WO2015178141A1 - 炭素繊維複合材 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a carbon fiber composite material.
  • the number of laminated carbon fiber prepregs 91A to 91G for each portion having different thicknesses It is necessary to make them different from each other and to integrate them by stacking them at accurate positions.
  • the carbon fiber prepregs 91A to 91G to be laminated must be prepared in a number of different shapes according to the parts to be laminated, and the types of necessary carbon fiber prepregs are greatly increased.
  • a plurality of carbon fiber prepregs may be stacked, and unevenness may be formed on the surface of the carbon fiber reinforced plastic by pressurization and thermoforming using a pressure mold in which unevenness is previously provided on the mold surface.
  • a plurality of carbon fiber prepregs are formed by pressing the convex portions on one mold surface into the concave portions on the other mold surface. Therefore, as shown in FIG. 11, a carbon fiber reinforced plastic 90 made of a plurality of carbon fiber prepregs 92A, 92B, 92C, and 92D is formed by forming a pair of concave portions 96 on one side and a concave portion 96 on the opposite side. As a result, the shape is limited.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a carbon fiber composite material that can easily form concave and convex portions on the surface and has a high degree of freedom in shape design.
  • a plurality of carbon fiber prepregs in which a carbon fiber fabric is impregnated with a thermosetting resin and at least one porous prepreg in which a porous material is impregnated with a thermosetting resin are laminated and integrated by heating and pressing.
  • Carbon fiber composite material wherein the porous prepreg is disposed between the carbon fiber prepregs, and the surface of the carbon fiber composite material is constituted by the carbon fiber prepreg, and at least one side of the carbon fiber composite material At least one of a concave portion and a convex portion is formed on the surface of the surface, and the thickness of the porous prepreg is reduced in the concave portion as compared to the general portion without the concave portion and the convex portion, and the porous prepreg is formed in the convex portion.
  • the thickness of the carbon fiber composite material is reduced in the concave portion compared to the general portion without the concave portion and the convex portion, and the thickness of the carbon fiber composite material in the convex portion. May be increased.
  • the surface on the opposite side of the concave portion and the convex portion may be a flat surface having no concave and convex portions.
  • the plurality of carbon fiber prepregs and the porous prepreg may have the same shape in plan view.
  • a plurality of the porous prepregs may be overlapped and disposed between the carbon fiber prepregs.
  • the carbon fiber prepreg existing between one surface of the carbon fiber composite material and the porous prepreg closest to the surface The number of the carbon fiber prepregs existing between the other surface and the porous prepreg closest to the surface may be equal.
  • the carbon fiber prepreg existing between one surface of the carbon fiber composite material and the porous prepreg closest to the surface In the carbon fiber composite material according to any one of (1) to (5), the carbon fiber prepreg existing between one surface of the carbon fiber composite material and the porous prepreg closest to the surface. And the number of carbon fiber prepregs existing between the surface on the other side and the porous prepreg closest to the surface may be different.
  • the thickness of the porous prepreg disposed between the plurality of carbon fiber prepregs in the carbon fiber composite material is reduced from the general portion having no irregularities in the concave portion of the carbon fiber composite material, Since the convex portion has a configuration that is larger than that of the general portion, by placing a porous prepreg between a plurality of carbon fiber prepregs and heating and pressing the carbon, at least one of the concave portion and the convex portion is formed on the surface.
  • a fiber composite material can be obtained.
  • the degree of freedom in shape design Becomes higher.
  • the surface on the opposite side of the concave portion and the convex portion is a flat surface having no irregularities, the influence of the shape due to the concave portion and the convex portion on the surface opposite to the concave portion and the convex portion. Can be designed without affecting the plane, and the degree of freedom in shape design is increased. For example, if it is a part, the storage space can be effectively utilized without waste with respect to the space to be stored.
  • the carbon fiber composite material of (4) since the plurality of carbon fiber prepregs and the porous prepreg have the same shape in plan view, various types of carbon fiber prepregs having different shapes in order to shape the concave portions and the convex portions, There is no need to laminate a porous prepreg. As a result, it becomes easy to form the unevenness, and the dimensional variation in the product can be suppressed, so that the mass productivity is increased and the work man-hour is reduced.
  • the carbon fiber composite material of (6) and (7) when a recessed part and a convex part are formed only in the one side surface of a carbon fiber composite material, or when a recessed part and a convex part are formed in both sides
  • FIG. 1 is a plan view of a carbon fiber composite material according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG. It is the A section expanded sectional view of FIG. It is a schematic sectional drawing which shows the apparatus at the time of shape
  • FIG. 6 is a cross-sectional view along 6-6 in FIG. 5. It is the B section expanded sectional view of FIG. It is a schematic sectional drawing which shows the apparatus at the time of shape
  • a carbon fiber composite material 10 according to the first embodiment shown in FIG. 1 is used as an outer plate of a lid in a casing of a notebook computer.
  • the outer surface of the carbon fiber composite material 10 is formed with a character composed of a recess 103 in a portion surrounded by a frame-shaped recess 101.
  • metal foil may be stuck to the said recessed parts 101 and 103, or coloring resin for decoration may be laminated
  • the carbon fiber composite material 10 is composed of a laminate in which one porous prepreg 21 is disposed between two carbon fiber prepregs 11 and 13 and is integrated by heating and pressing.
  • the carbon fiber prepregs 11 and 13 are made of a carbon fiber fabric impregnated with a thermosetting resin.
  • the carbon fiber woven fabric is excellent in light weight and high rigidity, and is particularly preferably a fabric in which the fibers are not only in one direction, for example, plain weave, twill weave, satin weave and three directions composed of warp and weft. A triaxial weaving made of yarn is suitable.
  • the carbon fiber fabric preferably has a fiber weight of 50 to 600 g / m 2 from the viewpoint of impregnation with a thermosetting resin and rigidity.
  • thermosetting resin impregnated in the carbon fiber fabric is not particularly limited, but in order to increase the rigidity of the carbon fiber composite material 10, the thermosetting resin itself needs to have a certain degree of rigidity, and an epoxy resin, It can be selected from the group consisting of phenolic resins, mixtures of epoxy resins and phenolic resins.
  • the thermosetting resin is preferably flame retardant. Since the phenol resin itself is flame retardant, the additive imparting flame retardancy can be reduced. Therefore, the phenol resin is suitable as a thermosetting resin impregnated in the carbon fiber fabric.
  • thermosetting resin is preferably impregnated in the carbon fiber fabric so that the resin weight ratio in the carbon fiber prepreg is 50 to 80%, particularly 55 to 70%. By setting it as the said resin ratio, lightweight property and rigidity can be made more favorable.
  • the porous prepreg 21 is obtained by impregnating a porous material with a thermosetting resin.
  • the porous material is not particularly limited, and examples thereof include foams and fiber products.
  • a foam having an open cell structure is suitable.
  • a urethane resin foam, a melamine resin foam, a polyolefin (polyamide) foam, or the like can be selected. Since the foam is open-celled, it can be impregnated with a thermosetting resin and can be molded with a high compression ratio.
  • Specific examples of the fiber product include fibrils, yarns, piles, cotton-like materials, woven fabrics, knitted fabrics, nonwoven fabrics, nets, flocked fabrics, and cut products thereof.
  • the porous material is preferably a melamine resin foam or a polyamide resin foam.
  • the porous material is preferably flame retardant. Since the melamine resin foam has good flame retardancy, it is suitable as the porous material.
  • the original thickness of the porous material before compression is appropriately set, and examples thereof include 1 to 25 mm.
  • the porous material is made of a foam, the foam preferably has a density before compression of 5 to 80 kg / m 3 from the viewpoints of easy compression, impregnation, light weight, and rigidity.
  • thermosetting resin impregnated in the porous material is not particularly limited, but in order to increase the rigidity of the carbon fiber composite material 10, the thermosetting resin itself needs to have a certain degree of rigidity, an epoxy resin, It can be selected from the group consisting of phenolic resins, mixtures of epoxy resins and phenolic resins.
  • the thermosetting resin is preferably flame retardant. Since phenol resin has good flame retardancy, it is suitable as a thermosetting resin impregnated in the porous material.
  • the thermosetting resin impregnated in the porous prepreg and the thermosetting resin impregnated in the carbon fiber prepreg are the same, and the occurrence of delamination is remarkably reduced by increasing the adhesion. *
  • the carbon fiber composite material 10 has the frame-shaped recess 101 and the character recess 103 formed on the outer surface.
  • the porous prepreg 21 is greatly compressed and the thickness of the porous prepreg 21 is reduced compared to the general portion 111 having no concave and convex portions, thereby reducing the thickness of the carbon fiber composite material 10.
  • the thickness is decreasing.
  • the surface on the opposite side in the position of the said recessed parts 101 and 103 is comprised by the plane without an unevenness
  • the carbon fiber prepregs 11 and 13 and the porous prepreg 21 have the same shape in plan view.
  • the number of laminated carbon fiber prepregs and porous prepregs is appropriately set according to the use and required strength of the carbon fiber composite material.
  • the pattern part which consists of the frame shape of FIG. 1 and the recessed part of a character is the size of 30 mm x 100 mm in length and width, and the depth of a recessed part is 0.5 mm.
  • the carbon fiber prepreg 11 and the porous prepreg 21 before curing are interposed between the lower pressurization die 31 and the upper pressurization die 32 in which the recess forming protrusions 33 and 34 are formed on the mold surface.
  • the carbon fiber prepregs 13 are laminated in this order.
  • the carbon fiber prepreg 11, the porous prepreg 21, and the carbon fiber prepreg 13 are pressurized and heated in a laminated state by bringing the lower pressure mold 31 and the upper pressure mold 32 close to each other.
  • the lower pressurization mold 31 and the upper pressurization mold 32 are heated to a temperature at which the thermosetting resin can be cured by heating means such as an electric heater. *
  • the carbon fiber composite material 50 of the second embodiment shown in FIG. 5 is used as an insole for an artificial leg.
  • concave portions 501 and 503 and convex portions 502, 504, and 506 are formed near the base of the toes, the arch portion, and the heel portion.
  • the carbon fiber composite material 50 includes carbon fiber prepregs 51, 52, 53, and 54, a porous prepreg 61, a carbon fiber prepreg 55, a porous prepreg 62, and carbon fiber prepregs 56, 57, and 58 in order from the bottom layer on the back side. It is composed of a 10-layer laminate that is laminated and integrated by heating and pressing.
  • the carbon fiber prepregs 51 to 58 and the porous prepregs 61 and 62 in the second embodiment have the same configuration as the carbon fiber prepregs 11 and 13 and the porous prepreg 21 in the first embodiment. *
  • the porous prepregs 61 and 62 are greatly compressed and the thickness of the porous prepreg is reduced compared to the general part 511 having no recesses and protrusions, thereby reducing the carbon fiber composite material 50.
  • the thickness has decreased.
  • the compression amount of the porous prepregs 61 and 62 is small and the thickness of the porous prepreg is increased compared to the general portion 511 having no concave portions and convex portions, thereby increasing the thickness of the porous prepreg.
  • the thickness of the carbon fiber composite material 50 is increasing.
  • the opposite surfaces at the positions of the concave portions 501 and 503 and the convex portions 502, 504, and 506 are configured as flat surfaces having no irregularities. *
  • the plurality of carbon fiber prepregs 51 to 58 and the porous prepregs 61 and 62 have the same shape in plan view.
  • the number of laminated carbon fiber prepregs and porous prepregs is appropriately set according to the use of the carbon fiber composite material and the required strength.
  • the lower pressurizing die 71 and the upper pressurizing die 72 are brought close to pressurize and heat the carbon fiber prepreg and the porous prepreg in the laminated state.
  • the lower pressurizing mold 71 and the upper pressurizing mold 72 are heated to a temperature at which the thermosetting resin can be cured by heating means such as an electric heater.
  • the recesses 501 are formed in the portions pressed by the recess formation protrusions 73 and 75 of the upper pressurization mold 72. 503 is formed.
  • the convex portions 502, 504, and 506 are formed at portions that contact the depressions 74, 76, and 78.
  • the carbon fiber prepregs 51 to 56 and the porous prepregs 61 and 62 are cured, so that the carbon fiber prepregs 51 to 58 and the porous prepregs 61 and 62 are integrated.
  • the shape is fixed, and the carbon fiber composite material 50 is obtained. *
  • FIG. 9 shows an enlarged view of a part of the carbon fiber composite material 80 of the third embodiment having another laminated structure.
  • the carbon fiber composite material 80 two porous prepregs 81A and 81B are stacked, and four carbon fiber prepregs 82A, 82B, 82C, 82D, 83A, 83B, 83C, and 83D are laminated on both sides thereof.
  • the laminate is composed of 10 layers integrated by heating and pressing. Convex portions 85 and 87 are formed on both side surfaces of the carbon fiber composite material 80.
  • the carbon fiber prepregs 82A to 82D and 83A to 83D and the porous prepregs 81A and 81B in the third embodiment have the same configuration as the carbon fiber prepregs 11 and 13 and the porous prepreg 21 of the first embodiment.
  • the four carbon fiber prepregs 82A to 82D exist between the surface on one side where the convex portion 85 is formed and the porous prepreg 81A closest to the surface.
  • the compression amount of the porous prepregs 81A and 81B is small and the thickness of the porous prepregs 81A and 81B is increased as compared with the general portion 811 having no concave portions and convex portions, whereby the carbon The thickness of the fiber composite 80 is increasing.
  • the surface on the opposite side in the position of the said convex parts 85 and 87 is comprised by the plane without an unevenness
  • the plurality of carbon fiber prepregs 82A to 82D, 83A to 83D and the porous prepregs 81A and 81B all have the same shape in plan view.
  • the number of laminated carbon fiber prepregs and porous prepregs is appropriately set according to the use of the carbon fiber composite material and the required strength.
  • Example 1 The example which shape
  • phenol resin Asahi Organic Materials Co., Ltd., product name: PAPS-4 and Asahi Organic Materials Co., Ltd., product name: hexamethylenetetramine mixed at 100: 12
  • a plain weave carbon fiber fabric (manufactured by Toho Tex Co., Ltd., product name: W-3101, fiber weight 200 g / m 2 ) is dipped in this phenolic resin solution, taken out, and then naturally dried at room temperature of 25 ° C. for 2 hours. Furthermore, it dried for 1 hour in 60 degreeC atmosphere, and formed two carbon fiber prepregs.
  • the carbon fiber fabric used was cut into a plane size of 200 ⁇ 300 mm (weight 12 g / sheet).
  • a foam having an open cell structure a melamine resin foam (made by BASF, product name: Vasotect V3012, density 9 kg / m 3 ) cut to a thickness of 10 mm and a planar size of 200 ⁇ 300 mm (weight: 5.4 g), carbon
  • a phenol resin solution taken out, dried naturally at room temperature of 25 ° C. for 2 hours, and further dried in an atmosphere of 60 ° C. for 1 hour to form one porous prepreg.
  • the carbon fiber prepreg and the porous prepreg are laminated and heated on the upper and lower molds having cavities to obtain a carbon fiber composite. That is, the stacking sequence shown in FIG. 4, that is, a carbon fiber prepreg, a porous prepreg, and a carbon fiber prepreg are stacked and disposed on the cavity of the lower metal mold made of SUS having a release agent applied to the surface in advance. .
  • the laminate on the lower mold is pressed by applying an area pressure of 5 MPa at 180 ° C. for 3 minutes with an upper mold having protrusions for forming recesses on the mold surface. Then, the phenol resin was reaction-cured in the compressed state.
  • the heating at that time was performed by a casting heater attached to the upper and lower molds.
  • the thickness after compression designed the cavity according to the general part which forms a flat plate according to a product shape.
  • the upper and lower molds were cooled at room temperature and then opened to obtain the carbon fiber composite material 10 of FIG. 1 in which the carbon fiber prepreg and the porous prepreg were laminated and integrated.
  • Example 2 The example which shape
  • the heating at that time was performed by a casting heater attached to the upper and lower molds.
  • the thickness after compression designed the cavity according to the general part which forms a flat plate according to a product shape.
  • the upper and lower molds were cooled at room temperature and then opened to obtain a carbon fiber composite material in which the carbon fiber prepreg and the porous prepreg were laminated and integrated.
  • trimming was performed to cut an excess portion around the carbon fiber composite material, and the carbon fiber composite material 50 shown in FIG. 5 was obtained.
  • the present invention includes:
  • the plurality of carbon fiber prepregs and the porous prepreg are not limited to the same shape in plan view, depending on the shape of the product to be molded, depending on the stacking position, the planar shape of the two types of prepregs, Can be cut and designed.
  • the plan view shape of the porous prepreg can be cut and designed according to the lamination position.
  • a carbon fiber composite material in which at least one of a concave portion and a convex portion is formed on the surface can be obtained by arranging a porous prepreg between a plurality of carbon fiber prepregs and heating and pressing. .
  • a porous prepreg between a plurality of carbon fiber prepregs and heating and pressing.

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Abstract

　多孔質プリプレグ（２１）を炭素繊維プリプレグ（１１、１３）間に配置して炭素繊維複合材（１０）の表面を炭素繊維プリプレグ（１１、１３）で構成し、炭素繊維複合材（１０）の少なくとも一側の表面には凹部（１０１、１０３）と凸部の少なくとも一方が賦形され、凹部及び凸部の無い一般部（１１１）と比べて凹部（１０１、１０３）では多孔質プリプレグ（２１）の厚みが減少されて炭素繊維複合材（１０）の厚みが減少され、凸部では多孔質プリプレグの厚みが増大されて炭素繊維複合材の厚みが増大されている。

Description

炭素繊維複合材
　本発明は、炭素繊維複合材に関する。
　近年、ノートパソコンやプリンタなどのＯＡ機器の筐体や機械部品、義足のインソールなどの部材には、軽量性と剛性が求められている。このような部材に、炭素繊維に樹脂を含浸させて半乾燥させた炭素繊維プリプレグを複数枚積層して、加熱と加圧により一体化した炭素繊維強化プラスチックが使用されるようになってきた。　
　従来、部位によって厚みを異ならせて凸部や凹部を表面に賦形した炭素繊維強化プラスチックを得るには、図１０に示すように、厚みの異なる部位毎に炭素繊維プリプレグ９１Ａ～９１Ｇの積層数を異ならせ、かつ正確な位置に積層させて一体化する必要がある。しかも、その場合には、積層する炭素繊維プリプレグ９１Ａ～９１Ｇは、積層する部位に合わせた異なる形状のものを多数用意しなければならず、必要な炭素繊維プリプレグの種類が大幅に増加し、段取りも成形も複雑になるため、実用的ではなかった。　
また、炭素繊維プリプレグを複数枚積層し、予め型面に凹凸を設けた加圧型を用いて加圧、加熱成形することにより、炭素繊維強化プラスチックの表面に凹凸を賦形することがある。この場合、複数枚の炭素繊維プリプレグを一方の型面の凸部で他方の型面の凹部へ押して賦形する。このため、図１１に示すように、複数枚の炭素繊維プリプレグ９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃ、９２Ｄからなる炭素繊維強化プラスチック９０は、一側の凸部９５と反対側の凹部９６が対になって形成されることになり、形状に制約がある。さらに、凹凸のない一般部９１も凹部及び凸部も同一厚みからなる一定厚みの繊維強化プラスチックしか得られず、部分的に厚みを変化させたものが得られない。このため、デザインの自由度が低く、用途に制約がある。
日本国特開２０１２－１０６４６１号公報 日本国特開２００４－２０９７１７号公報 日本国特開平０７－２４３１４７号公報
　本発明は前記の点に鑑みなされたものであって、表面に凹部及び凸部の賦形が容易になり、かつ形状設計の自由度が高い炭素繊維複合材の提供を目的とする。
　本発明によれば、以下が提供される。
（１）炭素繊維織物に熱硬化性樹脂が含浸した複数枚の炭素繊維プリプレグと、多孔質材に熱硬化性樹脂が含浸した少なくとも１枚の多孔質プレプレグが積層されて加熱と加圧により一体化された炭素繊維複合材であって、前記多孔質プリプレグが前記炭素繊維プリプレグ間に配置されて前記炭素繊維複合材の表面が前記炭素繊維プリプレグで構成され、前記炭素繊維複合材の少なくとも一側の表面には凹部と凸部の少なくとも一方が賦形され、前記凹部及び凸部の無い一般部と比べて前記凹部では前記多孔質プリプレグの厚みが減少し、前記凸部では前記多孔質プリプレグの厚みが増大していることを特徴とする炭素繊維複合材。　
（２）　（Ｉ）の炭素繊維複合材において、前記凹部及び凸部の無い一般部と比べて前記凹部では前記炭素繊維複合材の厚みが減少し、前記凸部では前記炭素繊維複合材の厚みが増大していてもよい。　
（３）　（１）または（２）の炭素繊維複合材において、前記凹部及び凸部の反対側の表面は凹凸の無い平面からなっていてもよい。　
（４）　（１）から（３）のいずれかの炭素繊維複合材において、前記複数の炭素繊維プリプレグと前記多孔質プリプレグは平面視同一形状からなっていてもよい。　
（５）　（１）から（４）のいずれかの炭素繊維複合材において、前記多孔質プリプレグは、複数枚重なって前記炭素繊維プリプレグ間に配置されていてもよい。　
（６）　（１）から（５）のいずれの炭素繊維複合材において、前記炭素繊維複合材の一側の表面と該表面に最も近い前記多孔質プリプレグまでの間に存在する前記炭素繊維プリプレグの枚数と、他側の表面と該表面に最も近い前記多孔質プリプレグまでの間に存在する前記炭素繊維プリプレグの枚数が等しくてもよい。　
（７）　（１）から（５）のいずれかの炭素繊維複合材において、前記炭素繊維複合材の一側の表面と該表面に最も近い前記多孔質プリプレグまでの間に存在する前記炭素繊維プリプレグの枚数と、他側の表面と該表面に最も近い前記多孔質プリプレグまでの間に存在する前記炭素繊維プリプレグの枚数が異なっていてもよい。
　（１）の炭素繊維複合材によれば、炭素繊維複合材における複数の炭素繊維プリプレグ間に配置した多孔質プリプレグの厚みが、炭素繊維複合材の凹部では凹凸の無い一般部よりも減少し、凸部では一般部よりも増大した構成からなるため、複数の炭素繊維プリプレグ間に多孔質プリプレグを配して加熱と加圧することにより、表面に凹部と凸部の少なくとも一方が賦形された炭素繊維複合材を得ることができる。凹部及び凸部を賦形するために形状の異なる多種類の炭素繊維プリプレグや多孔質プリプレグを積層する必要がなくなり、凹凸の賦形が容易になると共に形状設計の自由度が高くなる。　
　（２）の炭素繊維複合材によれば、一般部と比べて凹部では炭素繊維複合材の厚みが減少し、凸部では炭素繊維複合材の厚みが増大しているため、形状設計の自由度が高くなる。　
　（３）の炭素繊維複合材によれば、凹部及び凸部の反対側の表面は凹凸の無い平面からなるため、凹部及び凸部とは反対側の表面では、凹部及び凸部による形状の影響を上記平面に及ぼすことなく設計でき、形状設計の自由度が高くなる。たとえば、部品であるならば収納される空間に対して無駄なく、収納空間を有効に活用できる。　
　（４）の炭素繊維複合材によれば、複数の炭素繊維プリプレグと多孔質プリプレグは平面視同一形状からなるため、凹部及び凸部を賦形するために形状の異なる多種類の炭素繊維プリプレグや多孔質プリプレグを積層する必要がなくなる。これにより、凹凸の賦形が容易になると共に、製品内の寸法ばらつきを抑えることができ、量産性が高まるとともに、作業工数の削減につながる。　
　（５）の炭素繊維複合材によれば、多孔質プリプレグが複数枚重なって炭素繊維プリプレグ間に配置されているため、凹部の深さや凸部の高さを大きなものにすることができる。　
　（６）および（７）の炭素繊維複合材によれば、炭素繊維複合材の一側表面のみに凹部及び凸部が形成される場合、あるいは両側表面に凹部及び凸部が形成される場合等に応じて、炭素繊維複合材の両側表面と多孔質プリプレグ間に配置される炭素繊維プリプレグの枚数を変化させることにより、良好な凹部や凸部を形成し、かつ反りの無い炭素繊維複合材を得ることができる。また、多孔質プリプレグの配列位置を適宜変更することで、反り量を制御できる。
本発明の第１実施形態に係る炭素繊維複合材の平面図である。 図１の２－２断面図である。 図２のＡ部拡大断面図である。 第１実施形態の炭素繊維複合材を成形する際の装置を示す概略断面図である。 本発明の第２実施形態に係る炭素繊維複合材の平面図である。 図５の６－６断面図である。 図６のＢ部拡大断面図である。 第２実施形態の炭素繊維複合材を成形する際の装置を示す概略断面図である。 第３実施形態に係る炭素繊維複合材の一部を示す拡大断面図である。 従来の積層によって炭素繊維強化プラスチックに形成した凸部を示す拡大断面図である。 従来の加圧によって炭素繊維強化プラスチックに形成した凸部を示す拡大断面図である。
　以下に、本発明の実施形態について説明する。図１に示す第１実施形態の炭素繊維複合材１０は、ノートパソコンの筐体における蓋の外板として使用される。図２及び図３にも示すように、炭素繊維複合材１０の外側表面には枠形状の凹部１０１で囲まれた部分に凹部１０３で構成された文字が形成されている。なお、前記凹部１０１、１０３には、金属箔が貼着されたり、装飾用の着色樹脂が積層されたりすることもある。　
　前記炭素繊維複合材１０は、２枚の炭素繊維プリプレグ１１、１３間に１枚の多孔質プリプレグ２１が配置されて加熱と加圧により一体化された積層体で構成されている。前記炭素繊維プリプレグ１１、１３は、炭素繊維織物に熱硬化性樹脂が含浸したものからなる。前記炭素繊維織物は、軽量及び高剛性に優れるものであり、特に、繊維が一方向のみではない織り方のものが好ましく、例えば、縦糸と横糸で構成される平織、綾織、朱子織及び３方向の糸で構成される三軸織などが好適である。また、前記炭素繊維織物は、熱硬化性樹脂の含浸及び剛性の点から、繊維重さが５０～６００ｇ／ｍ２のものが好ましい。　
　前記炭素繊維織物に含浸する熱硬化性樹脂は、特に限定されないが、前記炭素繊維複合材１０の剛性を高めるためには、熱硬化性樹脂自体がある程度の剛性を有する必要があり、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂とフェノール樹脂の混合物からなる群より選択することができる。また、前記炭素繊維複合材１０に難燃性が求められる場合、前記熱硬化性樹脂は難燃性のものが好ましい。フェノール樹脂は、それ自体が難燃性のため、難燃性を付与する添加物を削減できるため、前記炭素繊維織物に含浸させる熱硬化性樹脂として好適なものである。　
　また、前記熱硬化性樹脂は、炭素繊維プリプレグにおける樹脂重量比率が５０～８０％、特には５５～７０％となるように前記炭素繊維織物に含浸させることが好ましい。前記樹脂比率とすることにより、軽量性及び剛性をより良好にすることができる。　
　前記多孔質プリプレグ２１は、多孔質材に熱硬化性樹脂が含浸したものである。多孔質材としては、特に限定されるものではなく、発泡体、繊維製品等を挙げることができる。発泡体としては連続気泡構造からなる発泡体が適し、例えば、ウレタン樹脂発泡体、メラミン樹脂発泡体、ポリオレフィン（ポリアミド）発泡体等から選択することができる。発泡体は連続気泡であることで、熱硬化性樹脂が含浸できるだけでなく、高い圧縮率で成形が可能となる。繊維製品としては、具体的には、原繊維、糸、パイル、綿状物、織布、編布、不織布、ネット、植毛布及び、これらの裁断品を挙げることができる。上記素材を多孔質材として選ぶことにより炭素繊維織物を積層した厚みにまで圧縮成形が可能である。特に、前記多孔質材として、メラミン樹脂発泡体もしくはポリアミド樹脂発泡体が好ましい。また、前記炭素繊維複合材１０に難燃性が求められる場合には、前記多孔質材としては難燃性のものが好ましい。メラミン樹脂発泡体は良好な難燃性を有するため、前記多孔質材として好適なものである。前記多孔質材の圧縮前の元厚みは適宜設定され、例えば１～２５ｍｍを挙げる。また、前記多孔質材が発泡体からなる場合、発泡体は圧縮容易性、含浸性、軽量性、剛性の点から、圧縮前の密度が５～８０ｋｇ／ｍ３のものが好ましい。　
　前記多孔質材に含浸する熱硬化性樹脂は、特に限定されないが、前記炭素繊維複合材１０の剛性を高めるためには、熱硬化性樹脂自体がある程度の剛性を有する必要があり、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂とフェノール樹脂の混合物からなる群より選択することができる。また、前記炭素繊維複合材１０に難燃性が求められる場合、前記熱硬化性樹脂は難燃性のものが好ましい。フェノール樹脂は良好な難燃性を有するため、前記多孔質材に含浸させる熱硬化性樹脂として好適なものである。また、多孔質プリプレグに含浸させる熱硬化性樹脂と、炭素繊維プリプレグに含浸させる熱硬化性樹脂は、同じものであることが好ましく、密着性が高まることで層間剥離の発生が著しく低減される。　
　前記炭素繊維複合材１０は、外側となる一側の表面に前記枠状の凹部１０１と文字の凹部１０３が形成されている。前記凹部１０１、１０３の位置では、凹部及び凸部の無い一般部１１１と比べ、前記多孔質プリプレグ２１が大きく圧縮されて多孔質プリプレグ２１の厚みが減少し、それにより前記炭素繊維複合材１０の厚みが減少している。また、前記凹部１０１、１０３の位置における反対側の表面は、凹凸の無い平面で構成されている。　
　前記炭素繊維プリプレグ１１、１３と多孔質プリプレグ２１は、平面視形状が同一である。なお、前記炭素繊維プリプレグ及び多孔質プリプレグの積層枚数は、前記炭素繊維複合材の用途及び要求される強度等に応じて適宜設定される。ちなみに、図１の枠状及び文字の凹部からなる図柄部分は、縦横３０ｍｍ×１００ｍｍの大きさで、凹部の深さは、０．５ｍｍである。　
　前記第１実施形態の炭素繊維複合材１０について成形方法の一例を示す。図４に示すように、下側加圧型３１と、型面に凹部形成用突起３３、３４が形成された上側加圧型３２間に、硬化前の前記炭素繊維プリプレグ１１と前記多孔質プリプレグ２１と前記炭素繊維プリプレグ１３をこの順序で積層する。次に、前記下側加圧型３１と上側加圧型３２を接近させて前記炭素繊維プリプレグ１１と前記多孔質プリプレグ２１と前記炭素繊維プリプレグ１３を積層状態で加圧すると共に加熱する。前記下側加圧型３１と上側加圧型３２は、電熱ヒーター等の加熱手段によって前記熱硬化性樹脂が硬化可能な温度に加熱されている。　
　前記下側加圧型３１と上側加圧型３２による前記炭素繊維プリプレグ１１、１３と多孔質プリプレグ２１の加圧、加熱時に、前記上側加圧型３２の凹部形成用突起３３、３４によって押圧された部位に前記凹部１０１、１０３が形成される。その状態で前記炭素繊維プリプレグ１１、１３及び多孔質プリプレグ２１に含浸している熱硬化性樹脂が硬化することにより、前記炭素繊維プリプレグ１１、１３と多孔質プリプレグ２１が一体化すると共に形状が固定され、前記炭素繊維複合材１０が得られる。　
　図５に示す第２実施形態の炭素繊維複合材５０は、義足用インソールとして使用されるものである。図６及び図７にも示すように、足の指の付け根付近、土踏まず部分、及びかかと部分と対応する部位に凹部５０１、５０３と、凸部５０２、５０４、５０６が形成されている。　
　前記炭素繊維複合材５０は、裏側の最下層から順に、炭素繊維プリプレグ５１、５２、５３、５４、多孔質プリプレグ６１、炭素繊維プリプレグ５５、多孔質プリプレグ６２、炭素繊維プリプレグ５６、５７、５８が積層されて、加熱と加圧により一体化された１０層の積層体で構成されている。第２実施形態における炭素繊維プリプレグ５１～５８及び多孔質プリプレグ６１、６２は、前記第１実施形態の炭素繊維プリプレグ１１、１３及び多孔質プリプレグ２１と同様の構成からなる。　
　凹部５０１、５０３及び凸部５０２、５０４、５０６の形成されている表面と、該表面に最も近い前記多孔質プリプレグ６２までの間に、３枚の前記炭素繊維プリプレグが存在する。これに対し、凹部及び凸部の無い反対側の表面と該表面に最も近い前記多孔質プリプレグ６１までの間には、４枚の前記炭素繊維プリプレグが存在する。つまり、凹部及び凸部側寄りに多孔質プリプレグ６２が配置されている。この配置により、前記凹部及び凸部の賦形が容易とされている。　
　前記凹部５０１、５０３の位置では、凹部及び凸部の無い一般部５１１と比べ、前記多孔質プリプレグ６１、６２が大きく圧縮されて多孔質プリプレグの厚みが減少し、それにより前記炭素繊維複合材５０の厚みが減少している。一方、前記凸部５０２、５０４、５０６の位置では、凹部及び凸部の無い一般部５１１と比べ、前記多孔質プリプレグ６１、６２の圧縮量が小さく多孔質プリプレグの厚みが増大し、それにより前記炭素繊維複合材５０の厚みが増大している。また、前記凹部５０１、５０３及び凸部５０２、５０４、５０６の位置における反対側の表面は、凹凸の無い平面で構成されている。　
　前記複数の炭素繊維プリプレグ５１～５８と多孔質プリプレグ６１、６２は、何れも平面視形状が同一である。また、前記炭素繊維プリプレグ及び多孔質プリプレグの積層枚数は、前記炭素繊維複合材の用途及び要求される強度等に応じて適宜設定される。　
　前記炭素繊維複合材５０の成形方法の一例を示す。図８に示すように、下側加圧型７１と、型面に凹部形成用突起７３、７５及び凸部形成用の窪み７４、７６、７８が形成された上側加圧型７２間に、硬化前の前記炭素繊維プリプレグ５１、５２、５３、５４、多孔質プリプレグ６１、炭素繊維プリプレグ５５、多孔質プリプレグ６２、炭素繊維プリプレグ５６、５７、５８をこの順序で積層する。次に、前記下側加圧型７１と上側加圧型７２を接近させて前記積層状態の炭素繊維プリプレグ及び多孔質プリプレグを加圧すると共に加熱する。前記下側加圧型７１と上側加圧型７２は、電熱ヒーター等の加熱手段によって前記熱硬化性樹脂が硬化可能な温度に加熱されている。　
　前記下側加圧型７１と上側加圧型７２による前記炭素繊維プリプレグ及び多孔質プリプレグの加圧、加熱時に、前記上側加圧型７２の凹部形成用突起７３、７５によって押圧された部位に前記凹部５０１、５０３が形成される。一方、前記窪み７４、７６、７８に当接する部位に前記凸部５０２、５０４、５０６が形成される。その状態で前記炭素繊維プリプレグ５１～５６及び多孔質プリプレグ６１、６２に含浸している熱硬化性樹脂が硬化することにより、前記炭素繊維プリプレグ５１～５８と多孔質プリプレグ６１、６２が一体化すると共に形状が固定され、前記炭素繊維複合材５０が得られる。　
　図９は、他の積層構造からなる第３実施形態の炭素繊維複合材８０の一部を拡大して示す。前記炭素繊維複合材８０は、２枚の多孔質プリプレグ８１Ａ、８１Ｂが重ねられ、その両側にそれぞれ４枚の炭素繊維プリプレグ８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃ、８２Ｄ、８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃ、８３Ｄが積層されて、加熱と加圧により一体化された１０層の積層体で構成されている。炭素繊維複合材８０の両側表面に凸部８５、８７が形成されている。第３実施形態における炭素繊維プリプレグ８２Ａ～８２Ｄ、８３Ａ～８３Ｄ及び多孔質プリプレグ８１Ａ、８１Ｂは、前記第１実施形態の炭素繊維プリプレグ１１、１３及び多孔質プリプレグ２１と同様の構成からなる。　
　前記炭素繊維複合材８０は、凸部８５の形成された一側の表面と該表面に最も近い前記多孔質プリプレグ８１Ａまでの間に４枚の前記炭素繊維プリプレグ８２Ａ～８２Ｄが存在する。反対側の凸部８７の形成された表面と該表面に最も近い前記多孔質プリプレグ８１Ｂまでの間に４枚の前記炭素繊維プリプレグ８３Ａ～８３Ｄが存在する。つまり、何れも４枚の炭素繊維プリプレグが存在している。この配置により、両側表面で凸部８５、８７の賦形が容易とされている。　
　前記凸部８５、８７の位置では、凹部及び凸部の無い一般部８１１と比べ、前記多孔質プリプレグ８１Ａ、８１Ｂの圧縮量が小さく多孔質プリプレグ８１Ａ、８１Ｂの厚みが増大し、それにより前記炭素繊維複合材８０の厚みが増大している。また、前記凸部８５、８７の位置における反対側の表面は、凹凸の無い平面で構成されている。　
　前記複数の炭素繊維プリプレグ８２Ａ～８２Ｄ、８３Ａ～８３Ｄと多孔質プリプレグ８１Ａ、８１Ｂは、何れも平面視形状が同一である。また、前記炭素繊維プリプレグ及び多孔質プリプレグの積層枚数は、前記炭素繊維複合材の用途及び要求される強度等に応じて適宜設定される。
　・実施例１
　図１の炭素繊維複合材１０を成形する例を示す。熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂（旭有機材料株式会社製、品名；ＰＡＰＳ－４と旭有機材料株式会社製、品名；ヘキサメチレンテトラミンを１００：１２で混合したもの）をメタノールに３０ｗｔ％の濃度となるように溶解した。このフェノール樹脂溶液中に平織の炭素繊維織物（東邦テックス株式会社製、品名；Ｗ－３１０１、繊維重さ２００ｇ／ｍ２）を漬け、取り出した後に２５℃の室温にて２時間自然乾燥し、更に６０℃の雰囲気下にて１時間乾燥させて炭素繊維プリプレグを２枚形成した。炭素繊維織物は、２００×３００ｍｍの平面サイズに裁断したもの（重量１２ｇ／枚）を使用した。　
　また、連続気泡構造の発泡体として、厚み１０ｍｍ、平面サイズ２００×３００ｍｍ（重量５．４ｇ）に切り出したメラミン樹脂発泡体（ＢＡＳＦ社製、品名：バソテクトＶ３０１２、密度９ｋｇ／ｍ３）を、炭素繊維織物と同様にしてフェノール樹脂溶液に漬け、取り出した後に２５℃の室温にて２時間自然乾燥し、更に６０℃の雰囲気下にて１時間乾燥させて多孔質プリプレグを１枚形成した。　
　次に、キャビティを有する上下成形金型に、上記炭素繊維プリプレグと上記多孔質プリプレグを積層加熱して、炭素繊維複合体を得る。すなわち、予め離型剤を表面に塗布したＳＵＳ製の下側金型のキャビティ上に、図４に示した積層順序、すなわち炭素繊維プリプレグ、多孔質プリプレグ、炭素繊維プリプレグの順に積層して配置する。次に、下側金型上の積層体を、型面に凹部形成用の突起が形成された上側金型により、１８０℃で３分間、５ＭＰａの面圧をかけて押圧し、圧縮及び加熱を行ない、前記圧縮状態でフェノール樹脂を反応硬化させた。その際の加熱は、上下金型に取り付けられた鋳込みヒーターにより行なった。圧縮後の厚みは、製品形状に応じて平板を形成する一般部に応じてキャビティを設計した。その後、上下金型を室温で冷却させた後に開き、前記炭素繊維プリプレグと多孔質プリプレグが積層一体化した図１の炭素繊維複合材１０を得た。　
　・実施例２
　図５の炭素繊維複合材５０を成形する例を示す。実施例１と同様にして炭素繊維プリプレグを８枚形成し、また多孔質プリプレグを２枚形成した。次に、予め離型剤を表面に塗布したＳＵＳ製の下側金型上に、図８に示した積層順序で、炭素繊維プリプレグと多孔質プリプレグを順に積層して配置する。次に、下側金型上の積層体を、型面に凹部形成用の突起と凸部形成用の窪みが形成された上側金型により、１８０℃で３分間、５ＭＰａの面圧をかけて押圧し、圧縮及び加熱を行ない、前記圧縮状態でフェノール樹脂を反応硬化させた。その際の加熱は、上下金型に取り付けられた鋳込みヒーターにより行なった。圧縮後の厚みは、製品形状に応じて平板を形成する一般部に応じてキャビティを設計した。その後、上下金型を室温で冷却させた後に開き、前記炭素繊維プリプレグと多孔質プリプレグが積層一体化した炭素繊維複合材を得た。その後、炭素繊維複合材の周囲の余剰部分をカットするトリミングを行い、図５の炭素繊維複合材５０を得た。　
　このように、本発明によれば、凹部及び凸部を賦形するために形状の異なる多種類の炭素繊維プリプレグや多孔質プリプレグを積層する必要がなく、凹凸の賦形が容易になると共に形状設計の自由度が高くなる。　
　本明細書と図面を参照することにより、様々な変形例を想到できる。本明細書の教示により、本発明には、以下のものを含む。
　前記複数の炭素繊維プリプレグと前記多孔質プリプレグは、平面視形状が同一である場合に限られず、成形する製品の形状に応じて、積層位置に応じて、上記２種類のプリプレグの平面形状を、裁断、設計することができる。特に多孔質プリプレグの平面視形状を、その積層位置に応じて、裁断、設計することができる。
　本出願は、201４年５月２１日出願の日本特許出願（特願２０１４-１０５４７７）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本発明によれば、複数の炭素繊維プリプレグ間に多孔質プリプレグを配して加熱と加圧することにより、表面に凹部と凸部の少なくとも一方が賦形された炭素繊維複合材を得ることができる。凹部及び凸部を賦形するために形状の異なる多種類の炭素繊維プリプレグや多孔質プリプレグを積層する必要がなくなり、凹凸の賦形が容易になると共に形状設計の自由度が高くなる。
１０、５０、８０炭素繊維複合材　
１１、１３、５１～５８、８２Ａ～８２Ｄ、８３Ａ～８３Ｄ　炭素繊維プリプレグ　
２１、６１、６２、８１Ａ、８１Ｂ　多孔質プリプレグ　１０１、１０３、５０１、５０３　凹部　
５０２、５０４、５０６、８５、８７　凸部　
１１１、５１１、８１１　一般部
 
 

Claims (7)

  1. 　炭素繊維織物に熱硬化性樹脂が含浸した複数枚の炭素繊維プリプレグと、多孔質材に熱硬化性樹脂が含浸した少なくとも一枚の多孔質プレプレグが積層されて加熱と加圧により一体化された炭素繊維複合材であって、
    　前記多孔質プリプレグが前記炭素繊維プリプレグ間に配置されて前記炭素繊維複合材の表面が前記炭素繊維プリプレグで構成され、
    　前記炭素繊維複合材の少なくとも一側の表面には凹部と凸部の少なくとも一方が賦形され、
    　前記凹部及び凸部の無い一般部と比べて前記凹部では前記多孔質プリプレグの厚みが減少し、前記凸部では前記多孔質プリプレグの厚みが増大していることを特徴とする炭素繊維複合材。
  2. 　前記凹部及び凸部の無い一般部と比べて前記凹部では前記炭素繊維複合材の厚みが減少し、前記凸部では前記炭素繊維複合材の厚みが増大していることを特徴とする請求項１に記載の炭素繊維複合材。
  3. 　前記凹部及び凸部の反対側の表面は凹凸の無い平面からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の炭素繊維複合材。
  4. 　前記複数の炭素繊維プリプレグと前記多孔質プリプレグは平面視同一形状からなることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の炭素繊維複合材。
  5. 　前記多孔質プリプレグは、複数枚重なって前記炭素繊維プリプレグ間に配置されていることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の炭素繊維複合材。
  6. 　前記炭素繊維複合材の一側の表面と該表面に最も近い前記多孔質プリプレグまでの間に存在する前記炭素繊維プリプレグの枚数と、他側の表面と該表面に最も近い前記多孔質プリプレグまでの間に存在する前記炭素繊維プリプレグの枚数が等しいことを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の炭素繊維複合材。
  7. 　前記炭素繊維複合材の一側の表面と該表面に最も近い前記多孔質プリプレグまでの間に存在する前記炭素繊維プリプレグの枚数と、他側の表面と該表面に最も近い前記多孔質プリプレグまでの間に存在する前記炭素繊維プリプレグの枚数が異なることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の炭素繊維複合材。
     
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017030165A (ja) * 2015-07-29 2017-02-09 株式会社イノアックコーポレーション 炭素繊維複合材およびその製造方法
JP2018069557A (ja) * 2016-10-28 2018-05-10 株式会社イノアックコーポレーション 刻印を有する成形体と刻印を有する成形体の製造方法
JP2020023647A (ja) * 2018-08-08 2020-02-13 株式会社イノアックコーポレーション 繊維強化樹脂成形体
US20220274349A1 (en) * 2020-10-09 2022-09-01 Peter Thomas Evers, JR. Multilayer assemblies with surface depressions and methods of producing and using them
CN118789852A (zh) * 2024-09-12 2024-10-18 浙江联洋新材料股份有限公司 一种碳纤维增强复合材料的制备方法

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6754273B2 (ja) * 2016-11-08 2020-09-09 東京製綱株式会社 連続繊維補強材
CN109483904A (zh) * 2017-09-11 2019-03-19 莹信工业股份有限公司 复合材轮圈的制法与复合材轮圈
CN108928016A (zh) * 2017-09-22 2018-12-04 中国航空工业集团公司基础技术研究院 一种具有高精度表面微结构的复合材料及制备方法
JP6971840B2 (ja) * 2017-12-27 2021-11-24 株式会社イノアックコーポレーション 回転翼及びそれを用いた無人航空機
JP7493439B2 (ja) * 2020-12-14 2024-05-31 株式会社イノアックコーポレーション 繊維強化成形体の製造方法と繊維強化成形体
JP7419291B2 (ja) * 2021-04-28 2024-01-22 株式会社イノアックコーポレーション 繊維強化成形体の製造方法、樹脂シート、及び樹脂シートの製造方法
CN115835945A (zh) * 2020-07-06 2023-03-21 井上株式会社 纤维增强树脂成型体及其制造方法、纤维增强树脂成型用预浸料、纤维增强成型体、纤维增强成型体的制造方法、树脂片、纤维增强三明治型复合体以及纤维增强成型体的制造方法
JP7832446B2 (ja) * 2021-11-19 2026-03-18 日亜化学工業株式会社 発光素子用基板、発光素子用基板を用いた発光装置及び発光素子用基板の製造方法
JP2023150135A (ja) * 2022-03-31 2023-10-16 株式会社イノアックコーポレーション 繊維強化成形体、立体物成形用プリプレグ、及び繊維強化成形体の製造方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0929920A (ja) * 1995-07-20 1997-02-04 Dainippon Printing Co Ltd 熱硬化性樹脂化粧板の製造方法
JPH09254265A (ja) * 1996-03-26 1997-09-30 Nikon Corp 炭素繊維強化型樹脂板及びその製造方法
JP2003160382A (ja) * 2001-11-26 2003-06-03 Mitsubishi Electric Corp 高熱伝導性炭素繊維強化複合材料およびその製造方法
JP2008207523A (ja) * 2007-02-28 2008-09-11 Toray Ind Inc Ｘ線カセッテ用パネル
JP2010120167A (ja) * 2008-11-17 2010-06-03 Toray Ind Inc プリフォームおよび繊維強化プラスチックの製造方法
JP2011021303A (ja) * 2009-07-17 2011-02-03 Mitsubishi Plastics Inc 炭素繊維不織布、炭素繊維強化樹脂シートおよび炭素繊維強化樹脂成形体
JP2012025149A (ja) * 2010-03-26 2012-02-09 Dainippon Printing Co Ltd 自動車部材用の繊維強化複合材、及びその製造方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4250136A (en) 1979-10-22 1981-02-10 Composite Technology Corporation Method of forming a composite structure
US4695501A (en) * 1984-04-10 1987-09-22 Fibre Converters, Inc. Thermoformable composite articles
JP2992620B2 (ja) * 1990-09-07 1999-12-20 株式会社シマノ 自転車用靴の靴底及びその製造方法
JP3279048B2 (ja) 1994-03-07 2002-04-30 東レ株式会社 補強織物とそれを用いたｆｒｐ
TW354280B (en) * 1994-08-04 1999-03-11 Teijin Ltd Material of a composite molded article of a fiber-reinforced resin of foamed core sandwichded layer and preparation thereof
JPH08276525A (ja) * 1995-01-26 1996-10-22 Sumitomo Electric Ind Ltd 積層複合材料及びその製造方法
US6451231B1 (en) 1997-08-21 2002-09-17 Henkel Corporation Method of forming a high performance structural foam for stiffening parts
US6261675B1 (en) * 1999-03-23 2001-07-17 Hexcel Corporation Core-crush resistant fabric and prepreg for fiber reinforced composite sandwich structures
JP2004209717A (ja) 2002-12-27 2004-07-29 Toray Ind Inc 繊維強化成形品
DE102004004548B4 (de) * 2004-01-29 2007-01-04 Ansgar Scherf Verkleidungselement und Verfahren zu dessen Herstellung
JP4558091B1 (ja) 2009-10-29 2010-10-06 株式会社イノアックコーポレーション 繊維強化成形体及びその製造方法
WO2011149706A1 (en) * 2010-05-27 2011-12-01 Dow Global Technologies Llc Method of manufacturing a shaped foam article
CN102309820A (zh) * 2010-06-29 2012-01-11 上海世鹏实验室科技发展有限公司 一种复合结构型材及立体定位床
JP5606881B2 (ja) 2010-11-19 2014-10-15 津田駒工業株式会社 炭素繊維基材及び炭素繊維強化プラスチック

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0929920A (ja) * 1995-07-20 1997-02-04 Dainippon Printing Co Ltd 熱硬化性樹脂化粧板の製造方法
JPH09254265A (ja) * 1996-03-26 1997-09-30 Nikon Corp 炭素繊維強化型樹脂板及びその製造方法
JP2003160382A (ja) * 2001-11-26 2003-06-03 Mitsubishi Electric Corp 高熱伝導性炭素繊維強化複合材料およびその製造方法
JP2008207523A (ja) * 2007-02-28 2008-09-11 Toray Ind Inc Ｘ線カセッテ用パネル
JP2010120167A (ja) * 2008-11-17 2010-06-03 Toray Ind Inc プリフォームおよび繊維強化プラスチックの製造方法
JP2011021303A (ja) * 2009-07-17 2011-02-03 Mitsubishi Plastics Inc 炭素繊維不織布、炭素繊維強化樹脂シートおよび炭素繊維強化樹脂成形体
JP2012025149A (ja) * 2010-03-26 2012-02-09 Dainippon Printing Co Ltd 自動車部材用の繊維強化複合材、及びその製造方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017030165A (ja) * 2015-07-29 2017-02-09 株式会社イノアックコーポレーション 炭素繊維複合材およびその製造方法
JP2018069557A (ja) * 2016-10-28 2018-05-10 株式会社イノアックコーポレーション 刻印を有する成形体と刻印を有する成形体の製造方法
JP2020023647A (ja) * 2018-08-08 2020-02-13 株式会社イノアックコーポレーション 繊維強化樹脂成形体
WO2020031919A1 (ja) * 2018-08-08 2020-02-13 株式会社イノアックコーポレーション 繊維強化樹脂成形体およびその製造方法
JP7146519B2 (ja) 2018-08-08 2022-10-04 株式会社イノアックコーポレーション 繊維強化樹脂成形体及び繊維強化樹脂成形体の製造方法
US20220274349A1 (en) * 2020-10-09 2022-09-01 Peter Thomas Evers, JR. Multilayer assemblies with surface depressions and methods of producing and using them
US11858221B2 (en) * 2020-10-09 2024-01-02 Hanwha Azdel, Inc. Multilayer assemblies with surface depressions and methods of producing and using them
CN118789852A (zh) * 2024-09-12 2024-10-18 浙江联洋新材料股份有限公司 一种碳纤维增强复合材料的制备方法
CN118789852B (zh) * 2024-09-12 2024-12-10 浙江联洋新材料股份有限公司 一种碳纤维增强复合材料的制备方法

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