JPH05147169A - 積層体とその製造方法 - Google Patents
積層体とその製造方法Info
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- JPH05147169A JPH05147169A JP3337589A JP33758991A JPH05147169A JP H05147169 A JPH05147169 A JP H05147169A JP 3337589 A JP3337589 A JP 3337589A JP 33758991 A JP33758991 A JP 33758991A JP H05147169 A JPH05147169 A JP H05147169A
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- B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B60R19/18—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects characterised by the cross-section; Means within the bumper to absorb impact
- B60R2019/1806—Structural beams therefor, e.g. shock-absorbing
- B60R2019/1833—Structural beams therefor, e.g. shock-absorbing made of plastic material
- B60R2019/1853—Structural beams therefor, e.g. shock-absorbing made of plastic material of reinforced plastic material
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
（目的）軽量、高強度の繊維強化熱可塑性樹脂積層体を
得る。 （構成）熱可塑性樹脂を一方向に配列した補強材繊維に
含浸した、シート状プリプレグを任意の配向角度で、任
意の枚数積層し、予備成形し層間に気泡を含まない板状
積層板とした後に、積層板の流動可能温度以上に予熱し
て、金型に投入し賦形と冷却を同時に行う、いわゆるス
タンピング成形により軽量、高強度な積層体を製造する
ものである。
得る。 （構成）熱可塑性樹脂を一方向に配列した補強材繊維に
含浸した、シート状プリプレグを任意の配向角度で、任
意の枚数積層し、予備成形し層間に気泡を含まない板状
積層板とした後に、積層板の流動可能温度以上に予熱し
て、金型に投入し賦形と冷却を同時に行う、いわゆるス
タンピング成形により軽量、高強度な積層体を製造する
ものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、軽量で機械的強度の優
れたバンパーバックアップビーム、ドアビーム、シート
シェル、建築材料、航空機構造部材、バンパー等の自動
車部品及び構造体などの各種分野で利用可能な積層体と
その製造方法に関する。
れたバンパーバックアップビーム、ドアビーム、シート
シェル、建築材料、航空機構造部材、バンパー等の自動
車部品及び構造体などの各種分野で利用可能な積層体と
その製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】従来から知られている補強
体繊維と熱可塑性樹脂とから成る構造体は、例えばポリ
プロピレンをガラス繊維スワルマットに含浸させスタン
ピング成形に用いられるスタンパブルシートがある。
体繊維と熱可塑性樹脂とから成る構造体は、例えばポリ
プロピレンをガラス繊維スワルマットに含浸させスタン
ピング成形に用いられるスタンパブルシートがある。
【０００３】しかしながら、このスタンパブルシート
は、繊維の分散性が悪いため構造体の場所による強度の
ばらつきが多く、また繊維含有量が低いため構造体とし
て強度が低く、構造体に求められている特性を充分には
満たしていない。
は、繊維の分散性が悪いため構造体の場所による強度の
ばらつきが多く、また繊維含有量が低いため構造体とし
て強度が低く、構造体に求められている特性を充分には
満たしていない。
【０００４】また、他の例としては、熱可塑性樹脂と補
強体繊維とを混練し射出成形によって得られる成形体が
ある。
強体繊維とを混練し射出成形によって得られる成形体が
ある。
【０００５】しかしながら、この射出成形によって得ら
れる成形体は、繊維長が短いため強度が低く構造体に求
められている特性を充分には満たしていない。
れる成形体は、繊維長が短いため強度が低く構造体に求
められている特性を充分には満たしていない。
【０００６】本発明は、熱可塑性樹脂と補強体繊維とか
らなり、構造体の場所による強度のばらつきを無くし、
かつ機械的強度の優れた積層体とその成形方法の提供を
目的とするものである。
らなり、構造体の場所による強度のばらつきを無くし、
かつ機械的強度の優れた積層体とその成形方法の提供を
目的とするものである。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】本発明者らは、上記目
的を達成するため鋭意検討を行った結果、本発明を完成
するに至った。
的を達成するため鋭意検討を行った結果、本発明を完成
するに至った。
【０００８】すなわち本発明は、熱可塑性樹脂と織布あ
るいは一方向に配列された補強体繊維とからなり、補強
体繊維を４０〜８５重量％含んだシート状プリプレグと
熱可塑性樹脂シートからなり成形材料の層間とが強固に
接合されていることを特徴とする積層体を提供するもの
である。
るいは一方向に配列された補強体繊維とからなり、補強
体繊維を４０〜８５重量％含んだシート状プリプレグと
熱可塑性樹脂シートからなり成形材料の層間とが強固に
接合されていることを特徴とする積層体を提供するもの
である。
【０００９】また、熱可塑性樹脂と補強体織布あるい
は、一方向に配列された補強体繊維を４０〜８５重量％
含んだシート状プリプレグ積層体の任意の層間に、熱可
塑性樹脂シートを位置させた成形材料を加熱して半溶融
状態にしてプレスすることを特徴とする積層体の製造方
法を提供するものである。
は、一方向に配列された補強体繊維を４０〜８５重量％
含んだシート状プリプレグ積層体の任意の層間に、熱可
塑性樹脂シートを位置させた成形材料を加熱して半溶融
状態にしてプレスすることを特徴とする積層体の製造方
法を提供するものである。
【００１０】
【発明の詳細な開示】本発明の積層体は、以下の材料及
び成形方法により得られる。
び成形方法により得られる。
【００１１】熱可塑性樹脂と補強体織布あるいは一方向
に配列された補強体繊維とからなる成形材料を構成する
熱可塑性樹脂としては、例えばポリスチレン、ポリプロ
ピレン、ポリエチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳＡ
樹脂（ポリアクリロニトリル・ポリスチレン・ポリアク
リル酸エステル）、ポリメチルメタクリレート、ナイロ
ン、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエチレン
テレフタレート、ポリフェニレンオキシド、フッ素樹
脂、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルフォン、ポリ
エーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリエーテ
ルエーテルケトン、ポリイミド、ポリアリレート等があ
る。
に配列された補強体繊維とからなる成形材料を構成する
熱可塑性樹脂としては、例えばポリスチレン、ポリプロ
ピレン、ポリエチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳＡ
樹脂（ポリアクリロニトリル・ポリスチレン・ポリアク
リル酸エステル）、ポリメチルメタクリレート、ナイロ
ン、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエチレン
テレフタレート、ポリフェニレンオキシド、フッ素樹
脂、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルフォン、ポリ
エーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリエーテ
ルエーテルケトン、ポリイミド、ポリアリレート等があ
る。
【００１２】熱可塑性樹脂と補強体織布あるいは一方向
に配列された補強体繊維とからなるプリプレグを構成す
る補強体としては、例えばガラス繊維、カーボン繊維、
アラミド繊維、炭化ケイ素繊維等が代表的なものであ
る。一方向に配列した繊維に熱可塑性樹脂を含浸してな
るプリプレグは、通常太さ３〜２５μｍのモノフィラメ
ントを２００〜１２０００本集束したヤーンもしくは、
ロービングを、所定本数一方向に並べたものに熱可塑性
樹脂を含浸させたものを用いる。
に配列された補強体繊維とからなるプリプレグを構成す
る補強体としては、例えばガラス繊維、カーボン繊維、
アラミド繊維、炭化ケイ素繊維等が代表的なものであ
る。一方向に配列した繊維に熱可塑性樹脂を含浸してな
るプリプレグは、通常太さ３〜２５μｍのモノフィラメ
ントを２００〜１２０００本集束したヤーンもしくは、
ロービングを、所定本数一方向に並べたものに熱可塑性
樹脂を含浸させたものを用いる。
【００１３】織布状繊維に熱可塑性樹脂を含浸してなる
プリプレグは、太さ３〜１５μｍのモノフィラメントを
２００〜１２０００本集束した織布用のヤーンを、織布
幅２５ｍｍ当り５〜８０本打ち込んで織った織布状繊維
に熱可塑性樹脂を含浸させたものを用いる。織布状繊維
の織り方は平織り、朱子織り、バイアス織り及び綾織り
などがあり、いずれのものも使用することが出来る。
プリプレグは、太さ３〜１５μｍのモノフィラメントを
２００〜１２０００本集束した織布用のヤーンを、織布
幅２５ｍｍ当り５〜８０本打ち込んで織った織布状繊維
に熱可塑性樹脂を含浸させたものを用いる。織布状繊維
の織り方は平織り、朱子織り、バイアス織り及び綾織り
などがあり、いずれのものも使用することが出来る。
【００１４】このようにして得られた補強体繊維がガラ
ス繊維の場合は、ヒートクリーニングにより集束剤を除
去した後、シラン系、チタネート系、ジルコニウム系の
カップリング剤で処理し、樹脂との密着性を向上させた
ものを用いる。
ス繊維の場合は、ヒートクリーニングにより集束剤を除
去した後、シラン系、チタネート系、ジルコニウム系の
カップリング剤で処理し、樹脂との密着性を向上させた
ものを用いる。
【００１５】ガラス繊維の場合のカップリング剤は、組
み合わせる樹脂に応じて最適なものを選ぶ必要があり以
下その具体例を例挙する。
み合わせる樹脂に応じて最適なものを選ぶ必要があり以
下その具体例を例挙する。
【００１６】ナイロン樹脂であれば、γ−アミノプロピ
ル−トリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−
γ−アミノプロピル−トリメトキシシラン等を使用す
る。
ル−トリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−
γ−アミノプロピル−トリメトキシシラン等を使用す
る。
【００１７】ポリカーボネート樹脂であれば、γ−アミ
ノプロピル−トリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエ
チル）−γ−アミノプロピル−トリメトキシシラン等を
使用する。
ノプロピル−トリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエ
チル）−γ−アミノプロピル−トリメトキシシラン等を
使用する。
【００１８】ポリエチレンテレフタレートまたは、ポリ
ブチレンテレフタレート、であれば、β−（３，４−エ
ポキシシクロヘキシル）エチル−トリメトキシシラン、
γ−グリシドキシ−プロピルトリメトキシシラン、γ−
アミノプロピル−トリメトキシシラン等を使用する。
ブチレンテレフタレート、であれば、β−（３，４−エ
ポキシシクロヘキシル）エチル−トリメトキシシラン、
γ−グリシドキシ−プロピルトリメトキシシラン、γ−
アミノプロピル−トリメトキシシラン等を使用する。
【００１９】ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチ
レン、ＡＳ樹脂またはＡＢＳ樹脂であれば、ビニルトリ
メトキシシラン、ビニル−トリス−（２−メトキシエト
キシ）シラン、γ−メタクリロキシ−プロピルトリメト
キシシラン等を使用する。
レン、ＡＳ樹脂またはＡＢＳ樹脂であれば、ビニルトリ
メトキシシラン、ビニル−トリス−（２−メトキシエト
キシ）シラン、γ−メタクリロキシ−プロピルトリメト
キシシラン等を使用する。
【００２０】ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレン
スルフィド、ポリスルフォン、ポリエーテルサルフォ
ン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケト
ン、ポリイミド、ポリアリレート、フッ素樹脂であれ
ば、上述したカップリング剤も当然使用できるが、その
外に、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピル
メチルジメトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジ
メトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシ
シラン、ｐ−アミノフェニルトリエトキシシラン等を使
用できる。
スルフィド、ポリスルフォン、ポリエーテルサルフォ
ン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケト
ン、ポリイミド、ポリアリレート、フッ素樹脂であれ
ば、上述したカップリング剤も当然使用できるが、その
外に、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピル
メチルジメトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジ
メトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシ
シラン、ｐ−アミノフェニルトリエトキシシラン等を使
用できる。
【００２１】ガラス繊維以外の場合は、アミン硬化型の
エポキシ樹脂をカップリング剤として処理する場合が多
く、その具体例としてはビスフェノール−Ａ−エピクロ
ルヒドリン樹脂、エポキシノボラック樹脂、脂環式エポ
キシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂、グリシジルエステル型
樹脂を使用することが出来る。
エポキシ樹脂をカップリング剤として処理する場合が多
く、その具体例としてはビスフェノール−Ａ−エピクロ
ルヒドリン樹脂、エポキシノボラック樹脂、脂環式エポ
キシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂、グリシジルエステル型
樹脂を使用することが出来る。
【００２２】カップリング剤を繊維表面に施す方法は以
下の通りである。
下の通りである。
【００２３】即ち、集束剤を除去した繊維に、カップリ
ング剤を０．１〜３重量％溶解した液を、浸漬、噴霧、
塗布等の手段により完全に含浸させる。このカップリン
グ剤溶液を含んだ繊維を６０〜１２０℃で乾燥し、カッ
プリング剤を繊維表面に反応させる。乾燥時間は溶媒が
揮散してしまう時間で充分で１５〜２０分位である。
ング剤を０．１〜３重量％溶解した液を、浸漬、噴霧、
塗布等の手段により完全に含浸させる。このカップリン
グ剤溶液を含んだ繊維を６０〜１２０℃で乾燥し、カッ
プリング剤を繊維表面に反応させる。乾燥時間は溶媒が
揮散してしまう時間で充分で１５〜２０分位である。
【００２４】カップリング剤を溶解する溶媒は、使用す
る表面処理剤に応じて、ｐＨ２．０〜１２．０位に調整
した水を用いる場合と、エタノール、トルエン、アセト
ン、キシレン等の有機溶剤を単独で、或は混合して使用
する場合とがある。
る表面処理剤に応じて、ｐＨ２．０〜１２．０位に調整
した水を用いる場合と、エタノール、トルエン、アセト
ン、キシレン等の有機溶剤を単独で、或は混合して使用
する場合とがある。
【００２５】熱可塑性樹脂を補強体に含浸させプリプレ
グとする方法としては種々の手段があるが最も一般的な
方法としては、次の二つがある。
グとする方法としては種々の手段があるが最も一般的な
方法としては、次の二つがある。
【００２６】一つは、溶剤に可溶な樹脂であれば、その
樹脂を溶液化して補強体に含浸させ、その後脱泡しなが
ら溶媒を除去し、薄板とする方法である。更に一つは、
樹脂を加熱溶融して補強体に含浸し、脱泡し、冷却して
薄板とする方法である。
樹脂を溶液化して補強体に含浸させ、その後脱泡しなが
ら溶媒を除去し、薄板とする方法である。更に一つは、
樹脂を加熱溶融して補強体に含浸し、脱泡し、冷却して
薄板とする方法である。
【００２７】プリプレグ中に含まれる補強体（繊維）含
有率の範囲は、４０〜８５重量％であり、４０重量％未
満では、樹脂の含有量が多いため強度が低くなるという
不都合があり、８５重量％を越えると補強体（繊維）含
有量が多いため樹脂の含浸具合が悪くなり、プリプレグ
中の気泡含有量が増え強度が低下し構造体に求められ特
性を満足できなくなるという不都合が生じる。
有率の範囲は、４０〜８５重量％であり、４０重量％未
満では、樹脂の含有量が多いため強度が低くなるという
不都合があり、８５重量％を越えると補強体（繊維）含
有量が多いため樹脂の含浸具合が悪くなり、プリプレグ
中の気泡含有量が増え強度が低下し構造体に求められ特
性を満足できなくなるという不都合が生じる。
【００２８】このようにして得られたプリプレグは、構
造体の使用目的にあわせ最も高い強度を発揮できる様に
任意の枚数で積層する。例えば長い梁状の構造体であれ
ば機械的強度が最も支配的になる層を長手方向に繊維長
が最も長くなるように位置させ積層する。
造体の使用目的にあわせ最も高い強度を発揮できる様に
任意の枚数で積層する。例えば長い梁状の構造体であれ
ば機械的強度が最も支配的になる層を長手方向に繊維長
が最も長くなるように位置させ積層する。
【００２９】熱可塑性樹脂シートとしては例えばポリス
チレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ＡＳ樹脂、Ａ
ＢＳ樹脂、ＡＳＡ樹脂（アクリロニトリル・スチレン・
アクリル酸エステル樹脂）、ポリメチルメタクリレート
ナイロン、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエ
チレンテレフタレート、ポリフェニレンオキシド、フッ
素樹脂、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルフォン、
ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリエ
ーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリアリレート等
がある。
チレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ＡＳ樹脂、Ａ
ＢＳ樹脂、ＡＳＡ樹脂（アクリロニトリル・スチレン・
アクリル酸エステル樹脂）、ポリメチルメタクリレート
ナイロン、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエ
チレンテレフタレート、ポリフェニレンオキシド、フッ
素樹脂、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルフォン、
ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリエ
ーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリアリレート等
がある。
【００３０】熱可塑性樹脂シートは、成形品の形状、要
求性能に合わせて任意の位置に配置させる。例えば、成
形品表面の平滑性を重視する場合はプリプレグ積層体の
表面、裏面に配位させる。
求性能に合わせて任意の位置に配置させる。例えば、成
形品表面の平滑性を重視する場合はプリプレグ積層体の
表面、裏面に配位させる。
【００３１】また、強度を重視する場合は、熱可塑性樹
脂シートをプリプレグ積層体の中心層近傍に配置させ
る。
脂シートをプリプレグ積層体の中心層近傍に配置させ
る。
【００３２】複数積層されたプリプレグ及び所定の量を
設置した熱可塑性樹脂シートからなる積層材料は、熱可
塑性樹脂が溶融する温度で加熱し、その後加圧あるいは
真空に一体化させ成形材料をえる。
設置した熱可塑性樹脂シートからなる積層材料は、熱可
塑性樹脂が溶融する温度で加熱し、その後加圧あるいは
真空に一体化させ成形材料をえる。
【００３３】この際この成形材料は、必ずしも平らであ
る必要はなく目的の積層体に近い形に予備賦形してもよ
い。
る必要はなく目的の積層体に近い形に予備賦形してもよ
い。
【００３４】この成形材料を加工し積層体をえる方法と
しては、例えばガラス繊維を用いた場合、以下の方法が
ある。
しては、例えばガラス繊維を用いた場合、以下の方法が
ある。
【００３５】複数積層されたプリプレグ及び所定の量を
設置した熱可塑性樹脂シートからなる成形材料をオーブ
ン中で熱可塑性樹脂が溶融する温度で加熱した後金型上
に位置させ型閉めする。
設置した熱可塑性樹脂シートからなる成形材料をオーブ
ン中で熱可塑性樹脂が溶融する温度で加熱した後金型上
に位置させ型閉めする。
【００３６】ここで投入するプリプレグの寸法は、出来
上がりの積層体として強度を必要とする箇所に充分行き
渡るように投入する。
上がりの積層体として強度を必要とする箇所に充分行き
渡るように投入する。
【００３７】マッチドダイの金型表面温度は、樹脂溶融
温度以下を選ぶ。例えばポリプロピレンを用いた場合、
金型表面温度は、６０〜１００℃にし出来上がりの積層
体の表面外観が良好である温度を選ぶ。
温度以下を選ぶ。例えばポリプロピレンを用いた場合、
金型表面温度は、６０〜１００℃にし出来上がりの積層
体の表面外観が良好である温度を選ぶ。
【００３８】成形圧力としては、積層体表面積１ｃｍ2
当り１〜３００ｋｇとし、加圧時間は、１０秒〜６０分
間とする。金型内での加圧の過程で成形材料の脱泡、層
間の強固な接着及び材料の冷却硬化を行い、その後脱型
し積層体を得る。いわゆるスタンピング成形法によって
積層体を得ることができる。
当り１〜３００ｋｇとし、加圧時間は、１０秒〜６０分
間とする。金型内での加圧の過程で成形材料の脱泡、層
間の強固な接着及び材料の冷却硬化を行い、その後脱型
し積層体を得る。いわゆるスタンピング成形法によって
積層体を得ることができる。
【００３９】その他の成形法としては、積層体をプレス
に装着した金型中で溶融する温度以上に加熱しながら、
成形物表面積１ｃｍ2 当り１〜３００ｋｇの圧力で、１
０秒〜６０分間加圧し、樹脂のガラス転移温度以下に冷
却してから脱型する、いわゆるプレス成形法、あるい
は、真空下で樹脂の溶融する温度以上に加熱した後、６
０ｋｇ／ｃｍ2 以下の圧力で賦形、脱泡後、ガラス転移
温度以下に冷却してから脱型する、いわゆるオートクレ
ーブ成形法などを用いることが出来る。
に装着した金型中で溶融する温度以上に加熱しながら、
成形物表面積１ｃｍ2 当り１〜３００ｋｇの圧力で、１
０秒〜６０分間加圧し、樹脂のガラス転移温度以下に冷
却してから脱型する、いわゆるプレス成形法、あるい
は、真空下で樹脂の溶融する温度以上に加熱した後、６
０ｋｇ／ｃｍ2 以下の圧力で賦形、脱泡後、ガラス転移
温度以下に冷却してから脱型する、いわゆるオートクレ
ーブ成形法などを用いることが出来る。
【００４０】樹脂の溶融する温度としては、例えばポリ
スチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ＡＳ樹脂、
ＡＢＳ樹脂、ＡＳＡ樹脂（アクリロニトリル・スチレン
・アクリル酸エステル樹脂）、ポリメチルメタクリレー
ト、ナイロン、ポリアセタールであれば２１０℃、ポリ
エチレンテレフタレート、フッ素樹脂であれば２３０
℃、ポリフェニレンオキシドであれば２５０℃、ポリカ
ーボネートであれば２７０℃、ポリフェニレンスルフィ
ド、ポリスルフォンであれば３２０℃、ポリエーテルサ
ルフォンであれば３６０℃、ポリエーテルエーテルケト
ンであれば３７０℃、ポリエーテルケトンであれば３９
０℃、ポリイミド、ポリアリレートであれば３９０℃で
ある。
スチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ＡＳ樹脂、
ＡＢＳ樹脂、ＡＳＡ樹脂（アクリロニトリル・スチレン
・アクリル酸エステル樹脂）、ポリメチルメタクリレー
ト、ナイロン、ポリアセタールであれば２１０℃、ポリ
エチレンテレフタレート、フッ素樹脂であれば２３０
℃、ポリフェニレンオキシドであれば２５０℃、ポリカ
ーボネートであれば２７０℃、ポリフェニレンスルフィ
ド、ポリスルフォンであれば３２０℃、ポリエーテルサ
ルフォンであれば３６０℃、ポリエーテルエーテルケト
ンであれば３７０℃、ポリエーテルケトンであれば３９
０℃、ポリイミド、ポリアリレートであれば３９０℃で
ある。
【００４１】本発明の積層体は、構造体の場所による強
度のばらつきをなくし、かつ機械的強度の優れた積層体
であり、バンパーバックアップビーム、ドアビーム、シ
ートシェルなどの自動車部品及び構造体、建築材料、航
空機構造部材などの各種製品として用いられる。
度のばらつきをなくし、かつ機械的強度の優れた積層体
であり、バンパーバックアップビーム、ドアビーム、シ
ートシェルなどの自動車部品及び構造体、建築材料、航
空機構造部材などの各種製品として用いられる。
【００４２】
【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例により更に
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００４３】本発明の実施例に使用する一方向に配列し
た繊維を用いたシート状プリプレグは特開昭６１−２２
９５３５号に記載されている様に、γ−メタクリロキシ
−プロピルトリメトキシシランを表面処理した１３μｍ
のモノフィラメントが１６００本集束されているヤーン
を１００本均一張力で、引っ張りながら巾２００ｍｍに
引き揃えて、引っ張りながら熱溶融した熱可塑性樹脂に
接触させて熱ロールで樹脂をしごきながら含浸し製造し
た。また、織布を使用したシート状プリプレグは、織布
を巾２００ｍｍのロール状にして、特開昭６１−２２９
５３５号に記載されている様に、張力を加えて引っ張り
ながら熱溶融した熱可塑性樹脂に接触させて熱ロールで
樹脂をしごきながら含浸し製造した。
た繊維を用いたシート状プリプレグは特開昭６１−２２
９５３５号に記載されている様に、γ−メタクリロキシ
−プロピルトリメトキシシランを表面処理した１３μｍ
のモノフィラメントが１６００本集束されているヤーン
を１００本均一張力で、引っ張りながら巾２００ｍｍに
引き揃えて、引っ張りながら熱溶融した熱可塑性樹脂に
接触させて熱ロールで樹脂をしごきながら含浸し製造し
た。また、織布を使用したシート状プリプレグは、織布
を巾２００ｍｍのロール状にして、特開昭６１−２２９
５３５号に記載されている様に、張力を加えて引っ張り
ながら熱溶融した熱可塑性樹脂に接触させて熱ロールで
樹脂をしごきながら含浸し製造した。
【００４４】プリプレグに使用したマトリックス樹脂、
補強体繊維及び補強体（繊維）含有率を表１に示す。こ
こでガラス織布については樹脂を含浸させる前に次の処
理を施した。 （ガラス織布の形成）ガラス織布（ユニチカ Ｈ２０１
ＦＴ）を４００℃で１０時間ヒートクリーニングした
後、γ−アミノプロピルトリメトキシシランを０．３重
量％溶解した水中を通しながら、１００〜１１０℃の温
度で１０分間乾燥してガラス織布を得た。
補強体繊維及び補強体（繊維）含有率を表１に示す。こ
こでガラス織布については樹脂を含浸させる前に次の処
理を施した。 （ガラス織布の形成）ガラス織布（ユニチカ Ｈ２０１
ＦＴ）を４００℃で１０時間ヒートクリーニングした
後、γ−アミノプロピルトリメトキシシランを０．３重
量％溶解した水中を通しながら、１００〜１１０℃の温
度で１０分間乾燥してガラス織布を得た。
【００４５】実施例および比較例で使用する金型から得
られる成形品の形状を図１に示した。
られる成形品の形状を図１に示した。
【００４６】また、以下の実施例及び比較例に使用する
熱可塑性樹脂シートを表２に示した。
熱可塑性樹脂シートを表２に示した。
【００４７】成形材料６は、宇部日東化成株式会社から
「アズデル」の商品名で販売されているものを使用し
た。「アズデル」に使用されている熱可塑性樹脂はポリ
プロピレンであり、ガラス繊維含有率は、４０重量％で
ある。
「アズデル」の商品名で販売されているものを使用し
た。「アズデル」に使用されている熱可塑性樹脂はポリ
プロピレンであり、ガラス繊維含有率は、４０重量％で
ある。
【００４８】実施例１ プリプレグＡを長さ１３００ｍｍに１２枚切断し、これ
を積み重ねて巾３００ｍｍ、長さ１３００ｍｍの成形材
料とした。この成形材料を温度２１０℃に加熱した長さ
１３００ｍｍ巾２０５ｍｍの彫り込み型内に投入し、型
締めをし４０トンの圧力で１０分間加圧した後、８０℃
まで冷却後脱型し、厚さ２．２ｍｍの成形材料を得た。
この成形材料の上に金型のへこみ部つまり積層体のリブ
部に厚さ１ｍｍの樹脂シート−１を重ねスタンピング成
形の材料とした。
を積み重ねて巾３００ｍｍ、長さ１３００ｍｍの成形材
料とした。この成形材料を温度２１０℃に加熱した長さ
１３００ｍｍ巾２０５ｍｍの彫り込み型内に投入し、型
締めをし４０トンの圧力で１０分間加圧した後、８０℃
まで冷却後脱型し、厚さ２．２ｍｍの成形材料を得た。
この成形材料の上に金型のへこみ部つまり積層体のリブ
部に厚さ１ｍｍの樹脂シート−１を重ねスタンピング成
形の材料とした。
【００４９】スタンピング成形は以下の手順で行いバン
パーバックアップビームを得た。すなわち、温度２５０
℃に保った予熱装置中でスタンピング成形材料を３分間
加熱後取り出し、６０℃に保温された図１に示した形状
のバンパーバックアップビームが成形出来る金型中に成
形材料がリブ側になるように投入し、１０秒以内に金型
を閉じ、６０秒間、バンパーバックアップビーム表面１
ｃｍ2 当り６０ｋｇの成形圧力に相当する２００トンで
加圧後脱型した。このバンパーバックアップビームを表
３に示した条件で両端固定の３点曲げ試験を行い破断荷
重を求めた。破断荷重及びリブへの充填状態の観察結果
を表４に示した。
パーバックアップビームを得た。すなわち、温度２５０
℃に保った予熱装置中でスタンピング成形材料を３分間
加熱後取り出し、６０℃に保温された図１に示した形状
のバンパーバックアップビームが成形出来る金型中に成
形材料がリブ側になるように投入し、１０秒以内に金型
を閉じ、６０秒間、バンパーバックアップビーム表面１
ｃｍ2 当り６０ｋｇの成形圧力に相当する２００トンで
加圧後脱型した。このバンパーバックアップビームを表
３に示した条件で両端固定の３点曲げ試験を行い破断荷
重を求めた。破断荷重及びリブへの充填状態の観察結果
を表４に示した。
【００５０】実施例２ 成形材料の長手方向を０°としプリプレグＡの補強体の
長手方向について表面より９０°、０°、０°、０°、
０°、９０°、９０°、０°、０°、０°、０°、９０
°の配向に１２枚設置し長さ１３００ｍｍ、巾３００ｍ
ｍの積層材料とし、金型に投入して成形材料とした以外
は実施例１と同様にバンパーバックアップビームをスタ
ンピング成形により得た。実施例１と同様に曲げ試験を
行い、破断荷重及びリブへの充填状態の観察結果を表４
に示した。
長手方向について表面より９０°、０°、０°、０°、
０°、９０°、９０°、０°、０°、０°、０°、９０
°の配向に１２枚設置し長さ１３００ｍｍ、巾３００ｍ
ｍの積層材料とし、金型に投入して成形材料とした以外
は実施例１と同様にバンパーバックアップビームをスタ
ンピング成形により得た。実施例１と同様に曲げ試験を
行い、破断荷重及びリブへの充填状態の観察結果を表４
に示した。
【００５１】実施例３ プリプレグＡの代わりにプリプレグＢを使う以外は実施
例１と同様にしてバンパーバックアップビームを得た。
実施例１と同様に曲げ試験を行い、破断荷重及びリブへ
の充填状態の観察結果を表４に示した。
例１と同様にしてバンパーバックアップビームを得た。
実施例１と同様に曲げ試験を行い、破断荷重及びリブへ
の充填状態の観察結果を表４に示した。
【００５２】実施例４ プリプレグＡの代わりにプリプレグＣ、樹脂シート１の
代わりに厚さ１ｍｍの樹脂シート２を使う以外は実施例
１と同様にしてバンパーバックアップビームを得た。実
施例１と同様に曲げ試験を行い、破断荷重及びリブへの
充填状態の観察結果を表４に示した。
代わりに厚さ１ｍｍの樹脂シート２を使う以外は実施例
１と同様にしてバンパーバックアップビームを得た。実
施例１と同様に曲げ試験を行い、破断荷重及びリブへの
充填状態の観察結果を表４に示した。
【００５３】実施例５ プリプレグＡの代わりにプリプレグＤ、樹脂シート１の
代わりに厚さ１ｍｍの樹脂シート３を使う以外は実施例
１と同様にしてバンパーバックアップビームを得た。実
施例１と同様に曲げ試験を行い、破断荷重及びリブへの
充填状態の観察結果を表４に示した。
代わりに厚さ１ｍｍの樹脂シート３を使う以外は実施例
１と同様にしてバンパーバックアップビームを得た。実
施例１と同様に曲げ試験を行い、破断荷重及びリブへの
充填状態の観察結果を表４に示した。
【００５４】実施例６ プリプレグＡの代わりにプリプレグＥ、樹脂シート１の
代わりに厚さ１ｍｍの樹脂シート４を使い以外は実施例
１と同様にしてバンパーバックアップビームを得た。実
施例１と同様に曲げ試験を行い、破断荷重及びリブへの
充填状態の観察結果を表４に示した。
代わりに厚さ１ｍｍの樹脂シート４を使い以外は実施例
１と同様にしてバンパーバックアップビームを得た。実
施例１と同様に曲げ試験を行い、破断荷重及びリブへの
充填状態の観察結果を表４に示した。
【００５５】実施例７ プリプレグＡを実施例１と同様な方法で積層板とし、温
度２００℃に保った予熱装置中で３分間予熱する。樹脂
シート５を押出機の先に取りつけた巾１００ｍｍ厚み２
０ｍｍのシート形成型を通して押し出して６０℃に加熱
したバンパーバックアップビーム金型上に厚さ１ｍｍで
供給し、直ちに予熱したプリプレグを樹脂シート５の上
に移動し、実施例１と同様な条件でスタンピング成形を
行い、バンパーバックアップビームを得た。実施例１と
同様に曲げ試験を行い、破断荷重及びリブへの充填状態
の観察結果を表４に示した。
度２００℃に保った予熱装置中で３分間予熱する。樹脂
シート５を押出機の先に取りつけた巾１００ｍｍ厚み２
０ｍｍのシート形成型を通して押し出して６０℃に加熱
したバンパーバックアップビーム金型上に厚さ１ｍｍで
供給し、直ちに予熱したプリプレグを樹脂シート５の上
に移動し、実施例１と同様な条件でスタンピング成形を
行い、バンパーバックアップビームを得た。実施例１と
同様に曲げ試験を行い、破断荷重及びリブへの充填状態
の観察結果を表４に示した。
【００５６】実施例８ プリプレグＡを図１に示した形状の金型に合う寸法で１
２層に積み重ね、さらに金型のへこみ部つまり積層体の
リブ部に樹脂シート１を重ねオートクレーブ成形を行っ
た。
２層に積み重ね、さらに金型のへこみ部つまり積層体の
リブ部に樹脂シート１を重ねオートクレーブ成形を行っ
た。
【００５７】温度上昇速度１０℃／分で２００℃まで昇
温させ成形圧力２０ｋｇ／ｃｍ2 で１０分間保持し、そ
の後温度下降速度１０℃／分で６０℃まで冷却し、脱型
し、バンパーバックアップビームを得た。
温させ成形圧力２０ｋｇ／ｃｍ2 で１０分間保持し、そ
の後温度下降速度１０℃／分で６０℃まで冷却し、脱型
し、バンパーバックアップビームを得た。
【００５８】実施例１と同様に曲げ試験を行い破断荷重
及びリブへの充填状態の観察結果を表４に示した。
及びリブへの充填状態の観察結果を表４に示した。
【００５９】実施例９ プリプレグの繊維方向を０°として、表層から順次０
°、９０°、０°、９０°、０°、９０°方向に積層
し、０°方向長さ１３００ｍｍ、９０°方向長さ２００
ｍｍの積層体とし、実施例１と同様に、温度２１０℃に
加熱した、長さ１３００ｍｍ、幅２０５ｍｍの彫り込み
金型内に投入し、型締めをし、４０トンの圧力で１０分
間加圧した後、８０℃まで冷却後、厚さ１．１ｍｍの成
形材料を得た。
°、９０°、０°、９０°、０°、９０°方向に積層
し、０°方向長さ１３００ｍｍ、９０°方向長さ２００
ｍｍの積層体とし、実施例１と同様に、温度２１０℃に
加熱した、長さ１３００ｍｍ、幅２０５ｍｍの彫り込み
金型内に投入し、型締めをし、４０トンの圧力で１０分
間加圧した後、８０℃まで冷却後、厚さ１．１ｍｍの成
形材料を得た。
【００６０】厚さ１ｍｍのシート−１の上、下に、前述
した厚さ１．１ｍｍの成形材料を、最外層の繊維方向が
０°になる様に配置して重ね合わせて、樹脂層を中心層
とする成形材料とした。この成形材料を温度３００℃に
保った予熱装置中で、３分間加熱後取り出し、６０℃に
保温された。図１に示した形状のバンパーバックアップ
ビームが成形出来る金型中に投入し、１０秒以内に型を
閉じ、６０秒間２００トンの圧力で加圧後脱型した。こ
のバンパーバックアップビームを実施例１と同様な方法
で３点曲げ試験を行った。破断荷重及びリブへの充填状
態の観察結果を表４に示した。
した厚さ１．１ｍｍの成形材料を、最外層の繊維方向が
０°になる様に配置して重ね合わせて、樹脂層を中心層
とする成形材料とした。この成形材料を温度３００℃に
保った予熱装置中で、３分間加熱後取り出し、６０℃に
保温された。図１に示した形状のバンパーバックアップ
ビームが成形出来る金型中に投入し、１０秒以内に型を
閉じ、６０秒間２００トンの圧力で加圧後脱型した。こ
のバンパーバックアップビームを実施例１と同様な方法
で３点曲げ試験を行った。破断荷重及びリブへの充填状
態の観察結果を表４に示した。
【００６１】比較例１ 成型材料６を長さ１３００ｍｍ巾１５０ｍｍに２枚切断
し、これを重ね合わせて２００℃の予熱装置中で１０分
間加熱後、６０℃に保温されバンパーバックアップビー
ムが成形出来る金型中に成形材料６を投入し、１０秒以
内に金型を閉じ、６０秒間４００トンの圧力で加圧後脱
型した。実施例１と同様に曲げ試験を行い、破断荷重及
びリブへの充填状態の観察結果を表４に示した。
し、これを重ね合わせて２００℃の予熱装置中で１０分
間加熱後、６０℃に保温されバンパーバックアップビー
ムが成形出来る金型中に成形材料６を投入し、１０秒以
内に金型を閉じ、６０秒間４００トンの圧力で加圧後脱
型した。実施例１と同様に曲げ試験を行い、破断荷重及
びリブへの充填状態の観察結果を表４に示した。
【００６２】
【表１】
【００６３】
【表２】
【００６４】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれば
高強度のＦＲＴＰを構造材を成形することが出来る。
高強度のＦＲＴＰを構造材を成形することが出来る。
【図１】実施例および比較例で成形したバンパーバック
アップビーム成形品の平面図と正面図の組み合わせ図で
ある。
アップビーム成形品の平面図と正面図の組み合わせ図で
ある。
【図２】図１のＡ−Ａ断面の拡大図である。
１ 成形材料 ２ 熱可塑性樹脂 ３ 補強用リブ ４ 固定部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岸 智 神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地 三井 東圧化学株式会社内 (72)発明者 坂井 英男 神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地 三井 東圧化学株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】熱可塑性樹脂と織布あるいは一方向に配列
された補強体とからなり、補強体を４０〜８５重量％含
んだシート状プリプレグと熱可塑性樹脂シートからなる
成形材料の層間とが強固に接合されていることを特徴と
する積層体。 - 【請求項２】補強体が、ガラス繊維、炭素繊維、合成繊
維からなることを特徴とする請求項１記載の積層体。 - 【請求項３】一方向に配列された補強体繊維の長手方向
を最も強度を必要としている方向に最も多く配置させる
ことを特徴とする請求項１又は２記載の積層体。 - 【請求項４】成形材料の各層を補強体繊維の長手方向に
ついて任意の配向に設置することを特徴とする請求項１
記載の積層体。 - 【請求項５】熱可塑性樹脂と補強体織布あるいは一方向
に配列された補強体繊維を４０〜８５重量％含んだシー
ト状プリプレグ積層体の任意の層間に、熱可塑性樹脂シ
ートを配置させた成形材料を加熱して半溶融状態にして
プレスすることを特徴とする積層体の製造方法。 - 【請求項６】シート状プリプレグと熱可塑性樹脂シート
からなる成形材料を加熱して溶融する温度にしプレスす
ることを特徴とする請求項５記載の積層体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03337589A JP3109197B2 (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 積層体による自動車部品成形体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03337589A JP3109197B2 (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 積層体による自動車部品成形体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05147169A true JPH05147169A (ja) | 1993-06-15 |
| JP3109197B2 JP3109197B2 (ja) | 2000-11-13 |
Family
ID=18310074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03337589A Expired - Fee Related JP3109197B2 (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 積層体による自動車部品成形体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3109197B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009502549A (ja) * | 2005-07-22 | 2009-01-29 | キャップトーン エンタープライジーズ リミテッド ライアビリティー カンパニー | 低密度高強度コンポジット材料の製造方法 |
| JP2015163660A (ja) * | 2014-02-28 | 2015-09-10 | 学校法人大同学園 | プリプレグの製造方法、プリプレグ、繊維強化熱可塑性樹脂の板材および繊維強化熱可塑性樹脂部材 |
| JP2016153235A (ja) * | 2013-07-12 | 2016-08-25 | ブローゼ ファールツォイクタイレ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニ コマンディートゲゼルシャフト ハルシュタットＢｒｏｓｅ Ｆａｈｒｚｅｕｇｔｅｉｌｅ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ． ＫＧ， Ｈａｌｌｓｔａｄｔ | オルガノシートから自動車の構造部品を製造する方法 |
| KR20170027484A (ko) * | 2015-09-02 | 2017-03-10 | 코오롱인더스트리 주식회사 | 자동차 부품 소재 강화용 하이브리드 원사 및 이를 이용한 자동차 부품 소재의 제조방법 |
| JP2019500241A (ja) * | 2015-12-14 | 2019-01-10 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニーＥ．Ｉ．Ｄｕ Ｐｏｎｔ Ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ Ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ | 熱可塑性複合ラミネートおよびそれから製造される物品 |
| WO2020158915A1 (ja) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | Ｐｃｊ株式会社 | 積層複合材の製造方法、鞄の製造方法、立体成形物及び鞄 |
-
1991
- 1991-11-26 JP JP03337589A patent/JP3109197B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009502549A (ja) * | 2005-07-22 | 2009-01-29 | キャップトーン エンタープライジーズ リミテッド ライアビリティー カンパニー | 低密度高強度コンポジット材料の製造方法 |
| JP2016153235A (ja) * | 2013-07-12 | 2016-08-25 | ブローゼ ファールツォイクタイレ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニ コマンディートゲゼルシャフト ハルシュタットＢｒｏｓｅ Ｆａｈｒｚｅｕｇｔｅｉｌｅ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ． ＫＧ， Ｈａｌｌｓｔａｄｔ | オルガノシートから自動車の構造部品を製造する方法 |
| US10807299B2 (en) | 2013-07-12 | 2020-10-20 | Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Hallstadt | Method for producing a structural component for motor vehicles from an organo-sheet |
| US10919210B2 (en) | 2013-07-12 | 2021-02-16 | Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kg, Hallstadt | Organo-sheet for motor vehicles |
| JP2015163660A (ja) * | 2014-02-28 | 2015-09-10 | 学校法人大同学園 | プリプレグの製造方法、プリプレグ、繊維強化熱可塑性樹脂の板材および繊維強化熱可塑性樹脂部材 |
| KR20170027484A (ko) * | 2015-09-02 | 2017-03-10 | 코오롱인더스트리 주식회사 | 자동차 부품 소재 강화용 하이브리드 원사 및 이를 이용한 자동차 부품 소재의 제조방법 |
| JP2019500241A (ja) * | 2015-12-14 | 2019-01-10 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニーＥ．Ｉ．Ｄｕ Ｐｏｎｔ Ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ Ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ | 熱可塑性複合ラミネートおよびそれから製造される物品 |
| WO2020158915A1 (ja) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | Ｐｃｊ株式会社 | 積層複合材の製造方法、鞄の製造方法、立体成形物及び鞄 |
| WO2020157894A1 (ja) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | Ｐｃｊ株式会社 | 積層複合材の製造方法、鞄の製造方法、立体成形物及び鞄 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3109197B2 (ja) | 2000-11-13 |
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|---|---|---|---|
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