layer. If more rapid cooling is required, the terminal can be removed and the simple type can be put into water.
【0024】本発明において圧力を開放する温度は重要
であり、材料が軟化温度以下に冷却されるまで継続して
加圧することが必要である。In the present invention, the temperature at which the pressure is released is important, and it is necessary to continuously apply pressure until the material is cooled below the softening temperature.
【0025】[0025]
【発明の効果】本発明に従えば、本格的な金型やプレス
を用いずに高Vfの連続繊維強化熱可塑性複合材料の曲
げ加工が可能となるため、多品種少量生産型の成形や個
々に微妙に形状が異なる製品の成形に特に有用であり、
例えば、このような点が要求される義肢義足材料の成形
等に特に有用である。According to the present invention, it is possible to bend a continuous fiber-reinforced thermoplastic composite material having a high Vf without using a full-scale mold or press. Especially useful for molding products with slightly different shapes,
For example, it is particularly useful for forming a prosthetic limb material requiring such points.
【0026】[0026]
【実施例】次に、本発明の実施例および比較例を詳述す
るが、本発明はこれらの例により限定されるものではな
い。EXAMPLES Next, Examples and Comparative Examples of the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to these Examples.
【0027】なお、これらの実施例および比較例におい
て「CFクロス」は東レ(株)製の炭素繊維平織りクロ
ス(3K;CO5343B、6K;CO6644B)、
「ガラス繊維クロス」はユニチカユーエムグラス(株)
製ガラス繊維平織りクロス(H201)を示し、「PC
フィルム」は帝人化成(株)製ポリカーボネートフィル
ム(L―1250Z)を示す。In these examples and comparative examples, "CF cloth" is a carbon fiber plain weave cloth (3K; CO5343B, 6K; CO6644B) manufactured by Toray Industries, Inc.
"Glass Fiber Cloth" is Unitika UM Glass Co., Ltd.
Glass fiber plain weave cloth (H201)
"Film" indicates a polycarbonate film (L-1250Z) manufactured by Teijin Chemicals Ltd.
【0028】[0028]
【比較例1】曲げ加工材料として、CFクロスとPC樹
脂によるCF/PC系複合材料の一般的な成形板(厚さ
1.5mm)を使用した。成形板は次の方法で成形し
た。即ち、強化材としてのCFクロスとマトリックス樹
脂としてのPCフィルムをそれぞれ交互に積層し、加熱
装置付きのプレス機にセットし、300℃に加熱して面
圧30kg/cm2 下にて20分間加圧しPCを溶融含
浸させた。次に80℃以下になるまで冷却し、固化後、
プレス機より取り出し、CF/PC系複合材料を得た。Comparative Example 1 As a bending material, a general molded plate (thickness: 1.5 mm) of a CF / PC composite material using a CF cloth and a PC resin was used. The formed plate was formed by the following method. That is, a CF cloth as a reinforcing material and a PC film as a matrix resin are alternately laminated, set on a press equipped with a heating device, heated to 300 ° C., and applied under a surface pressure of 30 kg / cm 2 for 20 minutes. Pressed PC was melt impregnated. Next, cool down to 80 ° C or less, and after solidification,
It was taken out from the press to obtain a CF / PC composite material.
【0029】このCF/PC系複合材料を曲げ加工する
に当り、加熱法として、熱風やオイルバスを用いて外部
より加熱した。まず、曲げようとする場所を200℃以
上に加熱軟化させた。この状態で両端を持ち曲げ加工し
た。得られたものは表面の平滑性は無く、かつ曲げ加工
された内側は補強材のCFクロスによるバックリングが
見られた。In bending the CF / PC composite material, external heating was performed using hot air or an oil bath as a heating method. First, the place to be bent was heated and softened to 200 ° C. or higher. In this state, both ends were bent. The obtained product had no surface smoothness, and buckling due to the CF cloth as a reinforcing material was observed on the inside after bending.
【0030】[0030]
【比較例2】比較例1の複合材料を用い、比較例1で使
用した加熱装置付きのプレス機にて所定形状の金型を用
いてプレス機内で軟化点迄加熱し加圧曲げ加工した。更
に、加圧した状態で冷却固化して、曲げ加工品を得た。
得られたものは表面性もよく、曲げも綺麗であった。但
し、成形時間は10分以上と長時間を要した。また、こ
の方法では材料厚み1mm以下の場合は加工できたもの
の、2mm以上となると成形は難しく成形時間は更に長
くなった。COMPARATIVE EXAMPLE 2 The composite material of Comparative Example 1 was heated to the softening point in a press machine with a heating device used in Comparative Example 1 using a mold having a predetermined shape, and subjected to press bending. Further, it was cooled and solidified in a pressurized state to obtain a bent product.
The obtained one had good surface properties and good bendability. However, the molding time was as long as 10 minutes or more. Further, in this method, processing was possible when the material thickness was 1 mm or less, but molding was difficult when the material thickness was 2 mm or more, and the molding time was further increased.
【0031】[0031]
【比較例3】比較例1の複合材料を用い、加熱方法とし
て通電方法による自己発熱を実施した。即ち、まず、材
料を50mm×300mmにカットし、その長手方向の
両端に穴を開け金属棒を通し、これを電極とした。この
電極に5Kwのスライダックを介して電圧を徐々に昇圧
した。この操作で数ボルト(3〜5ボルト)かけた状態
で電極の周辺が異常に昇温し他の部分は殆んど昇温され
ず、曲げ加工ができなかった。Comparative Example 3 The composite material of Comparative Example 1 was used, and self-heating was performed by an energization method as a heating method. That is, first, a material was cut into 50 mm × 300 mm, holes were made at both ends in the longitudinal direction, and a metal rod was passed through the material to form an electrode. The voltage of this electrode was gradually increased through a 5 Kw sled-jack. In this operation, the temperature around the electrode was abnormally increased when several volts (3 to 5 volts) were applied, and the other parts were hardly heated, so that bending could not be performed.
【0032】[0032]
【実施例1】強化材として、中央に他より長めのCFク
ロスを入れ、その上下にガラス繊維クロスを配し、他は
CFクロスの積層とした、全体の厚みが約3.5mmの
CF/PC系の積層体を比較例1と同様の成形条件で成
形し、図1に示す如き断面の複合材料を得た。この成形
板の上下両側の複合材料層1の厚みはそれぞれ1.4m
m、絶縁層2の厚みはそれぞれ0.16mm、中心部の
ヒーター層の厚みは0.34mmであった。Example 1 As a reinforcing material, a CF cloth longer than the other was placed in the center, glass fiber cloths were arranged above and below the other, and the other was a laminate of CF cloths. The PC-based laminate was molded under the same molding conditions as in Comparative Example 1 to obtain a composite material having a cross section as shown in FIG. The thickness of each of the composite material layers 1 on the upper and lower sides of the formed plate is 1.4 m.
m, the thickness of the insulating layer 2 was 0.16 mm, and the thickness of the central heater layer was 0.34 mm.
【0033】得られた板を50mm×300mmにカッ
トし、長手方向にはみ出している中央のCFクロスをヒ
ーターとすべく、はみ出したCFクロス全体に金属板を
あて電極とした。この電極に比較例3と同様に5Kwの
スライダックを介して一般の100ボルト交流電源を用
い10ボルトの電圧をかけた。この時の電流は約7アン
ペアであった。昇圧開始後約3分で表面温度は電極付
近、材料中央部ともにほぼ150℃となり、変形を開始
した。この時点で供給電源を断ち、上下から金型で挟み
込んで手で加圧曲げ加工し、そのまま約1分間冷却固化
させた。得られたものは表面性もよく、金型と同一形状
のものであった。The obtained plate was cut into a size of 50 mm × 300 mm, and a metal plate was applied to the entire protruded CF cloth as an electrode in order to use the central CF cloth protruding in the longitudinal direction as a heater. A voltage of 10 volts was applied to this electrode using a general 100 volt AC power supply via a 5 kW watt slider as in Comparative Example 3. The current at this time was about 7 amps. About 3 minutes after the start of the pressurization, the surface temperature became almost 150 ° C. in the vicinity of the electrode and in the center of the material, and deformation started. At this time, the power supply was cut off, the product was sandwiched between dies from above and below, and pressed and bent by hand, and then cooled and solidified for about 1 minute. The obtained one had good surface properties and had the same shape as the mold.
【0034】[0034]
【実施例2】厚み方向を1/3分割するように、それぞ
れ上下にガラス繊維クロスの絶縁層をそなえたヒーター
用CFクロス2層を配し、その他は全て強化材としてC
Fクロスを用いた全体の厚みが約7mmである図2の如
きCF/PC系の複合材料成形板を成形した。このとき
の成形条件は比較例1と同一条件である。この板におけ
る上下の複合材料層1の厚みはそれぞれ1.6mm、絶
縁層2の厚みはそれぞれ0.16mm、ヒーター層3の
厚みはそれぞれ0.34mmであり、中心部の複合材料
層1の厚みは2.4mmであった。Example 2 Two layers of CF cloth for heaters each having an upper and lower insulating layer of glass fiber cloth are arranged so as to divide the thickness direction into 1/3, and all other layers are C as a reinforcing material.
A CF / PC-based composite material forming plate as shown in FIG. 2 having an overall thickness of about 7 mm using an F cloth was formed. The molding conditions at this time are the same as those in Comparative Example 1. The thickness of the upper and lower composite material layers 1 in this plate is 1.6 mm, the thickness of the insulating layer 2 is 0.16 mm, the thickness of the heater layer 3 is 0.34 mm, and the thickness of the composite material layer 1 at the center is Was 2.4 mm.
【0035】この成形板を実施例1と同様の大きさにカ
ットし、厚み方向の1/3に配した2枚のヒーター用C
Fクロスのはみ出した部分を金属板で挟み込み電極とし
た。この電極に実施例1と同様に通電加熱し、金型によ
る曲げ加工を行った。但し、加圧は手によるものでなく
シャコ万を用いて締め込み、加圧成形した後、電源を取
り外し水中にて冷却固化させた。得られたものは表面性
もよく、かつ金型と同一の形状のものであった。This formed plate was cut into the same size as in Example 1 and two C for heaters arranged in 1/3 of the thickness direction.
The protruding portion of the F cloth was sandwiched between metal plates to form an electrode. This electrode was heated by energization in the same manner as in Example 1, and was bent by a mold. However, pressurization was not carried out by hand, but was tightened using a shrimp, and after pressing and forming, the power supply was removed and cooled and solidified in water. The obtained one had good surface properties and had the same shape as the mold.
【図1】本発明の実施例1に用いた曲げ加工用複合材料
の断面模式図。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a bending composite material used in Example 1 of the present invention.
【図2】本発明の実施例2に用いた曲げ加工用複合材料
の断面模式図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a bending composite material used in Example 2 of the present invention.
1 複合材料層(CFクロス/PC層) 2 絶縁層(ガラス繊維クロス/PC層) 3 ヒーター層(CFクロス/PC層) Reference Signs List 1 composite material layer (CF cloth / PC layer) 2 insulating layer (glass fiber cloth / PC layer) 3 heater layer (CF cloth / PC layer)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B29L 9:00 (56)参考文献 特開 昭61−268428(JP,A) 特開 平4−45916(JP,A) 特開 昭54−101873(JP,A) 特開 平1−126337(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B32B 1/00 - 35/00 B29C 31/00 - 73/34 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FIB29L 9:00 (56) References JP-A-61-268428 (JP, A) JP-A-4-45916 (JP, A) JP-A-54-101873 (JP, A) JP-A-1-126337 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) B32B 1/00-35/00 B29C 31/00- 73/34
Claims (5)
げ加工用複合材料であって、該複合材料中に(a)ガラ
ス繊維および/またはアラミド繊維で強化された熱可塑
性樹脂層からなる少くとも2層の絶縁層と、(b)炭素
繊維および/または炭化珪素繊維の織物もしくは一方向
引き揃え材で強化され、その両端は樹脂で被覆されずに
通電端子を形成しており、かつ該両端を除く部分は複合
材料中に一体に構成されている、通電発熱性の少くとも
1層のヒーター層とを、各絶縁層の間に各ヒーター層を
配するように積層したことを特徴とする曲げ加工用複合
材料。1. A bending composite material comprising a reinforcing fiber and a thermoplastic resin, wherein (a) a glass material is contained in the composite material.
Thermoplastics reinforced with fiber and / or aramid fiber
At least two insulating layers made of a conductive resin layer , and (b) a woven or unidirectional carbon fiber and / or silicon carbide fiber
Reinforced with pulling aligned material, both ends forms a conductive terminal without being covered with a resin, and portions excluding the both ends are integrally formed in the composite, at a minimum energization heat generating resistance
One heater layer and one heater layer between each insulation layer
A composite material for bending, wherein the composite material is laminated so as to be arranged .
層以上配置され、かつ1層当りの厚みが8mm以下であ
り、かつ、各ヒーター層の上下に積層した絶縁層の1層
当りの厚みが0.3mm以下であることを特徴とする請
求項1に記載の曲げ加工用複合材料。2. The method according to claim 1, wherein the heater layer comprises one layer or two layers in the composite material.
It is arranged above the layer, and one layer per thickness Ah below 8mm
And one of the insulating layers laminated above and below each heater layer
The composite material for bending according to claim 1, wherein a thickness per contact is 0.3 mm or less .
樹脂が、ナイロン、ポリエステル、ポリエーテルエーテ
ルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテル
イミド、ポリカーボネートから選ばれた少くとも1種の
熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項1〜2のい
ずれかに記載の曲げ加工用複合材料。3. The heater layer and the matrix resin of the insulating layer are at least one thermoplastic resin selected from nylon, polyester, polyetheretherketone, polyphenylenesulfide, polyetherimide, and polycarbonate. processing the composite material bending according to any one of claims 1 to 2.
と炭素繊維および/または炭化珪素繊維との交織布より
なることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の
曲げ加工用複合材料。4. A composite material for bending according to any one of claims 1 to 3, a heater layer, characterized in that the predominantly consisting union fabric fibers and carbon fibers and / or silicon carbide fibers of the insulating material .
工用熱可塑性複合材料を用い、該複合材料のヒーター層
に通電して発熱させ、材料の内部より加熱、軟化せしめ
つつ外圧を加えることにより曲げ加工を行うことを特徴
とする熱可塑性複合材料の曲げ加工方法。5. Using the thermoplastic composite material for bending according to any one of claims 1 to 4 , energizing a heater layer of the composite material to generate heat, and heating and softening the inside of the material while reducing external pressure. A bending method of a thermoplastic composite material, wherein the bending is performed by adding.
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