特許ウォッチ

公開番号2024088819
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-03
出願番号2021037498
出願日2021-03-09
発明の名称成形体の製造方法
出願人帝人株式会社
代理人個人
主分類B29C 43/58 20060101AFI20240626BHJP(プラスチックの加工;可塑状態の物質の加工一般)
要約【課題】連続繊維の繊維配向が特に乱れやすくなる、曲面を含んだ三次元形状の成形型を用いた場合であっても、連続繊維の乱れを抑制し、機械物性を担保できる成形体の製造方法を提供する。
【解決手段】不連続繊維と樹脂M1を含む複合材料Aと、連続繊維と樹脂M2を含む複合材料Bとを積層して圧縮成形し、成形体を製造する方法であって、
複合材料Bの成形型への配置面Xは、曲面を含んだ三次元形状であって、前記連続繊維の束幅方向に向かって曲がっており、
成形体に含まれる連続繊維の最大厚みTmaxと、最小厚みTminの関係が、1≦Tmax/Tmin≦1.5である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
不連続繊維と樹脂Ｍ１を含む複合材料Ａと、連続繊維と樹脂Ｍ２を含む複合材料Ｂとを積層して圧縮成形し、成形体を製造する方法であって、
複合材料Ｂの成形型への配置面Ｘは、曲面を含んだ三次元形状であって、前記連続繊維の束幅方向に向かって曲がっており、
成形体に含まれる連続繊維の最大厚みＴｍａｘと、最小厚みＴｍｉｎの関係が、１≦Ｔｍａｘ／Ｔｍｉｎ≦１．５である。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
前記配置面Ｘは、連続繊維の束幅方向に向かって、弧を描いた状態、又は折れた状態で曲がっている、請求項１に記載の成形体の製造方法。
【請求項３】
成形体における複合材料Ａと複合材料Ｂとの層間せん断強度が３０ＭＰａ以上である、請求項１又は２に記載の成形体の製造方法。
【請求項４】
樹脂Ｍ２が半硬化した熱硬化性樹脂であって、樹脂Ｍ２の複素粘度η２が８０００Ｐａ・ｓ以上３００００Ｐａ・ｓ以下である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
【請求項５】
樹脂Ｍ２が半硬化した熱硬化性樹脂であって、硬化度が５０％以上である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
【請求項６】
成形の時に、樹脂Ｍ２を完全硬化して成形体を製造する、請求項４又は５に記載の成形体の製造方法。
【請求項７】
複合材料Ｂは潜在性硬化剤を含み、前記潜在性硬化剤は、イオン反応、加熱溶解、モレキュラーシーブ、マイクロカプセル、又はＵＶ硬化の一群から選ばれる少なくとも１つを利用したものである、請求項４乃至６のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
【請求項８】
樹脂Ｍ１、及び樹脂Ｍ２が熱可塑性樹脂である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
【請求項９】
樹脂Ｍ１と樹脂Ｍ２の複素粘度が、下記の関係を満たす請求項８に記載の成形体の製造方法。
３×η１＜η２＜３００００（Ｐａ・ｓ）かつ η１＜５００（Ｐａ・ｓ）
ただし、
η１（Ｐａ・ｓ）：せん断速度２（１／ｓ）のときの、樹脂Ｍ１の複素粘度
η２（Ｐａ・ｓ）：せん断速度２（１／ｓ）のときの、樹脂Ｍ２の複素粘度
である。
【請求項１０】
下記式を満たす、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
（繊維束の最大幅Ｗｍａｘ－繊維束の最小幅Ｗｍｉｎ）／繊維束の平均幅Ｗａｖｅ＜０．２５
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合材料Ａと複合材料Ｂとを積層して圧縮成形し、成形体を製造する方法に関するものである。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、不連続繊維や連続繊維で強化された成形体は、機械物性に優れており、自動車等の構造部材として注目されている。
【０００３】
特許文献１では、未硬化の熱硬化性マトリックス樹脂を用いた連続強化繊維プリプレグと熱可塑性樹脂シートを用い、熱可塑性樹脂シート特有の粘度範囲に合わせた金型温度に設定して成形した成形体の製造方法が記載されている。
【０００４】
特許文献２では、シートモールディングコンパウド層と連続繊維による強化層との間に繊維が互いに交差する構造を有するバリア層を設けて成形した成形体が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００８－２３０２３６号公報
国際公開第２０１８／１０１２４５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の連続繊維強化プリプレグは、プリプレグに含まれる熱硬化性樹脂の硬化度が１０％以下と低いため、その他の材料（例えば不連続繊維強化複合材料）とともに圧縮成形すると、その他の材料の流動方向にプリプレグに含まれる連続繊維が追従してしまう。この結果、連続繊維が乱れてしまい、成形体となったときに、高い物性を保つことができない。
【０００７】
また、特許文献２に記載の複合材料は、シートモールディングコンパウンド層と連続繊維による強化層との間にバリア層を設けているため、成形体を製造するにあたって、本来必要のない層が必要となり、積層の手間が増える。更に、３つの層間での層間せん断強度の確保に問題が生じるし、層間の収縮率の違いによって得られた成形体が反ってしまう課題が生じる。
【０００８】
そこで本発明の目的は、連続繊維の繊維配向が特に乱れやすくなる、曲面を含んだ三次元形状の成形型を用いた場合であっても、連続繊維の乱れを抑制し、機械物性を担保できる成形体の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
１．不連続繊維と樹脂Ｍ１を含む複合材料Ａと、連続繊維と樹脂Ｍ２を含む複合材料Ｂとを積層して圧縮成形し、成形体を製造する方法であって、
複合材料Ｂの成形型への配置面Ｘは、曲面を含んだ三次元形状であって、前記連続繊維の束幅方向に向かって曲がっており、
成形体に含まれる連続繊維の最大厚みＴｍａｘと、最小厚みＴｍｉｎの関係が、１≦Ｔｍａｘ／Ｔｍｉｎ≦１．５である。
２．前記配置面Ｘは、連続繊維の束幅方向に向かって、弧を描いた状態、又は折れた状態
で曲がっている、前記１．に記載の成形体の製造方法。
３．成形体における複合材料Ａと複合材料Ｂとの層間せん断強度が３０ＭＰａ以上である、前記１．又は２．に記載の成形体の製造方法。
４．樹脂Ｍ２が半硬化した熱硬化性樹脂であって、樹脂Ｍ２の複素粘度η２が８０００Ｐａ・ｓ以上３００００Ｐａ・ｓ以下である、前記１．乃至３．のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
５．樹脂Ｍ２が半硬化した熱硬化性樹脂であって、硬化度が５０％以上である、前記１．乃至４．のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
６．成形の時に、樹脂Ｍ２を完全硬化して成形体を製造する、前記４．又は５．に記載の成形体の製造方法。
７．複合材料Ｂは潜在性硬化剤を含み、前記潜在性硬化剤は、イオン反応、加熱溶解、モレキュラーシーブ、マイクロカプセル、又はＵＶ硬化の一群から選ばれる少なくとも１つを利用したものである、前記４．乃至６．のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
８．樹脂Ｍ１、及び樹脂Ｍ２が熱可塑性樹脂である、前記１．乃至３．のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
９．樹脂Ｍ１と樹脂Ｍ２の複素粘度が、下記の関係を満たす前記８．に記載の成形体の製造方法。
３×η１＜η２＜３００００（Ｐａ・ｓ）かつ η１＜５００（Ｐａ・ｓ）
ただし、
η１（Ｐａ・ｓ）：せん断速度２（１／ｓ）のときの、樹脂Ｍ１の複素粘度
η２（Ｐａ・ｓ）：せん断速度２（１／ｓ）のときの、樹脂Ｍ２の複素粘度
である。
１０．下記式を満たす、前記１．乃至９．のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
（繊維束の最大幅Ｗｍａｘ－繊維束の最小幅Ｗｍｉｎ）／繊維束の平均幅Ｗａｖｅ＜０．２５
１１．複合材料Ｂに含まれる連続繊維は、一軸配向した連続繊維であって、複合材料Ｂの長手方向に配向している、前記１．乃至１０．のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
１２．複合材料Ｂに含まれる連続繊維は、二軸配向した連続繊維であって、複合材料Ｂの長手方向、及び長手方向と直交した方向に配向している、前記１．乃至１０．のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
不連続繊維で強化された複合材料と、連続繊維で強化された複合材料とを積層して成形したときに、連続繊維が乱れずに成形できるため、安定して高い機械物性を有する成形体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許