(57)【要約】プラスチック材料をプリプレグ材料に貼り付ける少なくとも一回の工程と、続いて、そのプリプレグ材料に含まれる樹脂の架橋が誘導されるように、その中間材料をそのプラスチック材料のガラス転移温度に近い温度で加熱する工程と、を具備するコンポジット材料の製造方法。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス転移温度Ｔｇを有するプラスチック材料とプリプレグとを貼り合わせる、少なくとも一回のボンディング工程と、
前記ボンディング工程で得られた中間材料を硬化温度Ｔｃで硬化させる工程と、を具備し、
前記硬化温度Ｔｃは、前記プリプレグ材料に含まれる含浸樹脂の架橋が誘導されるように、前記ガラス転移温度Ｔｇとの差ΔＴが１０℃以下であることを特徴とする
コンポジット材料の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載されたコンポジット材料の製造方法であって、
前記硬化温度Ｔｃと前記ガラス転移温度Ｔｇとの差ΔＴは、５℃以下であることを特徴とする
コンポジット材料の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたコンポジット材料の製造方法であって、
前記硬化温度Ｔｃと、前記プリプレグ材料に含まれる前記含浸樹脂の架橋温度Ｔｒとの差は、１０℃以下であることを特徴とする
コンポジット材料の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載されたコンポジット材料の製造方法であって、
前記硬化温度Ｔｃは、８０℃から１８０℃の範囲であることを特徴とする
コンポジット材料の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載されたコンポジット材料の製造方法であって、
前記プラスチック材料は、ポリウレタン樹脂からなることを特徴とする
コンポジット材料の製造方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載されたコンポジット材料の製造方法であって、
前記プリプレグ材料は、エポキシ母材を有していることを特徴とする
コンポジット材料の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載されたコンポジット材料の製造方法であって、
前記プリプレグ材料は、エポキシ材料が含浸された炭素繊維を有することを特徴とする
コンポジット材料の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載されたコンポジット材料の製造方法であって、
前記プラスチック材料には、前記プリプレグ材料が塗布されていることを特徴とする
コンポジット材料の製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載されたコンポジット材料の製造方法であって、
前記ボンディング工程は、冷間で実行される
コンポジット材料の製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載されたコンポジット材料の製造方法であって、
前記硬化させる工程の後に実施される表面処理工程を具備し、
前記表面処理工程は、前記含浸樹脂を前記硬化させる工程で得られたコンポジット材料の表面に塗布して硬化させる硬化処理を備えることを特徴とする
コンポジット材料の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載されたコンポジット材料の製造方法であって、
前記表面処理工程は、前記硬化処理により得られたコンポジット材料の外表面にアクリル塗料を塗布する最終処理を備える
コンポジット材料の製造方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載されたコンポジット材料の製造方法によって製造される
コンポジット材料。
【請求項１３】
請求項１２に記載されたコンポジット材料であって、
ポリウレタン樹脂製の内部部分と、エポキシ樹脂に含浸された炭素繊維を備えるプリプレグ材料により構成されるコーティング部分とを具備することを特徴とする
コンポジット材料。
【請求項１４】
請求項１３に記載されたコンポジット材料であって、
前記コーティング部分は少なくとも２層であり、前記２層のうちの１層の繊維の配向方向は、他層の配向方向と異なっていることを特徴とする
コンポジット材料。
【請求項１５】
請求項１４に記載されたコンポジット材料であって、
前記コーティング部分は、繊維配向方向が０／９０°である内層と、繊維配向方向が９０°である中間層と、繊維配向方向が０／９０°である外層とを備えていることを特徴とする
コンポジット材料。
【請求項１６】
互いに張り合わさるように構成された２つの補強部材を具備する、コンポジット材料製造用金型であって、
前記２つの補強部材の各々は、
絶縁材料部分と、
前記絶縁材料部分の両面に設けられた２つの導電材料部分と、
前記２つの導電材料部分を接続するように前記絶縁材料部分に内蔵された少なくとも一つの容量素子とを備えることを特徴とする
コンポジット材料製造用金型。
【請求項１７】
請求項１６に記載されたコンポジット材料製造用金型であって、
前記絶縁材料部分は、中央部と、前記中央部から直交方向に延びる二つの側部とを備えることを特徴とする
コンポジット材料製造用金型。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載されたコンポジット材料製造用金型であって、
前記二つの補強部材のそれぞれの前記導電材料部分の間に挿入された、流出防止用の絶縁部材を具備することを特徴とする
コンポジット材料製造用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低密度高強度コンポジット材料の製造方法に関する。以下において、プリプレグ材料とは、繊維材料中に架橋性樹脂が含浸された材料として定義される。
【背景技術】
【０００２】
長年、軽量であると同時に、耐久性のある材料が要求されてきた。明らかなようであるが、この要求は、輸送車産業、スポーツ機器及び風力エネルギーの開発分野で特に強い。
【０００３】
この要求を満たすために、異なる材料を混ぜ合わせることにより異なる特性を融合させた、コンポジット材料が製造されてきた。
【０００４】
しかし、製造される材料は、期待された特性を示すものの、単一材料のような構造とならず、二つの原料が有効に結合しない、という問題を有していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、簡単で経済的な方法により、低密度であり、強度があり、従来の問題点を有さないコンポジット材料の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のコンポジット材料の製造方法は、ガラス転移温度Ｔｇを有するプラスチック材料をプリプレグとを貼り合わせる少なくとも１回以上のボンディング工程と、次に、ボンディング工程で得られた中間材料を硬化温度Ｔｃで硬化させる工程と、を備える。ここで、硬化温度Ｔｃは、そのプリプレグ材料に含まれる含浸樹脂の架橋が誘導されるように、そのガラス転移温度Ｔｇとの差ΔＴが１０℃以下である。
【０００７】
その硬化温度Ｔｃとそのガラス転移温度Ｔｇとの差ΔＴは、５℃以下であることが好ましい。
【０００８】
その硬化温度Ｔｃとその含浸樹脂の架橋温度Ｔｒとの差は、１０℃以下であることが好ましい。
【０００９】
その硬化温度Ｔｃとその含浸樹脂の架橋温度Ｔｒとの差は、５℃以下であることが好ましい。
【００１０】
そのプラスチック材料のガラス転移温度Ｔｇとその架橋温度Ｔｒとの差は、５℃以下であることが好ましい。
【００１１】
そのガラス転移温度Ｔｇと架橋温度Ｔｒとは、実質的に一致していることがより好ましい。
【００１２】
架橋温度とは、架橋反応により樹脂自身が硬化する直前において樹脂の粘度が下がるときの温度を意味する。
【００１３】
硬化温度Ｔｃは、８０℃から１８０℃の範囲であることが好ましい。
【００１４】
そのプラスチック材料は、ポリウレタン材料からなることが好ましい。
【００１５】
そのプリプレグ材料は、エポキシ樹脂を母体としていることが好ましく、エポキシ樹脂中が含浸された炭素繊維であることがより好ましい。
【００１６】
その接着させる工程は、冷間で行われることが好ましい。
【００１７】
本発明の製造方法は、硬化する工程の後に、その硬化工程で得られたコンポジット材料の表面に含浸樹脂を塗布して重合させる表面処理工程を備えることが好ましい。
【００１８】
その表面処理工程は、硬化処理の後にコンポジット材料の外表面にアクリル塗料を塗布する最終処理を備えることが好ましい。
【００１９】
本発明は、更に、コンポジット材料を製造するための金型に関する。その金型は互いに張り合わされる二つの補強部材を備える。その補強部材の各々は、絶縁材料部分と、その絶縁材料部分の両面に配置された導電材料部分と、その二つの導電材料部分を接続するようにその絶縁材料部分に内蔵された少なくとも一つの容量素子とを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下の図では、内部構成を図示することにより発明をより理解し易くするため、張り合わせ（ラミネーション）が行われていない状態が例示されている。
【００２１】
図１には、本発明に係る金型１が示されている。金型１は、二つの補強部材２を備えており、その間でコンポジット材料が製造される。
【００２２】
各補強部材２は、絶縁材料シート３と、その絶縁材料シート３の両面に配置された二枚の導電材料シート４と、それぞれが絶縁材料シート３に内蔵された三つの容量素子５とを備えている。各容量素子５は、二枚の導電材料シート４の双方に接している。
【００２３】
絶縁材料シート３は、例えば、ガラス繊維、岩綿、ポリウレタンフォーム、及び感熱紙により実現される。一方、導電材料シート４は、例えば、金属や金属含有樹脂により実現される。
【００２４】
具体的には、導電材料シート４は、更に、コンポジット材料に接する内部シート４ａと、外部シート４ｂとを備えている。
【００２５】
絶縁材料シート３は、中央部３ａと、中央部から直角に延びる二つの側部３ｂとを備えている。絶縁材料シート３は、導電材料シート４の内部シート４ａの片面と側面とを覆うように形成されている。これにより、熱がコンポジット材料から導電材料シート４ａを透過して放射することが抑制される。
【００２６】
図１に例示されるように、二つの補強部材２間における二枚の内部シート４ａの間には、流出防止層６が介装されている。その流出防止層６は、シリコンにより形成される。
【００２７】
（コンポジット材料の例）
図２には、本発明の方法により製造されるコンポジット材料７が例示されている。コンポジット材料７は、円筒型であり、ポリウレタンフォーム樹脂（ＴＲＩＡＬ  ＣＨＥＭ  ＳＲＬ社製  ＵＰ４６０Ｅ、ガラス転移温度が８５℃）製のコア部分８と、コーティング部分９とを備えている。そのコーティング部分は、３層構造のプリプレグ材料（ＳＥＡＬ  ＳＰＡ社製）であり、炭素繊維にガラス転移温度が８５℃であるエポキシ樹脂が含まれてなる。
【００２８】
具体的には、コーティング部分は、繊維配向が０／９０°の「ＴＥＸＩＰＲＥＧ  ＥＴ２２３（商品名）」を内層とし、繊維配向が９０°である「ＵＤ  ＨＳ  ３００（商品名）」を中間層とし、繊維配向が０／９０°である「ＴＥＸＩＰＲＥＧ  ＥＴ２２３（商品名）」を外層としている。
【００２９】
コア部分８の半径は０．５ｃｍであり、コーティング部分９の厚みは０．７ｍｍである。
【００３０】
本発明の方法によれば、冷間で、二つの材料が図２に示されるように配置される。その後、得られた中間製品が図１の金型の内側に配置され、オーブン中、８５℃で１０時間、加熱される。
【００３１】
その中間製品は、ポリウレタン樹脂のガラス転移温度Ｔｇと、エポキシ樹脂の架橋温度Ｔｒとの双方に等しい温度で加熱される。エポキシ樹脂は、コーティング部分９を構成するプリプレグ材料の炭素繊維に含浸された樹脂である。
【００３２】
一度、８５℃での硬化工程が終了すると、エポキシ樹脂層がコーティング部分９の外表面に塗布される。次ぎに、コンポジット材料は、再び、図１の金型の内部に配置され、８５℃で３時間加熱される。
【００３３】
作用効果を確認するため、コンポジット材料に対する試験が行われた。
【００３４】
表１は、個々の樹脂と、それらと同じ樹脂を用いて本発明の製造方法により得られたコンポジット材料との物理的性質を示している。
【００３５】
具体的には、その物理的性質は、密度、ＡＳＴＭ規格Ｄ４１２に従って測定された圧縮強度及び引張強度で示されている。
【００３６】
【表１】
2009502549.tif 000003
【００３７】
表１に示されるように、本発明の製造方法により得られたコンポジット材料は、個々の材料よりも、軽くて、驚くほどに強度（ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ）がある。
【００３８】
本発明のプラスチック材料としては、ポリウレタンフォームの他に、ＡＢＳ、ＰＶＣ、ＰＥＴが好ましく用いられる。
【００３９】
本発明のプリプレグ材料としては、エポキシ樹脂が含浸された炭素繊維のほかに、以下のものも好ましく用いられる。繊維材料としては、ガラスＥ（Ｇｌａｓｓ  Ｅ）、ガラスＳ（Ｇｌａｓｓ  Ｓ）、アラミド繊維、アルミナ、グラファイト、シリコン、タングステン、及びベリリウムをからなる集合に含まれるものが用いられる。母材としては、フェノール樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、及びビスマレイミド樹脂からなる集合に含まれるものが用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係るコンポジット材料製造用の金型の好適な実施例を示す断面図である。
【図２】本発明による製造方法により得られるコンポジット材料の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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2009502549.tif 000008
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