JP7279849B2 - Cfrp構造体、cfrp構造体の製造方法、炭素繊維プリプレグおよび炭素繊維プリプレグの製造方法 - Google Patents
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Description
本願は、2020年3月11日に日本国特許庁に出願された特願2020-41696号、2020年11月12日に日本国特許庁に出願された特願2020-188835号および2020年12月22日に日本国特許庁に出願された特願2020-211943号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
チョップド炭素繊維束(「chopped carbon fiber bundle」であり、「chopped carbon fiber strand」、「chopped carbon fiber tow」などともいう。)を用いた炭素繊維プリプレグから、圧縮成形法によりCFRP構造体を成形することを含む、CFRP製品の製造方法が実用化されている。
チョップド炭素繊維束を用いた炭素繊維プリプレグの典型例は、SMC(シートモールディングコンパウンド)、BMC(バルクモールディングコンパウンド)およびスタンパブルシートである。
SMCは、チョップド炭素繊維束からなるマットを熱硬化性樹脂組成物で含浸させた構造を有する。スタンパブルシートは、チョップド炭素繊維束からなるマットを熱可塑性樹脂組成物で含浸させた構造を有する。
CFRPに添加し得る添加剤のひとつに難燃剤がある(特許文献1)。
本発明の目的には、更に、改善された難燃性を有するCFRP構造体を与え得る炭素繊維プリプレグを提供することが含まれる。
その他、本発明により解決され得る様々な課題が、本明細書には明示的または黙示的に開示されている。
本発明はかかる知見に基づいてなされたものであり、その実施形態には以下が含まれる。
[2]ハロゲン、リンおよびアンチモンを含有しない、[1]に記載のCFRP構造体。
[3]難燃剤が添加された、[1]に記載のCFRP構造体。
[4]ハロゲンを含有しない、[3]に記載のCFRP構造体。
[5]前記樹脂組成物が熱硬化性樹脂組成物である、[1]~[4]のいずれかに記載のCFRP構造体。
[6]前記熱硬化性樹脂組成物にビニルエステル樹脂が配合されている、[5]に記載のCFRP構造体。
[7]前記熱硬化性樹脂組成物に不飽和ポリエステル樹脂が配合されている、[5]または[6]に記載のCFRP構造体。
[8]前記熱硬化性樹脂組成物にエポキシ樹脂が配合されている、[5]に記載のCFRP構造体。
[9]臭素基を有する樹脂を含有する、[1]または[3]に記載のCFRP構造体。
[10]前記樹脂組成物に臭素基を有する熱硬化性樹脂が配合されている、[1]または[3]に記載のCFRP構造体。
[11]前記樹脂組成物に臭素化ビスフェノールA型ビニルエステル樹脂が配合されている、[1]または[3]に記載のCFRP構造体。
[12]前記樹脂組成物に臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂が配合されている、[1]または[3]に記載のCFRP構造体。
[13]炭素繊維マットを樹脂組成物で含浸させてなる炭素繊維プリプレグから、圧縮成形法によって構造体を成形することを含み、前記炭素繊維マットがフィラメント数3K以下のチョップド炭素繊維束で形成されていること、前記炭素繊維プリプレグの炭素繊維含有量が60質量%以上であること、および、前記構造体が厚さ4mm未満の部分を有さないことを特徴とする、CFRP構造体の製造方法。
[14]前記炭素繊維プリプレグがハロゲン、リンおよびアンチモンを含有しない、[13]に記載の製造方法。
[15]前記樹脂組成物に難燃剤が配合されている、[13]に記載の製造方法。
[16]前記炭素繊維プリプレグがハロゲンを含有しない、[15]に記載の製造方法。
[17]前記樹脂組成物が熱硬化性樹脂組成物である、[13]~[16]のいずれかに記載の製造方法。
[18]前記熱硬化性樹脂組成物にビニルエステル樹脂が配合されている、[17]に記載の製造方法。
[19]前記熱硬化性樹脂組成物に不飽和ポリエステル樹脂が配合されている、[17]または[18]に記載の製造方法。
[20]前記熱硬化性樹脂組成物にエポキシ樹脂が配合されている、[17]に記載の製造方法。
[21]前記炭素繊維プリプレグが臭素基を有する樹脂を含有する、[13]または[15]に記載の製造方法。
[22]前記樹脂組成物に臭素基を有する熱硬化性樹脂が配合されている、[13]または[15]に記載の製造方法。
[23]前記樹脂組成物に臭素化ビスフェノールA型ビニルエステル樹脂が配合されている、[13]または[15]に記載の製造方法。
[24]前記樹脂組成物に臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂が配合されている、[13]または[15]に記載の製造方法。
[25]前記炭素繊維プリプレグがシートモールディングコンパウンドである、[13]~[24]のいずれかに記載の製造方法。
[26]炭素繊維マットを樹脂組成物で含浸させてなるプリプレグであって、前記炭素繊維マットがフィラメント数3K以下のチョップド炭素繊維束で形成されていること、および、前記プリプレグの炭素繊維含有量が60質量%以上であることを特徴とする、炭素繊維プリプレグ。
[27]ハロゲン、リンおよびアンチモンを含有しない、[26]に記載の炭素繊維プリプレグ。
[28]難燃剤が添加された、[26]に記載の炭素繊維プリプレグ。
[29]ハロゲンを含有しない、[28]に記載の炭素繊維プリプレグ。
[30]前記樹脂組成物が熱硬化性樹脂組成物である、[26]~[29]のいずれかに記載の炭素繊維プリプレグ。
[31]前記熱硬化性樹脂組成物にビニルエステル樹脂が配合されている、[30]に記載の炭素繊維プリプレグ。
[32]前記熱硬化性樹脂組成物に不飽和ポリエステル樹脂が配合されている、[30]または[31]に記載の炭素繊維プリプレグ。
[33]前記熱硬化性樹脂組成物にエポキシ樹脂が配合されている、[30]に記載の炭素繊維プリプレグ。
[34]臭素基を有する樹脂を含有する、[26]または[28]に記載の炭素繊維プリプレグ。
[35]前記樹脂組成物に臭素基を有する熱硬化性樹脂が配合されている、[26]または[28]に記載の炭素繊維プリプレグ。
[36]前記樹脂組成物に臭素化ビスフェノールA型ビニルエステル樹脂が配合されている、[26]または[28]に記載の炭素繊維プリプレグ。
[37]前記樹脂組成物に臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂が配合されている、[26]または[28]に記載の炭素繊維プリプレグ。
[38]シートモールディングコンパウンドである、[26]~[37]のいずれかに記載の炭素繊維プリプレグ。
[39][26]~[38]のいずれかに記載の炭素繊維プリプレグから、圧縮成形法によってCFRP構造体を成形することを含む、CFRP製品の製造方法。
[40]前記CFRP構造体が厚さ4mm未満の部分を有さない、[39]に記載の製造方法。
[41]炭素繊維含有量を有する炭素繊維プリプレグを製造する方法であって、フィラメント数3K以下のチョップド炭素繊維束を用いて炭素繊維マットを形成することと、前記炭素繊維マットを樹脂組成物で含浸させることとを含み、前記炭素繊維含有量が60質量%以上である、方法。
[42]前記樹脂組成物がハロゲン、リンおよびアンチモンを含有しない、[41]に記載の方法。
[43]前記樹脂組成物に難燃剤が添加された、[41]に記載の方法。
[44]前記樹脂組成物がハロゲンを含有しない、[43]に記載の方法。
[45]前記樹脂組成物が熱硬化性樹脂組成物である、[41]~[44]のいずれかに記載の方法。
[46]前記熱硬化性樹脂組成物にビニルエステル樹脂が配合されている、[45]に記載の方法。
[47]前記熱硬化性樹脂組成物に不飽和ポリエステル樹脂が配合されている、[45]または[46]に記載の方法。
[48]前記熱硬化性樹脂組成物にエポキシ樹脂が配合されている、[45]に記載の方法。
[49]前記樹脂組成物が臭素基を有する樹脂を含有する、[41]または[43]に記載の方法。
[50]前記樹脂組成物に臭素基を有する熱硬化性樹脂が配合されている、[41]または[43]に記載の方法。
[51]前記樹脂組成物に臭素化ビスフェノールA型ビニルエステル樹脂が配合されている、[41]または[43]に記載の方法。
[52]前記樹脂組成物に臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂が配合されている、[41]または[43]に記載の方法。
[53]前記炭素繊維プリプレグがシートモールディングコンパウンドである、[41]~[52]のいずれかに記載の方法。
[54]CFRPからなる構造体であって、フィラメント数3K以下のチョップド炭素繊維束で形成された炭素繊維マットを樹脂組成物で含浸させてなる炭素繊維プリプレグから成形されたものであること、前記CFRPの炭素繊維含有量が60質量%以上であること、および、前記CFRPに難燃剤が添加されていることを特徴とする、CFRP構造体。
[55]前記樹脂組成物が熱硬化性樹脂組成物である、[54]に記載のCFRP構造体。
[56]前記熱硬化性樹脂組成物にビニルエステル樹脂が配合されている、[55]に記載のCFRP構造体。
[57]前記熱硬化性樹脂組成物に不飽和ポリエステル樹脂が配合されている、[55]または[56]に記載のCFRP構造体。
[58]前記熱硬化性樹脂組成物にエポキシ樹脂が配合されている、[55]に記載のCFRP構造体。
[59]ハロゲンを含有しない、[54]~[58]のいずれかに記載のCFRP構造体。
[60]臭素基を有する樹脂を含有する、[54]に記載のCFRP構造体。
[61]前記樹脂組成物に臭素基を有する熱硬化性樹脂が配合されている、[54]に記載のCFRP構造体。
[62]前記樹脂組成物に臭素化ビスフェノールA型ビニルエステル樹脂が配合されている、[54]に記載のCFRP構造体。
[63]前記樹脂組成物に臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂が配合されている、[54]に記載のCFRP構造体。
[64]CFRPからなる構造体であって、フィラメント数3K以下のチョップド炭素繊維束で形成された炭素繊維マットを樹脂組成物で含浸させてなる炭素繊維プリプレグから成形されたものであること、前記CFRPの炭素繊維含有量が60質量%以上であること、および、前記樹脂組成物が臭素基を有する樹脂を含有することを特徴とする、CFRP構造体。
[65]前記樹脂組成物に臭素基を有する熱硬化性樹脂が配合されている、[64]に記載のCFRP構造体。
[66]前記樹脂組成物に臭素化ビスフェノールA型ビニルエステル樹脂が配合されている、[64]に記載のCFRP構造体。
[67]前記樹脂組成物に臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂が配合されている、[64]に記載のCFRP構造体。
[68]厚さ4mm未満の部分と厚さ4mm以上の部分とを有する、[54]~[67]のいずれかに記載のCFRP構造体。
[69]厚さ3mm未満の部分を有さない、[54]~[68]のいずれかに記載のCFRP構造体。
実施形態の他のひとつによれば、改善された難燃性を有するCFRP構造体を与え得る炭素繊維プリプレグが提供される。
実施形態に係るCFRP構造体をなすCFRPの炭素繊維含有量は60質量%以上であり、70質量%以上であってもよい。該CFRPの炭素繊維含有量に特に上限はないが、生産効率の観点から、85質量%以下、80質量%以下あるいは75質量%以下に設定され得る。
実施形態に係るCFRP構造体は、好ましくは、厚さ4mm未満の部分を有さない。
管状の部分は、真直ぐでもよいし、曲がっていてもよい。管状の部分の横断面形状に限定はなく、円、半円、楕円、矩形、多角形などであり得る。
管状の部分における厚さとは、管壁の厚さを意味する。
棒状の部分における厚さとは、同部分の横断面の最小幅を意味する。
中空の部分は、空洞と、それを取り囲む壁とからなる。空洞の形状に限定はない。
中空の部分における厚さとは、壁の厚さを意味する。
構造体100は、厚さ4mm未満の部分を有さない。別の言い方をすると、構造体100においては、基板110の厚さt100、各ボス112の厚さt112、各リブ114の厚さt114が、いずれも4mm以上である。
ここでいうボス112の厚さt112およびリブ114の厚さt114は最小厚さ、すなわち、厚さが最も小さい部分における厚さである。例えば、抜き勾配を設ける目的で、ボス112およびリブ114の厚さが基板110から離れるにつれて小さくなるよう設計された場合には、基板110から最も離れた部分における厚さを、ボス112およびリブ114の厚さとして取り扱う。
圧縮成形法を用いて成形されたCFRP構造体を成すCFRPの炭素繊維含有量は、材料に用いた炭素繊維プリプレグの炭素繊維含有量と同等である。従って、例えば炭素繊維含有量が約60質量%のCFRPは、炭素繊維含有量が約60質量%の炭素繊維プリプレグを加圧しながら硬化させることで得ることができる。
実施形態に係るCFRP構造体の成形に用いられる炭素繊維プリプレグは、フィラメント数3K以下のチョップド炭素繊維束で形成された炭素繊維マットを樹脂組成物で含浸させる方法で製造される。この炭素繊維マットは、発明の効果が損なわれない範囲で、フィラメント数が3Kより大きいチョップド炭素繊維束を含んでもよい。この炭素繊維マットにおける、フィラメント数が3Kより大きいチョップド炭素繊維束の含有量は、好ましくは1質量%未満、より好ましくは0.7質量%以下である。
炭素繊維束のフィラメント数は1000本単位で表されることが多く、例えば、フィラメント数3Kのチョップド炭素繊維束とは、約3000本のフィラメントからなるチョップド炭素繊維束を意味する。
実施形態に係るCFRP構造体の成形に使用し得るSMCの典型的な製造方法を、図3を参照して説明すると、次の通りである。
炭素繊維パッケージPから連続炭素繊維束10が引き出され、ロータリーカッター1に送られる。
連続炭素繊維束10はロータリーカッター1により切断されてチョップド炭素繊維束20となる。
ロータリーカッター1の下方を走行する第一キャリアフィルム51の上面には、ドクターブレードを備える第一塗工機2aで第一樹脂ペースト40aを塗布することにより形成される第一樹脂ペースト層41が設けられている。
第一樹脂ペースト40aは増粘剤が添加された熱硬化性樹脂組成物からなり、その25℃における粘度は例えば10Pa・s以下である。
炭素繊維マット30の形成に続いて、第一キャリアフィルム51の上面側に第二キャリアフィルム52が貼り合わされることにより積層体60が形成される。貼り合わせの前に、第二キャリアフィルム52の一方の面には、ドクターブレードを備える第二塗工機2bで第二樹脂ペースト40bを塗布することによって形成される第二樹脂ペースト層42が設けられる。第二樹脂ペースト40bは、通常、第一樹脂ペーストと同一または実質的に同一の組成を有する熱硬化性樹脂組成物からなる。
積層体60の形成は、第一キャリアフィルム51と第二キャリアフィルム52の間に、第一樹脂ペースト層41、炭素繊維マット30および第二樹脂ペースト層42が挟まれるように行われる。
含浸機3を通過した積層体60はボビンに巻き取られる。積層体60をボビンごと加温して一定時間保持することにより第一樹脂ペースト40aおよび第二樹脂ペースト40bが十分に増粘すれば、SMCの完成である。増粘後の樹脂ペーストの25℃における粘度は、例えば1000Pa・s以上100000Pa・s以下である。
好ましい方法では、チョップする前の任意の段階で、連続炭素繊維束10に未分割部と分割部とが長手方向に沿って交互かつ周期的に設けられ、分割部において繊維束が複数のサブ束に分割(split)される。言い換えれば、連続炭素繊維束10が部分的にサブ束に分割されたうえでチョップされる。
この方法は、12K、15K、18K、24K、48K、50Kなど、連続炭素繊維束10のフィラメント数が10K以上のときに、特に好ましく採用することができる。分割部におけるサブ束の平均フィラメント数は3K以下、好ましくは2.5K以下とされる。
分割部の長さは通常50cm以上であり、特に上限は無いが、連続炭素繊維束の取扱い易さを考慮して、例えば3m以下、2m以下または1m以下に設定され得る。連続炭素繊維束の取扱いに支障が生じない限りにおいて、未分割部は短ければ短いほど好ましい。未分割部が連続炭素繊維束全体に占める割合は、好ましくは1%以下であり、より好ましくは0.7%以下である。
例えば、連続炭素繊維束10のフィラメント数が18Kであり、チョップする前にこれを部分的に9本のサブ束に分割するとき、炭素繊維マット30は平均フィラメント数2Kのチョップド炭素繊維束で形成される。
炭素繊維マット30を形成するフィラメント数3K以下のチョップド炭素繊維束の全てが同じフィラメント数を有する必要はない。炭素繊維マットは3K以下である様々なフィラメント数のチョップド炭素繊維束から形成され得る。
炭素繊維マット30を成すチョップド炭素繊維束20のフィラメント数は好ましくは0.5K以上、より好ましくは1K以上である。その理由は、フィラメント数が0.5以上の炭素繊維束は真直性が維持され易く、相対的に高い補強効果を示すからである。炭素繊維マットがフィラメント数1K未満または0.5K未満のチョップド炭素繊維束を含有することを許容しないものではない。
チョップド炭素繊維束20の形状は扁平であり、限定するものではないが、典型的には、厚さが0.05mm~0.2mmであり、繊維方向と垂直な方向の最大幅が1mm~5mmである。
チョップド炭素繊維束20を平面視したとき、各末端は繊維方向に垂直に切断されていてもよいし、あるいは、繊維方向に対し90度以外の角度で切断されていてもよい。
限定するものではないが、SMCの目付(単位面積当たり質量)は、例えば500g/m2~5000g/m2であり得る。製造すべきSMCの炭素繊維含有量が多いほど、また、炭素繊維マットを形成するチョップド炭素繊維束のフィラメント数が少ないほど、含浸速度が下がるため、目付を小さくした方が製造し易くなる。
他の有利な例において、第一樹脂ペースト40aおよび第二樹脂ペースト40bに配合される熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂である。
難燃化効果を有する成分とは、難燃剤およびハロゲン化樹脂である。ハロゲン化樹脂とは、分子内にハロゲン基を有する樹脂である。
ハロゲン、リンおよびアンチモンは、いずれも、代表的な難燃剤に含まれる元素である。
実施形態に係るCFRP構造体の一部または全部で厚さが3mm以下であるとき、その難燃性は厚さ4mm未満の部分を有さないときに比べ低下する。
実施形態に係るCFRP構造体に難燃剤を添加するには、例えば該構造体をSMCから成形する場合であれば、該SMCに用いる熱硬化性樹脂組成物に難燃剤を配合すればよい。
実施形態に係るCFRP構造体に添加し得る難燃剤に特に限定はなく、高分子材料の難燃化に従来から使用されているリン系難燃剤、ハロゲン系難燃剤、窒素系難燃剤および無機系難燃剤から適宜選択することができる。
難燃剤として知られる化合物の典型例を以下に記す。
ジアルキルホスフィン酸の例として、ジメチルホスフィン酸、エチルメチルホスフィン酸、ジエチルホスフィン酸、メチル-n-プロピルホスフィン酸が挙げられる。モノアルキルホスフィン酸の例として、メチルホスフィン酸、エチルホスフィン酸、n-プロピルホスフィン酸が挙げられる。アルキルフェニルホスフィン酸の例として、メチルフェニルホスフィン酸が挙げられる。
ホスフィン酸金属塩は、ホスフィン酸アルミニウム塩、ホスフィン酸亜鉛塩、ホスフィン酸カルシウム塩、ホスフィン酸マグネシウム塩などであり得るが、限定されるものではない。
リン系難燃剤の更に他の例は、赤リン、ポリリン酸アンモン、リン酸メラミン、リン酸グアニジン、リン酸グアニル尿素などである。
無機系難燃剤の例は、三酸化アンチモン、アンチモン酸ナトリウム、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウムなどである。
難燃剤として例示した上記の化合物は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。好適例において、実施形態に係るCFRP構造体に添加される難燃剤は、ハロゲンを含有しない化合物から選択される。
例えば実施形態に係るCFRP構造体をSMCから成形する場合であれば、該SMCに用いる熱硬化性樹脂組成物に、臭素基を有する熱硬化性樹脂が配合され得る。
臭素化ビスフェノールA型ビニルエステル樹脂は、臭素化ノボラック型ビニルエステル樹脂と併用することができ、また、非臭素化ビニルエステル樹脂および非臭素化不飽和ポリエステル樹脂のいずれか一方または両方と共に熱硬化性樹脂組成物に配合することができる。
臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂は、臭素化ノボラック型エポキシ樹脂と併用することができ、また、非臭素化エポキシ樹脂と共に熱硬化性樹脂組成物に配合することができる。
実験では、SMCを作製し、そのSMCから圧縮成形法によりCFRP板を成形し、そのCFRP板から切り出した試験片で燃焼性試験を行った。
詳細な手順は次の通りである。
(SMCの作製)
通常のSMC製造装置を用いて、次の手順でSMCを作製した。
まず、ポリエチレン製の第一キャリアフィルムの片面に熱硬化性樹脂組成物ペーストを均一に塗布し、次いで、第一キャリアフィルムのその熱硬化性樹脂組成物ペーストが塗布された面上にチョップド炭素繊維束を撒いて炭素繊維マットを形成した。
熱硬化性樹脂組成物ペーストは、別途工程にて、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、スチレン、増粘剤、重合開始剤および重合禁止剤を配合することにより調製した。チョップド炭素繊維束は、走行するキャリアフィルムの上方に設置したロータリーカッターで、連続炭素繊維束から約2.5cmの長さに切り出した。
キャリアフィルムに塗布する熱硬化性樹脂組成物ペーストの量と、ロータリーカッターへの連続炭素繊維束の供給量は、製造しようとするSMCの炭素繊維含有量を考慮して調節した。
この積層体を25℃で7日間保持してSMCを完成させた。
作製したSMCは下記表1に示す7種類である。
表1に示すSMCの炭素繊維含有量は、200mm角のSMC片から熱硬化性樹脂組成物を有機溶剤で溶解させて取り除き、残った炭素繊維の重量を該SMC片の重量で除算する方法で求めた。
表1に示す4mm厚CFRPの炭素繊維含有量は、圧縮成形法を用いて各SMCから作製した4mm厚のCFRP片における、比重測定に基づいて求めた炭素繊維含有量である。
SMC-1~SMC-7の各々から、厚さ2mm、3mmまたは4mmのCFRP板を、温度140℃で成形した。成形時間は(t+1)分間(ただし、tはmm単位で表したCFRPの厚さ)としたので、厚さ2mmのCFRP板の成形時間は3分間、厚さ3mmのCFRP板の成形時間は4分間、厚さ4mmのCFRP板の成形時間は5分間であった。
CFRP板の厚さはSMCを積層することにより調節した。
得られたCFRP板の各々から長さ125mm、幅13mmの試験片1片を切り出し、これを用いて垂直燃焼性試験を行った。
具体的には、試験片を垂直に保ち、下端にバーナーの火を10秒間接炎させた後、バーナーの火を取り除き、試験片に着火した火が消える迄の時間を測定した。次いで、火が消えると同時に2回目の接炎を10秒間行い、1回目と同様にして、着火した火が消える迄の時間を測定した。試験片の前処理は特に行わなかった。
優:合計燃焼時間が10秒以下。
良:合計燃焼時間が30秒以下。
不良:合計燃焼時間が30秒を超える。
垂直燃焼性試験の結果は、表2に示す通りであった。
試験片1~試験片12を用いた燃焼性試験のいずれにおいても、滴下物は観察されなかった。
熱硬化性樹脂組成物として、ビニルエステル樹脂組成物に代えてエポキシ樹脂組成物を用いたことを除き、実験1と同様にしてSMC(以下では「SMC-8」と呼ぶ)を作製した。
エポキシ樹脂組成物には、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化助剤および増粘剤を配合した。調製したエポキシ樹脂組成物においては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂[三菱ケミカル製jER(登録商標)827]が総質量の80%を占めた。
連続炭素繊維束には、SMC-3、SMC-6およびSMC-7に用いたものと同じく、フィラメント数15Kの連続炭素繊維束を部分的に9本のサブ束に分割したもの(平均フィラメント数1.7K)を用いた。作製したSMC-8の炭素繊維含有量は61質量%であった。また、SMC-8から作製した4mm厚のCFRP片における、比重測定に基づいて求めたチョップド炭素繊維含有量は62質量%であった。
CFRP板の厚さはSMCを積層することにより調節した。
CFRP板から試験片を切り出し、実験1と同様にして垂直燃焼性試験を行ったところ、結果は表3に示す通りであった。いずれの試験片を用いた燃焼性試験においても滴下物は観察されなかった。
UL94規格では、また、試験片の下に置いた綿が滴下物により着火しないことが、UL94 V-0認証およびUL94 V-1認証の必要条件である。
2a 第一塗工機
2b 第二塗工機
3 含浸機
10 連続炭素繊維束
20 チョップド炭素繊維束
30 炭素繊維マット
40a 第一樹脂ペースト
40b 第二樹脂ペースト
41 第一樹脂ペースト層
42 第二樹脂ペースト層
51 第一キャリアフィルム
52 第二キャリアフィルム
60 積層体
Claims (25)
- CFRPからなる構造体であって、フィラメント数3K以下のチョップド炭素繊維束で形成された炭素繊維マットを樹脂組成物で含浸させてなる炭素繊維プリプレグから成形されたものであること、前記CFRPの炭素繊維含有量が60質量%以上であること、および、厚さ4mm未満の部分を有さないことを特徴とする、CFRP構造体。
- ハロゲン、リンおよびアンチモンを含有しない、請求項1に記載のCFRP構造体。
- 難燃剤が添加された、請求項1に記載のCFRP構造体。
- ハロゲンを含有しない、請求項3に記載のCFRP構造体。
- 前記樹脂組成物が熱硬化性樹脂組成物である、請求項1~4のいずれかに記載のCFRP構造体。
- 前記熱硬化性樹脂組成物にビニルエステル樹脂が配合されている、請求項5に記載のCFRP構造体。
- 前記熱硬化性樹脂組成物に不飽和ポリエステル樹脂が配合されている、請求項5または6に記載のCFRP構造体。
- 前記熱硬化性樹脂組成物にエポキシ樹脂が配合されている、請求項5に記載のCFRP構造体。
- 臭素基を有する樹脂を含有する、請求項1または3に記載のCFRP構造体。
- 前記樹脂組成物に臭素基を有する熱硬化性樹脂が配合されている、請求項1または3に記載のCFRP構造体。
- 前記樹脂組成物に臭素化ビスフェノールA型ビニルエステル樹脂が配合されている、請求項1または3に記載のCFRP構造体。
- 前記樹脂組成物に臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂が配合されている、請求項1または3に記載のCFRP構造体。
- 炭素繊維マットを樹脂組成物で含浸させてなる炭素繊維プリプレグから、圧縮成形法によって構造体を成形することを含み、前記炭素繊維マットがフィラメント数3K以下のチョップド炭素繊維束で形成されていること、前記炭素繊維プリプレグの炭素繊維含有量が60質量%以上であること、および、前記構造体が厚さ4mm未満の部分を有さないことを特徴とする、CFRP構造体の製造方法。
- 前記炭素繊維プリプレグがハロゲン、リンおよびアンチモンを含有しない、請求項13に記載の製造方法。
- 前記樹脂組成物に難燃剤が配合されている、請求項13に記載の製造方法。
- 前記炭素繊維プリプレグがハロゲンを含有しない、請求項15に記載の製造方法。
- 前記樹脂組成物が熱硬化性樹脂組成物である、請求項13~16のいずれかに記載の製造方法。
- 前記熱硬化性樹脂組成物にビニルエステル樹脂が配合されている、請求項17に記載の製造方法。
- 前記熱硬化性樹脂組成物に不飽和ポリエステル樹脂が配合されている、請求項17または18に記載の製造方法。
- 前記熱硬化性樹脂組成物にエポキシ樹脂が配合されている、請求項17に記載の製造方法。
- 前記炭素繊維プリプレグが臭素基を有する樹脂を含有する、請求項13または15に記載の製造方法。
- 前記樹脂組成物に臭素基を有する熱硬化性樹脂が配合されている、請求項13または15に記載の製造方法。
- 前記樹脂組成物に臭素化ビスフェノールA型ビニルエステル樹脂が配合されている、請求項13または15に記載の製造方法。
- 前記樹脂組成物に臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂が配合されている、請求項13または15に記載の製造方法。
- 前記炭素繊維プリプレグがシートモールディングコンパウンドである、請求項13~24のいずれかに記載の製造方法。
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