JP2005238708A - Carbon nanotube reinforced resin structure and its manufacturing method - Google Patents

Carbon nanotube reinforced resin structure and its manufacturing method Download PDF

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JP2005238708A JP2004053229A JP2004053229A JP2005238708A JP 2005238708 A JP2005238708 A JP 2005238708A JP 2004053229 A JP2004053229 A JP 2004053229A JP 2004053229 A JP2004053229 A JP 2004053229A JP 2005238708 A JP2005238708 A JP 2005238708A
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Kentaro Shindo
健太郎 新藤
Nozomi Kawasetsu
川節　　望
Takayuki Kurimura
隆之 栗村
Susumu Miki
晋 三木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carbon nanotube reinforced resin structure showing improved compression strength and/or reflection of electromagnetic wave and to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: The carbon nanotube reinforced resin structure 1 has a plurality of carbon fiber-reinforced layers 11 these being laminated on each other in layers, and a reinforcing layer 13 containing the carbon nanotube mounted between these carbon fiber-reinforced layers 11. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、カーボンナノチューブ強化樹脂構造体およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a carbon nanotube reinforced resin structure and a method for producing the same.

炭素繊維、ガラス繊維等の繊維で補強された繊維強化樹脂は、軽量で成形性に優れているため、構造体として多方面において利用されている。
また、特許文献１および特許文献２には、樹脂に、炭素繊維とカーボンナノチューブとを混合して、射出成形にて、繊維強化樹脂構造体を成形するものが示されている。この繊維強化樹脂構造体は、曲げ強度および電磁波の反射性能が改善されたことが示されている。 A fiber reinforced resin reinforced with fibers such as carbon fiber and glass fiber is lightweight and excellent in moldability, and thus is used in many fields as a structure.
Patent Documents 1 and 2 disclose that a fiber reinforced resin structure is formed by injection molding by mixing a carbon fiber and a carbon nanotube into a resin. This fiber reinforced resin structure is shown to have improved bending strength and electromagnetic wave reflection performance.

特開２００３−２３８８１６号公報（段落［００４５］〜［００６９］）JP 2003-238816 A (paragraphs [0045] to [0069])

しかし、従来の繊維強化樹脂構造体は、一般に層状に構成されており、引張強度に比べて圧縮強度が極端に低いという欠点があった。また、電磁波の反射性能が、電磁波反射材の用途に採用するには不十分であった。
特許文献１に示すものは、電磁波の反射性能については改善されているが、圧縮強度に対する示唆は何ら示されていない。また、圧縮強度の改善を行う実用に供する製造方法が具体的に示されていない。
また、炭素繊維の径は、約７μｍであり、また、炭素繊維束の厚さは通常約０．１〜０．５ｍｍであり、それらを使うかぎり、その厚みを持つ繊維強化樹脂構造体は製造できない。 However, the conventional fiber reinforced resin structure is generally configured in a layered form, and has a drawback that the compressive strength is extremely low as compared with the tensile strength. Moreover, the reflection performance of electromagnetic waves was insufficient for adopting the electromagnetic wave reflecting material.
Although what is shown in patent document 1 is improving about the reflective performance of electromagnetic waves, the suggestion with respect to compressive strength is not shown at all. Further, a production method for practical use for improving the compressive strength is not specifically shown.
Further, the diameter of the carbon fiber is about 7 μm, and the thickness of the carbon fiber bundle is usually about 0.1 to 0.5 mm. As long as they are used, a fiber reinforced resin structure having the thickness is manufactured. Can not.

本発明は、上記問題点に鑑み、圧縮強度および／または電磁波の反射性能を向上させたカーボンナノチューブ強化樹脂構造体およびその製造方法を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the carbon nanotube reinforced resin structure which improved the compressive strength and / or electromagnetic wave reflective performance, and its manufacturing method in view of the said problem.

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明にかかるカーボンナノチューブ強化樹脂構造体では、層状に積層された複数の強化繊維層と、これら強化繊維層の層間に設けられたカーボンナノチューブを包含した強化層とを有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
The carbon nanotube reinforced resin structure according to the present invention includes a plurality of reinforcing fiber layers laminated in layers, and a reinforcing layer including carbon nanotubes provided between the reinforcing fiber layers.

このように、積層された強化繊維層の層間にカーボンナノチューブを包含した強化層が設けられているので、従来層間に存在していた強化されない樹脂層が無くなる。また、カーボンナノチューブは、炭素同士が強固に結合した構造なので、高強度の補強繊維になり、強化層自体の強度が高くなる。したがって、強化繊維層の層間強度が向上されるので、カーボンナノチューブ強化樹脂構造体の強度は高くなる。特に従来問題であった圧縮強度において著しく改善される。   As described above, since the reinforcing layer including the carbon nanotubes is provided between the layers of the laminated reinforcing fiber layers, the resin layer that has not been reinforced and has existed between the conventional layers is eliminated. Further, since the carbon nanotube has a structure in which carbons are firmly bonded to each other, it becomes a high-strength reinforcing fiber, and the strength of the reinforcing layer itself is increased. Therefore, since the interlayer strength of the reinforcing fiber layer is improved, the strength of the carbon nanotube reinforced resin structure is increased. In particular, the compression strength, which has been a problem in the past, is remarkably improved.

また、本発明にかかるカーボンナノチューブ強化樹脂構造体では、層状に積層された複数の強化繊維層と、外表面にカーボンナノチューブを包含した電磁波反射層を設けたことを特徴とする。   The carbon nanotube reinforced resin structure according to the present invention is characterized in that a plurality of reinforcing fiber layers laminated in layers and an electromagnetic wave reflecting layer including carbon nanotubes on the outer surface are provided.

このように、カーボンナノチューブ強化樹脂構造体の外表面にカーボンナノチューブを包含した電磁波反射層を設けているので、電気抵抗の少ないカーボンナノチューブが良導体となる。そのため、カーボンナノチューブ強化樹脂構造体の外表面での電磁波の反射性能が良くなる。   Thus, since the electromagnetic wave reflection layer including the carbon nanotube is provided on the outer surface of the carbon nanotube reinforced resin structure, the carbon nanotube having a small electric resistance is a good conductor. Therefore, the electromagnetic wave reflection performance on the outer surface of the carbon nanotube reinforced resin structure is improved.

また、本発明にかかるカーボンナノチューブ強化樹脂構造体では、請求項１に記載の発明に加えて、外表面にカーボンナノチューブを包含した電磁波反射層を設けたことを特徴とする。   The carbon nanotube reinforced resin structure according to the present invention is characterized in that, in addition to the invention described in claim 1, an electromagnetic wave reflection layer including carbon nanotubes is provided on the outer surface.

このように、強化繊維層の層間および外表面にカーボンナノチューブを包含する電磁波反射層を設けているので、カーボンナノチューブ強化樹脂構造体の電磁波の反射性能はさらに改善される。   As described above, since the electromagnetic wave reflection layer including carbon nanotubes is provided between the reinforcing fiber layer and the outer surface, the electromagnetic wave reflection performance of the carbon nanotube reinforced resin structure is further improved.

また、本発明にかかるカーボンナノチューブ強化樹脂構造体では、表面にくびれ部を有するカーボンナノチューブを、樹脂に添加してなることを特徴とする。   The carbon nanotube reinforced resin structure according to the present invention is characterized in that a carbon nanotube having a constricted portion on the surface is added to the resin.

このように、表面にくびれ部を有するカーボンナノチューブを樹脂に添加しているので、樹脂がこのくびれ部に入り込んだ形となっている。そのため、樹脂に圧力がかかると、樹脂とカーボンナノチューブとの表面抵抗に加えて、カーボンナノチューブのくびれ部が樹脂から受ける力の抵抗となるので、カーボンナノチューブの補強効果が向上する。したがって、カーボンナノチューブ強化樹脂構造体の強度は増加する。
また、カーボンナノチューブの径は、例えば１００ｎｍと細いので、例えばμオーダーの薄い樹脂の強化が行える。そのため、本発明にかかるカーボンナノチューブ強化樹脂構造体はマイクロマシン等の超小型機械の部品として使用できる。さらに、例えば、ｍｍオーダー以下の曲率部の強化も可能となる。 Thus, since the carbon nanotube which has a constriction part on the surface is added to resin, it has the shape where resin entered this constriction part. Therefore, when pressure is applied to the resin, in addition to the surface resistance between the resin and the carbon nanotube, the constricted portion of the carbon nanotube becomes a resistance of the force received from the resin, so that the reinforcing effect of the carbon nanotube is improved. Therefore, the strength of the carbon nanotube reinforced resin structure is increased.
Further, since the diameter of the carbon nanotube is as thin as 100 nm, for example, it is possible to reinforce a thin resin on the order of μ. Therefore, the carbon nanotube reinforced resin structure according to the present invention can be used as a part of a micro machine such as a micro machine. Further, for example, it is possible to reinforce the curvature portion of the order of mm or less.

また、本発明にかかるカーボンナノチューブ強化樹脂構造体では、前記カーボンナノチューブを略一方向に沿って配向させたことを特徴とする。   The carbon nanotube reinforced resin structure according to the present invention is characterized in that the carbon nanotubes are oriented along substantially one direction.

このように、カーボンナノチューブを略一方向に沿って配向しているので、特にこの方向に沿った強度が向上する。   As described above, since the carbon nanotubes are oriented along substantially one direction, the strength especially along this direction is improved.

また、本発明にかかるカーボンナノチューブ構造体の製造方法では、型の上に、強化繊維に樹脂を含浸させ半硬化させた繊維プリプレグシートと、カーボンナノチューブを樹脂に混合させた半硬化樹脂シ−トとを交互に積層させて積層体を形成し、前記積層体を前記型との間でバッグフィルムによって密閉し、前記バッグフィルム内の空気を抜いて減圧し、前記繊維プリプレグシートと半硬化樹脂シ−トとを前記型に対して圧着させて成形することを特徴とする。   Further, in the method for producing a carbon nanotube structure according to the present invention, a fiber prepreg sheet obtained by impregnating a reinforcing fiber with a resin and semi-cured on a mold, and a semi-cured resin sheet obtained by mixing carbon nanotubes with the resin. Are alternately laminated to form a laminated body, and the laminated body is sealed with a bag film between the molds, the bag film is evacuated and decompressed, and the fiber prepreg sheet and the semi-cured resin sheet are sealed. -Forming and pressing the die against the mold.

この発明によれば、まず、予め作成された強化繊維に樹脂を含浸させ半硬化させた繊維プリプレグシートと、カーボンナノチューブを樹脂に混合させた半硬化樹脂シ−トとを型の上に交互に積層させてなる積層体を形成する。次いで、積層体を型との間でバッグフィルムによって密閉する。そして、真空吸引力によりバッグフィルム内の空気を抜く。バッグフィルム内の空気を抜くと、バッグフィルム内が減圧され、バッグフィルムの容積が減少してバッグフィルムが積層体の上面に当接して、積層体を型に向けて押圧する。積層体が押圧されると、繊維プリプレグシートと半硬化樹脂シ−トとが圧着されるので、共に半硬化状態の繊維プリプレグシートと半硬化樹脂シ−トとが一体に結合する。より具体的にいうと、積層体を構成する樹脂が硬化される。したがって、型に沿った形状をした強化繊維層の層間にカーボンナノチューブで補強された層を有するカーボンナノチューブ強化樹脂構造体が製造される。
また、予め作成した半硬化樹脂シ−トを使用するので、半硬化樹脂シ−トを作成する際、カーボンナノチューブの含有量、配置等を調整できる。したがって、所要品質のカーボンナノチューブ強化樹脂構造体を製造することができる。
なお、樹脂としては、熱硬化性樹脂であっても、熱可塑性樹脂であってもよい。
熱硬化性の樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル、エポキシ、フェノール、ポリウレタン、メラミン、ユリア、ポリイミド、ジアリルフタレート、ケイ素樹脂等が使用できる。
また、熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン共重合体）樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体）樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィルド、ポリスルホン、ポリエーテルエテルケトン、液晶性プラスチック、変性ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル）等が使用できる。
強化繊維としては、ガラス繊維、カーボン繊維等が使用できる。 According to this invention, first, a fiber prepreg sheet obtained by impregnating a prefabricated reinforcing fiber with a resin and semi-cured, and a semi-cured resin sheet obtained by mixing carbon nanotubes with the resin are alternately placed on the mold. A laminated body is formed by laminating. Next, the laminate is sealed with a bag film between the molds. And the air in a bag film is extracted with a vacuum suction force. When the air in the bag film is extracted, the pressure in the bag film is reduced, the volume of the bag film is reduced, the bag film comes into contact with the upper surface of the laminate, and the laminate is pressed toward the mold. When the laminate is pressed, the fiber prepreg sheet and the semi-cured resin sheet are pressed together, so that the semi-cured fiber prepreg sheet and the semi-cured resin sheet are bonded together. More specifically, the resin constituting the laminate is cured. Therefore, a carbon nanotube reinforced resin structure having a layer reinforced with carbon nanotubes between layers of reinforcing fiber layers shaped according to the mold is manufactured.
Further, since a semi-cured resin sheet prepared in advance is used, the content, arrangement, etc. of the carbon nanotubes can be adjusted when the semi-cured resin sheet is prepared. Therefore, a carbon nanotube reinforced resin structure having a required quality can be manufactured.
The resin may be a thermosetting resin or a thermoplastic resin.
As the thermosetting resin, for example, unsaturated polyester, epoxy, phenol, polyurethane, melamine, urea, polyimide, diallyl phthalate, silicon resin and the like can be used.
Examples of the thermoplastic resin include polyethylene, polypropylene, polystyrene, AS (acrylonitrile styrene copolymer) resin, ABS (acrylonitrile butadiene styrene copolymer) resin, polyamide, polyacetal, polycarbonate, fluororesin, polyethylene terephthalate, polyphenylene ether, Polyphenylene sulfide, polysulfone, polyether ether ketone, liquid crystal plastic, modified PPE (modified polyphenylene ether) and the like can be used.
As the reinforcing fiber, glass fiber, carbon fiber or the like can be used.

また、本発明にかかるカーボンナノチューブ構造体の製造方法では、前記積層体の前記型側あるいは前記型の反対側に、前記半硬化樹脂シートを配置したことを特徴とする。   In the method for producing a carbon nanotube structure according to the present invention, the semi-cured resin sheet is arranged on the mold side or the opposite side of the mold of the laminate.

このように、積層体の型側あるいは型の反対側に、半硬化樹脂シートを配置したので、表面にカーボンナノチューブを含有した層が形成されたカーボンナノチューブ強化樹脂構造体が製造できる。そのため、電気抵抗の少ないカーボンナノチューブが良導体となるので、表面での電磁波の反射性能が良いカーボンナノチューブ強化樹脂構造体を製造することができる。   Thus, since the semi-cured resin sheet is disposed on the mold side or the opposite side of the mold, a carbon nanotube reinforced resin structure in which a layer containing carbon nanotubes is formed on the surface can be manufactured. For this reason, since carbon nanotubes with low electrical resistance are good conductors, it is possible to produce a carbon nanotube reinforced resin structure with good electromagnetic wave reflection performance on the surface.

また、本発明にかかるカーボンナノチューブ構造体の製造方法では、型の上に、カーボンナノチューブを混合した液状樹脂を表面に散布した強化繊維を積層させて積層体を形成し、前記積層体を前記型との間でバッグフィルムによって密閉し、前記バッグフィルム内の空気を抜いて減圧し、系外の液状樹脂を吸引して前記積層体に含侵させつつ前記積層体を前記型に対して圧着させて成形することを特徴とする。   Further, in the method for producing a carbon nanotube structure according to the present invention, a laminated body is formed by laminating reinforcing fibers in which a liquid resin mixed with carbon nanotubes is dispersed on the surface of the mold, and the laminated body is formed into the mold. The bag is sealed with a bag film, the air in the bag film is evacuated, the pressure is reduced, and a liquid resin outside the system is sucked to impregnate the laminate and the laminate is pressed against the mold. It is characterized by molding.

本発明によれば、まず、表面にカーボンナノチューブを混合した液体樹脂を散布した強化繊維を積層して、強化繊維と強化繊維の間にカーボンナノチューブの層を有する積層体を形成する。次いで、積層体を型との間でバッグフィルムによって密閉する。そして、真空吸引力によりバッグフィルム内の空気を抜く。バッグフィルムの容積が減少してバッグフィルムが上面に当接して、積層体を型に向けて押圧する。また、バッグフィルムの空気を抜くと、その吸引力により系外の液体樹脂がバッグフィルム内に導入され、繊維の間等に含侵される。
このように、強化繊維間にカーボンナノチューブで補強された層を有するカーボンナノチューブ強化樹脂構造体が製造される。
また、積層体の形成が、強化繊維の表面にカーボンナノチューブを混合した液体樹脂を散布したものを積み重ねるだけであるので、積層体の形成に特別な加工を必要としない。したがって、低コストでカーボンナノチューブ強化樹脂構造体を製造できる。 According to the present invention, first, a reinforcing fiber in which a liquid resin mixed with carbon nanotubes is dispersed is laminated on the surface to form a laminate having a carbon nanotube layer between the reinforcing fibers and the reinforcing fibers. Next, the laminate is sealed with a bag film between the molds. And the air in a bag film is extracted with a vacuum suction force. The volume of the bag film decreases, the bag film comes into contact with the upper surface, and the laminate is pressed toward the mold. Further, when the air of the bag film is removed, liquid resin outside the system is introduced into the bag film by the suction force, and is impregnated between the fibers.
Thus, a carbon nanotube reinforced resin structure having a layer reinforced with carbon nanotubes between the reinforcing fibers is manufactured.
Moreover, since the formation of the laminated body is merely a stack of the reinforcing fibers whose surfaces are dispersed with a liquid resin mixed with carbon nanotubes, no special processing is required for the formation of the laminated body. Therefore, a carbon nanotube reinforced resin structure can be manufactured at low cost.

また、本発明にかかるカーボンナノチューブ構造体の製造方法では、型の上に、織目の粗い強化繊維織物を複数積層させて積層体を形成し、前記積層体を前記型との間でバッグフィルムによって密閉し、前記バッグフィルム内の空気を抜いて減圧し、係外のカーボンナノチューブが混合された液状樹脂を吸引して前記積層体の間に含侵させつつ前記積層体を前記型に対して圧着させて成形することを特徴とする。   Further, in the method for producing a carbon nanotube structure according to the present invention, a laminate is formed by laminating a plurality of coarse fiber reinforced fiber fabrics on a mold, and the laminate is used as a bag film between the mold and the mold. The air bag is evacuated and decompressed, and the laminate is placed against the mold while sucking liquid resin mixed with external carbon nanotubes and impregnating between the laminates. It is characterized by being formed by pressure bonding.

本発明によれば、まず、型の上に、織目の粗い強化繊維織物を積層して、積層体を形成する。次いで、積層体を型との間でバッグフィルムによって密閉する。そして、真空吸引力によりバッグフィルム内の空気を抜く。それと同時に、バッグフィルムの容積が減少してバッグフィルムが積層体の上面に当接して、積層体を型に向けて押圧する。また、バッグフィルムの空気を抜くと、その吸引力により系外のカーボンナノチューブを混合した液体樹脂がバッグフィルム内に導入され、強化繊維織物の間および織目の間に含侵される。
このように、強化繊維織物間にカーボンナノチューブで補強された層を有するカーボンナノチューブ強化樹脂構造体が製造される。
このように、積層体の形成が、強化繊維織物を積層するだけであるので、カーボンナノチューブ強化樹脂構造体を簡便に製造できる。
なお、織目の粗い強化繊維織物とは、例えば５０μｍメッシュである。 According to the present invention, first, a reinforcing fiber woven fabric having a coarse texture is laminated on a mold to form a laminate. Next, the laminate is sealed with a bag film between the molds. And the air in a bag film is extracted with a vacuum suction force. At the same time, the volume of the bag film decreases, the bag film comes into contact with the upper surface of the laminate, and presses the laminate toward the mold. Further, when the air of the bag film is removed, liquid resin mixed with carbon nanotubes outside the system is introduced into the bag film by the suction force, and is impregnated between the reinforcing fiber woven fabric and the weave.
Thus, a carbon nanotube reinforced resin structure having a layer reinforced with carbon nanotubes between the reinforcing fiber fabrics is produced.
Thus, since formation of a laminated body only laminates a reinforced fiber fabric, a carbon nanotube reinforced resin structure can be easily produced.
Note that the reinforcing fiber woven fabric having a coarse texture is, for example, a 50 μm mesh.

また、本発明にかかるカーボンナノチューブ構造体の製造方法では、熱可塑性樹脂にカーボンナノチューブを混合させてブロック体を形成し、該ブロック体を加熱して、一方向に伸張させて成形することを特徴とする。   In the method for producing a carbon nanotube structure according to the present invention, a block body is formed by mixing carbon nanotubes with a thermoplastic resin, and the block body is heated and stretched in one direction to be molded. And

本発明によれば、まず、熱可塑性樹脂にカーボンナノチューブを混合させてブロック体を形成する。ついで、ブロック体を加熱して、熱可塑性樹脂を軟化させる。軟化したブロック体を一方向に引っ張って伸張させると、カーボンナノチューブは、その長手方向が伸張方向に沿うように配向するとともに局所的にくびれ部が形成される。
カーボンナノチューブの径は、例えば１００ｎｍと細いので、熱可塑性樹脂の薄い膜を使用すれば、薄い、例えばｍｍオーダーのカーボンナノチューブ強化樹脂構造体を製造することができる。この薄いカーボンナノチューブ強化樹脂構造体はマイクロマシン等の超小型機械の部品として使用できる。また、例えば、ｍｍオーダー以下の曲率部の強化も可能となる。 According to the present invention, first, a carbon nanotube is mixed with a thermoplastic resin to form a block body. Next, the block body is heated to soften the thermoplastic resin. When the softened block body is pulled and stretched in one direction, the carbon nanotubes are oriented so that the longitudinal direction thereof is along the stretch direction, and a constricted portion is locally formed.
Since the diameter of the carbon nanotube is as thin as 100 nm, for example, if a thin film of thermoplastic resin is used, a thin carbon nanotube reinforced resin structure of, for example, mm order can be manufactured. This thin carbon nanotube reinforced resin structure can be used as a part of a micro machine such as a micromachine. In addition, for example, it is possible to reinforce the curvature portion of the order of mm or less.

請求項１に記載された発明によれば、積層された強化繊維層の層間にカーボンナノチューブを包含した強化層が設けられているので、カーボンナノチューブ強化樹脂構造体の強度は高くなる。特に従来問題であった圧縮強度において著しく改善される。   According to the invention described in claim 1, since the reinforcing layer including the carbon nanotubes is provided between the laminated reinforcing fiber layers, the strength of the carbon nanotube-reinforced resin structure is increased. In particular, the compression strength, which has been a problem in the past, is remarkably improved.

請求項２に記載された発明によれば、カーボンナノチューブ強化樹脂構造体の外表面にカーボンナノチューブを包含した電磁波反射層を設けているので、カーボンナノチューブ強化樹脂構造体の外表面での電磁波の反射性能が良くなる。   According to the invention described in claim 2, since the electromagnetic wave reflection layer including the carbon nanotube is provided on the outer surface of the carbon nanotube reinforced resin structure, the electromagnetic wave is reflected on the outer surface of the carbon nanotube reinforced resin structure. Performance is improved.

請求項３に記載された発明によれば、強化繊維層の層間および外表面にカーボンナノチューブを包含する電磁波反射層を設けているので、カーボンナノチューブ強化樹脂構造体の電磁波の反射性能はさらに改善される。   According to the invention described in claim 3, since the electromagnetic wave reflection layer including the carbon nanotube is provided between the reinforcing fiber layer and the outer surface, the electromagnetic wave reflection performance of the carbon nanotube reinforced resin structure is further improved. The

請求項４に記載された発明によれば、表面にくびれ部を有するカーボンナノチューブを樹脂に添加しているので、カーボンナノチューブの補強効果が向上する。したがって、カーボンナノチューブ強化樹脂構造体の強度は増加する。
また、カーボンナノチューブの径は、例えば１００ｎｍと細いので、例えばμオーダーの薄い樹脂の強化が行える。そのため、本発明にかかるカーボンナノチューブ強化樹脂構造体はマイクロマシン等の超小型機械の部品として使用できる。さらに、例えば、ｍｍオーダー以下の曲率部の強化も可能となる。 According to the invention described in claim 4, since the carbon nanotube having a constricted portion on the surface is added to the resin, the reinforcing effect of the carbon nanotube is improved. Therefore, the strength of the carbon nanotube reinforced resin structure is increased.
Further, since the diameter of the carbon nanotube is as thin as 100 nm, for example, it is possible to reinforce a thin resin on the order of μ. Therefore, the carbon nanotube reinforced resin structure according to the present invention can be used as a part of a micro machine such as a micro machine. Further, for example, it is possible to reinforce the curvature portion of the order of mm or less.

請求項５に記載された発明によれば、カーボンナノチューブを略一方向に沿って配向しているので、特にこの方向に沿った強度が向上する。   According to the invention described in claim 5, since the carbon nanotubes are oriented along substantially one direction, the strength along this direction is particularly improved.

請求項６に記載された発明によれば、型に沿った形状をした強化繊維層の層間にカーボンナノチューブで補強された層を有するカーボンナノチューブ強化樹脂構造体が製造できる。
また、予め作成した半硬化樹脂シ−トを使用するので、所要品質のカーボンナノチューブ強化樹脂構造体を製造することができる。 According to the invention described in claim 6, it is possible to manufacture a carbon nanotube reinforced resin structure having a layer reinforced with carbon nanotubes between layers of reinforcing fiber layers having a shape along a mold.
Further, since a semi-cured resin sheet prepared in advance is used, a carbon nanotube reinforced resin structure having a required quality can be manufactured.

請求項７に記載された発明によれば、積層体の型側あるいは型の反対側に、半硬化樹脂シートを配置したので、表面での電磁波の反射性能が良いカーボンナノチューブ強化樹脂構造体を製造することができる。   According to the invention described in claim 7, since the semi-cured resin sheet is arranged on the mold side of the laminate or on the opposite side of the mold, a carbon nanotube reinforced resin structure having a good electromagnetic wave reflection performance on the surface is manufactured. can do.

請求項８に記載された発明によれば、強化繊維間にカーボンナノチューブで補強された層を有するカーボンナノチューブ強化樹脂構造体が製造できる。
また、積層体の形成が、強化繊維の表面にカーボンナノチューブを混合した液体樹脂を散布したものを積み重ねるだけであるので、積層体の形成に特別な加工を必要としない。したがって、低コストでカーボンナノチューブ強化樹脂構造体を製造できる。 According to the invention described in claim 8, a carbon nanotube reinforced resin structure having a layer reinforced with carbon nanotubes between reinforcing fibers can be produced.
Moreover, since the formation of the laminated body is merely a stack of the reinforcing fibers whose surfaces are dispersed with a liquid resin mixed with carbon nanotubes, no special processing is required for the formation of the laminated body. Therefore, a carbon nanotube reinforced resin structure can be manufactured at low cost.

請求項９に記載された発明によれば、強化繊維織物間にカーボンナノチューブで補強された層を有するカーボンナノチューブ強化樹脂構造体が製造される。
このように、積層体の形成が、強化繊維織物を積層するだけであるので、カーボンナノチューブ強化樹脂構造体を簡便に製造できる。 According to the invention described in claim 9, a carbon nanotube reinforced resin structure having a layer reinforced with carbon nanotubes between reinforcing fiber fabrics is produced.
Thus, since formation of a laminated body only laminates a reinforced fiber fabric, a carbon nanotube reinforced resin structure can be easily produced.

請求項１０に記載された発明によれば、局所的にくびれ部が形成されたカーボンナノチューブで補強されたカーボンナノチューブ強化樹脂構造体を製造できる。
また、カーボンナノチューブの径は、例えば１００ｎｍと細いので、細いので、熱可塑性樹脂の薄い膜を使用すれば、薄い、例えばｍｍオーダーのカーボンナノチューブ強化樹脂構造体を製造することができる。この薄いカーボンナノチューブ強化樹脂構造体はマイクロマシン等の超小型機械の部品として使用できる。また、例えば、ｍｍオーダー以下の曲率部の強化も可能となる。 According to the invention described in claim 10, it is possible to manufacture a carbon nanotube reinforced resin structure reinforced with carbon nanotubes in which a constricted portion is locally formed.
Further, since the diameter of the carbon nanotube is as thin as 100 nm, for example, it is thin. Therefore, if a thin film of thermoplastic resin is used, a thin carbon nanotube reinforced resin structure of, for example, mm order can be manufactured. This thin carbon nanotube reinforced resin structure can be used as a part of a micro machine such as a micromachine. In addition, for example, it is possible to reinforce the curvature portion of the order of mm or less.

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態について、図１ないし図３を用いて説明する。
図１は、本実施形態にかかるカーボンナノチューブ強化繊維構造体１の構成を示す側面図である。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
FIG. 1 is a side view showing a configuration of a carbon nanotube reinforced fiber structure 1 according to the present embodiment.

カーボンナノチューブ強化繊維構造体１は、炭素繊維で強化された複数の炭素繊維強化層（繊維強化層）３と炭素繊維強化層３の間に設けられたカーボンナノチューブを包含した強化層５とから構成されている。   The carbon nanotube reinforced fiber structure 1 includes a plurality of carbon fiber reinforced layers (fiber reinforced layers) 3 reinforced with carbon fibers and a reinforced layer 5 including carbon nanotubes provided between the carbon fiber reinforced layers 3. Has been.

炭素繊維強化層３は、炭素繊維にエポキシ樹脂が含侵されて形成されている。強化層５は、エポキシ樹脂にカーボンナノチューブを包含させたものである。カーボンナノチューブは、炭素同士が強固に結合した構造を有しているので、高強度の補強繊維の機能を果たす。そのため、強化層５は、それ自体でも強度が高い。   The carbon fiber reinforced layer 3 is formed by impregnating an epoxy resin into carbon fibers. The reinforcing layer 5 is an epoxy resin containing carbon nanotubes. Since the carbon nanotube has a structure in which carbons are firmly bonded to each other, it functions as a high-strength reinforcing fiber. Therefore, the reinforcing layer 5 itself has high strength.

このように、炭素繊維強化層３の間に強度の高い強化層５を設けているので、特に、圧縮荷重がかかって向かい合う炭素繊維強化層３同士が層に沿って反対方向にずれようとする場合に大きな抵抗となる。したがって、カーボンナノチューブ強化繊維構造体１の強度は格段に高くなる。   As described above, since the high-strength reinforcing layer 5 is provided between the carbon fiber reinforced layers 3, the carbon fiber reinforced layers 3 facing each other particularly under a compressive load tend to shift in opposite directions along the layers. In some cases it becomes a great resistance. Therefore, the strength of the carbon nanotube reinforced fiber structure 1 is remarkably increased.

なお、本実施形態のカーボンナノチューブ強化繊維構造体１は、炭素繊維強化層３の間に強化層５を設けているが、本発明はこれに限定されるものではない。
すなわち、本実施形態のカーボンナノチューブ強化繊維構造体１に加えて、外表面にカーボンナノチューブを包含した電磁波反射層を設けたものも含まれる。
このようにすると、カーボンナノチューブは電気抵抗の少ない良導体であるので、カーボンナノチューブ強化繊維構造体１の外表面および強化層５に存在するカーボンナノチューブにより、カーボンナノチューブ強化繊維構造体１の電磁波反射特性が大幅に改善される。 In addition, although the carbon nanotube reinforced fiber structure 1 of this embodiment has provided the reinforcement layer 5 between the carbon fiber reinforcement layers 3, this invention is not limited to this.
That is, in addition to the carbon nanotube reinforced fiber structure 1 of the present embodiment, the one provided with an electromagnetic wave reflection layer including carbon nanotubes on the outer surface is also included.
In this way, since the carbon nanotube is a good conductor with low electrical resistance, the electromagnetic wave reflection characteristics of the carbon nanotube reinforced fiber structure 1 are improved by the carbon nanotubes present on the outer surface of the carbon nanotube reinforced fiber structure 1 and the reinforcing layer 5. Greatly improved.

また、電磁波の反射性能を目的とするのであれば、強化層５を設けず、カーボンナノチューブ強化繊維構造体１の外表面に電磁波反射層を設けてもよい。こうすると、コストが安価で、電磁波の反射性能が改善されたカーボンナノチューブ強化繊維構造体１が得られる。
これらの、カーボンナノチューブ強化繊維構造体１は、例えば、航空機エンジンの外殻やアンテナ・レドームなどの電磁波反射材として用いられる。 Moreover, if the objective is to reflect electromagnetic waves, the reinforcing layer 5 may not be provided, and an electromagnetic wave reflecting layer may be provided on the outer surface of the carbon nanotube reinforced fiber structure 1. In this way, the carbon nanotube reinforced fiber structure 1 with low cost and improved electromagnetic wave reflection performance can be obtained.
These carbon nanotube reinforced fiber structures 1 are used, for example, as an electromagnetic wave reflecting material such as an outer shell of an aircraft engine or an antenna radome.

以下、図２および図３により、カーボンナノチューブ強化繊維構造体１の製造方法について説明する。
図２は、製造装置の概略構成を示す断面図である。図３は、製造工程を示すフローチャートである。 Hereinafter, the manufacturing method of the carbon nanotube reinforced fiber structure 1 will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the manufacturing apparatus. FIG. 3 is a flowchart showing the manufacturing process.

図２の製造装置には、型７と、型７の上に積み重ねた積層体９と、積層体９を型７との間で密閉するバッグフィルム１５と、バッグフィルム１５に接続された吸引配管１９と、真空ポンプ２１とを主たる構成としている。型７とバッグフィルム１５との間および吸引配管１９と、型７とバッグフィルム１５との間には、シール１７が装着されている。
バッグフィルム１５は、可撓性の材料で構成されている。 2 includes a mold 7, a laminate 9 stacked on the mold 7, a bag film 15 that seals the laminate 9 between the mold 7, and a suction pipe connected to the bag film 15. 19 and the vacuum pump 21 are the main components. Seals 17 are attached between the mold 7 and the bag film 15 and between the suction pipe 19 and the mold 7 and the bag film 15.
The bag film 15 is made of a flexible material.

積層体９は、炭素繊維にエポキシ樹脂を含侵させ半硬化させた炭素繊維プリプレグシート（繊維プリプレグシート）１１と、カーボンナノチューブを混合した半硬化エポキシ樹脂シート（半硬化樹脂シート）１３とが交互に積層されたものである。   The laminate 9 includes carbon fiber prepreg sheets (fiber prepreg sheets) 11 in which carbon fibers are impregnated with an epoxy resin and semi-cured, and semi-cured epoxy resin sheets (semi-cured resin sheets) 13 in which carbon nanotubes are mixed. Is laminated.

次に、図３をも参照して、カーボンナノチューブ強化繊維構造体１の製造方法について説明する。
まず、工程（Ａ）として、型７の上に、積層体９を形成する。すなわち、型７の上に、炭素繊維プリプレグシート１１を置き、その上に半硬化エポキシ樹脂シート１３を置き、次いで、炭素繊維プリプレグシート１１を置く。そして、所要の厚さが得られるまで炭素繊維プリプレグシート１１と半硬化エポキシ樹脂シート１３を交互に積み重ねる。最上部は、炭素繊維プリプレグシート１１とする。 Next, a method for manufacturing the carbon nanotube reinforced fiber structure 1 will be described with reference to FIG.
First, as a step (A), the laminate 9 is formed on the mold 7. That is, the carbon fiber prepreg sheet 11 is placed on the mold 7, the semi-cured epoxy resin sheet 13 is placed thereon, and then the carbon fiber prepreg sheet 11 is placed. Then, the carbon fiber prepreg sheets 11 and the semi-cured epoxy resin sheets 13 are alternately stacked until a required thickness is obtained. The uppermost part is a carbon fiber prepreg sheet 11.

なお、表面に、電磁波反射層を形成する場合には、最下部（型７側）あるいは最上部（型７と反対側）に半硬化エポキシ樹脂シート１３を配置する。
また、強化層５を設けない場合には、炭素繊維プリプレグシート１１間に半硬化エポキシ樹脂シート１３を介挿させずに、最下部あるいは最上部に半硬化エポキシ樹脂シート１３を配置する。 In addition, when forming an electromagnetic wave reflection layer on the surface, the semi-cured epoxy resin sheet 13 is disposed at the lowermost part (the mold 7 side) or the uppermost part (the side opposite to the mold 7).
When the reinforcing layer 5 is not provided, the semi-cured epoxy resin sheet 13 is disposed at the lowermost or uppermost part without interposing the semi-cured epoxy resin sheet 13 between the carbon fiber prepreg sheets 11.

次いで、工程（Ｂ）として、積層体９をバッグフィルム１５で覆う。バッグフィルム１５と型７との間に、シール１７を装着して密閉空間とする。バッグフィルム１５の一部にシール１７を介して吸引配管１９を装着する。   Subsequently, as a process (B), the laminated body 9 is covered with the bag film 15. A seal 17 is attached between the bag film 15 and the mold 7 to form a sealed space. A suction pipe 19 is attached to a part of the bag film 15 via a seal 17.

その後、工程（Ｃ）に入る。すなわち、真空ポンプ２１を作動させて、吸引配管１９を介してバッグフィルム１５内の空気を吸引する。バッグフィルム１５内の空気が吸引されると、バッグフィルム１５の容積が減少する。すなわち、バッグフィルム１５が縮むので、バッグフィルム１５は、積層体９の上面に当接して、積層体９を型７に向けて押圧する。積層体９が押圧されると、炭素繊維プリプレグシート１１と半硬化エポキシ樹脂シート１３とが圧着される。炭素繊維プリプレグシート１１と半硬化エポキシ樹脂シート１３とは、共に半硬化の状態なので、圧着されて一体に結合し、カーボンナノチューブ強化樹脂構造体１が形成される。   Thereafter, the process (C) is entered. That is, the air in the bag film 15 is sucked through the suction pipe 19 by operating the vacuum pump 21. When the air in the bag film 15 is sucked, the volume of the bag film 15 decreases. That is, since the bag film 15 shrinks, the bag film 15 contacts the upper surface of the laminate 9 and presses the laminate 9 toward the mold 7. When the laminate 9 is pressed, the carbon fiber prepreg sheet 11 and the semi-cured epoxy resin sheet 13 are pressure-bonded. Since the carbon fiber prepreg sheet 11 and the semi-cured epoxy resin sheet 13 are both in a semi-cured state, the carbon nanotube reinforced resin structure 1 is formed by pressure bonding and bonded together.

以下、本実施形態の作用・効果を説明する。
本実施形態のカーボンナノチューブ強化繊維構造体１は、積層された炭素繊維強化層３の層間にカーボンナノチューブを包含した強化層５が設けられているので、従来層間に存在していた強化されない樹脂層が無くなる。また、カーボンナノチューブは、炭素同士が強固に結合した構造なので、高強度の補強繊維になり、強化層自体の強度が高くなる。したがって、炭素繊維強化層３の層間強度が向上されるので、カーボンナノチューブ強化樹脂構造体１の強度を高くすることができる。特に従来問題であった圧縮強度を著しく改善することができる。 Hereinafter, the operation and effect of this embodiment will be described.
In the carbon nanotube reinforced fiber structure 1 of the present embodiment, the reinforced layer 5 including the carbon nanotubes is provided between the layers of the laminated carbon fiber reinforced layer 3, so that the resin layer that has not been reinforced in the past has existed between the layers. Disappears. Further, since the carbon nanotube has a structure in which carbons are firmly bonded to each other, it becomes a high-strength reinforcing fiber, and the strength of the reinforcing layer itself is increased. Therefore, since the interlayer strength of the carbon fiber reinforced layer 3 is improved, the strength of the carbon nanotube reinforced resin structure 1 can be increased. In particular, the compression strength, which has been a problem in the past, can be remarkably improved.

また、本実施形態にかかるカーボンナノチューブ強化繊維構造体１の製造方法によれば、まず、予め作成された強化繊維にエポキシ樹脂を含浸させ半硬化させた炭素繊維プリプレグシート１１と、カーボンナノチューブを混合させた半硬化エポキシ樹脂シート１３とを型７の上に交互に積層させてなる積層体９を形成する。次いで、積層体９を型７との間でバッグフィルム１５によって密閉する。そして、真空ポンプ２１の真空吸引力によりバッグフィルム１５内の空気を抜く。バッグフィルム１５の空気を抜くと、バッグフィルム１５の容積が減少してバッグフィルム１５が積層体９の上面に当接して、積層体９を型７に向けて押圧する。積層体９が押圧されると、炭素繊維プリプレグシート１１と半硬化エポキシ樹脂シート１３とが圧着されるので、共に半硬化状態の炭素繊維プリプレグシート１１と半硬化エポキシ樹脂シート１３とが一体に結合する。したがって、型７に沿った形状をした炭素繊維強化層３の層間にカーボンナノチューブで補強された強化層５を有するカーボンナノチューブ強化樹脂構造体１を製造することができる。
また、予め作成した半硬化エポキシ樹脂シート１３を使用するので、半硬化エポキシ樹脂シート１３を作成する際、カーボンナノチューブの含有量、配置等を調整できる。したがって、所要品質のカーボンナノチューブ強化樹脂構造体１を製造することができる。 Moreover, according to the manufacturing method of the carbon nanotube reinforced fiber structure 1 according to the present embodiment, first, a carbon fiber prepreg sheet 11 obtained by impregnating an epoxy resin into a previously prepared reinforcing fiber and semi-cured is mixed with the carbon nanotube. A laminated body 9 is formed by alternately laminating the semi-cured epoxy resin sheet 13 thus formed on the mold 7. Next, the laminate 9 is sealed with the bag 7 with the mold 7. Then, the air in the bag film 15 is extracted by the vacuum suction force of the vacuum pump 21. When the air is removed from the bag film 15, the volume of the bag film 15 decreases and the bag film 15 comes into contact with the upper surface of the laminated body 9 and presses the laminated body 9 toward the mold 7. When the laminate 9 is pressed, the carbon fiber prepreg sheet 11 and the semi-cured epoxy resin sheet 13 are pressure-bonded, so that the semi-cured carbon fiber prepreg sheet 11 and the semi-cured epoxy resin sheet 13 are integrally bonded together. To do. Therefore, the carbon nanotube reinforced resin structure 1 having the reinforcing layer 5 reinforced with the carbon nanotubes between the carbon fiber reinforced layers 3 shaped along the mold 7 can be manufactured.
Moreover, since the semi-cured epoxy resin sheet 13 prepared in advance is used, the content, arrangement, and the like of the carbon nanotubes can be adjusted when the semi-cured epoxy resin sheet 13 is created. Therefore, the carbon nanotube reinforced resin structure 1 having a required quality can be manufactured.

なお、カーボンナノチューブ強化繊維構造体１の表面に、カーボンナノチューブを包含する電磁波反射層を設けると、カーボンナノチューブが電気抵抗の少ない良導体なので、カーボンナノチューブ強化繊維構造体１の電磁波の反射性能が改善される。   If an electromagnetic wave reflection layer including carbon nanotubes is provided on the surface of the carbon nanotube reinforced fiber structure 1, the carbon nanotubes are good conductors with low electrical resistance, so that the electromagnetic wave reflection performance of the carbon nanotube reinforced fiber structure 1 is improved. The

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図４および図５を用いて説明する。
図４は、本実施形態にかかるカーボンナノチューブ強化繊維構造体１の構成を示す側面図である。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described using FIG. 4 and FIG.
FIG. 4 is a side view showing the configuration of the carbon nanotube reinforced fiber structure 1 according to the present embodiment.

カーボンナノチューブ強化繊維構造体１は、炭素繊維で強化された複数の炭素繊維強化層（繊維強化層）３と、炭素繊維強化層３の間に設けられたカーボンナノチューブを包含した強化層５と、表面に設けられたカーボンナノチューブを包含した電磁波反射層２３とから構成されている。   The carbon nanotube reinforced fiber structure 1 includes a plurality of carbon fiber reinforced layers (fiber reinforced layers) 3 reinforced with carbon fibers, and a reinforced layer 5 including carbon nanotubes provided between the carbon fiber reinforced layers 3; And an electromagnetic wave reflection layer 23 including carbon nanotubes provided on the surface.

炭素繊維強化層３は、炭素繊維織物にエポキシ樹脂およびカーボンナノチューブが含侵されて形成されている。強化層５は、エポキシ樹脂にカーボンナノチューブを包含させたものである。カーボンナノチューブは、炭素同士が強固に結合した構造を有しているので、高強度の補強繊維の機能を果たす。そのため、強化層５は、それ自体でも強度が高い。また、炭素繊維強化層３もカーボンナノチューブで補強されているので、強度が高くなっている。   The carbon fiber reinforced layer 3 is formed by impregnating a carbon fiber fabric with an epoxy resin and a carbon nanotube. The reinforcing layer 5 is an epoxy resin containing carbon nanotubes. Since the carbon nanotube has a structure in which carbons are firmly bonded to each other, it functions as a high-strength reinforcing fiber. Therefore, the reinforcing layer 5 itself has high strength. Further, since the carbon fiber reinforced layer 3 is also reinforced with carbon nanotubes, the strength is high.

このように、炭素繊維強化層３の間に強度の高い強化層５を設けているので、特に、圧縮荷重がかかって炭素繊維強化層３が層に沿ってずれようとする場合に大きな抵抗となる。したがって、カーボンナノチューブ強化繊維構造体１の強度は格段に高くなる。   As described above, since the high-strength reinforcing layer 5 is provided between the carbon fiber reinforced layers 3, particularly when the carbon fiber reinforced layer 3 tends to shift along the layer due to a compressive load, a large resistance and Become. Therefore, the strength of the carbon nanotube reinforced fiber structure 1 is remarkably increased.

以下、図５により、カーボンナノチューブ強化繊維構造体１の製造方法について説明する。
図５は、製造装置の概略構成を示す断面図である。なお、第一実施形態と同様の部分は、同じ符号を付して、その説明を省略する。 Hereinafter, the manufacturing method of the carbon nanotube reinforced fiber structure 1 will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the manufacturing apparatus. In addition, the part similar to 1st embodiment attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits the description.

図５の製造装置は、上述の第一実施形態に加えて、カーボンナノチューブを混合した液体状の液体樹脂３１を格納する容器２７と、容器２７とバッグフィルム１５内とを連通する樹脂配管２９とが設けられている。容器２７は、大気に開放されているので、カーボンナノチューブが混合された液体樹脂３１には大気圧が作用している。   The manufacturing apparatus of FIG. 5 includes, in addition to the first embodiment described above, a container 27 that stores a liquid liquid resin 31 mixed with carbon nanotubes, and a resin pipe 29 that communicates the container 27 and the bag film 15. Is provided. Since the container 27 is open to the atmosphere, atmospheric pressure acts on the liquid resin 31 mixed with carbon nanotubes.

積層体９は、織目の粗い例えば５０μｍメッシュとされた炭素繊維織物２５が積層されたものである。炭素繊維織物２５は織目が粗いので、積み重ね部に隙間ができる。また、炭素繊維織物２５自体に多くの隙間が存在している。   The laminate 9 is formed by laminating carbon fiber fabrics 25 having a coarse texture, for example, a 50 μm mesh. Since the carbon fiber fabric 25 has a coarse texture, a gap is formed in the stacked portion. Moreover, many gaps exist in the carbon fiber fabric 25 itself.

次に、カーボンナノチューブ強化繊維構造体１の製造方法について説明する。本実施形態の製造工程は、第一実施形態と略同一なので、図３を援用して説明する。
まず、工程（Ａ）として、型７の上に、積層体９を形成する。すなわち、型７の上に、所要数の炭素繊維織物２５を積み重ねる。 Next, a method for manufacturing the carbon nanotube reinforced fiber structure 1 will be described. Since the manufacturing process of this embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, it will be described with reference to FIG.
First, as a step (A), the laminate 9 is formed on the mold 7. That is, the required number of carbon fiber fabrics 25 are stacked on the mold 7.

次いで、工程（Ｂ）として、積層体９をバッグフィルム１５で覆う。バッグフィルム１５と型７との間に、シール１７を装着して密閉空間とする。バッグフィルム１５の一部にシール１７を介して吸引配管１９を装着する。
併せて、樹脂配管２９をバッグフィルム１５に装着する。 Subsequently, as a process (B), the laminated body 9 is covered with the bag film 15. A seal 17 is attached between the bag film 15 and the mold 7 to form a sealed space. A suction pipe 19 is attached to a part of the bag film 15 via a seal 17.
In addition, the resin pipe 29 is attached to the bag film 15.

その後、工程（Ｃ）に入る。すなわち、真空ポンプ２１を作動させて、吸引配管１９を介してバッグフィルム１５内の空気を吸引する。この吸引力により容器２７内のカーボンナノチューブを混合した液体樹脂３１が、大気圧に押されてバッグフィルム内に導入され、炭素繊維織物２５の間および織目の間に含侵される。それと同時に、バッグフィルム１５の容積が減少する。すなわち、バッグフィルム１５が縮むので、バッグフィルム１５は、積層体９の上面に当接して、積層体９を型７に向けて押圧する。積層体９が押圧されると、積層体９は液体樹脂３１が含侵された状態で圧縮され、炭素繊維織物２５間にカーボンナノチューブで補強された層を有するカーボンナノチューブ強化樹脂構造体１が製造される。   Thereafter, the process (C) is entered. That is, the air in the bag film 15 is sucked through the suction pipe 19 by operating the vacuum pump 21. The liquid resin 31 in which the carbon nanotubes in the container 27 are mixed by this suction force is pushed into the bag film by being introduced into the bag film, and impregnated between the carbon fiber fabrics 25 and between the weaves. At the same time, the volume of the bag film 15 decreases. That is, since the bag film 15 shrinks, the bag film 15 contacts the upper surface of the laminate 9 and presses the laminate 9 toward the mold 7. When the laminated body 9 is pressed, the laminated body 9 is compressed in a state in which the liquid resin 31 is impregnated, and the carbon nanotube reinforced resin structure 1 having a layer reinforced with carbon nanotubes between the carbon fiber fabrics 25 is manufactured. Is done.

この時、カーボンナノチューブが混合された液体樹脂３１が型７と炭素繊維織物２５との間および積層体９の最上面に供給されるので、カーボンナノチューブ強化繊維構造体１の表面に電磁波反射層２５が形成される。
このように、単に強化繊維織物を積層するだけで積層体が形成されるので、カーボンナノチューブ強化樹脂構造体を簡便に製造できる。 At this time, since the liquid resin 31 mixed with carbon nanotubes is supplied between the mold 7 and the carbon fiber fabric 25 and the uppermost surface of the laminate 9, the electromagnetic wave reflection layer 25 is formed on the surface of the carbon nanotube reinforced fiber structure 1. Is formed.
Thus, since a laminated body is formed only by laminating reinforcing fiber fabrics, a carbon nanotube reinforced resin structure can be easily produced.

なお、積層体９の形成を、炭素繊維の表面にカーボンナノチューブを混合した液体樹脂３１をスプレー散布しつつ行い。工程（C）においては、容器２７から液体樹脂のみを供給するようにしてもよい。この場合も、積層体の形成が、強化繊維織物を積層するだけであるので、カーボンナノチューブ強化樹脂構造体を簡便に製造できる。   The laminate 9 is formed while spraying a liquid resin 31 in which carbon nanotubes are mixed on the surface of carbon fibers. In the step (C), only the liquid resin may be supplied from the container 27. Also in this case, since the formation of the laminate is only the lamination of the reinforcing fiber fabric, the carbon nanotube reinforced resin structure can be easily produced.

以下、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態のカーボンナノチューブ強化繊維構造体１は、積層された炭素繊維強化層３の層間にカーボンナノチューブを包含した強化層５が設けられているので、従来層間に存在していた強化されない樹脂層が無くなる。また、カーボンナノチューブは、炭素同士が強固に結合した構造なので、高強度の補強繊維になり、強化層自体の強度が高くなる。したがって、炭素繊維強化層３の層間強度が向上されるので、カーボンナノチューブ強化樹脂構造体１の強度は高くなる。特に従来問題であった圧縮強度において著しく改善される。 Hereinafter, the effect of this embodiment is demonstrated.
In the carbon nanotube reinforced fiber structure 1 of the present embodiment, the reinforced layer 5 including the carbon nanotubes is provided between the layers of the laminated carbon fiber reinforced layer 3, so that the resin layer that has not been reinforced in the past has existed between the layers. Disappears. Further, since the carbon nanotube has a structure in which carbons are firmly bonded to each other, it becomes a high-strength reinforcing fiber, and the strength of the reinforcing layer itself is increased. Therefore, since the interlayer strength of the carbon fiber reinforced layer 3 is improved, the strength of the carbon nanotube reinforced resin structure 1 is increased. In particular, the compression strength, which has been a problem in the past, is remarkably improved.

また、カーボンナノチューブ強化樹脂構造体１の外表面にカーボンナノチューブを包含した電磁波反射層２５を設け、かつ、全体にカーボンナノチューブが分散されているので、電気抵抗の少ないカーボンナノチューブが良導体となる。そのため、カーボンナノチューブ強化樹脂構造体１の電磁波の反射性能が良くなる。   In addition, since the electromagnetic wave reflection layer 25 including carbon nanotubes is provided on the outer surface of the carbon nanotube reinforced resin structure 1 and the carbon nanotubes are dispersed throughout, the carbon nanotubes with low electrical resistance are good conductors. Therefore, the electromagnetic wave reflection performance of the carbon nanotube reinforced resin structure 1 is improved.

そして、型の上に、織目の粗い炭素繊維織物２５を積層して、積層体９を形成する。次いで、積層体９を型７との間でバッグフィルム１５によって密閉する。そして、真空ポンプ２１を作動させてその真空吸引力によりバッグフィルム１５内の空気を抜く。バッグフィルム１５の空気を抜くと、その吸引力により容器２７内のカーボンナノチューブを混合した液体樹脂３１がバッグフィルム１５内に導入され、炭素繊維織物２５の間および織目の間に含侵される。それと同時に、バッグフィルム１５の容積が減少してバッグフィルム１５が積層体９の上面に当接して、積層体９を型に向けて押圧する。
このように、押圧されると、積層体９は液体樹脂３１が含侵された状態で圧縮され、炭素繊維織物２５間にカーボンナノチューブで補強された補強層５を有するカーボンナノチューブ強化樹脂構造体１が製造される。
このように、積層体の形成が、強化繊維織物を積層するだけであるので、カーボンナノチューブ強化樹脂構造体１を簡便に、かつ安価に製造できる。 And the carbon fiber fabric 25 with a coarse texture is laminated | stacked on a type | mold, and the laminated body 9 is formed. Next, the laminate 9 is sealed with the bag 7 with the mold 7. And the vacuum pump 21 is operated and the air in the bag film 15 is extracted by the vacuum suction force. When the air of the bag film 15 is extracted, the liquid resin 31 mixed with the carbon nanotubes in the container 27 is introduced into the bag film 15 by the suction force and impregnated between the carbon fiber fabrics 25 and between the weaves. At the same time, the volume of the bag film 15 decreases and the bag film 15 comes into contact with the upper surface of the laminate 9 to press the laminate 9 toward the mold.
Thus, when pressed, the laminate 9 is compressed in a state in which the liquid resin 31 is impregnated, and the carbon nanotube reinforced resin structure 1 having the reinforcing layer 5 reinforced with carbon nanotubes between the carbon fiber fabrics 25. Is manufactured.
Thus, since formation of a laminated body only laminates a reinforced fiber fabric, the carbon nanotube reinforced resin structure 1 can be manufactured easily and inexpensively.

［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態について、図６および図７を用いて説明する。
本実施形態は、上記各実施形態に対して、カーボンナノチューブにくびれ部が形成される点で異なる。したがって、カーボンナノチューブ強化樹脂構造体の他の構成や用途は上記各実施形態と同様である。
図６は、本実施形態にかかるカーボンナノチューブ強化樹脂構造体１の一部を拡大して示す部分断面図である。 [Third embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
This embodiment is different from the above embodiments in that a constricted portion is formed in the carbon nanotube. Therefore, other configurations and applications of the carbon nanotube reinforced resin structure are the same as those in the above embodiments.
FIG. 6 is an enlarged partial sectional view showing a part of the carbon nanotube reinforced resin structure 1 according to the present embodiment.

本実施形態にかかるカーボンナノチューブ強化樹脂構造体１は、熱可塑性樹脂３３、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン共重合体）樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体）樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィルド、ポリスルホン、ポリエーテルエテルケトン、液晶性プラスチック、変性ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル）等と、カーボンナノチューブ３５とで構成されている。カーボンナノチューブ３５は、カーボンナノチューブ強化樹脂構造体１の長手方向３９に沿って、延在している。   The carbon nanotube reinforced resin structure 1 according to the present embodiment includes a thermoplastic resin 33 such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, AS (acrylonitrile styrene copolymer) resin, ABS (acrylonitrile butadiene styrene copolymer) resin, polyamide, and polyacetal. , Polycarbonate, fluororesin, polyethylene terephthalate, polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, polysulfone, polyether ether ketone, liquid crystalline plastic, modified PPE (modified polyphenylene ether), and the like, and carbon nanotubes 35. The carbon nanotubes 35 extend along the longitudinal direction 39 of the carbon nanotube reinforced resin structure 1.

また、カーボンナノチューブ３５には、くびれ部３７が形成されている。カーボンナノチューブ３５は、熱可塑性樹脂３３で覆われており、くびれ部３７にも熱可塑性樹脂３３が入り込んでいる。   In addition, a constricted portion 37 is formed in the carbon nanotube 35. The carbon nanotube 35 is covered with a thermoplastic resin 33, and the thermoplastic resin 33 also enters the constricted portion 37.

このように、熱可塑性樹脂３３がこのくびれ部に入り込んだ形となっている。そのため、熱可塑性樹脂３３に圧力がかかると、熱可塑性樹脂３３とカーボンナノチューブ３５との表面抵抗に加えて、カーボンナノチューブ３５のくびれ部３７が熱可塑性樹脂３３から受ける力の抵抗となるので、カーボンナノチューブ３５の補強効果が向上する。したがって、カーボンナノチューブ強化樹脂構造体１の強度は増加する。   In this way, the thermoplastic resin 33 is in the form of entering the constricted portion. Therefore, when pressure is applied to the thermoplastic resin 33, the constricted portion 37 of the carbon nanotube 35 becomes resistance of the force received from the thermoplastic resin 33 in addition to the surface resistance between the thermoplastic resin 33 and the carbon nanotube 35. The reinforcing effect of the nanotube 35 is improved. Therefore, the strength of the carbon nanotube reinforced resin structure 1 is increased.

また、カーボンナノチューブの径は、例えば１００ｎｍと細いので、例えばμオーダーの薄い熱可塑性樹脂３３の強化が行える。そのため、本実施形態にかかるカーボンナノチューブ強化樹脂構造体１はマイクロマシン等の超小型機械の部品として使用できる。さらに、例えば、ｍｍオーダー以下の曲率部の強化も可能となるので、航空機等の複合材料前縁部の強化に使用できる。   Further, since the diameter of the carbon nanotube is as thin as 100 nm, for example, it is possible to reinforce the thin thermoplastic resin 33 on the order of μ, for example. Therefore, the carbon nanotube reinforced resin structure 1 according to the present embodiment can be used as a part of a micro machine such as a micro machine. Furthermore, for example, since it is possible to reinforce the curvature portion of the order of mm or less, it can be used to reinforce the leading edge of a composite material such as an aircraft.

以下、図７により、カーボンナノチューブ強化繊維構造体１の製造方法について説明する。
図３は、製造工程を示すフローチャートである。
まず、工程（Ｘ）として、熱可塑性樹脂３３にカーボンナノチューブ３５を数ｗｔ％〜数十ｗｔ％添加してブロック体を形成する。 Hereinafter, the manufacturing method of the carbon nanotube reinforced fiber structure 1 will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a flowchart showing the manufacturing process.
First, as a step (X), the carbon nanotube 35 is added to the thermoplastic resin 33 by several wt% to several tens wt% to form a block body.

次いで、工程（Ｙ）で、ブロック体を加熱して熱可塑性樹脂３３を軟化させる。
その後、工程（Ｚ）で、軟化したブロック体を一方向に引っ張って伸張させると、カーボンナノチューブ３５は、その長手方向が伸張方向、（すなわち、カーボンナノチューブ強化樹脂構造体１の長手方向）に沿うように配向するとともに局所的にくびれ部３７が形成される。 Next, in step (Y), the block body is heated to soften the thermoplastic resin 33.
Thereafter, in step (Z), when the softened block body is pulled and stretched in one direction, the longitudinal direction of the carbon nanotube 35 is along the stretching direction (that is, the longitudinal direction of the carbon nanotube-reinforced resin structure 1). The constricted portion 37 is locally formed while being oriented as described above.

なお、本実施形態では、ブロック体を一方向に引っ張って、カーボンナノチューブ３５を配向させるとともにくびれ部３７を形成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、予めくびれ部３７を形成したカーボンナノチューブ３５を樹脂に添加するようにしてもよい。
このようにすると、強度が方向によらず均一にすることができる。 In the present embodiment, the block body is pulled in one direction to align the carbon nanotubes 35 and form the constricted portion 37. However, the present invention is not limited to this, and the constricted portion 37 is formed in advance. The formed carbon nanotube 35 may be added to the resin.
In this way, the strength can be made uniform regardless of the direction.

本発明の第一実施形態にかかるカーボンナノチューブ強化繊維構造体１の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the carbon nanotube reinforced fiber structure 1 concerning 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態にかかるカーボンナノチューブ強化樹脂構造体１の製造装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the manufacturing apparatus of the carbon nanotube reinforced resin structure 1 concerning 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態にかかるカーボンナノチューブ強化樹脂構造体１の製造工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing process of the carbon nanotube reinforced resin structure 1 concerning 1st embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態にかかるカーボンナノチューブ強化繊維構造体１の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the carbon nanotube reinforced fiber structure 1 concerning 2nd embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態にかかるカーボンナノチューブ強化樹脂構造体１の製造装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the manufacturing apparatus of the carbon nanotube reinforced resin structure 1 concerning 2nd embodiment of this invention. 本発明の第三実施形態にかかるカーボンナノチューブ強化樹脂構造体１の一部を拡大して示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which expands and shows a part of carbon nanotube reinforced resin structure 1 concerning a third embodiment of the present invention. 本発明の第三実施形態にかかるカーボンナノチューブ強化樹脂構造体１の製造工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing process of the carbon nanotube reinforced resin structure 1 concerning 3rd embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ カーボンナノチューブ強化樹脂構造体
３ 炭素繊維強化層
５ 強化層
７ 型
９ 積層体
１１ 炭素繊維プリプレグシート
１３ 半硬化エポキシ樹脂シート
１５ バッグフィルム
２５ 炭素繊維織物
３１ 液状樹脂
３３ 熱可塑性樹脂
３５ カーボンナノチューブ
３７ くびれ部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Carbon nanotube reinforced resin structure 3 Carbon fiber reinforced layer 5 Reinforced layer 7 Type 9 Laminate 11 Carbon fiber prepreg sheet 13 Semi-cured epoxy resin sheet 15 Bag film 25 Carbon fiber fabric 31 Liquid resin 33 Thermoplastic resin 35 Carbon nanotube 37 Neck Part

Claims (10)

層状に積層された複数の強化繊維層と、
これら強化繊維層の層間に設けられたカーボンナノチューブを包含した強化層と、
を有することを特徴とするカーボンナノチューブ強化樹脂構造体。 A plurality of reinforcing fiber layers laminated in layers,
A reinforcing layer including carbon nanotubes provided between these reinforcing fiber layers;
A carbon nanotube reinforced resin structure characterized by comprising: 層状に積層された複数の強化繊維層と、
外表面にカーボンナノチューブを包含した電磁波反射層を設けたことを特徴とするカーボンナノチューブ強化樹脂構造体。 A plurality of reinforcing fiber layers laminated in layers,
A carbon nanotube reinforced resin structure comprising an electromagnetic wave reflection layer containing carbon nanotubes on an outer surface. 外表面にカーボンナノチューブを包含した電磁波反射層を設けたことを特徴とする請求項１に記載されたカーボンナノチューブ強化樹脂構造体。 The carbon nanotube reinforced resin structure according to claim 1, wherein an electromagnetic wave reflection layer including carbon nanotubes is provided on an outer surface. 表面にくびれ部を有するカーボンナノチューブを、樹脂に添加してなることを特徴とするカーボンナノチューブ強化樹脂構造体。 A carbon nanotube reinforced resin structure, wherein a carbon nanotube having a constricted portion on a surface is added to a resin. 前記カーボンナノチューブを略一方向に沿って配向させたことを特徴とする請求項４に記載されたカーボンナノチューブ強化樹脂構造体。 The carbon nanotube reinforced resin structure according to claim 4, wherein the carbon nanotubes are oriented along substantially one direction. 型の上に、強化繊維に樹脂を含浸させ半硬化させた繊維プリプレグシートと、カーボンナノチューブを樹脂に混合させた半硬化樹脂シ−トとを交互に積層させて積層体を形成し、
前記積層体を前記型との間でバッグフィルムによって密閉し、
前記バッグフィルム内の空気を抜いて減圧し、前記繊維プリプレグシートと半硬化樹脂シ−トとを前記型に対して圧着させて成形することを特徴とするカーボンナノチューブ強化樹脂構造体の製造方法。 On the mold, a laminated body is formed by alternately laminating a fiber prepreg sheet obtained by impregnating a resin into a reinforcing fiber and semi-cured, and a semi-cured resin sheet obtained by mixing carbon nanotubes with the resin,
The laminate is sealed with a bag film between the mold,
A method for producing a carbon nanotube reinforced resin structure, wherein the bag film is evacuated and decompressed, and the fiber prepreg sheet and a semi-cured resin sheet are pressed against the mold. 前記積層体の前記型側あるいは前記型の反対側に、前記半硬化樹脂シートを配置したことを特徴とする請求項６に記載されたカーボンナノチューブ強化樹脂構造体の製造方法。 The method for producing a carbon nanotube reinforced resin structure according to claim 6, wherein the semi-cured resin sheet is disposed on the mold side or the mold opposite side of the laminate. 型の上に、カーボンナノチューブを混合した液状樹脂を表面に散布した強化繊維を積層させて積層体を形成し、
前記積層体を前記型との間でバッグフィルムによって密閉し、
前記バッグフィルム内の空気を抜いて減圧し、系外の液状樹脂を吸引して前記積層体に含侵させつつ前記積層体を前記型に対して圧着させて成形することを特徴とするカーボンナノチューブ強化樹脂構造体の製造方法。 On top of the mold, a laminated body is formed by laminating reinforced fibers dispersed on the surface with a liquid resin mixed with carbon nanotubes,
The laminate is sealed with a bag film between the mold,
The carbon nanotube is formed by extracting air from the bag film, reducing pressure, sucking a liquid resin outside the system and impregnating the laminate, and pressing the laminate against the mold A method for producing a reinforced resin structure. 型の上に、織目の粗い強化繊維織物を複数積層させて積層体を形成し、
前記積層体を前記型との間でバッグフィルムによって密閉し、
前記バッグフィルム内の空気を抜いて減圧し、係外のカーボンナノチューブが混合された液状樹脂を吸引して前記積層体の間に含侵させつつ前記積層体を前記型に対して圧着させて成形することを特徴とするカーボンナノチューブ強化樹脂構造体の製造方法。 A laminate is formed by laminating a plurality of coarse fiber reinforced fiber fabrics on the mold,
The laminate is sealed with a bag film between the mold,
The bag film is evacuated and decompressed, and a liquid resin mixed with external carbon nanotubes is sucked and impregnated between the laminates, and the laminate is pressed against the mold and molded. A method for producing a carbon nanotube reinforced resin structure, comprising: 熱可塑性樹脂にカーボンナノチューブを混合させてブロック体を形成し、
該ブロック体を加熱して、一方向に伸張させて成形することを特徴とするカーボンナノチューブ強化樹脂構造体の製造方法。
A carbon nanotube is mixed with a thermoplastic resin to form a block body,
A method for producing a carbon nanotube reinforced resin structure, wherein the block body is heated and stretched in one direction.
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