JPWO2020009125A1 - CFRP sheet, laminate using CFRP sheet, and method for manufacturing CFRP sheet - Google Patents

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Abstract

【課題】 引張り強度等の機械的強度に優れるだけでなく可視面の意匠性にも優れたCFRPシートを提供すること。【解決手段】 CFRP層Sの表面層の外側に透明樹脂層Cを形成してCFRPシートを構成すると共に、前記CFRP層Sを、連続繊維状の炭素繊維F・F…を長さ方向に揃えて配列した状態でマトリックス樹脂Mにより接着一体化して成る多数のUDシート片を、各シート片の繊維方向をランダムに配向させた状態で、かつ、各シート片同士が重なり合うように二次元方向に並べた状態でマトリックス樹脂Mにより接着して形成する一方、前記CFRP層Sの裏面層または中間層のUDシート片P・Q…が矩形状であるのに対し、表面層のUDシート片P・P…を、裏面層または中間層のUDシート片Qよりも平均厚みを小さく、かつ、少なくとも一部に非矩形状に歪んだシート片を含んで構成した。【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a CFRP sheet which is excellent not only in mechanical strength such as tensile strength but also in designability of a visible surface. SOLUTION: A transparent resin layer C is formed on the outside of a surface layer of a CFRP layer S to form a CFRP sheet, and the CFRP layer S is aligned with continuous fibrous carbon fibers FF ... in the length direction. A large number of UD sheet pieces, which are bonded and integrated by the matrix resin M in the state of being arranged in a row, are arranged in a two-dimensional direction so that the fiber directions of the sheet pieces are randomly oriented and the sheet pieces overlap each other. While they are formed by adhering them together with a matrix resin M in an arranged state, the UD sheet pieces P · Q ... Of the back surface layer or the intermediate layer of the CFRP layer S are rectangular, whereas the UD sheet pieces P · Q of the front surface layer P ... was composed of a sheet piece having an average thickness smaller than that of the UD sheet piece Q of the back surface layer or the intermediate layer and at least partially distorted in a non-rectangular shape. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、CFRPシートの改良、詳しくは、意匠性に優れたCFRPシート、及びそれを用いた積層体、及び前記CFRPシートの効率的な製造方法に関するものである。 The present invention relates to an improvement of a CFRP sheet, specifically, a CFRP sheet having excellent design, a laminate using the same, and an efficient method for producing the CFRP sheet.

近年、強化繊維材料である炭素繊維とマトリックス樹脂から構成される炭素繊維強化プラスチック(CFRP)は、その優れた機能性から様々な用途で利用されている。またCFRPシートとしては、連続繊維状の炭素繊維束を縦横に配向したものや炭素繊維束を平織りしたものにマトリックス樹脂を含浸させて形成したものが広く知られている。 In recent years, carbon fiber reinforced plastic (CFRP) composed of carbon fiber and matrix resin, which are reinforcing fiber materials, has been used in various applications due to its excellent functionality. Further, as a CFRP sheet, a sheet in which continuous fibrous carbon fiber bundles are oriented vertically and horizontally, or a sheet in which carbon fiber bundles are plain-woven and impregnated with a matrix resin is widely known.

しかしながら、上記従来のCFRPシートに関しては、CFRPシートを熱プレス加工により任意の形状に成形する際、シート全体にわたって伸びる連続繊維状の炭素繊維束がプレス金型への追従性を阻害する要因となって賦形性の悪化を招き、結果として成形を行える形状が限定されてしまうという欠点があった。 However, with respect to the above-mentioned conventional CFRP sheet, when the CFRP sheet is formed into an arbitrary shape by hot pressing, the continuous fibrous carbon fiber bundle extending over the entire sheet becomes a factor that hinders the followability to the press die. As a result, there is a drawback that the shape that can be molded is limited.

そこで、従来においては、長さ方向に揃えて配列した炭素繊維束をマトリックス樹脂で接着一体化したUDシートを短冊状に細かく裁断し、この裁断した短冊状のUDシート片を二次元方向に並べて熱プレスにより一体化することでシート状にしたCFRPシートも開発されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, conventionally, a UD sheet in which carbon fiber bundles arranged in the length direction are bonded and integrated with a matrix resin is finely cut into strips, and the cut strip-shaped UD sheet pieces are arranged in a two-dimensional direction. A CFRP sheet that is integrated by hot pressing to form a sheet has also been developed (see, for example, Patent Document 1).

しかしながら、上記従来のCFRPシートは、表面に短冊状(矩形状)のUDシート片が並んだだけの外観であり、一つ一つのUDシート片の形状に大きな違いがなかったため、表面の外観が単調なデザインになり易かった。そのため、意匠性が求められる化粧シート等の用途でCFRPシートが使用されることは殆どなかった。 However, the conventional CFRP sheet has an appearance in which strip-shaped (rectangular) UD sheet pieces are lined up on the surface, and there is no big difference in the shape of each UD sheet piece, so that the appearance of the surface is different. It was easy to get a monotonous design. Therefore, CFRP sheets are rarely used for applications such as decorative sheets that require design.

特開2016−27956号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-27956

本発明は、上記問題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、引張り強度等の機械的強度に優れるだけでなく可視面の意匠性にも優れたCFRPシート、及びそれを用いた積層体、及び前記CFRPシートの効率的な製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to obtain a CFRP sheet which is excellent not only in mechanical strength such as tensile strength but also in designability of a visible surface. An object of the present invention is to provide an efficient method for producing the laminate used and the CFRP sheet.

本発明者が上記課題を解決するために採用した手段を添付図面を参照して説明すれば次のとおりである。 The means adopted by the present inventor to solve the above problems will be described below with reference to the accompanying drawings.

即ち、本発明は、CFRP層Sの表面層の外側に透明樹脂層Cを形成してCFRPシートを構成すると共に、前記CFRP層Sを、連続繊維状の炭素繊維F・F…を長さ方向に揃えて配列した状態でマトリックス樹脂Mにより接着一体化して成る多数のUDシート片を、各シート片の繊維方向をランダムに配向させた状態で、かつ、各シート片同士が重なり合うように二次元方向に並べた状態でマトリックス樹脂Mにより接着して形成する一方、前記CFRP層Sの裏面層または中間層のUDシート片P・Q…が矩形状であるのに対し、表面層のUDシート片P・P…を、裏面層または中間層のUDシート片Qよりも平均厚みを小さく、かつ、少なくとも一部に非矩形状に歪んだシート片を含んで構成した点に特徴がある。 That is, in the present invention, a transparent resin layer C is formed on the outside of the surface layer of the CFRP layer S to form a CFRP sheet, and the CFRP layer S is formed of continuous fibrous carbon fibers FF in the length direction. A large number of UD sheet pieces, which are bonded and integrated by the matrix resin M in a state of being aligned and integrated with each other, are two-dimensionally arranged so that the fiber directions of the sheet pieces are randomly oriented and the sheet pieces overlap each other. While they are formed by adhering with matrix resin M in a state of being arranged in the direction, the UD sheet pieces PQ ... Of the back surface layer or the intermediate layer of the CFRP layer S are rectangular, whereas the UD sheet pieces of the front surface layer are formed. The P / P ... Is characterized in that the average thickness is smaller than that of the UD sheet piece Q of the back surface layer or the intermediate layer, and at least a part of the sheet piece is distorted in a non-rectangular shape.

なお本明細書中において、「非矩形状」とはUDシート片の幅寸法(炭素繊維の長さ方向に対して垂直方向の寸法)の最大値と最小値の差が幅寸法の最大値の10%以上の大きさとなっているもの、またはUDシート片の長さ寸法(炭素繊維の長さ方向に対して平行方向の寸法)の最大値と最小値の差が長さ寸法の最大値の10%以上の大きさとなっているものを指す。 In the present specification, "non-rectangular shape" means that the difference between the maximum value and the minimum value of the width dimension (dimension in the direction perpendicular to the length direction of the carbon fiber) of the UD sheet piece is the maximum value of the width dimension. The maximum value of the length dimension is the difference between the maximum and minimum values of the length dimension of the UD sheet piece (dimension in the direction parallel to the length direction of the carbon fiber) that is 10% or more in size. Refers to those that are 10% or more in size.

また本発明は、CFRP層Sの表面層の外側に透明樹脂層Cが形成されて成るCFRPシートにおいて、前記CFRP層Sが、連続繊維状の炭素繊維F・F…を長さ方向に揃えて配列した状態でマトリックス樹脂Mにより接着一体化して成る多数のUDシート片を、各シート片の繊維方向をランダムに配向させた状態で、かつ、各シート片同士が重なり合うように二次元方向に並べた状態でマトリックス樹脂Mにより接着して形成する一方、前記CFRP層Sの表面層及び裏面層のUDシート片P・Qに非矩形状に歪んだシート片が含まれるように構成することもできる。 Further, according to the present invention, in a CFRP sheet in which a transparent resin layer C is formed on the outside of the surface layer of the CFRP layer S, the CFRP layer S aligns continuous fibrous carbon fibers FF ... in the length direction. A large number of UD sheet pieces that are adhered and integrated with the matrix resin M in an arranged state are arranged in a two-dimensional direction so that the fiber directions of the sheet pieces are randomly oriented and the sheet pieces overlap each other. The UD sheet pieces P and Q of the front surface layer and the back surface layer of the CFRP layer S may be configured to include the sheet pieces distorted in a non-rectangular shape while being formed by bonding with the matrix resin M in the state of being in the state. ..

また本発明においては、上記CFRP層Sの表面層における非矩形状に歪んだUDシート片Pの割合が30%以上(好ましくは50%以上)とすることで独特の外観の意匠性に優れたCFRPシートを形成することができる。 Further, in the present invention, the ratio of the UD sheet piece P distorted in a non-rectangular shape in the surface layer of the CFRP layer S is 30% or more (preferably 50% or more), so that the design of a unique appearance is excellent. A CFRP sheet can be formed.

一方、本発明においては、上記CFRP層Sの表面層におけるUDシート片Pの一つ当たりの平均面積を、裏面層または中間層のUDシート片Qの平均面積よりも大きくすることで表面層のUDシート片Pの形状の歪みを大きくして意匠効果を高めることができる。 On the other hand, in the present invention, the average area of each UD sheet piece P in the surface layer of the CFRP layer S is made larger than the average area of the UD sheet pieces Q in the back surface layer or the intermediate layer to make the surface layer. The distortion of the shape of the UD sheet piece P can be increased to enhance the design effect.

また本発明では、上記CFRP層Sの表面層のUDシート片Pにおける並列する炭素繊維同士が部分的に分離した解け部Lの割合を、裏面層または中間層のUDシート片Qよりも大きくすることで、表面層のUDシート片Pの形状の歪みを大きくして意匠効果を高めることができる。 Further, in the present invention, the ratio of the melted portion L in which the parallel carbon fibers are partially separated from each other in the UD sheet piece P of the front surface layer of the CFRP layer S is made larger than that of the UD sheet piece Q of the back surface layer or the intermediate layer. As a result, the distortion of the shape of the UD sheet piece P in the surface layer can be increased to enhance the design effect.

また本発明では、上記CFRP層Sのマトリックス樹脂に、透明樹脂層Cの熱可塑性樹脂と密着性を有する熱可塑性樹脂を使用することで、透明樹脂層Cの形成時に表面層のUDシート片Pを解け易くすることができる。 Further, in the present invention, by using a thermoplastic resin having adhesion with the thermoplastic resin of the transparent resin layer C as the matrix resin of the CFRP layer S, the UD sheet piece P of the surface layer is formed when the transparent resin layer C is formed. Can be easily solved.

また本発明では、上記CFRPシートを同種材料または異種材料の表面に積層一体化することにより独特の外観の意匠性に優れた積層体を構成できる。 Further, in the present invention, by laminating and integrating the CFRP sheet on the surface of the same or different materials, it is possible to construct a laminated body having a unique appearance and excellent design.

また本発明では、上記CFRPシートの製造方法として、二次元方向に並べた多数のUDシート片と透明樹脂層の材料である樹脂フィルムとをロール成形して仮接着することにより、或いは二次元方向に並べた多数のUDシート片に透明樹脂層の材料である溶融樹脂をコーティングして熱プレスすることによりCFRP層と透明樹脂層が一体となった中間シート材を作製した後、この中間シート材を更に熱プレスすることにより表面層のUDシート片を歪ませる方法を採用することができる。 Further, in the present invention, as a method for producing the CFRP sheet, a large number of UD sheet pieces arranged in the two-dimensional direction and a resin film which is a material of the transparent resin layer are roll-molded and temporarily bonded, or in the two-dimensional direction. A large number of UD sheet pieces arranged in the above are coated with molten resin, which is a material of a transparent resin layer, and heat-pressed to prepare an intermediate sheet material in which a CFRP layer and a transparent resin layer are integrated. A method of distorting the UD sheet piece of the surface layer by further hot-pressing the surface layer can be adopted.

また上記製造方法においては、中間シート材に対する熱プレスの加圧力を、UDシート片と樹脂フィルムを仮接着する際のロール成形の加圧力、或いは溶融樹脂がコーティングされたUDシート片に対する熱プレスの加圧力よりも大きくするのが好ましい。 Further, in the above manufacturing method, the pressure of the heat press on the intermediate sheet material is the pressure of roll molding when the UD sheet piece and the resin film are temporarily bonded, or the pressure of the heat press on the UD sheet piece coated with the molten resin. It is preferable to make it larger than the pressing force.

一方、本発明では、上記製造方法の代わりに、CFRPシートの製造方法において、連続繊維状の炭素繊維と熱可塑性樹脂とをロール成形することにより炭素繊維同士を接着してUDシートを作製すると共に、このUDシートを矩形状に裁断して作製されたUDシート片を透明樹脂層の材料である樹脂フィルム上に二次元方向に配置して、或いは二次元方向に並べた多数のUDシート片に透明樹脂層の材料である溶融樹脂をコーティングして加熱圧縮成形することにより表面層のUDシート片を歪ませる方法を採用することもできる。 On the other hand, in the present invention, instead of the above manufacturing method, in the CFRP sheet manufacturing method, the continuous fibrous carbon fibers and the thermoplastic resin are roll-molded to bond the carbon fibers to each other to prepare a UD sheet. , The UD sheet pieces produced by cutting the UD sheet into a rectangular shape are arranged in the two-dimensional direction on the resin film which is the material of the transparent resin layer, or are arranged in a large number of UD sheet pieces in the two-dimensional direction. It is also possible to adopt a method of distorting the UD sheet piece of the surface layer by coating the molten resin which is the material of the transparent resin layer and heat-compress molding.

また上記製造方法においては、樹脂フィルムとUDシート片に対する加熱圧縮成形の加圧力、或いは溶融樹脂がコーティングされたUDシート片に対する加熱圧縮成形の加圧力を、UDシート作製時のロール成形の加圧力よりも大きくするのが好ましい。 Further, in the above manufacturing method, the pressure of heat compression molding on the resin film and the UD sheet piece, or the pressure of heat compression molding on the UD sheet piece coated with the molten resin is applied to the pressure of roll molding at the time of producing the UD sheet. It is preferable to make it larger than.

また本発明では、上記製造方法において、表面の意匠性を高めるために樹脂フィルムの目付量を、UDシート片全体の目付量に対して5%以上の大きさとするのが好ましい。 Further, in the present invention, in the above-mentioned manufacturing method, it is preferable that the basis weight of the resin film is 5% or more of the total weight of the UD sheet piece in order to enhance the design of the surface.

本発明では、多数のUDシート片を、各シート片の繊維方向をランダムに配向させた状態で、かつ、各シート片同士が重なり合うように二次元方向に並べた状態で接着してCFRPシートを作製すると共に、表面層に非矩形状に歪んだUDシート片を含んで構成したことにより、シート表面に独特の外観を付与することができる。 In the present invention, a large number of UD sheet pieces are adhered in a state where the fiber directions of the sheet pieces are randomly oriented and the sheet pieces are arranged in a two-dimensional direction so as to overlap each other to form a CFRP sheet. It is possible to give a unique appearance to the sheet surface by forming the surface layer and including the UD sheet piece distorted in a non-rectangular shape.

また本発明では、上記CFRPシートの裏面層や中間層を、表面層のUDシート片よりも厚みが大きく、かつ、形状が均一な矩形状のUDシート片から構成しているため、CFRPシートの引張り強度等が大きく損なわれる心配はなく、意匠性と機械的強度を両立することができる。 Further, in the present invention, the back surface layer and the intermediate layer of the CFRP sheet are composed of a rectangular UD sheet piece having a thickness larger than that of the UD sheet piece of the front surface layer and having a uniform shape. There is no concern that the tensile strength and the like will be significantly impaired, and both designability and mechanical strength can be achieved.

したがって、本発明により、補強シート等としても問題なく使用することができ、しかも、意匠性が求められる表面シート等としても好適に使用できるCFRPシートを提供できることから、本発明の実用的利用価値は頗る高い。 Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a CFRP sheet that can be used as a reinforcing sheet or the like without any problem and that can be suitably used as a surface sheet or the like that requires designability. Therefore, the practical utility value of the present invention is high. Very expensive.

本発明の第一実施形態のCFRPシートの積層構造を表す概略断面図である。It is schematic cross-sectional view which shows the laminated structure of the CFRP sheet of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態のCFRP層の構造を表す概略断面図及び概略平面図である。It is a schematic cross-sectional view and the schematic plan view which shows the structure of the CFRP layer of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態の表面層のUDシート片と、裏面層または中間層のUDシート片を表す概略図である。It is the schematic which shows the UD sheet piece of the front surface layer of the 1st Embodiment of this invention, and the UD sheet piece of a back surface layer or an intermediate layer. 本発明の第二実施形態のCFRP層の構造を表す概略断面図及び概略平面図である。It is a schematic cross-sectional view and the schematic plan view which shows the structure of the CFRP layer of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の効果の実証試験における実施例の外観を表した写真である。It is a photograph which showed the appearance of the Example in the demonstration test of the effect of this invention. 本発明の効果の実証試験における比較例の外観を表した写真である。It is a photograph which showed the appearance of the comparative example in the demonstration test of the effect of this invention.

『第一実施形態』
本発明の第一実施形態について図1〜図3に基づいて以下に説明する。なお図中、符号Sで指示するのものは、シート本体であり、符号Mで指示するものは、マトリックス樹脂である。また符号Pで指示するものは、表面層のUDシート片であり、符号Qで指示するものは、内側層のUDシート片である。また符号Fで指示するものは、炭素繊維である。
"First embodiment"
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3. In the figure, the one indicated by the reference numeral S is the sheet body, and the one indicated by the reference numeral M is the matrix resin. Further, what is indicated by the reference numeral P is a UD sheet piece of the surface layer, and what is indicated by the reference numeral Q is a UD sheet piece of the inner layer. Further, what is indicated by the reference numeral F is a carbon fiber.

「CFRPシートの構成」
[1]CFRPシートの基本構成について
まず本実施形態では、図1に示すように、CFRP層Sとその可視面側となる表面層の外側に透明樹脂層Cを形成してシート本体を構成している。またCFRP層Sは、図2(a)(b)(c)に示すように、多数のUDシート片P・Qをシート片同士が重なり合うように二次元方向に並べ、更にUDシート片P・Qの繊維方向をランダムに配向させた(UDシート片の繊維方向の向きがバラバラになるように並べた)炭素繊維材料を、マトリックス樹脂Mにより接着一体化して形成している。
"Construction of CFRP sheet"
[1] Basic configuration of CFRP sheet First, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, a transparent resin layer C is formed on the outside of the CFRP layer S and the surface layer on the visible surface side thereof to form a sheet body. ing. Further, in the CFRP layer S, as shown in FIGS. 2A, 2B, and 2C, a large number of UD sheet pieces P and Q are arranged in a two-dimensional direction so that the sheet pieces overlap each other, and further, the UD sheet pieces P and Q are arranged in a two-dimensional direction. A carbon fiber material in which the fiber directions of Q are randomly oriented (arranged so that the directions of the fiber directions of the UD sheet pieces are different) is formed by adhesive integration with the matrix resin M.

また上記CFRP層SのUDシート片P・Qには、図3(a)(b)に示すように連続繊維状の炭素繊維F・F…を長さ方向に揃えて配列した状態でマトリックス樹脂Mにより接着一体化したものを使用している。またCFRP層Sの非可視面となる裏面層または中間層については、図3(b)に示す矩形状のUDシート片Q・Q…を並べて構成する一方、CFRP層Sの表面層については、図3(a)に示す裏面層または中間層のUDシート片Qよりも平均厚みが小さいUDシート片P・P…を並べて構成し、少なくともその一部に非矩形状に歪んだシート片が含まれるようにしている。 Further, on the UD sheet pieces P and Q of the CFRP layer S, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), continuous fibrous carbon fibers F and F ... The one that is bonded and integrated by M is used. Further, the back surface layer or the intermediate layer which is the invisible surface of the CFRP layer S is formed by arranging the rectangular UD sheet pieces QQ ... As shown in FIG. 3 (b), while the front surface layer of the CFRP layer S is formed. UD sheet pieces P · P ... With an average thickness smaller than that of the back surface layer or intermediate layer UD sheet piece Q shown in FIG. I am trying to do it.

上記のようにシート本体を構成することにより、裏面層や中間層の比較的厚みの大きいUDシート片Q・Q…によってCFRP層Sの機械的強度を確保しつつ、比較的厚みが小さく形状が不均一な表面層のUDシート片P・P…によって、図2(b)に示すようにシート本体に独特の外観を付与することができる。またCFRP層Sの表面層の外側に形成した透明樹脂層Cによってシート本体の表面の平滑性を向上させることもでき、またCFRP層Sの保護効果や光学的な視覚効果を付与することもできる。 By constructing the sheet body as described above, the CFRP layer S has a relatively small thickness and a shape while ensuring the mechanical strength of the CFRP layer S by the relatively thick UD sheet pieces QQ of the back surface layer and the intermediate layer. As shown in FIG. 2B, the UD sheet pieces P and P ... Of the non-uniform surface layer can give the sheet body a unique appearance. Further, the transparent resin layer C formed on the outside of the surface layer of the CFRP layer S can improve the smoothness of the surface of the sheet body, and can also impart a protective effect and an optical visual effect of the CFRP layer S. ..

[2]CFRP層の炭素繊維材料について
次に上記シート本体の各構成要素について説明する。まず上記CFRP層SのUDシート片P・Qを構成する連続繊維状の炭素繊維Fに関しては、本実施形態ではフィラメントをストランド状に束ねた炭素繊維束(トウ)を使用している。また本実施形態では、炭素繊維FにPAN系炭素繊維を使用しているが、ピッチ系炭素繊維を使用することもできる。なお炭素繊維束を構成するフィラメントの本数は強度等に応じて任意に変更できる。
[2] Carbon fiber material for CFRP layer Next, each component of the sheet body will be described. First, with respect to the continuous fibrous carbon fibers F constituting the UD sheet pieces P and Q of the CFRP layer S, in the present embodiment, a carbon fiber bundle (toe) in which filaments are bundled in a strand shape is used. Further, in the present embodiment, the PAN-based carbon fiber is used for the carbon fiber F, but a pitch-based carbon fiber can also be used. The number of filaments constituting the carbon fiber bundle can be arbitrarily changed according to the strength and the like.

[3]CFRP層のマトリックス樹脂について
また上記CFRP層Sのマトリックス樹脂Mに関しては、本実施形態ではポリアミド系樹脂(ナイロン樹脂)を使用しているが、これに限らず炭素繊維材料に対して含浸性を有する他の熱可塑性樹脂(アクリル樹脂やポリエステル、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ABS樹脂、ポリエーテルイミド、フッ素系樹脂、ポリフェニレンサルファイド等)や、熱硬化性樹脂を使用することもできる。
[3] Matrix resin of CFRP layer Regarding the matrix resin M of the CFRP layer S, a polyamide resin (nylon resin) is used in this embodiment, but the present invention is not limited to this, and the carbon fiber material is impregnated. Other thermoplastic resins having properties (acrylic resin, polyester, polyolefin, polystyrene, polycarbonate, ABS resin, polyetherimide, fluororesin, polyphenylene sulfide, etc.) and thermosetting resins can also be used.

またCFRP層Sと透明樹脂層Cを熱プレスにより一体化する場合(詳しくは後述する)には、CFRP層Sのマトリックス樹脂に、透明樹脂層Cの熱可塑性樹脂と密着性を有する熱可塑性樹脂を使用することで、熱プレス時に表面層のUDシート片Pを解け易くすることができる。 When the CFRP layer S and the transparent resin layer C are integrated by hot pressing (details will be described later), the matrix resin of the CFRP layer S is a thermoplastic resin having adhesion to the thermoplastic resin of the transparent resin layer C. By using, the UD sheet piece P of the surface layer can be easily unraveled at the time of hot pressing.

[4]UDシート片の形状について
[4-1]表面層のUDシート片の形状
また上記CFRP層Sの表面層のUDシート片Pに関しては、本実施形態では意匠効果を高めるために非矩形状に歪んだUDシート片Pの割合を30%以上にしている。なお非矩形状のUDシート片Pについては、図3(a)に示すようにUDシート片の長さ寸法の最大値X1と最小値X2の差が最大値X1の10%以上の大きさとなるもの、または幅寸法の最大値Y1と最小値Y2の差が最大値Y1の10%以上となるものを指す。
[4] About the shape of the UD sheet piece
[4-1] Shape of UD sheet piece P of surface layer Further, regarding the UD sheet piece P of the surface layer of the CFRP layer S, in the present embodiment, the UD sheet piece P distorted into a non-rectangular shape in order to enhance the design effect. The ratio is set to 30% or more. For the non-rectangular UD sheet piece P, as shown in FIG. 3A, the difference between the maximum value X 1 and the minimum value X 2 of the length dimension of the UD sheet piece is 10% or more of the maximum value X 1. It refers to the size, or the difference between the maximum value Y 1 and the minimum value Y 2 of the width dimension is 10% or more of the maximum value Y 1.

また上記表面層のUDシート片Pの厚みに関しては、本実施形態では表面層のUDシート片Pの形状の歪みが大きくなるように平均厚みが裏面層または中間層のUDシート片Qの平均厚みの半分程度となるようにしている。また本実施形態では、UDシート片Pの幅寸法の最大値Y1の平均値を平均幅として、この平均幅が裏面層または中間層のUDシート片Qの平均幅の1.5倍以上となるようにしている。また本実施形態では、上記表面層のUDシート片Pの一つ当たりの平均面積が、内側層のUDシート片Qの平均面積よりも大きくなるようにしている。Regarding the thickness of the UD sheet piece P of the surface layer, in the present embodiment, the average thickness is the average thickness of the UD sheet piece Q of the back surface layer or the intermediate layer so that the distortion of the shape of the UD sheet piece P of the surface layer becomes large. I try to make it about half of. Further, in the present embodiment, the average value of the maximum value Y 1 of the width dimension of the UD sheet piece P is set as the average width, and this average width is 1.5 times or more the average width of the UD sheet piece Q of the back surface layer or the intermediate layer. I have to. Further, in the present embodiment, the average area per UD sheet piece P of the surface layer is set to be larger than the average area of the UD sheet piece Q of the inner layer.

また本実施形態では、上記表面層のUDシート片Pの形状の歪みが大きくなるように、表面層のUDシート片Pの平均幅が、裏面層または中間層のUDシート片Qの平均幅よりも大きくなるようにしている。また同様の目的で、表面層のUDシート片Pの並列する炭素繊維F同士が部分的に分離した解け部Lの割合が裏面層または中間層のUDシート片Qよりも大きくなるようにしている。 Further, in the present embodiment, the average width of the UD sheet piece P of the surface layer is larger than the average width of the UD sheet piece Q of the back surface layer or the intermediate layer so that the shape distortion of the UD sheet piece P of the surface layer becomes large. Is also trying to grow. Further, for the same purpose, the ratio of the unraveled portion L in which the parallel carbon fibers F of the UD sheet pieces P of the front surface layer are partially separated from each other is made larger than that of the UD sheet piece Q of the back surface layer or the intermediate layer. ..

[4-2]裏面層または中間層のUDシート片の形状
また上記CFRP層Sの裏面層または中間層のUDシート片Qに関しては、本実施形態では幅W5mm×長さL20mmのものを使用しているが、強度や賦形性を考慮して幅W2mm〜20mm(好ましくは5mm〜10mm)、長さL5mm〜70mm(好ましくは10mm〜30mm)、幅Wと長さLの比率1:1〜1:6の矩形状のものを使用するのが好ましい。なお本明細書中においては、炭素繊維Fの長さ方向に沿った方向をUDシート片Pの長さ方向とし、それに垂直な方向を幅方向とする。また裏面層または中間層のUDシート片Qの厚みに関しては、40μm〜100μmの範囲とするのが好ましい。
[4-2] Shape of UD sheet piece of back surface layer or intermediate layer As for the UD sheet piece Q of the back surface layer or intermediate layer of the CFRP layer S, the one having a width W5 mm × a length L20 mm is used in this embodiment. However, in consideration of strength and shapeability, the width W is 2 mm to 20 mm (preferably 5 mm to 10 mm), the length L is 5 mm to 70 mm (preferably 10 mm to 30 mm), and the ratio of width W to length L is 1: 1 to 1. It is preferable to use a 1: 6 rectangular shape. In the present specification, the direction along the length direction of the carbon fiber F is the length direction of the UD sheet piece P, and the direction perpendicular to it is the width direction. The thickness of the UD sheet piece Q of the back surface layer or the intermediate layer is preferably in the range of 40 μm to 100 μm.

[4-3]UDシート片の重ね枚数
また本実施形態では、上記CFRP層S中に積層するUDシート片P・Qの厚さ方向の平均枚数を、5.0枚〜8.0枚の範囲に設計しているが、シート本体の強度に応じて任意の枚数で設計することができる。またCFRP層Sの厚みに関しては、0.3mm〜1.0mmの範囲で設計するのが好ましいが、これよりも厚い板状に形成することもできる。
[4-3] Number of Stacked UD Sheet Pieces In the present embodiment, the average number of UD sheet pieces P and Q laminated in the CFRP layer S in the thickness direction is designed to be in the range of 5.0 to 8.0 sheets. However, any number of sheets can be designed according to the strength of the sheet body. Further, the thickness of the CFRP layer S is preferably designed in the range of 0.3 mm to 1.0 mm, but it can also be formed in a plate shape thicker than this.

[5]CFRP層の表面層・裏面層・中間層について
また上記CFRP層Sの可視面となる表面層については、本実施形態ではシート本体の片面のみに形成しているが、シート本体の両面に形成することもできる。その場合、CFRP層Sの裏面層は存在せず表面層と中間層のみで構成される。またCFRP層Sの厚みが非常に小さい場合には、中間層が存在せず表面層と裏面層のみで構成されるケースもあり得る。
[5] Surface layer, back surface layer, and intermediate layer of CFRP layer Further, the surface layer to be the visible surface of the CFRP layer S is formed on only one side of the sheet body in the present embodiment, but both sides of the sheet body. It can also be formed into. In that case, the back surface layer of the CFRP layer S does not exist, and is composed only of the front surface layer and the intermediate layer. Further, when the thickness of the CFRP layer S is very small, there may be a case where the intermediate layer does not exist and only the front surface layer and the back surface layer are formed.

[6]透明樹脂層について
[6-1]透明樹脂層の材料
また上記透明樹脂層Cの材料については、本実施形態ではポリアミド系樹脂を使用しているが、これに限らず炭素繊維材料に対して含浸性を有する他の熱可塑性樹脂(アクリル樹脂やPET、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ABS樹脂、ポリエーテルイミド、フッ素系樹脂、ポリフェニレンサルファイド等)や、熱硬化性樹脂を使用することもできる。また透明樹脂層Cは、無色透明なものだけでなく若干色が付いた半透明のものも含まれる。
[6] About the transparent resin layer
[6-1] Material of transparent resin layer As for the material of the transparent resin layer C, a polyamide resin is used in this embodiment, but the material is not limited to this and has impregnation property with respect to carbon fiber materials. Thermoplastic resins (acrylic resin, PET, polyethylene, polystyrene, polycarbonate, ABS resin, polyetherimide, fluororesin, polyphenylene sulfide, etc.) and thermosetting resins can also be used. Further, the transparent resin layer C includes not only a colorless and transparent one but also a slightly colored translucent one.

[6-2]透明樹脂層の厚み
また透明樹脂層Cの厚みについては、CFRP層Sの厚みが小さい場合、材料として使用する樹脂フィルムの目付量を、UDシート片全体の目付量に対して5%以上(より好ましくは5〜100%、更に好ましくは10〜50%)の大きさとするのが好ましい。なおCFRP層Sの厚みが大きい場合(分厚い板状に形成する場合)には、樹脂フィルムの目付量をUDシート片全体の目付量に対して5%よりも小さくすることもできる。
[6-2] Thickness of transparent resin layer Regarding the thickness of the transparent resin layer C, when the thickness of the CFRP layer S is small, the basis weight of the resin film used as the material is the basis weight of the entire UD sheet piece. The size is preferably 5% or more (more preferably 5 to 100%, still more preferably 10 to 50%). When the CFRP layer S is thick (when it is formed in a thick plate shape), the basis weight of the resin film can be made smaller than 5% with respect to the basis weight of the entire UD sheet piece.

「CFRPシートの製造方法(i)」
次に上記CFRPシートの製造方法(i)について説明する。本製法においては、まずUDシートを裁断して均一な矩形状のUDシート片を作製した後、二次元方向に並べた多数のUDシート片と透明樹脂層の材料である熱可塑性樹脂フィルムとをロール成形することにより両者を仮接着して、CFRP層と透明樹脂層が一体となった中間シート材を作製する。そしてロール成形により作製された中間シート材を、更に熱プレスして表面層のUDシート片を歪ませた後、冷却プレスを行う。
"Method of manufacturing CFRP sheet (i)"
Next, the method (i) for manufacturing the CFRP sheet will be described. In this manufacturing method, first, a UD sheet is cut to prepare a uniform rectangular UD sheet piece, and then a large number of UD sheet pieces arranged in a two-dimensional direction and a thermoplastic resin film which is a material of a transparent resin layer are formed. The two are temporarily bonded by roll molding to prepare an intermediate sheet material in which the CFRP layer and the transparent resin layer are integrated. Then, the intermediate sheet material produced by roll molding is further heat-pressed to distort the UD sheet piece of the surface layer, and then a cooling press is performed.

なお上記表面層のUDシート片が歪む原理については、CFRP層表面の微細な凹凸に溶融した透明樹脂が流動(変形)して入り込む際に、加熱により結合力が弱まったUDシート片の炭素繊維がつられて移動することで生じるものと推測される。また上記熱プレス時に炭素繊維同士の結合力が弱まったUDシート片が潰されて炭素繊維が幅方向に移動することで、表面層のUDシート片の厚みが裏面層または中間層のUDシート片の厚みよりも小さくなり、かつ、表面層のUDシート片の幅寸法が裏面層または中間層のUDシート片の幅寸法よりも大きくなる。 Regarding the principle that the UD sheet piece of the surface layer is distorted, the carbon fiber of the UD sheet piece whose bonding force is weakened by heating when the melted transparent resin flows (deforms) into the fine irregularities on the CFRP layer surface. It is presumed that it is caused by the movement of the sword. Further, the UD sheet piece whose bonding force between the carbon fibers is weakened during the hot pressing is crushed and the carbon fiber moves in the width direction, so that the thickness of the UD sheet piece in the front layer becomes the UD sheet piece in the back layer or the intermediate layer. The width dimension of the UD sheet piece of the front surface layer is larger than the width dimension of the UD sheet piece of the back surface layer or the intermediate layer.

また本製法では、上記中間シート材に対する熱プレスの加圧力を、UDシート片と樹脂フィルムを仮接着する際のロール成形の加圧力よりも大きくすることにより、透明樹脂の流動性(変形性)を高めて表面層のUDシート片の形状を大きく歪曲させている。また中間シート材に対する熱プレスの加圧力を高めることで、表面層のUDシート片により多くの解け部を形成することができる。 Further, in this manufacturing method, the pressing force of the heat press on the intermediate sheet material is made larger than the pressing force of the roll molding when temporarily adhering the UD sheet piece and the resin film, so that the fluidity (deformability) of the transparent resin is increased. The shape of the UD sheet piece of the surface layer is greatly distorted. Further, by increasing the pressing force of the heat press on the intermediate sheet material, more unraveled portions can be formed in the UD sheet piece of the surface layer.

また本製法においては、上記のように透明樹脂層の材料に熱可塑性樹脂フィルムを使用しているが、樹脂フィルムの代わりに粒状または短繊維状の熱可塑性樹脂を積層してUDシート片に仮接着し、これらを熱プレスして透明樹脂層を形成することもでき、その場合にも上記と同様、表面層のUDシート片を歪ませることができる。また上記樹脂フィルムの目付量は、UDシート片全体の目付量に対して5%以上(より好ましくは5〜100%、更に好ましくは10〜50%)の大きさとするのが好ましい。 Further, in this manufacturing method, the thermoplastic resin film is used as the material of the transparent resin layer as described above, but instead of the resin film, a granular or short fibrous thermoplastic resin is laminated and temporarily formed on the UD sheet piece. It is also possible to bond them and heat press them to form a transparent resin layer, and in that case as well, the UD sheet piece of the surface layer can be distorted as described above. The basis weight of the resin film is preferably 5% or more (more preferably 5 to 100%, still more preferably 10 to 50%) with respect to the total basis weight of the UD sheet piece.

また上記中間シート材の作製方法については、必ずしも樹脂フィルムを使用する必要はなく、二次元方向に並べた多数のUDシート片に対し、透明樹脂層の材料である溶融樹脂をコーティングして熱プレスすることによりCFRP層と透明樹脂層が一体となった中間シート材を作製することもできる。またその場合には、中間シート材に対する熱プレスの加圧力を、溶融樹脂がコーティングされたUDシート片に対する熱プレスの加圧力よりも大きくするのが好ましい。 Further, regarding the method for producing the intermediate sheet material, it is not always necessary to use a resin film, and a large number of UD sheet pieces arranged in a two-dimensional direction are coated with molten resin, which is a material of a transparent resin layer, and heat-pressed. By doing so, it is possible to produce an intermediate sheet material in which the CFRP layer and the transparent resin layer are integrated. In that case, it is preferable that the pressing force of the hot press on the intermediate sheet material is larger than the pressing force of the hot press on the UD sheet piece coated with the molten resin.

「CFRPシートの製造方法(ii)」
次に上記CFRPシートの製造方法(ii)について説明する。本製法においては、連続繊維状の炭素繊維と熱可塑性樹脂とをロール成形することにより炭素繊維同士を接着してUDシートを作製すると共に、このUDシートを裁断して均一な矩形状のUDシート片を作製する。その後、透明樹脂層の材料である熱可塑性樹脂フィルム上にUDシート片を二次元方向に並べて配置し、これらを加熱圧縮成形(スタンパブル成形等)することにより表面層のUDシート片を歪ませてシート本体を製造する。
"Method of manufacturing CFRP sheet (ii)"
Next, the method (ii) for manufacturing the CFRP sheet will be described. In this manufacturing method, a continuous fibrous carbon fiber and a thermoplastic resin are roll-molded to bond the carbon fibers to each other to produce a UD sheet, and the UD sheet is cut to form a uniform rectangular UD sheet. Make a piece. After that, the UD sheet pieces are arranged side by side in the two-dimensional direction on the thermoplastic resin film which is the material of the transparent resin layer, and the UD sheet pieces of the surface layer are distorted by heat compression molding (stampable molding or the like). Manufacture the seat body.

また本製法では、上記樹脂フィルムとUDシート片に対する加熱圧縮成形の加圧力を、UDシート作製時のロール成形の加圧力よりも大きくすることにより、透明樹脂の流動性(変形性)を高めて表面層のUDシート片の形状を大きく歪曲させている。また樹脂フィルムとUDシート片に対する加熱圧縮成形の加圧力を高めることで、表面層のUDシート片により多くの解け部を形成することができる。 Further, in this manufacturing method, the fluidity (deformability) of the transparent resin is increased by making the pressing force of the heat compression molding on the resin film and the UD sheet piece larger than the pressing force of the roll molding at the time of producing the UD sheet. The shape of the UD sheet piece of the surface layer is greatly distorted. Further, by increasing the pressing force of the heat compression molding on the resin film and the UD sheet piece, more unraveled portions can be formed in the UD sheet piece of the surface layer.

また本製法においては、上記熱可塑性樹脂フィルムの代わりに粒状または短繊維状の熱可塑性樹脂を積層して透明樹脂層を形成することもでき、その場合にも上記と同様、表面層のUDシート片を歪ませることができる。また上記樹脂フィルムの目付量は、UDシート片全体の目付量に対して5%以上(より好ましくは5〜100%、更に好ましくは10〜50%)の大きさとするのが好ましい。 Further, in this production method, instead of the above-mentioned thermoplastic resin film, a granular or short-fiber thermoplastic resin can be laminated to form a transparent resin layer. In that case, the UD sheet of the surface layer is also formed. You can distort the piece. The basis weight of the resin film is preferably 5% or more (more preferably 5 to 100%, still more preferably 10 to 50%) with respect to the total basis weight of the UD sheet piece.

また上記加熱圧縮成形に関しては、必ずしも樹脂フィルムを使用する必要はなく、層状に並べた多数のUDシート片に透明樹脂層の材料である溶融樹脂をコーティングしたものに対して行うこともできる。 Further, the heat compression molding does not necessarily have to use a resin film, and can be performed on a large number of UD sheet pieces arranged in layers coated with a molten resin which is a material of a transparent resin layer.

『第二実施形態』
[1]CFRPシートの基本構成について
まず本実施形態では、図4(a)(b)(c)に示すように、UDシート片P・Qの重ね枚数を減らしてCFRP層Sを薄く形成すると共に、CFRP層Sの表面層及び裏面層のUDシート片P・Q…の両方に非矩形状に歪んだシート片が含まれるように構成している。また本実施形態では、上記CFRP層Sの表面層におけるUDシート片Pの一つ当たりの平均面積が、裏面層のUDシート片Qの平均面積よりも大きくなるようにしている。
"Second embodiment"
[1] Basic configuration of CFRP sheet First, in the present embodiment, as shown in FIGS. 4A, 4B, and 4C, the number of UD sheet pieces P and Q stacked is reduced to form the CFRP layer S thinly. At the same time, both the UD sheet pieces PQ ... Of the front surface layer and the back surface layer of the CFRP layer S are configured to include the sheet pieces distorted in a non-rectangular shape. Further, in the present embodiment, the average area of each UD sheet piece P in the front surface layer of the CFRP layer S is made larger than the average area of the UD sheet piece Q in the back surface layer.

また上記CFRP層Sについては、透明樹脂が裏面層まで入り込むように厚さ0.1mm〜0.2mm(UDシート片P・Qの平均重ね枚数2枚〜4枚)の範囲内とするのが好ましい。また上記CFRP層Sの表面層のUDシート片Pは、非矩形状に歪んだUDシート片Pの割合が30%以上(好ましくは50%以上)とするのが好ましい。 Further, the CFRP layer S is preferably set to a thickness of 0.1 mm to 0.2 mm (an average number of UD sheet pieces P and Q to be stacked 2 to 4) so that the transparent resin penetrates to the back surface layer. Further, in the UD sheet piece P of the surface layer of the CFRP layer S, the ratio of the UD sheet piece P distorted in a non-rectangular shape is preferably 30% or more (preferably 50% or more).

上記のようにシート本体を構成することにより、シート本体に独特の外観を付与することができる。またCFRP層Sの表面層の外側に形成した透明樹脂層Cによってシート本体の表面の平滑性を向上させることもでき、またCFRP層Sの保護効果や光学的な視覚効果を付与できる。なおその他の構成および製造方法については、第一実施形態と同様である。 By configuring the seat body as described above, it is possible to give the seat body a unique appearance. Further, the transparent resin layer C formed on the outside of the surface layer of the CFRP layer S can improve the smoothness of the surface of the sheet body, and can impart the protective effect and the optical visual effect of the CFRP layer S. The other configurations and manufacturing methods are the same as those in the first embodiment.

『第三実施形態』
「CFRPシートを用いた積層体の構成」
次に本発明の第三実施形態について説明する。本実施形態では、第一実施形態のCFRPシートをプラスチック材料の表面に熱プレスで積層一体化することにより表面の意匠性に優れた積層体を構成している(図示せず)。またCFRPシートを積層する対象としては、プラスチック材料だけでなく同種のCFRP材料や金属等の異種材料を採用することもできる。
"Third embodiment"
"Structure of laminate using CFRP sheet"
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the CFRP sheet of the first embodiment is laminated and integrated on the surface of the plastic material by a hot press to form a laminated body having excellent surface design (not shown). Further, as the target for laminating the CFRP sheet, not only a plastic material but also a different material such as the same type of CFRP material or metal can be adopted.

[効果の実証試験(i)]
次に本発明の効果の実証試験(i)について説明する。本試験では、透明樹脂層の有無および表面層のUDシート片の非矩形状の割合および幅寸法が異なるCFRPシートのサンプルを複数作製し、これら各サンプル(下記の実施例1及び比較例1〜2)の外観を評価した。
[Effect verification test (i)]
Next, a demonstration test (i) of the effect of the present invention will be described. In this test, a plurality of CFRP sheet samples having different presence / absence of the transparent resin layer and different non-rectangular proportions and width dimensions of the UD sheet pieces of the surface layer were prepared, and each of these samples (Example 1 and Comparative Examples 1 to the following) was prepared. The appearance of 2) was evaluated.

「実施例1」
本実施例では、第一実施形態の構成から成るCFRPシートにおいて、CFRP層のマトリックス樹脂および透明樹脂層の熱可塑性樹脂にそれぞれポリアミド系樹脂(ナイロン6)を使用し、製造方法(i)の方法によってサンプルの作製を行った。また本実施例では、仮接着時のロール成形の加圧力(中間シート材を製造する際の加圧力)を0.2〜0.4MPaとし、中間シート材に対する熱プレスの加圧力(中間シート材からシート本体を製造する際の加圧力)を3MPaとした。
"Example 1"
In this embodiment, in the CFRP sheet having the configuration of the first embodiment, a polyamide resin (nylon 6) is used as the matrix resin of the CFRP layer and the thermoplastic resin of the transparent resin layer, respectively, and the method of the production method (i) is used. A sample was prepared by. Further, in this embodiment, the pressurization of roll forming during temporary bonding (pressurization when manufacturing the intermediate sheet material) is set to 0.2 to 0.4 MPa, and the pressurization of the heat press on the intermediate sheet material (from the intermediate sheet material to the sheet body). The pressing force when manufacturing the product) was set to 3 MPa.

そして、上記CFRP層の表面層の一部(10cm×10cm=100cm2)を目視確認したところ、表面層における非矩形状のUDシート片の割合は100%であり、またUDシート片の幅寸法が成形前の状態から1.5倍以上の大きさまで拡大したものの割合も100%であった。その結果、図5に示す外観となり独特の外観を有する意匠性の高いサンプルを作製できた。Then, when a part of the surface layer (10 cm × 10 cm = 100 cm 2 ) of the CFRP layer was visually confirmed, the ratio of the non-rectangular UD sheet piece in the surface layer was 100%, and the width dimension of the UD sheet piece. However, the proportion of those that expanded from the state before molding to a size of 1.5 times or more was also 100%. As a result, a highly designed sample having the appearance shown in FIG. 5 and having a unique appearance could be produced.

「比較例1」
本実施例では、第一実施形態の構成から成るCFRPシートにおいて、CFRP層のマトリックス樹脂および透明樹脂層の熱可塑性樹脂にそれぞれポリアミド系樹脂(ナイロン6)を使用し、実施例1と同様、製造方法(i)の方法によってサンプルの作製を行った。そして、CFRP層の裏面層の一部(10cm×10cm=100cm2)を目視で確認したところ、裏面層における非矩形状のUDシート片の割合は24%に留まり、UDシート片の幅寸法が1.5倍以上の大きさまで拡大したものの割合も18%に留まった。その結果、図6(a)に示す外観となりサンプルの意匠効果を充分に高めることができなかった。
"Comparative Example 1"
In this embodiment, in the CFRP sheet having the configuration of the first embodiment, a polyamide resin (nylon 6) is used as the matrix resin of the CFRP layer and the thermoplastic resin of the transparent resin layer, respectively, and the same as in Example 1 is produced. Samples were prepared by the method of method (i). Then, when a part of the back surface layer (10 cm × 10 cm = 100 cm 2 ) of the CFRP layer was visually confirmed, the ratio of the non-rectangular UD sheet piece in the back surface layer was only 24%, and the width dimension of the UD sheet piece was large. The percentage of those that expanded to more than 1.5 times the size remained at 18%. As a result, the appearance shown in FIG. 6A was obtained, and the design effect of the sample could not be sufficiently enhanced.

「比較例2」
本実施例では、透明樹脂層を有しないCFRP層のみから成るCFRPシートにおいて、CFRP層のマトリックス樹脂にポリアミド系樹脂(ナイロン6)を使用し、UDシート片を熱プレス加工してサンプルの作製を行った。そして、CFRP層の表面層の一部(10cm×10cm=100cm2)を目視確認したところ、表面層における非矩形状のUDシート片の割合は0%であり、UDシート片の幅寸法が成形前の状態から1.5倍以上の大きさまで拡大したものの割合も0%であった。その結果、図6(b)に示す外観となりサンプルの意匠効果を充分に高めることができなかった。
"Comparative Example 2"
In this embodiment, in a CFRP sheet composed of only a CFRP layer having no transparent resin layer, a polyamide resin (nylon 6) is used as the matrix resin of the CFRP layer, and a UD sheet piece is hot-pressed to prepare a sample. went. Then, when a part of the surface layer of the CFRP layer (10 cm × 10 cm = 100 cm 2 ) was visually confirmed, the ratio of the non-rectangular UD sheet piece in the surface layer was 0%, and the width dimension of the UD sheet piece was molded. The percentage of those that expanded from the previous state to 1.5 times or more was also 0%. As a result, the appearance shown in FIG. 6 (b) was obtained, and the design effect of the sample could not be sufficiently enhanced.

<試験結果>
上記実施例1及び比較例1〜2についての試験結果をまとめると、実施例1のサンプルは意匠性を充分に高めることができたのに対し、比較例1〜2のサンプルは意匠性を充分に高めることができなかった。各サンプルの条件と試験結果をまとめた表を以下に示す。

Figure 2020009125
<Test results>
Summarizing the test results of Examples 1 and Comparative Examples 1 and 2, the sample of Example 1 was able to sufficiently enhance the design, whereas the samples of Comparative Examples 1 and 2 were sufficiently designed. Could not be raised to. A table summarizing the conditions and test results of each sample is shown below.
Figure 2020009125

[効果の実証試験(ii)]
次に本発明の効果の実証試験(ii)について説明する。本試験では、透明樹脂層の材料及び材料として使用するUDシート片の幅寸法、Vf値が異なるCFRPシートのサンプルを複数作製し、これら各サンプル(下記の実施例1及び比較例1〜2)の外観を評価した。
[Effect verification test (ii)]
Next, a demonstration test (ii) of the effect of the present invention will be described. In this test, a plurality of CFRP sheet samples having different width dimensions and Vf values of the transparent resin layer material and the UD sheet piece used as the material were prepared, and each of these samples (Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 below). The appearance of was evaluated.

「実施例1」
本実施例では、第二実施形態の構成から成るCFRPシートにおいて、CFRP層のマトリックス樹脂および透明樹脂層の熱可塑性樹脂にそれぞれポリアミド系樹脂(ナイロン6)を使用し、製造方法(i)によってサンプルの作製を行った。また本実施例では、材料として寸法が幅5mm×長さ20mm×厚さ0.043mm、Vf53%のUDシート片を使用した。
"Example 1"
In this embodiment, in the CFRP sheet having the configuration of the second embodiment, a polyamide resin (nylon 6) is used as the matrix resin of the CFRP layer and the thermoplastic resin of the transparent resin layer, respectively, and the sample is sampled by the manufacturing method (i). Was produced. Further, in this embodiment, a UD sheet piece having dimensions of 5 mm in width × 20 mm in length × 0.043 mm in thickness and Vf 53% was used as the material.

また本実施例では、二次元方向に並べた上記UDシート片と透明樹脂層の材料である熱可塑性樹脂フィルムとをロール温度270℃、ロール加圧力0.5MPaの条件でロール成形し、目付150g/m2、厚み0.15mm、Vf43.3%の中間シート材を作製した。そして、この中間シート材に対して金型温度270℃、加圧力3MPa、加圧時間0.5minの条件下で熱プレスを行った後、金型温度30℃、加圧力5MPa、加圧時間3minの条件下で冷却プレスを行って寸法が幅381mm×長さ277mm×厚さ0.12mm、Vf43.3%のシート本体を作製した。その結果、独特の外観を有する意匠性の高いサンプルを作製できた。 Further, in this embodiment, the above-mentioned UD sheet pieces arranged in the two-dimensional direction and the thermoplastic resin film which is the material of the transparent resin layer are roll-molded under the conditions of a roll temperature of 270 ° C. and a roll pressing force of 0.5 MPa, and have a grain size of 150 g /. An intermediate sheet material of m2, thickness 0.15 mm, and Vf 43.3% was prepared. Then, after hot pressing the intermediate sheet material under the conditions of a mold temperature of 270 ° C., a pressing force of 3 MPa, and a pressurizing time of 0.5 min, the mold temperature is 30 ° C., a pressing force of 5 MPa, and a pressurizing time of 3 min. A cooling press was performed under the conditions to prepare a sheet body having dimensions of 381 mm in width × 277 mm in length × 0.12 mm in thickness and Vf 43.3%. As a result, a highly designed sample having a unique appearance could be produced.

「実施例2」
本実施例では、第二実施形態の構成から成るCFRPシートにおいて、CFRP層のマトリックス樹脂にポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、透明樹脂層の熱可塑性樹脂にポリアミド系樹脂を使用し、製造方法(i)によってサンプルの作製を行った。また本実施例では、材料として寸法が幅5mm×長さ20mm×厚さ0.048mm、Vf47%のUDシート片を使用した。
"Example 2"
In this embodiment, in the CFRP sheet having the configuration of the second embodiment, polyphenylene sulfide (PPS) resin is used as the matrix resin of the CFRP layer and polyamide resin is used as the thermoplastic resin of the transparent resin layer, and the production method (i) A sample was prepared by. Further, in this embodiment, a UD sheet piece having dimensions of 5 mm in width × 20 mm in length × 0.048 mm in thickness and Vf 47% was used as the material.

また本実施例では、二次元方向に並べた上記UDシート片と透明樹脂層の材料である熱可塑性樹脂フィルムとをロール温度270℃、ロール加圧力0.5MPaの条件でロール成形し、目付150g/m2、厚み0.15mm、Vf35%の中間シート材を作製した。そして、この中間シート材に対して金型温度320℃、加圧力3MPa、加圧時間0.5minの条件下で熱プレスを行った後、金型温度30℃、加圧力5MPa、加圧時間3minの条件下で冷却プレスを行って寸法が幅381mm×長さ277mm×厚さ0.12mm、Vf35%のシート本体を作製した。その結果、独特の外観を有する意匠性の高いサンプルを作製できた。 Further, in this embodiment, the above-mentioned UD sheet pieces arranged in the two-dimensional direction and the thermoplastic resin film which is the material of the transparent resin layer are roll-molded under the conditions of a roll temperature of 270 ° C. and a roll pressing force of 0.5 MPa, and have a grain size of 150 g /. An intermediate sheet material of m2, thickness 0.15 mm, and Vf 35% was prepared. Then, after hot pressing the intermediate sheet material under the conditions of a mold temperature of 320 ° C., a pressing force of 3 MPa, and a pressurizing time of 0.5 min, the mold temperature is 30 ° C., a pressing force of 5 MPa, and a pressurizing time of 3 min. A cooling press was performed under the conditions to prepare a sheet body having dimensions of 381 mm in width × 277 mm in length × 0.12 mm in thickness and Vf 35%. As a result, a highly designed sample having a unique appearance could be produced.

「実施例3」
本実施例では、第二実施形態の構成から成るCFRPシートにおいて、CFRP層のマトリックス樹脂にポリカーボネート(PC)樹脂、透明樹脂層の熱可塑性樹脂にポリアミド系樹脂を使用し、製造方法(i)によってサンプルの作製を行った。また本実施例では、材料として寸法が幅5mm×長さ20mm×厚さ0.048mm、Vf47%のUDシート片を使用した。
"Example 3"
In this embodiment, in the CFRP sheet having the configuration of the second embodiment, a polycarbonate (PC) resin is used as the matrix resin of the CFRP layer and a polyamide resin is used as the thermoplastic resin of the transparent resin layer, and the manufacturing method (i) is used. A sample was prepared. Further, in this embodiment, a UD sheet piece having dimensions of 5 mm in width × 20 mm in length × 0.048 mm in thickness and Vf 47% was used as the material.

また本実施例では、二次元方向に並べた上記UDシート片と透明樹脂層の材料である熱可塑性樹脂フィルムとをロール温度270℃、ロール加圧力0.5MPaの条件でロール成形し、目付150g/m2、厚み0.15mm、Vf35%の中間シート材を作製した。そして、この中間シート材に対して金型温度300℃、加圧力3MPa、加圧時間0.5minの条件下で熱プレスを行った後、金型温度30℃、加圧力5MPa、加圧時間3minの条件下で冷却プレスを行って寸法が幅381mm×長さ277mm×厚さ0.12mm、Vf35%のシート本体を作製した。その結果、独特の外観を有する意匠性の高いサンプルを作製できた。 Further, in this embodiment, the above-mentioned UD sheet pieces arranged in the two-dimensional direction and the thermoplastic resin film which is the material of the transparent resin layer are roll-molded under the conditions of a roll temperature of 270 ° C. and a roll pressing force of 0.5 MPa, and have a grain size of 150 g /. An intermediate sheet material of m2, thickness 0.15 mm, and Vf 35% was prepared. Then, after hot pressing the intermediate sheet material under the conditions of a mold temperature of 300 ° C., a pressing force of 3 MPa, and a pressurizing time of 0.5 min, the mold temperature is 30 ° C., a pressing force of 5 MPa, and a pressurizing time of 3 min. A cooling press was performed under the conditions to prepare a sheet body having dimensions of 381 mm in width × 277 mm in length × 0.12 mm in thickness and Vf 35%. As a result, a highly designed sample having a unique appearance could be produced.

<試験結果>
上記実施例2〜4についての試験結果をまとめると、実施例1〜3の何れのサンプルについても意匠性を充分に高めることができた。なお各サンプルの条件をまとめた表を以下に示す。

Figure 2020009125
Figure 2020009125
Figure 2020009125
<Test results>
Summarizing the test results for Examples 2 to 4, the design of each of the samples of Examples 1 to 3 could be sufficiently enhanced. A table summarizing the conditions of each sample is shown below.
Figure 2020009125
Figure 2020009125
Figure 2020009125

S CFRP層
M 透明樹脂層
P 表面層のUDシート片
Q 裏面層または中間層のUDシート片
S CFRP layer M Transparent resin layer P Surface layer UD sheet piece Q Back surface layer or intermediate layer UD sheet piece

Claims (11)

CFRP層(S)の表面層の外側に透明樹脂層(C)が形成されて成るCFRPシートにおいて、
前記CFRP層(S)が、連続繊維状の炭素繊維(F)(F)…を長さ方向に揃えて配列した状態でマトリックス樹脂(M)により接着一体化して成る多数のUDシート片を、各シート片の繊維方向をランダムに配向させた状態で、かつ、各シート片同士が重なり合うように二次元方向に並べた状態でマトリックス樹脂(M)により接着して形成されている一方、
前記CFRP層(S)の裏面層または中間層のUDシート片(Q)(Q)…が矩形状であるのに対し、表面層のUDシート片(P)(P)…が、裏面層または中間層のUDシート片(Q)よりも平均厚みが小さく、かつ、少なくとも一部に非矩形状に歪んだシート片を含んで構成されていることを特徴とするCFRPシート。
In a CFRP sheet in which a transparent resin layer (C) is formed on the outside of the surface layer of the CFRP layer (S).
A large number of UD sheet pieces formed by adhering and integrating the CFRP layer (S) with a matrix resin (M) in a state where continuous fibrous carbon fibers (F) (F) ... Are arranged in the length direction. While the fiber directions of the sheet pieces are randomly oriented and the sheet pieces are arranged in the two-dimensional direction so as to overlap each other, they are bonded and formed by the matrix resin (M).
The UD sheet pieces (Q) (Q) ... Of the back surface layer or the intermediate layer of the CFRP layer (S) are rectangular, whereas the UD sheet pieces (P) (P) ... Of the front surface layer are the back surface layer or A CFRP sheet having an average thickness smaller than that of the UD sheet piece (Q) of the intermediate layer, and including at least a part of the sheet piece distorted in a non-rectangular shape.
CFRP層(S)の表面層の外側に透明樹脂層(C)が形成されて成るCFRPシートにおいて、
前記CFRP層(S)が、連続繊維状の炭素繊維(F)(F)…を長さ方向に揃えて配列した状態でマトリックス樹脂(M)により接着一体化して成る多数のUDシート片を、各シート片の繊維方向をランダムに配向させた状態で、かつ、各シート片同士が重なり合うように二次元方向に並べた状態でマトリックス樹脂(M)により接着して形成されている一方、
前記CFRP層(S)の表面層及び裏面層のUDシート片(P)(Q)…が非矩形状に歪んだシート片を含んで構成されていることを特徴とするCFRPシート。
In a CFRP sheet in which a transparent resin layer (C) is formed on the outside of the surface layer of the CFRP layer (S).
A large number of UD sheet pieces formed by adhering and integrating the CFRP layer (S) with a matrix resin (M) in a state where continuous fibrous carbon fibers (F) (F) ... Are arranged in the length direction. While the fiber directions of the sheet pieces are randomly oriented and the sheet pieces are arranged in the two-dimensional direction so as to overlap each other, they are bonded and formed by the matrix resin (M).
A CFRP sheet characterized in that the UD sheet pieces (P) (Q) ... Of the front surface layer and the back surface layer of the CFRP layer (S) include sheet pieces distorted in a non-rectangular shape.
CFRP層(S)の表面層における非矩形状に歪んだUDシート片(P)の割合が30%以上であることを特徴とする請求項1または2に記載のCFRPシート。 The CFRP sheet according to claim 1 or 2, wherein the proportion of the UD sheet piece (P) distorted in a non-rectangular shape in the surface layer of the CFRP layer (S) is 30% or more. CFRP層(S)の表面層におけるUDシート片(P)の一つ当たりの平均面積が、裏面層または中間層のUDシート片(Q)の平均面積よりも大きいことを特徴とする請求項1〜3の何れか一つに記載のCFRPシート。 Claim 1 is characterized in that the average area per UD sheet piece (P) in the front surface layer of the CFRP layer (S) is larger than the average area of the UD sheet piece (Q) in the back surface layer or the intermediate layer. The CFRP sheet according to any one of ~ 3. CFRP層(S)の表面層のUDシート片(P)における並列する炭素繊維同士が部分的に分離した解け部(L)の割合が、裏面層または中間層のUDシート片(Q)よりも大きいことを特徴とする請求項1〜4の何れか一つに記載のCFRPシート。 The ratio of the unraveled portion (L) in which the parallel carbon fibers are partially separated from each other in the UD sheet piece (P) of the front surface layer of the CFRP layer (S) is higher than that of the UD sheet piece (Q) of the back surface layer or the intermediate layer. The CFRP sheet according to any one of claims 1 to 4, wherein the CFRP sheet is large. CFRP層(S)のマトリックス樹脂に、透明樹脂層(C)の熱可塑性樹脂と密着性を有する熱可塑性樹脂が使用されていることを特徴とする請求項1〜5の何れか一つに記載のCFRPシート。 The invention according to any one of claims 1 to 5, wherein a thermoplastic resin having adhesion to the thermoplastic resin of the transparent resin layer (C) is used as the matrix resin of the CFRP layer (S). CFRP sheet. 請求項1または2記載のCFRPシートが同種材料または異種材料の表面に積層一体化されていることを特徴とするCFRPシートを用いた積層体。 A laminate using a CFRP sheet according to claim 1 or 2, wherein the CFRP sheet is laminated and integrated on the surface of the same or different materials. CFRPシートの製造方法において、二次元方向に並べた多数のUDシート片と透明樹脂層の材料である樹脂フィルムとをロール成形して仮接着することにより、或いは二次元方向に並べた多数のUDシート片に透明樹脂層の材料である溶融樹脂をコーティングして熱プレスすることによりCFRP層と透明樹脂層が一体となった中間シート材を作製した後、この中間シート材を更に熱プレスすることにより表面層のUDシート片を歪ませることを特徴とするCFRPシートの製造方法。 In the CFRP sheet manufacturing method, a large number of UD sheet pieces arranged in a two-dimensional direction and a resin film which is a material of a transparent resin layer are roll-molded and temporarily bonded, or a large number of UDs arranged in a two-dimensional direction. A sheet piece is coated with a molten resin, which is a material for a transparent resin layer, and heat-pressed to prepare an intermediate sheet material in which a CFRP layer and a transparent resin layer are integrated, and then this intermediate sheet material is further heat-pressed. A method for producing a CFRP sheet, which comprises distorting a UD sheet piece in a surface layer by means of a method. 中間シート材に対する熱プレスの加圧力を、UDシート片と樹脂フィルムを仮接着する際のロール成形の加圧力、或いは溶融樹脂がコーティングされたUDシート片に対する熱プレスの加圧力よりも大きくすることを特徴とする請求項8記載のCFRPシートの製造方法。 The pressure of the heat press on the intermediate sheet material should be larger than the pressure of roll molding when temporarily bonding the UD sheet piece and the resin film, or the pressure of the heat press on the UD sheet piece coated with the molten resin. The method for producing a CFRP sheet according to claim 8, wherein the CFRP sheet is produced. CFRPシートの製造方法において、連続繊維状の炭素繊維と熱可塑性樹脂とをロール成形することにより炭素繊維同士を接着してUDシートを作製すると共に、このUDシートを矩形状に裁断して作製されたUDシート片を透明樹脂層の材料である樹脂フィルム上に二次元方向に配置して、或いは二次元方向に並べた多数のUDシート片に透明樹脂層の材料である溶融樹脂をコーティングして加熱圧縮成形することにより表面層のUDシート片を歪ませることを特徴とするCFRPシートの製造方法。 In the CFRP sheet manufacturing method, continuous fibrous carbon fibers and thermoplastic resin are roll-formed to bond the carbon fibers to each other to produce a UD sheet, and the UD sheet is cut into a rectangular shape to produce a UD sheet. The UD sheet pieces are arranged in the two-dimensional direction on the resin film which is the material of the transparent resin layer, or a large number of UD sheet pieces arranged in the two-dimensional direction are coated with the molten resin which is the material of the transparent resin layer. A method for producing a CFRP sheet, which comprises distorting a UD sheet piece of a surface layer by heat compression molding. 樹脂フィルムの目付量が、UDシート片全体の目付量に対して5%以上の大きさであることを特徴とする請求項8〜10の何れか一つに記載のCFRPシートの製造方法。 The method for producing a CFRP sheet according to any one of claims 8 to 10, wherein the basis weight of the resin film is 5% or more of the basis weight of the entire UD sheet piece.
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