JP6882402B2 - How to make a composite material - Google Patents
How to make a composite material Download PDFInfo
- Publication number
- JP6882402B2 JP6882402B2 JP2019172763A JP2019172763A JP6882402B2 JP 6882402 B2 JP6882402 B2 JP 6882402B2 JP 2019172763 A JP2019172763 A JP 2019172763A JP 2019172763 A JP2019172763 A JP 2019172763A JP 6882402 B2 JP6882402 B2 JP 6882402B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fiber
- layer
- composite material
- prepreg
- thermoplastic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Description
本発明は、複合材料の作製方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a composite material.
従来の熱硬化性の複合材料を硬化した後、外面は粗いことが一般的である。前記外面が光沢あり平滑である外観を有するために、前記熱硬化性複合材料は、複数回の研磨およびポリシー作業を行うことが必要なため、加工プロセスが複雑であり、コストがかなり掛かる。一方、従来の複合材料は、二つのレイヤーの間に粘着材料を入れて互いに連接することが必要である。しかし、材料の性質の異なりにより、粘着強度が不足になりやすく、剥離する虞があり、そして前記複合材料の全体の厚さ及び重量が増加する。 After curing a conventional thermosetting composite, the outer surface is generally rough. Due to the glossy and smooth appearance of the outer surface, the thermosetting composite requires multiple polishing and policy operations, which complicates the processing process and is quite costly. On the other hand, in the conventional composite material, it is necessary to put an adhesive material between the two layers and connect them to each other. However, due to differences in the properties of the materials, the adhesive strength tends to be insufficient, there is a risk of peeling, and the overall thickness and weight of the composite material increase.
本発明の主な目的は、加工プロセスが簡単であり、且つ複合材料の構造の強度が良い複合材料の作製方法を提供することにある。 A main object of the present invention is to provide a method for producing a composite material, which has a simple processing process and a good structural strength of the composite material.
本発明に係る複合材料の作製方法は、熱可塑性プリプレグを用意し、熱可塑性プリプレグには、含浸により熱可塑性樹脂に覆われている第1繊維層が含まれており、第1繊維層は、厚さが0.1mmより大きくないレイヤーを少なくとも一つ備え、レイヤーの少なくとも一部の区域の繊維は、同じ方向に配列されるステップ(1)と、熱硬化性プリプレグを用意し、熱硬化性プリプレグには、含浸により硬化されていない熱可塑性樹脂に覆われている第2繊維層が含まれているステップ(2)と、熱圧により熱可塑性プリプレグと熱硬化性プリプレグを結合して、熱可塑性プリプレグと熱硬化性プリプレグとの間に非平滑接着界面を形成するステップ(3)と、冷却して硬化することにより、複合材料を形成するステップ(4)と、を含むことを特徴とする。 In the method for producing a composite material according to the present invention, a thermoplastic prepreg is prepared, and the thermoplastic prepreg includes a first fiber layer covered with a thermoplastic resin by impregnation, and the first fiber layer is a first fiber layer. With at least one layer not greater than 0.1 mm thick, the fibers in at least a portion of the layer are thermocurable with step (1) arranged in the same direction and a thermoplastic prepreg. The prepreg includes a second fiber layer covered with a thermoplastic resin that has not been cured by impregnation, and a step (2), in which the thermoplastic prepreg and the thermocurable prepreg are combined by thermal pressure to heat the prepreg. It is characterized by including a step (3) of forming a non-smooth adhesive interface between a thermoplastic prepreg and a thermoplastic prepreg, and a step (4) of forming a composite material by cooling and curing. ..
本発明に係る複合材料の作製方法は、ステップ(3)において、加熱温度は100〜300°Cであることを特徴とする。 The method for producing a composite material according to the present invention is characterized in that, in step (3), the heating temperature is 100 to 300 ° C.
本発明に係る複合材料の作製方法は、加熱温度は、熱硬化性樹脂の硬化温度より低くなく、熱硬化性樹脂の硬化温度は、熱可塑性樹脂のガラス転移温度(Glass transition temperature,Tg)より高いことを特徴とする。 In the method for producing a composite material according to the present invention, the heating temperature is not lower than the curing temperature of the thermosetting resin, and the curing temperature of the thermosetting resin is higher than the glass transition temperature (Tg) of the thermoplastic resin. It is characterized by being expensive.
本発明に係る複合材料の作製方法は、ステップ(3)において、加える圧力は1〜50barであることを特徴とする。 The method for producing a composite material according to the present invention is characterized in that the pressure applied in step (3) is 1 to 50 bar.
本発明に係る複合材料の作製方法は、熱可塑性プリプレグは、更に、ステップ(3)の前に、熱圧により熱可塑性板を成形することを特徴とする。 The method for producing a composite material according to the present invention is characterized in that the thermoplastic prepreg further forms a thermoplastic plate by thermal pressure before the step (3).
本発明に係る複合材料の作製方法は、第1繊維層と第2繊維層とは、それぞれポリマー繊維、ケビラ繊維、炭素繊維、ガラス繊維、玄武岩繊維、石英繊維および天然繊維のうちの少なくとも一つを備えることを特徴とする。 In the method for producing a composite material according to the present invention, the first fiber layer and the second fiber layer are at least one of polymer fiber, kebira fiber, carbon fiber, glass fiber, genbuiwa fiber, quartz fiber and natural fiber, respectively. It is characterized by having.
本発明に係る複合材料の作製方法は、少なくとも一つのレイヤーの数量は複数であり、各レイヤーの繊維の配列方向は、複数のレイヤーのうちの少なくとも一つの繊維の配列方向と異なることを特徴とする。 The method for producing a composite material according to the present invention is characterized in that the number of at least one layer is plural, and the arrangement direction of fibers in each layer is different from the arrangement direction of at least one fiber in the plurality of layers. To do.
本発明に係る複合材料の作製方法は、少なくとも一つのレイヤーの数量は複数であり、複数のレイヤーは、重なり合う、表層と、少なくとも一つの単方向繊維層と、を備え、単方向繊維層の繊維の配列方向と、熱硬化性プリプレグの基準線とのなす角は、0°、±15°、±17°、±22°、±30°、±45°、±60°、±75°、90°のうちの少なくとも一つであることを特徴とする。 The method for producing a composite material according to the present invention includes a plurality of layers, the plurality of layers having an overlapping surface layer and at least one unidirectional fiber layer, and the fibers of the unidirectional fiber layer. The angles formed by the arrangement direction of the thermosetting prepreg and the reference line of the thermosetting prepreg are 0 °, ± 15 °, ± 17 °, ± 22 °, ± 30 °, ± 45 °, ± 60 °, ± 75 °, 90. It is characterized by being at least one of °.
本発明に係る複合材料の作製方法は、レイヤーは、複数の単方向繊維バンドを織って構成され、複数の単方向繊維バンドの隣接する同士の繊維の配列方向は互いに垂直であることを特徴とする。 The method for producing a composite material according to the present invention is characterized in that the layer is formed by weaving a plurality of unidirectional fiber bands, and the arrangement directions of adjacent fibers of the plurality of unidirectional fiber bands are perpendicular to each other. To do.
本発明に係る複合材料の作製方法は、ステップ(1)において、各レイヤーは、それぞれ気孔率が1%より大きくないように、熱可塑性樹脂に含浸することを特徴とする。 The method for producing a composite material according to the present invention is characterized in that, in step (1), each layer is impregnated with a thermoplastic resin so that the porosity is not larger than 1%.
本発明に係る複合材料の作製方法は、加工プロセスが簡単であり、且つ複合材料の構造の強度が良いという効果を有する。 The method for producing a composite material according to the present invention has the effects that the processing process is simple and the structural strength of the composite material is good.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1から図3を参照する。本発明の第1の実施形態に係る複合材料の作製方法は、下記のステップを含む。
(1)熱可塑性プリプレグ10を用意し、熱可塑性プリプレグ10には、含浸により熱可塑性樹脂に覆われている第1繊維層11が含まれており、第1繊維層11は、厚さが0.1mmより大きくないレイヤー111を少なくとも一つ備え、前記レイヤー111の少なくとも一部の区域の繊維は、同じ方向に配列される。
(2)熱硬化性プリプレグ20を用意し、熱硬化性プリプレグ20には、含浸により硬化されていない熱可塑性樹脂に覆われている第2繊維層21が含まれている。
(3)熱圧により熱可塑性プリプレグ10と熱硬化性プリプレグ20を結合して、熱可塑性プリプレグ10と熱硬化性プリプレグ20と間に非平滑接着界面30を形成する。
(4)冷却して硬化することにより、前記複合材料を形成する。これにより、前記複合材料の作製方法は簡単であり、そして粘着材料を別に利用せず、熱可塑性複合材料と熱硬化性複合材料を連接することができる。
See FIGS. 1 to 3. The method for producing a composite material according to the first embodiment of the present invention includes the following steps.
(1) A
(2) A
(3) The
(4) The composite material is formed by cooling and hardening. Thereby, the method for producing the composite material is simple, and the thermoplastic composite material and the thermosetting composite material can be joined without using the adhesive material separately.
ステップ(1)において、各レイヤー111は、それぞれ気孔率が1%より大きくないように熱可塑性樹脂に含浸した後、互いに重なり合って熱可塑性プリプレグ10を構成する。これにより、前記熱可塑性樹脂は、レイヤー111内に均一に浸み込むことができ、熱圧成形が容易となり、且つ成形した後、気孔率が低く、構造の強度が良く、外観が平滑である。もちろん、各レイヤーは、まず、互いに重なり合って前記熱可塑性樹脂に含浸してもよい。
ステップ(3)において、加熱温度は100〜300°Cであるが、採用する材料によって加熱温度を適當に調整することができる。前記加熱温度は、前記熱硬化性樹脂の硬化温度より低くなく、且つ前記熱硬化性樹脂の硬化温度は、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度(Glass transition temperature,Tg)より高い。これにより、加熱するときに、前記熱可塑性樹脂と硬化されていない前記熱硬化性樹脂とは、前記熱可塑性プリプレグ10と前記熱硬化性プリプレグ20との間に、少なくとも一部が互いに溶けて混合して、一体に溶け合って非平滑接着界面30(図3に示すように、互いに溶け合う区域を指す。)を形成する。硬化した後、結合強度は良い。ステップ(3)において、加える圧力は1〜50barであるが、必要によって調整することにより、結合強度を増加でき、シェーピング効果が良くなる。
In step (1), each
In step (3), the heating temperature is 100 to 300 ° C., but the heating temperature can be adjusted appropriately depending on the material used. The heating temperature is not lower than the curing temperature of the thermosetting resin, and the curing temperature of the thermosetting resin is higher than the glass transition temperature (Tg) of the thermoplastic resin. As a result, when heated, at least a part of the thermoplastic resin and the uncured thermosetting resin are melted and mixed between the
前記熱可塑性樹脂は、非晶性ポリマー又は半結晶性ポリマーを採用することにより、靭性が高く、硬化のサイクルタイムが短く、重複に加工することが容易となる。非晶性ポリマーは、例えばポリメタクリル酸メチル(poly(methyl methacrylate),PMMA)、ポリカーボネート(polycarbonate,PC)、ポリスルホン(polysulfone)などを採用するが、もちろん、本発明はこれに限定されない。半結晶性ポリマーは、例えばポリプロピレン(polypropylene,PP)、ポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate,PET)、ポリアミド(polyamide,PA)などを採用するが、もちろん、本発明はこれに限定されない。
熱可塑性プリプレグ10と熱硬化性プリプレグ20との厚さは、繊維体積分率または樹脂含有量を調整することにより、さまざまな製品ニーズに対応できる。もちろん、前記熱可塑性プリプレグは、ステップ(3)の前に、操作を便利にするために、熱圧により熱可塑性板を成形してもよい。前記熱可塑性樹脂により、前記複合材料の外観は、平滑であり、光沢があり、追加の研磨加工は必要ない。
By adopting an amorphous polymer or a semi-crystalline polymer, the thermoplastic resin has high toughness, a short curing cycle time, and can be easily processed in duplicate. As the amorphous polymer, for example, polymethylmethacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polysulfone and the like are adopted, but of course, the present invention is not limited thereto. As the semi-crystalline polymer, for example, polypropylene (polypropylene, PP), polyethylene terephthalate (PET), polyamide (polyamide, PA) and the like are adopted, but of course, the present invention is not limited thereto.
The thickness of the
詳細には、第1繊維層11と第2繊維層21とは、それぞれポリマー繊維、ケビラ繊維、炭素繊維、ガラス繊維、玄武岩繊維、石英繊維および天然繊維のうちの少なくとも一つを備える。レイヤー111の数量は複数であり、各レイヤー111の繊維の配列方向は、複数のレイヤー111のうちの少なくとも一つの繊維の配列方向と異なることが好ましい。これにより、前記複合材料の構造の強度を増加できる。
複数のレイヤー111は、重なり合う、表層113と、少なくとも一つの単方向繊維層112と、を備える。単方向繊維層112の繊維の配列方向と、熱硬化性プリプレグ20の基準線Lとのなす角は、0°、±15°、±17°、±22°、±30°、±45°、±60°、±75°、90°のうちの少なくとも一つである。本実施形態では、複数のレイヤー111は、重なり合う四つの単方向繊維層112を備える。単方向繊維層112の最上層に位置するのは、表層113である。
基準線Lと、四つの単方向繊維層112の繊維の配列方向となす角は、熱硬化性プリプレグ20へ、順次に+45°、−45°、0°、90°である。各単方向繊維層112の繊維の配列が緻密なため、前記複合材料を結合するときに、気孔の発生を有効に回避できる。もちろん、前記レイヤーの層数、前記単方向繊維層の層数および前記各レイヤーの繊維の配列方向は、製品ニーズに対応して調整することができる。
Specifically, the
The plurality of
The angles formed by the reference line L and the fiber arrangement directions of the four
本発明の第2の実施形態では、レイヤー111aは、重なり合う、表層113aと、四つの単方向繊維層112aと、を備える。表層113aは、機織り層であるため、外観が多様化される。基準線Lと、四つの単方向繊維層112aの繊維の配列方向とのなす角は、図4に示すように、表層113aから熱硬化性プリプレグ20へ、順次に0°、90°、90°、0°である。これにより、構造の強度を増加できる。
In the second embodiment of the present invention, the
本発明の第3の実施形態において、少なくとも一つのレイヤー111bは、複数の単方向繊維バンド114, 114aを織って構成される。単方向繊維バンド114,114aの隣接する同士の繊維の配列方向は、互いに垂直である。もちろん、本発明は、平織り、綾織りなどに限定されない。これにより、前記複合材料は、外観が特殊であり、厚さが薄く、重量が軽いなどのメリットを有する。しかし、前記単方向繊維バンドの隣接する同士の繊維の配列方向は、その他の角度に配置されてもよい。前記第1繊維層は、複数の前記レイヤーを備えてもよい。
In a third embodiment of the present invention, at least one
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 Although various embodiments and modifications have been described above, the present invention is not limited to these contents. Other aspects conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included within the scope of the present invention.
1〜4 ステップ
10 熱可塑性プリプレグ
11 第1繊維層
20 熱硬化性プリプレグ
21 第2繊維層
30 非平滑接着界面
111,111a,111b レイヤー
112,112a 単方向繊維層
113,113a 表層
114,114a 単方向繊維バンド
L 基準線
1-4
Claims (9)
熱硬化性プリプレグを用意し、前記熱硬化性プリプレグには、含浸により硬化されていない熱可塑性樹脂に覆われている第2繊維層が含まれているステップ(2)と、
熱圧により前記熱可塑性プリプレグと前記熱硬化性プリプレグを結合して、前記熱可塑性プリプレグと前記熱硬化性プリプレグとの間に非平滑接着界面を形成するステップ(3)と、
冷却して硬化することにより、前記複合材料を形成するステップ(4)と、を含み、
前記ステップ(3)において、加熱温度は、前記熱硬化性樹脂の硬化温度より低くなく、前記熱硬化性樹脂の硬化温度は、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度(Glass transition temperature,Tg)より高いことを特徴とする、
複合材料の作製方法。 A thermoplastic prepreg is prepared, and the thermoplastic prepreg contains a first fiber layer covered with a thermoplastic resin by impregnation, and the first fiber layer is not larger than 0.1 mm in thickness. In step (1), which includes at least one layer and the fibers in at least a part of the layer are arranged in the same direction,
A thermosetting prepreg is prepared, and the thermosetting prepreg includes a second fiber layer covered with a thermoplastic resin that has not been cured by impregnation, and a step (2).
The step (3) of combining the thermoplastic prepreg and the thermosetting prepreg by thermal pressure to form a non-smooth adhesive interface between the thermoplastic prepreg and the thermosetting prepreg.
By curing cooling, seen including a step (4) to form said composite material,
In the step (3), the heating temperature is not lower than the curing temperature of the thermosetting resin, and the curing temperature of the thermosetting resin is higher than the glass transition temperature (Tg) of the thermoplastic resin. Characterized by that
How to make a composite material.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019172763A JP6882402B2 (en) | 2019-09-24 | 2019-09-24 | How to make a composite material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019172763A JP6882402B2 (en) | 2019-09-24 | 2019-09-24 | How to make a composite material |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021049672A JP2021049672A (en) | 2021-04-01 |
JP6882402B2 true JP6882402B2 (en) | 2021-06-02 |
Family
ID=75156647
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019172763A Active JP6882402B2 (en) | 2019-09-24 | 2019-09-24 | How to make a composite material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6882402B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117082796B (en) * | 2023-10-16 | 2024-03-12 | 歌尔股份有限公司 | Electronic device, composite shell and preparation method thereof |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002347149A (en) * | 2001-05-23 | 2002-12-04 | Fuji Heavy Ind Ltd | Composite-material honeycomb sandwich structure and manufacturing method therefor |
GB201008884D0 (en) * | 2010-05-27 | 2010-07-14 | Hexcel Composites Ltd | Improvements in composite materials |
US8211268B1 (en) * | 2009-03-20 | 2012-07-03 | Milliken & Company | Tie layer compositions for fiber reinforced thermoplastic—thermoset structural element |
-
2019
- 2019-09-24 JP JP2019172763A patent/JP6882402B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021049672A (en) | 2021-04-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103192464B (en) | The method for manufacturing prefabricated blank | |
JP5934802B2 (en) | Load bearing structure and process for aircraft engines | |
JP2006501085A (en) | Manufacturing method of composite material | |
US20170225362A1 (en) | Hybrid lay-up mold | |
WO2020071417A1 (en) | Composite component for aircraft and manufacturing method therefor | |
RU2483885C2 (en) | Improved semi-finished product and preform made from composite material for making part thereof | |
WO2017212835A1 (en) | Reinforced base material for composite material component, composite material component, and method for manufacturing same | |
WO2017179721A1 (en) | Fiber-reinforced resin intermediate material, fiber-reinforced resin molded article, and method for producing fiber-reinforced resin intermediate material | |
KR101961103B1 (en) | Carbon riber and mesh structure tight processing carbon fiber prepreg and manufacturing method of the same | |
JP6882402B2 (en) | How to make a composite material | |
JP3224686U (en) | Composite material | |
JP6799769B2 (en) | Composite sheet material and its manufacturing method | |
EP3025854B1 (en) | Fabrication of composite laminates having thin interlayers | |
TWI708799B (en) | CFRP sheet, laminates using CFRP sheet, and manufacturing method of CFRP sheet | |
JP6964502B2 (en) | How to join composite materials | |
US20160193820A1 (en) | Coloured carbon-fibre composite materials | |
JP7148442B2 (en) | Laminate manufacturing method | |
US20210060918A1 (en) | Method for manufacturing composite material | |
JP7466468B2 (en) | Ultra-thin prepreg sheet and its composite material | |
CN211194998U (en) | Composite material | |
CN110116522B (en) | Prepreg part comprising a main layer and a reinforcement layer | |
JP7208158B2 (en) | Preform with local reinforcement | |
TWM595038U (en) | Composite material | |
JP2017148973A5 (en) | ||
TW202108354A (en) | Method for manufacturing composite material |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190925 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20201104 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210119 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210413 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210506 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6882402 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |