JP7367883B1 - 多孔質体 - Google Patents
多孔質体 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7367883B1 JP7367883B1 JP2022574717A JP2022574717A JP7367883B1 JP 7367883 B1 JP7367883 B1 JP 7367883B1 JP 2022574717 A JP2022574717 A JP 2022574717A JP 2022574717 A JP2022574717 A JP 2022574717A JP 7367883 B1 JP7367883 B1 JP 7367883B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fiber
- porous body
- fibers
- organic
- resin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 363
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 142
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 142
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims abstract description 99
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims abstract description 99
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 claims abstract description 55
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 229920000412 polyarylene Polymers 0.000 claims description 9
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 7
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 7
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 6
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 claims description 6
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 claims description 5
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 claims description 5
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 claims description 5
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 claims description 5
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 claims description 4
- 229920006260 polyaryletherketone Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 claims description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 2
- 239000005007 epoxy-phenolic resin Substances 0.000 claims description 2
- 102100040428 Chitobiosyldiphosphodolichol beta-mannosyltransferase Human genes 0.000 description 33
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 27
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 27
- 101100491335 Caenorhabditis elegans mat-2 gene Proteins 0.000 description 20
- 229920000106 Liquid crystal polymer Polymers 0.000 description 20
- 239000004977 Liquid-crystal polymers (LCPs) Substances 0.000 description 20
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 13
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 9
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 8
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 8
- 101100495256 Caenorhabditis elegans mat-3 gene Proteins 0.000 description 7
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 5
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IDCBOTIENDVCBQ-UHFFFAOYSA-N TEPP Chemical compound CCOP(=O)(OCC)OP(=O)(OCC)OCC IDCBOTIENDVCBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 4
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 4
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 4
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 4
- 101100495270 Caenorhabditis elegans cdc-26 gene Proteins 0.000 description 3
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 3
- 238000009863 impact test Methods 0.000 description 3
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 3
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 3
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 3
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 3
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 2
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 2
- 229920001230 polyarylate Polymers 0.000 description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 2
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 2
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 2
- 229920001470 polyketone Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 2
- 229920000259 polyoxyethylene lauryl ether Polymers 0.000 description 2
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001955 polyphenylene ether Polymers 0.000 description 2
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 2
- 229920002215 polytrimethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000000700 radioactive tracer Substances 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000271 Kevlar® Polymers 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 1
- 229920002302 Nylon 6,6 Polymers 0.000 description 1
- 229920008285 Poly(ether ketone) PEK Polymers 0.000 description 1
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229920006127 amorphous resin Polymers 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000002216 antistatic agent Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- QHIWVLPBUQWDMQ-UHFFFAOYSA-N butyl prop-2-enoate;methyl 2-methylprop-2-enoate;prop-2-enoic acid Chemical compound OC(=O)C=C.COC(=O)C(C)=C.CCCCOC(=O)C=C QHIWVLPBUQWDMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000003484 crystal nucleating agent Substances 0.000 description 1
- 229920006038 crystalline resin Polymers 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 239000002781 deodorant agent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 1
- 239000012760 heat stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 1
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000077 insect repellent Substances 0.000 description 1
- 239000004761 kevlar Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 1
- 239000006082 mold release agent Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920006287 phenoxy resin Polymers 0.000 description 1
- 239000013034 phenoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920001643 poly(ether ketone) Polymers 0.000 description 1
- 229920001652 poly(etherketoneketone) Polymers 0.000 description 1
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 229920001748 polybutylene Polymers 0.000 description 1
- 229920013745 polyesteretherketone Polymers 0.000 description 1
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 229920001195 polyisoprene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002964 rayon Substances 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- 229920006337 unsaturated polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 229920001567 vinyl ester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/06—Fibrous reinforcements only
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Abstract
Description
[1]強化繊維として、炭素繊維(A)50重量%超99重量%以下と、引張破断伸度2.5~100%の有機繊維(B)1重量%以上50重量%未満とを含み、該強化繊維が樹脂(C)により固定されてなり、前記強化繊維の交点が前記樹脂(C)で結合されるとともに、前記強化繊維も前記樹脂(C)も存在しない部分として多孔質体の空隙が形成されており、空隙率が10~95%の多孔質体。
[2]前記有機繊維(B)が前記炭素繊維(A)と均一に分散している、[1]に記載の多孔質体。
[3]前記交点が、前記炭素繊維(A)の単繊維が別の炭素繊維(A)の単繊維もしくは別の炭素繊維(A)の繊維束または前記有機繊維(B)の単繊維もしくは前記有機繊維(B)の繊維束と交差することで形成されてなる、[1]に記載の多孔質体。
[4]前記交点が、前記有機繊維(B)の単繊維が別の有機繊維(B)の単繊維もしくは前記有機繊維(B)の繊維束または前記炭素繊維(A)の単繊維もしくは前記炭素繊維(A)の繊維束と交差することで形成されてなる、[1]に記載の多孔質体。
[5]前記交点を構成する強化繊維同士で形成される平均二次元配向角が10~80度である、[1]に記載の多孔質体。
[6]前記炭素繊維(A)と有機繊維(B)の合計5~90重量部に対し、前記樹脂(C)を10~95重量部含む、[1]~[5]のいずれかに記載の多孔質体。
[7]密度が0.02~0.9g/cm3である、[1]~[6]のいずれかに記載の多孔質体。
[8]前記炭素繊維(A)の平均繊維長が1~15mmである、[1]~[7]のいずれかに記載の多孔質体。
[9]前記有機繊維(B)の平均繊維長が4~20mmである、[1]~[8]のいずれかに記載の多孔質体。
[10]前記有機繊維(B)が、ポリエステル系樹脂、ポリアリールエーテルケトン系樹脂およびポリアリーレンスルフィド系樹脂より選択される、[1]~[9]のいずれかに記載の多孔質体。
[11]前記有機繊維(B)の直径が15~50μmである、[1]~[10]のいずれかに記載に記載の多孔質体。
[12]前記有機繊維(B)の引張強度が1~6GPaである、[1]~[11]のいずれかに記載の多孔質体。
[13]前記有機繊維(B)の引張破断伸度が2.5~30%である、[1]~[12]のいずれかに記載の多孔質体。
[14]前記樹脂(C)が、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂およびポリアリーレンスルフィド系樹脂より選択される熱可塑性樹脂、および/または、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびアクリル樹脂より選択される熱硬化性樹脂である、[1]~[13]のいずれかに記載の多孔質体。
[15]前記多孔質体のシャルピー衝撃強度が10~100kJ/m2である、[1]~[14]のいずれかに記載の多孔質体。
[16][1]~[15]のいずれかに記載の多孔質体の表面に、連続した強化繊維を含む繊維強化樹脂が配置されてなる複合構造体。
[17]スポーツ用品、電子機器筐体および建築部材より選択される用途に用いられる、[1]~[16]のいずれかに記載の多孔質体。
本発明の多孔質体は空隙率が10~95体積%である。空隙率が10体積%以上であることにより、比重が小さくなり十分な軽量性が得られる。一方、空隙率が95体積%以下であることにより、強化繊維および樹脂による補強効果を十分なものとすることができ、多孔質体に優れた力学特性を付与することができる。空隙率は、より好ましくは20体積%以上、90体積%以下である。
多孔質体は、樹脂シートと繊維マットを積層して作製した空隙を含まないシート状基材から成形した。樹脂シートの目付Wr(g/m2)と積層枚数Nr、繊維マット中の炭素繊維の目付Wf(g/m2)と有機繊維の目付Wo(g/m2)および繊維マットの積層枚数Nmから、樹脂(C)の重量含有量を次式により算出した。また、シート状基材の体積Tbと多孔質体の体積Tsを測定し、空隙の体積含有率を次式により算出した。
樹脂(C)の重量含有量(重量部)=(Wr×Nr)/{(Wf×Nm)+(Wo×Nm)+(Wr×Nr)}×100
空隙の体積含有率(体積%)=(Ts-Tb)/Ts×100
(2)多孔質体中、交点を構成する強化繊維同士で形成される平均二次元配向角
交点を構成する強化繊維同士で形成される平均二次元配向角は、次の手順で測定する。すなわち、無作為に選択した単繊維に対して交差している全ての単繊維との二次元配向角の平均値を測定する。例えば、ある単繊維に交差する別の単繊維が多数の場合には、交差する別の単繊維を無作為に20本選び測定した算術平均値を代用してもよい。この測定を別の単繊維を基準として合計5回繰り返し、その算術平均値を平均二次元配向角として算出する。
多孔質体から試験片を切り出し、JIS K 7222(2005)を参考にして多孔質体の見かけ密度を測定した。試験片の寸法は縦100mm、横100mmとした。試験片の縦、横、厚みをマイクロメーターで測定し、得られた値より試験片の体積V(mm3)を算出した。また、切り出した試験片の質量M(g)を電子天秤で測定した。得られた質量Mおよび体積Vを次式に代入することにより多孔質体の密度ρを算出した。
ρ(g/cm3)=103×M/V
(4)多孔質体のシャルピー衝撃試験
多孔質体から試験片を切り出し、JIS K 7111(2006)を参考にして多孔質体のシャルピー衝撃強度を測定した。試験片は、長さ80±2mm、幅10.0±0.2mm、厚さ4.0±0.2mmに切り出した。なお、ノッチなし試験片を用いたエッジワイズ衝撃試験とした。測定n=3とし、算術平均値を衝撃強度Ac(kJ/m2)とした。
多孔質体から試験片を切り出し、ISO178法(1993)を参考にして曲げ弾性率を測定した。試験片は、任意の方向を0°方向とした場合に+45°、-45°、90°方向の4方向について切り出した試験片を作製し、それぞれの方向について測定数n=3とし、算術平均値を曲げ弾性率Ec(GPa)とした。
有機繊維(B)の連続した1mmの範囲を5箇所任意に選択し、該選択範囲にて有機繊維(B)と交差する炭素繊維(A)の数niから下記式で計算した。
[炭素繊維(CF)]
ポリアクリロニトリルを主成分とする共重合体から紡糸、焼成処理、及び表面酸化処理を行い、総単糸数12,000本の連続炭素繊維を得た。この連続炭素繊維の特性は次に示す通りであった。
単繊維径:7μm
密度:1.8g/cm3
引張強度:4,600MPa
引張弾性率:220GPa
引張破断伸度:2.1%
[PET繊維1]
ポリエステル繊維(東レ(株)製“テトロン”(登録商標)1670T-288F-702C、繊維径23μm、引張強度1.1GPa、引張破断伸度14.0%)を用いた。
ポリエステル繊維(東レ(株)製“テトロン”(登録商標)、繊維径7μm、引張強度0.5GPa、引張破断伸度:46%)を用いた。
ポリエステル繊維(東レ(株)製“テトロン”(登録商標)、融点260℃、繊維径10μm、引張強度0.5GPa、引張破断伸度:42%)を用いた。
ポリエステル繊維(東レ(株)製“テトロン”(登録商標)、融点260℃、繊維径18μm、引張強度0.5GPa、引張破断伸度:36.5%)を用いた。
液晶ポリエステル繊維(東レ(株)製“シベラス”(登録商標)1700T-288F、繊維径23μm、引張強度3.3GPa、引張破断伸度2.8%)を用いた。
パラ系アラミド繊維(東レ(株)製“ケブラー”(登録商標)、繊維径12μm、引張強度2.9GPa、引張破断伸度:3.6%)を用いた。
未変性ポリプロピレン樹脂(プライムポリマー(株)製“プライムポリプロ”(登録商標)J105G)80質量%と、酸変性ポリプロピレン樹脂(三井化学(株)製“アドマー”(登録商標)QB510)20質量%とからなる目付150g/m2の樹脂シート1を作製した。
未変性ポリプロピレン樹脂(プライムポリマー(株)製“プライムポリプロ”(登録商標)J105G)80質量%と、酸変性ポリプロピレン樹脂(三井化学(株)製“アドマー”(登録商標)QB510)20質量%とからなる目付200g/m2の樹脂シート2を作製した。
ポリエーテルケトンケトン(アルケマ社製“ケプスタン”(登録商標)6003)からなる目付150g/m2の樹脂シート3を作製した。
“jER”(登録商標)828(三菱化学(株)製)を30質量部、“jER”(登録商標)1001を35質量部、“jER”(登録商標)154を35質量部、ニーダー中に投入し、混練しながら150℃まで昇温し、150℃において1時間混練することで透明な粘調液を得た。粘調液を60℃まで混練しながら降温させた後、硬化剤としてDYCY7(三菱化学(株)製)を3.7質量部、硬化促進剤としてDCMU99(保土谷化学工業(株)製)を3質量部、粒子として“マツモトマイクロスフェアー”(登録商標)M(松本油脂製薬(株)製)を3質量部配合し、60℃において30分間混練することにより、エポキシ樹脂組成物を調製した。該エポキシ樹脂組成物からなる目付150g/m2の樹脂シート4を作製した。
炭素繊維とPET繊維1をそれぞれ長さ6mmと13mmにカットし、チョップド炭素繊維とチョップドPET繊維1を得た。水と 界面活性剤(ナカライテクス(株)製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル(商品名))とからなる濃度0.1質量%の分散液を作製し、分散液とチョップド炭素繊維およびチョップドPET繊維1とを用いて繊維マットを製造した。繊維マットの製造装置は、分散槽としての容器下部に開口コックを有する直径1000mmの円筒形状の容器を備えている。分散槽の上面の開口部には撹拌機が付属し、開口部からチョップド炭素繊維とチョップドPET繊維1および分散液を投入可能である。抄紙基材を200℃の乾燥炉で30分間乾燥し、ウェブを得た。このウェブを重ねて繊維マット1を得た。また、繊維マット中の炭素繊維とPET繊維1の平均繊維長はそれぞれ6mmと13mm、炭素繊維の目付は72g/m2、PET繊維1の目付は28g/m2であった。
繊維マット1におけるPET繊維1をLCP繊維とした以外は、繊維マット1と同様にして繊維マット2を得た。繊維マット中の強化繊維1と強化繊維3の平均繊維長はそれぞれ6mmと13mm、強化繊維1の目付は72g/m2、強化繊維3の目付は28g/m2であった。
繊維マット1におけるPET繊維1をPET繊維2とした以外は、繊維マット1と同様にして繊維マット3を得た。繊維マット中の炭素繊維とPET繊維2の平均繊維長はそれぞれ6mmと13mm、炭素繊維の目付は72g/m2、PET繊維2の目付は28g/m2であった。
繊維マット1におけるPET繊維1をPET繊維3とした以外は、繊維マット1と同様にして繊維マット4を得た。繊維マット中の炭素繊維とPET繊維3の平均繊維長はそれぞれ6mmと13mm、炭素繊維の目付は72g/m2、PET繊維3の目付は28g/m2であった。
繊維マット1におけるPET繊維1をPET繊維4とした以外は、繊維マット1と同様にして繊維マット5を得た。繊維マット中の炭素繊維とPET繊維4の平均繊維長はそれぞれ6mmと13mm、炭素繊維の目付は72g/m2、PET繊維4の目付は28g/m2であった。
繊維マット2における炭素繊維を長さ0.5mmにカットした以外は、繊維マット2と同様にして繊維マット6を得た。繊維マット中の炭素繊維とLCP繊維の平均繊維長はそれぞれ0.5mmと13mm、炭素繊維の目付は72g/m2、LCP繊維の目付は28g/m2であった。
繊維マット2における炭素繊維を長さ20mmにカットした以外は、繊維マット2と同様にして繊維マット7を得た。繊維マット中の炭素繊維とLCP繊維の平均繊維長はそれぞれ20mmと13mm、炭素繊維の目付は72g/m2、LCP繊維の目付は28g/m2であった。
繊維マット2におけるLCP繊維を長さ2mmにカットした以外は、繊維マット2と同様にして繊維マット8を得た。繊維マット中の炭素繊維とLCP繊維の平均繊維長はそれぞれ6mmと2mm、炭素繊維の目付は72g/m2、LCP繊維の目付は28g/m2であった。
繊維マット2におけるLCP繊維を長さ30mmにカットした以外は、繊維マット2と同様にして繊維マット9を得た。繊維マット中の炭素繊維とLCP繊維の平均繊維長はそれぞれ6mmと30mm、炭素繊維の目付は72g/m2、LCP繊維の目付は28g/m2であった。
繊維マット1におけるPET繊維1をアラミド繊維とした以外は、繊維マット1と同様にして繊維マット10を得た。繊維マット中の炭素繊維とアラミド繊維の平均繊維長はそれぞれ6mmと13mm、炭素繊維の目付は72g/m2、アラミド繊維の目付は28g/m2であった。
繊維マット2において、チョップドLCP繊維を当初の太さの繊維束が一部残る状態とした以外は、繊維マット2と同様にして繊維マット11を得た。繊維マット中の炭素繊維とLCP繊維の平均繊維長はそれぞれ6mmと13mm、炭素繊維の目付は72g/m2、LCP繊維の目付は28g/m2であった。
繊維マット2において、分散槽に投入するチョップド炭素繊維とチョップドLCP繊維の割合を変更した以外は、繊維マット2と同様にして繊維マット12を得た。繊維マット中の炭素繊維とLCP繊維の平均繊維長はそれぞれ6mmと13mm、炭素繊維の目付は39g/m2、LCP繊維の目付は61g/m2であった。
炭素繊維を長さ6mmにカットし、チョップド炭素繊維を得た。水と界面活性剤(ナカライテクス(株)製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル(商品名))とからなる濃度0.1質量%の分散液を作製し、分散液とチョップド炭素繊維を用いて繊維マットを製造した。繊維マットの製造装置は、分散槽としての容器下部に開口コックを有する直径1000mmの円筒形状の容器を備えている。分散槽の上面の開口部には撹拌機が付属し、開口部からチョップド炭素繊維および分散液を投入可能である。抄紙基材を200℃の乾燥炉で30分間乾燥し、ウェブを得た。このウェブを重ねて繊維マット13を得た。また、繊維マット中の炭素繊維の平均繊維長は6mm、目付は90g/m2であった。
繊維マット13と同様にして目付110g/m2の繊維マット14を得た。
繊維マット1と樹脂シート1を、[樹脂シート1/繊維マット1/樹脂シート1/繊維マット1/樹脂シート1/繊維マット1/樹脂シート1/繊維マット1/樹脂シート1/繊維マット1/樹脂シート1]の順番に配置した積層物を作製した。次いで、以下の工程(A)~(C)を経ることによりシート状基材を得た。
(A)積層体を180℃に予熱したプレス成形用金型キャビティ内に配置して金型を閉じる。
(B)3MPaの圧力を付与して5分間保持した後、圧力を保持した状態でキャビティ温度を50℃まで冷却する。
(C)金型を開いてシート状基材を取り出す。
(D)シート状基材を180℃に予熱した(A)と同じプレス成形用金型キャビティ内に配置し、金型を締結して5分保持した後、金型を開放し、その末端に金属スペーサーを挿入し、成形体の厚みが4.0mmとなるように調整する。
(E)再度、金型キャビティを締結し、圧力を保持した状態でキャビティ温度を50℃まで冷却する。
(F)金型を開いて成形体を取り出す。
繊維マット1を繊維マット2とした以外は、実施例1と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の特性を表1に示す。実施例1に比べて、引張強度がより大きい有機繊維(B)を用い、衝撃強度が特に高いものとなった。
繊維マット1を繊維マット2とし、樹脂シート1を樹脂シート3とし、工程(A)における予熱温度を350℃、工程(B)における圧力を10MPa、保持時間を10分間とした以外は、実施例1と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の特性を表1に示す。実施例2に比べてより高融点の樹脂を用いた場合にも、実施例2と同様に特に衝撃強度の高いものとなった。
実施例1における樹脂シート1を樹脂シート4とし、以下の工程(A)~(C)を経ることによりシート状基材を得た。
(A)積層体を60℃に予熱したプレス成形用金型キャビティ内に配置して金型を閉じる。
(B)5MPaの圧力を付与して90分間保持する。
(C)金型を開いてシート状基材を取り出す。
(D)シート状基材を60℃に予熱したプレス成形用金型キャビティ内に配置し、5MPaの圧力を付与して5分保持した後、金型を開放し、その末端に金属スペーサーを挿入し、多孔質体の厚みが4.0mmとなるように調整する。
(E)再度、金型キャビティを締結し、圧力を保持した状態で金型を150℃まで昇温して、90分間硬化する。
(F)金型を開いて多孔質体を取り出す。
繊維マット1を繊維マット11とした以外は、実施例1と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の特性を表1に示す。比較例1に比べて衝撃強度が高いものとなった。実施例2と実施例5を比較すると、実施例2は有機繊維(B)と交差する炭素繊維(A)の数の変動係数がより小さく、衝撃強度が特に高いものとなった。
繊維マット1を繊維マット2とし、繊維マット2と樹脂シート1を、[樹脂シート1/樹脂シート1/樹脂シート1/樹脂シート1/樹脂シート1/樹脂シート1/樹脂シート1/樹脂シート1/繊維マット2/樹脂シート1/樹脂シート1/樹脂シート1/樹脂シート1/樹脂シート1/樹脂シート1/樹脂シート1/樹脂シート1]の順番に配置した以外は、実施例1と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の構成を表1に示す。ただし、実施例6では樹脂(C)の含有率が大きく、多孔質体が4mm厚さまで品位よく膨張しなかったため、多孔質体の各特性を評価しなかった。
繊維マット1を繊維マット2とし、繊維マット2と樹脂シート1を、[樹脂シート1/繊維マット2(65枚)/樹脂シート1]の順番に配置した以外は、実施例1と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の特性を表1に示す。実施例2と実施例7を比較すると、実施例2はに比べて樹脂(C)の含有率がより大きく、衝撃強度および曲げ弾性率が特に高いものとなった。
繊維マット1を繊維マット6とした以外は、実施例1と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の特性を表1に示す。比較例1に比べて衝撃強度が高いものとなった。実施例2と実施例8を比較すると、実施例2は炭素繊維(A)の平均繊維長がより大きく、衝撃強度と曲げ弾性率が特に高いものとなった。
繊維マット1を繊維マット7とした以外は、実施例1と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の特性を表1に示す。比較例1に比べて衝撃強度が高いものとなった。実施例2と実施例9を比較すると、実施例2は炭素繊維(A)の平均繊維長がより小さく、衝撃強度と曲げ弾性率が特に高いものとなった。
繊維マット1を繊維マット8とした以外は、実施例1と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の特性を表2に示す。比較例1に比べて衝撃強度が高いものとなった。実施例2と実施例10を比較すると、実施例2は有機繊維(B)の平均繊維長がより大きく、衝撃強度が特に高いものとなった。
繊維マット1を繊維マット9とした以外は、実施例1と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の特性を表2に示す。比較例1に比べて衝撃強度が高いものとなった。実施例2と実施例11を比較すると、実施例2は有機繊維(B)の平均繊維長がより小さく、衝撃強度が特に高いものとなった。
繊維マット1を繊維マット10とした以外は、実施例1と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の特性を表2に示す。比較例1に比べて衝撃強度が高いものとなった。実施例2と実施例12を比較すると、実施例2は直径がより大きい有機繊維(B)を用いることで、衝撃強度が特に高いものとなった。
繊維マット1を繊維マット3とした以外は、実施例1と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の特性を表2に示す。比較例2に比べて衝撃強度が高いものとなった。実施例1と実施例13を比較すると、実施例1は直径と引張強度がより大きい有機繊維(B)を用いることで、衝撃強度が特に高いものとなった。
繊維マット1を繊維マット4とした以外は、実施例1と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の特性を表2に示す。比較例2に比べて衝撃強度が高いものとなった。実施例1と実施例14を比較すると、実施例1は直径と引張強度がより大きい有機繊維(B)を用いることで、衝撃強度が特に高いものとなった。
繊維マット1を繊維マット5とした以外は、実施例1と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の特性を表2に示す。実施例14と実施例15を比較すると、実施例15は直径がより大きい有機繊維(B)を用いることで、衝撃強度が特に高いものとなった。
繊維マット13と樹脂シート2を、[樹脂シート2/繊維マット3/樹脂シート2/繊維マット3/樹脂シート2/繊維マット3/樹脂シート2/繊維マット3/樹脂シート2]の順番に配置した積層物を作製した。次いで、以下の工程(A)~(C)を経ることによりシート状基材を得た。
(A)積層体を180℃に予熱したプレス成形用金型キャビティ内に配置して金型を閉じる。
(B)3MPaの圧力を付与して5分間保持した後、圧力を保持した状態でキャビティ温度を50℃まで冷却する。
(C)金型を開いてシート状基材を取り出す。
(D)シート状基材を180℃に予熱した(A)と同じプレス成形用金型キャビティ内に配置し、金型を締結して5分保持した後、金型を開放し、その末端に金属スペーサーを挿入し、成形体の厚みが4.0mmとなるように調整する。
(E)再度、金型キャビティを締結し、圧力を保持した状態でキャビティ温度を50℃まで冷却する。
(F)金型を開いて成形体を取り出す。
繊維マット1を繊維マット14とした以外は、実施例1と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の特性を表2に示す。
繊維マット1を繊維マット12とした以外は、実施例1と同様の工程を経ることにより多孔質体を得た。得られた多孔質体の構成を表2に示す。ただし、比較例3では多孔質体が4mm厚さまで品位よく膨張しなかったため、多孔質体の各特性を評価しなかった。
2 炭素繊維(A)
3 有機繊維(B)
4 樹脂(C)
5 空隙
Claims (17)
- 強化繊維として、炭素繊維(A)50重量%超99重量%以下と、引張破断伸度2.5~100%の有機繊維(B)1重量%以上50重量%未満とを含み、該強化繊維が樹脂(C)により固定されてなり、前記強化繊維の交点が前記樹脂(C)で結合されるとともに、前記強化繊維も前記樹脂(C)も存在しない部分として多孔質体の空隙が形成されており、空隙率が10~95体積%の多孔質体。
- 前記有機繊維(B)が前記炭素繊維(A)と均一に分散している、請求項1に記載の多孔質体。
- 前記交点が、前記炭素繊維(A)の単繊維が別の炭素繊維(A)の単繊維もしくは別の炭素繊維(A)の繊維束または前記有機繊維(B)の単繊維もしくは前記有機繊維(B)の繊維束と交差することで形成されてなる、請求項1に記載の多孔質体。
- 前記交点が、前記有機繊維(B)の単繊維が別の有機繊維(B)の単繊維もしくは前記有機繊維(B)の繊維束または前記炭素繊維(A)の単繊維もしくは前記炭素繊維(A)の繊維束と交差することで形成されてなる、請求項1に記載の多孔質体。
- 前記交点を構成する強化繊維同士で形成される平均二次元配向角が10~80度である、請求項1に記載の多孔質体。
- 前記炭素繊維(A)と有機繊維(B)の合計5~90重量部に対し、前記樹脂(C)を10~95重量部含む、請求項1に記載の多孔質体。
- 密度が0.02~0.9g/cm3である、請求項1に記載の多孔質体。
- 前記炭素繊維(A)の平均繊維長が1~15mmである、請求項1に記載の多孔質体。
- 前記有機繊維(B)の平均繊維長が4~20mmである、請求項1に記載の多孔質体。
- 前記有機繊維(B)が、ポリエステル系樹脂、ポリアリールエーテルケトン系樹脂およびポリアリーレンスルフィド系樹脂より選択される、請求項1に記載の多孔質体。
- 前記有機繊維(B)の直径が15~50μmである、請求項1に記載の多孔質体。
- 前記有機繊維(B)の引張強度が1~6GPaである、請求項1に記載の多孔質体。
- 前記有機繊維(B)の引張破断伸度が2.5~30%である、請求項1に記載の多孔質体。
- 前記樹脂(C)が、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂およびポリアリーレンスルフィド系樹脂より選択される熱可塑性樹脂、および/または、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびアクリル樹脂より選択される熱硬化性樹脂である、請求項1に記載の多孔質体。
- 前記多孔質体のシャルピー衝撃強度が10~100kJ/m2である、請求項1に記載の多孔質体。
- 請求項1に記載の多孔質体の表面に、連続した強化繊維を含む繊維強化樹脂が配置されてなる複合構造体。
- スポーツ用品、電子機器筐体および建築部材より選択される用途に用いられる、請求項1に記載の多孔質体。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021192794 | 2021-11-29 | ||
JP2021192794 | 2021-11-29 | ||
PCT/JP2022/043167 WO2023095787A1 (ja) | 2021-11-29 | 2022-11-22 | 多孔質体 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2023095787A1 JPWO2023095787A1 (ja) | 2023-06-01 |
JP7367883B1 true JP7367883B1 (ja) | 2023-10-24 |
JPWO2023095787A5 JPWO2023095787A5 (ja) | 2023-10-27 |
Family
ID=86539490
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022574717A Active JP7367883B1 (ja) | 2021-11-29 | 2022-11-22 | 多孔質体 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7367883B1 (ja) |
CN (1) | CN118076475A (ja) |
TW (1) | TW202323445A (ja) |
WO (1) | WO2023095787A1 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006142819A (ja) * | 2004-10-22 | 2006-06-08 | Toray Ind Inc | 強化繊維積層体、プリフォーム、frp、強化繊維積層体の製造方法およびその製造装置 |
JP2010155460A (ja) * | 1999-03-23 | 2010-07-15 | Toray Ind Inc | 複合炭素繊維基材、プリフォームおよび炭素繊維強化プラスチックの製造方法 |
JP2020514131A (ja) * | 2017-03-13 | 2020-05-21 | ハンファ アズデル インコーポレイテッド | 強化熱可塑性表面層およびコア層を含む多層アセンブリ |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017110528A1 (ja) | 2015-12-25 | 2017-06-29 | 東レ株式会社 | 構造体 |
EP3560984B1 (en) | 2016-12-22 | 2023-10-04 | Toray Industries, Inc. | Structure |
-
2022
- 2022-11-22 WO PCT/JP2022/043167 patent/WO2023095787A1/ja active Application Filing
- 2022-11-22 JP JP2022574717A patent/JP7367883B1/ja active Active
- 2022-11-22 CN CN202280068130.1A patent/CN118076475A/zh active Pending
- 2022-11-24 TW TW111145055A patent/TW202323445A/zh unknown
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010155460A (ja) * | 1999-03-23 | 2010-07-15 | Toray Ind Inc | 複合炭素繊維基材、プリフォームおよび炭素繊維強化プラスチックの製造方法 |
JP2006142819A (ja) * | 2004-10-22 | 2006-06-08 | Toray Ind Inc | 強化繊維積層体、プリフォーム、frp、強化繊維積層体の製造方法およびその製造装置 |
JP2020514131A (ja) * | 2017-03-13 | 2020-05-21 | ハンファ アズデル インコーポレイテッド | 強化熱可塑性表面層およびコア層を含む多層アセンブリ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2023095787A1 (ja) | 2023-06-01 |
TW202323445A (zh) | 2023-06-16 |
CN118076475A (zh) | 2024-05-24 |
JPWO2023095787A1 (ja) | 2023-06-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6822147B2 (ja) | 構造体 | |
JP6481778B2 (ja) | 複合構造体およびその製造方法 | |
JP5703542B2 (ja) | 炭素繊維強化樹脂シート及びそのロール巻回体 | |
TWI698476B (zh) | 構造體 | |
Klimek‐McDonald et al. | Determination and modeling of mechanical properties for graphene nanoplatelet/epoxy composites | |
JP6822120B2 (ja) | 遮音構造体 | |
JP2011207048A (ja) | 繊維強化樹脂積層体 | |
Rahman et al. | Enhanced tensile performance of epoxy and E-glass/epoxy composites by randomly-oriented amino-functionalized MWCNTs at low contents | |
JP7367883B1 (ja) | 多孔質体 | |
JP2006044260A (ja) | 一体化構造部材およびその製造方法 | |
JP7338468B2 (ja) | 積層体 | |
Zaheer et al. | Improving the performance of conventional glass fiber epoxy matrix composites by incorporating nanodiamonds | |
Uppin et al. | Effects of carbon/glass nonwoven interleaving veils and their areal density on opening and shearing mode interlaminar fracture toughness of glass epoxy composites | |
WO2023095786A1 (ja) | プリプレグ、プリフォームおよび繊維強化樹脂成形品 | |
JP6863298B2 (ja) | 構造体 | |
JP2017122382A (ja) | 止水板 | |
WO2023162991A1 (ja) | 成形基材、多孔質体、スキン-コア構造体および構造部材 | |
JP6880706B2 (ja) | 航空機用構造体 | |
WO2022202600A1 (ja) | プリプレグ積層体および複合構造体および複合構造体の製造方法 | |
Anwer | Advanced Multifunctional Micro-Textured Thermoplastic Elastomeric Fiber Composites | |
JP2024024408A (ja) | 繊維強化複合材及び繊維強化複合材の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230626 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230626 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20230626 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230801 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230904 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230912 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230925 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7367883 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |