説明

繊維強化成形体及びその製造方法

【課題】軽量、薄肉、高剛性を有し、かつ塗装した場合の外観が良好で塗膜が剥がれるおそれのない繊維強化成形体の提供を目的とする。
【解決手段】芯材11と、芯材11の両面に積層した繊維補強材21と、芯材11の少なくとも一側の繊維補強材21に積層した表面材25とで構成し、芯材11は、連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂が含浸して熱硬化性樹脂発泡体を圧縮した状態で熱硬化性樹脂が硬化したものであって、圧縮率が200〜5000%の範囲であり、繊維補強材21は、炭素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、含浸後の熱硬化性樹脂の樹脂比率が50〜80%であり、表面材25は、多孔性シートに熱硬化性樹脂が含浸し、かつ熱硬化性樹脂が多孔性シート表面に付着して硬化したものからなり、芯材11と繊維補強材21及び表面材25を熱硬化性樹脂の硬化により一体化した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、芯材と該芯材の両面に積層された繊維補強材と少なくとも一側の繊維補強材に積層された表面材とからなる繊維強化成形体とその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、ノートパソコンの筐体として、軽量、薄肉、高剛性の部材が要求されている。軽量、薄肉、高剛性を目的として形成された成形体として、例えば炭素繊維プリプレグを積層して反応硬化させることにより得られる炭素繊維強化体がある。
【0003】
特許文献1には、炭素繊維の連続繊維を一方向にシート状に配列した繊維強化層の複数層を、特定の配列方向で積層した繊維強化成形品が開示されている。しかし、繊維強化層を構成する炭素繊維が非常に高価なものであるため、繊維強化層の積層数が増えれば増えるほど、繊維強化成形品のコストアップにつながる問題がある。さらに、繊維強化成形品は比重が1.6程度あり、筐体等を構成する部品の軽量化という点では十分ではなかった。
【0004】
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。しかし、ノートパソコンのような携帯機器の筐体部材として要求される薄肉、高剛性という点では十分ではなかった。
【0005】
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。しかし、高剛性という点では十分ではなかった。
【0006】
薄肉で高剛性に優れる繊維強化成形体をより安価に得るためには、高価な炭素繊維の使用量を減らす必要がある。
そのためには、
a.圧縮強度と曲げ強度が強く、薄い芯材、
b.その両面に引張強度が強い補強材、
c.芯材と補強材との強固な接着、
を満たすようなサンドイッチ構造が必要となる。特に、繊維強化成形体を曲げたときに最も応力が集中するのは、芯材と補強材の界面であって、この界面の接着強度の強弱が、曲げ弾性率の大小を決定する。
【0007】
そこで、本出願人は、図9に示すように、芯材110と、前記芯材110の両面に積層された繊維補強材210とからなる繊維強化成形体100として、前記芯材110を、連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂を含浸し前記熱硬化性樹脂発泡体を所定の圧縮率で圧縮して前記熱硬化性樹脂を硬化させたもので構成し、一方、前記繊維補強材210を、炭素繊維織物に熱硬化性樹脂を含浸して硬化させたもので構成し、前記芯材110と前記繊維補強材210を、前記熱硬化性樹脂発泡体に含浸した熱硬化性樹脂と前記炭素繊維織物に含浸した熱硬化性樹脂の硬化により一体化させたものを作成した。そして、その繊維強化成形体100において、前記熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率を特定の範囲とし、かつ前記炭素繊維織物に含浸させた熱硬化性樹脂を特定の樹脂比率となるようにすることで、ノートパソコン等の携帯機器の筐体などに好適な軽量、薄肉、高剛性に優れるものになることを出願人は見出し、特願2009−248506号として出願した。
【0008】
しかし、前記の軽量、薄肉、高剛性に優れる繊維強化成形体100は、その表面が炭素繊維織物からなるため、図10に示すように、炭素繊維織物において繊維が重なり合う部分215と、織り目の隙間216の部分との間で段差を生じ、外観塗装を施しても前記段差を解消することができず、表面平滑性を得ることが難しいことが判明した。符号221は横繊維、222は縦繊維である。また、外観塗装を施した場合に前記段差部分にエアが残って塗膜表面にピンホールを生じる場合があることも判明した。特に、ノートパソコンなどの筐体は、美観の向上等の点から外観塗装されることが一般的であるため、外観塗装を施した場合の外観状態は重要であった。さらに、一般的に炭素繊維などの無機物と、ウレタン塗料やUV塗料との相性(密着性)が良くなく、塗膜が剥がれるおそれもある。
【0009】
また、前記特許文献3においても、表面が炭素繊維を含む連続繊維強化織物で構成された場合、外観塗装を施しても表面の段差を解消することができず、また塗膜表面にピンホールを生じる問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】特開2004−209717号公報
【特許文献2】WO2006/028107号公報
【特許文献3】特開2007−038519号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本発明は前記の点に鑑みなされたものであって、ノートパソコン等の携帯機器の筐体などに好適な軽量、薄肉、高剛性を有し、かつ塗装した場合の外観が良好で塗膜が剥がれるおそれのない繊維強化成形体及びその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
請求項1の発明は、芯材と、前記芯材の両面に積層された繊維補強材とを有する繊維強化成形体において、前記芯材の少なくとも一側の面の前記繊維補強材の表面には表面材を積層し、前記芯材は、連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂が含浸して前記熱硬化性樹脂発泡体を圧縮した状態で前記熱硬化性樹脂が硬化したものであって、以下の式(A1)で規定される圧縮率Cが200〜5000%の範囲のものからなり、前記繊維補強材は、炭素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、多孔性シートに熱硬化性樹脂が含浸し、かつ熱硬化性樹脂が前記多孔性シート表面に付着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が、前記熱硬化性樹脂発泡体に含浸した前記熱硬化性樹脂と前記炭素繊維織物に含浸した前記熱硬化性樹脂と前記多孔性シートに含浸した前記熱硬化性樹脂の硬化により一体化され、前記熱硬化性樹脂発泡体と前記炭素繊維織物と前記多孔性シートに含浸した熱硬化性樹脂は、以下の式(B1)で規定される樹脂比率Rが50〜80%の範囲にあり、繊維強化成形体の曲げ弾性率が30GPa以上であることを特徴とする繊維強化成形体に係る。
【0013】
【数1】

【数2】

【0014】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記多孔性シートが、セル膜を除去したウレタン樹脂発泡体からなることを特徴とする。
【0015】
請求項3の発明は、請求項1又は2の発明において、前記式(A1)で規定される圧縮率Cが1000〜2600%であることを特徴とする。
【0016】
請求項4の発明は、連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂が含浸し、前記熱硬化性樹脂発泡体が圧縮された状態で前記熱硬化性樹脂が硬化した芯材と、炭素繊維織物に熱硬化性樹脂が含浸硬化した繊維補強材と、多孔性シートに熱硬化性樹脂が含浸し、かつ熱硬化性樹脂が前記多孔性シート表面に付着した状態で硬化した表面材とよりなって、前記芯材の両面に前記繊維補強材が積層され、前記芯材の少なくとも一側の面の前記繊維補強材の表面に前記表面材が積層されている繊維強化成形体の製造方法であって、炭素繊維織物に熱硬化性樹脂を含浸させて含浸済み炭素繊維織物を得る含浸工程と、連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の両面に、前記含浸済み炭素繊維織物を配置し、前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の少なくとも一側の面の前記含浸済み炭素繊維織物の表面に前記多孔性シートを配置して積層体を得る積層工程と、前記積層体を圧縮及び加熱する圧縮加熱工程とからなり、前記含浸工程における含浸は、以下の式(B2)で規定される樹脂比率Rが50〜80%の範囲となるように行い、前記圧縮加熱工程における圧縮は、以下の式(A2)で規定される圧縮率Cが200〜5000%となるように圧縮し、前記圧縮加熱工程により、前記炭素繊維織物に含浸している熱硬化性樹脂を押し出して前記熱硬化性樹脂発泡体に含浸させると共に前記多孔性シートに含浸させ、前記熱硬化性樹脂を硬化反応させて前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を形成すると共に、前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を一体化することを特徴とする。
【0017】
【数3】

【数4】

【0018】
請求項5の発明は、請求項4の発明において、前記含浸済み炭素繊維織物と前記多孔性シートとが積層されたプリプレグを作成するプリプレグ作成工程を、前記含浸工程と平行して、または前記含浸工程後に行い、前記積層工程において、前記含浸済み炭素繊維織物と前記多孔性シートの積層に代えて、前記プリプレグを前記含浸済み炭素繊維織物側が前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に接するように積層することを特徴とする。
【0019】
請求項6の発明は、連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂が含浸し、前記熱硬化性樹脂発泡体が圧縮された状態で前記熱硬化性樹脂が硬化した芯材と、炭素繊維織物に熱硬化性樹脂が含浸硬化した繊維補強材と、多孔性シートに熱硬化性樹脂が含浸し、かつ熱硬化性樹脂が前記多孔性シート表面に付着した状態で硬化した表面材とよりなって、前記芯材の両面に前記繊維補強材が積層され、前記芯材の少なくとも一側の面の前記繊維補強材の表面に前記表面材が積層されている繊維強化成形体の製造方法であって、連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂を含浸させて含浸済み熱硬化性樹脂発泡体を得る含浸工程と、前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体の両面に炭素繊維織物を配置し、前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体の少なくとも一側の面の前記炭素繊維織物の表面に前記多孔性シートを配置して積層体を得る積層工程と、前記積層体を圧縮及び加熱する圧縮加熱工程とからなり、前記含浸工程における含浸は、以下の式(B3)で規定される樹脂比率Rが50〜80%の範囲となるように行い、前記圧縮加熱工程における圧縮は、以下の式(A3)で規定される圧縮率Cが200〜5000%となるように圧縮し、前記圧縮加熱工程により、前記熱硬化性樹脂発泡体に含浸している熱硬化性樹脂を押し出して前記炭素繊維織物に含浸させると共に前記多孔性シートに含浸させ、前記熱硬化性樹脂を硬化反応させて前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を形成すると共に、前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を一体化することを特徴とする。
【0020】
【数5】

【数6】

【0021】
請求項7の発明は、連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂が含浸し、前記熱硬化性樹脂発泡体が圧縮された状態で前記熱硬化性樹脂が硬化した芯材と、炭素繊維織物に熱硬化性樹脂が含浸硬化した繊維補強材と、多孔性シートに熱硬化性樹脂が含浸し、かつ前記多孔性シート表面に付着した状態で硬化した表面材とよりなって、前記芯材の両面に前記繊維補強材が積層され、前記芯材の少なくとも一側の面の前記繊維補強材の表面に前記表面材が積層されている繊維強化成形体の製造方法であって、連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂Aを含浸させて含浸済み熱硬化性樹脂発泡体を得る含浸工程Aと、炭素繊維織物に熱硬化性樹脂Bを含浸させて含浸済み炭素繊維織物を得る含浸工程Bと、前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体の両面に前記含浸済み炭素繊維織物を配置し、前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体の少なくとも一側の面の前記含浸済み炭素繊維織物の表面に前記多孔性シートを配置して積層体を得る積層工程と、前記積層体を圧縮及び加熱する圧縮加熱工程とからなり、前記含浸工程A及びBにおける含浸は、以下の式(B4)で規定される樹脂比率Rが50〜80%の範囲となるように行い、前記圧縮加熱工程における圧縮は、以下の式(A4)で規定される圧縮率Cが200〜5000%となるように圧縮し、前記圧縮加熱工程により、前記熱硬化性樹脂発泡体に含浸している熱硬化性樹脂Aと前記炭素繊維織物に含浸している熱硬化性樹脂Bを接触させると共に、前記炭素繊維織物に含浸している熱硬化性樹脂Bを前記多孔性シートに含浸させた状態で、前記熱硬化性樹脂Aと前記熱硬化性樹脂Bをそれぞれ硬化反応させて前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を形成すると共に、前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を一体化することを特徴とする。
【0022】
【数7】

【数8】

【0023】
請求項8の発明は、請求項7の発明において、前記含浸済み炭素繊維織物と前記多孔性シートとが積層されたプリプレグを作成するプリプレグ作成工程を、前記含浸工程と平行して、または前記含浸工程後に行い、前記積層工程において、前記含浸済み炭素繊維織物と前記多孔性シートの積層に代えて、前記含浸済み炭素繊維織物側が前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体に接するように積層することを特徴とする。
【0024】
請求項9の発明は、連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂が含浸し、前記熱硬化性樹脂発泡体が圧縮された状態で前記熱硬化性樹脂が硬化した芯材と、炭素繊維織物に熱硬化性樹脂が含浸硬化した繊維補強材と、多孔性シートに熱硬化性樹脂が含浸し、かつ熱硬化性樹脂が前記多孔性シート表面に滲出して付着した状態で硬化した表面材とよりなって、前記芯材の両側の面にそれぞれ前記繊維補強材と前記表面材がこの順に積層されている繊維強化成形体の製造方法であって、炭素繊維織物に熱硬化性樹脂Bを含浸させて含浸済み炭素繊維織物を得る含浸工程Bと、前記含浸済み炭素繊維織物と前記多孔性シートとが積層されたプリプレグを作成するプリプレグ作成工程と、連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の両側の面に、それぞれ前記プリプレグを前記含浸済み炭素繊維織物が前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体と接するように配置して積層体を得る積層工程と、前記積層体を圧縮及び加熱する圧縮加熱工程とからなり、前記含浸工程における含浸は、以下の式(B5)で規定される樹脂比率Rが50〜80%の範囲となるように行い、前記圧縮加熱工程における圧縮は、以下の式(A5)で規定される圧縮率Cが200〜5000%となるように圧縮し、
前記圧縮加熱工程により、前記炭素繊維織物に含浸している熱硬化性樹脂Bを押し出して前記熱硬化性樹脂発泡体に含浸させると共に前記多孔性シートに含浸させ、前記熱硬化性樹脂Bを硬化反応させて前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を形成すると共に、前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を一体化することを特徴とする繊維強化成形体の製造方法に係る。
【0025】
【数9】

【数10】

【0026】
請求項10の発明は、請求項9の発明において、前記含浸工程Bに加えて、前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂Aを含浸させて含浸済み熱硬化性樹脂発泡体を得る含浸工程Aを有し、前記積層工程において、前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に代えて、前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体の両側の面に、それぞれ前記プリプレグを配置して積層し、前記圧縮加熱工程において、前記熱硬化性樹脂発泡体に含浸している熱硬化性樹脂Aと前記炭素繊維織物に含浸している熱硬化性樹脂Bを接触させると共に、前記炭素繊維織物に含浸している熱硬化性樹脂Bを前記多孔性シートに含浸させた状態で、前記熱硬化性樹脂Aと前記熱硬化性樹脂Bをそれぞれ硬化反応させて前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を形成すると共に、前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を一体化することを特徴とする。
【0027】
請求項11の発明は、連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体と多孔性シートの積層体に熱硬化性樹脂が含浸し、前記熱硬化性樹脂発泡体と前記多孔性シートが圧縮された状態で前記熱硬化性樹脂が硬化した芯材と、炭素繊維織物に熱硬化性樹脂が含浸硬化した繊維補強材と、多孔性シートに熱硬化性樹脂が含浸し、かつ熱硬化性樹脂が前記多孔性シート表面に滲出して付着した状態で硬化した表面材とよりなって、前記芯材の両側の面に前記繊維補強材が積層され、前記芯材の一側の前記繊維補強材の表面に前記表面材が積層された繊維強化成形体の製造方法であって、炭素繊維織物に熱硬化性樹脂Bを含浸させて含浸済み炭素繊維織物を得る含浸工程Bと、前記含浸済み炭素繊維織物と前記多孔性シートとが積層されたプリプレグを作成するプリプレグ作成工程と、連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の一側の面に、前記プリプレグを前記含浸済み炭素繊維織物が前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体と接するように配置すると共に、前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の他側の面に、別の前記プリプレグを前記多孔性シートが前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体と接するように配置して積層体を得る積層工程と、前記積層体を圧縮及び加熱する圧縮加熱工程とからなり、前記含浸工程における含浸は、以下の式(B6)で規定される樹脂比率Rが50〜80%の範囲となるように行い、前記圧縮加熱工程における圧縮は、以下の式(A6)で規定される圧縮率Cが200〜5000%となるように圧縮し、前記圧縮加熱工程により、前記炭素繊維織物に含浸している熱硬化性樹脂Bを押し出して前記熱硬化性樹脂発泡体に含浸させると共に前記多孔性シートに含浸させ、前記熱硬化性樹脂Bを硬化反応させて前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を形成すると共に、前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を一体化することを特徴とする繊維強化成形体の製造方法に係る。
【数11】

【数12】

【0028】
請求項12の発明は、請求項11の発明において、前記含浸工程Bに加えて、前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂Aを含浸させて含浸済み熱硬化性樹脂発泡体を得る含浸工程Aを有し、前記積層工程において、前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に代えて、前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体の両側の面に、それぞれ前記プリプレグを配置して積層し、前記圧縮加熱工程において、前記熱硬化性樹脂発泡体に含浸している熱硬化性樹脂Aと前記炭素繊維織物に含浸している熱硬化性樹脂Bを接触させると共に、前記熱硬化性樹脂Aまたは前記熱硬化性樹脂Bを前記多孔性シートに含浸させた状態で、前記熱硬化性樹脂Aと前記熱硬化性樹脂Bをそれぞれ硬化反応させて前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を形成すると共に、前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を一体化することを特徴とする。
【0029】
請求項13の発明は、請求項4から12の何れか一項において、前記圧縮率Cが1000〜2600%であることを特徴とする。
【0030】
請求項14の発明は、請求項4から13の何れか一項において、前記多孔性シートが、セル膜を除去したウレタン樹脂発泡体からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【0031】
繊維強化成形体に関する本発明は、芯材の両面に積層した繊維補強材に、2方向以上の繊維方向を有する炭素繊維織物が用いられているため、炭素繊維織物が2層で済み、低コスト化を実現することができる。さらに、前記樹脂比率が50〜80%であり、芯材は、連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂が含浸して前記熱硬化性樹脂発泡体を圧縮した状態で熱硬化性樹脂が硬化したものであって、前記圧縮率が200〜5000%の範囲のものからなるため、繊維強化成形体を薄肉にできると共に、軽量性及び高剛性を実現することができる。さらに、芯材に用いられている連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体は、セル(気泡又は気孔とも称される)が連通しているため、熱硬化性樹脂が含浸して、しかも熱硬化性樹脂発泡体のセル骨格芯材部分に付着することで熱硬化性樹脂を均一に分散保持する。その状態で、上記圧縮率にて圧縮および硬化することで、実質的に空隙が存在していない芯体となって、繊維強化成形体の曲げ強度向上や芯材と繊維強化補強材との接着強度向上効果が得られる。
【0032】
本発明は、それらの効果に加えて、芯材の少なくとも一側の面の繊維補強材の表面には多孔性シートに熱硬化性樹脂が含浸し、かつ熱硬化性樹脂が前記多孔性シート表面に付着した状態で硬化した表面材が積層されているため、前記表面材が積層された表面では、繊維補強材を構成する炭素繊維織物の織り目の隙間部分等で生じる段差が、前記多孔性シートに含浸し、さらには多孔性シートの表面に染み出した熱硬化性樹脂で埋められ、繊維強化成形体の表面が平滑な樹脂層となる。そのため、表面材の表面に塗装を施した場合、前記炭素繊維織物の段差の影響を抑えることができると共に、前記段差部分にエアが残って塗膜表面にピンホールを生じるおそれを無くすことができ、良好な塗装外観が得られる。さらに、表面材によって塗料との密着性が良くなり、塗膜の剥がれを防ぐことができる。
【0033】
また、繊維強化成形体の製造方法に関する本発明は、低コスト化、薄肉、軽量性、高剛性及び外観の良好を実現できる繊維強化成形体を容易に得ることができる。
特に本発明では、炭素繊維織物の繊維内に熱硬化性樹脂を入り込ませて、かつ熱硬化性樹脂発泡体のセル内にも熱硬化性樹脂を入り込ませて積層することで、熱硬化性樹脂発泡体と炭素繊維織物とを各々に含浸した熱硬化性樹脂を介して物理的に強固に接着させるため、芯材と炭素繊維補強材との強固な接着強度を確保することができる。
【0034】
さらに、薄肉の繊維強化成形体を得るには、炭素繊維織物間の芯材の位置に配置する熱硬化性樹脂の保持材及び芯材の厚み調整用スペーサーとしての連続気泡の熱硬化性樹脂発泡体を、厚みの薄いものとする必要がある。しかし、連続気泡の熱硬化性樹脂発泡体を、圧縮することなくそのまま芯材の位置に使用した場合、次の2つの問題がある。
a.薄い芯材層なので、その厚みに合わせて連続気泡の熱硬化性樹脂発泡体を薄く均一にスライスすることが困難である。薄くスライスすると、厚みがばらつきやすい。
b.スライスした連続気泡の熱硬化性樹脂発泡体は、非圧縮状態にした断面について見ると、縦方向に発泡体のセル骨格を有する断面と、セル骨格のない断面が存在する。そのため、圧縮せずに繊維強化成形体を成形した場合、断面ごとで熱硬化性樹脂の樹脂比率が異なり、弱い断面の影響によって全体の曲げ弾性率が低下する。
それに対して、本発明のように連続気泡の熱硬化性樹脂発泡体を、厚い状態で加工して圧縮することにより、次の効果が得られる。
イ.熱硬化性樹脂発泡体の厚みのばらつきは、その圧縮率に反して減少する。
ロ.熱硬化性樹脂発泡体内においてランダムに積層された状態のセル骨格が圧縮によって折り重なるので、各断面における樹脂比率のばらつきが小さくなる。
ハ.厚みの厚い状態のほうが、熱硬化性樹脂の含浸が容易である。
そのため、本発明では、連続気泡の熱硬化性樹脂発泡体を、厚みの厚い状態で使用し、熱硬化性樹脂を含浸させた状態で圧縮することとし、圧縮率及び含浸量を特定の範囲に設定した。
なお、請求項1〜14における式(A1)〜式(A6)の圧縮率に関する計算式は何れも同一であり、以下一つの式、例えば式(A1)で圧縮率の式を代表させる。また、請求項1〜10における式(B1)〜式(B6)の樹脂比率に関する計算式は何れも同一であり、以下一つの式、例えば式(B1)で樹脂比率の式を代表させる。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【図1】本発明における繊維強化成形体の第1実施形態の断面図である。
【図2】本発明における繊維強化成形体の第2実施形態の断面図である。
【図3】本発明における繊維強化成形体の第3実施形態の断面図である。
【図4】本発明における製造方法の第1実施形態の工程を示す図である。
【図5】本発明における製造方法の第2実施形態の工程を示す図である。
【図6】本発明における製造方法の第3実施形態の工程を示す図である。
【図7】本発明における製造方法の第4実施形態の工程を示す図である。
【図8】本発明における製造方法の第5実施形態の一部の工程を示す図である。
【図9】従来の繊維強化成形体の断面図である。
【図10】炭素繊維織物の平面図及び断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0036】
以下、本発明の繊維強化成形体及びその製造方法について図面を用いて説明する。
図1に示す本発明の第1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面の繊維補強材21の表面に積層一体化された表面材25とからなり、ノートパソコン等の携帯機器の筐体などに用いられる。前記繊維強化成形体10は、所定サイズの板状からなり、厚みが0.3〜2.0mm、曲げ弾性率(JIS K 7074−1988 A法)が30GPa以上60GPa以下、好ましくは35GPa以上55GPa以下、比重1.2以上1.5以下、好ましくは1.25以上1.40以下、特に好ましくは1.28以上1.35以下のものである。厚みが0.3mm未満では剛性が得られず、2.0mmより厚いと携帯機器全体が厚くなり適さない。なお、前記繊維強化成形体10は、携帯機器の筐体として用いられる場合、筐体の側壁等が、射出成形等のいわゆるアウトサート成形で、所定の表面位置に適宜立設される。
【0037】
前記芯材11は、連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂が含浸して前記熱硬化性樹脂発泡体を圧縮した状態で前記熱硬化性樹脂が硬化したものであって、前記式(A1)で規定される圧縮率が200〜5000%の範囲、特に好ましくは1000〜2600%のものからなる。前記圧縮率の範囲とすることにより、前記繊維強化成形体10の薄肉化と剛性の向上が図れる。
【0038】
前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体は、特に限定されるものではなく、例えば、ウレタン樹脂発泡体又はメラミン樹脂発泡体から選択することができる。また、前記繊維強化成形体10に難燃性が求められる場合には、前記熱硬化性樹脂発泡体としては難燃性のものが好ましく、メラミン樹脂発泡体は樹脂単体が良好な難燃性を有するため、前記熱硬化性樹脂発泡体として好適なものである。前記熱硬化性樹脂発泡体の圧縮前の元厚みは、前記圧縮率により異なるが、例えば1〜25mmを挙げる。この範囲に元厚みがあると、適度な量の熱硬化性樹脂を含浸でき、加熱圧縮後の歩留まりも良い。元厚みが1mmより薄いと、含浸した熱硬化性樹脂が保持できず、樹脂比率がばらつく為、曲げ弾性率(剛性)が低下する。元厚みが25mmより厚いと、厚さ2mm以下の繊維強化成形体を得ようとした場合、圧縮が困難で、均一な厚みの繊維強化成形体が得られない。また、前記熱硬化性樹脂発泡体は、圧縮容易性、含浸性、軽量性、剛性の点から、圧縮前の密度が5〜80kg/mのものが好ましい。
【0039】
前記熱硬化性樹脂発泡体に含浸する熱硬化性樹脂は、特に限定されないが、前記繊維強化成形体10の剛性を高めるためには、熱硬化性樹脂自体がある程度の剛性を有する必要があり、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂とフェノール樹脂の混合物からなる群より選択することができる。また、前記繊維強化成形体10に難燃性が求められる場合、前記熱硬化性樹脂は難燃性のものが好ましい。フェノール樹脂は良好な難燃性を有するため、前記熱硬化性樹脂発泡体に含浸させる熱硬化性樹脂として好適なものである。
【0040】
前記繊維補強材21は、炭素繊維織物に熱硬化性樹脂が含浸し、硬化したものからなる。前記炭素繊維織物は、軽量及び高剛性に優れるものであり、特に、繊維が一方向のみではない織り方のものが好ましく、例えば、縦糸と横糸で構成される平織、綾織、朱子織及び3方向の糸で構成される三軸織などが好適である。また、前記炭素繊維織物は、熱硬化性樹脂の含浸及び剛性の点から、繊維重さが90〜400g/mのものが好ましい。
【0041】
前記炭素繊維織物に含浸する熱硬化性樹脂は、特に限定されないが、前記繊維強化成形体10の剛性を高めるためには、熱硬化性樹脂自体がある程度の剛性を有する必要があり、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂とフェノール樹脂の混合物からなる群より選択することができる。また、前記繊維強化成形体10に難燃性が求められる場合、前記熱硬化性樹脂は難燃性のものが好ましい。フェノール樹脂は良好な難燃性を有するため、前記炭素繊維織物に含浸させる熱硬化性樹脂として好適なものである。
【0042】
また、前記熱硬化性樹脂発泡体にメラミン樹脂を用い、前記熱硬化性樹脂発泡体(メラミン樹脂発泡体)に含浸させる前記熱硬化性樹脂及び前記炭素繊維織物に含浸させる前記熱硬化性樹脂をフェノール樹脂とした場合には、難燃剤を使用しなくても、ノートパソコン等の携帯機器の筐体用として充分な難燃性を有する繊維強化成形体を得ることができる。
【0043】
また、前記熱硬化性樹脂は、前記式(B1)で規定される樹脂比率が50〜80%、特には55〜70%となるように前記熱硬化性樹脂発泡体と前記炭素繊維織物と前記多孔性シートに含浸させることが好ましい。前記樹脂比率とすることにより、前記繊維強化成形体10を薄肉化しても軽量性及び剛性をより良好にすることができる。
なお、前記樹脂比率の式における含浸後の重量は、熱硬化性樹脂を溶剤に溶かして使用した場合には、含浸後に乾燥させて溶剤を除去した後の重量であり、溶剤を除去した後であれば、前記芯材と繊維補強材及び多孔性シートの一体化前あるいは一体化後の何れでもよい。
【0044】
前記表面材25は、多孔性シートに熱硬化性樹脂が含浸し、かつ熱硬化性樹脂が滲出して前記多孔性シート表面に付着し、露出して硬化したものからなる。前記表面材25は、後述する繊維強化成形体10の製造時の圧縮加熱工程において炭素繊維織物に含浸している熱硬化性樹脂が多孔性シート25A(図4〜図6に示す)に含浸して付着し、さらには多孔性シート25Aの表面から熱硬化性樹脂が染み出し(滲出し)て硬化することにより形成され、その際に表面材25の表面に平滑な樹脂層を形成して繊維強化成形体10の表面を平滑にする。
【0045】
前記多孔性シート25Aは、熱硬化性樹脂の含浸を良好にし、均一樹脂層を形成するために、多孔性のもの(多数の孔を有するもの)とされる。前記多孔性シート25Aの材質は特に限定されるものではないが、多孔性のもの(多数の孔を有するもの)であって、圧縮加熱工程における熱で溶けず、孔が埋まらない程度の耐熱性を有するものが好ましい。また、前記多孔性シート25Aの形態も特に限定されず、織物、不織布、紙、発泡体などから、適宜選択することができる。それらの中でも、ウレタン樹脂発泡体製の多孔性シートは、扱い易く、軽量性に優れ、しかも圧縮により前記繊維補強材21の炭素繊維織物における織り目の隙間部分等の段差を効果的に緩和することができ、好ましいものである。
【0046】
前記多孔性シート25Aをウレタン樹脂発泡体とする場合には、溶解処理や爆発処理などの公知の除膜処理でセル膜を除去したウレタン樹脂発泡体が特に好ましい。セル膜を除去したウレタン樹脂発泡体は、連通気孔構造となっているため、繊維強化成形体10の製造時の圧縮加熱工程において、前記炭素繊維織物に含浸している熱硬化性樹脂が多孔性シートに含浸し、さらに表面に染み出し易くなり、熱硬化性樹脂の硬化により前記芯材11と前記繊維補強材21及び表面材25の一体化がより確実なものとなると共に、前記多孔性シート25Aの表面から染み出した熱硬化性樹脂が硬化することによって、表面がより平滑な樹脂層となる。なお、セル膜が除去されていないウレタン樹脂発泡体は、セル膜が残っているため、多孔性シート25Aに用いた場合、熱硬化性樹脂の含浸及び染み出しが良好ではなく、結果として表面の平滑性及び塗装密着性(塗膜の剥がれ難さ)が低下するようになる。
【0047】
前記多孔性シート25Aとして用いられるウレタン樹脂発泡体のセル数は8〜80個/25mm(JIS K6400−1)が好ましく、10〜80個/25mm(JIS K6400−1)がより好ましい。セル数が8個/25mmより少ない場合には、薄いシート状に加工した場合に空隙(気孔)が大きくなり過ぎ、炭素繊維織物の凹凸を埋めるのに必要な量の熱硬化性樹脂を保持することが難しくなる傾向がある。一方、セル数が80個/25mmより多い場合には、逆に空隙が少なくなって熱硬化性樹脂の含浸性が低下し、多孔性シートの表面から熱硬化性樹脂を充分に染み出させることが難しくなる。
【0048】
前記多孔性シート25Aの厚みは、材質によって異なるが、非圧縮状態(繊維強化成形体の製造前)で0.4mm〜3mm、より好ましくは0.6mm〜2mmである。非圧縮状態の厚みが0.4mmより小さい場合には、繊維強化成形体10の製造時の圧縮加熱工程において、均一な樹脂層を形成し難くなり、繊維強化成形体10の表面の平滑性が低下するようになる。一方、前記非圧縮状態の厚みが3mmより大きくなると、繊維強化成形体10の曲げ弾性率の低下を引き起こすと共に、熱硬化性樹脂の染み出しムラが発生し易くなり、表面の平滑性が低下するようになる。
【0049】
前記芯材11と前記繊維補強材21及び前記表面材25の一体化は、前記熱硬化性樹脂が含浸した熱硬化性樹脂発泡体と炭素繊維織物と多孔性シート25Aの積層体を圧縮した状態で前記熱硬化性樹脂を硬化させることによって行うことができる。前記熱硬化性樹脂発泡体に含浸した熱硬化性樹脂と前記炭素繊維織物に含浸した熱硬化性樹脂とは、同一種類でも異種類でもよいが、前記芯材11と繊維補強材21との接着性を良好にするには同一種類とするのが好ましい。
【0050】
前記繊維強化成形体10における前記表面材25の表面には、用途に応じて所定の方法で塗装が施され、塗膜が形成される。塗料としては、ウレタン系・アクリル系・ポリエステル系・酢酸ビニル系等が挙げられ、また塗装方法としては、スプレー塗装、コーター塗装、ディッピング塗装等が挙げられる。塗装量は適宜決定されるが、例として、膜厚5〜40μmを挙げる。
【0051】
図2に示す第2実施形態の繊維強化成形体10Wは、前記第1実施形態の繊維強化成形体10における芯材11の両側の繊維補強材21に、それぞれ前記表面材25を積層一体化したものであり、各部材の構成は、第1実施形態の繊維強化成形体10において説明したとおりである。
【0052】
図3に示す第3実施形態の繊維強化成形体10Zは、前記第1実施形態の繊維強化成形体10における芯材11の一側の面に、前記繊維補強材21と前記表面材25をこの順に積層一体化し、前記芯材11の反対側の面には、前記多孔性シートに熱硬化性樹脂が含浸し硬化した硬化層26と前記繊維補強材21がこの順に積層一体化したものである。前記硬化層26の多孔性シートと熱硬化性樹脂は、前記表面材25の多孔性シート及び熱硬化性樹脂と同様である。なお、前記芯材11と前記硬化層26とは積層一体化しており、前記芯材11と前記硬化層26とで二層構造の芯材を構成している。
【0053】
次に、本発明の繊維強化成形体の製造方法について説明する。繊維強化成形体の製造方法は、含浸工程、積層工程、圧縮加熱工程とからなる。
まず、製造方法の第1実施形態について説明する。製造方法の第1実施形態では、図4に示す(4−1)の含浸工程において、炭素繊維織物21Aに熱硬化性樹脂21Bを含浸させ、含浸済み炭素繊維織物21Cを形成する。前記炭素繊維織物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、含浸を容易にするため、前記熱硬化性樹脂21Bは溶剤に溶かしたものが好ましく、含浸後に、含浸済み炭素繊維織物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、前記含浸済み炭素繊維織物21Cから溶剤を除去する。含浸手段は、液状の熱硬化性樹脂21Bを収容した槽に前記炭素繊維織物21Aを浸ける方法、スプレーにより行う方法、ロールコータにより行う方法等、適宜の方法により行うことができる。
【0054】
前記炭素繊維織物21Aに、前記式(B1)で規定する樹脂比率が、50〜80%、特には55〜70%となるように熱硬化性樹脂21Bを含浸させることが好ましい。
なお、製造方法の第1実施形態では、前記含浸工程において炭素繊維織物21Aのみに熱硬化性樹脂21Bを含浸させる。前記炭素繊維織物21Aに含浸した熱硬化性樹脂21Bは、後述のように圧縮加熱工程で前記熱硬化性樹脂発泡体11A及び多孔性シート25Aに含浸するため、前記樹脂比率の式(B1)におけるWb(=熱硬化性樹脂含浸後の熱硬化性樹脂発泡体と炭素繊維織物と多孔性シートの合計重量)−Wa(=熱硬化性樹脂含浸前の熱硬化性樹脂発泡体と炭素繊維織物と多孔性シートの合計重量)は、含浸工程において炭素繊維織物21Aに含浸した熱硬化性樹脂21Bの重量と等しい値である。また、前記樹脂比率の式における含浸後の重量は、熱硬化性樹脂を溶剤に溶かして使用した場合には、含浸後に乾燥させて溶剤を除去した後の重量である。
【0055】
図4に示す(4−2)の積層工程では、連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体11Aの両面に、前記(4−1)の含浸工程で得られた含浸済み炭素繊維織物21Cを配置し、さらに前記熱硬化性樹脂発泡体11Aの一方の側の面における含浸済み炭素繊維織物21Cの表面に多孔性シート25Aを配置して積層体10Aとする。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体11A及び多孔性シート25A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。なお、前記積層作業は、次に行う(4−3)の圧縮加熱工程で用いるプレス成形用下型31の上面に、前記含浸済み炭素繊維織物21C、前記熱硬化性樹脂発泡体11A、前記含浸済み炭素繊維織物21C、前記多孔性シート25Aの順に重ねて行ってもよい。また、前記含浸済み炭素繊維織物21Cと連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体11A及び多孔性シート25Aは、平面サイズが同サイズのものが好ましいが、異なっている場合には、後述の圧縮加熱工程後にトリミングすればよい。
【0056】
図4に示す(4−3)の圧縮加熱工程では、前記積層体10Aをプレス成形用下型31と上型33により圧縮すると共に加熱する。圧縮は、前記繊維強化成形体10で説明した式(A1)により得られる圧縮率が200〜5000%、特に好ましくは1000〜2600%となるように調整する。前記圧縮加熱工程時、前記プレス成形用下型31と上型33間には適宜の位置にスペーサを設置して、前記プレス成形用下型31と上型33間が所定間隔(積層体の所定圧縮厚み)となるようにされる。また、積層体の加熱方法は特に限定されないが、前記プレス成形用下型31と上型33にヒータ等の加熱手段を設けて、前記プレス成形用下型31と上型33を介して加熱するのが簡単である。加熱温度は、前記含浸している熱硬化性樹脂の硬化反応温度以上とされる。
【0057】
前記圧縮加熱工程時に前記積層体10Aが圧縮されると、前記積層体10Aの含浸済み炭素繊維織物21Cから熱硬化性樹脂が押し出され、前記含浸済み炭素繊維織物21Cと接している前記熱硬化性樹脂発泡体11Aに含浸すると共に前記多孔性シート25Aに含浸し、前記積層体10Aの全体に含浸する。さらに前記多孔性シート25Aに含浸した前記熱硬化性樹脂は、前記多孔性シート25Aの表面に染み出し(滲出し)、露出して均一な樹脂層を形成する。その際、圧縮後の熱硬化性樹脂発泡体、炭素繊維織物、多孔性シートの空間容積を上回る過剰な熱硬化性樹脂は、型外部へ押し出されて、熱硬化性樹脂中に存在する微小なボイドや意図せずにできた微小な空隙は除いて、実質的に空隙が存在していない積層体となる。前記積層体10Aの全体に含浸した熱硬化性樹脂は、加熱により硬化反応を開始し、前記積層体10Aが圧縮された状態で硬化する。なお、前記多孔性シート25Aがウレタン樹脂発泡体からなる場合には前記多孔性シート25Aも圧縮された状態で前記熱硬化性樹脂が硬化する。前記熱硬化性樹脂発泡体11Aから前記芯材11が形成され、また、前記含浸済み炭素繊維織物21Cから前記繊維補強材21が形成され、前記多孔性シート25Aから表面材25が形成され、前記芯材11と前記繊維補強材21及び前記表面材25が一体化して前記第1実施形態の繊維強化成形体10が形成される。その後、加熱圧縮を解除して前記繊維強化成形体10を得る。このようにして得られた繊維強化成形体10は、前記表面材25の表面が、前記多孔性シート25Aの表面に染み出した熱硬化性樹脂の硬化によって平滑な樹脂層となっている。
【0058】
なお、前記製造方法の第1実施形態における積層工程で、前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体11Aの両面に、前記含浸工程で得られた含浸済み炭素繊維織物21Cを配置し、前記熱硬化性樹脂発泡体11Aの両側の炭素繊維織物21Cの表面に多孔性シート25Aをそれぞれ配置して積層体を作成し、その後に前記圧縮加熱工程を行えば、表面材を両面に有する前記第2実施形態の繊維強化成形体10Wを製造することができる。
【0059】
製造方法の第2実施形態では、図5に示す(5−1)の含浸工程において、連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体11Aに熱硬化性樹脂11Bを含浸させ、含浸済み熱硬化性樹脂発泡体11Cを形成する。前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体11A及び前記熱硬化性樹脂11B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。含浸時に用いる熱硬化性樹脂11Bは、未硬化の液状からなる。また、含浸を容易にするため、前記熱硬化性樹脂11Bは溶剤に溶かしたものが好ましく、含浸後に、含浸済み熱硬化性樹脂発泡体11C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済み熱硬化性樹脂発泡体11Cから溶剤を除去する。含浸手段は、液状の熱硬化性樹脂11Bを収容した槽に前記熱硬化性樹脂発泡体11Aを浸ける方法、スプレーにより行う方法、ロールコータにより行う方法等、適宜の方法により行う。
【0060】
前記熱硬化性樹脂発泡体11Aに、前記式(B1)で規定する樹脂比率が、50〜80%、特には55〜70%となるように前記熱硬化性樹脂11Bを含浸させることが好ましい。
なお、第2実施形態では、前記含浸工程において熱硬化性樹脂発泡体11Aのみに熱硬化性樹脂11Bを含浸させる。前記熱硬化性樹脂発泡体11Aに含浸した熱硬化性樹脂11Bが、後述するように圧縮加熱工程で前記炭素繊維織物21A及び多孔性シート25Aに含浸するため、前記樹脂比率の式(B1)におけるWb(=熱硬化性樹脂含浸後の熱硬化性樹脂発泡体と炭素繊維織物と多孔性シートの合計重量)−Wa(=熱硬化性樹脂含浸前の熱硬化性樹脂発泡体と炭素繊維織物と多孔性シートの合計重量)は、含浸工程において熱硬化性樹脂発泡体11Aに含浸した熱硬化性樹脂11Bの重量と等しい値である。また、前記樹脂比率の式における含浸後の重量は、熱硬化性樹脂を溶剤に溶かして使用した場合には、含浸後に乾燥させて溶剤を除去した後の重量である。
【0061】
図5に示す(5−2)の積層工程では、前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体11Cの両面に、炭素繊維織物21Aを配置し、さらに前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体11Cの一方の側の面における炭素繊維織物21Aの表面に多孔性シート25Aを配置して積層体10Bを得る。前記炭素繊維織物21A及び前記多孔性シート25A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。なお、前記積層作業は、次に行う(5−3)の圧縮加熱工程で用いるプレス成形用下型31の上面に、前記炭素繊維織物21A、前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体11C、前記炭素繊維織物21A、前記多孔性シート25Aの順に重ねて行ってもよい。また、前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体11Cと炭素繊維織物21A及び多孔性シート25Aは、平面サイズが同サイズのものが好ましいが、異なっている場合には、後述の圧縮加熱工程、最終的にトリミングすればよい。
【0062】
図5に示す(5−3)の圧縮加熱工程では、前記積層体10Bをプレス成形用下型31と上型33により、圧縮すると共に加熱する。圧縮は、前記繊維強化成形体10で説明した式(A1)により得られる圧縮率が200〜5000%、特に好ましくは1000〜2600%となるようにされる。前記圧縮加熱工程時、前記プレス成形用下型31と上型33間には適宜の位置にスペーサを設置して、前記プレス成形用下型31と上型33間が所定間隔(積層体の所定圧縮厚み)となるようにされる。また、積層体の加熱方法は特に限定されないが、前記プレス成形用下型31と上型33にヒータ等の加熱手段を設けて、前記プレス成形用下型31と上型33を介して行うのが簡単である。加熱温度は、前記含浸している熱硬化性樹脂の硬化反応温度以上とされる。
【0063】
前記圧縮加熱工程時に前記積層体10Bが圧縮されると、前記積層体10Bの含浸済み熱硬化性樹脂発泡体11Cから熱硬化性樹脂が押し出され、前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体11Cと接している炭素繊維織物21Aに含浸し、さらには前記多孔性シート25Aに含浸し、前記積層体10Bの全体に含浸する。また、前記多孔性シート25Aに含浸した前記熱硬化性樹脂は、前記多孔性シート25Aの表面に染み出し(滲出し)、露出して均一な樹脂層を形成する。その際、圧縮後の熱硬化性樹脂発泡体、炭素繊維織物、多孔性シートの空間容積を上回る過剰な熱硬化性樹脂は、型外部へ押し出されて、熱硬化性樹脂中に存在する微小なボイドや意図せずにできた微小な空隙は除いて、実質的に空隙が存在していない積層体となる。前記積層体10Bの全体に含浸した熱硬化性樹脂は、加熱により硬化反応を開始し、前記積層体10Bの圧縮状態、すなわち前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体11Cが圧縮された状態で硬化する。なお、前記多孔性シート25Aがウレタン樹脂発泡体からなる場合には前記多孔性シートも圧縮された状態で前記熱硬化性樹脂が硬化する。それにより、前記含浸済み熱構成樹脂発泡体11Cから前記芯材11が形成され、また、前記炭素繊維織物21Aから前記繊維補強材21が形成され、前記多孔性シート25Aから前記表面材25が形成され、前記芯材11と前記繊維補強材21及び前記表面材25が一体化して前記第1実施形態の繊維強化成形体10が形成される。その後、加熱圧縮を解除して前記繊維強化成形体10を得る。このようにして得られた繊維強化成形体10は、前記表面材25の表面が、前記多孔性シート25Aの表面に染み出した熱硬化性樹脂の硬化によって平滑な樹脂層となっている。
【0064】
なお、前記製造方法の第2実施形態における積層工程で、前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体11Cの両面に炭素繊維織物21Aを配置し、さらに前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体11Cの両側の炭素繊維織物21Aの表面にそれぞれ多孔性シート25Aを配置して積層体を作成し、その後に前記圧縮加熱工程を行えば、表面材を両面に有する前記第2実施形態の繊維強化成形体10Wを製造することができる。
【0065】
製造方法の第3実施形態では、含浸工程が含浸工程Aと含浸工程Bの2種類の含浸工程からなる。
図6に示す(6−1)のように、含浸工程Aでは、連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体11Aに熱硬化性樹脂11B(請求項6の熱硬化性樹脂Aに相当)を含浸させ、含浸済み熱硬化性樹脂発泡体11Cを得る。一方、含浸工程Bでは、炭素繊維織物21Aに熱硬化性樹脂21B(請求項6の熱硬化性樹脂Bに相当)を含浸させ、含浸済み炭素繊維織物21Cを形成する。前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体11A、前記熱硬化性樹脂11B、前記炭素繊維織物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、含浸後に、含浸済み熱硬化性樹脂発泡体11C及び含浸済み炭素繊維織物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済み熱硬化性樹脂発泡体11C及び含浸済み炭素繊維織物21Cから溶剤を除去する。含浸手段は、液状の熱硬化性樹脂を収容した槽に前記熱硬化性樹脂発泡体あるいは炭素繊維織物を浸ける方法、スプレーにより行う方法、ロールコータにより行う方法等、適宜の方法により行う。
【0066】
前記熱硬化性樹脂発泡体11Aへの前記熱硬化性樹脂11Bの含浸と、前記炭素繊維織物21Aへの熱硬化性樹脂21Bの含浸は、前記式(B1)で規定される樹脂比率が、50〜80%、特には55〜70%となるように含浸させることが好ましい。
製造方法の第3実施形態では、前記熱硬化性樹脂発泡体11Aに含浸した熱硬化性樹脂11Bの重量と前記炭素繊維織物21Aに含浸した熱硬化性樹脂21Bの重量の合計は、前記樹脂比率の式(B1)におけるWb(=熱硬化性樹脂含浸後の熱硬化性樹脂発泡体と炭素繊維織物と多孔性シートの合計重量)−Wa(=熱硬化性樹脂含浸前の熱硬化性樹脂発泡体と炭素繊維織物と多孔性シートの合計重量)と等しい値である。なお、前記樹脂比率の式における含浸後の重量は、熱硬化性樹脂を溶剤に溶かして使用した場合には、含浸後に乾燥させて溶剤を除去した後の重量である。
【0067】
図6に示す(6−2)の積層工程では、前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体11Cの両面に、前記含浸済み炭素繊維織物21Cを配置し、さらに前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体11Cの一方の側の面における前記含浸済み炭素繊維織物21Cの表面に多孔性シート25Aを配置して積層体10Cとする。前記多孔性シート25A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。なお、前記積層作業は、次に行う(6−3)の圧縮加熱工程で用いるプレス成形用下型31の上面に、前記含浸済み炭素繊維織物21C、前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体11C、前記含浸済み炭素繊維織物21C、前記多孔性シート25Aの順に重ねて行ってもよい。また、前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体11Cと含浸済み炭素繊維織物21C及び多孔性シート25Aは、平面サイズが同サイズのものが好ましいが、異なっている場合には、後述の圧縮加熱工程後、最終的にトリミングすればよい。
【0068】
図6に示す(6−3)の圧縮加熱工程では、前記積層体10Cをプレス成形用下型31と上型33により、圧縮すると共に加熱する。圧縮は、前記繊維強化成形体10で説明した式(A1)により得られる圧縮率が200〜5000%、特に好ましくは1000〜2600%となるようにする。前記圧縮加熱工程時、前記プレス成形用下型31と上型33間には適宜の位置にスペーサを設置して、前記プレス成形用下型31と上型33間が所定間隔(積層体の所定圧縮厚み)となるようにされる。また、加熱方法は特に限定されないが、前記プレス成形用下型31と上型33にヒータ等の加熱手段を設けて、前記プレス成形用下型31と上型33を介して行うのが簡単である。加熱温度は、前記含浸している熱硬化性樹脂の硬化反応温度以上とされる。
【0069】
前記圧縮加熱工程における圧縮により、前記含浸済み炭素繊維織物21Cの熱硬化性樹脂と前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体11Cの熱硬化性樹脂が確実に接触すると共に、前記含浸済み炭素繊維織物21Cの熱硬化性樹脂が前記多孔性シート25Aに含浸し、前記積層体10Cの全体に含浸する。また、前記多孔性シート25Aに含浸した前記熱硬化性樹脂は、前記多孔性シート25Aの表面に染み出し(滲出し)、露出して均一な樹脂層を形成する。その際、圧縮後の熱硬化性樹脂発泡体、炭素繊維織物、多孔性シートの空間容積を上回る過剰な熱硬化性樹脂は、型外部へ押し出されて、熱硬化性樹脂中に存在する微小なボイドや意図せずにできた微小な空隙は除いて、実質的に空隙が存在していない積層体となる。そして前記圧縮加熱工程における加熱により、前記積層体10Cの全体に含浸した熱硬化性樹脂は硬化反応を開始し、前記積層体10Cの圧縮状態、すなわち前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体11Cが圧縮された状態で硬化する。なお、前記多孔性シート25Aがウレタン樹脂発泡体からなる場合には前記多孔性シートも圧縮された状態で前記熱硬化性樹脂が硬化する。それにより、前記含浸済み熱構成樹脂発泡体11Cから前記芯材11が形成され、また、前記含浸済み炭素繊維織物21Cから前記繊維補強材21が形成され、前記多孔性シート25Aから表面材25が形成され、前記芯材11と前記繊維補強材21及び前記表面材25が一体化して前記第1実施形態の繊維強化成形体10が形成される。その後、加熱圧縮を解除して前記繊維強化成形体10を得る。このようにして得られた繊維強化成形体10は、前記表面材25の表面が、前記多孔性シート25Aの表面に染み出した熱硬化性樹脂の硬化によって平滑な樹脂層となっている。
【0070】
なお、前記製造方法の第3実施形態における積層工程で、前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体11Cの両面に、前記含浸済み炭素繊維織物21Cを配置し、さらに前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体11Cの両側の含浸済み炭素繊維織物21Cの表面にそれぞれ多孔性シート25Aを配置して積層体を作成し、その後に前記圧縮加熱工程を行えば、表面材を両面に有する前記第2実施形態の繊維強化成形体10Wを製造することができる。
【0071】
製造方法の第4実施形態では、含浸工程後にプリプレグ作成工程を行い、作成したプリプレグを用いて積層工程と圧縮加熱工程を順に行う。
図7に示す(7−1)の含浸工程では、前記製造方法の第1実施形態における含浸工程と同様にして、前記炭素繊維織物21Aに前記熱硬化性樹脂21Bを含浸させ、含浸済み炭素繊維織物21Cを形成する。前記含浸工程では、前記炭素繊維織物21Aに、前記式(B1)で規定する樹脂比率が、50〜80%、特には55〜70%となるように熱硬化性樹脂21Bを含浸させることが好ましい。また、前記炭素繊維織物21Aに含浸した熱硬化性樹脂21Bは、圧縮加熱工程で熱硬化性樹脂発泡体11A及び多孔性シート25Aに含浸するため、前記樹脂比率の式(B1)におけるWb(=熱硬化性樹脂含浸後の熱硬化性樹脂発泡体と炭素繊維織物と多孔性シートの合計重量)−Wa(=熱硬化性樹脂含浸前の熱硬化性樹脂発泡体と炭素繊維織物と多孔性シートの合計重量)は、含浸工程において炭素繊維織物21Aに含浸した熱硬化性樹脂21Bの重量と等しい値である。また、前記樹脂比率の式における含浸後の重量は、熱硬化性樹脂を溶剤に溶かして使用した場合には、含浸後に乾燥させて溶剤を除去した後の重量である。前記炭素繊維織物21A及び前記熱硬化性樹脂21Bは、製造方法の第1実施形態で説明したとおりである。
【0072】
(7−2)のプリプレグ作成工程では、前記含浸済み炭素繊維織物21Cに前記多孔性シート25Aを積層し、更に、前記含浸済み炭素繊維織物21Cの熱硬化性樹脂21Bに含まれている溶剤を除去させるため、前記熱硬化性樹脂21Bが硬化しない温度で乾燥させ、プリプレグ20Aを半硬化状態で作成する。半硬化状態のプリプレグ20Aは、前記炭素繊維織物21Aと多孔性シート25Aとが前記熱硬化性樹脂21Bにより、ある程度の強度で接着されており、取り扱いが容易である。前記多孔性シート25Aは、製造方法の第1実施形態で説明したとおりである。
また、前記炭素繊維織物21Aに前記多孔性シート25Aを積層した状態で、前記炭素繊維織物21Aに、塗布スプレーや塗布ローラーによって熱硬化性樹脂21Bを塗布・含浸させ、前記含浸済み炭素繊維織物21Cを成形すると同時に、プリプレグ20Aを作成しても良い。
【0073】
なお、前記炭素繊維織物21Aの他に、前記熱硬化性樹脂発泡体11Aにも前記熱硬化性樹脂11Bを含浸させて、含浸済み熱硬化性樹脂発泡体11Cを作成しておいても良い。このとき、前記熱硬化性樹脂21B及び熱硬化性樹脂11Bを同一材料とすると、前記芯材11と繊維補強材21との密着性が高まるので好ましい。この場合も、前記樹脂比率の式(B1)における樹脂比率が、50〜80%、特には55〜70%となるように熱硬化性樹脂を含浸させることが好ましく、記樹脂比率の式(B1)におけるWb−Waは、含浸工程において前記炭素繊維織物21Aおよび前記熱硬化性樹脂発泡体11Aの各々に含浸した熱硬化性樹脂の合計量と等しい値である。また、前記樹脂比率の式における含浸後の重量は、熱硬化性樹脂を溶剤に溶かして使用した場合には、含浸後に乾燥させて溶剤を除去した後の重量である。
【0074】
(7−3)の積層工程では、連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体11Aの両面に、前記プリプレグ20Aを前記含浸済み炭素繊維織物21Cが前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体11Aに接するように配置し、積層体10Dとする。前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体11Aは、製造方法の第1実施形態で説明したとおりである。なお、前記積層作業は、次に行う(7−4)の圧縮加熱工程で用いるプレス成形用下型31の上面に、前記プリプレグ20A、前記熱硬化性樹脂発泡体11A、前記プリプレグ20Aの順に重ねて行ってもよい。また、前記プリプレグ20Aと連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体11Aは、平面サイズが同サイズのものが好ましいが、異なっている場合には、後述の圧縮加熱工程後にトリミングすればよい。
【0075】
(7−4)の圧縮加熱工程では、前記積層体10Dをプレス成形用下型31と上型33により圧縮すると共に加熱する。圧縮は、前記繊維強化成形体10で説明した式(A1)により得られる圧縮率が200〜5000%、特に好ましくは1000〜2600%となるように調整する。前記圧縮加熱工程時、前記プレス成形用下型31と上型33間には適宜の位置にスペーサを設置して、前記プレス成形用下型31と上型33間が所定間隔(積層体の所定圧縮厚み)となるようにされる。また、積層体の加熱方法は特に限定されないが、前記プレス成形用下型31と上型33にヒータ等の加熱手段を設けて、前記プレス成形用下型31と上型33を介して加熱するのが簡単である。加熱温度は、前記含浸している熱硬化性樹脂の硬化反応温度以上とされる。
【0076】
前記圧縮加熱工程時に前記積層体10Aが圧縮されると、前記積層体10Dのプリプレグ20Aから熱硬化性樹脂が押し出され、前記プリプレグ20Aと接している前記熱硬化性樹脂発泡体11Aに含浸し、前記積層体10Dの全体に含浸する。さらに前記プリプレグ20Aに含浸している前記熱硬化性樹脂は、前記多孔性シート25Aの表面に染み出し(滲出し)、露出して均一な樹脂層を形成する。その際、圧縮後の熱硬化性樹脂発泡体、炭素繊維織物、多孔性シートの空間容積を上回る過剰な熱硬化性樹脂は、型外部へ押し出されて、熱硬化性樹脂中に存在する微小なボイドや意図せずにできた微小な空隙は除いて、実質的に空隙が存在していない積層体となる。前記積層体10Dの全体に含浸した熱硬化性樹脂は、加熱により硬化反応を開始し、前記積層体10Dが圧縮された状態で硬化する。なお、前記多孔性シート25Aがウレタン樹脂発泡体からなる場合には前記多孔性シート25Aも圧縮された状態で前記熱硬化性樹脂が硬化する。前記熱硬化性樹脂発泡体11Aから前記芯材11が形成され、また、前記含浸済み炭素繊維織物21Cから前記繊維補強材21が形成され、前記多孔性シート25Aから表面材25が形成され、前記芯材11と前記繊維補強材21及び前記表面材25が一体化して前記第2実施形態の繊維強化成形体10Wが形成される。その後、加熱圧縮を解除して前記繊維強化成形体10Wを得る。このようにして得られた繊維強化成形体10Wは、前記表面材25の表面が、前記多孔性シート25Aの表面に染み出して付着(露出)した熱硬化性樹脂の硬化によって平滑な樹脂層となっている。
【0077】
前記製造方法の第4実施形態によれば、前記芯材の両面に繊維補強材が積層され、さらに芯材両面の繊維補強材の表面にそれぞれ表面材が積層されて一体化した繊維強化成形体を容易に製造できるので、前記製造方法の第4実施形態は、両面を意匠面として用いる繊維強化成形体の製造に好適である。更に、前記多孔性シート25Aと含浸済み炭素繊維織物21Cを別々に前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体11Aの両面に積層する必要がないため、製造作業の煩わしさ及び製造コストを低減することができる。
【0078】
前記製造方法の第4実施形態における積層工程及び圧縮加熱工程に代えて、図8に示す(8−1)の積層工程及び(8−2)の圧縮加熱工程を行う製造方法の第5実施形態により、前記第3実施形態の繊維強化成形体10Zを容易に製造することができる。
(8−1)の積層工程では、前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体11Aの一側の面に、前記プリプレグ20Aを前記含浸済み炭素繊維織物21Cが前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体11Aに接するように配置し、一方、前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体11Aの他側の面には、前記プリプレグ20Aを前記多孔性シート25Aが前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体11Aに接するように配置して積層体10Eとする。前記積層体10Eは、一側の外面が前記多孔性シート25Aで構成され、他側の外面が前記含浸済み炭素繊維織物21Cで構成されている。なお、前記積層作業は、次に行う(8−2)の圧縮加熱工程で用いるプレス成形用下型31の上面に、前記プリプレグ20A、前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体11A、前記プリプレグ20Aの順に重ねて行ってもよい。また、前記プリプレグ20Aと連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体11Aは、平面サイズが同サイズのものが好ましいが、異なっている場合には、後述の圧縮加熱工程後にトリミングすればよい。
【0079】
(8−2)の圧縮加熱工程では、前記積層体10Eを、製造方法の第4実施形態における圧縮加熱工程と同様にしてプレス成形用下型31と上型33により圧縮すると共に加熱する。これにより、前記第3実施形態の繊維強化成形体10Zが得られる。前記繊維強化成形体10Zにおける一側外面の表面材25は、一方のプリプレグ20Aの多孔性シート25Aから形成され、それに対して前記芯材11と接する硬化層26は他方のプリプレグ20Aの多孔性シート25Aから形成されている。前記樹脂比率R及び圧縮率Cは、前記製造方法の第4実施形態と同様である。
【0080】
なお、前記製造方法の第4実施形態と同様に、前記炭素繊維織物21Aの他に、前記熱硬化性樹脂発泡体11Aにも前記熱硬化性樹脂11Bを含浸させて、含浸済み熱硬化性樹脂発泡体11Cを作成しておいても良い。このとき、前記熱硬化性樹脂21B及び熱硬化性樹脂11Bを同一材料とすると、前記芯材11と繊維補強材21との密着性が高まるので好ましい。また、この場合も、前記樹脂比率の式(B1)における樹脂比率が、50〜80%、特には55〜70%となるように熱硬化性樹脂を含浸させることが好ましく、記樹脂比率の式(B1)におけるWb−Waは、含浸工程において前記炭素繊維織物21Aおよび前記熱硬化性樹脂発泡体11Aの各々に含浸した熱硬化性樹脂の合計量と等しい値である。また、前記樹脂比率の式における含浸後の重量は、熱硬化性樹脂を溶剤に溶かして使用した場合には、含浸後に乾燥させて溶剤を除去した後の重量である。
【0081】
前記製造方法の第5実施形態は、片側表面のみを意匠面として用いる繊維強化成形体の製造に好適である。更に、前記多孔性シート25Aと含浸済み炭素繊維織物21Cを別々に前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体11Aの両面に積層する必要がないため、製造作業の煩わしさ及び製造コストを低減することができる。
【実施例】
【0082】
前記製造方法の第1実施形態により実施例8の繊維強化成形体を製造し、前記製造方法の第2実施形態により実施例9の繊維強化成形体を製造し、前記製造方法の第3実施形態により実施例1〜7、10〜14の繊維強化成形体を製造し、前記製造方法の第4実施形態によりに実施例16の繊維強化成形体を作成し、前記製造方法の第5実施形態により実施例15の繊維強化成形体を作成し、比較例1〜10の繊維強化成形体と比較した。
・実施例1
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/m)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炭素繊維織物を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。乾燥後の含浸済み炭素繊維織物は1枚あたり28gであった。
【0083】
また、連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体として、厚み10mm、平面サイズ200×300mm(重量5.4g)に切り出したメラミン樹脂発泡体(BASF社製、品名:バソテクトV3012、密度9kg/m)を、炭素繊維織物と同様にしてフェノール樹脂溶液に漬け、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熱硬化性樹脂発泡体を形成した。乾燥後の含浸済み熱硬化樹脂発泡体の重量は27gであった。また、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)は65%であった。
【0084】
次に、予め離型剤を表面に塗布したSUS製のプレス成形用の下型(平板状)の上に、含浸済み炭素繊維織物、含浸済み熱硬化性樹脂発泡体、含浸済み炭素繊維織物、多孔性シートの順に重ねて配置することにより、含浸済み熱硬化性樹脂発泡体の両面に含浸済み炭素繊維織物を配置し、さらに含浸済み熱硬化性樹脂発泡体の一側の面における含浸済み炭素繊維織物の表面に多孔性シートを配置した積層体をプレス成形用下型上にセットした。多孔性シートは、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−50、嵩比重0.03、セル数50個/25mm)を、非圧縮状態の厚み0.4mmに裁断したものを用いた。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は4.0%である。なお、使用したウレタン樹脂発泡体の空隙率は97.1%である。空隙率の計算式は次の通りである。空隙率=(ウレタン樹脂真比重−嵩比重(≒ウレタン樹脂発泡体見かけ密度))/ウレタン樹脂真比重×100
【0085】
前記積層体をプレス成形用下型上にセットした状態で、180℃で3分間、5MPaの面圧をかけてプレス成形用上型(平板状)で前記積層体を押圧し、圧縮及び加熱を行ない、前記圧縮状態でフェノール樹脂を反応硬化させた。その際の積層体の加熱は、上下のプレス型に取り付けられた鋳込みヒーターにより行なった。また、プレス成形用下型と上型間には厚み0.9mmのSUS製スペーサを介在させて下型と上型間の間隔、すなわち積層体の圧縮厚みを調整した。その後、プレス成形用下型と上型を室温で冷却させた後に下型と上型を開き、芯材の両面に繊維補強材が積層し、さらに一側の繊維補強材に多孔性シートから形成された表面材が積層一体化した繊維強化成形体を得た。この繊維強化成形体を170×260mmにトリミングして実施例1の繊維強化成形体とした。
【0086】
実施例1の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.30、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.43mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(10mm)と前記芯材の厚み(0.43mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると2225%であった。また、実施例1の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定した。測定結果は、曲げ弾性率が50GPa(繊維方向)であった。
【0087】
・実施例2
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みを5mmとし、熱硬化性樹脂発泡体への熱硬化性樹脂の含浸量を調整して、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)を65%とした以外は、実施例1と同様にして、繊維強化成形体を得た。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は8.0%である。
実施例2の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.29、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.43mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(5mm)と前記芯材の厚み(0.43mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると1062%であった。また、実施例2の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が49GPa(繊維方向)であった。
【0088】
・実施例3
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みを11.5mmとし、熱硬化性樹脂発泡体への熱硬化性樹脂の含浸量を調整して、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)を65%とした以外は、実施例1と同様にして、繊維強化成形体を得た。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は3.5%である。実施例3の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.32、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.44mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(11.5mm)と前記芯材の厚み(0.44mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると2513%であった。また、実施例3の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が51GPa(繊維方向)であった。
【0089】
・実施例4
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みを1.4mmとし、熱硬化性樹脂発泡体への熱硬化性樹脂の含浸量を調整して、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)を65%とした以外は、実施例1と同様にして、繊維強化成形体を得た。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は28.6%である。実施例4の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.28、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.43mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(1.4mm)と前記芯材の厚み(0.43mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると225%であった。また、実施例4の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が46GPa(繊維方向)であった。
【0090】
・実施例5
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みを22mmとし、熱硬化性樹脂発泡体への熱硬化性樹脂の含浸量を調整して、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)を65%とした以外は、実施例1と同様にして、繊維強化成形体を得た。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は1.8%である。実施例5の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.35、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.44mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(22mm)と前記芯材の厚み(0.44mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると4900%であった。また、実施例5の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が51GPa(繊維方向)であった。
【0091】
・実施例6
乾燥後の含浸済み炭素繊維織物の重量が1枚あたり35g、乾燥後の含浸済み熱硬化樹脂発泡体の重量が45g、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)を74%とした以外は、実施例1と同様にして、繊維強化成形体を得た。実施例6の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.45、全体の厚みは1.0mm、芯材の厚みは0.52mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(10mm)と前記芯材の厚み(0.52mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると1823%であった。また、実施例6の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が55GPa(繊維方向)であった。
【0092】
・実施例7
乾燥後の含浸済み炭素繊維織物の重量が1枚あたり22g、乾燥後の含浸済み熱硬化樹脂発泡体の重量が16g、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)を51%とした以外は、実施例1と同様にして、繊維強化成形体を得た。実施例7の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.30、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.43mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(10mm)と前記芯材の厚み(0.43mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると2225%であった。また、実施例7の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が45GPa(繊維方向)であった。
【0093】
・実施例8
乾燥後の含浸済み炭素繊維織物の重量が40g、熱硬化樹脂発泡体には樹脂を含浸させずに、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)を66%とした以外は、実施例1と同様にして、繊維強化成形体を得た。実施例8の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.30、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.43mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(10mm)と前記芯材の厚み(0.43mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると2225%であった。また、実施例8の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が50GPa(繊維方向)であった。
【0094】
・実施例9
炭素繊維織物には樹脂を含浸せず、乾燥後の含浸済み熱硬化樹脂発泡体の重量が40g、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)を54%とした以外は、実施例1と同様にして、繊維強化成形体を得た。実施例9の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.30、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.43mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(10mm)と前記芯材の厚み(0.43mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると2225%であった。また、実施例9の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が46GPa(繊維方向)であった。
【0095】
・実施例10
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体として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モルトプレンMF80、密度72kg/m)を用い、熱硬化性樹脂発泡体への熱硬化性樹脂の含浸量を調整して、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)を65%とした以外は、実施例2と同様にして、繊維強化成形体を得た。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は8.0%である。実施例10の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.35、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.44mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(5mm)と前記芯材の厚み(0.44mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると1036%であった。また、実施例10の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が35GPa(繊維方向)であった。
【0096】
・実施例11
熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂(DIC株式会社製、品名;エピクロン850とDIC株式会社製、品名;WH−108Sを100:30で混合したもの)を用いた以外は、実施例1と同様にして、繊維強化成形体を得た。炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)は65%である。実施例11の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.30、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.43mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(10mm)と前記芯材の厚み(0.43mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると2225%であった。また、実施例11の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が49GPa(繊維方向)であった。
【0097】
・実施例12
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体として、厚み2.2mm、平面サイズ200×300mm(重量1.2g)に切り出したメラミン樹脂発泡体(BASF社製、品名:バソテクトV3012、密度9kg/m)を用いた以外は実施例1と同様にして、繊維強化成形体を得た。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は18.2%である。なお、乾燥後の含浸済み熱硬化樹脂発泡体の重量は16gであった。また、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)は65%であった。実施例12の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.28、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.43mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(2.2mm)と前記芯材の厚み(0.43mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると411%であった。また、実施例12の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定した。測定結果は、曲げ弾性率が46GPa(繊維方向)であった。
【0098】
・実施例13
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みを3mmとし、熱硬化性樹脂発泡体への熱硬化性樹脂の含浸量を調整して、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率を65%とした以外は、実施例12と同様にして、実施例13の繊維強化成形体を得た。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は13.3%である。実施例13の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.29、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.43mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(3mm)と前記芯材の厚み(0.43mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると597%であった。また、実施例13の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が47GPa(繊維方向)であった。
【0099】
・実施例14
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みを4mmとし、熱硬化性樹脂発泡体への熱硬化性樹脂の含浸量を調整して、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率を65%とした以外は、実施例12と同様にして、実施例14の繊維強化成形体を得た。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は10.0%である。実施例14の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.29、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.43mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(4mm)と前記芯材の厚み(0.43mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると830%であった。また、実施例14の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が49GPa(繊維方向)であった。
【0100】
・実施例15
フェノール樹脂(DIC株式会社製、品名;フェノライト5010、固形分60%)をエタノールに50wt%となるように混合した。このフェノール樹脂溶液を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/m)に浸漬させ、その上に多孔性シート(株式会社イノアックコーポレーション製、品名;MF−50LE、嵩比重0.03、セル数50個/25mm)を設置してプリプレグを得た。
【0101】
多孔性シートは、溶解処理によりセル膜を除去したウレタン樹脂発泡体を非圧縮状態の厚み0.7mmに裁断したものを用いた。なお、使用したウレタン樹脂発泡体の空隙率は97.1%であった。空隙率の計算式は次の通りである。
空隙率=(ウレタン樹脂真比重−嵩比重(≒ウレタン樹脂発泡体見かけ密度)/ウレタン樹脂真比重×100
【0102】
なお、炭素繊維織物は、380×260mm(重量19.8g/枚)を使用した。乾燥後の含浸済み炭素繊維織物は1枚あたり36gであった。このようにして得られた2枚のプリプレグを87℃の雰囲気下にて5分乾燥させた。
【0103】
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体として、厚み7.5mm、平面サイズ380×260mm(重量6.0g/枚)に切り出した連続気泡を有するメラミン樹脂発泡体(BASF社製、品名;バソテクトV3012、密度9kg/m)を、炭素繊維織物と同様にしてフェノール樹脂溶液に浸漬させ、取り出した後に100℃の雰囲気下にて31分乾燥し、乾燥後の含浸済み熱硬化樹脂発泡体を形成した。乾燥後の含浸済み熱硬化性樹脂発泡体の重量は67gであった。また、炭素繊維織物と熱硬化性樹脂発泡体に含まれる樹脂比率は64%であった。
【0104】
次に、予め離型剤を表面に塗布したSUS製のプレス成形用の平板状の下型の上に、多孔性シート面を上側にしたプリプレグ、含浸済み熱硬化性樹脂発泡体、多孔性シート面を上側にしたプリプレグの順に積層し積層体を得た。すなわちこの積層体は、下から順に炭素繊維織物、多孔性シート、熱硬化性樹脂発泡体、炭素繊維織物、多孔性シートが積層されている。この積層体をプレス成形用下型上にセットした。芯材となる熱硬化性樹脂発泡体と多孔シートの合計厚みに対する表面材となる多孔性シートの厚みの比は8.5%である。
【0105】
前記積層体をプレス成形用下型上にセットした状態で、145℃で8分間、5MPaの面圧をかけてプレス成形用上型(平板状)で積層体を押圧し、圧縮及び加熱を行い、圧縮状態でフェノール樹脂を反応硬化させた。
【0106】
その際の積層体の加熱は上下のプレス型に取り付けられた鋳込みヒータにより行った。また、プレス成形用下型と上型の間には1.0mmの間隔を設けて積層体の圧縮厚みを調整した。その後下型と上型を開き、芯材の一側には多孔性シートから形成された硬化層が積層し、さらに前記硬化層に繊維補強材が積層一体化し、一方、芯材の他側には繊維維補強材が積層し、さらに繊維補強材に多孔性シートから形成された表面材が積層一体化した繊維強化成形体を得た。
【0107】
実施例15の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.40、全体の厚みは1.0mm、芯材の厚みは0.48mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、圧縮前の芯材用熱硬化性樹脂発泡体の厚み(7.5mm)と芯材の厚み(0.48mm)を用い、圧縮率の式に従って計算すると1462%であった。また、実施例15の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定したところ、48GPaであった。
【0108】
・実施例16
実施例15と同様にして得られたプリプレグを用い、予め離型剤を表面に塗布したSUS製のプレス成形用の下型(平板状)の上に、多孔性シート面を下側としたプリプレグ、含浸済み熱硬化性樹脂発泡体、多孔性シート面を上側としたプリプレグの順に積層させて積層体を得た。すなわちこの積層体は、下から順に多孔性シート、炭素繊維織物、熱硬化性樹脂発泡体、炭素繊維織物、多孔性シートが積層されている。この積層体をプレス成形用下型上にセットした。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚み(両面の合計)の比は18.7%である。
【0109】
この積層体をプレス成形用下型上にセットした状態で、145℃で8分間、5MPaの面圧をかけてプレス成形用上型(平板状)で積層体を圧縮及び加熱し、圧縮状態でフェノール樹脂を反応硬化させた。その際の積層体の加熱は上下のプレス型に取り付けられた鋳込みヒータにより行った。また、プレス成形用下型と上型の間には1.0mmの間隔を設けて積層体の圧縮厚みを調整した。その後下型と上型を開き、芯材の両面に繊維補強材が積層し、さらに繊維補強材の両面に多孔性シートから形成された表面材が積層一体化した繊維強化成形体を得た。
【0110】
実施例16の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.40、全体の厚みは1.0mm、芯材の厚みは0.48mmであった。芯材用樹脂発泡体の圧縮率は、圧縮前の芯材用樹脂発泡体の厚み(7.5mm)と芯材の厚み(0.48mm)を用い、圧縮率の式に従って計算すると1462%であった。また、実施例16の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定したところ、42GPaであった。
【0111】
・比較例1
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みを0.95mmとし、熱硬化性樹脂発泡体への熱硬化性樹脂の含浸量を調整して、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)を65%とした以外は、実施例1と同様にして、繊維強化成形体を得た。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は42.1%である。比較例1の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.28、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.43mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(0.95mm)と前記芯材の厚み(0.43mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると121%であった。また、比較例1の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が25GPa(繊維方向)であり、各実施例と比べると前記圧縮率が低いことにより、曲げ弾性率(剛性)が低いものであった。
【0112】
・比較例2
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みを30mmとし、熱硬化性樹脂発泡体への熱硬化性樹脂の含浸量を調整して、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)を65%とした以外は、実施例1と同様にして、繊維強化成形体の成形を行ったが、十分に圧縮できず厚みムラの大きい成形体しか得られなかった。比較例2における圧縮率は、得られる芯材の厚みが実施例1と同じ厚み(0.43mm)になると仮定した場合、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(30mm)を用いて前記圧縮率の式に従って計算すると6877%となり、圧縮率が5000%を超えるために、比較例2では良好な成形体が得られなかった。
【0113】
・比較例3
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の代わりに、独立気泡を有する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:サーマックス、密度30kg/m)を200×300×厚み5mmに加工したもの(重量9g)を使用し、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)を57%とした以外は実施例8と同様の方法にて繊維強化成形体を得た。比較例3の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.29、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.44mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(5mm)と前記芯材の厚み(0.44mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると1036%であった。また、比較例3の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が22GPa(繊維方向)であり、芯材に独立気泡の発泡体を用いたことにより、各実施例と比べて熱硬化性樹脂が芯材内に均一に分散保持されず、曲げ弾性率(剛性)が低いものであった。
【0114】
・比較例4
炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率(前記樹脂比率の式(B1)で計算した値)を45%とした以外は、実施例1と同様にして、繊維強化成形体を得た。比較例4の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.28、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.43mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(10mm)と前記芯材の厚み(0.43mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると2225%であった。また、比較例4の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が27GPa(繊維方向)であり、樹脂比率が低すぎることにより、各実施例と比べて含まれる熱硬化性樹脂が少なく、曲げ弾性率(剛性)が低いものであった。
【0115】
・比較例5
炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率を85%とした以外は、実施例1と同様にして、繊維強化成形体の成形を行ったが、樹脂比率が高すぎることにより、炭素繊維織物及び熱硬化性発泡体に含まれる熱硬化性樹脂が過剰に多くなって十分に圧縮できず、厚みムラの大きい成形体しか得られなかった。
【0116】
・比較例6
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の代わりに、独立気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体(株式会社イノアックコーポレーション製、品名:サーマックス、密度30kg/m)を200×300×1.4mm厚みに加工したもの(重量2.5g)を使用した。この発泡体は独立気泡であるので熱硬化性樹脂を含浸できないため、炭素繊維織物に熱硬化性樹脂を含浸させた。乾燥後の含浸済み炭素繊維織物の重量が1枚あたり37gとなるように調整して、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率を65%とした。その他は実施例8と同様の方法にて比較例6の繊維強化成形体を得た。比較例6の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.28、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.44mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(1.4mm)と前記芯材の厚み(0.44mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると218%であった。また、比較例6の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が18GPa(繊維方向)であった。
【0117】
・比較例7
独立気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体(株式会社イノアックコーポレーション製、品名:サーマックス、密度30kg/m)を200×300×2.3mm厚みに加工したもの(重量4.1g)を使用し、乾燥後の含浸済み炭素繊維織物の一枚あたりの重量が38gとなるよう調整して、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率を65%とした。それ以外は比較例6と同様の方法にて比較例7の繊維強化成形体を得た。比較例7の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.29、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.44mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(2.3mm)と前記芯材の厚み(0.44mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると422%であった。また、比較例7の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が20GPa(繊維方向)であった。
【0118】
・比較例8
独立気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体(株式会社イノアックコーポレーション製、品名:サーマックス、密度30kg/m)を200×300×3mm厚みに加工したもの(重量5.4g)を使用し、乾燥後の含浸済み炭素繊維織物の一枚あたりの重量が39gとなるように調整して、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率を65%とした。それ以外は比較例6と同様の方法にて繊維強化成形体を得た。比較例8の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.29、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.44mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(3mm)と前記芯材の厚み(0.44mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると581%であった。また、比較例8の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が21GPa(繊維方向)であった。
【0119】
・比較例9
独立気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体(株式会社イノアックコーポレーション製、品名:サーマックス、密度30kg/m)を200×300×4mm厚みに加工したもの(重量7.2g)を使用し、乾燥後の含浸済み炭素繊維織物の1枚あたりの重量が41gとなるよう調整し、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率を65%とした。それ以外は比較例6と同様の方法にて比較例9の繊維強化成形体を得た。比較例9の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.30、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.44mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(4mm)と前記芯材の厚み(0.44mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると809%であった。また、比較例9の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が21GPa(繊維方向)であった。
【0120】
・比較例10
独立気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体(株式会社イノアックコーポレーション製、品名:サーマックス、密度30kg/m)を200×300×5mm厚みに加工したもの(重量9g)を使用し、乾燥後の含浸済み炭素繊維織物の一枚あたりの重量が43gとなるよう調整して、炭素繊維織物と熱硬化性発泡体全体に含まれる樹脂比率を65%とした。それ以外は比較例6と同様の方法にて比較例10の繊維強化成形体を得た。比較例10の繊維強化成形体について、比重、全体の厚み及び芯材の厚みを測定した。比重は1.30、全体の厚みは0.9mm、芯材の厚みは0.44mmであった。芯材を構成する熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率は、前記圧縮前の熱硬化性樹脂発泡体の厚み(5mm)と前記芯材の厚み(0.44mm)を用い、前記圧縮率の式に従って計算すると1036%であった。また、比較例10の繊維強化成形体について、剛性を判断するために曲げ弾性率(JIS K7074)を測定した。測定結果は曲げ弾性率が22GPa(繊維方向)であった。
【0121】
前記各実施例及び比較例における圧縮率、樹脂比率、比重、厚み、曲げ弾性率を表1に示す。
【0122】
【表1】

【0123】
表1において、熱硬化性樹脂発泡体と炭素繊維織物がそれぞれ同種類であり、かつ樹脂比率が同一の実施例1〜5及び実施例12〜14において、圧縮率が225%と低い実施例4は、他の実施例と比べて曲げ弾性率(剛性)が低く、一方、圧縮率が4900%と高い実施例5は比重が高く(重く)なっている。このように、圧縮率が低くなると曲げ弾性率(剛性)が低下する傾向があり、一方、圧縮率が高くなると比重が高く(重く)なる傾向がある。これらの点から、圧縮率は200〜5000%、より好ましくは1000〜2600%である。
【0124】
また、熱硬化性樹脂発泡体と炭素繊維織物がそれぞれ同種類からなり、かつ圧縮率が同一の実施例1、7〜9及び比較例4において、樹脂比率45%の比較例4では曲げ弾性率が27GPaと低いのに対し、樹脂比率66%の実施例8では曲げ弾性率が50GPaと高く、樹脂比率が高くなると曲げ弾性率(剛性)が高くなることがわかる。また、実施例1、7〜9及び比較例4と圧縮比率がほぼ等しく、樹脂比率が74%と高い実施例6は比重が1.45であり、一方、樹脂比率45%の比較例4は比重が1.28、樹脂比率51%の実施例7は比重が1.30であることから、樹脂比率が高くなると比重が高くなる傾向にあることがわかる。これらの点から、樹脂比率は、50〜80%、より好ましくは55〜70%である。
【0125】
熱硬化性樹脂発泡体が独立気泡を有するものからなる比較例3及び比較例6〜10は、熱硬化性樹脂発泡体が連続気泡を有するものからなる実施例及び他の比較例と比べて曲げ弾性率が極端に低くなっている。
【0126】
また、繊維強化成形体の片面のみが多孔性シートで覆われた実施例15と、繊維強化成形体の両面が多孔性シートで覆われた実施例16とを比較すると、実施例16は実施例15より低下するが、高い曲げ弾性率を示すことが確認された。すなわち、芯材に用いる熱硬化性樹脂発泡体よりも薄い多孔性シートを両面に配置して意匠性を向上させても、これにより曲げ弾性率(剛性)が充分に維持される。したがって、本発明に係る繊維強化成形体によれば、美観性と強度とを両立させることができる。さらに、芯材は、連続気泡を有する複数の熱硬化性樹脂発泡体層に熱硬化性樹脂が含浸して圧縮した状態で硬化一体化したもの(実施例15)でも、単層の場合(実施例1、実施例2、実施例16)と同程度の効果が得られることがわかる。
【0127】
また、本発明の繊維強化成形品における良好な塗装外観及び塗装密着性(塗膜の剥がれ難さ)を確認するため、以下の実施例品及び比較例品を作成し、それぞれ表面材の表面に塗装を行って塗装外観、塗装表面の凹凸度合(表面粗さ)、塗装密着性を調べた。塗装外観は、乾燥後の塗膜表面を目視で観察し、凹凸が全く分からない場合を◎、僅かに凹凸が分かる場合を○、明確に凹凸が分かる場合を×と判定した。塗装表面の凹凸度合は、乾燥後の塗膜表面に対し、表面粗さ計(東京精密製、品名;Surfcom)を用いてRz;10点測定し、その平均値で表した。塗装密着性は、乾燥後の塗膜表面に、カッターを用いて間隔1mmで格子状の切り込み(クロスカット)を100升形成し、その切り込みを形成した100升部分に、幅25mm、長さ75mmのセロハンテープを接着し、その後セロハンテープを剥がして塗膜が剥がれなかった升の数(密着数)によって塗装密着性を表した。また、実施例品及び比較例品について、塗装後の全体厚み及び曲げ弾性率(JIS K7074−1988 A法、繊維方向)を測定した。
【0128】
・実施例A
前記実施例1の繊維強化成形体における表面材の表面に、2液硬化型ウレタン系塗料を用いて、スプレー塗装により、膜厚20μmになるように塗装を施し、実施例Aの繊維強化成形体(塗装品)を作成した。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は4.0%である。
・実施例B
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Aと同様にして実施例Bの繊維強化成形体(塗装品)を作成した。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は6.0%である。
【0129】
・実施例C
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Aと同様にして実施例Cの繊維強化成形体(塗装品)を作成した。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は10.0%である。
・実施例D
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Aと同様にして実施例Dの繊維強化成形体(塗装品)を作成した。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は20.0%である。
・実施例E
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Aと同様にして実施例Eの繊維強化成形体(塗装品)を作成した。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は30.0%である。
【0130】
・実施例F
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Aと同様にして実施例Fの繊維強化成形体(塗装品)を作成した。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は10.0%である。
・実施例G
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Aと同様にして実施例Gの繊維強化成形体(塗装品)を作成した。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は10.0%である。
・実施例H
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Aと同様にして実施例Hの繊維強化成形体(塗装品)を作成した。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は10.0%である。
・実施例I
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Aと同様にして実施例Iの繊維強化成形体(塗装品)を作成した。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は10.0%である。
【0131】
・実施例J
補強材用熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂(DIC株式会社製、品名;フェノライト5010、固形分60%)をエタノールに50wt%となるように混合した。このフェノール樹脂溶液を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/m)に浸漬させ、その上に多孔性シート(株式会社イノアックコーポレーション製、品名;MF−50LE、嵩比重0.03、セル数50個/25mm)を設置してプリプレグを得た。
【0132】
多孔性シートは、溶解処理によりセル膜を除去したウレタン樹脂発泡体を非圧縮状態の厚み0.7mmに裁断したものを用いた。なお、使用したウレタン樹脂発泡体の空隙率は97.1%であった。空隙率の計算式は次の通りである。
空隙率=(ウレタン樹脂真比重−嵩比重(≒ウレタン樹脂発泡体見かけ密度)/ウレタン樹脂真比重×100
【0133】
なお、炭素繊維織物は、380×260mm(重量19.8g/枚)を使用した。乾燥後の含浸済み炭素繊維織物は1枚あたり36gであった。このようにして得られた2枚のプリプレグを87℃の雰囲気下にて5分乾燥させた。
【0134】
芯材用として、厚み7.5mm、平面サイズ380×260mm(重量6.0g/枚)に切り出した連続気泡を有するメラミン樹脂発泡体(BASF社製、品名;バソテクトV3012、密度9kg/m)を炭素繊維織物と同様にしてフェノール樹脂溶液に浸漬させ、取り出した後に100℃の雰囲気下にて31分乾燥し、含浸済み熱硬化性樹脂発泡体を形成した。乾燥後の含浸済み熱硬化性樹脂発泡体の重量は67gであった。また、炭素繊維織物と熱硬化性樹脂発泡体に含まれる樹脂比率は64%であった。
【0135】
次に、予め離型剤を表面に塗布したSUS製のプレス成形用の平板状の下型の上に、多孔性シート面を上側にしたプリプレグ、含浸済み熱硬化性樹脂発泡体、多孔性シート面を上側にしたプリプレグの順に積層し積層体を得た。すなわちこの積層体は、下から順に炭素繊維織物、多孔性シート、芯材用部材(連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体)、炭素繊維織物、多孔性シートが積層されている。この積層体をプレス成形用下型上にセットした。芯材となる連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体と多孔シートの合計厚みに対する表面材となる多孔性シートの厚みの比は8.5%である。
【0136】
この積層体をプレス成形用下型上にセットした状態で、145℃で8分間、5MPaの面圧をかけてプレス成形用上型(平板状)で前記積層体を押圧し、圧縮及び加熱を行い、前記圧縮状態でフェノール樹脂を反応硬化させた。
【0137】
その際の積層体の加熱は上下のプレス方に取り付けられた鋳込みヒータにより行った。また、プレス成形用下型と上型の間には1.0mmの間隔を設けて積層体の圧縮厚みを調整した。その後下型と上型を開き、芯材の両面に繊維補強材が積層し、さらに一方の繊維補強材に多孔性シートから形成された表面材が積層一体化した繊維強化成形体を得た。他は実施例Aと同様にして実施例Jの繊維強化成形体(塗装品)を作成した。
【0138】
・実施例K
実施例Jと同様にして得られたプリプレグを用いて、予め離型剤を表面に塗布したSUS製のプレス成形用の下型(平板状)の上に、多孔性シート面を下側としたプリプレグ、含浸済み熱硬化性樹脂発泡体、多孔性シート面を上側としたプリプレグの順に積層させて積層体を得た。すなわちこの積層体は、下から順に多孔性シート、繊維織物、芯材用部材(連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体)、繊維織物、多孔性シートが積層されている。この積層体をプレス成形用下型上にセットした。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シート(両面の合計)の厚みの比は18.7%である。
【0139】
この積層体をプレス成形用下型上にセットした状態で、145℃で8分間、5MPaの面圧をかけてプレス成形用上型(平板状)で前記積層体を圧縮及び加熱し、圧縮状態でフェノール樹脂を反応硬化させた。その際の積層体の加熱は上下のプレス方に取り付けられた鋳込みヒータにより行った。また、プレス成形用下型と上型の間には1.0mmの間隔を設けて積層体の圧縮厚みを調整した。
その後下型と上型を開き、芯材の両面に繊維補強材が積層され、さらに繊維補強材に多孔性シートから形成された表面材が積層一体化された繊維強化成形体を得た。他は実施例Aと同様にして実施例Kの繊維強化成形体(塗装品)を作成した。
【0140】
・比較例A
前記実施例1における表面の多孔性シートを無くした以外は実施例1及び実施例Aと同様にして比較例Aの繊維強化成形体(塗装品)を作成した。
・比較例B
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及び実施例Aと同様にして比較例Bの繊維強化成形体(塗装品)を作成した。連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の厚みに対する多孔性シートの厚みの比は40.0%である。
・比較例C
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及び実施例Aと同様にして比較例Cの繊維強化成形体(塗装品)を作成した。
【0141】
前記実施例A〜K及び比較例A〜Cにおける曲げ弾性率、塗装外観、凹凸度合(表面粗さ)、塗装密着性(剥離しなかった升の数)の結果を表2に示す。なお、表2には、実施例A〜K及び比較例A〜Cにおける塗装前の凹凸度合い(表面粗さ)についても記載した。
【0142】
【表2】

【0143】
表2に示すように、表面に多孔性シート(表面材)を設けた実施例A〜Iは、表面に多孔性シートを設けなかった比較例Aと比べて塗装外観が良好で凹凸度合が小さく、しかも塗装密着性が良好であった。特に、多孔性シートの有無のみが異なる実施例Aと比較例Aを比べた場合、比較例Aは、実施例Aよりも凹凸度合が倍以上大きい値となる凹凸の大きいものであり、かつ塗装外観及び塗装密着においても実施例Aより著しく劣っていた。
【0144】
また、多孔性シートのセル膜が除去されている実施例Cと多孔性シートのセル膜が除去されていない点で互いに異なる実施例Iとを比べると、セル膜が除去されている実施例Cは、セル膜が除去されていない実施例Iよりも凹凸度合が半分以下の値となる凹凸の極めて小さいものであり、かつ塗装外観及び塗装密着においても実施例Iより良好であった。
【0145】
また、多孔性シートの厚み(非圧縮状態の厚み)を、実施例Aの0.4mmの厚みから4.0mmの厚みにした以外は実施例Aと同じ比較例Bは、実施例Aと比べて曲げ弾性率が半分ほどであると共に、塗装前及び塗装後の表面粗さが倍近い値となる凹凸の極めて大きいものであり、かつ塗装外観及び塗装密着性において実施例Aよりも劣っていた。
【0146】
また、芯材となる連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体および芯材となる多孔性シートの厚みの合計に対する、表面材となる多孔性シートの厚み合計の比が30%以下である実施例A〜Kにおいて、同比が40%となる比較例Bと比べて曲げ弾性率が大きかった。
【0147】
多孔性シートのセル数を100個/25mmとした比較例Cは、セル数以外が同じである実施例C(セル数50個/25mm)、実施例F(セル数80個/25mm)、実施例G(セル数10個/25mm)及び実施例H(セル数8個/25mm)と比べて、塗装前及び塗装後の凹凸度合い(表面粗さ)が約2倍〜約4倍の値となる凹凸の極めて大きいものであり、かつ塗装外観及び塗装密着性においても実施例C、F、G及びHよりも劣っていた。
【0148】
また、実施例A〜Iと実施例J,Kとで有意な差は確認できなかった。したがって、芯材用の熱硬化性樹脂発泡体と炭素繊維織物の少なくとも一方に熱硬化性樹脂を含浸させた後に各部材を積層させる方法、あるいは、炭素繊維織物と多孔性シートからプリプレグを作成してからプリプレグを芯材用の熱硬化性樹脂発泡体に積層させる方法のいずれの製造方法でも、塗装外観及び塗装密着性に優れた繊維強化成形体を得られることが確認できた。
【0149】
このように、本発明の実施例品は、軽量、薄肉、高剛性を有し、かつ塗装した場合の外観が良好で塗膜が剥がれるおそれのないものであり、ノートパソコン等の携帯機器の筐体等して好適なものである。なお、本発明において、積層工程で用いる多孔性シートには予め熱硬化性樹脂を含浸させておいてもよい。その場合、その後の圧縮加熱工程における圧縮率が小さくても、表面に熱硬化性樹脂が配置されて均一な樹脂層が形成されやすくなり、繊維強化成形体の表面平滑性が良好になる。
【符号の説明】
【0150】
10、10W、10Z 繊維強化成形体
10A、10B、10C、10D、10E 積層体
11 芯材
11A 熱硬化性樹脂発泡体
11B 熱硬化性樹脂
11C 含浸済み熱硬化性樹脂発泡体
20A プリプレグ
21 繊維補強材
21A 炭素繊維織物
21B 熱硬化性樹脂
21C 含浸済み炭素繊維織物
25 表面材
25A 多孔性シート
26 硬化層

【特許請求の範囲】
【請求項1】
芯材と、前記芯材の両面に積層された繊維補強材とを有する繊維強化成形体において、
前記芯材の少なくとも一側の面の前記繊維補強材の表面には表面材を積層し、
前記芯材は、連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂が含浸して前記熱硬化性樹脂発泡体を圧縮した状態で前記熱硬化性樹脂が硬化したものであって、以下の式(A1)で規定される圧縮率Cが200〜5000%の範囲のものからなり、
前記繊維補強材は、炭素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、多孔性シートに熱硬化性樹脂が含浸し、かつ熱硬化性樹脂が前記多孔性シート表面に付着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が、前記熱硬化性樹脂発泡体に含浸した前記熱硬化性樹脂と前記炭素繊維織物に含浸した前記熱硬化性樹脂と前記多孔性シートに含浸した前記熱硬化性樹脂の硬化により一体化され、
前記熱硬化性樹脂発泡体と前記炭素繊維織物と前記多孔性シートに含浸した熱硬化性樹脂は、以下の式(B1)で規定される樹脂比率Rが50〜80%の範囲にあり、
繊維強化成形体の曲げ弾性率が30GPa以上であることを特徴とする繊維強化成形体。
【数13】

【数14】

【請求項2】
前記多孔性シートが、セル膜を除去したウレタン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。
【請求項3】
前記式(A1)で規定される圧縮率Cが1000〜2600%であることを特徴とする請求項1又は2に記載の繊維強化成形体。
【請求項4】
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂が含浸し、前記熱硬化性樹脂発泡体が圧縮された状態で前記熱硬化性樹脂が硬化した芯材と、炭素繊維織物に熱硬化性樹脂が含浸硬化した繊維補強材と、多孔性シートに熱硬化性樹脂が含浸し、かつ熱硬化性樹脂が前記多孔性シート表面に付着した状態で硬化した表面材とよりなって、前記芯材の両面に前記繊維補強材が積層され、前記芯材の少なくとも一側の面の前記繊維補強材の表面に前記表面材が積層されている繊維強化成形体の製造方法であって、
炭素繊維織物に熱硬化性樹脂を含浸させて含浸済み炭素繊維織物を得る含浸工程と、
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の両面に、前記含浸済み炭素繊維織物を配置し、前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の少なくとも一側の面の前記含浸済み炭素繊維織物の表面に前記多孔性シートを配置して積層体を得る積層工程と、
前記積層体を圧縮及び加熱する圧縮加熱工程とからなり、
前記含浸工程における含浸は、以下の式(B2)で規定される樹脂比率Rが50〜80%の範囲となるように行い、
前記圧縮加熱工程における圧縮は、以下の式(A2)で規定される圧縮率Cが200〜5000%となるように圧縮し、
前記圧縮加熱工程により、前記炭素繊維織物に含浸している熱硬化性樹脂を押し出して前記熱硬化性樹脂発泡体に含浸させると共に前記多孔性シートに含浸させ、前記熱硬化性樹脂を硬化反応させて前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を形成すると共に、前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を一体化することを特徴とする繊維強化成形体の製造方法。
【数15】

【数16】

【請求項5】
前記含浸済み炭素繊維織物と前記多孔性シートとが積層されたプリプレグを作成するプリプレグ作成工程を、前記含浸工程と平行して、または前記含浸工程後に行い、
前記積層工程において、前記含浸済み炭素繊維織物と前記多孔性シートの積層に代えて、前記プリプレグを前記含浸済み炭素繊維織物側が前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に接するように積層することを特徴とする請求項4に記載の繊維強化成形体の製造方法。
【請求項6】
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂が含浸し、前記熱硬化性樹脂発泡体が圧縮された状態で前記熱硬化性樹脂が硬化した芯材と、炭素繊維織物に熱硬化性樹脂が含浸硬化した繊維補強材と、多孔性シートに熱硬化性樹脂が含浸し、かつ熱硬化性樹脂が前記多孔性シート表面に付着した状態で硬化した表面材とよりなって、前記芯材の両面に前記繊維補強材が積層され、前記芯材の少なくとも一側の面の前記繊維補強材の表面に前記表面材が積層されている繊維強化成形体の製造方法であって、
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂を含浸させて含浸済み熱硬化性樹脂発泡体を得る含浸工程と、
前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体の両面に炭素繊維織物を配置し、前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体の少なくとも一側の面の前記炭素繊維織物の表面に前記多孔性シートを配置して積層体を得る積層工程と、
前記積層体を圧縮及び加熱する圧縮加熱工程とからなり、
前記含浸工程における含浸は、以下の式(B3)で規定される樹脂比率Rが50〜80%の範囲となるように行い、
前記圧縮加熱工程における圧縮は、以下の式(A3)で規定される圧縮率Cが200〜5000%となるように圧縮し、
前記圧縮加熱工程により、前記熱硬化性樹脂発泡体に含浸している熱硬化性樹脂を押し出して前記炭素繊維織物に含浸させると共に前記多孔性シートに含浸させ、前記熱硬化性樹脂を硬化反応させて前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を形成すると共に、前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を一体化することを特徴とする繊維強化成形体の製造方法。
【数17】

【数18】

【請求項7】
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂が含浸し、前記熱硬化性樹脂発泡体が圧縮された状態で前記熱硬化性樹脂が硬化した芯材と、炭素繊維織物に熱硬化性樹脂が含浸硬化した繊維補強材と、多孔性シートに熱硬化性樹脂が含浸し、かつ熱硬化性樹脂が前記多孔性シート表面に付着した状態で硬化した表面材とよりなって、前記芯材の両面に前記繊維補強材が積層され、前記芯材の少なくとも一側の面の前記繊維補強材の表面に前記表面材が積層されている繊維強化成形体の製造方法であって、
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂Aを含浸させて含浸済み熱硬化性樹脂発泡体を得る含浸工程Aと、
炭素繊維織物に熱硬化性樹脂Bを含浸させて含浸済み炭素繊維織物を得る含浸工程Bと、
前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体の両面に前記含浸済み炭素繊維織物を配置し、前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体の少なくとも一側の面の前記含浸済み炭素繊維織物の表面に前記多孔性シートを配置して積層体を得る積層工程と、
前記積層体を圧縮及び加熱する圧縮加熱工程とからなり、
前記含浸工程A及びBにおける含浸は、以下の式(B4)で規定される樹脂比率Rが50〜80%の範囲となるように行い、
前記圧縮加熱工程における圧縮は、以下の式(A4)で規定される圧縮率Cが200〜5000%となるように圧縮し、
前記圧縮加熱工程により、前記熱硬化性樹脂発泡体に含浸している熱硬化性樹脂Aと前記炭素繊維織物に含浸している熱硬化性樹脂Bを接触させると共に、前記炭素繊維織物に含浸している熱硬化性樹脂Bを前記多孔性シートに含浸させた状態で、前記熱硬化性樹脂Aと前記熱硬化性樹脂Bをそれぞれ硬化反応させて前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を形成すると共に、前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を一体化することを特徴とする繊維強化成形体の製造方法。
【数19】

【数20】

【請求項8】
前記含浸済み炭素繊維織物と前記多孔性シートとが積層されたプリプレグを作成するプリプレグ作成工程を、前記含浸工程と平行して、または前記含浸工程後に行い、
前記積層工程において、前記含浸済み炭素繊維織物と前記多孔性シートの積層に代えて、前記プリプレグを前記含浸済み炭素繊維織物側が前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体に接するように積層することを特徴とする請求項7に記載の繊維強化成形体の製造方法。
【請求項9】
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂が含浸し、前記熱硬化性樹脂発泡体が圧縮された状態で前記熱硬化性樹脂が硬化した芯材と、炭素繊維織物に熱硬化性樹脂が含浸硬化した繊維補強材と、多孔性シートに熱硬化性樹脂が含浸し、かつ熱硬化性樹脂が前記多孔性シート表面に滲出して付着した状態で硬化した表面材とよりなって、前記芯材の両側の面にそれぞれ前記繊維補強材と前記表面材がこの順に積層されている繊維強化成形体の製造方法であって、
炭素繊維織物に熱硬化性樹脂Bを含浸させて含浸済み炭素繊維織物を得る含浸工程Bと、
前記含浸済み炭素繊維織物と前記多孔性シートとが積層されたプリプレグを作成するプリプレグ作成工程と、
前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の両側の面に、それぞれ前記プリプレグを前記含浸済み炭素繊維織物が前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体と接するように配置して積層体を得る積層工程と、
前記積層体を圧縮及び加熱する圧縮加熱工程とからなり、
前記含浸工程における含浸は、以下の式(B5)で規定される樹脂比率Rが50〜80%の範囲となるように行い、
前記圧縮加熱工程における圧縮は、以下の式(A5)で規定される圧縮率Cが200〜5000%となるように圧縮し、
前記圧縮加熱工程により、前記炭素繊維織物に含浸している熱硬化性樹脂Bを押し出して前記熱硬化性樹脂発泡体に含浸させると共に前記多孔性シートに含浸させ、前記熱硬化性樹脂Bを硬化反応させて前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を形成すると共に、前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を一体化することを特徴とする繊維強化成形体の製造方法。
【数21】

【数22】

【請求項10】
前記含浸工程Bに加えて、前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂Aを含浸させて含浸済み熱硬化性樹脂発泡体を得る含浸工程Aを有し、
前記積層工程において、前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に代えて、前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体の両側の面に、それぞれ前記プリプレグを配置して積層し、
前記圧縮加熱工程において、前記熱硬化性樹脂発泡体に含浸している熱硬化性樹脂Aと前記炭素繊維織物に含浸している熱硬化性樹脂Bを接触させると共に、前記熱硬化性樹脂Bを前記多孔性シートに含浸させた状態で、前記熱硬化性樹脂Aと前記熱硬化性樹脂Bをそれぞれ硬化反応させて前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を形成すると共に、前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を一体化することを特徴とする請求項9に記載の繊維強化成形体の製造方法。
【請求項11】
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体と多孔性シートの積層体に熱硬化性樹脂が含浸し、前記熱硬化性樹脂発泡体と前記多孔性シートが圧縮された状態で前記熱硬化性樹脂が硬化した芯材と、炭素繊維織物に熱硬化性樹脂が含浸硬化した繊維補強材と、多孔性シートに熱硬化性樹脂が含浸し、かつ熱硬化性樹脂が前記多孔性シート表面に滲出して付着した状態で硬化した表面材とよりなって、前記芯材の両側の面に前記繊維補強材が積層され、前記芯材の一側の前記繊維補強材の表面に前記表面材が積層された繊維強化成形体の製造方法であって、
炭素繊維織物に熱硬化性樹脂Bを含浸させて含浸済み炭素繊維織物を得る含浸工程Bと、
前記含浸済み炭素繊維織物と前記多孔性シートとが積層されたプリプレグを作成するプリプレグ作成工程と、
連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の一側の面に、前記プリプレグを前記含浸済み炭素繊維織物が前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体と接するように配置すると共に、前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体の他側の面に、別の前記プリプレグを前記多孔性シートが前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体と接するように配置して積層体を得る積層工程と、
前記積層体を圧縮及び加熱する圧縮加熱工程とからなり、
前記含浸工程における含浸は、以下の式(B6)で規定される樹脂比率Rが50〜80%の範囲となるように行い、
前記圧縮加熱工程における圧縮は、以下の式(A6)で規定される圧縮率Cが200〜5000%となるように圧縮し、
前記圧縮加熱工程により、前記炭素繊維織物に含浸している熱硬化性樹脂Bを押し出して前記熱硬化性樹脂発泡体に含浸させると共に前記多孔性シートに含浸させ、前記熱硬化性樹脂Bを硬化反応させて前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を形成すると共に、前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を一体化することを特徴とする繊維強化成形体の製造方法。
【数23】

【数24】

【請求項12】
前記含浸工程Bに加えて、前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に熱硬化性樹脂Aを含浸させて含浸済み熱硬化性樹脂発泡体を得る含浸工程Aを有し、
前記積層工程において、前記連続気泡を有する熱硬化性樹脂発泡体に代えて、前記含浸済み熱硬化性樹脂発泡体の両側の面に、それぞれ前記プリプレグを配置して積層し、
前記圧縮加熱工程において、前記熱硬化性樹脂発泡体に含浸している熱硬化性樹脂Aと前記炭素繊維織物に含浸している熱硬化性樹脂Bを接触させると共に、前記熱硬化性樹脂Aまたは前記熱硬化性樹脂Bを前記多孔性シートに含浸させた状態で、前記熱硬化性樹脂Aと前記前記熱硬化性樹脂Bをそれぞれ硬化反応させて前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を形成すると共に、前記芯材と前記繊維補強材及び前記表面材を一体化することを特徴とする。
【請求項13】
前記熱硬化性樹脂発泡体の圧縮率が1000〜2600%であることを特徴とする請求項4から12の何れか一項に記載の繊維強化成形体の製造方法。
【請求項14】
前記多孔性シートが、セル膜を除去した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から13の何れか一項に記載の繊維強化成形体の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【公開番号】特開2012−71591(P2012−71591A)
【公開日】平成24年4月12日(2012.4.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−185590(P2011−185590)
【出願日】平成23年8月29日(2011.8.29)
【出願人】(000119232)株式会社イノアックコーポレーション (1,145)
【Fターム(参考)】