JP5842916B2 - 炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグ、炭素繊維複合材料、ならびに製造方法 - Google Patents
炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグ、炭素繊維複合材料、ならびに製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5842916B2 JP5842916B2 JP2013517499A JP2013517499A JP5842916B2 JP 5842916 B2 JP5842916 B2 JP 5842916B2 JP 2013517499 A JP2013517499 A JP 2013517499A JP 2013517499 A JP2013517499 A JP 2013517499A JP 5842916 B2 JP5842916 B2 JP 5842916B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon fiber
- thermoplastic resin
- prepreg
- fiber
- composite material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 title claims description 552
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 title claims description 552
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 519
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 title claims description 269
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 133
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 63
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 217
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 173
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 173
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims description 104
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 47
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 claims description 42
- 239000011208 reinforced composite material Substances 0.000 claims description 37
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 22
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 19
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 18
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 12
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 12
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 11
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 4
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 63
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 38
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 36
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 35
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 34
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 29
- 241000282341 Mustela putorius furo Species 0.000 description 26
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 22
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 22
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 21
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 21
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 21
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 21
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 18
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 description 17
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 17
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 17
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 16
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 15
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 15
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 14
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 14
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 14
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 10
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 9
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 9
- 229920000299 Nylon 12 Polymers 0.000 description 8
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 8
- 239000003733 fiber-reinforced composite Substances 0.000 description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 8
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 7
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 7
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 7
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 6
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 6
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 6
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 5
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 5
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 5
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 229920005668 polycarbonate resin Polymers 0.000 description 5
- 239000004431 polycarbonate resin Substances 0.000 description 5
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920000305 Nylon 6,10 Polymers 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 4
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 4
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 4
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 4
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 4
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 4
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 4
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 4
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 4
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920005990 polystyrene resin Polymers 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 4
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 3
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 229920001893 acrylonitrile styrene Polymers 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 229920006026 co-polymeric resin Polymers 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 238000012669 compression test Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 3
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 3
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 3
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 3
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- SCUZVMOVTVSBLE-UHFFFAOYSA-N prop-2-enenitrile;styrene Chemical compound C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 SCUZVMOVTVSBLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N Hydroxyethyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCO WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000106 Liquid crystal polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004977 Liquid-crystal polymers (LCPs) Substances 0.000 description 2
- 229920003354 Modic® Polymers 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 2
- 229930182556 Polyacetal Natural products 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 description 2
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 2
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 2
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 239000000088 plastic resin Substances 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013001 point bending Methods 0.000 description 2
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 229920001230 polyarylate Polymers 0.000 description 2
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 2
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001955 polyphenylene ether Polymers 0.000 description 2
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000010301 surface-oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000004832 voltammetry Methods 0.000 description 2
- 238000002166 wet spinning Methods 0.000 description 2
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- WBQDXWRDENKVSJ-UHFFFAOYSA-N 1-(dichloromethyl)-3-methyl-1-phenylurea Chemical compound CNC(=O)N(C(Cl)Cl)C1=CC=CC=C1 WBQDXWRDENKVSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XQUPVDVFXZDTLT-UHFFFAOYSA-N 1-[4-[[4-(2,5-dioxopyrrol-1-yl)phenyl]methyl]phenyl]pyrrole-2,5-dione Chemical compound O=C1C=CC(=O)N1C(C=C1)=CC=C1CC1=CC=C(N2C(C=CC2=O)=O)C=C1 XQUPVDVFXZDTLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IZXIZTKNFFYFOF-UHFFFAOYSA-N 2-Oxazolidone Chemical compound O=C1NCCO1 IZXIZTKNFFYFOF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 101000729659 Haloarcula marismortui (strain ATCC 43049 / DSM 3752 / JCM 8966 / VKM B-1809) 30S ribosomal protein S8 Proteins 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 description 1
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920006127 amorphous resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229920006038 crystalline resin Polymers 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N dicyandiamide Chemical compound NC(N)=NC#N QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007688 edging Methods 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229920006351 engineering plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000010528 free radical solution polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910001867 inorganic solvent Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003049 inorganic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920002587 poly(1,3-butadiene) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920003192 poly(bis maleimide) Polymers 0.000 description 1
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 1
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- VGTPCRGMBIAPIM-UHFFFAOYSA-M sodium thiocyanate Chemical compound [Na+].[S-]C#N VGTPCRGMBIAPIM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000010557 suspension polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 1
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
- C08J5/0405—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres
- C08J5/042—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres with carbon fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B11/00—Making preforms
- B29B11/14—Making preforms characterised by structure or composition
- B29B11/16—Making preforms characterised by structure or composition comprising fillers or reinforcement
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
- B29C70/50—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
- B29C70/504—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC] using rollers or pressure bands
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
- B29C70/50—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
- B29C70/504—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC] using rollers or pressure bands
- B29C70/506—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC] using rollers or pressure bands and impregnating by melting a solid material, e.g. sheet, powder, fibres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/12—Bonding of a preformed macromolecular material to the same or other solid material such as metal, glass, leather, e.g. using adhesives
- C08J5/124—Bonding of a preformed macromolecular material to the same or other solid material such as metal, glass, leather, e.g. using adhesives using adhesives based on a macromolecular component
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
- C08J5/241—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres
- C08J5/243—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres using carbon fibres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
- C08K7/02—Fibres or whiskers
- C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
- C08K7/06—Elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L101/00—Compositions of unspecified macromolecular compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
- B29C70/50—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2023/00—Use of polyalkenes or derivatives thereof as moulding material
- B29K2023/10—Polymers of propylene
- B29K2023/12—PP, i.e. polypropylene
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2033/00—Use of polymers of unsaturated acids or derivatives thereof as moulding material
- B29K2033/18—Polymers of nitriles
- B29K2033/20—PAN, i.e. polyacrylonitrile
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2077/00—Use of PA, i.e. polyamides, e.g. polyesteramides or derivatives thereof, as moulding material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
- B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
- B29K2105/0872—Prepregs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2233/00—Use of polymers of unsaturated acids or derivatives thereof, as reinforcement
- B29K2233/18—Polymers of nitriles
- B29K2233/20—PAN, i.e. polyacrylonitrile
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2307/00—Use of elements other than metals as reinforcement
- B29K2307/04—Carbon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2031/00—Other particular articles
- B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2300/00—Characterised by the use of unspecified polymers
- C08J2300/22—Thermoplastic resins
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2325/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Derivatives of such polymers
- C08J2325/02—Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
- C08J2325/04—Homopolymers or copolymers of styrene
- C08J2325/08—Copolymers of styrene
- C08J2325/12—Copolymers of styrene with unsaturated nitriles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2333/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
- C08J2333/04—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers esters
- C08J2333/06—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers esters of esters containing only carbon, hydrogen, and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
- C08J2333/10—Homopolymers or copolymers of methacrylic acid esters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2333/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
- C08J2333/04—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers esters
- C08J2333/06—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers esters of esters containing only carbon, hydrogen, and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
- C08J2333/10—Homopolymers or copolymers of methacrylic acid esters
- C08J2333/12—Homopolymers or copolymers of methyl methacrylate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2333/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
- C08J2333/18—Homopolymers or copolymers of nitriles
- C08J2333/20—Homopolymers or copolymers of acrylonitrile
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2369/00—Characterised by the use of polycarbonates; Derivatives of polycarbonates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2377/00—Characterised by the use of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Derivatives of such polymers
- C08J2377/02—Polyamides derived from omega-amino carboxylic acids or from lactams thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2377/00—Characterised by the use of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Derivatives of such polymers
- C08J2377/06—Polyamides derived from polyamines and polycarboxylic acids
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
- Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
Description
本願は、2012年3月29日に、日本に出願された特願2012−075986号、及び2012年4月17日に、日本に出願された特願2012−093950号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
なお、特許文献1では、熱分解開始温度から10℃低い温度での粘度が5〜500Pa・sの熱可塑性樹脂を用いてプリプレグを製造することが記載されている。
20≦(FM/FS)≦40 ・・・(1)
(式(1)中、FMはこの熱可塑性樹脂組成物のみからなる樹脂板の曲げ弾性率(MPa)を表し、FSは該樹脂板の曲げ強度(MPa)を表す)。
25≦(FM/FS)≦35 ・・・(2)
(式(2)中、FMはこの熱可塑性樹脂組成物のみからなる樹脂板の曲げ弾性率(MPa)を表し、FSは該樹脂板の曲げ強度(MPa)を表す)。
該熱可塑性樹脂組成物が、以下の式(3)を満たす熱可塑性樹脂組成物である炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグの製造方法。
20≦(FM/FS)≦40 ・・・(3)
(式(1)中、FMはこの熱可塑性樹脂組成物のみからなる樹脂板の曲げ弾性率(MPa)を表し、FSは該樹脂板の曲げ強度(MPa)を表す)。
ただし、真円度は下記式(4)にて求められる。式中、Sは、単繊維の断面積、Lは、単繊維の断面の周長である。
真円度=4πS/L2 ・・・(4)
β×(Tc−25)×(100−Vf) > 0.5 ・・・(5)
(式中、βは熱可塑性樹脂組成物の線膨張係数(1/℃)であり、Tcは該熱可塑性樹脂組成物の成形下限温度(℃)である。成形下限温度とは、熱可塑性樹脂組成物が融点を有する場合はその融点、熱可塑性樹脂組成物が融点を有さない場合はその粘度が1×104Pa・sとなる温度を表す。また、Vfは炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグの繊維体積含有率(体積%)である。)
本発明の第一の態様における炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグは、平均単繊維繊度が1.0〜2.4dtexである複数の炭素繊維からなる炭素繊維束に熱可塑性樹脂組成物を含浸させて形成される炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグである。例えば、平均単繊維繊度が1.0dtex以上2.4dtex以下である炭素繊維束に、機械的特性に優れた、即ち、下記の式(1)を満たす熱可塑性樹脂が含浸した構造を有する炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグが好ましいものとして挙げられる。即ち、本発明の炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグは、マトリックス樹脂となるこの熱可塑性樹脂と、この炭素繊維とからなる。なお、dtexとは、長さ10,000m当たりの繊維の質量をグラム単位で表したものである。
20≦(FM/FS)≦40 ・・・(1)
式(1)中、FMは、この熱可塑性樹脂のみからなる樹脂板の曲げ弾性率(MPa)を表し、FSは、この樹脂板の曲げ強度(MPa)を表す。なお、このFM及びFSはいずれも、測定する熱可塑性樹脂を十分に乾燥後、射出成形により成形した試験片を23±2℃の温度下でISO178に準拠した方法により測定することで求めることができる。
本発明の炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグは、この複数本の炭素繊維束のうちの隣り合う炭素繊維束間や、この複数本の炭素繊維束の内部に、上記熱可塑性樹脂を含浸させたものであるこ。さらに、炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグは、この複数本の炭素繊維束の表面に上記熱可塑性樹脂が付着した構造を有することができる。
また、炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグを製造する際に、多数の炭素繊維を同一平面上に配列してシート状とした炭素繊維シートの状態で炭素繊維を用いることもできる。さらに、上記炭素繊維束を等間隔かつ同一平面上に配列してシート状とした炭素繊維シートの状態で炭素繊維を用いることもできる。この炭素繊維シートにおける炭素繊維の目付け(FAW:Fiber Areal Weight)は、繊維を開繊させる観点から50g/m2以上が好ましく、熱可塑性樹脂の含浸しやすさと得られた炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグの取扱性の観点から500g/m2以下が好ましい。さらにプリプレグの積層し易さの観点から、100g/m2以上がさらに好ましく、高粘度樹脂の含浸性の観点から250g/m2以下がさらに好ましい。
また、本発明の炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグの目付け(TAW:Total Areal Weight)は、繊維を開繊させる観点から75g/m2以上、熱可塑性樹脂の含浸しやすさやと得られた炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグの取扱性の観点から1000g/m2以下が好ましい。また、TAWは、プリプレグの積層し易さの観点から150g/m2以上、高粘度樹脂の含浸性の観点から500g/m2以下がより好ましい。この炭素繊維プリプレグの目付TAWは、一定面積にカットした炭素繊維プリプレグの質量を測定し、その値を1m2あたりに換算することにより算出することができる。具体的には、75〜1000g/m2が好ましく、150〜500g/m2がより好ましい。
なお、炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグ中のPAN系炭素繊維の、炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグの全質量に対する質量含有率(Wf)は、FAW/TAW×100(質量%)として算出することができる。
このWfは、得られた炭素繊維複合材料に高い機械特性が得られる観点から30質量%以上、空隙の少ない複合材料が得られる観点から70質量%以下が好ましく、繊維蛇行が少ない複合材料が得られる観点から40質量%以上、高粘度樹脂においても空隙の少ない複合材料が得られる観点から60質量%以下がより好ましい。具体的には、30〜70質量%が好ましく、40〜60質量%がより好ましい。
(熱可塑性樹脂)
本発明の炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグに用いる熱可塑性樹脂組成物は、上記式(1):20≦(FM/FS)≦40を満たす熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。一般に、炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグには、マトリックス樹脂として、例えば、以下の熱可塑性樹脂が用いられている。即ち、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド(PA)樹脂、液晶ポリマー樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、変性ポリスチレン樹脂、AS樹脂(アクリロニトリルとスチレンとのコポリマー)、ABS樹脂(アクリロニトリル、ブタジエン及びスチレンのコポリマー)、変性ABS樹脂、MBS樹脂(メチルメタクリレート、ブタジエン及びスチレンのコポリマー)、変性MBS樹脂、ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂、変性ポリメチルメタクリレート樹脂等及びこれらのポリマーアロイ樹脂等である。これらは耐熱性、耐薬品性、力学特性により適切な樹脂を選択することが出来る。これらはいずれか1種を単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。2種類以上を併用することが好ましい。
しかしながら、本発明の炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグに用いることができる熱可塑性樹脂としては、上記式(1):20≦(FM/FS)≦40を満たす機械的特性の優れた熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。この熱可塑性樹脂の曲げ強度FS(MPa)に対する曲げ弾性率FM(MPa)の比(FM/FS)が、20以上であれば複合材料とした際に高い強度を得ることができ、40以下であれば複合材料とした際に高い耐衝撃性能を得ることができる。また、この比(FM/FS)は、複合材料とした時に高い弾性率を得ることができる観点から25以上とすることが好ましく、複合材料とした時に層間剥離が発生しにくい観点から35以下とすることが好ましい。即ち、熱可塑性樹脂が、式(2):25≦(FM/FS)≦35を満たすことが好ましい。
なお、上記曲げ弾性率(FM)や上記曲げ強度(FS)は、上記式(1)を満たす範囲で用いる熱可塑性樹脂に応じて適宜設定することができる。例えば、熱可塑性樹脂としてPMMA樹脂を用いた場合、曲げ弾性率は例えば3000MPa以上3500MPa以下とすることができ、曲げ強度は例えば90MPa以上120MPa以下とすることができる。また、熱可塑性樹脂としてAS樹脂を用いた場合、曲げ弾性率は例えば3300MPa以上3600MPa以下とすることができ、曲げ強度は例えば90MPa以上110MPa以下とすることができる。
本発明の炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグに用いることができる熱可塑性樹脂組成物は、該熱可塑性樹脂組成物の成形下限温度Tc(℃)、線膨張係数β(1/℃)、および前記炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグの繊維体積含有率Vf(体積%)から求められる下記式(5)の値が0.5を超えることが好ましい。ここで、成形下限温度とは、熱可塑性樹脂組成物が融点を有する結晶性樹脂である場合は融点のことであり、熱可塑性樹脂組成物が融点を有さない非晶性樹脂である場合はゼロせん断粘度が2×103Pa・sとなる温度Tx(℃)である。
β×(Tc−25)×(100−Vf) ・・・(5)
式(5)の値が0.5を超える場合には、この熱可塑性樹脂組成物を用いて炭素繊維強化複合材料を製造する過程で、25℃から成形下限温度まで加熱し、引き続き、25℃まで冷却する際に、炭素繊維束と熱可塑性樹脂組成物の膨張・収縮挙動の違いに起因して、炭素繊維強化複合材料中の炭素繊維の微小蛇行が生じ易い領域となっている。しかしながら、本発明の炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグを用いた炭素繊維強化複合材料では、炭素繊維の微小蛇行が生じないので、炭素繊維強化複合材料の機械物性の低下が抑制されるので、好ましい。なお、線膨張係数βはJIS K7197(1991)に従って測定することができる。
本発明で用いるPAN系炭素繊維は、平均単繊維繊度が1.0dtex以上2.4dtex以下である。平均単繊維繊度を1.0dtex以上とすることで、炭素繊維強化複合材料中の繊維の微小蛇行を抑え、強度発現性に優れた炭素繊維強化複合材料が得られる。より好ましい平均単繊維繊度の範囲は1.1〜2.0dtexであり、更に好ましい平均単繊維繊度の範囲は1.2〜1.6dtexである。ここで、平均単繊維繊度は、後述の<炭素繊維束の平均単繊維繊度の測定>に記載された方法により求めることができる。なお、PAN系炭素繊維の平均単繊維繊度は、プレカーサーとなるPAN系繊維(PAN系炭素繊維前駆体繊維)の平均単繊維繊度により調整することができる。
ここで、真円度は下記式(4)にて求められる値であって、S及びLは、単繊維の繊維軸に垂直な断面をSEM観察にて画像解析することによって得られる、単繊維の断面積および周長である。
真円度=4πS/L2 ・・・(4)
なお、単繊維の最大フェレ径および最小フェレ径は、単繊維の繊維軸に垂直な断面を光学顕微鏡観察またはSEM観察にて画像解析することによって得られる。
また、本発明に用いるPAN系炭素繊維のストランド弾性率は、複合材料とした際に高い機械特性が得られる観点から200GPa以上が好ましい。
ストランド強度の好ましい上限値はなく、高ければ高いほど好ましい。ストランド弾性率は200GPa以上であれば用途によって使い分けられるものである。このPAN系炭素繊維のストランド強度およびストランド弾性率は、ASTM D4018に準拠してエポキシ樹脂含浸ストランドの引張物性を測定することで求めることができる。
本発明に用いるPAN系炭素繊維は、平均単繊維繊度を1.0〜2.4dtexの範囲内とすることができるのであれば、公知の方法を用いて製造することができる。このPAN系炭素繊維は、例えば、以下の工程を含む製造方法により製造することができる。
(1)PAN系重合体を紡糸して得られるPAN系炭素繊維前駆体繊維を、酸化性雰囲気(例えば空気のような酸素が存在する雰囲気)中、例えば200〜300℃で加熱処理(以下、「耐炎化処理」ともいう)することにより、耐炎化繊維を得る工程。
(2)前記耐炎化繊維を、不活性雰囲気(例えば、窒素やアルゴン)中、例えば1000〜1500℃で加熱処理(以下、「炭素化処理」ともいう)することにより、PAN系炭素繊維を得る工程。
なお、本発明では、PAN系重合体を紡糸した際に繊維束の状態としてから耐炎化処理や炭素化処理等を行うことで、PAN系炭素繊維束を作製することができる。また、繊維束を構成する単繊維数は、これらの処理(各工程)を通して変化しない。
PAN系炭素繊維の原料となるPAN系重合体(即ち、ポリアクリロニトリル系重合体)は、分子構造中にアクリロニトリルから誘導される構成(以下、「アクリロニトリル単位」という)を含有し、かつ、炭素繊維とした際に上述した平均単繊維繊度を満たすものであれば良く、炭素繊維の分野で公知のものを使用することができる。即ち、このPAN系重合体には、アクリロニトリル単位が含まれていれば、他のモノマー(例えば、アクリル酸やメタクリル酸やアクリルアミド)から誘導される構成単位を含んでいても良く、PAN系重合体中のアクリロニトリル単位の含有率は特に限定されない。また、PAN系重合体を得る際の重合方法も特に限定されず、例えば溶液重合や縣濁重合を用いることができる。
本発明に用いるPAN系炭素繊維の前駆体となるPAN系炭素繊維前駆体繊維は、上記PAN系重合体を原料として、例えば以下の紡糸方法によって得ることができる。
まず、上記PAN系重合体を溶剤に溶解させた紡糸原液を凝固浴中に吐出することによって凝固糸を作製し、この凝固糸を紡糸原液の吐出線速度の例えば0.3〜0.4倍の速度で凝固浴中から引き取る。
PAN系重合体を溶解させる溶剤は、この重合体を溶解させることができれば特に制限は無いが、例えば、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドなどの有機溶剤や、塩化亜鉛、チオシアン酸ナトリウムなどの無機化合物の水溶液を用いることができる。また、紡糸原液中のPAN系重合体の濃度は、紡糸原液の全質量に対して、例えば、10〜35質量%とすることができる。
また、上記凝固浴は、例えば、紡糸原液に用いた溶剤(例えばジメチルアセトアミド)の濃度が、凝固浴の全質量に対して、50〜70質量%、温度が30〜50℃の溶剤水溶液を用いることができる。
本発明の第二の態様における炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグを製造する方法としては、結果的に、上記PAN系炭素繊維束に上記熱可塑性樹脂を含浸させた構造を有する炭素繊維プリプレグを得ることができる方法であれば特に限定されず、公知の方法を適宜用いることができる。具体的には、例えば以下の方法を用いることができる。
a)加熱して溶融させた熱可塑性樹脂(溶融樹脂)を押出機によって本発明に用いるPAN系炭素繊維束に含浸させる方法。
b)粉末の熱可塑性樹脂を、PAN系炭素繊維の多数の単繊維からなるシートの内部と外部にともに分散させた後、粉末の熱可塑性樹脂を溶融させる方法。
c)熱可塑性樹脂をフィルム化してPAN系炭素繊維の多数の単繊維からなるシートと重ねて加熱圧着する方法。
d)熱可塑性樹脂を溶剤に溶かして溶液の状態でPAN系炭素繊維束に含浸させた後、その溶剤を揮発させる方法。
e)熱可塑性樹脂を繊維化して、繊維化した熱可塑性樹脂とPAN系炭素繊維との混合糸を形成した後、加熱して熱可塑性樹脂の繊維を溶融させる方法。
f)熱可塑性樹脂を形成するためのモノマーを、PAN系炭素繊維束に含浸した後に、そのモノマーを重合させてポリマー(熱可塑性樹脂)を形成する方法。
上述のように、本発明の炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグは、フィルム化した熱可塑性樹脂をPAN系炭素繊維の多数の単繊維からなるシートにラミネートする方法cを用いて製造することが特に好ましい。
本発明の第四の態様の炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグは、本発明の第五の態様の炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグ片として用いることができる。炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグ片は炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグを裁断して得られる。本発明における炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグは公知の手法で裁断することができる。例として、カッティングプロッターを使用する手法や、スリッターとロータリーカッターを併用する手法が上げられる。
炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグ片の幅や長さは特に限定しないが、幅が1〜50mmのものが好ましく、長さが6〜50mmのものが好ましく、厚さが0.1〜0.5mmのものが好ましい。
本発明の第三の態様、及び第六の態様の炭素繊維強化複合材料は、前記炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグおよび/または炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグ片を加熱後して加圧冷却することによって得られる。加熱処理における加熱温度としては150〜320℃が好ましい。加熱時間としては1〜10分が好ましい。加圧冷却における温度としては15〜130℃が好ましく、圧力としては100〜2000kPaがこのましい。
本発明の炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグを用いて作製した炭素繊維複合材料は用いるPAN系炭素繊維及び熱可塑性樹脂の特性から、従来の成形品と比較して、高い0°曲げ強度を有することができる。
St/(Sa×Vr)・・・(6)
なお、ここで言う樹脂領域の厚さおよび樹脂領域以外の領域の厚さとは、いずれも炭素繊維強化複合材料の厚さに平行な方向の厚さを言う。
max(Tt)/ave(Tf)・・・(7)
炭素繊維強化複合材料の断面において観察される上記の樹脂領域の厚さTtは、その定義により常に15μm以上である。1つの樹脂領域が炭素繊維強化複合材料の厚さ方向に平行な1本の直線上に存在する互いに重ならない15μm以上の線分を2本以上有する位置におけるTtは、その1本の直線上に存在する互いに重ならない15μm以上の線分の全ての線分の長さの合計と定義する。
炭素繊維強化複合材料の断面において観察される上記の繊維強化領域の厚さTfは、上記の定義のみによれば炭素繊維複合材料の厚さを上限とするのみであるが、炭素繊維複合材料の製造に用いたプリプレグの厚さが既知の場合は該プリプレグの厚さを上限とする。1つの繊維強化領域が炭素繊維強化複合材料の厚さ方向に平行な1本の直線上に存在する互いに重ならない2本以上の線分を有する場合においても、Tfはそれぞれの線分の長さでかつ上述の上限以下の値を採用し、ave(Tf)を算出するために用いる厚さ方向に垂直な方向の繊維強化領域の長さは、その線分の数だけ重複して積分して得るものとする。つまりave(Tf)は、“Tfの積分値”を、“Tfの数だけ重複して積分して得られた厚さ方向に垂直な方向の繊維強化領域の長さの総和”で除した値である。
本発明の第六の態様における炭素繊維複合材料が好ましく用いられる本発明の第七の態様における自動車用部品は、本発明の炭素繊維強化複合材料で一部または全部が構成されるものである。
・PAN系炭素繊維1(CF1)(平均単繊維繊度:1.2dtex、ストランド強度:4218MPa、ストランド弾性率:236GPa)
・PAN系炭素繊維2(CF2)(平均単繊維繊度:2.4dtex、ストランド強度:3477MPa、ストランド弾性率:230Pa)
・PAN系炭素繊維3(CF3)(三菱レイヨン社製、商品名:TR50S、平均単繊維繊度:0.67dtex、ストランド強度:4900MPa、ストランド弾性率:240GPa)
・PAN系炭素繊維4(CF4)(平均単繊維繊度:1.4dtex、真円度:0.82、フィラメント数:24000本、ストランド強度:435.9kgf/mm2(4274MPa)、ストランド弾性率:23.5tonf/mm2(230GPa)、最大フェレ径:12.8μm、サイズ剤種:エポキシ樹脂、サイズ剤付着量:0.4質量%)
・PAN系炭素繊維5(CF5)(平均単繊維繊度:1.4dtex、真円度:0.82、フィラメント数:28000本、ストランド強度:414kgf/mm2(4059MPa)、ストランド弾性率:24.5tonf/mm2(240GPa)、最大フェレ径:12.8μm、サイズ剤種:エポキシ樹脂、サイズ剤付着量:1.2質量%)
・PAN系炭素繊維6(CF6)(平均単繊維繊度:2.4dtex、真円度:0.83、フィラメント数:12000本、ストランド強度:367kgf/mm2(3598MPa)、ストランド弾性率:23.7tonf/mm2(232GPa)、最大フェレ径:16.4μm、サイズ剤種:エポキシ樹脂、サイズ剤付着量:1.2質量%)
・PAN系炭素繊維7(CF7)(平均単繊維繊度:1.2dtex、真円度:0.75、フィラメント数:24000本、ストランド強度:431kgf/mm2(4225MPa)、ストランド弾性率:23.4tonf/mm2(229GPa)、最大フェレ径:11.9μm、サイズ剤種:エポキシ樹脂、サイズ剤付着量:1.2質量%)
・PAN系炭素繊維8(CF8)平均単繊維繊度:2.0dtex、真円度:0.83、フィラメント数:12000本、ストランド強度:356kgf/mm2(3490MPa)、ストランド弾性率:25.1tonf/mm2(246GPa)、最大フェレ径:15.6μm、サイズ剤種:エポキシ樹脂、サイズ剤付着量:1.2質量%)
・PAN系炭素繊維9(CF9)(三菱レイヨン(株)社製 製品名:パイロフィル(登録商標)TR50S 15L AD、平均単繊維繊度:0.7dtex、真円度:0.95、フィラメント数:15000本、ストランド強度:500kgf/mm2(4900MPa)、ストランド弾性率:24.5tonf/mm2(240GPa)、最大フェレ径:7.5μm、サイズ剤種:エポキシ樹脂、サイズ剤付着量:0.4質量%)
・PAN系炭素繊維10(CF10)(三菱レイヨン(株)社製 製品名:パイロフィル(登録商標)TR50S 12L AL、平均単繊維繊度:0.7dtex、真円度:0.95、フィラメント数:12000本、ストランド強度:500kgf/mm2(4900MPa)、ストランド弾性率:24.5tonf/mm2(240GPa)、最大フェレ径:7.5μm、サイズ剤種:エポキシ樹脂、サイズ剤付着量:1.2質量%)
・PAN系炭素繊維11(CF11)(東レ(株)社製 製品名:トレカ(登録商標)T700SC−12000 50C)
ポリアクリロニトリルを主成分し、メタクリル酸2−ヒドロキシエチルを2モル%含有する共重合体をジメチルアセトアミドに溶解して、湿式紡糸法にて紡糸して、平均単繊維繊度2.5dtex、総単糸数24,000本の炭素繊維前駆体を得た後、250〜290℃の熱風循環式耐炎化炉にて60分間空気酸化することで耐炎化処理を行い、窒素雰囲気下において660℃で90秒間および1350℃で90秒間高温熱処理炉にて炭素化処理を行い、電解液中で表面酸化処理を行った後、エポキシ樹脂をサイジング剤として付着量が0.4質量%となる様にサイジング処理して、PAN系炭素繊維4を得た。
炭素繊維前駆体の総単糸数を28,000本とし、サイジング剤付着量を1.2質量%とした以外はPAN系炭素繊維4の製造方法と同様にして、PAN系炭素繊維5を得た。
炭素繊維前駆体の平均単繊維繊度4.5dtex、総単糸数を12,000本とした以外はPAN系炭素繊維5の製造方法と同様にして、PAN系炭素繊維6を得た。
ポリアクリロニトリルを主成分し、メタクリル酸2−ヒドロキシエチルを2モル%含有する共重合体をジメチルアセトアミドに溶解して、湿式紡糸法にて紡糸して、平均単繊維繊度2.5dtex、総単糸数24,000本の炭素繊維前駆体を得た後、250〜290℃の熱風循環式耐炎化炉にて70分間空気酸化することで耐炎化処理を行い、窒素雰囲気下において660℃で90秒間および1350℃で90秒間高温熱処理炉にて炭素化処理を行い、電解液中で表面酸化処理を行った後、エポキシ樹脂をサイジング剤として付着量が1.2質量%となる様にサイジング処理して、PAN系炭素繊維7を得た。
炭素繊維前駆体の平均単繊維繊度4.5dtex、総単糸数を12,000本とした以外はPAN系炭素繊7の製造方法と同様にして、PAN系炭素繊維8を得た。
・PMMA樹脂1(三菱レイヨン社製、商品名:TF8、曲げ弾性率3300MPa、曲げ強度120MPa)
・PMMA樹脂2(三菱レイヨン社製、商品名:TF9、曲げ弾性率3300MPa、曲げ強度95MPa)
・AS樹脂1(UMG ABS社製、商品名:AP−H、曲げ弾性率3520MPa、曲げ強度108MPa)
・AS樹脂2(UMG ABS社製、商品名:AP−F、曲げ弾性率3460MPa、曲げ強度69MPa)
・PA12樹脂(アルケマ社製、商品名:AMN−O−TLD、曲げ弾性率1100MPa、曲げ強度47MPa)
変性ポリプロピレン(三菱化学(株)社製 製品名:モディック(登録商標)P958)
ポリアミド6(宇部興産(株)社製 製品名:UBEナイロン 1013B)
ポリアミド610(ダイセルエボニック(株)社製 製品名:ベスタミドRテラHS16)
ポリカーボネート(三菱エンジニアリングプラスチック(株)社製 製品名:レバレックスM7020)
平均単繊維繊度とは、繊維1本の単位長当りの重さである。炭素繊維束の任意の箇所から長さ1mの繊維束を2本とり、各々の質量を測定し、これらの各値をフィラメント数で除した後、10000倍し、2本の繊維束の平均値を算出し、これを平均単繊維繊度とした。評価結果を表3に示す。
(サンプルの作製)
長さ5cmに切断した炭素繊維束をエポキシ樹脂(エポマウント主剤:エポマウント硬化剤=100:9(質量比))に包埋し、2cmに切断して横断面を露出させ、鏡面処理をした。
(観察面のエッチング処理)
更に、繊維の外形を明瞭にするため、サンプルの横断面を下記の条件でエッチング処理した。
装置:日本電子(株)社製 プラズマエッチング装置(製品名:JP−170)
雰囲気ガス:Ar/O2=75/25
プラズマ出力:50W
真空度:約120Pa
処理時間:5min
(SEM観察)
エッチング処理したサンプルの横断面をSEM(PHILIPS社製 製品名:FEI−WL20)で観察し、画面上に5個以上の繊維断面が写っている写真を任意に5枚撮影した。
(真円度測定)
各サンプルについて5枚のSEM写真から任意に20個、ただし、1枚の写真から3個以上の単繊維断面を選んで、画像解析ソフトウェア(日本ローパー(株)社製 製品名:Image−Pro PLUS)を用いて繊維断面の外形をトレースし、各々の周長Lおよび面積Sを計測し、(4πS/L2)の式により得られた値の平均値を真円度とした。評価結果を表3に示す。
各サンプルについて5枚のSEM写真から任意に20個、ただし、1枚の写真から3個以上の単繊維断面を選んで、画像解析ソフトウェア(日本ローパー(株)社製 製品名:Image−Pro PLUS)を用いて繊維断面の外形をトレースし、単繊維断面の最大フェレ径および最小フェレ径を計測した。評価結果を表3に示す。
各サンプルについて、撮影した写真を確認し、明暗縞模様の有無を記録した。評価結果を表3に示す。
iPa値は次の方法により測定した。用いる電解液は5%りん酸水溶液でpH3とし、窒素をバブリングさせ溶存酸素の影響を除く。試料である炭素繊維を一方の電極として電解液に浸漬し、対極として充分な表面積を有する白金電極を参照電極としてAg/AgCl電極を用いる。試料形態は長さ50mmの12000フイラメントトウとした。炭素繊維電極と白金電極の間にかける電位の走査範囲は−0.2Vから+0.8Vとし、走査速度は2.0mV/secとした。X−Yレコーダーにより電流−電圧曲線を描き、3回以上掃引させ曲線が安定した段階で、Ag/AgCl標準電極に対して+0.4Vでの電位を基準電位として電流値iを読み取り、次式に従ってiPaを算出した。評価結果を表3に示す。
iPa =1(μA)/試料長(cm)×(4π×目付(g/cm)×フィラメント数/密度(g/cm3))1/2
試料長とJIS R7601に記載されている方法によって求められた試料密度と目付から見掛けの表面積を算出し、電流値iを除してipaとした。本測定はサイクリック・ボルタ・メトリー・アナライザー(柳本製作所製、製品名:P−1100型)を用いて行った。
X線光電子分光機:(VG社製、製品名:ESCALAB、220iXL)
測定方法:炭素繊維をサンプル台にのせて固定し、常法により測定を行った。
酸素濃度は524eV〜538eV、窒素濃度は397eV〜402eV、炭素濃度は280eV〜293eVまでの範囲を積分し、O1SピークのC1Sピーク面積に対する割合を酸素含有官能基量(O1S/ClS)、N1SピークのC1Sピーク面積に対する割合を窒素含有官能基量(N1S/ClS)として評価した。なおOの感度補正係数2.93および装置固有の感度補正係数により補正した。評価結果を表3に示す。
炭素繊維束の単繊維1本に対し、以下条件で測定を行い、1画像得る。
装置:オリンパス株式会社製 ナノサーチ顕微鏡LEXT OLS−3500
モード:コンタクトモード
探針:カンチレバー OMCL−AC240TS−C2
走査範囲:2μm×2μm
走査角度:繊維軸方向に対して垂直方向にスキャン
走査速度:1.0Hz
ピクセル数:268×268
測定環境:室温、大気中
得られた画像を走査型プローブ顕微鏡付属の画像解析ソフトを用い、以下の条件にて画像解析を行った。
得られた形状像を「傾き補正:曲面フィット」を行い、曲面を平面にフィッティング補正した画像を得た。これを図7に示す。図7中、縦軸は高さ方向を表し、横軸はスキャン方向(繊維軸に対して垂直方向)を表す。平面補正した画像の表面粗さ解析より平均面粗さ(Ra)と面内の最大高低差(P−V)と2μmあたりの凹凸の山の数(Rn)を求めた。ここで、表面粗さ解析より平均面粗さ(Ra)と面内の最大高低差(P−V)と2μmあたりの凹凸の山の数(Rn)は、円周長さ2μm×繊維軸方向長さ2μmの走査範囲のデータを用いた。Raは下記式で算出されるものである。
Ra={1/(Lx×Ly)}∫Ly0∫LX0|f(x,y)|dxdy
中央面: 実表面との高さの偏差が最小となる平面に平行で、 かつ実表面を等しい体積で2分割する平面
f(x,y): 実表面と中央面との高低差
Lx、Ly: XY平面の大きさ
なおRn算出において、図7に記載の通り、2nm以上の高低が生じたものを1つの山としてみなして数えた。
JIS R7601に準拠して、炭素繊維束のストランド物性(ストランド強度およびストランド弾性率)を測定した。評価結果を表3に示す。
熱機械測定装置(TMA)(TAインスツルメント社製、製品名:Q400)を用いて、JIS K7197に準拠して樹脂線膨張係数βを測定した。評価結果を表4に示す。
DSC(TAインスツルメント社製、製品名:Q1000)を用いて、窒素流量50ml/min、昇温速度10℃/minの測定条件で、吸発熱量を測定し、融解吸熱ピークを記録し、これを融点とした。評価結果を表4に示す。
レオメータ(TAインスツルメント社製、製品名:AR−G2)を用いて、周波数0.01〜10rad/sec、ストレス300Paで、測定温度2℃ずつずらして測定し、ゼロせん断粘度が2×103Pa・sとなる温度Txを記録した。評価結果を表4に示す。
上記PAN系炭素繊維1(CF1)と、上記PMMA樹脂1を用いて炭素繊維プリプレグ及び炭素繊維複合材料を作製した。以下、具体的に説明する。
なお、実施例1および後述の実施例2〜7は、参考例である。
まず、加熱冷却二段プレス(神藤金属工業所社製、商品名:F−37)を用いて、PMMA樹脂1からなる樹脂ペレット約2.5gを230〜240℃の加熱盤で挟み込み、加圧して薄く引き延ばした。その後、冷却盤で冷却することにより厚み約69μmのPMMA樹脂1からなる樹脂フィルムを作製した。なお、作製した樹脂フィルムの厚みは、後述する炭素繊維シートに作製した樹脂フィルムを両面から貼り合わせて、この樹脂フィルムを完全に炭素繊維に含浸させたプリプレグで炭素繊維複合材料作製した場合に、この炭素繊維複合材料中の炭素繊維の含有率が50体積%となるように樹脂フィルムの厚みを設定した。
PAN系炭素繊維1をドラムワインドにて巻き付け、炭素繊維の目付(FAW:単位面積当たりの質量)が248g/m2の一方向の炭素繊維シートを作製した。なお、PAN系炭素繊維1は、繊維束(トウ)の状態で取り扱い、各繊維束を構成するPAN系炭素繊維1の本数は、24000本であった。
作製した炭素繊維シートに適度に張力を掛け、炭素繊維シートに両面から、前記樹脂フィルム、フッ素樹脂製フィルム(日東電工社製、商品名:ニトフロンフィルム970−4UL)、及びアルミ製の平板の順に挟み、前記加熱冷却二段プレスの加熱盤で230〜240℃、5分、20kPa、さらに、冷却盤で5分、20kPaの条件で、炭素繊維が単一方向(UD)に配向している半含浸プリプレグを作製した。ここで、このプリプレグの目付(TAW)は、432g/m2であった。
得られた一方向プリプレグを、長さ(0°方向(炭素繊維の繊維軸方向に対して平行な方向)の長さ)150mm×幅(90°方向(炭素繊維の繊維軸方向に直交する方向)の長さ)150mmにパターンカットした。次いで、パターンカットした一方向プリプレグを、0°方向に揃えて7枚積層(7ply)し、バギングした後、0.7MPaの窒素圧下、図1に示す昇降温度条件でオートクレーブ成形を行い、厚み約2mmの一方向炭素繊維複合材料板を得た。
上記で得られた一方向炭素繊維複合材料板を湿式ダイヤモンドカッターにより長さ(0°方向の長さ)120mm×幅(90°方向の長さ)12.7mmの寸法に切断して試験片を作製した。万能試験機(Instron社製、商品名:Instron5565)と、解析ソフト(商品名:Bluehill)とを用いて、ASTM D790に準拠(圧子R=5.0、L/D=40)した方法で得られた試験片に対して3点曲げ試験を行い、0°曲げ強度を算出した。結果を表1、2に示す。
上記で得られた一方向炭素繊維複合材料板を湿式ダイヤモンドカッターにより長さ(90°方向の長さ)60mm×幅(0°方向の長さ)12.7mmの寸法に切断して試験片を作製した。万能試験機(Instron社製、商品名:Instron5565)と、解析ソフト(商品名:Bluehill)とを用いて、ASTM D790に準拠(圧子R=5.0、L/D=16)した方法で得られた試験片に対して3点曲げ試験を行い、90°曲げ強度を算出した。結果を表1、2に示す。
図4に示すように、上記で得られた一方向炭素繊維複合材料板1中の炭素繊維の繊維軸方向に対して垂直な切断面(観察面)1aを観察するために、一方向炭素繊維複合材料成形板1の周りをポリエステル樹脂2(クルツァー社製、商品名:テクノビット4000)で包埋し、研磨して測定試料を作製した。その後に、この測定試料から、デジタルマイクロスコープ(キーエンス社製、商品名:VHX−100)を用いて、炭素繊維の繊維軸方向に対して垂直な切断面1aを撮影した。そして、画像解析ソフト(キーエンス社製、商品名:VHアナライザー)を用いて、撮影した切断面1aの画像から一方向炭素繊維複合材料成形板中のPAN系炭素繊維の体積含有率(Vf)及び、このVfの変動係数を解析した。
PAN系炭素繊維として、平均単繊維繊度が2.4dtexのPAN系炭素繊維2(CF2)を用いて、繊維束を構成する単繊維数を12000本に変更した以外は、実施例1と同様にして炭素繊維プリプレグ及び一方向炭素繊維複合材料板を作製した。
PAN系炭素繊維として、平均単繊維繊度が0.67dtexのPAN系炭素繊維3(CF3)を用いて、繊維束を構成する単繊維数を15000本に変更した以外は、実施例1と同様にして炭素繊維プリプレグ及び一方向炭素繊維複合材料板を作製した。
マトリックス樹脂をPMMA樹脂2に変更した以外は、それぞれ実施例1〜2及び比較例1と同様にして炭素繊維プリプレグ及び一方向炭素繊維複合材料板を作製した。
マトリックス樹脂をAS樹脂1に変更し、一方向炭素繊維複合材料板を作製する際の昇降温度条件を図2に示す昇降温度条件に変更した以外は、それぞれ実施例1〜2及び比較例1と同様にして炭素繊維プリプレグ及び一方向炭素繊維複合材料板を作製した。
マトリックス樹脂をAS樹脂2に変更し、一方向炭素繊維複合材料板を作製する際の昇降温度条件を図2に示す昇降温度条件に変更した以外は、それぞれ実施例1〜2及び比較例1と同様にして炭素繊維プリプレグ及び一方向炭素繊維複合材料板を作製した。
マトリックス樹脂をPA12に変更し、一方向炭素繊維複合材料板を作製する際の昇降温度条件を図3に示す昇降温度条件に変更した以外は、それぞれ実施例1及び比較例1と同様にして炭素繊維プリプレグ及び一方向炭素繊維複合材料板を作製した。
原料の変性ポリプロピレンを単軸押出機(IKG(株)社製、製品名:PMS30)を用いて、厚み40μmである樹脂フィルムを得た。
原料の変性ポリプロピレンをポリアミド6に変更し、加熱冷却二段プレスの加熱盤の条件を260℃、10分に変更した以外は前記炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグの製造方法1と同様にして、繊維体積含有率約50体積%の炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグを得た。
原料のポリアミド6をポリアミド610に変更し、フィルム厚みを47μm、炭素繊維目付を115g/m2に変更した以外は前記炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグの製造方法2と同様にして、繊維体積含有率約40体積%の炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグを得た。
原料のポリアミド6をポリカーボネートに変更し、フィルム厚みを36μm、炭素繊維目付を97g/m2に変更した以外は前記炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグの製造方法2と同様にして、繊維体積含有率約43体積%の炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグを得た。
前記炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグの製造方法1〜4で得られた実施例8〜14、比較例8〜12の炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグを適当なサイズにカットし、JIS K7075に準拠して炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグの繊維体積含有率Vfを測定した。評価結果を表5,6に示す。
前記炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグの製造方法1で得られた炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグを適当なサイズにカットし、繊維方向が[0°]6=0°/0°/0°/0°/0°/0°となるように12枚積み重ね、バギングした後、230℃×15分、昇温速度4℃/分、圧力0.7MPa、バック内の圧力を−100kPaの条件でオートクレーブにて成形して、1mm厚の炭素繊維複合材料板を得た。
前記炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグの製造方法2で得られた炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグを適当なサイズにカットし、繊維方向が[0°]12=0°/0°/0°/0°/0°/0°/0°/0°/0°/0°/0°/0°となるように12枚積み重ね、バギングした後、300℃×30分、昇温速度4℃/分、圧力0.7MPa、バック内の圧力を−100kPaの条件でオートクレーブにて成形して、1mm厚の炭素繊維複合材料板を得た。
前記炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグの製造方法3で得られた炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグを適当なサイズにカットし、繊維方向が[0°]8=0°/0°/0°/0°/0°/0°/0°/0°となるように8枚積み重ね、バギングした後、300℃×30分、昇温速度4℃/分、圧力0.7MPa、バック内の圧力を−100kPaの条件でオートクレーブにて成形して、1mm厚の炭素繊維複合材料板を得た。
前記炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグの製造方法3で得られた炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグを適当なサイズにカットし、繊維方向が[0°]9=0°/0°/0°/0°/0°/0°/0°/0°/0°となるように9枚積み重ね、バギングした後、300℃×30分、昇温速度4℃/分、圧力0.7MPa、バック内の圧力を−100kPaの条件でオートクレーブにて成形して、1mm厚の炭素繊維複合材料板を得た。
炭素繊維複合材料板作成方法1〜4で得た炭素繊維複合材料板を3cm角に切断し、JIS K7075に準拠して熱可塑性樹脂体積含有率Vrを測定した。評価結果を表5,6に示す。
(サンプル作製)
炭素繊維複合材料板作成方法1〜4で得た炭素繊維複合材料板を3cm角に切断し、kulzer社製テクノビット4000に包埋し、テクノビット4000が硬化した後、鏡面処理をした。
包埋したサンプルを下記条件で撮影し、1画像を得た。
装置:(株)キーエンス社製 デジタルマイクロスコープ VHX−100
レンズ倍率:150倍
ピクセル数:1600×1200
ドットピッチ:1.3μm
得られた画像において、(厚さ)×(厚さ方向に垂直な方向に1mm幅)の範囲(つまり厚さがXmmであった場合、面積Xmm2の範囲)でソフトウェア:(株)キーエンス社製 デジタル画像計測・解析ソフト VH−H1A5を用いて、「色抽出」により、得られた画像の強化繊維不含領域を色公差5で2値化した後、必要に応じて「ネガ・ポジ反転」で強化繊維不含領域を白、繊維強化領域を黒で表示させた。「小粒子除去」で120ピクセル以下の面積の強化繊維不含領域を除去した。
デジタル画像計測・解析ソフト((株)キーエンス社製、製品名:VH−H1A5)を用いて、「面積計測」により全ての強化繊維不含層の面積を求め、その総和をSt、(厚さ)×1mm幅の観察面積の全体をSaとして記録した。また「メイン計測(2点間)」により全ての強化繊維不含層および繊維強化層を厚みを幅方向50μm間隔で計測し、強化繊維不含層の厚みの最大値をmax(Tt)、繊維強化層を厚みの平均値をAve(Tf)として記録した。評価結果を表5,6に示す。
炭素繊維複合材料板作成方法1〜4で得た炭素繊維複合材料板に前記炭素繊維複合材料板と同じ材料で作成したタブを接着した後、湿式ダイヤモンドカッターにより長さ(0°方向)80mm、幅12.7mmの寸法に切断して試験片を作製した。得られた試験片をデシケーター内で48時間乾燥させ、23±1℃・50±2%RHの環境下で96時間コンディショニングした後、万能試験機(instron社製、製品名:instron5882)と解析ソフト(製品名:Bluehill)を用い、SACMA−94準拠で0°圧縮試験を行い、0°圧縮強度および弾性率を用いた炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグのVf換算値として算出した。評価結果を表5,6に示す。
前記CF4と前記変性ポリプロピレンを用いて、前記炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグの製造方法1および前記炭素繊維複合材料板作製方法1に従い、炭素繊維複合材料板を作製し、物性を評価した。
CF4の代わりに前記CF9を用いた以外は実施例8と同様に炭素繊維複合材料板を作製し、物性を評価した。比較例8で得られた炭素繊維複合材料の圧縮強度は実施例8と比較して、低い値をとなった。
CF4の代わりに前記CF5を用いた以外は実施例8と同様に炭素繊維複合材料板を作製し、物性を評価した。
CF4の代わりに前記CF6を用いた以外は実施例8と同様に炭素繊維複合材料板を作製し、物性を評価した。
CF4の代わりに前記CF10を用いた以外は実施例8と同様に炭素繊維複合材料板を作製し、物性を評価した。比較例9で得られた炭素繊維複合材料の圧縮強度は実施例9,10と比較して、低い値をとなった。
前記CF5と前記ポリアミド6を用いて、前記炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグの製造方法2および前記炭素繊維複合材料板作製方法2に従い、炭素繊維複合材料板を作製し、物性を評価した。
CF5の代わりに前記CF6を用いた以外は実施例11と同様に炭素繊維複合材料板を作製し、物性を評価した。
CF5の代わりに前記CF10を用いた以外は実施例11と同様に炭素繊維複合材料板を作製し、物性を評価した。比較例10で得られた炭素繊維複合材料の圧縮強度は実施例11〜12と比較して、低い値をとなった。
前記CF4と前記ポリアミド610を用いて、前記炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグの製造方法3および前記炭素繊維複合材料板作製方法3に従い、炭素繊維複合材料板を作製し、物性を評価した。
CF4の代わりに前記CF9を用いた以外は実施例13と同様に炭素繊維複合材料板を作製し、物性を評価した。比較例11で得られた炭素繊維複合材料の圧縮強度は実施例13と比較して、低い値をとなった。
前記CF4と前記ポリカーボネートを用いて、前記炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグの製造方法4および前記炭素繊維複合材料板作製方法4に従い、炭素繊維複合材料板を作製し、物性を評価した。
CF4の代わりに前記CF9を用いた以外は実施例14と同様に炭素繊維複合材料板を作製し、物性を評価した。比較例12で得られた炭素繊維複合材料の圧縮強度は実施例14と比較して、低い値をとなった。
液状ビスフエノールA型エポキシ樹脂(三菱化学(株)社製、製品名:jER828)を55質量部、オキサゾリドン型エポキシ樹脂(旭化成イーマテリアルズ(株)社製、製品名:AER4152)を45質量部、ポリビニルホルマール樹脂(チッソ(株)社製、製品名:ビニレックE)2質量部を容器に計量し、オイルバスを用いて160℃に加熱し溶解混合した。60℃まで降温させ、ジクロロフェニルジメチルウレア(保土ヶ谷化学工業(株)社製、製品名:DCMU99)を1.33質量部、ジシアンジアミド(三菱化学(株)社製、製品名:DICY15)を5.33質量部加え、混練し、エポキシ樹脂組成物を得た。得られたエポキシ樹脂組成物を、コンマコーター((株)ヒラノテクシード製、製品名:M−500)でフィルム状にし、樹脂目付け50g/m2のレジンフィルム(ホットメルトフィルム)を得た。このレジンフィルムを、ドラムワインド方式によって引き揃えられた前記PAN系炭素繊維7の両面に張り合わせ、加熱ロールで含浸させて、繊維目付け200g/m2、樹脂含有率32質量%の炭素繊維プリプレグを得た。得られた炭素繊維プリプレグを適当なサイズにカットし、繊維方向が[0°]6=0°/0°/0°/0°/0°/0°となるように6枚積み重ね、バギングした後、90℃×120分、昇温速度0.5℃/分、バック内圧力を−100kPaとした条件でオーブンにて硬化成形して、2mm厚の炭素繊維複合材料板を得た。得られた炭素繊維複合材料板と同じ材料で作成したタブを接着した後、湿式ダイヤモンドカッターにより長さ(0°方向)80mm、幅12.7mmの寸法に切断して試験片を作製した。得られた試験片にて、万能試験機(instron社製、製品名:instron5882)と解析ソフト(製品名:Bluehill)を用い、SACMA−94準拠で0°圧縮試験を行い、0°圧縮強度および弾性率をVf56体積%換算値として算出した。評価結果を表7に示す。
CF10の代わりに前記CF7を用いた以外は比較例13と同様に炭素繊維複合材料板を作製し、物性を評価した。評価結果を表7に示す。
CF10の代わりに前記CF8を用いた以外は比較例13と同様に炭素繊維複合材料板を作製し、物性を評価した。評価結果を表7に示す。
比較例13〜15で得られた炭素繊維複合材料の圧縮強度は、炭素繊維束の平均単繊維繊度に関わらず、変化はみられなかった。
1a 繊維軸方向に対して垂直な切断面(観察面)
2 ポリエステル樹脂
3 画像解析領域
d 1区画の1辺の長さ
Claims (14)
- 平均単繊維繊度が1.0〜2.4dtexである複数の炭素繊維からなる炭素繊維束に熱可塑性樹脂組成物を含浸させて形成される炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグであって、
前記炭素繊維束を構成する炭素繊維の単繊維は、繊維長手方向に2μm以上にわたり延在する複数本の表面凹凸構造を有し、単繊維の周長さ2000nm×繊維軸方向長さ2000nmの範囲で最高部と最低部の高低差(Rp−v)が60〜200nmある炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグ。 - 前記熱可塑性樹脂組成物が、以下の式(1)を満たす熱可塑性樹脂である請求項1に記載の炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグ。
20≦(FM/FS)≦40 ・・・(1)
(式(1)中、FMはこの熱可塑性樹脂組成物のみからなる樹脂板の曲げ弾性率(MPa)を表し、FSは該樹脂板の曲げ強度(MPa)を表す)。 - 前記熱可塑性樹脂組成物が、以下の式(2)を満たす熱可塑性樹脂組成物である請求項1または2に記載の炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグ。
25≦(FM/FS)≦35 ・・・(2)
(式(2)中、FMはこの熱可塑性樹脂組成物のみからなる樹脂板の曲げ弾性率(MPa)を表し、FSは該樹脂板の曲げ強度(MPa)を表す)。 - 平均単繊維繊度が1.0dtex以上2.4dtex以下であるPAN系炭素繊維束に、熱可塑性樹脂組成物を含浸させて炭素繊維プリプレグを得る工程を含む炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグの製造方法であって、
前記PAN系炭素繊維束を構成する炭素繊維の単繊維は、繊維長手方向に2μm以上にわたり延在する複数本の表面凹凸構造を有し、単繊維の周長さ2000nm×繊維軸方向長さ2000nmの範囲で最高部と最低部の高低差(Rp−v)が60〜200nmあり、
該熱可塑性樹脂組成物が、以下の式(3)を満たす熱可塑性樹脂組成物である炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグの製造方法。
20≦(FM/FS)≦40 ・・・(3)
(式(3)中、FMはこの熱可塑性樹脂組成物のみからなる樹脂板の曲げ弾性率(MPa)を表し、FSは該樹脂板の曲げ強度(MPa)を表す)。 - 前記熱可塑性樹脂組成物がフィルム状である請求項4に記載の炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグの製造方法。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグから形成される炭素繊維複合材料。
- 前記炭素繊維束を構成する炭素繊維の単繊維の真円度が0.70〜0.90である請求項1に記載の炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグ。
ただし、真円度は下記式(4)にて求められる。式中、Sは、単繊維の断面積、Lは、単繊維の断面の周長である。
真円度=4πS/L2 ・・・(4) - 前記炭素繊維束がPAN系炭素繊維束である請求項1または7に記載の炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグ。
- 下記式(5)を満たす請求項7または8に記載の炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグ。
β×(Tc−25)×(100−Vf) > 0.5 ・・・(5)
(式中、βは熱可塑性樹脂組成物の線膨張係数(1/℃)であり、Tcは該熱可塑性樹脂組成物の成形下限温度(℃)である。成形下限温度とは、熱可塑性樹脂組成物が融点を有する場合はその融点、熱可塑性樹脂組成物が融点を有さない場合はその粘度が1×104Pa・sとなる温度を表す。また、Vfは炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグの繊維体積含有率(体積%)である。) - 前記熱可塑性樹脂組成物が、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂の変性樹脂、ポリアミド樹脂の変性樹脂から選ばれる少なくとも1種類の樹脂である請求項7〜9のいずれか一項に記載の炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグ。
- 請求項7〜10のいずれか一項に記載の炭素繊維プリプレグを用いた炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグ片。
- 請求項7〜10のいずれか一項に記載の炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグを用いた炭素繊維強化複合材料。
- 請求項11に記載の炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグ片を用いた炭素繊維強化複合材料。
- 請求項12または13に記載の炭素繊維強化複合材料を用いた自動車用部品。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013517499A JP5842916B2 (ja) | 2012-03-29 | 2013-03-29 | 炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグ、炭素繊維複合材料、ならびに製造方法 |
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012075986 | 2012-03-29 | ||
JP2012075986 | 2012-03-29 | ||
JP2012093950 | 2012-04-17 | ||
JP2012093950 | 2012-04-17 | ||
JP2013517499A JP5842916B2 (ja) | 2012-03-29 | 2013-03-29 | 炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグ、炭素繊維複合材料、ならびに製造方法 |
PCT/JP2013/059736 WO2013147257A1 (ja) | 2012-03-29 | 2013-03-29 | 炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグ、炭素繊維複合材料、ならびに製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2013147257A1 JPWO2013147257A1 (ja) | 2015-12-14 |
JP5842916B2 true JP5842916B2 (ja) | 2016-01-13 |
Family
ID=49260496
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013517499A Active JP5842916B2 (ja) | 2012-03-29 | 2013-03-29 | 炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグ、炭素繊維複合材料、ならびに製造方法 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US10370506B2 (ja) |
EP (1) | EP2832778B1 (ja) |
JP (1) | JP5842916B2 (ja) |
KR (2) | KR101902087B1 (ja) |
CN (1) | CN104321373B (ja) |
TW (1) | TWI565739B (ja) |
WO (1) | WO2013147257A1 (ja) |
Families Citing this family (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101678350B1 (ko) * | 2013-12-03 | 2016-11-21 | 미쯔비시 레이온 가부시끼가이샤 | 섬유 강화 수지 적층체 |
WO2015133569A1 (ja) * | 2014-03-05 | 2015-09-11 | 三菱レイヨン株式会社 | 樹脂強化用炭素繊維束、並びに、樹脂強化用炭素繊維束、炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物及び成形体の製造方法 |
JP5999721B2 (ja) * | 2014-10-17 | 2016-09-28 | 株式会社日本製鋼所 | 繊維強化樹脂中間体及びその製造方法 |
EP3275920B1 (en) * | 2015-03-24 | 2020-04-22 | Teijin Limited | Carbon fiber-reinforced resin composite material |
US10316443B2 (en) * | 2015-04-17 | 2019-06-11 | Auburn University | Composite braided open structure without inter-yarn bonding, and structures made therefrom |
WO2016171060A1 (ja) * | 2015-04-21 | 2016-10-27 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 繊維強化熱可塑性樹脂組成物 |
JP6445389B2 (ja) * | 2015-05-18 | 2018-12-26 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 連続繊維強化ポリカーボネート樹脂製プリプレグ |
JP6535218B2 (ja) * | 2015-05-22 | 2019-06-26 | 株式会社神戸製鋼所 | テープ状プリプレグ及び繊維強化成形体 |
WO2017110912A1 (ja) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | 三菱レイヨン株式会社 | 繊維強化樹脂材料成形体、繊維強化樹脂材料成形体の製造方法及び繊維強化樹脂材料の製造方法 |
CN105733259B (zh) * | 2016-02-19 | 2019-01-08 | 深圳市夸克纳米材料有限公司 | 一种碳纤维增强聚酰胺酰亚胺预浸料及其制备方法 |
JP7143588B2 (ja) * | 2016-12-22 | 2022-09-29 | 東レ株式会社 | 構造体及びその製造方法 |
JP7005917B2 (ja) * | 2017-03-27 | 2022-02-10 | 三菱ケミカル株式会社 | 繊維強化樹脂成形品と金属のハイブリット構造部材 |
KR101878102B1 (ko) * | 2017-06-26 | 2018-07-12 | 현대제철 주식회사 | 탄소 섬유 강화 플라스틱의 faw 분석 방법 |
CN110892008B (zh) * | 2017-07-18 | 2022-08-19 | 东丽株式会社 | 单向取向的带状预浸料坯、以及其成型品 |
AU2018364896A1 (en) * | 2017-11-07 | 2020-05-21 | Toray Industries, Inc. | Fiber-reinforced thermoplastic resin filament and molded article of same |
US20210108040A1 (en) * | 2017-11-29 | 2021-04-15 | Teijin Limited | Composite material and production method therefor |
JP7414000B2 (ja) * | 2018-06-29 | 2024-01-16 | 三菱ケミカル株式会社 | 繊維強化樹脂プリプレグ、成形体、繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグ |
JP7425731B2 (ja) * | 2018-08-24 | 2024-01-31 | 阿波製紙株式会社 | 炭素繊維シート材、プリプレグ、成形体、炭素繊維シート材の製造方法、プリプレグの製造方法および成形体の製造方法 |
CN112601780A (zh) * | 2018-08-24 | 2021-04-02 | 阿波制纸株式会社 | 碳纤维片材、预浸料、成型体、碳纤维片材的制造方法、预浸料的制造方法以及成型体的制造方法 |
CN113573863B (zh) * | 2019-03-13 | 2023-08-11 | 株式会社可乐丽 | 空间填充材料及空间填充结构体、以及它们的使用方法 |
CN112208172A (zh) * | 2019-07-12 | 2021-01-12 | 大赛璐美华株式会社 | 复合成型体及其制造方法 |
EP4082787A4 (en) * | 2019-12-27 | 2023-12-20 | Mitsui Chemicals, Inc. | MULTI-LAYER BODY AND PRODUCTION PROCESS THEREOF |
KR102663419B1 (ko) * | 2019-12-30 | 2024-05-03 | 주식회사 삼양사 | 탄소섬유로 강화된 투명 열가소성 수지 복합재 및 이의 제조방법 |
CN114571747B (zh) * | 2022-03-02 | 2024-01-16 | 哈尔滨工业大学(威海) | 一种脉冲电流固化碳纤维复合材料的成型方法 |
CN114621584B (zh) * | 2022-04-25 | 2023-12-19 | 福建工程学院 | 一种连续纤维增强热塑性聚酰胺弹性体复合材料及其制备方法 |
Family Cites Families (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3145267A1 (de) * | 1981-11-14 | 1983-05-19 | Hasso von 4000 Düsseldorf Blücher | Aktivkohle-stapelfasern enthaltendes mischgarn und daraus hergestelltes gewebe |
KR0156870B1 (ko) * | 1989-09-05 | 1998-12-01 | 마에다 가쓰노스케 | 비원형단면 탄소섬유의 제조방법 및 이를 이용한 복합재료 |
JPH06146120A (ja) * | 1992-10-31 | 1994-05-27 | Tonen Corp | 高強度、高弾性率ピッチ系炭素繊維及びその製造方法 |
DE69632846T2 (de) | 1995-01-09 | 2005-07-14 | Toray Industries, Inc. | Prepregs und kohlenwasserstofffaserverstärktes Verbundmaterial |
JPH08323748A (ja) | 1995-05-29 | 1996-12-10 | Toho Rayon Co Ltd | 成形材料及びその製造方法 |
JP2877052B2 (ja) | 1995-12-01 | 1999-03-31 | 東洋紡績株式会社 | 繊維強化熱可塑性樹脂シ−ト |
JP4547754B2 (ja) | 2000-02-10 | 2010-09-22 | 三菱樹脂株式会社 | ピッチ系炭素繊維織物 |
JP4595204B2 (ja) | 2001-01-17 | 2010-12-08 | 東レ株式会社 | 熱可塑性樹脂組成物 |
JP2002266173A (ja) | 2001-03-09 | 2002-09-18 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 炭素繊維および炭素繊維強化複合材料 |
JP2004076246A (ja) * | 2002-06-18 | 2004-03-11 | Toray Ind Inc | 炭素繊維束 |
JP2005036320A (ja) * | 2003-07-15 | 2005-02-10 | Toho Tenax Co Ltd | ポリアクリロニトリル系酸化繊維フィラメント織物 |
JP4360233B2 (ja) | 2004-03-11 | 2009-11-11 | 東レ株式会社 | ゴルフシャフト |
US8283403B2 (en) | 2006-03-31 | 2012-10-09 | Applied Nanotech Holdings, Inc. | Carbon nanotube-reinforced nanocomposites |
JP2008044999A (ja) | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Toho Tenax Co Ltd | 均一性に優れたプリプレグの製造方法 |
JP2008202207A (ja) * | 2007-01-26 | 2008-09-04 | Toray Ind Inc | 炭素繊維束およびその製造方法 |
JP4862913B2 (ja) * | 2009-03-31 | 2012-01-25 | 東レ株式会社 | プリプレグおよびプリフォーム |
CN103524769B (zh) * | 2008-07-31 | 2017-05-10 | 东丽株式会社 | 预浸料坯、预成型体、成型品及预浸料坯的制造方法 |
JP5708965B2 (ja) | 2009-06-10 | 2015-04-30 | 三菱レイヨン株式会社 | アクリロニトリル系前駆体繊維束および炭素繊維束の製造方法 |
BRPI1012996A2 (pt) | 2009-06-10 | 2018-01-16 | Mitsubishi Rayon Co | feixe de fibras de carbono que desenvolve alto desempenho mecanico |
TWI396785B (zh) * | 2009-06-10 | 2013-05-21 | Mitsubishi Rayon Co | 碳纖維用丙烯腈膨潤絲、前驅體纖維束、防焰纖維束、碳纖維束及它們的製造方法 |
JP5551386B2 (ja) * | 2009-06-25 | 2014-07-16 | 三菱樹脂株式会社 | 繊維・樹脂複合化シート及びfrp成形体 |
JP5134594B2 (ja) * | 2009-07-08 | 2013-01-30 | 三井化学株式会社 | 炭素繊維強化プロピレン系複合材料およびその成形体 |
JP5504859B2 (ja) * | 2009-12-09 | 2014-05-28 | 東レ株式会社 | 炭素繊維前駆体繊維束および炭素繊維束とそれらの製造方法 |
WO2012050171A1 (ja) | 2010-10-13 | 2012-04-19 | 三菱レイヨン株式会社 | 炭素繊維前駆体繊維束、炭素繊維束、及びそれらの利用 |
TWI532755B (zh) | 2011-07-22 | 2016-05-11 | 三菱麗陽股份有限公司 | 聚丙烯腈系共聚物、碳纖維用聚丙烯腈系前驅體纖維、碳纖維束、阻焰纖維束的製造方法及碳纖維束的製造方法 |
-
2013
- 2013-03-29 TW TW102111622A patent/TWI565739B/zh active
- 2013-03-29 KR KR1020167021106A patent/KR101902087B1/ko active IP Right Grant
- 2013-03-29 CN CN201380016564.8A patent/CN104321373B/zh active Active
- 2013-03-29 US US14/387,008 patent/US10370506B2/en active Active
- 2013-03-29 EP EP13768627.5A patent/EP2832778B1/en active Active
- 2013-03-29 JP JP2013517499A patent/JP5842916B2/ja active Active
- 2013-03-29 WO PCT/JP2013/059736 patent/WO2013147257A1/ja active Application Filing
- 2013-03-29 KR KR1020147027086A patent/KR20140129311A/ko active Application Filing
-
2017
- 2017-04-27 US US15/499,128 patent/US10370507B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW201343742A (zh) | 2013-11-01 |
US20170226297A1 (en) | 2017-08-10 |
KR101902087B1 (ko) | 2018-09-27 |
US10370506B2 (en) | 2019-08-06 |
US20150044470A1 (en) | 2015-02-12 |
EP2832778A4 (en) | 2015-04-01 |
KR20140129311A (ko) | 2014-11-06 |
EP2832778B1 (en) | 2018-01-03 |
EP2832778A1 (en) | 2015-02-04 |
CN104321373B (zh) | 2018-04-06 |
CN104321373A (zh) | 2015-01-28 |
US10370507B2 (en) | 2019-08-06 |
WO2013147257A1 (ja) | 2013-10-03 |
KR20160096724A (ko) | 2016-08-16 |
JPWO2013147257A1 (ja) | 2015-12-14 |
TWI565739B (zh) | 2017-01-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5842916B2 (ja) | 炭素繊維熱可塑性樹脂プリプレグ、炭素繊維複合材料、ならびに製造方法 | |
CA2764662C (en) | Carbon fiber bundle that develops high mechanical performance | |
KR101841797B1 (ko) | 탄소 섬유 프리프레그 및 그의 제조 방법, 탄소 섬유 강화 복합 재료 | |
JP2018145540A (ja) | 炭素繊維束の製造方法 | |
JP4945684B2 (ja) | 炭素繊維用アクリロニトリル膨潤糸、前駆体繊維束、耐炎化繊維束、炭素繊維束及びそれらの製造方法 | |
JP2010285710A (ja) | 炭素繊維束およびその製造方法 | |
JP5963063B2 (ja) | 炭素繊維束 | |
JP7414000B2 (ja) | 繊維強化樹脂プリプレグ、成形体、繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグ | |
US20130130028A1 (en) | Method for preparing carbon fiber precursor | |
US20100266827A1 (en) | Carbon fiber and composite material using the same | |
JPWO2018151255A1 (ja) | 炭素繊維前駆体アクリル繊維、炭素繊維およびそれらの製造方法 | |
JP2010037667A (ja) | 炭素繊維ウェブの製造方法および炭素繊維ウェブ | |
CN111801450A (zh) | 碳纤维及其制造方法 | |
JP2012122164A (ja) | 機械的特性発現に優れた炭素繊維 | |
JP2009046770A (ja) | アクリロニトリル系炭素繊維前駆体繊維 | |
JP6477821B2 (ja) | 炭素繊維束 | |
JP5999462B2 (ja) | 機械的特性発現に優れた炭素繊維 | |
JP6229209B2 (ja) | 炭素繊維束 | |
JP6590040B2 (ja) | 機械的特性発現に優れた炭素繊維 | |
WO2020071445A1 (ja) | 前駆体繊維束の製造方法及び炭素繊維束の製造方法並びに炭素繊維束 | |
JP5842343B2 (ja) | 炭素繊維前駆体アクリル繊維束の製造方法 | |
JP2016194191A (ja) | 機械的特性発現に優れた炭素繊維 | |
JP2006188782A (ja) | 炭素繊維束およびその製造方法 | |
JP2022157833A (ja) | 繊維強化複合材及び繊維強化複合材の製造方法 | |
JP2023037536A (ja) | サイジング剤付着繊維束及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20151020 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20151102 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5842916 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |