JP6547982B2 - チョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材及びその製造方法 - Google Patents
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Description
(1)強化繊維として連続繊維を使用し、繊維が任意の配向性を持つものとして、一方向強化熱可塑性樹脂プリプレグシートを同一方向に又は強化繊維が直交又は斜交する方向に積層された繊維強化熱可塑性樹脂シートがある。このような樹脂シートは繊維の体積含有率を高くすることができる利点があり、繊維軸方向では弾性率、強度に優れた特性を有する。またシェル構造物への適用が可能である。
(2)強化繊維として連続繊維を使用し、これを織物などの強化形態として使用したものも強化繊維の体積含有率を高くすることが可能であり、(1)に記載した強化繊維の直交積層品と同様に繊維軸方向では弾性率、強度において優れている。
(3)強化繊維として連続繊維を使用する場合、一般にスワールマットと称されている強化繊維を不織布状にしたものがある。これは、上記(1),(2)の場合のように面内異方性を有しない特徴を持っているが、この場合強化繊維の繊維体積含有率がその製造方法に起因して高くすることができず、そのため弾性率や強度に限界がある。このような不織布の強化形態を持つものはスタンピング成形に供されることが主である。
(4)強化繊維として不連続繊維を使用するものとしてはチョップドストランドマットを使用するものがある。これは、例えば25mmから50mm程度の繊維長を持つストランド(繊維束)が強化材として使用される。この場合、成形時の流動性、例えばスタンピング成形時の流動性が良好であり、シェル構造物のみならず複雑な形状への適用も容易である。
(強化繊維)
(樹脂バインダ)
(チョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材の製造方法)
(熱可塑性樹脂補強シート材1)
(樹脂シート芯材4)
(強化繊維)
[実施例]
[参考例1]
<使用材料>
(強化繊維束に使用した繊維束)三菱レイヨン株式会社製;TR50S―15K、繊維直径約7μm、繊維本数15000本
(樹脂シート芯材4に使用した樹脂)三菱化学株式会社製;ナイロン6樹脂フィルム、フィルム厚み20μm
<製造工程>
(強度試験)
ただし、
である。UDテープの各物性値を、表3に示す。
ただし、
である。幅方向には(7)式、長手方向には(8)式の重ね合わせの原理を用いて合成し、弾性率を計算した。
(3点曲げ試験における弾性率計算)
(実験結果と計算結果の比較)
(モデルを用いたバラツキ予測)
(テープの物性と薄層CTTの成形)
(引張試験)
(比較例1)
(厚層チョップドテープ材の抄紙法による製造方法)
2…チョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂
3…強化繊維シート材;3f…強化繊維
4…樹脂シート芯材
Claims (16)
- 複数の強化繊維が所定方向に引き揃えられた強化繊維を、樹脂シート芯材の表面に、該強化繊維の引き揃えた方向が同じ方向となるように熱融着により付着させて形成されている、所定の幅及び長さにチョップされた複数のチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂と、
前記複数のチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂を平面状にランダムに重ねて配置した状態でシート状に固定するための、前記強化繊維同士の間に付着させてこれらを固定するための樹脂バインダとを備え、
前記チョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂は、前記強化繊維がマトリックス樹脂である前記熱可塑性樹脂シートの両面に付着されてなることを特徴とするチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材。 - 請求項1に記載のチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材であって、
前記チョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材の繊維体積含有率が、30%以上であることを特徴とするチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材。 - 請求項1又は2に記載のチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材であって、
前記チョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂が薄層であることを特徴とするチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材。 - 請求項1〜3のいずれか一に記載のチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材であって、前記チョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂は、該チョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂の断面厚さが、前記強化繊維の直径の10倍以内に設定されてなることを特徴とするチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材。
- 請求項1〜4のいずれか一に記載のチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材であって、前記チョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂の厚さが、0.1mm以下であることを特徴とするチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材。
- 請求項1〜5のいずれか一に記載のチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材であって、前記チョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂の長さが、100mm以下であることを特徴とするチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材。
- 請求項1〜6のいずれか一に記載のチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材であって、前記強化繊維が、炭素繊維であることを特徴とするチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材。
- 請求項1〜7のいずれか一に記載のチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材であって、前記樹脂バインダが、ポリビニルアルコール樹脂製であることを特徴とするチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材。
- 請求項1〜8のいずれか一に記載のチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材であって、
該チョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材を加熱加圧成形した繊維強化熱可塑性樹脂成形体の曲げ弾性率が、20GPa以上であることを特徴とするチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材。 - 請求項1〜9のいずれか一に記載のチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材であって、前記樹脂バインダが均等に付着していることを特徴とするチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材。
- 請求項1〜10のいずれか一に記載のチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材であって、前記複数のチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂同士が抄紙されて前記強化繊維同士の間に前記樹脂バインダを付着させて平面状に堆積させた状態でシート状に加工されてなることを特徴とするチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材。
- 複数の強化繊維を所定方向に引き揃えた強化繊維シート材を、マトリックス樹脂となる樹脂シート芯材の両面に、強化繊維の引き揃えた方向が同じ方向となるように熱融着により付着させて、シート状の繊維強化熱可塑性樹脂シート材を作成するシート形成工程と、
前記繊維強化熱可塑性樹脂シート材を所定の幅及び長さにチョップして短冊形状のチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂を作成するチョップ工程と、
前記チョップされたチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂を、樹脂バインダと共に水中に分散させ、平面状に堆積させた状態でシート状に加工する湿式抄紙工程と
を含むことを特徴とするチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材の製造方法。 - 請求項12に記載のチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材の製造方法であって、前記チョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材の繊維体積含有率を、30%以上としてなることを特徴とするチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材の製造方法。
- 請求項12又は13に記載のチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材の製造方法であって、前記強化繊維として、炭素繊維を用いてなることを特徴とするチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材の製造方法。
- 請求項12〜14のいずれか一に記載のチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材の製造方法であって、
前記樹脂バインダとしてポリビニルアルコール樹脂を用いてなることを特徴とするチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材の製造方法。 - 請求項12〜15のいずれか一に記載のチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材の製造方法であって、
前記チョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂が薄層であることを特徴とするチョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材の製造方法。
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