(57)【要約】【課題】成形体の表面意匠性に優れ、しかも量産性よく製造することができる繊維強化複合材料成形体の製造方法を提供する。【解決手段】繊維強化複合材料成形体の強化繊維織物と熱硬化性樹脂からなる表面に離型剤を塗布して、該表面に一方向に引き揃えられた強化繊維と熱硬化性樹脂組成物を含むＵＤプリプレグを重ね、該ＵＤプリプレグを加熱硬化し、該表面と該ＵＤプリプレグの硬化物の間を剥離することで、強化繊維織物の意匠と同様の意匠をもつ繊維強化複合材料成形体を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化複合材料成形体の強化繊維織物と熱硬化性樹脂からなる表面に離型剤を塗布して、該表面に一方向に引き揃えられた強化繊維と熱硬化性樹脂組成物を含むＵＤプリプレグを重ね、該ＵＤプリプレグを加熱硬化し、該表面と該ＵＤプリプレグの硬化物の間を剥離する、該ＵＤプリプレグの硬化物を表面に持つ繊維強化複合材料成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に微細凹凸からなる意匠を施した繊維強化複合材料成形体の製造方法に関する。さらに詳しくは、一方向補強プリプレグを表面に用いた繊維強化複合材料成形体を成形するに際し、表面に微細凹凸からなる意匠を賦形する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化複合材料（以下「ＦＲＰ」という。）は、軽量かつ高強度および高剛性であるため、スポーツ、レジャー用途から、自動車や航空機等の産業用途まで、幅広く用いられている。
【０００３】
熱硬化性樹脂組成物を強化繊維に含浸させたものであるプリプレグは、一方向に引き揃えられた強化繊維に熱硬化性樹脂組成物を含浸させたもの（以下、ＵＤプリプレグ）や、強化繊維の織物に熱硬化性樹脂組成物を含浸させたもの（以下、クロスプリプレグ）など、様々な種類のものが知られており、これらのプリプレグを積層賦形して加熱硬化することにより、所望のＦＲＰ成形体が得られる。
【０００４】
これらのＦＲＰ成形体のうち、表面にクロスプリプレグを配置したものは、強化繊維の織物組織が成形体表面に見られ、意匠性の点においても優れている。特に炭素繊維の織物組織が成形体表面に見られるＦＲＰ成形体の意匠性は高く評価されている。
【０００５】
ところが、クロスプリプレグは織物作製のコストが加わるために、ＵＤプリプレグと比較して高価であることが多い。このため、ＵＤプリプレグを用いたＦＲＰ成形体の表面に織物組織の外観を付与する安価な技術があれば、安価に意匠性の優れたＦＲＰ成形体を得ることができる。
【０００６】
特許文献１では、プリプレグを積層して加熱成形する際に、エンボス加工された離型紙のエンボス面をプリプレグ表面に重ねた状態で成形し、表面がエンボス模様に賦形されたＦＲＰ成形体を得る方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−２６４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に記載の方法は、離型紙の破片が成形体に混入して欠陥となる、成形後に離型紙を剥離する際に離型紙が破れて工程を止める、離型紙は再利用できず離型紙がコストアップの要因になる、成形条件によっては離型紙のエンボス面が変形し所望のエンボス形状が得られない等の問題を抱えている。
【０００９】
また、クロスプリプレグを表面に用いてＦＲＰ成形体を製造する場合にも、成形時に生じる樹脂の流動により織物組織が変形して、目曲り、目開きなどの意匠性の低下が生じることがあった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明は、
繊維強化複合材料成形体の強化繊維織物と熱硬化性樹脂からなる表面に離型剤を塗布して、該表面に一方向に引き揃えられた強化繊維と熱硬化性樹脂組成物を含むＵＤプリプレグを重ね、該ＵＤプリプレグを加熱硬化し、該表面と該ＵＤプリプレグの硬化物の間を剥離する、該ＵＤプリプレグの硬化物を表面に持つ繊維強化複合材料成形体の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、安価に優れた意匠性を持つ、織物組織形状の外観を有するＵＤプリプレグ積層成形体を得ることができる。
【００１２】
また、目開き、目曲りのない強化繊維織物と熱硬化性樹脂からなる表面を有する繊維強化複合材料成形体を準備することにより、成形時に発生する目曲り、目開きなどの不具合による意匠性の低下を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の繊維強化複合材料成形体の製造法について詳細に説明する。但し本発明は、以下に記載する内容に限定されるものではない。
【００１５】
図１は本発明の繊維強化複合材料成形体の成形方法の一例を示す図である。本発明の繊維強化複合材料成形体の製造方法においては、一方向に引き揃えられた強化繊維と熱硬化性樹脂組成物からなるＵＤプリプレグの積層体を、クロスプリプレグの成形体２の離型剤処理面に接して、加熱硬化して成形することが好ましい。クロスプリプレグの成形体２の離形処理面は、平滑な型面に接して加熱硬化して成形したものであっても良いし、平滑な軟質材料に接して加熱硬化して成形したものであっても良いし、解放状態で加熱硬化して成形したものであっても良い。いずれの場合にも、強化繊維の織物組織の形状と強化繊維の分布が、表層の樹脂層上に、微細な凹凸となってクロスプリプレグの成形体２の表面に現われる。より鮮明な微細な凹凸を得るためには解放状態が好ましく、鮮明度を抑制するためには接する材料を硬いものにすることが好ましい。
【００１６】
この微細な凹凸を有する面に離型剤を塗布して、ＵＤプリプレグを接して加熱硬化することで、硬化されたＵＤプリプレグの表面にこの微細な凹凸が転写され、あたかも表層に強化繊維織物を用いたかのような外観を有する複合材料成形体が得られる。
【００１７】
本発明に用いる複合材料成形体と、本発明によって製造される複合材料成形体に用いることができる強化繊維の形態としては、長繊維および短繊維が挙げられるが、中でも適用される複合材料成形体に必要とされる物性の点で、長繊維が好適に用いられる。
【００１８】
長繊維の形態としては、多数の長繊維を一方向に揃えて並べてシート状としたもの（ＵＤシート）や、長繊維からなる織物などが挙げられる。優れた物性の複合材料成形体が安価に得られるので、本発明においては、ＵＤシートに熱硬化性樹脂組成物を含浸したＵＤプリプレグを積層したものを用いて、複合材料成形体を得ることが好ましい。
【００１９】
本発明に用いる複合材料成形体と、本発明によって製造される複合材料成形体に用いることができる強化繊維の種類としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、炭化珪素繊維、高強度ポリエチレン、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ナイロン繊維、ステンレススチール繊維等が挙げられ、なかでも軽量で剛性が高いことから炭素繊維が望ましい。
本発明に用いる複合材料成形材に用いる強化繊維は、本発明によって製造される繊維強化複合材料成形体に用いる強化繊維と同じであっても良いが、本発明によって製造する複合材料成形材に所望の外観が得られるよう、異なる強化繊維を選択することもできる。
【００２０】
本発明に用いる複合材料成型材の表面には、平織、綾織、朱子織など本発明によって製造する複合材料成形材に所望の外観が得られるよう適宜選択した織物組織の強化繊維織物を使用することができる。
【００２１】
（熱硬化性樹脂組成物）
本発明によって製造される繊維強化複合材料成形体に用いることができる熱硬化性樹脂組成物としては、例えば、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、マレイミド樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。強化繊維として炭素繊維を用いる場合は、炭素繊維との接着性の点で、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂が好適に用いられる。
【００２２】
さらに、難燃性能が求められる分野に用いられる場合は、熱硬化性樹脂組成物に難燃性能を付与したものが好適に用いられる。一般的な難燃性材料としては、臭素系化合物、リン系化合物、リン＋窒素系化合物、金属水酸化物、シリコーン系化合物、ヒンダードアミン化合物などが挙げられ、これらを樹脂に添加することにより難燃性能が得られる。難燃性評価法として、ＵＬ９４規格燃焼試験などによって性能評価が実施される。
本発明に用いる複合材料成形材に用いる熱硬化性樹脂は、本発明によって製造される繊維強化複合材料成形体に用いる熱硬化性樹脂組成物の硬化物と同じであっても良いが、本発明によって製造される複合材料成形材の成形に繰り返し使用できるよう耐熱性に優れる熱硬化性樹脂を選択することが好ましい。
【００２３】
本発明の製造方法において、プリプレグを加熱硬化する方法としては、オートクレーブ成形、真空バッグ成形、プレス成形などＦＲＰ成形体を成形する一般的な方法を選択することができる。
【実施例】
【００２４】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。なお、本発明は実施例によって制限されるものではない。
本実施例においては、ＵＤプリプレグとして炭素繊維プリプレグ（三菱レイヨン（株）製、製品名「ＴＲ３６０Ｅ２５０Ｓ」（熱硬化性樹脂組成物（三菱レイヨン（株）製エポキシ樹脂、製品名「＃３６０」）を強化繊維（三菱レイヨン（株）製炭素繊維、製品名「ＴＲ５０Ｓ」）に含浸したプリプレグ））を、クロスプリプレグとして炭素繊維プリプレグ（三菱レイヨン（株）製、製品名「ＴＲ３１１０  ３３１Ｇ」（熱硬化性樹脂組成物（三菱レイヨン（株）製エポキシ樹脂、製品名「＃３３１」）を強化繊維（三菱レイヨン（株）製炭素繊維、製品名「ＴＲ３０Ｓ」）に含浸したプリプレグ））を用いた。
【００２５】
まず、２９８ｍｍ×２９８ｍｍに裁断した前記クロスプリプレグをステンレス板上に１０枚積層し、ポリ塩化ビニル製の軟質シートで覆い、周囲をシーラントテープで密閉して内部を真空脱気することで、クロスプリプレグ層間の空気を十分に除去し、一体化させた。このようにして得た一体化したクロスプリプレグ積層体を、成形品寸法が３００ｍｍ×３００mm×２ｍｍとなる様に設計されたキャビティーを有する、上下に開閉する一対の平滑な成形面を有するシェアエッヂ式金型内に装填した後、１４０℃で加熱しながら８ＭＰａの面圧力で加圧し、クロスプリプレグ積層体を硬化させて、繊維強化複合材料成形体を得た。
硬化により得られた繊維強化複合材料成形体の表面は、肉眼による観察では、光沢のある平滑表面をもった透明な熱硬化性樹脂中に、炭素繊維織物が包埋されているものであった。
【００２６】
次に、２８０ｍｍ×２８０ｍｍに裁断した前記ＵＤプリプレグを８枚準備し、同様の手順で一体化したＵＤプリプレグ積層体を得た。一方、先に作製したクロスプリプレグの積層体を硬化した繊維強化複合材料成形体の表面に、離型剤（ケムリースジャパン（株）製、製品名「ケムリース７０−９０」）を綿布に染み込ませて塗布して乾燥させて、その上に前記の一体化したＵＤプリプレグ積層体を載せた。この時合わせ面となるＵＤプリプレグの繊維の方向を、クロスプリプレグの積層体を硬化した繊維強化複合材料成形体の合わせ面の炭素繊維クロスの経糸方向に合わせた。次いで両者を厚さ２５μｍの離型フィルム（旭硝子（株）製、製品名「アフレックス」）、不織布（ＲＩＣＨＭＯＮＤ社製、製品名「Ａ３０００」）で順に包んだ後、最後にその外側をバギングフィルム（ＡＩＲＴＥＣＨ社製、製品名「ライトロンＷＬ８４００」）で包み、端部をシーラントテープ（ＲＩＣＨＭＯＮＤ社製、製品名「ＲＳ２００」）でシールすることにより密閉した。さらに、このようにして密閉した空間内側の開口部が不織布に接する吸い口（脱気用の管、図示しない）を設け、吸い口を真空ラインに接続し、バギングフィルムで包まれた密閉空間内の空気を排出した状態で、オートクレーブにより１３０℃で加熱しながら０．６ＭＰａの圧力で加圧し、ＵＤプリプレグ積層体を硬化させた。硬化完了後、硬化したＵＤプリプレグ積層体をクロスプリプレグの繊維強化複合材料成形体から剥がした。得られたＵＤプリプレグ積層体の硬化物である繊維強化複合材料成形体の、クロスプリプレグの繊維強化複合材料成形体表面から剥離された表面は、あたかも炭素繊維織物を表面に持つ繊維強化複合材料成形体であるかのような、優れた意匠性をもつ外観を呈した。クロスプリプレグの織物組織に対応した微細凹凸だけでなく、炭素繊維の分布に対応した微細凹凸までもが、ＵＤプリプレグ積層体の硬化物である繊維強化複合材料成形体の表面に転写されたと推定された。また、クロスプリプレグの繊維強化複合材料成形体の離形剤を塗布した表面には、ＵＤプリプレグの硬化後に樹脂残渣などは残留せず、繰り返し使用することが可能であった。
【符号の説明】
【００２７】
１  ＵＤプリプレグ積層体
２  クロスプリプレグ成形体
３  離型剤塗布面
４  離形フィルム
５  不織布
６  バギングフィルム
７  シーラントテープ
【図１】
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