JP7095308B2 - 繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグおよび成形体 - Google Patents
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(1) 強化繊維と結晶性ポリアリールケトン樹脂組成物を含む繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグであって、当該結晶性ポリアリールケトン樹脂組成物は、濃硫酸を溶媒とした室温での固有粘度がISO 1628記載の測定方法で0.92以上である、繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグ。
(2) 前記結晶性ポリアリールケトン樹脂組成物がポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物を含む、上記(1)に記載の繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグ。
(3) 前記強化繊維が炭素繊維である、上記(1)または(2)に記載の繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグ。
(4) 衝撃エネルギー6.7J/mmでの室温下CAI(衝撃後圧縮)強度(SACMA SRM 2Rに準拠)が300MPa以上の結果が得られる、上記(1)から(3)のいずれかに記載の繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグ。
(5) 請求項1から4のいずれかに記載の繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグの成形体。
本発明の繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグは、強化繊維とマトリックス樹脂組成物からなり、当該マトリックス樹脂組成物が、濃硫酸を溶媒とした室温での固有粘度がISO 1628記載の測定方法で0.92 以上である結晶性ポリアリールケトン樹脂組成物である、繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグである
本発明の繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグを構成する強化繊維の形態は、繊維を一方向に引き揃えた繊維形態や平織、綾織、朱子織などの繊維形態が適している。特に好ましくは一方向に引き揃えた繊維形態である。また、成形時の残留応力の観点から、厚さは0.04~0.7mmであることがこのましく、より好ましくは0.07~0.4mmである。
本発明の繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグを構成するマトリックス樹脂組成物は、濃硫酸を溶媒とした室温での固有粘度がISO 1628記載の測定方法で0.92 以上である結晶性ポリアリールケトン樹脂組成物である。本発明の繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグ中における熱可塑性樹脂の体積含有率(Vf)は、高い弾性率または強度の観点から30~80%(強化繊維の体積含有率が70~20%)であることが好ましく、40~60%(強化繊維の体積含有率が60~40%)であることが更に好ましい。
本発明の成形体は、強化繊維とマトリックス樹脂組成物からなり、当該マトリックス樹脂組成物が、濃硫酸を溶媒とした室温での固有粘度がISO 1628記載の測定方法で0.92以上である結晶性ポリアリールケトン樹脂組成物である成形体である。当該成形体は、本発明のプリプレグを用いて成形したものであり、強化繊維やマトリックス樹脂組成物等については、上述のプリプレグについて説明の通りである。
[実施例1]
(プリプレグ作製)
結晶性ポリアリールケトン樹脂組成物であるPEEK樹脂1(ダイセルエボニック社製、商品名「ベスタキープ 3300G」)をTダイを備えた押出機を用いて、厚さ15μmのフィルムを得た。炭素繊維(三菱ケミカル社製、商品名「MR50R」、570tex、12,000本のストランド)を使用し、炭素繊維を一方向に配向した炭素繊維目付75g/m2の炭素繊維シート状物の両面に重ね、フィルムをシート状物に加熱溶融含浸させ繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグを作製した。得られた繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグの厚さは0.07~0.08mmであった。繊維体積分率は58%であった。
異なる重量のフィルムを濃硫酸に溶解し、濃度が異なる4種類以上の溶液の室温時の粘度をウベローデ粘度計を使用し測定した。4種類以上の溶液粘度の値から樹脂の固有粘度を測定したところ、PEEK樹脂1の固有粘度は0.97であった。
得られた繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグを所定の大きさにカットした後、鋼材製の金型の中で積層板の厚さが約4~5mmとなる擬似等方積層構成([45/45/0/0/-45/-45/90/90]4S)で積層した。その材料を含む金型を加熱冷却二段プレス(神藤金属工業所製、50トンプレス)にて380℃・5MPaの成形条件で30分間圧縮後、2分で200℃まで降温して、空隙を含まない繊維強化熱可塑性樹脂成形板を得た。また、前記フィルムから、繊維強化熱可塑性樹脂成形板と同条件で炭素繊維を含まない厚さ約2mmの樹脂板を作製した。
得られた樹脂板をASTM D790に準拠した測定方法にて3点曲げ試験を行い、曲げ弾性率、曲げ強度、最大応力時の曲げ歪を測定した。試験機としては万能試験機(インストロン社製、4465型)を用いた。
得られた繊維強化熱可塑性樹脂成形板を約150×100mmの大きさの試験片にカットし、計装化落錘式衝撃試験機(米倉製作所製)を用いてSACMA SRM 2Rに準拠した衝撃エネルギー6.7J/mmの衝撃条件での試験を施した。
衝撃を与えた試験片の損傷部分を超音波探傷機(日本クラウトクレーマー社製 SDS 6500MR)を周波数5MHzで透過法により損傷面積を検出した。損傷面積は損傷を受けていない箇所の超音波透過率を100とした時の、損傷により超音波透過率が50以下に減衰した部分を損傷面積とした。
SACMA SRM 2Rに準拠した試験方法で繊維強化熱可塑性樹脂成形板の圧縮試験を行い、CAI(衝撃後圧縮)強度を測定した。
結晶性ポリアリールケトン樹脂組成物であるPEEK樹脂2(ダイセルエボニック社製、商品名「ベスタキープJ ZV7402」)を用いて、実施例1と同様の方法で繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグを作製した。380℃・5MPaの成形条件で10分間圧縮後、2分で200℃まで降温して、空隙を含まない繊維強化熱可塑性樹脂成形板及び樹脂板を得て、同様の測定を行った。PEEK樹脂2の固有粘度は0.87であった。
Claims (5)
- 前記強化繊維が炭素繊維である、請求項1に記載の繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグの製造方法。
- 前記繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグは、衝撃エネルギー6.7J/mmでの室温下CAI(衝撃後圧縮)強度(SACMA SRM 2Rに準拠)が300MPa以上の結果が得られる、請求項1または2に記載の繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグの製造方法。
- 前記強化繊維シートが、0.04~0.7mmの厚さであり、繊維を一方向に引き揃えた繊維形態である、請求項1~3のいずれか1項に繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグの製造方法。
- 請求項1~4のいずれか1項に記載の繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグの製造方法で得られた繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグを成形する、成形体の製造方法。
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