碳纤维复合原材料及其制造方法、以及碳纤维复合原材料的制造装置、预浸料、碳纤维增强树脂复合材料制造方法及图纸

碳纤维增强树脂复合材料用的碳纤维复合原材料(10)具备由连续碳纤维(12)形成的碳纤维原材料(14)、和形成于连续碳纤维(12)的表面的碳纳米壁(16)。

Carbon fiber composite raw materials and their manufacturing methods, as well as the manufacturing equipment, prepreg and carbon fiber reinforced resin composite of carbon fiber composite raw materials

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳纤维复合原材料及其制造方法、以及碳纤维复合原材料的制造装置、预浸料、碳纤维增强树脂复合材料
本公开涉及碳纤维复合原材料及其制造方法、以及碳纤维复合原材料的制造装置、预浸料、碳纤维增强树脂复合材料，尤其涉及碳纤维增强树脂复合材料用的碳纤维复合原材料及其制造方法、以及碳纤维复合原材料的制造装置、预浸料、碳纤维增强树脂复合材料。
技术介绍
近年来，研究了在喷气式发动机的风扇动叶片、风扇外壳等构造材料中应用碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)。碳纤维增强树脂复合材料由作为增强材料的碳纤维以及基体树脂层构成，是轻量且高强度的复合材料。然而，碳纤维增强树脂复合材料容易在碳纤维与基体树脂层的界面发生剥离，有机械特性等降低的可能性。基于这样的理由，进行了在碳纤维的表面盘绕碳纳米管来提高碳纤维与基体树脂层的粘接强度(日本特开2013-76198号公报)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-76198号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，碳纤维增强树脂复合材料通常使用在长条的连续碳纤维中含浸树脂并使其半固化而得的预浸料等来成型。在这样的连续碳纤维的表面盘绕碳纳米管的情况下，碳纳米管由于具有相互凝聚的性质，因此有可能无法充分获得对基体树脂层的锚定效应。由此，当制成碳纤维增强树脂复合材料时，存在连续碳纤维与基体树脂层的界面密合性降低的担忧。于是，本公开的目的在于提供一种当制成碳纤维增强树脂复合材料时能够提高连续碳纤维与基体树脂层的密合性的碳纤维复合原材料及其制造方法、以及碳纤维复合原材料的制造装置、预浸料、碳纤维增强树脂复合材料。用于解决课题的手段本公开涉及的碳纤维复合原材料为碳纤维增强树脂复合材料用的碳纤维复合原材料，具备由连续碳纤维形成的碳纤维原材料、以及形成于前述连续碳纤维的表面的碳纳米壁。本公开涉及的碳纤维复合原材料中，前述碳纤维原材料可以是由前述连续碳纤维编织成的碳纤维织物。本公开涉及的碳纤维复合原材料中，前述碳纳米壁可以竖立设置在前述连续碳纤维的表面而形成。本公开涉及的碳纤维复合原材料中，前述碳纳米壁可以朝着前述连续碳纤维的径向外侧延伸而形成。本公开涉及的碳纤维复合原材料中，前述碳纳米壁可以相互分隔而形成。本公开涉及的碳纤维复合原材料中，前述碳纳米壁的高度可以为100nm以下。本公开涉及的碳纤维复合原材料中，前述连续碳纤维的长度可以为3m以上。本公开涉及的碳纤维复合原材料的制造方法为碳纤维增强树脂复合材料用的碳纤维复合原材料的制造方法，具备：送出工序，从卷绕有由连续碳纤维形成的碳纤维原材料的送出线轴送出前述碳纤维原材料；碳纳米壁形成工序，将从前述送出线轴送出的碳纤维原材料加热至500℃以上，同时供给包含碳源气体的原料气体，使其在等离子体中反应，从而在前述碳纤维原材料的连续碳纤维的表面形成碳纳米壁；以及卷绕工序，将在前述连续碳纤维的表面形成了碳纳米壁的碳纤维原材料卷绕于卷绕线轴。本公开涉及的碳纤维复合原材料的制造方法还可以具备表面活性化处理工序：在前述连续碳纤维的表面形成碳纳米壁之前，对于从前述送出线轴送出的碳纤维原材料，向前述连续碳纤维供给不含碳源气体而包含非活性气体的等离子体。本公开涉及的碳纤维复合原材料的制造方法中，前述碳纳米壁形成工序中，可以在前述原料气体中包含氢气。本公开涉及的碳纤维复合原材料的制造装置为碳纤维增强树脂复合材料用的碳纤维复合原材料的制造装置，具备具有腔室的装置主体，所述制造装置具备：原料气体供给部，其设置于前述装置主体，向前述腔室供给包含碳源气体的原料气体；等离子体产生部，其设置于前述装置主体，在前述腔室中产生等离子体；送出线轴，其卷绕有由连续碳纤维形成的碳纤维原材料，将前述碳纤维原材料送出；卷绕线轴，其对在前述连续碳纤维的表面形成了碳纳米壁的碳纤维原材料进行卷绕；以及加热部，其夹着前述碳纤维原材料而与在前述腔室中产生的等离子体相对地配置，对前述碳纤维原材料进行加热。本公开涉及的碳纤维复合原材料的制造装置中，前述加热部可以具有预热部，所述预热部在送出线轴侧延伸设置，在形成前述碳纳米壁之前对前述碳纤维原材料的连续碳纤维进行预热。本公开涉及的碳纤维复合原材料的制造装置为碳纤维增强树脂复合材料用的碳纤维复合原材料的制造装置，具备具有腔室的装置主体，前述腔室具有：对由连续碳纤维形成的碳纤维原材料进行表面活性化处理的第一室、在经前述表面活性化处理的碳纤维原材料的连续碳纤维的表面形成碳纳米壁的第二室、以及将前述第一室与前述第二室隔开的隔壁，前述隔壁具有贯通经前述表面活性化处理的碳纤维原材料的狭缝，该制造装置具备：表面活性化处理气体供给部，其设置于前述装置主体，向前述第一室供给不含碳源气体而包含非活性气体的表面活性化处理气体；原料气体供给部，其设置于前述装置主体，向前述第二室供给包含碳源气体的原料气体；第一等离子体产生部，其设置于前述装置主体，在前述第一室中产生等离子体；第二等离子体产生部，其设置于前述装置主体，在前述第二室中产生等离子体；送出线轴，其设置于前述第一室，卷绕有前述碳纤维原材料，并将前述碳纤维原材料送出；卷绕线轴，其设置于前述第二室，对在前述连续碳纤维的表面形成了碳纳米壁的碳纤维原材料进行卷绕；第一加热部，其设置于前述第一室，夹着前述碳纤维原材料而与前述第一等离子体产生部相对地配置，对前述碳纤维原材料进行加热；以及第二加热部，其设置于前述第二室，夹着经前述表面活性化处理的碳纤维原材料而与前述第二等离子体产生部相对地配置，对经前述表面活性化处理的碳纤维原材料进行加热。本公开涉及的预浸料具备上述碳纤维复合原材料、以及设置于前述碳纤维复合原材料上且由半固化状的树脂形成的半固化树脂层。本公开涉及的碳纤维增强树脂复合材料具备上述碳纤维复合原材料、以及设置于前述碳纤维复合原材料上且由树脂固化物形成的基体树脂层。专利技术效果根据上述构成，由于在碳纤维原材料的连续碳纤维的表面形成了碳纳米壁，因此在制成碳纤维增强树脂复合材料时，能够提高连续碳纤维与基体树脂层的密合性。附图说明[图1]为表示本公开的第1实施方式中碳纤维复合原材料的构成的图。[图2]为本公开的第1实施方式中连续碳纤维的表面的放大示意图。[图3]为表示本公开的第1实施方式中碳纤维复合原材料的制造装置的构成的图。[图4]为表示本公开的第1实施方式中碳纤维复合原材料的制造方法的构成的流程图。[图5]为用于说明本公开的第1实施方式中碳纤维原材料采用由碳纤维单丝、碳纤维束构成的连续碳纤维来形成时碳纤维复合原材料的制造方法的图。[图6]为用于说明本公开的第1实施方式中碳纤维原材料采用由连续碳纤维编织成的碳纤维织物来形成时碳纤维复合原材料的制造方法的图。[图7]为表示本公开的第1实施方式中使用了碳纤维复合原材料的碳纤维增强树脂复合材料的构成的图。[图8]为表示本公开的第2实施方式中碳纤维复合原材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维复合原材料，其为碳纤维增强树脂复合材料用的碳纤维复合原材料，具备：由连续碳纤维形成的碳纤维原材料、和形成于所述连续碳纤维的表面的碳纳米壁。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170911 JP 2017-1737211.一种碳纤维复合原材料，其为碳纤维增强树脂复合材料用的碳纤维复合原材料，具备：由连续碳纤维形成的碳纤维原材料、和形成于所述连续碳纤维的表面的碳纳米壁。


2.根据权利要求1所述的碳纤维复合原材料，所述碳纤维原材料为由所述连续碳纤维编织成的碳纤维织物。


3.根据权利要求1或2所述的碳纤维复合原材料，所述碳纳米壁竖立设置在所述连续碳纤维的表面而形成。


4.根据权利要求3所述的碳纤维复合原材料，所述碳纳米壁朝着所述连续碳纤维的径向外侧延伸而形成。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的碳纤维复合原材料，所述碳纳米壁相互分隔而形成。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的碳纤维复合原材料，所述碳纳米壁的高度为100nm以下。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的碳纤维复合原材料，所述连续碳纤维的长度为3m以上。


8.一种碳纤维复合原材料的制造方法，其为碳纤维增强树脂复合材料用的碳纤维复合原材料的制造方法，具备：
送出工序，从卷绕有由连续碳纤维形成的碳纤维原材料的送出线轴送出所述碳纤维原材料；
碳纳米壁形成工序，将从所述送出线轴送出的碳纤维原材料加热至500℃以上，同时供给包含碳源气体的原料气体，使其在等离子体中反应，从而在所述碳纤维原材料的连续碳纤维的表面形成碳纳米壁；以及
卷绕工序，将在所述连续碳纤维的表面形成了碳纳米壁的碳纤维原材料卷绕于卷绕线轴。


9.根据权利要求8所述的碳纤维复合原材料的制造方法，具备表面活性化处理工序：在所述连续碳纤维的表面形成碳纳米壁之前，对于从所述送出线轴送出的碳纤维原材料，向所述连续碳纤维供给不含碳源气体而包含非活性气体的等离子体。


10.根据权利要求8或9所述的碳纤维复合原材料的制造方法，所述碳纳米壁形成工序中，在所述原料气体中包含氢气。


11.一种碳纤维复合原材料的制造装置，其为碳纤维增强树脂复合材料用的碳纤维复合原材料的制造装置，具备具有腔室的装置主体，
所述制造装置具备：
原料气体供给部，其设置于所述装置主体，向所述腔室供给包含碳源气体的原料气体；
等离子体产生部，其设置于所述装置主体，在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉村昭彦，千品裕嗣，平田贤辅，
申请(专利权)人：株式会社IHI，
类型：发明
国别省市：日本;JP