JPS58215315A - 複合材料成形物の成形方法 - 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】 本発明は複合材料成形物の新規な成形方法に関する。

従来より複合材料成形物は航空機、車輌、Ｘ線関連機材
、音響関連機材のほかスポーツ・レジャー用品例えば釣
りざお、ゴルイシャフト、テニスラケット等に用いられ
ており、今後さらに用途が拡大すると期待されている。

この複合材料に用いられる補強用繊維としては、ガラス
繊維に加えて最近芳香族ポリアミド繊維、ボロン繊維、
炭素繊維などが開発され、さらに複合材料に極限の性能
を付与するため、幅広い研究が行われている。

しかし複合材料の成形加工については極めて前近代的な
手法が採用されているにすぎない４゜ス成形法及びオー
トクレーブ成形法が用いられている。前者は比較的簡単
な形状でしかも比較的肉厚の薄いもの、例えば板状成形
物の成形に用いられるが、ホットプレスの上下面の平行
度及び平面性に問題があり、また面中央と端部では熱の
伝導性が異なるため形状の小さいものにしか適用できな
い。このため形状の大きい成形物を製造する場合はオー
トクレーブ成形法が用いられる。このオートクレーブ成
形法には加熱不活性カスを用いる方法と蒸気で加熱する
方法があるが、いずれもオートクレーブ全体を加熱源 することになるので、昇戸温速度が極めて遅く、成形サ
イクルが著しく長（なり、生産性及び熱効率が劣るため
、成形加工コストが大幅に高くなるという欠点がある。

本発明は、これらの欠点を改良したもので、補強用繊維
及びマトリックス樹脂よりなる複合材料積層体の少な（
とも一部に炭素繊維を用い、かつ成形に際して該積層体
に電磁気的エネルギーを供給することを特徴とする、複
合材料成形物の成形方法である。

補強用繊維としては、無機繊維、有機繊維のいずれでも
よいが、炭素繊維、ガラス繊維、芳香族ナイロン繊維、
ボロン繊維、アルミナ繊維が好ましい。長繊維、短繊維
のいずれを用いてもよく、また２種以上の繊維を併用す
ることもできる。

マトリックス樹脂としては、熱硬化性樹脂例えばフェノ
ール系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂等、
熱可塑性樹脂例えばナイロン６、ナイロン６６、ＰＥＴ
、　ＰＢＴ、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリ
アセタール、ＡＢＳ等が用（・られる。

本発明においては、積層体の少な（とも一部に炭素繊維
を用いることが不可欠である。これは炭素繊維に電磁気
的エネルギーを供給するこ炭素繊維の形状としては、一
方向引揃え、クロス状、紙状、フェルト状等が好ましい
。この炭素繊維の体積抵抗値は１０１〜１０−５Ω・側
、特に１０−２〜１０−４Ω・αが好ましい。体積抵抗
値が１０１Ω・σを越えると電磁気的エネルギーの利用
効率が大幅に低下し、一方１Ｏ−５Ｑ−口に満たないも
のは工業的に製造することが困難である。

本発明を実施するに際しては、補強用繊維とマトリック
ス樹脂よ−りなる複合材料積層体を製造する。積層体は
補強用繊維にマトリックス樹脂を含浸させたマット状物
又は補強用繊維とマトリックス樹脂フィルムを所定の形
状の金型に積層することにより得られる。この積層体は
補強用繊維としての炭素繊維とマ）　ＩＪラックス脂と
からなるものでもよく、また補強用繊維としての他種繊
維と炭素繊維が同一層内もしくは異なる層内に存在し、
これらとマトリックス樹脂とよりなるも３のでもよい。

こうして得られた積層体に電磁気的エネルギーを供給し
て処理すると、複合材料成形物が得られも。電磁気的エ
ネルキーを供給する方法としては、直流又は交流電流を
積層体に供給する方法、コイル内に積層体を挿入したの
ちコイルに高周波を供給する方法、積層体にマイクロ波
を照射する方法等が用いられる。工業的にはマイクロ波
照射法を用いることが好ましい。マイクロ波とは周波数
Ｉ　ＭＨｚないしＩ　ＧＨｚの電磁波を意味する。

電磁気的エネルギーを供給する場合には、積層体が金型
どおりの形状になっていることが必要である。このため
金型上の積層体をフィルム状物質で被覆したのち、フィ
ルム間のシールを十分に行い、真空脱気し、必要に応じ
１〜２゜ｋｇ／ｃｒｎ２の窒素又は空気で加圧すること
が好ましい。

金型は電磁気的エネルギーの吸収が少な（、かつ耐熱性
の物質、例えばガラス、陶磁器、弗素樹脂、ポリイミド
などが好ましい。フィルム状物質としては、耐熱性で双
極子モーメントの小さい物質、例えばポリエステル、弗
素系ポリマー、ポリイミドなどのフイールムが好ましい
。

積層体の昇温プログラムは、電磁気的エネルギーの大き
さく出力）、例えば電圧、電流、電力とその供給時間で
調節することができる。

本発明方法によれば、積層体の昇温時間が大幅に短縮さ
れ、しかもオートクレーブ法のように系全体の温度が下
がるのを待たずに成形物を直ちに系外に搬出し、次の積
層体を充填することができるので、成形サイクル数が増
加し、加工コストが著しく低下する。また積層体のみが
加熱されるので、エネルキー使用量が著しく減少する。

更に電磁気的エネルギーはきわめて制御しゃすく、任意
に積層体の温度を調節できるので、工業上きわめて有利
である。

実施例１ 引張強度３００　ｋｇ７ｍｍ２、弾性率２４　ｔｏｎ／
＋＋＋ｍ２及び体積抵抗３．０　Ｘ　Ｉ　Ｄ−３Ω・儂
の炭素繊維を一方向に引−揃え、これにエポキシ樹脂を
含浸し、半硬化状態としたプリプレグシートを、第１図
に示すようなガラス製金型の上に最終製品の厚みが１５
罷となるように０°、９０±４５０に積ｔｊる。これを
ポリエステルフィルムで被覆し、シールを十分に行った
のち、真空ポンプで系内を真空脱気し、マイクロ波発生
装置を組み込んだ容器内に挿入する。マイクロ波の周波
数は２゜４５、Ｃ−Ｈｚ１５００”、Ｖ、　１．５に！
−１５Ｋ”、、の３段切換が可能な装置を用い、第２図
に示す温度プログラムで行った。温度は積層体の表面で
検出し、マイクロ波ノ出方、照射時間及び電源のオン−
オフで制御した。

その結果、全硬化時間は５５分間で、装置からの成形物
の取出し及び次の積層体の仕込みに５分間を要したので
、成形サイクル時間は６０分間であった。従来のオート
クレーブでは３〜４時間であることがら、サイクルの大
幅な短縮となった。また得られた成形物は欠陥がなく、
良好な形状であった。

実施例２ 体積抵抗１．５　Ｘ　Ｉ　Ｑ−２Ω・口、繊維長１／２
インも チの炭素繊維をペーパー状にすき上げへマット（目付３
０９７ｍ２）及びナイロン６の２５０μのフィルムを、
１５００Ｘ１５００ｍｍ　　のポリテトラフロロエチレ
ン製平板金型上に最終製品の厚みが２０ｍｍとなるよう
に交互に積層し、ポリテトラフロロエチレンフィルムで
被覆して真空脱気する。これを実施例１と同様のマイク
ロ波処理容器に入れ、１０　ｋｇ／ｍ２の加圧下に第６
図の温度プログラムにしたがって処理した。得られた成
形物は欠陥がなく良好であった。また成形サイクルは１
０分間できわめて生産性の高いことが知られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は積層体を硬化成形する際に用いられる金型の側
面図及び平面図、第２図及び第６図はそれぞれ実施例１
及び２における積層体を硬化する際の温度プログラムを
示すグラフである。 出願人　三菱レイヨン株式会社 代理人　弁理士　小　　林　正　　雄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　補強用繊維及びマトリックス樹脂よりなる複合材
   料積層体の少なくとも一部に炭素繊維を用い、かつ成形
   に際して該積層体に電磁気的エネルギーを供給すること
   を特徴とする、複合材料成形物の成形方法。 ２、　積層体に電磁気的エネルギーを供給するに際し、
   該積層体をフィルム状物で被覆したのち、該フィルム系
   内を減圧にすることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の方法。 ろ、　電磁気的エネルギーとしてマイクロ波を用いるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。