JP6777152B2 - 繊維強化複合材料成形品の製造方法 - Google Patents
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Description
本願は、2017年6月14日に、日本出願された特願2017−116621号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
[1]シート状のプリプレグの端部同士を互いの側端面が接するように突き合わされた突き合わせ部分、及びシート状のプリプレグの端部同士が重ね合わされた重ね合わせ部分からなる群より選ばれる少なくとも一方を有する組体における、前記突き合わせ部分及び前記重ね合わせ部分の一方又は両方の少なくとも一部に、シートモールディングコンパウンドを重なるように積層する、複合積層体の製造方法。
[2]前記突き合わせ部分及び前記重ね合わせ部分の一方又は両方の少なくとも一部の前記プリプレグの端部を平面視で曲線状とする、[1]に記載の複合積層体の製造方法。
[3]前記突き合わせ部分を有する組体における、前記突き合わせ部分の互いの側端面の少なくとも一部が接している、[1]又は[2]に記載の複合積層体の製造方法。
[4]前記突き合わせ部分を有する組体における、前記突き合わせ部分の少なくとも一部の側端面を互いに相補的な湾曲面とする、[1]〜[3]のいずれかに記載の複合積層体の製造方法。
[5]前記プリプレグの端部の平面視での縁形状が円弧状であり、その円弧の直径Rが90mm以上である、[1]〜[4]のいずれかに記載の複合積層体の製造方法。
[6]前記組体における前記端部の円弧の両端側に位置する末端同士の距離b(mm)と、前記直径Rとが、R/b≧1の関係を満たす、[5]に記載の複合積層体の製造方法。
[7]前記プリプレグが、2枚以上のシート状のプリプレグの積層体である、[1]〜[6]のいずれかに記載の複合積層体の製造方法。
[8]前記プリプレグ又はその積層体を予備賦形した後に、これらの端部同士を突き合わせる、あるいは、前記プリプレグ又はその積層体を予備賦形した後に、これらの端部同士を重ね合わせる、[1]〜[7]のいずれかに記載の複合積層体の製造方法。
[9]前記プリプレグとして、強化繊維が一方向に引き揃えられたUDプリプレグを用いる、[1]〜[8]のいずれかに記載の複合積層体の製造方法。
[10]前記プリプレグとして、強化繊維が直交するように製織されたクロスプリプレグを用いる、[1]〜[9]のいずれかに記載の複合積層体の製造方法。
[11][1]〜[10]のいずれかに記載の複合積層体の製造方法によって製造した複合積層体を成形金型で圧縮成形して繊維強化複合材料成形品を得る、繊維強化複合材料成形品の製造方法。
[12]連続繊維で強化された繊維強化樹脂成形体が、その端部同士を互いの側端面が接するように突き合わされた突き合わせ部、及びその端部同士が重ね合わされた重ね合わせ部からなる群より選ばれる少なくとも一方を形成している繊維強化複合材料成形品であって、前記突き合わせ部及び前記重ね合わせ部の一方又は両方の少なくとも一部分に、不連続繊維で強化された繊維強化樹脂成形体が積層されてなる、繊維強化複合材料成形品。
[13]端部が平面視で曲線状である前記突き合わせ部及び前記重ね合わせ部の一方又は両方の少なくとも一部に、不連続強化繊維で強化された繊維強化樹脂成形体が積層されてなる、[12]に記載の繊維強化複合材料成形品。
[14]連続繊維で強化された前記繊維強化樹脂成形体の表面の連続繊維の蛇行角度θが15度以下である、[12]又は[13]に記載の繊維強化複合材料成形品。
本発明の複合積層体の製造方法で得られる複合積層体は、繊維強化複合材料成形品(以下、単に「成形品」とも記す。)の製造に用いられる。本発明の複合積層体の製造方法は、例えば、図1(A)及び図1(B)に例示した繊維強化複合材料成形品100のような、リブやボスを有する複雑な形状の成形品の製造に好適に使用できる複合積層体を得ることができる。
なお、本発明の複合積層体の製造方法で得られる複合積層体を用いて製造する成形品は、繊維強化複合材料成形品100には限定されない。
本発明の第1の態様の複合積層体の製造方法は、シート状のプリプレグの端部同士が接するように突き合わされた突き合わせ部分を有する組体の突き合わせ部分の少なくとも一部に、シートモールディングコンパウンド(以下、「SMC」とも記す。)を重なるように積層して複合積層体を得る方法である。
具体的な態様としては、シート状のプリプレグが積層された複数の積層体の端部同士を互いの側端面が接するように突き合わせて組体を形成し、組体の端部を突き合わせた部分の上にSMCを重なるように積層して複合積層体を得る方法を挙げることができる。
なお、この突き合わせ部分においては、互いの側端面が接していてもよく、互いの側端面の間に若干の隙間があってもよいが、この複合積層体を用いて製造する成形品の外観や強度に優れる傾向にあることから、この突き合わせ部分においては、互いの側端面の少なくとも一部が接していることが好ましい。
また、組体において、隣接させる積層体の突き合わせるそれぞれの端部の側端面を、平面視で曲線状である互いに相補的な湾曲面とするのが好ましい。
このような複合積層体を用いることで、圧縮成型時の強化繊維の蛇行が抑制され、外観や強度に優れる、複雑な立体形状の成形品の製造が可能となる。
(i)プリプレグの積層体とするための、シート状のプリプレグの積層(シート状のプリプレグを積層して積層体とする。)
(ii)組体とするための、積層体同士の組み合わせ(積層体同士を組み合わせて組体とする。)
(iii)複合積層体とするため、組体とSMCとの積層(組体とSMCとを積層して複合積層体とする。)
組体を形成する積層体の形成には、連続繊維である強化繊維と、マトリックス樹脂組成物とを含むシート状のプリプレグを用いる。具体的には、連続繊維である強化繊維で形成された強化繊維シートにマトリックス樹脂組成物が含浸されたプリプレグを用いる。
連続繊維は、後述する短繊維よりも繊維長が長い強化繊維である。
マトリックス樹脂組成物には、必要に応じて、硬化剤、硬化促進剤、増粘剤、重合開始剤、無機充填剤等の助剤が含まれていてもよい。
強化繊維の蛇行を抑制しやすい点から、積層体の突き合わせる端部の側端面は、平面視で円弧状の湾曲面が好ましく、平面視で真円の円周の一部を形成する円弧状の湾曲面がより好ましい。
なお、プリプレグ10,10Aにおける強化繊維12の繊維方向は、辺a2の長さ方向に平行とするか、辺a2の長さ方向に垂直な方向とするかには限定されず、例えば、繊維方向が辺a2の長さ方向に対して45°となるようにしてもよい。
なお、プリプレグ30,30Aにおける強化繊維32の繊維方向は、辺a4の長さ方向に平行とするか、辺a4の長さ方向に垂直な方向とするかには限定されず、例えば、繊維方向が辺a4の長さ方向に対して45°となるようにしてもよい。
積層体内部のエアーを低減する方法としては、例えば、積層体を平面型で挟圧する方法、積層体をバギングフィルムで覆い、バギングフィルム内を真空脱気する方法(以下、「真空バッグ法」と記す。)が挙げられ、エアーを効率的に排除できる点から、真空バック法が好ましい。
工程(i)で得た各積層体を用い、積層体の端部同士を互いの側端面が接するように突き合わせて組体を形成する。
例えば、図6及び図7に示すように、積層体20の側端面22側の端部24と、積層体40の側端面42側の端部44とを、積層体20の側端面22と積層体40の側端面42とが接するように突き合わせて組体50を形成する。このとき、積層体20の側端面22と積層体40の側端面42とは互いに相補的であるため密着する。
プリプレグ10,10Aの辺a2の長さB1と、プリプレグ30,30Aの辺a4の長さB2とが同じで、辺a1の頂点と辺a2の距離L1と辺a3の頂点と辺a4の距離L2との合計が長さB1及び長さB2と一致している場合、組体50の平面視形状は正方形となる。
R/bは、1以上が好ましく、1〜10がより好ましく、1〜3がさらに好ましい。R/bを上記範囲とすることで、強化繊維の蛇行を抑制できる傾向にある。
工程(ii)で得た組体の積層体の端部同士の突き合わせ部分の上にSMCを積層して複合積層体とする。例えば、図8に示すように、組体50における積層体20の端部24と積層体40の端部44の突き合わせ部分の上にSMC70を積層して複合積層体80とする。
短繊維とは、繊維長が100mm以下の強化繊維を意味し、10〜30mmの繊維長を有する強化繊維が好ましい。
複合積層体を成形する際には、成形時の熱によりSMCのマトリックス樹脂組成物の粘度が低下し、SMCが流動する。組体における隣接する積層体の突き合わせる端部の側端面を、平面視形状が直線状である平面とすると、SMCの流動による応力が組体の積層体を突き合わせた部分に集中し、プリプレグ中の強化繊維が蛇行しやすくなると考えられる。
これに対して、本発明では、組体における隣接する積層体の突き合わせる端部の側端面を、平面視で曲線状である互いに相補的な湾曲面とすることで、SMCの流動による応力が積層体を突き合わせた部分に集中しにくくすることを可能としている。そのため、プリプレグ中の強化繊維の蛇行を抑制できると考えられる。
積層体20Aは、プリプレグ10,10Aに加えて、距離L1がプリプレグ10よりも長い以外はプリプレグ10と同じプリプレグ10Bと、距離L1がプリプレグ10Aよりも長い以外はプリプレグ10Aと同じプリプレグ10Cとを用いている。積層体20Aは、プリプレグ10,10A〜10Cを、下からプリプレグ10B/プリプレグ10C/プリプレグ10B/プリプレグ10A/プリプレグ10の積層構成で積層して形成している。これにより、積層体20Aの側端面22Aには、下側が突き出た段差が形成されている。
本発明の第2の態様の複合積層体の製造方法は、第1の態様の複合体の製造方法におけるプリプレグ又はプリプレグの積層体を予備賦形した後に端部同士を突き合わせる方法である(プリプレグ又はプリプレグの積層体を予備賦形したものを、「プリフォーム」とも記す。)。すなわち、本発明の第2の態様の複合積層体の製造方法は、シート状のプリプレグ又はプリプレグの積層体が予備賦形された複数のプリフォームの端部同士を互いの側端面が接するように突き合わされた組体を形成し、組体の端部を突き合わせた部分の上にSMCを重なるように積層して複合積層体を得る方法である。本発明の第2の態様の複合積層体の製造方法は、本発明の第1の態様の複合積層体の製造方法と同様に、目的の成形品の立体形状をいくつかの部分に分け、それぞれの部分について別々にプリフォームを作製し、それらプリフォームを組み合わせて組体を形成してSMCを積層し、複合積層体とする。このような複合積層体を用いることで複雑な立体形状の成形品であっても製造可能となる。
本発明の第2の態様の複合積層体の製造方法は、本発明の第1の態様の複合積層体の製造方法のプリプレグ又はプリプレグの積層体を予備賦形してプリフォームとしてから組体を形成する以外は、第1の態様と同様に行うことができる。
賦形型の材質としては、特に限定されず、例えば、金属、ケミカルウッド等が挙げられ、安価で加工が容易な点から、ケミカルウッドが好ましい。
本発明の第3の態様の複合積層体の製造方法は、シート状のプリプレグ又はプリプレグの積層体の端部同士が重ね合わされた重ね合わせ部分を有する組体を形成し、組体の端部を重ねた重ね合わせ部分の上にSMCを重なるように積層して複合積層体を得る方法である。本発明の第3の態様の複合積層体の製造方法は、本発明の第1の態様の複合積層体の製造方法と同様に、目的の成形品の立体形状をいくつかの部分に分け、それぞれの部分について別々にプリプレグ又はプリプレグの積層体を作製し、それらプリプレグ又はプリプレグの積層体を組み合わせて組体を形成してSMCを積層し、複合積層体とする。このような複合積層体を用いることで複雑な立体形状の成形品であっても製造可能となる。
本発明の第3の態様の複合積層体の製造方法では、隣接させる積層体の重ね合わせるそれぞれの端部の側端面を、平面視で曲線状である湾曲面とすることが好ましい。
本発明の第4の態様の複合積層体の製造方法は、本発明の第3の態様の複合積層体の製造方法におけるプリプレグ又はプリプレグの積層体を予備賦形した後に端部同士を重ね合わせる方法である。すなわち、本発明の第4の態様の複合積層体の製造方法は、シート状のプリプレグ又はプリプレグの積層体が予備賦形された複数のプリフォームの端部同士が重ね合わされた重ね合わせ部分を有する組体を形成し、組体の端部を重ねた重ね合わせ部分の上にSMCを重なるように積層して複合積層体を得る方法である。本発明の第4の態様の複合積層体の製造方法は、本発明の第1の態様の複合積層体の製造方法と同様に、目的の成形品の立体形状をいくつかの部分に分け、それぞれの部分について別々にプリフォームを作製し、それらプリフォームを組み合わせて組体を形成してSMCを積層し、複合積層体とする。このような複合積層体を用いることで複雑な立体形状の成形品であっても製造可能となる。
本発明の第4の態様の複合積層体の製造方法は、本発明の第3の態様の複合積層体の製造方法のプリプレグ又はプリプレグの積層体を予備賦形してプリフォームとしてから組体を形成する以外は、本発明の第3の態様の複合積層体の製造方法と同様に行うことができる。
隣接させるプリフォームの重ね合わせるそれぞれの端部の側端面を、平面視で曲線状である湾曲面とした、本発明の第4の態様の複合積層体の製造方法で得られる複合積層体は、組体における隣接する積層体の突き合わせる端部の側端面を、平面視で曲線状である互いに相補的な湾曲面とした、本発明の第1の態様の複合積層体の製造方法で得られる複合積層体と同様に、本成形時にプリプレグの硬化部分において強化繊維の蛇行が低減されるため、外観及び機械特性に優れた成形品が得られる。
本発明の繊維強化複合材料成形品の製造方法は、本発明の複合積層体の製造方法によって製造した複合積層体を成形金型で圧縮成形して繊維強化複合材料成形品を得る方法である。本発明の繊維強化複合材料成形品の製造方法は、本発明の複合積層体の製造方法によって製造した複合積層体を用いる以外は、公知の態様を採用できる。
成形圧力は、適宜設定でき、例えば、3〜10MPaとすることができる。
本発明の繊維強化複合材料成形品は、連続繊維で強化された繊維強化樹脂成形体が、その端部同士が接するように突き合わされた突き合わせ部、及びその端部同士が重ね合わされた重ね合わせ部からなる群より選ばれる少なくとも一方を形成している繊維強化複合材料成形品であって、突き合わせ部及び重ね合わせ部の一方または両方の少なくとも一部分に、不連続繊維で強化された繊維強化樹脂成形体が積層されてなる。本発明の繊維強化複合材料成形品は、連続繊維と不連続繊維で強化されているために、複雑な形状と優れた機械特性を両立させることができる。
また、上記の突き合わせ部及び重ね合わせ部の一方または両方の少なくとも一部の端部が平面視で曲線状である、本発明の繊維強化複合材料成形品は、連続繊維の繊維蛇行がより少ないため好ましい。また、繊維強化樹脂成形体の表面の連続繊維の蛇行角度θが15度以下、さらには10度以下であれば、特に優れた外観と機械特性を有するため好ましい。
本発明の繊維強化複合材料成形品は、例えば、上述の方法で製造することができる。
プリプレグシート(A):炭素繊維が一方向に引き揃えられた強化繊維シートにエポキシ樹脂組成物が含浸されたシート状のUDプリプレグ(三菱ケミカル株式会社、製品名:TR368E250S)。
プリプレグシート(B):炭素繊維が一方向に引き揃えられた強化繊維シートにエポキシ樹脂組成物が含浸されたシート状のUDプリプレグ(三菱ケミカル株式会社、製品名:TR361E250S)。
SMC(C):繊維方向がランダムとなるように炭素繊維からなる短繊維が分散された強化繊維シートにビニルエステル樹脂組成物が含浸されたシート状のSMC(三菱ケミカル株式会社、製品名:STR120N131)。
SMC(D):繊維方向がランダムとなるように炭素繊維からなる短繊維が分散された強化繊維シートにビニルエステル樹脂組成物が含浸されたシート状のSMC(三菱ケミカル株式会社、製品名:STR101J129)。
以下の手順(1)〜(3)で積層体(E1)を作製した。
手順(1):図2Aに示すように、プリプレグシート(A)を、平面視で矩形の1つの辺が円弧状に凸となる形状に裁断してプリプレグシート(A1)とした。プリプレグシート(A1)における円弧状の辺a1の頂点の位置は、辺a1と対向する辺a2の中点と対応している。辺a1の頂点と辺a2の距離L1を90mm、辺a2の長さB1を180mm、辺a1の円弧の直径Rを1800mmとした。また、強化繊維の繊維方向を辺a2の長さ方向に対して90°とした。
手順(2):図2Bに示すように、強化繊維の繊維方向を辺a2の長さ方向に対して0°とした以外は、手順(1)と同様に裁断してプリプレグシート(A2)とした。
手順(3):プリプレグシート(A1)とプリプレグシート(A2)を用い、下から[A1/A2/A1/A2/A1]の順で4辺の位置を合わせて積層して、図3に示すような積層体とした。積層体を平面上に置き、バギングフィルムで覆い、バギングフィルム内を45分間真空脱気し、積層体の内部エアーを排除して積層体(E1)を得た。
手順(4):図4Aに示すように、プリプレグシート(A)を、平面視で矩形の1つの辺が円弧状に凹となる形状に裁断してプリプレグシート(A3)とした。プリプレグシート(A3)における円弧状の辺a3の頂点の位置は、辺a3と対向する辺a4の中点と対応している。辺a3の頂点と辺a4の距離L2を90mm、辺a4の長さB2を180mm、辺a3の円弧の直径Rを1800mmとした。また、強化繊維の繊維方向を辺a4の長さ方向に対して90°とした。
手順(5):図4Bに示すように、強化繊維の繊維方向を辺a4の長さ方向に対して0°とした以外は、手順(1)と同様に裁断してプリプレグシート(A4)とした。
手順(6):プリプレグシート(A3)とプリプレグシート(A4)を用い、下から[A3/A4/A3/A4/A3]の順で4辺の位置を合わせて積層して、図5に示すような積層体とした。積層体を平面上に置き、バギングフィルムで覆い、バギングフィルム内を45分間真空脱気し、積層体の内部エアーを排除して積層体(E2)を得た。
手順(7):図6、図7(A)及び図7(B)に示すように、積層体(E1)の凸状の湾曲面からなる側端面と、積層体(E2)の凹状の湾曲面からなる側端面とが密着するように、それらの端部同士を突き合わせて組体(F1)を得た。組体(F1)における辺a1及び辺a3の円弧の両端側の末端同士の距離bはB1及びB2と一致しており、R/b=10である。
手順(8):SMC(C)を縦170mm×横170mmの矩形に裁断し、SMC(C1)とした。
手順(9):図8に示すように、組体(F1)における積層体(E1)と積層体(E2)の端部同士を突き合わせた部分の上にSMC(C1)を重なるように積層して複合積層体(G1)とした。SMC(C1)の積層位置は、複合積層体(G1)の4辺それぞれにおいて、SMC(C1)の縁と組体(F1)の縁との距離dが5mmとなる位置とした。
辺a1及び辺a3の円弧の直径Rを900mmとし、組体(F1)においてR/b=5とした以外は、実施例1と同様にして複合積層体を作製し、繊維強化複合材料成形品を得た。
辺a1及び辺a3の円弧の直径Rを360mmとし、組体(F1)においてR/b=2とした以外は、実施例1と同様にして複合積層体を作製し、繊維強化複合材料成形品を得た。
辺a1及び辺a3の円弧の直径Rを180mmとし、組体(F1)においてR/b=1とした以外は、実施例1と同様にして複合積層体を作製し、繊維強化複合材料成形品を得た。
実施例1と同様にして積層体(E1)、(E2)を作製し、図9に示すように、積層体(E1)の辺a1側の端部と積層体(E2)の辺a3側の端部とを互いに10mm重ねて組体とする以外は、実施例1と同様にして複合積層体を得た。
以下の手順(a)〜(c)で積層体(E3)を作製した。
手順(a):長さL1を95mmとした以外は、手順(1)と同様にしてプリプレグシート(A5)とした。また、長さL1を95mmとした以外は、手順(2)と同様にしてプリプレグシート(A6)とした。
手順(b):長さL2を85mmとした以外は、手順(1)と同様にしてプリプレグシート(A7)とした。また、長さL2を85mmとした以外は、手順(2)と同様にしてプリプレグシート(A8)とした。
手順(c):プリプレグシート(A5)〜(A8)を用い、下から[A5/A6/A5/A7/A8]の順で辺a2の位置を合わせて積層して積層体(E3)とした。積層体を平面上に置き、バギングフィルムで覆い、バギングフィルム内を45分間真空脱気し、積層体の内部エアーを排除して積層体(E3)を得た。
手順(d):長さL2を85mmとした以外は、手順(4)と同様にしてプリプレグシート(A9)とした。また、長さL2を85mmとした以外は、手順(5)と同様にしてプリプレグシート(A10)とした。
手順(e):長さL2を95mmとした以外は、手順(4)と同様にしてプリプレグシート(A11)とした。また、長さL2を95mmとした以外は、手順(5)と同様にしてプリプレグシート(A12)とした。
手順(f):プリプレグシート(A9)〜(A12)を用い、下から[A9/A10/A9/A11/A12]の順で辺a4の位置を合わせて積層して積層体(E4)とした。積層体を平面上に置き、バギングフィルムで覆い、バギングフィルム内を45分間真空脱気し、積層体の内部エアーを排除して積層体(E4)を得た。
手順(g):図10(A)及び図10(B)に示すように、積層体(E3)の段差を有する凸状の湾曲面からなる側端面と、積層体(E4)の段差を有する凹状の湾曲面からなる側端面とが密着するように、それらの端部を突き合わせて組体(F2)を得た。組体(F2)における辺a1及び辺a3の円弧の両端側の末端同士の距離bはB1及びB2と一致しており、R/b=10である。
手順(h):組体(F1)の代わりに組体(F2)を用いた以外は、手順(8)、(9)と同様にして複合積層体(G2)を得た。
SMC(C)の代わりにSMC(D)を用いた以外は、実施例6と同様にして複合積層体を作製し、繊維強化複合材料成形品を得た。
プリプレグシート(A)の代わりにプリプレグリート(B)を用いた以外は、実施例6と同様にして複合積層体を作製し、繊維強化複合材料成形品を得た。
プリプレグシート(A)の代わりにプリプレグリート(B)を用い、SMC(C)の代わりにSMC(D)を用いた以外は、実施例6と同様にして複合積層体を作製し、繊維強化複合材料成形品を得た。
組体(F2)の両面にSMC(C1)を積層した以外は、実施例6と同様にして複合積層体を作製し、繊維強化複合材料成形品を得た。
手順(1):図12Aに示すように、プリプレグシート(A)を、平面視で矩形の1つの辺が図16となる正弦波形状に裁断してプリプレグシート(A13)とした。プリプレグシート(A13)における正弦波の辺a10の底辺の位置は、辺a10と対向する辺a20の中点と対応している。辺a10の底辺と辺a20の距離L1を90mm、辺a2の長さB5を180mm、辺a10の正弦波は図16、式としては「高さ(H)=幅(W)sin2π/周期(T)とした場合W=12.5mm、T=90mm」となるようにした。また、強化繊維の繊維方向を辺a20の長さ方向に対して90°とした。
手順(2):図12Bに示すように、強化繊維の繊維方向を辺a20の長さ方向に対して0°とした以外は、手順(1)と同様に裁断してプリプレグシート(A14)とした。
手順(3):プリプレグシート(A13)とプリプレグシート(A14)を用い、下から[A13/A14/A13/A14/A13]の順で4辺の位置を合わせて積層した。積層体を平面上に置き、バギングフィルムで覆い、バギングフィルム内を45分間真空脱気し、積層体の内部エアーを排除して積層体を得た。
手順(4):図13Aに示すように、プリプレグシート(A)を、平面視で矩形の1つの辺が図16となる正弦波形状に裁断してプリプレグシート(A15)とした。プリプレグシート(A15)における正弦波の辺a30の山の頂点の位置は、辺a40と対向する辺a30の中点と対応している。辺a30の頂点と辺a40の距離L1を115mm、辺a30の長さB6を180mm、辺a30の正弦波は図16、式としては「高さ(H)=幅(W)sin2π/周期(T)とした場合W=12.5mm、T=90mm」となるようにした。また、強化繊維の繊維方向を辺a40の長さ方向に対して90°とした。
手順(5):図13Bに示すように、強化繊維の繊維方向を辺a40の長さ方向に対して0°とした以外は、手順(1)と同様に裁断してプリプレグシート(A16)とした。
手順(6):プリプレグシート(A15)とプリプレグシート(A16)を用い、下から[A15/A16/A15/A16/A15]の順で4辺の位置を合わせて積層した。積層体を平面上に置き、バギングフィルムで覆い、バギングフィルム内を45分間真空脱気し、積層体の内部エアーを排除して積層体を得た。
上記手順(3)及び手順(6)で得られた積層体を用いて、実施例1と同様にして複合積層体を作製し、繊維強化複合材料成形品を得た。
手順(1):図14Aに示すように、プリプレグシート(A)を、平面視で矩形の1つの辺が図17となるギザギザ形状に裁断してプリプレグシート(A17)とした。プリプレグシート(A17)におけるギザギザ形状の辺a50の底辺の位置は、辺a60と対向する辺a50の中点と対応している。辺a50の底辺と辺a60の距離L1を90mm、辺a2の長さB7を180mm、辺a50のギザギザ形状は図17となるようにした。また、強化繊維の繊維方向を辺a60の長さ方向に対して90°とした。
手順(2):図14Bに示すように、強化繊維の繊維方向を辺a60の長さ方向に対して0°とした以外は、手順(1)と同様に裁断してプリプレグシート(A18)とした。
手順(3):プリプレグシート(A17)とプリプレグシート(A18)を用い、下から[A17/A18/A17/A18/A17]の順で4辺の位置を合わせて積層した。積層体を平面上に置き、バギングフィルムで覆い、バギングフィルム内を45分間真空脱気し、積層体の内部エアーを排除して積層体を得た。
手順(4):図15Aに示すように、プリプレグシート(A)を、平面視で矩形の1つの辺が図17となるギザギザ形状に裁断してプリプレグシート(A19)とした。プリプレグシート(A19)におけるギザギザ形状の辺a70の山の頂点の位置は、辺a80と対向する辺a70の中点と対応している。辺a70の頂点と辺a80の距離L1を90mm、辺a70の長さB8を180mm、辺a70のギザギザ形状は図17となるようにした。また、強化繊維の繊維方向を辺a80の長さ方向に対して90°とした。
手順(5):図15Bに示すように、強化繊維の繊維方向を辺a80の長さ方向に対して0°とした以外は、手順(1)と同様に裁断してプリプレグシート(A20)とした。
手順(6):プリプレグシート(A19)とプリプレグシート(A20)を用い、下から[A19/A20/A19/A20/A19]の順で4辺の位置を合わせて積層した。積層体を平面上に置き、バギングフィルムで覆い、バギングフィルム内を45分間真空脱気し、積層体の内部エアーを排除して積層体を得た。
上記手順(3)及び手順(6)で得られた積層体を用いて、実施例1と同様にして複合積層体を作製し、繊維強化複合材料成形品を得た。
プリプレグシート(A1)〜(A4)における円弧状の辺a1及び辺a3を直線状にし、組み合わせる積層体の平面視形状を矩形状とした以外は、実施例1と同様の方法で組体(F3)を形成した。組体(F1)の代わりに組体(F3)を用いる以外は、実施例1と同様にして複合積層体を作製し、繊維強化複合材料成形品を得た。
組体(F1)の代わりに組体(F3)を用いる以外は、実施例5と同様にして複合積層体を作製し、繊維強化複合材料成形品を得た。
各例で得られた繊維強化複合材料成形品の外観を確認し、プリプレグの硬化部分における表面の強化繊維の蛇行角度を以下の方法で算出し、以下の基準で評価した。
(蛇行角度の算出方法)
図11に示すように、蛇行している強化繊維90の山の部分の頂点をP、頂点の両隣の谷をQ、Rとし、頂点Pから直線QRへの垂線と直線QRとの交点をS、直線PQと直線QRとがなす角度をθとする。直線QSの長さxと直線PSの長さyをスケールや定規で測定し、tanθ=y/xからθ値を算出し、θを蛇行角度とする。
(評価基準)
A:強化繊維の蛇行角度が10°以下である。
B:強化繊維の蛇行角度が10°超15°以下である。
C:強化繊維の蛇行角度が15°超30°以下である。
D:強化繊維の蛇行角度が30°超である。
なお、実施例10おいては、組体の両面にSMCを配置しているためにプリプレグの硬化部分の繊維蛇行の評価が困難なため、成形品におけるSMCの硬化部分を削り取ってからプリプレグの硬化部分の繊維蛇行を評価した。結果を表1に示す。
また、表1に示すように、本発明の製造方法で製造した実施例1〜11の繊維強化複合材料成形品は、強化繊維の蛇行が抑制されており、外観に優れていた。各積層体における突き合わせるか又は重ねる端部の縁形状を直線状とした実施例12〜14では、外観がやや劣っていたが、実用可能な外観を有していた。
20、20A、40、40A 積層体
22、22A、42、42A 側端面
24、24A、44、44A 端部
50、50A、60 組体
70 SMC
80 複合積層体
100 繊維強化複合材料成形品
110 基板
112 ボス
114 リブ
Claims (9)
- シート状のプリプレグの端部同士を互いの側端面が接するように突き合わせた部分である突き合わせ部分を有し、該突き合わせ部分の少なくとも一部で前記プリプレグの端部が平面視で曲線状である組体における、前記突き合わせ部分の少なくとも一部に、シートモールディングコンパウンドを重ねて圧縮成形する、繊維強化複合材料成形品の製造方法。
- シート状のプリプレグの端部同士を互いの側端面が接するように突き合わせた部分である突き合わせ部分を有し、該端部の平面視での縁形状が円弧状であり、その円弧の直径Rが90mm以上2000mm以下である組体における、前記突き合わせ部分の少なくとも一部に、シートモールディングコンパウンドを重ねて圧縮成形する、繊維強化複合材料成形品の製造方法。
- 前記円弧の両端間の距離b(mm)と、前記直径Rとが、R/b≧1の関係を満たす、請求項2に記載の製造方法。
- シート状のプリプレグの端部同士を互いの側端面が反対を向くように重ね合わせた部分である重ね合わせ部分を有し、該端部の平面視での縁形状が円弧状であり、その円弧の直径Rが90mm以上2000mm以下である組体における、前記重ね合わせ部分の少なくとも一部に、シートモールディングコンパウンドを重ねて圧縮成形する、繊維強化複合材料成形品の製造方法。
- 前記円弧の両端間の距離b(mm)と、前記直径Rとが、R/b≧1の関係を満たす、請求項4に記載の製造方法。
- 前記シート状のプリプレグが、2枚以上のシート状のプリプレグからなる積層体の一部である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記組体は、前記シート状のプリプレグ又は前記シート状のプリプレグを含む2枚以上のプリプレグからなる積層体が予備賦形された後に形成される、請求項1〜5のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記シート状のプリプレグがUDプリプレグである、請求項1〜7のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記シート状のプリプレグがクロスプリプレグである、請求項1〜7のいずれか一項に記載の製造方法。
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