JPS61143440A - フイブリル化末端を有する高強度アラミド繊維補強複合材 - Google Patents
フイブリル化末端を有する高強度アラミド繊維補強複合材Info
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- JPS61143440A JPS61143440A JP60279388A JP27938885A JPS61143440A JP S61143440 A JPS61143440 A JP S61143440A JP 60279388 A JP60279388 A JP 60279388A JP 27938885 A JP27938885 A JP 27938885A JP S61143440 A JPS61143440 A JP S61143440A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
「アラミド」なる語句は、全芳香族のポリアミド類を示
すのに使用するものとする。全てのアラミド繊維が本発
明で有用というわけではなく、その連鎖伸張結合が、同
軸性か平行の何れかであって且つ反対方向に向かってい
る、芳香族ポリアミド類から誘導されるもののみである
0本発明で有用な、高強度、高モジュラスのアラミド繊
維は、米国特許第3.767.756号および同3,8
69.430号記載の方法によって製造し得る。
すのに使用するものとする。全てのアラミド繊維が本発
明で有用というわけではなく、その連鎖伸張結合が、同
軸性か平行の何れかであって且つ反対方向に向かってい
る、芳香族ポリアミド類から誘導されるもののみである
0本発明で有用な、高強度、高モジュラスのアラミド繊
維は、米国特許第3.767.756号および同3,8
69.430号記載の方法によって製造し得る。
これらの繊維は、以後、p−アラミド繊維と呼ぶものと
する。殊に好ましいのは、デュポン(DuFont)に
よッテケブラー(Kevlar■)なる商標のもとに製
造されているものの如き、ポリ(p−フェニレンテレフ
タルアミド)を基材とするp−アラミド繊維である。
する。殊に好ましいのは、デュポン(DuFont)に
よッテケブラー(Kevlar■)なる商標のもとに製
造されているものの如き、ポリ(p−フェニレンテレフ
タルアミド)を基材とするp−アラミド繊維である。
連続p−アラミド繊維強化樹脂からなる複合材シートが
つくられてきている。一つの技法は、フレーム上に巻き
つけることによるなどして該繊維の縦糸(wa r p
)を製造し、樹脂で含浸し、そしてホットプレスして薄
くて平担なシートを形成して、これをフレームから切り
取るものである。
つくられてきている。一つの技法は、フレーム上に巻き
つけることによるなどして該繊維の縦糸(wa r p
)を製造し、樹脂で含浸し、そしてホットプレスして薄
くて平担なシートを形成して、これをフレームから切り
取るものである。
かかるシートを次に何枚か交差して重ねかけて。
再びホットプレスして最終の強化複合材生成物を形成さ
せる。かかる複合材は、高い引張強度とスティフネスを
有している。
せる。かかる複合材は、高い引張強度とスティフネスを
有している。
問題は、三次元の物品、殊に鋭い屈曲をもつものを、連
続p−アラミド繊維含有樹脂シートをホットプレスする
ことにより製造する試みをする時に起る。成形された物
品は、弛緩した繊維とともに、平担でない領域やしわを
示す、これは、型に対する適合性が不十分であることを
示している。
続p−アラミド繊維含有樹脂シートをホットプレスする
ことにより製造する試みをする時に起る。成形された物
品は、弛緩した繊維とともに、平担でない領域やしわを
示す、これは、型に対する適合性が不十分であることを
示している。
強化材として短繊維状(staple)のP−アラミド
繊維を使用することによって、実質上、上記のしわの問
題は克服されるが、それも複合材の強度およびスティフ
ネスに対する大きな犠牲の上のものである。成る種の引
張破壊された、高強度、高モジュラスのp−アラミド繊
維を強化材として使用することによって、上記の問題が
軽減されることが、本発明において見出された。
繊維を使用することによって、実質上、上記のしわの問
題は克服されるが、それも複合材の強度およびスティフ
ネスに対する大きな犠牲の上のものである。成る種の引
張破壊された、高強度、高モジュラスのp−アラミド繊
維を強化材として使用することによって、上記の問題が
軽減されることが、本発明において見出された。
高モジュラスのp−アラミド繊維のスライバーで強化さ
れたマトリックス樹脂からなる複合材にして、その中の
少なくとも10%の繊維末端が、繊維の非小繊維化(非
フイブリル化; unf i brillated)部
分の直径の少なくとも5倍の終端長さ方向に沿って、少
なくとも2木の不織di(fibrils)に小繊維化
(フィブリル化;fibrillated)されること
からなる複合材、この−ものからつくられる、成型され
た非平面状構造物もまた。加硫の有無にかかわらず。
れたマトリックス樹脂からなる複合材にして、その中の
少なくとも10%の繊維末端が、繊維の非小繊維化(非
フイブリル化; unf i brillated)部
分の直径の少なくとも5倍の終端長さ方向に沿って、少
なくとも2木の不織di(fibrils)に小繊維化
(フィブリル化;fibrillated)されること
からなる複合材、この−ものからつくられる、成型され
た非平面状構造物もまた。加硫の有無にかかわらず。
包含される。
添付図面は、本発明で使用するのに好適な装置の模式図
である。
である。
本発明の複合材用の強化材として有用なスライバーを製
造するための方法は、少なくとも16g/デニール(g
p d)のヤーン・テナシティ(yarntenac
ity)および少なくとも40ogpciのヤーンモジ
ュラスを有する、連続p−アラミド繊維のヤーン(y
a r n)もしくはトウ(tow)を、低い張力のも
とで引張帯域(tensi oni ng zone
)の中へ供給し、該繊維を殆どその破壊張力まで引張り
、指状体の間を通る形の機械的な偏向器(interd
igitating mechanical de
flector)でこれらのものを横方向に鋭く偏向さ
せることによって、張力のかけられた繊維をランダムに
破壊し、そして生成するスライバーを引張帯域から取り
出すものと、一般的に記載し得る。引張破壊された、高
強度高モジュラスのp−アラミド繊維からなるスライバ
ーにして、該繊維がスライバーの方向に実質上配列し、
その中で少なくとも10%、好ましくは少なくとも50
%の繊維末端が、繊維の非小繊維化部分の直径の少なく
とも5倍、好ましくは少なくとも50倍の終端長さ方向
に沿って、少なくとも2本、好ましくは少なくとも5本
の小繊維に小繊維化されることからなるスライバーが、
この方法によって容易に製造され得る。好ましくはスラ
イバー中の70乃至80%の繊維が小繊維化された末端
を有し、該小繊維化引張破壊繊維の少なくとも50%が
末端あたり5〜20本の小繊維を有する。計数される小
繊維の数には、繊維の茎状部も小繊維として含まれる。
造するための方法は、少なくとも16g/デニール(g
p d)のヤーン・テナシティ(yarntenac
ity)および少なくとも40ogpciのヤーンモジ
ュラスを有する、連続p−アラミド繊維のヤーン(y
a r n)もしくはトウ(tow)を、低い張力のも
とで引張帯域(tensi oni ng zone
)の中へ供給し、該繊維を殆どその破壊張力まで引張り
、指状体の間を通る形の機械的な偏向器(interd
igitating mechanical de
flector)でこれらのものを横方向に鋭く偏向さ
せることによって、張力のかけられた繊維をランダムに
破壊し、そして生成するスライバーを引張帯域から取り
出すものと、一般的に記載し得る。引張破壊された、高
強度高モジュラスのp−アラミド繊維からなるスライバ
ーにして、該繊維がスライバーの方向に実質上配列し、
その中で少なくとも10%、好ましくは少なくとも50
%の繊維末端が、繊維の非小繊維化部分の直径の少なく
とも5倍、好ましくは少なくとも50倍の終端長さ方向
に沿って、少なくとも2本、好ましくは少なくとも5本
の小繊維に小繊維化されることからなるスライバーが、
この方法によって容易に製造され得る。好ましくはスラ
イバー中の70乃至80%の繊維が小繊維化された末端
を有し、該小繊維化引張破壊繊維の少なくとも50%が
末端あたり5〜20本の小繊維を有する。計数される小
繊維の数には、繊維の茎状部も小繊維として含まれる。
最も好ましくは、小繊維化された終端長さは、繊維直径
の100乃至350倍である。繊維直径dの何倍かの「
終端長さ」は、それに沿って小繊維化の伸張する、繊維
の長さである。これは、最初の小繊維が繊維から離れる
地点から、その末端において最も遠くに伸びる小繊維の
先端までめ間の、距離のことである。ランスゾール(L
ansdale、Pa)c7)ターボ、マシン。
の100乃至350倍である。繊維直径dの何倍かの「
終端長さ」は、それに沿って小繊維化の伸張する、繊維
の長さである。これは、最初の小繊維が繊維から離れる
地点から、その末端において最も遠くに伸びる小繊維の
先端までめ間の、距離のことである。ランスゾール(L
ansdale、Pa)c7)ターボ、マシン。
:I−(Turbo Machine Co、)に
よって製造されているターボステブラ−(Turbo
5tapler)もしくは同等の装置が、スライバー
を製造するのに使用できる。添付図面は、この種の装置
を、その成る種の部材を無視して模式的に表わすもので
ある。添付図面中、lは連続繊維パッケイジ用の巻糸軸
架であり、2.3および4は、バンド幅およびその厚さ
の一様性を調整する働きをする。該パッケイジから出て
くるヤーン用のガイドのシステムを構成するものであり
、5は取り入れ用のロールであり、一方、中間のロール
7はバンドをしっかり締めつかんでこれを前方のロール
8まで一定の速度で供給し、ロール8はまたバンドをし
つかり締めつかんで、ブレーカ−バー(breaker
bar)9から、幾らか高い速度でこれを引き出す
、壊されたスライバー20は円筒状セラミックガイド1
1の中に集められ、ひとまとめにするための巻き上げ機
に供給される。スライバー中の繊維の小繊維化は、スラ
イバー中の繊維の解離をおこすことなく、セラミックガ
イドおよび巻き上げ機を通してスライバーを引っ張るこ
とができるのに十分なものである0本発明に対して有用
なスライバーは、米国特許第4,477.526号(1
984年10月16日)に完全に記載されている。
よって製造されているターボステブラ−(Turbo
5tapler)もしくは同等の装置が、スライバー
を製造するのに使用できる。添付図面は、この種の装置
を、その成る種の部材を無視して模式的に表わすもので
ある。添付図面中、lは連続繊維パッケイジ用の巻糸軸
架であり、2.3および4は、バンド幅およびその厚さ
の一様性を調整する働きをする。該パッケイジから出て
くるヤーン用のガイドのシステムを構成するものであり
、5は取り入れ用のロールであり、一方、中間のロール
7はバンドをしっかり締めつかんでこれを前方のロール
8まで一定の速度で供給し、ロール8はまたバンドをし
つかり締めつかんで、ブレーカ−バー(breaker
bar)9から、幾らか高い速度でこれを引き出す
、壊されたスライバー20は円筒状セラミックガイド1
1の中に集められ、ひとまとめにするための巻き上げ機
に供給される。スライバー中の繊維の小繊維化は、スラ
イバー中の繊維の解離をおこすことなく、セラミックガ
イドおよび巻き上げ機を通してスライバーを引っ張るこ
とができるのに十分なものである0本発明に対して有用
なスライバーは、米国特許第4,477.526号(1
984年10月16日)に完全に記載されている。
成形可能で加硫される、平面状および成形された非平面
状の複合材が、本発明の考慮対象となっている。優秀な
複合材特性は、スライバー中の繊維配列と上記の小繊維
化との組み合せによるものと考えられる。また、高めら
れた繊維長さも、改善された強度に一つの役割を演じて
いると考えられる。成形可能な複合材、即ち成形された
非平面状の三次元構造体に、高められた温度で(必要な
場合)成形することのできる複合材に対しては、熱可塑
性の多様なものからなる、或いは完全には加硫されてい
ない熱硬化型のものからなる、マトリックス樹脂を使用
し得る。後者の場合、熱硬化性の樹脂は、複合材が成形
された後に加硫される。好適な熱可塑性樹脂には、ポリ
エステル類、(コポリエステル類も含む)、例えばポリ
エチレンテレフタレート、コダール(Kodar■)P
ETGコポリエステル6763 (イーストマンコダッ
ク(Eastman Kodak))、ポリアミド類
1例えばナイロン6.6およびポリオレフィン類、例え
ばポリプロピレンが含まれる。有用な熱硬化性樹脂には
、フェノール樹脂、エポキシ樹脂およびビニルエステル
樹脂が含まれる。
状の複合材が、本発明の考慮対象となっている。優秀な
複合材特性は、スライバー中の繊維配列と上記の小繊維
化との組み合せによるものと考えられる。また、高めら
れた繊維長さも、改善された強度に一つの役割を演じて
いると考えられる。成形可能な複合材、即ち成形された
非平面状の三次元構造体に、高められた温度で(必要な
場合)成形することのできる複合材に対しては、熱可塑
性の多様なものからなる、或いは完全には加硫されてい
ない熱硬化型のものからなる、マトリックス樹脂を使用
し得る。後者の場合、熱硬化性の樹脂は、複合材が成形
された後に加硫される。好適な熱可塑性樹脂には、ポリ
エステル類、(コポリエステル類も含む)、例えばポリ
エチレンテレフタレート、コダール(Kodar■)P
ETGコポリエステル6763 (イーストマンコダッ
ク(Eastman Kodak))、ポリアミド類
1例えばナイロン6.6およびポリオレフィン類、例え
ばポリプロピレンが含まれる。有用な熱硬化性樹脂には
、フェノール樹脂、エポキシ樹脂およびビニルエステル
樹脂が含まれる。
強化材対マトリックス樹脂の比は変えることができる。
普通、少なくとも5容量%のスライバーが複合材中に使
用されるが、好ましくは30乃至60容量%の間とする
。
用されるが、好ましくは30乃至60容量%の間とする
。
複合材は、多様な手順によって製造し得る。即ち、引張
破壊されたスライバーを、熱可塑性樹脂のフィルムで覆
われたフレームの上に巻いて、縦糸を形成させることが
できる。引張破壊されたスライバーの縦糸は、しかしな
がら、本分野における当業者にとっては公知のどのよう
な方法によっても製造することができ、例えば巻糸軸架
もしくはビーミング(beaming)によることもで
きる、熱可塑性樹脂の別のフィルムを縦糸のとへ置いて
サンドイッチ構造をつ゛くり、これをフレームから取り
去ると、予備成形体(preform)が得られる。か
かる予備成形体の幾つかのものを、オフセットしながら
積み重ねて多方向性をもたせることができ、そして次に
積層体を加゛圧下で加熱して複合構造体をつくることが
できる。
破壊されたスライバーを、熱可塑性樹脂のフィルムで覆
われたフレームの上に巻いて、縦糸を形成させることが
できる。引張破壊されたスライバーの縦糸は、しかしな
がら、本分野における当業者にとっては公知のどのよう
な方法によっても製造することができ、例えば巻糸軸架
もしくはビーミング(beaming)によることもで
きる、熱可塑性樹脂の別のフィルムを縦糸のとへ置いて
サンドイッチ構造をつ゛くり、これをフレームから取り
去ると、予備成形体(preform)が得られる。か
かる予備成形体の幾つかのものを、オフセットしながら
積み重ねて多方向性をもたせることができ、そして次に
積層体を加゛圧下で加熱して複合構造体をつくることが
できる。
マトリックスポリマーを施用するためのその他の技法に
は、粉末状とされた樹脂をスライバー縦糸の上へ撒布し
、続いて樹脂を融解させるまで加熱すること、液体樹脂
をスライバー縦糸の上へ流すこと、熱可塑性繊維をスラ
イバー縦糸と混合し、そして次に加熱して熱可塑性繊維
を融解させてそれによってマトリックス樹脂を成形する
こと、マトリックスフィルムの層の間の縦糸をカレンダ
ー加工すること等が含まれる。
は、粉末状とされた樹脂をスライバー縦糸の上へ撒布し
、続いて樹脂を融解させるまで加熱すること、液体樹脂
をスライバー縦糸の上へ流すこと、熱可塑性繊維をスラ
イバー縦糸と混合し、そして次に加熱して熱可塑性繊維
を融解させてそれによってマトリックス樹脂を成形する
こと、マトリックスフィルムの層の間の縦糸をカレンダ
ー加工すること等が含まれる。
試験手順
テナシティおよびモジュラスについて試験すべきヤーン
を、50℃で3時間予備コンディショニングし、そして
次に24℃および相対湿度55%において、試験前に2
4時間コンディショニングする。引張特性は、実験室用
の引張試験機上で。
を、50℃で3時間予備コンディショニングし、そして
次に24℃および相対湿度55%において、試験前に2
4時間コンディショニングする。引張特性は、実験室用
の引張試験機上で。
ヤーン用に好適なりランプを用いて、ゲージ長さ25.
4cmおよび伸ばし速度12−7cm/分(50%/分
)を使って測定する。
4cmおよび伸ばし速度12−7cm/分(50%/分
)を使って測定する。
複合材引張試験は、次の除外事項を除いて、ASTM試
験D試験039記載の「繊維−樹脂複合材の引張特性に
関する標準試験法(Standard Te5t
Method for Ten5ile Pr
operties of Fiber−Res
in Composites)」なる標題の一般手順
に従った:a)アルミニウムタブの間の試料のゲージ長
さを名目3インチとした;b)クロスヘッドの速度を0
.1インチ/分とした。
験D試験039記載の「繊維−樹脂複合材の引張特性に
関する標準試験法(Standard Te5t
Method for Ten5ile Pr
operties of Fiber−Res
in Composites)」なる標題の一般手順
に従った:a)アルミニウムタブの間の試料のゲージ長
さを名目3インチとした;b)クロスヘッドの速度を0
.1インチ/分とした。
衝撃試験は、データ取得用に特別に構成された機械で行
なった。試験は、a)データ集録を、構成された衝撃装
置を用いて行なったこと、およびb)試料の大きさを1
.5X1.5インチとしたことの他は、ASTM試験D
試験029−82a記載の一般手順[タップ(落下重量
)を用いる堅固なプラスチックシート材、もしくは部材
の衝撃抵抗(Impact Re5istanceo
f Rigid Plastic Sheeti
ng or Parts by Meanso
f a Tup (Falling Weig
ht)]に従った。これらの試験は、幾何配置Bを使用
して、*準の方法Gにより行なった。
なった。試験は、a)データ集録を、構成された衝撃装
置を用いて行なったこと、およびb)試料の大きさを1
.5X1.5インチとしたことの他は、ASTM試験D
試験029−82a記載の一般手順[タップ(落下重量
)を用いる堅固なプラスチックシート材、もしくは部材
の衝撃抵抗(Impact Re5istanceo
f Rigid Plastic Sheeti
ng or Parts by Meanso
f a Tup (Falling Weig
ht)]に従った。これらの試験は、幾何配置Bを使用
して、*準の方法Gにより行なった。
衷惠輿ユ
ヤーン争テナシティ約22.2gpd、伸び約3.1%
およびモジュラス約517gpdを有する、1519デ
ニールの連続縁+l1p−アラミドヤーンの4つの端部
を、ターボステブラ−上で、ターボステブラ−のクリン
パ−(crimper)を省略すること、および生成す
る2044デニールのスライバーをねじれなしに直接巻
き上げ機(リーゾナ(Leesona))上に巻き上げ
ること以外は、上記の米国特許第4,477.526号
の実施例1記載の一般的方法で、引張破壊した。このス
ライバーの引張破壊されたステープルは、平均長さ5.
1″(最短3 、2 ”、最長6゜2″)を有し、繊維
端部の少なくとも50%は、各繊維の非小繊維化部分の
少なくとも50倍の長さである終端の長さに沿って、少
なくとも5本の小繊維に小繊維化されたものであった。
およびモジュラス約517gpdを有する、1519デ
ニールの連続縁+l1p−アラミドヤーンの4つの端部
を、ターボステブラ−上で、ターボステブラ−のクリン
パ−(crimper)を省略すること、および生成す
る2044デニールのスライバーをねじれなしに直接巻
き上げ機(リーゾナ(Leesona))上に巻き上げ
ること以外は、上記の米国特許第4,477.526号
の実施例1記載の一般的方法で、引張破壊した。このス
ライバーの引張破壊されたステープルは、平均長さ5.
1″(最短3 、2 ”、最長6゜2″)を有し、繊維
端部の少なくとも50%は、各繊維の非小繊維化部分の
少なくとも50倍の長さである終端の長さに沿って、少
なくとも5本の小繊維に小繊維化されたものであった。
「縦糸」は、このスライバーから、これを15″×15
#のフレームの上にたけに対して12末端巻き上げるこ
とによって製造した。熱可塑性樹脂(アモルファスポリ
エチレンテレフタレート、コダール(K o d a
r■)PETGコポリエステル6763)の1.5〜2
.0ミルのフィルムを、スライバーを巻く前にフレーム
の上に置き、そしてもう一枚を、巻き取りが完了した後
につけ加えた。サンドイッチ構造のもの全体を、オーブ
ン中200℃で繕時間真空バッグ成形し、その後でこれ
をフレームから切り離した。この生成物は、予備成形体
と呼ばれるが、この時点で、よく含浸された。比較的堅
いマトリックス/引張破壊スライバーサンドイッチとな
り、その中で、全てのスライバーは一方向に配列された
ものとなった。
#のフレームの上にたけに対して12末端巻き上げるこ
とによって製造した。熱可塑性樹脂(アモルファスポリ
エチレンテレフタレート、コダール(K o d a
r■)PETGコポリエステル6763)の1.5〜2
.0ミルのフィルムを、スライバーを巻く前にフレーム
の上に置き、そしてもう一枚を、巻き取りが完了した後
につけ加えた。サンドイッチ構造のもの全体を、オーブ
ン中200℃で繕時間真空バッグ成形し、その後でこれ
をフレームから切り離した。この生成物は、予備成形体
と呼ばれるが、この時点で、よく含浸された。比較的堅
いマトリックス/引張破壊スライバーサンドイッチとな
り、その中で、全てのスライバーは一方向に配列された
ものとなった。
これらの予備成形体8個を、引張破壊スライバーの縦糸
の方向が、連続する層の中でとけい回りの方向に45°
オフセツトされるようにして、互いの頂部上に積み重ね
た。4番目の層の底面は反射面と考えられ、次の4枚の
層は、引張破壊されたスライバーの縦糸方向が、その面
に関して頂部4層の鏡像となるように1mみ重ねた。も
し必要ならば、最終生成物中の繊維容量分率が約36%
となるように(繊維40重量%)、マトリックスフィル
ムの層を追加して、層の間に介入層をさしはさむものと
した。8個の予備成形体の積層体を、オーブン中200
℃で繕時間、再び真空バッグ成形および加熱して、よく
固められた、平均化された、堅固な、準等方的複合材平
板を生成させた。
の方向が、連続する層の中でとけい回りの方向に45°
オフセツトされるようにして、互いの頂部上に積み重ね
た。4番目の層の底面は反射面と考えられ、次の4枚の
層は、引張破壊されたスライバーの縦糸方向が、その面
に関して頂部4層の鏡像となるように1mみ重ねた。も
し必要ならば、最終生成物中の繊維容量分率が約36%
となるように(繊維40重量%)、マトリックスフィル
ムの層を追加して、層の間に介入層をさしはさむものと
した。8個の予備成形体の積層体を、オーブン中200
℃で繕時間、再び真空バッグ成形および加熱して、よく
固められた、平均化された、堅固な、準等方的複合材平
板を生成させた。
平板の厚さは60ミルであり、その重さは140gであ
った。この平板を1.5″の細片に切断し、アルミニウ
ムのタブをつけ、衝撃試験並びに複合材引張試験を2.
8″ゲージ長さで行なった。試験片を、2枚の中央(鏡
像)反射層がクロスヘッド運動の方向にあるようにして
、引張試験機の中に整列させて、次の結果を得た:引張
強度、1cpsi 38.2モジュラス
、kpsi 1656ダート衝撃試験 最大の力、N 5350 この生成物が非常に高い強度およびモジュラスおよび優
秀な衝撃抵抗を有していることが結論される。
った。この平板を1.5″の細片に切断し、アルミニウ
ムのタブをつけ、衝撃試験並びに複合材引張試験を2.
8″ゲージ長さで行なった。試験片を、2枚の中央(鏡
像)反射層がクロスヘッド運動の方向にあるようにして
、引張試験機の中に整列させて、次の結果を得た:引張
強度、1cpsi 38.2モジュラス
、kpsi 1656ダート衝撃試験 最大の力、N 5350 この生成物が非常に高い強度およびモジュラスおよび優
秀な衝撃抵抗を有していることが結論される。
同様に構成された平板を220℃まで加熱し。
次にプレスの中に入れ成型した。平板は型の形状に非常
によく従い、この生成物が成形可能であると結論された
。
によく従い、この生成物が成形可能であると結論された
。
使用した繊維を、引張破壊されていない1500デニー
ルの連続繊維p−7ラミドヤーン糸とした点以外は実施
例1の如くにして、縦糸、予備成形体および平板を工作
した0重量、厚さおよび構成が実施例1と比較し得る生
成物を得るために。
ルの連続繊維p−7ラミドヤーン糸とした点以外は実施
例1の如くにして、縦糸、予備成形体および平板を工作
した0重量、厚さおよび構成が実施例1と比較し得る生
成物を得るために。
連続繊維ヤーンの末端数を、実施例1の引張破壊スライ
バーの12に対して、15epi (インチ毎末端)
まで高めた0M続繊!lp−アラミドの平板の厚さは5
5ミルとし重量は139gとした。
バーの12に対して、15epi (インチ毎末端)
まで高めた0M続繊!lp−アラミドの平板の厚さは5
5ミルとし重量は139gとした。
このものはまた約36.6容量%の繊維をも含有するも
のであった。この平板について、引張試験を厳密に実施
例1の如く行ない、次の結果を得た: 引張強度、kpsi 46.7モジュラス
、kpsi 1992ダート衝撃試験 最大の力、N 1850 実施例1の生成物は、連続繊維P−アラミドに期待され
る強度およびスティフネスを示すことが結論された。そ
の衝撃抵抗は非常に良好であった。実施例1の生成物は
、不連続なステーブル繊維でつくられているが、連続繊
維生成物の強度およびスティフネスの80%以内に来て
おり、連続繊維よりもほぼ3倍良好な衝撃抵抗を示した
。引張破壊されたスライバーを含有する生成物の1強度
、スティフネスおよび衝撃に関する、この優秀な性能は
、引張破壊されたアラミド繊維の特別なモルホロジーに
よるものと考えられる。
のであった。この平板について、引張試験を厳密に実施
例1の如く行ない、次の結果を得た: 引張強度、kpsi 46.7モジュラス
、kpsi 1992ダート衝撃試験 最大の力、N 1850 実施例1の生成物は、連続繊維P−アラミドに期待され
る強度およびスティフネスを示すことが結論された。そ
の衝撃抵抗は非常に良好であった。実施例1の生成物は
、不連続なステーブル繊維でつくられているが、連続繊
維生成物の強度およびスティフネスの80%以内に来て
おり、連続繊維よりもほぼ3倍良好な衝撃抵抗を示した
。引張破壊されたスライバーを含有する生成物の1強度
、スティフネスおよび衝撃に関する、この優秀な性能は
、引張破壊されたアラミド繊維の特別なモルホロジーに
よるものと考えられる。
連続縁mp−アラミド強化材を含有する、比較例Aの平
板と同様のものを成形したところ、平担でない領域、し
わおよびゆるい繊維をもって出来あがり、ステーブル繊
維を含有する生成物はどうまくは型に従わないことが示
された。連続繊維p−アラミドを含有するこの例の生成
物は、満足には成形し得ないことが結論された。
板と同様のものを成形したところ、平担でない領域、し
わおよびゆるい繊維をもって出来あがり、ステーブル繊
維を含有する生成物はどうまくは型に従わないことが示
された。連続繊維p−アラミドを含有するこの例の生成
物は、満足には成形し得ないことが結論された。
全体としての結論は、引張破壊されたp−アラミドスラ
イバーで強化された複合材は、繊維の独特のモルホロジ
ーのため、即ちその小繊維化された末端のため、連続繊
維強化材を用いる同様の生成物の引張強度およびスティ
フネスの約80%を有するが、殆ど3倍の衝撃抵抗を有
し、そして連続繊維で強化された生成物とは異なり、複
雑な形状に成型することによって成形し得る。異常に有
利な生成物を提供するということである。
イバーで強化された複合材は、繊維の独特のモルホロジ
ーのため、即ちその小繊維化された末端のため、連続繊
維強化材を用いる同様の生成物の引張強度およびスティ
フネスの約80%を有するが、殆ど3倍の衝撃抵抗を有
し、そして連続繊維で強化された生成物とは異なり、複
雑な形状に成型することによって成形し得る。異常に有
利な生成物を提供するということである。
較例B:規則正しいステーブルヤーン糸から立査倉M
強化用繊維を引張破壊p−アラミドスライバーとせず、
1.5″切断のクリンプされたp−アラミドステープル
の再訪(roving)とする点以外は、実施例1の如
くにして、準等方的な平板を製造した。再訪のデニール
は5515とした。
1.5″切断のクリンプされたp−アラミドステープル
の再訪(roving)とする点以外は、実施例1の如
くにして、準等方的な平板を製造した。再訪のデニール
は5515とした。
生成する平板は170ミルの厚さで、337gの重さで
あった0次の引張データがこの平板について得られた: 引張強度、kpsi 19.5モジュラ
ス、kpsi 862この平板の引張強度は
、連続繊維p−アラミドヤーンからつくられる同様の平
板のそれの僅かに約42%であり、一方そのモジュラス
は同じ照査標準平板のそれの43%であった。
あった0次の引張データがこの平板について得られた: 引張強度、kpsi 19.5モジュラ
ス、kpsi 862この平板の引張強度は
、連続繊維p−アラミドヤーンからつくられる同様の平
板のそれの僅かに約42%であり、一方そのモジュラス
は同じ照査標準平板のそれの43%であった。
笑族±ヱ
引張破壊機械の中で5本の末端のポリ(p−フェニレン
テレフタルアミド)ヤーン糸を使用し、ヤーン糸(to
oo単繊!l)デニールを1473とし、そしてスライ
バーのデニールを2327とした点以外は実施例1と実
質的に同じ方法で、複合材を製造した。引張破壊機械に
供給されるヤーン糸は、テナシティ16 、6 g/デ
ニール(gpd)、伸び1.86%およびモジュラス8
72gpdを有した。引張破壊されたスライバーの10
本のフィラメントの小繊維化された末端の分布は次の如
くであったニ 一人− 4810G 5 ・730 13 3 14G
上記の表に従うと、18本の繊維末端もしくは90%の
繊維末端は、長さが直径の少なくとも5倍である、終端
長さに沿う少なくとも2本の小繊維を有するものであっ
た。
テレフタルアミド)ヤーン糸を使用し、ヤーン糸(to
oo単繊!l)デニールを1473とし、そしてスライ
バーのデニールを2327とした点以外は実施例1と実
質的に同じ方法で、複合材を製造した。引張破壊機械に
供給されるヤーン糸は、テナシティ16 、6 g/デ
ニール(gpd)、伸び1.86%およびモジュラス8
72gpdを有した。引張破壊されたスライバーの10
本のフィラメントの小繊維化された末端の分布は次の如
くであったニ 一人− 4810G 5 ・730 13 3 14G
上記の表に従うと、18本の繊維末端もしくは90%の
繊維末端は、長さが直径の少なくとも5倍である、終端
長さに沿う少なくとも2本の小繊維を有するものであっ
た。
実施例1の如く製造された複合材平板は、148gの重
さであり、58ミルの厚さを有した。試験すると、この
複合材はモジュラス1750kpsiを有したが、これ
は連続繊維を用いて得られる値の約71%である。
さであり、58ミルの厚さを有した。試験すると、この
複合材はモジュラス1750kpsiを有したが、これ
は連続繊維を用いて得られる値の約71%である。
X族賀1
辺々16インチで、12インチの円が中心から切り取ら
れた六角形のフレーム(フレームはハインチのアルミニ
ウム製)を1インチあたり約10末端の8Mの細糸−骨
格を製造するべく、実施例2のそれと同様の引張破壊ス
ライバーで巻いた。
れた六角形のフレーム(フレームはハインチのアルミニ
ウム製)を1インチあたり約10末端の8Mの細糸−骨
格を製造するべく、実施例2のそれと同様の引張破壊ス
ライバーで巻いた。
このフレームを次にトレーの中に入れて、エポキシ樹脂
650g (チバガイギ−(Ciba−Geigy)E
pon 8132とチバガイギーHY−9130硬化
剤、樹脂対硬化剤の比は2:l)をその上に注ぎ、そし
て金属板を用いて平均に分散させた。フレームを次にト
レーから取り出してフックにつるし、ドリップ乾燥させ
た。3乃至4時間後、フレームを、皿状の凹部を有する
型をもったプレスの中へ、フレームによってスライバー
が拘束される間はフレームの中央部が凹部上にあるよう
に置いた。プレスを閉じ、型を60℃まで2時間加熱し
、その後これを放置して同じ条件に終夜とどまらせた。
650g (チバガイギ−(Ciba−Geigy)E
pon 8132とチバガイギーHY−9130硬化
剤、樹脂対硬化剤の比は2:l)をその上に注ぎ、そし
て金属板を用いて平均に分散させた。フレームを次にト
レーから取り出してフックにつるし、ドリップ乾燥させ
た。3乃至4時間後、フレームを、皿状の凹部を有する
型をもったプレスの中へ、フレームによってスライバー
が拘束される間はフレームの中央部が凹部上にあるよう
に置いた。プレスを閉じ、型を60℃まで2時間加熱し
、その後これを放置して同じ条件に終夜とどまらせた。
翌日プレスを開けた。フレームの中央に皿が成型されて
おり、引張破壊されたスライバーは、型を充たすのに必
要な所では伸張されていた。破壊は全く見られず、かく
て成形性と引き伸ばし性とが例示された。
おり、引張破壊されたスライバーは、型を充たすのに必
要な所では伸張されていた。破壊は全く見られず、かく
て成形性と引き伸ばし性とが例示された。
添付図面は、本発明の複合材の中で使用される、p−ア
ラミド繊維を調製するのに好適な装置の模式図である。 特許出願人 イー・アイ・デュポン争デ・ニモ外1名
ラミド繊維を調製するのに好適な装置の模式図である。 特許出願人 イー・アイ・デュポン争デ・ニモ外1名
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、高モジュラスp−アラミド繊維のスライバーで強化
されたマトリックス樹脂からなる複合材にして、その中
で少なくとも10%の繊維末端が、繊維の非小繊維化部
分の直径の少なくとも5倍の長さの終端部長さに沿って
、少なくとも2本の小繊維に小繊維化されることからな
る複合材。 2、スライバーの少なくとも50%の繊維末端が、繊維
の非小繊維化部分の直径の少なくとも50倍の長さの終
端部長さに沿って、少なくとも5本の小繊維に小繊維化
されることからなる、特許請求の範囲第1項記載の複合
材。 3、繊維が少なくとも5容量%の成分を構成することか
らなる、特許請求の範囲第2項記載の複合材。 4、繊維が複合材の30乃至60容量%の間をしめるこ
とからなる、特許請求の範囲第3項記載の複合材。 5、マトリックスが熱可塑性樹脂であることからなる、
特許請求の範囲第1項記載の複合材。 6、マトリックス樹脂がポリエステルであることからな
る、特許請求の範囲第1項記載の複合材。 7、マトリックスが熱硬化性樹脂であることからなる、
特許請求の範囲第1項記載の複合材。 8、マトリックスがエポキシ樹脂であることからなる、
特許請求の範囲第1項記載の複合材。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/682,171 US4552805A (en) | 1984-12-17 | 1984-12-17 | Composites reinforced with high strength aramid fibers having fibrillated ends |
US682171 | 1984-12-17 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61143440A true JPS61143440A (ja) | 1986-07-01 |
JPH0580499B2 JPH0580499B2 (ja) | 1993-11-09 |
Family
ID=24738535
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60279388A Granted JPS61143440A (ja) | 1984-12-17 | 1985-12-13 | フイブリル化末端を有する高強度アラミド繊維補強複合材 |
Country Status (15)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4552805A (ja) |
EP (1) | EP0185353B1 (ja) |
JP (1) | JPS61143440A (ja) |
KR (1) | KR930010554B1 (ja) |
AT (1) | ATE45311T1 (ja) |
AU (1) | AU574990B2 (ja) |
BR (1) | BR8506275A (ja) |
CA (1) | CA1235558A (ja) |
DE (1) | DE3572133D1 (ja) |
DK (1) | DK174173B1 (ja) |
ES (1) | ES8801147A1 (ja) |
GR (1) | GR853031B (ja) |
IE (1) | IE58765B1 (ja) |
IL (1) | IL77339A (ja) |
PT (1) | PT81682B (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011178870A (ja) * | 2010-03-01 | 2011-09-15 | Kri Inc | 繊維補強複合材料、その製造方法、複合材料成形体および複合材料成形体の積層体 |
JP2018188531A (ja) * | 2017-05-01 | 2018-11-29 | パナソニック株式会社 | 繊維複合樹脂成形部品 |
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JP2021143344A (ja) * | 2018-03-16 | 2021-09-24 | パナソニック株式会社 | 繊維複合樹脂組成物 |
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WO2007038597A2 (en) * | 2005-09-28 | 2007-04-05 | North Carolina State University | High modulus polyamide fibers |
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-
1984
- 1984-12-17 US US06/682,171 patent/US4552805A/en not_active Expired - Lifetime
-
1985
- 1985-12-13 JP JP60279388A patent/JPS61143440A/ja active Granted
- 1985-12-13 IE IE315285A patent/IE58765B1/en not_active IP Right Cessation
- 1985-12-13 BR BR8506275A patent/BR8506275A/pt not_active IP Right Cessation
- 1985-12-16 DK DK198505824A patent/DK174173B1/da not_active IP Right Cessation
- 1985-12-16 PT PT81682A patent/PT81682B/pt not_active IP Right Cessation
- 1985-12-16 KR KR1019850009429A patent/KR930010554B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1985-12-16 AU AU51380/85A patent/AU574990B2/en not_active Expired
- 1985-12-16 IL IL77339A patent/IL77339A/xx not_active IP Right Cessation
- 1985-12-17 ES ES550054A patent/ES8801147A1/es not_active Expired
- 1985-12-17 EP EP85116080A patent/EP0185353B1/en not_active Expired
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