JP6504188B2 - プリプレグ材料、繊維強化樹脂複合材料、多層構造体、プリプレグ材料の製造方法および繊維強化樹脂複合材料の製造方法 - Google Patents
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Description
(1)高強度繊維織物の片面のみに樹脂を付着してなるプリプレグ材料であって、樹脂付着率が6〜15質量%であり、織物への内部浸透率が35%以下であるプリプレグ材料。
(2)上記(1)に記載のプリプレグ材料の製造方法であって、高強度繊維織物の片面のみに樹脂を付着させる工程を2回以上施すことを特徴とする、プリプレグ材料の製造方法。
(3)1回目の樹脂付着率が0.8質量%以上であることを特徴とする、上記(2)に記載のプリプレグ材料の製造方法。
(4)上記(1)記載のプリプレグ材料または、上記(2)〜(3)のいずれかに記載のプリプレグ材料の製造方法で得られたプリプレグ材料を、樹脂付着面が一定方向になるようにして複数枚数積層し、これを加熱加圧成形してなる繊維強化樹脂複合材料。
(5)上記(1)記載のプリプレグ材料または、上記(2)〜(3)のいずれかに記載のプリプレグ材料の製造方法で得られたプリプレグ材料を、樹脂付着面が一定方向になるようにして所定枚数重ね合せ、これを加熱加圧成形してなる繊維強化樹脂複合材料の製造方法。
(6)防弾盾、防弾板、ヘルメット、ならびに車輌、船舶、航空機の付加装甲のいずれかに用いられるものである上記(4)に記載の繊維強化樹脂複合材料。
(7)上記(4)に記載の繊維強化樹脂複合材料にセラミックスまたは金属が積層された多層構造体。
(8)上記(4)に記載の繊維強化樹脂複合材料に接着層を介してセラミックスまたは金属が積層されている多層構造体。
本発明に係るプリプレグ材料は、高強度繊維織物の片面のみに樹脂を付着してなるプリプレグである。
本発明に係る繊維強化樹脂複合材料は、前記のプリプレグ材料を積層し、加熱加圧成形により得られるものである。この工程により、熱硬化性樹脂は硬化物となり、繊維強化樹脂複合材料が得られる。一方で、樹脂として熱可塑性樹脂を用いる場合は、前述の加熱加圧成形後に常温程度まで冷却してから圧力を開放することで繊維強化樹脂複合材料が得られる。
本発明に係る多層構造体は、繊維強化樹脂複合材料にセラミックスまたは金属を積層してなるものである。この場合、積層されたセラミックスまたは金属の表面側を、飛来物に対する衝突面側とすればよい。
1.原糸強度、弾性率
JIS L1013:2010 8.5 に基づき、つかみ間隔25cm、引張り速度30±3cm/min、N=10回の引張り試験で引張強度(cN/dtex)、引張弾性率を求め平均値を算出した。
JIS L 1013:2010 8.3.1 A法に基づき、112.5m分の小かせをサンプル数5セット採取し、20℃、60%の環境下で4時間放置後、その質量(g)を測定し、その値に10000/112.5をかけ、繊度(dtex)を求め平均値を算出した。
JIS L 1096:2010 8.3.2に基づき、約200mm×200mmの試験片2枚の質量(g)を量り、1m2当たりの質量(g/m2)を求め、平均値を算出した。
JIS L 1096:2010 8.6.1に基づき、区間2.54cmの糸本数をたて/よこ方向に各5箇所ずつ数え、2.54cm当たりの密度(本/2.54cm)を求め、平均値を算出した。
JIS L 1096:2010 8.4に基づき、ダイヤルシックネスゲージ(押さえ圧23.5kPa)で10秒間加圧後の厚みを5箇所測り、平均値を算出した。
JIS K7017:1999 10.1に基づき、試験片寸法を長さ60mm、幅20mmの試験片を4本準備して、支点間距離40mm、試験速度3mm/minの3点曲げ試験で曲げ応力(MPa)、曲げ弾性率(GPa)を求め、平均値を算出した。なお、試験片の寸法はノギスを用いて計測した。
JIS Z 8803:2011 9.4に基づき、B型粘度計で20℃に調温した樹脂の粘度を計測した。
プリプレグ材料の織物断面を軽くほぐして樹脂浸透部と織物繊維部とに分離し、拡大写真観察で織物構成繊維の樹脂浸透部の厚み5箇所の平均を求め、(樹脂浸透部の厚み/樹脂含浸加工前の織物の厚み)×100の計算で織物への内部浸透率を算出した。なお、サンプリングはプリプレグ材料の幅なり5等分の箇所から取り出して樹脂の織物への内部浸透率を求め、平均値を算出した。
3項記載の方法で樹脂加工前後の目付を算出し、下記式にて樹脂付着率(質量%)を算出した。
樹脂付着率(質量%)=(樹脂付着後目付−樹脂付着前目付)/樹脂付着後目付×100
MIL−STD−662Fに準拠し、豊和工業(株)製小口径発射装置により1.1gの高速飛翔体でのBallistic Limit(V50:50%不貫通限界速度)を評価した。射距離2.5m、試験片サイズ150mm×150mm、試験数15枚の貫通速度(m/s)と不貫通速度(m/s)を求め、不貫通データ(弾速)の速い方から5点と、貫通データ(弾速)の遅い方から5点の計10点のデータから算出した。
原糸強度20cN/dtex、弾性率500cN/dtexのアラミド繊維(総繊度3300dtex)を使用した平織織布(目付:460g/m2、織り密度17本/2.54cm、厚さ0.64mm)にフェノール系樹脂(主成分:フェノール樹脂+ポリビニルブチラール樹脂)のワニス(粘度1400cP(mPa・s))をコンマリバースコート機で1回目の片面塗布加工のクリアランス0.10mm、塗布加工速度10m/分の条件で塗布し、乾燥温度80〜150℃で段階的に昇温して乾燥後、1回目と同じワニスを用いて2回目の片面塗布加工をクリアランス0.20mmとした以外は1回目と同様の方法で塗布した後、乾燥温度80〜150℃で段階的に昇温して乾燥した。樹脂付着率8.9質量%のプリプレグ材料を得た。なお、1回目の塗布後の樹脂付着率は3.0%であった。
実施例1と同じ手法で2回目の片面塗布加工のクリアランス0.15mmで樹脂付着率6質量%の繊維樹脂複合強化材料の成形物を得た。なお、1回目の塗布後の樹脂付着率は3.0%であった。成形物の評価結果を表1に示す。
実施例1と同じ手法で2回目の片面塗布加工のクリアランス0.25mmで樹脂付着率10.5質量%の繊維樹脂複合強化材料の成形物を得た。なお、1回目の塗布後の樹脂付着率は3.0%であった。成形物の評価結果を表1に示す。
原糸強度20cN/dtex、弾性率500cN/dtexのアラミド繊維(総繊度3300dtex)を使用した平織織布(目付:460g/m2、織り密度17本/2.54cm、厚さ0.64mm)にフェノール樹脂(主成分:フェノール樹脂+ポリビニルブーチラール)(粘度1400cP(mPa・s))をコンマリバースコート機で片面塗布加工のクリアランス0.15mm、加工速度10m/分、乾燥温度80〜150℃で乾燥して樹脂付着率5.0質量%のプリプレグを得た。該プリプレグを16枚積層し、150℃、100kg/cm2 、30分加熱加圧成形して熱硬化性樹脂を硬化させ、繊維樹脂複合強化材料の成形物を得た。成形物の評価結果を表1に示す。
比較例1と同じ手法で片面塗布加工のクリアランス0.20mmで樹脂付着率5.9質量%の繊維樹脂複合強化材料の成形物を得た。成形物の評価結果を表1に示す。
比較例1と同じ手法で片面塗布加工のクリアランス0.30mmで樹脂付着率8.7質量%の繊維樹脂複合強化材料の成形物を得た。成形物の評価結果を表1に示す。
比較例1と同じ手法で片面塗布加工のクリアランス0.40mmで樹脂付着率11.1質量%の繊維樹脂複合強化材料の成形物を得た。成形物の評価結果を表1に示す。
Claims (8)
- 高強度繊維織物の片面のみに樹脂を付着してなるプリプレグ材料であって、樹脂付着率が6〜15質量%であり、織物への内部浸透率が15〜35%であるプリプレグ材料。
- 高強度繊維織物の片面のみに樹脂を付着してなるプリプレグ材料であって、樹脂付着率が6〜15質量%であり、織物への内部浸透率が35%以下であるプリプレグ材料の製造方法であって、高強度繊維織物の片面のみに樹脂を付着させる工程を2回以上施すことを特徴とする、プリプレグ材料の製造方法。
- 1回目の樹脂付着率が0.8質量%以上であることを特徴とする、請求項2に記載のプリプレグ材料の製造方法。
- 請求項1記載のプリプレグ材料を、樹脂付着面が一定方向になるようにして複数枚数積層し、これを加熱加圧成形してなる繊維強化樹脂複合材料。
- 請求項1記載のプリプレグ材料または、請求項2〜3のいずれかに記載のプリプレグ材料の製造方法で得られたプリプレグ材料を、樹脂付着面が一定方向になるようにして所定枚数重ね合せ、これを加熱加圧成形してなる繊維強化樹脂複合材料の製造方法。
- 防弾盾、防弾板、ヘルメット、ならびに車輌、船舶、航空機の付加装甲のいずれかに用いられるものである請求項4に記載の繊維強化樹脂複合材料。
- 請求項4に記載の繊維強化樹脂複合材料にセラミックスまたは金属が積層された多層構造体。
- 請求項4に記載の繊維強化樹脂複合材料に接着層を介してセラミックスまたは金属が積層されている多層構造体。
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