JP6560184B2 - 3次元表面テクスチャを有する軟質炭素繊維複合材及びその製造方法 - Google Patents
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3次元テクスチャを有する少なくとも1つの表面を有する炭素繊維布帛と、
炭素繊維布帛の内部に浸透し、3次元テクスチャを有する少なくとも1つの表面を被覆する熱可塑性樹脂とを、含み、
ここで、3次元テクスチャを有する少なくとも1つの表面を被覆する熱可塑性樹脂の部分は、対応する3次元テクスチャを有する。
熱可塑性樹脂を準備し、前記熱可塑性樹脂を加熱して溶融する工程と;
3次元テクスチャを有する少なくとも1つの表面を有する炭素繊維布帛を準備し、そして前記炭素繊維布帛の3次元テクスチャを有する前記少なくとも1つの表面の上に前記溶融した熱可塑性樹脂を塗布する工程と;
前記溶融した熱可塑性樹脂で被覆された炭素繊維布帛を焼成することにより、熱可塑性樹脂を炭素繊維布帛の内部に浸透させる工程と;
前記溶融した熱可塑性樹脂で被覆された炭素繊維布帛を加熱しプレスすることにより、熱可塑性樹脂を炭素繊維布帛の内部に浸透させ、そして3次元テクスチャを有する前記少なくとも1つの表面を覆う工程であって、炭素繊維布帛をプレスする前記工程は、少なくとも1つのソフトプレス装置を使用して、炭素繊維布帛の3次元テクスチャを有する前記少なくとも1つの表面をプレスすることにより行われる、上記工程と、
前記溶融した熱可塑性樹脂で被覆された炭素繊維布帛を冷却して前記熱可塑性樹脂を硬化させて、前記軟質炭素繊維複合材を得る工程と、を含む。
3次元テクスチャを有する少なくとも1つの表面を有する炭素繊維布帛(B)であって、横の炭素繊維(B1)と縦の炭素繊維(B2)により織られている上記炭素繊維布帛(B)と、
前記炭素繊維布帛(B)の内部に浸透し、3次元テクスチャを有する前記少なくとも1つの表面を被覆する鵜熱可塑性樹脂(A)であって、3次元テクスチャを有する前記少なくとも1つの表面を被覆する熱可塑性樹脂(A)の部分が、対応する3次元テクスチャを有する、上記熱可塑性樹脂(A)とを、含む。
熱可塑性樹脂(A)を準備し、そして熱可塑性樹脂(A)をホットメルト装置(10)を用いて熱可塑性樹脂(A)の融点付近の温度まで加熱して、熱可塑性樹脂(A)を溶融する工程と、
3次元テクスチャを有する少なくとも1つの表面を有する炭素繊維布帛(B)を準備し、炭素繊維布帛(B)をホットメルト被覆領域(20)に搬送し、そして前記溶融された熱可塑性樹脂(A)を前記炭素繊維布帛(B)の3次元テクスチャを有する少なくとも1つの表面上に、ローラー(22)をスクレーパー(23)と組み合わせて使用して塗布する工程と、
前記溶融された熱可塑性樹脂(A)で被覆された前記炭素繊維布帛(B)を焼成領域(30)に搬送し、そして前記溶融された熱可塑性樹脂(A)で被覆された前記炭素繊維布帛(B)を焼成することにより、前記熱可塑性樹脂(A)を前記炭素繊維布帛(B)の内部に浸透させる工程と、
炭素繊維布帛(B)をコーティングし焼成して、前記溶融された熱可塑性樹脂(A)を前記炭素繊維布帛(B)中に浸透させ湿潤させた後に、前記溶融された熱可塑性樹脂(A)で被覆された前記炭素繊維布帛(B)を、少なくとも1つのゴム被覆ローラー(41)(ソフトプレス装置/ソフトローラーとして働く)と少なくとも1つの他のローラー(42)(これらは、好ましくは上部と下部に配置される)とを含む組み合わせローラーセットを備えた加熱及びプレス領域(40)に搬送し、そして前記溶融された熱可塑性樹脂(A)で被覆された前記炭素繊維布帛(B)を加熱しプレスすることにより、前記熱可塑性樹脂(A)は炭前記素繊維布帛(B)中に完全に分配され、対応する3次元テクスチャを表面に呈する工程と、
前記溶融された熱可塑性樹脂(A)で被覆された前記炭素繊維布帛(B)を冷却領域(50)中で冷却して、前記熱可塑性樹脂(A)を硬化させ、それによって硬化された熱可塑性樹脂(A)は前記炭素繊維布帛(B)に強固に結合し、こうして3次元テクスチャを有する軟質炭素繊維複合材(C)が得られる工程と、を含む。
ショアA硬度が65の熱可塑性ポリウレタン(TPU)、および厚さ0.28mmで、248g/m2の綾織り炭素繊維布帛が準備された。熱可塑性ポリウレタンをホットメルト装置で180℃に加熱し、溶融させ、次いでスクレーパーと組み合わせたローラーを用いて、綾織り炭素繊維布帛の表面上にコーティングした。綾織り炭素繊維布帛を205℃で40秒間赤外線で焼成し、それにより熱可塑性ポリウレタンを綾織り炭素繊維布帛の繊維間に浸透させた。綾織り炭素繊維布帛を、ショアA硬度が65のゴム被覆ローラーとスチールローラー(これらは、160℃の作動温度を有し、16kgf/cm2の圧力を与える)とを含む組み合わせローラーセットを通過させると、熱可塑性ポリウレタンは完全に含浸され、そして綾織り炭素繊維布帛中に均一に分布され、こうして綾織り炭素繊維は3次元テクスチャを呈した。最後に、熱可塑性ポリウレタンで被覆された綾織り炭素繊維を7℃で2m/分の生産ライン速度で冷却し、30秒間維持し、こうして熱可塑性ポリウレタンを硬化させて綾織り炭素繊維布帛に結合させた。厚さ0.56mmの3次元テクスチャを有する軟質炭素繊維複合材が得られた。
例2〜7の製造方法は、例1と同様であり、材料及び方法の条件、及び結果をテーブル1に示す。
TW410196に開示された方法により製造された複合製品は、比較例として機能する。
図5(A)と図5(C)は、本発明の例1の軟質炭素繊維複合材の写真であり、そして図5(B)と図5(D)は、比較例1の従来の軟質炭素繊維複合材の写真である。図5(A)と図5(C)によれば、本発明の軟質炭素繊維複合材の表面は、明らかな3次元テクスチャを呈する。図5(B)と図5(D)によれば、従来の軟質炭素繊維複合材の表面上のテクスチャは明らかではない。本発明の軟質炭素繊維複合材と比較して、従来の軟質炭素繊維複合材は、平らな表面を示す。
後処理を行うことができる。例1〜7で得られた軟質炭素繊維複合材を、縫製技術を用いて電気伝導性布帛の裏地に結合させて製品(例えば、キャリーバッグ、スーツケース、財布等)を作成した。テーブル2には、一般的な牛皮、従来の銀メッキされたガラス繊維、本出願人が所有するTW1325907に従って提供された電気伝導性布帛(表面が銅メッキされたポリエステル布)、例1から得られた軟質炭素繊維複合材、及び上記電気伝導性布帛(裏地として)と例1から得られた軟質炭素繊維複合材を含む縫製製品、のEMI遮蔽機能が列挙されている。テーブル2によれば、本発明の軟質炭素繊維複合材は、単独で既に優れたEMI遮蔽機能を有する。本発明の軟質炭素繊維複合材が電気伝導性布帛に結合されると、この軟質炭素繊維複合材は電気伝導性布帛のEMI遮蔽機能を高め、そしてスキミングに対する保護を提供する。
本発明は、以下の態様を含んでいる。
(1)軟質炭素繊維複合材の製造方法であって、
熱可塑性樹脂を準備し、前記熱可塑性樹脂を加熱して溶融する工程と;
3次元テクスチャを有する少なくとも1つの表面を有する炭素繊維布帛を準備し、前記炭素繊維布帛の3次元テクスチャを有する前記少なくとも1つの表面上に溶融された前記熱可塑性樹脂を塗布する工程と;
前記溶融された熱可塑性樹脂で被覆された前記炭素繊維布帛を焼成し、それによって前記熱可塑性樹脂を前記炭素繊維布帛の内部に浸透させる工程と;
前記溶融された熱可塑性樹脂で被覆された前記炭素繊維布帛を加熱しプレスすることにより、前記熱可塑性樹脂を前記炭素繊維布帛の内部に浸透させ、3次元テクスチャを有する前記少なくとも1つの表面を被覆する工程であって、前記炭素繊維布帛をプレスする前記工程は、少なくとも1つのソフトプレス装置を使用して、前記炭素繊維布帛の3次元テクスチャを有する前記少なくとも1つの表面をプレスすることにより行われる、工程と、
前記溶融された熱可塑性樹脂で被覆された前記炭素繊維布帛を冷却して前記熱可塑性樹脂を硬化させて、前記軟質炭素繊維複合材を得る工程と、を含む方法。
(2)前記炭素繊維布帛をプレスする工程が、前記ソフトプレス装置をハードプレス装置と組み合わせて使用することにより行われる、(1)に記載の方法。
(3)前記炭素繊維布帛をプレスする工程が、前記ソフトプレス装置を別のソフトプレス装置と組み合わせて使用することにより行われる、(1)に記載の方法。
(4)前記プレス装置がローラーである、(1)〜(3)のいずれか1項に記載の方法。
(5)前記ソフトプレス装置が、約60〜約75のショアA硬度を有するゴム被覆ローラーである、(1)〜(3)のいずれか1項に記載の方法。
(6)前記焼成工程が、赤外線、電気加熱、又は電磁加熱により行われる、(1)〜(3)のいずれか1項に記載の方法。
(7)前記焼成工程が、赤外線を用いて、前記熱可塑性樹脂を溶融するための温度よりも約5℃〜約30℃高い温度に達するように行われ、且つ前記溶融された熱可塑性樹脂で被覆された前記炭素繊維布帛は、赤外線を用いて約20秒間〜約90秒間焼成される、(6)に記載の方法。
(8)前記炭素繊維布帛の厚さが約0.03mm〜約1mmであり、質量が約30g/m 2 〜約600g/m 2 の範囲内であり、前記炭素繊維布帛の繊維含量が約20%〜約60%である、(1)〜(3)のいずれか1項に記載の方法。
(9)前記熱可塑性樹脂が、約50〜約70のショアA硬度を有し、熱可塑性ポリウレタン(TPU)、エチレン酢酸ビニル(EVA)、及び変性ポリエステル(PE)からなる群から選択される、(1)〜(3)のいずれか1項に記載の方法。
(10)前記軟質炭素繊維複合材が約0.1mm〜約1mmの厚さを有する、(1)〜(3のいずれかに記載の方法。
(11)前記溶融された熱可塑性樹脂で被覆された前記炭素繊維布帛を加熱しプレスする工程が、約160℃〜約190℃の温度で、約5kgf/cm 2 〜約30kgf/cm 2 の圧力で行われる、(1)〜(3のいずれかに記載の方法。
(12)前記溶融された熱可塑性樹脂で被覆された前記炭素繊維布帛が、約0℃〜約20℃の温度で約20秒間〜約60秒間冷却される、(1)〜(3のいずれかに記載の方法。
(13)軟質炭素繊維複合材であって、
3次元テクスチャを有する少なくとも1つの表面を有する炭素繊維布帛と、
前記炭素繊維布帛の内部に浸透し、3次元テクスチャを有する少なくとも1つの表面を被覆する熱可塑性樹脂とを、含み、
ここで、3次元テクスチャを有する前記少なくとも1つの表面を被覆する前記熱可塑性樹脂の部分が、対応する3次元テクスチャを有する、軟質炭素繊維複合材。
(14)前記炭素繊維布帛が、約0.03mm〜約1mmの厚さと、約30g/m 2 〜約600g/m 2 の範囲の質量とを有し、前記炭素繊維布帛の繊維含量が約20%〜約60%である、(13)に記載の軟質炭素繊維複合材。
(15)前記熱可塑性樹脂が、約50〜約70のショアA硬度を有し、熱可塑性ポリウレタン(TPU)、エチレン酢酸ビニル(EVA)、及び変性ポリエステル(PE)からなる群から選択される、(14)に記載の軟質炭素繊維複合材。
(16)前記軟質炭素繊維複合材が、約0.1mm〜約1mmの厚さを有する、(13)〜(15)のいずれか1項に記載の軟質炭素繊維複合材。
Claims (12)
- 軟質炭素繊維複合材の製造方法であって、
熱可塑性樹脂を準備し、前記熱可塑性樹脂を加熱して溶融する工程と;
3次元テクスチャを有する少なくとも1つの表面を有する炭素繊維布帛を準備し、前記炭素繊維布帛の3次元テクスチャを有する前記少なくとも1つの表面上に溶融された前記熱可塑性樹脂を塗布する工程と;
前記溶融された熱可塑性樹脂で被覆された前記炭素繊維布帛を焼成し、それによって前記熱可塑性樹脂を前記炭素繊維布帛の内部に浸透させる工程と;
前記溶融された熱可塑性樹脂で被覆された前記炭素繊維布帛を加熱しプレスすることにより、前記熱可塑性樹脂を前記炭素繊維布帛の内部に浸透させ、3次元テクスチャを有する前記少なくとも1つの表面を被覆する工程であって、前記炭素繊維布帛をプレスする前記工程は、少なくとも1つのソフトプレス装置を使用して、前記炭素繊維布帛の3次元テクスチャを有する前記少なくとも1つの表面をプレスすることにより行われる、工程と、
前記溶融された熱可塑性樹脂で被覆された前記炭素繊維布帛を冷却して前記熱可塑性樹脂を硬化させて、前記軟質炭素繊維複合材を得る工程と、を含む方法。 - 前記炭素繊維布帛をプレスする工程が、前記ソフトプレス装置をハードプレス装置と組み合わせて使用することにより行われる、請求項1に記載の方法。
- 前記炭素繊維布帛をプレスする工程が、前記ソフトプレス装置を別のソフトプレス装置と組み合わせて使用することにより行われる、請求項1に記載の方法。
- 前記プレス装置がローラーである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ソフトプレス装置が、約60〜約75のショアA硬度を有するゴム被覆ローラーである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記焼成の工程が、赤外線、電気加熱、又は電磁加熱により行われる、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記焼成の工程が、赤外線を用いて、前記熱可塑性樹脂を溶融するための温度よりも約5℃〜約30℃高い温度に達するように行われ、且つ前記溶融された熱可塑性樹脂で被覆された前記炭素繊維布帛は、赤外線を用いて約20秒間〜約90秒間焼成される、請求項6に記載の方法。
- 前記炭素繊維布帛の厚さが約0.03mm〜約1mmであり、質量が約30g/m2〜約600g/m2の範囲内である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記熱可塑性樹脂が、約50〜約70のショアA硬度を有し、熱可塑性ポリウレタン(TPU)、エチレン酢酸ビニル(EVA)、及び変性ポリエステル(PE)からなる群から選択される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記軟質炭素繊維複合材が約0.1mm〜約1mmの厚さを有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記溶融された熱可塑性樹脂で被覆された前記炭素繊維布帛を加熱しプレスする工程が、約160℃〜約190℃の温度で、約5kgf/cm2〜約30kgf/cm2の圧力で行われる、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記溶融された熱可塑性樹脂で被覆された前記炭素繊維布帛が、約0℃〜約20℃の温度で約20秒間〜約60秒間冷却される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
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