Método de formación de material compuesto de fibra de carbono / carbono grueso
Descripción general
 Un material compuesto de fibra de carbono / carbono de moldeo grueso que no causa delaminación y tiene una excelente resistencia en la dirección del espesor se puede producir fácilmente y a bajo costo. ] Para cortar fibras 2 que se aloja en el molde 1, compuesto de fibras de carbono se comprimió estado, después de haber sido sometida a orientación de las fibras en la dirección del espesor utilizando un punzón de aguja 4 que tiene una punta de gancho o en forma de horquilla, el oro El tratamiento compuesto se lleva a cabo inyectando alquitrán líquido o resina que se convierte en carbono de la matriz en el molde.
Campo técnico
Esta invención se refiere a un método de producción de un material de fibra de carbono / compuesto de carbono, en particular, longitudinal 40 mm, o más una gruesa, sin embargo, sin causar defectos internos tales como delaminación, excelente fuerza en la dirección del espesor Material compuesto de carbono que se utiliza para obtener un material compuesto de fibra de carbono / carbono.
Antecedentes de la técnica
Convencionalmente, para moldear el material compuesto de fibra de carbono / carbono de la gruesa, por ejemplo, se apilan al azar en uno de cada material preimpregnado de tela de fibra de carbono en forma de lámina apilado, fieltro preimpregnado o también el molde, en el molde de carbono chuletas de tela de fibra, fieltro tajada, UD (unidireccional) chuleta sin un curado por fibra de carbono de plástico reforzado por el material preimpregnado de longitud parcial se calienta bajo presión, tal como, sometido a la carbonización subsiguiente o tratamiento de grafitización, repitiendo este Para aumentar la densidad para hacer un material compuesto de fibra de carbono / carbono grueso.
Tarea de solución
Sin embargo, entre el método de moldeo del material de fibra de carbono / compuesto de carbono convencional, como se ha descrito anteriormente, ya que en el método tal como prepreg cruz y UD chuletas de preimpregnado por curado en un molde, que no tiene en cuenta la orientación de las fibras en la dirección del espesor , especialmente el espesor excede de aproximadamente 30 mm, en el momento de moldeo por prensado y durante procedimiento de mezcla posterior, las fibras se encogen y tensión residual, o delaminación no se pueden obtener la fuerza en la dirección del espesor hasta que no peeling Hay un problema
Además, como una contramedida para este tipo de problemas, el preimpregnado después de la laminación, perforado con una punta de punzón de aguja se convierte en grosor enganchado o en forma de horquilla mediante la alineación de la porción de las fibras en la dirección del espesor es que hay un método para aumentar la resistencia en la dirección, aumenta la resistencia de la fibra como se vuelve más gruesa, la perforación de la aguja está desventajosamente no penetra la carne minutos solamente espesor.
Además, con respecto al material preimpregnado en forma de hoja, prepreg cruz, fieltro preimpregnado, costura, es decir, aumentar la fuerza en la dirección del espesor, mientras que la prevención de la deslaminación mediante la costura preimpregnado laminado entre sí usando un hilo de fibra de carbono en también se cree, que se lleva a un gran número de pasos, hay un problema de que el coste se incrementa en gran medida, se ha de moldear el material compuesto de fibra de carbono / carbono de la gruesa para resolver estos problemas que Fue un problema.
La presente invención se ha realizado en vista de los problemas convencionales descritos anteriormente, sin causar la deslaminación, el material compuesto de fibra de carbono / carbono fácil excelente en fuerza en la dirección del espesor de espesor, todavía bajo Es un objeto de la presente invención proporcionar un método para moldear un material compuesto de fibra de carbono / carbono grueso que puede fabricarse a un costo.
Solución
Método de formación de un material compuesto de fibra de carbono / carbono de espesor de acuerdo con la presente invención, la perforación de la aguja con fibras de carbono están alojados en un molde y se comprime fibras chop estado principalmente, por ejemplo, una punta en forma de gancho o bifurcado después de someter la orientación de las fibras en la dirección del grosor mediante el uso de una, el paso de líquido o la resina como un carbono de matriz se inyecta en el molde dentro de la cual una estructura para realizar un proceso complejo, el moldeo de un material compuesto de fibra de carbono / carbono Esta característica del método se caracteriza porque es un medio para resolver el problema convencional mencionado anteriormente.
La explicación secuencialmente con más detalle un método de formar el material compuesto de fibra de carbono / carbono de espesor de acuerdo con la presente invención, primero de todo, en el molde 1 está en forma de tipo como se muestra en las Figs. 1 (a) Se coloca fibra Chop 2 hecha de fibra de carbono.
Las fibras picadas 2 a utilizar, hay pequeñas fibras de resistencia, las fibras UD picadas de punzonado facilidad de trabajo por punzonado con aguja a describir más adelante, pero la forma básica y requisitos del material de carbono compuesto de fibra / carbono para ser moldeados dependiendo la intensidad, y el uso de tales fibras cruzadas picado, fieltro fibras chuletas, también es posible utilizar una mezcla de estas fibras picadas apropiadamente, incluyendo también el número de filamentos y longitud de fibra de las fibras cortadas, objeto Dependiendo de la forma y la resistencia requerida del material compuesto que se utilizará.
En este momento, cortar las fibras 2, como se muestra en la Fig. 1 (a), ya que un estado hinchado como el algodón contiene una gran cantidad de aire entre las fibras, picado como se muestra en la Fig. 1 (b) presionados por la plantilla de 3 prensas de las fibras 2, expulsando aire entre las fibras por la fibra picada 2 y el estado comprimido, en términos de densidad mejorado de fibra, o desconectar varias veces un punzón de aguja 4 se describe más adelante (punzonado) De modo que algunas de las fibras cortadas 2 están orientadas en la dirección del espesor.
El prensado jig 3, no se pega una 3b neta en la superficie inferior del bastidor 3a como se muestra en la Fig. 2, cuando se utiliza malla de alambre como la 3b malla, red de oro en un paso posterior, las fibras cortadas 2 Y el paso o resina que se convierte en el carbono de la matriz, y permanece en la superficie del material compuesto, de modo que se corta y elimina durante el procesamiento del material compuesto. La plantilla de prensado 3 puede tener una función de permitir el punzonado por el punzón de aguja 4 en un estado en el que la fibra cortada 2 se comprime. Por lo tanto, en lugar de la malla de alambre, por ejemplo también puede utilizar fibra de carbono cruz, en este caso, ya que la tela de fibra de carbono se convierte en una parte del material compuesto de fibra de carbono / carbono por el tratamiento combinado, de corte después del moldeo Eliminando la necesidad de eliminación.
Además, el punzón de aguja 4, ser aquellos implantados muchas agujas 4b o 4c de la punta se convierte en bifurcada o gancho forma como se ilustra en las Figs. 3 (a) o la Fig. 3 (b) al substrato 4a tal forma de la punta de la aguja 4b, 4c se puede orientar en la dirección del espesor enganchando una parte de la fibra por también cortar recíprocamente repetidamente fibras 2 medio durante la perforación de dirección vertical en el dibujo, es decir, en la dirección del espesor Se ha vuelto como.
Es decir, ganchos en el caso de 4b aguja bifurcada muestra en la Fig. 3 (a), lo que indica empujando las fibras cerca de la superficie hacia la parte inferior en la parte 4d en forma de horquilla cuando se inserta el punzón de aguja 4, también en la Fig. 3 (b) en el caso de Jo 4c de la aguja, mediante el aumento de la superficie inferior cerca de la superficie de la fibra 4e dirección de la lengüeta cuando se tira de la aguja de perforación 4, una porción de las fibras cortadas 2 alineado en general longitudinalmente o en la dirección transversal, respectivamente Se puede orientar en la dirección del grosor.
Así, por ejemplo, de alta densidad de fibras picadas 2, cuando es difícil en el estado en el que la inserción y extracción del punzón de aguja 4 se ha comprimido las fibras cortadas 2, el uso de agujas de gancho 4c se muestra en la Fig. 3 (b), malla de alambre 4c aguja pulsando jig 3 permanece enchufado 3b, y picado fibras 2 en el estado mostrado en las Figs. 1 (a) se presiona con un punzón de aguja 4, mientras que inserte el 4c aguja a la fibra picada 2 en la Fig. 1 (b) De modo que solo se tira del punzón 4 dejando arriba la plantilla 3 de presión, por lo que es posible orientar las fibras en la dirección del grosor.
Después de completar la perforación por el punzón de la aguja 4, como se muestra en la Fig. 1 (c), mientras que en el estado comprimido sin mover la plantilla de presión 3, el paso de los orificios de inyección 1a formados en la resina de molde 1 o fenólica, , Se inyecta en el molde 1 y se bombea repetidamente varias veces para eliminar las burbujas de aire que quedan entre las fibras cortadas 2.
Entonces, mientras es presionado por la matriz superior 5, después de curado por calentamiento a una temperatura de 100 250 ° C, emite una que contiene el molde 1, por ejemplo, tratamiento de carbonización se curó a 500 1000 ° C, la grafitización a 2.000 3.000 ° C. se obtiene de procesamiento, y mediante la realización de varias veces que un proceso complejo que consiste en la impregnación de paso hasta que la densidad objetivo, el material compuesto de fibra de carbono / carbono 6 de la gruesa como se muestra en la Fig. 1 (d). Dependiendo tratamiento HIP el tratamiento de complejos, tales como alta densidad mediante la realización bajo una alta presión de alrededor de 1.000 kg / cm @ 2, es posible obtener un material compuesto de alta resistencia.
De esta manera, material de fibra / compuesto de carbono de carbono moldeado, no sólo la longitud o anchura dirección de fibra de carbono, ya que está orientado en la dirección del espesor deslaminación muy difícil aparición, en la resistencia en la dirección de espesor También es excelente ,
En el método de moldeo del material compuesto de fibra de carbono / carbono de espesor de acuerdo con la presente invención, por la fibra picado antes de que el estado seco para la impregnación de un material líquido tal como brea o resina de fenol como un precursor de carbono de la matriz, tales como perforación con agujas porque por lo que la realización de la perforación, pequeña resistencia de las fibras contra la inserción y extracción de la aguja, no existe algo tal como punzonado trabajabilidad se deteriora incluso aumenta el espesor de la fibra. Además, como el modo sometido a la perforación de un fibras cortadas estado comprimido, con la más corta es la longitud de la aguja de la aguja de perforación, fibras orientadas esperaban dirección del espesor por punzonado, lo que resulta en doblado por la presión posterior Y las fibras orientadas en la dirección del espesor funcionan de manera extremadamente efectiva para evitar la delaminación y mejorar la resistencia en la dirección del espesor.
En lo sucesivo, se describirán realizaciones de la presente invención.
Ejemplo 1
La cilíndrico de 400 mm de diámetro interior en el molde de aleación de aluminio, los ojos en la superficie inferior de varios 12.000 filamentos, fibras cortadas coloca UD que consiste en longitud picado 20 30 mm de fibra de carbono, también de aleación de aluminio marco circular (395 mm de diámetro exterior) abrir deprimido atascado y la malla de alambre plantilla de presión de aproximadamente 8 mm equipado en el molde y la compresión de las fibras cortadas a alrededor de un tercio aproximadamente del volumen original. A continuación, las fibras cortadas en un estado comprimido, mediante el uso de un punzón de punta de aguja plantado longitud de la aguja bifurcada de alrededor de 75 mm, la dirección del espesor de la porción de las fibras cortadas mediante la aplicación de diez veces la orientación de perforación .
Luego, después de purgar el aire en el que se inyecta la resina fenólica líquida en el agujero de inyección de resina de molde de dentro del molde, permaneciendo entre chuleta de las fibras en el molde varias veces para bombeo, sobre bajo presión por prensado en caliente a 0,99 ° C, retirado del molde después de curar la resina fenólica, se sometió a un tratamiento de grafitización en el tratamiento de carbonización, y alrededor de 2000 ° C a aproximadamente 700 800 ° C, la carbonización y brea de impregnación Repitiendo el tratamiento de grafitización, se obtuvo un material compuesto de fibra de carbono / carbono grueso que tiene una densidad de 1,7 g / cm3.
Finalmente, por el corte y la eliminación de la parte periférica exterior con una malla de alambre de la plantilla de retención restante en la superficie del material compuesto de fibra de carbono / carbono, y un diámetro de 350 mm, el material del disco de freno para coche de carreras espesor de la placa 40 mm.
Tenga en cuenta que cuando la presión en caliente y carbonización y grafitización tratamiento no se observa la aparición de defectos internos, tales como exfoliación, también la resistencia al cizallamiento interlaminar del material del disco de freno, orientación de la fibra hecho en la dirección del espesor por el punzonado por agujas de punzonado Se confirmó que se lograron 2,0 kgf / mm2, en comparación con el método de moldeo convencional de aproximadamente 1,2 kgf / mm2, que se mejoró enormemente.
Ejemplo 2
En una aleación de aluminio cilíndrica matriz que tiene un diámetro interior de 460 mm, los filamentos número 12.000, picado colocan fibras UD picadas tienen una longitud de 20 30 mm de fibra de carbono, un diámetro de 8 mm pegado malla de alambre de malla exterior de la misma manera como en el Ejemplo las fibras cortadas se comprimen por un marco circular de aleación de aluminio de 455 mm, y la orientados en la dirección del espesor de una porción de las fibras cortadas por dicho mismo punzonado.
Posteriormente, después de purgar el aire mediante la inyección de la brea líquida se calentó a aproximadamente 300 ° C en el molde desde el agujero de inyección de resina del molde, permaneciendo entre chuleta de las fibras en el molde varias veces a bombeo, presurizando curada mientras que la aplicación, la realización de proceso de grafitización en el proceso de carbonización y aproximadamente 2.000 ° C a aproximadamente 700 ° C, por los tiempos de repetición de la tratamiento de carbonización y grafitización de brea de impregnación, de espesor densidad de fibra de carbono 1,8 g / cm @ 3 / Material compuesto de carbono.
Entonces, de manera similar a la realización anterior, junto con la malla de alambre mediante el corte y la eliminación de la parte de periferia exterior del material compuesto de fibra de carbono / carbono, y un diámetro de 410 mm, el material del disco de freno para coches de motor lineal que tiene un espesor de 25 mm. También se confirmó que no había defectos tales como el pelado de la capa intermedia con este material de disco de freno y tenía una resistencia al cizallamiento interlaminar de 2.2 kgf / mm 2.
Efecto de la invención
Como se describió anteriormente, el proceso de moldeo del material compuesto de fibra de carbono / carbono de espesor de acuerdo con la presente invención, las fibras de carbono están alojados en un molde y se comprime fibras chop estado principalmente, por ejemplo, en forma de gancho o bifurcado después de someter la orientación de las fibras en la dirección del grosor mediante el uso de un punzón de aguja que tiene una porción de punta, en la que una estructura para llevar a cabo un procesamiento complejo mediante la inyección de líquido de tono o de resina que comprende una matriz de carbono en el molde de que una perforación fácil por perforación por agujas también se vuelve gruesa, fibras de carbono orientadas en la dirección del espesor sin serpenteo mejorar la fuerza en la dirección del espesor, mientras que la prevención de la deslaminación durante la formación Tiene un excelente efecto.
Breve descripción de los dibujos
1 (a) a 1 (d) son vistas esquemáticas que ilustran secuencialmente un proceso de un método de formación de material compuesto de fibra de carbono / carbono grueso de acuerdo con la presente invención.
La figura 2 es una vista en perspectiva que muestra un ejemplo de una forma de una plantilla de prensatela utilizada en el método de formación de material compuesto de fibra de carbono / carbono grueso de acuerdo con la presente invención.
La Figura 3 (a) (b) juntos es una vista explicativa que muestra el ejemplo de forma de punta de aguja de un punzonado por agujas para su uso en el método de moldeo de un material compuesto de fibra de carbono / carbono de espesor de acuerdo con la presente invención.
1 molde (molde)
2 fibras picadas
6 Material compuesto de fibra de carbono / carbono
Reclamo
Después de haber sido sometida a orientación primaria y fibra en las fibras de dirección tajada de espesores y de almacenamiento a un estado comprimido en la reivindicación 1 del molde era de fibras de carbono, inyectar el líquido de paso o de resina que comprende una matriz de carbono en el molde Y luego realizar un tratamiento de complejación en el material compuesto de fibra de carbono.
Dibujo :
Application number :1994-001658
Inventors :日産自動車株式会社、株式会社ペトカ
Original Assignee :樋口茂一、高畠稔