TWI708799B - Ｃｆｒｐ薄片、使用ｃｆｒｐ薄片之積層體，及ｃｆｒｐ薄片之製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題在於提供一種擬等向性CFRP薄片，其不僅拉伸強度等的機械強度優異，而且可視面的式樣設計性亦優異。 本發明之解決手段為提供不僅拉伸強度等的機械強度優異，而且可視面的式樣設計性亦優異之CFRP薄片、及使用其之積層體、及前述CFRP薄片之有效率的製造方法。

Description

ＣＦＲＰ薄片、使用ＣＦＲＰ薄片之積層體，及ＣＦＲＰ薄片之製造方法
本發明關於CFRP薄片之改良，詳細而言，關於式樣設計性優異的CFRP薄片，及使用其之積層體，及前述CFRP薄片之有效率的製造方法。
近年來，由強化纖維材料的碳纖維與基質樹脂所構成之碳纖維強化塑膠(CFRP)，由於其優異的機能性，而在各式各樣的用途中被利用。又，作為CFRP薄片，廣泛已知於將連續纖維狀的碳纖維束在縱橫中配向者或將碳纖維束予以平織者中，含浸基質樹脂而形成者。
然而，關於上述以往的CFRP薄片，藉由熱壓加工CFRP薄片而成形為任意的形狀時，在薄片全體中伸長的連續纖維狀之碳纖維束係成為阻礙對於加壓模具的追隨性之主要原因，導致賦形性的變差，結果有限定進行成形的形狀之缺點。
因此，於以往中，亦開發出將對齊長度方向排列的碳纖維束經基質樹脂所接著一體化的UD薄片，細地裁切成長條狀，將此經裁切之長條狀的UD薄片在二次元方向中並排，藉由熱壓而一體化，成為薄片狀之CFRP薄片(例如，參照專利文獻1)。
然而，上述以往的CFRP薄片係在表面上僅長條狀(矩形狀)的UD薄片並排之外觀，由於在各個UD薄片之形狀沒有大的差異，故表面的外觀容易成為單調的設計。因此，於要求式樣設計性的裝飾薄片等之用途中，幾乎沒有使用CFRP薄片。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2016-27956號公報
[發明所欲解決的課題]
本發明係鑒於上述問題而完成者，其目的在於提供不僅拉伸強度等機械強度優異，而且可視面的式樣設計性亦優異之CFRP薄片，及使用其之積層體，及前述CFRP薄片之有效率的製造方法。 [解決課題的手段]
參照附圖，如以下地說明本發明者為了解決上述課題而採用的手段。
即，本發明之特徵為以下之點：在CFRP層S的表面層之外側形成透明樹脂層C而構成CFRP薄片，同時以將連續纖維狀的碳纖維F・F…對齊長度方向而排列之狀態，藉由基質樹脂M接著一體化而成之多數的UD薄片，以使各薄片的纖維方向無規地配向之狀態，且各薄片彼此疊合之方式，在二次元方向中並排之狀態下，藉由基質樹脂M接著而形成前述CFRP層S，另一方面，相對於前述CFRP層S之背面層或中間層的UD薄片P・Q…為矩形狀，以包含平均厚度比背面層或中間層的UD薄片Q更小，且在至少一部分變形成非矩形狀的薄片構成表面層的UD薄片P・P…。
還有，於本說明書中，所謂的「非矩形狀」，就是指UD薄片的寬度尺寸(相對於碳纖維的長度方向而言垂直方向之尺寸)之最大值與最小值之差成為寬度尺寸之最大值的10%以上之大小者，或UD薄片的長度尺寸(相對於碳纖維的長度方向而言平行方向之尺寸)之最大值與最小值之差成為長度尺寸之最大值的10%以上之大小者。
又，本發明亦可為在CFRP層S的表面層之外側形成透明樹脂層C而成之CFRP薄片，其中前述CFRP層S係以將連續纖維狀的碳纖維F・F…對齊長度方向而排列之狀態，藉由基質樹脂M接著一體化而成之多數的UD薄片，以使各薄片的纖維方向無規地配向之狀態，且各薄片彼此疊合之方式，在二次元方向中並排之狀態下，藉由基質樹脂M接著而形成，另一方面，以於前述CFRP層S之表面層及背面層的UD薄片P・Q中包含變形成非矩形狀的薄片之方式構成。
另外，於本發明中，上述CFRP層S之表面層中的變形成非矩形狀的UD薄片P之比例係設為30%以上(較佳為50%以上)，可形成獨特的外觀之式樣設計性優異的CFRP薄片。
另一方面，於本發明中，藉由將上述CFRP層S之表面層中的UD薄片P之每一個的平均面積設為比背面層或中間層的UD薄片Q的平均面積更大，可增大表面層的UD薄片P之形狀的變形，提高式樣設計效果。
還有，於本發明中，藉由將上述CFRP層S之表面層的UD薄片P中並列的碳纖維彼此部分地分離之鬆開部L之比例設為比背面層或中間層的UD薄片Q更大，可增大表面層的UD薄片P之形狀的變形，提高式樣設計效果。
又，於本發明中，於上述CFRP層S的基質樹脂，由於使用與透明樹脂層C的熱塑性樹脂具有密著性之熱塑性樹脂，在透明樹脂層C之形成時，可容易鬆開易表面層的UD薄片P。
另外，於本發明中，藉由將上述CFRP薄片積層一體化於同種材料或異種材料之表面，可構成獨特的外觀之式樣設計性優異的積層體。
還有，於本發明中，作為上述CFRP薄片之製造方法，可採用：藉由將在二次元方向中並排之多數的UD薄片與作為透明樹脂層之材料的樹脂薄膜予以輥壓成形而暫時接著，或藉由在二次元方向中並排之多數的UD薄片上塗佈作為透明樹脂層的材料之熔融樹脂，進行熱壓，而製作CFRP層與透明樹脂層成為一體的中間薄片材之後，藉由進一步熱壓該中間薄片材而使表面層的UD薄片變形之方法。
又，於上述製造方法中，較佳為使對於中間薄片材的熱壓之加壓力係比暫時接著UD薄片與樹脂薄膜時的輥壓成形之加壓力或對於塗佈有熔融樹脂的UD薄片之熱壓之加壓力更大。
另一方面，於本發明中，代替上述製造方法，亦可採用：於CFRP薄片之製造方法中，藉由將連續纖維狀的碳纖維與熱塑性樹脂予以輥壓成形而接著碳纖維彼此，製作UD薄片，同時將該UD薄片裁切成矩形狀，將所製作的UD薄片在二次元方向中配置於作為透明樹脂層的材料之樹脂薄膜上，或藉由在二次元方向中並排之多數的UD薄片上塗佈作為透明樹脂層的材料之熔融樹脂，進行加熱壓縮成形，而使表面層的UD薄片變形之方法。
另外，於上述製造方法中，較佳為使對於樹脂薄膜的UD薄片之加熱壓縮成形的加壓力或對於塗佈有熔融樹脂的UD薄片之加熱壓縮成形的加壓力係比UD薄片製作時之輥壓成形的加壓力更大。
還有，於本發明中，在上述製造方法中，為了提高表面的式樣設計性，較佳為相對於UD薄片全體的單位面積重量，使樹脂薄膜的單位面積重量成為5%以上之大小。 [發明的效果]
於本發明中，將多數的UD薄片，以使各薄片的纖維方向無規地配向之狀態，且各薄片彼此疊合之方式，在二次元方向中並排之狀態下，接著而製作CFRP薄片，同時藉由在表面層包含變形成非矩形狀的UD薄片而構成，可將獨特的外觀賦予至薄片表面。
又，於本發明中，由於從厚度比表面層的UD薄片更大且形狀均勻的矩形狀之UD薄片來構成上述CFRP薄片之背面層或中間層，故沒有大幅損害CFRP薄片的拉伸強度等之掛慮，可兼顧式樣設計性與機械強度。
因此，依照本發明，可提供即使作為補強薄片等也可無問題地使用，而且即使作為要求式樣設計性的表面薄片等亦可適用之CFRP薄片，故本發明之實用的利用價值係頗高。
[實施發明的形態] 『第一實施形態』
關於本發明之第一實施形態，根據圖1～圖3，以下說明。還有圖中，符號S所指示者為薄片本體，符號M所指示者為基質樹脂。又，符號P所指示者為表面層的UD薄片，符號Q所指示者為內側層的UD薄片。還有，符號F所指示者為碳纖維。
「CFRP薄片之構成」 [1]關於CFRP薄片之基本構成 首先於本實施形態中，如圖1所示，形成CFRP層S與在成為其可視面側的表面層之外側形成透明樹脂層C，而構成薄片本體。又，CFRP層S係如圖2(a)(b)(c)所示，將以薄片彼此疊合之方式，在二次元方向中並排多數的UD薄片P・Q，更使UD薄片P・Q之纖維方向無規地配向(UD薄片的纖維方向之朝向成為四散地並排)而成之碳纖維材料，藉由基質樹脂M接著一體化而形成。
又，於上述CFRP層S的UD薄片P・Q中，如圖3(a)(b)所示，使用以將連續纖維狀的碳纖維F・F…對齊長度方向而排列之狀態，藉由基質樹脂M接著一體化者。另外，關於成為CFRP層S的非可視面之背面層或中開層，排列圖3(b)所示之矩形狀的UD薄片Q・Q…而構成，另一方面，關於CFRP層S之表面層，排列圖3(a)所示之平均厚度比背面層或中間層的UD薄片Q更小的UD薄片P・P…而構成，在至少其一部分包含變形為非矩形狀之薄片。
藉由如上述地構成薄片本體，可一邊藉由背面層或中間層之厚度比較大的UD薄片Q・Q…而確保CFRP層S的機械強度，一邊藉由厚度比較小且形狀不均勻的表面層之UD薄片P・P…，如圖2(b)所示地將獨特的外觀賦予至薄片本體。又，藉由在CFRP層S的表面層之外側所形成的透明樹脂層C，亦可提高薄片本體的表面之平滑性，而且也可賦予CFRP層S的保護效果或光學的視覺效果。
[2]關於CFRP層的碳纖維材料 接著，說明上述薄片本體之各構成要素。首先，關於構成上述CFRP層S的UD薄片P・Q之連續纖維狀的碳纖維F，於本實施形態中使用將長絲捆束成股束(strand)狀的碳纖維束(絲束)。又，於本實施形態中，在碳纖維F使用PAN系碳纖維，但亦可使用瀝青系碳纖維。還有，構成碳纖維束的長絲之條數係可按照強度等而任意地變更。
[3]關於CFRP層的基質樹脂， 又，關於上述CFRP層S的基質樹脂M，於本實施形態中使用聚醯胺系樹脂(尼龍樹脂)，但不受此所限定，亦可使用對於碳纖維材料具有含浸性的其他熱塑性樹脂(丙烯酸樹脂或聚酯、聚烯烴、聚苯乙烯、聚碳酸酯、ABS樹脂、聚醚醯亞胺、氟系樹脂、聚苯硫等)或熱硬化性樹脂。
另外，藉由熱壓而將CFRP層S與透明樹脂層C一體化時(詳細如後述)，在CFRP層S的基質樹脂，由於使用與透明樹脂層C的熱塑性樹脂具有密著性的熱塑性樹脂，在熱壓時可容易鬆開表面層的UD薄片P。
[4]關於UD薄片之形狀 [4-1]表面層的UD薄片之形狀 又，關於上述CFRP層S之表面層的UD薄片P，於本實施形態中為了提高式樣設計效果，使變形成非矩形狀的UD薄片P之比例成為30%以上。還有，關於非矩形狀的UD薄片P，如圖3(a)所示，UD薄片的長度尺寸之最大值X1 與最小值X2 之差為最大值X1 的10%以上者，或寬度尺寸之最大值Y1 與最小值Y2 之差為最大值Y1 的10%以上者。
另外，關於上述表面層的UD薄片P之厚度，於本實施形態中為了表面層的UD薄片P之形狀的變形變大，使平均厚度成為背面層或中開層的UD薄片Q之平均厚度的一半左右。還有，於本實施形態中，將UD薄片P的寬度尺寸之最大值Y1 的平均值當作平均寬度，使該平均寬度成為背面層或中間層的UD薄片Q之平均寬度的1.5倍以上。又，於本實施形態中，上述表面層的UD薄片P之每一個的平均面積係比內側層的UD薄片Q的平均面積更大。
還有，於本實施形態中，為了上述表面層的UD薄片P形狀的變形變大，使表面層的UD薄片P之平均寬度比背面層或中開層的UD薄片Q的平均寬度更大。又，以同樣之目的，使表面層的UD薄片P之並列的碳纖維F彼此部分地分離的鬆開部L之比例比背面層或中間層的UD薄片Q更大。
[4-2]背面層或中間層的UD薄片之形狀 又，關於上述CFRP層S之背面層或中間層的UD薄片Q，於本實施形態中使用寬度W5mm×長度L20mm者，但考慮強度或賦形性，較佳為使用寬度W2mm～20mm(較佳為5mm～10mm)、長度L5mm～70mm(較佳為10mm～30mm)、寬度W與長度L之比率1：1～1：6的矩形狀者。還有於本說明書中，將沿著碳纖維F的長度方向之方向當作UD薄片P的長度方向，將垂直於其的方向當作寬度方向。又，關於背面層或中間層的UD薄片Q之厚度，較佳為40μm～100μm之範圍。
[4-3]UD薄片之重疊片數 另外，於本實施形態中，將上述CFRP層S中積層的UD薄片P・Q之厚度方向的平均片數設計在5.0片～8.0片之範圍，但可按照薄片本體的強度，以任意之片數設計。又，關於CFRP層S之厚度，較佳為在0.3mm～1.0mm之範圍內設計，但亦可形成比其更厚的板狀。
[5]關於CFRP層之表面層、背面層、中間層 還有，關於成為上述CFRP層S的可視面之表面層，於本實施形態中僅形成在薄片本體之單面，但亦可形成在薄片本體之兩面。當時，CFRP層S之背面層不存在，而僅由表面層與中間層所構成。又，於CFRP層S之厚度非常小時，亦有中間層不存在，僅由表面層與背面層所構成之事例。
[6]關於透明樹脂層 [6-1]透明樹脂層的材料 又，關於上述透明樹脂層C之材料，於本實施形態中使用聚醯胺系樹脂，但不受此所限定，亦可使用對於碳纖維材料具有含浸性的其他熱塑性樹脂(丙烯酸樹脂或PET、聚乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、ABS樹脂、聚醚醯亞胺、氟系樹脂、聚苯硫等)或熱硬化性樹脂。另外，透明樹脂層C不僅是無色透明者，而且亦包含若干著色的半透明者。
[6-2]透明樹脂層之厚度 另外，關於透明樹脂層C之厚度，當CFRP層S之厚度小時，相對於UD薄片全體的單位面積重量，較佳為將作為材料使用的樹脂薄膜之單位面積重量設為5%以上(更佳為5～100%，尤佳為10～50%)之大小。還有，於CFRP層S之厚度大時(形成很厚的板狀時)，相對於UD薄片全體之單位面積重量，亦可將樹脂薄膜的單位面積重量設為比5%更小。
「CFRP薄片之製造方法(i)」 接著，說明上述CFRP薄片之製造方法(i)。於本製法中，首先裁切UD薄片而製作均一的矩形狀之UD薄片後，藉由將在二次元方向中並排之多數的UD薄片與作為透明樹脂層的材料的熱塑性樹脂薄膜予以輥壓成形而暫時接著兩者，製作CFRP層與透明樹脂層成為一體之中間薄片材。然後，進一步熱壓經由輥壓成形所製作的中間薄片材，使表面層的UD薄片變形後，進行冷卻加壓。
再者，關於上述表面層的UD薄片變形之原理，推測當透明樹脂流動(變形)進入CFRP層表面的微細凹凸時，勾引因加熱而結合力變弱的UD薄片之碳纖維，使其移動而發生者。又，於上述熱壓時，碳纖維彼此的結合力變弱之UD薄片係崩潰，碳纖維在寬度方向中移動，表面層的UD薄片之厚度變成比背面層或中間層的UD薄片之厚度更小，且表面層的UD薄片之寬度尺寸變成比背面層或中開層的UD薄片之寬度尺寸更大。
又，於本製法中，藉由使對於上述中間薄片材的熱壓之加壓力更大於暫時接著UD薄片與樹脂薄膜時的輥壓成形之加壓力，而提高透明樹脂的流動性(變形性)，使表面層的UD薄片之形狀大幅地歪曲。又，藉由提高對於中間薄片材的熱壓之加壓力，可在表面層的UD薄片中形成更多的鬆開部。
另外，於本製法中，如上述地在透明樹脂層的材料使用熱塑性樹脂薄膜，但亦可代替樹脂薄膜，積層粒狀或短纖維狀的熱塑性樹脂，暫時接著於UD薄片，將此等熱壓，而形成透明樹脂層，當時亦與上述同樣地，可使表面層的UD薄片變形。又，相對於UD薄片全體的單位面積重量，上述樹脂薄膜之單位面積重量較佳設為5%以上(更佳為5～100%，尤佳為10～50%)之大小。
還有，關於上述中間薄片材之製作方法，不一定需要使用樹脂薄膜，亦可對於在二次元方向中並排之多數的UD薄片，藉由塗佈作為透明樹脂層的材料的熔融樹脂及熱壓，而製作CFRP層與透明樹脂層成為一體之中間薄片材。又，當時較佳為使對於中間薄片材的熱壓之加壓力更大於對於塗佈有熔融樹脂之UD薄片的熱壓之加壓力。
「CFRP薄片之製造方法(ii)」 接著，說明上述CFRP薄片之製造方法(ii)。於本製法中，藉由將連續纖維狀的碳纖維與熱塑性樹脂予以輥壓成形而接著碳纖維彼此，製作UD薄片，同時裁切該UD薄片而製作均一的矩形狀之UD薄片。然後，在作為透明樹脂層的材料之熱塑性樹脂薄膜上，於二次元方向並排及配置UD薄片，將此等予以加熱壓縮成形(可沖壓成形等)，而使表面層的UD薄片變形，製造薄片本體。
又，於本製法中，藉由使對於上述樹脂薄膜與UD薄片的加熱壓縮成形之加壓力更大於UD薄片製作時的輥壓成形之加壓力，而可提高透明樹脂的流動性(變形性)，使表面層的UD薄片之形狀大地歪曲。又，藉由提高對於樹脂薄膜與UD薄片的加熱壓縮成形之加壓力，可在表面層的UD薄片中形成更多的鬆開部。
另外，於本製法中，亦可代替上述熱塑性樹脂薄膜，積層粒狀或短纖維狀的熱塑性樹脂，形成透明樹脂層，當時亦與上述同樣地，可使表面層的UD薄片變形。又，相對於UD薄片全體的單位面積重量，上述樹脂薄膜的單位面積重量較佳設為5%以上(更佳為5～100%，尤佳為10～50%)之大小。
還有，關於上述加熱壓縮成形，不一定需要使用樹脂薄膜，亦可對於在層狀地並排之多數的UD薄片上塗佈有作為透明樹脂層的材料之熔融樹脂者進行。
『第二實施形態』 [1]關於CFRP薄片之基本構成 首先於本實施形態中，如圖4(a)(b)(c)所示，以減少UD薄片P・Q之重疊片數，薄地形成CFRP層S，同時在CFRP層S之表面層及背面層的UD薄片P・Q…之兩者中包含變形成非矩形狀的薄片之方式構成。又，於本實施形態中，上述CFRP層S之表面層中的UD薄片P之每一個的平均面積係比背面層的UD薄片Q的平均面積更大。
又，關於上述CFRP層S，較佳為以透明樹脂進入背面層之方式，設定厚度0.1mm～0.2mm(UD薄片P・Q的平均重疊片數2片～4片)之範圍內。另外，上述CFRP層S之表面層的UD薄片P，較佳為將變形成非矩形狀的UD薄片P之比例設為30%以上(較佳為50%以上)。
藉由如上述地構成薄片本體，可將獨特的外觀賦予至薄片本體。又，藉由在CFRP層S的表面層之外側所形成的透明樹脂層C，亦可提高薄片本體的表面之平滑性，另外可賦予CFRP層S的保護效果或光學的視覺效果。再者，關於其他構成及製造方法，係與第一實施形態同樣。
『第三實施形態』 「使用CFRP薄片的積層體之構成」 接著，說明本發明之第三實施形態。於本實施形態中，藉由將第一實施形態的CFRP薄片熱壓在塑膠材料之表面及積層一體化，構成表面的式樣設計性優異之積層體(未圖示)。又，作為積層CFRP薄片之對象，不僅塑膠材料而且亦可採用同種的CFRP材料或金屬等的異種材料。 [實施例]
[效果之實證試驗(i)] 接著，說明本發明之效果的實證試驗(i)。於本試驗中，製作複數的有無透明樹脂層及表面層的UD薄片之非矩形狀的比例及寬度尺寸不同的CFRP薄片之樣品，評價此等各樣品(下述之實施例1及比較例1～2)之外觀。
「實施例1」 於本實施例中，在由第一實施形態之構成所成的CFRP薄片中，於CFRP層的基質樹脂及透明樹脂層的熱塑性樹脂，分別使用聚醯胺系樹脂(尼龍6)，藉由製造方法(i)之方法進行樣品之製作。又，於本實施例中，將暫時接著時的輥壓成形之加壓力(製造中間薄片材時的加壓力)設為0.2～0.4MPa，將對於中間薄片材的熱壓之加壓力(由中間薄片材製造薄片本體時之加壓力)設為3MPa。
然後，目視確認上述CFRP層之表面層的一部分(10cm×10cm=100cm2 )，結果表面層中之非矩形狀的UD薄片之比例為100%，另外UD薄片的寬度尺寸從成形前的狀態放大到1.5倍以上的大小者比例亦為100%。結果，成為如圖5所示之外觀，可製作具有獨特的外觀之式樣設計性高的樣品。
「比較例1」 於本實施例中，在由第一實施形態之構成所成的CFRP薄片中，於CFRP層的基質樹脂及透明樹脂層的熱塑性樹脂，分別使用聚醯胺系樹脂(尼龍6)，與實施例1同樣地，藉由製造方法(i)之方法進行樣品之製作。然後，目視確認CFRP層的背面層之一部分(10cm×10cm=100cm2 )，結果背面層中之非矩形狀的UD薄片之比例停留在24%，UD薄片的寬度尺寸放大到1.5倍以上的大小者之比例亦停留在18%。結果，成為如圖6(a)所示之外觀，無法充分地提高樣品的式樣設計效果。
「比較例2」 於本實施例中，在不具有透明樹脂層的僅由CFRP層所成之CFRP薄片中，於CFRP層的基質樹脂，使用聚醯胺系樹脂(尼龍6)，將UD薄片予以熱壓加工而進行樣品之製作。然後，目視確認CFRP層之表面層的一部分(10cm×10cm=100cm2 )，結果表面層中之非矩形狀的UD薄片之比例為0%，UD薄片的寬度尺寸從成形前的狀態放大到1.5倍以上的大小者比例亦為0%。結果，成為如圖6(b)所示之外觀，無法充分地提高樣品的式樣設計效果。
＜試驗結果＞ 彙總上述實施例1及比較例1～2之試驗結果，實施例1之樣品係可充分地提高式樣設計性，相對於其，比較例1～2之樣品係無法充分地提高式樣設計性。以下顯示彙總各樣品的條件與試驗結果之表。
Figure 02_image001
[效果之實證試驗(ii)] 接著，說明本發明之效果的實證試驗(ii)。於本試驗中，製作複數的透明樹脂層的材料及作為材料使用的UD薄片之寬度尺寸、Vf值不同的CFRP薄片之樣品，評價此等各樣品(下述之實施例1及比較例1～2)之外觀。
「實施例1」 於本實施例中，在由第二實施形態之構成所成的CFRP薄片中，於CFRP層的基質樹脂及透明樹脂層的熱塑性樹脂，分別使用聚醯胺系樹脂(尼龍6)，藉由製造方法(i)進行樣品之製作。又，於本實施例中，作為材料，使用尺寸為寬度5mm×長度20mm×厚度0.043mm、Vf53%的UD薄片。
又，於本實施例中，將在二次元方向中並排的上述UD薄片與作為透明樹脂層的材料之熱塑性樹脂薄膜，於輥溫度270℃、輥加壓力0.5MPa之條件下輥壓成形，製作單位面積重量150g/m2 、厚度0.15mm、Vf43.3%的中間薄片材。然後，對於此中間薄片材，於模具溫度270℃、加壓力3MPa、加壓時間0.5min之條件下進行熱壓後，於模具溫度30℃、加壓力5MPa、加壓時間3min之條件下進行冷卻加壓，製作尺寸為寬度381mm×長度277mm×厚度0.12mm、Vf43.3%的薄片本體。結果，可製作具有獨特的外觀之式樣設計性高的樣品。
「實施例2」 於本實施例中，在由第二實施形態之構成所成的CFRP薄片中，於CFRP層的基質樹脂使用聚苯硫(PPS)樹脂，於透明樹脂層的熱塑性樹脂使用聚醯胺系樹脂，藉由製造方法(i)進行樣品之製作。又，於本實施例中，作為材料，使用尺寸為寬度5mm×長度20mm×厚度0.048mm、Vf47%的UD薄片。
又，於本實施例中，將在二次元方向中並排的上述UD薄片與作為透明樹脂層的材料之熱塑性樹脂薄膜，於輥溫度270℃、輥加壓力0.5MPa之條件下輥壓成形，製作單位面積重量150g/m2 、厚度0.15mm、Vf35%的中間薄片材。然後，對於此中間薄片材，於模具溫度320℃、加壓力3MPa、加壓時間0.5min之條件下進行熱壓後，於模具溫度30℃、加壓力5MPa、加壓時間3min之條件下進行冷卻加壓，製作尺寸為寬度381mm×長度277mm×厚度0.12mm、Vf35%的薄片本體。結果，可製作具有獨特的外觀之式樣設計性高的樣品。
「實施例3」 於本實施例中，在由第二實施形態之構成所成的CFRP薄片中，於CFRP層的基質樹脂使用聚碳酸酯(PC)樹脂，於透明樹脂層的熱塑性樹脂使用聚醯胺系樹脂，藉由製造方法(i)進行樣品之製作。又，於本實施例中，作為材料，使用尺寸為寬度5mm×長度20mm×厚度0.048mm、Vf47%的UD薄片。
又，於本實施例中，將在二次元方向中並排的上述UD薄片與作為透明樹脂層的材料之熱塑性樹脂薄膜，於輥溫度270℃、輥加壓力0.5MPa之條件下輥壓成形，製作單位面積重量150g/m2 、厚度0.15mm、Vf35%的中間薄片材然後，對於此中間薄片材，於模具溫度300℃、加壓力3MPa、加壓時間0.5min之條件下進行熱壓後，於模具溫度30℃、加壓力5MPa、加壓時間3min之條件下進行冷卻加壓，製作尺寸為寬度381mm×長度277mm×厚度0.12mm、Vf35%的薄片本體。結果，可製作具有獨特的外觀之式樣設計性高的樣品。
＜試驗結果＞ 彙總上述實施例1～3之試驗結果，關於實施例1～3之任一樣品，皆可充分地提高式樣設計性。再者，以下顯示彙總各樣品之條件的表。
Figure 02_image001
Figure 02_image004
Figure 02_image006
S‧‧‧CFRP層 M‧‧‧透明樹脂層 P‧‧‧表面層的UD薄片 Q‧‧‧背面層或中間層的UD薄片
圖1係顯示本發明的第一實施形態之CFRP薄片的積層構造之概略剖面圖。 圖2係顯示本發明的第一實施形態之CFRP層的構造之概略剖面圖及概略平面圖。 圖3係顯示本發明的第一實施形態之表面層的UD薄片與背面層或中間層的UD薄片之概略圖。 圖4係顯示本發明的第二實施形態之CFRP層的構造之概略剖面圖及概略平面圖。 圖5係顯示本發明的效果之實證試驗中的實施例之外觀的照片。 圖6係顯示本發明的效果之實證試驗中的比較例之外觀的照片。
S‧‧‧CFRP層
C‧‧‧透明樹脂層

Claims (10)

  1. 一種CFRP薄片，其係在CFRP層(S)的表面層之外側形成透明樹脂層(C)而成之CFRP薄片，其特徵為：前述CFRP層(S)係以將連續纖維狀的碳纖維(F)(F)...對齊長度方向而排列之狀態，藉由基質樹脂(M)接著一體化而成之多數的UD薄片，以使各薄片的纖維方向無規地配向之狀態，且各薄片彼此疊合之方式，在二次元方向中並排之狀態下，藉由基質樹脂(M)接著而形成，另一方面，相對於前述CFRP層(S)之背面層或中間層的UD薄片(Q)(Q)...為矩形狀，表面層的UD薄片(P)(P)...係以包含平均厚度比背面層或中間層的UD薄片(Q)更小，且在至少一部分變形成非矩形狀的薄片所構成。
  2. 一種CFRP薄片，其係在CFRP層(S)的表面層之外側形成透明樹脂層(C)而成之CFRP薄片，其特徵為：前述CFRP層(S)係以將連續纖維狀的碳纖維(F)(F)...對齊長度方向而排列之狀態，藉由基質樹脂(M)接著一體化而成之多數的UD薄片，以使各薄片的纖維方向無規地配向之狀態，且各薄片彼此疊合之方式，在二次元方向中並排之狀態下，藉由基質樹脂(M)接著而形成，另一方面，前述CFRP層(S)之表面層及背面層的UD薄片(P)(Q)...係以包含變形成非矩形狀的薄片所構成。
  3. 如請求項1或2之CFRP薄片，其中CFRP層(S)之表面層中的變形成非矩形狀的UD薄片(P)之比例為30%以上。
  4. 如請求項1或2之CFRP薄片，其中CFRP層(S)之表面層中的UD薄片(P)之每一個的平均面積係比背面層或中間層的UD薄片(Q)的平均面積更大。
  5. 如請求項1或2之CFRP薄片，其中CFRP層(S)之表面層的UD薄片(P)中並列的碳纖維彼此部分地分離之鬆開部(L)之比例係比背面層或中間層的UD薄片(Q)更大。
  6. 如請求項1或2之CFRP薄片，其中於CFRP層(S)的基質樹脂，使用與透明樹脂層(C)的熱塑性樹脂具有密著性之熱塑性樹脂。
  7. 一種使用CFRP之積層體，其特徵為將如請求項1或2之CFRP薄片積層一體化於同種材料或異種材料之表面者。
  8. 一種CFRP薄片之製造方法，其特徵為：藉由將在二次元方向中並排之多數的UD薄片與作為透明樹脂層之材料的樹脂薄膜予以輥壓成形而暫時接著，或藉由在二次元方向中並排之多數的UD薄片上塗佈作為透明樹脂層的材料之熔融樹脂，進行熱壓，而製作CFRP層與透明樹脂層 成為一體的中間薄片材之後，藉由進一步熱壓該中間薄片材而使表面層的UD薄片變形。
  9. 如請求項8之CFRP薄片之製造方法，其中對於中間薄片材的熱壓之加壓力係比暫時接著UD薄片與樹脂薄膜時的輥壓成形之加壓力或對於塗佈有熔融樹脂的UD薄片之熱壓之加壓力更大。
  10. 一種CFRP薄片之製造方法，其特徵為：藉由將連續纖維狀的碳纖維與熱塑性樹脂予以輥壓成形而接著碳纖維彼此，製作UD薄片，同時將該UD薄片裁切成矩形狀，將所製作的UD薄片在二次元方向中配置於作為透明樹脂層的材料之樹脂薄膜上，藉由進行加熱壓縮成形，使表面層的UD薄片變形。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7385390B2 (ja) * 2019-07-25 2023-11-22 株式会社アーク 複合体の製造方法および複合体
JP7273785B2 (ja) * 2020-12-28 2023-05-15 フクビ化学工業株式会社 繊維強化樹脂シート及び繊維強化複合材並びに成形品

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008132650A (ja) * 2006-11-28 2008-06-12 Toray Ind Inc 強化繊維積層体およびその製造方法
EP2067615A1 (en) * 2006-09-28 2009-06-10 Toray Industries, Inc. Fiber-reinforced plastic and process for production thereof
TW201213405A (en) * 2010-07-21 2012-04-01 Toray Industries Prepreg, fiber reinforced composite material and method for manufacturing prepreg
US20120270030A1 (en) * 2006-11-22 2012-10-25 Fukui Prefectural Government Reinforced thermoplastic-resin multilayer sheet material, process for producing the same, and method of forming molded thermoplastic-resin composite material
CN103269845A (zh) * 2010-12-02 2013-08-28 东邦泰纳克丝欧洲有限公司 由增强纤维束制成且含单向纤维带的纤维预制件以及复合件
WO2017022835A1 (ja) * 2015-08-04 2017-02-09 三菱レイヨン株式会社 繊維強化プラスチック及びその製造方法
US20170232702A1 (en) * 2014-07-31 2017-08-17 Komatsu Seiren Co., Ltd. Molded object and method of manufacturing same

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5364292A (en) * 1976-11-22 1978-06-08 Nippon Musical Instruments Mfg Method of production of fiberrreinforced plastic products
JPS58140253A (ja) * 1982-02-16 1983-08-19 ヤマハ株式会社 Ｆｒｐ製建材の製法
JPH03270907A (ja) * 1990-03-20 1991-12-03 Tonen Corp 複層プリプレグおよびプリプレグ硬化体の形成方法
JPH09109310A (ja) * 1995-10-20 1997-04-28 Ykk Corp 成形シート材料の製造方法、その方法によって製造される繊維強化成形シート材料およびそれを用いた安全靴の先芯
JPH10138354A (ja) * 1996-11-08 1998-05-26 Yamaha Corp 炭素繊維強化樹脂成形物とその製造方法
JPH11348191A (ja) * 1998-06-05 1999-12-21 Toho Rayon Co Ltd 繊維織物強化熱可塑性樹脂積層シート
KR101416727B1 (ko) * 2006-09-28 2014-07-08 도레이 카부시키가이샤 복합 프리프레그 기재의 제조 방법, 적층 기재 및 섬유강화플라스틱
JP5994060B2 (ja) * 2013-11-15 2016-09-21 八田経編株式会社 熱可塑性樹脂補強シート材及びその製造方法
WO2017110616A1 (ja) * 2015-12-25 2017-06-29 東レ株式会社 基材積層体および繊維強化プラスチックの製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2067615A1 (en) * 2006-09-28 2009-06-10 Toray Industries, Inc. Fiber-reinforced plastic and process for production thereof
US20120270030A1 (en) * 2006-11-22 2012-10-25 Fukui Prefectural Government Reinforced thermoplastic-resin multilayer sheet material, process for producing the same, and method of forming molded thermoplastic-resin composite material
JP2008132650A (ja) * 2006-11-28 2008-06-12 Toray Ind Inc 強化繊維積層体およびその製造方法
TW201213405A (en) * 2010-07-21 2012-04-01 Toray Industries Prepreg, fiber reinforced composite material and method for manufacturing prepreg
CN103269845A (zh) * 2010-12-02 2013-08-28 东邦泰纳克丝欧洲有限公司 由增强纤维束制成且含单向纤维带的纤维预制件以及复合件
US20170232702A1 (en) * 2014-07-31 2017-08-17 Komatsu Seiren Co., Ltd. Molded object and method of manufacturing same
WO2017022835A1 (ja) * 2015-08-04 2017-02-09 三菱レイヨン株式会社 繊維強化プラスチック及びその製造方法

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