JP7397596B2 - 繊維強化樹脂複合材料及び繊維強化樹脂複合材料の製造方法 - Google Patents
繊維強化樹脂複合材料及び繊維強化樹脂複合材料の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7397596B2 JP7397596B2 JP2019142648A JP2019142648A JP7397596B2 JP 7397596 B2 JP7397596 B2 JP 7397596B2 JP 2019142648 A JP2019142648 A JP 2019142648A JP 2019142648 A JP2019142648 A JP 2019142648A JP 7397596 B2 JP7397596 B2 JP 7397596B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fiber
- resin
- fibers
- polyamide
- resin composition
- 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
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 64
- 239000000805 composite resin Substances 0.000 title claims description 59
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 28
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 219
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 claims description 106
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 claims description 72
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 61
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 61
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 59
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 claims description 52
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 52
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 52
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 39
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 39
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 34
- 239000004953 Aliphatic polyamide Substances 0.000 claims description 32
- 229920003231 aliphatic polyamide Polymers 0.000 claims description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 26
- CMLFRMDBDNHMRA-UHFFFAOYSA-N 2h-1,2-benzoxazine Chemical compound C1=CC=C2C=CNOC2=C1 CMLFRMDBDNHMRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 claims description 24
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 10
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 7
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 6
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 6
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 6
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 6
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 5
- 125000006165 cyclic alkyl group Chemical group 0.000 claims description 5
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 claims description 5
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 5
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 claims description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 4
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 claims description 3
- 150000005130 benzoxazines Chemical group 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 42
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 14
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 14
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 13
- 229920006152 PA1010 Polymers 0.000 description 10
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 9
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 8
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 6
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 5
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 4
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000299 Nylon 12 Polymers 0.000 description 3
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 3
- 229920000508 Vectran Polymers 0.000 description 2
- 239000004979 Vectran Substances 0.000 description 2
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 2
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 2
- 239000012784 inorganic fiber Substances 0.000 description 2
- 238000009940 knitting Methods 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 2
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 2
- BCHZICNRHXRCHY-UHFFFAOYSA-N 2h-oxazine Chemical group N1OC=CC=C1 BCHZICNRHXRCHY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YWFPGFJLYRKYJZ-UHFFFAOYSA-N 9,9-bis(4-hydroxyphenyl)fluorene Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1C1(C=2C=CC(O)=CC=2)C2=CC=CC=C2C2=CC=CC=C21 YWFPGFJLYRKYJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930185605 Bisphenol Natural products 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 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 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013034 phenoxy resin Substances 0.000 description 1
- 229920006287 phenoxy resin Polymers 0.000 description 1
- DQLGIONSPPKALA-UHFFFAOYSA-N phenylazanium;phenoxide Chemical compound NC1=CC=CC=C1.OC1=CC=CC=C1 DQLGIONSPPKALA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 1
- 238000009958 sewing Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000001721 transfer moulding Methods 0.000 description 1
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
- B29C70/546—Measures for feeding or distributing the matrix material in the reinforcing structure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
- B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
- B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
- B32B5/26—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/003—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts characterised by the matrix material, e.g. material composition or physical properties
- B29C70/0035—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts characterised by the matrix material, e.g. material composition or physical properties comprising two or more matrix materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
- B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
- B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
- B29C70/465—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating by melting a solid material, e.g. sheets, powders of fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/68—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
- B29C70/74—Moulding material on a relatively small portion of the preformed part, e.g. outsert moulding
- B29C70/745—Filling cavities in the preformed part
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B1/00—Layered products having a non-planar shape
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/34—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyamides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
- B32B3/02—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by features of form at particular places, e.g. in edge regions
- B32B3/08—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by features of form at particular places, e.g. in edge regions characterised by added members at particular parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
- B32B37/02—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by a sequence of laminating steps, e.g. by adding new layers at consecutive laminating stations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
- B32B38/0036—Heat treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
- B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
- B32B5/024—Woven fabric
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
- B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
- B32B5/026—Knitted fabric
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
- B32B7/04—Interconnection of layers
- B32B7/08—Interconnection of layers by mechanical means
- B32B7/09—Interconnection of layers by mechanical means by stitching, needling or sewing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
- C08J5/247—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using fibres of at least two types
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
- C08J5/249—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs characterised by the additives used in the prepolymer mixture
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2063/00—Use of EP, i.e. epoxy resins or derivatives thereof, as moulding material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
- B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
- B29K2105/0872—Prepregs
- B29K2105/089—Prepregs fabric
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2277/00—Use of PA, i.e. polyamides, e.g. polyesteramides or derivatives thereof, as reinforcement
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
- B29K2995/0037—Other properties
- B29K2995/0089—Impact strength or toughness
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
- B32B2038/0052—Other operations not otherwise provided for
- B32B2038/0076—Curing, vulcanising, cross-linking
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2250/00—Layers arrangement
- B32B2250/20—All layers being fibrous or filamentary
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
- B32B2260/02—Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
- B32B2260/021—Fibrous or filamentary layer
- B32B2260/023—Two or more layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
- B32B2260/04—Impregnation, embedding, or binder material
- B32B2260/046—Synthetic resin
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
- B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
- B32B2262/0261—Polyamide fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
- B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
- B32B2262/0261—Polyamide fibres
- B32B2262/0269—Aromatic polyamide fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
- B32B2262/10—Inorganic fibres
- B32B2262/101—Glass fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
- B32B2262/10—Inorganic fibres
- B32B2262/106—Carbon fibres, e.g. graphite fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
- B32B2262/14—Mixture of at least two fibres made of different materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2264/00—Composition or properties of particles which form a particulate layer or are present as additives
- B32B2264/02—Synthetic macromolecular particles
- B32B2264/0214—Particles made of materials belonging to B32B27/00
- B32B2264/0264—Polyamide particles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2363/00—Epoxy resins
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2605/00—Vehicles
- B32B2605/08—Cars
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2605/00—Vehicles
- B32B2605/18—Aircraft
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2379/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen, or carbon only, not provided for in groups C08J2361/00 - C08J2377/00
- C08J2379/04—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2463/00—Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2477/00—Characterised by the use of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Derivatives of such polymers
- C08J2477/06—Polyamides derived from polyamines and polycarboxylic acids
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
また、近年では、プリプレグに含浸させておく樹脂及びプリフォームに含浸させる樹脂組成物に、ポリアミド粒子を含んだものを用いることで、繊維強化樹脂複合材料の耐衝撃性を向上させる技術が提案されている(特許文献2参照)。
本発明は、上記のような要請に鑑みてなされたもので、第一部材と、第一部材と一体に形成された第二部材と、で複雑な形状を有するように形成された繊維強化樹脂複合材料を、耐衝撃性を所定以上に保ちつつ低コストで製造できるようにすることを課題とする。
前記強化繊維でシート状に形成された複数の第二繊維と、シート状に形成された複数の第三繊維と、が交互に積層されたものと、前記第二繊維内及び前記第三繊維内にそれぞれ充填されるとともに硬化した第二マトリクス樹脂と、を有し、前記第一部材の補強が必要な面に設けられた第二部材と、を備えた繊維強化樹脂複合材料であって、
前記第二マトリクス樹脂は、前記第一マトリクス樹脂と共通する成分を含むとともに、脂肪族ポリアミド樹脂である第一ポリアミド樹脂を含み、
前記第三繊維は、前記脂肪族ポリアミド樹脂であって、融点が前記第一ポリアミド樹脂よりも7~50℃高い第二ポリアミド樹脂を含み、
前記第一マトリクス樹脂は、前記第二ポリアミド樹脂で形成された粒子を含み、
前記第二マトリクス樹脂は、前記第二ポリアミド樹脂で形成された粒子を含まない
ことを特徴とする。
前記共通する成分は、ベンゾオキサジン樹脂組成物であることを特徴とする。
前記ベンゾオキサジン樹脂組成物は、
分子中に下記式(1)で表されるベンゾオキサジン環を有する化合物と、エポキシ樹脂と、硬化剤と、靭性向上剤と、を含むことを特徴とする。
前記第二部材は、前記第二繊維及び前記第三繊維をこれらの積層方向に貫通する糸を備えることを特徴とする。
前記強化繊維でシート状に形成された第二繊維と、脂肪族ポリアミド樹脂からなり前記第一繊維の少なくとも一方の面に設けられた第四繊維と、を有する繊維材料が複数枚積層されてなるプリフォームを準備し、
前記プリプレグの補強が必要な面に前記プリフォームを配置し、当該プリフォーム内の空隙に第二樹脂組成物を充填し、
その後、前記第一樹脂組成物を硬化させることにより第一部材を形成するとともに、前記第二樹脂組成物を硬化させることにより、第二部材を前記第一部材の表面に一体形成する繊維強化樹脂複合材料の製造方法であって、
前記第四繊維を、第一ポリアミド樹脂と、融点が前記第一ポリアミド樹脂よりも7~50℃高い第二ポリアミド樹脂と、を含むポリアミド繊維で形成し、
第二樹脂組成物として、前記第一樹脂組成物と共通する成分を含むものを充填し、
前記プリフォーム及び前記第二樹脂組成物を、前記第一ポリアミド樹脂の融点よりも高く前記第二ポリアミド樹脂の融点よりも低い温度で加熱して前記第四繊維の前記第一ポリアミド樹脂を融解させ、
その後、前記第二樹脂組成物と融解した前記第一ポリアミド樹脂とが混合されたものを前記第一樹脂組成物と共に硬化させることを特徴とする。
前記第一樹脂組成物及び前記第二樹脂組成物として、ベンゾオキサジン樹脂組成物を用いることを特徴とする。
前記ベンゾオキサジン樹脂組成物として、分子中に下記式(1)で表されるベンゾオキサジン環を有する化合物と、エポキシ樹脂と、硬化剤と、靭性向上剤と、を含むものを用いることを特徴とする。
前記第一ポリアミド樹脂で形成された粒子及び前記第二ポリアミド樹脂で形成された粒子を、前記第一樹脂組成物に接するように配置し、
前記プリプレグ、前記プリフォーム及び前記第二樹脂組成物を、前記第一ポリアミド樹脂の融点よりも高く前記第二ポリアミド樹脂の融点よりも低い温度で加熱して、前記第一ポリアミド樹脂で形成された粒子を、前記第四繊維の前記第一ポリアミド樹脂と共に融解させ、
その後、前記第一樹脂組成物と融解した前記第一ポリアミド樹脂とが混合されたものを前記第二樹脂組成物と共に硬化させることを特徴とする。
前記第四繊維として、前記ポリアミド繊維で織られた織布又は前記ポリアミド繊維で編まれた編布を用いることを特徴とする。
前記プリフォームとして、前記第二繊維及び前記第四繊維をこれらの積層方向に貫通する糸を備えたものを用いることを特徴とする。
まず、本実施形態に係る繊維強化樹脂複合材料100について説明する。図1は繊維強化樹脂複合材料100の斜視図、図2は図1の繊維強化樹脂複合材料100のII-II断面の模式図である。
なお、図2における括弧書きの符号は、当該符号に対応する構成が、括弧の外の符号に対応する構成に含まれることを示している。
なお、図1には、第一部材110として表面(図1における上下面)が平面をした平板状のものを例示したが、表面が緩やかに湾曲したものであってもよいし、波板のように複数箇所において湾曲したものであってもよい。
なお、図1には、第二部材120として、第一部材110と接する当接部120aと、当接部120aの中央から立設されたリブ部120bと、を有する側面視T字状のものを例示したが、第一部材に比べて複雑な形状を有するものであればその形状は自由である。
本実施形態に係る第一層110aと第二層110bとは、交互に積層されている。
なお、図2には、第一層110aを複数枚備える第一部材110を例示したが、第一層110aは、少なくとも一枚備えられていればよい。
第二層110bは、高融点ポリアミド粒子14と、硬化した第一マトリクス樹脂12と、を有する。
また、本実施形態に係る高融点ポリアミド粒子14は、最も第二部材120寄りの第一繊維11と第二部材120との間にも介在している。
このため、隣り合う第一繊維11間、最も第二部材120寄りの第一繊維11と第二部材120との間が、少なくとも高融点ポリアミド粒子14の径の分だけ離間している。
また、本実施形態に係る第一マトリクス樹脂12は、第一樹脂組成物13と、第一ポリアミド樹脂と、を含んでいる。
この第一樹脂組成物13及び第一ポリアミド樹脂の詳細については、この後のプリプレグの説明において併せて説明する。
本実施形態に係る第三層120cと第四層120dとは、交互に積層されている。
なお、図2には、第三層120cと第四層120dとが一枚ずつ交互に積層されたものを例示したが、例えば、複数枚の第三層120cを重ねたものと第四層120dとが交互に積層されたものであってもよい。
第四層120dは、第三繊維22と、硬化した第二マトリクス樹脂23と、を有している。
強化繊維は、融点及び引張強度が脂肪族ポリアミド繊維よりも高いものであればよく、上記第一繊維11を構成するものと同じであってもよいし異なっていてもよい。
また、本実施形態に係る第三繊維22は、シート状に形成されている。
上述したように、本実施形態に係る第二繊維21と第三繊維22とは交互に積層されているため、第三繊維22は、隣り合う第二繊維21と第二繊維21との間に介在している。
このため、隣り合う第二繊維21間が、少なくとも第三繊維22の厚さの分だけ離間している。
本実施形態に係る第二マトリクス樹脂23は、第二樹脂組成物3と、第一ポリアミド樹脂を含んでいる。
第二樹脂組成物3は、上記第一樹脂組成物13と同じ組成となっている。すなわち、第二マトリクス樹脂23は、第一マトリクス樹脂12と共通する成分を含んでいる。
また、第二マトリクス樹脂23は、第一部材110の第一マトリクス樹脂12と一体化している。
また、図2には、第二部材120の第二繊維21が第一部材110と接する場合を例示したが、第二部材120における第二繊維21と第三繊維22との並びを逆にし、第三繊維22が第一部材110と接するようにしても良い。
次に、上記繊維強化樹脂複合材料100における第一部材110の製造に用いられるプリプレグ1について説明する。図3は、プリプレグ1の断面図である。
なお、図3における括弧書きの符号は、当該符号に対応する構成が、括弧の外の符号に対応する構成に含まれることを示している。
中間層1aは、第一繊維11と、第一繊維11の繊維間に含浸された第一樹脂組成物13と、を有する。
表面層1bは、中間層1aを構成するものと同成分の第一樹脂組成物13で、中間層1aの両面に形成されている。
強化繊維は、融点及び引張強度が脂肪族ポリアミド繊維24よりも高いものとなっている。
具体的には、炭素繊維やガラス繊維等の無機系、アラミド繊維やベクトラン繊維等の有機系のものが用いられる。その中でも、炭素繊維は、軽量で耐久性の高い繊維強化樹脂複合材料を得る観点から好ましい。
なお、強化繊維は2種以上混合して用いてもよい。
また、第一繊維11の形成の仕方(織り方や編み方)、や強化繊維の太さ等は任意である。
プリプレグ1における第一樹脂組成物13は、半硬化の状態となっている。
高融点ポリアミド粒子14は、上記第一部材110における高融点ポリアミド粒子14に相当し、脂肪族ポリアミド樹脂である第二ポリアミド樹脂で形成されている。
第二ポリアミド樹脂は、は、ポリアミド1010(融点202℃、以下PA1010)又はポリアミド6(融点225℃、以下PA6)であることが好ましい。
第一ポリアミド樹脂は、ポリアミド12(融点176℃、以下PA12)であることが好ましい。
なお、本発明においては、表面層1bに高融点ポリアミド粒子14及び低融点ポリアミド粒子15を有していなくても差し支えない。その場合、上述した第二層110bに、高融点ポリアミド粒子14は含まれない。また、その場合、上述した第一マトリクス樹脂12に、第一ポリアミド樹脂は含まれない。
次に、上記繊維強化樹脂複合材料100における第二部材120の製造に用いられるプリフォーム2について説明する。図4は本実施形態に係るプリフォーム2の斜視図、図5は本実施形態に係る他のプリフォーム2の側面図、図6はプリフォーム2を構成する繊維材料2aの部分破断斜視図、図7は繊維材料2aを構成する脂肪族ポリアミド繊維24の断面斜視図である。
なお、プリフォーム2の形状は、用途に応じて決定されるものであるため、特に限定は無い。例えば、図4に示したような平板状のものとすることもできるし、所定の立体形状に賦形されている(折り曲げられた)ものとすることもできる。また、図5に示したような、平板状のものと立体形状のものを組み合わせたものとすることもできる。
また、プリフォーム2の賦形の仕方としては、側面視L字状の他、例えばC(U)字状、ハット(Ω)状等としてもよい。
また、このように賦形されたプリフォーム2を製造する際には、複数枚の繊維材料2aを平らな状態で積層した後に曲げ加工してもよいし、予め曲げ加工しておいた繊維材料2aを複数枚積層してもよい。
本実施形態においては、各繊維材料2aの一端部において融着されている。こうすることで、繊維材料2aの他端部が、隣接する繊維材料2aの他端部に対して移動(ずれることが)可能となる。その結果、例えば、平板状のプリフォーム2を更に加工する場合に曲げ易くなり、さらに曲げたときに内側の繊維材料2aと外側に隣接する繊維材料2aとの間に隙間が生じてしまうのを防ぐことができる。
なお、繊維材料2aと繊維材料2aとを接合する方法は、融着に限られるものではなく、例えば、複数の繊維材料2aに積層方向に糸を通して縫合したり、プリフォーム2を構成するものとは別の樹脂を用いて接着したりしてもよい。
また、図4には、一端部のみが接合されたプリフォーム2を例示したが、形状を維持するために必要に応じて、一端部だけでなく他端部にも接合部2bを形成するようにしても良い。
本実施形態に係る繊維材料2aは、第四繊維22Aが第二繊維21の片面にのみ設けられている。
本実施形態におけるプリフォーム2は、このような繊維材料2aが向きを揃えて複数枚積層されているため、第二繊維21と第四繊維22Aとが交互に並んだものとなっている。
なお、第四繊維22Aは、第二繊維21の少なくとも一方の面に設けられていればよく、第二繊維21の両面に設けられていてもよい。
また、第二繊維21と第四繊維22Aとが一枚ずつ交互に積層されている必要は無く、例えば、複数枚の第二繊維21を束ねたものと第四繊維22Aとが交互に積層されたものであってもよい。
例えば、図4又は図5に示したようなプリフォーム2を製造する場合には、繊維材料2aとして矩形状のものを用いることができる。
なお、繊維材料2aの平面視形状は、図6に示したような帯状のものであってもよいし、帯状のものよりも更に細いトウの状態となっているものであってもよい。
強化繊維は、融点及び引張強度が脂肪族ポリアミド繊維24よりも高いものとなっている。
具体的には、炭素繊維やガラス繊維等の無機系、アラミド繊維やベクトラン繊維等の有機系のものが用いられる。その中でも、炭素繊維は、軽量で耐久性の高い繊維強化樹脂複合材料100を得る観点から好ましい。
なお、強化繊維は2種以上混合して用いてもよい。
また、第二繊維21の形成の仕方(織り方や編み方)、や強化繊維の太さ等は任意である。
第四繊維22Aは、脂肪族ポリアミド繊維24を用いた不織布、脂肪族ポリアミド繊維24で織られた織布、脂肪族ポリアミド繊維24で編まれた編布のいずれであってもよいが、織布又は編布とするのが繊維材料2aにおける材料量の均一化及びそのコントロールを可能とする観点から好ましい。
第四繊維22Aの目付は、3~30g/m2の範囲内であることが、靭性や耐衝撃性向上の観点から好ましい。
一方、第四繊維22Aの最大開口面積の上限値は、特に制限されるものではないが、3mm2以下であってもよく、1.5mm2以下であってもよい。この上限値を3mm2以下とすれば、得られる繊維強化樹脂複合材料100に衝撃が付与されることで生じる損傷領域の面積を低減させるとともに、衝撃後圧縮強度(compression after impact:以下CAIと略す)を高めることができる。
一方、第四繊維22Aの長手方向の伸び率の上限値は、100%以下であってよい。
本実施形態における脂肪族ポリアミド繊維24には、図7に示したように、第二ポリアミド樹脂で形成された芯部24aと、第一ポリアミド樹脂で芯部24aを覆うように形成された外周部24bと、を有するものが含まれる。
一方、外周部24bを形成する第一ポリアミド樹脂は、ポリアミド12(融点176℃、以下PA12)であることが好ましい。
脂肪族ポリアミド繊維24に含まれる第一ポリアミド樹脂(外周部24b)の質量と第二ポリアミド樹脂(芯部24a)の質量との比は、30:70~70:30の範囲内であることが好ましい。特に、50:50とすることが、融着性向上及び十分な空隙確保(詳細後述)の観点から好ましい。
繊維材料2aと繊維材料2aとが接合される接合部2bの範囲と、各繊維材料2aにおいて第二繊維21と第四繊維22Aとが接合される範囲とは一致していてもよいし、異なっていてもよい。
また、本実施形態においては、第二繊維21と第四繊維22Aとを接合させる方法を、上記繊維材料2aと繊維材料2aとの接合と同様に融着としたが、繊維材料2aと繊維材料2aとの接合方法と、各繊維材料2aにおける第二繊維21と第四繊維22Aとの接合方法を異ならせてもよい。
これにより、接合部2bにおいては、脂肪族ポリアミド繊維24の外周部24bが一旦融解し再度硬化することで繊維材料2aと繊維材料2a、あるいは第二繊維21と第四繊維22Aとを接合させ、芯部24aが融解せずにそのままの形状を保つこととなる。
なお、プリフォーム2における接合部2b以外の領域においては、隣り合う第二繊維21と第二繊維21との間に脂肪族ポリアミド繊維24がそのまま(外周部24bが融解せずに)介在し、隣り合う第二繊維21間が、少なくとも第四繊維22Aの厚さの分だけ離間している。
次に、上記繊維強化樹脂複合材料100の製造方法について説明する。
本実施形態においては、準備の際、高融点ポリアミド粒子14及び低融点ポリアミド粒子15を、第一樹脂組成物13に接するように配置する。具体的には、第一繊維11に含浸させる前の第一樹脂組成物13に混合する、あるいは第一繊維11に第一樹脂組成物13を含浸させた後、表面層1bをなす第一樹脂組成物13の表面に付着させる。
また、本実施形態においては、上記プリプレグ1を複数枚積層したものを準備する。
なお、各プリプレグ1の密着性を高めるために、加熱と加圧の少なくとも一方を行いながら積層するようにしてもよい。
また、この段階で製造したい第一部材110の形状に賦形しておいてもよい。
本実施形態においては、プリプレグ1及びプリフォーム2を型に入れる。
なお、プリフォーム2の形成の仕方次第では、プリプレグ1に接する面が、第二繊維21になる場合と第四繊維22Aになる場合とが生じ得るが、プリプレグ1は、表面層1bを有するため、いずれの場合であっても、プリプレグ1の第一繊維11(中間層1a)とプリフォーム2の最もプリプレグ1寄りの繊維21,22Aとは少なくとも表面層1bの厚さの分だけ離間する。
本実施形態においては、型内に第二樹脂組成物3を圧入する。こうすることで、プリフォーム2内の空隙(第二繊維21内の空隙及び第四繊維22A内の空隙)に第二樹脂組成物3がそれぞれ充填される。
上述したように、本実施形態に係るプリフォーム2は、接合部2b以外の箇所は勿論、接合部2bにおいても隣り合う第二繊維21間が離間しているため、第二繊維21と第二繊維21との間(第四繊維22A内の空隙)が圧入された第二樹脂組成物3の流路となり、第二樹脂組成物3がプリフォーム2に容易に含浸されるようになる。
このため、従来のような樹脂組成物を拡散し易くするための網状のフローメディアの取り付け・取り外し工程が不要となる。
なお、第二樹脂組成物3を充填する際には、型内を真空引きしてもよい。
こうすることで、プリプレグ1の表面層1bと第二樹脂組成物3との間に界面が生じにくくなり、第一樹脂組成物13と第二樹脂組成物3との間に界面が生じにくくなり、両者の一体性がより高まる。
本実施形態においては、室温から所定の昇温速度で加熱温度まで昇温させ、その後、加熱温度で所定時間加圧しながら加熱して、第一ポリアミド樹脂を融解させる。
その際、本実施形態に係るプリプレグ1は、表面層1bに第一,第二ポリアミド樹脂を有しているため、第一ポリアミド樹脂で形成された低融点ポリアミド粒子15が、第四繊維22Aの外周部24bを形成する第一ポリアミド樹脂と共に融解することとなる。外周部24bが融解した後の第四繊維22Aは第三繊維22となる。
また、融解した第一ポリアミド樹脂は、第一樹脂組成物13や第二樹脂組成物3とそれぞれ混合され、第一マトリクス樹脂12や第二マトリクス樹脂23となる。
具体的には、第一樹脂組成物13と融解した第一ポリアミド樹脂とが混合されたものを第二樹脂組成物3と融解した第一ポリアミド樹脂とが混合されたものと共に硬化させる。
第一,第二樹脂組成物13,3に熱可塑性樹脂が含まれるものを用いる場合には、冷却して硬化させる。一方、第一,第二樹脂組成物13,3に熱硬化性樹脂が含まれるもの(上記ベンゾオキサジン樹脂組成物を含む)を用いる場合には、加圧及び加熱を継続して硬化させる。
第一樹脂組成物13と融解した第一ポリアミド樹脂とが混合されたものが硬化すると第一マトリクス樹脂12になり、第二樹脂組成物3と融解した第一ポリアミド樹脂とが混合されたものが硬化すると第二マトリクス樹脂23になり、第二部材120が第一部材110の表面に一体形成される。こうして、繊維強化樹脂複合材料100が製造される。
・F-a:ビスフェノールF-アニリン型(F-a型固形ベンゾオキサジン、四国化成(株)製)
・P-a:フェノール-アニリン型(P-a型固形ベンゾオキサジン、四国化成(株)製)
(B)成分:エポキシ樹脂
・2021P:液状エポキシ「セロキサイド」(登録商標)2021P(ダイセル化学工業(株)製)
(C)成分:硬化剤
・BPF:9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレン(大阪ガスケミカル(株)製)
(D)成分:靭性向上剤
・YP70:フェノキシ樹脂(YP-70、新日鐵住金化学株式会社製)
以下、ベンゾオキサジン樹脂組成物のうち、高融点ポリアミド粒子14及び低融点ポリアミド粒子15が混合されていないものを樹脂組成物A、E1成分及びE2成分が混合されたものを樹脂組成物B、E1成分及びE3成分が混合されたものを樹脂組成物Cと称する。
(E1)成分:ポリアミド12粒子(低融点ポリアミド粒子15、以下PA12粒子)
・ベストジント2158、平均粒子径20μm、ダイセル・エボニック株式会社製
・ベストジント2159、平均粒子径10μm、ダイセル・エボニック株式会社製
(E2)成分:ポリアミド1010粒子(高融点ポリアミド粒子14、以下PA1010粒子)
・ベストジント9158、平均粒子径20μm、ダイセル・エボニック株式会社製
(E3)成分:ポリアミド6粒子(高融点ポリアミド粒子14、以下PA6粒子)
・
ここでは、各サンプルを6枚ずつ作製した。
各繊維材料2aを構成する第二繊維21はHiTape(登録商標:Hexcel社製、強化繊維目付210g/m2)とし、第四繊維22Aは、芯部24aがPA1010、外周部24bがPA12で、両者の重量比率が50:50の脂肪族ポリアミド繊維24の編布とした。
また、プリフォーム2内の空隙に充填するベンゾオキサジン樹脂組成物は、上記樹脂組成物Aとした。
また、硬化条件は、1℃/分の昇温速度で185℃まで昇温した後、その温度のまま2時間加熱及び加圧して硬化させることとした。
各繊維材料2aを構成する第二繊維21は、実施例1と同じHiTapeとし、第四繊維22Aは、芯部24aが実施例1と異なるPA6、外周部24bがPA12で、両者の重量比率が50:50の脂肪族ポリアミド繊維24の編布とした。
充填したベンゾオキサジン樹脂組成物及び硬化条件は実施例1と同様である。
充填したベンゾオキサジン樹脂組成物及び硬化条件は実施例1,2と同様である。
硬化条件は実施例1,2や比較例1と同様である。
硬化条件は実施例1,2や比較例1,2と同様である。
プリプレグ1を積層して製造した比較例2,3に係るサンプルは、図8(a)に示したように、部位毎の層厚の変化が少なく、全体的に整った断面となっている。
一方、プリフォーム2を用いて製造した実施例1,2に係るサンプルは、図8(b)に示したように、部位毎の層厚にばらつきがあり、全体的に波打った断面となっている。
なお、試験は、同条件で作製した各6枚のサンプルに対し、同条件の衝撃をそれぞれ加え、得られた複数の測定値からその平均値及び変動率(サンプル毎のCAIのばらつき)をそれぞれ算出した。
これに対し、実施例1,2及び比較例2,3に係るサンプルのCAIは、いずれも比較例1を大きく上回り、平均が290MPaを超えた。
特に、実施例1,2及び比較例2に係るサンプルのCAIは、310MPaを上回る結果となり、実用に十分耐えることのできるものであることが明らかとなった。
本実施形態に係る第四繊維22Aは、PA1010粒子やPA12粒子、PA6粒子に比べて安価で製造することができるため、第一部材110と第二部材120の少なくとも一方の部材の製造にこれらのポリアミド粒子を用いない本実施形態に係る繊維強化樹脂複合材料100は、第一部材110と第二部材120の両方をポリアミド粒子を用いて製造される従来の繊維強化樹脂複合材料と同程度の耐衝撃性を従来よりも少ないコストで実現することができることになる。
110 第一部材
110a 第一層
110b 第二層
11 第一繊維
12 第一マトリクス樹脂
14 高融点ポリアミド粒子
120 第二部材
120a 当接部
120b リブ部
120c 第三層
120d 第四層
21 第二繊維
22 第三繊維
23 第二マトリクス樹脂
1 プリプレグ
1a 中間層
1b 表面層
13 第一樹脂組成物
15 低融点ポリアミド粒子
2 プリフォーム
2a 繊維材料
2b 接合部
22A 第四繊維
24 脂肪族ポリアミド繊維
24a 芯部
24b 外周部
3 第二樹脂組成物
Claims (10)
- 融点及び引張強度が脂肪族ポリアミド繊維よりも高い強化繊維でシート状に形成された少なくとも一枚の第一繊維と、当該第一繊維に含浸されるとともに硬化した第一マトリクス樹脂と、を有する第一部材と、
前記強化繊維でシート状に形成された複数の第二繊維と、シート状に形成された複数の第三繊維と、が交互に積層されたものと、前記第二繊維内及び前記第三繊維内にそれぞれ充填されるとともに硬化した第二マトリクス樹脂と、を有し、前記第一部材の補強が必要な面に設けられた第二部材と、を備えた繊維強化樹脂複合材料であって、
前記第二マトリクス樹脂は、前記第一マトリクス樹脂と共通する成分を含むとともに、脂肪族ポリアミド樹脂である第一ポリアミド樹脂を含み、
前記第三繊維は、前記脂肪族ポリアミド樹脂であって、融点が前記第一ポリアミド樹脂よりも7~50℃高い第二ポリアミド樹脂を含み、
前記第一マトリクス樹脂は、前記第二ポリアミド樹脂で形成された粒子を含み、
前記第二マトリクス樹脂は、前記第二ポリアミド樹脂で形成された粒子を含まない
ことを特徴とする繊維強化樹脂複合材料。 - 前記共通する成分は、ベンゾオキサジン樹脂組成物であることを特徴とする請求項1に記載の繊維強化樹脂複合材料。
- 前記第二部材は、前記第二繊維及び前記第三繊維をこれらの積層方向に貫通する糸を備えることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂複合材料。
- 融点及び引張強度が脂肪族ポリアミド繊維よりも高い強化繊維でシート状に形成された第一繊維に第一樹脂組成物を含浸させてなる少なくとも一枚のプリプレグを準備し、
前記強化繊維でシート状に形成された第二繊維と、脂肪族ポリアミド樹脂からなり前記第一繊維の少なくとも一方の面に設けられた第四繊維と、を有する繊維材料が複数枚積層されてなるプリフォームを準備し、
前記プリプレグの補強が必要な面に前記プリフォームを配置し、当該プリフォーム内の空隙に第二樹脂組成物を充填し、
その後、前記第一樹脂組成物を硬化させることにより第一部材を形成するとともに、前記第二樹脂組成物を硬化させることにより、第二部材を前記第一部材の表面に一体形成する繊維強化樹脂複合材料の製造方法であって、
前記第四繊維を、第一ポリアミド樹脂と、融点が前記第一ポリアミド樹脂よりも7~50℃高い第二ポリアミド樹脂と、を含むポリアミド繊維で形成し、
第二樹脂組成物として、前記第一樹脂組成物と共通する成分を含むものを充填し、
前記プリフォーム及び前記第二樹脂組成物を、前記第一ポリアミド樹脂の融点よりも高く前記第二ポリアミド樹脂の融点よりも低い温度で加熱して前記第四繊維の前記第一ポリアミド樹脂を融解させ、
その後、前記第二樹脂組成物と融解した前記第一ポリアミド樹脂とが混合されたものを前記第一樹脂組成物と共に硬化させることを特徴とする繊維強化樹脂複合材料の製造方法。 - 前記第一樹脂組成物及び前記第二樹脂組成物として、ベンゾオキサジン樹脂組成物を用いることを特徴とする請求項5に記載の繊維強化樹脂複合材料の製造方法。
- 前記第一ポリアミド樹脂で形成された粒子及び前記第二ポリアミド樹脂で形成された粒子を、前記第一樹脂組成物に接するように配置し、
前記プリプレグ、前記プリフォーム及び前記第二樹脂組成物を、前記第一ポリアミド樹脂の融点よりも高く前記第二ポリアミド樹脂の融点よりも低い温度で加熱して、前記第一ポリアミド樹脂で形成された粒子を、前記第四繊維の前記第一ポリアミド樹脂と共に融解させ、
その後、前記第一樹脂組成物と融解した前記第一ポリアミド樹脂とが混合されたものを前記第二樹脂組成物と共に硬化させることを特徴とする請求項5から7のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂複合材料の製造方法。 - 前記第四繊維として、前記ポリアミド繊維で織られた織布又は前記ポリアミド繊維で編まれた編布を用いることを特徴とする請求項5から8のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂複合材料の製造方法。
- 前記プリフォームとして、前記第二繊維及び前記第四繊維をこれらの積層方向に貫通する糸を備えたものを用いることを特徴とする請求項5から9のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂複合材料の製造方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019142648A JP7397596B2 (ja) | 2019-08-02 | 2019-08-02 | 繊維強化樹脂複合材料及び繊維強化樹脂複合材料の製造方法 |
US16/889,128 US12030295B2 (en) | 2019-08-02 | 2020-06-01 | Fiber-reinforced resin composite material and method of manufacturing fiber-reinforced resin composite material |
EP20177760.4A EP3771542B1 (en) | 2019-08-02 | 2020-06-02 | Fiber-reinforced resin composite material and method of manufacturing fiber-reinforced resin composite material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019142648A JP7397596B2 (ja) | 2019-08-02 | 2019-08-02 | 繊維強化樹脂複合材料及び繊維強化樹脂複合材料の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021024918A JP2021024918A (ja) | 2021-02-22 |
JP7397596B2 true JP7397596B2 (ja) | 2023-12-13 |
Family
ID=70975754
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019142648A Active JP7397596B2 (ja) | 2019-08-02 | 2019-08-02 | 繊維強化樹脂複合材料及び繊維強化樹脂複合材料の製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3771542B1 (ja) |
JP (1) | JP7397596B2 (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000056539A1 (fr) | 1999-03-23 | 2000-09-28 | Toray Industries, Inc. | Materiau a base de fibres renforçant un composite, preforme et procede de production de matiere plastique renforcee par des fibres |
JP2015098536A (ja) | 2013-11-19 | 2015-05-28 | Jx日鉱日石エネルギー株式会社 | 繊維強化複合材料の製造方法、プリプレグ、粒子含有樹脂組成物及び繊維強化複合材料 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS594521B2 (ja) | 1978-12-18 | 1984-01-30 | 日野自動車株式会社 | 内燃機関の排気弁冷却装置 |
JPH05329838A (ja) * | 1992-06-01 | 1993-12-14 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | プリプレグ |
JP3145182B2 (ja) * | 1992-06-08 | 2001-03-12 | 三菱レイヨン株式会社 | プリプレグ |
JP5904521B2 (ja) * | 2010-08-06 | 2016-04-13 | 富士重工業株式会社 | 繊維強化樹脂複合材及びその製造方法 |
JP5584047B2 (ja) | 2010-08-11 | 2014-09-03 | Jx日鉱日石エネルギー株式会社 | ベンゾオキサジン樹脂組成物及び繊維強化複合材料 |
JP6291221B2 (ja) * | 2013-11-19 | 2018-03-14 | Jxtgエネルギー株式会社 | プリプレグ、繊維強化複合材料及び粒子含有樹脂組成物 |
-
2019
- 2019-08-02 JP JP2019142648A patent/JP7397596B2/ja active Active
-
2020
- 2020-06-02 EP EP20177760.4A patent/EP3771542B1/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000056539A1 (fr) | 1999-03-23 | 2000-09-28 | Toray Industries, Inc. | Materiau a base de fibres renforçant un composite, preforme et procede de production de matiere plastique renforcee par des fibres |
JP2015098536A (ja) | 2013-11-19 | 2015-05-28 | Jx日鉱日石エネルギー株式会社 | 繊維強化複合材料の製造方法、プリプレグ、粒子含有樹脂組成物及び繊維強化複合材料 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3771542A1 (en) | 2021-02-03 |
JP2021024918A (ja) | 2021-02-22 |
US20210031486A1 (en) | 2021-02-04 |
EP3771542B1 (en) | 2023-03-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6161108B2 (ja) | 繊維強化複合材料およびその製造方法 | |
RU2713325C2 (ru) | Гибридная вуаль в качестве промежуточного слоя в композиционных материалах | |
EP1500494A2 (en) | Composite material with improved damping characteristics and method of making same | |
CN103025804A (zh) | 在复合材料夹层中的结构化热塑性材料 | |
JP2007530756A (ja) | エポキシ樹脂含浸ヤーンおよび予備成形物を製造するためのその使用 | |
KR102285655B1 (ko) | 섬유 강화 수지 중간재, 섬유 강화 수지 성형체, 및 섬유 강화 수지 중간재의 제조 방법 | |
JP2017128705A (ja) | 炭素繊維シート材、プリプレグ、積層体、成形体及びそれらの製造方法 | |
KR20160074296A (ko) | 하이브리드 세라믹 섬유강화 복합재료 제조방법 및 이에 의해 제조된 하이브리드 세라믹 섬유강화 복합재료 | |
JP7382757B2 (ja) | プリフォーム、繊維強化樹脂複合材料及び繊維強化樹脂複合材料の製造方法 | |
WO2014157099A1 (ja) | 繊維強化複合材料の製造方法 | |
JP7397596B2 (ja) | 繊維強化樹脂複合材料及び繊維強化樹脂複合材料の製造方法 | |
JP6637503B2 (ja) | 複合材料用のエポキシ系樹脂組成物 | |
EP3025854B1 (en) | Fabrication of composite laminates having thin interlayers | |
JP2005313455A (ja) | 多軸織物及びその製造方法、プリフォーム材、繊維強化プラスチック成形品 | |
JP2014162858A (ja) | プリプレグおよびその製造方法、ならびに繊維強化複合材料 | |
JP2016147964A (ja) | 繊維強化熱可塑性樹脂部材 | |
US12030295B2 (en) | Fiber-reinforced resin composite material and method of manufacturing fiber-reinforced resin composite material | |
JP6012653B2 (ja) | 繊維強化プラスチック成形体の製造方法 | |
KR20170140587A (ko) | 보강 섬유가 스티칭된 다층 복합재 및 그 제조방법 | |
KR101777732B1 (ko) | 장섬유웹층을 포함하는 장섬유 부직포 예비성형체, 이의 제조방법과, 상기 장섬유 부직포 예비성형체를 포함하는 복합재료 및 이의 제조방법 | |
US20240190103A1 (en) | Sheet-type fiber-reinforced composite having heterogeneous properties and mehtod for manufacturing the same | |
KR101943324B1 (ko) | 일방향 시트가 혼합 적층된 열가소성 비굴곡 강화 직물 프리폼 및 프리프레그 제조방법 | |
JP2008045010A (ja) | 耐衝撃性プリプレグ及びその製造方法 | |
KR102555654B1 (ko) | 하이브리드 섬유강화 복합재, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 모빌리티 부품 | |
JP5844671B2 (ja) | フィラメントワインド成形物及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220705 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230622 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230704 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230901 |
|
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: 20231107 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231201 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7397596 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |