JPH0572244B2 - - Google Patents

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JPH0572244B2
JPH0572244B2 JP59079883A JP7988384A JPH0572244B2 JP H0572244 B2 JPH0572244 B2 JP H0572244B2 JP 59079883 A JP59079883 A JP 59079883A JP 7988384 A JP7988384 A JP 7988384A JP H0572244 B2 JPH0572244 B2 JP H0572244B2
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JP
Japan
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prepreg
carbon fiber
mold
molding
thickness
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JP59079883A
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English (en)
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JPS60222210A (ja
Inventor
Keiichi Kawaguchi
Takao Bannai
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Mitsubishi Kasei Corp
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Mitsubishi Kasei Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炭素繊維プリプレグを積層し硬化して
なる成型用型に関するものであり、より詳しくは
熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂等の合成樹脂
を成型する際に用いられる炭素繊維クロスプリプ
レグを積層し硬化してなる成型用型に関するもの
である。 一般に、かかる用途に用いられる成型用型に
は、その作業の際に加熱及び冷却が行われるた
め、寸法精度及び良熱伝導性が要求されており、
通常、鋼、アルミ合金、アルミ鋳造等の金属型が
多く用いられてきた。しかしながら金属型は特に
大きな製品を製造する際に重量が大きく取扱いが
困難であり、かつ高価であるという欠点があつ
た。かかる欠点を解決するものとして石膏型、樹
脂型があるが、石膏型は100℃以上の高温時での
使用は困難であり、一方樹脂型はガラス繊維強化
樹脂を用いたものが使用されているが、ガラス繊
維であるため熱伝導性が悪く、冷却あるいは加熱
に時間を要するため作業サイクルが非常に長くな
り、更に剛性及び強度が低く、かつ耐熱性も劣る
ためその使用は限定されるという欠点がある。 上記問題につき本発明者等は鋭意検討した結果
特定の炭素繊維プリプレグを第1層とし、それに
更に1層以上の第1層より以上の厚みを有する炭
素繊維のプリプレグを、積層し、硬化させれば、
合成樹脂の成型用型として製作、取扱いが極めて
簡便かつ経済的であり、精度や強度が金型に近い
十分な水準のものであり、しかも成型時の操作性
に優れた斯界待望の成型用型を提供し得ることを
見出し、本発明に到達した。すなわち本発明の目
的は寸法精度が高く、熱伝導性が良好で、かつ軽
量である成型用型を提供することにある。 しかしてかかる目的は少なくとも2層以上に炭
素繊維プリプレグをを積層し、次いで硬化して得
られる成型用型であつて、該積層の第1層がプリ
プレグ厚み0.5mm以下である炭素繊維クロスプリ
プレグからなり、他の層が該第1層以上のプリプ
レグ厚みを有する炭素繊維クロスプリプレグから
主としてなることを特徴とする炭素繊維プリプレ
グを積層し硬化してある成型用型。 ここで炭素繊維クロスプリプレグとは炭素繊維
の織布に熱硬化性樹脂を含浸したものであり、炭
素繊維としてはPAN系炭素繊維、ピツチ系樹脂
型のいずれも使用できるが、高弾性のピツチ系炭
素繊維を使用するのが好ましい。また熱硬化性樹
脂はエポキシ樹脂、フエノール樹脂、ポリイミド
樹脂、ポリエステル樹脂等から選ばれるが、なか
でもエポキシ樹脂が好適に用いられる。 また、本発明の成型用型は一般に樹脂型と同様
の方法により製造されるが、その製造方法の例と
して真空バツグ成形法を挙げると、石膏マスター
等の母型の表面部を清浄にした後、その表面部に
離型剤を塗布し、次いで離型剤が塗布された母型
表面部にゲルコート剤を塗布するが、かかる塗布
は必要に応じて、数度繰り返し行なつてもよい。
その場合は、ゲルコート剤がある程度硬化した後
に再度塗布するのが好ましい。ここでゲルコート
剤は成型用型の表面部に平滑性を付与するために
使用されるものであつて、炭素繊維プリプレグと
のなじみがよいものであれば、特に限定されるも
のではない。母型表面部に上記方法によりゲルコ
ート剤を塗布した後直ちに、炭素繊維プリプレグ
を少なくとも2層以上積層し、真空バツグ成形を
行なう。例えば500mmHg以上、60〜130℃の温度
で、硬化させ、硬化終了後、減圧下、30〜40℃ま
で冷却し、次いで常圧に戻した後、硬化した成型
用型を母型から取り出す。ここで本発明に用いら
れる炭素繊維プリプレグは上記温度で形成状を保
持する程度に硬化する熱硬化樹脂が含浸されてい
るものが好ましい。該硬化した成型用型を、母型
等の形状保持装置を用いず100〜190℃、1〜3時
間の条件で後硬化させ、完全に硬化させることに
より、本発明の成型用型が得られる。またゲルコ
ート剤を使用しないオートハーブ硬化法によつて
も製造できる。 かかる方法によつて得られる成型用型は炭素繊
維プリプレグが少なくとも2層以上あればよく、
特に層数の限定はないが、使用時に変形を生じな
い程度の剛性を付与する厚さを有するものが好ま
しい。尚、場合により成型用型の外表面部に補強
材等を配設し、かかる剛性を補強してもよい。 また、成型用型の表面部の平滑性を向上させる
ためには表面層に接する炭素繊維プリプレグすな
わち、第1層の炭素繊維プリプレグはプリプレグ
厚みが0.5mm以下であつて炭素繊維がクロス状の
ものを使用する必要がある。好ましくは0.3mm以
下のものがよい。プリプレグ厚みが0.5mm以上で
あると、該プリプレグを形成する炭素繊維束自体
の径が大きいため、該表面部に凹凸を生じ易く、
平平滑性をを損う場合を生じることがある。 なお、本発明で使用するプリプレグ厚みとは硬
化前の炭素繊維クロスプリプレグの厚みをいう。 ここで、炭素繊維クロスプリプレグは、炭素繊
維布の織り方により、平織り、5枚朱子織り、ク
ロウフツト朱子織り、8枚朱子織り等の種々が知
られている。本発明に使用される炭素繊維クロス
プリプレグはその織り方に関し特に限定されるも
のではないが好ましくは平織り、クロウフツト朱
子織りのものがよい。また積層する際には目的に
応じて織り方及びプリプレグ厚みの異なつた炭素
繊維クロスプリプレグ又は、その他の炭素繊維プ
リプレグを併用し、第1層から順にプリプレグ厚
みの小さなものから積層するのが好ましい。 上記方法により得られる成型用型は、熱膨張係
数が6.0×10-6/℃以下、好ましくは、3.0×
10-6/℃以下、かつ熱伝導率が1.0Kcal/m.hr.℃
以上、好ましくは、2.0Kcal/m.hr.℃以上のもの
であつて、ガラス繊維等を用いた一般の樹脂型に
比較し、熱伝導性が良好で、寸法精度が高く、軽
量な成型用型が得られる。 本発明の成型用型は種々の成型に用いられるも
のであるが、その特性を活し、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、フエノール樹脂、エポキシ樹脂等
の熱成型(真空バツグ成型、圧空成型)、RIM成
型、発泡成型、圧縮成型あるいは積層成型に用い
られる成型用型に使用するのが最も好ましい。 以下本発明を実施例により具体的に説明する
が、本発明はかかる実施例に限定されるものでは
ない。 実施例 1 直径10mmのの半円球が2個連つた形の表面部が
エポキシ樹脂でコーテイングされた石膏マスター
表面部を清浄にし、離型剤を塗布した。塗布され
た離型剤の上にゲルコート層が厚さ約0.25mmとな
るようにゲルコート剤(米国フアイバーライト社
製商品名MXR―7675)を塗布し、室温にて約
120分放置した。放置後、同様のゲルコート剤を
厚さ約0.25mmとなるよう再度塗布した後直ちにプ
リプレグ厚み0.243mm、平織りの炭素繊維クロス
プリプレグ(米国フアイバーライト社製商品名
MXG―7620/2534以下「プリプレグ1」とい
う。)を2層積層し、更にプリプレグ厚み0.432
mm、クロウフツト朱子織りの炭素繊維クロスプリ
プレグ(米国フアイバーライト社製商品名MXG
―7620/2548、以下「プリプレグ2」という。)
を2層積層した後、石膏マスター上に多孔質のテ
フロンコートしたガラスクロスを載せ、更にブリ
ーダーを載せる。次いで熱電対を積層体の厚み方
向中央部に挿入し、減圧用治具を取り付けた。熱
電対が挿入された積層体を含む石膏マスター全体
をナイロンフイルムで覆い、720mmHgの減圧下吸
引し。これを加熱炉内に載置し、減圧状態のまま
2℃/分で昇温し、温度制御を熱電対により行な
い、82℃で1時間保持し脱泡を行なつた。脱泡が
完全に終了した後、38℃まで減圧状態で冷却し、
加熱炉から取り出し、常圧に戻し石膏マスターか
らナイロンフイルム、ブリーダーガラスクロス、
熱電対等を除去した。脱泡処理を行なつた積層体
上にプリプレグ厚み0.737mm、平織りの炭素繊維
クロスプリプレグ(米国フアイバーライト社製商
品名MXG―7620/2577、以下「プリプレグ3」
という。)を4層積層し、その上に加熱及び冷却
用液体を流通させるための外径10mm、内径8mmの
銅管を70mm間隔で第1図の如く配置した後、更に
その上に前出のプリプレグ3を4層積層した。か
かる積層体を含む石膏マスターを前記の手順で真
空バツグ成形装置を取り付け、720mmHgの減圧下
で吸引した。これを前記同様の脱泡処理を行なう
ため、83℃まで加熱炉内で昇温し、1時間保持し
た後、更に93℃まで昇温した。その状態で2時間
保持し、硬化させた。硬化終了後、38℃まで減圧
下冷却し、常圧に戻した後、石膏マスターを除去
し、硬化した成型用型を得た。これを加熱炉内に
載置し、180℃、2時間で後硬化させ、本発明の
成型用型を得た。 得られた成型用型の加熱及び冷却用銅管の一方
の入口から80℃の恒温水を2200ml/分で流通し、
第1図に示したA,B,C,D,Eの5点の成型
用型の表面温度を測定した。その結果を第3図に
示した。なお、B及びDは銅管の真上、Cは中間
点、A及びEは=,=となるような
点で、各点の間隔は約35mmである。 実施例 2 600mm×500mmの平板を母型とし、実施例1と同
様の方法で長さ300mm、巾150mmのプリプレグ1、
プリプレグ2、プリプレグ3をそれぞれ2層、2
層、4層、計8層をこの順で積層した。これを実
施例1と同様の操作により硬化し積層体平板を得
た。この場合の積層体平板面内の各点の反り量を
積層平板中央点3を基準とし測定した。その結果
を第4図に示す。 次いでこの硬化した積層体平板を180℃で2時
間、後硬化した・熱硬化した積層体平板の面内各
点の反り点を上記と同様にして測定した。その結
果を第5図に示す。なおaは50mm、bは25mmで、
○が各測定点を表わし、数字が反り量(単位mm)
を表わす。 実施例 3 引張弾性率24.0×103Kg/mm2のPAN系炭素繊維
を用いたプリプレグ、同52.5×103Kg/mm2のピツ
チ系炭素繊維を用いたプリプレグ及び同7.4×103
Kg/mm2のガラス繊維を用いたプリプレグをそれぞ
れ繊維含量60容量%となるように圧縮成型し、長
さ200mm、巾200mm、厚み1.5mmのシートを得た。
このシートから長さ200mm、巾13mmのテストピー
スを取り出し、下記の通り伝熱測定を行なつた。 各テストピース短辺部の一端を大容量の加熱ヒ
ーターに取り付け、取り付け部から30mm離れた個
所の温度上昇の経時変化を表面温度計で測定し
た。加熱ヒーターの温度は80℃、室温23℃の条件
で5分後の各テストピースの測定個所の平衡温度
を測定し、その結果を第1表に示す。なお同形状
のアルミ板の値も参考の為第1表を挙げた。 【表】
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1の成型用型の平面図、第2図
はこれの側面図、第3図は実施例1の成型用型を
用いた時間に対する表面温度の変化を示した図、
第4図は93℃で硬化した実施例2の積層平板の反
り量(単位mm)を示した図及び第5図は、180℃
で後硬化した同積層平板の反り量を示した図であ
る。 1;実施例1の成形用型、2;銅管、3;実施
例2の積層板中央点。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 少なくとも2層以上に炭素繊維プリプレグを
    積層し、次いで硬化して得られる成型用型であつ
    て、該積層部の第1層がプリプレグ厚み0.5mm以
    下である炭素繊維クロスプリプレグからなり、他
    の層が該第1層以上のプリプレグ厚みを有する炭
    素繊維クロスプリプレグから主としてなることを
    特徴とする炭素繊維プリプレグを積層し硬化して
    なる成型用型。 2 前記成形用型が熱成型用型、RIM成型用型、
    発泡成型用型、圧縮成型用型あるいは積層成型用
    型であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の炭素繊維プリプレグを積層し硬化してなる
    成型用型。 3 前記炭素繊維クロスプリプレグがピツチ系炭
    素繊維クロスプリプレグであることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の炭素繊維プリプレグ
    を積層し硬化してなる成型用型。 4 母型表面にゲルコート剤を塗布した後、第1
    層であるプリプレグ厚み0.5mm以下の炭素繊維ク
    ロスプリプレグおよび該第1層以上のプリプレグ
    厚みを有する炭素繊維クロスプリプレグを含む炭
    素繊維プリプレグを少なくとも2層以上積層し、
    真空バツグ成型することを特徴とする炭素繊維プ
    リプレグを積層し硬化してある成型用型の製造方
    法。
JP7988384A 1984-04-20 1984-04-20 炭素繊維プリプレグを積層し硬化してなる成型用型 Granted JPS60222210A (ja)

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JP2685490B2 (ja) * 1988-04-28 1997-12-03 富士重工業株式会社 複合材製成形型の製造方法
WO2014083662A1 (ja) * 2012-11-29 2014-06-05 国立大学法人岐阜大学 成形用治具の製造方法

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JPS50132064A (ja) * 1974-04-08 1975-10-18

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