薄層熱可塑性セミプリプレグシートの開発

分野 複合材料(炭素繊維、開繊)
テーマ名 薄層熱可塑性セミプリプレグシートおよびその低コスト製造工程の開発
目的  熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂に使用する炭素繊維複合材料(CFRP)は、熱硬化性樹脂CFRPと比較すると低成形コスト、リサイクル性などの利点があることから今後需要の拡大が予想される。そこで、開繊技術を用いた薄層熱可塑性セミプリプレグシートの開発を行った。また、製造コストの低減を目的に、熱可塑性セミプリプレグシートの高速製造技術の開発も行った。
成果  開繊した炭素繊維シートと熱可塑性樹脂フィルムを貼合わせて、加熱ロールにて加熱加圧することにより、炭素繊維と熱可塑性樹脂が一体化したセミプリプレグシートを作製した。作製したセミプリプレグシートは炭素繊維に樹脂が完全に含浸した状態ではないものの、炭素繊維束が開繊により薄層化されていることから、プレス成形などの成形時には、含浸性、繊維分散性の高い成形品が製造できることを確認した。
 開発した熱可塑性プリプレグ製造装置は、加熱ロール温度を400℃まで加熱することができるため、汎用性の高いナイロン樹脂から高耐熱性を有するPEEKなどのスーパーエンプラをマトリクス樹脂としたプリプレグが製造可能である。
 また、繊維束を高速で連続的に開繊可能な機構(特許登録)を組み合わせることにより20 m/min以上でセミプリプレグシート製造することが可能となり、CFRP成形品に占める中間基材の製造コストを大幅に低減することが期待できる。
薄層熱可塑性
セミプリプレグシート
断面画像
セミプリプレグ(上)
積層板(下)
熱可塑性
プリプレグ製造装置
担当
研究者
山田耕平(専門分野:化学、複合材料),先端複合材料研究G