JP2021102274A - 熱可塑性繊維強化樹脂成形品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
繊維強化樹脂に用いられる樹脂は、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂であり、繊維強化樹脂は、これら樹脂で繊維を強化したものである。繊維強化樹脂は、加熱により成形や賦型が可能で、高い生産性を有し、溶着等の二次加工が容易であり、電気絶縁性を有し、また腐食せずリサイクル性にも優れる等の特徴から様々な分野で広く使用されている。
また、繊維として炭素繊維を使った炭素繊維強化樹脂は、軽量であり、高強度高剛性であることから、前述の自動車業界や航空業界をはじめ、船舶業界や宇宙分野、風力発電やスポーツ用品等、幅広い分野で適用研究が行われ既に使用されている。
繊維強化樹脂の加工は、オートクレーブ成形、オーブン成形、プレス成形、RTM/VaRTM法、引き抜き成形、フィラメントワイディング、シートワインディングなどがあるが、この中でも、生産性が高く、良質な繊維強化樹脂成形品が得られるという観点から、プレス成形が望ましいとされている。
さらに、特許文献1及び2は、いずれも熱硬化性樹脂のプリプレグのものであり、熱可塑性樹脂についての言及はない。
そこで、本発明は、品質、作業効率を下げることのない生産性の高い熱可塑性繊維強化樹脂のプレス成形方法を提供することを目的とする。
[1] 熱可塑性繊維強化樹脂の1枚のプリプレグ、積層させた複数枚のプリプレグ、又はプリプレグの間に接着剤又は接着剤樹脂シートを配置して積層させた複数枚のプリプレグをプレスすることにより、厚さ0.2〜5.0mmの熱可塑性繊維強化樹脂成形品を製造する方法であって、上金型と下金型を加熱し、前記上金型及び前記下金型の温度を170〜270℃にする工程と、前記プリプレグを、上金型と下金型との間に配置する工程と、前記上金型を降下させ、前記上金型及び前記下金型が170〜270℃の温度の範囲で、前記プリプレグに前記上金型と前記下金型とで荷重をかけることにより、前記プリプレグを変形させる工程と、前記上金型と前記下金型の温度を、1分あたり5〜50℃の速さで温度を低下させる工程と、前記上金型及び前記下金型が十分冷却したのち、前記上金型を上昇させて熱可塑性繊維強化樹脂成形品を取り出す工程とを含む、方法。
[2] 前記熱可塑性繊維強化樹脂が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、テフロン(登録商標)、アクリル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリエステル又はこれらの組み合わせの繊維強化樹脂である、[1]に記載の方法。
[3] 前記上金型が下死点の位置で、前記プリプレグの厚さ1mmあたり0.3〜2分の間、前記上金型及び前記下金型の温度を170〜270℃に保持する工程をさらに含む、[1]又は[2]に記載の方法。
本明細書において、繊維強化樹脂成形品とは、繊維束、例えば、カーボンファイバー、ガラスファイバー等の繊維束を熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂で含浸・乾燥させたプリプレグを加熱及び冷却により硬化させて得られる成形品であり、熱可塑性繊維強化樹脂成型品とは、上記繊維強化樹脂成型品のうち、樹脂が熱可塑性の樹脂で構成されたものをいう。
また、本発明では、熱可塑性繊維強化樹脂成型品は、熱可塑性樹脂及びそれらの一種を含む樹脂組成物で構成される。
また、熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、テフロン(登録商標)、アクリル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエーテル(ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン等)、ポリエステル又はこれらの組み合わせ等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、また、複数混合して用いてもよい。
本発明にかかる熱可塑性繊維強化樹脂のプレス成形は、熱可塑性繊維強化樹脂のプリプレグ3をプレス成形して、熱可塑性繊維強化樹脂成形品を製造する。
本発明にかかる熱可塑性繊維強化樹脂成形品のプレスによる製造するための装置は、図1に示すように、上方に配置される凹形状の上金型1と、上金型1と対をなす凸形状の下金型4とを含む。
上金型1の凹形状は、プリプレグ3を成形するための雌型であり、下金型4の凸形状は上金型1に対する雄型である。また、上金型1は、上金型1を昇温させるためのヒーター2を備え、下金型4には、下金型4を昇温させるためのヒーター5を備える。
なお、本実施例においてプリプレグ3は、炭素繊維とポリプロピレンからなる熱可塑性繊維強化樹脂プリプレグを用いているが、特に限定されるものではない。
また、本実施例は、プリプレグは三菱ケミカル製(綾織り、1枚あたり0.23mm)を使用し、完成後の熱可塑性繊維強化樹脂成型品の厚さが1.6mmになるように複数枚積層して実施した。なお、本明細書に開示の技術は、熱可塑性繊維強化樹脂成型品の厚さが0.2〜5.0mmの厚さまで使用可能であり、プリプレグの積層枚数により完成品の厚さを調整することができる。さらには、プリプレグを積層する際に、プリプレグとプリプレグの間に接着剤及び/又は接着剤樹脂シートを配置して、プリプレグの積層強度を高める(プリプレグ同士を剥がれにくくする)こともできる。接着剤樹脂シートとして、例えば、アクリル系接着剤や、アクリル系接着剤樹脂シートを使用することができ、積層するすべてのプリプレグとプリプレグの間に配置してもよいし、プリプレグとプリプレグの間のうち、必要な箇所のみ接着剤樹脂シートを配置してもよい。
2:上金型のヒーター
3:プリプレグ
3A:熱可塑性繊維強化樹脂成形体
4:下金型
5:下金型のヒーター
Claims (3)
- 熱可塑性繊維強化樹脂の1枚のプリプレグ、積層させた複数枚のプリプレグ、又はプリプレグの間に接着剤又は接着剤樹脂シートを配置して積層させた複数枚のプリプレグをプレスすることにより、厚さ0.2〜5.0mmの熱可塑性繊維強化樹脂成形品を製造する方法であって、
上金型と下金型を加熱し、前記上金型及び前記下金型の温度を170〜270℃にする工程と、
前記プリプレグを、上金型と下金型との間に配置する工程と、
前記上金型を降下させ、前記上金型及び前記下金型が170〜270℃の温度の範囲で、前記プリプレグに前記上金型と前記下金型とで荷重をかけることにより、前記プリプレグを変形させる工程と、
前記上金型と前記下金型の温度を、1分あたり5〜50℃の速さで温度を低下させる工程と、
前記上金型及び前記下金型が十分冷却したのち、前記上金型を上昇させて熱可塑性繊維強化樹脂成形品を取り出す工程とを含む、方法。 - 前記熱可塑性繊維強化樹脂が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、テフロン(登録商標)、アクリル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリエステル又はこれらの組み合わせの繊維強化樹脂である、請求項1に記載の方法。
- 前記上金型が下死点の位置で、前記プリプレグの厚さ1mmあたり0.3〜2分の間、前記上金型及び前記下金型の温度を170〜270℃に保持する工程をさらに含む、請求項1又は2に記載の方法。
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