JPS58155926A - 複合材料成形物の製造方法 - Google Patents

複合材料成形物の製造方法

Info

Publication number
JPS58155926A
JPS58155926A JP57039060A JP3906082A JPS58155926A JP S58155926 A JPS58155926 A JP S58155926A JP 57039060 A JP57039060 A JP 57039060A JP 3906082 A JP3906082 A JP 3906082A JP S58155926 A JPS58155926 A JP S58155926A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resin
fibers
reinforcing
bundle
composite material
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.)
Pending
Application number
JP57039060A
Other languages
English (en)
Inventor
Kan Okaya
岡屋 勘
Hideo Nakamoto
中本 英夫
Hideo Kuno
久野 英夫
Tsutomu Iriyama
入山 勉
Shiruyoshi Matsumoto
松本 鶴義
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Rayon Co Ltd filed Critical Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority to JP57039060A priority Critical patent/JPS58155926A/ja
Publication of JPS58155926A publication Critical patent/JPS58155926A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/34Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement"
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/40General aspects of joining substantially flat articles, e.g. plates, sheets or web-like materials; Making flat seams in tubular or hollow articles; Joining single elements to substantially flat surfaces
    • B29C66/41Joining substantially flat articles ; Making flat seams in tubular or hollow articles
    • B29C66/45Joining of substantially the whole surface of the articles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

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】 ′本発明は、通電発熱性を有する繊維糸条から成る組織
体に熱硬化性樹脂を含浸させた后、組織体を通電加熱す
ることによって熱硬化性樹脂を硬化せしめて繊維補強複
合材料成形物を得る方法に係るものである。
従来、炭素繊維は高強度、高弾性、という特性を備えて
おり金属に較べて比重が小さい等値れた性能のため、こ
れら炭素繊維と合成樹脂とを複合化せしめた複合材料と
して各種成形物を作成し、金属に取って変る用途が急速
に開発されて来た。
そして、これら炭素繊維を使用した複合材料製成形物の
製造方法としてはマトリックス樹脂として熱硬化性樹脂
を使用し補強用繊維として炭素線維を用いて両者を合体
し所定形状に熱処理することによって樹脂を硬化せしめ
て始めて軽量、かつ高強力材料成形物を得る方法がとら
れてきた。
又、炭素繊維の特性を充分に発揮させるためには、炭素
繊維の含有率をなるべく高・めることか好ましいが、樹
脂との接着性、樹脂繊維構造体中への含浸性等を考慮し
た場合、通常では補強用繊維含量は50〜70チとなる
次に成形加工処理法としては樹脂含浸組織体を金型Km
めこみプレスした后、金型を加熱することにより樹脂を
熱硬化させる方法やオートクレーブ中に同じく樹脂含浸
組織体を入れ不活性ガスを注入、高圧下で加熱する方法
が通常採用されている。
上記成形加工に於てブレス成形加工には金型を樹脂の硬
化温度まで加熱することが必要となるが製造する成形体
の容積に較べて金型の容積が大きい場合が多く所定の温
度に昇温させるのに非常に長い時間と多量のエネルギー
とを要する。
又、成形体の容積が大きい場合には、金型が所定の温度
に到達しても成形体の表面から内部に熱が伝達するのに
更に相当な時間を要する。
オートクレーブによる成形加工の場合に於ては、成形体
がオートクレーブ内の加熱は気相加熱のため、成形体へ
の熱伝達は非常に遅く、樹脂が硬化反応を完了するまで
に多くの時間を要する。これらの事実は、エネルギー過
剰消費につながり成形体加工コストの上昇につながって
いる。
本発明は、かかる問題を解決するとともに均一なる加熱
処理によって樹脂の硬化を効率的に行ないかつ補強材た
る繊維とマトリックス樹脂との接着性を向上させんとす
る成形加工方法に関するものである。即ち、本発明は体
積電気抵抗値10−4〜10’Q・傭のなる補強用繊維
より構成された組織体に熱硬化性樹脂を、繊維体積含有
率が35〜99−となるように含浸した複合体に通電す
ることにより複合体を加熱し、マトリックス樹脂を硬化
せしめることを特徴とする複合材料成形物の製造方法に
ある。
本発明を実施するに際して用いる補強用繊維は、その体
積電気抵抗値が10−4〜10−10・譚の範囲にある
ことが、その通電量と補強繊維の発熱によるマトリック
ス樹脂の架橋硬化効果の点で望しい。
補強用繊維の体積電気抵抗値が余り高すぎると補強用繊
維に通電し死際にも発熱現象が認められず、一方、体積
電気抵抗値が余り低すぎるとやはり補強用繊維を効率よ
く発熱させることが難しくなる。
上述した如き特性を有する補強用としては炭素繊維、炭
化珪素繊維の如き、炭素質線維を挙げることができ、と
(K、グラファイト構造の形成された、アクリル系プレ
カーサー、ピンチ系プレカーサー或いはセルロース系プ
レカーサーを焼成して作られ九炭素質繊維が好まし層も
のでおる2、これらの補強用繊維はマトリックス樹脂中
に体積含有率2″′c35〜99チなる範囲とするのが
好甘しく、複合材中にしめる上記特性を有する補強用−
維の体積含有率が小さくなると、通電時に於ける発熱効
率が低下する傾向を示すようになる。
上述した補強用繊維の体積含有率を阻害しない範囲で、
他の補強用繊維、例えばガラス繊維、アラミド繊維、ア
ルミナ繊維等を併用することもできる。これら補強用繊
維は連続した補強用繊維であればいかなる形状のもので
も用いることがで龜、織物状物1組紐状物為一方向引揃
えプリプレグ秋物等植々の形態のものを用いることがで
きる。
本発明を実施するに際して用いる熱硬化性樹脂としては
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、メラ
ミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂
、ビニルエステル樹脂などを単独で尊いは複合した形で
用いることができる。
また、必要によりその成形特性を向上せしめるだめの他
の熱硬化性樹脂、例えばアクリル系樹脂等を添加するこ
ともできる。
本発明の実施に当り用いる炭素線維、炭化珪素繊維の如
き炭化質繊維は電導性であり、このため通電によりジュ
ール熱を発生する。特にアクリル系、ピッチ系、セルロ
ーズ系繊維の如きプレカーサーより作られたものはグラ
ファイト構造を有しており1通電時における発熱効果は
極めて高い。
例えば平均直径8ミクロンの炭素線維6000本を引揃
え九トウ1mに8V、5Aの直流電流、を流すと数秒后
に約150〜200℃に昇温する。
一方、炭素繊維等を用いて複合材料を作成するKは繊維
を一方向、或いは織物の如く2軸に配列させて、熱硬化
樹脂を充分含浸せしめ樹脂含浸組織体(以下プリプレグ
と称する。)を作成する−その成形加工に際しては該プ
リプレグを適宜積層した右肺圧加熱成形する 然る后に熱処理することによって樹脂と繊維とを強く結
合させるとともに樹脂を硬化させて強靭な成形材料を得
るのであるが、通常の加熱方式では成形体中に於ける加
熱は不“均一加熱とならさるを得ない。これに対し、本
発明においては前述の如く通電発熱性である炭素質繊維
の鉤性を利用して行なうものであり、該処理により、均
一な加熱成形体にほどこすことができ、同時に繊維と樹
脂との接着性をも向上させ得る。即ち、補強体たる炭素
質繊維自体が周囲の樹脂より先に昇温するため、繊維表
面に接する樹脂の粘度低下が他部より早く起る罠めに接
着が効率的に行われ投錨効果に負う比率が高い場合、確
実に樹脂の投錨作用が行われるからである。
本発明を図によって説明する。まず第1図は通電発熱体
である補強繊維の集束体(1)を熱硬化性樹脂(2)で
補強繊維の集束体(1)の周囲を埋没被覆せしめた后、
樹脂が付着していない集束体(1)の両端部(3)、(
3)をリード線の付いたクランプ(4)、(4)で把持
させ、次いでいずれか一方のリード線に通過電流11!
F用スライダツク(5)を挾む如く配置し、更にり2ン
プ(4)、(4,1の他端を電流(6) K !続して
熱硬化性樹脂によって埋没被覆され九補強繊維の集束体
(1)に通電可能の状態管創ってやる。かかる状態で補
強繊維の集束体(1)に通電すると集束体(1)は通電
する電流電圧に応じて加熱され、この熱は当然のことな
がら補強繊維集束体(1)から熱硬化性樹脂に移行し該
樹脂を加熱する。加熱温度が熱硬化温度に達すると樹脂
の硬化が進み所定時間が経過すると完全に均一に補強繊
維との親和性の優れた複合材料が得られる。第2図は補
強繊維がタテ糸、ヨコ糸の形で互に交叉して織物(7)
を形成し、これら織物(7)の積層体に熱硬化性樹脂(
8)を埋没被覆させた后織物(7)の端部(9)、(g
)を電極として同じく通電加熱処理を施したものでおり
、かかる補強繊維が交叉する織物でも交叉することによ
り通電が可能となる。
この様に従来の雰囲気加熱による複合材料の熱硬化処理
を通電加熱によって行うことにより均一に熱処理が施こ
される。
第3図はその実体を図示するものであるが、第3図(イ
)は円筒状の成形物を熱硬化させる場合通電加熱によっ
て円筒形の内部、外部の昇温曲線が如伺になるかを示し
たものである。通電加熱が内部加熱であるため当然内部
の方が外部に較べて加熱直后の昇温は着干速いが補強繊
維と樹脂とがほぼ均一に分布されているため通電開始后
、所定温度に到る迄の時間(tl)が内部囚の昇温曲線
と外部(B)の昇温曲線とがほぼ同様な傾向を示し、そ
れ故均−でかつ短時間で昇温か完成されていることが判
る。これに反し、通常の複合体の加熱硬化に用いられる
外部雰囲気加熱の場合を第3図(ロ)に示す如く外部昇
温曲線C)と内部昇温曲線(2)とにおいては所定温度
に昇温される迄の時間t、、t、に差が生じ内部が外部
に較ぺはるかに遅れる。従って(tt、−ts)時間だ
け余分に処理時間が増えることになる。
上記通電加熱による複合材料の熱硬化処理を通常の雰囲
気加熱による硬化処理よυ効果的に実施するためには補
強繊維の通電時性及び複合材料と′する場合の樹脂との
容積比率Vtが成る範囲の中に入ることが棟々検討した
結果側らかになった。
まず通電加熱させる補強繊維の導電性と発熱量との関係
を決定付ける体積電気抵抗値が重要となる。即ち、体積
抵抗値が大きい程ジュール熱の発生が起プ易いが、一方
直接発熱に関与するのは電流量であわ、かかる意味では
無暗に体積抵抗値が高いと電流が流れず、発熱し難い。
通常の工業或いは家産用電源を対象として作業性、通電
装置等を考直した場合、補強繊維の体積抵抗値は10−
4〜10−10・鋼の範囲にある−ことが必要であり、
好ましくは1G ”Ω・国近辺の値にあると良い。
次に補強繊維と熱硬化性樹脂との容積比率ytが効果的
な補強をなさしめるためにも、又、均一で迅速′tki
I!化処履を施こすためにもVtJriある範囲に入る
ことが必要となって来る。即ち、補強用繊維の対樹脂容
積比率Vtが大暑いと理論的補強効果は大きいが、例え
ば繊維量が99−と極端にVt大となると、複合化作業
性(均一に樹脂を繊維に分配付着させること)が困難と
なり複合材料と成り得   ゛ない。又、逆に樹脂量が
大きくなると補強効果が低くなるとともに、樹脂と補強
繊維との均一な分配がなされず同時に、補強繊維を通電
加熱しても樹脂に充分なる熱量が届かない危険性を生ず
る。
かかる意味に於て亙の容積比率は最低35チを必要とす
る。好ましくは40〜95%が望しい。
実施例1 ポリアクリルニl−IJル系織繊維焼成して
得られた体積電気抵抗値が2.0198X10 ’Ω・
mであシ平均直径8μ3000本をIストランドとする
炭素繊維トウと7エノール系エポキシ樹脂から成る熱硬
化性マトリックス樹脂とを炭素繊維の対樹脂容積比率が
55優となる如く分配して、8〜直径の円筒状成形体を
成形した。この場合、炭素繊維トウは、円筒に対して軸
方向に配列せしめ、6oc1m長とし、両端部は夫々的
5cw1は樹脂が殆んど付着しない状態と成し、第1図
に示す如き電気配線で直流電源接続した。かかる状態で
130℃で硬化処理すべく通電した結果、9A、8Vの
電流、電圧で130℃に12分間で到達し、以后平衝を
保つことができた。この通電処理を25分間石い、除電
后空冷したところ、通常の外部加熱による硬化処理を行
ったものとほぼ同一物性を示す円筒形成形体を得た。尚
、通常の外部加熱処理の場合、昇温、130℃平衝温度
(外部)処理を含めた処理時間は2時間40分であった
実施例2 実施例1に述及たと同様な炭素繊維トウを使
用して織成した8枚朱子、目付420#〜。
の織物を20 cm X 50 osの長方形に裁断し
炭素繊維の対樹脂容積比率が60優となる如〈実施例1
、と同*1樹脂を含浸せしめた后4枚重ねて表裏から絶
縁フィルムを介して10 to呵、、Hの力を加えてプ
レスしえ。かかる状態にて織物の長方形両端部の個所に
よシリード線を接続1−直流電流を通電した結果、II
A、9VC+電流、電圧で130℃に11分間で到達し
以后平衝を保つことができた。
この通電処理を30分間行い除電后空冷したところ、通
常の外部加熱による硬化処理を行ったものとほぼ同一の
複合材料物性を有する板状成形加工物が得られた。
実施例3 実施例1に述べたと同様な炭素繊維のトウを
使用して一方向に120本束ねて配置した后、ポリイミ
ド糸熱硬化性樹脂を含浸させて円筒状成形体を作成した
。該成形物の炭素繊細の対樹脂容積比率は62Lsであ
った。そして60ctnとなる様両端を切断した該成形
物の両端にリード線を接続して通電した結果、14A、
9Vの電流、電圧で340℃に18分間で到達して以后
平伽温度を保つことができた。該通電処理を60分間実
淘した后除電空冷して得られた複合材料成形加工物は、
通常の外部加熱処理によって得られた加工物とほぼ同一
物性を示した。尚、外部加熱による硬化処理では昇温開
始后、所定温度処理を含めた処理時間は3時間10分で
あった。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明を実施する際の模式図の一例
であり、第3図中(イ)は本発明を実施する際の複合体
の昇温曲線を、同図(ロ)は従来法による複合体の昇温
曲線を示すものである。 第 7 図 、%2  図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 体積電気抵抗値が10−4〜1o−10・国の範囲にあ
    る補強用線維糸条よシ形成された組織体に熱硬化性樹脂
    を繊維糸条の対樹脂容積比率が3・5−99−となる如
    く含浸付着せしめて複合体とし九后、骸組織体に通電す
    ることKより複合体全体を加熱、樹脂を硬化せしめるこ
    とを特許とする複合材料成形物の製造方法。
JP57039060A 1982-03-12 1982-03-12 複合材料成形物の製造方法 Pending JPS58155926A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57039060A JPS58155926A (ja) 1982-03-12 1982-03-12 複合材料成形物の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57039060A JPS58155926A (ja) 1982-03-12 1982-03-12 複合材料成形物の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS58155926A true JPS58155926A (ja) 1983-09-16

Family

ID=12542585

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57039060A Pending JPS58155926A (ja) 1982-03-12 1982-03-12 複合材料成形物の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS58155926A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993016866A1 (fr) * 1992-02-27 1993-09-02 Sumitomo Chemical Company, Limited Materiau electro-durcissable, ses applications et son procede de mise en ×uvre
WO2013140786A1 (ja) 2012-03-19 2013-09-26 東レ株式会社 炭素繊維プリフォーム、炭素繊維強化プラスチック、炭素繊維プリフォームの製造方法
JP2018103552A (ja) * 2016-12-28 2018-07-05 トヨタ自動車株式会社 繊維強化樹脂成形体の製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993016866A1 (fr) * 1992-02-27 1993-09-02 Sumitomo Chemical Company, Limited Materiau electro-durcissable, ses applications et son procede de mise en ×uvre
WO2013140786A1 (ja) 2012-03-19 2013-09-26 東レ株式会社 炭素繊維プリフォーム、炭素繊維強化プラスチック、炭素繊維プリフォームの製造方法
JP2018103552A (ja) * 2016-12-28 2018-07-05 トヨタ自動車株式会社 繊維強化樹脂成形体の製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5656231A (en) Method of forming advanced cured resin composite parts
US6146576A (en) Method of forming advanced cured resin composite parts
US3562082A (en) Flexible high-stretch laminate with surface skins and coiled-filament non-woven fabric spacer
JP2935569B2 (ja) 高熱伝導率非金属ハニカム
WO2018048744A1 (en) Manufacturing method of optical and microwave reflectors comprising tendrillar mat structure
Athanasopoulos et al. A study on the effect of Joule-heating during the liquid composite molding (LCM) process and on the curing of CFRP composite laminates
CN109096699A (zh) 一种电驱动形状记忆聚合物复合材料及其制备方法
JPS58155926A (ja) 複合材料成形物の製造方法
JP4164572B2 (ja) 複合材料およびその製造方法
Kalaiyarasan et al. Study of advanced composite materials in aerospace application
US3183142A (en) Reinforced resinous structural material
JP2912914B1 (ja) 繊維強化基材及びその製造方法並びに繊維強化材料及びその製造方法
US9469055B2 (en) Curing composite materials comprising latent-cure resins
EP0164259A2 (en) Surface temperature control system
JPS6044328A (ja) 強化プラスチック板の成形法
JPH06297632A (ja) 曲げ加工用複合材料およびその曲げ加工方法
JPH04176611A (ja) 繊維強化複合材からなる成形用型
JPS6054181B2 (ja) 繊維強化プラスチツクの製造法
Rebouillat et al. Carbon fiber applications
JPS62189124A (ja) 3次元繊維強化樹脂複合材料の製造法
JPS58205728A (ja) 複合材料成形物の製法
KR102388892B1 (ko) 스티칭을 이용한 열가소성 탄소 섬유 강화 복합재 후성형 기술
JPS63297031A (ja) 炭素繊維強化炭素複合材料の補修方法
JPH03150155A (ja) アルミニウムと繊維強化プラスチックとの複合材の製造方法
Clemens Thermoplatic Co-Mingled Yarns in Composites