JP7120324B2 - クロスプリプレグ、クロスプリプレグの製造方法、繊維強化樹脂成形品、繊維強化樹脂成形品の製造方法 - Google Patents
クロスプリプレグ、クロスプリプレグの製造方法、繊維強化樹脂成形品、繊維強化樹脂成形品の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7120324B2 JP7120324B2 JP2020557757A JP2020557757A JP7120324B2 JP 7120324 B2 JP7120324 B2 JP 7120324B2 JP 2020557757 A JP2020557757 A JP 2020557757A JP 2020557757 A JP2020557757 A JP 2020557757A JP 7120324 B2 JP7120324 B2 JP 7120324B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- weft
- prepreg
- warp
- cross prepreg
- cross
- 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
Links
- 229920005989 resin Polymers 0.000 title claims description 126
- 239000011347 resin Substances 0.000 title claims description 126
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 54
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 93
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 71
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 66
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 claims description 46
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 claims description 30
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 claims description 24
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 21
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 21
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 19
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 19
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims description 14
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 39
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 34
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 25
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 22
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 16
- 238000013461 design Methods 0.000 description 11
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 11
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 9
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 9
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 9
- 239000012792 core layer Substances 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 239000012778 molding material Substances 0.000 description 7
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000006261 foam material Substances 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 description 3
- CMLFRMDBDNHMRA-UHFFFAOYSA-N 2h-1,2-benzoxazine Chemical compound C1=CC=C2C=CNOC2=C1 CMLFRMDBDNHMRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 2
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 2
- QHIWVLPBUQWDMQ-UHFFFAOYSA-N butyl prop-2-enoate;methyl 2-methylprop-2-enoate;prop-2-enoic acid Chemical compound OC(=O)C=C.COC(=O)C(C)=C.CCCCOC(=O)C=C QHIWVLPBUQWDMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920006337 unsaturated polyester resin Polymers 0.000 description 2
- 229920001567 vinyl ester resin Polymers 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- -1 curing accelerators Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 description 1
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 102220259718 rs34120878 Human genes 0.000 description 1
- 102200082816 rs34868397 Human genes 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D03—WEAVING
- D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
- D03D15/00—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
- D03D15/20—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads
- D03D15/242—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads inorganic, e.g. basalt
- D03D15/275—Carbon fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B11/00—Making preforms
- B29B11/06—Making preforms by moulding the material
- B29B11/12—Compression moulding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B11/00—Making preforms
- B29B11/14—Making preforms characterised by structure or composition
- B29B11/16—Making preforms characterised by structure or composition comprising fillers or reinforcement
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
- B29C43/003—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor characterised by the choice of material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
- B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C43/34—Feeding the material to the mould or the compression means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/06—Fibrous reinforcements only
- B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
- B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
- B29C70/22—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least two directions forming a two dimensional structure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
- B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
- B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
- B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D03—WEAVING
- D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
- D03D1/00—Woven fabrics designed to make specified articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
- B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
- B29K2105/0809—Fabrics
- B29K2105/0845—Woven fabrics
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
- B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
- B29K2105/0872—Prepregs
- B29K2105/089—Prepregs fabric
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2307/00—Use of elements other than metals as reinforcement
- B29K2307/04—Carbon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
- B29K2995/0018—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds having particular optical properties, e.g. fluorescent or phosphorescent
- B29K2995/0026—Transparent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2031/00—Other particular articles
- B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
- B29L2031/3005—Body finishings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2031/00—Other particular articles
- B29L2031/722—Decorative or ornamental articles
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B2505/00—Industrial
- D10B2505/02—Reinforcing materials; Prepregs
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Description
本願は、2018年11月28日に、日本国に出願された特願2018-222750号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
そこで、本発明者等は、強化繊維束からなる織物の織り目が透けて見える成形品を、成形サイクルが短く、工業的な量産に有利な圧縮成形法で製造することを試みた。ところが、圧縮成形品には周囲と異なった色味に見える欠陥部分が多数形成され、この欠陥部分により織物の織り目が作り出す美的外観が損なわれることが判明した。
本発明の目的の一つは、強化繊維束からなる織物の織り目が透けて見える表面を有し、改善された工業的生産性および改善された外観を有する繊維強化樹脂成形品と、かかる成形品の製造方法を提供することである。
[1] 強化繊維束を経糸および緯糸とした織物の織り目が透けて見える表面を有し、下記に求め方を定める緯糸の緩み率が、0.0~0.2%である、クロスプリプレグ。
(緯糸の緩み率の求め方)
経糸に平行な2辺と経糸に垂直な2辺とを有する正方形の断片をクロスプリプレグから切り出し、前記断片から取り出した経糸および緯糸の長さから、下記式(I)で緯糸の緩み率を求める。
緯糸の緩み率={(緯糸の長さ-経糸の長さ)/経糸の長さ}×100 (I)
[2] 緯糸の前記緩み率が0.1%以下、0.05%以下または0.01%以下である、前記[1]のクロスプリプレグ。
[3] 前記強化繊維束が炭素繊維束である、前記[1]または[2]のクロスプリプレグ。
[4] 前記織物の繊維目付が240g/m2以上である、前記[3]のクロスプリプレグ。
[5] 前記[1]~[4]のいずれかのクロスプリプレグを製造する方法であり、強化繊維束を経糸および緯糸とした前記織物を含む出発クロスプリプレグを準備し、前記出発クロスプリプレグを緯糸方向に引っ張って延伸する、クロスプリプレグの製造方法。
[6] 前記出発クロスプリプレグにおける緯糸の緩み率が0.2%より高い、前記[5]の製造方法。
[7] 繊維強化樹脂成形品の製造方法であって、前記[1]~[4]のいずれかのクロスプリプレグ、または、前記[1]~[4]のいずれかのクロスプリプレグを1枚以上有するプリプレグ積層体を圧縮成形し、前記織物の織り目が透けて見える表面を有する圧縮成形品を得る、製造方法。
[8] クロスプリプレグ、または、クロスプリプレグを1枚以上有するプリプレグ積層体を圧縮成形して圧縮成形品を得ることを含む、繊維強化樹脂成形品の製造方法であって、前記クロスプリプレグは炭素繊維からなる強化繊維束を経糸および緯糸とした織物の織り目が透けて見える表面を有し、前記織物の繊維目付が240g/m2以上であり、前記圧縮成形品は前記織物の織り目が透けて見える表面を有する、製造方法。
[9] 前記クロスプリプレグにおける、下記に求め方を定める緯糸の緩み率が、0.0~0.2%である、前記[8]の製造方法。
(緯糸の緩み率の求め方)
経糸に平行な2辺と経糸に垂直な2辺とを有する正方形の断片をクロスプリプレグから切り出し、前記断片から取り出した経糸および緯糸の長さから、下記式(I)で緯糸の緩み率を求める。
緯糸の緩み率={(緯糸の長さ-経糸の長さ)/経糸の長さ}×100 (I)
[10] 前記クロスプリプレグにおける緯糸の前記緩み率が0.1%以下、0.05%以下または0.01%以下である、前記[9]の製造方法。
[11] 前記プリプレグ積層体が、少なくとも一方の表面に最外層として樹脂フィルム層をさらに有する、前記[7]~[10]のいずれかの製造方法。
[12] 前記プリプレグ積層体が、前記クロスプリプレグに積層された発泡コア層を有する、前記[7]~[11]のいずれかの製造方法。
[13] 圧縮成形の際に、シェアエッジのクリアランスを狭くすることにより樹脂フロー率が0.0~0.5%となるようにした金型を用いる、前記[7]~[12]のいずれかの製造方法。
[14] 圧縮成形品であること、強化繊維束を経糸および緯糸とした織物を含む繊維強化樹脂層を有するとともに、前記織物の織り目が透けて見える表面を有すること、および、前記表面には、当該領域内で緯糸の繊維蛇行角度の最大値が12度以下である30cm×30cmの正方形領域が存在すること、を特徴とする繊維強化樹脂成形品。
[15] 圧縮成形品であること、強化繊維束を経糸および緯糸とした織物を含む繊維強化樹脂層を有するとともに、前記織物の織り目が透けて見える表面を有すること、および、前記表面には、当該領域内で緯糸の繊維蛇行角度の最大値が10度以下である30cm×30cmの正方形領域が存在すること、を特徴とする繊維強化樹脂成形品。
[16] 圧縮成形品であること、強化繊維束を経糸および緯糸とした織物を含む繊維強化樹脂層を有するとともに、前記織物の織り目が透けて見える表面を有すること、および、前記表面には、蛍光灯照明下で観察したとき常に周囲と色味が異なって見える欠陥部分の無い30cm×30cmの正方形領域が存在すること、を特徴とする繊維強化樹脂成形品。
[17] 圧縮成形品であること、強化繊維束を経糸および緯糸とした織物を含む繊維強化樹脂層を有するとともに、前記織物の織り目が透けて見える表面を有すること、前記表面には、太陽光下で観察したとき常に周囲と色味が異なって見える欠陥部分の無い30cm×30cmの正方形領域が存在すること、を特徴とする繊維強化樹脂成形品。
[18] 圧縮成形品であること、強化繊維束を経糸および緯糸とした織物を含む繊維強化樹脂層を有するとともに、前記織物の織り目が透けて見える面積100cm2以上900cm2未満の表面を有すること、および、前記表面における緯糸の繊維蛇行角度の最大値が12度以下であること、を特徴とする繊維強化樹脂成形品。
[19] 前記表面における緯糸の繊維蛇行角度の最大値が10度以下である、前記[18]の繊維強化樹脂成形品。
[20] 圧縮成形品であること、強化繊維束を経糸および緯糸とした織物を含む繊維強化樹脂層を有するとともに、前記織物の織り目が透けて見える面積100cm2以上900cm2未満の表面を有すること、および、前記表面には、蛍光灯照明下で観察したとき常に周囲と色味が異なって見える欠陥部分が無いこと、を特徴とする繊維強化樹脂成形品。
[21] 前記表面には、太陽光下で観察したとき常に周囲と色味が異なって見える欠陥部分が無い、前記[20]の繊維強化樹脂成形品。
[22] 前記繊維強化樹脂層に積層された樹脂フィルム層を有する、前記[14]~[21]のいずれかの繊維強化樹脂成形品。
[23] 前記繊維強化樹脂層に積層された発泡コア層をさらに有する、前記[14]~[22]のいずれかの繊維強化樹脂成形品。
[24] 自動車部品である、前記[14]~[23]のいずれかの繊維強化樹脂成形品。
[25] 前記[14]~[24]のいずれかの繊維強化樹脂成形品を製造する方法であり、クロスプリプレグまたはクロスプリプレグを1枚以上有するプリプレグ積層体を圧縮成形する工程を含み、前記クロスプリプレグが強化繊維束を経糸および緯糸とした織物を用いたプリプレグである、繊維強化樹脂成形品の製造方法。
[26] 前記強化繊維束が炭素繊維束である、前記[25]の製造方法。
[27] 前記織物の繊維目付が240g/m2以上である、前記[26]の製造方法。
[28] 前記クロスプリプレグにおける、下記に求め方を定める緯糸の緩み率が、0.0~0.2%である、前記[25]~[27]のいずれかの製造方法。
(緯糸の緩み率の求め方)
経糸に平行な2辺と経糸に垂直な2辺とを有する正方形の断片をクロスプリプレグから切り出し、前記断片から取り出した経糸および緯糸の長さから、下記式(I)で緯糸の緩み率を求める。
緯糸の緩み率={(緯糸の長さ-経糸の長さ)/経糸の長さ}×100 (I)
[29] 前記クロスプリプレグにおける緯糸の前記緩み率が0.1%以下、0.05%以下または0.01%以下である、[28]の製造方法。
[30] 前記プリプレグ積層体が少なくとも一方の表面に最外層として樹脂フィルム層をさらに有する、前記[25]~[29]のいずれかの製造方法。
[31] 前記プリプレグ積層体が前記クロスプリプレグに積層された発泡コア層をさらに有する、前記[25]~[30]のいずれかの製造方法。
[32] 圧縮成形の際に、シェアエッジのクリアランスを狭くすることにより樹脂フロー率が0.0~0.5%となるようにした金型を用いる、前記[25]~[31]のいずれかの製造方法。
本発明の一態様によれば、強化繊維束からなる織物の織り目が透けて見える表面を有し、改善された工業的生産性および改善された外観を有する繊維強化樹脂成形品と、かかる成形品の製造方法が提供される。
本明細書および特許請求の範囲において数値範囲を示す「~」は、その前後に記載された数値を下限値および上限値として含むことを意味する。
図1~8における寸法比は、説明の便宜上、実際のものとは異なっていることがあり得る。
まず、織物における局所的な繊維蛇行の発生による、繊維強化樹脂成形品の外観品質の低下について以下に説明する。
図1は、強化繊維束からなる織物を用いた繊維強化樹脂成形品において局所的な繊維蛇行がある例を示す斜視図である。
織物の組織が平織の場合、経糸と緯糸との浮き沈みによって格子模様の織り目が形成される。経糸と緯糸とが交錯する組織点(格子のマス目)において、浮いた側(表側)の糸(繊維束)が蛇行すると、蛇行した部分が欠陥部分110となる。
太陽光、蛍光灯等の下、1~3m離れたところから30~45°斜め下に見下ろすようにして成形品100を目視したとき、欠陥部分110は、周囲の組織点(正常部分112)と比較して色味が異なるように観察される。成形品100を見る角度、光源の強さによるが、周囲の正常部分112が白色のとき欠陥部分110は黒く見え、周囲の正常部分112が白色のとき欠陥部分110は白く見えるというように、常に欠陥部分110と周囲の正常部分112は違う色に見える。そのため、欠陥部分110は織物の織り目が作り出す美的外観を著しく損なう。
欠陥部分110は強い光の下ではより目立つため、例えば、同じ成形品を蛍光灯照明下で見たときよりも、太陽光下で見たときの方が、欠陥部分が多数あるように感じられる。端的にいえば、織り目が作り出す成形品100の美的外観に与える欠陥部分110の影響が最も大きくなるのは、成形品100を太陽光下で見たときである。
成形品100を観察する観察者の目に入るのは、織物の表面で反射された光である。織物全体で繊維の配向が一様であれば、光の反射の仕方はどこでも同じとなる。一方、織物において局所的な繊維蛇行があると、繊維が蛇行した部分だけ光の反射の仕方が変わるため、周囲とは色味が異なるように感じられる。このように、繊維蛇行が局所的であることも、欠陥部分110と周囲の正常部分112との見え方の差がより顕著になる原因である。
織物では経糸と緯糸とが互いに強く拘束し合っているため、ひとつの組織点で発生した繊維蛇行の影響は隣の組織点には伝わり難い。その結果、繊維蛇行による欠陥部分110の発生が局所的となり、ひいては、それぞれの欠陥部分110がより目立って見える。
ここで、「局所的」とは、例えば、1つの組織点を格子の1マスとすると、縦横3マスの範囲内であることをいう。
クロスプリプレグとは対照的にUDプリプレグにおいては、強化繊維束間の相互の拘束が緩い。そのため、繊維蛇行が発生しても、発生した繊維蛇行が局所的なものとはなり難く、目視した際に目立つ欠陥部分は形成されない。
経糸と緯糸を組み合わせて織物を製造する工程において、経糸の緩みは生じ難い。なぜなら、通常、経糸には常に張力が加えられているからである。一方、緯糸は、シャトルによって引き出された後、両端を切断され、張力がかからない状態で織り込まれるため、緩みやすい。
織物にマトリックス樹脂を含浸させる工程においても、織物はロールから経糸方向に引き出されるため、経糸方向に張力が加えられた状態にある。一方、緯糸方向には張力がかからないため、得られるクロスプリプレグは緯糸が緩んだものとなる。
図2に示すクロスプリプレグ120は、経糸121と緯糸122とで織られた織物と、前記織物に含浸されたマトリックス樹脂123とを含む。経糸121と緯糸122は、それぞれ繊維束である。
前記織物は組織点の一部に突出部126を有する。突出部126は、クロスプリプレグの面外の方向へ緯糸122が突き出た異常部である。突出部126では、繊維束全体が突出している場合と、繊維束をなすフィラメントの一部が突出している場合とがある。
図3は、緯糸122に緩みがあるクロスプリプレグ120を圧縮成形する際における織物の変形を示す模式断面図である。図3においては、見易さのためにマトリックス樹脂の図示は省略している。
緯糸122に緩みがあるクロスプリプレグが一対の上型210および下型220で圧縮成形されるとき、突出部126は正常部分と同じ高さまで押し潰される。このとき、突出部126の緯糸122は水平方向(圧縮方向と直交する方向)に押し広げられる。その結果、図4に示すように、繊維蛇行部128が圧縮成形品中の織物に局所的に形成される。
本発明の一実施形態に係るクロスプリプレグは、強化繊維束を経糸および緯糸とした織物を含み、その少なくとも一方の表面において前記織物の織り目が透けて見える。
(緯糸の緩み率の求め方)
経糸に平行な2辺と経糸に垂直な2辺とを有する正方形の断片をクロスプリプレグから切り出し、前記断片から取り出した経糸および緯糸の長さから、下記式(I)で緯糸の緩み率を求める。
緯糸の緩み率={(緯糸の長さ-経糸の長さ)/経糸の長さ}×100 (I)
正方形の断片から経糸および緯糸を取り出すために、例えば、断片を加熱してマトリックス樹脂を軟化させてもよく、アセトン、メチルエチルケトン等の有機溶剤でマトリックス樹脂を除去してもよい。
正方形の断片から取り出される経糸と緯糸それぞれの長さのバラツキは小さいため、式(I)で表される緯糸の緩み率を求めるにあたり断片からは経糸および緯糸を数本ずつ取り出せば充分である。特に、経糸の長さにはほとんどバラツキが無いのが普通である。緯糸については、取り出した中から最も長いものを選び、その長さを用いて式(I)から緩み率を求めればよい。
特に、比強度および比弾性に優れる点から、強化繊維束としては炭素繊維からなる炭素繊維束が好ましい。
本発明者が実験から知り得たところでは、炭素繊維からなる強化繊維束を経糸および緯糸とした織物を含むクロスプリプレグで、織物の繊維目付が200g/m2のときと240g/m2以上のときとを比べると、織物における緯糸の緩み率が同程度ならば、織物の繊維目付が240g/m2以上のときの方が圧縮成形品の蛍光灯照明下での外観が良好である。
一方で、炭素繊維束からなる織物の繊維目付が200g/m2のクロスプリプレグでも、緯糸の緩み率を十分に低減したときには、圧縮成形品の外観が蛍光灯照明下のみならず、太陽光下で観察したときでも良好であった。
熱硬化性のマトリックス樹脂には、硬化剤、硬化促進剤、増粘剤、重合開始剤等がさらに含まれ得る。
マトリックス樹脂の透明性を損なう添加物の使用は必要最小限度に抑えることが望ましい。例えば、マトリックス樹脂には物性改善等の目的でカーボンブラックを添加し得るが、その添加量は、樹脂100質量部に対し0.4質量部を超えないようにすることが望ましい。
本発明のクロスプリプレグは、例えば、強化繊維束を経糸および緯糸とした織物を含む出発クロスプリプレグを準備し、前記出発クロスプリプレグを緯糸方向に引っ張って延伸することで、製造できる。
例えば、緯糸の緩み率が0.2%より高い出発クロスプリプレグを緯糸方向に引っ張って延伸させることで、緯糸の緩み率を0.2%以下とすることができる。緯糸の緩み率が0.2%以下のクロスプリプレグを緯糸方向に引っ張って延伸させ、緯糸の緩み率を更に低くすることもできる。
本発明のクロスプリプレグにおける緯糸の緩み率は、好ましくは0.0~0.1%であり、より好ましくは0.0~0.05%であり、特に好ましくは0.0~0.01%である。
上記説明した、本発明の実施形態に係るクロスプリプレグは、圧縮成形による繊維強化樹脂成形品の製造に適用したとき、特に好ましい結果をもたらす。圧縮成形による繊維強化樹脂成形品の製造の詳細および好ましい態様については、<繊維強化樹脂成形品の製造方法>の項で後述する。
本発明の一実施形態に係る繊維強化樹脂成形品製造方法では、強化繊維束を経糸および緯糸とした織物を含み、少なくとも一方の表面において前記織物の織り目が透けて見えるクロスプリプレグ、または、かかるクロスプリプレグを1枚以上有するプリプレグ積層体を圧縮成形して、この織物の織り目が透けて見える表面を有する圧縮成形品を得る。
この方法で好ましく使用し得るクロスプリプレグは、上述の<クロスプリプレグ>の項で説明したクロスプリプレグであり、この方法で好ましく使用し得るプリプレグ積層体は、かかるクロスプリプレグを1枚以上含むプリプレグ積層体である。
好ましいプリプレグ積層体では、上述の<クロスプリプレグ>の項で説明したクロスプリプレグが、成形品で意匠面となる側の最外層として配置される。
他の好ましいプリプレグ積層体では、樹脂フィルム層が、成形品で意匠面となる側の最外層として配置され、その樹脂フィルム層の直下の層として、上述の<クロスプリプレグ>の項で説明したクロスプリプレグが配置される。
樹脂フィルムを構成する樹脂組成物は、クロスプリプレグに含まれるマトリックス樹脂と同じであってもよく、異なっていてもよい。成形品における各層間の密着性が高くなる点からは、クロスプリプレグに含まれるマトリックス樹脂と同一の樹脂組成の樹脂フィルムを用いることが好ましい。
樹脂フィルムは、ガラス、ポリエステルからなる不織布で補強されたものでもよい。
プリプレグ積層体から残存エアーを取り除く方法としては、プリプレグ積層体を平面型で挟圧する方法や、真空バッグ法が好ましく挙げられ、中でも真空バッグ法がより好ましい。真空バッグ法では、プリプレグ積層体がバギングフィルムで覆われた後、バギングフィルム内が真空脱気される。
予備賦形には、例えば、次の方法を用い得る。
・人手によってクロスプリプレグまたはプリプレグ積層体を賦形型に貼り込む方法。
・賦形型上にクロスプリプレグまたはプリプレグ積層体を配置したものをゴム製の袋に入れ、袋の内部を真空引きすることによりクロスプリプレグまたはプリプレグ積層体を賦形型に押し付ける方法。
・簡易な成形機を用いてモールドする方法。
これらの方法から2つ以上を適宜選んで組み合わせてもよい。
賦形型の材質としては、例えば、金属、ケミカルウッドが挙げられる。安価で加工が容易な点から、賦形型の材質としてはケミカルウッドが好ましい。
プリプレグに含まれるマトリックス樹脂がエポキシ樹脂の場合、予備加熱は、クロスプリプレグまたはプリプレグ積層体の表面温度が、40~80℃となるように行うことが好ましい。該表面温度が40℃以上であるとき、マトリックス樹脂に充分な賦形性を付与できる傾向にある。該表面温度が80℃以下であるとき、マトリックス樹脂の粘性が適度に維持されるため、予備賦形時におけるプリフォームの繊維乱れを発生させることなく、機械特性に優れた成形品を最終的に得ることができる傾向にある。
・温風を当てる方法。
・赤外線を照射する方法。
・加熱したプレート上に載置する方法。
短時間で予備加熱できる点、予備加熱後のクロスプリプレグまたはプリプレグ積層体の取り扱いが容易である点から、赤外線を照射する方法が好ましい。
正味形状に近いプリフォームを作製するには、例えば、次の方法を用い得る。
・完成品を平面展開した形状となるようプリプレグ積層体を裁断したうえで賦形する方法。
・プリプレグ積層体を賦形してほぼ正味形状のプリフォームを作製した後、余剰部分を切除する方法。
得られるプリフォームの寸法精度がより高いのは、後者の、プリフォームを作製後、余剰部分を切除する方法である。
金型は、所定の温度に調温しておき、圧縮成形した後、その温度のまま成形品を取り出すことが好ましい。これにより、金型を昇降温する必要がなくなるため、成形サイクルを短くすることができ、生産性が良好となる。
金型としては、成形品の表面におけるボイドを抑制する点から、真空機構を設けた金型が好ましく、特に、シェアエッジのクリアランスが狭い密閉式の金型は、真空機構の効果を高めることができる点でより好ましい。
手段1:緯糸の緩み率が低いクロスプリプレグを用いる。
手段2:織物の繊維目付が高いクロスプリプレグを用いる。
手段3:クロスプリプレグの直上に樹脂フィルム層を積層する。
手段4:シェアエッジのクリアランスが狭い金型を用いる。
上記手段1~4は、一つを単独で用いてもよく、二つ以上を併用してもよい。これらの中でも、特に有効なのは手段1である。手段2~4は単独で用いてもよいが、手段1と併用することが好ましい。手段2~4から2つ以上を選んで手段1と組み合わせてもよい。
緯糸の緩み率が0.2%を超えるクロスプリプレグを用意する。クロスプリプレグの経糸方向を0°とし、同じ経糸方向で4枚積層して積層構成[0/0/0/0]の積層体(A)とする。
積層体(A)のクロスプリプレグ間に残存するエアーを、真空バッグ法によって吸い出す。
次いで、積層体(A)の90°方向(緯糸方向)の両端部を掴み、積層体(A)を該方向に引っ張ることによって、クロスプリプレグの緯糸の緩み率が0.2%以下、好ましくは0.1%以下、より好ましくは0.05%以下、特に好ましくは0.01%以下になるように調整する。
緯糸の緩み率を調整後、積層体(A)を圧縮成形する。
手段1の変形例では、圧縮成形の前ではなく、圧縮成形中に、クロスプリプレグまたはプリプレグ積層体に張力を加えてクロスプリプレグにおける緯糸の緩みを減らしてもよい。
炭素繊維束を経糸および緯糸とした織物の織り目が透けて見える表面を有し、織物の繊維目付が240g/m2以上であるクロスプリプレグを準備する。手段1の具体例における積層体(A)の、少なくとも、成形品で意匠面となる側の最外層に、このクロスプリプレグを用いる。
圧縮成形の前に、手段1の具体例と同様に、積層体(A)を緯糸方向に引っ張ることで、緯糸の緩み率を低減してもよい。
手段1の具体例における積層体(A)の上にさらに樹脂フィルムを重ね、積層構成[樹脂フィルム/0/0/0/0]の積層体(B)とする。樹脂フィルム面が成形品の意匠面となる。樹脂フィルムは積層体(A)の両面に配置してもよい。
次いで積層体(B)から残存エアーを真空バッグ法によって吸い出した後、圧縮成形する。
手段3では、緯糸がプリプレグの面外に突出した組織点があっても、金型から加えられる圧力に対し樹脂フィルムがクッションとして働くことで、成形時の該部分の潰れが緩和されるものと推定される。
手段4では、シェアエッジのクリアランスが狭い金型を用いて圧縮成形する。シェアエッジのクリアランスが狭い金型を用いると、成形時に金型の外に流出する樹脂量が減り、成形品の表面に樹脂層が形成される。この樹脂層が、手段3における樹脂フィルムと同様にクッションとして働くと推定される。
好ましくは、シェアエッジのクリアランスを狭くすることにより、下記式(II)で表される樹脂フロー率が0.0~0.5%となるようにした金型を用いる。
樹脂フロー率=(金型投入前の成形材料の質量-正味の成形品の質量)/金型投入前の成形材料の質量 (II)
上記説明した製造方法により製造され得る繊維強化樹脂成形品もまた、本発明の実施形態に含まれる。
実施形態に係る繊維強化樹脂成形品は、自動車部品としての用途に適用でき、特に、ルーフ、フード、トランクリッド等の自動車外板部材として好適である。
以下は、本発明者等が行った実験の結果である。
後述する各実験で使用したクロスプリプレグにおける、織物の緯糸の緩み率は、次のようにして測定した。
クロスプリプレグを、対向する2辺が経糸と平行になり、残りの2辺が緯糸と平行になるように裁断して298mm×298mmの正方形の断片を得た。赤外線ヒーターで加熱してマトリックス樹脂を軟化させることにより、この断片から経糸および緯糸をそれぞれ3本ずつ取り出した。
次いで、取り出した糸の長さを測定し、経糸の長さと、最も長かった緯糸の長さとから、式(I)で表される緯糸の緩み率を求めた。どの測定でも、取り出した3本の経糸の間の長さは実質的に同一であり、糸同士の長さの差は0.01mm未満であった。
緯糸の緩み率={(緯糸長さ-経糸長さ)/経糸長さ}×100 (I)
(原料)
クロスプリプレグ-1:炭素繊維束(フィラメント数:6000本)からなる平織の織物にエポキシ樹脂組成物が含浸されたシート状のクロスプリプレグ(三菱ケミカル株式会社製、TR6110 360GMP、織物100質量部に対するマトリックス樹脂含有量:40質量部、緯糸の緩み率:0.30%、織物の繊維目付:300g/m2)。
クロスプリプレグ-2:炭素繊維束(フィラメント数:3000本)からなる平織の織物にエポキシ樹脂組成物が含浸されたシート状のクロスプリプレグ(三菱ケミカル株式会社製、TR3110 360GMP、織物100質量部に対するマトリックス樹脂含有量:40質量部、緯糸の緩み率:0.30%、織物の繊維目付:200g/m2)。
クロスプリプレグ-3:炭素繊維束(フィラメント数:3000本)からなる綾織の織物にエポキシ樹脂組成物が含浸されたシート状のクロスプリプレグ(三菱ケミカル株式会社製、TR3523 360GMP、織物100質量部に対するマトリックス樹脂含有量:40質量部、緯糸の緩み率:0.29%、織物の繊維目付:200g/m2)。
クロスプリプレグ-4:炭素繊維束(フィラメント数:3000本)からなる綾織の織物にエポキシ樹脂組成物が含浸されたシート状のクロスプリプレグ(三菱ケミカル株式会社製、TR3523 360GMP、織物100質量部に対するマトリックス樹脂含有量:40質量部、緯糸の緩み率:0.29%、織物の繊維目付:240g/m2)。
軽量発泡コア:ポリメタクリルイミドを主成分としたシート状の独立発泡材(Evonick社製、Rohacell 71SL)。
各実験において、図7に示すような平板形状の成形品10、または図8に示すような立体形状の成形品20を作製した。成形品20は、外周のフランジ部22と、フランジ部22の内側から立ち上がった立面24と、立面24の上端に接続して立面24の内側に広がる天面26とを有する。
後述する各実験で得た成形品における、緯糸の繊維蛇行角度は、以下の手順で測定した。
平板形状の成形品10の場合は、その意匠面を3cm角のマス目が100個できるよう格子状に区画した。この100個のマス目から50個を選び、さらに、その50個のマス目のそれぞれから緯糸が表側にある組織点を1つ選択し、その組織点にて、緯糸をなす強化繊維フィラメントが基準方向となす角度を測定した。測定点の数は全部で50個である。
図5および図6を参照して説明すると、基準方向は、選択した組織点に隣接する経糸121に直交する方向(直線132の方向)とした。選択した組織点において、緯糸122をなす強化繊維フィラメントが基準方向と最も大きな角度をなす箇所における該角度(直線134が直線132となす角度θ)を、緯糸の繊維蛇行角度とした。
立体形状の成形品20の場合は、天面26の意匠面を3cm角のマス目ができるよう格子状に区画し、そのマス目のうち50個で、成形品10の場合と同様の測定を行なった。
以下の手順(1)~(3)をこの順に実行して成形品を作製した。
手順(1):クロスプリプレグ-1を、対向する2辺が経糸と平行になり、残りの2辺が緯糸と平行になるように298mm×298mmの正方形に裁断した。
手順(2):経糸方向を0°とし、手順(1)で裁断したクロスプリプレグの4枚を同じ方向に揃え、4辺の位置を合わせて積層し、積層構成が[0/0/0/0]の積層体(a)を得た。積層体間の残存エアーは真空バッグ法で吸い出した。
手順(3):樹脂フロー率8%の金型を使用し、温度140℃、圧力4MPa、加圧時間5分間という条件で積層体(a)を圧縮成形し、縦300mm×横300mm×厚さ0.8mmの成形品10を得た。
クロスプリプレグ-1をクロスプリプレグ-4に変更したこと以外は、実験1と同様にして成形品10を得た。
クロスプリプレグ-1をクロスプリプレグ-2に変更したことと、金型を樹脂フロー率が0.1%以下となるようにした金型に変更したこと以外は、実験1と同様にして成形品10を得た。
クロスプリプレグ-1をクロスプリプレグ-2に変更したことと、クロスプリプレグのマトリックス樹脂と同じ樹脂組成物からなる150g/m2の樹脂フィルムを積層体(a)の上に重ねて積層構成を[樹脂フィルム/0/0/0/0]としたこと以外は、実験1と同様にして成形品10を得た。
以下の手順(1)~(5)をこの順に実行して成形品を作製した。
手順(1):クロスプリプレグ-2を、短辺が経糸と平行になり、長辺が緯糸と平行になるように298mm×338mmの長方形に裁断した。
手順(2):経糸方向を0°とし、手順(1)で裁断したクロスプリプレグの4枚を同じ方向に揃え、4辺の位置を合わせて積層し、積層構成が[0/0/0/0]の積層体(b)を得た。積層体間の残存エアーは真空バッグ法で吸い出した。
手順(3):積層体(b)の緯糸方向の両端をクランプで挟み、積層体(b)を緯糸方向に引っ張って延伸させることにより、積層体(b)におけるクロスプリプレグの緯糸の緩み率を0.05%に低減させた。
手順(4):手順(3)で延伸させた積層体(b)を、298mm×298mmの正方形に裁断した。
手順(5):温度140℃、圧力4MPa、加圧時間5分間という条件で積層体(b)を圧縮成形し、縦300mm×横300mm×厚さ0.8mmの成形品10を得た。
実験5の手順(5)を下記手順(6)に変更したことと、その後に下記手順(7)を加えたこと以外は、実験5と同様にして成形品20を得た。
手順(6):積層体(b)を表面温度70℃となるように赤外線ヒーターで加熱したうえで、賦形型を用いて取得すべき成形品と同じ形状に賦形し、プリフォーム(p)を得た。
手順(7):樹脂フロー率8%の金型を用い、温度140℃、圧力4MPa、加圧時間5分間という条件でプリフォーム(p)を圧縮成形し、成形品20を得た。
クロスプリプレグ-2をクロスプリプレグ-3に変更したこと以外は、実験5と同様にして成形品10を得た。手順(3)で積層体(b)を延伸した後のクロスプリプレグの緯糸の緩み率は0.01%以下であった。
クロスプリプレグ-2をクロスプリプレグ-3に変更したこと以外は、実験6と同様にして成形品20を得た。手順(3)で積層体(b)を延伸した後のクロスプリプレグの緯糸の緩み率は0.01%以下であった。
積層体(b)の中間に軽量発泡コア層を挿入し、積層構成を[0/0/発泡コア/0/0]としたこと以外は、実験5と同様にして成形品10を得た。
積層体(b)の中間に、あらかじめプリフォーム(p)と同じ形状に賦形した軽量発泡コア層を挿入し、積層構成を[0/0/発泡コア/0/0]とした以外は、実験6と同様にして成形品20を得た。
クロスプリプレグ-1をクロスプリプレグ-2に変更したこと以外は、実験1と同様にして成形品10を得た。
手順(3)を省略したこと以外は、実験6と同様にして成形品20を得た。
手順(3)を省略したこと以外は、実験9と同様にして成形品10を得た。
手順(3)を省略したこと以外は、実験10と同様にして成形品20を得た。
測定を行なった300mm×300mmの正方形領域で緯糸の蛇行角度の最大値が10度超12度以下であった実験1~4の圧縮成形品では、該正方形領域を蛍光灯照明下で観察したときには、常に周囲と色味が異なって見える欠陥部分が認められなかったが、太陽光下で観察したときにはかかる欠陥領域が認められた。
実験11~14の圧縮成形品は、外観が劣っていた。具体的には、測定を行なった300mm×300mmの正方形領域を太陽光下で観察したときにも、蛍光灯照明下で観察したときにも、常に周囲と色味が異なって見える欠陥部分が認められた。
20 成形品
22 フランジ部
24 立面
26 天面
100 成形品
110 欠陥部分
112 正常部分
120 プリプレグ
121 経糸
122 緯糸
123 マトリックス樹脂
126 突出部
128 繊維蛇行部
130 経糸に平行な直線
132 経糸に直交する直線(基準方向に平行な直線)
134 強化繊維フィラメントが基準方向と最大の角度をなす箇所における強化繊維フィラメントの方向に沿った直線
210 上型
220 下型
θ 緯糸の繊維蛇行角度
Claims (13)
- 強化繊維束を経糸および緯糸とした織物の織り目が透けて見える表面を有し、下記に求め方を定める緯糸の緩み率が、0.0~0.2%である、クロスプリプレグ。
(緯糸の緩み率の求め方)
経糸に平行な2辺と経糸に垂直な2辺とを有する大きさ298mm×298mmの正方形の断片をクロスプリプレグから切り出し、前記断片から取り出した経糸および緯糸の長さから、下記式(I)で緯糸の緩み率を求める。
緯糸の緩み率={(緯糸の長さ-経糸の長さ)/経糸の長さ}×100 (I) - 緯糸の前記緩み率が0.1%以下、0.05%以下または0.01%以下である、請求項1に記載のクロスプリプレグ。
- 前記強化繊維束が炭素繊維束である、請求項1または2に記載のクロスプリプレグ。
- 前記織物の繊維目付が240g/m2以上である、請求項3に記載のクロスプリプレグ。
- 請求項1~4のいずれか一項に記載のクロスプリプレグを製造する方法であり、
強化繊維束を経糸および緯糸とした前記織物を含む出発クロスプリプレグを準備し、前記出発クロスプリプレグを緯糸方向に引っ張って延伸する、クロスプリプレグの製造方法。 - 前記出発クロスプリプレグにおける緯糸の緩み率が0.2%より高い、請求項5に記載の製造方法。
- 繊維強化樹脂成形品の製造方法であって、
請求項1~4のいずれか一項に記載のクロスプリプレグ、または、請求項1~4のいずれか一項に記載のクロスプリプレグを有するプリプレグ積層体を圧縮成形し、
前記織物の織り目が透けて見える表面を有する圧縮成形品を得る、製造方法。 - クロスプリプレグ、または、クロスプリプレグを有するプリプレグ積層体を圧縮成形して圧縮成形品を得ることを含む、繊維強化樹脂成形品の製造方法であって、
前記クロスプリプレグは炭素繊維からなる強化繊維束を経糸および緯糸とした織物の織り目が透けて見える表面を有し、
前記織物の繊維目付が240g/m2以上であり、
前記圧縮成形品は前記織物の織り目が透けて見える表面を有し、
前記クロスプリプレグにおける、下記に求め方を定める緯糸の緩み率が、0.0~0.2%である、製造方法。
(緯糸の緩み率の求め方)
経糸に平行な2辺と経糸に垂直な2辺とを有する大きさ298mm×298mmの正方形の断片をクロスプリプレグから切り出し、前記断片から取り出した経糸および緯糸の長さから、下記式(I)で緯糸の緩み率を求める。
緯糸の緩み率={(緯糸の長さ-経糸の長さ)/経糸の長さ}×100 (I) - 前記クロスプリプレグにおける緯糸の前記緩み率が0.1%以下、0.05%以下または0.01%以下である、請求項8に記載の製造方法。
- クロスプリプレグまたはクロスプリプレグを有するプリプレグ積層体を圧縮成形する工程を含み、前記クロスプリプレグが強化繊維束を経糸および緯糸とした織物を用いたプリプレグであり、前記クロスプリプレグにおける、下記に求め方を定める緯糸の緩み率が、0.0~0.2%である、前記織物の織り目が透けて見える表面を有する繊維強化樹脂成形品の製造方法。
(緯糸の緩み率の求め方)
経糸に平行な2辺と経糸に垂直な2辺とを有する大きさ298mm×298mmの正方形の断片をクロスプリプレグから切り出し、前記断片から取り出した経糸および緯糸の長さから、下記式(I)で緯糸の緩み率を求める。
緯糸の緩み率={(緯糸の長さ-経糸の長さ)/経糸の長さ}×100 (I) - 前記強化繊維束が炭素繊維束である、請求項10に記載の製造方法。
- 前記織物の繊維目付が240g/m2以上である、請求項11に記載の製造方法。
- 前記クロスプリプレグにおける、緯糸の前記緩み率が0.1%以下、0.05%以下または0.01%以下である、請求項10~12のいずれか一項に記載の製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018222750 | 2018-11-28 | ||
JP2018222750 | 2018-11-28 | ||
PCT/JP2019/046271 WO2020111091A1 (ja) | 2018-11-28 | 2019-11-27 | クロスプリプレグ、クロスプリプレグの製造方法、繊維強化樹脂成形品、繊維強化樹脂成形品の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2020111091A1 JPWO2020111091A1 (ja) | 2021-09-02 |
JP7120324B2 true JP7120324B2 (ja) | 2022-08-17 |
Family
ID=70852244
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020557757A Active JP7120324B2 (ja) | 2018-11-28 | 2019-11-27 | クロスプリプレグ、クロスプリプレグの製造方法、繊維強化樹脂成形品、繊維強化樹脂成形品の製造方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20210276281A1 (ja) |
EP (1) | EP3888866B1 (ja) |
JP (1) | JP7120324B2 (ja) |
CN (1) | CN113242783B (ja) |
WO (1) | WO2020111091A1 (ja) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002284901A (ja) | 2001-03-23 | 2002-10-03 | Toray Ind Inc | 輸送機器用frp製外板部材 |
JP2007314926A (ja) | 2006-04-28 | 2007-12-06 | Toray Ind Inc | 炭素繊維織物の製造方法 |
WO2009008312A1 (ja) | 2007-07-06 | 2009-01-15 | Gsi Creos Corporation | 複合材料 |
JP2016179667A (ja) | 2015-03-25 | 2016-10-13 | スターライト工業株式会社 | 炭素繊維強化樹脂加工シート |
JP2016522305A5 (ja) | 2014-01-28 | 2017-03-02 | ||
WO2018101245A1 (ja) | 2016-11-29 | 2018-06-07 | 三菱ケミカル株式会社 | 繊維強化樹脂成形品および繊維強化樹脂成形品の製造方法 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08232135A (ja) * | 1994-12-21 | 1996-09-10 | Toray Ind Inc | 炭素繊維織物およびその製造方法 |
WO2006075962A1 (en) * | 2005-01-17 | 2006-07-20 | Tape Weaving Sweden Ab | A woven material comprising tape-like warp an dweft, and an apparatus and method for weaving thereof |
EP1990169B1 (en) * | 2006-02-28 | 2018-07-04 | Toray Industries, Inc. | Process for the production of laminates of reinforcing fiber base material |
JP2009019313A (ja) * | 2007-07-13 | 2009-01-29 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 樹脂が含浸した強化繊維織物中間材料の製造方法 |
DE102009006130B4 (de) * | 2009-01-26 | 2011-09-15 | Daimler Ag | Verbundbauteil mit Deckschicht |
CA2821246A1 (en) * | 2010-12-13 | 2012-06-21 | Toray Industries, Inc. | Carbon-fiber-reinforced plastic molded article |
US20160101592A1 (en) | 2013-06-18 | 2016-04-14 | E I Du Pont De Nemours And Company | Hybrid glass fibers carbon fibers thermoplastic composites |
CN107708955B (zh) * | 2015-07-06 | 2019-06-21 | 东丽株式会社 | 纤维增强复合材料的制造方法 |
JP6222370B2 (ja) | 2015-07-08 | 2017-11-01 | 三菱ケミカル株式会社 | 繊維強化複合材料の製造方法 |
JP6718101B2 (ja) * | 2015-08-04 | 2020-07-08 | 福井県 | 繊維強化樹脂シート材の製造方法 |
CN110573313A (zh) * | 2017-04-25 | 2019-12-13 | 日产自动车株式会社 | 复合材料的成形方法和复合材料的成形装置 |
KR101839743B1 (ko) * | 2017-08-31 | 2018-03-19 | 무한카본주식회사 | 탄소섬유 프리프레그와 폼코어를 이용한 자동차 루프 및 이의 제조방법 |
-
2019
- 2019-11-27 JP JP2020557757A patent/JP7120324B2/ja active Active
- 2019-11-27 EP EP19889469.3A patent/EP3888866B1/en active Active
- 2019-11-27 CN CN201980077936.5A patent/CN113242783B/zh active Active
- 2019-11-27 WO PCT/JP2019/046271 patent/WO2020111091A1/ja unknown
-
2021
- 2021-05-26 US US17/330,717 patent/US20210276281A1/en active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002284901A (ja) | 2001-03-23 | 2002-10-03 | Toray Ind Inc | 輸送機器用frp製外板部材 |
JP2007314926A (ja) | 2006-04-28 | 2007-12-06 | Toray Ind Inc | 炭素繊維織物の製造方法 |
WO2009008312A1 (ja) | 2007-07-06 | 2009-01-15 | Gsi Creos Corporation | 複合材料 |
JP2016522305A5 (ja) | 2014-01-28 | 2017-03-02 | ||
JP2016179667A (ja) | 2015-03-25 | 2016-10-13 | スターライト工業株式会社 | 炭素繊維強化樹脂加工シート |
WO2018101245A1 (ja) | 2016-11-29 | 2018-06-07 | 三菱ケミカル株式会社 | 繊維強化樹脂成形品および繊維強化樹脂成形品の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3888866A1 (en) | 2021-10-06 |
JPWO2020111091A1 (ja) | 2021-09-02 |
WO2020111091A1 (ja) | 2020-06-04 |
CN113242783A (zh) | 2021-08-10 |
EP3888866B1 (en) | 2023-12-27 |
CN113242783B (zh) | 2023-09-12 |
US20210276281A1 (en) | 2021-09-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107848163A (zh) | 纤维增强复合材料的制造方法及纤维增强复合材料 | |
JPWO2019031111A1 (ja) | プリプレグ積層体、プリプレグ積層体を用いた繊維強化プラスチックの製造方法及び繊維強化プラスチック | |
US20140342630A1 (en) | Woven fabric preforms and process for making the same | |
WO2019244994A1 (ja) | プリプレグシートおよびその製造方法、繊維強化複合材料成形品およびその製造方法、ならびにプリフォームの製造方法 | |
JPWO2018083734A1 (ja) | 複合材料用強化基材、複合材料および複合材料用強化基材の製造方法 | |
JPH03161331A (ja) | 一定方向に繊維補強された熱可塑性複合体およびその製造方法 | |
US20220040935A1 (en) | Method for manufacturing molded article of fiber-reinforced composite material, reinforcing fiber substrate and molded article of fiber-reinforced composite material | |
JP6464063B2 (ja) | ポリオレフィン系繊維強化樹脂積層シート及びその製造方法 | |
JP7120324B2 (ja) | クロスプリプレグ、クロスプリプレグの製造方法、繊維強化樹脂成形品、繊維強化樹脂成形品の製造方法 | |
JPS63267523A (ja) | 繊維強化熱可塑性プラスチツクの製造法 | |
CN108495866A (zh) | 用于frp的树脂组合物、frp片材和成型产品 | |
JP6478737B2 (ja) | 繊維強化樹脂積層シート | |
JP2001179844A (ja) | 炭素繊維強化プラスチック成形体 | |
JP6464062B2 (ja) | ポリオレフィン系繊維強化樹脂積層シート及びその製造方法 | |
JP6433869B2 (ja) | ポリオレフィン系繊維強化樹脂積層シート及びその製造方法 | |
JP7083281B2 (ja) | 樹脂注入成形品およびその製造方法 | |
JP2004323755A (ja) | プリプレグおよび繊維強化複合材料 | |
JP2014073580A (ja) | プリフォームの製造方法 | |
JP6482915B2 (ja) | 繊維強化樹脂積層シート | |
KR20190140149A (ko) | 섬유강화수지를 제조하기 위한 유로매체와 이를 포함한 복합매트 및 이를 사용한 진공성형 방법 | |
CN217968730U (zh) | 3d织物平板 | |
WO2018167075A1 (en) | Moulded part | |
JP2009226657A (ja) | 表面光沢を有するfrp成形品の製造方法 | |
JP2011056798A (ja) | 繊維強化複合材料成形品の製造方法 | |
GB2560702A (en) | Moulding method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210128 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210520 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220201 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220328 |
|
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: 20220705 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220718 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7120324 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |