JP5795494B2 - サンドイッチ材 - Google Patents
サンドイッチ材 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5795494B2 JP5795494B2 JP2011115907A JP2011115907A JP5795494B2 JP 5795494 B2 JP5795494 B2 JP 5795494B2 JP 2011115907 A JP2011115907 A JP 2011115907A JP 2011115907 A JP2011115907 A JP 2011115907A JP 5795494 B2 JP5795494 B2 JP 5795494B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resin
- fiber
- sandwich
- fibers
- polyamide
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 293
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 243
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 197
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 197
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 56
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 56
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 claims description 55
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 54
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 50
- 239000011359 shock absorbing material Substances 0.000 claims description 31
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 30
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 30
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 claims description 28
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 claims description 27
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 17
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 15
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 14
- 239000012792 core layer Substances 0.000 claims description 10
- 229920005668 polycarbonate resin Polymers 0.000 claims description 9
- 239000004431 polycarbonate resin Substances 0.000 claims description 9
- 229920001283 Polyalkylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 5
- 229920001281 polyalkylene Polymers 0.000 claims description 5
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 claims description 4
- 125000005487 naphthalate group Chemical group 0.000 claims description 2
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 claims 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 claims 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 claims 1
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 claims 1
- -1 alkylene naphthalene dicarboxylate Chemical compound 0.000 description 147
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 65
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 63
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 63
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 61
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 61
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 57
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 43
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 36
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 35
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 33
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 28
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 25
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 24
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 24
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 23
- 229920002302 Nylon 6,6 Polymers 0.000 description 22
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 22
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 19
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 16
- 238000012669 compression test Methods 0.000 description 16
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 description 16
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 13
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 11
- FFQQCJGNKKIRMD-UHFFFAOYSA-N methyl n-(3-hydroxyphenyl)carbamate Chemical compound COC(=O)NC1=CC=CC(O)=C1 FFQQCJGNKKIRMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 11
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 8
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 8
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 description 8
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 8
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 7
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 7
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 7
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 238000009940 knitting Methods 0.000 description 5
- 229920001230 polyarylate Polymers 0.000 description 5
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 5
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229930182556 Polyacetal Natural products 0.000 description 4
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 4
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 4
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- KYTZHLUVELPASH-UHFFFAOYSA-N naphthalene-1,2-dicarboxylic acid Chemical compound C1=CC=CC2=C(C(O)=O)C(C(=O)O)=CC=C21 KYTZHLUVELPASH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920013716 polyethylene resin Polymers 0.000 description 4
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 4
- 229920005990 polystyrene resin Polymers 0.000 description 4
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 4
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 4
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 4
- 239000012756 surface treatment agent Substances 0.000 description 4
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L terephthalate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)C1=CC=C(C([O-])=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 0.000 description 4
- 229920003189 Nylon 4,6 Polymers 0.000 description 3
- 229920000305 Nylon 6,10 Polymers 0.000 description 3
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 3
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 3
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 3
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920006127 amorphous resin Polymers 0.000 description 3
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 229920006038 crystalline resin Polymers 0.000 description 3
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 3
- 239000012784 inorganic fiber Substances 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 3
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 3
- OEPOKWHJYJXUGD-UHFFFAOYSA-N 2-(3-phenylmethoxyphenyl)-1,3-thiazole-4-carbaldehyde Chemical compound O=CC1=CSC(C=2C=C(OCC=3C=CC=CC=3)C=CC=2)=N1 OEPOKWHJYJXUGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 2
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 2
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N Glycolic acid Chemical compound OCC(O)=O AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000571 Nylon 11 Polymers 0.000 description 2
- 229920000299 Nylon 12 Polymers 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001893 acrylonitrile styrene Polymers 0.000 description 2
- 125000002723 alicyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 2
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 2
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N butane-1,4-diol Chemical compound OCCCCO WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N diphenyl ether Chemical compound C=1C=CC=CC=1OC1=CC=CC=C1 USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BXKDSDJJOVIHMX-UHFFFAOYSA-N edrophonium chloride Chemical compound [Cl-].CC[N+](C)(C)C1=CC=CC(O)=C1 BXKDSDJJOVIHMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920006351 engineering plastic Polymers 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012770 industrial material Substances 0.000 description 2
- QQVIHTHCMHWDBS-UHFFFAOYSA-N isophthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC(C(O)=O)=C1 QQVIHTHCMHWDBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002074 melt spinning Methods 0.000 description 2
- 239000000113 methacrylic resin Substances 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012778 molding material Substances 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N phthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 2
- 229920001955 polyphenylene ether Polymers 0.000 description 2
- SCUZVMOVTVSBLE-UHFFFAOYSA-N prop-2-enenitrile;styrene Chemical compound C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 SCUZVMOVTVSBLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N propane-1,3-diol Chemical compound OCCCO YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 210000003660 reticulum Anatomy 0.000 description 2
- CXMXRPHRNRROMY-UHFFFAOYSA-N sebacic acid Chemical compound OC(=O)CCCCCCCCC(O)=O CXMXRPHRNRROMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 2
- PXGZQGDTEZPERC-UHFFFAOYSA-N 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid Chemical compound OC(=O)C1CCC(C(O)=O)CC1 PXGZQGDTEZPERC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WTPYFJNYAMXZJG-UHFFFAOYSA-N 2-[4-(2-hydroxyethoxy)phenoxy]ethanol Chemical compound OCCOC1=CC=C(OCCO)C=C1 WTPYFJNYAMXZJG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GMOYUTKNPLBTMT-UHFFFAOYSA-N 2-phenylmethoxybenzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1OCC1=CC=CC=C1 GMOYUTKNPLBTMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004953 Aliphatic polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000005711 Benzoic acid Substances 0.000 description 1
- UUAGPGQUHZVJBQ-UHFFFAOYSA-N Bisphenol A bis(2-hydroxyethyl)ether Chemical compound C=1C=C(OCCO)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(OCCO)C=C1 UUAGPGQUHZVJBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100339481 Cochliobolus miyabeanus HOG1 gene Proteins 0.000 description 1
- 239000004641 Diallyl-phthalate Substances 0.000 description 1
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 1
- 241000264877 Hippospongia communis Species 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 101150009928 SRM1 gene Proteins 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N Succinic acid Natural products OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N Trimethylolpropane Chemical compound CCC(CO)(CO)CO ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 1
- YIMQCDZDWXUDCA-UHFFFAOYSA-N [4-(hydroxymethyl)cyclohexyl]methanol Chemical compound OCC1CCC(CO)CC1 YIMQCDZDWXUDCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BWVAOONFBYYRHY-UHFFFAOYSA-N [4-(hydroxymethyl)phenyl]methanol Chemical compound OCC1=CC=C(CO)C=C1 BWVAOONFBYYRHY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 1
- 229920003231 aliphatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 235000010233 benzoic acid Nutrition 0.000 description 1
- QUDWYFHPNIMBFC-UHFFFAOYSA-N bis(prop-2-enyl) benzene-1,2-dicarboxylate Chemical compound C=CCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCC=C QUDWYFHPNIMBFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NTXGQCSETZTARF-UHFFFAOYSA-N buta-1,3-diene;prop-2-enenitrile Chemical compound C=CC=C.C=CC#N NTXGQCSETZTARF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N butanedioic acid Chemical compound O[14C](=O)CC[14C](O)=O KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N 0.000 description 1
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- FDKLLWKMYAMLIF-UHFFFAOYSA-N cyclopropane-1,1-dicarboxylic acid Chemical compound OC(=O)C1(C(O)=O)CC1 FDKLLWKMYAMLIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000539 dimer Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 1
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 1
- 239000006224 matting agent Substances 0.000 description 1
- WPUMVKJOWWJPRK-UHFFFAOYSA-N naphthalene-2,7-dicarboxylic acid Chemical compound C1=CC(C(O)=O)=CC2=CC(C(=O)O)=CC=C21 WPUMVKJOWWJPRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SLCVBVWXLSEKPL-UHFFFAOYSA-N neopentyl glycol Chemical compound OCC(C)(C)CO SLCVBVWXLSEKPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N pentaerythritol Chemical compound OCC(CO)(CO)CO WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- CGEXUOTXYSGBLV-UHFFFAOYSA-N phenyl benzenesulfonate Chemical compound C=1C=CC=CC=1S(=O)(=O)OC1=CC=CC=C1 CGEXUOTXYSGBLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FCJSHPDYVMKCHI-UHFFFAOYSA-N phenyl benzoate Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)OC1=CC=CC=C1 FCJSHPDYVMKCHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000088 plastic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 1
- 229920001515 polyalkylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920002577 polybenzoxazole Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001470 polyketone Polymers 0.000 description 1
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 description 1
- ZRFOANKEOJGBQO-UHFFFAOYSA-M sodium;2-carboxy-6-sulfobenzoate Chemical compound [Na+].OC(=O)C1=CC=CC(S([O-])(=O)=O)=C1C(O)=O ZRFOANKEOJGBQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 1
- ISIJQEHRDSCQIU-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 2,7-diazaspiro[4.5]decane-7-carboxylate Chemical compound C1N(C(=O)OC(C)(C)C)CCCC11CNCC1 ISIJQEHRDSCQIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 229920006337 unsaturated polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 238000002166 wet spinning Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
Description
一方、ラテックスなどのゴムやEPDM(エチレン−プロピレン共重合体)などの熱可塑性エラストマーを有機繊維で補強したゴム資材がタイヤ、ホース、ベルトなどの用途で使用されている。
また、ゴムや熱可塑性エラストマーを有機繊維で補強した複合材料は、マトリックスであるゴムや熱可塑性エラストマーが柔軟であるため、耐衝撃性には問題ないが、硬さや弾性率が低い。
衝撃吸収材における有機繊維は、融点が200℃以上であり、その形態が、撚糸コード、または撚糸コードで構成される織物あるいは編物であって、
高剛性材における強化繊維は、繊維長1〜100mmの不連続繊維であり、下記式(1)で定義される比弾性(E)が2.5以上である、サンドイッチ材である。
E=M/D/9.8 (1)
(Eは比弾性、Mは繊維の弾性率(MPa)、Dは繊維の密度(g/cm3)である)
衝撃吸収材における有機繊維は、融点が200℃以上であり、その形態が、撚糸コード、または撚糸コードで構成される織物あるいは編物である。
高剛性材における強化繊維は、下記式(1)で定義される比弾性(E)が2.5以上である。
E=M/D/9.8 (1)
コア層は、少なくとも高剛性材を含む。コア層は、高剛性材に加え、有機繊維と熱可塑性樹脂とからなる衝撃吸収材を含んでも良い。以下に、本発明の実施の形態について順次説明する。
本発明のサンドイッチ材において衝撃吸収材を構成する有機繊維は、融点が200℃以上の有機繊維である。このような有機繊維として、例えばポリエーテルエーテルケトン繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリエーテルスルホン繊維、アラミド繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、ポリアリレート繊維、ポリケトン繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリビニルアルコール繊維などが挙げられる。有機繊維は複合材料の強化材として用いられるわけであるが、複合材料のマトリックスとなる熱可塑性樹脂の中で特に有用な樹脂の成形温度は、例外を除いて170℃以上であるので、有機繊維は融点が200℃以上のものを用いる。有機繊維の融点が成形温度以下であると熱可塑性樹脂とともに溶融してしまい複合材料が得られなくなる。また、成形工程において、有機繊維が大きく熱劣化することは強化材として好ましくない。一般に、融点付近では有機繊維内のポリマーの配向や結晶が緩和されやすいことから、有機繊維の融点は成形温度より10℃以上高いことが好ましい。有機繊維の融点は、成形温度より20℃以上高ければより好ましい。
衝撃吸収材における有機繊維は連続長を有する撚糸である。
撚りが施されることで繊維束が締まり、繊維束内部への樹脂の含浸が抑えられる。樹脂の含浸については詳しくは後述するが、有機繊維がマルチフィラメントであって、その繊維束間は実質的に熱可塑性樹脂が含浸していることが好ましく、また有機繊維の繊維束内部は、実質的に熱可塑性樹脂が未含浸であることが好ましい。
本発明のサンドイッチ材における衝撃吸収材は、有機繊維と熱可塑性樹脂とからなる複合材料である。衝撃吸収材の複合状態として、繊維束間に熱可塑性樹脂が含浸しているが、繊維束内には熱可塑性樹脂が含浸していない部分を有するもの、すなわち繊維束内の含浸度が低いものが好ましい。有機繊維の繊維束内部において、実質的に熱可塑性樹脂が未含浸とすることで、より良好な物性が得られている。本発明において、繊維束間は実質的に熱可塑性樹脂が含浸した構造であることが好ましい。繊維束間が熱可塑性樹脂で十分に満たされていないと、繊維束間にボイドが残る状態となるため、複合材料の強度が低下する。本発明において、繊維束間が実質的に熱可塑性樹脂が含浸した構造とは、繊維束間のボイド率が10%以下であることを指す。その検証は、体積が算出可能な試料の重量を秤量することや断面の顕微鏡観察によって実施することができる。
本発明のサンドイッチ材の衝撃吸収材を構成する熱可塑性樹脂としては、例えば塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン樹脂(AS樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂(ABS樹脂)、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド6樹脂、ポリアミド11樹脂、ポリアミド12樹脂、ポリアミド46樹脂、ポリアミド66樹脂、ポリアミド610樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ボリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などが挙げられる。
本発明における衝撃吸収材の製造方法は、繊維束間への熱可塑性樹脂の含浸による複合化で行われる。繊維束間への樹脂の含浸方法は特に限定されず、使用する有機繊維の形態に応じて適宜、選定すればよい。例えば、有機繊維が織物や編物などの布帛形態の場合、プレス成形機や真空成形機などを用いて、熱可塑性樹脂が溶融し、有機繊維が溶融しない温度で、積層した織物・編物と樹脂フィルム・不織布を加圧または減圧することにより、繊維束間に熱可塑性樹脂が含浸した衝撃吸収材を得ることができる。また、有機繊維が撚糸コードの場合、上記のプレス成形や真空成形のほかに、押し出し成形や引抜き成形によっても繊維束間に熱可塑性樹脂が含浸した衝撃吸収材を得ることができる。例えば、クリールスタンドに仕立てた複数本の撚糸コードを一定テンション下で繰出しながら、糸ガイドを用いて引き揃え、引抜き成形機の含浸ダイに導入する。ここで、撚糸コード間に溶融樹脂を含浸させた後、含浸ダイから引抜いて冷却することにより、連続繊維のUDシートを得ることができる。
本発明のサンドイッチ材における衝撃吸収材は試験速度11m/sec、試験片押え治具の開口部径40mm、直径10mmストライカーによる高速打抜試験における吸収エネルギーが10J以上であることが好ましい。より好ましくは吸収エネルギーが12J以上である。上述のとおり、有機繊維の種類、目付け量、マトリクスの熱可塑性樹脂、繊維束間の含浸程度、および繊維束内部の含浸程度より所望のエネルギー吸収性能を有する衝撃吸収材とすることができる。吸収エネルギーの上限は実質500Jである。
本発明におけるサンドイッチ材のコア材は、強化繊維と樹脂とから構成される高剛性材を少なくとも含む。高剛性材における強化繊維は、下記式(1)で定義される比弾性(E)が2.5以上のである。
E=M/D/9.8 (1)
ここで、Eは比弾性、Mは繊維の弾性率(MPa)、Dは繊維の密度(g/cm3)である。
また強化繊維の弾性率は30GPa以上であることが好ましい。さらに好ましくは50GPa以上である。30GPa未満では、得られるサンドイッチ材の剛性が低すぎる傾向にある。
また、サンドイッチ材および成形品の特性を高める目的で、適切な処理剤で繊維表面を処理しても良い。この場合、繊維の表面に、該繊維100重量部に対して、表面処理剤が0.1〜10重量部、好ましくは0.1〜3重量部付着させたらよい。表面処理剤は、熱可塑性樹脂の種類に応じて適宜、選定したらよい。
強化繊維束内部への樹脂含浸度の検証は、体積が判明している高剛性材中の繊維成分または樹脂成分の一方を溶解、分解、燃焼などの方法により除去し、処理前後の重量差から算出することにより行う。
強化繊維100部に対するマトリックス樹脂の体積割合が20部より少なくなると、材料中にボイドが発生しやすくなり、サンドイッチ材の力学的強度が大きく低下する。逆に、900部より多くなると強化繊維の補強効果が十分に発現しにくくなる。
コア材の高剛性材のマトリックス樹脂と、スキン材である衝撃吸収材のマトリックス樹脂は、必ずしも同一である必要はなく、溶着する樹脂、あるいは相溶する樹脂であれば異なっていても良い。
本発明のサンドイッチ材は、衝撃吸収材をスキン層としてコア層の両外層に配置し、高剛性材をコア層に含むものである。コア層は、高剛性材のみから構成されてもよいが、本発明の目的を損なわない範囲で高剛性材以外の層を有していても良い。コア層は、高剛性材に加え、有機繊維と熱可塑性樹脂とからなる衝撃吸収材を含むことも好ましい。サンドイッチ材の強度と剛性はコア材の高剛性材が担保し、衝撃吸収はスキン材の衝撃吸収材が担保する。また、スキン材の衝撃吸収材は、大きな衝撃でサンドイッチ材が破損した際に発生する虞がある高剛性材の鋭利な端部をカバーする役割も担う。剛性が高い材料はその限界を超える衝撃力が付与され破損した場合、その破損部の端部が鋭利になりやすい。このような材料を自動車の外装材や内装材などで表面に露出する部位に使用すると、事故などで車体が破損した際に、その破損部の端部で乗員や歩行者などを傷つける可能性がある。本発明のサンドイッチ材は、高剛性材の表層に柔軟な有機繊維を強化材とした複合材料を配置することにより、事故などで発生する可能性がある高剛性材の鋭利な部位をカバーして、乗員や歩行者などを保護することができる。
衝撃吸収材と高剛性材との体積比が、衝撃吸収材100部に対し、高剛性材が10〜900部であることが好ましい。より好ましくは衝撃吸収材100部に対し、高剛性材が50〜500部である。
サンドイッチ材の製造方法は、予めスキン材とコア材を個別に作製しておいて後で複合化する方法、スキン材とコア材の原料を合わせて一段階で複合化する方法のいずれであっても良い。
例えば、二段階で複合化する方法としては、スキン材とコア材の原料となる強化繊維とマトリックス樹脂をプレス成形機、真空成形機、押出成形機、引抜成形機などに仕込み、それぞれ成形する。この際、高剛性材は繊維束内に樹脂が含浸している方が性能面で好ましいため、より厳しい温度、圧力、時間条件で成形することが多い。その後、比較的温和な条件で成形したコア材の複合材料とプレス成形機、真空成形機、高周波溶着機などを用いて溶着する。高剛性材とコア材の複合材料の成形方法が同様で、成形条件が大きくかけ離れていなければ、一段階で成形しても良い。
柔軟な有機繊維を強化材とする複合材料である衝撃吸収材と、剛性が高い繊維を強化材とする複合材料である高剛性材を組み合わせてサンドイッチ材とすることで、高強度、高剛性で衝撃吸収性も高い成形体とすることが出来る。また、衝撃吸収材をスキン材、および高剛性材の表層側に配置することで、事故等の大きな衝撃で高剛性材が破損した場合にでも、破損した高剛性材の鋭利な端部で乗員や歩行者などを傷つけることなく保護できる成形体を提供することができる。本発明は上記のサンドイッチ材から得られる成形体を包含する。
本発明のサンドイッチ材は、自動車構造材用部品、自動車外装材用部品、自動車内装材用部品に好ましく用いられる。本発明は上記のサンドイッチ材から得られる自動車構造材用部品、自動車外装材用部品、自動車内装材用部品を包含する。自動車構造材用部品としては、例えばクラッシュストラクチャー、フロアパンなどが挙げられる。自動車外装材用部品としては、例えばバンパー、ボンネット、フェンダーなどが挙げられる。自動車内装材用部品としては、例えばインストルメンタルパネル、ドアトリム、センターコンソール、ピラーカバーなどが挙げられる。
織物や撚糸コードから構成糸をサンプリングし、1mあたりの撚数(Turn/m)を測定した。構成糸が片撚り(1本撚り)の場合はその撚数を測定し、諸撚り(2本撚り)の場合は上撚、下撚それぞれの撚数を測定した。
1cm2から10cm2の試料の重量を秤量する。繊維または樹脂のいずれか一方を溶解、または分解する薬品を使用して溶解成分を抽出する。残渣を洗浄および乾燥後に秤量する。残渣と溶解成分の重量、および繊維と樹脂の比重から、繊維と樹脂の体積分率を算出する。例えば、樹脂がポリプロピレンの場合、加熱したトルエンまたはキシレンを用いることにより、ポリプロピレンのみを溶解することができる。樹脂がポリアミドの場合は、加熱したギ酸によりポリアミドを分解することができる。また、繊維/樹脂の繊維体積分率より、繊維100部に対する、樹脂の体積部を求めることができ、例えば繊維体積分率が50%である場合、樹脂100部に対し、繊維の体積部は100部となる。
試料をマイクロトームで切断し、その断面を顕微鏡観察して繊維束間を2値化処理することによりボイド率を算出した。
高剛性材については、試料の断面を顕微鏡観察し、気泡の割合を算出することにより樹脂の含浸度を評価した。衝撃吸収材については、試料から取り出した繊維をピンセットや針などを用いてほぐし、容易に選別できるマルチフィラメント構成単糸の本数から、遊離単糸率を算出する。例えば、250本の単糸から構成される有機繊維の場合、150本の遊離単糸を取り出せるのであれば遊離単糸率は60%となり、樹脂の含浸度は体積分率で残りの40%ということとなる。
高剛性材とサンドイッチ材の引張試験は、JIS K 7165を参考として、A&D社製のテンシロン万能試験機を用いて測定した。試験片の形状はA形試験片とした。チャック間距離は136mm、試験速度は2mm/分とした。衝撃吸収材については、JIS K 7113に準拠して、島津製作所製のオートグラフAG−I型を用いて測定した。試験片の形状は1号形試験片とした。チャック間距離は115mm、試験速度は10mm/分とした。
島津製作所製のハイドロショットHITS−P10型を用い、ISO 6603−2規格に準拠して試験片を打ち抜いた際の最大荷重と吸収エネルギー量、および最大荷重点変位を測定した。試験片サイズは140mm×140mmとし、ストライカー径は10mm、押え治具の開口部径は40mm、試験速度は11m/秒とした。この試験で得られた変位−荷重曲線の面積を試験片の吸収エネルギー量として評価した。また、試験片の打抜き部を目視、および手で触って検査し、鋭利な部位が生じているかどうかを評価した。
A&D社製のテンシロン万能試験機を用い、SACMA SRM1規格に準拠して測定した。試験片の形状は矩形で幅は15mm、長さは80mm、標線間距離は4.8mmとした。試験速度は1mm/分とした。
1)ポリプロピレンフィルム
サン・トックス社製サントックス−CPフィルム、Kグレード、厚み25μm
2)ポリアミド6フィルム
ユニチカ社製エンブレムONフィルム、標準グレード、厚み25μm
3)ポリエチレンテレフタレート織物
帝人ファイバー社製T−4498織物:原糸;ポリエチレンテレフタレート繊維1100dtex192f、撚数;120T/m(S方向)、組織;平織り、厚み;0.4mm、目付;175g/m2
4)ポリエチレンテレフタレート撚糸コード
帝人ファイバー社製ポリエチレンテレフタレート繊維P900M 1100T250fを原糸とし、カジテック社製のリング撚糸機を用いてZ方向に275T/mの下撚をかけた(撚り係数3.0)。次に、下撚糸2本を合わせ、S方向に200T/mの上撚をかけて(撚り係数3.0)、実験用の撚糸コードとした。撚糸コード1本の直径は0.5mmであった。
5)ポリエチレンナフタレート撚糸コード
帝人ファイバー社製ポリエチレンナフタレート繊維Q904M 1100T250fを原糸とし、ポリエチレンテレフタレート撚糸コードと同様の加工を行い、上/下撚数:200/275(T/m)の撚糸コードを得た。
6)ナイロン66撚糸コード
旭化成せんい社製ナイロン66繊維T5 940T140fを原糸とし、ポリエチレンテレフタレート撚糸コードと同様の加工を行い、上/下撚数:210/300(T/m)の撚糸コードを得た。
7)炭素繊維
東邦テナックス社製STS40 24K(繊度16000dtex)、およびHTS40 12K(繊度8000dtex)を原糸として使用した。 比弾性は12.2。この原糸をロータリーカッターで20mmの繊維長にカットした。
8)ガラス繊維
日東紡績社製RS240 QR−483を原糸として使用した。 比弾性は4.2。この原糸をロータリーカッターで20mmの繊維長にカットした。
ポリアミド6フィルム6枚/ポリエチレンテレフタレート織物1枚/ポリアミド6フィルム6枚を名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度240℃、最大圧力0.5MPaで10分間加熱加圧することによりポリアミド6フィルムを溶融し、ポリエチレンテレフタレート織物の繊維束間にポリアミド6を浸透させた。その後、加圧した状態で冷却し、ポリエチレンテレフタレート織物/ポリアミド6の1PLY成形体を得た。1PLY成形体の厚みは0.3mm、織物の体積分率は30%、繊維束内へのポリプロピレンの含浸度は体積分率で42%であった。得られた1PLY成形体から、織物の経糸方向を基準として、引張試験片を切り出して評価した。また、ポリアミド6フィルムとポリエチレンテレフタレート織物を、フィルム6枚/織物1枚/フィルム12枚/織物1枚/フィルム12枚/織物1枚/フィルム12枚/織物1枚/フィルム6枚の順で積層し、1PLY成形体と同じ条件で成形することにより、厚みが1.0mmの4PLY成形体を得た。この4PLY成形体から高速打抜き試験片を切り出して評価した。評価結果を表1に示す。
ポリアミド6フィルム5枚をアルミ製平板に貼り付けた後、この上に上/下撚数:200/275(T/m)のポリエチレンテレフタレート撚糸コードを100gのテンション下、1mmのピッチで巻きつけた。次に、この撚糸コードの上にフィルム5枚を貼り付けた後、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度240℃、最大圧力0.5MPaで10分間加熱加圧することによりポリアミド6フィルムを溶融し、ポリエチレンテレフタレート撚糸コードのコード間にポリアミド6を浸透させた。その後、加圧した状態で冷却し、ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド61PLY成形体を得た。成形体の厚みは0.3mm、撚糸コードの体積分率は40%、繊維内へのポリアミド6の含浸度は体積分率で30%であった。得られた1PLY成形体から撚糸コード方向を基準として、引張試験片を切り出して評価した。また、成形体を撚糸コード0度方向、90度方向、90度方向、0度方向と重ねた後に再度加熱加圧し、その後加圧した状態で冷却することによりポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6の4PLY成形体を得た。成形体の厚みは1.1mmで、撚糸コードの体積分率は40%であった。この4PLY成形体から高速打抜き試験片を切り出して評価した。評価結果を表1に示す。
ポリプロピレンフィルム3枚/ポリエチレンテレフタレート織物1枚/ポリプロピレンフィルム3枚を、最高温度200℃、最大圧力0.5MPaで作製例1と同様の処理を行うことにより、ポリエチレンテレフタレート織物/ポリプロピレンの1PLY成形体を得た。1PLY成形体の厚みは0.3mm、織物の体積分率は51%、繊維束内へのポリプロピレンの含浸度は体積分率で42%であった。得られた成形体から、織物の経糸方向を基準として、引張試験片を切り出して評価した。また、ポリエチレンテレフタレート織物とポリプロピレンフィルムを、フィルム3枚/織物1枚/フィルム6枚/織物1枚/フィルム6枚/織物1枚/フィルム6枚/織物1枚/フィルム3枚の順に積層し、1PLY成形体と同じ条件で成形することにより、厚みが1.0mmの4PLY成形体を得た。この4PLY成形体から高速打抜き試験片を切り出して評価した。評価結果を表1に示す。
ポリプロピレンフィルム3枚をアルミ製平板に貼り付けた後、この上に上/下撚数:200/275(T/m)のポリエチレンテレフタレート撚糸コードを100gのテンション下、1mmのピッチで巻きつけた。次に、この撚糸コードの上にフィルム2枚を貼り付けた後、最高温度200℃、最大圧力0.5MPaで作製例2と同様の処理を行い、ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリプロピレン1PLY成形体を得た。1PLY成形体の厚みは0.2mm、撚糸コードの体積分率は60%、繊維内へのポリプロピレンの含浸度は体積分率で37%であった。得られた1PLY成形体から、撚糸コード方向を基準として、引張試験片を切り出して評価した。また、1PLY成形体を撚糸コード0度方向、90度方向、90度方向、0度方向と重ねた後に再度加熱加圧し、加圧した状態で冷却することによりポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリプロピレンの4PLY成形体を得た。成形体の厚みは1.0mmで、撚糸コードの体積分率は60%であった。この4PLY成形体からと高速打抜き試験片を切り出して評価した。評価結果を表1に示す。
ポリアミド6フィルム5枚をアルミ製平板に貼り付けた後、この上に上/下撚数:200/275(T/m)のポリエチレンナフタレート撚糸コードを100gのテンション下、1mmのピッチで巻きつけた。次に、この撚糸コードの上にフィルム5枚を貼り付けた後、作製例2と同様の処理を行い、ポリエチレンナフタレート撚糸コード/ポリアミド6の1PLY成形体を得た。1PLY成形体の厚みは0.3mm、撚糸コードの体積分率は40%、繊維内へのポリアミド6の含浸度は体積分率で42%であった。得られた1PLY成形体から、撚糸コード方向を基準として、引張試験片を切り出して評価した。また、1PLY成形体を撚糸コード0度方向、90度方向、90度方向、0度方向と重ねた後に再度加熱加圧し、加圧した状態で冷却することによりポリエチレンナフタレート撚糸コード/ポリアミド6の4PLY成形体を得た。4PLY成形体の厚みは1.1mmで、撚糸コードの体積分率は40%であった。この4PLY成形体から高速打抜き試験片を切り出して評価した。評価結果を表1に示す。
ポリアミド6フィルム5枚をアルミ製平板に貼り付けた後、この上に上/下撚数:210/300(T/m)のポリアミド66撚糸コードを100gのテンション下、1mmのピッチで巻きつけた。次に、この撚糸コードの上にフィルム5枚を貼り付けた後、作製例2と同様の処理を行い、ポリアミド66撚糸コード/ポリアミド6の1PLY成形体を得た。1PLY成形体の厚みは0.3mm、撚糸コードの体積分率は40%、繊維内へのポリアミド6の含浸度は体積分率で44%であった。得られた1PLY成形体から、撚糸コード方向を基準として、引張試験片を切り出して評価した。また、1PLY成形体を撚糸コード0度方向、90度方向、90度方向、0度方向と重ねた後に再度加熱加圧し、加圧した状態で冷却することによりポリアミド66撚糸コード/ポリアミド6の4PLY成形体を得た。4PLY成形体の厚みは1.1mmで、撚糸コードの体積分率は40%であった。この4PLY成形体から高速打抜き試験片を切り出して評価した。評価結果を表1に示す。
作製例1から6の衝撃吸収材は、高速打抜き試験の結果、エネルギー吸収性に優れた材料であった。また、破壊部には人体を傷つけるような鋭利な部位は見つからなかった。
ポリアミド6フィルム6枚をアルミ製平板に貼り付けた後、この上にカット長20mmの炭素繊維24gを40cm×30cmのアルミ板に均一な厚さになるよう散布した。この上にポリアミド6フィルムを6枚置き、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度240℃、最大圧力1.0MPaで5分間加熱加圧することにより、ポリアミド6が部分的に含浸した炭素繊維等方材を得た。次に、部分含浸等方材を3枚重ね、適当なサイズに切出した後、30cm×20cmの金型を用いて最高温度240℃、最大圧力3.0MPaで10分間加熱加圧することにより、樹脂の含浸度を99%まで高めた炭素繊維の等方材を得た。炭素繊維等方性の高剛性材の厚みは1.0mm、繊維の体積分率は30%であった。引張試験、圧縮試験、高速打抜き試験の結果を表2に示す。
ポリアミド6フィルム4枚をアルミ製平板に貼り付けた後、この上にカット長20mmの炭素繊維24gを40cm×30cmのアルミ板に均一な厚さになるよう散布した。この上にポリアミド6フィルムを4枚置き、作製例7と同条件で処理して、ポリアミド6が部分的に含浸した炭素繊維等方材を得た。次に、部分含浸等方材を4枚重ね、作製例7と同条件で更に処理して、樹脂の含浸度を99%まで高めた炭素繊維の等方材を得た。炭素繊維等方性の高剛性材の厚みは1.0mm、繊維の体積分率は40%であった。引張試験、圧縮試験、高速打抜き試験の結果を表2に示す。
ポリプロピレンフィルム6枚をアルミ製平板に貼り付けた後、この上にカット長20mmの炭素繊維24gを40cm×30cmのアルミ板に均一な厚さになるよう散布した。この上にポリプロピレンフィルムを6枚置き、プレスの最高温度を200℃としたこと以外は作製例7と同様の処理を行い、樹脂の含浸度を99%まで高めた炭素繊維の等方材を得た。炭素繊維等方性の高剛性材の厚みは1.0mm、繊維の体積分率は30%であった。引張試験、圧縮試験、高速打抜き試験の結果を表2に示す。
ポリプロピレンフィルム4枚をアルミ製平板に貼り付けた後、この上にカット長20mmの炭素繊維24gを40cm×30cmのアルミ板に均一な厚さになるよう散布した。この上にポリプロピレンフィルムを4枚置き、作製例9と同条件で処理して、ポリプロピレンが部分的に含浸した炭素繊維等方材を得た。次に、部分含浸等方材を4枚重ね、作製例9と同条件で処理して、樹脂の含浸度を99%まで高めた炭素繊維の等方材を得た。炭素繊維等方性の高剛性材の厚みは1.0mm、繊維の体積分率は40%であった。引張試験、圧縮試験、高速打抜き試験の結果を表2に示す。
ポリプロピレンフィルム7枚をアルミ製平板に貼り付けた後、この上にカット長20mmの炭素繊維24gを40cm×30cmのアルミ板に均一な厚さになるよう散布した。この上にポリプロピレンフィルムを7枚置き、作製例9と同条件で処理して、ポリプロピレンが部分的に含浸した炭素繊維等方材を得た。次に、部分含浸等方材1枚を適当なサイズに切出した後、作製例9と同条件で処理して、樹脂の含浸度を99%まで高めた炭素繊維の等方材を得た。炭素繊維等方性の高剛性材の厚みは0.5mm、繊維の体積分率は25%であった。引張試験、圧縮試験、高速打抜き試験の結果を表2に示す。
ポリプロピレンフィルム4枚をアルミ製平板に貼り付けた後、この上にカット長20mmのガラス繊維24gを40cm×30cmのアルミ板に均一な厚さになるよう散布した。この上にポリプロピレンフィルムを4枚置き、作製例9と同条件で処理して、ポリプロピレンが部分的に含浸したガラス繊維等方材を得た。次に、部分含浸等方材4枚を適当なサイズに切出した後、作製例9と同条件で処理して、樹脂の含浸度を99%まで高めたガラス繊維の等方材を得た。ガラス繊維等方性の高剛性材の厚みは1.0mm、繊維の体積分率は30%であった。引張試験、圧縮試験、高速打抜き試験の結果を表2に示す。
作製例7から12の高剛性材は、引張試験と圧縮試験の結果、強度と剛性に優れた材料であった。
作製例7の炭素繊維等方材/ポリアミド6樹脂高剛性材と、作製例1のポリエチレンテレフタレート織物/ポリアミド6樹脂衝撃吸収材の1PLY品を2枚合わせたものを、衝撃吸収材/高剛性材/衝撃吸収材の順に積層し、30cm×20cmの金型に仕込んで名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度230℃、最大圧力0.5MPaで5分間加熱加圧することにより衝撃吸収材材と高剛性材の界面を溶着して、ポリエチレンテレフタレート織物/炭素繊維等方材/ポリアミド6樹脂のサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは2.0mm、高剛性材の体積分率は50%であった。得られたサンドイッチ材から、ポリエチレンテレフタレート織物の繊維方向を基準として引張試験片と圧縮試験片を切り出して評価した。同様に、サンドイッチ材から高速打抜き試験片も切り出して評価した。評価結果を表3に示した。
作製例8の炭素繊維等方材/ポリアミド6樹脂高剛性材と、作製例2のポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6樹脂衝撃吸収材の4PLY品を、衝撃吸収材/高剛性材/衝撃吸収材の順に積層し、実施例1と同様の処理を行って、ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/炭素繊維等方材/ポリアミド6樹脂のサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは3.0mm、高剛性材の体積分率は33%であった。得られたサンドイッチ材から、ポリエチレンテレフタレート撚糸コードの繊維方向を基準として引張試験片と圧縮試験片を切り出して評価した。同様に、サンドイッチ材から高速打抜き試験片も切り出して評価した。評価結果を表3に示した。
作製例9の炭素繊維等方材/ポリプロピレン樹脂高剛性材と、作製例3のポリエチレンテレフタレート織物/ポリプロピレン樹脂衝撃吸収材の1PLY品を2枚合わせたものを、衝撃吸収材/高剛性材/衝撃吸収材の順に積層し、30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度200℃、最大圧力0.5MPaで5分間加熱加圧することにより衝撃吸収材と高剛性材の界面を溶着して、ポリエチレンテレフタレート織物/炭素繊維等方材/ポリプロピレン樹脂のサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは2.0mm、高剛性材の体積分率は50%であった。得られたサンドイッチ材から、ポリエチレンテレフタレート織物の繊維方向を基準として引張試験片と圧縮試験片を切り出して評価した。同様に、サンドイッチ材から高速打抜き試験片も切り出して評価した。評価結果を表3に示した。
作製例10の炭素繊維等方材/ポリプロピレン樹脂高剛性材と、作製例4のポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリプロピレン樹脂衝撃吸収材の4PLY品を、衝撃吸収材/高剛性材/衝撃吸収材の順に積層し、実施例3と同様の処理を行って、ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/炭素繊維等方材/ポリプロピレン樹脂のサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは3.0mm、高剛性材の体積分率は33%であった。得られたサンドイッチ材から、ポリエチレンテレフタレート撚糸コードの繊維方向を基準として引張試験片と圧縮試験片を切り出して評価した。同様に、サンドイッチ材から高速打抜き試験片も切り出して評価した。評価結果を表3に示した。
作製例11の炭素繊維等方材/ポリプロピレン樹脂高剛性材と、作製例3のポリエチレンテレフタレート織物/ポリプロピレン樹脂衝撃吸収材の1PLY品を2枚合わせたものを、衝撃吸収材/高剛性材/衝撃吸収材/高剛性材/衝撃吸収材の順に積層し、30cm×20cmの金型に仕込んで実施例3と同様の処理を行って、ポリエチレンテレフタレート織物/炭素繊維等方材/ポリプロピレン樹脂のサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは2.5mm、コア材となる高剛性材の体積分率は40%であった。得られたサンドイッチ材から、ポリエチレンテレフタレート織物の繊維方向を基準として引張試験片と圧縮試験片を切り出して評価した。同様に、サンドイッチ材から高速打抜き試験片も切り出して評価した。評価結果を表3に示した。
作製例8の炭素繊維等方材/ポリアミド6樹脂高剛性材と、作製例5のポリエチレンナフタレート撚糸コード/ポリアミド6樹脂衝撃吸収材の4PLY品を、衝撃吸収材/高剛性材/衝撃吸収材の順に積層し、実施例1と同様の処理を行って、ポリエチレンナフタレート撚糸コード/炭素繊維等方材/ポリアミド6樹脂のサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは3.0mm、高剛性材の体積分率は33%であった。得られたサンドイッチ材から、ポリエチレンナフタレート撚糸コードの繊維方向を基準として引張試験片と圧縮試験片を切り出して評価した。同様に、サンドイッチ材から高速打抜き試験片も切り出して評価した。評価結果を表3に示した。
作製例8の炭素繊維等方材/ポリアミド6樹脂高剛性材と、作製例6のポリアミド66撚糸コード/ポリアミド6樹脂衝撃吸収材の4PLY品を、衝撃吸収材/高剛性材/衝撃吸収材の順に積層し、実施例1と同様の処理を行って、ポリアミド66撚糸コード/炭素繊維等方材/ポリアミド6樹脂のサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは3.0mm、高剛性材の体積分率は33%であった。得られたサンドイッチ材から、ポリアミド66撚糸コードの繊維方向を基準として引張試験片と圧縮試験片を切り出して評価した。同様に、サンドイッチ材から高速打抜き試験片も切り出して評価した。評価結果を表3に示した。
作製例12のガラス繊維等方材/ポリプロピレン樹脂高剛性材と、作製例4のポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリプロピレン樹脂衝撃吸収材の4PLY品を、衝撃吸収材/高剛性材/衝撃吸収材の順に積層し、実施例3と同様の処理を行って、ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ガラス繊維等方材/ポリプロピレン樹脂のサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは3.0mm、高剛性材の体積分率は33%であった。得られたサンドイッチ材から、ポリエチレンテレフタレート撚糸コードの繊維方向を基準として引張試験片と圧縮試験片を切り出して評価した。同様に、サンドイッチ材から高速打抜き試験片も切り出して評価した。評価結果を表3に示した。
ポリアミド6フィルム90枚を積層し、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度240℃、最大圧力0.5MPaで10分間加熱加圧することによりフィルムを溶融し、その後、加圧した状態で冷却することによりポリアミド6の成形体を得た。成形体の厚みは2.0mmであった。評価結果を表4に示す。
ポリプロピレンフィルム90枚を積層し、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度200℃、最大圧力0.5MPaで10分間加熱加圧することによりフィルムを溶融し、その後、加圧した状態で冷却することによりポリプロピレンの成形体を得た。成形体の厚みは2.0mmであった。評価結果を表4に示す。
作製例1のポリエチレンテレフタレート織物/ポリアミド6で構成される4PLY衝撃吸収材を2枚合わせ、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度240℃、最大圧力0.5MPaで10分間加熱加圧した後、加圧した状態で冷却することにより8PLYの成形体を得た。成形体の厚みは2.0mmであった。評価結果を表4に示す。
作製例4のポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリプロピレンで構成される4PLY衝撃吸収材を2枚合わせ、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度200℃、最大圧力0.5MPaで10分間加熱加圧した後、加圧した状態で冷却することにより8PLYの成形体を得た。成形体の厚みは2.0mmであった。評価結果を表4に示す。
作製例7の炭素繊維ランダムマット/ポリアミド6で構成される高剛性材を2枚合わせ、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度240℃、最大圧力2.0MPaで10分間加熱加圧した後、加圧した状態で冷却することにより炭素繊維等方性の高剛性材を得た。成形体の厚みは2.0mmであった。評価結果を表4に示す。
作製例10の炭素繊維ランダムマット/ポリプロピレンで構成される高剛性材を2枚合わせ、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度200℃、最大圧力2.0MPaで10分間加熱加圧した後、加圧した状態で冷却することにより炭素繊維等方性の高剛性材を得た。成形体の厚みは2.0mmであった。評価結果を表4に示す。
実施例1から8の高剛性材をコアに配し、衝撃吸収材をスキンに配したサンドイッチ材は、高剛性材と衝撃吸収材の長所を併せ持ち、強度と剛性の力学的強度に優れ、更にエネルギー吸収性にも優れた材料となった。また、これらのサンドイッチ材の破壊部には、人体を傷つけるような鋭利な部位は見つからなかった。このようなサンドイッチ材を成形した成形品は産業資材用途全般に有用であり、特に自動車用構造部品、外装部品、内装部品に有用である。
以下表1から表4に得られた複合材料およびサンドイッチ材の評価結果を示す。
2 ストライカー
3 開口部
4 試験片の押え治具
5 試験片
Claims (9)
- スキン層は有機繊維と熱可塑性樹脂とからなる衝撃吸収材からなり、コア層に強化繊維と樹脂とから構成される高剛性材を含むサンドイッチ材であって、
衝撃吸収材における有機繊維は、融点が200℃以上であり、その形態が、撚糸コード、または撚糸コードで構成される織物あるいは編物であって、
高剛性材における強化繊維は、繊維長1〜100mmの不連続繊維であり、下記式(1)で定義される比弾性(E)が2.5以上である、サンドイッチ材。
E=M/D/9.8 (1)
(Eは比弾性、Mは繊維の弾性率(MPa)、Dは繊維の密度(g/cm3)である)。 - 衝撃吸収材における遊離単糸率が50%以上である請求項1記載のサンドイッチ材。
- 高剛性材における強化繊維が炭素繊維、アラミド繊維、およびガラス繊維からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1または2に記載のサンドイッチ材。
- 高剛性材における強化繊維が板上に散布された形態である請求項1〜3のいずれかに記載のサンドイッチ材。
- 衝撃吸収材における有機繊維の撚数が、1mあたり10〜1000回である請求項1〜4のいずれかに記載のサンドイッチ材。
- 衝撃吸収材における有機繊維が、ポリエステル繊維またはナイロン繊維である請求項1〜5のいずれかに記載のサンドイッチ材。
- ポリエステル繊維が、ポリアルキレンテレフタレートおよび/またはポリアルキレンナフタレートをポリエステル中の95モル%以上の成分とする請求項6に記載のサンドイッチ材。
- 衝撃吸収材における熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、およびポリエステル樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1〜7のいずれかに記載のサンドイッチ材。
- 衝撃吸収材と高剛性材との体積比が、衝撃吸収材100部に対し、高剛性材が10〜900部である請求項1〜8のいずれかに記載のサンドイッチ材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011115907A JP5795494B2 (ja) | 2011-05-24 | 2011-05-24 | サンドイッチ材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011115907A JP5795494B2 (ja) | 2011-05-24 | 2011-05-24 | サンドイッチ材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012240401A JP2012240401A (ja) | 2012-12-10 |
JP5795494B2 true JP5795494B2 (ja) | 2015-10-14 |
Family
ID=47462590
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011115907A Expired - Fee Related JP5795494B2 (ja) | 2011-05-24 | 2011-05-24 | サンドイッチ材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5795494B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105873990B (zh) * | 2013-12-26 | 2018-12-14 | 鲁汶天主教大学 | 预成型体、片材及一体化片材 |
JP6278286B2 (ja) | 2015-04-02 | 2018-02-14 | 三菱ケミカル株式会社 | 積層体 |
JP6627266B2 (ja) * | 2015-06-09 | 2020-01-08 | 三菱ケミカル株式会社 | 強化繊維複合積層体 |
JP6627407B2 (ja) * | 2015-10-21 | 2020-01-08 | 三菱ケミカル株式会社 | 強化繊維複合積層体 |
CN112549703A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-03-26 | 泰安石英复合材料有限公司 | 一种pp纤维织物叠层复合片材的制备方法及该方法获得的片材 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH072389B2 (ja) * | 1989-04-21 | 1995-01-18 | 日東紡績株式会社 | プリント配線基板用積層板 |
JPH03155930A (ja) * | 1989-11-13 | 1991-07-03 | Kuraray Co Ltd | 積層構造物 |
JPH0592510A (ja) * | 1991-10-02 | 1993-04-16 | Matsushita Electric Works Ltd | 積層板及び積層板の製造方法 |
JPH08197668A (ja) * | 1995-01-23 | 1996-08-06 | Honda Motor Co Ltd | 繊維強化樹脂の積層構造 |
WO2000064668A1 (fr) * | 1999-04-23 | 2000-11-02 | Sakase Adtech Co., Ltd. | Materiau composite a base de resine renforcee par des fibres, et possedant un coefficient reduit d'expansion lineaire |
-
2011
- 2011-05-24 JP JP2011115907A patent/JP5795494B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012240401A (ja) | 2012-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5497786B2 (ja) | 複合材料 | |
JP5795494B2 (ja) | サンドイッチ材 | |
EP1799443B1 (en) | Textile core sandwich structures | |
JP4615398B2 (ja) | 炭素繊維複合材料成形体 | |
KR101139649B1 (ko) | 견섬유 복합물 | |
US5262230A (en) | Lightweight composite material with a thermoset matrix | |
CN103339023A (zh) | 车辆骨架构件 | |
EP2335920B1 (en) | Impact-resistant laminated article, process for producing the same, and impact-resistant material | |
JP2012241183A (ja) | 繊維複合材料およびそれを用いたサンドイッチ材 | |
KR20170072088A (ko) | 열가소성 수지 복합재 및 이의 제조방법 | |
WO2015119091A1 (ja) | 繊維多軸シート及びこれを用いた繊維強化プラスチック製造用プリフォーム | |
JP2012251249A (ja) | 熱収縮性改良織物および複合材料 | |
CN108883599A (zh) | 纤维强化树脂中空体及其制造方法 | |
JP5547412B2 (ja) | 面状複合体 | |
JP2007145280A (ja) | 車両用内装材 | |
JP6746973B2 (ja) | プリフォーム用基材、強化繊維プリフォーム、繊維強化樹脂成形体および繊維強化樹脂成形体の製造方法 | |
JP2012240402A (ja) | サンドイッチ材 | |
JPH07173300A (ja) | 繊維強化熱可塑性樹脂成形品 | |
JP5580035B2 (ja) | 頭部保護具 | |
WO2024112964A1 (en) | A manufactured material having a combination of a reinforcement material and a low melt material | |
CN109070495B (zh) | 纤维强化树脂中空体及其制造方法 | |
Chen et al. | Characterization of the impact and post impact (CAI) properties of 3D-structure composites | |
Refaai et al. | Research Article Mechanical Properties of Ramie/Hemp Hybrid Composites Influenced by Stacking Arrangement and NaOH Treatment | |
JP2024054469A (ja) | 繊維樹脂積層複合体及びそれを含む成形体 | |
Panduranga Shahu | Knittin of carbon and Dyneema® fibres to fit for contour sahpes in composites |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140206 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20141113 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141125 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150116 |
|
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: 20150721 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150813 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5795494 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |