複合材連続成形用プリプレグピールプライ
【課題】例えばＨ型部材などの凹面部を含む部材を形成する複合材プリプレグの表面に積層して連続成形し、硬化後に剥離して複合材表面の接着性を向上するプリプレグピールプライを提供する。
【解決手段】複合材プリプレグの上に積層するピールプライには複合材プリプレグと実質的に等しい硬化特性を有する樹脂を含浸させたプリプレグピールプライを用いる。このようなプリプレグピールプライを用いることによって、連続成形においてもＨ型部材などの凹面部にも適用でき、ボイドがない良好な部材の成形が可能になる。プリプレグピールプライの繊維はポリエステルまたはナイロンを用いることによって、剥離性が向上し、複合材プリプレグの表面を適度な粗面に形成して接着性を向上する。
【解決手段】複合材プリプレグの上に積層するピールプライには複合材プリプレグと実質的に等しい硬化特性を有する樹脂を含浸させたプリプレグピールプライを用いる。このようなプリプレグピールプライを用いることによって、連続成形においてもＨ型部材などの凹面部にも適用でき、ボイドがない良好な部材の成形が可能になる。プリプレグピールプライの繊維はポリエステルまたはナイロンを用いることによって、剥離性が向上し、複合材プリプレグの表面を適度な粗面に形成して接着性を向上する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維などに熱硬化型樹脂を含浸させたプリプレグ複合材の連続成形において、連続成形に適したプリプレグピールプライに関する。
プリプレグピールプライは、プリプレグの表面に重ね合わせてホットプレスにより所定の断面形状に連続的に成形して、プリプレグ成形部材を製造し、後工程でプリプレグピールプライを成形部材の表面から剥離（ピール）して、成形部材の表面粗度を向上して、表面に他のプリプレグ材等の接着性を向上するために使用する。
また、このプリプレグピールプライは、成形部材の表面を搬送時の汚染、損傷等から保護する役目も有する。
【背景技術】
【０００２】
プリプレグ材料を連続成形する技術は例えば下記の特許文献１から文献３に開示されている。
また、特許文献４は、プリプレグ複合材にプリプレグピールプライを積層した状態で連続成形を行い、成形後にプリプレグピールプライを剥離して断面の厚さ寸法が異なる成形部材を製造する方法を開示している。
【特許文献１】特開平１−４３１５号公報
【特許文献２】特開平２−１０２０２９号公報
【特許文献３】特開２００１−１９１４１８号公報
【特許文献４】特願２００７−５４０４８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した文献１〜文献３にはプリプレグを使用して複合材部材を連続成形する方法または装置を開示しているが、連続成形の過程でピールプライを表面に積層硬化させる方法を開示してはいない。また、例えば文献３のようなＨ型断面を有する部材の凹面にピールプライを適用することは、通常の乾式ピールプライを用いることでは困難である。文献４は本発明の発明者により出願されており、本発明の基本的技術を応用した発明である。
【０００４】
本発明は連続成形に適し、凹面にも適用することが出来るプリプレグピールプライを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のプリプレグピールプライは、複合材プリプレグの繊維の径寸法より大きな径寸法を有する繊維により構成される繊維織物と、繊維織物に含浸させた熱硬化型樹脂を含むものである。
また、連続成形において、その粘着性により凹面にも複合材プリプレグとともに積層することができるものである。
そして、プリプレグピールプライの織物を構成する繊維は、ポリエステル又はナイロンである。
また、プリプレグピールプライに含浸させる熱硬化型樹脂は、複合材プリプレグに含浸させる熱硬化型樹脂と実質的に等しい硬化特性を有するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、複合材の連続成形においてピールプライを最外層に積層する場合に、複合材部材本体またはピールプライとの境界面にボイドがない良好な部材の成形が可能である。
【０００７】
また本発明によれば連続成形においても凹面にピールプライを積層硬化させることが出来る。
【０００８】
そのため本発明によれば、組み合わせによって、例えば図３のようなＨ型断面の部材で、凹面部を含む外周部すべてにプリプレグピールプライが貼付された部材を成形することが出来る、そしてそのプリプレグピールプライを剥離することによってそれらの面は後工程で他の部材を接着したり、補強のためのプリプレグを積層硬化することができる。
【０００９】
例えば図４は、図３のようなＨ型断面の部材を分割切断しＴ型断面にした後、プリプレグピールプライを剥離した面の一部に、補強のためのプリプレグを積層硬化し厚さを段階的に増加させた部材を表す。このような部材の製造も容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は炭素繊維を含むプリプレグ複合材２０を積層した表面に本発明のプリプレグピールプライ１０を積層した状態の模式図である。
プリプレグピールプライ１０にはポリエステルまたはナイロン繊維１０ｂに熱硬化型樹脂１０ａが含浸された構造を有する。繊維１０ｂの直径は一般に十数マイクロメーターである。
一方のプリプレグ複合材２０は炭素繊維２０ｂに熱硬化型樹脂２０ａが含浸された構造を有する。このプリプレグ複合材２０の炭素繊維２０ｂの直径は数マイクロメーターが使用される。
【００１１】
図１は、プリプレグ複合材２０の表面にプリプレグピールプライ１０を積層して連続成形した部材１の断面構造を示す。プリプレグ複合材２０とプリプレグピールプライ１０の間には接着面１５が形成される。
成形部材１は、後工程でプリプレグピールプライ１０を剥離して使用するが、この際に、ポリエステルまたはナイロン繊維１０ｂは柔軟であるため引き剥がす際に繊維が切れることなく、硬化した部材からプリプレグピールプライ１０を引き剥がすことは容易である。そのためプリプレグピールプライ１０は部材成形後に他の部材と接着される表面に積層しておき汚染防止と、硬化後に剥離除去することで接着に適した粗さの面を形成する目的で広く使われている。
【００１２】
この発明において使用するプリプレグピールプライ１０はポリエステルまたはナイロンなどの繊維１０ｂの例えば平織りの織物に部材となる複合材プリプレグと同じかまたは類似の硬化特性、特にゲル化の特性が同じまたは類似の熱硬化型樹脂１０ａを含浸させたもので、樹脂含有量は体積比でプリプレグ複合材２０と類似のものが望ましい。
【００１３】
図２の（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明のプリプレグピールプライ１０を積層した部材の成形工程を示す。
図２の（ａ）に示すように必要枚数のプリプレグ複合材２０を積層し、その表面に本発明のプリプレグピールプライ１０を重ね、更にキャリアーフィルム３０を重ねた素材１ａを用意し、（ｂ），（ｃ）に示すように順次折り曲げてコ字形状の部材１ｃを成形する。この成形工程において、ピールプライが樹脂を含まない乾式ピールプライであるとキャリアーフィルムとピールプライおよび複合材プリプレグが遊離し所望のコ字形状にならないが、本発明のごとくプリプレグピールプライならばそのような問題はない。
【００１４】
図３は、コ字形状の部材１ｃをＨ字形状に重ね合わせて、両側に図２の（ａ）に示した平帯状の素材１ａを重ね合わせてＨ型の部材を連続成形した状態を示す。
成形および硬化後の製品２のプリプレグピールプライ１０を剥離した後のプリプレグ複合材２０の表面２０ｆは適当な粗面を有し、他の部材や接着剤との接着性が向上する。
【００１５】
図４は、Ｈ型材を半分に切り離してＴ型の部材１００に補強のプリプレグを追加する方法を示す。
部材１００の必要面に補強のプリプレグを追加積層し適宜の方法でこれを硬化させれば、断面寸法Ｔ１，Ｔ２が部分的に異なる部材１１０を得ることができる。
【００１６】
プリプレグピールプライをプリプレグ複合材の最外層に積層し硬化させる場合、オートクレーブ等による加熱硬化では圧力を受けながらの温度上昇が緩慢であるため、プリプレグ複合材およびプリプレグピールプライ内の樹脂が昇温する過程でボイドの除去は容易である。
【００１７】
一方、文献１から文献３に開示されたような連続成形方法では、プリプレグ複合材およびプリプレグピールプライは急速な温度上昇を受け比較的短時間に硬化するためプリプレグ複合材に含浸されている樹脂とプリプレグピールプライに含浸されている樹脂の硬化特性が異なるとボイドが除去され難くなる。
【００１８】
上述の状況において特にプリプレグピールプライの樹脂がプリプレグ複合材の樹脂より早くゲル化および硬化するとプリプレグ複合材の内部のボイドが封じ込められ、ボイドがプリプレグ複合材内部に残留するか、またはプリプレグ複合材とプリプレグピールプライの境界面に集中し含有される状況が発生しやすい。
【００１９】
図５の（ａ）はプリプレグ複合材２０の表面にプリプレグピールプライ１０を積層した状態を繊維の図を省略して樹脂だけを表した模式図である。未硬化のプリプレグ複合材２０およびプリプレグピールプライ１０の樹脂内部にはボイドＢが分散しており、適切な温度と圧力のもとでの硬化の過程でボイドは消失するが、プリプレグピールプライ１０が先に硬化すると図５の（ｂ）のようにプリプレグ複合材２０の内部のボイドＢが硬化したプリプレグピールプライ１０に遮断され消失しない。このことは実験的に経験している。
【００２０】
一方、プリプレグ複合材２０とプリプレグピールプライ１０の樹脂が同一または硬化特性が実質的に類似であれば、図６の（ａ）および（ｂ）のようにボイドＢが遮断されることはないのでボイドが残留しない。
【００２１】
結論としてボイドがプリプレグ複合材内部に含有されることを防ぐには、プリプレグ複合材の樹脂とプリプレグピールプライの樹脂を同一または実質的に硬化特性が類似のものにすれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】プリプレグ複合材の表面にプリプレグピールプライを積層して連続成形した部材の断面構造を示す説明図。
【図２】本発明のプリプレグピールプライを積層した部材の成形工程を示す説明図。
【図３】Ｈ型材を製造する方法を示す説明図。
【図４】Ｈ型材を半分に切り離して厚さが部分的に異なるＴ型の部材を製造する方法を示す説明図。
【図５】プリプレグ複合材とプリプレグピールプライの樹脂だけを示す模式図。
【図６】プリプレグ複合材とプリプレグピールプライの樹脂だけを示す模式図。
【符号の説明】
【００２３】
１ 成形部材
１０ プリプレグピールプライ
１０ａ 熱硬化型樹脂
１０ｂ ポリエステル又はナイロン繊維
２０ プリプレグ複合材
２０ａ 熱硬化型樹脂
２０ｂ 炭素繊維
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維などに熱硬化型樹脂を含浸させたプリプレグ複合材の連続成形において、連続成形に適したプリプレグピールプライに関する。
プリプレグピールプライは、プリプレグの表面に重ね合わせてホットプレスにより所定の断面形状に連続的に成形して、プリプレグ成形部材を製造し、後工程でプリプレグピールプライを成形部材の表面から剥離（ピール）して、成形部材の表面粗度を向上して、表面に他のプリプレグ材等の接着性を向上するために使用する。
また、このプリプレグピールプライは、成形部材の表面を搬送時の汚染、損傷等から保護する役目も有する。
【背景技術】
【０００２】
プリプレグ材料を連続成形する技術は例えば下記の特許文献１から文献３に開示されている。
また、特許文献４は、プリプレグ複合材にプリプレグピールプライを積層した状態で連続成形を行い、成形後にプリプレグピールプライを剥離して断面の厚さ寸法が異なる成形部材を製造する方法を開示している。
【特許文献１】特開平１−４３１５号公報
【特許文献２】特開平２−１０２０２９号公報
【特許文献３】特開２００１−１９１４１８号公報
【特許文献４】特願２００７−５４０４８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した文献１〜文献３にはプリプレグを使用して複合材部材を連続成形する方法または装置を開示しているが、連続成形の過程でピールプライを表面に積層硬化させる方法を開示してはいない。また、例えば文献３のようなＨ型断面を有する部材の凹面にピールプライを適用することは、通常の乾式ピールプライを用いることでは困難である。文献４は本発明の発明者により出願されており、本発明の基本的技術を応用した発明である。
【０００４】
本発明は連続成形に適し、凹面にも適用することが出来るプリプレグピールプライを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のプリプレグピールプライは、複合材プリプレグの繊維の径寸法より大きな径寸法を有する繊維により構成される繊維織物と、繊維織物に含浸させた熱硬化型樹脂を含むものである。
また、連続成形において、その粘着性により凹面にも複合材プリプレグとともに積層することができるものである。
そして、プリプレグピールプライの織物を構成する繊維は、ポリエステル又はナイロンである。
また、プリプレグピールプライに含浸させる熱硬化型樹脂は、複合材プリプレグに含浸させる熱硬化型樹脂と実質的に等しい硬化特性を有するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、複合材の連続成形においてピールプライを最外層に積層する場合に、複合材部材本体またはピールプライとの境界面にボイドがない良好な部材の成形が可能である。
【０００７】
また本発明によれば連続成形においても凹面にピールプライを積層硬化させることが出来る。
【０００８】
そのため本発明によれば、組み合わせによって、例えば図３のようなＨ型断面の部材で、凹面部を含む外周部すべてにプリプレグピールプライが貼付された部材を成形することが出来る、そしてそのプリプレグピールプライを剥離することによってそれらの面は後工程で他の部材を接着したり、補強のためのプリプレグを積層硬化することができる。
【０００９】
例えば図４は、図３のようなＨ型断面の部材を分割切断しＴ型断面にした後、プリプレグピールプライを剥離した面の一部に、補強のためのプリプレグを積層硬化し厚さを段階的に増加させた部材を表す。このような部材の製造も容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は炭素繊維を含むプリプレグ複合材２０を積層した表面に本発明のプリプレグピールプライ１０を積層した状態の模式図である。
プリプレグピールプライ１０にはポリエステルまたはナイロン繊維１０ｂに熱硬化型樹脂１０ａが含浸された構造を有する。繊維１０ｂの直径は一般に十数マイクロメーターである。
一方のプリプレグ複合材２０は炭素繊維２０ｂに熱硬化型樹脂２０ａが含浸された構造を有する。このプリプレグ複合材２０の炭素繊維２０ｂの直径は数マイクロメーターが使用される。
【００１１】
図１は、プリプレグ複合材２０の表面にプリプレグピールプライ１０を積層して連続成形した部材１の断面構造を示す。プリプレグ複合材２０とプリプレグピールプライ１０の間には接着面１５が形成される。
成形部材１は、後工程でプリプレグピールプライ１０を剥離して使用するが、この際に、ポリエステルまたはナイロン繊維１０ｂは柔軟であるため引き剥がす際に繊維が切れることなく、硬化した部材からプリプレグピールプライ１０を引き剥がすことは容易である。そのためプリプレグピールプライ１０は部材成形後に他の部材と接着される表面に積層しておき汚染防止と、硬化後に剥離除去することで接着に適した粗さの面を形成する目的で広く使われている。
【００１２】
この発明において使用するプリプレグピールプライ１０はポリエステルまたはナイロンなどの繊維１０ｂの例えば平織りの織物に部材となる複合材プリプレグと同じかまたは類似の硬化特性、特にゲル化の特性が同じまたは類似の熱硬化型樹脂１０ａを含浸させたもので、樹脂含有量は体積比でプリプレグ複合材２０と類似のものが望ましい。
【００１３】
図２の（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明のプリプレグピールプライ１０を積層した部材の成形工程を示す。
図２の（ａ）に示すように必要枚数のプリプレグ複合材２０を積層し、その表面に本発明のプリプレグピールプライ１０を重ね、更にキャリアーフィルム３０を重ねた素材１ａを用意し、（ｂ），（ｃ）に示すように順次折り曲げてコ字形状の部材１ｃを成形する。この成形工程において、ピールプライが樹脂を含まない乾式ピールプライであるとキャリアーフィルムとピールプライおよび複合材プリプレグが遊離し所望のコ字形状にならないが、本発明のごとくプリプレグピールプライならばそのような問題はない。
【００１４】
図３は、コ字形状の部材１ｃをＨ字形状に重ね合わせて、両側に図２の（ａ）に示した平帯状の素材１ａを重ね合わせてＨ型の部材を連続成形した状態を示す。
成形および硬化後の製品２のプリプレグピールプライ１０を剥離した後のプリプレグ複合材２０の表面２０ｆは適当な粗面を有し、他の部材や接着剤との接着性が向上する。
【００１５】
図４は、Ｈ型材を半分に切り離してＴ型の部材１００に補強のプリプレグを追加する方法を示す。
部材１００の必要面に補強のプリプレグを追加積層し適宜の方法でこれを硬化させれば、断面寸法Ｔ１，Ｔ２が部分的に異なる部材１１０を得ることができる。
【００１６】
プリプレグピールプライをプリプレグ複合材の最外層に積層し硬化させる場合、オートクレーブ等による加熱硬化では圧力を受けながらの温度上昇が緩慢であるため、プリプレグ複合材およびプリプレグピールプライ内の樹脂が昇温する過程でボイドの除去は容易である。
【００１７】
一方、文献１から文献３に開示されたような連続成形方法では、プリプレグ複合材およびプリプレグピールプライは急速な温度上昇を受け比較的短時間に硬化するためプリプレグ複合材に含浸されている樹脂とプリプレグピールプライに含浸されている樹脂の硬化特性が異なるとボイドが除去され難くなる。
【００１８】
上述の状況において特にプリプレグピールプライの樹脂がプリプレグ複合材の樹脂より早くゲル化および硬化するとプリプレグ複合材の内部のボイドが封じ込められ、ボイドがプリプレグ複合材内部に残留するか、またはプリプレグ複合材とプリプレグピールプライの境界面に集中し含有される状況が発生しやすい。
【００１９】
図５の（ａ）はプリプレグ複合材２０の表面にプリプレグピールプライ１０を積層した状態を繊維の図を省略して樹脂だけを表した模式図である。未硬化のプリプレグ複合材２０およびプリプレグピールプライ１０の樹脂内部にはボイドＢが分散しており、適切な温度と圧力のもとでの硬化の過程でボイドは消失するが、プリプレグピールプライ１０が先に硬化すると図５の（ｂ）のようにプリプレグ複合材２０の内部のボイドＢが硬化したプリプレグピールプライ１０に遮断され消失しない。このことは実験的に経験している。
【００２０】
一方、プリプレグ複合材２０とプリプレグピールプライ１０の樹脂が同一または硬化特性が実質的に類似であれば、図６の（ａ）および（ｂ）のようにボイドＢが遮断されることはないのでボイドが残留しない。
【００２１】
結論としてボイドがプリプレグ複合材内部に含有されることを防ぐには、プリプレグ複合材の樹脂とプリプレグピールプライの樹脂を同一または実質的に硬化特性が類似のものにすれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】プリプレグ複合材の表面にプリプレグピールプライを積層して連続成形した部材の断面構造を示す説明図。
【図２】本発明のプリプレグピールプライを積層した部材の成形工程を示す説明図。
【図３】Ｈ型材を製造する方法を示す説明図。
【図４】Ｈ型材を半分に切り離して厚さが部分的に異なるＴ型の部材を製造する方法を示す説明図。
【図５】プリプレグ複合材とプリプレグピールプライの樹脂だけを示す模式図。
【図６】プリプレグ複合材とプリプレグピールプライの樹脂だけを示す模式図。
【符号の説明】
【００２３】
１ 成形部材
１０ プリプレグピールプライ
１０ａ 熱硬化型樹脂
１０ｂ ポリエステル又はナイロン繊維
２０ プリプレグ複合材
２０ａ 熱硬化型樹脂
２０ｂ 炭素繊維
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素繊維などに熱硬化型樹脂を含浸させた複合材プリプレグの最外層に積層されて、連続成形後に剥離することによって複合材プリプレグの最外層表面に接着性を向上させる粗面を形成するためのプリプレグピールプライであって、
プリプレグピールプライは、複合材プリプレグの繊維の径寸法より大きな径寸法を有する繊維により構成される繊維織物と、繊維織物に含浸させた熱硬化型樹脂を含むことを特徴とするプリプレグピールプライ。
【請求項２】
連続成形において、その粘着性により凹面にも複合材プリプレグとともに積層することができることを特徴とする請求項１記載のプリプレグピールプライ。
【請求項３】
プリプレグピールプライの織物を構成する繊維は、ポリエステル又はナイロンであることを特徴とする請求項１又は２記載のプリプレグピールプライ。
【請求項４】
プリプレグピールプライに含浸させる熱硬化型樹脂は、複合材プリプレグに含浸させる熱硬化型樹脂と実質的に等しい硬化特性を有する請求項１乃至３のいずれかに記載のプリプレグピールプライ。
【請求項１】
炭素繊維などに熱硬化型樹脂を含浸させた複合材プリプレグの最外層に積層されて、連続成形後に剥離することによって複合材プリプレグの最外層表面に接着性を向上させる粗面を形成するためのプリプレグピールプライであって、
プリプレグピールプライは、複合材プリプレグの繊維の径寸法より大きな径寸法を有する繊維により構成される繊維織物と、繊維織物に含浸させた熱硬化型樹脂を含むことを特徴とするプリプレグピールプライ。
【請求項２】
連続成形において、その粘着性により凹面にも複合材プリプレグとともに積層することができることを特徴とする請求項１記載のプリプレグピールプライ。
【請求項３】
プリプレグピールプライの織物を構成する繊維は、ポリエステル又はナイロンであることを特徴とする請求項１又は２記載のプリプレグピールプライ。
【請求項４】
プリプレグピールプライに含浸させる熱硬化型樹脂は、複合材プリプレグに含浸させる熱硬化型樹脂と実質的に等しい硬化特性を有する請求項１乃至３のいずれかに記載のプリプレグピールプライ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２２１３９０（Ｐ２００９−２２１３９０Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６８８２２（Ｐ２００８−６８８２２）
【出願日】平成２０年３月１８日（２００８．３．１８）
【出願人】（０００１３２０１３）株式会社ジャムコ (53)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１８日（２００８．３．１８）
【出願人】（０００１３２０１３）株式会社ジャムコ (53)
【Ｆターム（参考）】
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