繊維強化複合材料の製造方法
【課題】接着前の前処理工程を施すことなく接着剤との接着性に優れた繊維強化複合材料の製造方法を提供する。
【解決手段】プリプレグを積層した積層体を硬化する際に、該積層体の成形型側の面と成形型との間にポリプロピレンフィルム、またはポリエチレンテレフタレートフィルムを配置して硬化する。
【解決手段】プリプレグを積層した積層体を硬化する際に、該積層体の成形型側の面と成形型との間にポリプロピレンフィルム、またはポリエチレンテレフタレートフィルムを配置して硬化する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は繊維強化複合材料の製造方法に関する。さらには、接着前の前処理工程を施すことなく接着剤との接着性に優れた繊維強化複合材料の製造方法である。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化複合材料は軽量で高強度であるため、ゴルフシャフト、テニスラケット、航空機、自動車、船舶等の部材として広く用いられている。このような繊維強化複合材料からなる部材は、必要に応じて、他の部材と接着されて用いられる。一方で、繊維強化複合材料を製造するには、強化繊維に予め樹脂を含浸させたプリプレグを積層して積層体を形成し、フッ素樹脂フィルムを離型フィルムとして積層体と成形型の間に介して硬化させる方法が一般的である。しかしながら、この方法で製造された繊維強化複合材料にそのまま接着剤を塗布しても良好な接着が得られない場合がある。これを避け、接着を良好なものとするためには、部材の被接着面に前処理を施すことが一般的である。このような接着前処理としては、サンディング、グリットブラスト、ショットブラスト等の方法が広く採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４４９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
サンディングやグリットブラスト、ショットブラスト等による前処理工程を施すと、処理条件によっては繊維強化複合材料の表面の樹脂層を過剰に除去してしまい、内部の繊維を損傷させてしまう可能性がある。そのためこれらの方法では、接着剤と繊維強化複合材料との密着性の低下や繊維強化複合材料の強度の低下を回避するための条件設定や管理が難しく煩雑である。また、これらの方法では前処理工程が入るために生産時間が長くなったり、前処理工程用の設備が必要となったりするため、生産コストを上昇させる要因ともなっていた。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、接着前の前処理工程を施すことなく接着剤との接着性に優れた繊維強化複合材料の製造方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は鋭意検討の結果、本発明に到達した。すなわち、プリプレグを積層した積層体を硬化する際に、該積層体の成形型側の面と成形型との間にポリプロピレンフィルム、またはポリエチレンテレフタレートフィルムを配置して硬化する繊維強化複合材料の製造方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、接着前の前処理工程を施すことなく接着剤との接着性に優れた繊維強化複合材料を製造できる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明では、プリプレグを積層した積層体は、該積層体の成形型側の面と成形型との間にポリプロピレンフィルムまたはポリエチレンテレフタレートフィルムを介して硬化される。フィルムの厚みに特段の制限はない。取扱いやすい厚みを適宜選択できる。ポリエチレンテレフタレートフィルムは、離型剤処理されているものが成形後の離型性が良好なため好ましい。ポリプロピレンフィルムは無延伸フィルムが成形後の離型性が良好なため好ましい。ポリプロピレンフィルムはそれ自体がプリプレグとの離型性を有する。一方、ポリエチレンテレフタレートフィルムは、その表面に施した離型処理が成形後に成形品表面に移りにくい。ポリプロピレンフィルムと好ましくは離型処理されたポリエチレンテレフタレートフィルムとは同様に使用できる。また、本発明は、プリプレグの種類、成形型の素材及び形状、成形温度条件、成形圧力条件に制限されない。
以下、実施例に基づき本発明を説明するが、これに制限されるものではない。
【実施例】
【０００９】
〔ポリプロピレンフィルム〕
ポリプロピレンフィルムとして以下のフィルムを用意した。
フタムラ化学株式会社製 ＦＡ 番手４０ （無延伸ポリプレピレンフィルム）
〔フッ素樹脂フィルム〕
フッ素樹脂フィルムとして以下のフィルムを用意した。
旭硝子株式会社製 アフレックス ２５ＭＷ１２５０ＮＴ（厚み ２５μｍ）
【００１０】
＜実施例１＞
金属平板の上にポリプロピレンフィルムを一枚配置し、その上に１０ｃｍ四方に切り出したプリプレグ（三菱レイヨン株式会社製一方向炭素繊維プリプレグ ＴＲ３５０Ｇ１２５；目付１２５ｇ／ｍ２）を下から順に繊維長手方向が［０°／９０°／９０°／０°］となるように４層積層した。次いで、その上にポリプロピレンフィルムを一枚配置し、その上に金属平板を配置した。次いで、ブリーザーとしてエアーテック社製ポリエステル不織布Ａ３０００でこれらを覆い、真空引きのための引き口を配置した。これらを上面からナイロンフィルムでバッグし、最下面の金属平板とナイロンフィルムとをシーラントで留めた。引き口はナイロンフィルムを貫通させた。これらをオートクレーブにて昇温速度２℃／分で１３０℃まで昇温後９０分間保持し、釜内圧力０．６ＭＰａ、バッグ内圧力８０ｋＰａ以下で加熱加圧して繊維強化複合材料の平板を作製した。
【００１１】
この繊維強化複合材料の表面をアセトンで脱脂したものに、ＭＭＡ系接着剤（アイ・ティー・ダブリュー・インダストリー社製プレクサスＭＡ３１０）を、一方の辺から略平行にかつ平板の中央を含むように長さ約１０ｃｍ、幅約１５ｍｍ、厚み５０μｍ塗布し、常温で硬化させた。次いで、平板の中央部において、セロテープ（ニチバン株式会社製ＣＴ４０５ＡＰ−２４；幅２４ｍｍ）を平板上で硬化させた接着剤の幅方向とセロテープの幅方向とが略９０°になるように、かつ接着剤の幅以上の長さとなるよう貼り付けた。貼り付けたセロテープを、平板の対角線方向（略４５°）に引張りながら引き剥がし、硬化させた接着剤の剥がれた状態を観察した。結果を表１に示す。
【００１２】
＜実施例２＞
プリプレグを三菱レイヨン株式会社製一方向炭素繊維プリプレグＴＲ３８０Ｇ１００（目付１２５ｇ／ｍ２）に変更した以外は実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
【００１３】
＜比較例１＞
プリプレグと成形型との間に配置するフィルムをフッ素樹脂フィルムに変更した以外は実施例１同様に行った。結果を表１に示す。
【００１４】
＜比較例２＞
プリプレグと成形型との間に配置するフィルムをフッ素樹脂フィルムに変更した以外は実施例２同様に行った。結果を表１に示す。
【００１５】
【表１】
【技術分野】
【０００１】
本発明は繊維強化複合材料の製造方法に関する。さらには、接着前の前処理工程を施すことなく接着剤との接着性に優れた繊維強化複合材料の製造方法である。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化複合材料は軽量で高強度であるため、ゴルフシャフト、テニスラケット、航空機、自動車、船舶等の部材として広く用いられている。このような繊維強化複合材料からなる部材は、必要に応じて、他の部材と接着されて用いられる。一方で、繊維強化複合材料を製造するには、強化繊維に予め樹脂を含浸させたプリプレグを積層して積層体を形成し、フッ素樹脂フィルムを離型フィルムとして積層体と成形型の間に介して硬化させる方法が一般的である。しかしながら、この方法で製造された繊維強化複合材料にそのまま接着剤を塗布しても良好な接着が得られない場合がある。これを避け、接着を良好なものとするためには、部材の被接着面に前処理を施すことが一般的である。このような接着前処理としては、サンディング、グリットブラスト、ショットブラスト等の方法が広く採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４４９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
サンディングやグリットブラスト、ショットブラスト等による前処理工程を施すと、処理条件によっては繊維強化複合材料の表面の樹脂層を過剰に除去してしまい、内部の繊維を損傷させてしまう可能性がある。そのためこれらの方法では、接着剤と繊維強化複合材料との密着性の低下や繊維強化複合材料の強度の低下を回避するための条件設定や管理が難しく煩雑である。また、これらの方法では前処理工程が入るために生産時間が長くなったり、前処理工程用の設備が必要となったりするため、生産コストを上昇させる要因ともなっていた。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、接着前の前処理工程を施すことなく接着剤との接着性に優れた繊維強化複合材料の製造方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は鋭意検討の結果、本発明に到達した。すなわち、プリプレグを積層した積層体を硬化する際に、該積層体の成形型側の面と成形型との間にポリプロピレンフィルム、またはポリエチレンテレフタレートフィルムを配置して硬化する繊維強化複合材料の製造方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、接着前の前処理工程を施すことなく接着剤との接着性に優れた繊維強化複合材料を製造できる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明では、プリプレグを積層した積層体は、該積層体の成形型側の面と成形型との間にポリプロピレンフィルムまたはポリエチレンテレフタレートフィルムを介して硬化される。フィルムの厚みに特段の制限はない。取扱いやすい厚みを適宜選択できる。ポリエチレンテレフタレートフィルムは、離型剤処理されているものが成形後の離型性が良好なため好ましい。ポリプロピレンフィルムは無延伸フィルムが成形後の離型性が良好なため好ましい。ポリプロピレンフィルムはそれ自体がプリプレグとの離型性を有する。一方、ポリエチレンテレフタレートフィルムは、その表面に施した離型処理が成形後に成形品表面に移りにくい。ポリプロピレンフィルムと好ましくは離型処理されたポリエチレンテレフタレートフィルムとは同様に使用できる。また、本発明は、プリプレグの種類、成形型の素材及び形状、成形温度条件、成形圧力条件に制限されない。
以下、実施例に基づき本発明を説明するが、これに制限されるものではない。
【実施例】
【０００９】
〔ポリプロピレンフィルム〕
ポリプロピレンフィルムとして以下のフィルムを用意した。
フタムラ化学株式会社製 ＦＡ 番手４０ （無延伸ポリプレピレンフィルム）
〔フッ素樹脂フィルム〕
フッ素樹脂フィルムとして以下のフィルムを用意した。
旭硝子株式会社製 アフレックス ２５ＭＷ１２５０ＮＴ（厚み ２５μｍ）
【００１０】
＜実施例１＞
金属平板の上にポリプロピレンフィルムを一枚配置し、その上に１０ｃｍ四方に切り出したプリプレグ（三菱レイヨン株式会社製一方向炭素繊維プリプレグ ＴＲ３５０Ｇ１２５；目付１２５ｇ／ｍ２）を下から順に繊維長手方向が［０°／９０°／９０°／０°］となるように４層積層した。次いで、その上にポリプロピレンフィルムを一枚配置し、その上に金属平板を配置した。次いで、ブリーザーとしてエアーテック社製ポリエステル不織布Ａ３０００でこれらを覆い、真空引きのための引き口を配置した。これらを上面からナイロンフィルムでバッグし、最下面の金属平板とナイロンフィルムとをシーラントで留めた。引き口はナイロンフィルムを貫通させた。これらをオートクレーブにて昇温速度２℃／分で１３０℃まで昇温後９０分間保持し、釜内圧力０．６ＭＰａ、バッグ内圧力８０ｋＰａ以下で加熱加圧して繊維強化複合材料の平板を作製した。
【００１１】
この繊維強化複合材料の表面をアセトンで脱脂したものに、ＭＭＡ系接着剤（アイ・ティー・ダブリュー・インダストリー社製プレクサスＭＡ３１０）を、一方の辺から略平行にかつ平板の中央を含むように長さ約１０ｃｍ、幅約１５ｍｍ、厚み５０μｍ塗布し、常温で硬化させた。次いで、平板の中央部において、セロテープ（ニチバン株式会社製ＣＴ４０５ＡＰ−２４；幅２４ｍｍ）を平板上で硬化させた接着剤の幅方向とセロテープの幅方向とが略９０°になるように、かつ接着剤の幅以上の長さとなるよう貼り付けた。貼り付けたセロテープを、平板の対角線方向（略４５°）に引張りながら引き剥がし、硬化させた接着剤の剥がれた状態を観察した。結果を表１に示す。
【００１２】
＜実施例２＞
プリプレグを三菱レイヨン株式会社製一方向炭素繊維プリプレグＴＲ３８０Ｇ１００（目付１２５ｇ／ｍ２）に変更した以外は実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
【００１３】
＜比較例１＞
プリプレグと成形型との間に配置するフィルムをフッ素樹脂フィルムに変更した以外は実施例１同様に行った。結果を表１に示す。
【００１４】
＜比較例２＞
プリプレグと成形型との間に配置するフィルムをフッ素樹脂フィルムに変更した以外は実施例２同様に行った。結果を表１に示す。
【００１５】
【表１】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリプレグと成形型との間に、ポリプロピレンフィルムまたはポリエチレンテレフタレートフィルムを配置して硬化する、繊維強化複合材料の製造方法。
【請求項１】
プリプレグと成形型との間に、ポリプロピレンフィルムまたはポリエチレンテレフタレートフィルムを配置して硬化する、繊維強化複合材料の製造方法。
【公開番号】特開２０１２−４０６８９（Ｐ２０１２−４０６８９Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８０８４６（Ｐ２０１０−１８０８４６）
【出願日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【出願人】（０００００６０３５）三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【出願人】（０００００６０３５）三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Ｆターム（参考）】
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