JP5755427B2 - 繊維強化成形体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
特許文献2には、空隙を有する芯材と、該芯材の両面に配置された、連続した炭素繊維とマトリックス樹脂からなる繊維強化材とからなるサンドイッチ構造体が開示されている。
特許文献3には、少なくとも炭素繊維を含む連続繊維強化織物を軟質部材層の両面に配置したシートを射出成形金型に内にセットし、前記シートの側部に樹脂部品を射出成形した複合成形品が開示されている。
請求項3の発明は、請求項2において、前記樹脂発泡体がウレタン樹脂発泡体からなることを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項1から3の何れか一項において、前記熱硬化性樹脂がフェノール樹脂又はエポキシ樹脂からなることを特徴とする。
請求項6の発明は、請求項1から5の何れか一項において、前記表面材の表面に塗膜が設けられ、前記塗膜の表面粗さが25μm以下であることを特徴とする。
図1に示す本発明の一実施形態に係る繊維強化成形体10は、芯材11と、前記芯材11の両面に積層一体化された繊維補強材21と、前記芯材11の少なくとも一側の繊維補強材21の表面に積層一体化された表面材25とからなり、前記表面材25の表面に塗装が施されてノートパソコン等の携帯機器の筐体などに用いられる。図示の例では、前記繊維強化成形体10において塗装が行われる側111のみに前記繊維補強材21と前記表面材25を前記芯材11に積層し、前記塗装が行われない側112については、前記繊維補強材21のみを積層して前記表面材25を積層していない。前記繊維強化成形体10の用途等によっては、塗装が行われない側112は、前記繊維補強材21と前記表面材25の何れも積層しないようにしてもよい。また、前記繊維強化成形体10の両側に塗装を行う用途については、前記芯材11の両側の前記繊維補強材21の表面に前記表面材25を積層一体化するのが好ましい。
なお、前記樹脂比率の式における繊維強化成形体内の熱硬化性樹脂の重量は、熱硬化性樹脂を溶剤に溶かして使用した場合には、溶剤を除去した後の重量である。
まず、第1実施形態について説明する。第1実施形態の製造方法では、図3に示す(3−1)の含浸又は付着工程において、繊維織物21Aに熱硬化性樹脂21Bを含浸又は付着させ、含浸又は付着済み炭素繊維織物21Cを形成する。前記繊維織物21A及び前記熱硬化性樹脂21Bは、前記繊維強化成形体10において説明したとおりである。含浸又は付着時に用いる熱硬化性樹脂21Bは、未硬化の液状からなる。また、含浸又は付着を容易にするためには、前記熱硬化性樹脂21Bは溶剤に溶かしたものが好ましく、含浸又は付着後に、含浸又は付着済み繊維織物21Cを前記熱硬化性樹脂の硬化反応を生じない温度で乾燥させることにより、前記含浸又は付着済み繊維織物21Cから溶剤を除去する。含浸又は付着手段は、液状の熱硬化性樹脂21Bを収容した槽に前記繊維織物21Aを浸ける方法、スプレーにより塗布する方法、ロールコータにより塗布する方法等、適宜の方法により行うことができる。その際、前記繊維織物21Aに、前記式樹脂比率が、50〜80%、特には55〜70%となるように熱硬化性樹脂21Bを含浸又は付着させることが好ましい。なお、第1実施形態では、前記含浸又は付着工程において繊維織物21Aのみに熱硬化性樹脂21Bを含浸させる。
なお、第2実施形態では、前記含浸又は付着工程において前記芯材用部材11Aのみに熱硬化性樹脂11Bを含浸させている。前記芯材用部材11Aに含浸又は付着した熱硬化性樹脂11Bが、後述するように圧縮加熱工程で前記繊維織物21A及び多孔性シート25Aに含浸する。
図5に示す(5−1)のように、含浸又は付着工程Aでは、芯材用部材11Aに熱硬化性樹脂11Bを含浸又は付着させ、含浸又は付着済み芯材用用部材11Cを得る。一方、含浸又は付着工程Bでは、繊維織物21Aに熱硬化性樹脂21Bを含浸又は付着させ、含浸又は付着済み繊維織物21Cを形成する。前記芯材用部材11A、前記熱硬化性樹脂11B、前記繊維織物21A、前記熱硬化性樹脂21Bは、前記繊維強化成形体10において説明したとおりである。含浸又は付着時に用いる熱硬化性樹脂11B,21Bは、未硬化の液状からなる。また、含浸又は付着を容易にするため、前記熱硬化性樹脂11B,21Bは溶剤に溶かしたものが好ましく、含浸又は付着後に、含浸又は付着済み芯材用部材11C及び含浸又は付着済み繊維織物21Cを、前記熱硬化性樹脂の硬化反応を生じない温度で乾燥させて含浸又は付着済み芯材用部材11C及び含浸又は付着済み繊維織物21Cから溶剤を除去する。含浸又は付着手段は、液状の熱硬化性樹脂を収容した槽に前記芯材用部材あるいは繊維織物を浸ける方法、スプレーにより塗布する方法、ロールコータにより塗布する方法等、適宜の方法により行う。
熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂(旭有機材料株式会社製、品名;PAPS−4と旭有機材料株式会社製、品名;ヘキサメチレンテトラミンを100:12で混合したもの)をメタノールに30wt%の濃度となるように溶解した。このフェノール樹脂溶液中に繊維織物として平織の炭素繊維織物(東邦テナックス株式会社製、品名;W−3101、繊維重さ200g/m2)を漬け、取り出した後に25℃の室温にて2時間自然乾燥し、更に60℃の雰囲気下にて1時間乾燥させて含浸済み繊維織物を2枚形成した。炭素繊維織物は、200×300mmの平面サイズに裁断したもの(重量12g/枚)を使用した。乾燥後の含浸済み繊維織物は1枚あたり28gであった。
前記実施例1における多孔性シートの厚み(非圧縮状態の厚み)を0.6mmにした以外は実施例1と同様にして実施例2の繊維強化成形体を作成した。
前記実施例1における多孔性シートの厚み(非圧縮状態の厚み)を1.0mmにした以外は実施例1と同様にして実施例3の繊維強化成形体を作成した。
・実施例4
前記実施例1における多孔性シートの厚み(非圧縮状態の厚み)を2.0mmにした以外は実施例1と同様にして実施例4の繊維強化成形体を作成した。
・実施例5
前記実施例1における多孔性シートの厚み(非圧縮状態の厚み)を3.0mmにした以外は実施例1と同様にして実施例5の繊維強化成形体を作成した。
前記実施例1における多孔性シートに代えて、溶解処理によりセル膜を除去したウレタン樹脂発泡体(株式会社イノアックコーポレーション製、品名;MF−80、嵩比重0.05、セル数80個/25mm)、空隙率95.2%、非圧縮時の厚み1.0mmを用い、他は実施例1と同様にして実施例6の繊維強化成形体を作成した。
・実施例7
前記実施例1における多孔性シートに代えて、溶解処理によりセル膜を除去したウレタン樹脂発泡体(株式会社イノアックコーポレーション製、品名;MF−10、嵩比重0.028、セル数10個/25mm)、空隙率97.3%、非圧縮時の厚み1.0mmを用い、他は実施例1と同様にして実施例7の繊維強化成形体を作成した。
・実施例8
前記実施例1における多孔性シートに代えて、溶解処理によりセル膜を除去したウレタン樹脂発泡体(株式会社イノアックコーポレーション製、品名;MF−8、嵩比重0.027、セル数8個/25mm)、空隙率97.4%、非圧縮時の厚み1.0mmを用い、他は実施例1と同様にして実施例8の繊維強化成形体を作成した。
・実施例9
前記実施例1における多孔性シートに代えて、セル膜除去処理が行われていないセル膜有りのウレタン樹脂発泡体(株式会社イノアックコーポレーション製、品名;SP−50、嵩比重0.031、セル数50個/25mm)、空隙率97.0%、非圧縮時の厚み1.0mmを用い、他は実施例1と同様にして実施例9の繊維強化成形体を作成した。
前記実施例1における表面の多孔性シートを無くして比較例1の繊維強化成形体を作成した。
・比較例2
前記実施例1における表面の多孔性シートの厚み(非圧縮状態の厚み)を4.0mmにした以外は実施例1と同様にして比較例2の繊維強化成形体を作成した。
・比較例3
前記実施例1における多孔性シートに代えて、溶解処理によりセル膜を除去したウレタン樹脂発泡体(株式会社イノアックコーポレーション製、品名;MF−100、嵩比重0.075、セル数100個/25mm)、空隙率92.8%、非圧縮時の厚み1.0mmを用い、他は実施例1と同様にして比較例3の繊維強化成形体を作成した。
10A,10B,10C 積層体
11 芯材
11A 芯材用部材
11B 熱硬化性樹脂
11C 含浸又は付着済み芯材用部材
21 繊維補強材
21A 繊維織物
21B 熱硬化性樹脂
21C 含浸又は付着済み繊維織物
25 表面材
25A 多孔性シート
27 塗膜
Claims (7)
- 芯材の少なくとも一面に繊維補強材が積層され、前記繊維補強材に表面材が積層されて一体化した繊維強化成形体であって、
前記芯材は、合成樹脂からなり、
前記繊維補強材は、繊維織物に熱硬化性樹脂が含浸して硬化したものからなり、
前記表面材は、セル数8〜80個/25mmの連続気泡を有する多孔性シートに熱硬化性樹脂が含浸して硬化したものからなって表面粗さが30μm以下であることを特徴とする繊維強化成形体。 - 前記多孔性シートが樹脂発泡体からなることを特徴とする請求項1に記載の繊維強化成形体。
- 前記樹脂発泡体がウレタン樹脂発泡体からなることを特徴とする請求項2に記載の繊維強化成形体。
- 前記熱硬化性樹脂がフェノール樹脂又はエポキシ樹脂からなることを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の繊維強化成形体。
- 前記芯材は、連続気泡を有する樹脂発泡体に熱硬化性樹脂が含浸して硬化したものからなり、
前記芯材と前記繊維補強材と前記表面材とが、前記連続気泡を有する樹脂発泡体に含浸した熱硬化性樹脂と、前記繊維織物に含浸した熱硬化性樹脂と、前記多孔性シートに含浸した熱硬化性樹脂の硬化により一体化されていることを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の繊維強化成形体。 - 前記表面材の表面に塗膜が設けられ、前記塗膜の表面粗さが25μm以下であることを特徴とする請求項1から5の何れか一項に記載の繊維強化成形体。
- 合成樹脂製の芯材の少なくとも一面に、繊維織物に熱硬化性樹脂が含浸して硬化した繊維補強材が積層され、連続気泡を有する発泡体のシートに熱硬化性樹脂が含浸して硬化した表面材が前記繊維補強材に積層された繊維強化成形体の製造方法において、
前記連続気泡を有する発泡体のシートとして、セル数が8〜80個/25mm、厚みが0.4〜3.0mmであって、熱に溶けて孔が埋まらないものを用い、
芯材用部材と前記繊維織物の何れか一方又は両方に対し、前記繊維強化成形体の樹脂比率が50〜80重量%となるように熱硬化性樹脂を含浸又は付着させ、
前記芯材用部材の少なくとも一面に前記繊維織物と前記連続気泡を有する発泡体のシートとを順次積層し、
前記芯材用部材と前記繊維織物と前記連続気泡を有する発泡体シートを加熱及び圧縮して前記熱硬化性樹脂を硬化させることにより、前記芯材用部材から形成された前記芯材と前記繊維織物に熱硬化性樹脂が含浸して硬化した前記繊維補強材と、前記連続気泡を有する発泡体のシートに熱硬化性樹脂が含浸して硬化した前記表面材を一体化し、前記繊維強化成形体の厚みを0.3〜2.0mmにすることを特徴とする繊維強化成形体の製造方法。
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