JPH02206535A - 成形体及びその成形法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 の表層に極薄のガラス織布層を設けた成形体及びその製
法に関する。

〈従来の技術〉 炭素繊維を強化繊維とする繊維強化熱硬化型樹脂はスポ
ーツ用品、工業材料、航空機用材料として、近年広く利
用されている。中でも炭素繊維織布（以下、炭素繊維を
含む交織織布も含む）を強化繊維とするエポキシ樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂あるいはビニルエステル樹Ｂｎ
　ｆｘ　トの繊維強化熱硬化型樹脂は、最近レーシング
カーのボディ、オートバイのカウルなどの自動車用途、
あるいは自転車フレーム、カヌー　ボートなどのレジャ
ー用部材として数多く使用される様になって来た。

譬化繊維が織布形態で利用される理由としては、一方向
引き揃え形態で利用する場合に比較して ・０°／９０°の積層の手間が掛らない、・曲面形状に
なじみやすｂｌ ・表層のビール破壊が進行しにくい、 ・織布の持つ織組織模様が意匠的効果を持つなどの優位
性を持つことが挙げられる。しかしながら現実に炭素繊
維織布を強化繊維として熱硬化型樹脂を成形しようとす
る場合、表層の織目付近にピンホールが発生したり、樹
脂のヒケ（成形表面が転写されず、成形面に削った樹脂
の充填が不足しくぼんでみえる部分）が発生したりして
表面外観を損うケースが多い。特に、この問題は、高い
圧力を採用できるオートクレーブ成形よりも、高い成形
圧力を採れない真空バック成形で深刻である。しかし、
オートクレーブは設備が高価であるため、実際には多く
の場合真空バッグ成形が用いられて−るのが現状である
。

〈発明が解決しようとする課題〉 このような炭素繊維織布を強化繊維とする繊維強化熱硬
化型樹脂の成形体表面の外観欠点は、これら織布が外観
意匠的効果を含めて用いられることを考慮すると機械的
特性以上に極めて重大な開門で有り、それら外観欠点を
成形後目止めや研削加工により修正しようとすると多く
の労力と費用を要するととになる。

本発明者等は真空バッグ成形のような低圧成形において
もこのような後加工を施さなくとも織目付近のピンホー
ルや樹脂のヒケがほとんどない表面外観に優れた成形体
を、炭素繊維織布を強化繊維とする繊維強化熱硬化型樹
脂から得る成形技術の検討を行ない本発明に到達した。

く課題を解決するための手段〉 本発明の要旨は、炭素繊維織布のさらに外層に極薄のガ
ラス織布層を設けることによりピンホールが樹脂のヒケ
の無い表面外観特性の優れた繊維強化熱硬化型樹脂成形
体を得る所に有る。

通常、炭素繊維織布に熱硬化型樹脂を含浸せしめ、真空
バッグ成形の如き低圧下での成形を行うと織布の織目付
近にピンホールや樹脂のヒケが特に成形型面側の成形物
表面に多発する。

これは織布の織目付近で空気や揮発分が成形時に型面と
の間に取り残されてしまうためであると考えられる。こ
れに対し本発明は型面に接する面に極薄のガラス繊維様
布層を設けることによって驚くべきことにピンホールや
樹脂のヒケがほとんどない成形表面が得られることを見
出したものである。しかも好都合なことにガラス織布層
がほぼ透けて見えるため下の炭素繊維織布層の織組ＩＩ
＆模様が表面から見え織組織の意匠的外観特性をほとん
どそこなわずに済むことである。極薄のガラス織布を表
面に用いるとピンホールや樹脂のヒケがほとんどない綺
麗な成形表面を得ることが出来る理由としては、ガラス
織布の場合は炭素繊維を含む織布を構成する炭素繊維ト
ウ（ヤーン）に比べ大巾に細いガラスヤーンを織布の構
成糸として使用出来る点にあると考えられる。現在市販
されている織布用炭素繊維トウの最も細いものでも番手
としてせいぜい６０　（ｐ／ｋｍ）程度であるのに対し
て、ガラスヤーンでば５　（ｇ／ｋｍ）程度のものまで
市販されている。このような細いガラスヤーンで織られ
た極薄のグラス織布はスクリムクロスと呼ばれ、釣竿な
どの成形用材料として使用されている。

このように非常に細いガラスヤーンを構成糸として織ら
れた極薄のガラス織布け、はるかに太い炭素繊維トウを
構成糸として織られた織・布に比べ経糸と緯糸とが交差
して織られることによる厚み方向の立体的空間が極めて
小さくて済むため、真空バッグ成形の如き低圧成形時に
おいても、型と成形物の界面付近に有る樹脂に充分な圧
力が加わシ樹脂移動と空気や揮発分の移動が生じてピン
ホールや樹脂のヒケがほとんどない綺麗な表面外観の成
形体が得られるものと推定されふ。このときの低圧成形
の圧力は７３０ｗ　Ｈｇ　　以上、好ましくけ７５０ｍ
Ｈｇ　である。

又オートクレーブによって低圧成形するときは３に９／
Ｌ−Ｉｎ２以下で本発明の成形体を型造することが出来
る。

本発明に用いられる極薄ガラス織布は構成糸の経糸及び
緯糸の番手が３０（ダ／ｋｍ）以下、より好ま、シ＜は
１５　（ｙ／ｋｍ）以下の細いものが良い。これは糸が
太くなると織布の持つ厚さ方向の立体的空間が大きくな
り、ピンホールや樹脂のヒケが発生しやすくなるためで
ある。

又本発明に用すられる極薄ガラス織布の構成糸である経
糸及び緯糸の打込み本数は１０〜１００（本／インチ）
、より好ましくは３０〜８０（本／インチ）が良い。打
込み本数が１０（本／インチ）より少くなると織目の空
隙が大きくなり過ぎ、ピンホールが多発しやすい傾向が
見られ、又、目づれが多発しやすくなって好ましくない
。

一方、１００（本／インチ）を越えると織密度が高くな
り過ぎ樹脂含浸時及び成形時に樹脂移動を阻害され表面
に樹脂欠損部が見られたりする。

又１００（本／インチ）を越えるような打込み本数で織
物を織ろうとすると本数が多すため製織性も悪くなり、
坪量も大きくなってメリットがなくなる。

本発明に用いられる極薄ガラス織布は織布の厚さとして
１００μ以下、より好ましくは６０μ以下が良い。極薄
ガラス織布が厚くなり過ぎると、成形体におけるガラス
織布層の透明度が悪くなり、次層の炭素線維を含む織布
層の組織模様がはっきり見えなくなるためである。もち
ろん厚いガラス織布を用いると坪量も大きくなり、又厚
さ方向の立体的空間も大きくなってピンホールや樹脂の
ヒケも多発しやすい。

本発明における極薄のガラス織布は成形直前に樹脂含浸
を施こしても良いが、事前に熱硬化型樹脂を含浸し半硬
化状態とした１リプレグとしたものを用いた方が便利で
ある。その場合の樹脂含有率は織布の種類にも依るが、
２０　ｗｔ１以上が望ましｂ０樹脂含有率が低過ぎると
織目の空間が樹脂で埋らず、ピンホールが多発する。

本発明の成形法をより効率的に実施するには、極薄のガ
ラス織布層と本来使用したい炭素線維を含む織布層の２
層を有する複合プリプレグを摺面に極薄ガラス織布層が
来るようＭ層すれは稍層の手間が省略出来る。その場合
も極薄ガラス織布層の樹脂含有率は２　ｏ　ｗｔｌが望
ましい。

又、本発明に使用される極薄ガラス織布の構成糸の一部
をポリエステルフィラメントなどに代表される有機繊維
に置き換えても良ｂ０但し、有機Ｈｉ維が多くなり過ぎ
ると、有機繊維の熱的寸法変化が成形時に問題を趙こす
場合があるので使用方法に注意が必要であるし、又一般
の有機繊維では機械的特性がガラス繊維に比べ大巾に低
いことも考慮する必要がある。

本発明で使用する熱硬化型樹脂はエポキシ樹脂、ポリイ
ミド樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂な
どである。

〈実施例〉 以下実施例により本発明を具体的に説明する。

織布の厚さはＪ工ＥＩ　　Ｒ３４１７により測定した。

実施例１ 高強度炭素繊維（引張強度３６０に９層ｍ”、引張弾性
率２４　ｔ／ｍ”　）の１０００フイラメントトウ（ト
ウ日付、約６５η／ｍ）で織られ、経糸、緯糸の打込み
本数が各々２２（本／インチ）である炭素繊維の平織織
布に２５０下硬化タイプエポキシ樹脂を含浸し半硬化状
態としてプリプレグ化した樹脂含有率５０　ｗｔｌの炭
素繊維織布プリプレグを３層積層し、その上に番手５．
６（ｇ／ｋｍ）のガラスヤーンで織られた経糸打込み本
数６０（本／インチ）、緯糸打込み本数５０（本／イン
チ）のスクリムクロスＶｃ２ｓｏ？硬化タイプエポキシ
樹脂を含浸し半硬化状態とした。樹ラス織布プリプレグ
が、成形型面に来るように置き、バッグを掛けて、真空
度７５５■Ｈｇ以上で真空引きしながら加熱炉に入れて
、図２の始き温度プロファイルで真空バッグ成形を実施
し積層したものについても同様の真空バッグ成形を行な
い、それぞれの成形物の成形型面側の表面外観を目視に
より比較評価した。その結果を表１に示す。

実施例２ 高強度炭素繊維（引張強度３６０　ｋｇ７ｍ”　　引張
弾性率２４　ｔ／ｍ”　）の３０００フイラメントトウ
（トウ目付、約２００■／、、’）で織られ、経糸、緯
糸の打込み本数が各々１２．５（本／インチ）である炭
素繊維の平織織布に２５０′Ｆ硬化タイプエポキシ樹脂
を含浸しプリプレグ化した炭素繊維織布プリプレグを３
層積層し、その上に同じ２５０下硬化タイプエポキシ樹
脂を含浸した種々の極薄ガラス織布プリプレグを１層積
層し、それぞれについて図１で示した様にバックを掛け
て、真空度７５５＋ｗＨｇ　以上で真空引きし、加熱炉
に入れて、図２の如き温度プロファイルで真空バッグ成
形を実施した。又比較としてガラス織布プリプレグを積
層せず炭素繊維織布プリプレグのみを３層積層したもの
についても同様の真空バッグ成形を行ない、それぞれの
成形物の成形型面側の表面外観を目視により比較評価し
た。その結果を表２に示す。

実施例３ 高強度炭素繊維（引張強度３６０　ｋｇ／ｍ”　　弓張
弾性率２４　ｔ／ｗ”　）の３０００フイラメントトウ
とケプラー４９（１４２０ｄ　　デュポン社製）を経糸
、緯糸とも交互に使用し、経糸、緯糸の打込み本数が各
々１２（本／インチ）で織られた一戻素繊維・ケプラー
交織織布に２５０７硬化タイプエボキＶ樹脂を含浸した
炭素繊維・ケプラー交織織布プリプレグ３層を積層し、
その上に実施例１で使用したものと同様の極薄ガラス平
織織布プリプレグを１層積層し、図１で示した様に、こ
のガラス織布プリプレグが成形型面に来るように置いて
、図２の如き温度プロファイルで真空バッグ成形を実施
した。

又、比較としてガラス織布プリプレグを積層せず炭素繊
維・ケプラー交織織布プリプレグのみを３層積層したも
のにつｂても同様の真空バッグ成形を行々い、それぞれ
の成形物の成形型面側の表面外観を目視により比較評価
した。その結果を表３に示す。

実施例４ 実施例１で使用したのと同様の炭素繊維織布プリプレグ
と極薄ガラス織布プリプレグを図３の如きラミネート装
置により加熱ロール温度合プリプレグを作成した。

図３において１は炭素繊維織布プリプレグ（両面シリコ
ン離型剥離紙上に担持されている。

巻き出し時は離型紙側が下）の巻き出し軸、２は極薄ガ
ラス織布プリプレグ（ポリエチレンフィルムで担持され
ている）の巻き出し軸、５はポリエチレンフィルムの巻
き取り軸、４はニップロール保護のために使用するポリ
プロピレンフィルムの巻き出し軸、５は加熱ニップロー
ル（上ハ加熱メタルロール、下はゴムロール）、６はト
ラクションニップロール（上は水冷式冷却メタルロール
、下はゴムロール）、７はポリプロピレンフィルムの巻
き取り軸、８は製品の巻き取り軸を示す。

作成した複合プリプレグ１層に、その炭素繊維織布側に
実施例１で使用したのと同様の炭素繊維織布プリプレグ
を２層積層し、図１の様に複合プリプレグの極薄ガラス
織布層が成形型面に来る様にして、図２の如き温度プロ
ファイルで真空バッグ成形した。

得られた成形物の成形型面側の表面外観を目視により評
価したが、実施例１と同様ピンホールや樹脂のヒケがな
く極めて良好であった。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明の成形体を作成する時の概念図、図２は本
発明の成形体を作成する時の温度プロファイル、図３は
本発明の成形体を作成する時のラミネート装置の概念図
を各示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、最外層が極薄ガラス織布で強化された熱硬化型樹脂
   層、次層が炭素繊維を含む織布で強化された熱硬化型樹
   脂層からなる成形体 ２、極薄ガラス織布が経糸及び緯糸の番手が３０（ｇ／
   ｋｍ）以下、経糸及び緯糸の各打込み本数が１０〜１０
   ０（本／インチ）、該織布の厚さが１００μ以下である
   請求項１記載の成形体 ３、極薄ガラス織布の構成糸の一部が有機系繊維で置き
   換えられたものである請求項１記載の成形体 ４、極薄ガラス織布層と炭素繊維とを含む織布層の２層
   を含有する熱硬化型樹脂含浸プリプレグから成形された
   請求項１記載の成形体 ５、最外層に熱硬化型樹脂を含浸した極薄ガラス織布プ
   リプレグ、次層に熱硬化型樹脂を含浸した炭素繊維を含
   む織布プリプレグを積層して請求項１記載の成形体を製
   造する成形法 ６、低圧成形する請求項５記載の成形法 ７、低圧成形が真空バッグ成型である請求項６記載の成
   形法