JP6946666B2 - Reinforced fiber laminated sheet and fiber reinforced resin molded product - Google Patents
Reinforced fiber laminated sheet and fiber reinforced resin molded product Download PDFInfo
- Publication number
- JP6946666B2 JP6946666B2 JP2017038945A JP2017038945A JP6946666B2 JP 6946666 B2 JP6946666 B2 JP 6946666B2 JP 2017038945 A JP2017038945 A JP 2017038945A JP 2017038945 A JP2017038945 A JP 2017038945A JP 6946666 B2 JP6946666 B2 JP 6946666B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reinforcing fiber
- layers
- laminated sheet
- shape
- resin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Manufacturing Of Multi-Layer Textile Fabrics (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
Description
本発明は、強化繊維積層シートに関し、特にRTM成形に好適な強化繊維積層シートに関するものである。 The present invention relates to a reinforcing fiber laminated sheet, and particularly to a reinforcing fiber laminated sheet suitable for RTM molding.
従来、生産性に優れた繊維強化プラスチック(Fiber Reinforced Plastics:FRPと称することがある。)の成形方法として、ドライの強化繊維布帛からなる基材積層体を成形型内に配置し、マトリックス樹脂を型内に注入し強化繊維基材積層体内に含浸させ、樹脂を硬化させた後、成形品を脱型させる、いわゆるRTM成形方法が知られている。 Conventionally, as a method for molding fiber reinforced plastics (sometimes referred to as FRP) having excellent productivity, a base material laminate made of dry reinforced fiber cloth is placed in a molding mold, and a matrix resin is used. A so-called RTM molding method is known in which a molded product is demolded after being injected into a mold and impregnated in a laminated body of a reinforcing fiber base material to cure a resin.
そして一般には、先に強化繊維基材積層体(例えば、複数枚の強化繊維基材)を所定形状に賦形して、FRPの成形前躯体である強化繊維基材積層体のプリフォームを作製し、そのプリフォームを成形型内に配置して、マトリックス樹脂を型内に注入し、基材に含浸した樹脂を硬化させる成形方法(RTM成形方法)が採用されている。 Then, in general, the reinforcing fiber base material laminate (for example, a plurality of reinforcing fiber base materials) is first shaped into a predetermined shape to prepare a preform of the reinforcing fiber base material laminate which is the pre-molding frame of FRP. Then, a molding method (RTM molding method) is adopted in which the preform is placed in a molding mold, a matrix resin is injected into the mold, and the resin impregnated in the base material is cured.
このようなRTM成形方法に用いられる強化繊維布帛として、主に織物やノンクリンプファブリック(NCFと称することがある。)が用いられることが多い。これらの強化繊維布帛は、織機もしくは経編機により、一定幅のものを連続的に生産されロールに巻き取られており、前記のプリフォームを製造する場合には、強化繊維布帛がロールから必要量引き出され、所望の形状に裁断され積層などされる。 As the reinforcing fiber fabric used in such an RTM molding method, a woven fabric or a non-crimp fabric (sometimes referred to as NCF) is often used. These reinforcing fiber fabrics are continuously produced in a constant width by a loom or a warp knitting machine and wound on a roll, and when the above-mentioned preform is produced, the reinforcing fiber fabric is required from the roll. The amount is drawn out, cut into a desired shape, and laminated.
ところが、このようにロールから必要量の強化繊維基材を引き出して製品に対応する形状に裁断する方法では、製品形状を切り出した後に残る強化繊維布帛の端材が多く、強化繊維の廃棄量が増加して製造コスト上昇の一因になるという課題があった。 However, in the method of pulling out the required amount of the reinforcing fiber base material from the roll and cutting it into a shape corresponding to the product in this way, there are many scraps of the reinforcing fiber cloth remaining after cutting out the product shape, and the amount of waste of the reinforcing fiber is large. There was a problem that it increased and contributed to the increase in manufacturing cost.
そこで、ロールから裁断するのではなく、必要箇所に強化繊維束を順次配置していくことにより、廃棄量を大幅に低減させる、ファイバープレイスメント法が注目されている。 Therefore, the fiber placement method, which significantly reduces the amount of waste by sequentially arranging reinforcing fiber bundles at necessary places instead of cutting from rolls, is attracting attention.
ファイバープレイスメント法については、強化繊維束を3次元形状型に直接貼り付けていく方法と、平面状の強化繊維シートを作製する方法とが知られている。 As the fiber placement method, a method of directly attaching the reinforcing fiber bundle to the three-dimensional shape type and a method of producing a flat reinforcing fiber sheet are known.
強化繊維束を3次元形状型に直接貼り付ける場合においては、例えば、強化繊維束としてタック性を有する強化繊維束を用い、この強化繊維束を型上にダイレクトに配置し、強化繊維束層を固着しながら成形品形状に形成していくため、プリフォームを作製する工程が不要となる。しかしながら、強化繊維束を配置する際には、強化繊維束配置ヘッドを型形状に沿わせて動かす必要があるため、型形状が複雑な場合には、強化繊維束配置ヘッドと型が干渉することにより、強化繊維束を配置できないか、少なくとも強化繊維束を高速配置することができずに生産性を低下させるという課題がある。 When the reinforcing fiber bundle is directly attached to the three-dimensional shape mold, for example, a reinforcing fiber bundle having a tack property is used as the reinforcing fiber bundle, and this reinforcing fiber bundle is directly arranged on the mold to form a reinforcing fiber bundle layer. Since it is formed into a molded product shape while being fixed, the step of producing a preform becomes unnecessary. However, when arranging the reinforcing fiber bundle, it is necessary to move the reinforcing fiber bundle arranging head along the mold shape. Therefore, when the mold shape is complicated, the reinforcing fiber bundle arranging head and the mold interfere with each other. Therefore, there is a problem that the reinforcing fiber bundle cannot be arranged, or at least the reinforcing fiber bundle cannot be arranged at high speed, and the productivity is lowered.
一方、平面状のシートを作製する場合においては、タック性を有する強化繊維束もしくはドライの強化繊維束を一方向かつ平面状、さらに、所望の形状に引き揃えてひとつの強化繊維束層を形成し、隣り合う強化繊維束を拘束したり、前記層を複数層積層して層間を拘束したりすることにより、シート形態を形成する。この場合、強化繊維束配置ヘッドは面外方向に動くという複雑な動作をする必要がないため、強化繊維束を高速に配置することができる。シート形態を形成するための強化繊維束(層)の拘束手段としては、樹脂を用いた接着による拘束や、縫合糸を用いた縫合による拘束等が知られている。 On the other hand, in the case of producing a flat sheet, a tacky reinforcing fiber bundle or a dry reinforcing fiber bundle is unidirectionally and flatly arranged in a desired shape to form one reinforcing fiber bundle layer. Then, the sheet form is formed by restraining the adjacent reinforcing fiber bundles or laminating a plurality of the layers to restrain the layers. In this case, since the reinforcing fiber bundle arrangement head does not need to perform a complicated operation of moving in the out-of-plane direction, the reinforcing fiber bundle can be arranged at high speed. As a means of restraining the reinforcing fiber bundle (layer) for forming the sheet form, restraint by adhesion using a resin, restraint by suturing using a suture, and the like are known.
例えば、強化繊維束を一方向に引き揃えてひとつの層を形成し、積層した層間に挟んだ熱可塑性樹脂ベールで加熱接着することにより、シート形態を形成する方法が提案されている(特許文献1参照。)。この提案の方法では、熱可塑性樹脂ベールを層間に配置し加熱接着することにより、簡易的かつ生産効率高く強化繊維束を拘束することができる。しかしながら、平面上に強化繊維束を配置した後に樹脂を用いて拘束した場合には、後工程の賦形時に、織物やNCFのように基材としての形態(特に、一方向布帛の場合においては繊維配向や繊維間隔等)および強化繊維束のアライメント(真直性)を保ちつつ、型の形状に沿って変形することが困難であった。 For example, a method has been proposed in which reinforcing fiber bundles are aligned in one direction to form one layer, and heat-bonded with a thermoplastic resin veil sandwiched between laminated layers to form a sheet form (Patent Document). See 1.). In the proposed method, the reinforcing fiber bundle can be restrained easily and with high production efficiency by arranging the thermoplastic resin veils between the layers and heat-bonding them. However, when the reinforcing fiber bundle is arranged on a flat surface and then restrained by using a resin, it is in the form of a base material (particularly in the case of a unidirectional fabric) like a woven fabric or NCF at the time of shaping in a subsequent process. It was difficult to deform along the shape of the mold while maintaining the fiber orientation, fiber spacing, etc.) and the alignment (straightness) of the reinforcing fiber bundles.
また別に、シート状ベース基材上の所定位置に複数の強化繊維束を一方向に配置し、強化繊維束をベース基材上にランダムに点接着することにより、シート形態を形成する方法が提案されている(特許文献2参照。)。しかしながら、この提案の方法では、生産効率高く強化繊維束を拘束することができる上、強化繊維束とベース基材とをランダムに点接着するため全面接着している場合に比べて変形しやすいという点では優れているが、大変形を要するような複雑形状に賦形する場合には、強化繊維束のアライメントを十分に維持することが困難であった。 Separately, a method is proposed in which a plurality of reinforcing fiber bundles are arranged in one direction at predetermined positions on the sheet-shaped base base material, and the reinforcing fiber bundles are randomly point-bonded on the base base material to form a sheet form. (See Patent Document 2). However, in this proposed method, the reinforcing fiber bundle can be restrained with high production efficiency, and the reinforcing fiber bundle and the base base material are randomly point-bonded, so that the reinforcing fiber bundle is more easily deformed than when the entire surface is bonded. Although it is excellent in terms of points, it has been difficult to sufficiently maintain the alignment of the reinforcing fiber bundles when shaping into a complicated shape that requires large deformation.
さらに、一方向繊維層を複数層積み重ねて縫合糸により拘束する方法であり、ステッチの種類、間隔、密度、材料、重さおよび張力をパラメータとして、シート形態をしっかり維持する領域と、型形状へ沿った変形に優れた領域とを有するシートとすることが提案されている(特許文献3参照。)。この提案の方法では、縫合糸で拘束するため層間が接着されていないこと、大変形が必要な箇所には拘束を緩めるというように領域別に拘束具合をコントロールできることから、型形状追従性に優れたシートを作製することができる。また、経編機を用いて複数のステッチ糸を同時に縫合できるため幅一定の反物であれば生産効率良くシート化することができる。しかしながら、この提案で、ファイバープレイスメント法を用いて平面状のシートを作製する場合には、長さの異なる強化繊維束が配置されているため、布帛の端部を剣山で刺して固定する等の手法が取られる経編機のように強化繊維束をそれぞれ把持することができない。従って、この提案では経編機等を用いた縫合糸による拘束を、配置された強化繊維束に対して行うことができず、強化繊維シートを形成することができないという課題がある。また、経編機を用いるのではなく、ワンサイドステッチマシンを用いて縫合糸による拘束を行う場合、1つのヘッドに対してステッチ糸を1糸条しか縫合できないので、シート形態を維持するに足る量のステッチ糸を縫合する場合には、生産性が低下するという課題がある。 Furthermore, it is a method of stacking multiple layers of unidirectional fibers and restraining them with sutures, and using the stitch type, spacing, density, material, weight and tension as parameters, the area and mold shape that firmly maintain the sheet shape It has been proposed to use a sheet having a region excellent in deformation along the line (see Patent Document 3). In this proposed method, since the layers are restrained by sutures, the layers are not adhered, and the restraint condition can be controlled for each area such as loosening the restraint at the place where large deformation is required, so that the mold shape followability is excellent. Sheets can be made. Further, since a plurality of stitch threads can be sewn at the same time using a warp knitting machine, a piece of cloth having a constant width can be made into a sheet with high production efficiency. However, in this proposal, when a flat sheet is produced by using the fiber placement method, since reinforcing fiber bundles having different lengths are arranged, the end of the fabric is stabbed with a sword and fixed. It is not possible to grip each of the reinforcing fiber bundles as in the warp knitting machine in which the above method is adopted. Therefore, in this proposal, there is a problem that the restraint by the suture using a warp knitting machine or the like cannot be performed on the arranged reinforcing fiber bundle, and the reinforcing fiber sheet cannot be formed. Further, when restraining with sutures using a one-side stitch machine instead of using a warp knitting machine, only one stitch thread can be sewn to one head, which is sufficient to maintain the sheet shape. When a large amount of stitch thread is sewn, there is a problem that productivity is lowered.
上記のように、いわゆるファイバープレイスメント法は、所望の箇所に強化繊維束を順次配置していくため、強化繊維の廃棄量を大幅に低減させることが可能である。特に、平面形状に配置する場合には、強化繊維の配置速度を高くすることができるため、生産性にも優れている。しかしながら、平面上に強化繊維束を配置し、形成した強化繊維束層をバインダで固着し一体化した場合には、型への賦形時、特に基材が大変形を伴う場合に繊維アライメントを維持させることが困難であった。一方、縫合糸を用いて一体化しようとしても、経編機で縫合するように強化繊維束層を縫合糸で拘束することが困難であり、強化繊維積層シートを作製することそのものが困難であった。あるいは、ワンサイドステッチマシンで縫合する場合には生産性が低下する課題があった。 As described above, in the so-called fiber placement method, the reinforcing fiber bundles are sequentially arranged at desired locations, so that the amount of reinforcing fibers discarded can be significantly reduced. In particular, when the reinforcing fibers are arranged in a planar shape, the arrangement speed of the reinforcing fibers can be increased, so that the productivity is also excellent. However, when the reinforcing fiber bundles are arranged on a flat surface and the formed reinforcing fiber bundle layers are fixed and integrated with a binder, the fiber alignment is performed at the time of shaping into a mold, especially when the base material is greatly deformed. It was difficult to maintain. On the other hand, even if an attempt is made to integrate using a suture, it is difficult to restrain the reinforcing fiber bundle layer with the suture as in the case of suturing with a warp knitting machine, and it is difficult to produce a reinforcing fiber laminated sheet itself. rice field. Alternatively, there is a problem that productivity is lowered when suturing with a one-side stitch machine.
そこで本発明の目的は、上記の従来技術の現状に鑑み、強化繊維の廃棄量を大幅に低減することができ、かつ賦形時に基材としての形態を保ちつつ型の形状に沿って変形することが可能な、生産性に優れた強化繊維積層シートを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is that, in view of the current state of the prior art, the amount of reinforcing fibers discarded can be significantly reduced, and the reinforcing fibers are deformed along the shape of the mold while maintaining the form as a base material at the time of shaping. It is an object of the present invention to provide a highly productive reinforcing fiber laminated sheet.
本発明の他の目的は、前記の強化繊維積層シートを用いてなる繊維強化樹脂成形体を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a fiber-reinforced resin molded product using the above-mentioned reinforcing fiber laminated sheet.
上記のように、ファイバープレイスメント法において、繊維束の層間を拘束する手段として樹脂バインダを用いる方法と縫合糸を用いる方法とがあり、どちらもその拘束度合(バインダ散布量と縫合ステッチ糸量)が増えるほど拘束は強固になり、繊維束のアライメント維持や型への賦形性は劣ることが知られている。しかしながら、本発明者らは、樹脂バインダと縫合糸の2つの拘束手段を同時に用いることにより、一見すると拘束手段の足し合わせによって拘束度合がいっそう増えるという予想に反し、樹脂バインダのみの拘束よりも繊維束のアライメント維持および型への賦形性に優れるという結論に至った。さらには、ステッチによる縫合を必要箇所に絞ることにより、ワンサイドステッチマシンで縫合する場合の生産性低下を最小限に抑えられるとの考えに至った。 As described above, in the fiber placement method, there are a method using a resin binder and a method using a suture as a means for restraining the layers of the fiber bundle, and both are the degree of restraint (the amount of the binder sprayed and the amount of the suture stitch thread). It is known that as the number increases, the restraint becomes stronger, and the alignment maintenance of the fiber bundle and the shapeability to the mold are inferior. However, the present inventors, contrary to the expectation that the degree of restraint is further increased by the addition of the restraint means by using the two restraining means of the resin binder and the suture at the same time, the fibers are more than the restraint of the resin binder alone. We came to the conclusion that the alignment of the bundle is maintained and the shapeability to the mold is excellent. Furthermore, we have come to the idea that by narrowing down the stitching by stitching to the necessary places, the decrease in productivity when stitching with a one-side stitch machine can be minimized.
本発明は、上記の課題を解決せんとするものであり、本発明の強化繊維積層シートは、一方向に引き揃えられた複数の強化繊維束がひとつの層を形成し、前記の層が複数層積層された強化繊維積層シートであって、前記の強化繊維積層シートの少なくとも一部において層間が樹脂バインダにより固着されており、かつ、前記の強化繊維積層シートの少なくとも一部において縫合糸により複数の層が縫合されており、強化繊維層の面上に離散的に存在する樹脂バインダのみにより層間が固着されている領域と、強化繊維層の面上に離散的に存在する樹脂バインダにより層間が固着されており、かつ縫合糸により複数の層が縫合されている領域とを有することを特徴とする強化繊維積層シートである。また、一方向に引き揃えられた複数の強化繊維束がひとつの層を形成し、前記層が複数層積層された強化繊維積層シートであって、前記強化繊維積層シートの少なくとも一部において層間が樹脂バインダにより固着されており、かつ、前記強化繊維積層シートの少なくとも一部において縫合糸により複数の層が縫合されており、強化繊維層の面上に離散的に存在する樹脂バインダのみにより層間が固着されている領域と、縫合糸のみにより複数の層が縫合されている領域とを有することを特徴とする強化繊維積層シートである。 The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and in the reinforcing fiber laminated sheet of the present invention, a plurality of reinforcing fiber bundles aligned in one direction form one layer, and the plurality of the above-mentioned layers are present. It is a layer-laminated reinforcing fiber laminated sheet, in which layers are fixed by a resin binder in at least a part of the reinforcing fiber laminated sheet, and a plurality of layers are fixed by a suture thread in at least a part of the reinforcing fiber laminated sheet. Layers are sewn together, and the layers are fixed only by the resin binders that are discretely present on the surface of the reinforcing fiber layer, and the layers are separated by the resin binders that are discretely present on the surface of the reinforcing fiber layer. It is a reinforcing fiber laminated sheet which is fixed and has a region where a plurality of layers are sewn by a suture thread. Further, it is a reinforcing fiber laminated sheet in which a plurality of reinforcing fiber bundles aligned in one direction form one layer, and the layers are laminated in a plurality of layers, and layers are interposed in at least a part of the reinforcing fiber laminated sheet. A plurality of layers are sewn with sutures at least a part of the reinforcing fiber laminated sheet, and the layers are separated only by the resin binders discretely existing on the surface of the reinforcing fiber layer. It is a reinforcing fiber laminated sheet characterized by having a region to be fixed and a region in which a plurality of layers are sewn only by sutures.
本発明の強化繊維積層シートの好ましい態様によれば、前記の強化繊維積層シートの外周形状は、A)5本以上の直線のみで囲まれた形状(例えば、五角形や六角形等)、b)少なくとも1本の直線と少なくとも1本の曲線から囲まれた形状(例えば、半円形状やカプセル形状等)、または/および、C)少なくとも1本の曲線のみで囲まれた形状(例えば、円や楕円等)である。 According to a preferred embodiment of the reinforcing fiber laminated sheet of the present invention, the outer peripheral shape of the reinforcing fiber laminated sheet is A) a shape surrounded only by five or more straight lines (for example, a pentagon or a hexagon), b). A shape surrounded by at least one straight line and at least one curve (for example, a semicircular shape or a capsule shape), or / and a shape surrounded by only at least one curve (for example, a circle or Elliptical shape, etc.).
本発明においては、前記のいずれかに記載の強化繊維積層シートとマトリックス樹脂からなる繊維強化樹脂成形体を得ることができる。 In the present invention, it is possible to obtain a fiber-reinforced resin molded product composed of the reinforcing fiber laminated sheet and the matrix resin according to any one of the above.
本発明によれば、強化繊維の廃棄量を大幅に低減することができ、かつ賦形時にシートとしての形態および繊維束のアライメントを保ちつつ型の形状に沿って変形させて賦形性を向上させることも可能となる強化繊維積層シートが得られる。 According to the present invention, the amount of waste of reinforcing fibers can be significantly reduced, and the shape as a sheet and the fiber bundles are maintained at the time of shaping and deformed along the shape of the mold to improve shapeability. A reinforcing fiber laminated sheet that can be made to be obtained can be obtained.
さらに、本発明に係る強化繊維積層シートによれば、強化繊維束に大きな乱れがなくシワも存在しない滑らかな表面を有する繊維強化樹脂成形体を得ることができる。 Further, according to the reinforcing fiber laminated sheet according to the present invention, it is possible to obtain a fiber-reinforced resin molded product having a smooth surface in which the reinforcing fiber bundle is not greatly disturbed and wrinkles are not present.
本発明の強化繊維積層シートは、一方向に引き揃えられたひとつもしくは複数の強化繊維束がひとつの層を形成し、前記の層が複数層積層された強化繊維積層シートであって、前記の強化繊維積層シートの少なくとも一部において層間が樹脂バインダにより固着されており、かつ、前記の強化繊維積層シートの少なくとも一部において縫合糸により複数の層が縫合されている強化繊維積層シートである。 The reinforcing fiber laminated sheet of the present invention is a reinforcing fiber laminated sheet in which one or a plurality of reinforcing fiber bundles aligned in one direction form one layer, and the said layers are laminated in a plurality of layers. It is a reinforcing fiber laminated sheet in which layers are fixed by a resin binder in at least a part of the reinforcing fiber laminated sheet, and a plurality of layers are sewn by sutures in at least a part of the reinforcing fiber laminated sheet.
次に、本発明の強化繊維積層シートを実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。 Next, a mode for carrying out the reinforcing fiber laminated sheet of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る強化繊維積層シート100の一実施態様を示す斜視図である。図1(a)は、強化繊維積層シート100を表し、図1(b)は、前記の強化繊維積層シート100のうち一部(図1(a)の「P」部分)の層構成を模式的に表している。前記の強化繊維積層シート100は、強化繊維束層101が複数積層されることにより形成される。強化繊維束層101は、一方向に引き揃えられた複数の強化繊維束からなり、所望の形状に形成される。さらに好ましくは、強化繊維束層101は、ファイバープレイスメント法を用いて、強化繊維束がそれぞれ所定の長さでそれぞれ平行に、平面状に配置されて所望の形状に形成される。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the reinforcing fiber laminated
強化繊維束層101には、少なくとも片面に樹脂バインダ102が付着しており、全ての層間に樹脂バインダ102が存在するように積層されている。前記の強化繊維積層シート100は、強化繊維束層101および/または樹脂バインダ102に対して加熱および/または加圧等することにより、樹脂バインダ102が溶融し固化する等して層間の固着に寄与する、いわゆる「層間を固着する樹脂バインダ」103になり、「層間を固着する樹脂バインダ」103と縫合糸104による縫合によって、シートの少なくとも一部が拘束されることにより、そのシート形態が維持されている。樹脂バインダ102および「層間を固着する樹脂バインダ」103は、全ての層間に存在していればよく、さらに表層に存在させることもできる。
A
ここで、用いられる強化繊維としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、金属繊維、アルミナ繊維および窒化珪素繊維などが挙げられ、特により成形体を軽量化することができることから、炭素繊維が好ましく用いられる。また、強化繊維束として、複数種の強化繊維または強化繊維と有機繊維の合繊糸から構成される強化繊維束を用いることもできる。 Examples of the reinforcing fibers used here include carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, metal fibers, alumina fibers and silicon nitride fibers, and carbon fibers can be made even lighter in particular. Is preferably used. Further, as the reinforcing fiber bundle, a reinforcing fiber bundle composed of a plurality of types of reinforcing fibers or synthetic yarns of reinforcing fibers and organic fibers can also be used.
この場合用いられる有機繊維としては、例えば、ポリアミド系合成繊維、ポリオレフィン系合成繊維、ポリエステル系合成繊維、ポリフェニルスルフォン系合成繊維、ポリベンゾオキサジン系合成繊維、アセテート、アクリロニトリル系合成繊維、モダクリル繊維、ポリ塩化ビニル系合成繊維、ポリ塩化ビニリデン系合成繊維、ポリビニルアルコール系合成繊維、ポリウレタン繊維、ポリクラール繊維、タンパク−アクリロニトリル共重合系繊維、フッ素系繊維、ポリグリコール酸繊維、フェノール繊維、およびパラ系アラミド繊維などが挙げられる。 Examples of the organic fiber used in this case include polyamide-based synthetic fiber, polyolefin-based synthetic fiber, polyester-based synthetic fiber, polyphenylsulphon-based synthetic fiber, polybenzoxazine-based synthetic fiber, acetate, acrylonitrile-based synthetic fiber, and modacryl fiber. Polyvinyl chloride synthetic fiber, polyvinylidene chloride synthetic fiber, polyvinyl alcohol synthetic fiber, polyurethane fiber, polyclar fiber, protein-acrylonitrile copolymer fiber, fluorine fiber, polyglycolic acid fiber, phenol fiber, and para aramid Examples include fibers.
さらに、本発明の強化繊維積層シートの好ましい外周形状は、A)5本以上の直線のみで囲まれた形状(例えば、五角形や六角形等)、B)少なくとも1本の直線と少なくとも1本の曲線から囲まれた形状(例えば、半円形状やカプセル形状等)、または/および、C)少なくとも1本の曲線のみで囲まれた形状(例えば、円や楕円等)である。 Further, the preferable outer peripheral shape of the reinforcing fiber laminated sheet of the present invention is A) a shape surrounded by only five or more straight lines (for example, a pentagon or a hexagon), B) at least one straight line and at least one. A shape surrounded by a curve (for example, a semicircular shape, a capsule shape, etc.) or / and a shape surrounded by at least one curve (for example, a circle, an ellipse, etc.).
例えば、図7(a)に示されるような自動車部材形状701は、上記のA)、B)およびC)のいずれかの条件を満たすものである一方、図7(b)に示される長方形形状702と平行四辺形形状703は、4本の直線で囲まれたものであるから、上記のA)、B)およびC)のいずれの条件も満たしていない。
For example, the
また、図7(c)は、図7(b)の「Q」部分の拡大図を表す。ここで外周形状とは略形状も含み、例えば図7(c)のように、矩形形状である強化繊維束の端部にズレが生じていたとしても、その外周形状は長方形形状であるとみなすものとする。 Further, FIG. 7 (c) shows an enlarged view of the “Q” portion of FIG. 7 (b). Here, the outer peripheral shape includes a substantially shape, and even if the end portion of the reinforcing fiber bundle having a rectangular shape is displaced as shown in FIG. 7 (c), the outer peripheral shape is considered to be a rectangular shape. It shall be.
図2は、本発明に係る強化繊維積層シートの強化繊維束層を構成する強化繊維束の配置を例説明するための斜視図である。 FIG. 2 is a perspective view for explaining an example of the arrangement of the reinforcing fiber bundles constituting the reinforcing fiber bundle layer of the reinforcing fiber laminated sheet according to the present invention.
図2においては、強化繊維束層201を構成する強化繊維束の配置例が示される。所望の形状203に対して、図2(a)では強化繊維束202が細いものを、図2(b)では強化繊維束202が太いものを配置した例が示されている。
FIG. 2 shows an example of arrangement of the reinforcing fiber bundles constituting the reinforcing
図2(a)のように、強化繊維束が細くなるほど、強化繊維束層201の形状が所望の形状203に近づけることができ、繊維の廃棄量を減少させることができるが、より多くの本数の強化繊維束202を配置することとなり、強化繊維束202の配置に時間を要し、生産性を低下させてしまう。
As shown in FIG. 2A, as the reinforcing fiber bundle becomes thinner, the shape of the reinforcing
一方、図2(b)のように、強化繊維束が太くなるほど、強化繊維束202をより早く配置することができるが、強化繊維束層201の形状が所望の形状203からはみ出すこととなり、強化繊維の廃棄量を増大させ、製造コスト増につながる。これらを鑑みて、強化繊維束202を構成する強化繊維の単繊維数は、3000本〜60000本であることが好ましく、10000本〜60000本であることがより好ましい態様である。
On the other hand, as shown in FIG. 2B, the thicker the reinforcing fiber bundle is, the faster the reinforcing
強化繊維束202は、例えば、事前にサイジング処理、開繊処理およびバインダ付与等の前処理を施した強化繊維束を用いることもできる。例えば、サイジング処理を施すことにより、強化繊維束の集束性を向上させ、毛羽の発生を抑制させることができる。また、開繊処理を施すことにより、前記強化繊維束の厚みと幅の比(アスペクト比)を調整して、後工程のプリフォーム工程、RTM成形工程の条件に適したアスペクト比に設定することができる。さらに、バインダ付与等の前処理を施すことにより、強化繊維束間の固着状態を均一なものにすることができる。
As the reinforcing
樹脂バインダ102は、強化繊維束層101の表層に固着させることができ、強化繊維積層シート100の層間を固着する作用を得ることができるものであり、例えば、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が挙げられる。
The
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド、ポリスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリイミドおよびポリアミドイミドなどの樹脂が挙げられる。また、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂やビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂およびフェノール樹脂などが挙げられる。 Examples of the thermoplastic resin include resins such as polyamide, polysulfone, polyetherimide, polyphenylene ether, polyimide and polyamideimide. Examples of the thermosetting resin include epoxy resin, vinyl ester resin, unsaturated polyester resin, and phenol resin.
前記の強化繊維積層シート100の層間および表層に存在する樹脂バインダ102の付与量は、前記の強化繊維積層シート100が100質量部であるのに対して、0.1〜20質量部の範囲であることが好ましい。固着材としての樹脂バインダ102の付与量が0.1質量部より小さい場合は、強化繊維積層シートとして形状保持することが困難となる。一方、固着材としての樹脂バインダ102の付与量が20質量部よりも大きい場合、樹脂バインダ102の拘束が強く、型への形状追従性を阻害する可能性がある。
The amount of the
特に、樹脂バインダ102の付与量が2〜10質量部の範囲であるとき、シートの形状を保ちつつ型への形状追従性が比較的良好なため、より好ましい態様である。樹脂バインダ102の形態は、例えば、粉末状や線状であってもよく、不織布形態としても用いることもできる。
In particular, when the amount of the
樹脂バインダ102を強化繊維に付着する場合の付着方法は、例えば、前処理として強化繊維束に樹脂バインダ102を散布して付着させてもよく、ファイバープレイスメント法で引き揃え後に樹脂バインダ102を散布して付着させることもできる。
As a method of adhering the
樹脂バインダ102によって強化繊維積層シート100の層間を固着する方法としては、例えば、強化繊維積層シート100の層間に樹脂バインダ102が存在する状態で、赤外線ヒータを用いて樹脂バインダ102を加熱し溶融する方法や、加熱した金属平板で強化繊維積層シート100の全面を加熱し加圧する方法が挙げられる。
As a method of fixing the layers of the reinforcing fiber laminated
本発明で用いられる縫合糸104の材質としては、例えば、ポリエチレン、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、およびポリエーテルサルホン等からなる繊維、無機繊維(例えば炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維)からなる繊維糸条、あるいはこれらの繊維の混紡糸条等が挙げられる。
The material of the
図3は、本発明に係る強化繊維積層シートの一実施態様の断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view of an embodiment of the reinforcing fiber laminated sheet according to the present invention.
図3において、前記の強化繊維積層シート300は、シート形態を維持する領域305と、賦形時に型の形状に追従して大変形が求められる領域306とを有する。前記のシート形態を維持する領域305では、強化繊維束層301同士の層間が、溶融された樹脂バインダ303により接着され、拘束されている。前記の強化繊維積層シート300は、前記の溶融された樹脂バインダ303により、前記の強化繊維束層301の層間が固定されることにより、シート形態を保つことができる。
In FIG. 3, the reinforcing fiber laminated
前記の大変形が求められる領域306では、強化繊維束層301同士の層間が、層間を固着する樹脂バインダ303により接着され、さらに縫合糸304により前記の強化繊維束層301同士が縫合されている。前記の大変形が求められる領域306では前記の層間を固着する樹脂バインダ303の拘束に加え、前記の縫合糸304による拘束が加わることにより、変形時に局所的に大きなせん断変形が生じ、樹脂バインダ303が破壊した場合にも、縫合糸304が残ることで、繊維束のアライメントを保ちながら型形状に追従することができる。また、層間を固着する樹脂バインダ303により層間が固着されているため、後工程である樹脂注入工程において、樹脂に流されることにより生じる強化繊維束のアライメントの乱れを防ぐことができる。
In the
図4は、本発明に係る強化繊維積層シート400の別の実施態様の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of another embodiment of the reinforcing fiber laminated
前記の強化繊維積層シート強化繊維積層は、シート形態を維持する領域405と、賦形時に型の形状に追従して大変形が求められる領域406とを有する。また、強化繊維積層シート400の面方向全面にわたり、層間に樹脂バインダ402または溶融された樹脂バインダ403が存在している。
The reinforcing fiber laminated sheet The reinforcing fiber laminated sheet has a
樹脂バインダ402または層間を固着する樹脂バインダ403は、シート形態を維持する領域405以外の領域には必ずしも存在しなくてよいが、強化繊維束層401の形態維持に優れる点や、強化繊維積層シート400への樹脂散布が簡便である点から、強化繊維積層シート400の面方向全面にわたり、層間に樹脂バインダ402または層間を固着する樹脂バインダ403が存在している方が好ましい態様である。
The
図5は、本発明に係る強化繊維積層シート500の断面の別の実施態様である。前記の強化繊維積層シート500は、シート形態を維持する領域505と、賦形時に型の形状に追従して大変形が求められる領域506とを有する。また、強化繊維積層シート500の面方向全面にわたり、層間に樹脂バインダ502または層間を固着する樹脂バインダ503が存在している。前記の大変形が求められる領域506では、前記の縫合糸504により拘束されているため、変形時に縫合糸504が強化繊維束のアライメントを保ちながら型形状に追従することができる。
FIG. 5 is another embodiment of the cross section of the reinforcing fiber laminated
前記の大変形が求められる領域506では、前記の縫合糸504により拘束されていればよく、樹脂バインダ502により層間が固着されていなくてもよいし、層間を固着する樹脂バインダ503により層間が固着されていることも許容される。樹脂バインダ502により層間が固着されていない場合には、前記の強化繊維積層シート500を型形状に追従する際に、特に大変形が必要とされる形状において強化繊維束のアライメントを保ちやすい点で優れている。層間を固着する樹脂バインダ503により層間が固着されている場合、後工程である樹脂注入工程において、樹脂に流されることで生じる強化繊維束のアライメントの乱れを防ぐことができる。図6は、本発明に係る大変形が求められる領域の別の一実施態様を示す図である。
In the
図6(a)は、強化繊維束層601を表し、図6(b)、図6(c)は、前記の強化繊維束層601のうち、大変形が求められる領域606の一部(図6(a)の「M」部分)の拡大図である。図6の形状の例では、図6(a)の「M」部は3次元形状に変形する際、型形状に沿って大きく変形が必要であり、また、変形時に強化繊維束層601にしわが発生しないよう図6のx方向に大きく圧縮変形する必要のある箇所である。
FIG. 6 (a) shows the reinforcing
図6において、縫合糸604の縫合パターンとしては、例えば、鎖編、1/1トリコット編、あるいは鎖編と1/1トリコット編を複合した変則1/1トリコット編や、ワンサイドステッチマシンを用いた縫合パターン(鎖編、1/1トリコット編、変則1/1トリコット編、ブラインドステッチ、ダブルニードル、タフティング)あるいはこれらを複合した縫合パターン等が挙げられ、図6(b)では鎖編の例を、そして図6(c)では1/1トリコット編の例を挙げている。
In FIG. 6, as the suture pattern of the
縫合糸604のピッチpとは、ステッチ針が強化繊維積層シートの厚み方向に1周期分動く間に、ステッチ方向(図6のx方向)に進んだ距離を表す。縫合糸604のピッチpは、2.5mm以上20mm以下であることが好ましい。前記のピッチpが2.5mm未満の場合、作製した強化繊維積層シートの縫合密度が高くなりすぎて、縫合糸が賦形時の強化繊維の変形を阻害するため、十分な賦形性が得られにくい。また、前記のピッチpが20mmよりも大きい場合、作製した強化繊維積層シートの縫合密度が低くなりすぎて、所望の繊維束のアライメントを保持しにくくなる。
The pitch p of the
縫合糸604同士の間隔wとは、となりあう縫合糸604同士のステッチ直交方向(図6のy方向)の間隔を表す。縫合糸604同士の間隔wは、5mm以上500mm以下であることが好ましい。前記の縫合糸604同士の間隔wが5mm未満の場合、作製した強化繊維積層シートの縫合密度が高くなりすぎて、縫合糸604が賦形時の強化繊維の変形を阻害するため、十分な型追従性(賦形性)が得られにくい。前記の縫合糸604同士の間隔wが500mmよりも大きい場合、作製した強化繊維積層シートの縫合密度が低くなりすぎて、所望の繊維束のアライメントを保持しにくくなる。
The distance w between the
前記の強化繊維積層シートとマトリックス樹脂を用いて繊維強化樹脂成形体を作製する場合、使用するマトリックス樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂やビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂に限らず、アクリル樹脂やポリアミド樹脂、およびポリオレフィン樹脂等の熱可塑性樹脂も使用することができる。 When a fiber-reinforced resin molded body is produced using the above-mentioned reinforcing fiber laminated sheet and a matrix resin, the matrix resin used is, for example, thermosetting such as epoxy resin, vinyl ester resin, unsaturated polyester resin, and phenol resin. Not limited to resins, thermoplastic resins such as acrylic resins, polyamide resins, and polyolefin resins can also be used.
本発明の強化繊維積層シートの用途としては、RTM成形方法による繊維強化樹脂成形体を作製する場合に用いられ、その繊維強化樹脂成形体の用途は、例えば、フード、ルーフ、ドア、フェンダ、トランクリッド、サイドパネル、リアエンドパネル、アッパーバックパネル、フロントボディー、アンダーボディー、各種ピラー、各種メンバ、各種フレーム、各種ビーム、各種サポート、各種レール、各種ヒンジなどの、自動車外板、自動車ボディー部品、および自動車構造材などに用いられる。 The use of the reinforced fiber laminated sheet of the present invention is used when producing a fiber reinforced resin molded body by an RTM molding method, and the use of the fiber reinforced resin molded body is, for example, a hood, a roof, a door, a fender, a trunk. Lid, side panel, rear end panel, upper back panel, front body, underbody, various pillars, various members, various frames, various beams, various supports, various rails, various hinges, automobile outer panels, automobile body parts, and Used for automobile structural materials.
次に、本発明の強化繊維積層シートについて、実施例に基づいて説明する。 Next, the reinforcing fiber laminated sheet of the present invention will be described based on Examples.
(実施例1)
<強化繊維>
強化繊維束として、予めサイジング処理を施した、東レ株式会社製炭素繊維“トレカ”(登録商標)T700SCを使用した。実施例においては、強化繊維束の幅が6mmで、強化繊維束の単繊維数が12000本の強化繊維束を使用した。
(Example 1)
<Reinforcing fiber>
As the reinforcing fiber bundle, carbon fiber "Trading Card" (registered trademark) T700SC manufactured by Toray Industries, Inc., which had been subjected to a sizing treatment in advance, was used. In the examples, a reinforcing fiber bundle having a width of 6 mm and a single fiber number of 12000 in the reinforcing fiber bundle was used.
<強化繊維束層>
ファイバープレイスメントヘッドを用いて、架台上に強化繊維束を一方向に隙間なく引き揃え、外周形状が直径700mmの円形状となるように強化繊維束層を2層作製した。
<Reinforcing fiber bundle layer>
Using a fiber placement head, the reinforcing fiber bundles were aligned in one direction without gaps on the gantry, and two reinforcing fiber bundle layers were produced so that the outer peripheral shape became a circular shape with a diameter of 700 mm.
<樹脂バインダ>
日本バイリーン株式会社製の樹脂バインダ不織布(品番:EF15、主成分:ポリアミド、目付:15g/m2)を、外周形状が直径700mmの円形状となるように準備した。
<Resin binder>
A resin binder non-woven fabric manufactured by Japan Vilene Co., Ltd. (product number: EF15, main component: polyamide, basis weight: 15 g / m 2 ) was prepared so that the outer peripheral shape was a circular shape with a diameter of 700 mm.
<積層と固着>
まず、用意した強化繊維層のうち1層の上に、前記の樹脂バインダ不織布を積層した。次に、この上に残りの強化繊維層を繊維配向角度差が90°となるように配置し積層した。その後、赤外線ヒータを用いて、表層の強化繊維束層が130℃の温度の状態で30秒間加熱し、層間を固着した。このとき、別途強化繊維層を剥がして層間の固着状態を観察したところ、溶融した樹脂バインダが強化繊維層の面上に離散的に存在し、層間を固着していることを確認した。
<Lamination and sticking>
First, the resin binder non-woven fabric was laminated on one of the prepared reinforcing fiber layers. Next, the remaining reinforcing fiber layers were arranged and laminated on this so that the fiber orientation angle difference was 90 °. Then, using an infrared heater, the surface reinforcing fiber bundle layer was heated at a temperature of 130 ° C. for 30 seconds to fix the layers. At this time, when the reinforcing fiber layer was separately peeled off and the bonding state between the layers was observed, it was confirmed that the molten resin binders were discretely present on the surface of the reinforcing fiber layer and were bonded between the layers.
<縫合>
ワンサイドステッチマシンを用いて強化繊維束層のうち、大変形が必要な領域(150mm×300mm、2か所)を縫合して一体化した。ステッチ糸には、ポリエステル繊維糸(総繊度:30dtex)を用い、縫合パターンは鎖編(ピッチp:10mm、ステッチ糸同士の間隔w:50mm)とした。
<Suture>
Using a one-side stitch machine, the regions (150 mm × 300 mm, two locations) of the reinforcing fiber bundle layer that require large deformation were sutured and integrated. Polyester fiber yarn (total fineness: 30 dtex) was used as the stitch yarn, and the stitch pattern was chain knitting (pitch p: 10 mm, spacing between stitch yarns w: 50 mm).
<賦形>
楕円半球形状型(高さ:30mmと60mm)の上に作製したシートを配置し、プレス賦形を実施した。その結果、高さが30mmの型において、強化繊維積層シートは繊維束のアライメントを失うことなく型形状に沿うことができ、良好な賦形性能を有することが確認できた。また、高さが60mmの型において、強化繊維積層シートは特に大変形が必要な領域でやや繊維束のアライメントに乱れが見られたが、おおむね型形状に沿うことができ、良好な賦形性能を有することが確認できた。その後、上下型を110℃の温度に加熱し、50kPaで加圧、30秒間保持することにより、プリフォームを作製した。
<Excipient>
The prepared sheet was placed on an elliptical hemispherical shape (height: 30 mm and 60 mm), and press shaping was performed. As a result, it was confirmed that in the mold having a height of 30 mm, the reinforcing fiber laminated sheet can follow the mold shape without losing the alignment of the fiber bundles and has good shaping performance. In addition, in the mold with a height of 60 mm, the reinforcing fiber laminated sheet showed some irregularities in the alignment of the fiber bundles in the region where large deformation was required, but it could generally follow the shape of the mold and had good shaping performance. It was confirmed that it had. Then, the upper and lower molds were heated to a temperature of 110 ° C., pressurized at 50 kPa, and held for 30 seconds to prepare a preform.
<成形>
このプリフォームを110℃の温度に保ったRTM成形用両面型の下型に載置し、上型を閉じ、真空ポンプによって型内の空気を排出した。次いで、型内に2液性エポキシ樹脂(主剤:Momentive社製、硬化剤:東レ株式会社製、酸無水物系硬化剤)を、注入圧0.5MPaで注入し、プリフォームに含浸させ、10分間放置した。このようにして、繊維強化樹脂成形品を得た。
<Molding>
This preform was placed on a lower mold of a double-sided RTM molding mold maintained at a temperature of 110 ° C., the upper mold was closed, and the air in the mold was discharged by a vacuum pump. Next, a two-component epoxy resin (main agent: manufactured by Momentive, curing agent: manufactured by Toray Industries, Inc., acid anhydride-based curing agent) is injected into the mold at an injection pressure of 0.5 MPa to impregnate the preform with 10 It was left for a minute. In this way, a fiber reinforced resin molded product was obtained.
得られた繊維強化樹脂成形品は、表面に見える強化繊維束に大きな乱れはなくシワも存在しない滑らかな表面を有しており、繊維強化樹脂成形品として特に優れたものであった。 The obtained fiber-reinforced resin molded product had a smooth surface with no major disturbance in the fiber bundles visible on the surface and no wrinkles, and was particularly excellent as a fiber-reinforced resin molded product.
(実施例2)
強化繊維束として、予めサイジング処理を施した、ZOLTEK社製炭素繊維PX35を使用したこと以外は、実施例1と同じ方法で強化繊維積層シートを作製した。この実施例においては、強化繊維束の幅が25mmで、強化繊維束の単繊維数が50000本の強化繊維束を使用した。
(Example 2)
A reinforcing fiber laminated sheet was produced by the same method as in Example 1 except that the carbon fiber PX35 manufactured by ZOLDEK Co., Ltd., which had been subjected to a sizing treatment in advance, was used as the reinforcing fiber bundle. In this example, a reinforcing fiber bundle having a width of 25 mm and a single fiber number of 50,000 in the reinforcing fiber bundle was used.
<賦形>
楕円半球形状型(高さ:30mmと60mm)の上に作製した強化繊維積層シートを配置し、プレス賦形を実施した。その結果、高さが30mmの型において、強化繊維積層シートは繊維束のアライメントを失うことなく型形状に沿うことができ、良好な賦形性能を有することが確認できた。また、高さが60mmの型において、強化繊維積層シートは特に大変形が必要な領域でやや繊維束のアライメントに乱れが見られたが、おおむね型形状に沿うことができ、良好な賦形性能を有することが確認できた。その後、上下型を110℃の温度に加熱し、50kPaで加圧し、30秒間保持することにより、プリフォームを作製した。
<Excipient>
The prepared reinforcing fiber laminated sheet was placed on the elliptical hemispherical shape (height: 30 mm and 60 mm), and press shaping was performed. As a result, it was confirmed that in the mold having a height of 30 mm, the reinforcing fiber laminated sheet can follow the mold shape without losing the alignment of the fiber bundles and has good shaping performance. In addition, in the mold with a height of 60 mm, the reinforcing fiber laminated sheet showed some irregularities in the alignment of the fiber bundles in the region where large deformation was required, but it could generally follow the shape of the mold and had good shaping performance. It was confirmed that it had. Then, the upper and lower molds were heated to a temperature of 110 ° C., pressurized at 50 kPa, and held for 30 seconds to prepare a preform.
<成形>
このプリフォームを110℃の温度に保ったRTM成形用両面型の下型に載置し、上型を閉じ、真空ポンプによって型内の空気を排出した。次いで、型内に液状の東レ(株)製エポキシ樹脂を、注入圧0.5MPaで注入し、プリフォームに含浸させ、10分間放置した。このようにして、繊維強化樹脂成形品を得た。
<Molding>
This preform was placed on a lower mold of a double-sided RTM molding mold maintained at a temperature of 110 ° C., the upper mold was closed, and the air in the mold was discharged by a vacuum pump. Next, a liquid epoxy resin manufactured by Toray Industries, Inc. was injected into the mold at an injection pressure of 0.5 MPa, impregnated into the preform, and left to stand for 10 minutes. In this way, a fiber reinforced resin molded product was obtained.
得られた繊維強化樹脂成形品は、表面に見える強化繊維束に大きな乱れはなくシワも存在しない滑らかな表面を有しており、繊維強化樹脂成形品として特に優れたものであった。 The obtained fiber-reinforced resin molded product had a smooth surface with no major disturbance in the fiber bundles visible on the surface and no wrinkles, and was particularly excellent as a fiber-reinforced resin molded product.
(実施例3)
<強化繊維>
強化繊維束として、予めサイジング処理およびバインダ付与を施した、東レ株式会社製炭素繊維“トレカ”(登録商標)T700SCを使用した。この実施例においては、強化繊維束の幅が6mmで、強化繊維束の単繊維数が12000本の強化繊維束を使用した。バインダは、熱可塑性樹脂を主成分とする粒状バインダ(東レ(株)製)を用いて、1000mあたりの付着量が30gとなるように、強化繊維束上に付着させた。
(Example 3)
<Reinforcing fiber>
As the reinforcing fiber bundle, carbon fiber "Trading Card" (registered trademark) T700SC manufactured by Toray Industries, Inc., which had been previously subjected to sizing treatment and binder addition, was used. In this example, a reinforcing fiber bundle having a width of 6 mm and a single fiber number of 12000 in the reinforcing fiber bundle was used. The binder was adhered on the reinforcing fiber bundle using a granular binder (manufactured by Toray Industries, Inc.) containing a thermoplastic resin as a main component so that the adhesion amount per 1000 m was 30 g.
<繊維配置工程>
ファイバープレイスメントヘッドを用いて、架台上に強化繊維束を一方向に隙間なく引き揃え、外周形状が直径700mmmmの円形状となるように、強化繊維束層を2層作製した。
<Fiber placement process>
Using a fiber placement head, the reinforcing fiber bundles were aligned in one direction without gaps on the gantry, and two reinforcing fiber bundle layers were produced so that the outer peripheral shape became a circular shape with a diameter of 700 mm.
<積層と固着工程>
次に、強化繊維束層の一方を吸着し運搬して、もう一方の強化繊維束層の上に、配向角度差が90°となるように配置し積層した。その後、110℃の温度に加熱した平板(アルミニウム製、300mm×300mm)を用いて、配置し積層した2層の強化繊維束層のうち、特に大変形が必要な領域(150mm×300mm、2か所)を除く全領域を、50kPaの圧力で30秒間加熱し、層間を固着した。
<Laminating and fixing process>
Next, one of the reinforcing fiber bundle layers was adsorbed and transported, and was arranged and laminated on the other reinforcing fiber bundle layer so that the orientation angle difference was 90 °. After that, of the two reinforcing fiber bundle layers arranged and laminated using a flat plate (aluminum, 300 mm × 300 mm) heated to a temperature of 110 ° C., a region (150 mm × 300 mm, 2) that requires particularly large deformation. The entire region except (place) was heated at a pressure of 50 kPa for 30 seconds to fix the layers.
<縫合工程>
ワンサイドステッチマシンを用いて、強化繊維束層のうち、特に大変形が必要な領域(150mm×300mm、2か所)を縫合し一体化した。ステッチ糸には、ポリエステル繊維糸(総繊度:30dtex)を用い、縫合パターンは鎖編(ピッチp:10mm、ステッチ糸同士の間隔w:50mm)とした。
<Suture process>
Using a one-side stitch machine, the regions (150 mm × 300 mm, two locations) of the reinforcing fiber bundle layer that require particularly large deformation were sutured and integrated. Polyester fiber yarn (total fineness: 30 dtex) was used as the stitch yarn, and the stitch pattern was chain knitting (pitch p: 10 mm, spacing between stitch yarns w: 50 mm).
<賦形工程>
楕円半球形状型(高さ:30mmと60mm)の上に作製したシートを配置し、プレス賦形を実施した。その結果、高さが30mmと60mmのどちらの型においても、強化繊維積層シートは繊維束のアライメントを失うことなく型形状に沿うことができ、良好な賦形性能を有することが確認できた。その後、上下型を110℃の温度に加熱し、50kPaで加圧し、30秒間保持することによりプリフォームを作製した。
<Shaping process>
The prepared sheet was placed on an elliptical hemispherical shape (height: 30 mm and 60 mm), and press shaping was performed. As a result, it was confirmed that the reinforcing fiber laminated sheet can follow the mold shape without losing the alignment of the fiber bundles in both the molds having a height of 30 mm and 60 mm, and has good shaping performance. Then, the upper and lower molds were heated to a temperature of 110 ° C., pressurized at 50 kPa, and held for 30 seconds to prepare a preform.
<成形工程>
実施例1と同じ方法で、繊維強化樹脂成形品を得た。得られた繊維強化樹脂成形品は、特に大変形が必要な領域には強化繊維束にやや乱れが見られたが、シワの存在しない滑らかな表面を有しており、繊維強化樹脂成形品として優れたものであった。
<Molding process>
A fiber-reinforced resin molded product was obtained in the same manner as in Example 1. The obtained fiber-reinforced resin molded product had a smooth surface without wrinkles, although the reinforcing fiber bundle was slightly disturbed especially in the region requiring large deformation, and was used as a fiber-reinforced resin molded product. It was excellent.
(比較例1)
縫合工程を実施しなかったこと以外は、実施例1と同じ方法で強化繊維積層シートを作製した。
(Comparative Example 1)
A reinforcing fiber laminated sheet was produced by the same method as in Example 1 except that the suturing step was not performed.
<賦形工程>
楕円半球形状型(高さ:30mmと60mm)の上に作製した強化繊維積層シートを配置し、プレス賦形を実施した。その結果、強化繊維積層シートは、大変形が必要な箇所でしわの発生が確認された。その後、上下型を110℃の温度に加熱し、50kPaで加圧し、30秒間保持することにより、プリフォームを作製した。
<Shaping process>
The prepared reinforcing fiber laminated sheet was placed on the elliptical hemispherical shape (height: 30 mm and 60 mm), and press shaping was performed. As a result, it was confirmed that the reinforcing fiber laminated sheet had wrinkles at places where large deformation was required. Then, the upper and lower molds were heated to a temperature of 110 ° C., pressurized at 50 kPa, and held for 30 seconds to prepare a preform.
<成形工程>
実施例1と同じ方法で、繊維強化樹脂成形品を得た。得られた繊維強化樹脂成形品は、プリフォームのしわが発生した箇所で樹脂が含浸せずに強化繊維束の表出が見られ、良好な繊維強化樹脂成形品は得られなかった。
<Molding process>
A fiber-reinforced resin molded product was obtained in the same manner as in Example 1. In the obtained fiber-reinforced resin molded product, the appearance of the reinforcing fiber bundle was observed without the resin impregnating at the place where the preform was wrinkled, and a good fiber-reinforced resin molded product could not be obtained.
(比較例2)
実施例1と同じ強化繊維を使用し、実施例1と同じ方法で繊維配置工程を実施した。
(Comparative Example 2)
Using the same reinforcing fibers as in Example 1, the fiber placement step was carried out in the same way as in Example 1.
<積層と固着工程>
次に、強化繊維束層の一方を吸着し運搬し、もう一方の強化繊維束層の上に、配向角度差が90°となるように配置し積層した。
<Laminating and fixing process>
Next, one of the reinforcing fiber bundle layers was adsorbed and transported, and the reinforcing fiber bundle layer was arranged and laminated on the other reinforcing fiber bundle layer so that the orientation angle difference was 90 °.
<縫合工程>
ワンサイドステッチマシンを用いて強化繊維束層のうち、大変形が必要な領域(150mm×300mm、2か所)を縫合しようとした。ステッチ糸には、ポリエステル繊維糸(総繊度:30dtex)を用い、縫合パターンは鎖編(ピッチp:10mm、ステッチ糸同士の間隔w:50mm)とした。縫合を実施したところ、予め樹脂バインダで層間が固着されている領域がないため、縫合で針が層間に挿入される際に強化繊維の配列が乱れ、さらに毛羽立ちが多数発生し、縫合による強化繊維積層シートを得ることができなかった。
<Suture process>
An attempt was made to suture the regions (150 mm × 300 mm, two locations) of the reinforcing fiber bundle layer that require large deformation using a one-side stitch machine. Polyester fiber yarn (total fineness: 30 dtex) was used as the stitch yarn, and the stitch pattern was chain knitting (pitch p: 10 mm, spacing between stitch yarns w: 50 mm). When suturing was performed, there was no area where the layers were fixed with the resin binder in advance, so when the needle was inserted between the layers by suturing, the arrangement of the reinforcing fibers was disturbed, and more fluffing occurred, and the reinforcing fibers were sewn. The laminated sheet could not be obtained.
実施例および比較例での主要条件および評価結果を、表1にまとめて示す。 Table 1 summarizes the main conditions and evaluation results in the examples and comparative examples.
表1の評価欄において、賦形と成形の評価記号は次を意味する。賦形AとBおよび成形AとBを、合格とする。
・賦形A:特に大変形が必要な型に対し、強化繊維のアライメントを保ち、しわなく賦形できた。
・賦形B:変形が必要な型に対し、強化繊維のアライメントを保ち、しわなく賦形できた。
・賦形C:変形が必要な型に対し、強化繊維のアライメントが乱れた。もしくはしわが発生した。
・成形A:強化繊維束に乱れが見られず、樹脂の未含浸もなく成形できた。
・成形B:強化繊維束にやや乱れが見られたが、樹脂の未含浸なく成形できた。
・成形C:強化繊維束が大きく乱れた。もしくは樹脂に未含浸が発生した。
In the evaluation column of Table 1, the evaluation symbols for shaping and molding mean the following. Shaped A and B and molded A and B are accepted.
-Shaping A: For molds that require large deformation, the reinforcing fibers were aligned and could be shaped without wrinkles.
-Shaping B: For the mold that needs to be deformed, the alignment of the reinforcing fibers was maintained and the shaping could be performed without wrinkles.
-Formation C: The alignment of the reinforcing fibers was disturbed with respect to the mold that required deformation. Or wrinkles have occurred.
-Molding A: No disorder was observed in the reinforcing fiber bundle, and molding was possible without impregnation of the resin.
-Molding B: Although the reinforcing fiber bundle was slightly disturbed, it could be molded without being impregnated with resin.
-Molding C: The reinforcing fiber bundle was greatly disturbed. Alternatively, the resin was not impregnated.
実施例1〜3では賦形、成形結果ともに評価AもしくはBの合格品を得ることができた。一方、比較例1では賦形、成形結果ともに評価Cの不合格品しか得ることができず、比較例2では強化繊維積層シートを製作することができなかった。 In Examples 1 to 3, it was possible to obtain products that passed evaluation A or B in terms of both shaping and molding results. On the other hand, in Comparative Example 1, only products that failed the evaluation C in both the shaping and molding results could be obtained, and in Comparative Example 2, the reinforcing fiber laminated sheet could not be produced.
100、300、400、500:強化繊維積層シート
101、201、301、401、501、601:強化繊維束層
102、402、502:樹脂バインダ
103、303、403、503:層間を固着する樹脂バインダ
104、304、404、504、604:縫合糸
305、405、505:シート形態を維持する領域
306、406、506、606:大変形が求められる領域
202:強化繊維束
203:所望の形状
701: 自動車部材形状
702: 長方形形状
703: 平行四辺形形状
100, 300, 400, 500: Reinforcing fiber laminated
Claims (4)
A)5本以上の直線のみで囲まれた形状。
B)少なくとも1本の直線と少なくとも1本の曲線で囲まれた形状。
C)少なくとも1本の曲線のみで囲まれた形状。 The reinforcing fiber laminated sheet according to claim 1 or 2 , wherein the outer peripheral shape of the reinforcing fiber laminated sheet satisfies any of the following conditions.
A) A shape surrounded by only 5 or more straight lines.
B) A shape surrounded by at least one straight line and at least one curve.
C) A shape surrounded by at least one curve.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016039955 | 2016-03-02 | ||
JP2016039955 | 2016-03-02 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017159652A JP2017159652A (en) | 2017-09-14 |
JP6946666B2 true JP6946666B2 (en) | 2021-10-06 |
Family
ID=59853463
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017038945A Active JP6946666B2 (en) | 2016-03-02 | 2017-03-02 | Reinforced fiber laminated sheet and fiber reinforced resin molded product |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6946666B2 (en) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018039218A (en) * | 2016-09-09 | 2018-03-15 | 東レ株式会社 | Method for producing reinforcing fiber base material |
JP6790023B2 (en) * | 2018-05-18 | 2020-11-25 | 三菱重工業株式会社 | Method of manufacturing composite materials and composite materials |
CN112313270A (en) * | 2018-07-06 | 2021-02-02 | 东丽株式会社 | Epoxy resin composition for fiber-reinforced composite material, and method for producing same |
CN111300598A (en) * | 2020-03-16 | 2020-06-19 | 山东鲁泰建筑产业化材料有限公司 | Method for improving interlayer bonding force of fiber-reinforced building board |
JPWO2023166737A1 (en) * | 2022-03-04 | 2023-09-07 | ||
WO2024005111A1 (en) * | 2022-06-30 | 2024-01-04 | 帝人株式会社 | Stitched reinforcing-fiber base material, preform material, fiber-reinforced composite material, and methods for producing same |
JP7395219B1 (en) * | 2023-05-23 | 2023-12-11 | 株式会社The MOT Company | Fiber-reinforced resin hollow or composite molded body |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080289743A1 (en) * | 2003-05-02 | 2008-11-27 | Tsotsis Thomas K | Highly porous interlayers to toughen liquid-molded fabric-based composites |
DE102010015199B9 (en) * | 2010-04-16 | 2013-08-01 | Compositence Gmbh | Fiber guiding device and apparatus for constructing a three-dimensional preform |
US20150107447A1 (en) * | 2013-10-21 | 2015-04-23 | E I Du Pont De Nemours And Company | Composites and ballistic resistant armor articles containing the composites |
-
2017
- 2017-03-02 JP JP2017038945A patent/JP6946666B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017159652A (en) | 2017-09-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6946666B2 (en) | Reinforced fiber laminated sheet and fiber reinforced resin molded product | |
US20200238659A1 (en) | Planar composite material | |
JP3821467B2 (en) | Reinforcing fiber base material for composite materials | |
US10711109B2 (en) | Method of making a semifinished product | |
US11491741B2 (en) | Process for producing composite material parts by impregnating a specific preform | |
CN109923253B (en) | Reinforcing base material for composite material, and method for producing reinforcing base material for composite material | |
US20080289743A1 (en) | Highly porous interlayers to toughen liquid-molded fabric-based composites | |
JP5011613B2 (en) | Preform and molding method | |
JP2009019202A (en) | Molding material, preform and fiber-reinforced resin | |
JP2007182661A (en) | Multi-axial molding material, preform, frp and production method thereof | |
JP2007182065A (en) | Multi-axial molding material, preform, frp, and manufacturing method for frp | |
JP7087337B2 (en) | Reinforced fiber base material, reinforcing fiber laminate and fiber reinforced resin | |
JP2009019201A (en) | Molding material, preform and fiber-reinforced resin | |
JP2019099987A (en) | Reinforced-fiber substrate, reinforced-fiber laminate and fiber-reinforced resin | |
US20200189207A1 (en) | Method for producing a composite material part by oriented needling of a preform | |
JP6439528B2 (en) | Method for producing reinforcing fiber substrate | |
JP6888364B2 (en) | Reinforced fiber sheet | |
JP6862994B2 (en) | Composite reinforcing fiber sheet | |
JP6907637B2 (en) | Production method of reinforced fiber laminated sheet and resin molded product | |
JP7467840B2 (en) | Reinforced fiber substrate, reinforced fiber laminate, and fiber reinforced resin | |
JP4133250B2 (en) | Multiaxial reinforcing fiber sheet and method for producing the same | |
JP2006002302A (en) | Carbon fiber laminated cloth | |
WO2022149591A1 (en) | Reinforcing fiber base material for resin transfer molding, method for producing same, reinforcing fiber laminate for resin transfer molding, and fiber-reinforced resin | |
JP2018039218A (en) | Method for producing reinforcing fiber base material | |
JP5415320B2 (en) | Fiber-reinforced resin sheet and fiber-reinforced resin molded body using the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200227 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20201216 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210112 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210304 |
|
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: 20210817 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210830 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6946666 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |