JPH10278070A - 炭素繊維強化複合材料の製造方法 - Google Patents
炭素繊維強化複合材料の製造方法Info
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- JPH10278070A JPH10278070A JP9102448A JP10244897A JPH10278070A JP H10278070 A JPH10278070 A JP H10278070A JP 9102448 A JP9102448 A JP 9102448A JP 10244897 A JP10244897 A JP 10244897A JP H10278070 A JPH10278070 A JP H10278070A
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- Japan
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- carbon fiber
- composite material
- reinforced composite
- fiber reinforced
- resin
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- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
- C08K7/02—Fibres or whiskers
- C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
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-
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- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 接着剤層を特に必要とせず、製造工程簡素化
を実現した炭素繊維強化複合材料の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 炭素繊維及びマトリックス樹脂を含有す
る樹脂組成物を、接着剤を介することなく射出成形法又
は圧縮成形法により母材上に直接成形することを特徴と
する炭素繊維強化複合材料の製造方法。
を実現した炭素繊維強化複合材料の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 炭素繊維及びマトリックス樹脂を含有す
る樹脂組成物を、接着剤を介することなく射出成形法又
は圧縮成形法により母材上に直接成形することを特徴と
する炭素繊維強化複合材料の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は接着剤を使用せず、
母材上に樹脂組成物を直接成形する炭素繊維強化複合材
料の製造方法に関し、詳しくは耐熱構造材、摺動材、湿
式あるいは乾式摩擦材等、具体的には自動車のシンクロ
ナイザーリング摺動部、ＡＴ車の湿式摩擦材などに用い
るのに好適な炭素繊維強化複合材料の製造方法に関す
る。
母材上に樹脂組成物を直接成形する炭素繊維強化複合材
料の製造方法に関し、詳しくは耐熱構造材、摺動材、湿
式あるいは乾式摩擦材等、具体的には自動車のシンクロ
ナイザーリング摺動部、ＡＴ車の湿式摩擦材などに用い
るのに好適な炭素繊維強化複合材料の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、繊維強化複合材料と各種材料との
接着をする技術としては、例えば特開昭 51-125133号公
報、特開平1-149877号公報、特開平1-279987号公報など
の特許文献に開示されるように、あらかじめ繊維強化複
合材料を成形し、次にこの繊維強化複合材料と各種材料
との間に接着層を介して接着する技術が主であった。
接着をする技術としては、例えば特開昭 51-125133号公
報、特開平1-149877号公報、特開平1-279987号公報など
の特許文献に開示されるように、あらかじめ繊維強化複
合材料を成形し、次にこの繊維強化複合材料と各種材料
との間に接着層を介して接着する技術が主であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法は接着剤を塗布する必要があり、生産時の工程が増
加することになる。
方法は接着剤を塗布する必要があり、生産時の工程が増
加することになる。
【０００４】本発明は接着層を特に必要とせず、製造工
程簡素化を実現した炭素繊維強化複合材料の製造方法を
提供するものである。
程簡素化を実現した炭素繊維強化複合材料の製造方法を
提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、炭素繊維及び
マトリックス樹脂を含有する樹脂組成物を、接着剤を介
することなく射出成形法又は圧縮成形法により母材上に
直接成形することを特徴とする炭素繊維強化複合材料の
製造方法に関する。
マトリックス樹脂を含有する樹脂組成物を、接着剤を介
することなく射出成形法又は圧縮成形法により母材上に
直接成形することを特徴とする炭素繊維強化複合材料の
製造方法に関する。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明で用いる炭素繊維としては
ピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維、レーヨン系炭素
繊維など何れの炭素繊維でも用いることができるが、こ
れを用いて複合材料を成形したときに母材との接着性が
優れるためピッチ系炭素繊維が好ましく用いられる。炭
素繊維の形態は連続繊維、短繊維、ウィスカーなどが用
いられるが、射出成形用としては短繊維が用いられ、通
常長さ１〜１０ｍｍ、好ましくは３〜８ｍｍの短繊維が
用いられる。
ピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維、レーヨン系炭素
繊維など何れの炭素繊維でも用いることができるが、こ
れを用いて複合材料を成形したときに母材との接着性が
優れるためピッチ系炭素繊維が好ましく用いられる。炭
素繊維の形態は連続繊維、短繊維、ウィスカーなどが用
いられるが、射出成形用としては短繊維が用いられ、通
常長さ１〜１０ｍｍ、好ましくは３〜８ｍｍの短繊維が
用いられる。
【０００７】本発明で用いる炭素繊維には、樹脂や母材
との接着強度を向上させるため物理的あるいは化学的な
処理を行うことができ、表面処理あるいは解繊処理、具
体的には電解酸化、コロナ処理、サイジング剤の塗布、
超音波照射などの化学的あるいは物理的な処理を行うこ
とができる。
との接着強度を向上させるため物理的あるいは化学的な
処理を行うことができ、表面処理あるいは解繊処理、具
体的には電解酸化、コロナ処理、サイジング剤の塗布、
超音波照射などの化学的あるいは物理的な処理を行うこ
とができる。
【０００８】本発明で用いる炭素繊維の熱膨張率は、通
常−０．２×１０-5〜０／Ｋ、好ましくは−０．２×１
０-5〜−０．１２×１０-5／Ｋ、最も好ましくは−０．
１７×１０-5〜−０．１４×１０-5／Ｋである。本発明
で用いる炭素繊維の弾性率は、通常１０〜１０００ＧＰ
ａ、好ましくは２００〜９００ＧＰａ、より好ましくは
４００〜８００ＧＰａである。本発明で用いる炭素繊維
の熱伝導率は、通常１０〜８００Ｗ／ｍ・Ｋ、好ましく
は３０〜６００Ｗ／ｍ・Ｋである。炭素繊維−樹脂成形
体中の炭素繊維の含有量は通常１〜９０ｖｏｌ％、好ま
しくは１０〜７０ｖｏｌ％、より好ましくは２０〜６０
ｖｏｌ％である。
常−０．２×１０-5〜０／Ｋ、好ましくは−０．２×１
０-5〜−０．１２×１０-5／Ｋ、最も好ましくは−０．
１７×１０-5〜−０．１４×１０-5／Ｋである。本発明
で用いる炭素繊維の弾性率は、通常１０〜１０００ＧＰ
ａ、好ましくは２００〜９００ＧＰａ、より好ましくは
４００〜８００ＧＰａである。本発明で用いる炭素繊維
の熱伝導率は、通常１０〜８００Ｗ／ｍ・Ｋ、好ましく
は３０〜６００Ｗ／ｍ・Ｋである。炭素繊維−樹脂成形
体中の炭素繊維の含有量は通常１〜９０ｖｏｌ％、好ま
しくは１０〜７０ｖｏｌ％、より好ましくは２０〜６０
ｖｏｌ％である。
【０００９】本発明で用いるマトリックス樹脂としては
耐熱性の樹脂を用いることができ、好ましくは熱硬化性
樹脂、より好ましくはフェノール樹脂、エポキシ樹脂な
どを用いることができる。該マトリックス樹脂の硬化後
の熱膨張率は通常１×１０-5〜１０×１０-5／Ｋ、好ま
しくは１×１０-5〜５×１０-5／Ｋである。
耐熱性の樹脂を用いることができ、好ましくは熱硬化性
樹脂、より好ましくはフェノール樹脂、エポキシ樹脂な
どを用いることができる。該マトリックス樹脂の硬化後
の熱膨張率は通常１×１０-5〜１０×１０-5／Ｋ、好ま
しくは１×１０-5〜５×１０-5／Ｋである。
【００１０】本発明に係る樹脂組成物には、前記炭素繊
維及びマトリックス樹脂の他に摩擦調整剤、無機添加
剤、炭素繊維以外の繊維を含有することができる。摩擦
調整剤としては金属粉、ゴム粉、カシューダスト、グラ
ファイト粉などを用いることができ、樹脂組成物中の含
有量は前記炭素繊維およびマトリックス樹脂の合計１０
０重量部に対して通常０．１〜５重量部である。無機添
加剤としてはシリカ、タルク、炭酸カルシウム、酸化マ
グネシウム、カオリン、硫酸バリウム、リン酸カリウ
ム、ケイソウ土などを用いることができ、樹脂組成物中
の含有量は前記炭素繊維およびマトリックス樹脂の合計
１００重量部に対して通常０．１〜５重量部である。炭
素繊維以外の繊維としては有機繊維、無機繊維などを用
いることができ、好ましくはポリアミド繊維、ポリエス
テル繊維、アクリル繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維、
金属繊維、炭化珪素繊維などを用いることができ、樹脂
組成物中の含有量は前記炭素繊維およびマトリックス樹
脂の合計１００重量部に対して通常０．１〜５０重量部
である。
維及びマトリックス樹脂の他に摩擦調整剤、無機添加
剤、炭素繊維以外の繊維を含有することができる。摩擦
調整剤としては金属粉、ゴム粉、カシューダスト、グラ
ファイト粉などを用いることができ、樹脂組成物中の含
有量は前記炭素繊維およびマトリックス樹脂の合計１０
０重量部に対して通常０．１〜５重量部である。無機添
加剤としてはシリカ、タルク、炭酸カルシウム、酸化マ
グネシウム、カオリン、硫酸バリウム、リン酸カリウ
ム、ケイソウ土などを用いることができ、樹脂組成物中
の含有量は前記炭素繊維およびマトリックス樹脂の合計
１００重量部に対して通常０．１〜５重量部である。炭
素繊維以外の繊維としては有機繊維、無機繊維などを用
いることができ、好ましくはポリアミド繊維、ポリエス
テル繊維、アクリル繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維、
金属繊維、炭化珪素繊維などを用いることができ、樹脂
組成物中の含有量は前記炭素繊維およびマトリックス樹
脂の合計１００重量部に対して通常０．１〜５０重量部
である。
【００１１】本発明に係る母材としては通常セラミック
あるいは金属のものが用いられ、具体的には鋳鉄、炭素
鋼、ステンレス鋼、ニッケル鋼、ニッケル−モリブテン
鋼、ニッケル−クロム鋼、クロム−モリブテン鋼、クロ
ム鋼、超合金、アルミニウム合金、銅合金、マグネシウ
ム合金、ニッケル合金、亜鉛合金、チタン合金、超硬合
金などを用いることができる。母材の形状は、最終製品
の用途に合わせ板状、円筒状あるいは更に複雑な形状で
あっても良い。母材としては、熱膨張率が０．９×１０
-5〜４×１０-5／Ｋのものを用いることができる。
あるいは金属のものが用いられ、具体的には鋳鉄、炭素
鋼、ステンレス鋼、ニッケル鋼、ニッケル−モリブテン
鋼、ニッケル−クロム鋼、クロム−モリブテン鋼、クロ
ム鋼、超合金、アルミニウム合金、銅合金、マグネシウ
ム合金、ニッケル合金、亜鉛合金、チタン合金、超硬合
金などを用いることができる。母材の形状は、最終製品
の用途に合わせ板状、円筒状あるいは更に複雑な形状で
あっても良い。母材としては、熱膨張率が０．９×１０
-5〜４×１０-5／Ｋのものを用いることができる。
【００１２】炭素繊維−樹脂成形体と母材との熱膨張率
差は、通常０〜５×１０-6／Ｋ、好ましくは０〜２×１
０-6／Ｋである。母材の表面には溝切り、研磨などの表
面粗さ増加の加工を施すことができ、それにより炭素繊
維−樹脂成形体との接着力を向上することができる。
差は、通常０〜５×１０-6／Ｋ、好ましくは０〜２×１
０-6／Ｋである。母材の表面には溝切り、研磨などの表
面粗さ増加の加工を施すことができ、それにより炭素繊
維−樹脂成形体との接着力を向上することができる。
【００１３】射出成形法又は圧縮成形法は通常の方法を
用いることができ、以下に一具体例を示す。射出成形の
場合、目的形状と同じ形の金型を用意する。金型内に
は、被接着材（母材）である金属材料を設置する空間、
炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）原料を注入する
空間及びＣＦＲＰ原料を注入するための穴、更にＣＦＲ
Ｐ成形時に発生する気体成分を外部に逃すための隙間が
ある。その中に金属材料を設置し、ＣＦＲＰ原料を射出
し成形を行う。この際金型内は、メッキ等の処理により
平滑性を高め、ＣＦＲＰが目的の金属材料以外に接着し
ない様に注意する必要がある。金型温度は通常１４０〜
２５０℃、好ましくは１５０〜２００℃であり、原料の
押し出し圧力は通常５０〜１８０ｋｇｆ／ｃｍ2、好ま
しくは９０〜１６０ｋｇｆ／ｃｍ2である。圧縮成形の
場合、まず原料を金属材料上に分散する。その後、加熱
下で一軸方向に圧力をかけることにより目的の成形体を
得る。金型温度は通常１４０〜２５０℃、好ましくは１
５０〜２００℃であり、プレス圧力は通常５０〜１８０
ｋｇｆ／ｃｍ2、好ましくは９０〜１６０ｋｇｆ／ｃｍ2
である。
用いることができ、以下に一具体例を示す。射出成形の
場合、目的形状と同じ形の金型を用意する。金型内に
は、被接着材（母材）である金属材料を設置する空間、
炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）原料を注入する
空間及びＣＦＲＰ原料を注入するための穴、更にＣＦＲ
Ｐ成形時に発生する気体成分を外部に逃すための隙間が
ある。その中に金属材料を設置し、ＣＦＲＰ原料を射出
し成形を行う。この際金型内は、メッキ等の処理により
平滑性を高め、ＣＦＲＰが目的の金属材料以外に接着し
ない様に注意する必要がある。金型温度は通常１４０〜
２５０℃、好ましくは１５０〜２００℃であり、原料の
押し出し圧力は通常５０〜１８０ｋｇｆ／ｃｍ2、好ま
しくは９０〜１６０ｋｇｆ／ｃｍ2である。圧縮成形の
場合、まず原料を金属材料上に分散する。その後、加熱
下で一軸方向に圧力をかけることにより目的の成形体を
得る。金型温度は通常１４０〜２５０℃、好ましくは１
５０〜２００℃であり、プレス圧力は通常５０〜１８０
ｋｇｆ／ｃｍ2、好ましくは９０〜１６０ｋｇｆ／ｃｍ2
である。
【００１４】本発明の製造方法は、シンクロナイザーリ
ング等の製造に適用でき、シンクロ装置にＣＦＲＰを直
接射出成形することにより製造工程を簡略し製造コスト
を下げることができる。
ング等の製造に適用でき、シンクロ装置にＣＦＲＰを直
接射出成形することにより製造工程を簡略し製造コスト
を下げることができる。
【００１５】
【実施例】以下に実施例を示すが、本発明はこれにより
限定されるものではないことはいうまでもない。
限定されるものではないことはいうまでもない。
【００１６】（実施例１）熱膨張率−１．４×１０-6／
Ｋ、熱伝導率１００Ｗ／ｍ・Ｋ、弾性率３９０ＧＰａ及
び長さ５ｍｍのピッチ系炭素短繊維４０ｖｏｌ％を、硬
化後の熱膨張率が２．２×１０-5／Ｋのフェノール樹脂
６０ｖｏｌ％と混合し、この炭素繊維−樹脂混合物を射
出成形により、熱膨張率１．２×１０-5／Ｋである金属
材料表面に成形および接着したところ、互いをスクラッ
パーで容易に剥がすことはできなかった。
Ｋ、熱伝導率１００Ｗ／ｍ・Ｋ、弾性率３９０ＧＰａ及
び長さ５ｍｍのピッチ系炭素短繊維４０ｖｏｌ％を、硬
化後の熱膨張率が２．２×１０-5／Ｋのフェノール樹脂
６０ｖｏｌ％と混合し、この炭素繊維−樹脂混合物を射
出成形により、熱膨張率１．２×１０-5／Ｋである金属
材料表面に成形および接着したところ、互いをスクラッ
パーで容易に剥がすことはできなかった。
【００１７】（比較例１）熱膨張率５．０×１０-6／
Ｋ、熱伝導率１Ｗ／ｍ・Ｋ、弾性率７４ＧＰａ及び長さ
４ｍｍのガラス繊維４０ｖｏｌ％を、硬化後の熱膨張率
が２．２×１０-5／Ｋのフェノール樹脂６０ｖｏｌ％と
混合し、このガラス繊維−樹脂混合物を射出成形によ
り、熱膨張率１．２×１０-5／Ｋである金属材料表面に
成形および接着したところ、ガラス繊維−樹脂成形体と
金属材料との間に隙間が観察され、スクラッパーで容易
に剥がすことができた。
Ｋ、熱伝導率１Ｗ／ｍ・Ｋ、弾性率７４ＧＰａ及び長さ
４ｍｍのガラス繊維４０ｖｏｌ％を、硬化後の熱膨張率
が２．２×１０-5／Ｋのフェノール樹脂６０ｖｏｌ％と
混合し、このガラス繊維−樹脂混合物を射出成形によ
り、熱膨張率１．２×１０-5／Ｋである金属材料表面に
成形および接着したところ、ガラス繊維−樹脂成形体と
金属材料との間に隙間が観察され、スクラッパーで容易
に剥がすことができた。
【００１８】（実施例２）熱膨張率−１．４４×１０-6
／Ｋ、熱伝導率１７０Ｗ／ｍ・Ｋ、弾性率４９０ＧＰａ
及び長さ６ｍｍのピッチ系炭素短繊維４０ｖｏｌ％を、
硬化後の熱膨張率が２．２×１０-5／Ｋのフェノール樹
脂６０ｖｏｌ％と混合し、この炭素繊維−樹脂混合物を
射出成形により、熱膨張率１．２×１０-5／Ｋである金
属材料表面に成形および接着したところ、互いをスクラ
ッパーで容易に剥がすことはできなかった。
／Ｋ、熱伝導率１７０Ｗ／ｍ・Ｋ、弾性率４９０ＧＰａ
及び長さ６ｍｍのピッチ系炭素短繊維４０ｖｏｌ％を、
硬化後の熱膨張率が２．２×１０-5／Ｋのフェノール樹
脂６０ｖｏｌ％と混合し、この炭素繊維−樹脂混合物を
射出成形により、熱膨張率１．２×１０-5／Ｋである金
属材料表面に成形および接着したところ、互いをスクラ
ッパーで容易に剥がすことはできなかった。
【００１９】
【発明の効果】本発明のように、炭素繊維及びマトリッ
クス樹脂を含有する樹脂組成物を、接着剤を介すること
なく射出成形法あるいは圧縮成形法により金属材料など
の母材上に直接成形することによって、製造工程を簡素
化することができ、炭素繊維−樹脂成形体と金属材料と
の接着性を向上することもできた。従って、摩擦材など
のような高温でかつ成形体と母材との接着面と平行な方
向に応力を受けるような用途にも、成形体が母材から剥
離することなく安定して使用することができる複合材料
の製造方法を提供することができた。
クス樹脂を含有する樹脂組成物を、接着剤を介すること
なく射出成形法あるいは圧縮成形法により金属材料など
の母材上に直接成形することによって、製造工程を簡素
化することができ、炭素繊維−樹脂成形体と金属材料と
の接着性を向上することもできた。従って、摩擦材など
のような高温でかつ成形体と母材との接着面と平行な方
向に応力を受けるような用途にも、成形体が母材から剥
離することなく安定して使用することができる複合材料
の製造方法を提供することができた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｋ 307:04 Ｂ２９Ｌ 9:00
Claims (1)
- 【請求項１】炭素繊維及びマトリックス樹脂を含有する
樹脂組成物を、接着剤を介することなく射出成形法又は
圧縮成形法により母材上に直接成形することを特徴とす
る炭素繊維強化複合材料の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9102448A JPH10278070A (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | 炭素繊維強化複合材料の製造方法 |
| DE19812912A DE19812912A1 (de) | 1997-04-07 | 1998-03-24 | Verfahren zur Herstellung von carbonfaserverstärktem Verbundmaterial |
| US09/055,226 US6056912A (en) | 1997-04-07 | 1998-04-06 | Process for producing carbon-fiber-reinforced composite material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9102448A JPH10278070A (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | 炭素繊維強化複合材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10278070A true JPH10278070A (ja) | 1998-10-20 |
Family
ID=14327761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9102448A Pending JPH10278070A (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | 炭素繊維強化複合材料の製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6056912A (ja) |
| JP (1) | JPH10278070A (ja) |
| DE (1) | DE19812912A1 (ja) |
Cited By (5)
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| JP2007500321A (ja) * | 2003-07-29 | 2007-01-11 | ディール、メタル、シュティフトゥング、ウント、コンパニー、コマンディトゲゼルシャフト | シンクロナイザーリング |
| WO2015024087A1 (pt) * | 2013-08-23 | 2015-02-26 | Ricciardi José Carlos | Processo para fabricação de material composto e material composto |
| WO2015035482A1 (pt) * | 2013-09-13 | 2015-03-19 | Ricciardi José Carlos | Processo para fabricação de material composto e material composto |
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| CN112358686A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-02-12 | 福建和盛塑业有限公司 | 一种含有三维网状结构导热材料的mpp专用料及其电力电缆护套管的制备方法 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10104663A (ja) * | 1996-09-27 | 1998-04-24 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 電気光学装置およびその作製方法 |
| US6482335B1 (en) * | 2001-05-16 | 2002-11-19 | Conley Corporation | Conductive adhesive and method |
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| KR100422005B1 (ko) * | 2001-11-26 | 2004-03-11 | 삼성전자주식회사 | 용지 공급롤러 및 그 제조방법 |
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| US20030194542A1 (en) * | 2002-04-11 | 2003-10-16 | Johnson Controls Technology Company | Panel with injection molded components and method of making same |
| JP4380775B1 (ja) * | 2008-05-29 | 2009-12-09 | トヨタ自動車株式会社 | Ｆｒｐ部材の製造方法及びｆｒｐ部材 |
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