炭素繊維プリプレグの加工方法

炭素繊維プリプレグは、炭素繊維織物またはフィラメントに、部分的に硬化または「予備硬化」したポリマー樹脂、通常はエポキシを含浸させることによって作られる複合材料です。その後、プリプレグは、高強度の炭素繊維強化複合材料の製造に使用されます。重量比と優れた機械的特性。

炭素繊維プリプレグの加工方法には通常、次の手順が含まれます。

1. 繊維の選択: 最終複合製品の望ましい機械的特性と性能要件に基づいて、高品質の炭素繊維が選択されます。カーボンファイバーは高強度、軽量、優れた熱伝導性と電気伝導性で知られており、幅広い用途に最適です。

2. 樹脂含浸: 選択したカーボンファイバーに、「ウェット」または「ホットメルト」含浸と呼ばれるプロセスを通じて、ポリマー樹脂 (通常はエポキシ) を含浸させます。湿式含浸プロセスでは、炭素繊維を液体樹脂浴に浸し、毛細管現象によって樹脂が繊維束に浸透します。ホットメルト含浸プロセスでは、樹脂を溶かしてカーボン繊維に塗布し、熱したローラーを通過させて樹脂を均一に含浸させます。

3. 部分硬化: 含浸後、炭素繊維プリプレグ内の樹脂は部分的に硬化します。これは「B ステージ」硬化としても知られています。部分硬化プロセスには、通常、プリプレグを特定の温度に加熱し、それを特定の時間保持して、所望の硬化度を達成することが含まれます。部分硬化プロセスは樹脂を半固体状態に維持するのに役立ち、完全に硬化しなくてもプリプレグの取り扱いと保管が可能になります。

4. 切断とレイアップ: 部分的に硬化した炭素繊維プリプレグを所望の形状とサイズに切断し、特定の方向と順序でレイアップして複合積層体を形成します。プリプレグ層は通常、最終複合製品の機械的特性を最適化するために積み重ねられ、配向されます。

5. 圧密: レイアップが完了すると、複合ラミネートは通常、圧密と呼ばれるプロセスで熱と圧力にさらされます。圧密プロセスでは、積層体に圧力を加えて空隙を除去し、プリプレグ層間の適切な接着を確保します。次に、ラミネートを特定の温度に加熱して樹脂を完全に硬化させ、複合材料の最終的な機械的特性を実現します。

6. 後硬化: 場合によっては、最初の圧密プロセスの後、複合材料の機械的特性と性能をさらに向上させるために、複合積層体に追加の後硬化が行われることがあります。これには、樹脂を完全に硬化させるために、ラミネートを特定の時間高温にさらすことが含まれます。

7. トリミングと仕上げ: 圧密と二次硬化の後、通常、複合積層板は最終的な寸法と形状にトリミングされ、余分な材料が除去されます。完成した複合部品は、所望の表面仕上げおよび外観を達成するために、サンディング、研磨、コーティングなどの追加の仕上げプロセスを受ける場合があります。

炭素繊維プリプレグの正確な加工方法は、最終複合製品の特定の要件と、さまざまなメーカーが使用する製造プロセスに応じて異なる場合があります。カーボンファイバープリプレグの適切な取り扱いと加工は、最終複合材料の望ましい機械的特性、性能、品質を確保するために非常に重要です。