WO2023204095A1 - 炭素繊維強化プラスチック板および炭素繊維強化プラスチック板の製造方法 - Google Patents

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WO2023204095A1
WO2023204095A1 PCT/JP2023/014644 JP2023014644W WO2023204095A1 WO 2023204095 A1 WO2023204095 A1 WO 2023204095A1 JP 2023014644 W JP2023014644 W JP 2023014644W WO 2023204095 A1 WO2023204095 A1 WO 2023204095A1
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WO
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carbon fiber
reinforced plastic
fiber reinforced
plastic layer
layer
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Application number
PCT/JP2023/014644
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English (en)
French (fr)
Inventor
有佑 保科
亮 杉浦
Original Assignee
双葉電子工業株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B15/00—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00
    • B29B15/08—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00 of reinforcements or fillers
    • B29B15/10—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step
    • B29B15/12—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/28—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer impregnated with or embedded in a plastic substance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/02—Physical, chemical or physicochemical properties
    • B32B7/022—Mechanical properties

Definitions

  • the present invention relates to a carbon fiber reinforced plastic plate and a method for manufacturing a carbon fiber reinforced plastic plate.
  • Carbon fiber reinforced plastics are lightweight and have high strength, and are used in sports applications such as fishing rods and golf club shafts, industrial applications such as automobiles and aircraft, as well as buildings. It is also widely used in the construction field, such as for reinforcement.
  • Patent Document 1 discloses a carbon fiber reinforced resin sheet that has excellent bendability and flexibility while being a sheet with high heat dissipation and rigidity in the in-plane direction.
  • Patent Document 2 discloses a carbon fiber reinforced plastic plate and a method for manufacturing a carbon fiber reinforced plastic plate that can satisfy workability, smoothness after processing, and strength.
  • aluminum parts are used as die set parts for press molds, mold parts that are driven at high speed, and the like.
  • Aluminum is a lightweight metal, but some of these die set parts and mold parts are so heavy that they cannot be carried by hand, even if they are made of aluminum. need to be transported using a transport vehicle or trolley.
  • multiple people may perform the installation work using a crane or the like. Therefore, if parts can be replaced with CFRP, which is lighter than aluminum, transportation and installation work can be easily done manually.
  • the present invention aims to provide a carbon fiber-reinforced plastic plate and a method for manufacturing a carbon fiber-reinforced plastic plate that has a bending modulus equivalent to that of aluminum, satisfies cutting workability, and can reduce costs. purpose.
  • the carbon fiber reinforced plastic plate of the present invention includes a first carbon fiber reinforced plastic layer having a pitch-based carbon fiber woven fabric and a base material, a PAN-based carbon fiber woven fabric and/or a PAN-based carbon fiber
  • a second carbon fiber reinforced plastic layer having a nonwoven fabric and a base material, and a third carbon fiber reinforced plastic layer having a pitch-based carbon fiber woven fabric and a base material are laminated, and the surface of the carbon fiber reinforced plastic plate is , the first carbon fiber reinforced plastic layer and the third carbon fiber reinforced plastic layer are arranged, and the ratio of the thickness of the first carbon fiber reinforced plastic layer to the thickness of the third carbon fiber reinforced plastic layer is 4 to 4. 6:6 to 4, and the bending elastic modulus of the carbon fiber reinforced plastic plate is 70 GPa to 150 GPa.
  • the carbon fiber reinforced plastic plate of the present invention has a three-layer structure in which the first carbon fiber reinforced plastic layer, the second carbon fiber reinforced plastic layer, and the third carbon fiber reinforced plastic layer are laminated in this order. It may also include a laminate.
  • the ratio of the total thickness of the first carbon fiber reinforced plastic layer and the third carbon fiber reinforced plastic layer to the thickness of the carbon fiber reinforced plastic plate is 10% to 60%. It may be.
  • the fiber volume content of the carbon fiber woven fabric in the first carbon fiber reinforced plastic layer, may be 40 to 60% by volume, and in the second carbon fiber reinforced plastic layer, the fiber volume content may be 40 to 60% by volume.
  • the carbon fiber woven fabric and/or the carbon fiber nonwoven fabric may have a fiber volume content of 40 to 60% by volume
  • the carbon fiber woven fabric in the third carbon fiber reinforced plastic layer, may have a fiber volume content of 40 to 60% by volume. It may be 60% by volume.
  • the carbon fiber reinforced plastic plate of the present invention may have a thickness of 10 mm to 100 mm.
  • the base material may be a thermosetting resin.
  • the ratio of the thickness of the first carbon fiber reinforced plastic layer to the thickness of the third carbon fiber reinforced plastic layer may be 5:5.
  • the first carbon fiber reinforced plastic layer and the third carbon fiber reinforced plastic layer may be made of the same pitch-based carbon fiber woven fabric and the same base material, and the carbon fiber woven fabric may have the same fiber volume content.
  • the flatness of the first carbon fiber reinforced plastic layer and the third carbon fiber reinforced plastic layer may be 0.005 to 0.05 mm per 100 mm.
  • the method for manufacturing a carbon fiber reinforced plastic board of the present invention is the above method for manufacturing a carbon fiber reinforced plastic board, which comprises: a pitch-based carbon fiber woven fabric impregnated with a base material; It includes a curing step of curing the PAN-based carbon fiber woven fabric and/or the PAN-based carbon fiber non-woven fabric.
  • the method may include a milling step of milling the first carbon fiber reinforced plastic layer and/or the third carbon fiber reinforced plastic layer.
  • a carbon fiber reinforced plastic plate and a method for manufacturing the carbon fiber reinforced plastic plate which have a bending modulus equivalent to that of aluminum, meet cutting workability, and can reduce costs. can.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a carbon fiber reinforced plastic plate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a carbon fiber-reinforced plastic plate according to an embodiment of the present invention, in a different aspect from FIG. 1 . It is a graph which shows the measurement result of the bending elastic modulus with respect to the ratio of the total thickness of the 1st CFRP layer and the thickness of the 3rd CFRP layer with respect to the thickness of a CFRP board.
  • the carbon fiber reinforced plastic board of the present invention includes a first carbon fiber reinforced plastic layer, a second carbon fiber reinforced plastic layer, and a third carbon fiber reinforced plastic layer, and the carbon fiber reinforced plastic board has a first carbon fiber reinforced plastic layer, a second carbon fiber reinforced plastic layer, and a third carbon fiber reinforced plastic layer.
  • the first carbon fiber reinforced plastic layer and the third carbon fiber reinforced plastic layer are arranged on the surface.
  • the bending modulus of the carbon fiber reinforced plastic plate of the present invention is 70 GPa to 150 GPa.
  • 70 GPa is a bending elastic modulus equivalent to aluminum, and if it is a carbon fiber reinforced plastic plate with a bending elastic modulus of 70 GPa or more, it can be processed into parts to replace aluminum parts with CFRP parts. be able to. If the flexural modulus is less than 70 GPa, the strength is insufficient, and therefore aluminum parts cannot be replaced with CFRP parts.
  • 150 GPa is the upper limit of the bending modulus of the carbon fiber reinforced plastic plate having the laminated structure of the present invention.
  • a carbon fiber-reinforced plastic plate comprising only a pitch-based carbon fiber woven fabric and a carbon fiber-reinforced plastic layer having a base material as a single layer can have a bending modulus of 150 GPa, but very expensive carbon Since it becomes a fiber-reinforced plastic plate, it becomes difficult for the market to change toward replacing aluminum parts with CFRP parts.
  • Carbon fiber woven fabric is a fabric made by using carbon fiber as thread and combining the threads vertically and horizontally.
  • Carbon fiber has the advantage of being light and strong; for example, compared to iron, carbon fiber has a specific gravity 1/4 times, specific strength 10 times, and specific elastic modulus 7 times. In addition, it has excellent abrasion resistance, heat resistance, thermal elasticity, acid resistance, and electrical conductivity.
  • it is possible to make carbon fibers using acrylic fibers or pitch as raw materials by carbonizing the raw materials at high temperatures, and carbon fibers with a mass ratio of 90% or more are obtained by heating and carbonizing organic fiber precursors. Examples include fibers made of carbon.
  • carbon fibers using acrylic fibers are classified as PAN-based (Polyacrylonitrile) carbon fibers
  • carbon fibers using pitch are classified as Pitch-based (PITCH) carbon fibers.
  • PAN-based carbon fibers general-purpose carbon fibers are produced from isotropic pitch-based carbon fibers
  • high-strength, high-modulus carbon fibers are produced from mesophase pitch-based carbon fibers.
  • PAN-based carbon fibers which have excellent strength
  • pitch-based carbon fibers, which have excellent rigidity are used.
  • a carbon fiber woven fabric made of such carbon fibers is called a two-way high-strength cloth.
  • a material with high strength in both the vertical and horizontal directions can be used.
  • the fiber mass can be 50 to 200 g/m 2 in length and 50 to 200 g/m 2 in width, and the thickness is 0.03 to 0.1 mm in length and 0.03 to 0.1 mm in width. things can be used.
  • Carbon fiber nonwoven fabric is a sheet-like fabric in which carbon fibers are not woven but intertwined three-dimensionally by a needle punching method or the like. The details of the carbon fibers are the same as those explained in the section (carbon fiber woven fabric), so the explanation will be omitted here.
  • carbon fiber nonwoven fabric one that is based on PAN-based carbon fiber and has a mass of 300 to 1500 g/m 2 and a thickness of 3 to 15 mm can be used. It is also possible to use a mixed fiber in which carbon fiber is combined with rayon fiber, acrylic fiber, plastic resin fiber, and other various fibers at a predetermined ratio.
  • the base material is a material that fills the gaps between carbon fibers, and synthetic resin or natural resin can be used. From the viewpoint of ensuring strength as a CFRP board, a thermosetting resin such as epoxy resin or urethane resin can be used as the base material. Furthermore, from the viewpoint of compatibility with carbon fibers, polybutylene succinate (PBS) and polyphenylene sulfide (PPS) can also be used.
  • PBS polybutylene succinate
  • PPS polyphenylene sulfide
  • an epoxy resin when using an epoxy resin as a base material, it is recommended to use a copolymer of bisphenol A or bisphenol F and epichlorohydrin as the main resin, and use various polyamines or acid anhydrides such as phthalic anhydride as a curing agent. can.
  • a solvent-free resin to prevent solvents from being contained in the CFRP board and to prevent the board from becoming thin, and from the viewpoint of ease of composite with carbon fiber, it is solid at room temperature. It is preferable to use a liquid resin rather than the above resin.
  • the epoxy resin a liquid solvent-free type bisphenol A having an epoxy equivalent of 150 to 300 is used as the main ingredient, and a bisamino compound that is compatible with this and can be cured by reaction can be used as a curing agent.
  • a CFRP board can be obtained by mixing these main ingredients and a curing agent and then compositing them with carbon fibers before the pot life.
  • the first carbon fiber reinforced plastic layer is a layer having a pitch-based carbon fiber woven fabric and a base material.
  • woven fabric By using woven fabric as the carbon fiber and combining it with the base material to form a composite material layer, it becomes a strong layer, so the strength of the CFRP board can be ensured as a reinforcing layer.
  • the carbon fiber woven fabric preferably has a fiber volume content (Vf) of 40 to 60% by volume. If Vf is high, it has the advantage of having excellent mechanical properties and physical properties, but since the amount of the base material decreases, it may be difficult to form the first carbon fiber reinforced plastic layer. Moreover, when Vf is high, there is a possibility that toughness and surface smoothness are inferior. On the other hand, if Vf is low, the properties of the base material will be expressed preferentially, and there is a risk that the reinforcement effect of carbon fibers will be impaired. Taking these points into consideration, in the case of the first carbon fiber reinforced plastic layer, by setting Vf to 40 to 60% by volume, sufficient strength as a CFRP board can be ensured.
  • thermosetting resin can be used as the base material of the first carbon fiber reinforced plastic layer.
  • the second carbon fiber reinforced plastic layer is a layer having a PAN carbon fiber woven fabric and/or a PAN carbon fiber nonwoven fabric and a base material. Carbon fiber and matrix are combined to form a composite material layer.
  • PAN-based carbon fiber woven fabric and/or PAN-based carbon fiber non-woven fabric which are cheaper than pitch-based carbon fiber woven fabric, it is possible to reduce the cost of the CFRP board while keeping the bending modulus within the range of 70 GPa to 150 GPa. can.
  • the carbon fiber nonwoven fabric is inferior in strength when used as a CFRP plate compared to the carbon fiber woven fabric, it can be used as long as the bending elastic modulus of the carbon fiber reinforced plastic plate is 70 GPa to 150 GPa. Furthermore, either the PAN-based carbon fiber woven fabric or the PAN-based carbon fiber nonwoven fabric may be used alone or in combination.
  • the carbon fiber woven fabric and/or carbon fiber nonwoven fabric preferably has a fiber volume content (Vf) of 40 to 60% by volume. If Vf is high, it has the advantage of having excellent mechanical properties and physical properties, but since the amount of the base material decreases, it may be difficult to form the second carbon fiber reinforced plastic layer. On the other hand, if Vf is low, the properties of the base material will be expressed preferentially, and there is a risk that the reinforcement effect of carbon fibers will be impaired. Taking these points into consideration, in the case of the second carbon fiber reinforced plastic layer, Vf can be set to 40 to 60% by volume.
  • thermosetting resin can be used as the base material of the second carbon fiber reinforced plastic layer.
  • the third carbon fiber reinforced plastic layer is a layer having a pitch-based carbon fiber woven fabric and a base material.
  • the carbon fiber woven fabric preferably has a fiber volume content (Vf) of 40 to 60% by volume. If Vf is high, it has the advantage of having excellent mechanical properties and physical properties, but since the amount of the base material decreases, it may be difficult to form the third carbon fiber reinforced plastic layer. Moreover, when Vf is high, there is a possibility that toughness and surface smoothness are inferior. On the other hand, if Vf is low, the properties of the base material will be expressed preferentially, and there is a risk that the reinforcement effect of carbon fibers will be impaired. Taking these points into consideration, in the case of the third carbon fiber reinforced plastic layer, by setting Vf to 40 to 60% by volume, sufficient strength as a CFRP board can be ensured.
  • thermosetting resin can be used as the base material of the third carbon fiber reinforced plastic layer.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a carbon fiber reinforced plastic board 100 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a carbon fiber reinforced plastic plate 110 according to an embodiment of the present invention, which is different from FIG. 1.
  • the carbon fiber reinforced plastic plate 100 includes a first carbon fiber reinforced plastic layer 10, a second carbon fiber reinforced plastic layer 20, and a third carbon fiber reinforced plastic layer 30.
  • the first carbon fiber reinforced plastic layer 10 and the third carbon fiber reinforced plastic layer 30 are arranged on the surface of the carbon fiber reinforced plastic board 100.
  • the carbon fiber reinforced plastic board 100 in FIG. 1 has a three-layer structure in which a first carbon fiber reinforced plastic layer 10, a second carbon fiber reinforced plastic layer 20, and a third carbon fiber reinforced plastic layer 30 are laminated in this order.
  • a laminate 60 is provided.
  • the carbon fiber reinforced plastic plate of the present invention is not limited to the laminate 40 having the three-layer structure shown in FIG.
  • a laminate 70 having a five-layer structure like a carbon fiber reinforced plastic plate 110 shown in FIG. 2 may be provided.
  • the fourth carbon fiber reinforced plastic layer 40 is arranged between the first carbon fiber reinforced plastic layer 10 and the second carbon fiber reinforced plastic layer 20, and the second carbon fiber reinforced plastic layer
  • a fifth carbon fiber reinforced plastic layer 50 is disposed between the carbon fiber reinforced plastic layer 20 and the third carbon fiber reinforced plastic layer 30.
  • the fourth carbon fiber reinforced plastic layer 40 and the fifth carbon fiber reinforced plastic layer 50 are different layers from the first carbon fiber reinforced plastic layer 10, the second carbon fiber reinforced plastic layer 20 and the third carbon fiber reinforced plastic layer 30. There may be. Examples include a carbon fiber-reinforced plastic layer having a pitch-based carbon fiber nonwoven fabric and a base material, and a carbon fiber-reinforced plastic layer having a PAN-based carbon fiber nonwoven fabric and a base material.
  • the carbon fiber reinforced plastic plate of the present invention may include a laminate of six or more layers by including an additional layer.
  • the first carbon fiber reinforced plastic layer 10 and the third carbon fiber reinforced plastic layer 30 may have highly smooth surfaces by milling or the like. After milling, the smoothness of the surfaces of the carbon fiber reinforced plastic plates 100 and 110, that is, the surfaces of the first carbon fiber reinforced plastic layer 10 and the third carbon fiber reinforced plastic layer 30, is higher than after the processing. There is. For example, the flatness of the first carbon fiber reinforced plastic layer 10 and the third carbon fiber reinforced plastic layer 30 can be adjusted to 0.005 to 0.05 mm per 100 mm.
  • the carbon fiber reinforced plastic plate of the present invention has a structure in which the first carbon fiber reinforced plastic layer 10 and the third carbon fiber reinforced plastic layer 30 sandwich the second carbon fiber reinforced plastic layer 20.
  • the thickness ratio of these layers is 4 to 6:6 as will be described later.
  • the bending elastic modulus of the carbon fiber reinforced plastic plate can be set to 70 GPa to 150 GPa.
  • the second carbon fiber reinforced plastic layer 20 has poor machinability due to the use of a PAN-based carbon fiber woven fabric or a PAN-based carbon fiber non-woven fabric, and when chipping occurs during milling and the desired smoothness cannot be obtained. There is. Therefore, in order to ensure sufficient smoothness through milling, the first carbon fiber reinforced plastic layer 10 and the third carbon fiber reinforced plastic layer 30 are replaced with a second carbon fiber reinforced plastic layer 10 and a third carbon fiber reinforced plastic layer 30, which are made of pitch-based carbon fiber woven fabric with excellent cutting workability. By arranging the first carbon fiber reinforced plastic layer 10 and the third carbon fiber reinforced plastic layer 30 on the surface of the carbon fiber reinforced plastic plate outside the plastic layer 20, the carbon fiber reinforced plastic plate can be formed by milling. The surface smoothness can be satisfied.
  • the ratio of the sum of the thickness 10H of the first carbon fiber reinforced plastic layer 10 and the thickness 30H of the third carbon fiber reinforced plastic layer 30 to the thickness 100H of the carbon fiber reinforced plastic plate 100 is 10% to 60%. It is preferable. By setting this ratio within the range of 10% to 60%, the bending elastic modulus can be set within the range of 70 GPa to 150 GPa while keeping costs down.
  • the flexural modulus may be less than 70 GPa. Moreover, if this range exceeds 60%, the cost will increase and there is a possibility that it will be difficult to provide a CFRP board as a substitute for aluminum.
  • the thickness 10H of the first carbon fiber reinforced plastic layer 10 and the thickness 30H of the third carbon fiber reinforced plastic layer 30 are different from the thickness 110H of the carbon fiber reinforced plastic plate 110.
  • the total percentage is between 10% and 60%.
  • the ratio of the thickness of the first carbon fiber reinforced plastic layer 10 to the thickness of the third carbon fiber reinforced plastic layer 30 is 4 to 6:6 to 4.
  • the first carbon fiber reinforced plastic layer 10 and the third carbon fiber reinforced plastic layer 30 are arranged, and if there is too much difference in the thickness of these layers, internal stress of these layers will increase. If the difference becomes large, the carbon fiber reinforced plastic plate may warp, and a carbon fiber reinforced plastic plate having a smooth surface may not be obtained.
  • the strength of the thinner layer of the first carbon fiber reinforced plastic layer 10 and the third carbon fiber reinforced plastic layer 30 will decrease, and the carbon fiber reinforced plastic
  • the bending elastic modulus of the plate may not exceed 70 GPa.
  • the ratio of the thickness of the first carbon fiber reinforced plastic layer 10 to the thickness of the third carbon fiber reinforced plastic layer 30 is 5:5, the difference in internal stress between these layers is eliminated or reduced. Since the carbon fiber reinforced plastic plate does not warp and the strengths of these layers are almost the same, it is not difficult to make the bending elastic modulus of the carbon fiber reinforced plastic plate 70 GPa or more, It becomes easier.
  • the first carbon fiber reinforced plastic layer 10 and the third carbon fiber reinforced plastic layer 30 are made of the same pitch-based carbon fiber woven fabric and the same base material, and even if the fiber volume content of the carbon fiber woven fabric is the same, good. If these are the same, the difference in internal stress between the first carbon fiber reinforced plastic layer 10 and the third carbon fiber reinforced plastic layer 30 will be eliminated or reduced, and the strengths of these layers will also be approximately the same. As a result, the carbon fiber reinforced plastic plate does not warp, and the bending elastic modulus of the carbon fiber reinforced plastic plate can be easily set to 70 GPa or more.
  • the ratio of the total thickness of the first carbon fiber reinforced plastic layer and the third carbon fiber reinforced plastic layer to the thickness of is 10% to 60%, and in the first carbon fiber reinforced plastic layer, the carbon fiber woven fabric
  • the fiber volume content is 40 to 60 volume %
  • the fiber volume content of the carbon fiber woven fabric and/or carbon fiber nonwoven fabric is 40 to 60 volume %
  • the fiber volume content of the carbon fiber woven fabric is 40 to 60% by volume
  • the base material is a thermosetting resin
  • the thickness of the first carbon fiber reinforced plastic layer and the third carbon fiber reinforced plastic layer are The thickness ratio is 5:5, and the first carbon fiber reinforced plastic layer and the third carbon fiber reinforced plastic layer are made of the same pitch-based carbon fiber woven fabric and the same base material, and the fiber volume
  • first carbon fiber reinforced plastic layer and the third carbon fiber reinforced plastic layer can be manufactured using exactly the same material and the same manufacturing method, it is possible to manufacture the first carbon fiber reinforced plastic layer and the third carbon fiber reinforced plastic layer using exactly the same manufacturing method. In comparison, the labor and burden of manufacturing is reduced, and the manufacturing cost can be held down, making it possible to lower the product price as a carbon fiber reinforced plastic plate.
  • the carbon fiber reinforced plastic plate of the present invention may include other configurations in addition to the first to fifth carbon fiber reinforced plastic layers described above.
  • a resin system that is compatible with the base material is added between these layers.
  • An adhesive layer may be provided.
  • a protective layer or protective layer is provided to protect the surface of the carbon fiber reinforced plastic plate until just before use. It may also include a film or the like.
  • the carbon fiber reinforced plastic plate of the present invention preferably has a thickness of 10 mm to 100 mm.
  • the purpose of the present invention is to replace aluminum parts with CFRP parts, and in order to process such parts, the carbon fiber reinforced plastic plate must have sufficient thickness before processing. This is because.
  • the thickness of the plate is not limited to the above range, and may be thinner than the above range or thicker than the above range.
  • the curing step is a step of curing the pitch-based carbon fiber woven fabric, the PAN-based carbon fiber woven fabric, and/or the PAN-based carbon fiber nonwoven fabric impregnated with the base material.
  • the base material is a thermosetting resin
  • it can be cured by heating.
  • it is a thermoplastic resin
  • the resin is heated and melted and impregnated into a pitch-based carbon fiber woven fabric, a PAN-based carbon fiber woven fabric, and/or a PAN-based carbon fiber nonwoven fabric, and then cooled to room temperature. It can be hardened by doing this.
  • a pitch-based carbon fiber woven fabric, a PAN-based carbon fiber woven fabric, and/or a PAN-based carbon fiber nonwoven fabric are laminated, and then the base material is impregnated, and then the curing process is performed.
  • a CFRP board may be manufactured by impregnating each of these woven fabrics and nonwoven fabrics with a base material and then performing a curing process to form, for example, a first carbon fiber reinforced plastic layer to a fifth carbon fiber reinforced plastic layer.
  • the CFRP board may also be manufactured by separately manufacturing and bonding these with an adhesive or the like.
  • a step of milling the first carbon fiber reinforced plastic layer and/or the third carbon fiber reinforced plastic layer may be provided after the curing step.
  • milling may be performed.
  • the method for manufacturing a carbon fiber reinforced plastic plate of the present invention may include other configurations in addition to the curing process and the milling process. Examples include the step of laminating the above-described carbon fiber woven fabric and non-woven fabric, and the impregnation step of impregnating the laminated carbon fibers with a base material.
  • Example 1 Inside the mold (internal dimensions: 500 x 500 x 12 mm), 7 layers of pitch-based carbon fiber woven fabric (PF-XN80-400 manufactured by Japan Graphite Fiber Co., Ltd.) were stacked, and in addition, PAN-based carbon fiber woven fabric (ECCF manufactured by FORMOSA Co., Ltd.) was layered. ) and 7 layers of pitch-based carbon fiber woven fabric (PF-XN80-400 manufactured by Nippon Graphite Fiber Co., Ltd.) to create a three-layer structure of pitch-based, PAN-based, and pitch-based carbon fibers.
  • PF-XN80-400 manufactured by Japan Graphite Fiber Co., Ltd.
  • a resin prepared by mixing an epoxy resin base (Araldite LY3585, Huntsman Co., Ltd.) and a curing agent (Aradur 3475, Huntsman Co., Ltd.) at a mass ratio of 100:21 was heated to 80°C and sealed. After injecting the mixed resin, it was heated and cured at 80° C. for 10 minutes. Through these steps, the first carbon fiber reinforced plastic layer 10 and the second carbon fiber reinforced plastic layer were formed.
  • a carbon fiber reinforced plastic plate 100 of Example 1 was obtained, which included a laminate having a three-layer structure in which a carbon fiber reinforced plastic layer 20 and a third carbon fiber reinforced plastic layer 30 were laminated.
  • Comparative example 1 In a mold (internal dimensions: 500 x 500 x 12 mm), 42 layers of PAN-based carbon fiber woven fabric (ECCF manufactured by FORMOSA Co., Ltd.) were stacked to form a single layer structure, and the carbon fibers were placed in the mold. Then, a resin prepared by mixing a base epoxy resin (Araldite LY3585, Huntsman Co., Ltd.) and a hardening agent (Aradur 3475, Huntsman Co., Ltd.) at a mass ratio of 100:21 was heated to 80°C and injected into a sealed mold. did. After the mixed resin was injected, it was heated and cured at 80° C. for 10 minutes. Through these steps, a carbon fiber reinforced plastic plate of Comparative Example 1 consisting of a single layer was obtained.
  • a base epoxy resin Aldite LY3585, Huntsman Co., Ltd.
  • a hardening agent Arradur 3475, Huntsman Co., Ltd.
  • Test piece dimensions 100 x 15 mm, thickness 2 mm
  • Test speed 5 mm/min Distance between fulcrums
  • Flexural modulus Tangent method
  • the flatness of the surfaces of the CFRP plates of Example 1 and Comparative Examples 1 to 4 was measured using a three-dimensional precision measuring machine (ZEISS). Measurement was performed using a model number: UPMC 850) manufactured by UPMC Corporation.
  • Table 1 shows the structure of the CFRP board, the measured value of the bending elastic modulus, the evaluation result of cutting workability, the measured value of flatness, and the evaluation result of the cost of the CFRP board.
  • the evaluation of machinability in Table 1 the case where the machined surface can be visually evaluated to be a uniform plane due to milling is ⁇ , and the case where the machined surface is not uniform due to chipping due to chipping is ⁇ , was evaluated.
  • the cost evaluation in Table 1 cases where the cost is low enough to be purchased in the market are evaluated as ⁇ , and cases where the cost is high enough to not be purchased in the market are evaluated as ⁇ .
  • the CFRP board of Comparative Example 1 does not have the first CFRP layer and the third CFRP layer, and the second CFRP layer Since the board corresponds to a single-layer CFRP board consisting of only 100% CFRP, it is expressed as 0%.
  • the CFRP board of Comparative Example 2 does not have the second CFRP layer and corresponds to a single-layer CFRP board consisting of the same layers as the first CFRP layer and the third CFRP layer, it was expressed as 100%.
  • Example 1 the bending elastic modulus satisfies the condition of 70 GPa or more, the flatness per 100 mm after milling is 0.033 mm, and the flatness is very high, and both machinability and cost evaluation are It was rated as ⁇ . Therefore, it is clear that the carbon fiber reinforced plastic plate of Example 1 is a carbon fiber reinforced plastic plate that has a bending modulus equivalent to that of aluminum, satisfies machinability, and can reduce costs. .
  • Comparative Examples 1 to 3 the results were either that the bending modulus did not satisfy the condition of 70 GPa or more, that the cutting workability was not satisfied, or that the cost was high. Therefore, the CFRP boards of Comparative Examples 1 to 3 were CFRP boards that could not be used as a substitute for aluminum parts.
  • FIG. 3 shows that a CFRP board 100 is created in which the ratio of the sum of the thickness 10H of the first CFRP layer 10 and the thickness 30H of the third CFRP layer 30 to the thickness 100H of the CFRP board 100 is changed, and the bending elastic modulus of the CFRP board 100 is These are the measured results.
  • the CFRP board used for the measurement was created under exactly the same conditions except that the above ratios were changed.
  • the X-axis represents the ratio of the sum of the thickness 10H of the first CFRP layer 10 and the thickness 30H of the third CFRP layer 30 to the thickness 100H of the CFRP board 100 (((10H+30H)/100H) ⁇ 100(%)) It is.
  • the Y-axis is the value of the bending elastic modulus measured under the same conditions as above.
  • the flexural modulus is 76 GPa when the ratio of the total thickness of the first carbon fiber reinforced plastic layer and the third carbon fiber reinforced plastic layer to the thickness of the carbon fiber reinforced plastic plate is 10%.
  • the flexural modulus when the ratio is 60% is 140 GPa, and when this ratio is between 60% and 100%, it increases by only 10 GPa.
  • a CFRP board with this ratio in the range of 10% to 60% has a bending modulus of 70 GPa or more, and the cost price of the CFRP board is evaluated as ⁇ based on the standards in Table 1, so aluminum parts It can be seen that the CFRP board can be used as a substitute for the CFRP board. Note that if this ratio exceeds 60%, the cost of the CFRP board increases and it may not be possible to use it as a substitute for aluminum parts.
  • the carbon fiber reinforced plastic plate of the present invention can satisfy workability, smoothness after processing, and strength. Further, such a carbon fiber reinforced plastic plate can be provided at a lower cost. Therefore, it can be used, for example, in die set parts of press molds, etc. It weighs less than half of conventional aluminum plates, and can improve positioning accuracy if used in mold parts that are driven at high speed. can.
  • First carbon fiber reinforced plastic layer 20 Second carbon fiber reinforced plastic layer 30 Third carbon fiber reinforced plastic layer 40 Fourth carbon fiber reinforced plastic layer 50 Fifth carbon fiber reinforced plastic layer 100 Carbon fiber reinforced plastic plate 110 Carbon fiber reinforced Plastic plate 10H Thickness of first carbon fiber reinforced plastic layer 10 20H Thickness of second carbon fiber reinforced plastic layer 20 30H Thickness of third carbon fiber reinforced plastic layer 30 100H Thickness of carbon fiber reinforced plastic plate 100 110H Carbon fiber reinforced plastic plate 110 thickness

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Abstract

アルミニウムに相当する曲げ弾性率を有し、切削加工性も満たすと共に、コストを抑えることのできる、炭素繊維強化プラスチック板および炭素繊維強化プラスチック板の製造方法を提供する。　炭素繊維強化プラスチック板であって、ピッチ系炭素繊維織布および母材を有する第１炭素繊維強化プラスチック層と、ＰＡＮ系炭素繊維織布および／またはＰＡＮ系炭素繊維不織布ならびに母材を有する第２炭素繊維強化プラスチック層と、ピッチ系炭素繊維織布および母材を有する第３炭素繊維強化プラスチック層と、が積層しており、前記炭素繊維強化プラスチック板の表面は、前記第１炭素繊維強化プラスチック層および前記第３炭素繊維強化プラスチック層が配置されており、前記第１炭素繊維強化プラスチック層の厚みと前記第３炭素繊維強化プラスチック層の厚みの比が４～６：６～４であり、前記炭素繊維強化プラスチック板の曲げ弾性率が７０ＧＰａ～１５０ＧＰａである、炭素繊維強化プラスチック板。

Description

炭素繊維強化プラスチック板および炭素繊維強化プラスチック板の製造方法
　本発明は、炭素繊維強化プラスチック板および炭素繊維強化プラスチック板の製造方法に関する。
　炭素繊維強化プラスチック（以下、「ＣＦＲＰ」とする場合がある）は、軽量で高い強度を有し、釣竿やゴルフクラブのシャフト等のスポーツ用途、自動車や航空機等の産業用途などの他、建築物の補強等の建設分野等にも幅広く用いられている。
　このようなＣＦＲＰとして、例えば、特許文献１では、面内方向における放熱性及び剛直性が高いシートでありながら、屈曲性、可撓性に優れた炭素繊維強化樹脂シートが開示されている。
　また、特許文献２では、加工性、加工後の平滑性および強度を満足することのできる、炭素繊維強化プラスチック板および炭素繊維強化プラスチック板の製造方法が開示されている。
特開２０１０－２２９２３８号公報 特開２０２０－１９９６４３号公報
　例えば、プレス金型のダイセット部品や高速駆動する金型部品等として、アルミニウム製の部品が使用されている。アルミニウムは金属の中では軽量な金属であるが、これらのダイセット部品や金型部品においては、アルミニウム製の部品であっても人力で持ち運ぶことができないような重い部品があり、このような部品は運搬車や台車等で運搬する必要がある。また、部品を機械の一部としての設置する際にも、複数人でクレーン等を用いた設置作業を行う場合がある。そのため、アルミニウムよりも軽量なＣＦＲＰで部品を代替することができれば、運搬や設置作業を人力で容易に行うことができる。
　ただし、アルミニウム製の部品をＣＦＲＰ製の部品へ代替するためには、アルミニウムに相当する曲げ弾性率を有し、そして、寸法精度の高い部品を得るためには切削加工性も満たす必要がある。さらには、このような曲げ弾性率と切削加工性を満足したとしても、部品の加工前の状態であるＣＦＲＰ板のコストが高いと、ＣＦＲＰ板は市場からは受け入れられない。
　そこで、本発明は、アルミニウムに相当する曲げ弾性率を有し、切削加工性も満たすと共に、コストを抑えることのできる、炭素繊維強化プラスチック板および炭素繊維強化プラスチック板の製造方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明の炭素繊維強化プラスチック板は、ピッチ系炭素繊維織布および母材を有する第１炭素繊維強化プラスチック層と、ＰＡＮ系炭素繊維織布および／またはＰＡＮ系炭素繊維不織布ならびに母材を有する第２炭素繊維強化プラスチック層と、ピッチ系炭素繊維織布および母材を有する第３炭素繊維強化プラスチック層と、が積層しており、前記炭素繊維強化プラスチック板の表面は、前記第１炭素繊維強化プラスチック層および前記第３炭素繊維強化プラスチック層が配置されており、前記第１炭素繊維強化プラスチック層の厚みと前記第３炭素繊維強化プラスチック層の厚みの比が４～６：６～４であり、前記炭素繊維強化プラスチック板の曲げ弾性率が７０ＧＰａ～１５０ＧＰａである。
　本発明の炭素繊維強化プラスチック板は、順に、前記第１炭素繊維強化プラスチック層と、前記第２炭素繊維強化プラスチック層と、前記第３炭素繊維強化プラスチック層と、が積層した３層構造からなる積層体を備えてもよい。
　本発明の炭素繊維強化プラスチック板は、炭素繊維強化プラスチック板の厚みに対する前記第１炭素繊維強化プラスチック層の厚みと前記第３炭素繊維強化プラスチック層の厚みの合計の割合が、１０％～６０％であってもよい。
　本発明の炭素繊維強化プラスチック板は、前記第１炭素繊維強化プラスチック層において、炭素繊維織布の繊維体積含有率が４０～６０体積％であってもよく、前記第２炭素繊維強化プラスチック層において、炭素繊維織布および／または炭素繊維不織布の繊維体積含有率が４０～６０体積％であってもよく、前記第３炭素繊維強化プラスチック層において、炭素繊維織布の繊維体積含有率が４０～６０体積％であってもよい。
　本発明の炭素繊維強化プラスチック板は、厚みが１０ｍｍ～１００ｍｍであってもよい。
　本発明の炭素繊維強化プラスチック板は、前記母材が熱硬化性樹脂であってもよい。
　本発明の炭素繊維強化プラスチック板は、前記第１炭素繊維強化プラスチック層の厚みと前記第３炭素繊維強化プラスチック層の厚みの比が５：５であってもよい。
　本発明の炭素繊維強化プラスチック板において、前記第１炭素繊維強化プラスチック層と前記第３炭素繊維強化プラスチック層は、同じピッチ系炭素繊維織布および同じ母材からなってもよく、炭素繊維織布の繊維体積含有率が同じであってもよい。
　本発明の炭素繊維強化プラスチック板において、前記第１炭素繊維強化プラスチック層および前記第３炭素繊維強化プラスチック層の平面度は、１００ｍｍあたり０．００５～０．０５ｍｍであってもよい。
　また、上記課題を解決するために、本発明の炭素繊維強化プラスチック板の製造方法は、上記の炭素繊維強化プラスチック板の製造方法であって、母材を含浸させたピッチ系炭素繊維織布、ＰＡＮ系炭素繊維織布および／またはＰＡＮ系炭素繊維不織布を硬化させる硬化工程を含む。
　前記硬化工程後、前記第１炭素繊維強化プラスチック層および／または前記第３炭素繊維強化プラスチック層をフライス加工するフライス加工工程を含んでもよい。
　本発明によれば、アルミニウムに相当する曲げ弾性率を有し、切削加工性も満たすと共に、コストを抑えることのできる、炭素繊維強化プラスチック板および炭素繊維強化プラスチック板の製造方法を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る炭素繊維強化プラスチック板の模式断面図である。 図１とは異なる態様の、本発明の一実施形態に係る炭素繊維強化プラスチック板の模式断面図である。 ＣＦＲＰ板の厚みに対する第１ＣＦＲＰ層の厚みと第３ＣＦＲＰ層の厚みの合計の割合に対する、曲げ弾性率の測定結果を示すグラフである。
　以下、本発明に係る炭素繊維強化プラスチック板および炭素繊維強化プラスチック板の製造方法の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではない。
［炭素繊維強化プラスチック板］
　本発明の炭素繊維強化プラスチック板は、第１炭素繊維強化プラスチック層と、第２炭素繊維強化プラスチック層と、第３炭素繊維強化プラスチック層と、が積層しており、前記炭素繊維強化プラスチック板の表面は、前記第１炭素繊維強化プラスチック層および前記第３炭素繊維強化プラスチック層が配置されている。
　〈曲げ弾性率〉
　本発明の炭素繊維強化プラスチック板の曲げ弾性率は、７０ＧＰａ～１５０ＧＰａである。７０ＧＰａは、アルミニウムに相当する曲げ弾性率であり、７０ＧＰａ以上の曲げ弾性率の炭素繊維強化プラスチック板であれば、これを部品に加工することにより、アルミニウム製の部品をＣＦＲＰ製の部品へ代替することができる。曲げ弾性率が７０ＧＰａ未満の場合、強度が足りないため、アルミニウム製の部品をＣＦＲＰ製の部品へ代替することができない。
　また、１５０ＧＰａは、本発明の積層構造を備える炭素繊維強化プラスチック板の曲げ弾性率の上限値である。例えば、単一層としてピッチ系炭素繊維織布および母材を有する炭素繊維強化プラスチック層のみを備える炭素繊維強化プラスチック板であれば、曲げ弾性率を１５０ＧＰａとすることができるが、非常に高価な炭素繊維強化プラスチック板となってしまうため、アルミニウム製の部品をＣＦＲＰ製の部品へ代替する方向へ市場が変化し難くなる。
（炭素繊維織布）
　炭素繊維織布は、炭素繊維を糸とし、糸を縦横に組み合わせて織った織物である。炭素繊維は、軽くて強いという長所があり、例えば鉄と比較すると比重で１／４倍、比強度で１０倍、比弾性率が７倍ある。その他にも、耐摩耗性、耐熱性、熱伸縮性、耐酸性、電気伝導性に優れる。例えば、アクリル繊維またはピッチを原料とし、原料を高温で炭化して作ることが可能であり、炭素繊維としては有機繊維の前駆体を加熱炭素化処理して得られる、質量比で９０％以上が炭素で構成される繊維が挙げられる。
　炭素繊維として、アクリル繊維を使った炭素繊維はＰＡＮ系（Polyacrylonitrile）炭素繊維、ピッチを使った炭素繊維はピッチ系（PITCH）炭素繊維と区分される。さらにピッチ系炭素繊維の場合、等方性ピッチ系炭素繊維からは汎用の炭素繊維が製造され、メソフェーズピッチ系からは高強度で高弾性率の炭素繊維が製造される。本発明では、強度に優れるＰＡＮ系炭素繊維および剛性に優れるピッチ系炭素繊維のいずれも使用する。
　このような炭素繊維を織物とした炭素繊維織布としては、二方向高強度クロスといわれる。縦方向と横方向の二方向において高強度のものを使用することができる。繊維質量としては、縦５０～２００ｇ／ｍ２、横５０～２００ｇ／ｍ２のものを使用することができ、厚さが縦０．０３～０．１ｍｍ、横０．０３～０．１ｍｍのものを使用することができる。
（炭素繊維不織布）
　炭素繊維不織布は、炭素繊維を織らずニードルパンチ法等によって３次元に絡み合わせたシート状の布である。炭素繊維の詳細については、（炭素繊維織布）の項目において説明した内容と同様であるため、ここでは説明は省略する。
　このような炭素繊維不織布としては、ＰＡＮ系の炭素繊維を基本とし、質量３００～１５００ｇ／ｍ２、厚みが３～１５ｍｍのものを使用することができる。また、炭素繊維へレイヨン繊維、アクリル繊維、可塑性樹脂繊維、その他各種繊維を所定比率で複合した混合繊維を用いることもできる。
（母材）
　ＣＦＲＰ板において、母材は炭素繊維の間隙を充填する材料であり、合成樹脂や天然樹脂を用いることができる。ＣＦＲＰ板としての強度を確保する観点から、エポキシ樹脂やウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂を母材として用いることができる。また、炭素繊維との相溶性の点から、ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）も用いることができる。
　特に、母材としてエポキシ樹脂を使用する場合には、ビスフェノールＡやビスフェノールＦとエピクロルヒドリンとの共重合体を主剤とし、種々のポリアミンや無水フタル酸等の酸無水物を硬化剤として使用することができる。また、ＣＦＲＰ板に溶剤が含まれないよう、また、板としての痩せが生じないよう、無溶剤型の樹脂を使用することが好ましく、炭素繊維との複合の容易性の観点から、常温で固形の樹脂よりも液状の樹脂を用いることが好ましい。
　エポキシ樹脂としては、具体的にはエポキシ当量１５０～３００の液状無溶剤型のビスフェノールＡを主剤とし、これと相溶し反応硬化可能なビスアミノ化合物を硬化剤として使用することができる。例えば、これらの主剤と硬化剤を混合後、ポットライフ以前に炭素繊維と複合化することで、ＣＦＲＰ板とすることができる。
〈第１炭素繊維強化プラスチック層〉
　第１炭素繊維強化プラスチック層は、ピッチ系炭素繊維織布および母材を有する層である。炭素繊維として織布を採用し、母材と組み合わせた複合材料層とすることで強靭な層となるため、強化層としてＣＦＲＰ板の強度を確保することができる。
　第１炭素繊維強化プラスチック層において、炭素繊維織布の繊維体積含有率（Ｖｆ）が４０～６０体積％であることが好ましい。Ｖｆが高いと、機械特性や物理特性に優れるという長所があるが、母材の量が少なくなるため、第１炭素繊維強化プラスチック層を形成することが困難となるおそれがある。また、Ｖｆが高いと、靱性や表面平滑性に劣るおそれがある。一方で、Ｖｆが低いと、母材の特性が優先的に発現してしまい、炭素繊維による強化向上効果が損なわれるおそれがある。これらの点を考慮して、第１炭素繊維強化プラスチック層の場合には、Ｖｆを４０～６０体積％とすることで、ＣＦＲＰ板としての強度を十分に確保することができる。
　第１炭素繊維強化プラスチック層の母材として、熱硬化性樹脂を使用することが出来る。
〈第２炭素繊維強化プラスチック層〉
　第２炭素繊維強化プラスチック層は、ＰＡＮ系炭素繊維織布および／またはＰＡＮ系炭素繊維不織布ならびに母材を有する層である。炭素繊維と母材と組み合わせて、複合材料層とする。ピッチ系炭素繊維織布よりも安価なＰＡＮ系炭素繊維織布および／またはＰＡＮ系炭素繊維不織布を用いることで、曲げ弾性率を７０ＧＰａ～１５０ＧＰａの範囲内としつつ、ＣＦＲＰ板のコストを抑えることができる。
　なお、炭素繊維不織布は、炭素繊維織布と比べるとＣＦＲＰ板とした場合の強度に劣るものの、炭素繊維強化プラスチック板の曲げ弾性率が７０ＧＰａ～１５０ＧＰａとなるのであれば、用いることができる。また、ＰＡＮ系炭素繊維織布とＰＡＮ系炭素繊維不織布は、これらのいずれかのみを用いても良く、併用してもよい。
　第２炭素繊維強化プラスチック層において、炭素繊維織布および／または炭素繊維不織布の繊維体積含有率（Ｖｆ）が４０～６０体積％であることが好ましい。Ｖｆが高いと、機械特性や物理特性に優れるという長所があるが、母材の量が少なくなるため、第２炭素繊維強化プラスチック層を形成することが困難となるおそれがある。一方で、Ｖｆが低いと、母材の特性が優先的に発現してしまい、炭素繊維による強化向上効果が損なわれるおそれがある。これらの点を考慮して、第２炭素繊維強化プラスチック層の場合には、Ｖｆを４０～６０体積％とすることができる。
　第２炭素繊維強化プラスチック層の母材として、熱硬化性樹脂を使用することが出来る。
〈第３炭素繊維強化プラスチック層〉
　第３炭素繊維強化プラスチック層は、ピッチ系炭素繊維織布および母材を有する層である。炭素繊維として織布を採用し、母材と組み合わせた複合材料層とすることで強靭な層となるため、強化層としてＣＦＲＰ板の強度を確保することができる。
　第３炭素繊維強化プラスチック層において、炭素繊維織布の繊維体積含有率（Ｖｆ）が４０～６０体積％であることが好ましい。Ｖｆが高いと、機械特性や物理特性に優れるという長所があるが、母材の量が少なくなるため、第３炭素繊維強化プラスチック層を形成することが困難となるおそれがある。また、Ｖｆが高いと、靱性や表面平滑性に劣るおそれがある。一方で、Ｖｆが低いと、母材の特性が優先的に発現してしまい、炭素繊維による強化向上効果が損なわれるおそれがある。これらの点を考慮して、第３炭素繊維強化プラスチック層の場合には、Ｖｆを４０～６０体積％とすることで、ＣＦＲＰ板としての強度を十分に確保することができる。
　第３炭素繊維強化プラスチック層の母材として、熱硬化性樹脂を使用することが出来る。
　本発明の炭素繊維強化プラスチック板の具体例について、図１、２を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態に係る炭素繊維強化プラスチック板１００の模式断面図である。また、図２は、図１とは異なる態様の、本発明の一実施形態に係る炭素繊維強化プラスチック板１１０の模式断面図である。
　炭素繊維強化プラスチック板１００は、第１炭素繊維強化プラスチック層１０と、第２炭素繊維強化プラスチック層２０と、第３炭素繊維強化プラスチック層３０が積層している。そして、炭素繊維強化プラスチック板１００の表面は、第１炭素繊維強化プラスチック層１０および第３炭素繊維強化プラスチック層３０が配置されている。
　すなわち、図１の炭素繊維強化プラスチック板１００は、順に、第１炭素繊維強化プラスチック層１０と、第２炭素繊維強化プラスチック層２０と、第３炭素繊維強化プラスチック層３０とが積層した３層構造からなる積層体６０を備える。
　ただし、本発明の炭素繊維強化プラスチック板は、図１に示す３層構造からなる積層体４０に限定されない。例えば、図２に示す炭素繊維強化プラスチック板１１０のように、５層構造からなる積層体７０を備えても良い。炭素繊維強化プラスチック板１１０の場合は、第１炭素繊維強化プラスチック層１０と第２炭素繊維強化プラスチック層２０との間に第４炭素繊維強化プラスチック層４０が配され、第２炭素繊維強化プラスチック層２０と第３炭素繊維強化プラスチック層３０との間に第５炭素繊維強化プラスチック層５０が配されている。
　第４炭素繊維強化プラスチック層４０および第５炭素繊維強化プラスチック層５０は、第１炭素繊維強化プラスチック層１０、第２炭素繊維強化プラスチック層２０および第３炭素繊維強化プラスチック層３０とは異なる層であってもよい。例えば、ピッチ系炭素繊維不織布および母材を有する炭素繊維強化プラスチック層や、ＰＡＮ系炭素繊維不織布および母材を有する炭素繊維強化プラスチック層が挙げられる。
　また、本発明の炭素繊維強化プラスチック板は、更なる層を備えることにより、６層以上の積層体を備えても良い。
　第１炭素繊維強化プラスチック層１０および第３炭素繊維強化プラスチック層３０は、フライス加工等されたことで平滑性の高い表面を備えても良い。フライス加工後であれば、炭素繊維強化プラスチック板１００、１１０の表面、すなわち第１炭素繊維強化プラスチック層１０および第３炭素繊維強化プラスチック層３０の表面の平滑性は、加工後よりも高くなっている。例えば、第１炭素繊維強化プラスチック層１０および第３炭素繊維強化プラスチック層３０の平面度は、１００ｍｍあたり０．００５～０．０５ｍｍに調整することができる。
　本発明の炭素繊維強化プラスチック板は、第１炭素繊維強化プラスチック層１０および第３炭素繊維強化プラスチック層３０が第２炭素繊維強化プラスチック層２０を挟む構造となっている。第１炭素繊維強化プラスチック層１０および第３炭素繊維強化プラスチック層３０が、強化層として外側に配されることにより、そして、後述するようにこれらの層の厚みの比が４～６：６～４の範囲内であることにより、炭素繊維強化プラスチック板の曲げ弾性率を７０ＧＰａ～１５０ＧＰａにすることができる。
　また、第２炭素繊維強化プラスチック層２０は、ＰＡＮ系炭素繊維織布やＰＡＮ系炭素繊維不織布を用いることにより切削加工性が悪く、フライス加工によってチッピングが生じて所望の平滑性を得られない場合がある。そこで、フライス加工によって平滑性を十分に確保できるよう、切削加工性に優れるピッチ系炭素繊維織布を用いる第１炭素繊維強化プラスチック層１０および第３炭素繊維強化プラスチック層３０を第２炭素繊維強化プラスチック層２０よりも外側に配し、炭素繊維強化プラスチック板の表面に第１炭素繊維強化プラスチック層１０および第３炭素繊維強化プラスチック層３０を配置することで、フライス加工によって炭素繊維強化プラスチック板の表面の平滑性を満足させることができる。
　本発明において、炭素繊維強化プラスチック板１００の厚み１００Ｈに対する第１炭素繊維強化プラスチック層１０の厚み１０Ｈと第３炭素繊維強化プラスチック層３０の厚み３０Ｈの合計の割合が、１０％～６０％であることが好ましい。この割合が１０％～６０％の範囲内であることにより、コストを抑えつつ、曲げ弾性率を７０ＧＰａ～１５０ＧＰａの範囲内にすることができる。
　この割合が１０％未満の場合、曲げ弾性率が７０ＧＰａ未満になる場合がある。また、この範囲が６０％を超えると、コストが高くなってアルミニウムの代替としてのＣＦＲＰ板を提供することが困難となるおそれがある。
　また、炭素繊維強化プラスチック板１００の場合と同様の理由により、炭素繊維強化プラスチック板１１０の厚み１１０Ｈに対する第１炭素繊維強化プラスチック層１０の厚み１０Ｈと第３炭素繊維強化プラスチック層３０の厚み３０Ｈの合計の割合が、１０％～６０％であることが好ましい。
　本発明において、第１炭素繊維強化プラスチック層１０の厚みと第３炭素繊維強化プラスチック層３０の厚みの比は、４～６：６～４である。炭素繊維強化プラスチック板の表面は、第１炭素繊維強化プラスチック層１０および第３炭素繊維強化プラスチック層３０が配置されており、これらの層の厚みに違いがありすぎると、これらの層の内部応力の差が大きくなることで、炭素繊維強化プラスチック板に反りが発生し、平滑な表面を有する炭素繊維強化プラスチック板が得られないおそれがある。また、これらの層の厚みに違いがありすぎると、第１炭素繊維強化プラスチック層１０と第３炭素繊維強化プラスチック層３０のうちで薄い方の層の強度が低下してしまい、炭素繊維強化プラスチック板としての曲げ弾性率が７０ＧＰａ以上とならない場合がある。
　特に、第１炭素繊維強化プラスチック層１０の厚みと第３炭素繊維強化プラスチック層３０の厚みの比が５：５であることにより、これらの層の内部応力の差がなくなる、または小さくなることで、炭素繊維強化プラスチック板に反りが発生せず、かつ、これらの層の強度もほぼ同じとなることで、炭素繊維強化プラスチック板としての曲げ弾性率を７０ＧＰａ以上とすることが困難とならず、容易となる。
　また、第１炭素繊維強化プラスチック層１０と第３炭素繊維強化プラスチック層３０は、同じピッチ系炭素繊維織布および同じ母材からなり、炭素繊維織布の繊維体積含有率が同じであってもよい。これらが同じであれば、第１炭素繊維強化プラスチック層１０と第３炭素繊維強化プラスチック層３０の内部応力の差がなくなる、または小さくなり、また、これらの層の強度もほぼ同じとなる。結果として、炭素繊維強化プラスチック板に反りが発生せず、炭素繊維強化プラスチック板の曲げ弾性率を７０ＧＰａ以上とすることが容易となる。
　特に、順に、第１炭素繊維強化プラスチック層と、第２炭素繊維強化プラスチック層と、第３炭素繊維強化プラスチック層と、が積層した３層構造からなる積層体であって、炭素繊維強化プラスチック板の厚みに対する第１炭素繊維強化プラスチック層の厚みと第３炭素繊維強化プラスチック層の厚みの合計の割合が、１０％～６０％であり、第１炭素繊維強化プラスチック層において、炭素繊維織布の繊維体積含有率が４０～６０体積％であり、第２炭素繊維強化プラスチック層において、炭素繊維織布および／または炭素繊維不織布の繊維体積含有率が４０～６０体積％であり、第３炭素繊維強化プラスチック層において、炭素繊維織布の繊維体積含有率が４０～６０体積％であり、母材が熱硬化性樹脂であり、第１炭素繊維強化プラスチック層の厚みと第３炭素繊維強化プラスチック層の厚みの比が５：５であり、第１炭素繊維強化プラスチック層と第３炭素繊維強化プラスチック層は、同じピッチ系炭素繊維織布および同じ母材からなり、炭素繊維織布の繊維体積含有率が同じである、炭素繊維強化プラスチック板であることが、より好ましい。特に、第１炭素繊維強化プラスチック層と第３炭素繊維強化プラスチック層を全く同じ材料を用いて全く同じ製法により製造することができるため、これらを異なる材料を用いる場合や異なる製法により製造する場合と比べて、製造の手間や負担が減り、製造コストを抑えることができることで炭素繊維強化プラスチック板としての製品価格を低くすることができる。
（その他の構成）
　本発明の炭素繊維強化プラスチック板は、これまで説明した第１炭素繊維強化プラスチック層～第５炭素繊維強化プラスチック層に加え、他の構成を備えてもよい。例えば、第１炭素繊維強化プラスチック層、第２炭素繊維強化プラスチック層および第３炭素繊維強化プラスチック層を接着して積層する場合には、これらの層の間に母材との相性の良い樹脂系の接着剤層を備えることができる。また、第１炭素繊維強化プラスチック層や第３炭素繊維強化プラスチック層の表面に傷が発生したり、表面が汚染されないよう、炭素繊維強化プラスチック板を使用する直前まで表面を保護する保護層や保護フィルム等を備えてもよい。
　本発明の炭素繊維強化プラスチック板としては、板の厚みが１０ｍｍ～１００ｍｍであることが好ましい。本発明では、アルミニウム製の部品をＣＦＲＰ製の部品へ代替することを目的としており、このような部品に加工するためには、加工前の状態の炭素繊維強化プラスチック板として、十分な厚みが必要であるからである。ただし、板の厚みを上記の範囲に限定されず、上記の範囲より厚みが薄くてもよく、上記の範囲より厚みが厚くてもよい。
［炭素繊維強化プラスチック板の製造方法］
　次に、上記した本発明の炭素繊維強化プラスチック板について、その製造方法を説明する。
〈硬化工程〉
　硬化工程は、母材を含浸させたピッチ系炭素繊維織布、ＰＡＮ系炭素繊維織布および／またはＰＡＮ系炭素繊維不織布を硬化させる工程である。例えば母材が熱硬化性樹脂であれば、加熱させることで硬化させることができる。また、熱可塑性樹脂であれば、この樹脂を加熱溶融させた状態で、ピッチ系炭素繊維織布、ＰＡＮ系炭素繊維織布および／またはＰＡＮ系炭素繊維不織布に含浸させた後に、常温まで冷却することで硬化させることができる。
　製造手順としては、硬化工程の前に、ピッチ系炭素繊維織布、ＰＡＮ系炭素繊維織布および／またはＰＡＮ系炭素繊維不織布を積層してから母材を含浸させて、その後に硬化工程を実施してＣＦＲＰ板を製造してもよく、これらの織布と不織布のそれぞれに母材を含浸させてから硬化工程を実施して、例えば第１炭素繊維強化プラスチック層～第５炭素繊維強化プラスチック層を別個に製造し、これらを接着剤等で接合してＣＦＲＰ板を製造してもよい。
　なお、接着剤層があることによってＣＦＲＰ板の強度が低下するおそれがある場合には、例えばＶａＲＴＭ法により、これらの織布と不織布を積層してから母材を含浸させて、その後に室温硬化と加熱硬化を行うことにより、接着剤層が存在せず、第１炭素繊維強化プラスチック層～第５炭素繊維強化プラスチック層が直接積層したＣＦＲＰ板を製造することができる。
〈フライス加工工程〉
　本発明では、硬化工程後、第１炭素繊維強化プラスチック層および／または第３炭素繊維強化プラスチック層をフライス加工する工程を設けてもよい、ＣＦＲＰ板の表面平滑性を向上させるべく、例えば表面の平面度は１００ｍｍあたり０．００５～０．０５ｍｍにする場合には、フライス加工を行えばよい。
（その他の工程）
　本発明の炭素繊維強化プラスチック板の製造方法は、硬化工程やフライス加工工程に加え、他の構成を備えてもよい。例えば、上記した炭素繊維の織布と不織布を積層する工程や、積層した炭素繊維へ母材を含浸させる含浸工程が挙げられる。
　以下、本発明について、実施例を用いてさらに具体的に説明するが、本発明は、実施例に何ら限定されるものではない。以下の実施例では、ＣＦＲＰ板を製造し、製造したＣＦＲＰ板に対して曲げ弾性率の測定およびフライス加工による切削加工性の評価を行った。
［ＣＦＲＰ板の製造］
（実施例１）
　金型（内部寸法：５００×５００×１２ｍｍ）内にピッチ系炭素繊維織布（日本グラファイトファイバー株式会社製　ＰＦ-ＸＮ８０-４００を７層重ね、さらにＰＡＮ系炭素繊維織布(ＦＯＲＭＯＳＡ株式会社製　ＥＣＣＦ)を２８層重ね、さらにピッチ系炭素繊維織布（日本グラファイトファイバー株式会社製　ＰＦ-ＸＮ８０-４００）を７層重ねて、ピッチ系－ＰＡＮ系－ピッチ系の３層構造とした炭素繊維を金型に配置した。そして、エポキシ樹脂主剤(ハンツマン株式会社　Ａｒａｌｄｉｔｅ　ＬＹ３５８５)と硬化剤(ハンツマン株式会社 Ａｒａｄｕｒ　３４７５)を質量比で１００：２１の割合で混合した樹脂を、８０℃に加熱して密閉した金型内に注入した。そして、混合した樹脂の注入後、８０℃で1０分の加熱硬化を行った。これらの工程により、第１炭素繊維強化プラスチック層１０と、第２炭素繊維強化プラスチック層２０と、第３炭素繊維強化プラスチック層３０が積層した３層構造からなる積層体を備える、実施例１の炭素繊維強化プラスチック板１００を得た。
（比較例１）
　金型（内部寸法：５００×５００×１２ｍｍ）内にＰＡＮ系炭素繊維織布(ＦＯＲＭＯＳＡ株式会社製　ＥＣＣＦ)を４２層重ね、単一層構造とした炭素繊維を金型に配置した。そして、エポキシ樹脂主剤(ハンツマン株式会社　Ａｒａｌｄｉｔｅ　ＬＹ３５８５)と硬化剤(ハンツマン株式会社 Ａｒａｄｕｒ　３４７５)を質量比で１００：２１の割合で混合した樹脂を、８０℃に加熱して密閉した金型内に注入した。そして、混合した樹脂の注入後、８０℃で1０分の加熱硬化を行った。これらの工程により、単一層からなる比較例１の炭素繊維強化プラスチック板を得た。
（比較例２）
　金型（内部寸法：５００×５００×１２ｍｍ）内にピッチ系炭素繊維織布（日本グラファイトファイバー株式会社製　ＰＦ-ＸＮ８０-４００）を２８層重ね、単一層構造とした炭素繊維を金型に配置した。そして、エポキシ樹脂主剤(ハンツマン株式会社　Ａｒａｌｄｉｔｅ　ＬＹ３５８５)と硬化剤(ハンツマン株式会社　Ａｒａｄｕｒ ３４７５)を質量比で１００：２１の割合で混合した樹脂を、８０℃に加熱して密閉した金型内に注入した。そして、混合した樹脂の注入後、８０℃で1０分の加熱硬化を行った。これらの工程により、単一層からなる比較例２の炭素繊維強化プラスチック板を得た。
（比較例３）
　金型（内部寸法：５００×５００×１２ｍｍ）内にＰＡＮ系炭素繊維不織布(日本ポリマー産業株式会社　ＣＦＺ－５００ＳＥ)を１３層重ね、単一層構造とした炭素繊維を金型に配置した。そして、エポキシ樹脂主剤(ハンツマン株式会社　Ａｒａｌｄｉｔｅ　ＬＹ３５８５)と硬化剤(ハンツマン株式会社 Ａｒａｄｕｒ　３４７５)を質量比で１００：２１の割合で混合した樹脂を、８０℃に加熱して密閉した金型内に注入した。そして、混合した樹脂の注入後、８０℃で1０分の加熱硬化を行った。これらの工程により、単一層からなる比較例１の炭素繊維強化プラスチック板を得た。
［曲げ弾性率の測定］
　実施例１、比較例１～３のＣＦＲＰ板について、ＪＩＳ　Ｋ７０７４に基づき以下の条件にて曲げ試験を実施した。
試験片の寸法：１００×１５ｍｍ、厚み２ｍｍ
試験速度：５ｍｍ／分
支点間距離Ｌ：Ｌ＝４０×ｈ（８０ｍｍ）
圧子の半径Ｒ１：Ｒ１＝５ｍｍ
支持台の半径Ｒ２：Ｒ２＝２ｍｍ
曲げ弾性率：接線法
［フライス加工による切削加工性の評価］
　製造した実施例１の炭素繊維強化プラスチック板１００を３体使用し、第１炭素繊維強化プラスチック層１０の表面に対し、第１炭素繊維強化プラスチック層１０の厚さが１０ｍｍとなるまで、以下の条件によりフライス加工を行った。また、比較例１～３のＣＦＲＰ板についても３体使用し、実施例１のＣＦＲＰ板と同条件のフライス加工を行った。
（フライス加工条件）
装置：スクリューオン式汎用正面フライス(三菱マテリアル製)
カッタ型式：ASX44R10005D
インサート：SEGT13T3AGFN-JP HTi10
回転数：S=615min-1(V=193m/min)
送り速度：F=369mm/min
　フライス加工後の実施例１、比較例１～４のＣＦＲＰ板について、これらの表面の平面度（平面形体の幾何学的に正しい平面からの狂いの大きさ）を、３次元精密測定機（ＺＥＩＳＳ社製　型番：ＵＰＭＣ ８５０）を用いて測定した。
　表１に、ＣＦＲＰ板の構成、曲げ弾性率の測定値、切削加工性の評価結果、平面度の測定値、ＣＦＲＰ板の原価の評価結果について示す。表１の切削加工性の評価において、フライス加工により目視で加工面が均一な平面であると評価できる場合を〇、チッピングにより加工面に欠けが発生し、加工面が均一な平面でない場合を×、と評価した。また、表１の原価の評価において、市場において購入される程度にコストが安い場合を〇、市場において購入されない程度にコストが高い場合を×、と評価した。また、「ＣＦＲＰ板の厚みに対する第１ＣＦＲＰ層の厚みと第３ＣＦＲＰ層の厚みの合計の割合」の項目において、比較例１のＣＦＲＰ板は第１ＣＦＲＰ層と第３ＣＦＲＰ層が存在せず、第２ＣＦＲＰ層のみからなる単一層のＣＦＲＰ板に相当する板であることから、０％と表記した。同様に、比較例２のＣＦＲＰ板は第２ＣＦＲＰ層が存在せず、第１ＣＦＲＰ層および第３ＣＦＲＰ層と同じ層からなる単一層のＣＦＲＰ板に相当する板であることから、１００％と表記した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
［結果］
　実施例１においては、曲げ弾性率が７０ＧＰａ以上の条件を満たし、フライス加工後の１００ｍｍあたりの平面度は０．０３３ｍｍで平面性は非常に高く、また、切削加工性および原価の評価はいずれも〇の評価であった。そのため、実施例１の炭素繊維強化プラスチック板は、アルミニウムに相当する曲げ弾性率を有し、切削加工性も満たすと共に、コストを抑えることのできる、炭素繊維強化プラスチック板であることは明らかである。
　一方で、比較例１～３においては、曲げ弾性率が７０ＧＰａ以上の条件を満たない結果、切削加工性を満足しない結果、原価が高い、のいずれかが認められる結果となった。そのため、比較例１～３のＣＦＲＰ板は、アルミニウム部品の代替として用いることのできないＣＦＲＰ板であった。
［曲げ弾性率の測定　その２］
　図３は、ＣＦＲＰ板１００の厚み１００Ｈに対する第１ＣＦＲＰ層１０の厚み１０Ｈと第３ＣＦＲＰ層３０の厚み３０Ｈの合計の割合を変化させたＣＦＲＰ板１００を作成し、そのＣＦＲＰ板１００の曲げ弾性率を測定した結果である。測定に用いたＣＦＲＰ板は、上記の割合を変えた以外は全く同じ条件で作成した。Ｘ軸がＣＦＲＰ板１００の厚み１００Ｈに対する第１ＣＦＲＰ層１０の厚み１０Ｈと第３ＣＦＲＰ層３０の厚み３０Ｈの合計の割合（式と符号で示すと、（（１０Ｈ＋３０Ｈ）／１００Ｈ）×１００（％））である。Ｙ軸が上記と同条件により測定した曲げ弾性率の値である。
　図３においてＸ軸が０％の場合は比較例１のＣＦＲＰ板の曲げ弾性率の結果と対応し、Ｘ軸が１００％の場合は比較例２のＣＦＲＰ板の曲げ弾性率の結果と対応し、Ｘ軸が３６％の場合は実施例１のＣＦＲＰ板の曲げ弾性率の結果と対応する。
　図３の結果より、炭素繊維強化プラスチック板の厚みに対する第１炭素繊維強化プラスチック層の厚みと第３炭素繊維強化プラスチック層の厚みの合計の割合が１０％における曲げ弾性率が７６ＧＰａであり、この割合が６０％における曲げ弾性率が１４０ＧＰａであり、この割合が６０％～１００％の間では１０ＧＰａの増加したにすぎない。
　よって、この割合が１０％～６０％の範囲内のＣＦＲＰ板であれば、曲げ弾性率が７０ＧＰａ以上であり、また、ＣＦＲＰ板の原価は表１の基準による〇の評価となるため、アルミニウム部品の代替として用いることのできるＣＦＲＰ板であることがわかる。なお、この割合が６０％を超えると、ＣＦＲＰ板の原価が高くなり、アルミニウム部品の代替として用いることができない場合がある。
〈まとめ〉
　このように、本発明の炭素繊維強化プラスチック板であれば、加工性、加工後の平滑性および強度を満足することができる。そして、このような炭素繊維強化プラスチック板をより安価に提供することができる。そのため、例えばプレス金型のダイセット部品等に利用可能であり、従来のアルミニウム製プレートと比べると重量は半分以下で、高速駆動する金型部品等に用いる等すれば、位置決め精度を高めることができる。
　　１０　　第１炭素繊維強化プラスチック層
　　２０　　第２炭素繊維強化プラスチック層
　　３０　　第３炭素繊維強化プラスチック層
　　４０　　第４炭素繊維強化プラスチック層
　　５０　　第５炭素繊維強化プラスチック層
　１００　　炭素繊維強化プラスチック板
　１１０　　炭素繊維強化プラスチック板
　　１０Ｈ　第１炭素繊維強化プラスチック層１０の厚み
　　２０Ｈ　第２炭素繊維強化プラスチック層２０の厚み
　　３０Ｈ　第３炭素繊維強化プラスチック層３０の厚み
　１００Ｈ　炭素繊維強化プラスチック板１００の厚み
　１１０Ｈ　炭素繊維強化プラスチック板１１０の厚み

Claims (11)

  1. 　炭素繊維強化プラスチック板であって、
    　ピッチ系炭素繊維織布および母材を有する第１炭素繊維強化プラスチック層と、
    　ＰＡＮ系炭素繊維織布および／またはＰＡＮ系炭素繊維不織布ならびに母材を有する第２炭素繊維強化プラスチック層と、
    　ピッチ系炭素繊維織布および母材を有する第３炭素繊維強化プラスチック層と、が積層しており、
    　前記炭素繊維強化プラスチック板の表面は、前記第１炭素繊維強化プラスチック層および前記第３炭素繊維強化プラスチック層が配置されており、
    　前記第１炭素繊維強化プラスチック層の厚みと前記第３炭素繊維強化プラスチック層の厚みの比が４～６：６～４であり、
    　前記炭素繊維強化プラスチック板の曲げ弾性率が７０ＧＰａ～１５０ＧＰａである、
    　炭素繊維強化プラスチック板。
  2. 　順に、前記第１炭素繊維強化プラスチック層と、前記第２炭素繊維強化プラスチック層と、前記第３炭素繊維強化プラスチック層と、が積層した３層構造からなる積層体を備える、請求項１に記載の炭素繊維強化プラスチック板。
  3. 　炭素繊維強化プラスチック板の厚みに対する前記第１炭素繊維強化プラスチック層の厚みと前記第３炭素繊維強化プラスチック層の厚みの合計の割合が、１０％～６０％である、請求項１に記載の炭素繊維強化プラスチック板。
  4. 　前記第１炭素繊維強化プラスチック層において、炭素繊維織布の繊維体積含有率が４０～６０体積％であり、
    　前記第２炭素繊維強化プラスチック層において、炭素繊維織布および／または炭素繊維不織布の繊維体積含有率が４０～６０体積％であり、
    　前記第３炭素繊維強化プラスチック層において、炭素繊維織布の繊維体積含有率が４０～６０体積％である、請求項１に記載の炭素繊維強化プラスチック板。
  5. 　厚みが１０ｍｍ～１００ｍｍである、請求項１に記載の炭素繊維強化プラスチック板。
  6. 　前記母材が熱硬化性樹脂である、請求項１に記載の炭素繊維強化プラスチック板。
  7. 　前記第１炭素繊維強化プラスチック層の厚みと前記第３炭素繊維強化プラスチック層の厚みの比が５：５である、請求項１に記載の炭素繊維強化プラスチック板。
  8. 　前記第１炭素繊維強化プラスチック層と前記第３炭素繊維強化プラスチック層は、同じピッチ系炭素繊維織布および同じ母材からなり、炭素繊維織布の繊維体積含有率が同じである、請求項７に記載の炭素繊維強化プラスチック板。
  9. 　前記第１炭素繊維強化プラスチック層および前記第３炭素繊維強化プラスチック層の平面度は、１００ｍｍあたり０．００５～０．０５ｍｍである、請求項１に記載の炭素繊維強化プラスチック板。
  10. 　請求項１に記載の炭素繊維強化プラスチック板の製造方法であって、
    　母材を含浸させたピッチ系炭素繊維織布、ＰＡＮ系炭素繊維織布および／またはＰＡＮ系炭素繊維不織布を硬化させる硬化工程を含む、炭素繊維強化プラスチック板の製造方法。
  11. 　前記硬化工程後、前記第１炭素繊維強化プラスチック層および／または前記第３炭素繊維強化プラスチック層をフライス加工するフライス加工工程を含む、請求項１０に記載の炭素繊維強化プラスチック板の製造方法。
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