JPS63324A

JPS63324A - 繊維強化プラスチツク複合体及びその製法

Info

Publication number: JPS63324A
Application number: JP61143874A
Authority: JP
Inventors: Senichi Yamada; 山田　銑一; Shinichi Towata; 真一砥綿; Taketami Yamamura; 武民山村; Toshihiro Ishikawa; 敏弘石川; Masaki Shibuya; 昌樹渋谷
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1986-06-19
Filing date: 1986-06-19
Publication date: 1988-01-05

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、ミ繊維強化プラスチック複合体（ＦＲＰ）及
びその製法に関する。

（従来の技術）従来、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、ポリエステル
樹脂、ポリイミド樹脂等のプラスチック類を強化する繊
維としては、表面処理された炭素繊維が広く使用されて
いる。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、強化繊維を使用して注入法又は含浸法で
ＦＲＰを製造すると、繊維がかたより繊維の分布が粗い
部分と密な部分とが生じやすい。このため、ＦＲＰ中の
繊維体積率（Ｖｆ）の制御が困難であり、特にＶｆが小
さい場合に強化繊維が均一に分散したＦ　ＲＰが得難く
、ＦＲＰ本来の特色である設計の自由度が損なわれてい
た。

また、連続繊維のみで強化したＦＷＰでは強度の異方性
が犬きぐ、繊維の長さ方向の強度は太さいが、それと直
角方向の強度はきわめて小さくなる。短繊維のみを使用
したＦＲＰは等方性ではあるが、その強度は一般に低い
。

本発明は上記従来技術における問題点を解決するための
ものであり、その目的とするところは、マトリックスと
なるプラスチック中に連続繊維を均一に分散させること
により繊維体積率を制御でき、又、互いに特性の異なる
連続繊維と耐熱“性物質の短徹維、ウィスカ又は粉末と
を組み合わせることにより、異方性や残留応力、耐磨耗
性等の機械的特性が向上した連続繊維強化プラスチック
複合体及びその製法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）すなわち本発明の線維強化プラスチック複合体は、炭化
ケイ素、窒化ケイ素、アルミナ、シリカ、アルミナ−シ
リカ、ジルコニア、ベリリア、炭化ボロン、炭化チタン
等のセラミック・ホウケイ酸塩ガラス、高シリカ含有ガ
ラス、アルミノケイ酸塩ガラスなどのガラス、炭素、金
属、金属間化合物等の耐熱性物質より選択された少なく
とも１種からなる連続繊維、又は該繊維から作製された
織物と、該連続繊、雄の繊維間隙に介在する炭化ケイ素。

窒化ケイ素、アルミナ、シリカ、アルミナ−シリカ、ジ
ルコニア、ベリリア、炭化ボロン、炭化チタン等のセラ
ミック、ホウケイ酸塩ガラス。

高シリカ含有ガラス、アルミノケイ酸塩ガラスなどのガ
ラス、炭素、金属、金属間化合物等の耐！Ａ性物質より
選択された少なくとも１種からなる短繊維、ウィスカ又
は粉末とを、マトリックスであるプラスチック中に均一に分散したこ
とを特徴とする。

連続繊維としては前記セラミック、ホウケイ酸塩ガラス
、高シリカ含有ガラス、アルミノケイ酸塩ガラスなどの
ガラス又は耐熱性非金属例えば炭素、ホウ素、あるいは
耐熱性金属、合金、若しくは金属間化合物例えばモリブ
デン、タングステン、鋼、ステンレス、鋼Ｃｕ　Ｚｎ　
、　Ｆｅｋｔ、等の材料ようなる繊維を単独又は組合せ
て用いることができる。繊維の太さや断面形状等の性状
は用途に応じて選択する。

連続繊維を使用する方法は、線維そのものを単軸方向、
多軸方向に引き揃えて使用する方法、あるいは該繊維を
平織、繻子織、模紗織、綾織、からみ織、らせん織物、
三次元織物等の各種織物にして使用する方法、あるいは
チ冒ツブドファイバーとして使用する方法等がある。

連続繊維の繊維間隙に介在させる短繊維、ウィスカ又は
粉末を構成する耐熱性物質としては、炭化ケイ素、窒化
ケイ素、アルミナ、シリカ、アルミナ−シリカ、ジルコ
ニア、ベリリア、炭化ボロン、炭化チタンのようなセラ
ミック、ガラス、炭素、金属、金属間化合物が挙げられ
る。

耐熱性物質の短繊維、ウィスカ又は粉末の割合は、連続
繊維に対して０．５〜５００容量チであることが好まし
い。

次に本発明においてマトリックスとして用いるプラスチ
ックとしては、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、ポリ
エステル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ポリ
ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂
、シリコン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリフェニレンサル
ファイド、フッ素樹脂、炭化水素樹脂、含ノ・ロゲン系
樹脂、アクリル酸系樹脂、及びＡＢＳ樹脂、超高分子量
ポリエチレン、変性ポリフェニレンオキサイド、ポリス
チレン等を挙げることができる。これらのプラスチック
は単独又は組合せて用いることができる。

本発明のプラスチック複合体に用いる強化用繊維は懸濁
浸漬法により好適に製造することができる。

懸濁浸漬法の一例としては、ボビン等に巻きつけた連続
線維又は適当数の連続繊維を束ねた連続繊維束を巻戻し
て、あるいは連続繊維から作製された織物を、短繊維、
ウィスカ又は粉末の少なくとも１種を懸濁した液体中に
浸漬し、連続繊維又は織物の繊維の各々の表面に短繊維
、ライス力又は粉末を付着させる方法が挙げられる。

繊維数の多い連続繊維束又は織物を浸漬する場合には、
超音波により振動を与えて、短繊維、ウィスカ又は粉末
を各繊維に均一に付着させることが好ましい。超音波の
振動数は１０〜２０００Ｋ　Ｈｚ程度が便利である。

懸濁液は水でもよいが、有機溶剤、例えばエタノール、
メタノール、アセト／が好ましく使用される。懸濁液と
して上記有機溶媒を使用すると、繊維がサイジングされ
ている場合には、サイジング剤の溶解により短繊維等の
付着が容易となり、また揮発性が水に比較して高いので
乾燥が早く、生産性が向上する利点がある。

懸濁液中の短繊維、ウィスカ又番は粉末の濃度は特に制
限されないが、過度に小さいと連続繊維に均一に付着せ
ず、過度に多いと付着量が多くなりすぎるだめ、０．５
〜３０　？／ｌであることが好ましい。

こうして得られた繊維体又はその織物から容易にｌ”　
ＲＰを製造することができる。その製造方法としては、
ハンドレイアップ法、マツチドメタルダイ法、ブレーク
アウェイ法、フィラメントワインディング法、ホットプ
レス法、オートクレーブ法、連続引抜き法等、又はこれ
に準じた方法が挙げられる。−例としてホットプレス法
を挙げると、この方法によれば、繊維体又はその織物に
プラスチックを含浸させた後、予備硬化してプリプレグ
シートを調製し、このシートをｆｆｌ；ＭＬ、ついでホ
ットプレスで加圧、加熱して板状の複合体とすることが
できる。

（実　施　例）以下の実施例において本発明を更に詳細に説明する。な
お２、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

実施例１炭化ケイ素ウィスカ（平均直径約（１，２μ、平均長さ
約１００μ）５２をエタノール１ｔの入った処理槽に投
入した後、超音波振動を与えて懸濁させ、懸濁液を調整
した。

炭化ケイ素繊維の繊維束（５００本糸）をボビンから巻
戻し、浸漬時間が約１５秒となるように可動ロールによ
って訓節し、上記懸濁液中に浸漬し、ついで加圧ロール
により押圧した後、ボビンに巻取り、室温、大気中で乾
燥した。繊維束１０ｍ当たりウィスカが０．０２　？付
着していた。

この処理した繊維束を一軸方向に揃え、これに市ｆｆｉ
のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を含浸させ、予備硬
化させ、厚さ０．１５ｒＩｔｍのプリプレグを得た。こ
れを積層した後、１７０℃、７ｋｑ／−で４時間ホット
プレスして、厚さ２　ｍｍ　　の複合体を得た。

この複合体の断面を走査型電子顕微鏡で調べたところ、
炭化ケイ素ウィスカが繊維表面に一部付着し、またマト
リックスである樹脂中に均一に分散して、繊維は複合体
中で互いに接することなく分散していることが認められ
た。この複合体の繊維含有量は５５容量チであった。複
合体の引張強度は１６０　ｋｑ／ｄ、層間剪断強度は１
０ｋｆ／−であった。

実施例２実施例１で使用した炭化ケイ素ウィスカ及び窒化ケイ素
ウィスカ（平均直径約０．３μ、平均長さ約２００μ）
各５２を併用し、さらに浸漬時間を２０秒とした以外は
実施例１と同様の方法を繰り返した。繊維束１０ｍ当た
りのウィスカの付着量は０．０３　ｔであった。

上記繊維束を一方向にシート状に揃え、これニー市販フ
ェノール・ノボラック型変性エポキシ樹脂を含浸させた
後、予備硬化させて、厚さＯｍ　１５　ｍｍのプリプレ
グシートを得た。このシートを積層した後、１７０℃、
１７−／−で４時間ホットプレスして、厚さ２　ｖｔｍ
　　の複合体を得た。

複合体の繊維含量は５５容量チであった。

この複合体の断面を走査型電子顕微鏡で調べたところ、
繊維問題には多数のウィスカが認められ、連続繊維同志
の接触が殆ど認められなかった。複合体の引張強度は１
７０　ｋｑ／ｊ、層間剪断強度は１０にダ／−であった
。

（発明の効果）本発明の複合体は、連続繊維、耐熱性物質の短繊維ウィ
スカ又は粉末、及びマトリックスとなるプラスチックの
種々の組合せが可能であり、広い範囲にわたる要求特性
を満たすことができる。また、複合体中に繊維が均一に
分散し、かつ複合体中での連続繊維同志の接触が極めて
少ないので、連＋読礒維の繊維軸に直角方向の強度が著
しく改善される。

更に本発明の製法は前記の優れた特性を有する複合体を
容易に得ることができるので実用１優れた方法である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）炭化ケイ素、窒化ケイ素、アルミナ、シリカ、ア
ルミナ−シリカ、ジルコニア、ベリリア、炭化ボロン、
炭化チタン等のセラミック、ホウケイ酸塩ガラス、高シ
リカ含有ガラス、アルミノケイ酸塩ガラスなどのガラス
、炭素、金属、金属間化合物等の耐熱性物質より選択さ
れた少なくとも１種からなる連続繊維、又は該繊維から
作製された織物と、該連続繊維の繊維間隙に介在する炭化ケイ素、窒化ケイ
素、アルミナ、シリカ、アルミナ−シリカ、ジルコニア
、ベリリア、炭化ボロン、炭化チタン等のセラミック、
ホウケイ酸塩ガラス、高シリカ含有ガラス、アルミノケ
イ酸塩ガラスなどのガラス、炭素、金属、金属間化合物
等の耐熱性物質より選択された少なくとも１種からなる
短繊維、ウィスカ又は粉末とを、マトリックスであるプラスチック中に均一に分散したこ
とを特徴とする繊維強化プラスチック複合体。
（２）連続繊維に対する耐熱性物質の短繊維、ウィスカ
又は粉末の体積率が０．５〜５００％であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の繊維強化プラスチッ
ク複合体。
（３）連続繊維の配合割合が、複合体に対して１０〜７
０容量％であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の繊維強化プラスチック複合体。
（４）炭化ケイ素、窒化ケイ素、アルミナ、シリカ、ア
ルミナ−シリカ、ジルコニア、ベリリア、炭化ボロン、
炭化チタン等のセラミック、ホウケイ酸塩ガラス、高シ
リカ含有ガラス、アルミノケイ酸塩ガラスなどのガラス
、炭素、金属、金属間化合物等の耐熱性物質より選択さ
れた少なくとも、種からなる連続繊維と、該連続繊維の
繊維間隙に介在する炭化ケイ素、窒化ケイ素、アルミナ
、シリカ、アルミナ−シリカ、ジルコニア、ベリリア、
炭化ボロン、炭化チタン等のセラミック、ホウケイ酸塩
ガラス、高シリカ含有ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス
などのガラス、炭素、金属、金属間化合物等の耐熱性物
質より選択された少なくとも１種からなる短繊維、ウィ
スカ又は粉末とからなる繊維体、又は該繊維体から作製
された織物に、プラスチックを注入又は含浸した後、成
形、固化させることを特徴とする繊維強化プラスチック
複合体の製法。
（５）繊維体又は繊維体の織物が、連続繊維又はその織
物に、耐熱性物質の短繊維、ウィスカ又は粉末を付着さ
せることにより製造されたものであることを特徴とする
特許請求の範囲第４項に記載の繊維強化プラスチック複
合体の製法。