JP6241690B2 - Method for making highly finished surface articles made of advanced composite materials - Google Patents

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Description

本発明は、先進複合材料製の高度仕上げ表面物品を製造する方法およびその方法により製造された先進複合材料物品に関する。   The present invention relates to a method for producing a highly finished surface article made of an advanced composite material and an advanced composite article produced by the method.

既知のとおり、自動車の分野では、自動車の構成要素は、それらの表面の品質および従ってそれらが満たさなければならない美観要件に基づいて、慣例的に分類されている。   As is known, in the automotive field, automotive components are routinely classified based on the quality of their surfaces and thus the aesthetic requirements that they must meet.

通常は、自動車クラスは3つに識別される。すなわち、クラスA、クラスB、およびクラスCである。   Usually, three car classes are identified. That is, class A, class B, and class C.

クラスAは、視認できる自動車部品、例えば、自動車のボンネットなどに関する。   Class A relates to a visible automobile part, for example, a hood of an automobile.

クラスBもまた、自動車の視認できる部品であるが、その様相は重要とは見なされないもの、例えば、ドア開口部の凹部などに関する。   Class B is also a visible part of a car, but its aspect is not considered important, such as a recess in a door opening.

クラスCは、自動車の視認できない部品、例えば、自動車座席の継手などに関する。   Class C relates to parts that cannot be seen by the automobile, such as joints for automobile seats.

表面品質は、制御された照射条件下、自動車の車体部品の反射像をヒトが観察することに基づいて、評価される。   Surface quality is evaluated based on a human observing a reflection image of a car body part under controlled illumination conditions.

クラスAの表面は、完璧な反射品質を与えるために、折り曲げ部と接線が整列するように設計される。   Class A surfaces are designed with their folds and tangents aligned to give perfect reflection quality.

そのうえ、クラスAの表面は、望ましくない波打ちパターンを含まず、かつ各方向で連続した折り曲げを有する。   Moreover, Class A surfaces do not contain undesirable undulation patterns and have a continuous fold in each direction.

これは、ある線を共有して並んだ各点が同一の曲げ半径を有することを意味する。   This means that the points arranged side by side with a certain line have the same bending radius.

クラスAの自動車車体部品の作成に関する先進複合材料の主な難点は以下のとおりである:
・点および孔などの表面欠陥の存在、これらがある部品は、自動車の表面部分用として不合格である;
・剥離の可能性;
・結合線の存在;
・視認できる表面波打ちの存在。
The main drawbacks of advanced composite materials for the creation of Class A car body parts are:
The presence of surface defects such as spots and holes, parts with these are rejected for automotive surface parts;
・ Possibility of peeling;
The presence of bond lines;
-Presence of visible surface undulations.

つまり、先進複合材料を原料としてクラスAの表面を作成することは、従来のアプローチと比較してずっと困難になる可能性がある。   In other words, creating a class A surface from advanced composite materials can be much more difficult than conventional approaches.

これは、部品のマトリクスとそれに対する補強材の二重性によるものであり、この二重性により、製品は、構成要素材料(例えば、鋼およびアルミニウム)の持つ可変要素よりもはるかに多い可変要素を有するようになる。   This is due to the duality of the component matrix and the reinforcement to it so that the product has much more variables than those of the component materials (eg steel and aluminum). Become.

そのうえ、強化繊維は、部品表面に視認できる痕跡を生成する可能性があり、そうなるとその部品はクラスAの仕上がり表面として使用できなくなる。   Moreover, the reinforcing fibers can produce visible traces on the part surface, which makes the part unusable as a Class A finished surface.

これに関連して、指摘しなければならないのは、表面の仕上げレベルが自動車の全耐用年数を通じて一定に維持されなければならないということである。   In this context, it should be pointed out that the surface finish level must be kept constant throughout the life of the vehicle.

実際、自動車の外側表面の美観詳細は、大気中の作用因子および湿潤環境に晒され続けながら老化に抵抗しなければならず、それに加えて、温度および湿度が突然変化した場合の影響に対してほぼ無反応でもあるべきである。   In fact, the aesthetic details of the exterior surface of an automobile must resist aging while continuing to be exposed to atmospheric agents and moist environments, and in addition to the effects of sudden changes in temperature and humidity. It should be almost unresponsive.

高い美観性質を持ち、クラスAの表面要件を満たす、先進複合材料製の自動車部品の作成には、部品の成形工程および仕上げ工程において、複数の特注設計の解決策が追加で用いられる。   The creation of automotive parts made of advanced composite materials that have high aesthetic properties and meet Class A surface requirements uses additional custom design solutions in the part molding and finishing processes.

上記の目的を達成するための先行技術のアプローチは、作成しようとする自動車部品ならびに製造者の技術および作成能力に依存する。   Prior art approaches to achieve the above objectives depend on the automobile part to be produced and the manufacturer's skill and production ability.

さらなる態様は、本明細書中以下に記述する項目の1つまたは複数に関連する。   Further aspects relate to one or more of the items described herein below.

1種または複数の重合体フィルムを使用して、分離フィルムおよびいわゆる「プリプレグ」をコーティングした後に、型への配置、積層工程での展着、および型の表面間での配置を行うこと。   Using one or more polymer films to coat a separation film and a so-called “prepreg”, then place in a mold, spread in a lamination process, and place between mold surfaces.

型表面にいわゆる「ゲルコート」を展着すること、この展着には、さらなる樹脂層で型を覆ってからその上に付着させようとするプリプレグを積層する必要がある。   In order to spread a so-called “gel coat” on the mold surface, it is necessary to cover the mold with a further resin layer and then laminate a prepreg to be deposited thereon.

成形片または部品のさらなる機械加工:表面欠陥または孔の可能性を排除するための、プライマーのさらなる展着、または先行平滑化操作。   Further machining of molded pieces or parts: further spreading of primer or pre-smoothing operation to eliminate the possibility of surface defects or holes.

すなわち、クラスAの複合材料部品を作成する方法は、非常に長く複雑な操作により行われる追加の加工処理または機械加工工程を1つまたは複数さらに含み、このことは製造費用を大幅に上昇させる。   That is, the method of making a Class A composite part further includes one or more additional processing or machining steps that are performed by very long and complex operations, which greatly increases manufacturing costs.

イタリア特許第IT MI20 110 137号明細書(特許文献1)は、請求項1のプレアンブルを開示する。Italian Patent No. IT MI20 110 137 (Patent Document 1) discloses the preamble of claim 1.

イタリア特許第IT MI20 110 137号明細書Italian Patent No. IT MI20 110 137 Specification

本発明の目標は、高度な表面仕上げを伴う先進複合材料部品を作成するまさにその方法を提供することであり、本方法は、具体的には、自動車車体部品を作成するように設計されている。   The goal of the present invention is to provide just that method of creating advanced composite parts with a high degree of surface finish, which is specifically designed to create automotive body parts. .

上記目標の範囲内において、本発明の主たる目的は、非常に高度な表面仕上げおよび非常に高度な寸法安定性の両方を伴う自動車車体部品の作成に適したまさにその方法を提供することである。   Within the scope of the above goals, the main object of the present invention is to provide just that method suitable for the production of automobile body parts with both a very high surface finish and a very high dimensional stability.

本発明の別の目的は、本発明の方法により作成された、非常に良好な衝撃耐性または復元力および非常に良好な剛性を有する、まさにその物品または製品を提供することである。   Another object of the present invention is to provide just that article or product made by the method of the present invention with very good impact resistance or resilience and very good stiffness.

本発明のさらに別の目的は、これまでの作成システムおよび方法の費用よりもはるかに少ない費用で自動車車体部品を作成することを可能にするまさにその方法を提供することである。   Yet another object of the present invention is to provide just that method that allows automobile body parts to be produced at a much lower cost than the costs of previous production systems and methods.

本発明の1つの態様に従って、上記の目標および目的、ならびに本明細書中以下でより明らかになるであろうさらに他の目的は、先進複合材料製であり高度な表面仕上げを伴う2層と結合した部品、特に自動車車体の部品を成形により作成する方法により達成され、この方法は、ホットメルト含浸機械により、繊維質の基材の第一層と、前含浸および結合を行った複合材料(またはプリプレグ)の第二層とを結合させる工程を含み、第二層はこの結合させた部品の最外部となり、最外部とはすなわち成形プロセスにおいて型と接触する部分であり、完成した状態では、高度の表面仕上げ特性を有する部分であり;この第一層は、第二層を含浸させるものと同一かつ適合する含浸用樹脂系で含浸されて、この第二層と同時に、重合または架橋が行われ;この方法は、さらに、このホットメルト含浸機械を2〜4メートル/分の操作速度で操作する工程を含み;この樹脂系は、この結合した部品の40〜65重量%を占めるホットメルトエポキシ樹脂からなる。   In accordance with one aspect of the present invention, the above goals and objectives, as well as other objectives that will become more apparent herein below, are combined with two layers made of advanced composite materials with a high degree of surface finish. This is achieved by a method of forming molded parts, in particular automobile body parts, by molding, which comprises a composite material (or pre-impregnated and bonded with a first layer of fibrous base material by means of a hot melt impregnation machine. A second layer of the prepreg), the second layer being the outermost part of the joined parts, the outermost part being the part that contacts the mold in the molding process, The first layer is impregnated with an impregnating resin system identical and compatible with that impregnating the second layer, and simultaneously with the second layer, polymerization or cross-linking occurs. The method further comprises operating the hot melt impregnation machine at an operating speed of 2 to 4 meters / minute; the resin system comprises hot melt epoxy comprising 40 to 65% by weight of the bonded parts Made of resin.

本発明による方法は、複合材料を原料として自動車車体部品を作成するのに特に有用であるが、船舶、スポーツ、および航空分野でも利用することができる。   The method according to the invention is particularly useful for making automotive body parts from composite materials as raw materials, but can also be used in the marine, sports and aviation fields.

本発明による方法は、物品表面で強化繊維が視認できる可能性を、大幅に減少させるか、または完全に排除する。   The method according to the invention greatly reduces or completely eliminates the possibility of visible reinforcing fibers on the surface of the article.

上記の目標および目的、ならびに本明細書中以下でより明らかになるであろうさらに他の目的はまた、本発明の方法により作成された先進複合材料製品によっても達成される。   The above goals and objectives, as well as other objectives that will become more apparent herein below, are also achieved by advanced composite products made by the method of the present invention.

本発明のさらなる特徴および利点は、好適な、かといって排他的ではない、本発明の実施形態についての以下の詳細な開示から、本明細書中以下でより明らかになるだろう。実施形態は、添付の図面において図示されるが、例示としてであって、限定的な例としてではなく、図面において:
図1は、本発明の第一の実施形態に従った、オートクレーブ架橋サイクルの温度、圧、加熱ランプ、および冷却ランプを示す表を示す; 図2は、図1の表に示す操作工程を図示する図形である; 図3は、本発明の第二の実施形態に従った、オートクレーブ重合または架橋サイクルの温度、圧、加熱ランプ、および冷却ランプを示すさらなる表である;および 図4は、図3の表に示す操作工程を図示するさらなる図形である。
Additional features and advantages of the present invention will become more apparent hereinafter from the following detailed disclosure of the preferred, but not exclusive, embodiments of the invention. Embodiments are illustrated in the accompanying drawings, but are by way of example and not by way of limitation:
FIG. 1 shows a table showing the temperature, pressure, heating ramp, and cooling ramp of an autoclave crosslinking cycle according to a first embodiment of the present invention; FIG. 2 is a diagram illustrating the operational steps shown in the table of FIG. 1; FIG. 3 is a further table showing the temperature, pressure, heating ramp, and cooling ramp of an autoclave polymerization or crosslinking cycle according to a second embodiment of the present invention; and FIG. 4 is a further diagram illustrating the operational steps shown in the table of FIG.

複合材料の構成要素は、実質的に厚さゼロの明確ではっきりした分離界面により分離されており、これら構成要素はそれぞれ、巨視的および構造的レベルで互いに異なる化学物理的性質を有する。   The components of the composite material are separated by a clear and distinct separation interface of substantially zero thickness, each of which has different chemical and physical properties at the macroscopic and structural levels.

より詳細には、複合材料を形成する個々の構成要素は、本明細書中「マトリクス」および「補強材」と称する。   More particularly, the individual components forming the composite material are referred to herein as “matrix” and “reinforcement”.

上記構成要素または材料の結合または一体化は、外部応力による内部歪みを伝達および再分布させるのに適した、中実の連続材料を提供する。   The combination or integration of the above components or materials provides a solid continuous material suitable for transmitting and redistributing internal strains due to external stresses.

補強材料は、分散相を含み、分散相は、マトリクス中に様々に分散していて、目的とする剛性および機械強度を持つ複合材料を提供するように設計される。   The reinforcing material includes a dispersed phase that is variously dispersed in the matrix and is designed to provide a composite material with the desired stiffness and mechanical strength.

より詳細には、本発明で使用される複合材料は、分散繊維質相からなる補強材料でできている。   More specifically, the composite material used in the present invention is made of a reinforcing material composed of a dispersed fibrous phase.

この分散繊維質相の繊維は、本体が、長く伸びた形状の中実で耐久性のあるもの、すなわち断面寸法よりも大きい縦方向寸法を有しており、所望の強度および剛性を持つ複合材料を提供するものである。   The fiber of this dispersed fibrous phase is a composite material in which the main body is solid and durable in a long stretched shape, that is, has a longitudinal dimension larger than a cross-sectional dimension, and has a desired strength and rigidity. Is to provide.

補強材料は、詳細には、例として、以下を含むことができる:
・ガラス繊維;
・炭素繊維(グラファイト炭素および非晶質炭素からなる);
・セラミック繊維(例えば、炭化ケイ素またはアルミナ)およびアラミド繊維(ケブラーなど);
・玄武岩繊維。
The reinforcing material can specifically include, by way of example:
Glass fiber;
Carbon fiber (consisting of graphite carbon and amorphous carbon);
Ceramic fibers (eg silicon carbide or alumina) and aramid fibers (such as Kevlar);
-Basalt fiber.

所望の連続性および強度特性を達成するためには、繊維を合わせて、平行な繊維糸または撚り糸の形状の繊維ビームを形成させる。   In order to achieve the desired continuity and strength characteristics, the fibers are combined to form a fiber beam in the form of parallel fiber yarns or twists.

本発明による好適な用途に用いられる補強材は、以下の材料を含む:
・一方向補強材:全て同一方向に配列された繊維ビーム;
・多軸補強材:重なり合う一方向補強材からなる;
・布帛:繊維同士を織り合わせたもの。
Reinforcing materials used in suitable applications according to the present invention include the following materials:
-Unidirectional reinforcement: fiber beams all arranged in the same direction;
-Multiaxial reinforcement: consisting of overlapping unidirectional reinforcements;
-Fabric: A fabric in which fibers are woven together.

マトリクスは、充填材料として働く均一な連続相を含む。   The matrix includes a uniform continuous phase that acts as a filler material.

そのような材料は、最初は、粘性流体の形状をしており、全ての空間を適切に満たして繊維に完璧に接着する。   Such a material is initially in the form of a viscous fluid and properly fills all spaces and adheres perfectly to the fiber.

マトリクスは、固化プロセスに供されることで、安定性および明確ではっきりした幾何学的性質を持つ構造体を提供する。   The matrix is subjected to a solidification process to provide a structure with stability and clear and well-defined geometric properties.

本発明による好適な用途に用いられる種類のマトリクスは、主に重合体マトリクス複合材料、例えば熱可塑性材料(ナイロンおよびABSなど)または熱硬化性材料(エポキシ樹脂など)からなる。   The types of matrix used in the preferred applications according to the invention consist mainly of polymer matrix composites, such as thermoplastic materials (such as nylon and ABS) or thermosetting materials (such as epoxy resins).

樹脂と補強材(一方向、多軸、繊維、または繊維織物いずれかからなる)との一体化は、従来の手動の含浸方法により、構成要素作成中に行ってもよいし、物品片の作成に先行する操作工程で行ってもよい。   Integration of the resin and the reinforcing material (consisting of unidirectional, multiaxial, fiber, or textile fabric) may be performed during component preparation by a conventional manual impregnation method, or an article piece may be created. You may carry out in the operation process preceding.

この第二のクラスに含まれる材料は、「前含浸させた」または「プリプレグ」材料と定義される。   Materials included in this second class are defined as “pre-impregnated” or “prepreg” materials.

上記材料を形成する繊維を、工業プロセスにより含浸させる。工業プロセスは、適切な量の繊維を用いる他に、均等な様式で含浸樹脂を配置する。   The fibers forming the material are impregnated by an industrial process. Industrial processes place the impregnating resin in an even manner, in addition to using the appropriate amount of fiber.

本発明はまた、作成しようとする物品の最外部、すなわち物品片成形プロセス中に型と接触する部分であり、仕上がった物品片において高度仕上げ表面特性を有する部分、を形成する結合させ前含浸させた(プリプレグ)材料にも関する。   The present invention also provides a combined pre-impregnation that forms the outermost part of the article to be created, i.e., the part that contacts the mold during the article piece molding process, and the finished article piece has highly finished surface properties. Also related to prepreg materials.

結合は、プリプレグ作成方法中に、したがって、このプリプレグを含浸させるときに行われ、一方向、多軸繊維、または繊維織物いずれかからなる従来の支持体、および不織材料、フェルト材料、または同様な特性を有する任意の材料いずれかからなる繊維質材料層と関連する。   Bonding takes place during the prepreg making process and thus when this prepreg is impregnated, conventional supports made of either unidirectional, multiaxial fibers, or fiber fabrics, and nonwoven materials, felt materials, or the like Associated with a fibrous material layer made of any material having various properties.

また、この支持体および結合した層は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、または先進複合材料を作成するのに用いられる任意の繊維も含むことができる。   The support and bonded layer can also include carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, or any fibers used to make advanced composite materials.

このプリプレグの作成は、さらに、マトリクスの第一の部分的架橋をもたらすために、加熱オーブンによる、前処理した繊維の短時間加熱を含む:この操作工程は、残存する気泡を完全に除去するとともに材料がその特性を変化させることなくさらに加工処理されることを可能にしつつ、要求される稠密度を持つ生成物を提供する。   The preparation of this prepreg further includes a brief heating of the pretreated fibers in a heating oven to provide the first partial cross-linking of the matrix: this operation step completely removes any remaining bubbles. It provides a product with the required density while allowing the material to be further processed without changing its properties.

そのような実施形態で使用される繊維質材料層は、以下の特性を有する:
・繊維質材料層は、6〜12mmの繊維長を有する繊維が無作為に配置された不織繊維群を含む;
・繊維は、PVA(ポリビニルアルコール)結合剤材料で結着されている;
・繊維質材料層は、先進複合材料で使用されるエポキシ樹脂系と適合する;
・繊維質材料層は、樹脂を非常に優れた様式で吸収した平坦かつ多孔質の層である;
・繊維質材料層は、典型的には10〜50g/mの範囲の層重量を有する。
The fibrous material layer used in such embodiments has the following properties:
The fibrous material layer comprises a group of nonwoven fibers in which fibers having a fiber length of 6-12 mm are randomly arranged;
The fibers are bound with a PVA (polyvinyl alcohol) binder material;
• The fibrous material layer is compatible with the epoxy resin system used in advanced composite materials;
The fibrous material layer is a flat and porous layer that has absorbed the resin in a very good manner;
- fibrous material layer typically has a layer weight in the range of 10 to 50 g / m 2.

選択した材料に、以下のような不活性材料を適切な量で加えて修飾したエポキシ樹脂系を含浸させる:
・層状ケイ酸塩、すなわちケイ素、アルミニウム、および酸化カリウム混合物;
・最大直径が30マイクロメートルの中空ガラス微粒子。
The selected material is impregnated with a modified epoxy resin system by adding appropriate amounts of inert materials such as:
Layered silicates, ie silicon, aluminum and potassium oxide mixtures;
-Hollow glass microparticles with a maximum diameter of 30 micrometers.

上記の特性は、このようなエポキシ系を、美観用途に理想的なものにする。なぜなら、そのようなエポキシ系は、温度および湿度の突然の変化による老化に対する耐性が向上しているからである。   The above properties make such epoxy systems ideal for aesthetic applications. This is because such epoxy systems have improved resistance to aging due to sudden changes in temperature and humidity.

そのうえ、不活性材料の使用は、樹脂系に、布帛に対する被覆効果を提供し、その一方で繊維の表面突出を最小限にする。繊維の表面突出はクラスAの仕上げ表面には許容されない現象である。   In addition, the use of inert materials provides the resin system with a covering effect on the fabric while minimizing the surface protrusion of the fibers. Fiber surface protrusion is an unacceptable phenomenon for class A finished surfaces.

そのうえ、対象の系は、製造する物品の残りの部分を形成する他のエポキシ系と適合性がある。   Moreover, the subject system is compatible with other epoxy systems that form the remainder of the article to be manufactured.

そのうえさらに、選択された材料は、標準化された架橋操作サイクルを、例えば、オートクレーブ、真空バッグ、およびホットプレスで行うことを可能にする。   Furthermore, the selected material allows standardized crosslinking operation cycles to be performed, for example, in autoclaves, vacuum bags, and hot presses.

そのようにして作成された部品の仕上げられた表面は、非常に良好な表面品質を有し、水浴での加工処理後(沸騰した水中で2時間または室温で30日間)でさえも、白点を持たない。   The finished surface of the parts so produced has a very good surface quality and has a white spot even after processing in a water bath (2 hours in boiling water or 30 days at room temperature). Does not have.

そのうえ、型から直接、先進複合材料製のクラスAの自動車車体部品を得ることが可能であることは、例えば、部品の積層および仕上げ操作工程の間の手動の機械加工時間の大幅な削減などさらなる大きな利点を提供する。   Moreover, it is possible to obtain class A automotive body parts made of advanced composites directly from the mold, such as, for example, a significant reduction in manual machining time during the part lamination and finishing operation process. Provides great benefits.

また、本プロセスは、非常に、簡潔、迅速、かつ安価である。   The process is also very simple, quick and inexpensive.

本発明による結合は、機械加工時間を大幅に削減しながら、使用したプリプレグとの直接の接続をもたらす。   The connection according to the invention results in a direct connection with the used prepreg while greatly reducing the machining time.

実際、型を用意する工程中に、重合体フィルムを用いて型表面に配置する必要がない。   In fact, during the process of preparing the mold, there is no need to use a polymer film to dispose on the mold surface.

また、型を用意する工程中、型表面にゲルコートを展着する必要がない。   Moreover, it is not necessary to spread a gel coat on the mold surface during the process of preparing the mold.

成形プロセスの下流では、従来の研磨および塗装操作の他に、部品にさらなる機械加工操作をする必要がない。   Downstream of the molding process, there is no need for further machining operations on the parts in addition to conventional polishing and painting operations.

材料およびプロセスは、自動車の耐用年数全体を通じて所望の度合いの高度表面仕上げを提供するように正確に設計されなければならない。   The materials and processes must be accurately designed to provide the desired degree of advanced surface finish throughout the life of the vehicle.

上記の先進複合材料の使用は、表面品質および仕上げの問題を解決するだけでなく、その性質および作成プロセスの最適化のおかげで、設計の自由度をさらに達成することができ、この自由度は、金属材料を用いる先行アプローチでは達成できないものである。   The use of the above advanced composites not only solves the surface quality and finishing problems, but can further achieve design freedom, thanks to its nature and optimization of the production process, This cannot be achieved by the prior approach using metal materials.

詳細には、達成される利点には、機械応力耐性の最適化、剛性と重量の比の最適な均衡、および自動車車体部品を設計する上での自由度の改善が含まれる。   Specifically, the benefits achieved include optimization of mechanical stress resistance, optimal balance of stiffness to weight ratio, and improved flexibility in designing automotive body parts.

上記の重合/架橋サイクルは、加熱によりプリプレグの樹脂が液状から固相状態へと変化するプロセスである。   The polymerization / crosslinking cycle described above is a process in which the resin of the prepreg changes from a liquid state to a solid state by heating.

標準的な加工処理方法では、オートクレーブ、ホットプレス、または真空バッグにおいて架橋サイクルが行われる。   Standard processing methods involve crosslinking cycles in an autoclave, hot press, or vacuum bag.

各加工処理サイクルの操作工程を、本明細書中以下に簡単に記載する。   The operation steps of each processing cycle are briefly described herein below.

重合または架橋の温度および時間
各プリプレグ樹脂系について、異なる架橋温度および時間を用いることができる。
Polymerization or cross-linking temperature and time Different cross-linking temperatures and times can be used for each prepreg resin system.

プリプレグ製の部品全体、および関連する型は、樹脂系がなんであってもそれが必要とする時間の間、架橋温度に維持されなければならない。   The entire prepreg part, and the associated mold, must be maintained at the crosslinking temperature for the time required by whatever resin system is required.

加熱速度は、作成される部品が重合または架橋温度に到達するために必要な時間の尺度である。   The heating rate is a measure of the time required for the part being made to reach the polymerization or crosslinking temperature.

この操作工程は、様々なパラメーター、例えば、以下のものによって制御される:
・マトリクス粘度;
・マトリクス反応時間;
・作成される部品の厚さ;
・型の惰性および熱伝導度。
This operating process is controlled by various parameters, for example:
Matrix viscosity;
-Matrix reaction time;
・ Thickness of parts to be created;
• Mold inertia and thermal conductivity.

冷却速度または率は、どのような突然の温度変化も複合材料部品内に機械応力を引き起こすことのないように、制御される。   The cooling rate or rate is controlled so that any sudden temperature change does not cause mechanical stress in the composite part.

各樹脂系の様々な架橋サイクルそれぞれに定義される操作工程、ならびに関連する真空および圧条件は、適用または除去いずれかが行なわれるはずである。   The operating steps defined for each of the various crosslinking cycles of each resin system, and the associated vacuum and pressure conditions, should be either applied or removed.

意図する目的に対するこの解決策の妥当性は、大気中の作用因子と直接接触する美観的仕上げ、詳細には、塗装により達成される、自動車の色における、または任意の所望の色効果、呈色、および様相を持つ、自動車の外側表面の美観的構成要素に適合したパラメーターを評価する手段により立証されている。   The adequacy of this solution for the intended purpose is an aesthetic finish in direct contact with atmospheric agents, in particular achieved by painting, in the color of the car, or any desired color effect, coloration And by means of evaluating parameters adapted to the aesthetic components of the exterior surface of the vehicle.

作成された部品は、本明細書中以下で開示される促進老化手順の終わりに、さらなる外観検査を受けている。   The created parts have undergone further visual inspection at the end of the accelerated aging procedure disclosed herein below.

より詳細には、外観検査は、試験下にある部品の様相を評価する:満たすべき要件とは、検査した部品の表面が連続性のある均一なものであること、表面欠陥および美観的欠陥を持たないことである。   More specifically, visual inspection assesses the appearance of the part under test: the requirements to be met are that the surface of the part being inspected is continuous and uniform, surface defects and aesthetic defects. It is not to have.

促進老化手順には、本明細書中以下の操作サイクルで気候室を用いた:
・湿度耐性:
・12時間のサイクルを20回;各サイクルにおいて、温度を40℃および相対湿度を98%に維持する;
・温度変化に対する耐性:
・12時間のサイクルを20回。
The accelerated aging procedure used a climate chamber with the following operating cycle herein:
・ Humidity resistance:
20 cycles of 12 hours; in each cycle the temperature is maintained at 40 ° C. and the relative humidity at 98%;
-Resistance to temperature changes:
-20 12-hour cycles.

各サイクルは以下を含む:
1)40分間、温度を23℃に、および相対湿度を30%に維持する;
2)90分で、温度を35℃に切り替える;
3)60分間、温度を35℃に維持する;
4)80分で、さらに、温度を45℃に、および相対湿度を80%に切り替える;
5)120分間、温度を45℃に、および相対湿度を80%に維持する;
6)30分で、温度を90℃に、および相対湿度を30%に切り替える;
7)240分間、温度を90℃に、および相対湿度を30%に維持する;
8)60分で、さらに、温度を23℃に、および相対湿度を30%に切り替える。
Each cycle includes:
1) Maintain the temperature at 23 ° C. and the relative humidity at 30% for 40 minutes;
2) Switch the temperature to 35 ° C in 90 minutes;
3) maintain the temperature at 35 ° C. for 60 minutes;
4) In 80 minutes, further switch the temperature to 45 ° C. and the relative humidity to 80%;
5) Maintain the temperature at 45 ° C. and the relative humidity at 80% for 120 minutes;
6) In 30 minutes, switch the temperature to 90 ° C. and the relative humidity to 30%;
7) Maintain the temperature at 90 ° C. and the relative humidity at 30% for 240 minutes;
8) In 60 minutes, switch the temperature to 23 ° C. and the relative humidity to 30%.

上記開示の手順の下流では、点、水疱形成、その他どのような美観的仕上げの改変などの表面変異も観測されなかった。   Downstream of the above disclosed procedure, no surface variations such as spots, blistering, or any other aesthetic finish modifications were observed.

実施例1
織物と不織炭素の結合材料および変性エポキシ樹脂による含浸。
Example 1
Impregnation with woven and non-woven carbon binder and modified epoxy resin.

炭素織物すなわち布帛材料:2×2の綾織り、重量180〜400g/m(A); Carbon fabric or fabric material: 2 × 2 twill, weight 180-400 g / m 2 (A);

炭素不織材料:重量20〜50g/m(B); Carbon nonwoven material: weight 20-50 g / m 2 (B);

エポキシ樹脂の特性は以下のとおりであった:
プリプレグ中の揮発性物質 (%wt) <1
樹脂密度 (g/cm) 1.2
Tg(DSC) (℃) 135TgE’(DMA)** (℃) 125TanδのピークTg(DMA)**(℃) 146
動的走査測定
**完全に架橋した積層体
The properties of the epoxy resin were as follows:
Volatile substances in prepreg (% wt) <1
Resin density (g / cm 3 ) 1.2
Tg (DSC) * (° C.) 135 TgE ′ (DMA) ** (° C.) 125 Tan δ peak Tg (DMA) ** (° C.) 146
* Dynamic scanning measurement
** Completely cross-linked laminate

温度(℃) ゲル化時間(分)
100 87
110 56
120 21
130 8.75
Temperature (℃) Gelation time (min)
100 87
110 56
120 21
130 8.75

樹脂含量:結合および含浸を行った材料全体の最終重量の45%〜65%。   Resin content: 45% to 65% of the final weight of the entire combined and impregnated material.

含浸および結合プロセス
この実施例の結合材料A+Bの含浸プロセスは、連続した2つの異なるプロセス段階で行われ、ホットメルト含浸機械を2〜4メートル/分の速度で用いる:
1)炭素布帛A(支持機能を持つ)を含浸させる工程:支持体に沈着させる樹脂の量は、含浸させた布帛の最終重量の40%〜50%に相当する;シリンダー圧は2〜6barsに設定;
2)炭素不織材料Bとこの支持体Aを結合させ、この不織材料を、先行する段階または工程で用いられたものと同じ組成を有する含浸用樹脂で、含浸させた不織材料重量の70%〜90%となる量で、含浸させる;シリンダー圧は1〜4barsに設定。
Impregnation and Bonding Process The impregnation process of the binding material A + B in this example is performed in two successive process steps, using a hot melt impregnation machine at a rate of 2-4 meters / minute:
1) Step of impregnating carbon fabric A (with support function): The amount of resin deposited on the support corresponds to 40% to 50% of the final weight of the impregnated fabric; the cylinder pressure is 2-6 bar Configuration;
2) Carbon non-woven material B and this support A are bonded together, and this non-woven material is impregnated with an impregnating resin having the same composition as that used in the preceding step or process. Impregnation in an amount of 70% to 90%; the cylinder pressure is set to 1 to 4 bars.

上記例に開示される解決策で用いるのに適した積層順序として可能なものは、以下が上げられる:
1)上記に開示されるとおりに作成される、織物/不織材料を結合させる解決策A+B;
2)先に開示されたものに匹敵する組成を有する含浸用樹脂を含浸させた炭素布帛または織物材料B。
Possible stacking sequences suitable for use in the solution disclosed in the above example include the following:
1) Solution A + B for bonding woven / nonwoven materials made as disclosed above;
2) Carbon fabric or woven material B impregnated with an impregnating resin having a composition comparable to that previously disclosed.

この例示の実施形態に従う方法は、本明細書中以下に概略的に開示されるとおり自動車車体部品を作成することを含み、仕上げられた部品の外側から、したがって型表面から開始する:
1.[0℃]1炭素不織材料+炭素織物材料(A+B)
2.[90℃]5炭素織物材料(B)
The method according to this exemplary embodiment includes making an automobile body part as generally disclosed herein below, starting from the outside of the finished part and thus from the mold surface:
1. [0 ° C] 1 carbon non-woven material + carbon woven material (A + B)
2. [90 ° C] 5-carbon fabric material (B)

提唱されるオートクレーブ架橋操作サイクル
効率的な解決策を提供する架橋サイクルとして可能なものを本明細書中以下に開示する。
Proposed Autoclave Crosslinking Operation Cycle Possible possible crosslinking cycles that provide an efficient solution are disclosed herein below.

この操作順序は、用いた樹脂系に依存し、したがって、これは例としてのみ示されるものであって、限定的な例ではない。なぜなら、この操作順序は、本明細書中開示されるプロセスで用いられたエポキシ樹脂の特有の特性だからである。   This sequence of operations depends on the resin system used, so this is given as an example only and not a limiting example. This is because this sequence of operations is a unique property of the epoxy resin used in the process disclosed herein.

提唱されるプロセス段階を図1の表に開示するが、表には温度、圧、加熱ランプ、および冷却ランプが示される;型と接触する表面の美観的歩留まりを最高にするために、架橋操作サイクルがオートクレーブで行われる場合には適切に減圧を解除する必要がある。   The proposed process steps are disclosed in the table of FIG. 1, where the temperature, pressure, heating ramp, and cooling ramp are shown; the cross-linking operation to maximize the aesthetic yield of the surface in contact with the mold When the cycle is carried out in an autoclave, it is necessary to properly release the reduced pressure.

図2の図形は、先の表で開示した操作工程を図示する。   The graphic of FIG. 2 illustrates the operational process disclosed in the previous table.

実施例2
一方向補強材(UD)と炭素不織材の結合材料;変性エポキシ樹脂による含浸:
一方向炭素補強材料:重量120〜400g/m(C);
炭素不織材料:重量15〜70g/m(D);
Example 2
Bonding material of unidirectional reinforcement (UD) and carbon nonwoven; Impregnation with modified epoxy resin:
Unidirectional carbon reinforcing material: weight 120-400 g / m 2 (C);
Carbon nonwoven material: weight 15-70 g / m 2 (D);

エポキシ樹脂の特性:
プリプレグ中の揮発性物質 (%wt) <1
樹脂密度 (g/cm) 1.23
Tg(DSC) (℃) 181TgE’(DMA)** (℃) 167TanδのピークTg(DMA)**(℃) 184
動的走査測定
**完全に架橋した積層体
Characteristics of epoxy resin:
Volatile substances in prepreg (% wt) <1
Resin density (g / cm 3 ) 1.23
Tg (DSC) * (° C.) 181 TgE ′ (DMA) ** (° C.) 167 Tan δ peak Tg (DMA) ** (° C.) 184
* Dynamic scanning measurement
** Completely cross-linked laminate

温度(℃) ゲル化時間(分)
80 400
100 85
120 17
135 5.5
150 4
Temperature (℃) Gelation time (min)
80 400
100 85
120 17
135 5.5
150 4

樹脂含量:結合および含浸を行った材料全体の最終重量の40%〜60%。   Resin content: 40% to 60% of the final weight of the entire combined and impregnated material.

含浸および結合プロセス
この実施例の結合材料C+Bを含浸させる含浸プロセスは、以下の2つの異なるプロセス段階で行われ、ホットメルト含浸機械を2〜4m/分の速度で用いる:
1)一方向炭素補強材料C(支持機能を持つ)を含浸させる工程:支持体に沈着させる樹脂の量は、含浸させた補強材料の最終重量の30%〜40%に相当する;
2)炭素不織材料Dと先の支持体Cを結合させ、それを、先行する段階または工程で用いられたものと同一の組成を有する含浸用樹脂で、含浸させた不織材料重量の70%〜90%となる量で、含浸させる。
Impregnation and Bonding Process The impregnation process for impregnating the binding material C + B of this example is performed in the following two different process steps, using a hot melt impregnation machine at a speed of 2-4 m / min:
1) impregnation with unidirectional carbon reinforcing material C (having a supporting function): the amount of resin deposited on the support corresponds to 30% to 40% of the final weight of the impregnated reinforcing material;
2) Bond the carbon nonwoven material D and the previous support C, and impregnate it with the impregnating resin having the same composition as that used in the preceding step or process. Impregnation is carried out in an amount of% to 90%.

提唱される積層順序として可能なもの
この実施例の解決策での使用が提唱される本明細書中の積層順序として可能なものは、以下がある:
1)上記で開示されるとおり作成される、UD/不織材料を結合する解決策C+D;
2)実施例1に開示されるタイプBと同様な、炭素織物または布帛材料を、先行するものと適合する組成を有する樹脂で含浸させたもの。
Possible stacking sequences proposed Possible stacking sequences in this specification that are proposed for use in the solution of this example include the following:
1) Solution C + D combining UD / nonwoven materials made as disclosed above;
2) A carbon woven or fabric material similar to Type B disclosed in Example 1 impregnated with a resin having a composition compatible with the preceding.

このプロセスは、本明細書中以下に概略的に開示されるとおり自動車車体部品を作成することを含み、仕上げられた部品の外側から、したがって型表面から開始する:
1.[0℃]1炭素不織材料+UD補強材(C+D)
2.[90℃]4炭素織物材料(B)
または、代替として:
1.[0℃]1炭素不織材料+UD補強材(C+D)
2.[90℃]2炭素織物材料(B)
3.[90℃]1UD補強材料(C)
This process involves making an automotive body part as disclosed generally herein below, starting from the outside of the finished part and hence from the mold surface:
1. [0 ° C] 1 carbon nonwoven material + UD reinforcement (C + D)
2. [90 ° C] 4-carbon woven material (B)
Or alternatively:
1. [0 ° C] 1 carbon nonwoven material + UD reinforcement (C + D)
2. [90 ° C] 2-carbon fabric material (B)
3. [90 ℃] 1UD reinforcement material (C)

提唱されるオートクレーブ架橋サイクル
効率的な解決策を提供する架橋サイクルとして可能なものを本明細書中以下に開示する。
Possible proposed autoclave cross-linking cycles are disclosed herein below as possible cross-linking cycles that provide an efficient solution.

この操作順序は、特徴的な1例であって、用いた樹脂系に厳密に依存し、したがって、これは例示にすぎないと見なされるべきである。なぜなら、この操作順序は、本明細書中開示されるプロセスで用いられたエポキシ樹脂の特有の特性だからである。   This sequence of operations is a characteristic example and depends strictly on the resin system used and should therefore be regarded as illustrative only. This is because this sequence of operations is a unique property of the epoxy resin used in the process disclosed herein.

提唱されるプロセス段階を図3の表に示すが、表には温度、圧、加熱ランプ、および冷却ランプが示される;型と接触する表面の美観的歩留まりを最高にするために、架橋操作サイクルがオートクレーブで行われる場合には、減圧の解除を慎重に判断しなければならない。   The proposed process steps are shown in the table of FIG. 3, where the temperature, pressure, heating ramp, and cooling ramp are shown; the crosslinking operation cycle to maximize the aesthetic yield of the surface in contact with the mold If this is done in an autoclave, the release of decompression must be carefully judged.

図4の図形は、先の表で開示した過程を図示する。   The graphic of FIG. 4 illustrates the process disclosed in the previous table.

こうして、本発明が、意図する目標および目的を完全に達成することがわかった。   Thus, it has been found that the present invention fully achieves its intended goals and objectives.

本発明の実施にあたり、使用される材料、ならびに付随する大きさおよび形状は、必要に応じてどんなものでも可能である。   In practicing the present invention, the materials used, and the attendant sizes and shapes, can be any as required.

Claims (14)

型で成形して、高度表面仕上げを伴う二層結合部品、特に自動車車体を形成するのに適した先進複合材料を作成する方法であって、該方法は、ホットメルト含浸機械により、繊維質の基材の第一支持層と、前含浸させ結合させた複合材料またはプリプレグの第二結合層とを結合させる工程を含み、該第二層は該結合部品の最外部を形成し、最外部とはすなわち該成形プロセスにおいて該型と接触する部分であり、かつ完成した状態では、高度の表面仕上げ特性を有する部分であり;該第一層は、該第二層を含浸させるものと同一かつ適合する含浸用樹脂系で含浸されており、かつ該第二層と同時に、重合または架橋が行われ;該方法は、そのうえ、該ホットメルト含浸機械を2〜4メートル/分の操作速度で操作する工程を含み;該樹脂系は、該結合部品の重量の40〜65%を占めるホットメルトエポキシ樹脂からなること、該不織繊維は、6〜12mmの繊維長を有しておりかつPVA(ポリビニルアルコール)結合剤材料で結着されていること、ならびに該エポキシ樹脂系は、以下:
・層状ケイ酸塩、すなわちケイ素、アルミニウム、および酸化カリウム混合物;
・最大直径が30マイクロメートルの中空ガラス微粒子、
からなる不活性材料1種または複数を加えることにより修飾されていることを特徴とする、方法。
And shaping in molds, two-layer connection element with a high degree of surface finish, in particular how to create advanced composite material suitable for forming a car body, the method, by the hot melt impregnation machine, fiber Bonding a first support layer of the substrate to a second bonded layer of a pre-impregnated and bonded composite or prepreg, the second layer forming the outermost portion of the bonded component, I.e. the part in contact with the mold in the molding process and, in the finished state, the part having a high degree of surface finish properties; the first layer is identical to that impregnating the second layer and Impregnated with a suitable impregnating resin system and simultaneously polymerized or cross-linked with the second layer; the method also operates the hot melt impregnation machine at an operating speed of 2-4 meters / minute The resin system , It is made of a hot melt epoxy resin, which accounts for 40-65% of the weight of the coupling component, nonwoven fibers, fiber length and and PVA (polyvinyl alcohol) having a 6~12mm binder material in the binder As well as the epoxy resin system:
Layered silicates, ie silicon, aluminum and potassium oxide mixtures;
-Hollow glass microparticles with a maximum diameter of 30 micrometers,
A method characterized in that it has been modified by adding one or more inert materials consisting of:
前記第一の支持層は、一方向、多軸繊維、または織物材料、フェルト材料、または同様な特性を持つ任意の他の材料を含み、前記第一の支持層および前記第二の結合層は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、または先進複合材料を作成するのに適した他の繊維を含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。   The first support layer comprises unidirectional, multiaxial fibers, or woven material, felt material, or any other material with similar properties, and the first support layer and the second tie layer are The method of claim 1, comprising carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, or other fiber suitable for making advanced composite materials. 前記第一の支持層は、前記樹脂系と適合する無秩序に配置された不織繊維により構成された繊維質材料層であり、該繊維質材料層は、平坦かつ多孔質であり、かつ重量が10〜50g/mであることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 The first support layer is a fibrous material layer composed of randomly arranged non-woven fibers compatible with the resin system, and the fibrous material layer is flat and porous and has a weight. The method according to claim 1, wherein the method is 10 to 50 g / m 2 . 前記エポキシ樹脂は、熱硬化性樹脂であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the epoxy resin is a thermosetting resin. 前記エポキシ樹脂は、以下の特性:
プリプレグ中の揮発性物質 (%wt) <1
樹脂密度 (g/cm) 1.2
Tg(DSC) (℃) 135TgE’(DMA)** (℃) 125TanδのピークTg(DMA)**(℃) 146
動的走査測定
**完全に架橋した積層体
温度(℃) ゲル化時間(分)
100 87
110 56
120 21
130 8.75
を有し、
樹脂含量:前記結合部品全体の最終重量の45%〜65%であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
The epoxy resin system has the following characteristics:
Volatile substances in prepreg (% wt) <1
Resin density (g / cm 3 ) 1.2
Tg (DSC) * (° C.) 135 TgE ′ (DMA) ** (° C.) 125 Tan δ peak Tg (DMA) ** (° C.) 146
* Dynamic scanning measurement
** Completely cross-linked laminate temperature (° C) Gelation time (min)
100 87
110 56
120 21
130 8.75
Have
2. The method according to claim 1, characterized in that the resin content is 45% to 65% of the final weight of the entire bonded part.
前記エポキシ樹脂は、以下の特性:
プリプレグ中の揮発性物質 (%wt) <1
樹脂密度 (g/cm) 1.23
Tg(DSC) (℃) 181TgE’(DMA)** (℃) 167TanδのピークTg(DMA)**(℃) 184
動的走査測定
**完全に架橋した積層体
温度(℃) ゲル化時間(分)
80 400
100 85
120 17
135 5.5
150 4
を有し、
樹脂含量は、前記結合させ含浸させた材料全体の最終重量の49%〜60%で変化することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
The epoxy resin system has the following characteristics:
Volatile substances in prepreg (% wt) <1
Resin density (g / cm 3 ) 1.23
Tg (DSC) * (° C.) 181 TgE ′ (DMA) ** (° C.) 167 Tan δ peak Tg (DMA) ** (° C.) 184
* Dynamic scanning measurement
** Completely cross-linked laminate temperature (° C) Gelation time (min)
80 400
100 85
120 17
135 5.5
150 4
Have
The process according to claim 1, characterized in that the resin content varies from 49% to 60% of the final weight of the whole combined and impregnated material.
前記方法は、織物(A)と不織(B)炭素の結合材料を作成する工程、および該結合材料を、2×2の綾織りでかつ重量が180〜400g/m炭素布帛材料(A)により修飾されたエポキシ樹脂で含浸させる工程を含み、該炭素不織材料(B)は重量が20〜50g/mであり;
該エポキシ樹脂は、以下の特性:
プリプレグ中の揮発性物質 (%wt) <1
樹脂密度 (g/cm) 1.2
Tg(DSC) (℃) 135TgE’(DMA)** (℃) 125TanδのピークTg(DMA)**(℃) 146
動的走査測定
**完全に架橋した積層体
温度(℃) ゲル化時間(分)
100 87
110 56
120 21
130 8.75
を有し、
樹脂含量は、前記含浸させた結合させる材料全体の最終重量の45%〜65%で変化することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
The method, the fabric (A) and non-woven (B) a step of creating a binding material carbon, and the binding material, the 2 × 2 twill weave and weight of 180~400g / m 2 the carbon fabric material Impregnating with an epoxy resin system modified by (A), wherein the carbon nonwoven material (B) has a weight of 20-50 g / m 2 ;
The epoxy resin has the following characteristics:
Volatile substances in prepreg (% wt) <1
Resin density (g / cm 3 ) 1.2
Tg (DSC) * (° C.) 135 TgE ′ (DMA) ** (° C.) 125 Tan δ peak Tg (DMA) ** (° C.) 146
* Dynamic scanning measurement
** Completely cross-linked laminate temperature (° C) Gelation time (min)
100 87
110 56
120 21
130 8.75
Have
The process according to claim 1, characterized in that the resin content varies between 45% and 65% of the final weight of the total impregnated bonded material.
前記結合材料A+Bの前記含浸工程は、ホットメルト含浸機械を2〜4m/分の速度で用いて行われる、以下:
1)前記炭素織布材料Aを、機械のシリンダー圧2〜6barsで、前記含浸させた布帛の最終重量の40%〜50%になる量の含浸用樹脂で含浸させる工程
2)前記炭素不織材料Bと前記炭素織布材料Aを結合させ、前記不織材料を、機械のシリンダー圧1〜4barsで不織材料重量の70%〜90%なる量の該含浸用樹脂で含浸させる工程、
を含む連続した少なくとも2つの異なるプロセス段階により行われ、
積層順序として可能なものは、以下:
1)前記織物/不織材料A+B;
2)適合性のある含浸用樹脂で含浸させた、前記炭素不織材料B
を使用することを特徴とする、請求項に記載の方法。
The impregnation step of the binding material A + B is performed using a hot melt impregnation machine at a speed of 2-4 m / min , the following:
1) impregnating the carbon woven material A with an impregnating resin in an amount of 40% to 50% of the final weight of the impregnated fabric at a machine cylinder pressure of 2-6 bar ;
2) by binding the carbon nonwoven material B wherein the carbon fabric material A, the non-woven material B, and the machine of the cylinder pressure 1~4Bars, an amount of 70% to 90% of said non-woven material by weight Impregnating with the impregnating resin ;
Carried out by at least two consecutive process steps including
Possible stacking orders are:
1) Said woven / nonwoven material A + B;
2) was impregnated with impregnating resin which is compatible, the carbon nonwoven material B
The method according to claim 7 , wherein:
前記方法は、仕上げられた部品の外側から、したがって、表面から開始して、以下:
1.炭素不織材料+炭素織物材料(A+B)
2.炭素織物材料(B)
を使用する工程;およびオートクレーブ架橋工程を行う工程を含む、請求項8に記載の方法
The method starts from the outside of the finished part, and thus from the mold surface, the following:
1. Carbon non-woven material + carbon woven material (A + B)
2. Carbon fabric material (B)
9. The method of claim 8, comprising the steps of: and performing an autoclave crosslinking step .
前記方法は、一方向性(UD)補強材結合材料、炭素不織材料、および修飾された含浸用エポキシ樹脂を使用する工程を含み
一方向炭素補強材料:重量120〜400g/m(C);
炭素不織材料:重量15〜70g/m(D);
エポキシ樹脂の特性:
プリプレグ中の揮発性物質 (%wt) <1
樹脂密度 (g/cm) 1.23
Tg(DSC) (℃) 181TgE’(DMA)** (℃) 167TanδのピークTg(DMA)**(℃) 184
動的走査測定
**完全に架橋した積層体
温度(℃) ゲル化時間(分)
80 400
100 85
120 17
135 5.5
150 4
樹脂含量は、結合または積層させ含浸させた材料全体の最終重量の40%〜60%である
ことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
The method comprising the step of using unidirectional (UD) reinforcement binding material, a carbon nonwoven materials, and modified for impregnation epoxy resin:
Unidirectional carbon reinforcing material: weight 120-400 g / m 2 (C);
Carbon nonwoven material: weight 15-70 g / m 2 (D);
Characteristics of epoxy resin:
Volatile substances in prepreg (% wt) <1
Resin density (g / cm 3 ) 1.23
Tg (DSC) * (° C.) 181 TgE ′ (DMA) ** (° C.) 167 Tan δ peak Tg (DMA) ** (° C.) 184
* Dynamic scanning measurement
** Completely cross-linked laminate temperature (° C) Gelation time (min)
80 400
100 85
120 17
135 5.5
150 4
Resin content is characterized <br/> from 40% to 60% of the final weight of the total material impregnated bound or laminated, The method of claim 1.
前記方法は、含浸および結合プロセスを行う工程を含み、前記結合材料C+Dの該含浸は、ホットメルト含浸機械を2〜4m/分の速度で用いて、連続した2つの異なるプロセス段階:
1)一方向炭素補強材支持体Cを、含浸させた補強材の最終重量の30%〜40%で沈着する量の含浸用樹脂で含浸させる工程
2)炭素不織材料Dと該支持体Cを結合させ、該含浸させた不織材料重量の70%〜90%となる量の同一含浸用樹脂で含浸させる工程
により行われることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
The method includes the step of performing impregnation and bonding process, wherein the said impregnation of the binding material C + D, using the hot melt impregnation machine at 2 to 4 m / min, two successive different process stages:
1) a step of unidirectional carbon reinforcement support C, is impregnated with impregnating resin in an amount to deposit 30% to 40% of the final weight of the reinforcing material with immersed including;
2) A step of bonding the carbon nonwoven material D and the support C and impregnating with the same impregnating resin in an amount of 70% to 90% of the weight of the impregnated nonwoven material ,
The method according to claim 10 , wherein the method is performed.
前記方法は、さらに、以下:
1)前記UD/不織結合材料C+D;
2)含浸させた炭素織物材料、該材料は、前記含浸用樹脂と適合性のある樹脂で含浸されている、
を順次積層する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項11に記載の方法。
The method further includes:
1) Said UD / nonwoven binding material C + D;
2) impregnated carbon fabric material, the material is impregnated with a resin compatible with the impregnation resin,
The method according to claim 11 , further comprising sequentially laminating the layers.
前記方法は、さらに、完成した部品の外側、したがって、表面から開始して、自動車車体部品を作成する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項12に記載の方法:
1.[0℃]1炭素不織材料+UD補強材(C+D)
2.[90℃]4炭素織物材料(B)
または、代替として:
1.[0℃]1炭素不織材料+UD補強材(C+D)
2.[90℃]2炭素織物材料(B)
3.[90℃]1UD補強材(C)。
13. The method of claim 12 , further comprising the step of creating an automobile body part , starting from the outside of the finished part, and thus from the mold surface.
1. [0 ° C] 1 carbon nonwoven material + UD reinforcement (C + D)
2. [90 ° C] 4-carbon woven material (B)
Or alternatively:
1. [0 ° C] 1 carbon nonwoven material + UD reinforcement (C + D)
2. [90 ° C] 2-carbon fabric material (B)
3. [90 ° C.] 1UD reinforcement (C).
前記方法は、多段階オートクレーブ架橋サイクルを含むことを特徴とする、請求項13に記載の方法。 14. A method according to claim 13 , characterized in that the method comprises a multi-stage autoclave crosslinking cycle .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8400290D0 (en) * 1984-01-06 1984-02-08 Wiggins Teape Group Ltd Fibre reinforced plastics structures
AU2002361136A1 (en) * 2001-12-21 2003-07-09 Henkel Teroson Gmbh Expandable epoxy resin-based systems modified with thermoplastic polymers
JP4721105B2 (en) * 2004-07-08 2011-07-13 東レ株式会社 Decorative molded body and method for producing the same
CA2665551A1 (en) * 2006-10-06 2008-04-17 Henkel Ag & Co. Kgaa Pumpable epoxy paste adhesives resistant to wash-off
JP2012067190A (en) * 2010-09-24 2012-04-05 Toray Ind Inc Epoxy resin composition for fiber reinforced composite material, prepreg, and fiber reinforced composite material
IT1403673B1 (en) * 2011-02-02 2013-10-31 Saati Spa METHOD FOR REALIZING ADVANCED COMPOSITE PARTS OF HIGH SURFACE FINISH AND PRODUCED IN ADVANCED COMPOSITE MADE WITH THIS METHOD.
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