JPH06246741A - 繊維強化樹脂連続体 - Google Patents
繊維強化樹脂連続体Info
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- JPH06246741A JPH06246741A JP5033318A JP3331893A JPH06246741A JP H06246741 A JPH06246741 A JP H06246741A JP 5033318 A JP5033318 A JP 5033318A JP 3331893 A JP3331893 A JP 3331893A JP H06246741 A JPH06246741 A JP H06246741A
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Landscapes
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 繊維強化複合材料において成形品の層間せん
断強度を改善し得る繊維強化樹脂連続体を提供するもの
である。 【構成】 強化繊維が樹脂により含浸・被覆された繊維
強化樹脂連続体であって、前記全強化繊維の０．５体積
％以上が平均繊維長２０ｍｍ以上の不連続な強化繊維で
あり且つ前記全強化繊維に対し０．５体積％以上５体積
％以下の量の前記不連続な強化繊維が表層に存在するこ
とを特徴とする繊維強化樹脂連続体、並びに上記繊維強
化樹脂連続体を成形してなる成形品。
断強度を改善し得る繊維強化樹脂連続体を提供するもの
である。 【構成】 強化繊維が樹脂により含浸・被覆された繊維
強化樹脂連続体であって、前記全強化繊維の０．５体積
％以上が平均繊維長２０ｍｍ以上の不連続な強化繊維で
あり且つ前記全強化繊維に対し０．５体積％以上５体積
％以下の量の前記不連続な強化繊維が表層に存在するこ
とを特徴とする繊維強化樹脂連続体、並びに上記繊維強
化樹脂連続体を成形してなる成形品。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は表層に存在する強化繊維
の一部が不連続繊維である繊維強化樹脂連続体およびそ
の成形品に関するものである。
の一部が不連続繊維である繊維強化樹脂連続体およびそ
の成形品に関するものである。
【０００２】
【従来技術】連続繊維タイプの強化繊維間に熱硬化性樹
脂または熱可塑性樹脂を含浸させた繊維強化樹脂成形用
材料が種々市販されている。例えば、連続な強化繊維を
一方向に揃えマトリックス樹脂を含浸させたテープ状の
プリプレグや連続な強化繊維を織物状にした後樹脂を含
浸させたプリプレグ、また連続な強化繊維間に樹脂を含
浸させた後平板状にした成形用材料などが市販されてい
る。
脂または熱可塑性樹脂を含浸させた繊維強化樹脂成形用
材料が種々市販されている。例えば、連続な強化繊維を
一方向に揃えマトリックス樹脂を含浸させたテープ状の
プリプレグや連続な強化繊維を織物状にした後樹脂を含
浸させたプリプレグ、また連続な強化繊維間に樹脂を含
浸させた後平板状にした成形用材料などが市販されてい
る。
【０００３】しかし、これら成形用材料を積層して得ら
れる成形品については、強化繊維の強化方向の強度に比
べて層間強度が極めて低いという問題が存在する。この
ため構造体を長期にわたって使用する場合には層間から
の剥離が生じ、強度の低下、信頼性の低下等の問題が発
生するなど、優れた機械特性を有する繊維強化複合材料
の特徴が十分活かされていないのが現状である。
れる成形品については、強化繊維の強化方向の強度に比
べて層間強度が極めて低いという問題が存在する。この
ため構造体を長期にわたって使用する場合には層間から
の剥離が生じ、強度の低下、信頼性の低下等の問題が発
生するなど、優れた機械特性を有する繊維強化複合材料
の特徴が十分活かされていないのが現状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、市販の
繊維強化樹脂成形用材料の欠点、すなわち成形用材料を
積層して得られる成形品の層間強度が極めて低いという
欠点を克服するために鋭意検討した結果、繊維強化樹脂
成形用材料である繊維強化樹脂連続体の表層に存在する
強化繊維の一部を平均繊維長２０ｍｍ以上の不連続な強
化繊維とすることにより、上記成形品の層間強度を向上
できることを見出した。
繊維強化樹脂成形用材料の欠点、すなわち成形用材料を
積層して得られる成形品の層間強度が極めて低いという
欠点を克服するために鋭意検討した結果、繊維強化樹脂
成形用材料である繊維強化樹脂連続体の表層に存在する
強化繊維の一部を平均繊維長２０ｍｍ以上の不連続な強
化繊維とすることにより、上記成形品の層間強度を向上
できることを見出した。
【０００５】本発明者等は、かかる知見に基づき更に重
ねて検討した結果、本発明を完成するに至ったものであ
る。
ねて検討した結果、本発明を完成するに至ったものであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、強
化繊維が樹脂により実質的に含浸・被覆されてなる繊維
強化樹脂連続体であって、前記全強化繊維の０．５体積
％以上が平均繊維長２０ｍｍ以上の不連続な強化繊維で
あり且つ前記全強化繊維に対し０．５体積％以上５体積
％以下の量の前記不連続な強化繊維が表層に存在するこ
とを特徴とする前記繊維強化樹脂連続体、及び上記の繊
維強化樹脂連続体を成形して得られてなる成形品を提供
するものである。
化繊維が樹脂により実質的に含浸・被覆されてなる繊維
強化樹脂連続体であって、前記全強化繊維の０．５体積
％以上が平均繊維長２０ｍｍ以上の不連続な強化繊維で
あり且つ前記全強化繊維に対し０．５体積％以上５体積
％以下の量の前記不連続な強化繊維が表層に存在するこ
とを特徴とする前記繊維強化樹脂連続体、及び上記の繊
維強化樹脂連続体を成形して得られてなる成形品を提供
するものである。
【０００７】本発明において繊維強化樹脂連続体の表層
とは、該連続体の軸方向に垂直な断面を目視または光学
顕微鏡により観察した場合に、該連続体の表面から全厚
みに対して１０％の厚みに相当する部分をいう。
とは、該連続体の軸方向に垂直な断面を目視または光学
顕微鏡により観察した場合に、該連続体の表面から全厚
みに対して１０％の厚みに相当する部分をいう。
【０００８】本発明において繊維強化樹脂連続体を構成
する強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、アラミ
ド繊維等の無機または有機繊維が挙げられる。但し、強
化繊維は特にこれらに限定されるものではない。
する強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、アラミ
ド繊維等の無機または有機繊維が挙げられる。但し、強
化繊維は特にこれらに限定されるものではない。
【０００９】本発明において繊維強化樹脂連続体を構成
する樹脂としては、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂があ
り、熱可塑性樹脂としては、ナイロン６、ナイロン６.
６等のポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、
ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポ
リプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン樹脂、
また、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリフ
ェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリウレタ
ンエラストマー、ポリエステルエラストマー等の熱可塑
性エラストマーが挙げられる。熱硬化性樹脂としてはエ
ポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。
但し、樹脂は特にこれらに限定されるものではない。
する樹脂としては、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂があ
り、熱可塑性樹脂としては、ナイロン６、ナイロン６.
６等のポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、
ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポ
リプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン樹脂、
また、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリフ
ェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリウレタ
ンエラストマー、ポリエステルエラストマー等の熱可塑
性エラストマーが挙げられる。熱硬化性樹脂としてはエ
ポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。
但し、樹脂は特にこれらに限定されるものではない。
【００１０】本発明における強化繊維への樹脂の含浸・
被覆方法は現在一般的に用いられている方法を利用する
ことができる。すなわち、樹脂浴中に強化繊維を通過さ
せる樹脂浴含浸法、強化繊維にマトリックスフィルムを
重ねるフィルムスタッキング法、また強化繊維とマトリ
ックス繊維とを混繊した後マトリックス繊維を溶融させ
る混繊法などいずれの方法も用いることができるが、中
でも混繊法は強化繊維間への樹脂の含浸や強化繊維の配
列を揃えることが容易であり好ましい。尚、強化繊維が
樹脂により実質的に含浸・被覆されてなるとは、強化繊
維の周囲に樹脂が配置していることを意味する。
被覆方法は現在一般的に用いられている方法を利用する
ことができる。すなわち、樹脂浴中に強化繊維を通過さ
せる樹脂浴含浸法、強化繊維にマトリックスフィルムを
重ねるフィルムスタッキング法、また強化繊維とマトリ
ックス繊維とを混繊した後マトリックス繊維を溶融させ
る混繊法などいずれの方法も用いることができるが、中
でも混繊法は強化繊維間への樹脂の含浸や強化繊維の配
列を揃えることが容易であり好ましい。尚、強化繊維が
樹脂により実質的に含浸・被覆されてなるとは、強化繊
維の周囲に樹脂が配置していることを意味する。
【００１１】本発明において繊維強化樹脂連続体を構成
する全強化繊維の０．５体積％以上が平均繊維長２０ｍ
ｍ以上の不連続繊維であることが必要である。これは強
化繊維の平均繊維長が２０ｍｍより短い場合には、繊維
強化樹脂連続体より作製した成形品に高荷重を負荷した
際の機械特性が低下するためであり、また平均繊維長２
０ｍｍ以上の不連続な強化繊維が０．５体積％未満の場
合には、当然に表層に存在する当該強化繊維は０．５体
積％未満となり、多層成形した場合に充分な層間せん断
強度が得られないためである。 尚、ここでいう不連続
な強化繊維の平均繊維長及び体積含有率は次式により定
義する。
する全強化繊維の０．５体積％以上が平均繊維長２０ｍ
ｍ以上の不連続繊維であることが必要である。これは強
化繊維の平均繊維長が２０ｍｍより短い場合には、繊維
強化樹脂連続体より作製した成形品に高荷重を負荷した
際の機械特性が低下するためであり、また平均繊維長２
０ｍｍ以上の不連続な強化繊維が０．５体積％未満の場
合には、当然に表層に存在する当該強化繊維は０．５体
積％未満となり、多層成形した場合に充分な層間せん断
強度が得られないためである。 尚、ここでいう不連続
な強化繊維の平均繊維長及び体積含有率は次式により定
義する。
【数１】 Ｌｘ：各不連続な強化繊維１本の長さ（ｍｍ） ｎ：不連続な強化繊維の合計本数（本）
【００１２】
【数２】 Ｗ１：不連続な強化繊維の重量含有率（％） Ｄ１：不連続な強化繊維の密度（ｇ／ｃｍ3 ） Ｗ２：強化繊維全体の重量含有率（％） Ｄ２：強化繊維全体の密度（ｇ／ｃｍ3 ）
【００１３】本発明において繊維強化樹脂連続体を構成
する全強化繊維に対し０．５体積％以上５体積％以下の
量の平均繊維長２０ｍｍ以上の不連続な強化繊維が繊維
強化樹脂連続体の表層に存在することが必要である。繊
維強化樹脂連続体の表層に存在する前記不連続な強化繊
維が０．５体積％未満の場合には充分な層間せん断強度
が得られず、５体積％を越える場合には繊維強化樹脂連
続体の取扱い性が悪くなるためである。また、表層に存
在することにより層間強度の向上が可能となるためであ
る。
する全強化繊維に対し０．５体積％以上５体積％以下の
量の平均繊維長２０ｍｍ以上の不連続な強化繊維が繊維
強化樹脂連続体の表層に存在することが必要である。繊
維強化樹脂連続体の表層に存在する前記不連続な強化繊
維が０．５体積％未満の場合には充分な層間せん断強度
が得られず、５体積％を越える場合には繊維強化樹脂連
続体の取扱い性が悪くなるためである。また、表層に存
在することにより層間強度の向上が可能となるためであ
る。
【００１４】本発明において繊維強化樹脂連続体を構成
する強化繊維の体積含有率は該繊維強化樹脂連続体の１
０体積％〜７０体積％であることが好ましく、３０体積
％〜６０体積％であれば更に好ましい。これは体積含有
率が１０体積％〜７０体積％の範囲以外では、成形品に
した場合所望の機械特性を得ることが難しく、３０体積
％〜６０体積％であれば容易に所望の機械特性を得るこ
とができるためである。
する強化繊維の体積含有率は該繊維強化樹脂連続体の１
０体積％〜７０体積％であることが好ましく、３０体積
％〜６０体積％であれば更に好ましい。これは体積含有
率が１０体積％〜７０体積％の範囲以外では、成形品に
した場合所望の機械特性を得ることが難しく、３０体積
％〜６０体積％であれば容易に所望の機械特性を得るこ
とができるためである。
【００１５】本発明において繊維強化樹脂連続体を構成
する強化繊維の内、上記以外の強化繊維は繊維強化樹脂
連続体の長手方向に実質的に平行に配向していることが
好ましい。これは繊維強化複合材料本来の特性を活かす
ためである。ここで、長手方向に実質的に平行に配向す
るとは、繊維強化樹脂連続体の軸方向に対し±１０°以
内に配列していることを意味する。
する強化繊維の内、上記以外の強化繊維は繊維強化樹脂
連続体の長手方向に実質的に平行に配向していることが
好ましい。これは繊維強化複合材料本来の特性を活かす
ためである。ここで、長手方向に実質的に平行に配向す
るとは、繊維強化樹脂連続体の軸方向に対し±１０°以
内に配列していることを意味する。
【００１６】本発明の繊維強化樹脂連続体を成形して成
形品を得る方法としては、フィラメントワインディン
グ、テープレーイング、プルトルージョン、ヒートプレ
スなどの一般的な方法を用いることができるが、特にこ
れらに限定されるわけではない。
形品を得る方法としては、フィラメントワインディン
グ、テープレーイング、プルトルージョン、ヒートプレ
スなどの一般的な方法を用いることができるが、特にこ
れらに限定されるわけではない。
【００１７】
【実施例】以下実施例を挙げて本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。
尚、層間せん断試験はＡＳＴＭ Ｄ−２３４４に従って
行なった。また、本発明における繊維強化樹脂連続体の
表層に存在する不連続な強化繊維の体積％は、光学顕微
鏡と画像処理装置を用いて計測・算出した。
るが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。
尚、層間せん断試験はＡＳＴＭ Ｄ−２３４４に従って
行なった。また、本発明における繊維強化樹脂連続体の
表層に存在する不連続な強化繊維の体積％は、光学顕微
鏡と画像処理装置を用いて計測・算出した。
【００１８】実施例１ ナイロン６繊維と炭素繊維を引き揃えて牽切紡績し、ナ
イロン６繊維と炭素繊維を混繊し実質的に無撚の状態と
し、更にそのヤーンの表面をナイロン６繊維で捲回・被
覆し、トータルのヤーンデニールが５８００で炭素繊維
体積含有率５０体積％、平均繊維長７５ｍｍの混繊糸を
得た。この混線糸を連続的に赤外線ヒーターにて加熱し
ナイロン６を溶融・含浸させた後、更に賦形ロールを通
し厚み０．１ｍｍ、幅１０ｍｍの本発明における繊維強
化樹脂連続体を巻取った。この繊維強化樹脂連続体の表
層に存在する不連続な強化繊維の体積含有率は１．５体
積％であった。該繊維強化連続体を用いて２５０℃、圧
力６ｋｇ／ｃｍ2 の条件でヒートプレスにより厚み２ｍ
ｍ、幅１５０ｍｍ、長さ２５０ｍｍの一方向強化材を成
形し、その層間せん断試験を行なった。得られた層間せ
ん断強度は９．５ｋｇ／ｍｍ2を示し高い層間せん断強
度を有していた。
イロン６繊維と炭素繊維を混繊し実質的に無撚の状態と
し、更にそのヤーンの表面をナイロン６繊維で捲回・被
覆し、トータルのヤーンデニールが５８００で炭素繊維
体積含有率５０体積％、平均繊維長７５ｍｍの混繊糸を
得た。この混線糸を連続的に赤外線ヒーターにて加熱し
ナイロン６を溶融・含浸させた後、更に賦形ロールを通
し厚み０．１ｍｍ、幅１０ｍｍの本発明における繊維強
化樹脂連続体を巻取った。この繊維強化樹脂連続体の表
層に存在する不連続な強化繊維の体積含有率は１．５体
積％であった。該繊維強化連続体を用いて２５０℃、圧
力６ｋｇ／ｃｍ2 の条件でヒートプレスにより厚み２ｍ
ｍ、幅１５０ｍｍ、長さ２５０ｍｍの一方向強化材を成
形し、その層間せん断試験を行なった。得られた層間せ
ん断強度は９．５ｋｇ／ｍｍ2を示し高い層間せん断強
度を有していた。
【００１９】比較例１ 連続繊維のみよりなる炭素繊維を熱溶融させたナイロン
６樹脂浴中を通し、炭素繊維間に含浸させ実施例１と同
寸法の繊維強化樹脂連続体を得た。該繊維強化樹脂連続
体を用いて実施例１と同様の方法により一方向強化材を
成形した後層間せん断試験を行なった。得られた層間せ
ん断強度は５．７ｋｇ／ｍｍ2 となり、実施例１に対し
て層間せん断強度が低かった。
６樹脂浴中を通し、炭素繊維間に含浸させ実施例１と同
寸法の繊維強化樹脂連続体を得た。該繊維強化樹脂連続
体を用いて実施例１と同様の方法により一方向強化材を
成形した後層間せん断試験を行なった。得られた層間せ
ん断強度は５．７ｋｇ／ｍｍ2 となり、実施例１に対し
て層間せん断強度が低かった。
【００２０】比較例２、３ 実施例１と同様の方法により但し条件を若干変更するこ
とにより、繊維強化樹脂連続体の表層に存在する不連続
な強化繊維の体積含有率が０．１体積％、１０体積％で
ある繊維強化樹脂連続体を作製し、実施例１と同様の方
法により一方向繊維強化材を作製後その層間せん断試験
を行なった。その結果、表層に存在する不連続な強化繊
維が０．１体積％の場合には層間せん断強度は６．８ｋ
ｇ／ｍｍ 2 を、また１０体積％の場合には本来の強化方
向の強化効率が低下したため５．９ｋｇ／ｍｍ2 とな
り、実施例１に対して層間せん断強度が低かった。
とにより、繊維強化樹脂連続体の表層に存在する不連続
な強化繊維の体積含有率が０．１体積％、１０体積％で
ある繊維強化樹脂連続体を作製し、実施例１と同様の方
法により一方向繊維強化材を作製後その層間せん断試験
を行なった。その結果、表層に存在する不連続な強化繊
維が０．１体積％の場合には層間せん断強度は６．８ｋ
ｇ／ｍｍ 2 を、また１０体積％の場合には本来の強化方
向の強化効率が低下したため５．９ｋｇ／ｍｍ2 とな
り、実施例１に対して層間せん断強度が低かった。
【００２１】比較例４ 実施例１と同様の方法により但し条件を若干変更するこ
とにより強化繊維の数平均繊維長を１０ｍｍとし実施例
１と同様にして一方向強化材を成形した後層間せん断試
験を行なった。その結果得られた層間せん断強度は５．
３ｋｇ／ｍｍ2となり、実施例１に対して層間せん断強
度が低かった。
とにより強化繊維の数平均繊維長を１０ｍｍとし実施例
１と同様にして一方向強化材を成形した後層間せん断試
験を行なった。その結果得られた層間せん断強度は５．
３ｋｇ／ｍｍ2となり、実施例１に対して層間せん断強
度が低かった。
【００２２】
【発明の効果】以上の構成・説明より明らかなように、
本発明の繊維強化樹脂連続体は、そのまままたは織物、
組物状にした後に、フィラメントワインディング、ヒー
トプレス、内圧成形等の一般的な成形方法に用いること
ができ、またこれらの方法により作製した構造体は従来
品に比べ特に層間せん断強度が大きく改善され、層間せ
ん断強度に優れた構造体であり、本発明は工業的に高い
価値を有するものである。
本発明の繊維強化樹脂連続体は、そのまままたは織物、
組物状にした後に、フィラメントワインディング、ヒー
トプレス、内圧成形等の一般的な成形方法に用いること
ができ、またこれらの方法により作製した構造体は従来
品に比べ特に層間せん断強度が大きく改善され、層間せ
ん断強度に優れた構造体であり、本発明は工業的に高い
価値を有するものである。
Claims (2)
- 【請求項１】 強化繊維が樹脂により実質的に含浸・被
覆されてなる繊維強化樹脂連続体であって、前記全強化
繊維の０．５体積％以上が平均繊維長２０ｍｍ以上の不
連続な強化繊維であり且つ前記全強化繊維に対し０．５
体積％以上５体積％以下の量の前記不連続な強化繊維が
表層に存在することを特徴とする前記繊維強化樹脂連続
体。 - 【請求項２】 請求項１記載の繊維強化樹脂連続体を成
形して得られてなる成形品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5033318A JPH06246741A (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 繊維強化樹脂連続体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5033318A JPH06246741A (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 繊維強化樹脂連続体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06246741A true JPH06246741A (ja) | 1994-09-06 |
Family
ID=12383215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5033318A Pending JPH06246741A (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 繊維強化樹脂連続体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06246741A (ja) |
-
1993
- 1993-02-23 JP JP5033318A patent/JPH06246741A/ja active Pending
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