[发明专利]碳纤维预成型体、碳纤维增强塑料、碳纤维预成型体的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳纤维预成型体。

背景技术

作为使树脂的强度提高的复合材料，公知有碳纤维增强塑料。这种碳纤维增强塑料例如通过使热固性树脂含浸于包含碳纤维的基材(以下，也称为“碳纤维预成型体”或简称为“预成型体”)中并进行加热而进行制造。另外，作为一种碳纤维预成型体，已知有通过将多个碳纤维片材层叠并将各片材之间粘合而进行制造的类型。作为将层叠的多个碳纤维片材粘合的方法，能够例示将多个碳纤维片材的层叠体配置于加热后的模具中并进行加压的方法、通电加热法、感应加热法、超声波熔接法等。在这些方法中，一般的方法是：在将配置在碳纤维片材与碳纤维片材的层间的树脂、配置在碳纤维片材表面的树脂、或者含浸于碳纤维片材中的树脂加热并使其熔融后，进行冷却而使树脂固化，由此使碳纤维片材彼此粘着。

专利文献

专利文献1:日本特开昭58－155926号公报

专利文献2:日本特开昭59－2815号公报

专利文献3:日本特开2009－73132号公报

非专利文献

非专利文献1:河越正羽、另外3名，“关于利用了CFRP接头的电阻的熔着法的基础研究”，第2次复合材料合同会议，JCCM－2讲，论文集2011，Paper#2B－07

发明内容

但是，上述的各种方法均既有优点又有缺点。因此，以往，不得不根据碳纤维预成型体的用途来选择将层叠的多个碳纤维片材粘合的方法。例如，在使用加热了的模具的方法中，模具温度的上升及下降需要很长时间和巨大能量。另一方面，通电加热法、感应加热法、及超声波熔接法能够以比较短的时间进行粘合。但是，在超声波熔接法中，需要作为超声波发生源的器具(焊头(horn))，在感应加热法中，需要作为磁场产生源的器具(线圈)。其结果是，装置变得昂贵。另外，在超声波熔接法中，虽然容易进行平面形状的碳纤维片材的粘合，但对于具有立体形状的碳纤维片材，难以向模具内配置，有很多限制。

与此相比，在通电加热法中，将模具本身作为电极使用，利用多个碳纤维片材层间的接触电阻使其发热，因此所使用的装置的结构简单。另一方面，通电加热法不适用于制造在通电路径的中途介入有绝缘性部件的类型的预成型体(例如，在层叠的碳纤维片材之间或在层叠体的表层配置有玻璃纤维片材的预成型体)。这是因为，在层叠方向上无法通电，结果，无法利用电阻发热对作为粘合树脂的树脂进行加热并使其熔融。在该情况下，通过沿碳纤维片材的面方向进行通电，能够利用碳纤维片材的固有电阻使其发热，从而能对树脂进行加热并使其熔融。但是，在这样的方法中，需要在多个碳纤维片材中的每一个片材上都配置电极，从而装置的结构复杂化。

另外，在利用通电加热法将碳纤维片材的整个面粘合的情况下，由于碳纤维片材的电阻小从而流动有大电流，因此在瞬间需要巨大的能量。因此，难以将面积大的碳纤维片材粘合。另外，在将碳纤维片材的整个面粘合的情况下，整个面被固定。其结果是，在制造好预成型体后所实施的树脂成型工序中，难以确保在成型模具中配置预成型体时所需要的、向厚度方向(层叠方向)的回弹力。若成型模具内的预成型体的厚度方向的回弹力不足，则在预成型体与上模之间及预成型体与下模之间形成间隙。其结果是，成型时注入的树脂较多地残留于该间隙中，成为产生不良的原因。

由于以上内容，追求能够用结构简单的装置制造具有绝缘部件的预成型体。另外，鉴于制造预成型体后的工序所花费的时间，追求能够以短时间制造该预成型体。另外，追求确保了碳纤维片材的层叠方向上的回弹力的预成型体。另外，追求减少预成型体的制造所需的能量。

本发明用于解决上述课题的至少一部分，能够作为以下的形态或适用例而实现。

[适用例1]一种碳纤维预成型体，是层叠有多个碳纤维片材、且多个碳纤维片材经由具有热塑性的粘合树脂相互粘合的碳纤维预成型体，在该碳纤维预成型体中，

在上述多个碳纤维片材中的至少一组相邻的碳纤维片材之间的位置、和上述碳纤维预成型体的表层上的位置中的、至少一方上，具有部分通电层，在该部分通电层中，上述层叠的方向上的电阻比上述碳纤维片材高的电阻区域、和上述层叠的方向上的电阻比上述电阻区域低的通电区域，沿与上述层叠的方向正交的面方向分布，

在设于上述部分通电层中的上述通电区域内及与上述通电区域的周边对应的区域内，上述多个碳纤维片材经由上述粘合树脂而粘合。