JP2007283758A - 高機能コンポジット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】炭素繊維などの高強度補強繊維とエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂とから成るハードコンポジットに、アラミド繊維などの高強度・高弾性率繊維からなる布帛に熱可塑性樹脂を含浸、接着したソフトコンポジットを、接着または非接着状態で積層一体化してなる高機能コンポジット。
【選択図】なし
Description
1)高強度補強繊維と熱硬化性樹脂とからなるハードコンポジットに、高強度・高弾性率繊維からなる布帛に熱可塑性樹脂を含浸または接着したソフトコンポジットを、接着または非接着状態で積層一体化してなることを特徴とする高機能コンポジット、
2)高強度補強繊維が、ガラス繊維又は炭素繊維である前記1)に記載の高機能コンポジット、
3)高強度・高弾性率繊維が、アラミド繊維、PBO繊維、高強度ポリエチレン繊維及び炭素繊維から選ばれる少なくとも1種である前記1)又は2)に記載の高機能コンポジット、
4)布帛が、一方向性織物、二方向性織物、三軸織物、多軸織物又は一方向性シートであり、その目付が50〜500g/m2の範囲内で、厚みが0.1〜2mmの範囲内である前記1)〜3)のいずれかに記載の高機能コンポジット、
5)熱可塑性樹脂がフィルム状で、該フィルムが布帛の表面に接着している前記1)〜4)のいずれかに記載の高機能コンポジット、
6)積層一体化が、低融点樹脂粉末による点接着である前記1)〜4)のいずれかに記載の高機能コンポジット、
7)積層一体化が、ハードコンポジット上に、高強度・高弾性率繊維からなる布帛に熱可塑性樹脂繊維を不織状態で布帛とした熱可塑性樹脂不織布を重ね合わせて加熱しつつ加圧することにより、熱可塑性樹脂不織布を溶融させ高強度・高弾性率繊維からなる布帛中に熱可塑性樹脂を含浸させてなるソフトコンポジットを重ね、加熱及び加圧して、ハードコンポジットに接着する方法である前記1)〜4)のいずれかに記載の高機能コンポジット。
積層一体化する場合は、ハードコンポジットとソフトコンポジットを重ね合せるだけでも良い。
また、熱可塑性樹脂不織布を構成する樹脂材は、上述した熱可塑性樹脂から選択することができるが、なかでも、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリウレタン樹脂及びポリ塩化ビニル樹脂等の熱可塑性樹脂から選択することが好ましい。
炭素繊維平織り布帛BT70−30(東レ(株)製、目付け314g/m2)9枚を、[(0/90)/±45°/(0/90)/±45°/(0/90)/±45°/(0/90)/±45°/(0/90)]の積層構成に積層し、RTM成形用エポキシ樹脂(Tg約90℃)を用いてSCRIMP(VaRTM)成形し、Vf約56%、板厚約2.8mmのハードコンポジットを作成した。
比較例1のハードコンポジットに、アラミド繊維(KEVLAR(R)29)3300dtex、織物密度タテ、ヨコとも9本/インチ、平織)織物に東レ(株)製 常温硬化型エポキシ樹脂(TSレジン)を加工して得たVf約50%、厚さ0.35mmのプリプレグを重ねた状態で試験した。
比較例2で用いたアラミド繊維織物に、エチレン−メタクリル酸共重合体の分子間を金属イオンで架橋したアイオノマー樹脂(三井化学(株)製、商品名ケミパールS100)を加工したKEVLAR(R)プリプレグを、接着せずに比較例1のハードコンポジット上に重ねた状態で試験した。
アラミド繊維(KEVLAR(R)29)織物(3300dtex、目付244g/m2、タテ×ヨコ密度9×9本/in)に、エチレン−メタクリル酸共重合体の分子間を金属イオンで架橋したアイオノマー樹脂(三井化学(株)製、商品名ケミパールS100)を含浸、乾燥してVf約59%のプリプレグを得、これを7枚積層した状態で比較例1のハードコンポジットに重ね、プレス機で120℃×20分、圧力2.28kg/cm2でプレスしたあと、直ちに常温まで冷却し、ハードコンポジットにソフトコンポジットを接着したサンプルを得た。
実施例1で用いたものと同じアラミド繊維織物に、ナイロン−12の短繊維不織布(目付72g/m2)を重ね、230℃×3分間連続的に熱処理してVf約59%のプリプレグを得た。実施例2と同様のハードコンポジットに、このプリプレグを7枚積層した状態でプレス機で230℃×20分、圧力2.28kg/cm2でプレスしたあと、直ちに常温まで冷却し、ハードコンポジットにソフトコンポジットを接着したサンプルを得た。
炭素繊維織物(T300B−3K−40B、目付216g/m2、タテ×ヨコ密度5×5本/in)に、実施例3と同様のナイロン−12の短繊維不織布(目付72g/m2)を重ね、230℃×3分間連続的に熱処理してVf約55%のプリプレグを得た。比較例1のハードコンポジットに、このプリプレグを4枚と、実施例3で用いたアラミド繊維/ナイロン−12のプリプレグ4枚とを重ねた状態でプレス機で230℃×20分、圧力2.28kg/cm2でプレスしたあと、直ちに常温まで冷却、ハードコンポジットにソフトコンポジットを接着したサンプルを得た。
実施例4で用いた炭素繊維織物に、エポキシ樹脂(東レ(株)TSレジン)をローラで押さえ付けながら含浸して8枚積層し、7日間風乾してサンプルを得た。
実施例2で用いたアラミド繊維織物に、比較例3で用いたエポキシ樹脂を比較例3と同様の方法で含浸し7枚積層、7日間風乾してサンプルを得た。
アルミ板(厚さ2mm、目付5384g/m2)を1枚用いた。
落錘衝撃試験(試験装置(株)東洋精機製作所の落錘形グラフィックインパクトテスター)を用い、サンプルの耐衝撃性を試験した。衝撃試験速度は3.4m/S、重錘重量14.5Kg、落下高さ60cmで実施し、サンプルのKEVLAR(R)布帛側をストライカと反対方向に成るようにサンプルを取り付け、衝撃力によりサンプルの破壊の状態を目視判定し、最大衝撃力、最大衝撃変位、最大衝撃時エネルギー、全吸収エネルギーなどの特性を求めた。評価結果を表1〜表3に示した。
JIS K 7203の3点曲げ試験に従った。
Claims (7)
- 高強度補強繊維と熱硬化性樹脂とからなるハードコンポジットに、高強度・高弾性率繊維からなる布帛に熱可塑性樹脂を含浸または接着したソフトコンポジットを、接着または非接着状態で積層一体化してなることを特徴とする高機能コンポジット。
- 高強度補強繊維が、ガラス繊維又は炭素繊維である請求項1に記載の高機能コンポジット。
- 高強度・高弾性率繊維が、アラミド繊維、PBO繊維、高強度ポリエチレン繊維及び炭素繊維から選ばれる少なくとも1種である請求項1又は2に記載の高機能コンポジット。
- 布帛が、一方向性織物、二方向性織物、三軸織物、多軸織物又は一方向性シートであり、その目付が50〜500g/m2の範囲内で、厚みが0.1〜2mmの範囲内である請求項1〜3のいずれか1項に記載の高機能コンポジット。
- 熱可塑性樹脂がフィルム状で、該フィルムが布帛の表面に接着している請求項1〜4のいずれか1項に記載の高機能コンポジット。
- 積層一体化が、低融点樹脂粉末による点接着である請求項1〜4のいずれか1項に記載の高機能コンポジット。
- 積層一体化が、ハードコンポジット上に、高強度・高弾性率繊維からなる布帛に熱可塑性樹脂繊維を不織状態で布帛とした熱可塑性樹脂不織布を重ね合わせて加熱しつつ加圧することにより、熱可塑性樹脂不織布を溶融させ高強度・高弾性率繊維からなる布帛中に熱可塑性樹脂を含浸させてなるソフトコンポジットを重ね、加熱及び加圧して、ハードコンポジットに接着する方法である請求項1〜4のいずれか1項に記載の高機能コンポジット。
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