JP2018161842A - 繊維強化樹脂製品 - Google Patents

繊維強化樹脂製品 Download PDF

Info

Publication number
JP2018161842A
JP2018161842A JP2017061268A JP2017061268A JP2018161842A JP 2018161842 A JP2018161842 A JP 2018161842A JP 2017061268 A JP2017061268 A JP 2017061268A JP 2017061268 A JP2017061268 A JP 2017061268A JP 2018161842 A JP2018161842 A JP 2018161842A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fiber
layer
reinforced resin
fiber reinforced
resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017061268A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6993092B2 (ja
Inventor
健史 小原
Takeshi Obara
健史 小原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2017061268A priority Critical patent/JP6993092B2/ja
Priority to US15/927,130 priority patent/US10675839B2/en
Priority to EP18163904.8A priority patent/EP3381673A1/en
Priority to CN201810254248.9A priority patent/CN108656675B/zh
Publication of JP2018161842A publication Critical patent/JP2018161842A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6993092B2 publication Critical patent/JP6993092B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/02Physical, chemical or physicochemical properties
    • B32B7/022Mechanical properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/02Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by features of form at particular places, e.g. in edge regions
    • B32B3/08Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by features of form at particular places, e.g. in edge regions characterised by added members at particular parts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/26Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00Layers arrangement
    • B32B2250/022 layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00Layers arrangement
    • B32B2250/033 layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00Layers arrangement
    • B32B2250/044 layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00Layers arrangement
    • B32B2250/055 or more layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00Layers arrangement
    • B32B2250/20All layers being fibrous or filamentary
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00Layers arrangement
    • B32B2250/24All layers being polymeric
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00Layers arrangement
    • B32B2250/40Symmetrical or sandwich layers, e.g. ABA, ABCBA, ABCCBA
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00Layers arrangement
    • B32B2250/42Alternating layers, e.g. ABAB(C), AABBAABB(C)
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/02Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
    • B32B2260/021Fibrous or filamentary layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/02Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
    • B32B2260/021Fibrous or filamentary layer
    • B32B2260/023Two or more layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/04Impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/046Synthetic resin
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0261Polyamide fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/40Properties of the layers or laminate having particular optical properties
    • B32B2307/412Transparent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/536Hardness
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/54Yield strength; Tensile strength
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/546Flexural strength; Flexion stiffness
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2603/00Vanes, blades, propellers, rotors with blades
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2605/00Vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2605/00Vehicles
    • B32B2605/08Cars

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

【課題】特定の荷重が作用したことを把握することが容易であるとともに、簡素な手法で得ることが可能な繊維強化樹脂製品を提供する。【解決手段】繊維強化樹脂製品10は、破断伸びが大きな第1強化繊維の織物からなる第2繊維層14、第3繊維層16、第5繊維層19及び第6繊維層20と、第1繊維強化樹脂層に比して破断伸びが小さく、且つ引張強度が大きな第2強化繊維の織物からなる第1繊維層12、第7繊維層21とを有する。第3繊維層16と第5繊維層19の間には、第1強化繊維及び第2強化繊維に比してマトリックス樹脂に対する接合力が低く且つ可撓性が大きな可撓性繊維の編み物からなる第4繊維層18が配置される。第1繊維層12〜第7繊維層21に同一のマトリックス樹脂が含浸されることで、FRP層22が形成される。すなわち、第1繊維層12〜第7繊維層21は、単一個のマトリックス樹脂を共有する。【選択図】図1

Description

本発明は、繊維強化樹脂製品に関し、一層詳細には、単一個のマトリックス樹脂が複数層の強化繊維層に含浸された繊維強化樹脂製品に関する。
強化繊維にマトリックス樹脂が含浸された繊維強化樹脂は、軽量でありながら強度及び剛性に優れることから、様々な構造材として用いられている。この種の構造材(すなわち、繊維強化樹脂製品)の好適な例として、自動二輪車のカウルやフェンダ等が挙げられる。また、特許文献1には、繊維強化樹脂製品としてのプロペラシャフトが開示されている。
特許文献1記載のプロペラシャフトは、繊維強化樹脂からなるFRP層を複数層積層した積層体に対し、前記繊維強化樹脂のマトリックス樹脂に比して低靭性の樹脂からなる樹脂層を設けることで構成されている。この構成において、プロペラシャフトに大きな衝撃負荷が作用したとき、前記積層体に先んじて前記樹脂層にクラックが発生し、その結果、該樹脂層が変色する。ユーザは、この変色を視認することにより、積層体にクラックが発生する前にプロペラシャフトに大きな衝撃負荷が作用したと認識することが可能である、とのことである。
特開平8−99364号公報
特許文献1に記載されるように樹脂層を設けた場合、樹脂層と積層体との密着性を向上させるべく、樹脂層をなす樹脂と、積層体(各FRP層)のマトリックス樹脂とを溶着させることが想起される。しかしながら、この場合、前記樹脂と前記マトリックス樹脂とが混ざり合うため、両樹脂の靭性の差異が小さくなる。
また、前記樹脂と前記マトリックス樹脂とで靭性を相違させるには、例えば、同一の熱硬化性樹脂を用い、マトリックス樹脂が未硬化である段階で樹脂層となる樹脂をコーティングした後、該樹脂が優先的に硬化する条件下で熱硬化を行うことで、マトリックス樹脂に先んじて樹脂を硬化させる必要がある。このような条件に設定することは煩雑であり、また、繊維強化樹脂製品の製造条件の自由度が制限される。
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、繊維強化樹脂製品に特定の荷重が作用したことを把握することが容易であり、しかも、簡素な手法で得ることが可能な繊維強化樹脂製品を提供することを目的とする。
前記の目的を達成するために、本発明は、第1強化繊維が層状に含まれる第1繊維強化樹脂層(14、16、19、20)を少なくとも1層と、前記第1強化繊維に比して破断伸びが小さな第2強化繊維が層状に含まれる第2繊維強化樹脂層(12、21)を少なくとも1層備える繊維強化樹脂製品(10)であって、
前記第2繊維強化樹脂層(12、21)は、前記第1繊維強化樹脂層(14、16、19、20)の外方に位置し、
さらに、前記第1繊維強化樹脂層(14、16、19、20)及び前記第2繊維強化樹脂層(12、21)が共有する単一個のマトリックス樹脂を備えることを特徴とする。
すなわち、本発明に係る繊維強化樹脂製品は、破断伸びが互いに異なる第1強化繊維、第2強化繊維を含んで構成される。そして、外方に位置する第2強化繊維が、第1強化繊維に比して破断伸びが小さい。このため、第2強化繊維が破断しても、第1強化繊維には未だに伸びる余地がある。すなわち、繊維強化樹脂製品が破損するに至らない。従って、ユーザは、第2強化繊維が破断したことを目視で把握することにより、繊維強化樹脂製品に特定の荷重が作用したことを容易に認識することが可能である。
しかも、第1強化繊維及び第2強化繊維は、単一個のマトリックス樹脂を共有している。このため、種類が相違するマトリックス樹脂が混ざり合うことに起因してマトリックス樹脂の靭性が低下することが回避される。また、マトリックス樹脂の種類に制限を受けることもない。
さらに、マトリックス樹脂の硬化速度を内部と表層部で相違させる必要もない。このため、繊維強化樹脂製品の製造条件の自由度が増す。すなわち、繊維強化樹脂製品は、簡素な手法によって製造することが可能である。
第1繊維強化樹脂層を複数層積層するときには、第1強化繊維として、第2強化繊維に比して引張強度が小さいものを用いることが可能である。この場合、破断伸びが第2強化繊維に比して大きな第1強化繊維とするための材料の選択肢が増加する。すなわち、材料選択の自由度が向上する。しかも、第1繊維強化樹脂層を複数層積層しているので、第1繊維強化樹脂層の総合的な引張強度が大きくなる。このため、第2強化繊維が破断した後も、第1強化繊維がすぐに破断することなく伸びることが可能となる。
なお、この場合、第2繊維強化樹脂層(12、21)は、積層された複数層の第1繊維強化樹脂層(14、16、19、20)の外方に配置すればよい。
マトリックス樹脂は、その破断伸びが第2強化繊維に比して大きい材料からなることが好ましい。これにより、第2強化繊維が破断することに先んじてマトリックス樹脂が破断することが回避される。
また、マトリックス樹脂、第1強化繊維及び第2強化繊維に比して破断伸びが大きな樹脂からなる透明樹脂層(24)を、第2繊維強化樹脂層(12、21)の外方に配置することが好ましい。この場合、第2強化繊維が破断した後も透明樹脂層(24)に覆われた状態が維持される。従って、繊維が露出することが回避される。
さらに、第1強化繊維及び第2強化繊維に比してマトリックス樹脂に対する接合力が低く且つ可撓性が大きな可撓性繊維が層状に含まれる可撓性繊維樹脂層(18)を設けることが好ましい。この可撓性繊維樹脂層(18)は、第1繊維強化樹脂層(14、16、19、20)と第2繊維強化樹脂層(12、21)との間、又は、第1繊維強化樹脂層(14、16、19、20)同士の間に配置すればよい。
可撓性繊維は、第1強化繊維及び第2強化繊維に比してマトリックス樹脂に対する接合力が小さい。しかも、この可撓性繊維は、第1強化繊維及び第2強化繊維に比して可撓性が大きい。従って、繊維強化樹脂製品に曲げ荷重が作用したとき、可撓性繊維樹脂層は、マトリックス樹脂から露出して撓む。このため、繊維強化樹脂製品に過大な荷重が作用しても分断し難くなる。
繊維強化樹脂製品(10)は、マトリックス樹脂及び第1強化繊維に比して可撓性が小さな樹脂からなる荷重検出用モニタ部材(26)を含むものであることが好ましい。
荷重検出用モニタ部材は、可撓性が低いため、第1強化繊維の破断に先んじて変形ないし破損する。ユーザは、この状態を認識することによっても、繊維強化樹脂製品に特定の荷重が作用したことを把握することができる。
本発明によれば、破断伸びが互いに異なる第1強化繊維、第2強化繊維を含めるとともに、第1強化繊維に比して破断伸びが小さな第2強化繊維を外方に配置するようにして繊維強化樹脂製品を構成するようにしている。この構成では、第2強化繊維が先に破断し、第1強化繊維は未だ伸びようとする。この段階において、ユーザは、第2強化繊維が破断したことを目視で把握することにより、繊維強化樹脂製品に特定の荷重が作用したことを認識することができる。
しかも、第1強化繊維及び第2強化繊維は、単一個のマトリックス樹脂を共有している。さらに、マトリックス樹脂の硬化速度を内部と表層部で相違させる必要もない。以上のような理由から、繊維強化樹脂製品の製造条件の自由度が増すので、繊維強化樹脂製品を簡素な手法によって製造することができる。
本発明の実施の形態に係る繊維強化樹脂製品の要部分解斜視図である。 図1の繊維強化樹脂製品の要部縦断面図である。 繊維強化樹脂に用いられる各種の強化繊維の破断伸びと引張強度との関係を示すグラフである。 繊維強化樹脂製品の破断伸びと引張強度との関係を示すグラフである。 図1の繊維強化樹脂製品を構成する第7繊維層の第2強化繊維に破断が生じた状態を示す要部縦断面図である。 曲げ荷重が作用したときの繊維強化樹脂製品の要部縦断面図である。
以下、本発明に係る繊維強化樹脂製品につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、理解を容易にするべく、各図面では、繊維強化樹脂製品の構成要素を平板形状として示しているが、各構成要素、ひいては繊維強化樹脂製品の形状がこれに限定されるものではないことは勿論である。
図1及び図2は、それぞれ、本実施の形態に係る繊維強化樹脂製品10の要部分解斜視図、要部縦断面図である。この繊維強化樹脂製品10は、第1繊維層12、第2繊維層14、第3繊維層16、第4繊維層18、第5繊維層19、第6繊維層20及び第7繊維層21に同一のマトリックス樹脂が含浸されたFRP層22を有する。すなわち、第1繊維層12〜第7繊維層21は、単一個のマトリックス樹脂を共有する。
本実施の形態において、第2繊維層14、第3繊維層16、第5繊維層19及び第6繊維層20は、破断伸びが大きな第1強化繊維の織物からなる。すなわち、マトリックス樹脂が含浸した第2繊維層14、第4繊維層18、第5繊維層19及び第6繊維層20は、それぞれ、第1強化繊維を層状に含む第1繊維強化樹脂層である。従って、この場合、繊維強化樹脂製品10は、4層の第1繊維強化樹脂層を有し、その中の2層ずつが互いに積層されている。
また、第1繊維層12及び第7繊維層21は、第1繊維強化樹脂層に比して破断伸びが小さく、且つ引張強度が大きな第2強化繊維の織物からなる。すなわち、マトリックス樹脂が含浸した第1繊維層12及び第7繊維層21は、第2強化繊維を層状に含む第2繊維強化樹脂層である。従って、この場合、繊維強化樹脂製品10は、2層の第2繊維強化樹脂層を有する。
ここで、繊維強化樹脂に用いられる各種の強化繊維の破断伸びと引張強度との関係をグラフにして図3に示す。この図3から、例えば、A群に属する繊維群は引張強度が相対的に小さく且つ破断伸びが相対的に大きい一方で、B群に属する繊維群は引張強度が相対的に大きく且つ破断伸びが相対的に小さいことが分かる。従って、第1強化繊維はA群に属する繊維群から選定し、且つ第2強化繊維はB群に属する繊維群から選定すればよい。
マトリックス樹脂の好適な例としては、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等の各種の熱硬化性樹脂が挙げられる。又は、熱可塑性樹脂であってもよい。
第4繊維層18は、第1強化繊維及び第2強化繊維に比してマトリックス樹脂に対する結合力が低く且つ可撓性が大きな可撓性繊維からなる。この第4繊維層18にマトリックス樹脂が含浸することにより、可撓性繊維を層状に含む可撓性繊維樹脂層が形成されている。このように、本実施の形態では、可撓性繊維樹脂層が、第1繊維強化樹脂層を構成する第3繊維層16と、同じく第1繊維強化樹脂層を構成する第5繊維層19との間に介在する。この可撓性繊維樹脂層が、第1繊維強化樹脂層及び第2繊維強化樹脂層と同様に、繊維強化樹脂製品10の強度や剛性の向上に寄与することは勿論である。
第4繊維層18は、第1繊維層12、第2繊維層14、第3繊維層16、第5繊維層19、第6繊維層20及び第7繊維層21に比してマトリックス樹脂に対する接合力が小さい。しかも、該第4繊維層18は、第1繊維層12、第2繊維層14、第3繊維層16、第5繊維層19、第6繊維層20及び第7繊維層21に比して大きな可撓性を示す。第4繊維層18を構成する可撓性繊維の好適な例としては、アラミド繊維が挙げられる。
FRP層22は、以上の第1繊維層12〜第7繊維層21に同一のマトリックス樹脂が含浸することで構成されている。換言すれば、FRP層22は、単一個のマトリックス樹脂と、第1繊維層12〜第7繊維層21とを有する。なお、図1では、第1繊維層12、第2繊維層14、第3繊維層16、第4繊維層18、第5繊維層19、第6繊維層20、第7繊維層21の判別を容易にするべく、各々にハッチングを付している。ただし、これは便宜を図るためのものであり、第1強化繊維、第2強化繊維、可撓性繊維の配向方向を示すものではない。
繊維強化樹脂製品10は、上記FRP層22の他、該FRP層22の第7繊維層21側表面を覆う透明カバー層24(透明樹脂層)と、FRP層22の第1繊維層12側表面に当接する荷重検出用モニタ部材26とをさらに有する。
FRP層22の第7繊維層21側表面に設けられた透明カバー層24は、光を透過する透明樹脂から形成されている。この透明カバー層24が、ユーザによる使用時に該ユーザから視認される側の表面(以下、「主面」と表記する)となる。従って、ユーザは、透明カバー層24を介して第7繊維層21を目視することが可能である。このことから諒解されるように、第7繊維層21(第2繊維強化樹脂層)はFRP層22の最外に位置しており、換言すれば、第2繊維層14、第3繊維層16(ともに第1繊維強化樹脂層)、第4繊維層18(可撓性繊維樹脂層)、第5繊維層19、第6繊維層20(第1繊維強化樹脂層)よりも外方に位置している。
透明樹脂は、マトリックス樹脂や第1強化繊維、第2強化繊維及び可撓性繊維に比して破断伸びが大きな材料からなることが好ましい。この場合、繊維強化樹脂製品10に何らかの荷重が作用して第2繊維層14、第3繊維層16、第5繊維層19、第6繊維層20を含む第1繊維強化樹脂層や、第1繊維層12、第7繊維層21を含む第2繊維強化樹脂層に破断が生じたとしても、透明樹脂は未だ伸張しているので容易に破断に至らない。このため、破断した第1繊維層12、第2繊維層14、第3繊維層16、第5繊維層19、第6繊維層20、第7繊維層21が透明カバー層24に覆われた状態が維持される。
FRP層22の第1繊維層12側表面、すなわち、主面の裏面に設けられた荷重検出用モニタ部材26は、FRP層22の厚み方向(第1繊維層12〜第7繊維層21の配列方向)に対して略直交する方向に突出するように設けられる。荷重検出用モニタ部材26の先端は、裏面で露呈した第1繊維層12を含む第2繊維強化樹脂層に当接する。
荷重検出用モニタ部材26は、少なくとも、FRP層22に比して可撓性が低い樹脂からなる。この場合、繊維強化樹脂製品10に荷重が作用したとき、第1繊維層12(第1繊維強化樹脂層)の第2強化繊維が破断することに先んじて荷重検出用モニタ部材26が変形するか、又は破損する。
上記のようにして得られた繊維強化樹脂製品10は、例えば、自動二輪車のカウルやフェンダ等として用いられる。
本実施の形態に係る繊維強化樹脂製品10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用につき説明する。
繊維強化樹脂製品10には、荷重が作用することがある。このような場合、繊維強化樹脂製品10は、図4に示すように、荷重の大きさに応じて伸びる。すなわち、先ず、弾性変形を起こす。その後、弾性変形領域を超えると、強化繊維が破断する。
ここで、上記したように、本実施の形態では、FRP層22の最外方に第1繊維層12及び第7繊維層21(第2繊維強化樹脂層)が配置されており、しかも、これら第1繊維層12及び第7繊維層21中の第2強化繊維の破断伸びが、第2繊維層14、第3繊維層16、第5繊維層19及び第6繊維層20(いずれも第1繊維強化樹脂層)中の第1強化繊維に比して小さい。このため、図5に示すように、第2強化繊維が先に破断して破断箇所30が形成される。この状態では、図4中に円C1で示しているように応力が急激に減少する。
一方、第1強化繊維は、第2強化繊維に比して破断伸びが大きいために未だ破断に至っていない。しかも、第1強化繊維の引張強度が第2強化繊維に比して小さい場合でも、第1繊維強化樹脂層を複数層存在させることで、第2教強化繊維の破断後も第1繊維強化樹脂層が負荷を担う。このため、第1強化繊維が、第2強化繊維が破断した後に短時間で破断することが回避される。すなわち、第1繊維強化樹脂層を複数層設けることにより、第1繊維層12、第7繊維層21の第2強化繊維が破断した後も、繊維強化樹脂製品10がすぐに破断に至ることが防止される。
なお、マトリックス樹脂も第2強化繊維に比して破断伸びが大きい。このため、マトリックス樹脂が第2強化繊維よりも先に破断することが回避される。
第2強化繊維が破断した後、第1強化繊維はそれ以上の応力となるまで破断しない。従って、図4に示すように応力が再上昇する。
この段階で、ユーザは、透明カバー層24を介した目視により(図5参照)、第2強化繊維に破断が生じていることを認識することができる。すなわち、特定の荷重が作用したことを容易に把握することができる。
しかも、第2強化繊維に破断が生じているときであっても、該第2強化繊維(第7繊維層21)が透明カバー層24で覆われている。すなわち、破断した第2強化繊維が透明カバー層24で被覆された状態が維持されるので、繊維が露出することが回避される。
荷重がさらに大きくなると、第1強化繊維が破断するに先んじて荷重検出用モニタ部材26が変形ないし破損する(図6参照)。上記したように、荷重検出用モニタ部材26の可撓性が、FRP層22に比して小さいからである。ユーザは、この状態を認識することによっても、第1強化繊維が破断に至る可能性があると認識することができる。
しかも、荷重検出用モニタ部材26は、主面の裏面、すなわち、ユーザから見え難い面に設けられている。従って、繊維強化樹脂製品10の主面の美観を損ねることがない。加えて、繊維強化樹脂製品10が自動二輪車のカウル等である場合、荷重検出用モニタ部材26が走行風に対する抵抗となることを防止することが可能である。
荷重がなおも大きくなると、図4に示すように第1強化繊維が破断するとともに、図6に示すように破断箇所32が形成される。仮にこのようになったとしても、本実施の形態では、FRP層22中に、マトリックス樹脂との架橋密度が第1強化繊維及び第2強化繊維に比して小さい可撓性繊維を含む第4繊維層18(可撓性繊維樹脂層)が存在する。このため、このような状況に至ると、第3繊維層16と第5繊維層19の間から第4繊維層18が露呈する。
しかも、第4繊維層18は、第1強化繊維(第2繊維層14、第3繊維層16、第5繊維層19、第6繊維層20)及び第2強化繊維(第1繊維層12、第7繊維層21)に比して可撓性が大きい。従って、曲げ荷重が加わった場合、図6に示すように容易に撓む。このため、繊維強化樹脂製品10が破損することを回避することができる。
このように構成される繊維強化樹脂製品10は、特に限定されるものではないが、例えば、いわゆるRTM成形法によって成形することができる。この場合、第1繊維層12〜第7繊維層21が収容された成形型のキャビティ内に溶融樹脂が導入され、該溶融樹脂が第1繊維層12〜第7繊維層21の繊維同士の間隙に進入しながらキャビティの形状に対応する形状に成形される。その後、該溶融樹脂が冷却硬化することで、第1繊維強化樹脂層、第2繊維強化樹脂層及び可撓性繊維樹脂層を含むFRP層22が得られる。
さらに、FRP層22の第7繊維層21側表面に透明カバー層24を設ける。その後、必要に応じて、荷重検出用モニタ部材26が突出形成された支持部材を、前記荷重検出用モニタ部材26がFRP層22の第1繊維層12側表面に当接するように配設する。これにより、繊維強化樹脂製品10が得られるに至る。
このように、本実施の形態に係る繊維強化樹脂製品10は、一般的なRTM成形法を用いて作製することが可能である。すなわち、マトリックス樹脂の硬化速度を変更する等して靭性を相違させる必要がない。従って、成形の際の条件を設定することが容易であり、繊維強化樹脂製品10の製造条件の自由度が向上する。結局、本実施の形態によれば、繊維強化樹脂製品10を簡素な手法で得ることが可能である。
本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、第1繊維層12及び第7繊維層21の双方を設ける必要は特になく、第7繊維層21を省略するようにしてもよい。
また、上記の実施の形態では、可撓性繊維樹脂層を、第1繊維強化樹脂層同士の間に配置するようにしているが、第1繊維強化樹脂層と第2繊維強化樹脂層との間に配置するようにしてもよい。
さらに、上記の実施の形態では、第1繊維強化樹脂層を4層としているが、第1繊維強化樹脂層は1層以上であればよく、その層数は特に限定されるものではない。
そして、荷重検出用モニタ部材26は、長繊維、短繊維、チョップド繊維等の繊維強化樹脂のいずれであってもよい。
10…繊維強化樹脂製品 12…第1繊維層
14…第2繊維層 16…第3繊維層
18…第4繊維層 19…第5繊維層
20…第6繊維層 21…第7繊維層
22…FRP層 24…透明カバー層
26…荷重検出用モニタ部材 30、32…破断箇所

Claims (6)

  1. 第1強化繊維が層状に含まれる第1繊維強化樹脂層(14、16、19、20)を少なくとも1層と、前記第1強化繊維に比して破断伸びが小さな第2強化繊維が層状に含まれる第2繊維強化樹脂層(12、21)を少なくとも1層備える繊維強化樹脂製品(10)であって、
    前記第2繊維強化樹脂層(12、21)は、前記第1繊維強化樹脂層(14、16、19、20)の外方に位置し、
    さらに、前記第1繊維強化樹脂層(14、16、19、20)及び前記第2繊維強化樹脂層(12、21)が共有する単一個のマトリックス樹脂を備えることを特徴とする繊維強化樹脂製品(10)。
  2. 請求項1記載の製品(10)において、前記第1強化繊維が前記第2強化繊維に比して引張強度が小さく、且つ前記第1繊維強化樹脂層(14、16、19、20)が複数層積層され、
    前記第2繊維強化樹脂層(12、21)は、積層された複数層の前記第1繊維強化樹脂層(14、16、19、20)の外方に位置することを特徴とする繊維強化樹脂製品(10)。
  3. 請求項1又は2記載の製品(10)において、前記マトリックス樹脂の破断伸びが、前記第2強化繊維に比して大きいことを特徴とする繊維強化樹脂製品(10)。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の製品(10)において、前記マトリックス樹脂、前記第1強化繊維及び前記第2強化繊維に比して破断伸びが大きな樹脂からなり、且つ前記第2繊維強化樹脂層(12、21)の外方に配置された透明樹脂層(24)を有することを特徴とする繊維強化樹脂製品(10)。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の製品(10)において、前記第1強化繊維及び前記第2強化繊維に比して前記マトリックス樹脂に対する接合力が低く且つ可撓性が大きな可撓性繊維が層状に含まれる可撓性繊維樹脂層(18)が、前記第1繊維強化樹脂層(14、16、19、20)と前記第2繊維強化樹脂層(12、21)との間、又は、前記第1繊維強化樹脂層(14、16、19、20)同士の間に介在することを特徴とする繊維強化樹脂製品(10)。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の製品(10)において、前記第1繊維強化樹脂層(14、16、19、20)の内方に、前記第1繊維強化樹脂層(14、16、20)及び前記第2繊維強化樹脂層(12、21)に比して可撓性が小さな樹脂からなる荷重検出用モニタ部材(26)が当接していることを特徴とする繊維強化樹脂製品(10)。
JP2017061268A 2017-03-27 2017-03-27 繊維強化樹脂製品 Active JP6993092B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017061268A JP6993092B2 (ja) 2017-03-27 2017-03-27 繊維強化樹脂製品
US15/927,130 US10675839B2 (en) 2017-03-27 2018-03-21 Fiber reinforced resin product
EP18163904.8A EP3381673A1 (en) 2017-03-27 2018-03-26 Fiber reinforced resin product
CN201810254248.9A CN108656675B (zh) 2017-03-27 2018-03-26 纤维增强树脂制品

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017061268A JP6993092B2 (ja) 2017-03-27 2017-03-27 繊維強化樹脂製品

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018161842A true JP2018161842A (ja) 2018-10-18
JP6993092B2 JP6993092B2 (ja) 2022-02-04

Family

ID=61873286

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017061268A Active JP6993092B2 (ja) 2017-03-27 2017-03-27 繊維強化樹脂製品

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10675839B2 (ja)
EP (1) EP3381673A1 (ja)
JP (1) JP6993092B2 (ja)
CN (1) CN108656675B (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022170769A (ja) * 2021-04-29 2022-11-11 トヨタ紡織株式会社 繊維強化樹脂材料及びその製造方法並びに繊維強化樹脂構造体

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03292110A (ja) * 1990-04-10 1991-12-24 Tonen Corp 一方向配列ハイブリッド強化繊維シート、その製造方法及び構築物の補強方法
JPH0899364A (ja) * 1994-09-30 1996-04-16 Toray Ind Inc Frp製品およびその製造方法
US20050180854A1 (en) * 2002-03-19 2005-08-18 Peter Grabau Transition zone in wind turbine blade
JP2015186979A (ja) * 2014-03-27 2015-10-29 本田技研工業株式会社 鞍乗り型車両の車体フレーム構造
JP2015225745A (ja) * 2014-05-27 2015-12-14 株式会社豊田自動織機 電極加工装置
JP2017094505A (ja) * 2015-11-18 2017-06-01 三菱樹脂株式会社 強化繊維複合積層体

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4400425A (en) * 1980-03-21 1983-08-23 Vladimir Vanha High impact chemically activated polyester fiber reinforced plastic composite
US6764741B2 (en) * 2000-12-27 2004-07-20 Mitsui Chemicals, Inc. Laminated product having surface protection layer
TW200511473A (en) * 2003-03-31 2005-03-16 Nippon Oil Co Ltd Dummy wafer
US20050136761A1 (en) * 2003-12-17 2005-06-23 Daikin Industries, Ltd. Fire-Retardant Composite Material
CN101076445A (zh) * 2003-12-17 2007-11-21 大金工业株式会社 阻燃剂复合材料
JP2008106245A (ja) * 2006-09-26 2008-05-08 Toray Ind Inc 炭素繊維強化複合材料
DE602007013162D1 (de) * 2006-10-25 2011-04-28 Tokai Rubber Ind Ltd Verformungssensor
JP5427503B2 (ja) 2009-07-31 2014-02-26 日産自動車株式会社 繊維強化樹脂部品およびその製造方法並びに製造装置
WO2017134047A1 (de) * 2016-02-01 2017-08-10 SEs Solutions GmbH Faltbarer dachbehälter für ein kraftfahrzeug

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03292110A (ja) * 1990-04-10 1991-12-24 Tonen Corp 一方向配列ハイブリッド強化繊維シート、その製造方法及び構築物の補強方法
JPH0899364A (ja) * 1994-09-30 1996-04-16 Toray Ind Inc Frp製品およびその製造方法
US20050180854A1 (en) * 2002-03-19 2005-08-18 Peter Grabau Transition zone in wind turbine blade
JP2015186979A (ja) * 2014-03-27 2015-10-29 本田技研工業株式会社 鞍乗り型車両の車体フレーム構造
JP2015225745A (ja) * 2014-05-27 2015-12-14 株式会社豊田自動織機 電極加工装置
JP2017094505A (ja) * 2015-11-18 2017-06-01 三菱樹脂株式会社 強化繊維複合積層体

Also Published As

Publication number Publication date
US20180272656A1 (en) 2018-09-27
CN108656675B (zh) 2021-05-28
CN108656675A (zh) 2018-10-16
EP3381673A1 (en) 2018-10-03
US10675839B2 (en) 2020-06-09
JP6993092B2 (ja) 2022-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11584835B2 (en) Laminated substrate and method for manufacturing the same
EP1731282A4 (en) PREFORM, FRP, AND METHODS OF MANUFACTURING THEREOF
JP2007055162A (ja) 炭素繊維複合材料成形体
JP2015120355A (ja) 炭素繊維強化複合材料の接合体
US20180066797A1 (en) Fiber reinforced polymer matrix composite structure and high pressure container, and method of manufacturing the same
EP3190307B1 (en) Energy-absorbing member
KR20180033725A (ko) 보강 복합재 및 이를 포함하는 물품
JP2016527112A (ja) 複合型枠の製造方法、複合型枠、サンドイッチコンポーネント、ロータブレードエレメントおよび風力発電装置
JP2018161842A (ja) 繊維強化樹脂製品
JP6562764B2 (ja) 防振部材及び防振部材の製造方法
JP5028797B2 (ja) 繊維強化プラスチック構造体
JP5002922B2 (ja) アーム状応力伝達部材
WO2017038445A1 (ja) 繊維構造体及び繊維強化複合材
KR19990037286A (ko) 섬유강화복합재료제 관형상체
JP6196658B2 (ja) サンドイッチパネル,一方向プリプレグの製造方法及びサンドイッチパネルの製造方法
KR20190031908A (ko) 섬유 강화 플라스틱 시트와 이를 포함하는 적층체
CN110116522B (zh) 包含主层和加强层的预浸渍部件
JP2013169647A (ja) 複合成形体および製造方法
WO2012014613A1 (ja) 繊維基材及び繊維強化複合材料
JP6832536B2 (ja) プリプレグ積層体及びその製造方法
JP2006257573A (ja) 炭素繊維織物
WO2024204015A1 (ja) 複合繊維強化樹脂及び衝撃吸収材
JP5550827B2 (ja) Frp製引抜き構造部材およびその製造方法
JPH044107A (ja) 炭素繊維強化複合材料プリプレグシート
JP2022024497A (ja) 衝撃吸収部材の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191209

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200811

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200901

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201030

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20210406

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210705

C60 Trial request (containing other claim documents, opposition documents)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60

Effective date: 20210705

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20210715

C21 Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21

Effective date: 20210720

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210817

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211005

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20211207

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211209

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6993092

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150