JPH06206221A - プリプレグ積層樹脂基複合材料 - Google Patents
プリプレグ積層樹脂基複合材料Info
- Publication number
- JPH06206221A JPH06206221A JP5003337A JP333793A JPH06206221A JP H06206221 A JPH06206221 A JP H06206221A JP 5003337 A JP5003337 A JP 5003337A JP 333793 A JP333793 A JP 333793A JP H06206221 A JPH06206221 A JP H06206221A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- composite material
- resin
- prepreg
- laminated
- based composite
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- Pending
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- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】基本的な強度を担う強化繊維基材の特性を損な
うことなく、単純なプレス成形などで成形した場合にも
層間の結合力に優れ、高い機械的強度が得られる樹脂基
複合材料とする。 【構成】複数のプリプレグ１が積層された樹脂基複合材
料であって、プリプレグどうしの界面には粒径５０μｍ
以下の球形充填物２が介在していることを特徴とする。
球形充填物により界面が凹凸状となり、アンカー効果に
より層間剪断強度が向上する。
うことなく、単純なプレス成形などで成形した場合にも
層間の結合力に優れ、高い機械的強度が得られる樹脂基
複合材料とする。 【構成】複数のプリプレグ１が積層された樹脂基複合材
料であって、プリプレグどうしの界面には粒径５０μｍ
以下の球形充填物２が介在していることを特徴とする。
球形充填物により界面が凹凸状となり、アンカー効果に
より層間剪断強度が向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＳＭＣ（Sheet Moldin
g Compound）に用いられるプリプレグ積層樹脂基複合材
料に関する。
g Compound）に用いられるプリプレグ積層樹脂基複合材
料に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガラス繊維やセラミック繊維を強化繊維
基材とし、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などをマト
リックス樹脂とした樹脂基複合材が知られている。この
樹脂基複合材を形成する成形技術としては、ＳＭＣ（Sh
eet Molding Compound），ＢＭＣ（Bulk Molding Compo
und ），ＦＷ（Filament Winding），ＲＩＭ（Reaction
Injection Molding），連続成形法などの各種成形法が
知られている（改定増補「ＦＲＰ成形加工技術」工業調
査会編参照）。
基材とし、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などをマト
リックス樹脂とした樹脂基複合材が知られている。この
樹脂基複合材を形成する成形技術としては、ＳＭＣ（Sh
eet Molding Compound），ＢＭＣ（Bulk Molding Compo
und ），ＦＷ（Filament Winding），ＲＩＭ（Reaction
Injection Molding），連続成形法などの各種成形法が
知られている（改定増補「ＦＲＰ成形加工技術」工業調
査会編参照）。
【０００３】例えばＳＭＣにおいては、ガラス繊維など
の強化繊維基材にエポキシ樹脂などが含浸されたプリプ
レグが用いられ、このプリプレグを所定厚さに積層後加
熱・加圧成形して樹脂基複合材としている。ところが得
られた成形体では、プリプレグどうしの積層界面の強度
が弱く、層間剪断強度や曲げ強度など全体としての機械
的強度が不十分であった。
の強化繊維基材にエポキシ樹脂などが含浸されたプリプ
レグが用いられ、このプリプレグを所定厚さに積層後加
熱・加圧成形して樹脂基複合材としている。ところが得
られた成形体では、プリプレグどうしの積層界面の強度
が弱く、層間剪断強度や曲げ強度など全体としての機械
的強度が不十分であった。
【０００４】そこで近年では、樹脂基複合材の機械的強
度の向上を目的として、強化繊維基材に三次元織物やス
テッチドプリフォームなどを用いる方法や、ウィスカー
による層間補強成形法などの手段が採用されている。こ
れらの手段によれば、強化繊維基材が三次元に配向した
樹脂基複合材が得られるので、層間剪断強度や剥離強度
が格段に向上する。
度の向上を目的として、強化繊維基材に三次元織物やス
テッチドプリフォームなどを用いる方法や、ウィスカー
による層間補強成形法などの手段が採用されている。こ
れらの手段によれば、強化繊維基材が三次元に配向した
樹脂基複合材が得られるので、層間剪断強度や剥離強度
が格段に向上する。
【０００５】また、減圧アシストを伴う加圧（静水圧）
により、積層界面の樹脂リッチ層を管理しあるいはボイ
ドを除去して強度を高めるオートクレーブ成形方法など
も知られている。
により、積層界面の樹脂リッチ層を管理しあるいはボイ
ドを除去して強度を高めるオートクレーブ成形方法など
も知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、樹脂基複合
材の機械的強度の向上のために上記手段を採用した場
合、生産性やコストなど種々の問題があって、満足でき
る方法とはいえない。例えば三次元織物を用いる方法で
は、その形状を保持するためには縦糸と横糸の量に制約
が生じ、負荷の作用する方向によっては、マットなど繊
維充填量が均一な強化繊維基材を用いる場合に比べて強
度が劣ることが考えられる。また製織技術上の制約か
ら、生産性が悪くコストが高いという問題がある。
材の機械的強度の向上のために上記手段を採用した場
合、生産性やコストなど種々の問題があって、満足でき
る方法とはいえない。例えば三次元織物を用いる方法で
は、その形状を保持するためには縦糸と横糸の量に制約
が生じ、負荷の作用する方向によっては、マットなど繊
維充填量が均一な強化繊維基材を用いる場合に比べて強
度が劣ることが考えられる。また製織技術上の制約か
ら、生産性が悪くコストが高いという問題がある。
【０００７】またステッチドプリフォームを用いる方法
では、ステッチ糸やステッチ針との摩擦により強化繊維
基材が損傷する場合がある。また、ステッチ糸（垂直
糸）の存在する部位には縦糸と横糸が存在できず、その
部位近傍が欠陥となって応力の集中を招き、強度が低下
する場合がある。さらに、ウィスカーによる層間補強成
形法では、ウィスカーを層間に垂直に配向させるための
前処理（金属コーティング）や成形装置（磁場配向装
置）などが大掛かりとなるほか、強化繊維の充填量によ
り配向可能なウィスカーの量が制約されるという不具合
がある。
では、ステッチ糸やステッチ針との摩擦により強化繊維
基材が損傷する場合がある。また、ステッチ糸（垂直
糸）の存在する部位には縦糸と横糸が存在できず、その
部位近傍が欠陥となって応力の集中を招き、強度が低下
する場合がある。さらに、ウィスカーによる層間補強成
形法では、ウィスカーを層間に垂直に配向させるための
前処理（金属コーティング）や成形装置（磁場配向装
置）などが大掛かりとなるほか、強化繊維の充填量によ
り配向可能なウィスカーの量が制約されるという不具合
がある。
【０００８】またオートクレーブ成形法では、一成形毎
に廃却される副資材が必要であり、また成形サイクルが
長く成形体の形状に応じた成形ノウハウが必要であるな
ど、コスト面及び生産性の面で問題がある。本発明はこ
のような事情に鑑みてなされたものであり、基本的な強
度を担う強化繊維基材の特性を損なうことなく、単純な
プレス成形などで成形した場合にも層間の結合力に優
れ、高い機械的強度が得られる樹脂基複合材料とするこ
とを目的とする。
に廃却される副資材が必要であり、また成形サイクルが
長く成形体の形状に応じた成形ノウハウが必要であるな
ど、コスト面及び生産性の面で問題がある。本発明はこ
のような事情に鑑みてなされたものであり、基本的な強
度を担う強化繊維基材の特性を損なうことなく、単純な
プレス成形などで成形した場合にも層間の結合力に優
れ、高い機械的強度が得られる樹脂基複合材料とするこ
とを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明のプリプレグ積層樹脂基複合材料は、複数枚のプリプ
レグが積層された樹脂基複合材料であって、それぞれの
プリプレグの層間には粒径が５０μｍ以下の球形充填物
が介在されていることを特徴とする。球形充填物の粒径
が５０μｍを超えると、球形充填物を用いない場合より
も層間剪断強度などが低下するようになる。この球形充
填物の材質は、加圧時の圧力で大きく変形することがな
ければ特に制限されないが、プリプレグに用いられてい
る樹脂と接着可能なものが望ましい。なお、カップリン
グ剤などで処理すれば一層好ましい。
明のプリプレグ積層樹脂基複合材料は、複数枚のプリプ
レグが積層された樹脂基複合材料であって、それぞれの
プリプレグの層間には粒径が５０μｍ以下の球形充填物
が介在されていることを特徴とする。球形充填物の粒径
が５０μｍを超えると、球形充填物を用いない場合より
も層間剪断強度などが低下するようになる。この球形充
填物の材質は、加圧時の圧力で大きく変形することがな
ければ特に制限されないが、プリプレグに用いられてい
る樹脂と接着可能なものが望ましい。なお、カップリン
グ剤などで処理すれば一層好ましい。
【００１０】
【作用】本発明のプリプレグ積層樹脂基複合材料では、
プリプレグどうしの層間に球形充填物が介在されてい
る。したがって、この複合材料を用いて所定形状となる
ようにプレス成形する際には、球形充填物に当接するプ
リプレグは球形充填物からの反力を受けて凹状に変形す
る。これによりプリプレグどうしの積層界面では、素繊
維が凹凸状に乱れた分布となり、対向する素繊維どうし
の絡み合いが生じた状態で硬化するため、積層界面に作
用する層間剪断応力に対して投錨効果による高い抗力を
有するようになる。
プリプレグどうしの層間に球形充填物が介在されてい
る。したがって、この複合材料を用いて所定形状となる
ようにプレス成形する際には、球形充填物に当接するプ
リプレグは球形充填物からの反力を受けて凹状に変形す
る。これによりプリプレグどうしの積層界面では、素繊
維が凹凸状に乱れた分布となり、対向する素繊維どうし
の絡み合いが生じた状態で硬化するため、積層界面に作
用する層間剪断応力に対して投錨効果による高い抗力を
有するようになる。
【００１１】ここで、介在される球形充填物は球形であ
る。したがって複合材料がどのような形状に成形されよ
うとも、加圧力は常に球形充填物の半径方向に作用し、
球形充填物からの反力は法線方向に作用する。したがっ
てプリプレグの積層界面は、成形体のどの位置でも均一
な凹凸状となるため、投錨効果により得られる抗力はど
の位置でも均一とすることができる。
る。したがって複合材料がどのような形状に成形されよ
うとも、加圧力は常に球形充填物の半径方向に作用し、
球形充填物からの反力は法線方向に作用する。したがっ
てプリプレグの積層界面は、成形体のどの位置でも均一
な凹凸状となるため、投錨効果により得られる抗力はど
の位置でも均一とすることができる。
【００１２】さらに、複数のプリプレグを積層して樹脂
基複合材料を形成する場合、一般にプリプレグの素繊維
の配向に注意して積層する必要がある。すなわち球形充
填物の両側で素繊維の配向方向が異なる場合が通常であ
るが、球形充填物は球形であるため素繊維はどのような
配向方向であっても球形充填物から同様の反力を受け、
確実に凹凸形状となる。したがってプリプレグ積層時の
素繊維の配向設計は、球形充填物の存在に規制されるこ
となく、従来と同様に自由に行うことができる。
基複合材料を形成する場合、一般にプリプレグの素繊維
の配向に注意して積層する必要がある。すなわち球形充
填物の両側で素繊維の配向方向が異なる場合が通常であ
るが、球形充填物は球形であるため素繊維はどのような
配向方向であっても球形充填物から同様の反力を受け、
確実に凹凸形状となる。したがってプリプレグ積層時の
素繊維の配向設計は、球形充填物の存在に規制されるこ
となく、従来と同様に自由に行うことができる。
【００１３】
【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。 （実施例１）図１に本発明の一実施例のプリプレグ積層
樹脂基複合材料を一部破断して示す。この複合材料は、
積層された複数のプリプレグ１と、それぞれの積層界面
に配置されたガラスビーズ２とから構成されている。以
下、この複合材料の製造方法及びその特性を説明し、構
成の詳細な説明に代える。
樹脂基複合材料を一部破断して示す。この複合材料は、
積層された複数のプリプレグ１と、それぞれの積層界面
に配置されたガラスビーズ２とから構成されている。以
下、この複合材料の製造方法及びその特性を説明し、構
成の詳細な説明に代える。
【００１４】素繊維の直径１４μｍのガラス繊維基材
（「Ｔガラス」日東紡（株）製）にエポキシ樹脂が含浸
された、一方向強化のプリプレグ１（繊維目付量３００
〜４００ｇ／ｍ2 ，樹脂含有量ＲＣ＝３０〜３５ｗｔ
％）を複数枚用意した。また、球形充填物として、エポ
キシシランで処理された平均粒径１０μｍのガラスビー
ズ２を用意した。
（「Ｔガラス」日東紡（株）製）にエポキシ樹脂が含浸
された、一方向強化のプリプレグ１（繊維目付量３００
〜４００ｇ／ｍ2 ，樹脂含有量ＲＣ＝３０〜３５ｗｔ
％）を複数枚用意した。また、球形充填物として、エポ
キシシランで処理された平均粒径１０μｍのガラスビー
ズ２を用意した。
【００１５】このプリプレグ１を積層するに当たり、先
ず１枚目のプリプレグ１の積層界面側の表面をドライヤ
ーなどで加熱し、軟化して粘着性が出現した状態でガラ
スビーズ２を散布した。そして振動を与えて余分なガラ
スビーズを振るい落とし、その上に２枚目のプリプレグ
１を積層した。このとき、プリプレグ１の素繊維の配向
方向が１枚目と２枚目で互いに直交するように積層し
た。同様にしてガラスビーズを介在させながら複数枚積
層し、本実施例のプリプレグ積層樹脂基複合材料が得ら
れた。ガラスビーズの散布量は、それぞれの積層界面で
２０〜３０ｇ／ｍ 2 である。
ず１枚目のプリプレグ１の積層界面側の表面をドライヤ
ーなどで加熱し、軟化して粘着性が出現した状態でガラ
スビーズ２を散布した。そして振動を与えて余分なガラ
スビーズを振るい落とし、その上に２枚目のプリプレグ
１を積層した。このとき、プリプレグ１の素繊維の配向
方向が１枚目と２枚目で互いに直交するように積層し
た。同様にしてガラスビーズを介在させながら複数枚積
層し、本実施例のプリプレグ積層樹脂基複合材料が得ら
れた。ガラスビーズの散布量は、それぞれの積層界面で
２０〜３０ｇ／ｍ 2 である。
【００１６】この複合材料を、無負荷の状態で８０℃に
て０．５時間保持した後、プレスにて１０気圧・１３０
℃×２時間の条件で加圧・加熱して硬化させた。得られ
たＦＲＰ成形体の層間剪断強度を測定し、結果を図２に
示す。 （他の実施例及び比較例）ガラスビーズの平均粒径を５
μｍ〜２ｍｍの範囲で８水準選択して用いたこと以外は
実施例１と同様である。そして実施例１と同様にしてＦ
ＲＰ成形体を形成し、同様に層間剪断強度を測定した結
果を図２に示す。 （従来例）ガラスビーズを用いず、プリプレグどうしを
直接積層したこと以外は実施例１と同様である。そして
実施例１と同様にしてＦＲＰ成形体を形成し、同様に層
間剪断強度を測定した結果を図２に示す。 （評価）図２より、実施例１の複合材料から得られた成
形体は、従来例の複合材料から得られた成形体に比べ
て、層間剪断強度が約２３％向上していることがわか
る。また、ガラスビーズの粒径が大きくなるにつれて層
間剪断強度が低下する傾向がみられるが、平均粒径が５
０μｍ以下であれば従来例の複合材料から得られた成形
体に比べて高い層間剪断強度をもつことが明らかであ
る。
て０．５時間保持した後、プレスにて１０気圧・１３０
℃×２時間の条件で加圧・加熱して硬化させた。得られ
たＦＲＰ成形体の層間剪断強度を測定し、結果を図２に
示す。 （他の実施例及び比較例）ガラスビーズの平均粒径を５
μｍ〜２ｍｍの範囲で８水準選択して用いたこと以外は
実施例１と同様である。そして実施例１と同様にしてＦ
ＲＰ成形体を形成し、同様に層間剪断強度を測定した結
果を図２に示す。 （従来例）ガラスビーズを用いず、プリプレグどうしを
直接積層したこと以外は実施例１と同様である。そして
実施例１と同様にしてＦＲＰ成形体を形成し、同様に層
間剪断強度を測定した結果を図２に示す。 （評価）図２より、実施例１の複合材料から得られた成
形体は、従来例の複合材料から得られた成形体に比べ
て、層間剪断強度が約２３％向上していることがわか
る。また、ガラスビーズの粒径が大きくなるにつれて層
間剪断強度が低下する傾向がみられるが、平均粒径が５
０μｍ以下であれば従来例の複合材料から得られた成形
体に比べて高い層間剪断強度をもつことが明らかであ
る。
【００１７】また、本実施例ではＦＲＰ成形体の形状は
平板状であるが、曲面状とした場合でも同様の結果が得
られ、かつ層間剪断強度の位置によるばらつきは見られ
なかったことを付記しておく。なお、本実施例ではプリ
プレグの材質としてガラス繊維とエポキシ樹脂を用いた
が、本発明はこれに限られるものではなく、素繊維とし
ては他にカーボン繊維、セラミック繊維あるいはアラミ
ド繊維などの有機繊維も用いることができる。また樹脂
成分としては、他にフェノール系樹脂、ビスマレイミド
系樹脂、ポリイミド系樹脂など公知の樹脂を種々選択し
て用いることができる。
平板状であるが、曲面状とした場合でも同様の結果が得
られ、かつ層間剪断強度の位置によるばらつきは見られ
なかったことを付記しておく。なお、本実施例ではプリ
プレグの材質としてガラス繊維とエポキシ樹脂を用いた
が、本発明はこれに限られるものではなく、素繊維とし
ては他にカーボン繊維、セラミック繊維あるいはアラミ
ド繊維などの有機繊維も用いることができる。また樹脂
成分としては、他にフェノール系樹脂、ビスマレイミド
系樹脂、ポリイミド系樹脂など公知の樹脂を種々選択し
て用いることができる。
【００１８】
【発明の効果】すなわち本発明のプリプレグ積層樹脂基
複合材料によれば、ステッチやウィスカなどで強化する
必要なく、かつオートクレーブ処理する必要もなく、単
にプレス成形するだけで従来に比べて積層界面強度が確
実に向上する。したがって、生産性がよく、得られるＦ
ＲＰ成形体のコストも安価である。
複合材料によれば、ステッチやウィスカなどで強化する
必要なく、かつオートクレーブ処理する必要もなく、単
にプレス成形するだけで従来に比べて積層界面強度が確
実に向上する。したがって、生産性がよく、得られるＦ
ＲＰ成形体のコストも安価である。
【図１】本発明のプリプレグ積層樹脂基複合材料の構成
を説明する斜視図である。
を説明する斜視図である。
【図２】実施例及び比較例のプリプレグ積層樹脂基複合
材料から得られたＦＲＰ成形体の層間剪断強度とガラス
ビーズ粒径との関係を示すグラフである。
材料から得られたＦＲＰ成形体の層間剪断強度とガラス
ビーズ粒径との関係を示すグラフである。
１：プリプレグ ２：ガラスビーズ（球形充填
物）
物）
Claims (1)
- 【請求項１】 複数枚のプリプレグが積層された樹脂基
複合材料であって、それぞれの該プリプレグの層間には
粒径が５０μｍ以下の球形充填物が介在されていること
を特徴とするプリプレグ積層樹脂基複合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5003337A JPH06206221A (ja) | 1993-01-12 | 1993-01-12 | プリプレグ積層樹脂基複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5003337A JPH06206221A (ja) | 1993-01-12 | 1993-01-12 | プリプレグ積層樹脂基複合材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06206221A true JPH06206221A (ja) | 1994-07-26 |
Family
ID=11554545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5003337A Pending JPH06206221A (ja) | 1993-01-12 | 1993-01-12 | プリプレグ積層樹脂基複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06206221A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007020910A1 (ja) * | 2005-08-18 | 2007-02-22 | Teijin Techno Products Limited | 等方性の繊維強化熱可塑性樹脂シートとその製造方法並びに成形板 |
| JP2011116950A (ja) * | 2009-11-02 | 2011-06-16 | Taisei Plas Co Ltd | Ｃｆｒｐプリプレグ及び接合体 |
-
1993
- 1993-01-12 JP JP5003337A patent/JPH06206221A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007020910A1 (ja) * | 2005-08-18 | 2007-02-22 | Teijin Techno Products Limited | 等方性の繊維強化熱可塑性樹脂シートとその製造方法並びに成形板 |
| US9545760B2 (en) | 2005-08-18 | 2017-01-17 | Teijin Limited | Isotropic fiber-reinforced thermoplastic resin sheet, and process for production and molded plate thereof |
| JP2011116950A (ja) * | 2009-11-02 | 2011-06-16 | Taisei Plas Co Ltd | Ｃｆｒｐプリプレグ及び接合体 |
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