JP2022187332A - Laminated member and protective clothing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被保護体に当たる物から被保護体を保護するための積層部材及びこれを用いた防護用被服に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a laminated member for protecting an object to be protected from objects hitting the object to be protected, and protective clothing using the same.
人、動物、物などの被保護体(保護対象)に物が当たると被保護体が損傷する場合がある。被保護体に当たる物(以下、衝突体ともいう)から被保護体を保護するために、衝突体と被保護体との間に保護部材を配置することが行われている。保護部材は、被保護体の表面に配置されたり、衝突体の表面に配置されたり、被保護体と衝突体との間のいずれかの位置に配置されたりして用いられる。 Objects to be protected (objects to be protected), such as people, animals, and objects, may be damaged when objects hit them. BACKGROUND ART In order to protect an object to be protected from an object (hereinafter also referred to as a collision object) that hits the object to be protected, a protective member is arranged between the collision object and the object to be protected. The protective member is used by being arranged on the surface of the object to be protected, arranged on the surface of the collision object, or arranged at any position between the object to be protected and the collision object.
衝突体には種々のものがある。衝突体の一例を示すと、鋭利な飛来物が挙げられる。飛来物による事故の具体例として、熱間鍛造時のバリの飛翔が報告されている。バリは非常に先鋭利な形状を持ち、高速で飛翔する。作業者は鍛造機械の近くで作業を行っているため、バリが当たると死傷事故につながる危険性がある。実際にプレス加工機の破損により金属片が人体腹部に飛来し、腸管内に埋入した事例も報告されている。そのため、作業時に人体を保護する防具が求められている。 There are various types of impactors. An example of a collision object is a sharp flying object. Flying burrs during hot forging have been reported as a specific example of accidents caused by flying objects. Burrs have a very sharp shape and fly at high speed. Workers are working close to the forging machine, and burrs can cause death or injury. A case has been reported in which a piece of metal actually flew into the abdomen of a human body due to breakage of a press machine and was implanted in the intestinal tract. Therefore, there is a demand for protective gear that protects the human body during work.
バリは非常に高速で飛翔してくるため、防具には耐衝撃性だけでなく特に耐刺突性が必要である。また、バリは人体の脇下から膝の範囲に飛翔してくることが予想される。バリの飛翔が原因ではないが、大腿内側を杙創したことで、大量出血、ショック状態をきたした事例が報告されている。大腿動脈を損傷すると事後重大な後遺症が残る危険性もある。以上のことから、先端が鋭利なバリが飛翔してきた際に、動脈を損傷すると大きな事故につながる可能性が考えられる。例えば、鋭利な飛来物から被保護体を保護するためには、耐刺突性に優れた保護部材が必要である。 Since burrs fly at a very high speed, armor must be not only impact-resistant, but especially puncture-resistant. Also, burrs are expected to fly from the armpits to the knees of the human body. Although not caused by flying burrs, there have been reported cases of massive bleeding and shock due to puncture wounds on the inside of the thigh. Injury to the femoral artery also carries the risk of serious sequelae. From the above, it is conceivable that when a burr with a sharp tip flies and damages an artery, it may lead to a serious accident. For example, in order to protect an object to be protected from sharp flying objects, a protective member with excellent piercing resistance is required.
また、この例の他にも、様々な製造現場や機械の作動現場、爆破・解体といった破壊現場などで、鋭利な飛来物が生じて、人、ペット、家畜などの動物や物を傷つける可能性がある。また、衝突体としては、鋭利な物に限られず、サイズ、形状、質量など様々なものが想定される。 In addition to this example, at various manufacturing sites, machine operating sites, and destruction sites such as blasting and demolition, sharp flying objects may occur and injure people, pets, livestock and other animals and objects. There is Moreover, the collision object is not limited to a sharp object, and various objects such as size, shape, and mass are assumed.
例えば特許文献1には、被保護体の表面に配置される複合材料シートであって、被保護体側に配置される、ポリカーボネートから形成された非繊維強化プラスチック層と、非繊維強化プラスチック層の被保護体とは反対の側に配置される、アラミド繊維または炭素繊維と樹脂とを含む繊維強化プラスチック層とを有する複合材料シートが記載されている。繊維強化プラスチック層に用いられる樹脂として、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を用いることが記載されている。
For example,
この複合材料シートの他にも、被保護体を保護することのできる積層部材(保護部材)の開発が望まれている。また、仮に積層部材が破損したとしても、被保護体を傷つけないだけでなく、周囲の動物や物を傷つけない積層部材の開発が望まれている。 In addition to this composite material sheet, development of a laminated member (protective member) capable of protecting an object to be protected is desired. Moreover, even if the laminated member is damaged, it is desired to develop a laminated member that does not only damage the object to be protected, but also does not damage surrounding animals and objects.
本発明は、前記の課題を解決するためになされたもので、物が当たっても被保護体を充分に保護することができ、仮に破損しても被保護体及び周囲の人、動物や物を傷つけ難い積層部材及びこれを用いた防護用被服を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. To provide a laminated member which hardly damages the skin and protective clothing using the same.
請求項1に記載の積層部材は、被保護体を保護するための積層部材であって、最外層の一対の可撓性樹脂層の間に、プラスチックと繊維とを含む繊維強化プラスチック層が配置されていることを特徴とする。
A laminated member according to
請求項2に記載の積層部材は、請求項1に記載のものであり、前記可撓性樹脂層が、熱可塑性樹脂で形成されていることを特徴とする。
A laminate member according to
請求項3に記載の積層部材は、請求項2に記載のものであり、前記可撓性樹脂層を構成する熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン系樹脂であることを特徴とする。
A laminated member according to
請求項4に記載の積層部材は、請求項1に記載のものであり、前記可撓性樹脂層が、シリコン樹脂又はゴムで形成されていることを特徴とする。
According to
請求項5に記載の積層部材は、請求項1から4のいずれかに記載のものであり、前記プラスチックが、熱可塑性樹脂であることを特徴とする。
A laminated member according to
請求項6に記載の積層部材は、請求項5に記載のものであり、前記プラスチックである熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン系樹脂であることを特徴とする。
The laminated member according to
請求項7に記載の積層部材は、請求項1から4のいずれかに記載のものであり、前記プラスチックが、熱硬化性樹脂であることを特徴とする。
According to
請求項8に記載の積層部材は、請求項1から6のいずれかに記載のものであり、前記繊維強化プラスチック層は、前記繊維としてアラミド繊維を含むアラミド繊維強化プラスチック層であることを特徴とする。
The laminated member according to claim 8 is the laminated member according to any one of
請求項9に記載の積層部材は、請求項1から6のいずれかに記載のものであり、前記繊維強化プラスチック層は、前記繊維として炭素繊維を含む炭素繊維強化プラスチック層であることを特徴とする。
The laminated member according to claim 9 is the laminated member according to any one of
請求項10に記載の積層部材は、請求項1から9のいずれかに記載のものであり、複数層の前記繊維強化プラスチック層を有することを特徴とする。
The laminated member according to
請求項11に記載の積層部材は、請求項1から6のいずれかに記載のものであり、前記繊維としてアラミド繊維を含むアラミド繊維強化プラスチック層と、前記繊維として炭素繊維を含む炭素繊維強化プラスチック層とを有することを特徴とする。
The laminated member according to
請求項12に記載の積層部材は、請求項1から11のいずれかに記載のものであり、隣り合う前記繊維強化プラスチック層の間に、可撓性樹脂層が配置されていることを特徴とする。
The laminated member according to
請求項13に記載の防護用被服は、請求項1から12のいずれかに記載の積層部材が、被服本体に配置されていることを特徴とする。
A protective clothing according to claim 13 is characterized in that the laminated member according to any one of
請求項14に記載の防護用被服は、請求項13に記載のものであり、前記被服本体は、前記積層部材を着脱可能に装着できる装着部材を有することを特徴とする。 The protective clothing according to claim 14 is the protective clothing according to claim 13, and is characterized in that the clothing main body has a mounting member to which the laminated member can be detachably mounted.
請求項15に記載の積層部材の製造方法は、被保護体を保護するための積層部材の製造方法であって、重ねた複数のシート状の樹脂原材料の間にシート状の繊維を配置し、加熱及び加圧して、前記樹脂原材料を前記繊維に含侵させて繊維強化プラスチック層を形成すると共に、最外層になる可撓性樹脂層を形成することを特徴とする。 A method for manufacturing a laminated member according to claim 15 is a method for manufacturing a laminated member for protecting an object to be protected, wherein sheet-shaped fibers are arranged between a plurality of laminated sheet-shaped resin raw materials, It is characterized by forming a fiber-reinforced plastic layer by heating and pressurizing to impregnate the resin raw material into the fibers, and forming a flexible resin layer to be the outermost layer.
請求項16に記載の積層部材の製造方法は、請求項15に記載のものであり、複数のシート状の前記繊維と複数のシート状の前記樹脂原材料を互い違いに配置して、前記加熱及び加圧することで、複数の繊維強化プラスチック層を形成すると共に、隣接する繊維強化プラスチック層の間に可撓性樹脂層を形成することを特徴とする。 The method for manufacturing a laminated member according to claim 16 is the method according to claim 15, wherein the plurality of sheet-shaped fibers and the plurality of sheet-shaped resin raw materials are alternately arranged, and the heating and heating are performed. A plurality of fiber-reinforced plastic layers are formed by pressing, and a flexible resin layer is formed between adjacent fiber-reinforced plastic layers.
被保護体を保護するための積層部材が最外層の一対の可撓性樹脂層の間に繊維強化プラスチック層が配置されている場合、物が当たっても被保護体を充分に保護することができ、仮に積層部材が破損しても被保護体及び周囲の人、動物や物を傷つけ難い。 When a fiber reinforced plastic layer is arranged between a pair of flexible resin layers on the outermost layer of a laminated member for protecting an object to be protected, the object to be protected can be sufficiently protected even if an object hits it. Even if the laminated member is damaged, the object to be protected and the people, animals, and objects around it are not easily damaged.
可撓性樹脂層が熱可塑性樹脂で形成されている場合、熱硬化性樹脂よりも耐衝撃性に優れるため破損し難い。可撓性樹脂層を構成する熱可塑性樹脂がポリオレフィン系樹脂である場合、柔軟で軽量なため、周囲の人、動物や物をより傷つけ難く、軽量な積層部材とすることができる。可撓性樹脂層がシリコン樹脂又はゴムで形成されている場合、柔軟であるため、周囲の人、動物や物をより傷つけ難い。 When the flexible resin layer is made of a thermoplastic resin, it is more resistant to impact than a thermosetting resin and is therefore less likely to break. When the thermoplastic resin constituting the flexible resin layer is a polyolefin resin, it is flexible and lightweight, so that it is less likely to damage surrounding people, animals and objects, and a lightweight laminated member can be obtained. When the flexible resin layer is made of silicone resin or rubber, it is flexible and therefore less likely to hurt surrounding people, animals, or objects.
繊維強化プラスチック層のプラスチックが熱可塑性樹脂である場合、熱硬化性樹脂よりも耐衝撃性に優れるため破損し難い。プラスチックである熱可塑性樹脂がポリオレフィン系樹脂である場合、柔軟で軽量なため、周囲の人、動物や物をより傷つけ難く、軽量な積層部材とすることができる。プラスチックが熱硬化性樹脂である場合、硬質であるため、耐衝撃性及び耐刺突性に優れた積層部材とすることができる。 If the plastic of the fiber-reinforced plastic layer is a thermoplastic resin, it is more resistant to impact than a thermosetting resin, and is therefore less likely to break. When the thermoplastic resin, which is a plastic, is a polyolefin resin, it is flexible and lightweight, so that it is less likely to damage surrounding people, animals, and objects, and a lightweight laminated member can be obtained. When the plastic is a thermosetting resin, it is hard, so that the laminated member can have excellent impact resistance and puncture resistance.
繊維強化プラスチック層がアラミド繊維を含むアラミド繊維強化プラスチック層である場合、軽量で且つ耐衝撃性が向上するという効果がある。繊維強化プラスチック層が炭素繊維を含む炭素繊維強化プラスチック層である場合、曲げ弾性率や縦弾性率が向上するという効果がある。複数層の繊維強化プラスチック層を有する場合、耐衝撃性に更に優れる。アラミド繊維を含むアラミド繊維強化プラスチック層と、炭素繊維を含む炭素繊維強化プラスチック層との両方を有する場合、より耐衝撃性に優れる。隣り合う繊維強化プラスチック層の間に、可撓性樹脂層が配置されている場合、より耐衝撃性に優れる。 When the fiber-reinforced plastic layer is an aramid fiber-reinforced plastic layer containing aramid fibers, there is an effect that the weight is reduced and the impact resistance is improved. When the fiber-reinforced plastic layer is a carbon-fiber-reinforced plastic layer containing carbon fibers, there is an effect that the flexural modulus and longitudinal elastic modulus are improved. When it has a plurality of fiber-reinforced plastic layers, the impact resistance is further improved. When having both an aramid fiber-reinforced plastic layer containing aramid fibers and a carbon fiber-reinforced plastic layer containing carbon fibers, the impact resistance is more excellent. When a flexible resin layer is arranged between adjacent fiber-reinforced plastic layers, the impact resistance is more excellent.
本発明の積層部材が被服本体に配置されている場合、軽量でありながら耐衝撃性に優れた防護用被服になる。被服本体が積層部材を着脱可能に装着できる装着部材を有する場合、仮に一部の積層部材が破損したとしても、その積層部材だけを簡便・迅速に交換することができる。 When the laminated member of the present invention is arranged in the clothing body, it becomes a protective clothing that is lightweight and has excellent impact resistance. When the clothing body has a mounting member to which the laminated member can be detachably attached, even if a part of the laminated member is damaged, only the laminated member can be replaced simply and quickly.
本発明の積層部材の製造方法は、重ねた複数のシート状の樹脂原材料の間にシート状の繊維を配置し、加熱及び加圧して、樹脂原材料を繊維に含侵させて繊維強化プラスチック層を形成すると共に、最外層になる可撓性樹脂層を形成することで、簡便に積層部材を製造することができる。複数のシート状の繊維と複数のシート状の樹脂原材料を互い違いに配置して加熱及び加圧することで、繊維強化プラスチック層及び可撓性樹脂層を簡便かつ迅速に形成することができる。 In the method for producing a laminated member of the present invention, a sheet-shaped fiber is placed between a plurality of stacked sheet-shaped resin raw materials, and heated and pressed to impregnate the resin raw material into the fibers to form a fiber-reinforced plastic layer. By forming a flexible resin layer that is to be the outermost layer while forming, the laminated member can be easily manufactured. By alternately arranging a plurality of sheet-shaped fibers and a plurality of sheet-shaped resin raw materials and applying heat and pressure, the fiber-reinforced plastic layer and the flexible resin layer can be formed simply and quickly.
以下、発明を実施するための形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの形態に限定されるものではない。 Although the embodiments for carrying out the invention will be described in detail below, the scope of the invention is not limited to these embodiments.
(第1実施形態)
図1に、本発明の積層部材101の使用状態を表す模式的な拡大断面図を示す。積層部材101は、被保護体90に当たる物(図示省略。衝突体ともいう)から被保護体90の損傷を防止するために配置されている。被保護体90は、人や動物(被保護動物)、物(被保護物)である。同図には、積層部材101が、被保護体90の表面に配置されている例を示している。衝突体は、積層部材101の被保護体90とは逆側(図の上部側)から積層部材101(被保護体90)に当たる。積層部材101は、衝突体の表面に配置されていてもよいし、衝突体と被保護体90との間の任意の位置に配置されていてもよい。後述するように、積層部材101は、人が着用する防護用被服に配置されていてもよい。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a schematic enlarged cross-sectional view showing the state of use of the
積層部材101は、被保護体90を保護するためのものであり、最外層の一対の可撓性樹脂層10,10の間に、プラスチックと繊維とを含む繊維強化プラスチック層11が配置されているものである。繊維強化プラスチック層11は、単一の層であってもよいし、複数の層からなる積層構造であってもよい。
The
可撓性樹脂層10は、可撓性樹脂によって層状に形成されている。可撓性樹脂層10は、衝突体が当たった際に弾性変形するという特性を有している。そのため、衝突体が当たった際に柔軟に変形して破損し難い。仮に積層部材101(特に繊維強化プラスチック層11)が損傷したとしても、被保護体90や周囲の人、動物や物を傷つけることを防止できる。可撓性樹脂層10は、割れ難いものであることが好ましい。可撓性樹脂層10は、延性破壊する延性材料で形成されている場合、仮に破損したとしてもバリが発生せず、破片が飛散しないため、好ましい。衝突体として先端が鋭利な物が想定される場合、耐刺突性に優れたものであることが好ましい。
The
可撓性樹脂層10に用いる樹脂は、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれであってもよい。熱可塑性樹脂は、熱硬化性樹脂よりも耐衝撃性に優れ破損しにくいため、好ましく用いることができる。
The resin used for the
可撓性樹脂層10に用いる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリスルホン、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、EVA樹脂、AS樹脂、ABS樹脂、PET樹脂およびメタクリル樹脂、さらにこれらのブレンドポリマーを例示することができる。
Examples of thermoplastic resins used for the
可撓性樹脂層10に用いる熱可塑性樹脂として、特に、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂は軽量なため、好ましく用いることができる。ポリオレフィン系樹脂の中でも、ポリエチレンは軽量でありながら耐衝撃性に優れるため、特に好ましく用いることができる。ポリエチレンには、種々の特性のものがあるが必要性に応じていずれを使用してもよい。例えば、ポリエチレンには、一般的な分類として、高密度ポリエチレン (HDPE, High Density Polyethylene)、低密度ポリエチレン(LDPE,Low Density Polyethylene)、超低密度ポリエチレン(VLDPE, Very Low Density Polyethylene / ULDPE, Ultra Low Density Polyethylene)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE, Linear Low density Polyethylene)、超高分子量ポリエチレン(UHMW-PE, Ultra-High Molecular Weight Polyethylene)がある。インターネット上のフリー百科事典ウィキペディアによる分類では、高密度ポリエチレンは比重0.92 - 0.96、荷重たわみ温度130℃以下のもの、低密度ポリエチレンは比重0.91 - 0.92、荷重たわみ温度100℃以下のもの、超低密度ポリエチレンは比重 < 0.9のもの、直鎖状低密度ポリエチレンは比重 < 0.94のもの、超高分子量ポリエチレンは一般に分子量150万以上のものである。超高分子量ポリエチレンは、比重0.92 - 0.94と軽量でありながら非常に高い耐衝撃性を持つため、より好ましく用いることができる。
As the thermoplastic resin used for the
可撓性樹脂層10に用いる熱硬化性樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、およびポリウレタン樹脂を例示することができる。
Examples of thermosetting resins used for the
また、可撓性樹脂層10に用いる樹脂は、シリコン樹脂(シリコーン)又はゴムであってもよい。
Also, the resin used for the
可撓性樹脂層10の厚さは任意である。衝突体側の一方の可撓性樹脂層10の厚さと、被保護体90側の他方の可撓性樹脂層10の厚さとが同じであっても良いし異なっていてもよい。一例を示すと、可撓性樹脂層10の厚さは、0.1mm以上10.0mm以下である。
繊維強化プラスチック層11の厚さは任意である。一例を示すと、繊維強化プラスチック層11の厚さは、0.1mm以上10.0mm以下である。
積層部材101の厚さは任意である。一例を示すと、積層部材101の厚さは、0.3mm以上30mm以下である。
The thickness of the
The thickness of the fiber-reinforced
The thickness of the
繊維強化プラスチック層11は、プラスチックに繊維を複合して強度を向上させた複合材料である。この繊維の例として、アラミド繊維又は炭素繊維が挙げられる。繊維強化プラスチック層11は、前記繊維としてアラミド繊維を含む場合、アラミド繊維強化プラスチック層である。繊維強化プラスチック層11は、前記繊維として炭素繊維を含む場合、炭素繊維強化プラスチック層である。繊維強化プラスチック層11は、割れ難いものであることが好ましい。繊維強化プラスチック層11は、延性破壊する延性材料で形成されていることが好ましい。繊維強化プラスチック層11が脆性破壊するものである場合、外層の可撓性樹脂層10が延性破壊するものであることが好ましい。繊維強化プラスチック層11は、衝突体として先端が鋭利な物が想定される場合、耐刺突性に優れたものであることが好ましい。
The fiber-reinforced
繊維強化プラスチック層11に用いるプラスチックは、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれであってもよい。
The plastic used for the fiber-reinforced
繊維強化プラスチック層11に用いる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリスルホン、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、EVA樹脂、AS樹脂、ABS樹脂、PET樹脂およびメタクリル樹脂、さらにこれらのブレンドポリマーを例示することができる。
Examples of thermoplastic resins used for the fiber-reinforced
繊維強化プラスチック層11に用いる熱可塑性樹脂として、特に、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂を好ましく用いることができる。ポリオレフィン系樹脂の中でも、ポリエチレンは軽量でありながら耐衝撃性に優れるため、特に好ましく用いることができる。ポリエチレンには、種々の特性のものがあるが必要性に応じていずれを使用してもよい。例えば、ポリエチレンには、一般的な分類として、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレンがある。各分類は、前記したとおりである。超高分子量ポリエチレンは、比重0.92 - 0.94と軽量でありながら非常に高い耐衝撃性を持つため、より好ましく用いることができる。
As the thermoplastic resin used for the fiber-reinforced
繊維強化プラスチック層11に用いる熱硬化性樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、およびポリウレタン樹脂を例示することができる。
Examples of thermosetting resins used for the fiber-reinforced
可撓性樹脂層10の可撓性樹脂と、繊維強化プラスチック層11のプラスチックとが同種の樹脂であってもよいし、異なる樹脂であってもよい。また、一方(例えば図の上部側)の可撓性樹脂層10と、他方(例えば図の下部側)の可撓性樹脂層10とが、同種の樹脂であってもよいし、異なる樹脂であってもよい。
The flexible resin of the
積層部材101は、両方の最外層に可撓性樹脂層10,10が設けられている。可撓性樹脂層10は、弾性を有するため衝突体が当たっても変形して破損し難い。繊維強化プラスチック層11は、プラスチックが繊維で強化されているため、衝突体が当たっても破損し難い。そのため、物が当たっても被保護体を充分に保護することができる。また、衝突体が当たって、仮に内部の繊維強化プラスチック層11が破損したとしても可撓性樹脂層10,10が設けられているため、破損した繊維強化プラスチック層11が外部に表出し難い。そのため、仮に破損しても被保護体及び周囲の人、動物や物を傷つけることを防止できる。
The
積層部材101の製造方法は、シート状の可撓性樹脂層10、シート状の繊維強化プラスチック層11、シート状の可撓性樹脂層10を積層して、例えば、加熱加圧することで一体化して製造する。または、シート状の可撓性樹脂層10、シート状の繊維強化プラスチック層11、シート状の可撓性樹脂層10を接着して一体化して製造してもよい。繊維強化プラスチック層11として公知のプリプレグを用いたプリプレグ製造法により製造してもよい。プリプレグとは、繊維に前もって樹脂(マトリックス)を含浸させた中間材料である。プリプレグには、熱可塑性樹脂をマトリックスとするものと、熱硬化性樹脂をマトリックスとするものがある。いずれを使用してもよい。プリプレグを加熱(加熱加圧)することで成形できる。
The method for manufacturing the
図2に、積層部材101を加熱加圧して製造する場合に使用するホットプレス機601の模式図を例示する。
FIG. 2 illustrates a schematic diagram of a
ホットプレス機601は、一例として、加熱加圧部材611,612、金型615,616、及び温度計618を備えている。加熱加圧部材611は、一例として、加熱器を内部に備える固定台である。加熱加圧部材612は、一例として、加熱器を内部に備える移動台である。同図中に対の矢印で示す方向に金型615,616を加圧するように、加熱加圧部材612が加熱加圧部材611に向かって移動可能に構成されている。
The
金型615、616は、積層部材101を所望の任意の形状に成形するための型である。金型615には、金型615(積層部材101)の温度を測定するための温度計618が設けられている。温度計618の計測する温度が所望の温度になるように、加熱加圧部材611,612の温度を制御可能に構成されている。
The
積層部材101は、シート状の可撓性樹脂層10、シート状の繊維強化プラスチック層11、シート状の可撓性樹脂層10が金型615、616に収容され、金型615、616が加熱加圧部材611,612によって加熱加圧されることで、所定の温度、圧力が印加され、一体的に成形されて、製造される。
In the
積層部材101の可撓性樹脂層10,10の可撓性樹脂、及び繊維強化プラスチック層11のプラスチックのいずれにも同種の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂が用いられている場合、一例として、次のように積層部材101を製造することができる。例えば、積層部材101の製造方法は、重ねた複数のシート状の樹脂原材料の間にシート状の繊維を配置し、加熱及び加圧して、樹脂原材料を繊維に含侵させて繊維強化プラスチック層11を形成すると共に、最外層になる可撓性樹脂層10,10を形成する。以下具体的に説明する。
When the same kind of thermoplastic resin or thermosetting resin is used for both the flexible resin of the flexible resin layers 10, 10 of the
図3に、積層部材101の製造方法を表す模式図を示す。図3(a)に示すシート状の樹脂原材料(樹脂原材料シート)10a,10aは、可撓性樹脂層10,10、及び繊維強化プラスチック層11のプラスチックの原材料である。シート状の繊維(繊維シート)11aは、繊維強化プラスチック層11の繊維の原材料である。繊維11aは、アラミド繊維又は炭素繊維である。同図に示すように、積層部材101の層構成に合わせた順番になるように、シート状の樹脂原材料10a、シート状の繊維11a、シート状の樹脂原材料10aを重ねて、ホットプレス機601(図2参照)の金型615、616にセットする。
FIG. 3 shows a schematic diagram showing a method for manufacturing the
ホットプレス機601の加熱加圧部材611,612で金型615、616を加熱加圧する。樹脂原材料10aが熱可塑性樹脂の場合、熱で溶融して流動性を有するようになる。樹脂原材料10aが熱硬化性樹脂の場合、硬化温度以下の加温で流動性を有するようになる。流動性を有するようになった樹脂原材料10a,10aは、加圧により繊維11aの繊維間に含侵(浸透)する。樹脂原材料10aが熱硬化性樹脂の場合、含侵後に硬化温度まで加熱する。加圧を継続した状態で加熱を停止して、金型615、616を冷却すると、樹脂原材料10aが硬化して、図3(b)に示す積層部材101が完成する。樹脂原材料10a,10aには、所定の厚さの可撓性樹脂層10,10及び繊維強化プラスチック層11が形成できる分量のものを使用する。
(第2実施形態)
図4に、本発明の積層部材102の使用状態を表す模式的な拡大断面図を示す。なお、既に説明した構成については同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
(Second embodiment)
FIG. 4 shows a schematic enlarged cross-sectional view showing the state of use of the
積層部材102は、被保護体90に当たる物(図示省略)による被保護体90の損傷を防止するためのものである。同図には、積層部材102が、被保護体90の表面に配置されている例を示しているが、衝突体の表面に配置されていてもよいし、衝突体と被保護体90との間の任意の位置に配置されていてもよい。
The
積層部材102は、最外層の一対の可撓性樹脂層10,10の間に、プラスチックと繊維とを含む繊維強化プラスチック層11が配置されている。積層部材102は、複数層の繊維強化プラスチック層11を有する。同図に示すように、積層部材102は、隣り合う繊維強化プラスチック層11の間に、可撓性樹脂層10を有していてもよい。
Laminated
必要とする所望の強度に応じて、繊維強化プラスチック層11の数や厚さ、内層の可撓性樹脂層10の数や厚さを設定すればよい。 The number and thickness of the fiber-reinforced plastic layers 11 and the number and thickness of the inner flexible resin layers 10 may be set according to the required and desired strength.
可撓性樹脂層10は、前述したように、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、シリコン樹脂及びゴムのいずれかで形成されている。可撓性樹脂層10を構成する熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン系樹脂であることが好ましい。
The
繊維強化プラスチック層11は、前述したように、アラミド繊維強化プラスチック又は炭素繊維強化プラスチックであることが好ましい。プラスチックは、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂で形成されている。繊維強化プラスチック層11を構成する熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン系樹脂であることが好ましい。
The fiber-reinforced
積層部材102は、複数の繊維強化プラスチック層11を有するため、積層部材101よりも耐衝撃性及び耐刺突性に優れている。さらに、積層部材102は、隣り合う繊維強化プラスチック層11の間に可撓性樹脂層10を有するため、積層部材101よりも耐衝撃性及び耐刺突性に優れている。
Since the
複数の繊維強化プラスチック層11は、いずれも同種のものであってもよいし、異なるものであってもよい。例えば、全ての繊維強化プラスチック層11がアラミド繊維強化プラスチック層であってもよいし、全ての繊維強化プラスチック層11が炭素繊維強化プラスチック層であってもよい。複数の繊維強化プラスチック層11としてアラミド繊維強化プラスチック層及び炭素繊維強化プラスチック層の両方が配置されていてもよい。その材質、配置、数、各層の厚さなどの構成は任意である。 The plurality of fiber-reinforced plastic layers 11 may all be of the same type, or may be of different types. For example, all fiber reinforced plastic layers 11 may be aramid fiber reinforced plastic layers, or all fiber reinforced plastic layers 11 may be carbon fiber reinforced plastic layers. Both the aramid fiber reinforced plastic layer and the carbon fiber reinforced plastic layer may be arranged as the plurality of fiber reinforced plastic layers 11 . The composition such as the material, arrangement, number, thickness of each layer, etc. is arbitrary.
なお、最外層になる可撓性樹脂層10,10の間の任意の位置に、樹脂を含まないシート状の繊維(繊維シート)が積層されていてもよい。 A sheet-like fiber (fiber sheet) containing no resin may be laminated at an arbitrary position between the flexible resin layers 10, 10 which are the outermost layers.
複数の可撓性樹脂層10は、いずれも同種のものであってもよいし、異なるものであってもよい。例えば、全ての可撓性樹脂層10が熱可塑性樹脂層であってもよいし、全ての可撓性樹脂層10が熱硬化性樹脂層であってもよい。複数の可撓性樹脂層10として熱可塑性樹脂層及び熱硬化性樹脂層の両方が配置されていてもよい。その材質、配置、数、各層の厚さなどの構成は任意である。 All of the plurality of flexible resin layers 10 may be of the same type, or may be of different types. For example, all the flexible resin layers 10 may be thermoplastic resin layers, or all the flexible resin layers 10 may be thermosetting resin layers. Both thermoplastic resin layers and thermosetting resin layers may be arranged as the plurality of flexible resin layers 10 . The composition such as the material, arrangement, number, thickness of each layer, etc. is arbitrary.
複数の繊維強化プラスチック層11の全ての隣り合う繊維強化プラスチック層11の間に可撓性樹脂層10を備えていなくてもよい。つまり、一部又は全部の隣り合う繊維強化プラスチック層11同士が接触していてもよい。
The
積層部材102の製造方法は、複数のシート状の可撓性樹脂層10、複数のシート状の繊維強化プラスチック層11を積層部材102の積層構成で積層して、例えば、加熱加圧して一体化したり、接着して一体化したりして製造する。加熱加圧する場合、図2に示したホットプレス機601を使用すればよい。繊維強化プラスチック層11として公知のプリプレグを用いたプリプレグ製造法により製造してもよい。
The method for manufacturing the
積層部材102の可撓性樹脂層10の可撓性樹脂、及び繊維強化プラスチック層11のプラスチックのいずれにも同種の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂が用いられている場合、次のように積層部材102を製造することができる。例えば、積層部材102の製造方法は、重ねた複数のシート状の樹脂原材料の間にシート状の繊維を配置し、加熱及び加圧して、樹脂原材料を繊維に含侵させて繊維強化プラスチック層11を形成すると共に、最外層になる可撓性樹脂層10,10を形成する。このときに、複数のシート状の繊維と複数のシート状の樹脂原材料を互い違いに配置して、加熱及び加圧することで、複数の繊維強化プラスチック層を形成すると共に、隣接する繊維強化プラスチック層の間に可撓性樹脂層を形成してもよい。以下具体的に説明する。複数のシート状の熱可塑性樹脂が全て同種のものであることが好ましい。
When the same kind of thermoplastic resin or thermosetting resin is used for both the flexible resin of the
図5に、積層部材102の製造方法を示す模式図を示す。図5(a)に示すシート状の樹脂原材料10aは、可撓性樹脂層10及び繊維強化プラスチック層11のプラスチックの原材料である。シート状の繊維11aは、繊維強化プラスチック層11の繊維の原材料である。シート状の繊維11aは、アラミド繊維シート又は炭素繊維シートである。同図に示すように、積層部材102の層構成に合わせた順番になるように、複数のシート状の樹脂原材料10a、複数のシート状の繊維11aを互い違いに重ねて、ホットプレス機601(図2参照)の金型615、616にセットする。
FIG. 5 shows a schematic diagram showing a method for manufacturing the
ホットプレス機601の加熱加圧部材611,612で金型615、616を加熱加圧する。樹脂原材料10aが熱可塑性樹脂の場合、熱で溶融して流動性を有するようになる。樹脂原材料10aが熱硬化性樹脂の場合、硬化温度以下の加温で流動性を有するようになる。流動性を有するようになった樹脂原材料10aは、加圧により複数の繊維11aの繊維間に含侵する。樹脂原材料10aが熱硬化性樹脂の場合、含侵後に硬化温度まで加熱する。加圧を継続した状態で加熱を停止して、金型615、616を冷却すると、樹脂原材料10aが硬化して図5(b)に示す積層部材102が完成する。樹脂原材料10aとして、所定の厚さの可撓性樹脂層10及び繊維強化プラスチック層11が形成できる分量のものを使用する。
(第3実施形態)
図6に、本発明の積層部材103の使用状態を表す模式的な拡大断面図を示す。なお、既に説明した構成については同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
(Third Embodiment)
FIG. 6 shows a schematic enlarged cross-sectional view showing the state of use of the
積層部材103は、被保護体90に当たる物(図示省略)による被保護体90の損傷を防止するためのものである。同図には、積層部材103が、被保護体90の表面に配置されている例を示しているが、衝突体の表面に配置されていてもよいし、衝突体と被保護体90との間の任意の位置に配置されていてもよい。
The
積層部材103は、最外層の一対の可撓性樹脂層10,10の間に、プラスチックと繊維とを含む繊維強化プラスチック層11,12が配置されている。積層部材103は、複数層の繊維強化プラスチック層11,12を有する。積層部材103は、一例として、繊維強化プラスチック層11と繊維強化プラスチック層12とが隣接している。
Laminated
可撓性樹脂層10は、前述したように、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、シリコン樹脂及びゴムのいずれかで形成されている。可撓性樹脂層10を構成する熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン系樹脂であることが好ましい。
The
繊維強化プラスチック層11と繊維強化プラスチック層12は、同種のものであってもよいし、異なる種類のものであってもよい。異なる種類である場合、例えば、繊維強化プラスチック層11は熱可塑性樹脂(例えばポリエステル)をアラミド繊維で強化したアラミド繊維強化プラスチック層であり、繊維強化プラスチック層12は熱硬化性樹脂(例えばエポキシ樹脂)を炭素繊維で強化した炭素繊維強化プラスチック層である。
The fiber-reinforced
なお、図示しないが、最外層になる可撓性樹脂層10,10の間の任意の位置に、さらに樹脂を含まないシート状の繊維(繊維シート)が積層されていてもよい。 Although not shown, a sheet-like fiber (fiber sheet) containing no resin may be laminated at an arbitrary position between the flexible resin layers 10, 10 which are the outermost layers.
積層部材103の製造方法は、シート状の可撓性樹脂層10、シート状の繊維強化プラスチック層11、シート状の繊維強化プラスチック層12を積層部材103の積層構成で積層して、例えば、加熱加圧して一体化したり、接着して一体化したりして製造する。加熱加圧する場合、図2に示したホットプレス機601を使用すればよい。繊維強化プラスチック層12として公知のプリプレグを用いたプリプレグ製造法により製造してもよい。
The method for manufacturing the
積層部材103の繊維強化プラスチック層12がプリプレグで形成されたものである場合、次のように積層部材103を製造することができる。例えば、積層部材103の製造方法は、重ねた複数のシート状の樹脂原材料の間にシート状の繊維及びシート状のプリプレグを配置し、加熱及び加圧して、樹脂原材料を繊維に含侵させて繊維強化プラスチック層11を形成すると共にプリプレグから繊維強化プラスチック層12を形成し、さらに最外層になる可撓性樹脂層10,10を形成する。以下具体的に説明する。
When the fiber-reinforced
図7に、積層部材103の製造方法を示す模式図を示す。図7(a)に示すシート状の樹脂原材料10a1は、図7(b)に示す可撓性樹脂層101の原材料である。樹脂原材料10a1は、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂である。図7(a)に示すシート状の樹脂原材料10a2は、図7(b)に示す可撓性樹脂層102及び繊維強化プラスチック層11のプラスチックの原材料である。樹脂原材料10a2は、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂である。シート状のプリプレグ12aは、繊維に前もって樹脂(マトリックス)を含浸させた中間材料である。プリプレグ12aの繊維は、アラミド繊維又は炭素繊維である。プリプレグ12aの樹脂は、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂である。
FIG. 7 shows a schematic diagram showing a method for manufacturing the
シート状の繊維(繊維シート)11aは、繊維強化プラスチック層11の繊維の原材料である。シート状の繊維11aは、アラミド繊維シート又は炭素繊維シートである。同図に示すように、積層部材103の層構成に合わせた順番になるように、樹脂原材料10a1、プリプレグ12a、繊維11a、樹脂原材料10a2を積層して、ホットプレス機601(図2参照)の金型615、616にセットする。
The sheet-shaped fibers (fiber sheet) 11 a are raw materials for fibers of the fiber-reinforced
ホットプレス機601が金型615、616を加熱加圧すると、樹脂原材料10a1は、流動性を有するようになり可撓性樹脂層101が成形される。また、プリプレグ12aが加熱加圧により繊維強化プラスチック層12が成形される。また、加熱によって流動性を有するようになった樹脂原材料10a2は、加圧により繊維11aの繊維間に含侵して、繊維強化プラスチック層11及び可撓性樹脂層102が成形される。樹脂原材料10a1及び樹脂原材料10a2の少なくとも一方が熱硬化性樹脂の場合、含侵後に硬化温度まで加熱する。加圧を継続した状態で加熱を停止して、金型615、616を冷却すると、図7(b)に示す積層部材103が完成する。樹脂原材料10a1として、所定の厚さの可撓性樹脂層101が形成できる分量のものを使用する。樹脂原材料10a2として、所定の厚さの可撓性樹脂層102及び繊維強化プラスチック層11が形成できる分量のものを使用する。図7(a)に示す例では、樹脂原材料10a2は、可撓性樹脂層102及び繊維強化プラスチック層11を形成することから、可撓性樹脂層101だけを形成する樹脂原材料10a1よりも厚いものが使用されている。
When the
(第4実施形態)
図8に、本発明の防護用被服31の使用状態を表す模式図を示す。同図には、人91が防護用被服31を着用している状態を図示している。なお、既に説明した構成については同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 8 shows a schematic diagram showing how the
防護用被服31は、本発明の積層部材101が、被服本体33に配置されているものである。防護用被服31に積層部材102又は積層部材103が配置されていてもよい。被服本体33は、積層部材101を着脱可能に装着できる装着部材35を有することが好ましい。
The
防護用被服31(被服本体33)は、人91が着用するものである。同図では、被服の一例としてエプロンを図示している。防護用被服31は、人91が着用するものであればこれに限定されず、例えば、衣服、上着、下着、トップス、ボトムス、ジャンパー、ズボン、スカート、帽子、マスク、フェイスマスク、目出し帽、手袋、靴、靴下、腹巻、首巻、膝掛、膝当て、手甲、耳当て、ベルト、眼鏡、装身具などであってもよい。
The protective clothing 31 (clothing main body 33) is worn by the
装着部材35は、一例として、積層部材101を着脱可能に収容できるポケットである。装着部材35には、ポケットの開口部を開閉可能なファスナー、ボタンなどの開閉部材(図示省略)が設けられていることが好ましい。開閉部材が設けられていると、装着部材35から積層部材101が脱落せず、積層部材101を簡便に装着部材35に着脱することができる。
The mounting
装着部材35は、積層部材101及び被服本体33の対向し合う部位に互いに設けられている、対の面ファスナー、ホックボタン、嵌り合う留め具など、公知の着脱可能な取付部材であってもよい。
The mounting
同図に示すように、積層部材1011は人91の右側部側の装着部材351に装着され、積層部材1012は人91の中央部側の装着部材352に装着され、積層部材1013は人91の左側部側の装着部材353に装着されている。
As shown in the figure, the laminated member 101-1 is attached to the attachment member 35-1 on the right side of the
図9に、防護用被服31の横断面図を示す。人91の体形にフィットするように、中央部の積層部材1012は緩やかな曲面で形成され、側部の積層部材1011、1013は、積層部材1012よりも曲がり具合のきつい曲面で形成されている。積層部材101として、二次的に形状を変形できるものである場合、人91の体形に合わせて曲がり具合などの形状を変えることができるため好ましい。また、例えば、平坦な積層部材101を製造しておき、使用する部位に合わせた形状に二次的に成形して使用するようにしてもよい。
FIG. 9 shows a cross-sectional view of the
例えば、積層部材101(102,103)を構成する可撓性樹脂層10,10及び繊維強化プラスチック層11(12)が全て熱可塑性樹脂で形成されている場合、加熱することで形状を変形させて成形することができるため、使用する部位の形状に合わせることができ好ましい。例えば、積層部材101(102,103)として、可撓性樹脂層10及び繊維強化プラスチック層11(12)の樹脂として熱可塑性樹脂であるポリエチレンを用い、繊維強化プラスチック層11(12)の繊維としてアラミド繊維(炭素繊維)を用いると、加熱により二次的に成形することができるため好ましい。特に、ポリエチレン及びアラミド繊維を用いた積層部材101(102,103)は軽量であるため人91が着用しても負担が小さく、かつ、耐衝撃性及び耐刺突性に優れるため、より好ましい。
For example, when the flexible resin layers 10, 10 and the fiber-reinforced plastic layer 11 (12) constituting the laminated member 101 (102, 103) are all made of thermoplastic resin, the shape is deformed by heating. Since it can be molded by pressing, it is possible to match the shape of the part to be used, which is preferable. For example, as the laminated member 101 (102, 103), polyethylene, which is a thermoplastic resin, is used as the resin of the
なお、積層部材101(102,103)は、被服以外の任意の物に配置することができる。例えば、自動車、車いす、家具、建具、建材、電化製品、木工製品、工業製品、ガラス製品などに配置してもよい。 Note that the laminated member 101 (102, 103) can be placed on any object other than clothes. For example, they may be placed on automobiles, wheelchairs, furniture, fittings, building materials, electric appliances, wood products, industrial products, glass products, and the like.
以下、試作した実施例1~11について説明する。これらの実施例1~11に対し、衝突体として先端が鋭利な飛来物を高速で衝突させる刺突試験(耐刺突性試験)を実施した。 Examples 1 to 11, which were produced as prototypes, will be described below. These Examples 1 to 11 were subjected to a piercing test (a piercing resistance test) in which a flying object with a sharp tip was struck at high speed as a collision object.
[実施例1]
実施例1は、図4に示した積層部材102の例であり、同図の上から以下の順の9層の積層構造に構成したものである。
可撓性樹脂10:超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)
繊維強化プラスチック層11:アラミド繊維強化熱可塑性プラスチック(UHMWPE/AF)
可撓性樹脂10:超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)
繊維強化プラスチック層11:アラミド繊維強化熱可塑性プラスチック(UHMWPE/AF)
可撓性樹脂10:超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)
繊維強化プラスチック層11:アラミド繊維強化熱可塑性プラスチック(UHMWPE/AF)
可撓性樹脂10:超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)
繊維強化プラスチック層11:アラミド繊維強化熱可塑性プラスチック(UHMWPE/AF)
可撓性樹脂10:超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)
[Example 1]
Example 1 is an example of the
Flexible resin 10: Ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE)
Fiber-reinforced plastic layer 11: aramid fiber-reinforced thermoplastic (UHMWPE/AF)
Flexible resin 10: Ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE)
Fiber-reinforced plastic layer 11: aramid fiber-reinforced thermoplastic (UHMWPE/AF)
Flexible resin 10: Ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE)
Fiber-reinforced plastic layer 11: aramid fiber-reinforced thermoplastic (UHMWPE/AF)
Flexible resin 10: Ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE)
Fiber-reinforced plastic layer 11: aramid fiber-reinforced thermoplastic (UHMWPE/AF)
Flexible resin 10: Ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE)
1.特徴
アラミド繊維強化熱可塑性プラスチック(UHMWPE/AF)は熱可塑性樹脂である超高分子量ポリエチレン(Ultra-High Molecular Weight Polyethylene : UHMWPE)をアラミド繊維(Aramid Fiber : AF)で強化した複合材料である。UHMWPEは軽量で耐衝撃性に優れる。AFは耐衝撃性、耐切創性に優れる。
1. Features Aramid fiber reinforced thermoplastic (UHMWPE/AF) is a composite material made by reinforcing ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE), a thermoplastic resin, with aramid fiber (AF). UHMWPE is lightweight and has excellent impact resistance. AF has excellent impact resistance and cut resistance.
2.成形方法
成形時(製造時)の積層構成を図10に示す。超高分子量ポリエチレンUHMWPE(Saxin ニューライト,作新工業(株))は厚さ0.5mmのフィルムを使用した。アラミド繊維織物AF(Kevlar,東レ・デュポン)は綾織の厚さ0.5mmを使用した。図5(a)、具体的には図10に示すように超高分子量ポリエチレンUHMWPE(樹脂原材料10a)、アラミド繊維AF(繊維11a)を積層した。超高分子量ポリエチレンとアラミド繊維織物を交互に積層し、UHMWPE5枚、AF4枚の計9枚で[0f4]の積層構成とした。これらを図2に示すホットプレス機601の金型615、616内に挿入し、加熱しながら加圧して(ホットプレスして)成形した。完成した積層部材102(成形体)の厚さは3.65mm、密度は0.91g/cm3である。
2. Molding Method FIG. 10 shows the laminated structure at the time of molding (at the time of manufacture). A film of ultra-high molecular weight polyethylene UHMWPE (Saxin New Light, Saxin Kogyo Co., Ltd.) with a thickness of 0.5 mm was used. Aramid fiber fabric AF (Kevlar, Dupont Toray) was used with a twill weave thickness of 0.5 mm. As shown in FIG. 5(a), more specifically, FIG. 10, ultra-high molecular weight polyethylene UHMWPE (resin
3.刺突試験方法
耐刺突性の評価は、ガス銃を用いた衝撃試験機により行った。図11に衝撃試験機701の概略を示す。一例として、衝撃試験機701はエアーコンプレッサ(空気圧縮機)702、レギュレータ(圧力調整器)703、圧力計704、電磁弁705、衝突体を模擬したストライカ707、及びストライカを挿入するバレル(銃身)706から構成される。エアーコンプレッサ702からレギュレータ703と電磁弁704とを介してバレル706が接続されている。レギュレータ703と電磁弁705との間に圧縮空気の圧力を測定する圧力計704が設けられている。電磁弁704を開くことでバレル706内に圧縮空気が解放されストライカ707を押し出し、バレル706の先端に配置された試験片708(積層部材102)に衝突させる。ストライカ707の速度vはv=35m/s以上とし、運動エネルギKはK=10J以上で試験を行った。
3. Puncture Test Method Puncture resistance was evaluated using an impact tester using a gas gun. FIG. 11 shows an outline of the
図12にストライカ707の形状と試験片708(積層部材102)の固定方法を示す。ストライカ707は先端角度αがα = 30°の鋭利な形状を有している板厚2mmの板である。刺突試験はJIS K 7084:1993の3点曲げ衝撃試験を参考にして、支持台721に試験片708をセットして行った。衝撃負荷時に曲げ変形となるように、一対の支点722による両端自由支持で試験片708を固定した。試験片寸法は100x10x3.65mmの短冊形状とし、アラミド繊維織物の配向0°に対して平行に取り出している。また、被保護体が人体であっても使用可能なように、試験片708の後ろに人体を模擬したシリコーンゴム723を配置した。
FIG. 12 shows the shape of the
4.試験結果
実施例1に対する刺突試験後の外観観察を図13に示す。ストライカはわずかに試験片を貫通したが、被保護体に重篤な被害を与えるほどではない。また、実施例1では延性材料の超高分子量ポリエチレンUHMWPEとアラミド繊維AFを用いているため、UHMWPE/AFの破壊形態は延性破壊であった。例えば、エポキシ樹脂を母材とした炭素繊維強化プラスチックCFRPではぜい性破壊するが、その場合、バリの発生や破片の飛散から二次被害の恐れがある。UHMWPE/AFは延性破壊であるため、破壊した材料による被保護体への二次被害の観点からも被保護体を傷つけることがない。
よって、実施例1は密度が0.91g/cm3であるため軽量であり、さらに衝撃吸収性に優れ、延性破壊のため破断しにくいことが特徴である。また、実施例1は熱可塑性樹脂を使用しており熱を加えると変形するため、二次加工性に優れる利点がある。
4. Test Results The appearance observation after the puncture test for Example 1 is shown in FIG. The striker penetrated the specimen slightly, but not enough to cause serious damage to the protected object. Further, in Example 1, since ultra-high molecular weight polyethylene UHMWPE and aramid fiber AF, which are ductile materials, are used, the fracture mode of UHMWPE/AF was ductile fracture. For example, carbon fiber reinforced plastic CFRP with epoxy resin as the base material undergoes brittle fracture, but in that case, there is a risk of secondary damage due to burrs and scattering of fragments. Since UHMWPE/AF is a ductile fracture, it does not damage the protected object from the viewpoint of secondary damage to the protected object due to the fractured material.
Therefore, Example 1 has a density of 0.91 g/cm 3 and thus is light in weight, has excellent impact absorption properties, and is characterized by being difficult to break due to ductile fracture. In addition, Example 1 uses a thermoplastic resin and deforms when heat is applied, so it has the advantage of being excellent in secondary workability.
[実施例2]
実施例2は、図4に示す積層部材102の例であり、可撓性樹脂10として超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)、繊維強化プラスチック層11として炭素繊維強化熱可塑性プラスチック(UHMWPE/CF)を用いて交互に積層し、以下のように同図の上から順に29層の積層構造に構成したものである。
可撓性樹脂10:超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)
繊維強化プラスチック層11:炭素繊維強化熱可塑性プラスチック(UHMWPE/CF)
可撓性樹脂10:超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)
繊維強化プラスチック層11:炭素繊維強化熱可塑性プラスチック(UHMWPE/CF)
可撓性樹脂10:超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)
・
・
・
繊維強化プラスチック層11:炭素繊維強化熱可塑性プラスチック(UHMWPE/CF)
可撓性樹脂10:超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)
[Example 2]
Example 2 is an example of the
Flexible resin 10: Ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE)
Fiber reinforced plastic layer 11: carbon fiber reinforced thermoplastic (UHMWPE/CF)
Flexible resin 10: Ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE)
Fiber reinforced plastic layer 11: carbon fiber reinforced thermoplastic (UHMWPE/CF)
Flexible resin 10: Ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE)
・
・
・
Fiber reinforced plastic layer 11: carbon fiber reinforced thermoplastic (UHMWPE/CF)
Flexible resin 10: Ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE)
1.特徴
炭素繊維強化熱可塑性プラスチック(UHMWPE/CF)は超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)を炭素繊維(Carbon Fiber : CF)で強化した複合材料である。超高分子量ポリエチレンUHMWPEは軽量で耐衝撃性に優れる。炭素繊維CFは比強度、比剛性に優れる。
1. Characteristics Carbon fiber reinforced thermoplastic (UHMWPE/CF) is a composite material in which ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) is reinforced with carbon fiber (CF). Ultra high molecular weight polyethylene UHMWPE is lightweight and has excellent impact resistance. Carbon fiber CF is excellent in specific strength and specific rigidity.
2.成形方法
成形時の積層構成を図14に示す。超高分子量ポリエチレンUHMWPE(Saxin ニューライト,作新工業(株))は厚さ0.13mmのフィルムを使用した。炭素繊維織物CF(トレカクロスCO6142,東レ(株))は平織の厚さ0.15mmを使用した。図5(a)、具体的には図14に示すように、超高分子量ポリエチレン(樹脂原材料10a)と炭素繊維織物(繊維11a)を交互に積層し、UHMWPE15枚,CF14枚の計29枚[0f14]の積層構成とした。これらを図2に示すホットプレス機601の金型615、616内に挿入し、加熱しながら加圧して成形した。完成した積層部材102(成形体)の厚さは3.17mm,密度は1.11g/cm3である。
2. Molding method Fig. 14 shows the laminated structure at the time of molding. A film of ultra-high molecular weight polyethylene UHMWPE (Saxin New Light, Saxin Kogyo Co., Ltd.) with a thickness of 0.13 mm was used. The carbon fiber fabric CF (Torayca cloth CO6142, Toray Industries, Inc.) of plain weave with a thickness of 0.15 mm was used. As shown in FIG. 5(a), specifically, FIG. 14, ultra-high molecular weight polyethylene (resin
3.試験方法
実施例1と同様の刺突試験を行った。試験片寸法は100x10x3.17mmの短冊形状とし、炭素繊維織物の配向0°に対して平行に取り出している。
3. Test method The same puncture test as in Example 1 was performed. The test piece size is 100 x 10 x 3.17 mm, and is taken out parallel to the 0° orientation of the carbon fiber fabric.
4.試験結果
実施例2に対する刺突試験後の外観観察を図15に示す。ストライカはわずかに試験片を貫通したが、被保護体に重篤な被害を与えるほどではない。また、UHMWPE/CFの母材には延性材料の超高分子量ポリエチレンUHMWPEを用いているため、UHMWPE/CFの破壊形態は延性破壊であった。例えば、エポキシ樹脂を母材とした炭素繊維強化プラスチックCFRPのようなぜい性破壊の場合、バリの発生や破片の飛散から二次被害の恐れがある。本材料では延性破壊であるため、破壊した材料による二次被害の観点からも被保護体を傷つけることがない。
よって、実施例2は、密度が1.11g/cm3と軽量であり、さらに強度に優れ、衝撃吸収性が良い。また、実施例2は熱可塑性樹脂を使用しており熱を加えると変形するため、二次加工性に優れる利点がある。
4. Test Results The appearance observation after the puncture test for Example 2 is shown in FIG. The striker penetrated the specimen slightly, but not enough to cause serious damage to the protected object. In addition, the fracture mode of UHMWPE/CF was ductile fracture because UHMWPE, which is a ductile material, is used as the base material of UHMWPE/CF. For example, in the case of brittle fracture such as carbon fiber reinforced plastic CFRP with epoxy resin as the base material, there is a risk of secondary damage due to the generation of burrs and the scattering of fragments. Since this material is a ductile fracture, it does not damage the object to be protected from the viewpoint of secondary damage caused by the fractured material.
Therefore, Example 2 has a density of 1.11 g/cm 3 and a light weight, and furthermore has excellent strength and good impact absorption. Moreover, Example 2 uses a thermoplastic resin and deforms when heat is applied, so it has the advantage of being excellent in secondary workability.
[実施例3]
実施例3は、図1に示す積層部材101の例であり、同図の上から以下の順の3層の積層構造に構成したものである。
可撓性樹脂10:超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)
繊維強化プラスチック層11:炭素繊維強化熱硬化性プラスチック(CFRP)
可撓性樹脂10:超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)
[Example 3]
Example 3 is an example of the
Flexible resin 10: Ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE)
Fiber reinforced plastic layer 11: carbon fiber reinforced thermosetting plastic (CFRP)
Flexible resin 10: Ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE)
1.特徴
実施例3(UHMWPE+CFRP+UHMWPE)は、炭素繊維強化熱硬化性プラスチック(Carbon Fiber Reinforced Plastics : CFRP)を中心として、衝突体側と被保護体側に超高分子量ポリエチレンUHMWPEで挟み込んだサンドイッチ構造の積層部材である。この積層部材をUHMWPE+CFRP+UHMWPEと表記する。炭素繊維強化熱硬化性プラスチックCFRPは強度が高く、耐刺突性に優れる。一方、ぜい性材料であるため耐衝撃性に劣り、破断面が鋭利になりやすい。そこで、耐衝撃性に優れ、延性材料である超高分子量ポリエチレンUHMWPEをCFRPの両表面に配置している。
1. Features Example 3 (UHMWPE+CFRP+UHMWPE) has a sandwich structure in which Carbon Fiber Reinforced Plastics (CFRP) is sandwiched between ultra-high molecular weight polyethylene UHMWPE on the collision object side and the protected object side. It is a laminated member. This laminated member is described as UHMWPE+CFRP+UHMWPE. Carbon fiber reinforced thermosetting plastic CFRP has high strength and excellent puncture resistance. On the other hand, since it is a brittle material, it is inferior in impact resistance and tends to have a sharp fracture surface. Therefore, ultra-high molecular weight polyethylene UHMWPE, which is a ductile material with excellent impact resistance, is placed on both surfaces of CFRP.
2.成形方法
成形時の積層構成を図16に示す。炭素繊維強化熱硬化性プラスチックCFRPは、一方向繊維のプリプレグ16枚を[(0/±45/90)2]sの積層構成で成形した材料を用いた。炭素繊維強化プラスチックは炭素繊維(T1100GC,東レ(株))にエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグ材(P17045G-12,東レ(株))を使用した。図16に示すように、このCFRPをCFRPより少しサイズが大きめの超高分子量ポリエチレンUHMWPEで衝突体側、被保護体側を挟み込み、サンドイッチ構造とした。超高分子量ポリエチレンUHMWPE(Saxin ニューライト,作新工業(株))は厚さ0.5mmのフィルムを使用した。これらを図2に示すホットプレス機601の金型615、616内に挿入し、加熱しながら加圧して成形した。完成した積層部材101(成形体)の厚さは2.67mm,密度は1.37g/cm3である。
2. Molding Method FIG. 16 shows the laminated structure during molding. The carbon fiber reinforced thermosetting plastic CFRP used a material obtained by molding 16 sheets of unidirectional fiber prepreg in a [(0/±45/90) 2 ] s lamination configuration. A prepreg material (P17045G-12, Toray Industries, Inc.) made by impregnating carbon fibers (T1100GC, Toray Industries, Inc.) with epoxy resin was used as the carbon fiber reinforced plastic. As shown in FIG. 16, this CFRP was sandwiched between ultra-high-molecular-weight polyethylene UHMWPE, which is slightly larger than the CFRP, on the collision object side and the protected object side to form a sandwich structure. A film of ultra-high molecular weight polyethylene UHMWPE (Saxin New Light, Saxin Kogyo Co., Ltd.) with a thickness of 0.5 mm was used. These were inserted into the
3.試験方法
実施例1と同様の刺突試験を行った。試験片寸法は100x10x2.67mmの短冊形状とし、炭素繊維織物の配向0°に対して平行に取り出している。
3. Test method The same puncture test as in Example 1 was performed. The test pieces were strip-shaped with dimensions of 100 x 10 x 2.67 mm, and were taken out parallel to the 0° orientation of the carbon fiber fabric.
4.試験結果
実施例3の刺突試験後の外観観察を図17に示す。実施例3において被保護体側への貫通は見られなかった。炭素繊維強化熱硬化性プラスチックCFRPはぜい性材料のため、破壊時にバリの発生や破片の飛散が伴う。そのため、CFRPの破壊による二次被害の恐れがある。しかし、衝突体側と保護対象側に延性材料である熱可塑性樹脂UHMWPEで挟み込んでいるため、CFRPによるバリや破片の飛散を抑制している。そのため、破壊した材料による二次被害の観点からも被保護体を傷つけることがない。
実施例3は、強度が高い炭素繊維強化熱硬化性プラスチックにより耐刺突性が高く、さらに延性材料である超高分子量ポリエチレンUHMWPEで挟み込んでいるため延性破壊となり、被保護体を傷つけない利点がある。
4. Test Results The appearance observation after the puncture test in Example 3 is shown in FIG. In Example 3, no penetration to the side of the object to be protected was observed. Because carbon fiber reinforced thermosetting plastic CFRP is a brittle material, it is accompanied by burrs and scattering of fragments when broken. Therefore, there is a risk of secondary damage due to destruction of CFRP. However, since the collision object side and the protected side are sandwiched between the thermoplastic resin UHMWPE, which is a ductile material, the scattering of burrs and fragments caused by CFRP is suppressed. Therefore, the object to be protected is not damaged from the viewpoint of secondary damage caused by the destroyed material.
Example 3 has high puncture resistance due to the carbon fiber reinforced thermosetting plastic with high strength, and is sandwiched by ultra-high molecular weight polyethylene UHMWPE, which is a ductile material, resulting in ductile fracture, which has the advantage of not damaging the protected object. be.
[実施例4]
実施例4は、図1に示す積層部材101の例であり、同図の上から以下の順の3層の積層構造に構成したものである。
可撓性樹脂10:ポリカーボネート(PC)
繊維強化プラスチック層11:炭素繊維強化熱硬化性プラスチック(CFRP)
可撓性樹脂10:ポリカーボネート(PC)
[Example 4]
Example 4 is an example of the
Flexible resin 10: Polycarbonate (PC)
Fiber reinforced plastic layer 11: carbon fiber reinforced thermosetting plastic (CFRP)
Flexible resin 10: Polycarbonate (PC)
1.特徴
実施例4(PC+CFRP+PC)は、コア材として炭素繊維強化熱硬化性プラスチック(CFRP)を熱可塑性樹脂であるポリカーボネート(Polycarbonate : PC)で挟み込みサンドイッチ構造とした積層部材である。この積層部材をPC+CFRP+PCと表記する。
1. Features Example 4 (PC+CFRP+PC) is a laminated member having a sandwich structure in which a carbon fiber reinforced thermosetting plastic (CFRP) as a core material is sandwiched between polycarbonate (PC), which is a thermoplastic resin. This laminated member is described as PC+CFRP+PC.
2.成形方法
成形時の積層構成を図18に示す。コア材である炭素繊維強化熱硬化性プラスチックCFRPは一方向繊維のプリプレグ16枚を[(0/±45/90)2]sの積層構成で成形した材料を用いた。炭素繊維強化プラスチックCFRPは炭素繊維(T1100GC,東レ(株))にエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグ材(P17045G-12,東レ(株))を使用した。図18に示すように、このCFRPをポリカーボネートPCで挟み込みこんだサンドイッチ構造とした。ポリカーボネートPCは厚さ0.5mmのフィルムを使用した。これらを図2に示すホットプレス機601の金型615、616内に挿入し、加熱しながら加圧して成形した。完成した積層部材101(成形体)の厚さは2.67mm,密度は1.47g/cm3である。
2. Molding Method FIG. 18 shows the laminated structure at the time of molding. Carbon fiber reinforced thermosetting plastic CFRP, which is the core material, is made of 16 sheets of unidirectional fiber prepreg laminated in [(0/±45/90) 2 ] s . The carbon fiber reinforced plastic CFRP used a prepreg material (P17045G-12, Toray Industries, Inc.) in which carbon fibers (T1100GC, Toray Industries, Inc.) were impregnated with epoxy resin. As shown in FIG. 18, this CFRP was sandwiched between polycarbonate PCs to form a sandwich structure. Polycarbonate PC used a film with a thickness of 0.5 mm. These were inserted into the
3.試験方法
実施例1と同様の刺突試験を行った。試験片寸法は100x10x2.67mmの短冊形状とし、炭素繊維織物の配向0°に対して平行に取り出している。
3. Test method The same puncture test as in Example 1 was performed. The test pieces were strip-shaped with dimensions of 100 x 10 x 2.67 mm, and were taken out parallel to the 0° orientation of the carbon fiber fabric.
4.試験結果
実施例4の刺突試験後の外観観察を図19に示す。実施例4において被保護体側への貫通は見られなかった。炭素繊維強化熱硬化性プラスチックCFRPはぜい性材料のため、破壊時にバリの発生や破片の飛散が伴う。そのため、材料の破壊による二次被害の恐れがある。二次被害を抑えるため、延性材料であるPCでCFRPを挟み込んだサンドイッチ構造としたが、被保護体側のPCは衝撃により割れてしまった。しかし、本試験では、試験片作製の都合上、試験片の長手方向側面が樹脂で覆われていない。実際の使用では全ての側面が樹脂で覆われた状態であるため、本試験のような被保護体側のPCのはく離や割れは衝突体側と同様に生じにくいと考えられる。
実施例4は、強度が高い炭素繊維強化熱硬化性プラスチックで耐刺突性が高く、さらに延性材料であるポリカーボネートPCで挟み込んでいるため延性破壊となり、被保護体を傷つけない利点がある。
4. Test Results The appearance observation after the puncture test in Example 4 is shown in FIG. In Example 4, no penetration to the side of the object to be protected was observed. Because carbon fiber reinforced thermosetting plastic CFRP is a brittle material, it is accompanied by burrs and scattering of fragments when broken. Therefore, there is a risk of secondary damage due to material destruction. In order to suppress secondary damage, we adopted a sandwich structure in which CFRP was sandwiched between ductile PC materials, but the PC on the protected side cracked due to the impact. However, in this test, the side surfaces of the test piece in the longitudinal direction were not covered with resin for the convenience of test piece preparation. In actual use, all sides are covered with resin, so peeling and cracking of the PC on the protected side, as seen in this test, are unlikely to occur on the side of the impact body.
Example 4 is a carbon fiber reinforced thermosetting plastic with high strength and has high puncture resistance, and since it is sandwiched by polycarbonate PC, which is a ductile material, it becomes ductile fracture and has the advantage of not damaging the protected object.
[実施例5]
実施例5は、図1に示す積層部材101の例であり、同図の上から以下の順の3層の積層構造に構成したものである。
可撓性樹脂10:ポリカーボネート(PC)
繊維強化プラスチック層11:炭素繊維熱可塑性プラスチック(UHMWPE/CF)
可撓性樹脂10:ポリカーボネート(PC)
[Example 5]
Example 5 is an example of the
Flexible resin 10: Polycarbonate (PC)
Fiber-reinforced plastic layer 11: carbon fiber thermoplastic (UHMWPE/CF)
Flexible resin 10: Polycarbonate (PC)
1.特徴
実施例5(PC+UHMWPE/CF+PC)は、コア材として超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)を炭素繊維(CF)で強化した炭素繊維熱可塑性プラスチック(UHMWPE/CF)をポリカーボネート(PC)で挟み込みサンドイッチ構造とした積層部材である。この積層部材をPC+UHMWPE/CF+PCと表記する。
1. Features Example 5 (PC+UHMWPE/CF+PC) is a carbon fiber thermoplastic (UHMWPE/CF) made by reinforcing ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) with carbon fiber (CF) as a core material, and polycarbonate (PC). This is a laminated member with a sandwich structure. This laminated member is described as PC+UHMWPE/CF+PC.
2.成形方法
成形時の積層構成を図20に示す。コア材であるUHMWPE/CFは厚さ0.13mmの超高分子量ポリエチレンUHMWPE(Saxin ニューライト,作新工業(株))に炭素繊維織物CF(トレカクロスCO6142,東レ(株),平織の厚さ0.15mm)を、図5(a)、具体的には図14に示すように超高分子量ポリエチレンと炭素繊維織物を交互に積層し、UHMWPE15枚、CF14枚の計29枚[0f14]の積層構成により成形した。さらに、図20に示すように、このUHMWPE/CFをポリカーボネートPCで挟み込みこんだサンドイッチ構造とした。ポリカーボネートPCは厚さ0.5mmのフィルムを使用した。これらを図2に示すホットプレス機601の金型615、616内に挿入し、加熱しながら加圧して成形した。完成した積層部材101(成形体)の厚さは4.17mm,密度は1.13g/cm3である。
2. Molding Method FIG. 20 shows the laminated structure during molding. UHMWPE/CF, which is the core material, is a 0.13 mm thick ultra-high molecular weight polyethylene UHMWPE (Saxin New Light, Saksin Kogyo Co., Ltd.) and a carbon fiber fabric CF (Torayca cloth CO6142, Toray Industries, Inc., a plain weave thickness of 0.15 mm). 5(a), specifically, as shown in FIG. 14, ultra-high molecular weight polyethylene and carbon fiber fabric are alternately laminated, and a total of 29 sheets [0 f14 ] of 15 UHMWPE and 14 CF are laminated. Molded by Furthermore, as shown in FIG. 20, this UHMWPE/CF was sandwiched between polycarbonate PCs to form a sandwich structure. Polycarbonate PC used a film with a thickness of 0.5 mm. These were inserted into the
3.試験方法
実施例1と同様の刺突試験を行った。試験片寸法は100x10x4.17mmの短冊形状とし、炭素繊維織物の配向0°に対して平行に取り出している。
3. Test method The same puncture test as in Example 1 was performed. The test piece size is 100 x 10 x 4.17 mm, and is taken out parallel to the 0° orientation of the carbon fiber fabric.
4.試験結果
実施例5では、多少刺突するが、被保護体に重大な被害を与えなかった。また、UHMWPE/CFの母材には延性材料の超高分子量ポリエチレンUHMWPEを用いているため、UHMWPE/CFの破壊形態は延性破壊であった。例えば、エポキシ樹脂を母材とした炭素繊維強化プラスチックCFRPのようなぜい性破壊の場合、バリの発生や破片の飛散から二次被害の恐れがある。本材料では延性破壊であるため、破壊した材料による二次被害の観点からも被保護体を傷つけることがない。
4. Test Results In Example 5, although it stabbed to some extent, it did not cause serious damage to the object to be protected. In addition, the fracture mode of UHMWPE/CF was ductile fracture because UHMWPE, which is a ductile material, is used as the base material of UHMWPE/CF. For example, in the case of brittle fracture such as carbon fiber reinforced plastic CFRP with epoxy resin as the base material, there is a risk of secondary damage due to the generation of burrs and the scattering of fragments. Since this material is a ductile fracture, it does not damage the object to be protected from the viewpoint of secondary damage caused by the fractured material.
[実施例6]
実施例6は、図6に示す積層部材103の例であり、同図の上から以下の順の4層の積層構造に構成したものである。
可撓性樹脂層10:超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)
繊維強化プラスチック層12:炭素繊維強化熱硬化性プラスチック(CFRP)
繊維強化プラスチック層11:アラミド繊維強化熱可塑性プラスチック(UHMWPE/AF)
可撓性樹脂層10:超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)
[Example 6]
Example 6 is an example of the
Flexible resin layer 10: Ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE)
Fiber reinforced plastic layer 12: carbon fiber reinforced thermosetting plastic (CFRP)
Fiber-reinforced plastic layer 11: aramid fiber-reinforced thermoplastic (UHMWPE/AF)
Flexible resin layer 10: Ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE)
1.特徴
実施例6(UHMWPE+CFRP+UHMWPE/AF+UHMWPE)は炭素繊維強化熱硬化性プラスチック(CFRP)の衝突体側に超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)、被保護体側にアラミド繊維強化熱可塑性プラスチック(UHMWPE/AF)と超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)が配置された積層部材である。この積層部材をUHMWPE+CFRP+ UHMWPE/AF+UHMWPEと表記する。炭素繊維強化熱硬化性プラスチックCFRPは強度が高く、耐刺突性に優れる。一方、ぜい性材料であるため耐衝撃性に劣り、破断面が鋭利になりやすい。そこで、耐衝撃性に優れ、延性材料である超高分子量ポリエチレンと耐衝撃性、耐切創性にすぐれるアラミド繊維をCFRPの表面に配置している。
1. Features Example 6 (UHMWPE+CFRP+UHMWPE/AF+UHMWPE) is a carbon fiber reinforced thermosetting plastic (CFRP) with ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) on the impact body side and aramid fiber reinforced thermoplastic (UHMWPE) on the protected body side. /AF) and ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE). This laminated member is described as UHMWPE+CFRP+UHMWPE/AF+UHMWPE. Carbon fiber reinforced thermosetting plastic CFRP has high strength and excellent puncture resistance. On the other hand, since it is a brittle material, it is inferior in impact resistance and tends to have a sharp fracture surface. Therefore, ultra-high molecular weight polyethylene, which is a ductile material with excellent impact resistance, and aramid fiber, which has excellent impact resistance and cut resistance, are placed on the surface of CFRP.
2.成形方法
成形時の積層構造を図21に示す。炭素繊維強化熱硬化性プラスチックCFRPは一方向繊維のプリプレグ16枚を[(0/±45/90)2]sの積層構成で成形した材料を用いた。炭素繊維強化プラスチックは炭素繊維(T1100GC,東レ(株))にエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグ材(P17045G-12,東レ(株))を使用した。図21に示すように、このCFRPをアラミド繊維AFと積層させ、さらに超高分子量ポリエチレンUHMWPEで挟み込みサンドイッチ構造とした。超高分子量ポリエチレンUHMWPE(Saxin ニューライト,作新工業(株))は厚さ0.5mmのフィルムを使用した。アラミド繊維織物AF(Kevlar,東レ・デュポン)は綾織の厚さ0.5mmを使用した。これらを図2に示すホットプレス機601の金型615、616内に挿入し、加熱しながら加圧して成形した。完成した積層部材103(成形体)の厚さは2.98mm,密度は1.28g/cm3である。
2. Molding Method FIG. 21 shows the laminated structure during molding. The carbon fiber reinforced thermosetting plastic CFRP was made by molding 16 sheets of unidirectional fiber prepreg in a [(0/±45/90) 2 ] s lamination structure. A prepreg material (P17045G-12, Toray Industries, Inc.) made by impregnating carbon fibers (T1100GC, Toray Industries, Inc.) with epoxy resin was used as the carbon fiber reinforced plastic. As shown in FIG. 21, this CFRP was laminated with aramid fiber AF and sandwiched between ultra-high molecular weight polyethylene UHMWPE to form a sandwich structure. A film of ultra-high molecular weight polyethylene UHMWPE (Saxin New Light, Saxin Kogyo Co., Ltd.) with a thickness of 0.5 mm was used. Aramid fiber fabric AF (Kevlar, Dupont Toray) was used with a twill weave thickness of 0.5 mm. These were inserted into the
3.試験方法
実施例1と同様の刺突試験を行った。試験片寸法は100x10x2.98mmの短冊形状とし、炭素繊維織物の配向0°に対して平行に取り出している。また、積層部材の表裏(上下)を逆にして同様の試験を行った。
3. Test method The same puncture test as in Example 1 was performed. The test piece size is 100 x 10 x 2.98 mm, and is taken out parallel to the 0° orientation of the carbon fiber fabric. Moreover, the same test was performed by turning the laminated member upside down.
4.試験結果
実施例6(UHMWPE+CFRP+UHMWPE/AF +UHMWPE)の刺突試験後の被保護体側の外観観察を図22に示す。図22(a)が図6に示すような「アラミド繊維AFが被保護体側に積層されている条件」、図22(b)が図6の表裏(上下)を逆にした「アラミド繊維AFが衝突体側に積層されている条件」である。どちらの条件においても被保護体側への貫通は見られなかった。したがって、アラミド繊維の積層位置による違いは見られなかった。炭素繊維強化熱硬化性プラスチックCFRPはぜい性材料のため、破壊時にバリの発生や破片の飛散が伴う。そのため、材料の破壊による二次被害の恐れがある。しかし、衝突体側と被保護体側に延性材料である熱可塑性樹脂UHMWPEと耐切創性や耐衝撃性が高いアラミド繊維織物AFで挟み込んでいるため、CFRPによるバリや破片の飛散を抑制している。そのため、破壊した材料による二次被害の観点からも被保護体を傷つけない利点がある。
4. Test Results FIG. 22 shows the observation of the appearance of the body to be protected after the puncture test of Example 6 (UHMWPE+CFRP+UHMWPE/AF+UHMWPE). Fig. 22(a) shows "the condition in which the aramid fiber AF is laminated on the side of the object to be protected" as shown in Fig. 6, and Fig. 22(b) shows "the condition in which the aramid fiber AF is It is a condition that it is laminated on the impact body side. No penetration to the protected object side was observed under either condition. Therefore, no difference was observed depending on the lamination position of the aramid fibers. Because carbon fiber reinforced thermosetting plastic CFRP is a brittle material, it is accompanied by burrs and scattering of fragments when broken. Therefore, there is a risk of secondary damage due to material destruction. However, burrs and splinters caused by CFRP are suppressed by sandwiching the ductile thermoplastic resin UHMWPE, which is a ductile material, and the aramid fiber fabric AF, which is highly resistant to cuts and impacts, on the collision object side and the protected object side. Therefore, there is an advantage that the object to be protected is not damaged from the viewpoint of secondary damage caused by the destroyed material.
[実施例7]
実施例7は、図4に示す積層部材102の例であり、同図の上から以下の順の7層の積層構造に構成されているものである。
可撓性樹脂10:超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)、
繊維強化プラスチック層11:アラミド繊維強化熱可塑性プラスチック(UHMWPE/AF)、
可撓性樹脂10として超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)、
繊維強化プラスチック層11:炭素繊維強化熱硬化性プラスチック(CFRP)、
可撓性樹脂10:超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)、
繊維強化プラスチック層11:アラミド繊維強化熱可塑性プラスチック(UHMWPE/AF)、
可撓性樹脂10:超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)
[Example 7]
Example 7 is an example of the
Flexible resin 10: ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE),
Fiber-reinforced plastic layer 11: aramid fiber-reinforced thermoplastic (UHMWPE/AF),
ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) as the
Fiber reinforced plastic layer 11: carbon fiber reinforced thermosetting plastic (CFRP),
Flexible resin 10: ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE),
Fiber-reinforced plastic layer 11: aramid fiber-reinforced thermoplastic (UHMWPE/AF),
Flexible resin 10: Ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE)
1.特徴
実施例7(UHMWPE/AF+CFRP+UHMWPE/AF)は炭素繊維強化熱硬化性プラスチックCFRPを、超高分子量ポリエチレンUHMWPEをアラミド繊維AFで強化したアラミド繊維強化熱可塑性プラスチックUHMWPE/AFで挟み込んでサンドイッチ構造とした積層部材である。この積層部材をUHMWPE/AF+CFRP+UHMWPE/AFと表記する。なお、UHMWPE/AFとCFRPとの間にUHMWPEの層が形成されていると共に、CFRPとUHMWPE/AFとの間にUHMWPEの層が形成されている。また、実施例7の両最外層にUHMWPEの層が形成されている。炭素繊維強化熱硬化性プラスチックCFRPは強度が高く、耐刺突性に優れるが、ぜい性材料であるため耐衝撃性に劣り、破断面が鋭利になりやすい。そこで、耐衝撃性に優れ、延性材料であるアラミド繊維強化熱可塑性プラスチックをCFRPの表面に配置した。
1. Features In Example 7 (UHMWPE/AF+CFRP+UHMWPE/AF), a carbon fiber reinforced thermosetting plastic CFRP is sandwiched between aramid fiber reinforced thermoplastic UHMWPE/AF in which ultra high molecular weight polyethylene UHMWPE is reinforced with aramid fiber AF. It is a laminated member with a sandwich structure. This laminated member is described as UHMWPE/AF+CFRP+UHMWPE/AF. A UHMWPE layer is formed between UHMWPE/AF and CFRP, and a UHMWPE layer is formed between CFRP and UHMWPE/AF. In addition, a layer of UHMWPE is formed on both outermost layers of Example 7. CFRP, a carbon fiber reinforced thermosetting plastic, has high strength and excellent puncture resistance. Therefore, aramid fiber-reinforced thermoplastic, which is a ductile material with excellent impact resistance, was placed on the surface of CFRP.
2.成形方法
成形時の積層構成を図23に示す。炭素繊維強化熱硬化性プラスチックCFRPは一方向繊維のプリプレグ8枚を[0/±45/90]sの積層構成で成形した材料を用いた。炭素繊維強化プラスチックは炭素繊維(T1100GC,東レ(株))にエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグ材(P17045G-12,東レ(株))を使用した。図23に示すように、このCFRPを、超高分子量ポリエチレンUHMWPEをアラミド繊維AFで強化したアラミド繊維強化熱可塑性プラスチックUHMWPE/AFで挟み込んでサンドイッチ構造とした。超高分子量ポリエチレンUHMWPEとアラミド繊維織物AFを交互に積層し、UHMWPE2枚、AF1枚の計3枚で[0f1]の積層構成とした。超高分子量ポリエチレンUHMWPE(Saxin ニューライト,作新工業(株))は厚さ0.5mmのフィルムを使用した。アラミド繊維織物AF(Kevlar,東レ・デュポン)は綾織の厚さ0.5mmを使用した。これらを図2に示すホットプレス機601の金型615、616内に挿入し、加熱しながら加圧して成形した。完成した積層部材102(成形体)の厚さは3.39mm,密度は1.09g/cm2である。
2. Molding Method FIG. 23 shows the laminated structure at the time of molding. Carbon fiber reinforced thermosetting plastic (CFRP) is made of 8 sheets of unidirectional fiber prepreg laminated in [0/±45/90] s . A prepreg material (P17045G-12, Toray Industries, Inc.) made by impregnating carbon fibers (T1100GC, Toray Industries, Inc.) with epoxy resin was used as the carbon fiber reinforced plastic. As shown in FIG. 23, this CFRP was sandwiched between aramid fiber-reinforced thermoplastic UHMWPE/AF in which ultra-high molecular weight polyethylene UHMWPE was reinforced with aramid fiber AF to form a sandwich structure. Ultra-high-molecular-weight polyethylene UHMWPE and aramid fiber fabric AF were alternately laminated to form a [0 f1 ] laminate structure with a total of 3 sheets, 2 UHMWPE and 1 AF. A film of ultra-high molecular weight polyethylene UHMWPE (Saxin New Light, Saxin Kogyo Co., Ltd.) with a thickness of 0.5 mm was used. Aramid fiber fabric AF (Kevlar, Dupont Toray) was used with a twill weave thickness of 0.5 mm. These were inserted into the
3.試験方法
実施例1と同様の刺突試験を行った。試験片寸法は100x10x3.39mmの短冊形状とし、炭素繊維織物の配向0°に対して平行に取り出している。
3. Test method The same puncture test as in Example 1 was performed. The test pieces were strip-shaped with dimensions of 100 x 10 x 3.39 mm, and were taken out parallel to the 0° orientation of the carbon fiber fabric.
4.試験結果
実施例7の刺突試験後の外観観察を図24に示す。実施例7において被保護体側への貫通は見られなかった。炭素繊維強化熱硬化性プラスチックCFRPはぜい性材料のため、破壊時にバリの発生や破片の飛散が伴う。そのため、材料の破壊による二次被害の恐れがある。しかし、衝突体側と被保護体側に延性材料であり、耐切創性や耐衝撃性が高いアラミド繊維強化熱可塑性プラスチックUHMWPE/AFで挟み込んでいるため、CFRPによるバリや破片の飛散を抑制している。そのため、破壊した材料による二次被害の観点からも被保護体を傷つけない利点がある。
4. Test Results The appearance observation after the puncture test in Example 7 is shown in FIG. In Example 7, no penetration to the side of the object to be protected was observed. Because carbon fiber reinforced thermosetting plastic CFRP is a brittle material, it is accompanied by burrs and scattering of fragments when broken. Therefore, there is a risk of secondary damage due to material destruction. However, burrs and splinters caused by CFRP are suppressed by sandwiching aramid fiber-reinforced thermoplastic UHMWPE/AF, which is a ductile material and has high cut resistance and impact resistance, on the collision object side and the protected object side. . Therefore, there is an advantage that the object to be protected is not damaged from the viewpoint of secondary damage caused by the destroyed material.
[実施例8]
実施例8は、図1に示す積層部材101の例であり、同図の上から以下の順の3層の積層構造に構成されているものである。
可撓性樹脂10:シリコーンゴム(Silicone:シリコン樹脂)
繊維強化プラスチック層11:炭素繊維強化熱硬化性プラスチック(CFRP)
可撓性樹脂10:シリコーンゴム(Silicone:シリコン樹脂)
[Example 8]
Example 8 is an example of the
Flexible resin 10: silicone rubber (Silicone: silicon resin)
Fiber reinforced plastic layer 11: carbon fiber reinforced thermosetting plastic (CFRP)
Flexible resin 10: silicone rubber (Silicone: silicon resin)
1.特徴
実施例8(Silicone+CFRP+Silicone)は炭素繊維強化熱硬化性プラスチックCFRPをシリコーンゴム(シリコン樹脂)で挟み込んでサンドイッチ構造とした積層部材である。
本材料は強度が高く、耐刺突性に優れるコア材の炭素繊維強化熱硬化性プラスチックCFRPをさらに高強度なシリコーンゴムで挟み込んでサンドイッチ構造としたことにより、コア材であるCFRPが破壊しても、被保護体を傷つけない利点がある。
1. Features Example 8 (Silicone+CFRP+Silicone) is a laminated member having a sandwich structure in which carbon fiber reinforced thermosetting plastic CFRP is sandwiched between silicone rubbers (silicon resin).
This material has a high-strength carbon fiber reinforced thermosetting plastic CFRP core material with excellent puncture resistance sandwiched between high-strength silicone rubbers to create a sandwich structure. also has the advantage of not damaging the object to be protected.
2.成形方法
コア材になる炭素繊維強化熱硬化性プラスチックCFRPは、一方向繊維のプリプレグ16枚を[(0/±45/90)2]sの積層構成で成形した材料を用いた。炭素繊維強化プラスチックは炭素繊維(T1100GC,東レ(株))にエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグ材(P17045G-12,東レ(株))を使用した。このCFRPをシリコーンゴム(KE-1300T,信越化学工業(株))で挟み込んでサンドイッチ構造とする。シリコーンゴムは先にモノマーと硬化剤を混合させ板状のシリコーンゴムに成形したあとでCFRPに貼り付け成形した。なお、型の中にCFRPを設置して硬化していないシリコーンゴムを流し込み炉内で固めて成形しても良い。
2. Molding Method For the carbon fiber reinforced thermosetting plastic CFRP used as the core material, a material obtained by molding 16 sheets of unidirectional fiber prepreg in a [(0/±45/90) 2 ] s laminated configuration was used. A prepreg material (P17045G-12, Toray Industries, Inc.) made by impregnating carbon fibers (T1100GC, Toray Industries, Inc.) with epoxy resin was used as the carbon fiber reinforced plastic. This CFRP is sandwiched between silicone rubber (KE-1300T, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) to form a sandwich structure. The silicone rubber was first mixed with a monomer and a curing agent and formed into a plate-shaped silicone rubber, which was then pasted onto the CFRP and molded. Alternatively, CFRP may be placed in a mold and uncured silicone rubber may be poured into the mold and solidified in a furnace.
3.試験方法
実施例1と同様の刺突試験を行った。試験片寸法は100x10x17.6mmの短冊形状とし、炭素繊維織物の配向0°に対して平行に取り出している。
3. Test method The same puncture test as in Example 1 was performed. The test pieces were strip-shaped with dimensions of 100 x 10 x 17.6 mm, and were taken out parallel to the 0° orientation of the carbon fiber fabric.
4.試験結果
炭素繊維強化熱硬化性プラスチックCFRPはぜい性材料のため、破壊時にバリの発生や破片の飛散が伴う。そのため、CFRPの破壊による二次被害の恐れがある。しかし、衝突体側と被保護体側を延性材料であるシリコーンゴムで挟み込んでいるため、CFRPによるバリや破片の飛散を抑制する。そのため、破壊した材料による二次被害の観点からも被保護体を傷つけることがない。
実施例8は、強度が高い炭素繊維強化プラスチックで耐刺突性が高く、さらに延性材料であるシリコーンゴムで挟み込んでいるため被保護体を傷つけない利点がある。
4. Test results Because carbon fiber reinforced thermosetting plastic CFRP is a brittle material, burrs are generated and fragments are scattered when broken. Therefore, there is a risk of secondary damage due to destruction of CFRP. However, since the collision object side and the protected object side are sandwiched by silicone rubber, which is a ductile material, the scattering of burrs and fragments caused by CFRP is suppressed. Therefore, the object to be protected is not damaged from the viewpoint of secondary damage caused by the destroyed material.
Example 8 has the advantage of not damaging the object to be protected because it is made of high-strength carbon fiber reinforced plastic and has high puncture resistance, and is sandwiched by silicone rubber, which is a ductile material.
[実施例9]
実施例9は、図1に示す積層部材101の例であり、同図の上から以下の順の積層構造に構成されているものである。
可撓性樹脂10:シリコーンゴム(Silicone:シリコン樹脂)
繊維強化プラスチック層11:炭素繊維強化熱可塑性プラスチックUHMWPE/CF
可撓性樹脂10:シリコーンゴム(Silicone:シリコン樹脂)
[Example 9]
The ninth embodiment is an example of the
Flexible resin 10: silicone rubber (Silicone: silicon resin)
Fiber reinforced plastic layer 11: carbon fiber reinforced thermoplastic UHMWPE/CF
Flexible resin 10: silicone rubber (Silicone: silicon resin)
1.特徴
実施例9(Silicone+UHMWPE/CF+Silicone)は、超高分子量ポリエチレンUHMWPEを炭素繊維CFで強化した炭素繊維強化熱可塑性プラスチックUHMWPE/CFを、シリコーンゴムで挟み込んでサンドイッチ構造とした積層部材である。
本材料は強度が高く、耐刺突性に優れるコア材の炭素繊維強化熱可塑性プラスチックUHMWPE/CFをさらに高強度なシリコーンゴムで挟み込んでサンドイッチ構造としたことにより、コア材である炭素繊維強化熱可塑性プラスチックUHMWPE/CFが破壊しても、被保護体を傷つけない利点がある。
1. Features Example 9 (Silicone+UHMWPE/CF+Silicone) is a laminated member having a sandwich structure in which carbon fiber reinforced thermoplastic UHMWPE/CF, which is ultra-high molecular weight polyethylene UHMWPE reinforced with carbon fiber CF, is sandwiched between silicone rubbers. be.
This material has a high-strength carbon-fiber-reinforced thermoplastic UHMWPE/CF, which is a core material with excellent puncture resistance, sandwiched between high-strength silicone rubbers to form a sandwich structure. Even if the plastic UHMWPE/CF breaks, it has the advantage of not damaging the object to be protected.
2.成形方法
成形時の積層構成を図14に示す。超高分子量ポリエチレンUHMWPE(Saxin ニューライト,作新工業(株))は厚さ0.13mmのフィルムを使用した。炭素繊維織物CF(トレカクロスCO6142,東レ(株))は平織の厚さ0.15mmを使用した。図5(a)、具体的には図14に示すように、超高分子量ポリエチレン(樹脂原材料10a)と炭素繊維織物(繊維11a)を交互に積層し、UHMWPE15枚,CF14枚の計29枚[0f14]の積層構成とした。これらを図2に示すホットプレス機601の金型615、616内に挿入し、加熱しながら加圧して成形した。このUHMWPE/CFをシリコーンゴム(例えばKE-1300T,信越化学工業(株))で挟み込んでサンドイッチ構造とする。シリコーンゴムは先にモノマーと硬化剤を混合させ板状のシリコーンゴムに成形したあとでUHMWPE/CFに貼り付け成形する場合と、型の中にUHMWPE/CFを設置して硬化していないシリコーンゴムを流し込み炉内で固めても良い。
2. Molding method Fig. 14 shows the laminated structure at the time of molding. A film of ultra-high molecular weight polyethylene UHMWPE (Saxin New Light, Saxin Kogyo Co., Ltd.) with a thickness of 0.13 mm was used. The carbon fiber fabric CF (Torayca cloth CO6142, Toray Industries, Inc.) of plain weave with a thickness of 0.15 mm was used. As shown in FIG. 5(a), specifically, FIG. 14, ultra-high molecular weight polyethylene (resin
3.試験方法
実施例1と同様の刺突試験を行った。試験片寸法は100x10x19.2mmの短冊形状とし、炭素繊維織物の配向0°に対して平行に取り出している。
3. Test method The same puncture test as in Example 1 was performed. The test pieces were strip-shaped with dimensions of 100 x 10 x 19.2 mm, and were taken out parallel to the 0° orientation of the carbon fiber fabric.
4.試験結果
炭素繊維CFはぜい性材料のため、破壊時にバリの発生や破片の飛散が伴う。そのため、炭素繊維CFの破壊による二次被害の恐れがある。しかし、衝突体側と被保護体側を延性材料であるシリコーンゴムで挟み込んでいるため、炭素繊維CFによるバリや破片の飛散を抑制する。そのため、破壊した材料による二次被害の観点からも被保護体を傷つけることがない。
実施例9は、強度が高い炭素繊維強化プラスチックで耐刺突性が高く、さらに延性材料であるシリコーンゴムで挟み込んでいるため被保護体を傷つけない利点がある。
4. Test results Because carbon fiber CF is a brittle material, burrs are generated and fragments are scattered when broken. Therefore, there is a risk of secondary damage due to destruction of the carbon fiber CF. However, since the collision object side and the protected object side are sandwiched by silicone rubber, which is a ductile material, the scattering of burrs and fragments due to the carbon fiber CF is suppressed. Therefore, the object to be protected is not damaged from the viewpoint of secondary damage caused by the destroyed material.
Example 9 has the advantage of not damaging the object to be protected because it is made of high-strength carbon fiber reinforced plastic and has high puncture resistance, and is sandwiched by silicone rubber, which is a ductile material.
[実施例10]
実施例10は、図1に示す積層部材101の例であり、同図の上から以下の順の積層構造に構成されているものである。
可撓性樹脂10:ポリプロピレン(PP)
繊維強化プラスチック層11:炭素繊維強化熱硬化性プラスチックCFRP
可撓性樹脂10:ポリプロピレン(PP)
[Example 10]
Example 10 is an example of the
Flexible resin 10: Polypropylene (PP)
Fiber reinforced plastic layer 11: carbon fiber reinforced thermosetting plastic CFRP
Flexible resin 10: Polypropylene (PP)
1.特徴
実施例10(PP+CFRP+PP)は、炭素繊維強化熱硬化性プラスチックCFRPを、熱可塑性樹脂であるポリプロピレンPPで挟み込んでサンドイッチ構造とした積層部材である。
1. Features Example 10 (PP+CFRP+PP) is a laminated member having a sandwich structure in which carbon fiber reinforced thermosetting plastic CFRP is sandwiched between thermoplastic resin polypropylene PP.
2.成形方法
コア材になる炭素繊維強化熱硬化性プラスチックCFRPは、一方向繊維のプリプレグ16枚を[(0/±45/90)2]sの積層構成で成形した材料を用いた。炭素繊維強化プラスチックは炭素繊維(T1100GC,東レ(株))にエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグ材(P17045G-12,東レ(株))を使用した。このCFRPをPP(例えばPPクラフトシート,アクリサンデー(株))で挟み込んでサンドイッチ構造とする。これらを図2に示すホットプレス機601の金型615、616内金型に挿入し、加熱しながら加圧して成形する。
2. Molding Method For the carbon fiber reinforced thermosetting plastic CFRP used as the core material, a material obtained by molding 16 sheets of unidirectional fiber prepreg in a [(0/±45/90) 2 ] s laminated configuration was used. A prepreg material (P17045G-12, Toray Industries, Inc.) made by impregnating carbon fibers (T1100GC, Toray Industries, Inc.) with epoxy resin was used as the carbon fiber reinforced plastic. This CFRP is sandwiched between PP (for example, PP kraft sheet, Akrisande Co., Ltd.) to form a sandwich structure. These are inserted into the
3.試験方法
実施例1と同様の刺突試験を行った。試験片寸法は100x10x3.10mmの短冊形状とし、炭素繊維織物の配向0°に対して平行に取り出している。
3. Test method The same puncture test as in Example 1 was performed. The test pieces were strip-shaped with dimensions of 100 x 10 x 3.10 mm, and were taken out parallel to the 0° orientation of the carbon fiber fabric.
4.試験結果
コア材の炭素繊維強化熱硬化性プラスチックCFRPは強度が高く、耐刺突性に優れているが、PPは耐衝撃性が悪く、衝撃が負荷された場合、簡単に割れる。したがって、飛翔体などをコア材であるCFRPで貫通させないようにすることができても、表面に存在するPPが割れやすい。しかし、PPはぜい性破壊ではなく延性破壊なため、割れてバリが発生したとしても、それによってケガなどの二次被害が起こる可能性は少ない。
4. Test results CFRP, a carbon fiber reinforced thermosetting plastic core material, has high strength and excellent puncture resistance, but PP has poor impact resistance and is easily cracked when impact is applied. Therefore, even if it is possible to prevent flying objects from penetrating through CFRP, which is the core material, the PP existing on the surface is likely to crack. However, since PP is a ductile fracture rather than a brittle fracture, even if it cracks and burrs occur, there is little possibility of secondary damage such as injury.
[実施例11]
実施例11は、図1に示す積層部材101の例であり、同図の上から以下の順の積層構造に構成されているものである。
可撓性樹脂10:ポリプロピレン(PP)
繊維強化プラスチック層11:炭素繊維強化熱可塑性プラスチックUHMWPE/CF
可撓性樹脂10:ポリプロピレン(PP)
[Example 11]
Example 11 is an example of the
Flexible resin 10: Polypropylene (PP)
Fiber reinforced plastic layer 11: carbon fiber reinforced thermoplastic UHMWPE/CF
Flexible resin 10: Polypropylene (PP)
1.特徴
実施例11(PP+UHMWPE/CF+PP)は超高分子量ポリエチレンUHMWPEを炭素繊維CFで強化した炭素繊維強化熱可塑性プラスチックUHMWPE/CFを熱可塑性樹脂であるポリプロピレンPPで挟み込んでサンドイッチ構造とした積層部材である。
1. Features Example 11 (PP+UHMWPE/CF+PP) has a sandwich structure in which a carbon fiber reinforced thermoplastic UHMWPE/CF, which is made by reinforcing ultra-high molecular weight polyethylene UHMWPE with carbon fiber CF, is sandwiched between thermoplastic resin polypropylene PP. It is a laminated member.
2.成形方法
成形時の積層構成を図14に示す。超高分子量ポリエチレンUHMWPE(Saxin ニューライト,作新工業(株))は厚さ0.13mmのフィルムを使用した。炭素繊維織物CF(トレカクロスCO6142,東レ(株))は平織の厚さ0.15mmを使用した。図5(a)、具体的には図14に示すように、超高分子量ポリエチレン(樹脂原材料10a)と炭素繊維織物(繊維11a)を交互に積層し、UHMWPE15枚,CF14枚の計29枚[0f14]の積層構成とした。これらを図2に示すホットプレス機601の金型615、616内に挿入し、加熱しながら加圧して成形した。このUHMWPE/CFをPP(例えばPPクラフトシート,アクリサンデー(株))で挟み込んでサンドイッチ構造とする。これらを図2に示すホットプレス機601の金型615、616内金型に挿入し、加熱しながら加圧して成形する。
3.試験方法
実施例1と同様の刺突試験を行った。試験片寸法は100x10x4.67mmの短冊形状とし、炭素繊維織物の配向0°に対して平行に取り出している。
2. Molding method Fig. 14 shows the laminated structure at the time of molding. A film of ultra-high molecular weight polyethylene UHMWPE (Saxin New Light, Saxin Kogyo Co., Ltd.) with a thickness of 0.13 mm was used. The carbon fiber fabric CF (Torayca cloth CO6142, Toray Industries, Inc.) of plain weave with a thickness of 0.15 mm was used. As shown in FIG. 5(a), specifically, FIG. 14, ultra-high molecular weight polyethylene (resin
3. Test method The same puncture test as in Example 1 was performed. The test pieces were strip-shaped with dimensions of 100 x 10 x 4.67 mm, and were taken out parallel to the 0° orientation of the carbon fiber fabric.
4.試験結果
コア材の炭素繊維強化熱可塑性プラスチックUHMWPE/CFは強度が高く、耐刺突性に優れているが、PPは耐衝撃性が悪く、衝撃が負荷された場合、簡単に割れる。したがって、飛翔体などをコア材であるUHMWPE/CFで貫通させないようにすることができても、表面に存在するPPが割れやすい。しかし、PPはぜい性破壊ではなく延性破壊なため、割れてバリが発生したとしても、それによってケガなどの二次被害が起こる可能性は少ない。
4. Test results The carbon fiber reinforced thermoplastic UHMWPE/CF used as the core material has high strength and excellent puncture resistance, but PP has poor impact resistance and is easily cracked when impact is applied. Therefore, even if it is possible to prevent flying objects from penetrating through the UHMWPE/CF core material, the PP present on the surface is susceptible to cracking. However, since PP is a ductile fracture rather than a brittle fracture, even if it cracks and burrs occur, there is little possibility of secondary damage such as injury.
[比較例1]
比較例1(CFRP)として繊維強化プラスチック層のみで形成したシートを試作し、刺突試験を実施した。比較例1は繊維強化プラスチック層単体であり、両側に可撓性樹脂層を設けていない。
[Comparative Example 1]
As Comparative Example 1 (CFRP), a sheet formed only with a fiber-reinforced plastic layer was experimentally produced, and a piercing test was conducted. Comparative Example 1 is a single fiber-reinforced plastic layer, and no flexible resin layer is provided on both sides.
1.成形方法
比較例1には、一方向繊維のプリプレグ8枚を[0/±45/90]sの積層構成で成形した材料を用いた。炭素繊維強化プラスチックは炭素繊維(T1100GC,東レ(株))にエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグ材(P17045G-12,東レ(株))を使用した。
1. Molding Method In Comparative Example 1, a material was used in which eight sheets of unidirectional fiber prepreg were molded in a lamination configuration of [0/±45/90]s. A prepreg material (P17045G-12, Toray Industries, Inc.) made by impregnating carbon fibers (T1100GC, Toray Industries, Inc.) with epoxy resin was used as the carbon fiber reinforced plastic.
2.試験方法
実施例1と同様の刺突試験を行った。試験片寸法は100x10x0.8mmの短冊形状とし、炭素繊維織物の配向0°に対して平行に取り出している。また、試験時のストライカ速度vはv = 54m/sである。
2. Test method The same puncture test as in Example 1 was performed. The test piece size is 100 x 10 x 0.8 mm, and is taken out parallel to the 0° orientation of the carbon fiber fabric. Also, the striker velocity v during the test is v = 54 m/s.
3.試験結果
刺突試験後の外観観察を図25に示す。ストライカが貫通し、試験片が破断していることが分かる。試験片の破断面を拡大した写真を図26に示す。図26より、CFRPの破断面が非常に鋭利なことが分かる。この鋭利なバリにより、被保護体を傷つけ、二次被害の恐れがある。
3. Test Results FIG. 25 shows the appearance observation after the puncture test. It can be seen that the striker penetrated and the test piece was broken. FIG. 26 shows an enlarged photograph of the fracture surface of the test piece. It can be seen from FIG. 26 that the fracture surface of CFRP is very sharp. These sharp burrs may damage the object to be protected and cause secondary damage.
[参考例1、2]
参考例1として鉄(試験片寸法は100x10x0.5mmの短冊形状)、及び参考例2としてアルミニウム(試験片寸法は100x10x0.5mmの短冊形状)に対する同様の刺突試験を実施した。
[Reference Examples 1 and 2]
A similar piercing test was carried out on iron as Reference Example 1 (test piece size is 100×10×0.5 mm strip shape) and for Reference Example 2 aluminum (test piece size is strip shape 100×10×0.5 mm).
実施例1~11、比較例1、及び参考例1,2の刺突試験結果及び各実施例の密度を表1に示す。
Table 1 shows the puncture test results of Examples 1 to 11, Comparative Example 1, and Reference Examples 1 and 2, and the density of each example.
◎:完全に刺突しない。もしくは被保護体に被害を与えない。
○:多少刺突するが、被保護体に重大な被害を与えない。
△:刺突し、被保護体が軽微な破壊もしくは怪我をする可能性がある。
×:刺突し、被保護体に重大な被害。
二次被害の評価基準
◎:二次被害の原因となる材料のバリや破片の飛散が発生しない。
○:二次被害の原因となる材料のバリや破片の飛散が発生する可能性がある。
△:二次被害が発生し、被保護体が軽微な破壊もしくは怪我をする可能性がある。
×:二次被害により被保護体に重大な被害。
◯: It pierces to some extent, but does not cause serious damage to the object to be protected.
△: Possibility of piercing and minor damage or injury to the object to be protected.
x: Stabbing, serious damage to the object to be protected.
Evaluation criteria for secondary damage ◎: No material burrs or scattering of fragments that cause secondary damage.
○: There is a possibility that burrs of materials and scattering of fragments that cause secondary damage may occur.
△: Secondary damage may occur and the object to be protected may be slightly damaged or injured.
x: Severe damage to the object to be protected due to secondary damage.
10は可撓性樹脂層、10aは樹脂原材料(樹脂原材料シート)、11は繊維強化プラスチック層、11aは繊維(繊維シート)、12aはプリプレグ、31は防護用被服、33は被服本体、35は装着部材、90は被保護体、91は人、101・102・103は積層部材、601はホットプレス機、611は加熱加圧部材(固定台)、612は加熱加圧部材(移動台)、615・616は金型、618は温度計、701は衝撃試験機、702はエアーコンプレッサ(空気圧縮機)、703はレギュレータ(圧力調整器)、704は圧力計、705は電磁弁、707はストライカ、706はバレル(銃身)、708は試験片、721は支持台、722は支点、723はシリコーンゴム、αはストライカの先端角度である。 10 is a flexible resin layer, 10a is a resin raw material (resin raw material sheet), 11 is a fiber reinforced plastic layer, 11a is a fiber (fiber sheet), 12a is a prepreg, 31 is protective clothing, 33 is a clothing main body, and 35 is 90 is a body to be protected, 91 is a person, 101, 102 and 103 are laminated members, 601 is a hot press machine, 611 is a heating and pressurizing member (fixed table), 612 is a heating and pressurizing member (moving table), 615 and 616 are molds, 618 is a thermometer, 701 is an impact tester, 702 is an air compressor (air compressor), 703 is a regulator (pressure regulator), 704 is a pressure gauge, 705 is a solenoid valve, and 707 is a striker. , 706 is a barrel, 708 is a test piece, 721 is a support base, 722 is a fulcrum, 723 is silicone rubber, and α is the tip angle of the striker.
Claims (16)
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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