JP6706743B2 - Method for producing carbon fiber reinforced plastic and carbon fiber reinforced plastic - Google Patents

Method for producing carbon fiber reinforced plastic and carbon fiber reinforced plastic Download PDF

Info

Publication number
JP6706743B2
JP6706743B2 JP2016016458A JP2016016458A JP6706743B2 JP 6706743 B2 JP6706743 B2 JP 6706743B2 JP 2016016458 A JP2016016458 A JP 2016016458A JP 2016016458 A JP2016016458 A JP 2016016458A JP 6706743 B2 JP6706743 B2 JP 6706743B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon fiber
yarn
composite yarn
reinforced plastic
cfrp
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
Application number
JP2016016458A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017132220A (en
Inventor
秀雄 平野
秀雄 平野
俊生 安藤
俊生 安藤
修 大西
修 大西
松岡 敬
敬 松岡
昭夫 越智
昭夫 越智
朋子 平山
朋子 平山
健斗 渡邊
健斗 渡邊
雄毅 山下
雄毅 山下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Okamoto Corp
Doshisha
Original Assignee
Okamoto Corp
Doshisha
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Okamoto Corp, Doshisha filed Critical Okamoto Corp
Priority to JP2016016458A priority Critical patent/JP6706743B2/en
Publication of JP2017132220A publication Critical patent/JP2017132220A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6706743B2 publication Critical patent/JP6706743B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Woven Fabrics (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Knitting Of Fabric (AREA)

Description

本発明は、炭素繊維強化プラスチックの製造方法及び炭素繊維強化プラスチックに関する。 The present invention relates to a method for producing a carbon fiber reinforced plastic and a carbon fiber reinforced plastic.

炭素繊維強化プラスチック(Carbon Fiber Reinforced Plastic:CFRP)は、マトリックス樹脂内に補助材としての複数の炭素繊維が埋設されて構成される。市場に流通しているCFRPのマトリックス樹脂としては、軽量性及び強度の観点から熱硬化性樹脂が用いられている。 A carbon fiber reinforced plastic (Carbon Fiber Reinforced Plastic: CFRP) is configured by embedding a plurality of carbon fibers as an auxiliary material in a matrix resin. A thermosetting resin is used as a CFRP matrix resin in the market from the viewpoint of lightness and strength.

特許第5665573号公報Patent No. 5665573

CFRPでは、一定の強度を得るために、複数の炭素繊維間にマトリックス樹脂を含浸させる必要がある。マトリックス樹脂に熱硬化性樹脂を採用している場合、マトリックス樹脂を複数の炭素繊維間に含浸させると共に、硬化させるのに時間を要し、生産性が低かった。このような問題点を解決するために、マトリックス樹脂に熱可塑性樹脂を利用したものが開発されてきている。 In CFRP, it is necessary to impregnate a matrix resin between a plurality of carbon fibers in order to obtain a certain strength. When a thermosetting resin is used as the matrix resin, it takes a long time to impregnate the matrix resin between a plurality of carbon fibers and to cure the matrix resin, resulting in low productivity. In order to solve such problems, a matrix resin using a thermoplastic resin has been developed.

しかしながら、熱可塑性樹脂は、通常、熱硬化性樹脂より粘度が高いため、従来使用されている熱硬化性樹脂用のCFRP製造装置又は製造方法では、複数の炭素繊維間の含浸率が低下し(例えば、体積ボイド率が高くなり)、その結果、強度が低下することが考えられる。一方、熱可塑性樹脂を使用しながら含浸率を高めるためには、炭素繊維として短繊維を使用することが考えられるが、その場合、連続した炭素繊維を使用している場合より炭素繊維による強度補強が低下するため、その結果、CFRPの強度が低下する傾向にある。 However, since the thermoplastic resin usually has a higher viscosity than the thermosetting resin, the impregnation rate between a plurality of carbon fibers is lowered in the CFRP manufacturing apparatus or manufacturing method for the thermosetting resin that has been conventionally used (( For example, the volume void ratio becomes high), and as a result, the strength may decrease. On the other hand, in order to increase the impregnation rate while using a thermoplastic resin, it is conceivable to use short fibers as the carbon fibers. In that case, the strength reinforcement by carbon fibers is stronger than the case where continuous carbon fibers are used. Is decreased, and as a result, the strength of CFRP tends to be decreased.

そこで、本発明は、強度を確保しながら生産性を向上可能な炭素繊維強化プラスチックの製造方法及び炭素繊維強化プラスチックを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing a carbon fiber reinforced plastic and a carbon fiber reinforced plastic capable of improving productivity while ensuring strength.

本発明の一側面に係る炭素繊維強化プラスチックの製造方法は、熱可塑性樹脂製のカバーリング糸が緯編みされた編み構造を有するカバーにより、連続した複数の炭素繊維を含む炭素繊維糸の周囲が覆われており連続した複合糸を織成することによって少なくとも一つの複合糸構造体を製造する複合糸構造体形成工程と、一つの上記複合糸構造体又は複数の上記複合糸構造体が積層されてなる積層体を、加熱及び加圧し、上記カバーリング糸を溶融することによって、上記炭素繊維糸が織成された状態の炭素繊維糸構造体を上記熱可塑性樹脂で埋設する加熱加圧工程と、を備える。 A method for producing a carbon fiber reinforced plastic according to one aspect of the present invention, a cover having a knitting structure in which a thermoplastic resin covering yarn is weft knitted, so that the circumference of the carbon fiber yarn containing a plurality of continuous carbon fibers is A composite yarn structure forming step of manufacturing at least one composite yarn structure by weaving covered and continuous composite yarns, and one composite yarn structure or a plurality of composite yarn structures are laminated. A heating and pressurizing step of heating and pressing the laminated body formed by melting the covering fiber, thereby burying the carbon fiber thread structure in a state in which the carbon fiber thread is woven with the thermoplastic resin. , Is provided.

上記複合糸は、炭素繊維糸が、熱可塑性樹脂製のカバーリング糸が緯編みされた編み構造を有するカバ−により覆われているので、連続した複合糸を容易に織成して、複合糸構造体を形成できる。そして、上記製造方法では、複合糸構造体を加熱及び加圧することで炭素繊維強化プラスチックを得ているため、炭素繊維強化プラスチックの生産性の向上を図ることができる。また、複合糸のカバーを構成するカバーリング糸が緯編みされていることから、炭素繊維糸とカバーリング糸との密着性の向上も図れる。そのため、複合糸構造体を加熱及び加圧することで、カバーリング糸を構成する熱可塑性樹脂で炭素繊維糸を埋設した際に、炭素繊維強化プラスチックの体積ボイド率を低下可能である。同様の理由で、炭素繊維強化プラスチックの繊維体積含有率の向上も図れる。また、複合糸構造体は、連続した複合糸が織成されて構成されているので、カバーリング糸が加熱され溶融された後に残存する炭素繊維糸構造体も、連続した炭素繊維糸で構成される。よって、炭素繊維糸の強度を有効に利用可能である。その結果、強度を確保できる。 In the above composite yarn, since the carbon fiber yarn is covered with the cover having the knitting structure in which the thermoplastic resin covering yarn is weft-knitted, a continuous composite yarn is easily woven to form a composite yarn structure. Can be formed. In the above manufacturing method, since the carbon fiber reinforced plastic is obtained by heating and pressing the composite yarn structure, the productivity of the carbon fiber reinforced plastic can be improved. In addition, since the covering yarn that constitutes the cover of the composite yarn is weft-knitted, the adhesion between the carbon fiber yarn and the covering yarn can be improved. Therefore, by heating and pressing the composite yarn structure, it is possible to reduce the volume void ratio of the carbon fiber reinforced plastic when the carbon fiber yarn is embedded in the thermoplastic resin that constitutes the covering yarn. For the same reason, the fiber volume content of the carbon fiber reinforced plastic can be improved. In addition, since the composite yarn structure is formed by weaving continuous composite yarns, the carbon fiber yarn structure that remains after the covering yarn is heated and melted is also formed of continuous carbon fiber yarns. It Therefore, the strength of the carbon fiber yarn can be effectively utilized. As a result, strength can be secured.

一実施形態において上記製造方法は、上記複合糸構造体を洗浄する洗浄工程を更に備え、 上記洗浄工程前において、上記炭素繊維糸に含まれる複数の上記炭素繊維は、集束剤により集束されており、上記洗浄工程では、上記集束剤を除去し、上記加熱加圧工程では、上記洗浄工程で洗浄された一つの上記複合糸構造体又は上記積層体を加熱及び加圧してもよい。 In one embodiment, the manufacturing method further comprises a washing step of washing the composite yarn structure, and before the washing step, the plurality of carbon fibers contained in the carbon fiber yarn are bound by a sizing agent. In the washing step, the sizing agent may be removed, and in the heating/pressurizing step, one of the composite yarn structures or the laminated body washed in the washing step may be heated and pressed.

この場合、複数の炭素繊維を集束するための集束剤を、洗浄工程で除去することから、炭素繊維と熱可塑性樹脂が接する界面の密着性を向上可能である。その結果、炭素繊維強化プラスチックの強度の向上が図れる。 In this case, since the sizing agent for staking a plurality of carbon fibers is removed in the washing step, it is possible to improve the adhesiveness of the interface between the carbon fibers and the thermoplastic resin. As a result, the strength of the carbon fiber reinforced plastic can be improved.

本発明の他の側面に係る炭素繊維強化プラスチックは、連続した炭素繊維を含む炭素繊維糸が織成された状態の炭素繊維糸構造体と、上記炭素繊維糸構造体を埋設する熱可塑性樹脂からなる樹脂部と、を備える。 A carbon fiber reinforced plastic according to another aspect of the present invention comprises a carbon fiber thread structure in which carbon fiber threads containing continuous carbon fibers are woven, and a thermoplastic resin in which the carbon fiber thread structure is embedded. And a resin portion that is

この炭素繊維強化プラスチックは、上記本発明に係る炭素繊維強化プラスチックの製造方法で好適に製造できる。その結果、上記炭素繊維強化プラスチックの製造方法と同様の作用効果を有する。 This carbon fiber reinforced plastic can be preferably manufactured by the method for manufacturing a carbon fiber reinforced plastic according to the present invention. As a result, it has the same effects as those of the method for producing a carbon fiber reinforced plastic.

一実施形態に係る炭素繊維強化プラスチックは、複数の上記炭素繊維糸構造体を備え、複数の上記炭素繊維糸構造体は、積層されており、上記樹脂部は、積層された複数の上記炭素繊維糸構造体が埋設されてもよい。 The carbon fiber reinforced plastic according to one embodiment includes a plurality of the carbon fiber thread structures, the plurality of the carbon fiber thread structures are laminated, and the resin portion is a plurality of the carbon fibers that are laminated. The thread structure may be embedded.

一実施形態において、上記炭素繊維強化プラスチックにおけるボイド率が実質的に0%であり得る。この場合、炭素繊維強化プラスチックの強度を確保し易い。 In one embodiment, the void fraction in the carbon fiber reinforced plastic may be substantially 0%. In this case, it is easy to secure the strength of the carbon fiber reinforced plastic.

一実施形態において、上記炭素繊維強化プラスチックにおける繊維体積含有率が20体積%以上であり得る。この場合、炭素繊維の強度をより有効に活用できることから、炭素繊維強化プラスチックの強度を向上し得る。 In one embodiment, the fiber volume content of the carbon fiber reinforced plastic may be 20% by volume or more. In this case, since the strength of the carbon fiber can be utilized more effectively, the strength of the carbon fiber reinforced plastic can be improved.

本発明の更に他の側面に係る炭素繊維強化プラスチックは、熱可塑性樹脂からなるカバーリング糸が緯編みされた編み構造を有するカバーにより、連続した複数の炭素繊維を含む炭素繊維糸の周囲が覆われた連続した複合糸が織成されてなる複合糸構造体を加熱及び加圧してなる成形体である。 A carbon fiber reinforced plastic according to still another aspect of the present invention is such that a carbon fiber yarn containing a plurality of continuous carbon fibers is covered with a cover having a knitting structure in which a covering yarn made of a thermoplastic resin is weft-knitted. It is a molded product obtained by heating and pressing a composite yarn structure obtained by weaving the continuous composite yarns.

複合糸構造体を構成する複合糸において、炭素繊維糸は、緯編みされたカバーリング糸で構成されるカバーで覆われている。よって、複合糸構造体を加熱及び加圧してなる成形体である上記炭素繊維強化プラスチックは、連続した炭素繊維糸からなる織成構造が、カバーリング糸が溶融された熱可塑性樹脂で埋設された構造を有する。上記複合糸では、熱可塑性樹脂製のカバーリング糸が緯編みされた編み構造を有するカバ−により炭素繊維糸が覆われていることから、連続した複合糸を容易に織成して、複合糸構造体を製造できる。そして、その複合糸構造体を加熱及び加圧することで、炭素繊維強化プラスチックを製造できるため、炭素繊維強化プラスチックの生産性の向上を図ることができる。また、複合糸のカバーを構成するカバーリング糸が緯編みされていることから、炭素繊維糸とカバーリング糸との密着性の向上も図れる。そのため、複合糸構造体を加熱及び加圧することで、カバーリング糸を構成する熱可塑性樹脂で炭素繊維糸を埋設した際に、炭素繊維強化プラスチック体積ボイド率を低下できる。同様の理由で、炭素繊維強化プラスチックの繊維体積含有率の向上も図れる。また、複合糸構造体は、連続した炭素繊維糸が織成されて構成されているので、炭素繊維強化プラスチックは、炭素繊維糸の強度を有効に利用可能である。その結果、強度を確保可能できる。 In the composite yarn that constitutes the composite yarn structure, the carbon fiber yarn is covered with a cover that is a weft-knitted covering ring. Therefore, in the above-mentioned carbon fiber reinforced plastic which is a molded body obtained by heating and pressing the composite yarn structure, the woven structure made of continuous carbon fiber yarns is embedded in the thermoplastic resin in which the covering yarns are melted. Have a structure. In the above-mentioned composite yarn, since the carbon fiber yarn is covered by the cover having the knitting structure in which the thermoplastic resin covering yarn is weft-knitted, the continuous composite yarn is easily woven to obtain a composite yarn structure. Can be manufactured. Then, since the carbon fiber reinforced plastic can be manufactured by heating and pressing the composite yarn structure, the productivity of the carbon fiber reinforced plastic can be improved. In addition, since the covering yarn that constitutes the cover of the composite yarn is weft-knitted, the adhesion between the carbon fiber yarn and the covering yarn can be improved. Therefore, by heating and pressurizing the composite yarn structure, the carbon fiber reinforced plastic volume void ratio can be reduced when the carbon fiber yarn is embedded in the thermoplastic resin forming the covering yarn. For the same reason, the fiber volume content of the carbon fiber reinforced plastic can be improved. Further, since the composite yarn structure is formed by weaving continuous carbon fiber yarns, the carbon fiber reinforced plastic can effectively utilize the strength of the carbon fiber yarns. As a result, strength can be secured.

本発明によれば、強度を確保しながら生産性を向上可能な炭素繊維強化プラスチックの製造方法及び炭素繊維強化プラスチックを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of carbon fiber reinforced plastic and carbon fiber reinforced plastic which can improve productivity while ensuring strength can be provided.

一実施形態に係る炭素繊維強化プラスチックの製造方法に用いられる複合糸を一部破断して示す図である。It is a figure which partially cuts and shows the composite yarn used for the manufacturing method of the carbon fiber reinforced plastic which concerns on one Embodiment. 図1に示した複合糸の端面を示す図である。It is a figure which shows the end surface of the composite yarn shown in FIG. 図1及び図2に示したカバーの展開図である。FIG. 3 is a development view of the cover shown in FIGS. 1 and 2. 実際に製造した複合糸を示す図面である。It is drawing which shows the composite yarn actually manufactured. 一実施形態に係る炭素繊維強化プラスチックの製造方法のフローチャートである。It is a flow chart of a manufacturing method of carbon fiber reinforced plastic concerning one embodiment. 一実施形態に係る炭素繊維強化プラスチックの製造方法が備える複合糸構造体形成工程で製造される複合糸構造体の概略構成を示す平面図である。It is a top view showing a schematic structure of a compound thread structure manufactured in a compound thread structure formation process with which a manufacturing method of a carbon fiber reinforced plastic concerning one embodiment is provided. 実際に製造された複合糸構造体を示す図面である。It is drawing which shows the composite yarn structure actually manufactured. 一実施形態に係る炭素繊維強化プラスチックの製造方法が備える熱プレス成形(加熱加圧)工程を説明するための図面である。It is drawing for demonstrating the hot press molding (heating pressurization) process with which the manufacturing method of the carbon fiber reinforced plastics which concerns on one Embodiment is equipped. 熱プレス成形(加熱加圧)工程における温度及び圧力条件の一例を示す図面である。It is drawing which shows an example of the temperature and pressure conditions in a hot press molding (heating pressurization) process. (a)は、一実施形態に係る炭素繊維強化プラスチックの製造方法で製造された炭素繊維強化プラスチックの概略構成を示す平面図であり、(b)は、(a)のX(b)―X(b)線に沿った断面構成の模式図である。(A) is a top view which shows the schematic structure of the carbon fiber reinforced plastic manufactured by the manufacturing method of the carbon fiber reinforced plastic which concerns on one Embodiment, (b) is X(b)-X of (a). It is a schematic diagram of a cross-sectional structure along the line (b). 実験1で製造された炭素繊維強化プラスチックを示す図面である。It is a drawing which shows the carbon fiber reinforced plastic manufactured in Experiment 1. (a)は、実験1で製造された炭素繊維強化プラスチックのSEM画像を示す図面であり、(b)は、実験1で製造された炭素繊維強化プラスチックのマイクロCTスキャン画像を示す図面である。(A) is a drawing showing an SEM image of the carbon fiber reinforced plastic produced in Experiment 1, and (b) is a drawing showing a micro CT scan image of the carbon fiber reinforced plastic produced in Experiment 1. 引張試験を説明するための図面である。It is a drawing for explaining a tensile test. 三点曲げ試験を説明するための図面である。It is drawing for demonstrating a three-point bending test. (a)は、実験2で製造された炭素繊維強化プラスチックのSEM画像を示す図面であり、(b)は、実験2で製造された炭素繊維強化プラスチックのマイクロCTスキャン画像を示す図面である。(A) is a drawing showing an SEM image of the carbon fiber reinforced plastic produced in Experiment 2, and (b) is a drawing showing a micro CT scan image of the carbon fiber reinforced plastic produced in Experiment 2. 複合糸の他の例の端面を示す図である。It is a figure which shows the end surface of the other example of a composite thread.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。各図面において同一要素に対しては同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each drawing, the same reference numerals are given to the same elements, and duplicate description will be omitted.

(第1の実施形態)
図1は、一実施形態に係る炭素繊維強化プラスチック(Carbon Fiber Reinforced Plastic:CFRP)を製造するために使用される複合糸の構成を一部破断して複合糸の構成を模式的に示す図面であり、図2は、図1に示した複合糸の端面を模式的に示す図面である。図1及び図2に示した複合糸10は、炭素繊維糸12と、カバー14とを備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a drawing schematically showing a configuration of a composite yarn by partially breaking the configuration of a composite yarn used to manufacture a carbon fiber reinforced plastic (CFRP) according to an embodiment. 2 is a drawing schematically showing the end face of the composite yarn shown in FIG. The composite yarn 10 shown in FIGS. 1 and 2 includes a carbon fiber yarn 12 and a cover 14.

炭素繊維糸12は、複合糸10における芯糸であり、多数本の連続した炭素繊維12aの炭素繊維束である。炭素繊維束としては、例えば、1K(1000フイラメント)、3K(3000フイラメント)などを用いることができる。以下、断らない限り、複合糸10における炭素繊維糸12に含まれる複数の炭素繊維12aは、集束剤で集束されている。炭素繊維糸12の周囲は、カバー14によって覆われている。 The carbon fiber yarn 12 is a core yarn in the composite yarn 10, and is a carbon fiber bundle of a large number of continuous carbon fibers 12a. As the carbon fiber bundle, for example, 1K (1000 filament), 3K (3000 filament) or the like can be used. Hereinafter, unless otherwise specified, the plurality of carbon fibers 12a included in the carbon fiber yarn 12 in the composite yarn 10 are bundled by the sizing agent. The periphery of the carbon fiber thread 12 is covered with a cover 14.

カバー14の展開図である図3に示したように、カバー14は、編成糸であるカバーリング糸14aが緯編み(ニット)された編み構造を有し、炭素繊維糸12の周囲を覆う。カバー14は、炭素繊維糸12を保護するためのものである。 As shown in FIG. 3, which is an expanded view of the cover 14, the cover 14 has a knitting structure in which a covering thread 14a, which is a knitting thread, is knitted in a weft manner, and covers the periphery of the carbon fiber thread 12. The cover 14 is for protecting the carbon fiber threads 12.

一実施形態において、カバー14におけるウェール数、すなわち同一コースの編み目の数は、例えば、2個以上6個以下である。カバー14における自然長1cmあたりのコース数、すなわち同一ウェールの自然長1cmあたりの編み目の数は、例えば、6個以上14個以下である。 In one embodiment, the number of wales in the cover 14, that is, the number of stitches in the same course is, for example, 2 or more and 6 or less. The number of courses per 1 cm of natural length in the cover 14, that is, the number of stitches per 1 cm of natural length of the same wale is, for example, 6 or more and 14 or less.

一実施形態において、カバーリング糸14aには、例えば、容易にカバーリングできる太さである33dtex(デシテックス)から250dtex(デシテックス)の繊維糸が用いられる。カバーリング糸14aの材料は熱可塑性樹脂である。すなわち、カバーリング糸14aは、熱可塑性の繊維糸である。上記熱可塑性樹脂の例としては、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ナイロン(ポリアミド)樹脂、ポリプロピレン樹脂などが挙げられる。 In one embodiment, as the covering yarn 14a, for example, a fiber yarn having a thickness of 33 dtex (decitex) to 250 dtex (decitex) that can be easily covered is used. The material of the covering thread 14a is a thermoplastic resin. That is, the covering thread 14a is a thermoplastic fiber thread. Examples of the thermoplastic resin include polyethylene resin, polyester resin, nylon (polyamide) resin, polypropylene resin and the like.

上記複合糸10は、炭素繊維糸12をカバー14で覆うことによって製造され得る。具体的には、連続するカバーリング糸14aを緯編み(ニット)することによって、炭素繊維糸12の周囲をカバー14で覆う。これにより、連続した複合糸10が製造される。図4は、炭素繊維糸12の周囲を、カバーリング糸14aを緯編みしたカバー14で被覆して製造された複合糸10を示す図面である。 The composite yarn 10 can be manufactured by covering the carbon fiber yarn 12 with a cover 14. Specifically, the cover 14 surrounds the periphery of the carbon fiber yarn 12 by weaving (knitting) the continuous covering yarn 14 a. Thereby, the continuous composite yarn 10 is manufactured. FIG. 4 is a drawing showing a composite yarn 10 produced by covering the periphery of a carbon fiber yarn 12 with a cover 14 in which a covering ring yarn 14a is weft-knitted.

次に、複合糸10を用いた炭素繊維強化プラスチック(CFRP)の製造方法について説明する。図5は、CFRPの製造方法のフローチャートである。CFRPの製造方法は、複合糸構造体形成工程S10と、熱プレス成形工程(加熱加圧工程)S14と、を備える。CFRPの製造方法は、図5に示したように、洗浄工程S12を備えてもよい。更に、CFRPの製造方法は、前述したようにして複合糸10を製造する複合糸製造工程を備えてもよい。次に、複合糸10の製造方法が有する各工程について説明する。以下で述べるCFRPの製造方法は、断らない限り、洗浄工程S12を備える形態についての説明である。 Next, a method for manufacturing a carbon fiber reinforced plastic (CFRP) using the composite yarn 10 will be described. FIG. 5 is a flowchart of a CFRP manufacturing method. The CFRP manufacturing method includes a composite yarn structure forming step S10 and a hot press molding step (heating and pressing step) S14. The CFRP manufacturing method may include a cleaning step S12 as shown in FIG. Furthermore, the CFRP manufacturing method may include a composite yarn manufacturing step of manufacturing the composite yarn 10 as described above. Next, each step of the method for manufacturing the composite yarn 10 will be described. Unless otherwise specified, the CFRP manufacturing method described below is a mode including the cleaning step S12.

[複合糸構造体形成工程]
この工程では、複合糸10を織ることで、図6に模式的に示したように、複合糸構造体16を形成する。図6では、複合糸構造体16を一部拡大して模式的に示している。図6では、炭素繊維糸12を模式的に示しており、炭素繊維糸12に含まれる炭素繊維12aなどの図示は省略している。図6以降の他の図でも同様である。
[Composite yarn structure forming step]
In this step, the composite yarn 10 is woven to form the composite yarn structure 16 as schematically shown in FIG. In FIG. 6, a part of the composite yarn structure 16 is enlarged and schematically shown. In FIG. 6, the carbon fiber yarn 12 is schematically illustrated, and the carbon fibers 12 a and the like included in the carbon fiber yarn 12 are omitted from the illustration. The same applies to other figures after FIG.

複合糸構造体16は、連続した複合糸10を、縦糸及び緯糸にそれぞれ用いて織成された織物である。図6では、複合糸10が平織りされたシート状(又は布状)の複合糸構造体16を示している。複合糸10が織成されてなる複合糸構造体16は、例えば、織機により形成され得る。図7は、複合糸10を平織りすることで実際に製造された複合糸構造体16の一例を示す図面である。複合糸構造体形成工程S10では、CFRP24の製造に使用する数の複合糸構造体16を製造すればよい。例えば、1枚、4枚又は8枚の複合糸構造体16を製造する。以下では、断らない限り、複数枚の複合糸構造体16を用いたCFRP24の製造工程を説明する。 The composite yarn structure 16 is a woven fabric in which the continuous composite yarn 10 is used as a warp yarn and a weft yarn, respectively. FIG. 6 shows a sheet-shaped (or cloth-shaped) composite yarn structure 16 in which the composite yarn 10 is plain-woven. The composite yarn structure 16 obtained by weaving the composite yarn 10 can be formed by, for example, a loom. FIG. 7 is a drawing showing an example of the composite yarn structure 16 actually manufactured by plain-weaving the composite yarn 10. In the composite thread structure forming step S10, the number of composite thread structures 16 used for manufacturing the CFRP 24 may be manufactured. For example, one, four, or eight composite yarn structures 16 are manufactured. Hereinafter, unless otherwise specified, the manufacturing process of the CFRP 24 using a plurality of composite yarn structures 16 will be described.

[洗浄工程]
この工程では、複合糸構造体形成工程S10で形成した複合糸構造体16を集束剤除去剤で洗浄し、炭素繊維糸12に含まれる複数の炭素繊維12aの集束に用いられていた集束剤を除去する。集束剤除去剤としては、集束剤の種類に応じたものを使用すればよい。集束剤除去剤の例としては、アセトン、トルエン、キシレンなどが挙げられる。洗浄方法としては、集束剤除去剤を含む溶液に複合糸構造体16を浸漬する方法、シャワー洗浄、スプレー洗浄、超音波洗浄などが挙げられる。洗浄工程S12で複合糸構造体16を洗浄した後は、複合糸構造体16を乾燥させる。
[Washing process]
In this step, the composite yarn structure 16 formed in the composite yarn structure forming step S10 is washed with a sizing agent removing agent, and the sizing agent used for sizing the plurality of carbon fibers 12a contained in the carbon fiber yarn 12 is removed. Remove. As the sizing agent removing agent, one suitable for the type of the sizing agent may be used. Acetone, toluene, xylene etc. are mentioned as an example of a sizing agent removal agent. Examples of the cleaning method include a method of immersing the composite yarn structure 16 in a solution containing a sizing agent removing agent, shower cleaning, spray cleaning, ultrasonic cleaning, and the like. After washing the composite yarn structure 16 in the washing step S12, the composite yarn structure 16 is dried.

[熱プレス成形工程]
熱プレス成形工程S14では、図8に模式的に示したように、複数の複合糸構造体16を積層してなる積層体18を、熱プレス成形する。
[Hot press molding process]
In the hot press molding step S14, as schematically shown in FIG. 8, a laminate 18 formed by laminating a plurality of composite yarn structures 16 is hot press molded.

積層体18を形成する際には、複数の複合糸構造体16を、炭素繊維糸で縫い合わせることによって固定してもよい。熱プレス成形は、熱プレス装置20で実施される。具体的には、熱プレス装置20が有する一対のプレス板22A,22Bの間に、被成形部材である積層体18を配置し、一対のプレス板22A,22Bで積層体18に所定の温度条件で温度を付与しながら所定の加圧条件で圧力を印加して熱プレス成形を行う。 When forming the laminated body 18, a plurality of composite yarn structures 16 may be fixed by stitching with a carbon fiber yarn. The hot press molding is performed by the hot press device 20. Specifically, the laminated body 18, which is a member to be molded, is arranged between the pair of press plates 22A and 22B included in the hot press device 20, and the laminated body 18 is subjected to a predetermined temperature condition by the pair of press plates 22A and 22B. While applying temperature, the pressure is applied under a predetermined pressure condition to perform hot press molding.

図9は、熱プレス成形を実施する際の熱プレス条件の一例を示す模式図であり、熱プレス成形工程S14における温度変化及び圧力変化の一例を示している。図9において、横軸は、積層体18の加熱開始時からの時間を示しており、縦軸の一方は積層体18の厚さ方向における中央部での温度を示しており、縦軸の他方は、積層体18に印加した圧力を示している。 FIG. 9 is a schematic view showing an example of hot press conditions when carrying out hot press molding, and shows an example of temperature change and pressure change in the hot press molding step S14. In FIG. 9, the horizontal axis represents the time from the start of heating of the laminated body 18, one of the vertical axes represents the temperature at the central portion in the thickness direction of the laminated body 18, and the other of the vertical axes. Indicates the pressure applied to the laminated body 18.

熱プレス成形を実施する際、まず、一対のプレス板22A,22Bで積層体18を保持する。一対のプレス板22A,22Bから積層体18に作用する第1の圧力P1の例は、0MPa〜5MPaである。 When carrying out the hot press molding, first, the laminated body 18 is held by the pair of press plates 22A and 22B. An example of the first pressure P1 that acts on the laminated body 18 from the pair of press plates 22A and 22B is 0 MPa to 5 MPa.

このように積層体18を保持した状態で、加熱開始から時間t1までの間に一対のプレス板22A,22Bの温度を上昇させ、積層体18の厚さ方向における中央部における温度を温度Taまで上昇させる(加熱工程)。 With the laminated body 18 held in this way, the temperature of the pair of press plates 22A and 22B is increased from the start of heating to time t1 so that the temperature in the central portion of the laminated body 18 in the thickness direction reaches the temperature Ta. Increase (heating step).

時間t1は、例えば1分〜30分であり、熱プレス装置20の性能、サイズなどに応じて決定され得る。時間t1は、熱プレス装置20の性能、サイズなどで可能な範囲内で、積層体18を構成する複合糸構造体16の枚数などに応じて適宜設定されてもよい。例えば、積層体18が4枚の複合糸構造体16を有する場合、時間t1は、14分であり、積層体18が6枚の複合糸構造体16を有する場合、時間t1は、15分であり、積層体18が8枚の複合糸構造体16を有する場合、時間t1は、16分であり得る。 The time t1 is, for example, 1 minute to 30 minutes, and can be determined according to the performance, size, etc. of the hot press device 20. The time t1 may be appropriately set according to the number of the composite yarn structures 16 forming the laminated body 18 and the like within a range that is possible depending on the performance and size of the heat pressing device 20. For example, when the laminate 18 has four composite yarn structures 16, the time t1 is 14 minutes, and when the laminate 18 has six composite yarn structures 16, the time t1 is 15 minutes. Yes, and if the laminate 18 has eight composite yarn structures 16, the time t1 may be 16 minutes.

温度Taは、カバーリング糸14aを構成する熱可塑性樹脂の融点Mp(度)より高い温度であればよい。温度Taは、通常、Mp+75度以下である。カバーリング糸14aがナイロン6からなる場合、ナイロン6の融点は225度であることから、温度Taの一例は、230度である。 The temperature Ta may be higher than the melting point Mp (degrees) of the thermoplastic resin forming the covering thread 14a. The temperature Ta is usually Mp+75 degrees or less. When the covering thread 14a is made of nylon 6, the melting point of nylon 6 is 225 degrees, so an example of the temperature Ta is 230 degrees.

積層体18の内部温度を温度Taまで上昇させた後、温度及び圧力を一定に保つ。その状態を時間t2まで維持しながらカバーリング糸14aを溶融させる(溶融工程)。(t2−t1)の例は、0分〜30分である。時間t2において、積層体18に印加する圧力を、第1の圧力P1より高い第2の圧力P2まで上げる。第2の圧力P2の例は、1MPa〜15MPaである。その後、温度Taで積層体18を加熱すると共に第2の圧力P2で積層体18を加圧して積層体18を時間t3まで熱プレスする(プレス工程)。(t3―t2)の例は、1分〜30分であり、例えば、15分である。時間t3以降、一対のプレス板22A,22Bの温度を順次下げることによって、積層体18を冷却し、積層体18内部の温度を、カバーリング糸14aを構成する熱可塑性樹脂のガラス転移温度Tg以下まで下げ、熱可塑性樹脂を固化する(冷却工程)。冷却時間は、例えば1分〜300分である。 After raising the internal temperature of the laminate 18 to the temperature Ta, the temperature and pressure are kept constant. The covering thread 14a is melted while maintaining the state until time t2 (melting step). An example of (t2-t1) is 0 to 30 minutes. At time t2, the pressure applied to the stacked body 18 is increased to the second pressure P2 higher than the first pressure P1. An example of the second pressure P2 is 1 MPa to 15 MPa. After that, the laminated body 18 is heated at the temperature Ta and the laminated body 18 is pressurized at the second pressure P2 to heat press the laminated body 18 until time t3 (pressing step). An example of (t3-t2) is 1 minute to 30 minutes, for example, 15 minutes. After time t3, the temperature of the pair of press plates 22A and 22B is sequentially decreased to cool the laminated body 18, and the temperature inside the laminated body 18 is equal to or lower than the glass transition temperature Tg of the thermoplastic resin forming the covering thread 14a. Down to solidify the thermoplastic resin (cooling step). The cooling time is, for example, 1 minute to 300 minutes.

図9に示したような熱プレス条件に基づいて、積層体18を熱プレス成形することによって、図10(a)及び図10(b)に模式的に示したCFRP24を得る。CFRPの製造工程における時間t1,t2,t3と、第1及び第2の圧力P1,P2とは、製造するCFRP24の所望の特性(強度など)に応じて最適化されればよく、上記例示した値に限定されない。 The CFRP 24 schematically shown in FIGS. 10A and 10B is obtained by hot-press molding the laminated body 18 based on the hot-pressing conditions as shown in FIG. The times t1, t2, t3 and the first and second pressures P1, P2 in the CFRP manufacturing process may be optimized according to the desired characteristics (strength, etc.) of the CFRP 24 to be manufactured. Not limited to values.

次に、上記のように製造されたCFRP24の構成につい図10(a)及び図10(b)を利用して説明する。図10(a)は、一実施形態に係るCFRPの概略構成を示す平面図であり、図10(a)では、CFRPを一部拡大して示している。図10(b)は、図10(a)のX(b)−X(b)線に沿った断面構成の模式図である。 Next, the structure of the CFRP 24 manufactured as described above will be described with reference to FIGS. 10(a) and 10(b). FIG. 10A is a plan view showing a schematic configuration of the CFRP according to the embodiment, and FIG. 10A shows the CFRP partially enlarged. FIG. 10B is a schematic diagram of a cross-sectional configuration along the line X(b)-X(b) of FIG.

CFRP24は、複数の炭素繊維糸構造体26と、それを埋設する熱可塑性樹脂からなる樹脂部28とを有する。 The CFRP 24 has a plurality of carbon fiber thread structures 26, and a resin portion 28 that embeds the carbon fiber thread structures 26 and is made of a thermoplastic resin.

炭素繊維糸構造体26は、複合糸構造体16において、カバーリング糸14aが溶融して残存する炭素繊維糸12から構成されている。複合糸構造体16は、連続した複合糸10の織成体であるため、炭素繊維糸構造体26は、連続した炭素繊維糸12の織成体に対応する。本実施形態において、炭素繊維糸構造体26は、連続した炭素繊維糸12が平織りされた構造を有する。 The carbon fiber yarn structure 26 is composed of the carbon fiber yarn 12 which remains in the composite yarn structure 16 after the covering ring 14a is melted. Since the composite yarn structure 16 is a woven body of continuous composite yarns 10, the carbon fiber yarn structure 26 corresponds to a continuous woven body of carbon fiber yarns 12. In the present embodiment, the carbon fiber yarn structure 26 has a structure in which continuous carbon fiber yarns 12 are plain-woven.

上記製造方法では、洗浄工程S12を備えるため、CFRP24では、複数の炭素繊維12aを集束するための集束剤は除去されている。しかしながら、炭素繊維糸12を構成していた複数の炭素繊維12aは、樹脂部28を構成する熱可塑性樹脂で一体化されているため、CFRP24の説明においても、図1に示した複合糸10を構成する炭素繊維糸12に含まれる複数の炭素繊維12aの集まりを、炭素繊維糸12と称する。 Since the manufacturing method includes the cleaning step S12, the sizing agent for sizing the plurality of carbon fibers 12a is removed from the CFRP 24. However, since the plurality of carbon fibers 12a that have made up the carbon fiber yarn 12 are integrated by the thermoplastic resin that makes up the resin portion 28, the composite yarn 10 shown in FIG. A group of a plurality of carbon fibers 12a included in the constituent carbon fiber yarn 12 is referred to as a carbon fiber yarn 12.

樹脂部28は、CFRP24においてマトリックスとして機能する。樹脂部28は、カバーリング糸14aが溶融・固化して形成されている。よって、樹脂部28は、カバーリング糸14aを構成する熱可塑性樹脂からなる。 The resin portion 28 functions as a matrix in the CFRP 24. The resin portion 28 is formed by melting and solidifying the covering thread 14a. Therefore, the resin portion 28 is made of the thermoplastic resin forming the covering thread 14a.

一実施形態において、CFRP24の体積ボイド率は、実質的に0%である。「実質的に0%以下」とは、体積ボイド率が0.1%以下であることを意味している。本明細書において、「ボイド」とは、樹脂部28における空隙と共に、炭素繊維12a間における未含浸領域も含む概念である。CFRP24の体積ボイド率は、0.00000%以下で有り得る。CFRP24におけるボイドが占める体積をV1、樹脂部28が占める体積をV2、炭素繊維12aが占める体積をV3とし、体積ボイド率をα(%)としたとき、体積ボイド率α(%)は、式(1)で定義される。体積ボイド率α(%)は、マイクロCTスキャナーで計測され得る。本明細書における体積ボイド率(%)はマイクロCTスキャナーとして、BRUKER micro CT社製のMicro−CT Scan(型番:BRUKER SKYSCAN 1172)を使用した場合の数値である。
α={V1/(V1+V2+V3)}×100・・・(1)
In one embodiment, the volume void fraction of CFRP 24 is substantially 0%. “Substantially 0% or less” means that the volume void ratio is 0.1% or less. In the present specification, the “void” is a concept that includes not only the voids in the resin portion 28 but also the unimpregnated regions between the carbon fibers 12a. The volume void fraction of CFRP24 can be 0.00000% or less. When the volume occupied by voids in the CFRP 24 is V1, the volume occupied by the resin portion 28 is V2, the volume occupied by the carbon fibers 12a is V3, and the volume void rate is α (%), the volume void rate α (%) is It is defined in (1). The volume void fraction α (%) can be measured with a micro CT scanner. The volume void ratio (%) in the present specification is a numerical value when a Micro-CT Scan (model number: BRUKER SKYSCAN 1172) manufactured by BRUKER micro CT is used as a micro CT scanner.
α={V1/(V1+V2+V3)}×100 (1)

一実施形態において、CFRP24の繊維体積含有率は、20体積%以上で有り得る。繊維体積含有率は、好ましくは、40体積%以上であり、更に好ましくは、50体積%以上である。繊維体積含有率は、90体積%以下で有り得る。CFRP24の繊維体積含有率をβ(体積%)としたとき、繊維体積含有率β(体積%)は、式(2)で定義され、JIS K7075に準拠して測定される。
β={V3/(V2+V3)}×100・・・(2)
式(2)における、V2及びV3は、体積ボイド率αの場合と同様に、CFRP24において、樹脂部28が占める体積及び炭素繊維12aが占める体積である。
In one embodiment, the fiber volume content of CFRP 24 can be 20 vol% or more. The fiber volume content is preferably 40% by volume or more, more preferably 50% by volume or more. The fiber volume content can be up to 90% by volume. When the fiber volume content rate of CFRP24 is β (volume %), the fiber volume content rate β (volume %) is defined by the formula (2) and measured in accordance with JIS K7075.
β={V3/(V2+V3)}×100...(2)
V2 and V3 in the equation (2) are the volume occupied by the resin portion 28 and the volume occupied by the carbon fiber 12a in the CFRP 24, as in the case of the volume void ratio α.

次に、CFRP24の製造方法及びCFRP24の作用効果について説明する。 Next, the manufacturing method of CFRP24 and the effect of CFRP24 are demonstrated.

CFRP24の製造方法では、複合糸10を製造し、その複合糸10を織成することで、複合糸構造体16を形成している。その後、複合糸構造体16を熱プレス成形することによって、CFRP24を得ている。したがって、CFRP24は、複合糸構造体16の熱プレス成形体である。 In the manufacturing method of the CFRP 24, the composite yarn 10 is manufactured, and the composite yarn 10 is woven to form the composite yarn structure 16. After that, the CFRP 24 is obtained by hot pressing the composite yarn structure 16. Therefore, the CFRP 24 is a hot press molded body of the composite yarn structure 16.

複合糸10は、炭素繊維糸12がカバー14により覆われることによって構成されている。よって、炭素繊維糸12が炭素繊維束であっても、複合糸10を通常の糸と同様に扱うことができるので、連続する複合糸10を織った織物としての複合糸構造体16の形成が容易である。また、複合糸10のカバーリング糸14aが熱可塑性樹脂製であることから、複合糸構造体16を熱プレス成形することでCFRP24が得られる。よって、CFRP24の生産性の向上が図れる。 The composite yarn 10 is formed by covering the carbon fiber yarn 12 with a cover 14. Therefore, even if the carbon fiber yarn 12 is a carbon fiber bundle, the composite yarn 10 can be treated in the same manner as a normal yarn, and thus the formation of the composite yarn structure 16 as a woven fabric of the continuous composite yarn 10 is possible. It's easy. Since the covering thread 14a of the composite thread 10 is made of thermoplastic resin, the CFRP 24 can be obtained by hot press molding the composite thread structure 16. Therefore, the productivity of the CFRP 24 can be improved.

複合糸10において、炭素繊維糸12の周囲は、熱可塑性樹脂からなるカバーリング糸14aで覆われていることから、カバーリング糸14aを炭素繊維糸12に近接して配置できている。これにより、複合糸構造体16を熱プレス成形した際に、熱可塑性樹脂を炭素繊維束内部に含浸させやすい。そのため、CFRP24において、より低い体積ボイド率(例えば、実質的に0%)を実現できるので、CFRP24の強度を確保できる。上述したように、複合糸構造体16を熱プレス成形した際に、熱可塑性樹脂を炭素繊維束内部に含浸させやすいことから、熱可塑性樹脂の量が少なくても炭素繊維束内部に熱可塑性樹脂を含浸できる。よって、CFRP24における繊維体積含有率の向上が図れる。そのため、CFRP24の強度が向上する。 In the composite yarn 10, since the periphery of the carbon fiber yarn 12 is covered with the covering ring yarn 14a made of a thermoplastic resin, the covering ring yarn 14a can be arranged close to the carbon fiber yarn 12. This makes it easier to impregnate the inside of the carbon fiber bundle with the thermoplastic resin when the composite yarn structure 16 is hot press molded. Therefore, a lower volume void ratio (for example, substantially 0%) can be realized in the CFRP 24, so that the strength of the CFRP 24 can be secured. As described above, when the composite yarn structure 16 is hot press molded, it is easy to impregnate the inside of the carbon fiber bundle with the thermoplastic resin. Therefore, even if the amount of the thermoplastic resin is small, the thermoplastic resin is contained inside the carbon fiber bundle. Can be impregnated. Therefore, the fiber volume content in the CFRP 24 can be improved. Therefore, the strength of the CFRP 24 is improved.

また、複合糸構造体16が連続した複合糸10により構成されていることから、CFRP24における炭素繊維糸構造体26も連続した炭素繊維糸12で構成され得る。その結果、炭素繊維糸12を構成する連続繊維としての炭素繊維12aの強度を利用できるので、CFRP24の強度を確保できる。換言すれば、CFRP24は、短繊維としての炭素繊維により製造されるCFRPよりも高い強度を得られる。 Further, since the composite yarn structure 16 is formed by the continuous composite yarn 10, the carbon fiber yarn structure 26 in the CFRP 24 can also be formed by the continuous carbon fiber yarn 12. As a result, the strength of the carbon fiber 12a as the continuous fiber forming the carbon fiber yarn 12 can be utilized, so that the strength of the CFRP 24 can be secured. In other words, CFRP24 can obtain higher strength than CFRP manufactured from carbon fibers as short fibers.

複合糸10が備えるカバー14は、カバーリング糸14aが緯編み(ニット)された編み構造を有する。編み構造が緯編みの場合、一方向に延在する炭素繊維糸12をカバーリング糸14aで巻き込むように編目を編成するため、カバー14のカバーリング糸14aによって炭素繊維糸12を比較的に強く締め付けることができ、炭素繊維糸12に対するカバー14の密着度又は締め付け力を高めることができる。編成の際にカバーリング糸14aのテンションの強弱を調節することで、炭素繊維糸12に対してカバーリング糸14aが適切に密着するように編成することができる。その結果、複合糸10が織成されてなる複合糸構造体16を熱プレス(加熱及び加圧)した際に、炭素繊維束内部への熱可塑性樹脂(カバーリング糸14aが溶融したもの)の浸透性(浸透度)を高めることができ、炭素繊維束と熱可塑性樹脂との密着度を高めることができる。その結果、CFRP24の強度向上が図れる。ただし、緯編みの場合、炭素繊維糸12を傷つけるほどの締結力はないので、炭素繊維糸12をカバーリング糸14aで覆っても、炭素繊維糸12を傷つけることを抑制することができる。 The cover 14 included in the composite yarn 10 has a knitting structure in which the covering yarn 14a is weft knitted. When the knitting structure is weft knitting, the knitting is knitted so that the carbon fiber yarn 12 extending in one direction is wound by the covering yarn 14a. Therefore, the carbon fiber yarn 12 is relatively strong by the covering ring 14a of the cover 14. It can be tightened, and the degree of adhesion or the tightening force of the cover 14 to the carbon fiber yarn 12 can be increased. By adjusting the strength of the tension of the covering thread 14a during knitting, the covering thread 14a can be knitted so that the covering thread 14a is properly brought into close contact with the carbon fiber thread 12. As a result, when the composite yarn structure 16 formed by weaving the composite yarn 10 is hot-pressed (heated and pressed), the thermoplastic resin (the covering ring 14a melted) inside the carbon fiber bundle is The permeability (penetration) can be enhanced, and the degree of adhesion between the carbon fiber bundle and the thermoplastic resin can be enhanced. As a result, the strength of the CFRP 24 can be improved. However, in the case of weft knitting, since the fastening force is not enough to damage the carbon fiber yarn 12, even if the carbon fiber yarn 12 is covered with the covering ring 14a, it is possible to prevent the carbon fiber yarn 12 from being damaged.

CFRP24が複合糸構造体16を熱プレス成形して製造されていることから、CFRP24の構造は複合糸構造体16の構造に依存する。一方、複合糸構造体16は、炭素繊維束である炭素繊維糸12がカバー14で覆われた複合糸10を織って構成されていることから、複合糸構造体16を形成する際に、炭素繊維12aが切断されるなどの炭素繊維12aの損傷を防止しながら種々の構造の複合糸構造体16を形成できる。 Since the CFRP 24 is manufactured by hot pressing the composite yarn structure 16, the structure of the CFRP 24 depends on the structure of the composite yarn structure 16. On the other hand, the composite yarn structure 16 is formed by weaving the composite yarn 10 in which the carbon fiber yarn 12 that is a carbon fiber bundle is covered with the cover 14, and therefore, when forming the composite yarn structure 16, The composite yarn structure 16 having various structures can be formed while preventing the carbon fibers 12a from being damaged such as the fibers 12a being cut.

また、炭素繊維糸12に対して熱可塑性のカバーリング糸14aの太さや密度を変えることによってその両者の比率を設定することができるため、目的に応じた混合比率をもったCFRP24を製造可能である。よって、例えば、CFRP24の強度なども容易に調整できる。 Further, the ratio of the carbon fiber yarn 12 and the thermoplastic covering ring yarn 14a can be set by changing the thickness and density of the thermoplastic covering yarn 14a, so that the CFRP 24 having a mixing ratio according to the purpose can be manufactured. is there. Therefore, for example, the strength of the CFRP 24 can be easily adjusted.

CFRP24において、マトリックスは、熱可塑性樹脂からなることから、マトリックスが熱硬化性樹脂からなる場合より、CFRP24のリサイクル性に優れる。 In CFRP24, since the matrix is made of a thermoplastic resin, the recyclability of CFRP24 is superior to that when the matrix is made of a thermosetting resin.

カバーリング糸14aの太さが33dtex以上250dtex以下である形態では、次の利点を有する。すなわち、カバー14におけるカバーリング糸14aの太さが33dtex以上であれば、炭素繊維糸12に対するカバーリング糸14aの被覆率を高めることができ、カバーリング糸14aが緯編みされたカバー14における隙間から炭素繊維糸12が外方へ飛び出てしまうことを好適に抑制することができる。カバーリング糸14aの太さが250dtex以下であれば、編み機を用いた編成がし易い。 The form in which the thickness of the covering thread 14a is 33 dtex or more and 250 dtex or less has the following advantages. That is, if the thickness of the covering thread 14a in the cover 14 is 33 dtex or more, the coverage of the covering fiber 14a with respect to the carbon fiber thread 12 can be increased, and the gap in the cover 14 in which the covering ring 14a is weft-knitted. It is possible to suitably prevent the carbon fiber yarn 12 from jumping out from the outside. When the thickness of the covering thread 14a is 250 dtex or less, knitting with a knitting machine is easy.

カバー14における同一コースの編み目の数が2個以上6個以下である形態では、カバー14の筒編みの直径を小さくすることができ、炭素繊維糸12に対するカバー14のカバーリング糸の密着度(締め付け力)を高めることができる。 In the form in which the number of stitches of the same course in the cover 14 is 2 or more and 6 or less, the diameter of the tubular knitting of the cover 14 can be reduced, and the degree of adhesion of the covering ring yarn of the cover 14 to the carbon fiber yarn 12 ( The tightening force) can be increased.

カバー14における同一ウェールの自然長1cmあたりの編み目の数が6個以上14個以下である形態では、次の利点を有する。すなわち、カバー14における同一ウェールの自然長1cmあたりの編み目の数が6個以上であれば、炭素繊維糸12に対するカバー14のカバーリング糸の被覆率を高めることができ、カバー14のカバーリング糸の隙間から炭素繊維糸12が外方へ飛び出てしまうことを十分に抑制することができる。 The form in which the number of stitches per natural cm of the same wale in the cover 14 is 6 or more and 14 or less has the following advantages. That is, when the number of stitches per 1 cm of natural length of the same wale in the cover 14 is 6 or more, the coverage ratio of the covering thread of the cover 14 to the carbon fiber thread 12 can be increased, and the covering thread of the cover 14 can be increased. It is possible to sufficiently suppress the carbon fiber yarn 12 from jumping outward from the gap.

カバー14における同一ウェールの自然長1cmあたりの編み目の数が14個以下であれば、カバー14編目が細かくなり過ぎることに起因して、カバーリング編目の目かぶり(タックキズ)不良が発生することを抑制することができ、また、複合糸10の柔軟性がなくなり、複合糸10で織成するのが困難になることを抑制することができる。 If the number of stitches per natural length 1 cm of the same wale in the cover 14 is 14 or less, the cover 14 stitches may be too fine, resulting in defective covering (tack scratch) of the covering ring. In addition, it is possible to prevent the composite yarn 10 from being less flexible and difficult to weave with the composite yarn 10.

(第2の実施形態)
第2の実施形態として複合糸の変形例及びそれを用いたCFRPについて説明する。第2の実施形態の説明では、複合糸を複合糸10Aと称する点以外は、第1の実施形態と対応する要素と同様の要素には、同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
(Second embodiment)
A modified example of the composite yarn and a CFRP using the same will be described as a second embodiment. In the description of the second embodiment, elements similar to the elements corresponding to those in the first embodiment are designated by the same reference numerals except that the composite yarn is referred to as the composite yarn 10A, and redundant description will be omitted.

第2の実施形態における複合糸10Aは、図16に模式的に示したように、複数本の炭素繊維糸12を有すると共に、複数本の熱可塑性樹脂からなる樹脂繊維糸36を更に有する点で、主に複合糸10の構成と相違する。この相違点を中心にして第2の実施形態を説明する。図16は、複合糸10Aの端面の模式図である。図16では、炭素繊維糸12、樹脂繊維糸36及びカバー14を模式的に示している。 As schematically shown in FIG. 16, the composite yarn 10A in the second embodiment has a plurality of carbon fiber yarns 12 and further has a plurality of resin fiber yarns 36 made of a thermoplastic resin. Mainly different from the structure of the composite yarn 10. The second embodiment will be described focusing on this difference. FIG. 16 is a schematic view of an end surface of the composite yarn 10A. In FIG. 16, the carbon fiber yarn 12, the resin fiber yarn 36, and the cover 14 are schematically shown.

樹脂繊維糸36は、炭素繊維糸12の延在方向に延びており、炭素繊維糸12と平行に配置される。樹脂繊維糸36を構成する熱可塑性樹脂の例は、カバーリング糸14aについて説明した場合の熱可塑性樹脂の例と同様であり得る。樹脂繊維糸36及びカバーリング糸14aを構成する熱可塑性樹脂は同じでもよいし、又は、異なってもよい。複合糸10Aでは、カバーリング糸14aが緯編みされたカバー14で、引き揃えられた複数本の炭素繊維糸12と複数本の樹脂繊維糸36との束が被覆される。 The resin fiber yarn 36 extends in the extending direction of the carbon fiber yarn 12 and is arranged parallel to the carbon fiber yarn 12. An example of the thermoplastic resin forming the resin fiber thread 36 may be the same as the example of the thermoplastic resin in the case of describing the covering thread 14a. The thermoplastic resin constituting the resin fiber yarn 36 and the thermoplastic resin constituting the covering yarn 14a may be the same or different. In the composite yarn 10A, the cover 14 in which the covering ring 14a is weft-knitted covers the bundle of the plurality of aligned carbon fiber yarns 12 and the plurality of resin fiber yarns 36.

複合糸10Aにおいても、炭素繊維糸12は、カバー14で覆われている。したがって、第1の実施形態における複合糸10の代わりに複合糸10Aを織成して、第1の実施形態の場合と同様に、複合糸構造体16を形成した後、それを熱プレス成形することでCFRP24を製造しても、第1の実施形態の場合と少なくとも同様の作用効果を有する。複合糸10Aを用いることで更に次のような作用効果を有する。 Also in the composite yarn 10A, the carbon fiber yarn 12 is covered with the cover 14. Therefore, instead of the composite yarn 10 in the first embodiment, the composite yarn 10A is woven to form the composite yarn structure 16 as in the case of the first embodiment, and then hot press-molding the composite yarn structure 16. Even if the CFRP 24 is manufactured, at least the same operational effects as in the case of the first embodiment are obtained. By using the composite yarn 10A, the following operational effects are further obtained.

複合糸10Aが樹脂繊維糸36を有する場合には、熱プレス成形工程S14で樹脂繊維糸36も溶融してCFRP24を構成する樹脂部28となる。よって、樹脂繊維糸36の本数、サイズなどを調整することで、CFRP24の繊維体積含有率βを調整可能である。 When the composite yarn 10A has the resin fiber yarn 36, the resin fiber yarn 36 is also melted in the hot press molding step S14 to become the resin portion 28 that constitutes the CFRP 24. Therefore, the fiber volume content β of the CFRP 24 can be adjusted by adjusting the number and size of the resin fiber threads 36.

複合糸10Aでは、カバー14の内側に熱可塑性樹脂製の樹脂繊維糸36が配置されるので、複合糸10Aが複数本の炭素繊維糸12を有する場合、炭素繊維12aと熱可塑性樹脂との距離を短くすることが可能となる。その結果、炭素繊維12a間に熱可塑性樹脂を含浸させやすい。特に、図16に示したように、複数本の炭素繊維糸12の間に樹脂繊維糸36を配置することで、炭素繊維12aと熱可塑性樹脂との距離をより短くすることが可能となり、炭素繊維12a間に熱可塑性樹脂を更に含浸させやすい。 In the composite yarn 10A, since the resin fiber yarn 36 made of a thermoplastic resin is arranged inside the cover 14, when the composite yarn 10A has a plurality of carbon fiber yarns 12, the distance between the carbon fibers 12a and the thermoplastic resin is large. Can be shortened. As a result, the thermoplastic resin is easily impregnated between the carbon fibers 12a. In particular, as shown in FIG. 16, by disposing the resin fiber thread 36 between the plurality of carbon fiber threads 12, it becomes possible to further shorten the distance between the carbon fiber 12a and the thermoplastic resin. It is easy to further impregnate the thermoplastic resin between the fibers 12a.

複合糸10Aは、少なくとも一本の炭素繊維糸12と、少なくとも一本の樹脂繊維糸36を有していればよい。 The composite yarn 10A may have at least one carbon fiber yarn 12 and at least one resin fiber yarn 36.

以下、実験結果を参照して、CFRP24の製造方法及びCFRP24の作用効果を具体的に説明する。 Hereinafter, the method for producing CFRP 24 and the action and effect of CFRP 24 will be specifically described with reference to the experimental results.

[実験1]
実験1では、第1の実施形態で説明した複合糸10を用いた。複合糸10は、カバーリング糸14aを緯編みしてなるカバー14によって、1本の炭素繊維糸12の周囲を被覆して構成されていた。炭素繊維糸12には、東レ株式会社製のトレカ糸3K(T300B−3000−50B)を使用した。カバーリング糸14aには、ナイロン糸(東レ株式会社製のWN70d/2−24fーVF555−BC)を使用した。上記複合糸10を用いて、図5に示したフローチャートに従ってCFRPを製造した。
[Experiment 1]
In Experiment 1, the composite yarn 10 described in the first embodiment was used. The composite yarn 10 was formed by covering the circumference of one carbon fiber yarn 12 with a cover 14 obtained by weaving a covering yarn 14a. For the carbon fiber yarn 12, Torayca yarn 3K (T300B-3000-50B) manufactured by Toray Industries, Inc. was used. Nylon yarn (WN70d/2-24f-VF555-BC manufactured by Toray Industries, Inc.) was used for the covering yarn 14a. CFRP was manufactured using the composite yarn 10 according to the flowchart shown in FIG.

まず、複合糸構造体形成工程S10を実施した。すなわち、上記複合糸10を縦糸及び緯糸として用いて平織りすることで、シート状の複合糸構造体16を4枚製造した。 First, the composite yarn structure forming step S10 was performed. That is, four sheet-like composite yarn structures 16 were manufactured by plain weaving the composite yarn 10 as warp and weft.

その後、洗浄工程S12を実施した。洗浄工程S12では、形成した全ての複合糸構造体16をアセトンに漬けて60分洗浄した。 Then, the cleaning step S12 was performed. In the washing step S12, all the formed composite yarn structures 16 were immersed in acetone and washed for 60 minutes.

続いて、熱プレス成形工程S14を実施した。熱プレス成形工程S14では、4枚の複合糸構造体16を積層して、積層体18を構成した。積層体18を構成する際、4枚の複合糸構造体16を炭素繊維糸で縫い合わせて固定した。その後、熱プレス装置20に積層体18をセットし、熱プレス成形を行った。温度条件及び圧力条件は、図9に示したように設定した。図9において、時間t1を14分とし、時間t2を19分とし、時間t3を34分とした。第1の圧力P1を0.83MPaとし、第2の圧力P2を3MPaとした。これにより、厚さ0.8mmの板状のCFRP24を製造できた。 Then, the hot press molding process S14 was implemented. In the hot press molding step S14, four composite yarn structures 16 were laminated to form a laminated body 18. When constructing the laminated body 18, the four composite thread structures 16 were sewn together and fixed with carbon fiber threads. Then, the laminated body 18 was set in the hot press apparatus 20 and hot press molding was performed. The temperature condition and the pressure condition were set as shown in FIG. In FIG. 9, time t1 is set to 14 minutes, time t2 is set to 19 minutes, and time t3 is set to 34 minutes. The first pressure P1 was 0.83 MPa and the second pressure P2 was 3 MPa. As a result, a plate-shaped CFRP 24 having a thickness of 0.8 mm could be manufactured.

図11は、製造された板状のCFRP24を示す図面である。図11より、CFRP板を製造できていることが実証された。また、図12(a)は、製造されたCFRPをSEM(走査型電子顕微鏡)で観察したSEM画像を示す図面であり、図12(b)は、製造されたCFRPのマイクロCTスキャン画像を示す図面である。マイクロCTスキャン画像の取得には、マイクロCTスキャナーとして、BRUKER micro CT社製のMicro−CT Scan(型番:BRUKER SKYSCAN 1172)を使用した。式(1)で定義されており、製造されたCFRP24を上記マイクロCTスキャナーで計測して得られた体積ボイド率αは、0.00000%であった。すなわち、体積ボイド率αが実質的に0%であるCFRP24を製造できていることが実証された。また、JIS K7075に準拠して測定され式(2)により算出された実験1のCFRP24の繊維体積含有率βは、45.6体積%であり、繊維体積含有率βが20体積%以上90体積%以下のCFRP24が製造できていることが実証された。 FIG. 11 is a view showing the manufactured plate-shaped CFRP 24. From FIG. 11, it was demonstrated that a CFRP plate could be manufactured. Further, FIG. 12A is a drawing showing an SEM image of the manufactured CFRP observed by an SEM (scanning electron microscope), and FIG. 12B shows a micro CT scan image of the manufactured CFRP. It is a drawing. As a micro CT scanner, a Micro-CT Scan (model number: BRUKER SKYSCAN 1172) manufactured by BRUKER micro CT was used for acquisition of the micro CT scan image. The volume void ratio α defined by the formula (1) and obtained by measuring the manufactured CFRP24 with the micro CT scanner was 0.00000%. That is, it was demonstrated that CFRP24 having a volume void ratio α of substantially 0% could be manufactured. Further, the fiber volume content β of CFRP24 of Experiment 1 measured according to JIS K7075 and calculated by the formula (2) is 45.6 volume %, and the fiber volume content β is 20 volume% or more and 90 volume or more. It was demonstrated that CFRP24 of not more than% could be produced.

製造したCFRP24に対して引張試験及び三点曲げ試験を実施した。引張試験及び三点曲げ試験の試験方法ついて説明する。 A tensile test and a three-point bending test were performed on the manufactured CFRP24. Test methods of the tensile test and the three-point bending test will be described.

[引張試験]
島津製作所製の万能試験機(型番:AUTOGRAPH AG−I)を用いて、CFRP24の引張試験を行った。具体的には、製造されたCFRP24から図13に示したように矩形の試験片S1を切り出した。試験片S1の長手方向の長さtaは、150mmであり、幅方向の長さtbは、20mmであった。製造したCFRP24の厚さが0.8mmであったことから、試験片S1の厚さhaは、0.8mmであった。試験片S1の長手方向の一端における長さL1a(mm)の領域の表裏に長さL1a(mm)のアルミ板30Aを接着すると共に、試験片S1の長手方向の他端における長さL1a(mm)の領域の表裏に長さL1a(mm)のアルミ板30Bを接着した。長さL1aは、40mmであり、アルミ板30A,30Bの厚さhb(mm)は2.0mmであった。試験片S1の長手方向において、アルミ板30A,30Bの間の距離L1bは、70mmであった。アルミ板30A,30Bの部分をクランプで把持し、試験速度va(mm/min)で長手方向に試験片S1を引っ張った。試験速度va(mm/min)は、5mm/minであった。その結果、最大の引張応力σtは、約448MPaであった。引張応力σtは、荷重をPtとしたとき、式(3)で算出した。
σt=Pt/(tb×ha)・・・(3)
[Tensile test]
The tensile test of CFRP24 was performed using the universal testing machine (model number: AUTOGRAPH AG-I) manufactured by Shimadzu Corporation. Specifically, a rectangular test piece S1 was cut out from the manufactured CFRP 24 as shown in FIG. The length ta in the longitudinal direction of the test piece S1 was 150 mm, and the length tb in the width direction was 20 mm. Since the thickness of the manufactured CFRP 24 was 0.8 mm, the thickness ha of the test piece S1 was 0.8 mm. An aluminum plate 30A having a length L1a (mm) is adhered to the front and back of a region having a length L1a (mm) at one end in the longitudinal direction of the test piece S1 and the length L1a (mm at the other end in the longitudinal direction of the test piece S1. The aluminum plate 30B having a length of L1a (mm) was adhered to the front and back of the area of ). The length L1a was 40 mm, and the thickness hb (mm) of the aluminum plates 30A and 30B was 2.0 mm. In the longitudinal direction of the test piece S1, the distance L1b between the aluminum plates 30A and 30B was 70 mm. The aluminum plates 30A and 30B were clamped by the clamps, and the test piece S1 was pulled in the longitudinal direction at the test speed va (mm/min). The test speed va (mm/min) was 5 mm/min. As a result, the maximum tensile stress σt was about 448 MPa. The tensile stress σt was calculated by the equation (3) when the load was Pt.
σt=Pt/(tb×ha) (3)

[三点曲げ試験]
島津製作所製の万能試験機(AUTOGRAPH AG−I)を用いて、CFRP24の三点曲げ試験を行った。具体的には、製造されたCFRP24から図14に示したように矩形の試験片S2を切り出した。試験片S2の長手方向の長さtaは、100mmであり、幅方向の長さtbは、10mmであった。試験片S2の両端からL2a(mm)の位置にそれぞれ支持棒32を配置して、試験片S2を支持した。長さL2a(mm)は、試験片S2の端から支持棒32の軸線までの長さである。長さL2a(mm)は、30mmであり、一対の支持棒32,32の軸線間の距離L2b(mm)は、40mmであった。一対の支持棒32,32の間の中点位置(試験片S2の長手法方向における中点位置)において、棒状の圧子34で、試験片S2の上面を試験速度vb(mm/min)で押圧した。試験速度vb(mm/min)は、5mm/minであった。その結果、最大の曲げ応力σbは、543MPaであった。曲げ応力σbは、荷重をPbとしたとき、式(4)で算出した。
σb=(3×Pb×L2b)/{2×tb×(ha)}・・・(4)
[Three-point bending test]
A three-point bending test of CFRP24 was performed using a universal testing machine (AUTOGRAPH AG-I) manufactured by Shimadzu Corporation. Specifically, a rectangular test piece S2 was cut out from the manufactured CFRP 24 as shown in FIG. The length ta in the longitudinal direction of the test piece S2 was 100 mm, and the length tb in the width direction was 10 mm. The support rods 32 were arranged at positions L2a (mm) from both ends of the test piece S2 to support the test piece S2. The length L2a (mm) is the length from the end of the test piece S2 to the axis of the support rod 32. The length L2a (mm) was 30 mm, and the distance L2b (mm) between the axes of the pair of support bars 32, 32 was 40 mm. At the midpoint position between the pair of support rods 32, 32 (the midpoint position in the longitudinal direction of the test piece S2), the rod-shaped indenter 34 presses the upper surface of the test piece S2 at the test speed vb (mm/min). did. The test speed vb (mm/min) was 5 mm/min. As a result, the maximum bending stress σb was 543 MPa. The bending stress σb was calculated by the equation (4) when the load was Pb.
σb=(3×Pb×L2b)/{2×tb×(ha) 2 } (4)

[実験2]
実験2では、実験1と同様の構成の複合糸10を用いて、複合糸構造体形成工程S10において実験1の場合と同様にして8枚の複合糸構造体16を形成した。洗浄工程S12は、実験1の場合と同様であるため説明を省略する。熱プレス成形工程S14では、8枚の複合糸構造体16を積層した積層体18を、実験1の場合と同様の熱プレス装置20にセットし、図9に示した温度条件及び圧力条件で熱プレス成形を行った。実験2では、図9における時間t1を16分とし、時間t2を21分とし、時間t3を36分とし、第1の圧力P1を0.83MPaとし、第2の圧力P2を3MPaとした。これにより、厚さ1.5mmの板状のCFRP24を製造した。
[Experiment 2]
In Experiment 2, using the composite yarn 10 having the same structure as in Experiment 1, eight composite yarn structures 16 were formed in the same manner as in Experiment 1 in the composite yarn structure forming step S10. The cleaning step S12 is the same as in the case of Experiment 1, and thus the description thereof is omitted. In the hot press molding step S14, the laminated body 18 in which the eight composite yarn structures 16 are laminated is set in the same hot press apparatus 20 as in the case of Experiment 1, and heat is applied under the temperature condition and the pressure condition shown in FIG. Press molding was performed. In Experiment 2, the time t1 in FIG. 9 was 16 minutes, the time t2 was 21 minutes, the time t3 was 36 minutes, the first pressure P1 was 0.83 MPa, and the second pressure P2 was 3 MPa. As a result, a plate-shaped CFRP 24 having a thickness of 1.5 mm was manufactured.

図15(a)は、製造された板状のCFRP24をSEM観察したSEM画像を示す図面であり、図15(b)は、製造されたCFRP24のマイクロCTスキャン画像を示す図面である。マイクロCTスキャン画像の取得には、実験1で使用したマイクロCTスキャナーを使用した。式(1)で定義されており、製造されたCFRP24を上記マイクロCTスキャナーで計測して得られた体積ボイド率αは、0.00000%であった。すなわち、体積ボイド率αが実質的に0%であるCFRP24を製造できていることが実証された。また、JIS K7075に準拠して測定され式(2)により算出された実験2のCFRP24の繊維体積含有率βは、51.1体積%であり、繊維体積含有率βが20体積%以上90体積%以下のCFRP24が製造できていることが実証された。 FIG. 15( a) is a drawing showing an SEM image of the manufactured plate-shaped CFRP 24 observed by an SEM, and FIG. 15( b) is a drawing showing a micro CT scan image of the manufactured CFRP 24. The micro CT scanner used in Experiment 1 was used to acquire the micro CT scan image. The volume void ratio α defined by the formula (1) and obtained by measuring the manufactured CFRP24 with the micro CT scanner was 0.00000%. That is, it was demonstrated that CFRP24 having a volume void ratio α of substantially 0% could be manufactured. Further, the fiber volume content β of CFRP24 of Experiment 2 measured according to JIS K7075 and calculated by the formula (2) is 51.1 volume %, and the fiber volume content β is 20 volume% or more and 90 volume or more. It was demonstrated that CFRP24 of not more than% could be produced.

実験2で製造されたCFRP24に対して、実験1と同様に引張試験及び三点曲げ試験を実施した。引張試験は、試験片S1の厚さhaが1.5mmであった点以外は、実験1と同じ試験条件で行った。その結果、最大の引張応力σtは、約559MPaであった。三点曲げ試験は、距離L2b(mm)を60mmに変更した点及び試験片S2の厚さhaが1.5mmであった点以外は、実験1と同様の試験条件で行った。その結果、最大の曲げ応力σbは、613MPaであった。 A tensile test and a three-point bending test were performed on CFRP24 manufactured in Experiment 2 as in Experiment 1. The tensile test was performed under the same test conditions as in Experiment 1 except that the thickness ha of the test piece S1 was 1.5 mm. As a result, the maximum tensile stress σt was about 559 MPa. The three-point bending test was performed under the same test conditions as in Experiment 1 except that the distance L2b (mm) was changed to 60 mm and the thickness ha of the test piece S2 was 1.5 mm. As a result, the maximum bending stress σb was 613 MPa.

実験1,2において、体積ボイド率αは、何れも実質的に0%であった。すなわち、CFRP24を製造する際の複合糸構造体16の数に依存せずに、体積ボイド率αが実質的に0%のCFRP24を製造できていることがわかる。実験1,2では連続した複合糸10を用いてCFRP24を製造しているため、CFRP24のマトリックス内には連続した炭素繊維12aが埋設されており、炭素繊維12aの強度を有効に利用できている。よって、強度向上が図れたCFRP24を製造できていることがわかる。 In Experiments 1 and 2, the volume void ratio α was substantially 0%. That is, it can be seen that the CFRP 24 having a volume void ratio α of substantially 0% can be manufactured without depending on the number of the composite yarn structures 16 when manufacturing the CFRP 24. In Experiments 1 and 2, since the CFRP 24 is manufactured using the continuous composite yarn 10, the continuous carbon fiber 12a is embedded in the matrix of the CFRP 24, and the strength of the carbon fiber 12a can be effectively utilized. .. Therefore, it can be seen that the CFRP 24 having improved strength can be manufactured.

以上、本発明の実施形態及び実験例について説明したが、本発明は上記実施形態及び実験例に示した形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形され得る。例えば、上記実施形態では、主に、複数の複合糸構造体16を積層した積層体18を熱プレス成形してなるCFRP(熱プレス成形体)24について説明した。しかしながら、CFRP24は、一つの複合糸構造体16が熱プレス成形された熱プレス成形体であってもよい。すなわち、CFRP24が備える炭素繊維糸構造体26は一つでもよい。 Although the embodiments and experimental examples of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the modes shown in the above-described embodiments and experimental examples, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the CFRP (hot press molded body) 24 mainly formed by hot press molding the laminated body 18 in which the plurality of composite yarn structures 16 are laminated has been described. However, the CFRP 24 may be a hot press molded product in which one composite yarn structure 16 is hot press molded. That is, the CFRP 24 may have only one carbon fiber thread structure 26.

複合糸構造体は、複合糸が平織されたものに限らず、他の織り方、例えば、綾織、朱子織などで形成されてもよい。 The composite yarn structure is not limited to the plain yarn of the composite yarn, and may be formed by other weaves such as twill weave and satin weave.

上記実施形態及び実験例では、複合糸構造体を加熱及び加圧してCFRPを得る方法として熱プレスを例示した。しかしながら、複合糸構造体を加熱及び加圧してなる成形体としてのCFRPが得られれば、加熱及び加圧の方法は熱プレスに限定されない。 In the above-described embodiments and experimental examples, hot pressing is illustrated as a method for obtaining CFRP by heating and pressurizing the composite yarn structure. However, the method of heating and pressing is not limited to hot pressing as long as CFRP as a molded body obtained by heating and pressing the composite yarn structure is obtained.

10,10A…複合糸、12…炭素繊維糸、12a…炭素繊維、14…カバー、14a…カバーリング糸、16…複合糸構造体、18…積層体、24…CFRP(炭素繊維強化プラスチック)、26…炭素繊維糸構造体、28…樹脂部、36…樹脂繊維糸。 10, 10A... Composite yarn, 12... Carbon fiber yarn, 12a... Carbon fiber, 14... Cover, 14a... Covering yarn, 16... Composite yarn structure, 18... Laminated body, 24... CFRP (carbon fiber reinforced plastic), 26... Carbon fiber thread structure, 28... Resin part, 36... Resin fiber thread.

Claims (3)

熱可塑性樹脂製のカバーリング糸が緯編みされた編み構造を有するカバーにより、連続した複数の炭素繊維を含む炭素繊維糸の周囲が覆われており連続した複合糸を織成することによって少なくとも一つの複合糸構造体を製造する複合糸構造体形成工程と、
一つの前記複合糸構造体又は複数の前記複合糸構造体が積層されてなる積層体を、加熱及び加圧して、前記カバーリング糸を溶融することによって、前記炭素繊維糸が織成された状態の炭素繊維糸構造体を前記熱可塑性樹脂で埋設する加熱加圧工程と、
を備える、炭素繊維強化プラスチックの製造方法。
A cover having a knitting structure in which a covering thread made of a thermoplastic resin is weft-knitted covers the periphery of a carbon fiber thread containing a plurality of continuous carbon fibers, and at least one of them is formed by weaving a continuous composite thread. A composite yarn structure forming step of manufacturing two composite yarn structures,
A state in which the carbon fiber yarn is woven by heating and pressing a single laminated yarn structure or a laminated body in which a plurality of the laminated yarn structures are laminated to melt the covering yarn. A heating and pressurizing step of embedding the carbon fiber thread structure of the thermoplastic resin;
A method for producing a carbon fiber reinforced plastic, comprising:
前記複合糸構造体を洗浄する洗浄工程を更に備え、
前記洗浄工程前において、前記炭素繊維糸に含まれる複数の前記炭素繊維は、集束剤により集束されており、
前記洗浄工程では、前記集束剤を除去し、
前記加熱加圧工程では、前記洗浄工程で洗浄された一つの前記複合糸構造体又は前記積層体を熱プレス成形する、
請求項1に記載の炭素繊維強化プラスチックの製造方法。
Further comprising a washing step of washing the composite yarn structure,
Before the washing step, the plurality of carbon fibers contained in the carbon fiber yarn are bundled by a sizing agent,
In the cleaning step, the sizing agent is removed,
In the heating and pressurizing step, one of the composite yarn structures or the laminate washed in the washing step is hot press molded,
The method for producing the carbon fiber reinforced plastic according to claim 1.
熱可塑性樹脂からなるカバーリング糸が緯編みされた編み構造を有するカバーにより、連続した複数の炭素繊維を含む炭素繊維糸の周囲が覆われた連続した複合糸が織成されてなる複合糸構造体を加熱及び加圧してなる成形体である、炭素繊維強化プラスチック。 A composite yarn structure in which a continuous composite yarn in which the periphery of a carbon fiber yarn containing a plurality of continuous carbon fibers is covered is woven by a cover having a knitting structure in which a covering yarn made of a thermoplastic resin is weft-knitted. Carbon fiber reinforced plastic, which is a molded product formed by heating and pressing the body.
JP2016016458A 2016-01-29 2016-01-29 Method for producing carbon fiber reinforced plastic and carbon fiber reinforced plastic Active JP6706743B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016016458A JP6706743B2 (en) 2016-01-29 2016-01-29 Method for producing carbon fiber reinforced plastic and carbon fiber reinforced plastic

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016016458A JP6706743B2 (en) 2016-01-29 2016-01-29 Method for producing carbon fiber reinforced plastic and carbon fiber reinforced plastic

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017132220A JP2017132220A (en) 2017-08-03
JP6706743B2 true JP6706743B2 (en) 2020-06-10

Family

ID=59502096

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016016458A Active JP6706743B2 (en) 2016-01-29 2016-01-29 Method for producing carbon fiber reinforced plastic and carbon fiber reinforced plastic

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6706743B2 (en)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6354441A (en) * 1986-08-22 1988-03-08 Mitsubishi Rayon Co Ltd Production of fiber-reinforced thermoplastic prepreg
JPH0248907A (en) * 1987-05-08 1990-02-19 Kouseinou Jushi Shinseizou Gijutsu Kenkyu Kumiai Manufacture of fiber-reinforced sheetlike prepreg and its device
JPH089164B2 (en) * 1988-12-15 1996-01-31 旭化成工業株式会社 Composite sheet for fiber reinforced material and method for producing the same
JP2886918B2 (en) * 1989-12-27 1999-04-26 三井化学株式会社 Polyimide composite material
JP2005239843A (en) * 2004-02-25 2005-09-08 Toho Tenax Co Ltd Prepreg excellent in homogeneity and surface smoothness, and its manufacturing method
JP2009091668A (en) * 2007-10-03 2009-04-30 Arisawa Mfg Co Ltd Method for removing sizing agent, and yarn, fiber body and prepreg
JP5279121B2 (en) * 2008-11-21 2013-09-04 兵庫県 Fiber reinforced composite material
JP5849284B2 (en) * 2011-10-26 2016-01-27 兵庫県 Manufacturing method of fiber reinforced composite knitted material
WO2014061384A1 (en) * 2012-10-17 2014-04-24 国立大学法人岐阜大学 Reinforcing fiber/resin fiber composite for production of continuous-fiber-reinforced thermoplastic resin composite material and process for manufacturing same
US20160101592A1 (en) * 2013-06-18 2016-04-14 E I Du Pont De Nemours And Company Hybrid glass fibers carbon fibers thermoplastic composites

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017132220A (en) 2017-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7942993B2 (en) Method for producing multilayer tailored fiber placement (TFP) preforms using meltable fixing fibers
CN103648763B (en) Carbon fiber-reinforced composite material and method for producing same
JP6164591B2 (en) Reinforcing fiber / resin fiber composite for producing continuous fiber reinforced thermoplastic resin composite material and method for producing the same
CN104755664B (en) Textile part, the composite component with textile part and its manufacture method
JPS63152637A (en) Preform material for reinforcement of resin
US11173687B2 (en) Reinforced substrate for composite material, composite material, and method for manufacturing reinforced substrate for composite material
JP2012528746A (en) Fiber-reinforced resin bolt and method for manufacturing the same
US20150258743A1 (en) Method for molding a composite material wherein a fiber fabric is tightened in a retention frame before injection of a matrix
JP2009503274A5 (en)
KR20120091168A (en) Woven preform, composite, and method of making thereof
KR100262389B1 (en) a method for manufacturing a laminating reinforced fibre structure and a corresponding reinforced fibre structure
KR102597683B1 (en) Nonwoven fabric laid in one direction and its uses
JPH0369629A (en) Thermoplastic woven cloth
TW514687B (en) Unidirectional carbon fiber fabric, preparing its method and reinforced concrete construct
US20180216695A1 (en) Damping member and damping member fabrication process
JP2009503275A (en) Fixed thread for sewing together reinforcing fibers
JP6706743B2 (en) Method for producing carbon fiber reinforced plastic and carbon fiber reinforced plastic
JP2012241183A (en) Fiber composite material and sandwich material using the same
KR102070596B1 (en) Flow medium for fabricating fiber reinforced plastic and Compound mat and Vacuum assisted molding process using the Same
JP6598532B2 (en) Cloth
US11420368B2 (en) Method for the preparation of composite material in sandwich form
JPH08269837A (en) Reinforcing woven fabric and its production
US20010011442A1 (en) Reinforced panel structure
JP2011073402A (en) Preform of fiber-reinforced composite material and method for manufacturing the same
KR20210035884A (en) Curved preform and its manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161111

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20161111

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190122

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20190122

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190220

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20190920

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200107

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20191226

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200227

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: 20200331

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200407

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6706743

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250