JPH0443031A - サンドイッチ複合材 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はサンドイッチ複合材に関する。

〔従来の技術〕

炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の強化用繊維と
して用いる繊維強化複合材料は、軽量であシかつ高強度
、高弾性率等の特長を有するので、産業用部品、スポー
ツ・レジャー用品等に広く用いられている。今後さらＫ
その使用分野は拡大し使用量が増大することが期待され
ている。

近年熱可塑性樹脂からなるシート状の芯材の両面に繊維
強化熱可塑性樹脂の外皮を接合してなる、いわゆるサン
ドインチ複合材が米国特許＊４７７８７１７号明細書に
開示されている。

この特許は軽量で裏町性であり熱賦型できる上述のよう
々サンドイッチ複合材を提案している。

一般に熱可塑性樹脂は溶融時の粘度が熱硬化性樹脂の未
硬化時の粘度に比べて高く、強化用線維として連続繊維
や織物等を用いた場合には、樹脂の連続１１！！や織物
への含浸が十分でなく、結果としてボイドが多く、期待
通りの物性を得ることが難しい。また熱可塑性樹脂を溶
媒に溶した状態で強化用繊維に含浸させる場合には、溶
媒の蒸発とともに溶液の粘度が上昇するために完全に溶
媒を取り除くことが不可能なため、結果として複合材中
に溶媒がボイドとして残り、期待通りの物性を得ること
が難しくなる。

また熱硬化性樹脂をマトリクス樹脂として用いると未硬
化時の粘度が低いため、強化繊維中に十分く樹脂を含浸
することが可能で、ボイドの少ない均質な繊維強化複合
材を得ることができるが、他方熱硬化性樹脂だけを用い
ると−度所定の形状に成形した後は別の形状に変形する
ことができない欠点があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のように熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂として用い
る従来のサンドイッチ複合材は、ボイドが多く不均質な
本のであシ強度、弾性率が不十分なものであった。

また熱硬化性樹脂をマ）　ＩＪクス樹脂として用いると
、熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂として用いた時の欠点
はなくなるが、熱硬化性樹脂だけをマ）　＋７クス樹脂
として用いたのでは再賦型ができないものであった。

したがって本発明の目的は、この種のＩＩｌ、！１強化
複合材が本来有すべき強度、弾性率等の物性を満足し、
ボイドの発生がなく、熱による再賦型がある程度可能な
複合材を提供することにある。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明の要旨は、熱可塑性樹脂からなるシート状の芯材
の両面に、線維強化した熱硬化性樹脂からなる外皮を接
合してなるサンドイッチ複合材である。

なお芯材や外皮の厚みは用途、再賦型の必要性等に応じ
て任意に決めればよい。

本発明のサンドインチ複合材中のシート状芯材について
まず説明する。

シート状芯材の素材の熱可塑性樹脂としては、ポリカー
ボネイト、アクリル樹脂、ムＢ８樹脂、ナイロン（ポリ
アミド）、ポリスチレン、熱可塑性エラストマー等を使
用することができる。

外皮は高強度、高弾性率の補強繊維からなる補強材で熱
硬化性樹脂を強化してなる繊維強化複合材料からなって
いる。このような外皮は、周知の成形方法によって用意
することができる。

補強繊維としては脚素繊維、アラミド繊維、アルミナ繊
維、ガラス繊維、炭化ケイ素繊維、ポロン繊維等を用い
ることができる。これらの補強繊維は、一方向に引き揃
えられた状態であるいは織物状でまたはマットの状態で
補強材を形成している。

外皮の複合材のマ）　ＩＪクス樹脂としては、エポキシ
樹脂、不飽和ｌリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリ
イミド樹脂等の熱硬化性樹脂が用いられる。芯材として
用いる熱可塑性樹脂とガラス転移点などの熱的性質がで
きるだけ近いものが好ましい。

この発明のサンドイッチ複合材は、用途等に応じて外皮
にエンボス加工を施したり、熱賦型の後、布帛、皮革等
を張り付けなどして、意匠効果をもたせたり、他の効果
を本たせたりしてもよい。

本発明のサンドインチ複合材の芯材と外皮をなす繊維強
化複合材との接合は、芯材の熱融着によってもよいし、
接着剤を用いてもよい。また未硬化の外皮の表面に熱可
塑性樹脂フィルムを貼り、成形して、得られる表面に熱
可塑性樹脂層をもつ外皮を熱融着すること吃できる。

本発明のサンドインチ複合材は、色々な方法で製作する
ことができるが、たとえば次のようＫして製作される。

外皮となる線維強化熱硬化性樹脂を周知の成形方法によ
って用意し、これを芯材となる熱可塑性樹脂シートの両
面に熱融着する。

熱融着の条件は、使用する熱可塑性樹脂の種類により変
動するが、熱プレスを用いて、圧力１〜Ｓ　Ｏｋｇ／ｃ
ｍ”のもとに５〜２０分で行われる。

本発明のサンドインチ複合材の賦形は次のようＫしてな
される。まずサンドインチ複合材を所定の大きさに切断
した後、熱風炉、赤外線加熱炉、誘電加熱炉等にいれ、
芯材または外皮に用いてｂる樹脂のガラス転移温度より
１０〜２００℃高い温度に加熱する。これを任意の形状
をした金型にいれ、プレス成形される。

また本発明のサンドイッチ複合材のうち、厚みの薄いも
のはブロー成形法によって賦形すること本可能である。

〔実施例〕 以下実施例によって本発明を具体的に説明する。

実施例１ 炭素繊維クロスプリプレグ（三愛しイヨン■製パイロフ
ィル［Ｆ］τＲ３１１０／φ３４０　　厚み（Ｌ２８■
）をオートクレーブ中１３０℃、Ｂｙ／ｅｓ”の温度・
圧力下で７時間硬化して、単層の繊維強化複合材（厚み
（１２７ｍ　）を得た。

次にポリメチルメタアクリレート板（三菱レイヨン■製
アクリライト−Ｘ［Ｆ］厚み１６　ｍ　）の上下から先
に製作した繊維強化複合材を重ねて、２００℃、５ψｔ
２の温度・圧力下で５分間熱プレスして、サンドイッチ
複合材（厚みｔ１■）を得た。

これを切断して、断面を顕微鏡観察したところ、炭素繊
維トウへの含浸状態が良好で、ボイドは発見されなかっ
た。また、外皮と芯材の間に剥がれ等の欠陥は観察され
なかった。（添付資料参照） 得られたサンドインチ複合材を熱風炉中で２２０℃まで
加熱した後、これを金型に移し、加圧成形したところ外
観の優れた成形品が得られた。これを切断して断面を顕
微鏡観察したところ、外皮と芯材の間釦剥がれ等の欠陥
は観察されなかった。

実施例２ 実施例１で使用したのと同様の炭素１！ｌ！１クロスプ
リプレグの上下からアクリル樹脂フィルム（玉貸しイヨ
ン■製アクリプレン［Ｆ］フィルム厚みα１■）を重ね
て、オートクレーブ中１５０℃、８　ｋｌｉ／ｃｐｓ”
の温度・圧力下で７時間硬化して繊維強化複合材（厚み
ＣＪ、５■）を得た。

次にポリメチルメタアクリレート板（厚みｃＬ６■）の
上下から先に製作した繊維強化複合材を重ねて、２００
℃、５　＊／ｃｍ”の温度・圧力下で５分間熱プレスし
て、サンドインチ複合材（厚み１．２−）を得た。

これを切断して断面を顕微鏡観察したところ、炭素繊維
トウへの含浸状態は良好で、ボイドは発見されなかった
。また外皮と芯材の間に剥がれ等の欠陥は観察されなか
った。

得られたサンドインチ複合材を熱風炉で２２０℃まで加
熱した後、これを金型に移し、加圧成形したところ、外
観の優れた成形品が得られた。

これを切断して断面を顕微鏡観察したところ、外皮と芯
材の間に剥がれ等の欠陥は観察されなかった。

〔発明の効果〕

本発明のサンドインチ複合材は、外皮となるｌＩＩＩＩ
ｍ強化複合材料のマトリクス樹脂として、未硬化時に粘
度が低く、強化材への含浸が容易な熱硬化性樹脂を用い
、芯材となる樹脂に熱可塑性樹脂を用いることで、ある
程度熱賦型できる性質を残しだまま、従来のサンドイン
チ複合材に見られる、強度、弾性率の低下の原因となる
ボイド等の欠陥を排除したサンドイツチ板が得られるか
ら産業用部品、スポーツ・レジャー用品等に広く用いら
れる。

特許出願人　　三菱レイヨン株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱可塑性樹脂からなるシート状の芯材の両面に、繊維強
   化した熱硬化性樹脂からなる外皮を接合してなるサンド
   イツチ複合材。