JP6507001B2 - 炭素繊維強化樹脂加工シート - Google Patents
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Description
ここで、上記炭素繊維布帛は、好ましくは、当該布帛が織物であり、その目付けが50〜600g/m2である。
また、上記熱可塑性エラストマーとしては、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリアクリル酸エステル系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニリデン系熱可塑性エラストマー、およびエチレン酢酸ビニル共重合体系熱可塑性エラストマーの群から選ばれた少なくとも1種が挙げられ、上記ゴムが、シリコーンゴム、合成ゴムもしくは天然ゴムが挙げられる。
さらに、炭素繊維布帛と熱可塑性エラストマーフィルムもしくはゴムフィルムとの比率は、好ましくは質量基準で75:25〜30:70である。
さらに、本発明の炭素繊維強化樹脂加工シートは、炭素繊維布帛へ熱可塑性エラストマーフィルムもしくはゴムフィルムをラミネートするに際し、成形温度および成形圧力を調節することで、JIS−L1096−2010 8.22.1 A法(ガーレ法)に従い測定される曲げ反発性(剛軟度)が、同一組成であっても5〜70mNの範囲で調節でき、このときの成形温度は、使用する熱可塑性エラストマーもしくはゴムの示差走査熱量測定での吸熱ピークのトップから求められる融点よりも20℃低い温度から当該融点よりも50℃高い温度の範囲にすることで、同一組成であっても上記範囲の剛軟度を調節することが可能となる。また、上記範囲の成形温度で、同時成形するか、あるいは成形後にさらに再成形することで、同一シート内であっても上記範囲の剛軟度に調節することが可能であり、同一シート内で剛軟度が小さい範囲の割合が1.0〜99%で、剛軟度が大きい範囲の値が99〜1.0%の範囲で調整することできる。
さらに、本発明の炭素繊維強化樹脂加工シートは、成形温度を融点−20℃≦成形温度≦融点+10℃として成形した炭素繊維強化樹脂加工シートは、1分間に60回の速度で、つかみ間距離2〜7cmの間で試験片を500回屈曲させる屈曲疲労試験により折り曲げ操作をした後、外観にひび割れや亀裂が認められない。
また、上記炭素繊維は、常法に従い繊維束とされて、それぞれの炭素繊維織物のたて糸およびよこ糸に用いられるが、引き揃えや撚り、さらには扁平化などについては特に限定されず、種々の繊維束が炭素繊維として用いることができる。
なお、炭素繊維布帛の厚さは、通常、0.1〜0.5mm程度である。
ここで、炭素繊維布帛の割合が75:30を超えると、炭素繊維布帛の割合が多くなり炭素繊維布帛表面での熱可塑性エラストマーまたはゴムの厚みが不均一な状態になるため光沢ムラができるため好ましくなく、一方30:70未満では、樹脂の割合が多くなって得られるシートが重くなり、強度も低下しやすい。
なお、上記フィルムの厚みは、通常、0.05〜0.2mm程度である。
また、ラミネートする際に、離型紙あるいは離型フィルムなどの離型用シートに挟んで製造する、または表面をパターン加工した化粧板やロールで製造することにより、それらの表面パターンを樹脂加工シートに転写できるため、表面光沢を容易に調節できる。
なお、この際の加熱は、成形温度でラミネートする、または、常温から成形温度まで昇温してラミネートしたのち、常温まで降温するなどの手法が可能である。
なお、再成形の場合、同時成形と同じ範囲を成形してもよく、同時成形とは異なる範囲を成形してもよい。
また、本発明の樹脂加工シートは、耐摩耗性などの物性面での優れた特徴と同時に、使用されるフィルムが透明な場合には、炭素繊維本来の黒色の光沢を損なわないという特徴を有する。
このように、本発明の樹脂加工シートの剛軟度を上記の範囲にするには、成形時において、成形温度および成形圧力を調節すればよい。
このような本発明の樹脂加工シートの屈曲疲労試験における耐屈曲疲労性は、成形時において、成形温度および成形圧力を調節することにより達成することができる。
すなわち、図1は、本発明の炭素繊維強化樹脂加工シートのプレス成形による製造工程の概略図であり、(A)は材料の構成図、(B)はプレス成形装置によるラミネート成形の概略図、(C)は得られる炭素繊維強化樹脂加工シートの斜視図である。
まず、図1(A)に示すように、炭素繊維織物(炭素繊維布帛)の両面に、熱可塑性ウレタンシート(熱可塑性エラストマーフィルム)、離型用シート(離型紙または離型フィルム)、SUS板(化粧板)を順次挟み込み、これを図1(B)のように、プレス機に載置して、圧力(1.0〜5.0MPa)、温度(熱可塑性エラストマーの示差走査熱量測定での吸熱ピークのトップから求められる融点よりも20℃低い温度から当該融点よりも50℃高い温度の範囲)をかけてプレス成形し、成形後、離型用シートおよびSUS板を取り除いて、図1(C)に示す本発明の炭素繊維強化樹脂加工シートが得られる。なお、図1では、離型用シートも用いているが、用いなくてもよい。
また、図1では、プレス成形の一例を示しているが、図示しないロール装置などでラミネート成形することもできる。
ここで、実施例における測定方法は、下記のとおりである。
摩擦に対する染色堅ろう度は、JIS−L0849−2013の試験方法に従って測定した。より具体的には、約220×30mmの試験片を摩擦試験機II型で用い、2Nの荷重で摩擦用白綿布(接触面積100cm2)を試験片の中央部100mmの間を毎分30往復の速度で100回往復摩擦する。湿潤条件では、摩擦用白綿布は水で濡らし100%の湿潤状態にする。なお、摩擦用白綿布の着色判定は、JIS−L0801−2011の箇条10によった。
屈曲疲労試験の測定方法は、デマッチャ式繰り返し疲労試験による折り曲げ操作をした後、外観のひび割れや亀裂を判定した。より具体的には、1分間に60回の速度で、つかみ間距離2〜7cmの間で試験片を500回屈曲させた後、外観を確認した。
東レ(株)製の炭素繊維織物(商品名:トレカクロス CO6343B)(厚み:0.23mm、目付:198g/m2)の両面を、日本マタイ(株)製の熱可塑性ポリウレタンフィルム(厚み:0.1mm)でラミネートし、図1のプレス装置を用いて、成形圧力1MPaで、40℃から150℃まで昇温して、150℃で5分間保持し、その後、40℃まで降温した。結果を表1に示す。
三菱レイヨン(株)製の炭素繊維(商品名:パイロフィル TR 30L 3S、フィラメント数3000本)を用いて、炭素繊維織物(厚み:0.3〜0.5mm、目付:280g/m2)を製造し、その製造した炭素繊維織物の両面を、日本マタイ(株)製の熱可塑性ポリウレタンフィルム(厚み:0.05mm)でラミネートし、実施例1と同じ条件で成形した。結果を表1に示す。
三菱レイヨン(株)製の炭素繊維(商品名:パイロフィル TR 30L 3S、フィラメント数3000本)を用いて、炭素繊維織物(厚み:0.3〜0.5mm、目付:280g/m2)を製造し、その製造した炭素繊維織物の両面を、日本マタイ(株)製の熱可塑性ポリウレタンフィルム(厚み:0.1mm)でラミネートし、実施例1と同じ条件で成形した。結果を表1に示す。
また、得られた加工シートの走査型電子顕微鏡(150倍)による断面写真を図2に示す。
図2によれば、写真の最上層および最下層が熱可塑性ポリウレタンシートで、中央の二層[(たて糸(上側)とよこ糸(下側))が炭素繊維織物を示している。成形温度が150℃と、熱可塑性ポリウレタンの融点(150℃)、すなわち成形温度が融点−20℃≦成形温度≦融点+10℃の範囲であるために、熱可塑性ポリウレタンが炭素繊維織物表面に付着し、得られる樹脂加工シートは、「柔らかい」樹脂加工シートとなっている。
三菱レイヨン(株)製の炭素繊維(商品名:パイロフィル TR 30L 3S、フィラメント数3000本)を用い、実施例2と同様にして炭素繊維織物を製造し、その製造した炭素繊維織物の両面を、日本マタイ(株)製の熱可塑性ポリウレタンフィルム(厚み:0.2mm)でラミネートし、成形圧力3MPaで、40℃から200℃まで昇温して、200℃で10分間保持し、その後、40℃まで降温した。結果を表1に示す。
実施例3で得られた樹脂加工シートを、成形圧力1MPaで、40℃から170℃まで昇温して、170℃で10分間保持し、その後、40℃まで降温した。結果を表1に示す。
また、得られた樹脂加工シートの走査型電子顕微鏡(150倍)による断面写真を図3に示す。
図3によれば、写真の最上層および最下層が熱可塑性ポリウレタンシートで、中央の二層[よこ糸(上側)とたて糸(下側)]が炭素繊維織物を示している。成形温度が170℃と、熱可塑性ポリウレタンの融点(150℃)を超える温度、すなわち、融点<成形温度(融点+20℃=170℃、融点+10℃<成形温度≦融点+50℃の範囲)であるために、熱可塑性ポリウレタンが炭素繊維織物内部に浸透し、得られる加工シートは、「硬い」樹脂加工シートとなっている。
このように、実施例3と実施例5を対比して明らかなように、成形温度および成形圧力を調節することにより、熱可塑性ポリウレタンの炭素繊維織物への浸透度合いをコントロールすることができ、得られる樹脂加工シートの「しなやかさ(剛軟度)」を調整することができ、折り曲げることが可能な柔軟な樹脂加工シートから、硬い樹脂加工シートまで、幅広いしなやかさを有する樹脂加工シートを提供できる。
実施例2で得られた樹脂加工シートの1/3の範囲に170℃の温度および1MPaの圧力をかけて再成形することで得られた樹脂加工シートは、2/3の範囲を実施例2で得られた樹脂加工シートの特性を、再成形した1/3の範囲は実施例3で得られた樹脂加工シートの特性を有していた。
東レ(株)製の炭素繊維織物(商品名:トレカクロス CO6343B)(厚みは0.23mm、目付:198g/m2)を、エポキシ樹脂ワニスに含浸し、図1のプレス装置を用いて、成形圧力5MPaで、80℃から160℃まで昇温して、その後、40℃まで降温した。結果を表1に示す。
Claims (4)
- 炭素繊維布帛の両面に、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーからなる透明フィルムがラミネートされている炭素繊維強化樹脂加工シートであって、当該炭素繊維布帛の内部に当該ポリウレタン系熱可塑性エラストマーが浸透されており、しかも当該フィルム面における、JIS−L0849−2013の試験方法に従い、摩擦に対する染色堅ろう度試験を行い、乾燥条件および湿潤条件のどちらにおいてもJIS−L0801−2011 10の判定方法によって判定される外観変化が4〜5級であり、かつJIS−L1096−2010 8.23.1 B法に従い測定される縫目のすべりの最大孔の大きさが1.0mm以下であることを特徴とする炭素繊維強化樹脂加工シート。
- 炭素繊維布帛が織物であり、その目付けが50〜600g/m2である、請求項1記載の炭素繊維強化樹脂加工シート。
- 炭素繊維布帛とポリウレタン系熱可塑性エラストマーからなる透明フィルムとの比率が質量基準で75:25〜30:70である請求項1または2に記載の炭素繊維強化樹脂加工シート。
- 炭素繊維布帛の両面にポリウレタン系熱可塑性エラストマーからなる透明フィルムをラミネートするに際し、ラミネート時の成形温度をポリウレタン系熱可塑性エラストマーの融点より20℃低い温度から融点より50℃高い温度の範囲とし、かつラミネート時の成形圧力を1.0〜5.0MPaとする、請求項1〜3いずれかに記載の炭素繊維強化樹脂加工シートの製造方法。
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JP2016179667A (ja) | 2016-10-13 |
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