JP6893634B2 - 複合材料の製造方法 - Google Patents
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Description
前記樹脂材料は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂からなる熱硬化性樹脂群及びポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂からなる熱可塑性樹脂群の中から選択されたものであり、
前記強化材の前記空隙中に、前記樹脂材料の流動性を有する樹脂前駆体を過剰量含浸させて硬化前材料を得る含浸工程と、
相対する2つの型内で前記硬化前材料を加圧して、前記含浸された過剰な樹脂前駆体を前記空隙を通して前記強化材の外に押出して排出しながら、前記型の表面に前記強化材の表面が直接当接するように硬化させ、完全に硬化する前に放圧し、前記強化材の表面が露出し、かつ前記空隙中に均一に前記樹脂材料が充填された複合材料を得る硬化工程とを有する。
前記硬化前材料の表面を加圧して含浸された前記樹脂前駆体を前記強化材の前記空隙の外に押出して前記強化材が表面に露出した状態となるように排出しながら硬化させて複合材料とする硬化工程とを有する。一方、熱可塑性樹脂を用いる場合は射出成形やフィルム状樹脂などを既知の方法で用いてもよく、また、繊維状の強化材を用いる場合は、より強度を上げるために繊維の向きを変化させて色々な方向に向けて配置したものを用いてもよい。それらを加熱プレスすることにより強化材の空隙に樹脂を含浸させることができる。その場合、樹脂の空隙への含浸率は必ずしも100%でなくてもよい。好ましい含浸率は複合材の使用方法によって決定できる。
本実施形態の複合材料は、航空機・宇宙船・自動車などの構造材に好適に用いることができる材料である。本実施形態の複合材料は、強化材とその表面に接着された金属板とからなる。金属板を表面に有することで電磁波・宇宙線などからのシールド性が向上したり、導電性が向上したり、金属光沢をもつことによる外観向上が期待できたりする。
本実施形態の複合材料の製造方法にて製造される複合材料は、導電性を有する材料である。航空機・宇宙船・自動車の構造材などに好適に用いることができる材料である。この複合材料は、強化材と樹脂材料とからなる。そして、その他の部材として金属製の板状部材(金属板)を表面に有していても良い。金属板としては箔状のものからある程度の厚みがあるものまで用いることができる。金属板を表面に有することで電磁波・宇宙線などからのシールド性が向上したり、導電性が向上したり、金属光沢をもつことによる外観向上が期待できたりする。金属板の厚みは特に限定されない。例えば1μm程度から数mm程度まで選択できる。特に金属板の厚みとしては、組み合わせられる強化材の厚みよりも薄いことが望ましいがその限りでない。
強化材としての炭素繊維束に、樹脂前駆体としての熱硬化性樹脂材料(エポキシ樹脂:ビスフェノールA、ビスフェノールF、硬化剤)を含浸させて板状の硬化前材料を得た(含浸工程)。含浸させる量は、炭素繊維束内の空隙の体積よりも充分に過剰な量とした。
強化材及び樹脂前駆体としては試料1と同じものを採用してVaRTM法にて強化材に樹脂前駆体を含浸させた後、まず120℃で60分間反応後、さらに、150℃で4時間かけ硬化を完了させた。板状の硬化前材料に接する面は、一面側がアルミニウム材、他面側がポリアミド材から構成した。
得られた試料を切断し、型に接触した面と、断面とをSEMにより観察した。結果を図4(試料1:表面の一方:倍率500倍)、図5(試料1:表面の他方:倍率500倍)、図6(試料1:断面:倍率200倍)、図7(試料1:断面:倍率500倍)、図8(試料2:表面の一方、アルミニウム側:倍率500倍)、図9(試料2:表面の他方、ポリアミド側:倍率500倍)、図10(試料2:断面:倍率200倍)、図11(試料2:断面:倍率500倍)に示す。なお、試料1については概ね等方性の導電性を示しており、試料2については断面など炭素繊維材料が露出している部分について炭素繊維の方向に沿った導電性が観測されたのみであった。
11a、12a…内面
20、25…硬化前材料
21…マトリックス
22…炭素繊維材料
Claims (5)
- 内部に空隙が形成され、導電性をもつ強化材と、該強化材の前記空隙中に含浸して硬化させた樹脂材料と、を有する複合材料を製造する方法であって、
前記樹脂材料は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂からなる熱硬化性樹脂群及びポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂からなる熱可塑性樹脂群の中から選択されたものであり、
前記強化材の前記空隙中に、前記樹脂材料の流動性を有する樹脂前駆体を過剰量含浸させて硬化前材料を得る含浸工程と、
相対する2つの型内で前記硬化前材料を加圧して、前記含浸された過剰な樹脂前駆体を前記空隙を通して前記強化材の外に押出して排出しながら、前記型の表面に前記強化材の表面が直接当接するように硬化させ、完全に硬化する前に放圧し、前記強化材の表面が露出し、かつ前記空隙中に均一に前記樹脂材料が充填された複合材料を得る硬化工程と、
を有する等方性導電複合材料の製造方法。
- 前記硬化工程において、前記硬化前材料を加熱することを含む請求項1に記載の等方性導電複合材料。
- 前記硬化工程において用いられる前記型は、変形可能な材料から形成され、又は前記硬化前材料と接触する面に変形可能な材料を介在させたものである請求項1又は2に記載の等方性導電複合材料の製造方法。
- 前記硬化前材料は、金属製の板状部材を表面に、又は表面及び内部に有するものである請求項1〜3の何れか1項に記載の等方性導電複合材料の製造方法。
- 前記強化材は、炭素繊維若しくは金属繊維からなる繊維状の部材、又は焼結金属からなる請求項1〜4の何れか1項に記載の等方性導電複合材料の製造方法。
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