JP3190533U - 繊維強化シート - Google Patents
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Abstract
【課題】アンカー効果を発揮するために好適な表面粗さを有する繊維強化シートを提供する。【解決手段】複数の強化繊維層１０と樹脂体２０とを備える繊維強化シートであって、複数の強化繊維層１０は、それぞれの厚さ方向Ｔに沿って互いに平行するように積層されており、樹脂体２０は、積層された複数の強化繊維層１０を外から包むと共に、複数の強化繊維層１０の厚さ方向Ｔと直交し、且つ互いに対向する方向に向かっている第１の表面２２と第２の表面２３とを有しており、更に、第１の表面２２と第２の表面２３とは、それぞれ表面粗さが０．００７μｍ〜５０μｍの範囲内にある粗面であることを特徴とする繊維強化シートを提供する。【選択図】図２
Description
本考案は繊維強化シートに関し、特に表面粗さを有する繊維強化シートに関する。
近年の電化製品は軽量化や小型化が要求されるので、電化製品のケースなどの部品、例えばプラスチック製のケースには、高剛性の確保と共に軽量化や薄肉性が要求されている。その要求を満たすため、従来では、熱硬化性樹脂を用いて射出成形で作成されるケース部品に強化材としての繊維を使用する方法を採用している。例えば、特許文献１には、繊維材料を熱可塑性樹脂に含浸することによって、繊維強化シートを作成し、更に、該繊維強化シートを射出成形用金型のキャビティ内に設置して成形材料を注入する射出成形を行うことで、ケースなどの部品に製造することが記載されている。
しかし、上記の特許文献に開示された繊維強化シートの表面は表面平滑性が高く、成形材料との間の固着力を向上できるアンカー効果を発揮できる要素がないので、成形材料の繊維強化シートの表面に対する固着力が足りない欠点がある。
また、特許文献２には、連続する繊維シートを熱可塑性樹脂に含浸することにより作成された複数の強繊維層からなる繊維強化材料が記載され、特許文献３には、芯材と、該芯材の両面に配置された繊維強化材とからなるサンドイッチ構造体、即ち繊維強化材料からなるシート状の第１の部材を射出成形金型にインサートし、長繊維ペレットを用いて、該第１の部材の外周にフレームとして第２の部材を形成することが記載されている。
上記の各特許文献に開示された繊維強化シートの表面は、いずれも表面平滑性が高く、アンカー効果を発揮できると思われる部分や構成が見られないので、成形材料の繊維強化シートの表面に対する固着力が同じく足りないと思われる。
なお、特許文献４に記載され、繊維布の両面側それぞれに絶縁樹脂層が形成されて、該絶縁樹脂の溶融温度以上の温度で加熱処理する工程により製造されたシート状プリプレグと、特許文献５に記載され、強化繊維層を熱可塑性樹脂に含浸し、そして各強化繊維層の間に熱可塑性樹脂シートを設置して圧縮加熱することによって得られた繊維強化シートとのそれぞれの表面についても、アンカー効果を発揮できる部分を有することが開示されていない。
上記問題点に鑑みて、本考案はアンカー効果を発揮するために好適な表面粗さを有する繊維強化シートの提供を目的とする。
上記目的を達成すべく、本考案は、複数の強化繊維層と樹脂体とを備える繊維強化シートであって、前記複数の強化繊維層は、それぞれの厚さ方向に沿って互いに平行するように積層されており、前記樹脂体は、積層された前記複数の強化繊維層を外から包むと共に、いずれも前記複数の強化繊維層の厚さ方向と直交する第１の表面と第２の表面とを有し、前記第１の表面及び前記第２の表面は、互いに対向する方向に向かっており、更に、前記第１の表面と前記第２の表面とは、それぞれ表面粗さが０．００７μｍ〜５０μｍの範囲内にある粗面であることを特徴とする繊維強化シートを提供する。
上記の繊維強化シートにおいて、前記複数の強化繊維層は、それぞれ多数の繊維束により構成されたものであり、前記強化繊維層の各々を構成する前記繊維束は、それぞれカーボンファイバー、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維及びポリエステル繊維からなる群より選ばれた１種の繊維又は２種以上の繊維が束になったものであることが好ましい。
上記の繊維強化シートにおいて、前記樹脂体は熱可塑性樹脂からなるものであり、前記熱可塑性樹脂は、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリウレタン（ＰＵ）及び熱可塑性ポリウレタン樹脂（ＴＰＵ）からなる群より選ばれた１種の材料又は２種以上の材料の組み合わせを用いることが好ましい。
上記の繊維強化シートにおいて、前記樹脂体は熱硬化性樹脂からなるものであり、前記熱硬化性樹脂は、不飽和ポリエステル樹脂、ビニールエステル、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素−メラミン樹脂及びポリイミド樹脂からなる群より選ばれた１種の材料又は２種以上の材料の組み合わせを用いることが好ましい。
上記の構成によれば、本考案の繊維強化シートは、表面粗さが０．００７μｍ〜５０μｍの範囲内にある表面を有するので、成形材料が該表面にある凸凹部分に入り込んでアンカー効果を発揮することにより、繊維強化シートと成形材料との間の固着力を高めることができ、繊維強化シートと成形材料との間の結合性が優れる部品を製造できる。
以下に、添付の図面を参照しながら、本考案の繊維強化シートの好ましい実施形態について説明する。
図１と図２に示されるように、本考案の繊維強化シートの好ましい実施形態は、複数の強化繊維層１０と樹脂体２０とを備えている。
複数の強化繊維層１０はそれぞれ、多数の繊維束１１により構成され、厚さ方向Ｔに沿って互いに平行するように積層されている。更に、隣り合う２つの強化繊維層１０については、それぞれが有する繊維束１１が、互いに任意の角度で、例えば、９０°や３０°などの角度で交差するように積層されることが好ましい。また、強化繊維層１０を構成する繊維束１１は、カーボンファイバー、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維及びポリエステル繊維からなる群より選ばれた１種の繊維又は２種以上の繊維が束になったものを用いている。特に軽量かつ高剛性のカーボンファイバーを用いることが好ましい。なお、強化繊維層１０は、繊維束１１を組み合わせて作成される織物のようなものでもよい。
樹脂体２０は、積層された複数の強化繊維層１０を外から包むと共に、いずれも複数の強化繊維層１０の厚さ方向Ｔと直交する第１の表面２２と第２の表面２３とを有し、第１の表面２２及び第２の表面２３は、互いに対向する方向に向かっている。更に、第１の表面２２と第２の表面２３とは、それぞれの表面粗さが０．００７μｍ〜５０μｍの範囲内にある粗面になるように粗面化処理が行われたものである。
樹脂体２０は熱可塑性樹脂或いは熱硬化性樹脂からなるものである。該熱可塑性樹脂は、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリウレタン（ＰＵ）及び熱可塑性ポリウレタン樹脂（ＴＰＵ）からなる群より選ばれた１種の材料又は２種以上の材料の組み合わせを用いる。特にポリカーボネート（ＰＣ）を用いることが好ましい。
また、該熱硬化性樹脂は、不飽和ポリエステル樹脂、ビニールエステル、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素−メラミン樹脂及びポリイミド樹脂からなる群より選ばれた１種の材料又は２種以上の材料の組み合わせを用いる。特にエポキシ樹脂を用いることが好ましい。
第１の表面２２と第２の表面２３との表面粗さが０．００７μｍ以上にあるように形成されることによって、成形材料が第１の表面２２と第２の表面２３とにある凸凹部分に入り込んでアンカー効果を発揮でき、この好ましい実施形態の繊維強化シートと成形材料との間の固着力を高めることができる。第１の表面２２と第２の表面２３との表面粗さが５０μｍ以下にあることによって、第１の表面２２と第２の表面２３における厚さ方向Ｔの段差の影響により、この好ましい実施形態の繊維強化シートを用いて製造された部品の表面が第１の表面２２または第２の表面２３に影響されて粗くなる虞をなくすことができる。
図１と図３を参照しながら、この好ましい実施形態の繊維強化シートの製造方法について説明する。
先ず、各強化繊維層１０の間に樹脂シート２１を設置するように、強化繊維層１０と樹脂シート２１とを厚さ方向Ｔに沿って互いに平行に積層し、そして厚さ方向Ｔに沿って最も外側にある２つの強化繊維層１０の外側に更に各１枚の樹脂シート２１を設置して、積層体３０を作成する。
そして、表面粗さが０．００７μｍ〜５０μｍの範囲内にある表面を形成するために、好適な凸凹度合が形成されている表面４１１を有する型板４１を備えている熱成形装置４０で、積層体３０を圧縮加熱し、該圧縮加熱によって、樹脂シート２１が溶融され、各強化繊維層１０の間にある隙間に滲み込み、複数の強化繊維層１０を包み込む樹脂体２０を形成する。
樹脂体２０を冷却すると、第１の表面２２と第２の表面２３とそれぞれに、表面４１１を有する型板４１により表面粗さが０．００７μｍ〜５０μｍの範囲内になるように粗面化処理された本好ましい実施形態の繊維強化シートが製造される。
図２に示されるように、この好ましい実施形態の製造方法によって、溶融した樹脂シート２１が充分に各強化繊維層１０の間にある隙間に滲み込むことができるので、樹脂体２０が強化繊維層１０を確実且つ緊密に包み込み、剛性の高い構造を得ることができる。更に、この好ましい実施形態の繊維強化シートは、表面粗さが０．００７μｍ〜５０μｍの範囲内にある第１の表面２２と第２の表面２３とを有するので、この好ましい実施形態の繊維強化シートを射出成形用金型に設置して射出成形を行う際に、成形材料が表面にある凸凹部分に入り込んでアンカー効果を発揮することにより、この好ましい実施形態の繊維強化シートと成形材料との間の固着力は、従来の繊維強化シートより高めることができる。
また、本考案の繊維強化シートの製造方法はこの好ましい実施形態に限らず、例えば強化繊維層１０を、樹脂体２０を構成する樹脂に含浸して積層してから、熱成形装置４０で圧縮加熱を行うことにより製造することもできる。
本考案の繊維強化シートは、軽量かつ高剛性であるという特性を有する上に、表面粗さが０．００７μｍ〜５０μｍの範囲内にある表面を有することで、成形材料が本考案の繊維強化シート表面にある凸凹部分に入り込んでアンカー効果を発揮でき、繊維強化シートと成形材料との間の固着力が高められるので、射出成形により部品の製造、例えばパソコンや携帯電話やなどの電化製品のケースの製造に好適である。
１０ 強化繊維層
１１ 繊維束
２０ 樹脂体
２１ 樹脂シート
２２ 第１の表面
２３ 第２の表面
３０ 積層体
４０ 熱成形装置
４１ 型板
４１１ 表面
Ｔ 厚さ方向
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Claims (4)
- 複数の強化繊維層と樹脂体とを備える繊維強化シートであって、
前記複数の強化繊維層は、それぞれの厚さ方向に沿って互いに平行するように積層されており、
前記樹脂体は、積層された前記複数の強化繊維層を外から包むと共に、いずれも前記複数の強化繊維層の厚さ方向と直交する第１の表面と第２の表面とを有し、前記第１の表面及び前記第２の表面は、互いに対向する方向に向かっており、
前記第１の表面と前記第２の表面とは、それぞれ表面粗さが０．００７μｍ〜５０μｍの範囲内にある粗面であることを特徴とする繊維強化シート。 - 前記複数の強化繊維層は、それぞれ多数の繊維束により構成されたものであり、
前記強化繊維層の各々を構成する前記繊維束は、それぞれカーボンファイバー、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維及びポリエステル繊維からなる群より選ばれた１種の繊維又は２種以上の繊維が束になったものであることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化シート。 - 前記樹脂体は熱可塑性樹脂からなるものであり、
前記熱可塑性樹脂は、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリウレタン（ＰＵ）及び熱可塑性ポリウレタン樹脂（ＴＰＵ）からなる群より選ばれた１種の材料又は２種以上の材料の組み合わせを用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の繊維強化シート。 - 前記樹脂体は熱硬化性樹脂からなるものであり、
前記熱硬化性樹脂は、不飽和ポリエステル樹脂、ビニールエステル、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素−メラミン樹脂及びポリイミド樹脂からなる群より選ばれた１種の材料又は２種以上の材料の組み合わせを用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の繊維強化シート。
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| JPWO2016171060A1 (ja) * | 2015-04-21 | 2018-02-15 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 繊維強化熱可塑性樹脂組成物 |
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