熱可塑性樹脂は高温で高粘度を示す傾向があり、炭素繊維トウの表面に付着しやすい。このため、均一な分布と含浸を達成するのは困難である。この問題に対処するためには、熱可塑性樹脂の流動性を高め、材料の様々な部分に確実に浸透させ、徐々に徹底した含浸を実現する方法を検討することが不可欠である。このような観点から検討できる生産上の知見を以下に紹介する。

樹脂配合の最適化

効果的な含浸を達成するためには、適切な粘度、表面張力、反応性を持つ熱可塑性樹脂を選択することが極めて重要である。樹脂は、繊維束に十分に浸透するために適切な流動特性を持たなければなりません。樹脂の配合を調整することで、その性能を損なうことなく粘度を下げることができ、炭素繊維に浸透する能力を向上させることができます。

炭素繊維前処理

プラズマ処理、コロナ処理、サイジング処理などの表面処理により、炭素繊維の表面特性を変化させ、樹脂との接着性を高めることができる。サイジング剤は、繊維とマトリックス間の中間的な結合の役割を果たし、樹脂による繊維の濡れを促進します。適切な前処理を行うことで、含浸効果を大幅に向上させることができます。

温度と圧力のコントロール

含浸プロセスでは通常、樹脂の流動を促進するために熱と圧力を加える。プリプレグ製造中、炭素繊維への最適な樹脂浸透を確保するためには、温度と圧力のパラメータを正確に制御することが不可欠である。温度を高くすれば樹脂の粘度を下げることができ、適切な圧力をかければ樹脂が繊維束に完全に浸透します。

真空アシスト樹脂トランスファー

含浸プロセス中に真空補助を導入することで、プリプレグから空気や揮発性物質を効果的に除去し、繊維束への樹脂の浸透を促進することができる。真空圧密は、より均一な樹脂分布を確保し、ボイドの形成を最小限に抑えるため、プリプレグの含浸品質を向上させる。

樹脂注入テクニック

樹脂トランスファー成形（RTM）と樹脂注入プロセスは、炭素繊維の均一な含浸を確保するために採用できる高度な技術である。これらの方法によって、プリプレグ全体にわたって制御された一貫した樹脂の流れが可能になり、含浸効果と最終製品の全体的な品質が向上します。