JPH07173300A - 繊維強化熱可塑性樹脂成形品 - Google Patents
繊維強化熱可塑性樹脂成形品Info
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- JPH07173300A JPH07173300A JP5322028A JP32202893A JPH07173300A JP H07173300 A JPH07173300 A JP H07173300A JP 5322028 A JP5322028 A JP 5322028A JP 32202893 A JP32202893 A JP 32202893A JP H07173300 A JPH07173300 A JP H07173300A
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- fiber
- matrix
- reinforcing
- reinforcing fibers
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- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 強化複合材料の板状成形品において、連続繊
維強化の成形品が有する欠点を解消し、かつ、強化効果
に優れた成形品を提供する。 【構成】 強化繊維と熱可塑性マトリックス樹脂とから
成る複合材料の成形品であって、該強化繊維が実質的に
無撚の非連続繊維であり、又、該強化繊維の一部が布帛
状であり、更には非連続の強化繊維と非連続の熱可塑性
マトリックス繊維が混繊され、その混繊度が２０％以上
で、かつ、該マトリックス繊維と実質的に同じマトリッ
クスから成るラッピングヤーンで被覆されている混繊糸
から成り、少なくともその一部が布帛状である複合材料
から得られる成形品。 【効果】 強化繊維とマトリックス樹脂とから成る複合
材料の成形品において、該強化繊維を実質的に無撚の非
連続繊維とすることで、強化繊維の状態が良好で、力学
的特性ならびに後加工性に優れた成形品を得ることがで
きる。
維強化の成形品が有する欠点を解消し、かつ、強化効果
に優れた成形品を提供する。 【構成】 強化繊維と熱可塑性マトリックス樹脂とから
成る複合材料の成形品であって、該強化繊維が実質的に
無撚の非連続繊維であり、又、該強化繊維の一部が布帛
状であり、更には非連続の強化繊維と非連続の熱可塑性
マトリックス繊維が混繊され、その混繊度が２０％以上
で、かつ、該マトリックス繊維と実質的に同じマトリッ
クスから成るラッピングヤーンで被覆されている混繊糸
から成り、少なくともその一部が布帛状である複合材料
から得られる成形品。 【効果】 強化繊維とマトリックス樹脂とから成る複合
材料の成形品において、該強化繊維を実質的に無撚の非
連続繊維とすることで、強化繊維の状態が良好で、力学
的特性ならびに後加工性に優れた成形品を得ることがで
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、強化複合材料の成形品
において、特に力学的に優れた繊維強化熱可塑性樹脂成
形品に関するものである。
において、特に力学的に優れた繊維強化熱可塑性樹脂成
形品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】繊維強化複合材料（以下、ＦＲＰと称
す）とはガラス繊維、炭素繊維などの無機繊維、アラミ
ド繊維、ポリエチレン繊維などの有機繊維、更に、ボロ
ン繊維に代表される金属繊維などの強化繊維と、マトリ
ックスとしてエポキシ、不飽和ポリエステルなどの熱硬
化性樹脂やポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミ
ド、ポリエ−テルエ−テルケトンなどの熱可塑性樹脂か
ら成るものである。このＦＲＰは強化繊維の配置によっ
て、強度、剛性などの力学的物性を自由に発現させるこ
とが可能である、即ち、設計の自由度が極めて高いこ
と、更に、軽量かつ高強度、高弾性に優れていることか
ら、航空宇宙産業から建築、スポ−ツ用品など幅広い分
野において利用されている。
す）とはガラス繊維、炭素繊維などの無機繊維、アラミ
ド繊維、ポリエチレン繊維などの有機繊維、更に、ボロ
ン繊維に代表される金属繊維などの強化繊維と、マトリ
ックスとしてエポキシ、不飽和ポリエステルなどの熱硬
化性樹脂やポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミ
ド、ポリエ−テルエ−テルケトンなどの熱可塑性樹脂か
ら成るものである。このＦＲＰは強化繊維の配置によっ
て、強度、剛性などの力学的物性を自由に発現させるこ
とが可能である、即ち、設計の自由度が極めて高いこ
と、更に、軽量かつ高強度、高弾性に優れていることか
ら、航空宇宙産業から建築、スポ−ツ用品など幅広い分
野において利用されている。
【０００３】上記のＦＲＰの中で、マトリックス樹脂が
熱可塑性樹脂からなるもの（以下、ＦＲＴＰと称す）の
開発が、近年、盛んに行われている。その理由として、
このＦＲＴＰは、これまで主に開発されてきたマトリッ
クス樹脂が熱硬化性のものと比較し、材料の保存が容易
なこと、成形の時の作業環境が良好なことなどが挙げら
れる。
熱可塑性樹脂からなるもの（以下、ＦＲＴＰと称す）の
開発が、近年、盛んに行われている。その理由として、
このＦＲＴＰは、これまで主に開発されてきたマトリッ
クス樹脂が熱硬化性のものと比較し、材料の保存が容易
なこと、成形の時の作業環境が良好なことなどが挙げら
れる。
【０００４】このＦＲＴＰの成形品を構成する強化繊維
の形態は、大凡、次の二種類に分けることができる。ま
ず、長さが約２５ｍｍ以下の強化繊維がＦＲＴＰの中に
存在する形態をとる短繊維強化がある。一方、連続した
強化繊維がＦＲＴＰの中に存在する形態をとる連続繊維
強化もある。短繊維強化の場合、一般に成形品は射出成
形品などにみられる強化形態であり、寸法安定性などに
優れた成形品を得ることができる。しかし、強化繊維が
短いこと、強化繊維の方向の制御が困難なことなどの理
由から、設計の自由度、強度、剛性などの力学的物性に
限界がある。連続繊維強化の場合、一般に成形品は、プ
レス成形品、スタンピング成形品などにみられる強化形
態である。これは、短繊維強化と比較して、強化繊維が
長いことから、設計の自由度、強度、剛性などの力学的
特性に優れた成形品を得ることが可能である。
の形態は、大凡、次の二種類に分けることができる。ま
ず、長さが約２５ｍｍ以下の強化繊維がＦＲＴＰの中に
存在する形態をとる短繊維強化がある。一方、連続した
強化繊維がＦＲＴＰの中に存在する形態をとる連続繊維
強化もある。短繊維強化の場合、一般に成形品は射出成
形品などにみられる強化形態であり、寸法安定性などに
優れた成形品を得ることができる。しかし、強化繊維が
短いこと、強化繊維の方向の制御が困難なことなどの理
由から、設計の自由度、強度、剛性などの力学的物性に
限界がある。連続繊維強化の場合、一般に成形品は、プ
レス成形品、スタンピング成形品などにみられる強化形
態である。これは、短繊維強化と比較して、強化繊維が
長いことから、設計の自由度、強度、剛性などの力学的
特性に優れた成形品を得ることが可能である。
【０００５】このような連続繊維強化の形態をしたＦＲ
ＴＰの成形用材料は種々の状態で存在し、これを成形方
法によって分類すると大きく、二つに分けることがき
る。まず、強化繊維に、予めマトリクスである熱可塑性
樹脂を繊維状や布帛状にして混繊、積層させたり、粉末
状にして担持させたり、または、樹脂状にして含浸さ
せ、糸状やテ−プ状やシ−ト状にした成形材料（以下、
プリプレグと称する）として提供されるものと強化繊維
そのものを布帛等の状態で供給して、成形の時に熱可塑
性樹脂を強化繊維に含浸させるような成形材料（以下、
ノンプリプレグと称す）がある。
ＴＰの成形用材料は種々の状態で存在し、これを成形方
法によって分類すると大きく、二つに分けることがき
る。まず、強化繊維に、予めマトリクスである熱可塑性
樹脂を繊維状や布帛状にして混繊、積層させたり、粉末
状にして担持させたり、または、樹脂状にして含浸さ
せ、糸状やテ−プ状やシ−ト状にした成形材料（以下、
プリプレグと称する）として提供されるものと強化繊維
そのものを布帛等の状態で供給して、成形の時に熱可塑
性樹脂を強化繊維に含浸させるような成形材料（以下、
ノンプリプレグと称す）がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ＦＲＴＰで、形態が連
続繊維強化の成形品は、次のような問題点を有してい
る。例えば、強化繊維を織物にしたものを積層した成形
品の場合、層と層の間はマトリックスのみなので、強度
（以下、層間強度と称す）が小さくなると言う問題点が
ある。また、振動には、強化繊維が連続しているので、
そのまま伝播し、振動吸収性が充分に得られないと言う
問題点もある。
続繊維強化の成形品は、次のような問題点を有してい
る。例えば、強化繊維を織物にしたものを積層した成形
品の場合、層と層の間はマトリックスのみなので、強度
（以下、層間強度と称す）が小さくなると言う問題点が
ある。また、振動には、強化繊維が連続しているので、
そのまま伝播し、振動吸収性が充分に得られないと言う
問題点もある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、強化複合材料
の成形品において、優れた力学的物性を得ることが可能
な成形品に関するものである。本発明の成形品は、強化
繊維と熱可塑性マトリックス樹脂とから成り、その強化
繊維を実質的に無撚の非連続繊維にすることを特徴とす
る。また、その強化繊維の少なくとも一部は布帛状であ
ることが望ましく、希望する力学的物性などを充分に発
現し得る形態にすることが肝要である。なお、ここに記
す布帛とは織物をはじめ、多軸積層布、編物、組物、不
織布などを示すが、特に、ここに記したものに限定され
る物ではない。
の成形品において、優れた力学的物性を得ることが可能
な成形品に関するものである。本発明の成形品は、強化
繊維と熱可塑性マトリックス樹脂とから成り、その強化
繊維を実質的に無撚の非連続繊維にすることを特徴とす
る。また、その強化繊維の少なくとも一部は布帛状であ
ることが望ましく、希望する力学的物性などを充分に発
現し得る形態にすることが肝要である。なお、ここに記
す布帛とは織物をはじめ、多軸積層布、編物、組物、不
織布などを示すが、特に、ここに記したものに限定され
る物ではない。
【０００８】強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維
などの無機繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維など
の有機繊維、更に、ボロン繊維などの金属繊維などがあ
るが、特に、これに限定されるものではない。マトリッ
クス樹脂としては、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系
樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂が考え
られるが、特にこれに限定されるものではない。
などの無機繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維など
の有機繊維、更に、ボロン繊維などの金属繊維などがあ
るが、特に、これに限定されるものではない。マトリッ
クス樹脂としては、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系
樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂が考え
られるが、特にこれに限定されるものではない。
【０００９】成形品の熱可塑性マトリックスは、ナイロ
ン６やナイロン６６に代表されるポリアミド樹脂、ポリ
エチレンテレフタレ−トやポリブチレンテレフタレ−ト
などのポリエステル樹脂、ポリエチレンやポリプロピレ
ンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエ−テルエ−テル
ケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエ
−テルイミド樹脂、ポリカ−ボネ−ト樹脂などが挙げら
れるが、特にこれに限定されるものではない。
ン６やナイロン６６に代表されるポリアミド樹脂、ポリ
エチレンテレフタレ−トやポリブチレンテレフタレ−ト
などのポリエステル樹脂、ポリエチレンやポリプロピレ
ンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエ−テルエ−テル
ケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエ
−テルイミド樹脂、ポリカ−ボネ−ト樹脂などが挙げら
れるが、特にこれに限定されるものではない。
【００１０】本発明の成形用材料は、非連続の強化繊維
と非連続の熱可塑性マトリックス繊維が混繊され、その
混繊度が２０％以上であり、かつ、該マトリックス繊維
と実質的に同じマトリックスから成るラッピングヤ−ン
にて被覆されている混繊糸であることが望まれる。ここ
で、混繊度は下記の式により定義される。
と非連続の熱可塑性マトリックス繊維が混繊され、その
混繊度が２０％以上であり、かつ、該マトリックス繊維
と実質的に同じマトリックスから成るラッピングヤ−ン
にて被覆されている混繊糸であることが望まれる。ここ
で、混繊度は下記の式により定義される。
【数１】 ここで、Ｎは強化繊維の総本数を示し、ＮｃＸは強化繊
維がいくつかの群に分割されているときのその群の個数
を示す。また、Ｘは群の中の特定な１つの群におけるフ
ィラメント数を示す。従って、上記の式において、１０
０×（Ｎ−Ｘ）／（Ｎ−１）は、混繊状態を意味し、Ｘ
が小さいほど混繊状態が良好である。また、（Ｎｃ×
Ｘ）／（Ｎ／Ｘ）は、重みを示す。
維がいくつかの群に分割されているときのその群の個数
を示す。また、Ｘは群の中の特定な１つの群におけるフ
ィラメント数を示す。従って、上記の式において、１０
０×（Ｎ−Ｘ）／（Ｎ−１）は、混繊状態を意味し、Ｘ
が小さいほど混繊状態が良好である。また、（Ｎｃ×
Ｘ）／（Ｎ／Ｘ）は、重みを示す。
【００１１】混繊度は大きいほど、低い圧力、かつ／ま
たは、短い時間で含浸状態が良好な成形品が得られの
で、その値は２０％以上であることが必要である。これ
は、混繊度が２０％未満になると、良好な含浸状態を得
るために、高い圧力、かつ／または、長い時間が必要に
なるので不経済になり、成形品の機械的物性も低下する
からである。加えて、該混繊糸を構成するラッピングヤ
ーンは、１乃至１０重量％であることが好ましい。ま
た、取扱性、賦形性などを鑑み、その構造は少なくとも
一部が布帛状であることが望まれる。
たは、短い時間で含浸状態が良好な成形品が得られの
で、その値は２０％以上であることが必要である。これ
は、混繊度が２０％未満になると、良好な含浸状態を得
るために、高い圧力、かつ／または、長い時間が必要に
なるので不経済になり、成形品の機械的物性も低下する
からである。加えて、該混繊糸を構成するラッピングヤ
ーンは、１乃至１０重量％であることが好ましい。ま
た、取扱性、賦形性などを鑑み、その構造は少なくとも
一部が布帛状であることが望まれる。
【００１２】
【作用】強化繊維とマトリックス樹脂とから成る複合材
料の成形品において、該強化繊維が実質的に無撚の非連
続繊維なので、強化繊維の束を構成する一部の強化繊維
が束からはみ出して、強化繊維の束と束の間にかかるの
で、そこでの強度が向上し、層間強度が大きくなる。
料の成形品において、該強化繊維が実質的に無撚の非連
続繊維なので、強化繊維の束を構成する一部の強化繊維
が束からはみ出して、強化繊維の束と束の間にかかるの
で、そこでの強度が向上し、層間強度が大きくなる。
【００１３】また、振動に対して、成形品中での強化繊
維が不連続なので、振動の伝播を吸収され、振動吸収性
も向上する。加えて、後加工で折り曲げる時、強化繊維
に張力が掛かっても連続の強化繊維の様に折り曲げの谷
側に強化繊維が大きく片寄らない。
維が不連続なので、振動の伝播を吸収され、振動吸収性
も向上する。加えて、後加工で折り曲げる時、強化繊維
に張力が掛かっても連続の強化繊維の様に折り曲げの谷
側に強化繊維が大きく片寄らない。
【００１４】
実施例１ 非連続の炭素繊維と非連続のナイロン６繊維から成り、
混繊度が５０％である混繊糸の平織織物の成形用材料を
積層し、設定の厚さが２ｍｍの平板の成形品を得た。な
お、炭素繊維の体積含有率は、６０％であった。
混繊度が５０％である混繊糸の平織織物の成形用材料を
積層し、設定の厚さが２ｍｍの平板の成形品を得た。な
お、炭素繊維の体積含有率は、６０％であった。
【００１５】成形は温度２５５℃に加熱した金型に、該
混繊糸の平織織物を所定量だけ積層し、金型を閉じ、プ
レス成形機で、圧力５ｋｇｆ／ｃｍ2 、保持時間２０分
間だけ押圧し、そのままの状態で冷却した。その成形品
をナイロン６の融点より１０℃から２０℃だけ低い状態
にした折り曲げ加工用治具に沿わせ、９０°折り曲げ加
工を施した。
混繊糸の平織織物を所定量だけ積層し、金型を閉じ、プ
レス成形機で、圧力５ｋｇｆ／ｃｍ2 、保持時間２０分
間だけ押圧し、そのままの状態で冷却した。その成形品
をナイロン６の融点より１０℃から２０℃だけ低い状態
にした折り曲げ加工用治具に沿わせ、９０°折り曲げ加
工を施した。
【００１６】
【比較例１】炭素繊維とナイロン６繊維が連続であるこ
とを除いて、実施例１と同様に設定の厚さが２ｍｍの平
板の成形品を得た。また、成形と折り曲げ加工を実施例
１と同様に行なった。実施例１およびに比較例１の平板
の成形品の含浸状態、強度、振動吸収性ならびに、折り
曲げ加工性を評価し、その比較の結果をまとめて表１に
示した。
とを除いて、実施例１と同様に設定の厚さが２ｍｍの平
板の成形品を得た。また、成形と折り曲げ加工を実施例
１と同様に行なった。実施例１およびに比較例１の平板
の成形品の含浸状態、強度、振動吸収性ならびに、折り
曲げ加工性を評価し、その比較の結果をまとめて表１に
示した。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【発明の効果】表１の結果から明らかなように、本発明
によりマトリックス樹脂との含浸性、機械強度、振動吸
収性および折り曲げ加工などに優れた繊維強化熱可塑性
樹脂成形品を得ることができる。
によりマトリックス樹脂との含浸性、機械強度、振動吸
収性および折り曲げ加工などに優れた繊維強化熱可塑性
樹脂成形品を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ３２Ｂ 27/04 Ｚ 8413−4Ｆ // Ｂ２９Ｃ 43/02 7365−4Ｆ Ｂ２９Ｋ 105:06
Claims (3)
- 【請求項１】 強化繊維と熱可塑性マトリックス樹脂と
から成る複合材料の成形品であって、該強化繊維が実質
的に無撚の非連続繊維であることを特徴とする繊維強化
熱可塑性樹脂成形品。 - 【請求項２】 該強化繊維の少なくとも一部が布帛状で
あることを特徴とする請求項１記載の繊維強化熱可塑性
樹脂成形品。 - 【請求項３】 非連続の強化繊維と非連続の熱可塑性マ
トリックス繊維が混繊され、その混繊度が２０％以上で
あり、かつ、該マトリックス繊維と実質的に同じマトリ
ックスから成るラッピングヤ−ンにて被覆されている混
繊糸から成り、少なくともその一部が布帛状である複合
材料から成形されたことを特徴とする請求項１又は２に
記載の繊維強化熱可塑性樹脂成形品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5322028A JPH07173300A (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | 繊維強化熱可塑性樹脂成形品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5322028A JPH07173300A (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | 繊維強化熱可塑性樹脂成形品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07173300A true JPH07173300A (ja) | 1995-07-11 |
Family
ID=18139124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5322028A Pending JPH07173300A (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | 繊維強化熱可塑性樹脂成形品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07173300A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007055017A1 (ja) * | 2005-11-11 | 2007-05-18 | Takayasu Co., Ltd. | 複合体及びその製造方法 |
| WO2015020020A1 (ja) | 2013-08-06 | 2015-02-12 | 三菱瓦斯化学株式会社 | ポリイミド樹脂組成物及びポリイミド樹脂－繊維複合材 |
| CN105221294A (zh) * | 2014-05-15 | 2016-01-06 | 波音公司 | 用于喷气式发动机反推装置的热成形叶栅 |
| KR20170002690A (ko) | 2015-03-19 | 2017-01-06 | 미쯔비시 가스 케미칼 컴파니, 인코포레이티드 | 폴리이미드 수지 |
| KR20170027859A (ko) | 2015-03-19 | 2017-03-10 | 미쯔비시 가스 케미칼 컴파니, 인코포레이티드 | 폴리이미드 수지 |
-
1993
- 1993-12-21 JP JP5322028A patent/JPH07173300A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007055017A1 (ja) * | 2005-11-11 | 2007-05-18 | Takayasu Co., Ltd. | 複合体及びその製造方法 |
| WO2015020020A1 (ja) | 2013-08-06 | 2015-02-12 | 三菱瓦斯化学株式会社 | ポリイミド樹脂組成物及びポリイミド樹脂－繊維複合材 |
| KR20160040183A (ko) | 2013-08-06 | 2016-04-12 | 미쯔비시 가스 케미칼 컴파니, 인코포레이티드 | 폴리이미드 수지조성물 및 폴리이미드 수지-섬유복합재 |
| US10093789B2 (en) | 2013-08-06 | 2018-10-09 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Polyimide resin composition, and (polyimide resin)-fiber composite material |
| CN105221294A (zh) * | 2014-05-15 | 2016-01-06 | 波音公司 | 用于喷气式发动机反推装置的热成形叶栅 |
| CN105221294B (zh) * | 2014-05-15 | 2018-05-18 | 波音公司 | 用于喷气式发动机反推装置的热成形叶栅 |
| US10766207B2 (en) | 2014-05-15 | 2020-09-08 | The Boeing Company | Thermoformed cascades for jet engine thrust reversers |
| KR20170002690A (ko) | 2015-03-19 | 2017-01-06 | 미쯔비시 가스 케미칼 컴파니, 인코포레이티드 | 폴리이미드 수지 |
| KR20170027859A (ko) | 2015-03-19 | 2017-03-10 | 미쯔비시 가스 케미칼 컴파니, 인코포레이티드 | 폴리이미드 수지 |
| US9873767B2 (en) | 2015-03-19 | 2018-01-23 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Polyimide resin |
| US10174167B2 (en) | 2015-03-19 | 2019-01-08 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Polyimide resin |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040318 |