KR20130056210A - 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체 - Google Patents

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시니치 다케무라
킹킹 니
다쿠오 하시두메
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신슈 다이가쿠
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Abstract

CFRP 성형체(10)는 서로 적층된 CFRP층(1, 2)과, CFRP층(1, 2) 사이에 배치된 제진 탄성층(3)을 구비하고 있다. 제진 탄성층(3)은 x축 방향을 따라 서로 이간되도록 배열된 점탄성 영역(3a, 3b)을 가진다. 점탄성 수지 영역(3a, 3b) 사이에는, 고강성 수지로 이루어지는 고강성 수지 영역(4)이 형성되어 있다. CFRP 성형체(10)에서는, CFRP층(1, 2) 사이에, 점탄성 수지 영역(3a, 3b)을 갖는 제진 탄성층(3)이 배치되어 있기 때문에 제진성이 향상된다. 또한, 점탄성 수지 영역(3a, 3b)이 CFRP층(1, 2)의 길이 방향을 따라 서로 이간되어 배치되어 있으며, 이들 사이에 강성이 비교적 높은 고강성 수지 영역(4)이 형성되어 있기 때문에, CFRP층(1, 2)의 길이 방향을 따른 굴곡 강성이 확보된다.

Description

탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체{CARBON-FIBER-REINFORCED PLASTIC MOLDED OBJECT}
본 발명은 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체에 관한 것이다.
탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체는 알루미늄이나 철 등의 금속에 비해 경량이고 고강성이기 때문에, 금속을 대신하는 신소재로서, 최근 주목을 모으고 있다. 한편, 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체에 있어서는, 제진성의 향상이 요망되고 있다. 그래서, 서로 적층된 탄소 섬유 강화 플라스틱층 사이에, 폴리이미드 등의 점탄성 재료로 이루어지는 제진 탄성층이 배치된 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체가 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
일본 공개특허공보 제2004-291408호
그런데, 상기한 바와 같은 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체는, 예를 들면 지지 부재의 일부로서 산업용 부품에 적용되는 경우가 있다. 이로 인해, 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체에 있어서는, 제진성의 향상에 더하여, 일정한 굴곡 강성을 확보하는 것이 요구되고 있다. 또한, 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체에 있어서는, 일정한 제진성을 확보하면서 굴곡 강성을 향상시키는 것이 요구되고 있다.
그래서, 본 발명은 굴곡 강성을 확보하면서 제진성을 향상시킬 수 있는 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체, 및, 제진성을 확보하면서 굴곡 강성을 향상시킬 수 있는 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따르는 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체는, 서로 적층된 장척(長尺)상의 제 1 및 제 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층과, 제 1 탄소 섬유 강화 플라스틱층과 제 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층 사이에 배치된 제진 탄성층을 구비하고, 제진 탄성층은 점탄성 수지로 이루어지는 복수의 점탄성 수지 영역을 가지고, 점탄성 수지 영역은 제 1 및 제 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층의 길이 방향을 따라 서로 이간되도록 배열되어 있고, 이웃하는 점탄성 수지 영역 사이에는, 점탄성 수지의 강성보다도 높은 강성을 갖는 고강성 수지로 이루어지는 고강성 수지 영역이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체에서는, 제 1 탄소 섬유 강화 플라스틱층과 제 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층 사이에, 점탄성 수지 영역을 갖는 제진 탄성층이 배치되어 있기 때문에 제진성이 향상된다. 또한, 이 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체에서는, 제 1 및 제 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층의 길이 방향을 따라 서로 이간되어 복수의 점탄성 수지 영역이 배열되어 있고, 이들 점탄성 수지 영역 사이에 강성이 비교적 높은 고강성 수지 영역이 형성되어 있기 때문에, 제 1 및 제 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층의 길이 방향을 따른 굴곡 강성이 확보된다.
본 발명에 따르는 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체에 있어서는, 이웃하는 점탄성 수지 영역에 있어서, 고강성 수지 영역을 사이에 개재하여 대향하는 면끼리는, 대략 평행하게 되어 있는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 고강성 수지 영역을 사이에 개재하여 대향하는 면이 연신되는 방향을 따라, 제진성 및 굴곡 강성의 분포가 대략 균일해진다.
본 발명에 따르는 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체에 있어서는, 고강성 수지는 제 1 및 제 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층을 구성하는 수지와 동일하며, 고강성 수지 영역은 제 1 및 제 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층과 일체적으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 제 1 및 제 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층과 제진 탄성층을 일체적으로 성형할 때에, 제 1 및 제 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층을 구성하는 수지에 의해, 용이하게 고강성 수지 영역을 형성할 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따르는 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체는, 서로 적층된 제 1 및 제 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층과, 제 1 탄소 섬유 강화 플라스틱층과 제 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층 사이에 배치된 제진 탄성층을 구비하고, 제진 탄성층은 점탄성 수지와 점탄성 수지에 혼련된 섬유상 물질을 포함하는 재료로 이루어지고, 섬유상 물질은 점탄성 수지의 강성보다도 높은 강성을 갖는 것을 특징으로 한다.
이 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체에서는, 제 1 탄소 섬유 강화 플라스틱층과 제 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층 사이에, 점탄성 수지와 점탄성 수지에 혼련되고 강성이 비교적 높은 섬유상 물질을 포함하는 재료로 이루어지는 제진 탄성층이 배치되어 있기 때문에, 제진성을 확보하면서 굴곡 강성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르는 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체에 있어서는, 제 1 및 제 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층은 장척상을 이루고 있고, 제진 탄성층은 제 1 및 제 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층의 길이 방향을 따라 배열된 복수의 틈에 의해 복수 영역으로 분할되어 있는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 제 1 및 제 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층의 길이 방향을 따라 서로 이간되도록 제진 탄성층의 복수 영역이 배열되게 되기 때문에, 제 1 및 제 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층의 길이 방향을 따른 굴곡 강성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르는 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체에 있어서는, 이웃하는 영역에 있어서, 틈을 사이에 개재하여 대향하는 면끼리는, 대략 평행하게 되어 있는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 틈을 사이에 개재하여 대향하는 면이 연신되는 방향을 따라, 제진성 및 굴곡 강성의 분포를 대략 균일하게 할 수 있다.
본 발명에 따르는 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체에 있어서는, 섬유상 물질은 카본 나노 튜브, 케첸 블랙, 유리 단섬유 및 탄소 단섬유 중 적어도 하나인 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 카본 나노 튜브, 케첸 블랙, 유리 단섬유 및 탄소 단섬유를 이용하여, 적합하게 굴곡 강성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 굴곡 강성을 확보하면서 제진성을 향상시킬 수 있는 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체, 및, 제진성을 확보하면서 굴곡 강성을 향상시킬 수 있는 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체를 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명에 따르는 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체의 제 1 실시형태의 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 따른 부분 단면도이다.
도 3은 도 1의 III-III선을 따른 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따르는 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체의 제 2 실시형태의 사시도이다.
도 5는 도 4의 V-V선을 따른 부분 단면도이다.
도 6은 비교예에 따르는 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체의 사시도이다.
도 7은 실시예 및 비교예에 따르는 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체의 굴곡 강성 및 제진성의 측정 결과를 도시하는 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따르는 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체의 제 3 실시형태의 사시도이다.
도 9는 도 8의 II-II선을 따른 부분 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따르는 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체의 제 4 실시형태의 사시도이다.
도 11은 도 10의 IV-IV선을 따른 부분 단면도이다.
도 12는 도 10의 V-V선을 따른 부분 단면도이다.
도 13은 실시예 및 비교예에 따르는 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체의 굴곡 강성 및 제진성의 측정 결과를 도시하는 그래프이다.
이하, 본 발명의 적합한 실시형태에 관해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 또는 상당 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다.
[제 1 실시형태]
도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같이, 탄소 섬유 강화 플라스틱(이하, 「CFPR: Carbon Fiber Reinforced Plastics」라고 한다) 성형체(10)는, 직교 좌표계(S)의 z축 방향을 따라 서로 적층된 CFRP층(제 1 탄소 섬유 강화 플라스틱층)(1) 및 CFRP층(제 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층)(2)과, CFRP층(1)과 CFRP층(2) 사이에 배치된 제진 탄성층(3)을 구비하고 있다. 이러한 CFRP 성형체(10)는, 예를 들면 로보트 핸드 등의 산업용 부품에 사용할 수 있다.
CFRP층(1, 2)은 직교 좌표계(S)의 x축 방향을 따라 연신되는 장척판상을 이루고 있고, 탄소 섬유로 이루어지는 복수층의 탄소 섬유층과, 이들 탄소 섬유층에 함침·경화된 매트릭스 수지(예를 들면 에폭시 수지)로 이루어진다.
CFRP층(1)은 z축 방향을 따라 순차적으로 적층된 외측층(1a) 및 내측층(1b)으로 이루어진다. 외측층(1a)은, 예를 들면, 탄소 섬유의 배향 방향이 0도가 되도록 배치된 탄소 섬유층을 5층 포함하는 것으로 할 수 있다. 또한, 내측층(1b)은, 예를 들면, 탄소 섬유의 배향 방향이 90도가 되도록 배치된 탄소 섬유층을 1층 포함하는 것으로 할 수 있다. 또한, 여기에서의 각도는, x축 방향에 대한 각도이다.
CFRP층(2)은 z축 방향을 따라 순차적으로 적층된 내측층(2a) 및 외측층(2b)으로 이루어진다. 내측층(2a)은, 예를 들면, 탄소 섬유의 배향 방향이 90도가 되도록 배치된 탄소 섬유층을 1층 포함하는 것으로 할 수 있다. 또한, 외측층(2b)은, 예를 들면, 탄소 섬유의 배향 방향이 0도가 되도록 배치된 탄소 섬유층을 5층 포함하는 것으로 할 수 있다.
제진 탄성층(3)은 CFRP층(1, 2)의 길이 방향(x축 방향)을 따라 서로 이간되도록 배열된 점탄성 수지 영역(3a) 및 점탄성 수지 영역(3b)을 가진다. 점탄성 수지 영역(3a, 3b)은 점탄성 수지로 이루어진다. 점탄성 수지는, CFRP층(1, 2)을 구성하는 매트릭스 수지의 강성보다도 낮은 강성을 갖는 수지로서, 예를 들면 고무나 탄성중합체 등의 점탄성 재료(유연성 수지 재료)로 할 수 있다. 점탄성 재료는, 25℃에 있어서의 저장 탄성률이 0.1MPa 이상 2500MPa 이하의 범위인 것이 바람직하고, 0.1MPa 이상 250MPa 이하의 범위인 것이 더욱 바람직하고, 0.1MPa 이상 25MPa 이하의 범위인 것이 한층 바람직하다. 점탄성 재료의 저장 탄성률이, 2500MPa 이하이면, 충분한 제진 성능을 얻을 수 있고, 0.MPa 이상이면, CFRP 성형체(10)의 강성의 저하가 적고, 로보트 핸드나 로보트 아암 등의 산업용 부품으로서 요구되는 성능을 충족시킬 수 있다. 또한, 점탄성 재료는 탄소 섬유 프리프레그로부터 CFRP로의 전환을 열경화에 의해 행하는 점에서, 그 때에 발생하는 열에 대해 안정적인 것이 바람직하다. 또한, 점탄성 재료는 CFRP층(1, 2)의 매트릭스 수지와의 접착성이 우수한 재료인 것이 바람직하다.
이상의 관점에서, 점탄성 수지 영역(3a, 3b)을 구성하는 점탄성 재료는, 예를 들면, 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 클로로프렌 고무(CR), 부틸 고무(IIR), 니트릴 고무(NBR), 및, 에틸렌프로필렌 고무(EPM, EPDM) 등의 고무, 및, 폴리에스테르 수지, 비닐에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 및, 유연쇄를 갖는 중합체인 고무나 탄성중합체 등을 첨가함으로써 탄성율을 낮게 한 에폭시 수지 등의, CFRP에 비해 유연한 재료로 할 수 있다.
점탄성 수지 영역(3a)과 점탄성 수지 영역(3b) 사이에는, 점탄성 수지의 강성보다도 높은 강성을 갖는 고강성 수지(예를 들면 에폭시 수지)로 이루어지는 고강성 수지 영역(4)이 형성되어 있다. 고강성 수지 영역(4)은 점탄성 수지 영역(3a)과 점탄성 수지 영역(3b) 사이의 영역에, 틈없이 배치되어 있다. 또한, 점탄성 수지 영역(3a, 3b)에 있어서, 고강성 수지 영역(4)을 사이에 개재하여 대향하는 면(3c, 3d)은, 각각 직교 좌표계(S)의 y축 방향을 따라 연신되는 동시에, 서로 대략 평행하게 되어 있다.
이러한 제진 탄성층(3)은, 예를 들면, 점탄성 수지의 용액을 시트상의 틀에 흘려넣어 건조시키고, 핫 프레스기에 의해 가열·압축하여 성형한 후에, 그 길이 방향에 있어서의 중심 부분을 잘라냄으로써 제작할 수 있다.
또한, CFRP 성형체(10)는, 예를 들면, CFRP층(1)을 위한 프리프레그 적층체와, CFRP층(2)을 위한 프리프레그 적층체 사이에, 상기한 바와 같이 하여 제작된 제진 탄성층(3)을 배치하여 가열·압축하여, CFRP층(1), 제진 탄성층(3) 및 CFRP층(2)을 일체적으로 성형하여 제작된다. 이 때, CFRP층(1, 2)을 구성하는 매트릭스 수지에 의해, 고강성 수지 영역(4)을 형성할 수 있다. 이 경우, 고강성 수지 영역(4)은, CFRP층(1, 2)과 일체적으로 형성되게 된다.
이상 설명한 바와 같이, CFRP 성형체(10)에서는, CFRP층(1)과 CFRP층(2) 사이에, 점탄성 수지 영역(3a, 3b)을 갖는 제진 탄성층(3)이 배치되어 있기 때문에 제진성이 향상된다. 또한, CFRP 성형체(10)에서는, x축 방향을 따라 서로 이간되어 점탄성 수지 영역(3a, 3b)이 배열되어 있고, 이들 점탄성 수지 영역(3a, 3b) 사이에 강성이 비교적 높은 고강성 수지 영역(4)이 형성되어 있기 때문에, x축 방향을 따른 굴곡 강성이 확보된다.
또한, CFRP 성형체(10)에 있어서는, 점탄성 수지 영역(3a, 3b)에 있어서, 고강성 수지 영역(4)을 사이에 개재하여 대향하는 면(3c, 3d)이, 서로 대략 평행하게 되어 있기 때문에, 이들의 면(3c, 3d)의 연신 방향(y축 방향)을 따라, 제진성 및 굴곡 강성의 분포가 대략 균일해진다.
[제 2 실시형태]
도 4, 도 5에 도시하는 바와 같이, CFRP 성형체(100)는 제 1 실시형태에 따르는 CFRP 성형체(10)에 대해, CFRP층(1) 대신 CFRP층(제 1 탄소 섬유 강화 플라스틱층)(11)을 구비하는 점, 및, CFRP층(2) 대신 CFRP층(제 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층)(22)을 구비하는 점에서 상이하다.
CFRP층(11, 22)은 x축 방향을 따라 연신되는 장척판상을 이루고 있고, 탄소 섬유로 이루어지는 복수층의 탄소 섬유층과, 이들 탄소 섬유층에 함침·경화된 매트릭스 수지(예를 들면 에폭시 수지)로 이루어진다.
CFRP층(11)은 z축 방향을 따라 순차적으로 적층된 외측층(11a), 중간층(11b) 및 내측층(11c)으로 이루어진다. 외측층(11a)은, 예를 들면, 탄소 섬유의 배향 방향이 0도가 되도록 배치된 탄소 섬유층을 4층 포함하는 것으로 할 수 있다. 또한, 중간층(11b)은, 예를 들면, 탄소 섬유의 배향 방향이 90도가 되도록 배치된 탄소 섬유층을 1층 포함하는 것으로 할 수 있다. 또한, 내측층(11c)은, 예를 들면, 탄소 섬유의 배향 방향이 0도가 되도록 배치된 탄소 섬유층을 1층 포함하는 것으로 할 수 있다. 또한, 여기에서의 각도는, x축 방향에 대한 각도이다.
CFRP층(22)은 z축 방향을 따라 순차적으로 적층된 내측층(22a), 중간층(22b) 및 외측층(22c)으로 이루어진다. 내측층(22a)은, 예를 들면, 탄소 섬유의 배향 방향이 0도가 되도록 배치된 탄소 섬유층을 1층 포함하는 것으로 할 수 있다. 또한, 중간층(22b)은, 예를 들면, 탄소 섬유의 배향 방향이 90도가 되도록 배치된 탄소 섬유층을 1층 포함하는 것으로 할 수 있다. 또한, 외측층(22c)은, 예를 들면, 탄소 섬유의 배향 방향이 0이 되도록 배치된 탄소 섬유층을 4층 포함하는 것으로 할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, CFRP 성형체(100)에 있어서도, CFRP층(11)과 CFRP층(22) 사이에, 점탄성 수지 영역(3a, 3b)을 갖는 제진 탄성층(3)이 배치되어 있기 때문에, 제진성이 향상된다. 또한, x축 방향을 따라 서로 이간되어 점탄성 수지 영역(3a, 3b)이 배열되어 있고, 이들 점탄성 수지 영역(3a, 3b) 사이에 강성이 비교적 높은 고강성 수지 영역(4)이 형성되어 있기 때문에, x축 방향을 따른 굴곡 강성이 확보된다.
또한, 상기의 제 1 및 제 2 실시형태에 따르는 CFRP 성형체(10) 및 CFRP 성형체(100)에 있어서, 제진 탄성층(3)은 2개의 점탄성 수지 영역(3a, 3b)을 갖는 것으로 했지만, 이것으로 한정되지 않고, x축 방향을 따라 서로 이간되도록 배열된 3개 이상의 점탄성 수지 영역을 갖는 것으로 할 수도 있다.
[실시예 1]
(1) 시험편
본 발명에 따르는 CFRP 성형체의 실시예로서, CFRP 성형체(10)에 대응하는 시험편(A1)과, CFRP 성형체(100)에 대응하는 시험편(A2)을, 이하와 같이 구성하였다.
(1-1) 시험편(A1)
탄소 섬유의 배향 방향이 0도가 되도록 그라녹 프리프레그(니혼그라파이트파이버 가부시키가이샤 제조 그라녹 XN-60(인장 탄성율; 620GPa, 탄소 섬유 평량: 125g/㎡, 매트릭스 수지 함유량: 32중량%, 1층의 두께: 0.11mm), 이하 동일)를 5층 적층하고, 그 위에, 탄소 섬유의 배향 방향이 90도가 되도록 그라녹 프리프레그를 1층 적층하여, 제 1 프리프레그 적층체를 얻었다. 또한, 탄소 섬유의 배향 방향이 90도가 되도록 그라녹 프리프레그 1층을 배치하고, 그 위에, 탄소 섬유의 배향 방향이 0도가 되도록 그라녹 프리프레그를 5층 적층하여, 제 2 프리프레그 적층체를 얻었다. 한편, 폴리우레탄 수지(디아프렉스 가부시키가이샤 제조의 다이아리(MS4510), 이하 동일) 용액을 시트상의 틀에 흘려넣어 건조시키고, 핫 프레스기에 의해, 150℃에서 1시간, 가열·압축하여 성형한 후에, 그 길이 방향에 있어서의 중심 부분을 잘라냄으로써, 두께 0.15mm의 제진 탄성층(3)을 얻었다. 이 때, 잘라내는 부분의 폭을 10mm으로 하였다. 그리고, 제 1 프리프레그 적층체, 제진 탄성층(3), 제 2 프리프레그 적층체를 순차적으로 적층하고, 130℃에서 1시간 30분, 가열·압축하고, 이들을 일체적으로 성형하여, CFRP층(1), 제진 탄성층(3) 및 CFRP층(2)으로 이루어지는 시험편(A1)을 얻었다. 또한, 고강성 수지 영역(4)의 재료를 에폭시 수지로 하였다.
(1-2) 시험편(A2)
탄소 섬유의 배향 방향이 0도가 되도록 그라녹 프리프레그를 4층 적층하고, 그 위에, 탄소 섬유의 배향 방향이 90도가 되도록 그라녹 프리프레그를 1층 적층하고, 그 위에, 탄소 섬유의 배향 방향이 0도가 되도록 그라녹 프리프레그를 추가로 1층 적층하여, 제 3 프리프레그 적층체를 얻었다. 또한, 탄소 섬유의 배향 방향이 0도가 되도록 그라녹 프리프레그를 1층 배치하고, 그 위에, 탄소 섬유의 배향 방향이 90도가 되도록 그라녹 프리프레그를 1층 적층하고, 그 위에, 탄소 섬유의 배향 방향이 0도가 되도록 그라녹 프리프레그를 추가로 4층 적층하여, 제 4 프리프레그 적층체를 얻었다. 한편, 폴리우레탄 수지 용액을 시트상의 틀에 흘려넣어 건조시키고, 핫 프레스기에 의해, 150℃에서 1시간, 가열·압축하여 성형한 후에, 그 길이 방향에 있어서의 중심 부분을 잘라냄으로써, 두께 0.1mm의 제진 탄성층(3)을 얻었다. 이 때, 잘라내는 부분의 폭을 10mm으로 하였다. 그리고, 제 3 프리프레그 적층체, 제진 탄성층(3), 제 4 프리프레그 적층체를 순차적으로 적층하고, 130℃에서 1시간 30분, 가열·압축하고, 이들을 일체적으로 성형하여, CFRP층(11), 제진 탄성층(3) 및 CFRP층(22)으로 이루어지는 시험편(A2)을 얻었다. 또한, 고강성 수지 영역(4)의 재료를 에폭시 수지로 하였다.
(2) 비교예
시험편(A1, A2)에 대한 비교예로서, 이하와 같은 비교 시험편(B1) 및 비교 시험편(B2)을 준비하였다.
(2-1) 비교 시험편(B1)
비교 시험편(B1)은 도 6a에 도시하는 바와 같이, 시험편(A1)에 대해, 제진 탄성층(3) 대신 제진 탄성층(7)을 구비하는 점에서 상이하다. 제진 탄성층(7)은 두께 0.1mm의 단일 영역으로 이루어지고, 그 재료는 폴리우레탄 수지이다.
(2-2) 비교 시험편(B2)
비교 시험편(B2)은 도 6b에 도시하는 바와 같이, 시험편(A2)에 대해, 제진 탄성층(3) 대신 상기의 제진 탄성층(7)을 구비하는 점에서 상이하다.
이상의 시험편(A1, A2) 및 비교 시험편(B1, B2)은, 어느 것이나, 길이 45mm 정도, 폭 5mm 정도, 두께 1.4mm 이상 1.5mm 이하 정도로 하였다.
(3) 측정
아이티케소쿠세교 가부시키가이샤 제조의 DMA(Dynamics Mechanical Analysis) 측정 장치(ITK-DVA225)를 사용하고, 길이 방향에 관한 3점 굴곡 가진동 모드에 의해, 시험편(A1, A2) 및 비교 시험편(B1, B2)의, 저장 탄성률(탄성 성분)=E', 손실 저장 탄성률(점성 성분)=E'' 및 손실 정접=E''/E'=tanδ를 측정하였다. 여기에서, 3점 굴곡 가진 모드란, 각 시험편에 있어서, 길이 방향의 양 단부를 클램프하여 중앙부에 진동을 가함으로써, 점탄성 거동을 측정하는 측정 방식이다.
(4) 측정 결과
측정 결과를 도 7에 도시한다. 도 7a는 각 시험편의 25℃에 있어서의 굴곡 탄성률 유지율(E'/E'CFRP)을 도시하고 있다. 또한, E'CFRP 는 제진 탄성층을 갖지 않는(CFRP층(1) 및 CFRP층(2)만으로 이루어지는) CFRP 성형체의 저장 탄성률이다. 도 7b는 각 시험편의 25℃에 있어서의 tanδ를 도시하고 있다. 도 7a, 도 7b에 있어서, A1은 시험편(A1)의 측정값을 나타내고 있고, A2는 시험편(A2)의 측정값을 나타내고 있고, B1은 비교 시험편(B1)의 측정값을 나타내고 있고, B2는 비교 시험편(B2)의 측정값을 나타내고 있다. 또한, 동 도면에 있어서, Baseline은 제진 탄성층을 갖지 않는 CFRP 성형체의 측정값을 나타내고 있다. 여기에서, 탄성율 유지율(E'/E'CFRP)은 굴곡 강성의 지표가 되는 값이며, 이 값이 클수록 굴곡 강성이 높다. tanδ는 제진성의 지표가 되는 값이며, 이 값이 클수록 제진성이 높다.
도 7b에 도시하는 바와 같이, 시험편(A1)의 tanδ는 0.102이며, 비교 시험편(B1)의 tanδ는 0.07이었다. 또한, 시험편(A2)의 tanδ는 0.074이며, 비교 시험편(B2)의 tanδ는 0.044이었다. 이것으로부터, 시험편(A1) 및 시험편(A2)에 의하면, 비교 시험편(B1) 및 비교 시험편(B2)에 비해, 각각 제진성이 향상되는 것을 알 수 있었다.
또한, 도 7a에 도시하는 바와 같이, 시험편(A1)의 E'/E'CFRP과 비교 시험편(B1)의 E'/E'CFRP는 대략 동정도이었다. 또한, 시험편(A2)의 E'/E'CFRP과, 비교 시험편(B2)의 E'/E'CFRP는 대략 동정도이었다. 이것으로부터, 시험편(A1) 및 시험편(A2)은 그 길이 방향에 관해서, 비교 시험편(B1) 및 비교 시험편(B2)에 손색없을 정도의 굴곡 강성이 각각 확보되는 것을 알 수 있었다.
[제 3 실시형태]
도 8, 도 9에 도시하는 바와 같이, 탄소 섬유 강화 플라스틱(이하, 「CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastics」라고 한다) 성형체(10A)는, 직교 좌표계(S)의 z축 방향을 따라 서로 적층된 CFRP층(제 1 탄소 섬유 강화 플라스틱층)(1A) 및 CFRP층(제 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층)(2A)과, CFRP층(1A)과 CFRP층(2A) 사이에 배치된 제진 탄성층(3A)을 구비하고 있다. 이러한 CFRP 성형체(10A)는, 예를 들면 로보트 핸드 등의 산업용 부품에 사용할 수 있다.
CFRP층(1A, 2A)은 직교 좌표계(S)의 x축 방향을 따라 연신되는 장척판상을 이루고 있고, 탄소 섬유로 이루어지는 복수층의 탄소 섬유층과, 이들 탄소 섬유층에 함침·경화된 매트릭스 수지(예를 들면 에폭시 수지)로 이루어진다.
CFRP층(1A)은 z축 방향을 따라 순차적으로 적층된 외측층(1aA) 및 내측층(1bA)으로 이루어진다. 외측층(1aA)은, 예를 들면, 탄소 섬유의 배향 방향이 0도가 되도록 배치된 탄소 섬유층을 5층 포함하는 것으로 할 수 있다. 또한, 내측층(1bA)은, 예를 들면, 탄소 섬유의 배향 방향이 90도가 되도록 배치된 탄소 섬유층을 1층 포함하는 것으로 할 수 있다. 또한, 여기에서의 각도는, x축 방향에 대한 각도이다.
CFRP층(2A)은 z축 방향을 따라 순차 적층된 내측층(2aA) 및 외측층(2bA)으로 이루어진다. 내측층(2aA)은, 예를 들면, 탄소 섬유의 배향 방향이 90도가 되도록 배치된 탄소 섬유층을 1층 포함하는 것으로 할 수 있다. 또한, 외측층(2bA)은, 예를 들면, 탄소 섬유의 배향 방향이 0도가 되도록 배치된 탄소 섬유층을 5층 포함하는 것으로 할 수 있다.
제진 탄성층(3A)은 점탄성 수지와 점탄성 수지에 혼련된 섬유상 물질을 포함하는 재료로 이루어진다. 점탄성 수지는 CFRP층(1A, 2A)을 구성하는 매트릭스 수지의 강성보다도 낮은 강성을 갖는 수지로서, 예를 들면 고무나 탄성중합체 등의 점탄성 재료(유연성 수지 재료)로 할 수 있다. 점탄성 재료는 25℃에 있어서의 저장 탄성률이, 0.1MPa 이상 2500MPa 이하의 범위인 것이 바람직하고, 0.1MPa 이상 250MPa 이하의 범위인 것이 더욱 바람직하고, 0.1MPa 이상 25MPa 이하의 범위인 것이 한층 바람직하다. 점탄성 재료의 저장 탄성률이, 2500MPa 이하이면, 충분한 제진 성능을 얻을 수 있고, 0.1MPa 이상이면, CFRP 성형체(10A)의 강성의 저하가 적고, 로보트 핸드나 로보트 아암 등의 산업용 부품으로서 요구되는 성능을 충족시킬 수 있다. 또한, 점탄성 재료는 탄소 섬유 프리프레그로부터 CFRP로의 전환을 열경화에 의해 행하기 때문에, 그 때에 발생하는 열에 대해 안정적인 것이 바람직하다. 또한, 점탄성 재료는 CFRP층(1A, 2A)의 매트릭스 수지와의 접착성이 우수한 재료인 것이 바람직하다. 이상의 관점에서, 점탄성 수지 영역(3aA, 3bA)을 구성하는 점탄성 재료는, 예를 들면, 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 클로로프렌 고무(CR), 부틸 고무(IIR), 니트릴 고무(NBR), 및, 에틸렌프로필렌 고무(EPM,EPDM) 등의 고무, 및, 폴리에스테르 수지, 비닐에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 및, 유연쇄를 갖는 중합체인 고무나 탄성중합체 등을 첨가함으로써 탄성율을 낮게 한 에폭시 수지 등의, CFRP에 비해 유연한 재료로 할 수 있다.
섬유상 물질은 이 점탄성 수지의 강성보다도 높은 강성을 갖는 것으로서, 예를 들면 카본 나노 튜브, 케첸 블랙, 유리 단섬유 및 탄소 단섬유 중 적어도 하나로 할 수 있다. 카본 나노 튜브는 그 섬유 길이 방향의 영률이, 예를 들면 500GPa 이상 10000GPa 이하인 범위의 것으로 할 수 있다. 유리 단섬유는 그 섬유 길이 방향의 영률이, 예를 들면 60GPa 이상 90GPa 이하의 범위의 것으로 할 수 있다. 탄소 단섬유는 그 섬유 길이 방향의 영률이, 예를 들면 50GPa 이상 1000GPa 이하의 범위의 것으로 할 수 있다.
이러한 섬유상 물질의 길이는, 예를 들면 1㎛ 이상 6mm 이하의 범위로 할 수 있다. 섬유상 물질의 길이가, 1㎛ 이상이면, 섬유상 물질이 점탄성 수지에 미치는 전단력이 비교적 커지기 때문에, CFRP 성형체(10A)의 강성을 개선할 수 있고, 6mm 이하이면, 제진 탄성층(3A)의 저장 탄성률이 지나치게 높아지지 않고, 충분한 제진 성능이 얻어진다. 또한, 섬유상 물질의 길이를 섬유상 물질의 직경으로 나눈 종횡비는, 5 이상 600 이하의 범위인 것이 바람직하고, 5 이상 300 이하의 범위인 것이 더욱 바람직하다. 종횡비가 5 이상이면, 섬유상 물질끼리 서로 얽히기 쉬워지기 때문에, CFRP 성형체(10A)의 강성을 개선할 수 있고, 600 이하이면, 점탄성 수지에 섬유상 물질을 혼련할 때에, 점탄성 수지 내에 섬유상 물질을 비교적 균일하게 분산시킬 수 있다.
또한, 점탄성 수지에 대한 섬유상 물질의 혼련 비율은, 예를 들면 0.1중량% 이상 30중량% 이하의 범위로 할 수 있다. 점탄성 수지에 대한 섬유상 물질의 혼련 비율이, 0.1중량% 이상이면, CFRP 성형체(10A)의 강성 개선에 대한 효과가 비교적 크고, 30중량% 이하이면, 충분한 제진 성능이 얻어진다.
이러한 제진 탄성층(3A)은, 예를 들면, 점탄성 수지의 용액에 섬유상 물질을 첨가하여 교반한 후, 이것을 시트상의 틀에 흘려넣어 건조시키고, 핫 프레스기로 가열·압축함으로써 제작된다.
또한, CFRP 성형체(10A)는, 예를 들면, CFRP층(1A)을 위한 프리프레그 적층체와, CFRP층(2A)을 위한 프리프레그 적층체 사이에, 상기와 같이 하여 제작된 제진 탄성층(3A)을 배치하여 가열·압축하여, CFRP층(1A), 제진 탄성층(3A) 및 CFRP층(2A)을 일체적으로 성형하여 제작된다.
이상 설명한 바와 같이, CFRP 성형체(10A)에 있어서는, CFRP층(1A)과 CFRP층(2A) 사이에, 점탄성 수지와 점탄성 수지에 혼련되어 강성이 비교적 높은 섬유상 물질을 포함하는 재료로 이루어지는 제진 탄성층(3A)이 배치되어 있기 때문에, 제진성을 확보하면서 굴곡 강성을 향상시킬 수 있다.
또한, 섬유상 물질을, 카본 나노 튜브, 케첸 블랙, 유리 단섬유 및 탄소 단섬유 중 적어도 하나로 함으로써, 적합하게 굴곡 강성을 향상시킬 수 있다.
[제 4 실시형태]
도 10 내지 도 12에 도시하는 바와 같이, CFRP 성형체(100A)는, z축 방향을 따라 서로 적층된 CFRP층(제 1 탄소 섬유 강화 플라스틱층)(11A) 및 CFRP층(탄소 섬유 강화 플라스틱층)(22A)과, CFRP층(11A)과 CFRP층(22A) 사이에 배치된 제진 탄성층(33A)을 구비하고 있다.
CFRP층(11A, 22A)은 x축 방향을 따라 연신되는 장척판상을 이루고 있고, 탄소 섬유로 이루어지는 복수층의 탄소 섬유층과, 이들의 탄소 섬유층에 함침·경화된 매트릭스 수지(예를 들면 에폭시 수지)로 이루어진다.
CFRP층(11A)은 z축 방향을 따라 순차적으로 적층된 외측층(11aA), 중간층(11bA) 및 내측층(11cA)으로 이루어진다. 외측층(11aA)은, 예를 들면, 탄소 섬유의 배향 방향이 0도가 되도록 배치된 탄소 섬유층을 4층 포함하는 것으로 할 수 있다. 또한, 중간층(11bA)은, 예를 들면, 탄소 섬유의 배향 방향이 90도가 되도록 배치된 탄소 섬유층을 1층 포함하는 것으로 할 수 있다. 또한, 내측층(11cA)은, 예를 들면, 탄소 섬유의 배향 방향이 0도가 되도록 배치된 탄소 섬유층을 1층 포함하는 것으로 할 수 있다. 또한, 여기에서의 각도는, x축 방향에 대한 각도이다.
CFRP층(22A)은 z축 방향을 따라 순차적으로 적층된 내측층(22aA), 중간층(22bA) 및 외측층(22cA)으로 이루어진다. 내측층(22aA)은, 예를 들면, 탄소 섬유의 배향 방향이 0도가 되도록 배치된 탄소 섬유층을 1층 포함하는 것으로 할 수 있다. 또한, 중간층(22bA)은, 예를 들면, 탄소 섬유의 배향 방향이 90도가 되도록 배치된 탄소 섬유층을 1층 포함하는 것으로 할 수 있다. 또한, 외측층(22cA)은, 예를 들면, 탄소 섬유의 배향 방향이 0도가 되도록 배치된 탄소 섬유층을 4층 포함하는 것으로 할 수 있다.
제진 탄성층(33A)은 CFRP층(11A, 22A)의 길이 방향(x축 방향)을 따라 배열된 복수(여기에서는 5개)의 틈(4A)에 의해 복수(여기에서는 6개)의 영역(33aA)으로 분할되어 있다. 제진 탄성층(33A)의 각 영역(33aA)은 (즉, 제진 탄성층(33A)은), 점탄성 수지와 점탄성 수지에 혼련된 섬유상 물질을 포함하는 재료로 이루어진다. 점탄성 수지 및 섬유상 물질은 제 3 실시형태의 것과 같은 것으로 할 수 있다. 또한, 제진 탄성층(33A)의 이웃하는 영역(33aA)에 있어서, 틈(4A)을 사이에 개재하여 대향하는 면(33bA)은, 직교 좌표계(S)의 y축 방향을 따라 연신되는 동시에, 서로 대략 평행하게 되어 있다.
이러한 제진 탄성층(33A)은, 예를 들면, 제 3 실시형태에 따르는 제진 탄성층(3A)을 제작한 후, 이것을 복수 영역(33aA)으로 분할하여 제작된다.
또한, CFRP 성형체(100A)는, 예를 들면, CFRP층(11A)을 위한 프리프레그 적층체와, CFRP층(22A)을 위한 프리프레그 적층체 사이에, 상기와 같이 하여 제작된 제진 탄성층(33A)을 배치하여 가열·압축하여, CFRP층(11A), 제진 탄성층(33A) 및 CFRP층(22A)을 일체적으로 성형하여 제작된다.
이상 설명한 바와 같이, CFRP 성형체(100A)에 있어서도, CFRP층(11A)과 CFRP층(22A) 사이에, 점탄성 수지와 점탄성 수지에 혼련되어 강성이 비교적 높은 섬유상 물질을 포함하는 재료로 이루어지는 제진 탄성층(33A)이 배치되어 있기 때문에, 제진성을 확보하면서 굴곡 강성을 향상시킬 수 있다.
또한, CFRP 성형체(100A)에 있어서는, 제진 탄성층(33A)이, x축 방향으로 배열된 복수의 틈(4A)에 의해, 복수 영역(33aA)으로 분할되어 있다. 이로 인해, 제진 탄성층(33A)의 복수 영역(33aA)이, x축 방향을 따라 서로 이간되도록 배열되게 되기 때문에, x축 방향에 관한 굴곡 강성이 향상된다. 또한, 틈(4A)을 사이에 개재하여 대향하는 면(33bA)끼리가 대략 평행하게 되어 있기 때문에, 이들 면(33bA)의 연신 방향(y축 방향)을 따라, 제진성 및 굴곡 강성의 분포가 대략 균일해진다.
또한, CFRP 성형체(100A)에 있어서는, 점탄성 수지의 강성보다도 높은 강성을 갖는 고강성 수지로 이루어지는 고강성 수지 영역을 각 틈(4A)에 형성할 수 있다. 이 경우, x축 방향에 관한 굴곡 강성을 한층 향상시킬 수 있다. 또한, 이 고강성 수지를, CFRP층(11A, 22A)을 구성하는 수지와 동일하게 하고, 고강성 수지 영역을, CFRP층(11A, 22A)과 일체적으로 형성해도 좋다. 이 경우, CFRP층(11A), 제진 탄성층(33A) 및 CFRP층(22A)을 일체적으로 성형할 때에, CFRP층(11A, 22A)을 구성하는 매트릭스 수지에 의해, 용이하게 고강성 수지 영역을 형성할 수 있다.
[실시예 2]
(시험편)
본 발명에 따르는 CFRP 성형체의 실시예로서, CFRP 성형체(10A)에 대응하는 시험편(AA1)과, CFRP 성형체(100A)에 대응하는 시험편(AA2)을, 이하와 같이 구성하였다.
(1-1) 시험편(AA1)
탄소 섬유의 배향 방향이 0도가 되도록 그라녹 프리프레그(니혼그라파이트파이버 가부시키가이샤 제조의 그라녹 XN-60(인장 탄성율: 620GPa, 탄소 섬유 평량: 125g/㎡ , 매트릭스 수지 함유량: 32중량%, 1층의 두께: 0.11mm) 이하 동일)를 5층 적층하고, 그 위에, 탄소 섬유의 배향 방향이 90도가 되도록 그라녹 프리프레그를 1층 적층하여, 제 1 프리프레그 적층체를 얻었다. 또한, 탄소 섬유의 배향 방향이 90도가 되도록 그라녹 프리프레그를 1층 배치하고, 그 위에, 탄소 섬유의 배향 방향이 0도가 되도록 그라녹 프리프레그를 5층 적층하여, 제 2 프리프레그 적층체를 얻었다. 한편, 폴리우레탄 수지(다이아리, MS4510, 디아프렉스 가부시키가이샤 제조, 이하 동일) 용액에 카본 나노 튜브를 첨가·교반한 후, 이것을 시트상의 틀에 흘려넣어 건조시키고, 핫 프레스기로 150℃에서 1시간, 가열·압축하여, 두께 0.1mm의 제진 탄성층(3A)을 얻었다. 이 때, 폴리우레탄 수지에 대한 카본 나노 튜브의 혼련비를 5중량%로 하였다. 그리고, 제 1 프리프레그 적층체, 제진 탄성층(3A) 및 제 2 프리프레그 적층체를 순차적으로 적층하고, 130℃에서 1시간 30분, 가열·압축하여, CFRP층(1A), 제진 탄성층(3A) 및 CFRP층(2A)으로 이루어지는 시험편(AA1)을 얻었다.
(1-2) 시험편(AA2)
탄소 섬유의 배향 방향이 0도가 되도록 그라녹 프리프레그를 4층 적층하고, 그 위에, 탄소 섬유의 배향 방향이 90도가 되도록 그라녹 프리프레그 1층을 적층하고, 그 위에, 탄소 섬유의 배향 방향이 0도가 되도록 그라녹 프리프레그를 추가로 1층 적층하여, 제 3 프리프레그 적층체를 얻었다. 또한, 탄소 섬유의 배향 방향이 0도가 되도록 그라녹 프리프레그를 1층 배치하고, 그 위에, 탄소 섬유의 배향 방향이 90도가 되도록 그라녹 프리프레그를 1층 적층하고, 그 위에, 탄소 섬유의 배향 방향이 0도가 되도록 그라녹 프리프레그를 추가로 4층 적층하여, 제 4 프리프레그 적층체를 얻었다. 한편, 폴리우레탄 수지 용액에 유리 단섬유를 첨가·교반한 후, 이것을 시트상의 틀에 흘려넣어 건조시키고, 핫 프레스기로 150℃에서 1시간, 가열·압축하여, 두께 0.1mm의 제진 탄성층을 얻었다. 이 때, 폴리우레탄 수지에 대한 유리 단섬유의 혼련비를 5중량%로 하였다. 또한, 유리 단섬유의 길이를 3mm으로 하였다. 또한, 얻어진 제진 탄성층을, 6개의 영역으로 분할하여 제진 탄성층(33A)을 얻었다. 제진 탄성층(33A)의 분할된 부분(33aA) 사이의 틈(4A)의 폭을 각각 2mm으로 하였다. 그리고, 제 3 프리프레그 적층체, 제진 탄성층(33A) 및 제 4 프리프레그 적층체를 순차적으로 적층하고, 130℃에서 1시간 30분, 가열·압축하여, CFRP층(11A), 제진 탄성층(33A) 및 CFRP층(22A)으로 이루어지는 시험편(AA2)을 얻었다.
(2) 비교예
상기의 시험편(AA1, AA2)에 대한 비교예로서, 다음과 같은 비교 시험편(BA)을 준비하였다. 비교 시험편(BA)은 시험편(AA1)의 제진 탄성층(3A) 대신, 폴리우레탄 수지만으로 이루어지고 두께 0.1mm의 제진 탄성층을 구비한다. 비교 시험편(BA)의 그 밖의 구성은, 시험편(AA1)과 같다.
이상의 시험편(AA1), 시험편(AA2), 비교 시험편(BA)은, 어느 것이나, 길이 45mm, 폭 5mm, 두께 1.4mm 이상 1.5mm 이하 정도로 하였다.
(3) 측정
아이티케소쿠세교 가부시키가이샤 제조의 DMA(Dynamics Mechanical Analysis, 동적 점탄성) 측정 장치(ITK-DVA225)를 사용하여, 길이 방향에 관한 3점 굴곡 가진 모드에 의해, 시험편(AA1), 시험편(AA2) 및 비교 시험편(BA)의, 저장 탄성률(탄성 성분)=E', 손실 저장 탄성률(점성 성분)=E'' 및 손실 정접=E''/E'=tanδ를 측정하였다. 여기에서, 3점 굴곡 가진 모드란, 각 시험편에 있어서, 길이 방향의 양 단부를 클램프하여 중앙부에 진동을 가함으로써, 점탄성 거동을 측정하는 측정 방식이다.
(4) 측정 결과
측정 결과를 도 13에 도시한다. 도 13a는 각 시험편의 25℃에 있어서의 굴곡 탄성률 유지율(E'/E'CFRP)을 나타내고 있다. 또한, E'CFRP은 제진 탄성층을 갖지 않는(CFRP층(1A) 및 CFRP층(2A)만으로 이루어지는) CFRP 성형체의 저장 탄성률이다. 도 13b는 각 시험편의 25℃에 있어서의 tanδ를 나타내고 있다. 도 13a, 도 13b에 있어서, AA1은 시험편(AA1)의 측정값을 나타내고 있고, AA2는 시험편(AA2)의 측정값을 나타내고 있고, BA는 비교 시험편(BA)의 측정값을 나타내고 있다. 또한, 동 도면에 있어서, Baseline은 제진 탄성층을 갖지 않는 CFRP 성형체의 측정값을 나타내고 있다. 여기에서, 탄성율 유지율(E'/E'CFRP)은 굴곡 강성의 지표가 되는 값이며, 이 값이 클수록 굴곡 강성이 높다. tanδ는 제진성의 지표가 되는 값이며, 이 값이 클수록 제진성이 높다.
도 13a에 도시하는 바와 같이, 시험편(AA1)의 E'/E'CFRP은 0.75이며, 시험편(AA2)의 E'/E'CFRP은 0.81이었다. 이것에 대해, 비교 시험편(BA)의 E'/E'CFRP은 0.67이었다. 이것으로부터, 시험편(AA1)에 의하면, 비교 시험편(BA)에 비해, 굴곡 강성을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 시험편(AA2)에 의하면, 그 길이 방향에 관한 굴곡 강성을 한층 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있었다.
또한, 도 13b에 도시하는 바와 같이, 시험편(AA1, AA2)의 tanδ는 제진 탄성층을 갖지 않는 CFRP 성형체의 tanδ에 비해 충분히 큰 값이었다. 이것으로부터, 시험편(AA1) 및 시험편(AA2)에 의하면, 제진 탄성층을 갖지 않는 CFRP 성형체에 비해, 충분한 제진성을 확보할 수 있는 것을 알 수 있었다.
본 발명에 의하면, 굴곡 강성을 확보하면서 제진성을 향상시킬 수 있는 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체, 및, 제진성을 확보하면서 굴곡 강성을 향상시킬 수 있는 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체를 제공하는 것이 가능해진다.
10, 100…CFRP 성형체
1, 2, 11, 22…CFRP층
3…제진 탄성층
3a, 3b…점탄성 수지 영역
3c, 3d…면
4…고강성 수지 영역
10A, 100A…CFRP 성형체
1A, 2A, 11A, 22A…CFRP층
3A, 33A…제진 탄성층
33aA…영역
33bA…면
4A…틈

Claims (7)

  1. 서로 적층된 장척상의 제 1 및 제 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층과,
    상기 제 1 탄소 섬유 강화 플라스틱층과 상기 제 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층 사이에 배치된 제진 탄성층을 구비하고,
    상기 제진 탄성층은, 점탄성 수지로 이루어지는 복수의 점탄성 수지 영역을 가지고,
    상기 점탄성 수지 영역은, 상기 제 1 및 상기 제 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층의 길이 방향을 따라 서로 이간되도록 배열되어 있고,
    이웃하는 상기 점탄성 수지 영역 사이에는, 상기 점탄성 수지의 강성보다도 높은 강성을 갖는 고강성 수지로 이루어지는 고강성 수지 영역이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체.
  2. 제 1 항에 있어서, 이웃하는 상기 점탄성 수지 영역에 있어서, 상기 고강성 수지 영역을 사이에 개재하여 대향하는 면끼리는, 대략 평행하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 고강성 수지는, 상기 제 1 및 제 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층을 구성하는 수지와 동일하며,
    상기 고강성 수지 영역은, 상기 제 1 및 제 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층과 일체적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체.
  4. 서로 적층된 제 1 및 제 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층과,
    상기 제 1 탄소 섬유 강화 플라스틱층과 상기 제 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층 사이에 배치된 제진 탄성층을 구비하고,
    상기 제진 탄성층은, 점탄성 수지와 상기 점탄성 수지에 혼련된 섬유상 물질을 포함하는 재료로 이루어지고,
    상기 섬유상 물질은, 상기 점탄성 수지의 강성보다도 높은 강성을 갖는 것을 특징으로 하는 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층은, 장척상을 이루고 있고,
    상기 제진 탄성층은, 상기 제 1 및 제 2 탄소 섬유 강화 플라스틱층의 길이 방향을 따라 배열된 복수의 틈에 의해 복수 영역으로 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체.
  6. 제 5 항에 있어서, 이웃하는 상기 영역에 있어서, 상기 틈을 사이에 개재하여 대향하는 면끼리는, 대략 평행하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유상 물질은, 카본 나노 튜브, 케첸 블랙, 유리 단섬유 및 탄소 단섬유 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 탄소 섬유 강화 플라스틱 성형체.
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