JP6537917B2

JP6537917B2 - 炭素繊維複合材およびその製造方法

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Publication number: JP6537917B2
Application number: JP2015149714A
Authority: JP
Inventors: 淳大藪; 尚幸田辺
Original assignee: Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2015-07-29
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2019-07-03
Anticipated expiration: 2035-07-29
Also published as: JP2017030165A

Description

本発明は、炭素繊維織布に含浸する熱硬化性樹脂を硬化させた炭素繊維布硬化層が複数積層された炭素繊維複合材およびその製造方法に関するものである。

ノートパソコンやプリンタなどのＯＡ機器の筐体や機械部品、釣竿、自動車や自転車等の車両部品等のように軽量性と高剛性との両立が求められる部材に、炭素繊維で強化したプラスチックが使用されている。この炭素繊維強化プラスチックとしては、炭素繊維をシート状に織った炭素繊維織物のような炭素繊維布に熱硬化性樹脂を含浸させて半乾燥させた炭素繊維プリプレグを複数枚重ねて成形型で圧縮加熱することで一体化した炭素繊維複合材が実用化されている(例えば、特許文献１参照)。

特開２００４−２０９７１７号公報特開昭５８−９２５２２号公報

所要の形状に成形した前記炭素繊維複合材は、他の構成部品と連結することで製品または製品の一部として成立することが多い。ここで、金属製や樹脂製の部材では、成形後の後工程としてタップ加工を行いネジ孔を形成したり、下孔にボルトやナット、ピン等を圧入等することで締結部を設け、該締結部を利用して他の構成部品が締結されている。しかし、前記炭素繊維プリプレグを硬化した前記炭素繊維複合材は連続繊維が樹脂層に混在もしくは短繊維が樹脂層に分散されているので、圧縮加熱後に後加工として、ネジ切りタップ加工締を行っても、繊維が分断されたり、樹脂層にネジ溝がうまく反転されず、加工そのものが困難である。

このため、炭素繊維複合材に対しては、炭素繊維複合材の表裏からブラケットを介して接合部品を挟み込んで固定する方法が採用されている。しかし、ブラケットを用いる方法では、部品数の増加、作業工数の増加、外観状の制約などの不都合がある。

ここで特許文献２には、炭素繊維片および接合部品を配置した射出成形型に樹脂を射出することで、炭素繊維片で強化された炭素繊維複合材に接合部材をインサートする技術が開示されている。しかし、特許文献２の炭素繊維複合材は、炭素繊維片を分散した型内に射出した樹脂を行き渡らせる必要があることから、炭素繊維片の配合量(密度)を高めると、接合部品の周囲に樹脂の欠損等が発生して接合不良を招くことが懸念され、接合部品の接合強度を高くできない。また、炭素繊維複合材における炭素繊維片の偏在を制御することが困難なため、製品毎に接合部品の接合強度にばらつきが生じたり、接合部品の配設位置に割れや欠けが生ずる要因ともなる。

すなわち本発明は、従来の技術に内在する前記問題に鑑み、これらを好適に解決するべく提案されたものであって、接合部品の接合強度を高めた炭素繊維複合材およびその製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、本願請求項１に係る発明は、
炭素繊維布に熱硬化性樹脂を含浸させた炭素繊維プリプレグが硬化した複数層の炭素繊維布硬化層と、
前記炭素繊維布硬化層の間に積層されると共に当該炭素繊維布硬化層と一体化されており、圧縮状態で熱硬化性樹脂を含浸させた発泡体が硬化した発泡体硬化層と、
最外層を形成する前記炭素繊維布硬化層から一部が露出する埋設状態で接合されている接合部品とを備え、
前記最外層の炭素繊維布硬化層が形成する凹状部に埋設状態で接合されている前記接合部品が、当該凹状部の形成部において前記発泡体硬化層と一体化した炭素繊維布硬化層により包囲されていることを要旨とする。
これによれば、炭素繊維布に熱硬化性樹脂を含浸させた炭素繊維プリプレグを硬化してなる炭素繊維布硬化層と熱硬化性樹脂を含浸させた発泡体を圧縮硬化させてなる発泡体硬化層とを一体化して形成された凹状の凹状部に接合部品が埋設状態で接合されているので、接合部品の周りに均質に炭素繊維布硬化層を設けることができる。すなわち、機械的特性(高比強度、高比弾性)に優れた炭素繊維布を硬化させた炭素繊維布硬化層が接合部品を包囲すると共に、当該炭素繊維布硬化層を発泡体硬化層で支持することで、炭素繊維布硬化層からの接合部品の脱落を防止し、接合部品の接合強度を高めることができる。

請求項２に係る発明は、
前記凹状部から前記接合部品を引き抜く方向において、当該凹状部を形成する炭素繊維布硬化層と接合部品が係合するよう構成されたことを要旨とする。
これによれば、凹状部から接合部品が引き抜かれる方向に力が作用した際に、炭素繊維布硬化層に接合部品が係合することで、接合部品の引き抜きを防止することができる。

更に、請求項１の構成を含む発明に関し、以下の構成を具有する発明とすることもできる。すなわち、熱硬化性樹脂が含浸された表面層を形成する炭素繊維布と、前記炭素繊維布に積層されると共に熱硬化性樹脂が含浸された樹脂含浸発泡体と、前記炭素繊維布が形成する凹状部に一体に埋め込まれた接合部品とが、前記樹脂含浸発泡体が前記接合部品を埋め込む状態で、前記炭素繊維布と接合部材の埋め込まれた部分が密着するように構成されている炭素繊維複合材であることを要旨とする。
また更に、前記炭素繊維布と前記樹脂含浸発泡体を複数積層させることもできる。複数積層させることで、炭素繊維複合材の強度や剛性が高まる。

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、本願請求項３に係る発明は、
連続気泡を有する発泡体に熱硬化性樹脂を含浸させた樹脂含浸発泡体を炭素繊維布に熱硬化性樹脂を含浸させた複数の炭素繊維プリプレグの間に積層させてなる積層体を、型面に接合部品を保持した成形型により積層体の積層方向から圧縮して、当該接合部品により圧縮される最外層の炭素繊維プリプレグを接合部品の外面形状に追従変形させると共に、当該最外層の炭素繊維プリプレグに追従して前記樹脂含浸発泡体を圧縮変形させ、
前記積層体を圧縮した状態で加熱して、前記熱硬化性樹脂の硬化に伴い前記接合部品の外面形状に追従変形させた前記炭素繊維プリプレグを硬化してなる炭素繊維布硬化層と、当該炭素繊維プリプレグに追従変形させた前記樹脂含浸発泡体を硬化してなる発泡体硬化層とを一体化して、外表面に露出する状態で前記接合部品を埋設することを要旨とする。
これによれば、接合部品を保持した成形型で積層体を圧縮すると共に加熱することで、炭素繊維布硬化層と発泡体硬化層とを一体化しつつ最外層の炭素繊維布硬化層から露出する状態で接合部品が埋設される。この積層体が圧縮されるとき、炭素繊維布プリプレグは接合部材の形状に合わせて屈曲すると同時に、樹脂含浸発泡体は、その弾性特性によって接合部材の形状に密着することができるので、接合部品が強固に炭素繊維複合材に固定される。また、炭素繊維布硬化層と発泡体硬化層とを一体化しつつ接合部品が埋設されるので、成形型で圧縮および加熱する工程とは別に接合部品を取り付ける工程を設ける必要がない。また、得られた炭素繊維複合材は、接合部品の外面形状に追従した形態で発泡体硬化層と一体化された炭素繊維布硬化層により包囲されるので、接合部品の周りに均質に炭素繊維布硬化層を設けることができる。すなわち、機械的特性(高比強度、高比弾性)に優れた炭素繊維布を硬化させた炭素繊維布硬化層が接合部品を包囲すると共に当該炭素繊維布硬化層を発泡体硬化層で支持することにより、炭素繊維布硬化層からの接合部品の脱落を防止し、接合部品の接合強度を高めた炭素繊維複合材を得ることができる。

請求項４に係る発明は、
凹凸形状部が設けられた前記接合部品を保持した前記成形型により前記積層体を圧縮した状態で加熱して、前記最外層の炭素繊維プリプレグを前記接合部品の凹凸形状部に追従変形させた状態で、前記炭素繊維布硬化層と発泡体硬化層とを一体化することを要旨とする。
これによれば、接合部品に形成された凹凸形状部に炭素繊維布硬化層が嵌合した状態となるので、接合部品の接合強度をより高めることができる。

更に、請求項３の構成を含む発明に関し、以下の構成を具有する発明とすることもできる。すなわち、炭素繊維布に熱硬化性樹脂を含浸させて炭素繊維プリプレグを得る工程と、発泡体に熱硬化性樹脂を含浸させて樹脂含浸発泡体を得る工程と、金型に接合部品を保持する工程と、上記接合部品が保持された金型に上記炭素繊維プリプレグを積層する工程と、前記炭素繊維プリプレグに前記樹脂含浸発泡体を積層する工程と、前記金型を閉じて圧縮加熱する工程を含んでおり、前記金型に前記炭素繊維プリプレグを積層する工程により表面層を形成し、前記炭素繊維プリプレグに前記樹脂含浸発泡体を積層する少なくとも一回の工程が含まれてなる炭素繊維複合材の製造方法である。
更には、前記炭素繊維プリプレグに前記樹脂含浸発泡体を積層する工程が複数回あっても良い。

本発明に係る炭素繊維複合材によれば、接合部品の接合強度を高めることができる。またその製造方法によれば、接合部品の接合強度が高い炭素繊維複合材が得られる。

本発明の実施例に係る炭素繊維複合材の要部を概略で示す平面図である。実施例に係る炭素繊維複合材の要部を一部破断して示す斜視図である。 (a)は、図１のＡ−Ａ線における概略断面図であり、(b)は、(a)のＢ−Ｂ線における接合部品の配設位置を拡大した概略断面図である。実施例に係る炭素繊維複合材の製造工程を断面で示す概略図であって、(a)は積層体を成形型で圧縮および加熱する前の状態を示し、(b)は積層体を成形型で圧縮および加熱した状態を示す。

次に、本発明に係る炭素繊維複合材およびその製造方法につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照して以下に説明する。

(炭素繊維複合材１０について)
図１〜図３に示すように、本発明に係る炭素繊維複合材１０は、炭素繊維布が硬化した炭素繊維布硬化層１４と、圧縮状態で発泡体が硬化した発泡体硬化層１６とを一体化した基材１２に接合部品３０が埋設されて、当該接合部品３０を介して他の部品に着脱可能に取り付け可能に構成されている。ここで具体的に、炭素繊維布硬化層１４は、炭素繊維布に熱硬化性樹脂を含浸した炭素繊維プリプレグ５４が硬化した層であり、発泡体硬化層１６は、熱硬化性樹脂を含浸させた連続気泡を有する発泡体を圧縮状態で硬化した層である。炭素繊維複合材１０は、ドアトリムやコンソールボックス等の車両内装部品の外装板として使用可能な板状に形成され、接合部品３０を介して車両内装部品の基部に連結されるようになっている。この炭素繊維複合材１０の基材１２は、複数の炭素繊維布硬化層１４の間に少なくとも１つの前記発泡体硬化層１６が積層され、炭素繊維布硬化層１４、発泡体硬化層１６および接合部品３０が一体化することで構成されている。炭素繊維複合材１０の基材１２は、表裏面を形成する炭素繊維布硬化層１４の間に発泡体硬化層１６を積層して構成され、炭素繊維複合材１０の外面(最外層)が炭素繊維布硬化層１４により形成されている。以下の説明では、炭素繊維複合材１０において、厚み方向の一方の外面(図３(ａ)における上面)を第１外面１０Ａと指称し、他方の外面(図２)を第２外面１０Ｂと指称する場合がある。

前記炭素繊維複合材１０の基材１２には、図１、図２、図３(ａ)に示すように、基材１２の厚み方向(積層方向)に凹んだ凹状部２０が形成されており、全体または一部を基材１２に埋設するよう当該凹状部２０に前記接合部品３０が嵌合した状態で固定されている。この凹状部２０は、基材１２の最外層の炭素繊維布硬化層１４を形成する炭素繊維布(炭素繊維プリプレグ５４)が前記接合部品３０の外面形状に密着するように追従した形状で硬化することにより、基材１２の厚み方向に凹んだ凹状に形成されて、当該凹状部２０に嵌合した接合部品３０の外面を、当該最外層の炭素繊維布硬化層１４が包囲するようになっている。すなわち、凹状部２０の開口を介して接合部品３０の一部が最外層を形成する炭素繊維布硬化層１４から基材１２の外側に露出している。すなわち、前記基材１２は、前記凹状部２０を形成する炭素繊維布硬化層１４に対して内部側で前記発泡体硬化層１６が一体化しており、当該凹状部２０の剛性を高めて、接合部品３０の接合強度を高めるようにしてある。言い換えると、凹状部２０を形成する最外層の炭素繊維布硬化層１４が前記接合部品３０に接合する接合層を構成し、最外層の炭素繊維布硬化層１４に一体化した発泡体硬化層１６が当該炭素繊維布硬化層１４を支持する支持層を構成している。

ここで、前記凹状部２０は、前記炭素繊維複合材１０の第１外面１０Ａとの境界をなす境界縁２２より奥側において、接合部品３０の後述する拡大部３８に対して当該凹状部２０から接合部品３０を引き抜く方向で係合する規制部が形成されている。すなわち、前記凹状部から接合部品３０を引き抜く方向において、当該凹状部２０をなす炭素繊維布硬化層１４により形成される規制部２６と接合部品３０の拡大部３８とが係合することで、凹状部２０からの接合部品３０の引き抜きを規制するようになっている。この規制部２６は、当該規制部２６の形成位置における凹状部２０の内径寸法に対して、当該規制部２６の形成位置より奥側における凹状部２０の内径寸法が拡大することで形成されている。具体的に図３(ａ)では、前記凹状部２０の境界縁２２と底部２４との間の周面において、前記接合部品３０の外形形状に合わせて炭素繊維複合材１０の厚み方向と向と交差する方向(凹状部２０の内側(接合部品３０側))へ炭素繊維布硬化層１４が突出することで前記規制部２６が形成されている。

前記炭素繊維布硬化層１４は、前記炭素繊維布に熱硬化性樹脂を含浸させた炭素繊維プリプレグ５４を硬化して形成されている。前記炭素繊維布は、炭素繊維をシート状に形成したものであり、熱硬化性樹脂を含浸可能であると共に、軽くて剛性が高いという性質を持つ。炭素繊維布としては、例えば、炭素繊維を織った炭素繊維織物や、炭素繊維をシート状に結合した炭素繊維不織布等を採用することができる。ここで、前記炭素繊維布は、特に繊維が一方向のみではないものが好ましく、例えば、縦糸と横糸で構成される平織、綾織、朱子織及び３方向の糸で構成される三軸織等が好ましい。また、前記炭素繊維布は、熱硬化性樹脂の含浸及び剛性の点から、その繊維の重さを９０〜４００ｇ／ｍ^２とするのが好ましい。繊維の重さが９０ｇ／ｍ^２未満の場合には、炭素繊維複合材１０の強度、剛性が充分に確保することが困難になる。一方で、繊維の重さが４００ｇ／ｍ^２を超える場合には、接合部材３０を炭素繊維布硬化層１４に密着させるように埋め込んで一体に成形することが困難になる。

前記炭素繊維布に含浸する前記熱硬化性樹脂は、特に限定されないが、前記炭素繊維複合材１０の剛性を高めるためには、硬化した際に熱硬化性樹脂自体がある程度の剛性を有するのが好ましい。例えば、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂とエポキシ樹脂の混合物等を採用し得る。特に、前記熱硬化性樹脂としては、ノボラック系の２核体が低減された架橋度の高いフェノール樹脂化合物が好適である。なお、前記炭素繊維複合材１０に難燃性が要求される場合には、前記熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂のように良好な難燃性を示す樹脂を含浸することが好ましい。なお、熱硬化性樹脂は、前記炭素繊維布に含浸し易くするために、アルコール等の希釈剤で希釈するのが好ましい。また、前記炭素繊維布への熱硬化性樹脂の含浸量は、軽量化や剛性を高めるためには、前記炭素繊維プリプレグ５４における前記熱硬化性樹脂の樹脂重量比率を３０〜８０％の範囲に設定するのが好ましく、該樹脂重量比率を４０〜７０％の範囲に設定するのがより好ましい。なお、前記樹脂重量比率は、（熱硬化性樹脂を含浸する前後における炭素繊維布と発泡体の合計重量の差）÷（熱硬化性樹脂を含浸した後の炭素繊維布と発泡体の合計重量）×１００(％)の式により算出された値である。なお、前記樹脂重量比率の式における熱硬化性樹脂を含浸した後の重量は、熱硬化性樹脂を溶剤に溶かして使用した場合には、含浸後に乾燥させて溶剤を除去した後の重量である。

前記発泡体硬化層１６を形成する発泡体としては、特に限定されるものではない。この発泡体は、各気泡(セル)が連通する連続気泡構造からなる発泡体が適しているが、気泡が連通しない構造の発泡体を用いることも可能である。ここで、発泡体は連続気泡構造を有することで、熱硬化性樹脂を好適に含浸させることができるだけでなく、高い圧縮率で成形が可能となる。また、連続気泡構造の発泡体は、前記接合部品３０を後述する嵌合状態で接合するのにも適している。前記発泡体としては、例えば、メラミン樹脂発泡体、ウレタン樹脂発泡体、ポリオレフィン(ポリアミド)樹脂発泡体などから選択することができる。発泡体硬化層１６を形成する発泡体としてこれらの素材を選ぶことにより炭素繊維布の積層枚数に相当する厚みにまで圧縮成形が可能である。特に、前記発泡体として、メラミン樹脂発泡体もしくはポリアミド樹脂発泡体が好ましい。また、前記炭素繊維複合材１０に難燃性が求められる場合には、含浸される熱硬化性樹脂としては難燃性のものが好ましく、メラミン樹脂発泡体は良好な難燃性を有するため、前記炭素繊維複合材１０として好適なものである。前記発泡体の圧縮前の厚み(元厚み)は適宜に設定することができるが、例えば１〜２５ｍｍの範囲を挙げる。また、前記発泡体は、圧縮容易性、含浸性、軽量性、剛性等の観点から、圧縮する前の密度を５〜８０ｋｇ／ｍ３とするのが好ましく、８〜１２ｋｇ／ｍ３とするのがより好ましい。すなわち、発泡体の圧縮前の密度が５ｋｇ／ｍ３未満の場合には、炭素繊維複合材１０の強度、剛性を充分に確保することが困難になる。一方で、発泡体の圧縮前の密度が８０ｋｇ／ｍ３を超える場合には、発泡体への熱硬化性樹脂の含浸や発泡体の圧縮が困難になったり、炭素繊維複合材１０の重量が増して取扱い性が低下する要因となる。

前記発泡体に含浸する熱硬化性樹脂は、特に限定されないが、前記炭素繊維複合材１０の剛性を高めるためには、硬化した際に熱硬化性樹脂自体がある程度の剛性を有するのが好ましい。例えば、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂とエポキシ樹脂の混合物等を採用し得る。特に、前記熱硬化性樹脂としては、ノボラック系の２核体が低減された架橋度の高いフェノール樹脂化合物が好適である。なお、前記炭素繊維複合材１０に難燃性が要求される場合には、前記熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂のように良好な難燃性を示す樹脂を含浸することが好ましい。なお、熱硬化性樹脂は、前記炭素繊維布に含浸し易くするために、アルコール等の希釈剤で希釈するのが好ましい。また、炭素繊維プリプレグ５４に含浸させる熱硬化性樹脂と、発泡体に含浸させる熱硬化性樹脂とは、同じ種類のものでも異なる種類のものでもよいが、同じ種類の熱硬化性樹脂を含浸することが好ましく、積層体５２を圧縮硬化した際に炭素繊維布硬化層１４と発泡体硬化層１６との密着性を高め、層間剥離を著しく抑制して両層を強固に一体化し得る。

図１〜図３に示すように、前記接合部品３０としては、他の部材との締結に用いられるネジやナット、ピン等の他の構成部品に対する連結に供される部品の他に、装飾用の飾り部品等を採用することができ、炭素繊維複合材１０の凹状部２０に埋設することで、当該接合部品３０を強固に固定することが可能になる。なお、前記接合部品３０の材質は、後述する圧縮および加熱に耐え得る程度の耐圧性および耐熱性を備えていれば特に限定されない。実施例では、一端面にネジ孔３２が開口した金属製の所謂インサートナットを接合部品３０として採用してある。すなわち、接合部品３０の前記ネジ孔３２に、他の構成部材に設けた雄ネジを螺挿することで、前記炭素繊維複合材１０を他の構成部材に対して容易に連結可能となっている。

また、前記接合部品３０は、炭素繊維複合材１０の第１外面１０Ａから前記ネジ孔３２が開口する開口面３４が露出する状態で凹状部２０に嵌合するよう設けられて、当該凹状部２０を形成する最外層の炭素繊維布硬化層１４に接合部品３０が接合されている。このように接合部品３０は、前記凹状部２０に嵌合することで、前記一体化した炭素繊維布硬化層１４および発泡体硬化層１６からなる基材１２に対して厚み方向に埋め込まれた状態で固定されている。ここで、接合部品３０の全体が前記凹状部２０に嵌合して埋設される形態に限られるものでない。例えば、前記凹状部２０の深さ寸法より長い接合部品３０を嵌合させて、接合部品３０の一部が凹状部２０から突出するよう構成することもできる（図示せず）。換言すると、接合部品３０において前記凹状部２０に嵌合する部位だけが、炭素繊維布硬化層１４に包囲された状態で接合される接合部となる。

ここで、前記接合部品３０の外面形状は、特に限定されないが、前記凹状部２０に嵌合する接合部に、前記凹状部２０の前記規制部２６に対して凹状部２０の底部２４側から境界縁２２の方向で当接する抜け止め部３８を設けることが好ましい。このような抜け止め部３８は、接合部品３０の外周面を凹凸状に形成したり、凹状部２０の奥側において外形が拡大するよう形成することで設けることができる。例えば、図２、図３に示す接合部品３０は、軸状部３６の両端部に、当該軸状部３６より外形の大きな拡大部３８,４０が形成されており、当該軸状部３６より凹状部２０の奥側に位置する拡大部３８が前記抜け止め部として機能するようになっている。すなわち、前記接合部品３０の外面形状に追従した形態で前記炭素繊維布硬化層１４および発泡体硬化層１６が形成される前記規制部２６が、軸状部３６および拡大部３８,４０により形成される接合部品３０の拡大部３８,４０の間の溝状部分に嵌合することで、凹状部２０から引き抜かれる方向に力が前記接合部品３０に作用した際に、前記凹状部２０の奥側(底部２４側)に位置する拡大部３８が当該規制部２６に係合して、接合部品３０が凹状部２０から脱落するのを効果的に防止している。また、凹状部２０の奥側に接合部品３０を押し込む方向に力が作用した際には、発泡体硬化層１６の弾性力によって、規制部２６に炭素繊維布硬化層１４を押し込め、接合部品３０と炭素繊維布硬化層１４、発泡体硬化層１６の密着力を高めている。また、凹状部２０を形成する表面層において炭素繊維布硬化層１４が複数積層されている場合には、複数の炭素繊維布硬化層１４および発泡体硬化層１６が接合部品３０の形状に合わせて密着している。ここで、複数の炭素繊維布硬化層１４は一定の深さまで接合部品３０の形状に追従しているものの、それより深い領域では、破断している。ここでいう破断とは、炭素繊維布が接合部材３０によって圧縮されることで、当該繊維布の伸びを超えて、接合部材３０の圧縮面で破断し接合部材３０が繊維布を貫通している状態をいう。接合部品３０の底部に圧縮される領域では、表面層と裏面層(第１外面１０Ａと第２外面１０Ｂ)の炭素繊維布硬化層１４と発泡体硬化層１６が圧縮されており、発泡体硬化層１６が中実になっている。ここで、前記抜け止め部は、接合部品３０を錐体形状に形成したり、当該接合部品３０の外周面に凹み部や突出部を設けることによっても形成することが可能であり、当該接合部品３０の外面形状に追従した形態で炭素繊維布硬化層１４および発泡体硬化層１６が形成されることで、接合部品３０の引き抜きや押し込みを防止することが可能である。

また、図３(ｂ)に示すように、前記接合部品３０には、前記凹状部２０に嵌合する接合部に、当該凹状部２０の中心線(凹状部２０の奥行き方向)を軸線とした回転方向への回転を規制する滑り止め部４２が設けることが好ましい。このような、滑り止め部４２は、接合部品３０の外周面を凹凸状に形成したり、凹状部２０の中心線に交差する方向での接合部品３０の断面形状を非円形状に形成することで設けることができる。例えば、図３(ｂ)および図２に示す接合部品３０は、前記拡大部３８,４０の外周面に、凹状部２０の中心線を軸線とした回転方向に交差する傾斜状の溝部を周方向に離間して複数形成されており、当該溝部により形成される微少な突起４２が前記滑り止め部として機能するようになっている。また、凹状部２０からの接合部品３０の引き抜き方向に対して交差するよう前記溝部を形成することで、突起４２が前記抜け止め部として機能するよう構成することができる。

このような滑り止め部４２は、所謂ローレット加工や、ブラスト加工等の接合部品３０外周面に凹凸形状を形成可能な各種の加工方法により形成することができる。なお、ローレット加工により突起４２を形成する際には、凹状部２０の中心線に対して溝部が傾斜した斜めローレットや、凹状部２０の中心線に沿って溝部が延在する平目ローレット、溝部を網目状に形成した綾目ローレット等を採用できる。なお、図２では、溝部を網目状に形成した状態を示してある。言い換えると、滑り止め部４２は、接合部品３０の外表面から突出するよう形成された微少な突起４２の間の隙間に炭素繊維が嵌合することで形成される。すなわち、前記接合部品３０の外面形状に追従した形態で形成される炭素繊維布硬化層１４が接合部品３０の滑り止め部(突起)４２に嵌合することで、凹状部２０の内部で接合部品３０が回転する方向に力が作用した際に接合部品３０が回転するのを効果的に防止することができる。このような滑り止め部４２は、ボルトやナットのように回転方向に力が作用する部品を接合部品３０として埋設する場合に特に有効である。また、前記滑り止め部４２は、接合部品３０の断面を楕円や多角形状に形成することで形成することも可能である。

(炭素繊維複合材１０の製造方法について)
次に、前述した炭素繊維複合材１０の製造方法について説明する。図４に示すように、炭素繊維複合材１０は、成形型６０を用いて製造される。前記成形型６０は、炭素繊維複合材１０における第１外面１０Ａ(第１表面層とも称す)を成形する第１型面６２ａを有する第１型６２と、炭素繊維複合材１０における第２外面１０Ｂ(第２表面層とも称す)を成形する第２型面６４ａを有する第２型６４とから構成される。そして、前記成形型６０(第１および第２型６２,６４)の型面６２ａ,６４ａに、成型後に成形型６０から離脱可能な状態で前記接合部品３０を保持する保持手段６６が設けられている。ここで、接合部品３０は、第１および第２型６２,６４の何れか片方の型に保持してもよく、また両方の型に保持してもよい。すなわち、片方の型に接合部品３０を保持した成形型６０で前記積層体５２を圧縮加熱することで、得られる炭素繊維複合材１０の片面に接合部品３０を埋設することができ、両方の型に接合部品３０を保持した成形型６０で前記積層体５２を圧縮加熱することで、得られる炭素繊維複合材１０の両面に接合部品３０を埋設することができる。なお、前記成形型６０に保持する接合部品３０の数は適宜に決定することができ、複数の接合部品３０を保持した成形型６０で前記積層体５２を圧縮加熱することで、得られる炭素繊維複合材１０に複数の接合部品３０を埋設することができる。図４では、前記第１型面６２ａに形成した１つの前記保持手段６６に接合部品３０を保持してある。なお、図４では、保持手段６６は、接合部品３０の前記ネジ孔３２に挿入されるピンで構成されている。

また、第１型面６２ａには凹凸形成部６８が形成されており、積層体５２を圧縮加熱することで、炭素繊維複合材１０の第１外面１０Ａの適宜位置に凹凸を形成するよう構成されている。この凹凸は、図示した凸形状や凹形状に限定されず、曲面が隆起することで形成されるなだらかな凹凸であってもよい。さらに、凹凸領域が異なる面積の凹凸部を、各々第１型面６２ａには凸部、第２型面６４ａには凹部として設けることも可能である。このように、積層体５２を圧縮加熱する成形型６０の型面６２ａ,６４ａは、必要な炭素繊維複合材１０の形状に合わせて形成することができる。図４では、前記第１型面６２ａに、炭素繊維複合材１０の第１外面１０Ａに凹部１８を形成する凹凸形成部６８が設けられている。また、この成形型６０には電熱ヒーター等の加熱手段(図示せず)が設けられており、積層体５２を圧縮した状態で前記熱硬化性樹脂の硬化反応に必要可能な温度まで加熱し得るよう構成されている。

また、前記炭素繊維布に熱硬化性樹脂を含浸させて前記炭素繊維プリプレグ５４を作成する(炭素繊維プリプレグを得る工程)。この炭素繊維プリプレグ５４は、液状の熱硬化性樹脂溶液中に、所要の平面サイズに裁断した前記炭素繊維布を浸漬して、該炭素繊維布に熱硬化性樹脂を含浸させることで作成することができる。また、前記発泡体に熱硬化性樹脂を含浸させて前記樹脂含浸発泡体５６を作成する(樹脂含浸発泡体を得る工程)。この樹脂含浸発泡体５６は、炭素繊維プリプレグ５４と同様に、液状の熱硬化性樹脂溶液中に、所要の平面サイズに裁断した前記発泡体を浸漬して、該発泡体に熱硬化性樹脂を含浸させることで作成することができる。また、溶剤に熱硬化性樹脂を溶かした溶液を含浸させた後に、熱硬化性樹脂の硬化反応を生じない温度で乾燥させて希釈剤を除去することで、炭素繊維プリプレグ５４や樹脂含浸発泡体５６を容易に作成することが可能になる。なお、炭素繊維布や発泡体に熱硬化性樹脂を含浸する方法としては、前述した熱硬化性樹脂溶液に浸漬する方法の他、スプレーにより熱硬化性樹脂溶液を吹き付けて含浸させる方法や、ロールコータにより熱硬化性樹脂溶液を塗布する方法等を採用することができる。

ここで、前記炭素繊維布および発泡体への熱硬化性樹脂の含浸量は、軽量化や剛性を高めるために、前記炭素繊維プリプレグ５４における前記熱硬化性樹脂の重量比率を３０〜８０％の範囲に設定するのが好ましく、該重量比率を４０〜７０％の範囲に設定するのがより好ましい。なお、熱硬化性樹脂を希釈剤に溶かして含浸させた場合には、含浸後に乾燥させて希釈剤を除去した後の重量を基準にして前記樹脂重量比率が求められる。また、炭素繊維布や発泡体に対して同じ種類の熱硬化性樹脂を含浸することで、積層体５２を圧縮加熱した際に、炭素繊維布硬化層１４および発泡体硬化層１６を効果的に一体化して基材１２の剛性を高めることができる。

そして、図４(ａ)に示すように、最外層に前記炭素繊維プリプレグ５４が位置するように、複数の炭素繊維プリプレグ５４の間に樹脂含浸発泡体５６を積層した積層体５２を、前記接合部品３０を保持した前記成形型６０の第１型６２および第２型６４の間に配置して、当該積層体５２における炭素繊維プリプレグ５４および樹脂含浸発泡体５６の積層方向から圧縮すると共に圧縮状態で加熱する。すなわち、成形型６０に接合部品３０を保持する工程と、当該接合部品３０が保持された成形型６０に炭素繊維プリプレグ５４を積層する工程と、前記炭素繊維プリプレグ５４に前記樹脂含浸発泡体５６を積層する工程と、前記成形型６０を閉じて積層体５２を圧縮加熱する工程とが含まれて、前記成形型６０に前記炭素繊維プリプレグ５４を積層する工程により炭素繊維複合材１０の表面層を形成するようになっている。ここで、積層する炭素繊維プリプレグ５４および樹脂含浸発泡体５６の枚数は適宜に定めることができる。例えば、炭素繊維プリプレグ５４と樹脂含浸発泡体５６とを複数枚重ねて積層したとしても、樹脂含浸発泡体の弾性力によって、圧縮量に関係なく金型の凹凸形成部６８が、忠実に反転されることにより凹部の深さや、凸部の高さを調整することが可能である。すなわち、炭素繊維プリプレグ５４を複数枚重ねても、樹脂含浸発泡体５６を複数枚重ねることで、得られる炭素繊維複合材１０の立体形状を複雑にすることができる。また、最外層を形成する一対の炭素繊維プリプレグ５４の間に、炭素繊維プリプレグ５４および樹脂含浸発泡体５６を複数枚重ねて積層することで、得られる炭素繊維複合材１０の内部に炭素繊維布硬化層１４を形成することができ、炭素繊維複合材１０の耐引張荷重や耐曲げ荷重の向上を図りうる利点がある。

また、炭素繊維複合材１０の一方の外表面から最も近い樹脂含浸発泡体５６までの間に存在する炭素繊維プリプレグ５４の数と、炭素繊維複合材１０の他方の外表面から最も近い樹脂含浸発泡体５６までの間に存在する炭素繊維プリプレグ５４の数とが等しくなるよう積層したり、当該炭素繊維プリプレグ５４の数を異なるよう積層することも可能である。積層体５２の圧縮に伴って接合部品３０や凹凸形成部６８により炭素繊維プリプレグ５４を圧縮する際に、接合部品３０の埋設位置や凹凸形成部６８による凹凸形状の形成位置に応じて、炭素繊維複合材１０の両外表面側に位置する炭素繊維プリプレグ５４の枚数を調整することで、反りのない炭素繊維複合材１０を得ることができる。すなわち、前記炭素繊維プリプレグ５４に前記樹脂含浸発泡体５６を積層する少なくとも一回の工程が含まれており、当該炭素繊維プリプレグ５４に前記樹脂含浸発泡体５６を積層する工程を複数回設けることが可能である。

例えば、炭素繊維複合材１０の両面に均等になるよう接合部品３０を埋設したり、凹凸形状を形成する場合には、炭素繊維複合材１０の両面側に位置する炭素繊維プリプレグ５４の枚数を等しくすることで、接合部品３０の埋設や凹凸形状の形成を良好に行いつつ、炭素繊維複合材１０の反りを押さえることができる。一方で、炭素繊維複合材１０の片面に接合部品３０を埋設したり、凹凸形状を形成する場合のように、埋設される接合部品３０や形成する凹凸形状が炭素繊維複合材１０の両面で不均等になるような場合には、炭素繊維複合材１０の両面側に位置する炭素繊維プリプレグ５４の枚数を異ならせることで、接合部品３０の埋設や基材１２に対して凹凸形状の形成を良好に行いつつ、炭素繊維複合材１０の反りを押さえることができる。すなわち、積層体５２を圧縮するのに伴って接合部品３０等により押圧されて炭素繊維プリプレグ５４が引っ張られる外表面と反対側の外表面側に積層する炭素繊維プリプレグ５４の枚数を増やすことで、接合部品３０の埋設側に炭素繊維複合材１０が反り返るのを効果的に防止することが可能になる。なお、図４(ａ)では、炭素繊維複合材１０において接合部品３０を埋設する第１外面１０Ａ側に炭素繊維プリプレグ５４を１枚配置し、反対となる第２外面６０Ｂ側に炭素繊維プリプレグ５４を２枚重ねて配置した状態を図示してある。

前記積層体５２を圧縮することで、炭素繊維プリプレグ５４および樹脂含浸発泡体５６は、前記型面６２ａ,６４ａおよび前記接合部品３０の外面の凹凸形状部(軸状部３６や拡大部３８,４０、滑り止め部４２)へ追従した形状に変形する。この際、圧縮に反発する力(樹脂含浸発泡体５６の反発力や圧縮に伴い流動する熱硬化性樹脂)により積層体５２の内部側から炭素繊維プリプレグ５４が押圧されることで、接合部品により圧縮される最外層の炭素繊維プリプレグ５４を、当該接合部品３０に密着するよう追従変形させることができる。すなわち、接合部品３０の軸状部３６および拡大部３８,４０に追従した形状に最外層の炭素繊維プリプレグ５４が変形することで前記規制部２６を形成することができる。また、炭素繊維プリプレグ５４を接合部品３０に押し付けることで、接合部品３０の滑り止め部４２の隙間に炭素繊維プリプレグ５４の炭素繊維が嵌まり込ませることができる。

そして、前記積層体５２を圧縮した状態で熱硬化性樹脂を反応硬化することで、炭素繊維プリプレグ５４が硬化した炭素繊維布硬化層１４と、樹脂含浸発泡体５６が硬化した発泡体硬化層１６とが、前記型面６２ａ,６４ａおよび前記接合部品３０の外面形状に追従した形態で一体化されると共に、前記接合部品３０の一部(開口面３４)が炭素繊維布硬化層１４から露出した状態で接合される。すなわち、積層体５２の圧縮に伴って、前記接合部品により圧縮される最外層の炭素繊維プリプレグ５４を接合部品３０の外面形状に追従変形させると共に、当該最外層の炭素繊維プリプレグ５４に追従して樹脂含浸発泡体５６を圧縮変形させた状態で加熱により硬化することで、接合部品３０の外面形状に追従変形させた炭素繊維プリプレグ５４を硬化してなる炭素繊維布硬化層１４と、当該炭素繊維プリプレグ５４に追従変形させた樹脂含浸発泡体５６を硬化してなる発泡体硬化層１６とが一体化して接合部品３０が嵌合する凹状部２０が形成され、外表面に露出する状態で接合部品３０を埋設した炭素繊維複合材１０を得ることができる。このとき、硬化した炭素繊維布硬化層１４および発泡体硬化層１６により前記規制部２６が形成されると共に、接合部品３０の滑り止め部４２の隙間に炭素繊維が嵌まり込んだ状態で、炭素繊維布硬化層１４が形成されることで、接合部品３０が凹状部２０に対して強固に接合される。

次に、炭素繊維複合材１０の具体的な製造方法の一例を示す。熱硬化性樹脂として２核体が低減されたノボラック系フェノール樹脂(住友ベークライト株式会社製品名；スミライトレジンＰＲ−５５７９１Ｂ)を、主成分がエタノールである希釈剤(大伸化学株式会社製品名；ネオエタノール)に９１ｗｔ％となるよう希釈した熱硬化性樹脂溶液を生成する。そして、炭素繊維布として平織の炭素繊維織物(東邦テックス株式会社製品名；Ｗ−３１０１繊維重さ２００ｇ／ｍ^２)を前記熱硬化性樹脂溶液中に浸漬して、当該溶液から取り出した炭素繊維布を自然乾燥し、熱硬化性樹脂を含浸した炭素繊維プリプレグ５４を作成する。同様に、連続気泡を有する発泡体として厚み１０ｍｍ、平面サイズ２００×３００ｍｍに切り出したメラミン樹脂発泡体(ＢＡＳＦ社製品名；バソテクトＧ密度１０．３ｋｇ／ｍ^３)を、前記炭素繊維布と同様にして熱硬化性樹脂溶液中に浸漬して、当該溶液から取り出した発泡体を自然乾燥し、熱硬化性樹脂を含浸した樹脂含浸発泡体５６を作成する。このとき、前述した式で算出される樹脂重量比率は９３％とした。

次に、成形型６０における第１型６２の第１型面６２ａに形成した保持手段６６としてのピンに接合部品３０を嵌挿保持すると共に、第１型６２および第２型６４の表面に離型剤を塗布すると共に、第１型６２側から順に１枚の炭素繊維プリプレグ５４、１枚の樹脂含浸発泡体５６、２枚の炭素繊維プリプレグ５４を積層した積層体５２を第１型６２および第２型６４の間に配置する。この状態で、図４(ｂ)に示すように、前記積層体５２を前記第１型６２および第２型６４により積層方向から圧縮すると共に、成形型６０の鋳込みヒーターを用いて圧縮状態で加熱して、圧縮状態において熱硬化性樹脂(フェノール樹脂)を反応硬化させた。第１表面層(第１外面１０Ａ)側に配置した炭素繊維プリプレグ５４は、布が柔軟に変形して袋状に凹状部２０を形成して接合部材３０と密着するとともに、凹状部２０に取られる面積ぶんだけ成形型周縁が短くなっている。このとき、成形型６０により１５０℃で１５分間、１８ＭＰａの面圧をかけて圧縮した。第１型６２に対向する炭素繊維プリプレグ５４により形成される最外層の炭素繊維布硬化層１４が形成する凹状部２０に接合部品３０が嵌合して、当該炭素繊維布硬化層１４により接合部品３０が包囲された状態で接合すると共に、当該炭素繊維布硬化層１４における凹状部２０の形成部と発泡体硬化層１６)とが一体化した炭素繊維複合材１０を得ることができる。

(実施例の作用)
次に、前述した炭素繊維複合材およびその製造方法の作用について説明する。炭素繊維複合材１０は、炭素繊維布を硬化してなる炭素繊維布硬化層１４と発泡体を圧縮硬化させてなる発泡体硬化層１６とを一体化して形成された凹状の凹状部２０に接合部品３０が嵌合状態で接合されているので、接合部品３０の周りに均質に炭素繊維布硬化層１４を設けることができる。すなわち、機械的特性(高比強度、高比弾性)に優れた炭素繊維布を硬化させた炭素繊維布硬化層１４が接合部品３０を包囲すると共に、当該炭素繊維布硬化層１４を発泡体硬化層１６で支持することで、炭素繊維布硬化層１４からの接合部品３０の脱落を防止し、接合部品３０の接合強度を高めることができる。また、炭素繊維複合材１０は、接合部品３０に設けられた抜け止め部(拡大部)３８が、凹状部２０の規制部２６に係合するよう構成されている。このため、接合部品３０に対して嵌合を浅くする方向(接合部品３０を凹状部２０から引き抜く方向)に力が加わった際に、抜け止め部(拡大部)３８に規制部２６が干渉するので、接合部品３０がより外れ難い。更に、炭素繊維複合材１０は、接合部品３０に設けられた滑り止め部４２の凹凸形状に炭素繊維布硬化層１４が嵌まり込むことで、接合部品３０の接合強度がより高められている。特に、接合部品３０に対して前記ネジ孔３２を軸として回転する方向の力が作用しても、凹状部２０が滑り止め部４２に嵌合しているため、凹状部２０内で接合部品３０が供回りするのを効果的に防ぐことができる。

また、炭素繊維複合材１０は、第１型面６２ａに接合部品３０が保持された前記成形型６０で前記積層体５２を圧縮して、当該接合部品３０により圧縮される最外層の炭素繊維プリプレグ５４を接合部品３０の外面形状に追従変形させると共に、当該最外層の炭素繊維プリプレグ５４に追従して樹脂含浸発泡体５６を圧縮変形させ、更に積層体５２を圧縮した状態で加熱することで、熱硬化性樹脂の硬化に伴い接合部品３０の外面形状に追従変形させた炭素繊維プリプレグ５４を硬化してなる炭素繊維布硬化層１４と、当該炭素繊維プリプレグ５４に追従変形させた樹脂含浸発泡体５６を硬化してなる発泡体硬化層１６とを一体化して、外表面に露出する状態で接合部品３０を埋設することで得ることができる。このように、この積層体５２が圧縮される際に、炭素繊維布プリプレグ５４が接合部材３０の形状に合わせて屈曲すると同時に、樹脂含浸発泡体５６がその弾性特性によって接合部材３０の形状に合わせて炭素繊維布プリプレグ５４に密着することができるので、接合部品３０が強固に炭素繊維複合材１０に固定される。また、炭素繊維布硬化層１４と発泡体硬化層１６とを一体化しつつ接合部品３０が埋設されるので、接合部品３０を炭素繊維複合材１０の基材１２に接合する工程を、炭素繊維布硬化層１４や発泡体硬化層１６を形成する工程とは別に設ける必要がなく、該接合部品３０の接合作業性を向上することができる。

そして、接合部品３０が保持された成形型６０で積層体５２を圧縮硬化させることで、接合部品３０の外面形状に追従した形態で発泡体硬化層１６と一体化された炭素繊維布硬化層１４により包囲することができ、接合部品３０の周りに均質に炭素繊維布硬化層１４を設けることができる。すなわち、機械的特性(高比強度、高比弾性)に優れた炭素繊維布を硬化させた炭素繊維布硬化層１４が接合部品３０を包囲すると共に当該炭素繊維布硬化層１４を発泡体硬化層１６で支持することにより、炭素繊維布硬化層１４からの接合部品３０の脱落を防止し、接合部品３０の接合強度を高めた炭素繊維複合材１０を容易に得ることができる。

前記滑り止め部４２が設けられた接合部品３０を保持した成形型６０で前記積層体５２を圧縮および加熱することで、炭素繊維布硬化層１４が前記滑り止め部４２の凹凸形状に嵌合する状態で、炭素繊維布硬化層１４と発泡体硬化層１６とが一体化される。更に、前記抜け止め部(拡大部)３８が設けられた接合部品３０を保持した成形型６０で前記積層体５２を圧縮および加熱することで、炭素繊維布硬化層１４と発泡体硬化層１６とが抜け止め部(拡大部)３８に沿った形態で一体化される。すなわち、接合部品３０が保持された成形型６０で積層体５２を圧縮硬化させるだけで、炭素繊維複合材１０の基材１２に対して接合部品３０を強固に接合することができ、埋設した接合部品３０を締結部として好適に利用することが可能な炭素繊維複合材１０を得ることができる。

（変更例）
なお、本発明に係る炭素繊維複合材およびその製造方法としては、前述したものに限らず、種々の変更が可能である。
(１) 実施例では、炭素繊維複合材を平板状に形成するようにしたが、成形型のキャビティを適宜に調節することで、屈曲形状や湾曲形状の炭素繊維複合材に形成することができる。
(２) 炭素繊維複合材の基材に埋め込む接合部品は、実施例で示したナットである必要はなく、ボルトやピン状の部品であってもよい。また、接合部品の１箇所を炭素繊維複合材の基材に埋め込む形態に限られるものではなく、例えばコ字状に形成した接合部品の両端部を炭素繊維複合材の基材に埋め込むよう構成することで、炭素繊維複合材に把持部を形成することも可能である。
(３) 接合部品は、炭素繊維複合材の一方面に埋設する構成に限らず、炭素繊維複合材の両面に埋設する構成とすることができる。例えば、実施例に示した成形型の第１型および第２型の夫々に接合部品を保持して積層体を圧縮および加熱することで実現できる。このとき、各面の接合部品を異なる部品とすることができることは当然である。

１０炭素繊維複合材，１４炭素繊維布硬化層，１６発泡体硬化層，２０凹状部
３０接合部品，３８拡大部(凹凸形状部)，４２抜け止め部(凹凸形状部)
５２積層体，５４炭素繊維プリプレグ，５６樹脂含浸発泡体
６０成形型，６２ａ第１型面(型面)

Claims

炭素繊維布に熱硬化性樹脂を含浸させた炭素繊維プリプレグが硬化した複数層の炭素繊維布硬化層と、
前記炭素繊維布硬化層の間に積層されると共に当該炭素繊維布硬化層と一体化されており、圧縮状態で熱硬化性樹脂を含浸させた発泡体が硬化した発泡体硬化層と、
最外層を形成する前記炭素繊維布硬化層から一部が露出する埋設状態で接合されている接合部品とを備え、
前記最外層の炭素繊維布硬化層が形成する凹状部に埋設状態で接合されている前記接合部品が、当該凹状部の形成部において前記発泡体硬化層と一体化した炭素繊維布硬化層により包囲されている
ことを特徴とする炭素繊維複合材。
前記凹状部から前記接合部品を引き抜く方向において、当該凹状部を形成する炭素繊維布硬化層と接合部品が係合するよう構成された請求項１記載の炭素繊維複合材。
連続気泡を有する発泡体に熱硬化性樹脂を含浸させた樹脂含浸発泡体を炭素繊維布に熱硬化性樹脂を含浸させた複数の炭素繊維プリプレグの間に積層させてなる積層体を、型面に接合部品を保持した成形型により積層体の積層方向から圧縮して、当該接合部品により圧縮される最外層の炭素繊維プリプレグを接合部品の外面形状に追従変形させると共に、当該最外層の炭素繊維プリプレグに追従して前記樹脂含浸発泡体を圧縮変形させ、
前記積層体を圧縮した状態で加熱して、前記熱硬化性樹脂の硬化に伴い前記接合部品の外面形状に追従変形させた前記炭素繊維プリプレグを硬化してなる炭素繊維布硬化層と、当該炭素繊維プリプレグに追従変形させた前記樹脂含浸発泡体を硬化してなる発泡体硬化層とを一体化して、外表面に露出する状態で前記接合部品を埋設する
ことを特徴とする炭素繊維複合材の製造方法。
凹凸形状部が設けられた前記接合部品を保持した前記成形型により前記積層体を圧縮した状態で加熱して、前記最外層の炭素繊維プリプレグを前記接合部品の凹凸形状部に追従変形させた状態で、前記炭素繊維布硬化層と発泡体硬化層とを一体化する請求項３記載の炭素繊維複合材の製造方法。