JP5658176B2 - 繊維強化樹脂用シート及びこれを用いた繊維強化樹脂成形体 - Google Patents
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Description
本実施例においては、図1Aに示すようなフィラメントヤーンからなる芯鞘型複合繊維10を使用した。複合繊維10は、芯成分11の融点172℃のポリプロピレン(PP)と、その周りの鞘成分12の融点122℃のポリエチレン(PE)で構成されている。PPとPEの重量比は、PP/PE=65/35であった。複合繊維10の弾性率は11GPa,強度は820MPaであった。この複合繊維10を240本引き揃えて、トータル繊度1850dtexのマルチフィラメントとした。
従来例1:SMC(sheet molding compound press molding method)の文献値(笠野英秋編集「だれでも使えるFRP−FRP入門−」社団法人強化プラスチック協会、平成14年9月12日、68頁表3.30のデータ)
従来例2:GMT(熱可塑性樹脂(ポリプロピレン)を連続ガラス繊維で強化したシート複合材料)のカタログ値(Quadrant Plastic Composite Japan Ltd.のホーム頁の製品名「ユニシード Pグレード」汎用品P4038-BK31のデータ)
ステッチ糸についての実験を行った。実施例1で作製したすだれ状シート2枚を90°の角度で積層し、2軸基材とし、引張試験片作成用については、この2軸基材を角度が対称となるように2枚重ねたものを用い、曲げ試験片作成用については、この2軸基材を角度が対称となるように4枚重ねたものを用いた。ステッチ糸は、実験番号1ではPPフィラメント糸(繊度380dtex、フィラメント数60本)、実験番号2では芯成分がPP、鞘成分がPEの複合繊維糸(質量比PP/PE=50/50、繊度380dtex、フィラメント数60本)、実験番号で3はポリエステル系フィラメント糸(帝人社製商品名「テトロン」、繊度80dtex)を使用した。実験番号3に比較して実験番号1〜2の糸は繊度が高かったが、これ未満の繊度の糸はミシンにセットすることができなかったためである。実験番号1〜3のシートの目付け(単位面積当たりの質量)は、1層あたり116.5g/m2、引張試験片作成用4層品について466g/m2、曲げ試験片作成用8層品について932g/m2であった。また、成形体の厚みは、引張試験片は約1.2mmであり、曲げ試験片は約2.3mmであった。圧縮成形の条件は、温度130℃、成形圧力2MPa,4MPa、成形時間5分とした。
成形圧力についての実験を行った。実施例1で作製したすだれ状シート2枚を90°の角度で積層し、2軸基材とし、引張試験片作成用については、この2軸基材を角度が対称となるように2枚重ねたものを用い、曲げ試験片作成用については、この2軸基材を角度が対称となるように4枚重ねたものを用いた。ステッチ糸も実施例1と同一のものを使用した。圧縮成形の条件は、温度130℃、成形圧力1〜8MPa、成形時間5分とした。
図1に示すようなフィラメントヤーンからなる芯鞘型複合繊維10を用いた。複合繊維10は、芯成分11の融点172℃のポリプロピレン(PP)と、その周りの鞘成分12の融点122℃のポリエチレン(PE)で構成されている。PPとPEの重量比は、PP/PE=65/35であった。複合繊維は、弾性率8GPa、強度530MPaであった。この芯鞘型繊維を240本引き揃えて、トータル繊度1850dtexのマルチフィラメントとした。
目付けを175g/m2に、交点部の厚さを1.5mmになるようにした以外は、実施例A1と同様にして、繊維強化樹脂用シートを得た。
目付けを131g/m2に交点部の厚さを1.5mmになるようにした以外は、実施例A1と同様にして、繊維強化樹脂用シートを得た。
ポリプロピレン樹脂発泡体シート(発泡倍率15倍、厚さ5mm)の両側に、実施例A1で得られた繊維強化樹脂用シートをそれぞれ配置し、図7に示すように、金型内で圧縮成形して一体化し、厚さ4.5mmの繊維強化樹脂成形体を得た。圧縮成形の条件は、加熱プレス条件として温度130℃、成形圧力1MPa、成形時間30秒とし、冷却プレス条件として、温度20℃、成形圧力1MPa、成形時間5分とした。
樹脂発泡体シートとして、ポリプロピレン樹脂発泡体シート(発泡倍率15倍、厚さ3.0mm)を用い、得られる繊維強化樹脂成形体の厚さを3.0mmに調整した以外は、実施例B1と同様にして、繊維強化樹脂成形体を得た。
樹脂発泡体シートとして、ポリプロピレン樹脂発泡体シート(発泡倍率15倍、厚さ3.0mm)を用い、得られる繊維強化樹脂成形体の厚さを2.7mmに調整した以外は、実施例B1と同様にして、繊維強化樹脂成形体を得た。
樹脂発泡体シートとして、ポリプロピレン樹脂発泡体シート(発泡倍率30倍、厚さ5mm)を用いた以外は、実施例B1と同様にして、厚さ4.5mmの繊維強化樹脂成形体を得た。
樹脂発泡体シートとして、ポリプロピレン樹脂発泡体シート(発泡倍率30倍、厚さ3.0mm)を用い、得られる繊維強化樹脂成形体の厚さを3.0mmに調整した以外は、実施例B4と同様にして、繊維強化樹脂成形体を得た。
樹脂発泡体シートとして、ポリプロピレン樹脂発泡体シート(発泡倍率30倍、厚さ3.0mm)を用い、得られる繊維強化樹脂成形体の厚さを2.7mmに調整した以外は、実施例B4と同様にして、繊維強化樹脂成形体を得た。
樹脂発泡体シートとして、ポリプロピレン樹脂発泡体シート(発泡倍率45倍、厚さ5mm)を用いた以外は、実施例B1と同様にして、厚さ4.5mmの繊維強化樹脂成形体を得た。
樹脂発泡体シートとして、ポリプロピレン樹脂発泡体シート(発泡倍率45倍、厚さ3.0mm)を用い、得られる繊維強化樹脂成形体の厚さを3.0mmに調整した以外は、実施例B7と同様にして、繊維強化樹脂成形体を得た。
樹脂発泡体シートとして、ポリプロピレン樹脂発泡体シート(発泡倍率45倍、厚さ3.0mm)を用い、繊維強化樹脂成形体の厚さを2.7mmに調整した以外は、実施例B7と同様にして、繊維強化樹脂成形体を得た。
実施例A2の繊維強化樹脂用シートを用いた以外は、実施例B1と同様にして、厚さ4.5mmの繊維強化樹脂成形体を得た。
樹脂発泡体シートとして、ポリプロピレン樹脂発泡体シート(発泡倍率15倍、厚さ3.0mm)を用い、得られる繊維強化樹脂成形体の厚さを3.0mmに調整した以外は、実施例B10と同様にして、繊維強化樹脂成形体を得た。
樹脂発泡体シートとして、ポリプロピレン樹脂発泡体シート(発泡倍率15倍、厚さ3.0mm)を用い、得られる繊維強化樹脂成形体の厚さを2.7mmに調整した以外は、実施例B10と同様にして、繊維強化樹脂成形体を得た。
樹脂発泡体シートとして、ポリプロピレン樹脂発泡体シート(発泡倍率30倍、厚さ5mm)を用いた以外は、実施例B10と同様にして、厚さ4.5mmの繊維強化樹脂成形体を得た。
樹脂発泡体シートとして、ポリプロピレン樹脂発泡体シート(発泡倍率30倍、厚さ3.0mm)を用い、得られる繊維強化樹脂成形体の厚さを3.0mmに調整した以外は、実施例B13と同様にして、繊維強化樹脂成形体を得た。
樹脂発泡体シートとして、ポリプロピレン樹脂発泡体シート(発泡倍率30倍、厚さ3.0mm)を用い、得られる繊維強化樹脂成形体の厚さを2.7mmに調整した以外は、実施例B13と同様にして、繊維強化樹脂成形体を得た。
樹脂発泡体シートとして、ポリプロピレン樹脂発泡体シート(発泡倍率45倍、厚さ5mm)を用いた以外は、実施例B10と同様にして、厚さ4.5mmの繊維強化樹脂成形体を得た。
樹脂発泡体シートとして、ポリプロピレン樹脂発泡体シート(発泡倍率45倍、厚さ3.0mm)を用い、得られる繊維強化樹脂成形体の厚さを3.0mmに調整した以外は、実施例B16と同様にして、繊維強化樹脂成形体を得た。
樹脂発泡体シートとして、ポリプロピレン樹脂発泡体シート(発泡倍率45倍、厚さ3.0mm)を用い、得られる繊維強化樹脂成形体の厚さを2.7mmに調整した以外は、実施例B16と同様にして、繊維強化樹脂成形体を得た。
実施例A3の繊維強化樹脂用シートを用いた以外は、実施例B1と同様にして、厚さ4.5mmの繊維強化樹脂成形体を得た。
樹脂発泡体シートとして、ポリプロピレン樹脂発泡体シート(発泡倍率15倍、厚さ3.0mm)を用い、得られる繊維強化樹脂成形体の厚さを2.7mmに調整した以外は、実施例B19と同様にして、繊維強化樹脂成形体を得た。
樹脂発泡体シートとして、ポリプロピレン樹脂発泡体シート(発泡倍率30倍、厚さ5.0mm)を用いた以外は、実施例B19と同様にして、厚さ4.5mmの繊維強化樹脂成形体を得た。
樹脂発泡体シートとして、ポリプロピレン樹脂発泡体シート(発泡倍率45倍、厚さ5mm)を用いた以外は、実施例B19と同様にして、厚さ4.5mmの繊維強化樹脂成形体を得た。
比較例1は現行品のポリプロピレン(PP)の射出成形品であり、比較例2はガラス繊維とポリプロピレン樹脂との複合成形品である。
曲げ弾性勾配は、厚み方向に加わる荷重に対する抵抗を示すもので、下記のように測定した。まず、幅50mm、長さ150mmの試験片を用い、試験速度50mm/min、支点間距離100mmにて、JIS K 7221−2に準じて3点曲げ試験を実施した。次に、得られる荷重(N)−たわみ(cm)曲線を用い、曲線の勾配が最も大きい部分で接線を引き、当該接線から弾性勾配(N/cm)を算出した。
6 編針
7、8 ステッチ糸
9 多軸挿入たて編み物
10、13、16 複合繊維
11 芯成分
12 鞘成分
14、17 島成分
15、18 海成分
20 すだれ状シート
21 複合繊維
22 ステッチ糸
23 ロール成形シート
24、25 加圧ロール
41、45、46、52、54、81a〜81d 繊維強化樹脂用シート
31 加熱炉
32 赤外線加熱器
33、40 コンベア
34 圧縮成形装置
35、55 上金型
36、51 下金型
37 プレス装置
39 成形品
42、44、53 樹脂発泡体シート
30、43、47、70、90 繊維強化樹脂成形体
60、80 積層体
Claims (12)
- 熱可塑性合成樹脂の低融点ポリマー成分と熱可塑性合成樹脂の高融点ポリマー成分を含む複合繊維糸で構成される繊維強化樹脂用シートであり、
前記低融点ポリマー成分と前記高融点ポリマー成分は、ともにポリオレフィン及びオレフィン共重合体から選ばれる少なくとも一つであり、且つ前記高融点ポリマー成分はポリプロピレンであり、
繊維強化樹脂成形体としたとき、前記低融点ポリマー成分はマトリックス樹脂となり、前記高融点ポリマー成分は強化繊維となり、
少なくとも一方向に1層又は多層配列されていることを特徴とする繊維強化樹脂用シート。 - 前記複合繊維において、前記高融点ポリマー成分の含有量は50〜90質量%の範囲であり、前記低融点ポリマー成分の含有量は10〜50質量%の範囲である請求項1に記載の繊維強化樹脂用シート。
- 前記低融点ポリマー成分と前記高融点ポリマー成分の融点差が30℃以上ある請求項1又は2に記載の繊維強化樹脂用シート。
- 前記複合繊維において、前記低融点ポリマー成分はポリエチレンである請求項1〜3のいずれか1項に記載の繊維強化樹脂用シート。
- 前記繊維強化樹脂用シートは、すだれ状シート又は多軸挿入たて編み物である請求項1〜4のいずれか1項に記載の繊維強化樹脂用シート。
- 前記繊維強化樹脂用シートは、ステッチ糸で連結されている請求項1〜5のいずれか1項に記載の繊維強化樹脂用シート。
- 前記ステッチ糸は、前記低融点ポリマー成分及び前記高融点ポリマー成分と同種のポリマーで構成されている請求項6に記載の繊維強化樹脂用シート。
- 前記低融点ポリマー成分の融点以上前記高融点ポリマー成分の融点未満の温度にて加熱加圧成形されている請求項1〜7のいずれか1項に記載の繊維強化樹脂用シート。
- 前記低融点ポリマー成分は溶融してマトリックス樹脂となり、前記高融点ポリマー成分は強化繊維となっている請求項8に記載の繊維強化樹脂用シート。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の繊維強化樹脂用シートを、前記低融点ポリマー成分の融点以上前記高融点ポリマー成分の融点未満の温度に加熱して圧縮成形したことを特徴とする繊維強化樹脂成形体。
- 前記繊維強化樹脂用シートと樹脂発泡体シートとを貼り合わせて圧縮成形した請求項10に記載の繊維強化樹脂成形体。
- 前記樹脂発泡体シートは、ポリウレタン又はポリオレフィン発泡体シートである請求項11に記載の繊維強化樹脂成形体。
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