JPH08207200A - 繊維強化熱可塑性樹脂複合材 - Google Patents

繊維強化熱可塑性樹脂複合材

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JPH08207200A
JPH08207200A JP7032826A JP3282695A JPH08207200A JP H08207200 A JPH08207200 A JP H08207200A JP 7032826 A JP7032826 A JP 7032826A JP 3282695 A JP3282695 A JP 3282695A JP H08207200 A JPH08207200 A JP H08207200A
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JP
Japan
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thermoplastic resin
composite material
glass fiber
resin composite
reinforced thermoplastic
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JP7032826A
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English (en)
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Shoichi Watanabe
正一 渡辺
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Nitto Boseki Co Ltd
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Nitto Boseki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ソリ、ネジレの少ない、耐熱性、耐薬品性、
機械的特性に優れた繊維強化熱可塑性樹脂複合材の提供
を目的とする。 【構成】 積層された複数のガラス繊維織物に熱可塑性
樹脂を含浸一体化させ、ガラス繊維の容量%を50±5
%とし、表面に積層されているガラス繊維織物の質量が
105±2g/m2 で、経糸/緯糸の質量比が1±0.
05である繊維強化熱可塑性樹脂複合材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化熱可塑性樹脂
複合材に関し、特にソリ、ネジレの少ない熱可塑性樹脂
複合材に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より化学機械などの構造部材として
は、ステンレスなどの金属材料が用いられてきた。しか
し金属材料の場合は耐薬品性や重量が大きいなどの問題
がある。例えば遠心分離機などの傾斜分離板にステンレ
スが用いられてきたが、重量が大きいために回転数を揚
げることができないといった制約があった。これに対応
して繊維強化熱硬化性樹脂が代替え材料として使用され
てきている。しかし、繊維強化熱硬化性樹脂の場合は、
軽量化ははかれるが耐熱性や成形性の点に問題があり、
また、得られた成形物の寸法精度にも問題があった。
【0003】一方、最近熱可塑性樹脂も耐熱性や機械的
特性の優れた樹脂が開発されてきているため繊維強化熱
可塑性樹脂も代替え材料としていろんな方面にその使用
が検討されている。特に強化繊維を織物状にして用いた
ものは強度特性が優れているため各種部材としての使用
が可能である。繊維強化熱可塑性樹脂の場合は中間体と
してシート状に成形し、それを再度加熱し最終形状に賦
形することができる。しかし、熱可塑性樹脂の場合も熱
硬化性樹脂ほどではないが成形物にソリ、ネジレなどの
変形を起こしやすく、寸法精度の厳しい部分には使用が
困難である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、強化繊維の
形態として織物を用いた繊維強化熱可塑性樹脂複合材に
おいてソリ、ネジレの少ない、耐熱性や、耐薬品性、機
械的特性に優れた複合材を得ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために鋭意研究の結果、積層された複数のガラ
ス繊維織物に熱可塑性樹脂を含浸一体化させた熱可塑性
樹脂複合材において、ガラス繊維の容量%が50±5%
であり、表面に積層されているガラス繊維織物の質量が
105±2g/m2 で経糸/緯糸の重量比が1±0.0
5の範囲にあるような繊維強化熱可塑性樹脂複合材とす
ることにより前記課題の解決が可能であることを見出だ
した。また、この繊維強化熱可塑性樹脂複合材がシート
状であり、更には、厚さが0.65±0.05mmであ
る場合に本発明の効果が更に発揮されることを見出だし
た。また、この繊維強化熱可塑性樹脂複合材の熱可塑性
樹脂をポリフェニレンサルファイド樹脂とすることによ
り、耐熱性や耐薬品性、機械的特性の点で更により良い
効果の発揮されることを見出だしたものである。
【0006】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂複合材は、
複数のガラス繊維織物に熱可塑性樹脂を含浸させ積層一
体化することにより得られる。熱可塑性樹脂を含浸させ
る方法は、ガラス繊維織物の表面に熱可塑性樹脂粉末を
散布し、織物を積層し熱プレスする方法や、織物と熱可
塑性樹脂フィルムを交互に積層し、熱プレスする方法、
また織物を熱可塑性樹脂の溶液に浸漬し、マングルで絞
り、乾燥してプリプレグとし、これを積層し熱プレスす
る方法などがあるがあるがいずれの方法でも良い。 樹
脂の強化用として用いられるガラス繊維織物としては、
質量が40〜300g/m2 の範囲のものが一般的であ
る。40g/m2 より小さい場合は、織物の価格が極端
に高価になることや一定の厚みを得るのに積層枚数が多
くなるなどの点で特殊な用途に限定される。
【0007】また、300g/m2 より大きい場合は、
糸が合撚糸を用いる必要があるなどのため、樹脂の含浸
が十分に行われず、その結果、補強効果が十分に得られ
ず、表面平滑性の点でも問題になる。従ってガラス繊維
織物の場合、最も一般的に補強材として用いられる織物
は厚さが0.18mm、質量が210g/m2 前後の、
通常7628タイプといわれているものが価格、積層枚
数、補強効果の点で最もバランスがとれているといわれ
ている。本発明の場合、表面に使用されるガラス繊維織
物は、質量が105±2g/m2 で、経糸/緯糸の質量
比が1±0.05の範囲にあるような織物であり、芯材
には、前記した7628タイプのような織物が望まし
い。本発明の複合材は、その厚さが0.65±0.05
mmの場合にその効果が特に発揮される。ガラス繊維織
物を用いてこの厚さの複合材を得るためには、芯材に7
628タイプを3枚用い、両表面に質量が105±2g
/m2 の織物を一枚ずつ積層する。
【0008】ガラス繊維織物の場合、質量が105±2
g/m2 で、経糸/緯糸の質量比が1±0.05の範囲
にあるものは2116タイプがこれに相当する。次に7
628タイプと2116タイプのガラス繊維織物の仕様
を示す。 7628 2116 使用糸 タテ ECG 75 1/0 ECE 225 1/0 ヨコ ECG 75 1/0 ECE 225 1/0 密度 タテ 44 60 (本/25mm) ヨコ 32 58 経/緯比 1.37 1.03 質量 (g/m2 ) 210 105 厚さ (mm) 0.18 0.10 織り組織 平織り 平織り 7628タイプの使用糸であるECG 75 1/0はtex番手
が67.5であり、2116タイプの使用糸であるECE
225 1/0 のtex番手は22.5である。
【0009】このほかに現在市販されているガラス繊維
織物として上記2種類のガラス繊維織物と異なるものと
しては、1080タイプやWEA 22F[日東紡績
(株)製]がある。これら2種類の織物の仕様は次のと
うりである。 1080 WE 22F 使用糸 タテ ECD 450 1/0 ECG 37 1/0 ヨコ ECD 450 1/0 ECG 37 1/0 密度 タテ 59 20 (本/25mm) ヨコ 46 20 経/緯比 1.28 1.00 質量 (g/m2 ) 48 210 厚さ (mm) 0.06 0.20 織り組織 平織り 平織り 1080タイプの使用糸であるECD 450 1/0 の番手は1
1.2であり、WE 22Fの使用糸であるECG 37 1/0の番手
は135である。これらのガラス繊維織物も複合材の補
強材として使用することができる。
【0010】本発明に用いるガラス繊維織物の織り組織
は、平織り、綾織り、バスケット織りが使用できる。本
発明の複合材に占めるガラス繊維の容量%は50±5%
の範囲である。45%より小さい場合は、補強材の含有
量が小さいため補強効果が十分に得られずソリ、ネジレ
が発生しやすい。ガラス繊維の含有率が55%より大き
い場合は、ガラス繊維に樹脂を含浸させる場合に樹脂の
含浸が不十分になりやすいため、その結果として補強効
果が発揮されずソリ、ネジレの発生につながる。また、
本発明に用いるガラス繊維織物は、シランカップリング
剤により表面処理されたものが使用される。シランカッ
プリング剤の種類は、マトリックスとして使用される熱
可塑性樹脂により適宜選択される。
【0011】表面処理剤の種類としては、例えば、γ−
グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノ
プロピルトリエトキシシラン、γ−(2−アミノエチ
ル)アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−(N
−ビニルベンジルアミノエチル)−γ−アミノプロピル
トリメトキシシラン・塩酸塩、N−フェニル−γ−アミ
ノプロピルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキ
シシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等を使用
することができる。本発明の複合材に用いられる熱可塑
性樹脂としては、ポリアミドやポリフェニレンサルファ
イド、ポリエーテルエーテルケトンなどが適する。特に
ポリフェニレンサルファイド樹脂は、耐熱性や耐薬品
性、機械的特性などの点で適する。耐薬品性をそれほど
必要としない用途にはナイロン6等のポリアミド樹脂で
も十分に使用できる。また、本発明の複合材がシート状
の場合は、再度加熱プレスすることにより各種の形状に
賦形することができ、例えば、遠心分離機の傾斜分離板
などに用いることができる。
【0012】
【作用】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂複合材は、複数
のガラス繊維織物を補強材として用い、表面のガラス繊
維織物を質量が105±2g/m2 、経糸/緯糸の質量
比が1±0.05である。この表面に積層されるガラス
繊維織物は、織物自体の厚さは0.1mm程度であり、
使用糸は前記したようにECE 225 1/0 で径が7μmのフ
ィラメントを200本引き揃えたものである。ガラス繊
維の糸としては比較的細い部類に属する。従って、溶融
した熱可塑性樹脂を含浸させる場合も容易に糸の内部に
まで樹脂が浸透しやすい。
【0013】これに対し、7628タイプの使用糸であ
るECG 75 1/0は、径が9μmのフィラメントを400本
引き揃えたもので、番手は67.5である。また、WE
22Fの使用糸であるECG 37 1/0は9μmのフィラメン
トを800本引き揃えたもので、番手は135である。
従って、ECE 225 と比較してECG 75の場合で糸の太さが
3倍、ECG 37の場合で6倍太くなっている。糸が太くな
ればそれだけ含浸時に樹脂が内部にまで浸透しにくくな
り含浸不良が発生しやすい。また、糸が太くなれば熱プ
レス時の加圧の際に、糸にかかる歪みは大きくなり、特
に経糸と緯糸の交点部分でその傾向が大きい。このとき
の織物に残る内部応力が成形体に発生するソリ、ネジレ
の原因の一つと推定される。
【0014】本発明の複合材の表面に用いられるガラス
繊維織物は、経糸/緯糸の質量の比が1±0.05の範
囲にあることを要するが、これは経糸の打ち込み本数と
緯糸の打ち込み本数が殆ど同じことを意味する。これは
織物の経方向と緯方向に生ずる内部応力のバランスが取
れていることを意味し、ソリ、ネジレにとっては減少す
る方向に作用する。また、複合材の表面に2116タイ
プよりも薄い例えば1080タイプのようなガラス繊維
織物を用いた場合は、織物が薄すぎるため、内層の厚手
の織物に起因するソリ、ネジレを抑えることができず、
結果として、複合材にソリ、ネジレが発生してしまう。
2116タイプの場合も複合材の厚さが0.65±0.
05の範囲では良好な結果を与えるが、複合材の厚さが
1mm以上になると内層の厚手の織物によるソリ、ネジ
レを抑えることが難しくなる。また、本発明の複合材は
表面に比較的細い糸を用いたガラス繊維織物を積層して
いるため表面平滑性の点でも優れている。
【0015】
【実施例】
<実施例1> 熱可塑性樹脂;ガラス転移点88℃、融点280℃
のポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)のパウダ
ー。 ガラス繊維織物;表面用として2116タイプ、内
層用として7628タイプを使用。ガラス繊維織物はい
ずれもシランカップリング剤γ−アミノプロピルトリエ
トキシシランにより表面処理されたものを使用した。 積層構成;両表面に2116タイプを1枚づつ、内
層に7628タイプ3枚を積層し、その間にPPSパウ
ダーを散布し樹脂量が35重量%になるように調整し
た。 加熱プレス;の積層物を熱圧プレスにより温度3
20℃、面圧20kg/cm2 の条件で加熱加圧し、ガ
ラス繊維の容量%が50%で、厚さが0.64mmのガ
ラス繊維強化PPS樹脂シートを得た。 ソリの測定;のシートを20cm角に切断し、定
盤上に置き4隅のうちで最も定盤からの距離の大きい値
をソリとした。測定結果を表1に示す。
【0016】<実施例2>熱可塑性樹脂として、実施例
1のPPS樹脂を用い、ガラス繊維織物として2116
タイプを用いた。2116タイプの織物を8枚重ね、そ
の間にPPS樹脂を散布し樹脂量が35重量%になるよ
うに調整した。この積層物を熱圧プレスにより温度32
0℃、面圧20kg/cm2 の条件で加熱加圧し、ガラ
ス繊維の容量%が50%で、厚さが0.64mmのガラ
ス繊維強化PPS樹脂シートを得た。このシートについ
て実施例1と同様にソリを測定した。測定結果を表1に
示す。
【0017】<比較例1>熱可塑性樹脂として、実施例
1のPPS樹脂を用い、ガラス繊維織物として7628
タイプを用いた。7628タイプの織物を4枚重ね、そ
の間にPPS樹脂を散布し樹脂量が35重量%になるよ
うに調整した。この積層物を熱圧プレスにより温度32
0℃、面圧20kg/cm2 の条件で加熱加圧し、ガラ
ス繊維の容量%が51%で、厚さが0.65mmのガラ
ス繊維強化PPS樹脂シートを得た。このシートについ
て実施例1と同様にソリを測定した。測定結果を表1に
示す。 <比較例2>熱可塑性樹脂および成形方法などは実施例
1と同様にし、ガラス繊維織物構成は7628タイプを
3枚積層した。得られたシートの容量%、厚みはそれぞ
れ41%、0.63mmであった。
【0018】<比較例3>熱可塑性樹脂および成形方法
などは実施例1と同様にし、ガラス繊維織物構成はWE
22Fを4枚積層した。得られたシートの容量%、厚
みはそれぞれ54%、0.60mmであった。 <比較例4>熱可塑性樹脂および成形方法などは実施例
1と同様にし、ガラス繊維織物構成は両表面に1080
タイプを1枚づつ、内層に7628タイプを3枚積層し
た。得られたシートの容量%、厚みはそれぞれ54%、
0.51mmであった。
【0019】実施例1〜2及び比較例1〜4についての
ソリの測定結果を表1に示す。
【0020】
【表1】
【0021】表1のソリの測定結果より実施例1、2に
示されるように、表面に2116タイプのようなガラス
繊維織物を使用し、ガラス繊維織物の容量%を50±5
%の範囲にすることにより複合材のソリを少なくするこ
とができる。比較例3のように織物の経緯方向の打ち込
み本数が同じでも厚手の織物の場合は、糸に歪みが残る
ためにソリが大きくなる。
【0022】
【発明の効果】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂複合材
は、ソリ、ネジレが少なく表面平滑性が良いため寸法精
度の要求される部分にも使用することができる。また、
本発明の繊維強化熱可塑性樹脂複合材は、軽量で機械的
特性に優れているため金属材料の代替え材として使用す
ることができる。特にマトリックス樹脂をポリフェニレ
ンサルファイド樹脂にすることにより耐熱性、耐薬品性
に優れた複合材を得ることができ、例えば、遠心分離機
の傾斜分離板などに使用することができる。
───────────────────────────────────────────────────── 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 5/28 A 27/04 Z // B29K 81:00 105:08

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 積層された複数のガラス繊維織物に熱可
    塑性樹脂を含浸一体化させた熱可塑性樹脂複合材におい
    て、ガラス繊維の容量%が50±5%であり、表面に積
    層されているガラス繊維織物の質量が105±2g/m
    2 で経糸/緯糸の質量比が1±0.05の範囲にあるこ
    とを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂複合材。
  2. 【請求項2】 請求項1の繊維強化熱可塑性樹脂複合材
    がシート状であることを特徴とする繊維強化熱可塑性樹
    脂複合材。
  3. 【請求項3】 請求項1または2の繊維強化熱可塑性樹
    脂複合材の厚さが0.65±0.05mmであることを
    特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂複合材。
  4. 【請求項4】 請求項1または2または3の繊維強化熱
    可塑性樹脂複合材の熱可塑性樹脂がポリフェニレンサル
    ファイド樹脂であることを特徴とする繊維強化熱可塑性
    樹脂複合材。
JP7032826A 1995-01-31 1995-01-31 繊維強化熱可塑性樹脂複合材 Pending JPH08207200A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015079820A1 (ja) 2013-11-29 2015-06-04 日東紡績株式会社 ガラス繊維織物-樹脂組成物積層体

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