JPH07214680A - 繊維強化樹脂複合材料の製造方法 - Google Patents

繊維強化樹脂複合材料の製造方法

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JPH07214680A
JPH07214680A JP6035379A JP3537994A JPH07214680A JP H07214680 A JPH07214680 A JP H07214680A JP 6035379 A JP6035379 A JP 6035379A JP 3537994 A JP3537994 A JP 3537994A JP H07214680 A JPH07214680 A JP H07214680A
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JP
Japan
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thermoplastic resin
prepreg
fiber
composite material
base material
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JP6035379A
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English (en)
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Yohei Machida
陽平 町田
Shinichi Inaba
伸一 稲場
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Kanebo Ltd
Original Assignee
Kanebo Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】表面にプリプレグの繊維基材が露出した均一な
粗化面を有する繊維強化樹脂複合材料を製造する。 【構成】プリプレグ1の表面に熱可塑性樹脂フィルム2
を積層し、加圧下で加熱して熱可塑性樹脂フィルムを軟
化させると共に、プリプレグ1の樹脂を硬化させた後、
熱可塑性樹脂フィルムを剥離して、表面に均一な粗化面
を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化樹脂複合材料
に係り、更に詳しくは表面に均一な粗化面を形成した繊
維強化樹脂複合材料の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】繊維強化樹脂複合材料(以下、単に「複
合材料」と略記することがある)は、一般に繊維基材に
樹脂を含浸したプリプレグを加圧下に加熱成形して製造
されている。一般に複合材料の表面に何かを接着をする
場合には、表面が粗化面、例えば繊維基材が露出した面
であった方が接着力が向上し好ましいことがある。しか
し、プリプレグを加圧下で加熱成形した場合、プリプレ
グの樹脂がフローするため、得られる複合材料は通常平
滑な樹脂表面が形成されることになる。そこで複合材料
の表面に粗化面を形成する方法として、成形後の表面を
物理的または化学的にエッチングを施す方法(工業材
料、Vol.39,No.9,P7〜13,1991、「接着の界面化
学」、中前勝彦著)、あるいは特開昭5−24123号
公報に開示された方法が知られている。
【0003】上記公報の方法は、プリプレグと樹脂を含
浸させない織物からなるピールプライと、樹脂を含浸さ
せて半硬化させた織物からなるピールプライプリプレグ
とを積層し、加圧下に加熱して樹脂を硬化させた後、ピ
ールプライおよびピールプライプリプレグの硬化物を剥
離して、表面に粗化面を形成するものである。
【0004】しかしながら、エッチングを施す方法で
は、工程が非常に長く且つ粗い凹凸を付け難いという欠
点がある。また、上記公報の方法では、プリプレグに含
浸された樹脂がピールプライに吸収されるほか、ピール
プライプリプレグに含浸された樹脂もピールプライに吸
収されて硬化するため、剥離する際に大きな力を必要と
し、取扱いが不便であるという問題点がある。なお、い
ずれの方法によっても得られる複合材料の表面に繊維基
材を露出させることは困難である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等は上述の事
情に鑑み鋭意研究した結果、プリプレグに熱可塑性樹脂
フィルムを積層し特定の条件で加熱成形することにより
上述の問題点が解消されることを見出し、本発明を完成
したものであって、本発明の目的は、表面に繊維基材が
露出する均一な粗化面を形成した複合材料を安定且つ効
率よく製造する方法を提供するにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的は、プリプレグ
に熱可塑性樹脂フィルムを積層し、加圧下で加熱して該
熱可塑性樹脂フィルムを軟化させると共に、プリプレグ
の樹脂を硬化させた後、熱可塑性樹脂フィルムを剥離し
て、表面に粗化面を形成することを特徴とする繊維強化
樹脂複合材料の製造方法によって達成される。
【0007】本発明に用いるプリプレグは、繊維基材に
樹脂を含浸したものである。ここで使用される繊維基材
は、強化繊維をシート状にしたものであり、強化繊維と
しては、後述の加熱成形において熱軟化しないものであ
れば特にその種類は限定されるものでなく、例えばガラ
ス繊維,炭素繊維,アラミド繊維,セルロース繊維,ビ
ニロン繊維,PEEK繊維,PPS繊維等を挙げること
ができる。繊維基材は、上記強化繊維を例えば織物,ペ
ーパー,一方引き揃えシート等のシート状にしたもので
あるが、本発明の目的には織物が好ましく、特に表面に
凹凸の多い形状のものが好適である。
【0008】プリプレグに含浸する樹脂は、好ましくは
熱硬化性樹脂であるが、本発明においては熱可塑性樹脂
を用いることもできる。ここで用いる熱硬化性樹脂とし
ては、加熱時に流動性を有する樹脂であれば特に限定さ
れるものではなく、例えばエポキシ樹脂,フェノール樹
脂,ビニルエステル樹脂,ポリエステル樹脂等を挙げる
ことができる。加熱時の流動性は、Bステージ化の進み
を弱くする、含有溶剤の割合を多くする、あるいは加熱
温度を高くする等の方法である程度調節することが可能
である。
【0009】本発明に用いる熱可塑性樹脂フィルムは、
プリプレグの樹脂が硬化する際にこれと接着しないもの
であり、例えばポリエチレン,ポリプロピレン,フッ素
樹脂,ポリスチレン等からなるフィルムを挙げることが
できる。また、加熱成形時に流動性のよい樹脂フィルム
の表面をシリコンやフッ素等で表面離型処理を施したも
のでもよい。
【0010】上記熱可塑性樹脂フィルムは、プリプレグ
の樹脂に対する表面不滑性のもの、即ち加熱によりプリ
プレグの樹脂が流動状態となったときに熱可塑性樹脂フ
ィルムの表面をあまり拡がらないものが好ましく、具体
的には臨界表面張力が50dyne/cm以下程度のものが好
ましい。表面不滑性でない場合には、硬化したプリプレ
グとの剥離が難しくなる傾向にある。
【0011】本発明の方法で複合材料を製造するには、
上記プリプレグの粗化したい表面に上記熱可塑性樹脂フ
ィルムを重ね合わせ、加圧下で加熱成形を施し、プリプ
レグの樹脂を一旦流動化したのち十分硬化せしめ、加熱
成形後に熱可塑性樹脂フィルムを冷却し剥離に十分耐え
られる強度としたのち、熱可塑性樹脂フィルムを剥離す
ればよい。
【0012】上述の方法において加熱成形温度は、プリ
プレグの樹脂を一旦流動化したのち硬化させる温度であ
ると共に、少なくとも熱可塑性樹脂フィルムの軟化温度
よりは高く、熱可塑性樹脂フィルムにプリプレグの繊維
基材の表面形状が十分転写しうる程度軟化する温度が好
ましい。このような軟化温度は、例えば熱機械的分析装
置(TMA)のペネトレーション法によって求めること
ができる。また、上記加熱成形温度は、好ましくは使用
する熱可塑性樹脂フィルムの融点よりも15℃低い温度
よりは高い温度、更に好ましくは該融点よりも10℃低
い温度よりは高い温度である。また、成形時の加圧圧力
は、上記熱可塑性樹脂フィルムが十分軟化していればさ
ほど重要ではなく、例えば5kgf/cm2 程度以上であれば
十分である。
【0013】通常、プリプレグは複数枚を重ね合わせて
積層成形されるが、本発明の方法においてはプリプレグ
は1枚であってもよい。また、積層したプリプレグの内
層部分に他の素材、例えば金属箔,金属板,積層板,セ
ラミック板,木材等のプリプレグと複合可能なものを積
層することもできる。
【0014】また、本発明の方法で得られる複合材料の
形態は、一般的には積層板等の平板な構造のものである
が、本発明の方法では、曲面状,バルク状のものであっ
ても何ら支障はない。したがって、成形方法も熱プレス
法のみならず、オートクレーブによる方法も可能であ
る。
【0015】
【作用】本発明の複合材料の製造方法においては、プリ
プレグと熱可塑性樹脂フィルムとを積層して加圧下に加
熱すると、プリプレグの繊維基材は硬いままであるが、
プリプレグの樹脂は十分流動化され、且つ熱可塑性樹脂
フィルムも軟化される。このため、軟化した熱可塑性樹
脂フィルムの表面には繊維基材の表面形状が転写された
転写面が形成される。流動化しているプリプレグの樹脂
は一部繊維基材と上記転写面との間に流延するが、プリ
プレグの表層部分に残存する樹脂は少なく、樹脂の多く
は繊維基材の内部に吸収される。したがって、プリプレ
グの表面に繊維基材が露出した状態で樹脂が硬化するこ
とになる。この状態で熱可塑性樹脂フィルムを冷却硬化
して剥離すれば、複合材料の表面は繊維基材が露出した
均一な粗化面が形成されることになる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、その前に本明細書における「表面粗化度」
の評価方法について説明する。
【0017】〈表面粗化度〉得られた複合材料の表面形
状を走査型電子顕微鏡写真に撮り、次の基準で判定評価
した。 ◎:表面に繊維基材が露出し、極めて粗い表面であっ
た。 ○:表面に繊維基材の一部が露出し、粗い表面であっ
た。 ×:平滑な表面であった。
【0018】実施例1 図1は実施例1〜4及び比較例2の繊維強化樹脂複合材
料の製造方法を示す分解説明図である。ガラス繊維織物
からなる繊維基材(商品名:ガラスクロスG7633、
鐘紡(株)製)に120℃硬化型のエポキシ樹脂を含浸
したプリプレグ(樹脂付着量40重量%)1を2枚積層
し、その上面と下面とに厚さ0.2mm,軟化温度約90
℃,融点110℃のポリエチレンフィルムからなる熱可
塑性樹脂フィルム2を積層し、7kg/cm2 の圧力で加圧
すると共に、温度120℃で加熱し1時間積層成形し
た。成形後、ポリエチレンフィルム2を剥離し、繊維強
化樹脂複合材料を得た。ポリエチレンフィルム2は、硬
化したプリプレグのエポキシ樹脂と強く固着することな
く、熱可塑性樹脂フィルムは容易に剥離された。得られ
た繊維強化樹脂複合材料の結果は表1の通りであった。
【0019】実施例2 実施例1において120℃で行った積層成形の温度を1
10℃に代えた以外は、実施例1と同様にして繊維強化
樹脂複合材料を得た。得られた繊維強化樹脂複合材料の
結果は表1の通りであった。
【0020】実施例3 実施例1において使用したポリエチレンフィルムからな
る熱可塑性樹脂フィルム2を厚さ0.1mm,軟化温度1
40〜150℃,融点164℃のポリプロピレンフィル
ムに代え、且つ積層成形の温度を160℃に代えた以外
は、実施例1と同様にして繊維強化樹脂複合材料を得
た。ポリプロピレンフィルムからなる熱可塑性樹脂フィ
ルム2は、硬化したプリプレグのエポキシ樹脂と強く固
着することなく、ポリプロピレンフィルムは容易に剥離
された。得られた繊維強化樹脂複合材料の結果は表1の
通りであった。
【0021】実施例4 実施例1において使用した繊維基材にエポキシ樹脂を含
浸したプリプレグ1を繊維基材にレゾール型フェノール
樹脂を含浸したプリプレグに代えた以外は、実施例1と
同様にして繊維強化樹脂複合材料を得た。ポリエチレン
フィルムからなる熱可塑性樹脂フィルム2は、硬化した
プリプレグのフェノール樹脂と強く固着することなく、
熱可塑性樹脂フィルムは容易に剥離された。得られた繊
維強化樹脂複合材料の結果は表1の通りであった。
【0022】実施例5 図2は実施例5の繊維強化樹脂複合材料の製造方法を示
す分解説明図である。厚さ70μmのアルミ箔3の上面
及び下面に実施例1で用いたのと同様のプリプレグ1を
積層し、更にその上面と下面とに実施例3で用いたのと
同様のポリプロピレンフィルムからなる熱可塑性樹脂フ
ィルム2を積層し、7kg/cm2 で加圧すると共に温度1
70℃で1時間積層成形した。成形後、ポリエチレンフ
ィルムを剥離し、繊維強化樹脂複合材料を得た。得られ
た繊維強化樹脂複合材料の結果は表1の通りであった。
【0023】比較例1 図3は比較例1の繊維強化樹脂複合材料の製造方法を示
す分解説明図である。実施例1で積層した熱可塑性樹脂
フィルム2を積層しない以外は、実施例1と同様にして
繊維強化樹脂複合材料を得た。得られた繊維強化樹脂複
合材料の結果は表1の通りであった。
【0024】比較例2 実施例3において160℃で行った積層成形の温度を1
40℃に代えた以外は、実施例3と同様にして繊維強化
樹脂複合材料を得た。得られた繊維強化樹脂複合材料の
結果は表1の通りであった。
【0025】
【表1】 注1)PE:ポリエチレン 注2)PP:ポリプロピレン
【0026】
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、プリプレグ
に熱可塑性樹脂フィルムを積層して、加圧下で加熱して
プリプレグを硬化せしめた後、熱可塑性樹脂フィルムを
剥離するようにしたので、硬化したプリプレグの表面に
繊維基材が露出した均一な粗化面を形成することができ
ると共に、熱可塑性樹脂フィルムは容易に剥離すること
ができる。したがって、繊維基材を露出した粗化面を有
する繊維強化複合材料を安定且つ効率よく製造すること
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1〜4及び比較例2の製造方法を示す分
解説明図。
【図2】実施例5の製造方法を示す分解説明図。
【図3】比較例1の製造方法を示す分解説明図。
【符号の説明】
1 プリプレグ 2 熱可塑性樹脂フィルム 3 アルミ箔 4 熱プレス用成形板
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年6月29日
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図2】
【図3】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B29K 105:08 B29L 9:00

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プリプレグに熱可塑性樹脂フィルムを積
    層し、加圧下で加熱して該熱可塑性樹脂フィルムを軟化
    させると共に、プリプレグの樹脂を硬化させた後、熱可
    塑性樹脂フィルムを剥離して、表面に粗化面を形成する
    ことを特徴とする繊維強化樹脂複合材料の製造方法。
JP6035379A 1994-02-07 1994-02-07 繊維強化樹脂複合材料の製造方法 Pending JPH07214680A (ja)

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