JP5743271B2 - 繊維強化成形体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
そのためには、
a.圧縮強度と曲げ強度が強く、薄い芯材、
b.その両面に引張強度が強い補強材、
c.芯材と補強材との強固な接着、
を満たすようなサンドイッチ構造が必要となる。特に、繊維強化成形体を曲げたときに最も応力が集中するのは、芯材と補強材の界面であって、この界面の接着強度の強弱が、曲げ弾性率の大小を決定する。
特に本発明では、炭素繊維織物の繊維内に熱硬化性樹脂を入り込ませて、かつ熱硬化性樹脂発泡体のセル内にも熱硬化性樹脂を入り込ませて積層することで、熱硬化性樹脂発泡体と炭素繊維織物とを各々に含浸した熱硬化性樹脂を介して物理的に強固に接着させるため、芯材と炭素繊維補強材との強固な接着強度を確保することができる。
a.薄い芯材層なので、その厚みに合わせて連続気泡の熱硬化性樹脂発泡体を薄く均一にスライスすることが困難である。薄くスライスすると、厚みがばらつきやすい。
b.スライスした連続気泡の熱硬化性樹脂発泡体は、非圧縮状態にした断面について見ると、縦方向に発泡体のセル骨格を有する断面と、セル骨格のない断面が存在する。そのため、圧縮せずに繊維強化成形体を成形した場合、断面ごとで熱硬化性樹脂の樹脂比率が異なり、弱い断面の影響によって全体の曲げ弾性率が低下する。
それに対して、本発明のように連続気泡の熱硬化性樹脂発泡体を、厚い状態で加工して圧縮することにより、次の効果が得られる。
イ.熱硬化性樹脂発泡体の厚みのばらつきは、その圧縮率に反して減少する。
ロ.熱硬化性樹脂発泡体内においてランダムに積層された状態のセル骨格が圧縮によって折り重なるので、各断面における樹脂比率のばらつきが小さくなる。
ハ.厚みの厚い状態のほうが、熱硬化性樹脂の含浸が容易である。
そのため、本発明では、連続気泡の熱硬化性樹脂発泡体を、厚みの厚い状態で使用し、熱硬化性樹脂を含浸させた状態で圧縮することとし、圧縮率及び含浸量を特定の範囲に設定した。
なお、請求項1〜14における式(A1)〜式(A6)の圧縮率に関する計算式は何れも同一であり、以下一つの式、例えば式(A1)で圧縮率の式を代表させる。また、請求項1〜10における式(B1)〜式(B6)の樹脂比率に関する計算式は何れも同一であり、以下一つの式、例えば式(B1)で樹脂比率の式を代表させる。
図1に示す本発明の第1実施形態に係る繊維強化成形体10は、芯材11と、前記芯材11の両面に積層一体化された繊維補強材21と、前記芯材11の少なくとも一側の面の繊維補強材21の表面に積層一体化された表面材25とからなり、ノートパソコン等の携帯機器の筐体などに用いられる。前記繊維強化成形体10は、所定サイズの板状からなり、厚みが0.3〜2.0mm、曲げ弾性率(JIS K 7074−1988 A法)が30GPa以上60GPa以下、好ましくは35GPa以上55GPa以下、比重1.2以上1.5以下、好ましくは1.25以上1.40以下、特に好ましくは1.28以上1.35以下のものである。厚みが0.3mm未満では剛性が得られず、2.0mmより厚いと携帯機器全体が厚くなり適さない。なお、前記繊維強化成形体10は、携帯機器の筐体として用いられる場合、筐体の側壁等が、射出成形等のいわゆるアウトサート成形で、所定の表面位置に適宜立設される。
なお、前記樹脂比率の式における含浸後の重量は、熱硬化性樹脂を溶剤に溶かして使用した場合には、含浸後に乾燥させて溶剤を除去した後の重量であり、溶剤を除去した後であれば、前記芯材と繊維補強材及び多孔性シートの一体化前あるいは一体化後の何れでもよい。
まず、製造方法の第1実施形態について説明する。製造方法の第1実施形態では、図4に示す(4−1)の含浸工程において、炭素繊維織物21Aに熱硬化性樹脂21Bを含浸させ、含浸済み炭素繊維織物21Cを形成する。前記炭素繊維織物21A及び前記熱硬化性樹脂21Bは、前記繊維強化成形体10において説明したとおりである。含浸時に用いる熱硬化性樹脂21Bは、未硬化の液状からなる。また、含浸を容易にするため、前記熱硬化性樹脂21Bは溶剤に溶かしたものが好ましく、含浸後に、含浸済み炭素繊維織物21Cを前記熱硬化性樹脂の硬化反応を生じない温度で乾燥させることにより、前記含浸済み炭素繊維織物21Cから溶剤を除去する。含浸手段は、液状の熱硬化性樹脂21Bを収容した槽に前記炭素繊維織物21Aを浸ける方法、スプレーにより行う方法、ロールコータにより行う方法等、適宜の方法により行うことができる。
なお、製造方法の第1実施形態では、前記含浸工程において炭素繊維織物21Aのみに熱硬化性樹脂21Bを含浸させる。前記炭素繊維織物21Aに含浸した熱硬化性樹脂21Bは、後述のように圧縮加熱工程で前記熱硬化性樹脂発泡体11A及び多孔性シート25Aに含浸するため、前記樹脂比率の式(B1)におけるWb(=熱硬化性樹脂含浸後の熱硬化性樹脂発泡体と炭素繊維織物と多孔性シートの合計重量)−Wa(=熱硬化性樹脂含浸前の熱硬化性樹脂発泡体と炭素繊維織物と多孔性シートの合計重量)は、含浸工程において炭素繊維織物21Aに含浸した熱硬化性樹脂21Bの重量と等しい値である。また、前記樹脂比率の式における含浸後の重量は、熱硬化性樹脂を溶剤に溶かして使用した場合には、含浸後に乾燥させて溶剤を除去した後の重量である。
なお、第2実施形態では、前記含浸工程において熱硬化性樹脂発泡体11Aのみに熱硬化性樹脂11Bを含浸させる。前記熱硬化性樹脂発泡体11Aに含浸した熱硬化性樹脂11Bが、後述するように圧縮加熱工程で前記炭素繊維織物21A及び多孔性シート25Aに含浸するため、前記樹脂比率の式(B1)におけるWb(=熱硬化性樹脂含浸後の熱硬化性樹脂発泡体と炭素繊維織物と多孔性シートの合計重量)−Wa(=熱硬化性樹脂含浸前の熱硬化性樹脂発泡体と炭素繊維織物と多孔性シートの合計重量)は、含浸工程において熱硬化性樹脂発泡体11Aに含浸した熱硬化性樹脂11Bの重量と等しい値である。また、前記樹脂比率の式における含浸後の重量は、熱硬化性樹脂を溶剤に溶かして使用した場合には、含浸後に乾燥させて溶剤を除去した後の重量である。
図6に示す(6−1)のように、含浸工程Aでは、連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体11Aに熱硬化性樹脂11B(請求項6の熱硬化性樹脂Aに相当)を含浸させ、含浸済み熱硬化性樹脂発泡体11Cを得る。一方、含浸工程Bでは、炭素繊維織物21Aに熱硬化性樹脂21B(請求項6の熱硬化性樹脂Bに相当)を含浸させ、含浸済み炭素繊維織物21Cを形成する。前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体11A、前記熱硬化性樹脂11B、前記炭素繊維織物21A、前記熱硬化性樹脂21Bは、前記繊維強化成形体10において説明したとおりである。含浸時に用いる熱硬化性樹脂11B,21Bは、未硬化の液状からなる。また、含浸を容易にするため、前記熱硬化性樹脂11B,21Bは溶剤に溶かしたものが好ましく、含浸後に、含浸済み熱硬化性樹脂発泡体11C及び含浸済み炭素繊維織物21Cを、前記熱硬化性樹脂の硬化反応を生じない温度で乾燥させて含浸済み熱硬化性樹脂発泡体11C及び含浸済み炭素繊維織物21Cから溶剤を除去する。含浸手段は、液状の熱硬化性樹脂を収容した槽に前記熱硬化性樹脂発泡体あるいは炭素繊維織物を浸ける方法、スプレーにより行う方法、ロールコータにより行う方法等、適宜の方法により行う。
製造方法の第3実施形態では、前記熱硬化性樹脂発泡体11Aに含浸した熱硬化性樹脂11Bの重量と前記炭素繊維織物21Aに含浸した熱硬化性樹脂21Bの重量の合計は、前記樹脂比率の式(B1)におけるWb(=熱硬化性樹脂含浸後の熱硬化性樹脂発泡体と炭素繊維織物と多孔性シートの合計重量)−Wa(=熱硬化性樹脂含浸前の熱硬化性樹脂発泡体と炭素繊維織物と多孔性シートの合計重量)と等しい値である。なお、前記樹脂比率の式における含浸後の重量は、熱硬化性樹脂を溶剤に溶かして使用した場合には、含浸後に乾燥させて溶剤を除去した後の重量である。
図7に示す(7−1)の含浸工程では、前記製造方法の第1実施形態における含浸工程と同様にして、前記炭素繊維織物21Aに前記熱硬化性樹脂21Bを含浸させ、含浸済み炭素繊維織物21Cを形成する。前記含浸工程では、前記炭素繊維織物21Aに、前記式(B1)で規定する樹脂比率が、50〜80%、特には55〜70%となるように熱硬化性樹脂21Bを含浸させることが好ましい。また、前記炭素繊維織物21Aに含浸した熱硬化性樹脂21Bは、圧縮加熱工程で熱硬化性樹脂発泡体11A及び多孔性シート25Aに含浸するため、前記樹脂比率の式(B1)におけるWb(=熱硬化性樹脂含浸後の熱硬化性樹脂発泡体と炭素繊維織物と多孔性シートの合計重量)−Wa(=熱硬化性樹脂含浸前の熱硬化性樹脂発泡体と炭素繊維織物と多孔性シートの合計重量)は、含浸工程において炭素繊維織物21Aに含浸した熱硬化性樹脂21Bの重量と等しい値である。また、前記樹脂比率の式における含浸後の重量は、熱硬化性樹脂を溶剤に溶かして使用した場合には、含浸後に乾燥させて溶剤を除去した後の重量である。前記炭素繊維織物21A及び前記熱硬化性樹脂21Bは、製造方法の第1実施形態で説明したとおりである。
また、前記炭素繊維織物21Aに前記多孔性シート25Aを積層した状態で、前記炭素繊維織物21Aに、塗布スプレーや塗布ローラーによって熱硬化性樹脂21Bを塗布・含浸させ、前記含浸済み炭素繊維織物21Cを成形すると同時に、プリプレグ20Aを作成しても良い。
(8−1)の積層工程では、前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体11Aの一側の面に、前記プリプレグ20Aを前記含浸済み炭素繊維織物21Cが前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体11Aに接するように配置し、一方、前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体11Aの他側の面には、前記プリプレグ20Aを前記多孔性シート25Aが前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体11Aに接するように配置して積層体10Eとする。前記積層体10Eは、一側の外面が前記多孔性シート25Aで構成され、他側の外面が前記含浸済み炭素繊維織物21Cで構成されている。なお、前記積層作業は、次に行う(8−2)の圧縮加熱工程で用いるプレス成形用下型31の上面に、前記プリプレグ20A、前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体11A、前記プリプレグ20Aの順に重ねて行ってもよい。また、前記プリプレグ20Aと連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体11Aは、平面サイズが同サイズのものが好ましいが、異なっている場合には、後述の圧縮加熱工程後にトリミングすればよい。
・実施例1
熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂(旭有機材料株式会社製、品名;PAPS−4と旭有機材料株式会社製、品名;ヘキサメチレンテトラミンを100:12で混合したもの)をメタノールに30wt%の濃度となるように溶解した。このフェノール樹脂溶液中に平織の炭素繊維織物(東邦テナックス株式会社製、品名;W−3101、繊維重さ200g/m2)を漬け、取り出した後に25℃の室温にて2時間自然乾燥し、更に60℃の雰囲気下にて1時間乾燥させて含浸済み炭素繊維織物を2枚形成した。炭素繊維織物は、200×300mmの平面サイズに裁断したもの(重量12g/枚)を使用した。乾燥後の含浸済み炭素繊維織物は1枚あたり28gであった。
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みを5mmとし、熱硬化性樹脂発泡体への熱硬化性樹脂の含浸量を調整して、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)を65%とした以外は、実施例1と同様にして、繊維強化成形体を得た。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は8.0%である。
実施例2の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.29、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.43mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(5mm)と前記芯材の厚み(0.43mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると1062%であった。また、実施例2の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が49GPa(繊維方向)であった。
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みを11.5mmとし、熱硬化性樹脂発泡体への熱硬化性樹脂の含浸量を調整して、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)を65%とした以外は、実施例1と同様にして、繊維強化成形体を得た。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は3.5%である。実施例3の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.32、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.44mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(11.5mm)と前記芯材の厚み(0.44mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると2513%であった。また、実施例3の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が51GPa(繊維方向)であった。
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みを1.4mmとし、熱硬化性樹脂発泡体への熱硬化性樹脂の含浸量を調整して、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)を65%とした以外は、実施例1と同様にして、繊維強化成形体を得た。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は28.6%である。実施例4の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.28、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.43mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(1.4mm)と前記芯材の厚み(0.43mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると225%であった。また、実施例4の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が46GPa(繊維方向)であった。
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みを22mmとし、熱硬化性樹脂発泡体への熱硬化性樹脂の含浸量を調整して、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)を65%とした以外は、実施例1と同様にして、繊維強化成形体を得た。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は1.8%である。実施例5の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.35、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.44mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(22mm)と前記芯材の厚み(0.44mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると4900%であった。また、実施例5の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が51GPa(繊維方向)であった。
乾燥後の含浸済み炭素繊維織物の重量が1枚あたり35g、乾燥後の含浸済み熱硬化樹脂発泡体の重量が45g、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)を74%とした以外は、実施例1と同様にして、繊維強化成形体を得た。実施例6の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.45、全体の厚みは1.0mm、芯材の厚みは0.52mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(10mm)と前記芯材の厚み(0.52mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると1823%であった。また、実施例6の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が55GPa(繊維方向)であった。
乾燥後の含浸済み炭素繊維織物の重量が1枚あたり22g、乾燥後の含浸済み熱硬化樹脂発泡体の重量が16g、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)を51%とした以外は、実施例1と同様にして、繊維強化成形体を得た。実施例7の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.30、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.43mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(10mm)と前記芯材の厚み(0.43mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると2225%であった。また、実施例7の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が45GPa(繊維方向)であった。
乾燥後の含浸済み炭素繊維織物の重量が40g、熱硬化樹脂発泡体には樹脂を含浸させずに、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)を66%とした以外は、実施例1と同様にして、繊維強化成形体を得た。実施例8の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.30、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.43mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(10mm)と前記芯材の厚み(0.43mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると2225%であった。また、実施例8の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が50GPa(繊維方向)であった。
炭素繊維織物には樹脂を含浸せず、乾燥後の含浸済み熱硬化樹脂発泡体の重量が40g、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)を54%とした以外は、実施例1と同様にして、繊維強化成形体を得た。実施例9の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.30、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.43mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(10mm)と前記芯材の厚み(0.43mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると2225%であった。また、実施例9の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が46GPa(繊維方向)であった。
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体としてウレタン樹脂発泡体(株式会社イノアックコーポレーション製モルトプレンMF80、密度72kg/m3)を用い、熱硬化性樹脂発泡体への熱硬化性樹脂の含浸量を調整して、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)を65%とした以外は、実施例2と同様にして、繊維強化成形体を得た。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は8.0%である。実施例10の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.35、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.44mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(5mm)と前記芯材の厚み(0.44mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると1036%であった。また、実施例10の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が35GPa(繊維方向)であった。
熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂(DIC株式会社製、品名;エピクロン850とDIC株式会社製、品名;WH−108Sを100:30で混合したもの)を用いた以外は、実施例1と同様にして、繊維強化成形体を得た。炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)は65%である。実施例11の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.30、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.43mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(10mm)と前記芯材の厚み(0.43mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると2225%であった。また、実施例11の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が49GPa(繊維方向)であった。
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体として、厚み2.2mm、平面サイズ200×300mm(重量1.2g)に切り出したメラミン樹脂発泡体(BASF社製、品名:バソテクトV3012、密度9kg/m3)を用いた以外は実施例1と同様にして、繊維強化成形体を得た。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は18.2%である。なお、乾燥後の含浸済み熱硬化樹脂発泡体の重量は16gであった。また、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)は65%であった。実施例12の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.28、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.43mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(2.2mm)と前記芯材の厚み(0.43mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると411%であった。また、実施例12の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定した。測定結果は、曲げ弾性率が46GPa(繊維方向)であった。
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みを3mmとし、熱硬化性樹脂発泡体への熱硬化性樹脂の含浸量を調整して、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率を65%とした以外は、実施例12と同様にして、実施例13の繊維強化成形体を得た。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は13.3%である。実施例13の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.29、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.43mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(3mm)と前記芯材の厚み(0.43mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると597%であった。また、実施例13の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が47GPa(繊維方向)であった。
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みを4mmとし、熱硬化性樹脂発泡体への熱硬化性樹脂の含浸量を調整して、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率を65%とした以外は、実施例12と同様にして、実施例14の繊維強化成形体を得た。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は10.0%である。実施例14の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.29、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.43mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(4mm)と前記芯材の厚み(0.43mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると830%であった。また、実施例14の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が49GPa(繊維方向)であった。
フェノール樹脂(DIC株式会社製、品名;フェノライト5010、固形分60%)をエタノールに50wt%となるように混合した。このフェノール樹脂溶液を平織の炭素繊維織物(東邦テナックス株式会社製、品名;W−3101、繊維重さ200g/m2)に浸漬させ、その上に多孔性シート(株式会社イノアックコーポレーション製、品名;MF−50LE、嵩比重0.03、セル数50個/25mm)を設置してプリプレグを得た。
空隙率=(ウレタン樹脂真比重−嵩比重(≒ウレタン樹脂発泡体見かけ密度)/ウレタン樹脂真比重×100
実施例15と同様にして得られたプリプレグを用い、予め離型剤を表面に塗布したSUS製のプレス成形用の下型(平板状)の上に、多孔性シート面を下側としたプリプレグ、含浸済み熱硬化性樹脂発泡体、多孔性シート面を上側としたプリプレグの順に積層させて積層体を得た。すなわちこの積層体は、下から順に多孔性シート、炭素繊維織物、熱硬化性樹脂発泡体、炭素繊維織物、多孔性シートが積層されている。この積層体をプレス成形用下型上にセットした。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚み(両面の合計)の比は18.7%である。
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みを0.95mmとし、熱硬化性樹脂発泡体への熱硬化性樹脂の含浸量を調整して、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)を65%とした以外は、実施例1と同様にして、繊維強化成形体を得た。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は42.1%である。比較例1の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.28、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.43mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(0.95mm)と前記芯材の厚み(0.43mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると121%であった。また、比較例1の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が25GPa(繊維方向)であり、各実施例と比べると前記圧縮率が低いことにより、曲げ弾性率(剛性)が低いものであった。
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みを30mmとし、熱硬化性樹脂発泡体への熱硬化性樹脂の含浸量を調整して、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)を65%とした以外は、実施例1と同様にして、繊維強化成形体の成形を行ったが、十分に圧縮できず厚みムラの大きい成形体しか得られなかった。比較例2における圧縮率は、得られる芯材の厚みが実施例1と同じ厚み(0.43mm)になると仮定した場合、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(30mm)を用いて前記圧縮率の式に従って計算すると6877%となり、圧縮率が5000%を超えるために、比較例2では良好な成形体が得られなかった。
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の代わりに、独立気泡を有するウレタン樹脂発泡体(株式会社イノアックコーポレーション製、品名:サーマックス、密度30kg/m3)を200×300×厚み5mmに加工したもの(重量9g)を使用し、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)を57%とした以外は実施例8と同様の方法にて繊維強化成形体を得た。比較例3の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.29、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.44mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(5mm)と前記芯材の厚み(0.44mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると1036%であった。また、比較例3の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が22GPa(繊維方向)であり、芯材に独立気泡の発泡体を用いたことにより、各実施例と比べて熱硬化性樹脂が芯材内に均一に分散保持されず、曲げ弾性率(剛性)が低いものであった。
炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)を45%とした以外は、実施例1と同様にして、繊維強化成形体を得た。比較例4の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.28、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.43mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(10mm)と前記芯材の厚み(0.43mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると2225%であった。また、比較例4の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が27GPa(繊維方向)であり、樹脂比率が低すぎることにより、各実施例と比べて含まれる熱硬化性樹脂が少なく、曲げ弾性率(剛性)が低いものであった。
炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率を85%とした以外は、実施例1と同様にして、繊維強化成形体の成形を行ったが、樹脂比率が高すぎることにより、炭素繊維織物及び熱硬化性発泡体に含まれる熱硬化性樹脂が過剰に多くなって十分に圧縮できず、厚みムラの大きい成形体しか得られなかった。
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の代わりに、独立気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体(株式会社イノアックコーポレーション製、品名:サーマックス、密度30kg/m3)を200×300×1.4mm厚みに加工したもの(重量2.5g)を使用した。この発泡体は独立気泡であるので熱硬化性樹脂を含浸できないため、炭素繊維織物に熱硬化性樹脂を含浸させた。乾燥後の含浸済み炭素繊維織物の重量が1枚あたり37gとなるように調整して、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率を65%とした。その他は実施例8と同様の方法にて比較例6の繊維強化成形体を得た。比較例6の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.28、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.44mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(1.4mm)と前記芯材の厚み(0.44mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると218%であった。また、比較例6の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が18GPa(繊維方向)であった。
独立気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体(株式会社イノアックコーポレーション製、品名:サーマックス、密度30kg/m3)を200×300×2.3mm厚みに加工したもの(重量4.1g)を使用し、乾燥後の含浸済み炭素繊維織物の一枚あたりの重量が38gとなるよう調整して、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率を65%とした。それ以外は比較例6と同様の方法にて比較例7の繊維強化成形体を得た。比較例7の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.29、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.44mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(2.3mm)と前記芯材の厚み(0.44mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると422%であった。また、比較例7の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が20GPa(繊維方向)であった。
独立気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体(株式会社イノアックコーポレーション製、品名:サーマックス、密度30kg/m3)を200×300×3mm厚みに加工したもの(重量5.4g)を使用し、乾燥後の含浸済み炭素繊維織物の一枚あたりの重量が39gとなるように調整して、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率を65%とした。それ以外は比較例6と同様の方法にて繊維強化成形体を得た。比較例8の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.29、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.44mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(3mm)と前記芯材の厚み(0.44mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると581%であった。また、比較例8の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が21GPa(繊維方向)であった。
独立気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体(株式会社イノアックコーポレーション製、品名:サーマックス、密度30kg/m3)を200×300×4mm厚みに加工したもの(重量7.2g)を使用し、乾燥後の含浸済み炭素繊維織物の1枚あたりの重量が41gとなるよう調整し、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率を65%とした。それ以外は比較例6と同様の方法にて比較例9の繊維強化成形体を得た。比較例9の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.30、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.44mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(4mm)と前記芯材の厚み(0.44mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると809%であった。また、比較例9の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が21GPa(繊維方向)であった。
独立気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体(株式会社イノアックコーポレーション製、品名:サーマックス、密度30kg/m3)を200×300×5mm厚みに加工したもの(重量9g)を使用し、乾燥後の含浸済み炭素繊維織物の一枚あたりの重量が43gとなるよう調整して、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率を65%とした。それ以外は比較例6と同様の方法にて比較例10の繊維強化成形体を得た。比較例10の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.30、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.44mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(5mm)と前記芯材の厚み(0.44mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると1036%であった。また、比較例10の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が22GPa(繊維方向)であった。
前記実施例1の繊維強化成形体における表面材の表面に、2液硬化型ウレタン系塗料を用いて、スプレー塗装により、膜厚20μmになるように塗装を施し、実施例Aの繊維強化成形体(塗装品)を作成した。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は4.0%である。
・実施例B
前記実施例1における多孔性シートの厚み(非圧縮状態の厚み)を0.6mmにした以外は実施例Aと同様にして実施例Bの繊維強化成形体(塗装品)を作成した。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は6.0%である。
前記実施例1における多孔性シートの厚み(非圧縮状態の厚み)を1.0mmにした以外は実施例Aと同様にして実施例Cの繊維強化成形体(塗装品)を作成した。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は10.0%である。
・実施例D
前記実施例1における多孔性シートの厚み(非圧縮状態の厚み)を2.0mmにした以外は実施例Aと同様にして実施例Dの繊維強化成形体(塗装品)を作成した。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は20.0%である。
・実施例E
前記実施例1における多孔性シートの厚み(非圧縮状態の厚み)を3.0mmにした以外は実施例Aと同様にして実施例Eの繊維強化成形体(塗装品)を作成した。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は30.0%である。
前記実施例1における多孔性シートに代えて、溶解処理によりセル膜を除去したウレタン樹脂発泡体(株式会社イノアックコーポレーション製、品名;MF−80、嵩比重0.05、セル数80個/25mm)、空隙率95.2%、非圧縮時の厚み1.0mmを用い、他は実施例Aと同様にして実施例Fの繊維強化成形体(塗装品)を作成した。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は10.0%である。
・実施例G
前記実施例1における多孔性シートに代えて、溶解処理によりセル膜を除去したウレタン樹脂発泡体(株式会社イノアックコーポレーション製、品名;MF−10、嵩比重0.028、セル数10個/25mm)、空隙率97.3%、非圧縮時の厚み1.0mmを用い、他は実施例Aと同様にして実施例Gの繊維強化成形体(塗装品)を作成した。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は10.0%である。
・実施例H
前記実施例1における多孔性シートに代えて、溶解処理によりセル膜を除去したウレタン樹脂発泡体(株式会社イノアックコーポレーション製、品名;MF−8、嵩比重0.027、セル数8個/25mm)、空隙率97.4%、非圧縮時の厚み1.0mmを用い、他は実施例Aと同様にして実施例Hの繊維強化成形体(塗装品)を作成した。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は10.0%である。
・実施例I
前記実施例1における多孔性シートに代えて、セル膜除去処理が行われていないセル膜有りのウレタン樹脂発泡体(株式会社イノアックコーポレーション製、品名;SP−50、嵩比重0.031、セル数50個/25mm)、空隙率97.0%、非圧縮時の厚み1.0mmを用い、他は実施例Aと同様にして実施例Iの繊維強化成形体(塗装品)を作成した。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は10.0%である。
補強材用熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂(DIC株式会社製、品名;フェノライト5010、固形分60%)をエタノールに50wt%となるように混合した。このフェノール樹脂溶液を平織の炭素繊維織物(東邦テナックス株式会社製、品名;W−3101、繊維重さ200g/m2)に浸漬させ、その上に多孔性シート(株式会社イノアックコーポレーション製、品名;MF−50LE、嵩比重0.03、セル数50個/25mm)を設置してプリプレグを得た。
空隙率=(ウレタン樹脂真比重−嵩比重(≒ウレタン樹脂発泡体見かけ密度)/ウレタン樹脂真比重×100
実施例Jと同様にして得られたプリプレグを用いて、予め離型剤を表面に塗布したSUS製のプレス成形用の下型(平板状)の上に、多孔性シート面を下側としたプリプレグ、含浸済み熱硬化性樹脂発泡体、多孔性シート面を上側としたプリプレグの順に積層させて積層体を得た。すなわちこの積層体は、下から順に多孔性シート、繊維織物、芯材用部材(連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体)、繊維織物、多孔性シートが積層されている。この積層体をプレス成形用下型上にセットした。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シート(両面の合計)の厚みの比は18.7%である。
その後下型と上型を開き、芯材の両面に繊維補強材が積層され、さらに繊維補強材に多孔性シートから形成された表面材が積層一体化された繊維強化成形体を得た。他は実施例Aと同様にして実施例Kの繊維強化成形体(塗装品)を作成した。
前記実施例1における表面の多孔性シートを無くした以外は実施例1及び実施例Aと同様にして比較例Aの繊維強化成形体(塗装品)を作成した。
・比較例B
実施例1における表面の多孔性シートの厚み(非圧縮状態の厚み)を4.0mmにした以外は実施例1及び実施例Aと同様にして比較例Bの繊維強化成形体(塗装品)を作成した。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は40.0%である。
・比較例C
実施例1における多孔性シートに代えて、溶解処理によりセル膜を除去したウレタン樹脂発泡体(株式会社イノアックコーポレーション製、品名;MF−100、嵩比重0.075、セル数100個/25mm)、空隙率92.8%、非圧縮時の厚み1.0mmを用い、他は実施例1及び実施例Aと同様にして比較例Cの繊維強化成形体(塗装品)を作成した。
10A、10B、10C、10D、10E 積層体
11 芯材
11A 熱硬化性樹脂発泡体
11B 熱硬化性樹脂
11C 含浸済み熱硬化性樹脂発泡体
20A プリプレグ
21 繊維補強材
21A 炭素繊維織物
21B 熱硬化性樹脂
21C 含浸済み炭素繊維織物
25 表面材
25A 多孔性シート
26 硬化層
Claims (14)
- 芯材と、前記芯材の両面に積層された繊維補強材とを有する繊維強化成形体において、
前記芯材の少なくとも一側の面の前記繊維補強材の表面には表面材を積層し、
前記芯材は、連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂が含浸して前記熱硬化性樹脂発泡体を圧縮した状態で前記熱硬化性樹脂が硬化したものであって、以下の式(A1)で規定される圧縮率Cが200〜5000%の範囲のものからなり、
前記繊維補強材は、炭素繊維織物に熱硬化性樹脂が含浸して硬化したものからなり、
前記表面材は、セル数が8〜80個/25mm(JIS K9400−1準拠)であり、かつ非圧縮状態における厚みが0.4〜3mmである多孔性シートに熱硬化性樹脂が含浸し、かつ熱硬化性樹脂が前記多孔性シート表面に付着して硬化したものからなり、前記芯材と前記繊維補強材と前記表面材が、前記熱硬化性樹脂発泡体に含浸した前記熱硬化性樹脂と前記炭素繊維織物に含浸した前記熱硬化性樹脂と前記多孔性シートに含浸した前記熱硬化性樹脂の硬化により一体化され、
前記熱硬化性樹脂発泡体と前記炭素繊維織物と前記多孔性シートに含浸した熱硬化性樹脂は、以下の式(B1)で規定される樹脂比率Rが50〜80%の範囲にあり、
繊維強化成形体の曲げ弾性率が30GPa以上であることを特徴とする繊維強化成形体。
- 前記多孔性シートが、セル膜を除去したウレタン樹脂発泡体からなることを特徴とする請求項1に記載の繊維強化成形体。
- 前記式(A1)で規定される圧縮率Cが1000〜2600%であることを特徴とする請求項1又は2に記載の繊維強化成形体。
- 連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂が含浸し、前記熱硬化性樹脂発泡体が圧縮された状態で前記熱硬化性樹脂が硬化した芯材と、炭素繊維織物に熱硬化性樹脂が含浸硬化した繊維補強材と、多孔性シートに熱硬化性樹脂が含浸し、かつ熱硬化性樹脂が前記多孔性シート表面に付着した状態で硬化した表面材とよりなって、前記芯材の両面に前記繊維補強材が積層され、前記芯材の少なくとも一側の面の前記繊維補強材の表面に前記表面材が積層されている繊維強化成形体の製造方法であって、
前記多孔性シートは、セル数が8〜80個/25mm(JIS K9400−1準拠)であり、かつ非圧縮状態における厚みが0.4〜3mmであり、
炭素繊維織物に熱硬化性樹脂を含浸させて含浸済み炭素繊維織物を得る含浸工程と、
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の両面に、前記含浸済み炭素繊維織物を配置し、前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の少なくとも一側の面の前記含浸済み炭素繊維織物の表面に前記多孔性シートを配置して積層体を得る積層工程と、
前記積層体を圧縮及び加熱する圧縮加熱工程とからなり、
前記含浸工程における含浸は、以下の式(B2)で規定される樹脂比率Rが50〜80%の範囲となるように行い、
前記圧縮加熱工程における圧縮は、以下の式(A2)で規定される圧縮率Cが200〜5000%となるように圧縮し、
前記圧縮加熱工程により、前記炭素繊維織物に含浸している熱硬化性樹脂を押し出して前記熱硬化性樹脂発泡体に含浸させると共に前記多孔性シートに含浸させ、前記熱硬化性樹脂を硬化反応させて前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を形成すると共に、前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を一体化することを特徴とする繊維強化成形体の製造方法。
- 前記含浸済み炭素繊維織物と前記多孔性シートとが積層されたプリプレグを作成するプリプレグ作成工程を、前記含浸工程と平行して、または前記含浸工程後に行い、
前記積層工程において、前記含浸済み炭素繊維織物と前記多孔性シートの積層に代えて、前記プリプレグを前記含浸済み炭素繊維織物側が前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に接するように積層することを特徴とする請求項4に記載の繊維強化成形体の製造方法。 - 連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂が含浸し、前記熱硬化性樹脂発泡体が圧縮された状態で前記熱硬化性樹脂が硬化した芯材と、炭素繊維織物に熱硬化性樹脂が含浸硬化した繊維補強材と、多孔性シートに熱硬化性樹脂が含浸し、かつ熱硬化性樹脂が前記多孔性シート表面に付着した状態で硬化した表面材とよりなって、前記芯材の両面に前記繊維補強材が積層され、前記芯材の少なくとも一側の面の前記繊維補強材の表面に前記表面材が積層されている繊維強化成形体の製造方法であって、
前記多孔性シートは、セル数が8〜80個/25mm(JIS K9400−1準拠)であり、かつ非圧縮状態における厚みが0.4〜3mmであり、
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂を含浸させて含浸済み熱硬化性樹脂発泡体を得る含浸工程と、
前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体の両面に炭素繊維織物を配置し、前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体の少なくとも一側の面の前記炭素繊維織物の表面に前記多孔性シートを配置して積層体を得る積層工程と、
前記積層体を圧縮及び加熱する圧縮加熱工程とからなり、
前記含浸工程における含浸は、以下の式(B3)で規定される樹脂比率Rが50〜80%の範囲となるように行い、
前記圧縮加熱工程における圧縮は、以下の式(A3)で規定される圧縮率Cが200〜5000%となるように圧縮し、
前記圧縮加熱工程により、前記熱硬化性樹脂発泡体に含浸している熱硬化性樹脂を押し出して前記炭素繊維織物に含浸させると共に前記多孔性シートに含浸させ、前記熱硬化性樹脂を硬化反応させて前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を形成すると共に、前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を一体化することを特徴とする繊維強化成形体の製造方法。
- 連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂が含浸し、前記熱硬化性樹脂発泡体が圧縮された状態で前記熱硬化性樹脂が硬化した芯材と、炭素繊維織物に熱硬化性樹脂が含浸硬化した繊維補強材と、多孔性シートに熱硬化性樹脂が含浸し、かつ熱硬化性樹脂が前記多孔性シート表面に付着した状態で硬化した表面材とよりなって、前記芯材の両面に前記繊維補強材が積層され、前記芯材の少なくとも一側の面の前記繊維補強材の表面に前記表面材が積層されている繊維強化成形体の製造方法であって、
前記多孔性シートは、セル数が8〜80個/25mm(JIS K9400−1準拠)であり、かつ非圧縮状態における厚みが0.4〜3mmであり、
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂Aを含浸させて含浸済み熱硬化性樹脂発泡体を得る含浸工程Aと、
炭素繊維織物に熱硬化性樹脂Bを含浸させて含浸済み炭素繊維織物を得る含浸工程Bと、
前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体の両面に前記含浸済み炭素繊維織物を配置し、前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体の少なくとも一側の面の前記含浸済み炭素繊維織物の表面に前記多孔性シートを配置して積層体を得る積層工程と、
前記積層体を圧縮及び加熱する圧縮加熱工程とからなり、
前記含浸工程A及びBにおける含浸は、以下の式(B4)で規定される樹脂比率Rが50〜80%の範囲となるように行い、
前記圧縮加熱工程における圧縮は、以下の式(A4)で規定される圧縮率Cが200〜5000%となるように圧縮し、
前記圧縮加熱工程により、前記熱硬化性樹脂発泡体に含浸している熱硬化性樹脂Aと前記炭素繊維織物に含浸している熱硬化性樹脂Bを接触させると共に、前記炭素繊維織物に含浸している熱硬化性樹脂Bを前記多孔性シートに含浸させた状態で、前記熱硬化性樹脂Aと前記熱硬化性樹脂Bをそれぞれ硬化反応させて前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を形成すると共に、前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を一体化することを特徴とする繊維強化成形体の製造方法。
- 前記含浸済み炭素繊維織物と前記多孔性シートとが積層されたプリプレグを作成するプリプレグ作成工程を、前記含浸工程と平行して、または前記含浸工程後に行い、
前記積層工程において、前記含浸済み炭素繊維織物と前記多孔性シートの積層に代えて、前記プリプレグを前記含浸済み炭素繊維織物側が前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体に接するように積層することを特徴とする請求項7に記載の繊維強化成形体の製造方法。 - 連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂が含浸し、前記熱硬化性樹脂発泡体が圧縮された状態で前記熱硬化性樹脂が硬化した芯材と、炭素繊維織物に熱硬化性樹脂が含浸硬化した繊維補強材と、多孔性シートに熱硬化性樹脂が含浸し、かつ熱硬化性樹脂が前記多孔性シート表面に滲出して付着した状態で硬化した表面材とよりなって、前記芯材の両側の面にそれぞれ前記繊維補強材と前記表面材がこの順に積層されている繊維強化成形体の製造方法であって、
前記多孔性シートは、セル数が8〜80個/25mm(JIS K9400−1準拠)であり、かつ非圧縮状態における厚みが0.4〜3mmであり、
炭素繊維織物に熱硬化性樹脂Bを含浸させて含浸済み炭素繊維織物を得る含浸工程Bと、
前記含浸済み炭素繊維織物と前記多孔性シートとが積層されたプリプレグを作成するプリプレグ作成工程と、
前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の両側の面に、それぞれ前記プリプレグを前記含浸済み炭素繊維織物が前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体と接するように配置して積層体を得る積層工程と、
前記積層体を圧縮及び加熱する圧縮加熱工程とからなり、
前記含浸工程における含浸は、以下の式(B5)で規定される樹脂比率Rが50〜80%の範囲となるように行い、
前記圧縮加熱工程における圧縮は、以下の式(A5)で規定される圧縮率Cが200〜5000%となるように圧縮し、
前記圧縮加熱工程により、前記炭素繊維織物に含浸している熱硬化性樹脂Bを押し出して前記熱硬化性樹脂発泡体に含浸させると共に前記多孔性シートに含浸させ、前記熱硬化性樹脂Bを硬化反応させて前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を形成すると共に、前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を一体化することを特徴とする繊維強化成形体の製造方法。
- 前記含浸工程Bに加えて、前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂Aを含浸させて含浸済み熱硬化性樹脂発泡体を得る含浸工程Aを有し、
前記積層工程において、前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に代えて、前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体の両側の面に、それぞれ前記プリプレグを配置して積層し、
前記圧縮加熱工程において、前記熱硬化性樹脂発泡体に含浸している熱硬化性樹脂Aと前記炭素繊維織物に含浸している熱硬化性樹脂Bを接触させると共に、前記熱硬化性樹脂Bを前記多孔性シートに含浸させた状態で、前記熱硬化性樹脂Aと前記熱硬化性樹脂Bをそれぞれ硬化反応させて前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を形成すると共に、前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を一体化することを特徴とする請求項9に記載の繊維強化成形体の製造方法。 - 連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体と多孔性シートの積層体に熱硬化性樹脂が含浸し、前記熱硬化性樹脂発泡体と前記多孔性シートが圧縮された状態で前記熱硬化性樹脂が硬化した芯材と、炭素繊維織物に熱硬化性樹脂が含浸硬化した繊維補強材と、多孔性シートに熱硬化性樹脂が含浸し、かつ熱硬化性樹脂が前記多孔性シート表面に滲出して付着した状態で硬化した表面材とよりなって、前記芯材の両側の面に前記繊維補強材が積層され、前記芯材の一側の前記繊維補強材の表面に前記表面材が積層された繊維強化成形体の製造方法であって、
前記多孔性シートは、セル数が8〜80個/25mm(JIS K9400−1準拠)であり、かつ非圧縮状態における厚みが0.4〜3mmであり、
炭素繊維織物に熱硬化性樹脂Bを含浸させて含浸済み炭素繊維織物を得る含浸工程Bと、
前記含浸済み炭素繊維織物と前記多孔性シートとが積層されたプリプレグを作成するプリプレグ作成工程と、
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の一側の面に、前記プリプレグを前記含浸済み炭素繊維織物が前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体と接するように配置すると共に、前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の他側の面に、別の前記プリプレグを前記多孔性シートが前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体と接するように配置して積層体を得る積層工程と、
前記積層体を圧縮及び加熱する圧縮加熱工程とからなり、
前記含浸工程における含浸は、以下の式(B6)で規定される樹脂比率Rが50〜80%の範囲となるように行い、
前記圧縮加熱工程における圧縮は、以下の式(A6)で規定される圧縮率Cが200〜5000%となるように圧縮し、
前記圧縮加熱工程により、前記炭素繊維織物に含浸している熱硬化性樹脂Bを押し出して前記熱硬化性樹脂発泡体に含浸させると共に前記多孔性シートに含浸させ、前記熱硬化性樹脂Bを硬化反応させて前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を形成すると共に、前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を一体化することを特徴とする繊維強化成形体の製造方法。
- 前記含浸工程Bに加えて、前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂Aを含浸させて含浸済み熱硬化性樹脂発泡体を得る含浸工程Aを有し、
前記積層工程において、前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に代えて、前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体の両側の面に、それぞれ前記プリプレグを配置して積層し、
前記圧縮加熱工程において、前記熱硬化性樹脂発泡体に含浸している熱硬化性樹脂Aと前記炭素繊維織物に含浸している熱硬化性樹脂Bを接触させると共に、前記熱硬化性樹脂Aまたは前記熱硬化性樹脂Bを前記多孔性シートに含浸させた状態で、前記熱硬化性樹脂Aと前記前記熱硬化性樹脂Bをそれぞれ硬化反応させて前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を形成すると共に、前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を一体化することを特徴とする請求項11に記載の繊維強化成形体の製造方法。 - 前記熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率が1000〜2600%であることを特徴とする請求項4から12の何れか一項に記載の繊維強化成形体の製造方法。
- 前記多孔性シートが、セル膜を除去したウレタン樹脂発泡体からなることを特徴とする請求項4から13の何れか一項に記載の繊維強化成形体の製造方法。
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