JPH0122147B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は繊維強化複合材成型用繊維基材、特
にガラス繊維シート状物の一表面に、平面状に引
揃えられた多数の引揃え繊維を、緊張状態で部分
固着した、合成樹脂や、セメント、金属、ゴムな
どの強化に使用する、繊維基材に関するものであ
る。 従来、一方向に高い強度を有する複合材を成型
するための繊維基材としては、平面状に引揃えら
れた多数のストランド、又はロービングからなる
ガラス繊維が使用されて来た。 このような平面状に引揃えられた多数の引揃え
繊維は、長手方向に移動しながら連続的に、合成
樹脂液、セメントスラリー、溶融金属のような含
浸材料を含浸成型する場合は適当であるとして
も、このような平面状に引揃えられた多数の引揃
え繊維は、隣り合うストランド又はロービング同
志全く固着されていないから、所謂バツチ式の加
圧成型に使用することは出来なかつた。何故なら
ばこの平面状に引揃えられた多数の引揃え繊維
を、成型に必要な所望の長さに切断すると、ばら
ばらになつてしまい、又、成型中に含浸材料の流
動に伴つて流動して、方向性をもつた複合材が得
られないことは勿論、その性能に部分的なバラツ
キを生ずるからである。 そのため平面状に引揃えられた多数の引揃え繊
維を、接着剤を用いてガラス繊維マツトの表面に
張り付けた状態に完全に全面接着し、バツチ式の
加圧成型に使用するため、成型に必要な所望の長
さに切断しても引揃え繊維が脱落せず、バツチ式
の加圧成型に適した繊維基材としたものもある
が、引揃え繊維がガラス繊維マツトから脱落する
のを防止するため、ガラス繊維マツトの全面に接
着剤を塗布するため、コスト高を招くばかりか、
後工程たる含浸材料のスムースな含浸を妨げて、
性能の良い複合材を得ることができなかつた。 更に近年、ガラス繊維を使用した複合材では得
ることの出来ない、高度の引張強さ、引張り弾性
率、曲げ強さ、曲げ弾性率などの物性を持つた複
合材が要求されるに至り、炭素繊維の使用が試み
られ、更には炭化珪素繊維、アラミツド繊維の開
発が進むに従つて、これら繊維の使用も考慮され
るに至つている。 然しながら炭素繊維を始めとするこれら繊維
は、ガラス繊維に比べ価格も高く、そのため、こ
れら繊維をガラス繊維と出来るだけ均一に混合し
て使用する、所謂分散型ハイブリツドと、例えば
炭素繊維織物とガラス繊維マツトの積層構造のよ
うな、所謂積層ハイブリツドが用いられるように
なつて来た。 一方このような繊維基材に対する含浸材料も、
各種の合成樹脂だけに止まらず、セメントや金
属、ゴムなど多様化が進んだ結果、これら含浸材
料の種類に関係なく、汎用性のある繊維基材の供
給が望まれるに至つている。 そこで本発明は、前記ガラス繊維のストランド
又はロービングを、ガラス繊維マツトの表面に完
全に貼りつけた状態に接着した、従来公知の繊維
基材にみられる含浸材の含浸不良を解決し、ガラ
ス繊維の持つ性能をより一層発揮した複合材を得
ること、並びに引張り強さや引張り弾性率がガラ
ス繊維より大きい、炭素繊維、炭化珪素繊維、ア
ラミツド繊維を使用若しくは併用することによ
り、これら繊維が持つすぐれた性能をより一層発
揮した複合材を得ること、更には合成樹脂、セメ
ント、金属などの含浸材料の種類に関係なく、汎
用性のある繊維基材を得ることを目的としてなさ
れたものであつて、その結果ガラス繊維をはじめ
とする上記各繊維のストランド、或いはロービン
グを多数平面状に引揃え、ガラス繊維シート状
物、即ちガラス繊維マツト、ガラス繊維織物、或
いはガラス繊維マツトとガラス繊維織物を重ね合
せたものの一表面に、微粒子状熱溶融性合成樹脂
の融着や、糸による縫着、ニードルパンチングに
より部分固着することによつて解決した。 第１図は、この発明の繊維基材の第１の実施例
を示す斜視図であつて、１は引揃え繊維であつ
て、ガラス繊維シート状物としてのガラス繊維マ
ツト２の一表面に平面状に多数引揃えられ、微粒
子状の熱溶融性合成樹脂３で点接着により部分的
に固着されている。 第２図は、この発明の繊維基材の第２の実施例
を示すものであつて、第１図におけるガラス繊維
シート状物としてのガラス繊維マツトに替え、ガ
ラス繊維織物４を用いたものを示し、第３図は、
引揃え繊維１を、第１図におけるガラス繊維シー
ト状物としてのガラス繊維マツトに替え、ガラス
繊維マツト２とガラス繊維織物４を重ね合せたも
の５のガラス繊維マツトの面に、点接着により部
分的に固着した第３の実施例を、更に第４図は、
引揃え繊維１を、第３図におけるガラス繊維マツ
ト２とガラス繊維織物４を重ね合せたもの５のガ
ラス繊維織物の面に、点接着により部分的に固着
した、第４の実施例を示している。 然してこれら平面状に引揃えられたガラス繊
維、炭素繊維、炭化珪素繊維、アラミツド繊維か
らなる多数のストランド、又はロービングは、前
記第１図乃至第４図に示すように、平面状に引揃
えられた１種類の繊維から構成されていても、第
５図ABCDに示すように任意に選択された２種
類の引揃え繊維イ，ロが、１つおきに平面状に引
揃えられても、又、第６図ABCDに示すように、
任意に選択された２種類の引揃え繊維イ，ロが、
２本、１本と交互に平面状に引揃えられていても
良く、要は複合材に要求される性能に従つて、ガ
ラス繊維、炭素繊維、炭化珪素繊維、アラミツド
繊維の、ストランド又はロービングの中から、何
れか１種類の繊維のストランド、又はロービング
を多数平面状に引揃えても、或いは何れか２種以
上の繊維のストランド、又はロービングを選択
し、所望の順序に配列して平面状に引揃えても良
く、更に平面状に引揃える際に、隣り合うストラ
ンド同志又はロービング同志を互に密に引揃える
も、僅に間隔をあけて引揃えるも任意である。 然して上記実施例においては、すべて微粒子状
の熱溶融性合成樹脂による部分固着について述
べ、又図面に示しているが、微粒子状の熱溶融性
合成樹脂の使用に替え、ガラス繊維シート状物と
平面状に引揃えられた多数の引揃え繊維とを重ね
合せ、任意の間隔を置きながら幅方向に向つてミ
シン掛け等により糸で縫着して部分固着しても、
或いはガラス繊維状物と平面状に引揃えた多数の
引揃え繊維とを重ね合せ、ニードルパンチングを
施して部分固着しても本発明の目的を達成するこ
とが出来、特に縫着やニードルパンチングによる
繊維基材は、含浸材料の種類を問わず使用出来る
汎用性を有し、極めて好適である。然しながら含
浸材料に従つて選択するときは、含浸材料が例え
ばポリエステル樹脂の場合、微粒子状の熱溶融性
ポリエステル樹脂を撒布して熱溶融により接着固
定するとか、含浸材料の合成樹脂の種類に応じ
て、それぞれの合成樹脂となじみのよい微粒子状
の合成樹脂を使用し、含浸材料がポルトランドセ
メントや、高炉セメントなどの水硬性セメントの
セメントスラリーの場合は、ポリプロピレンやナ
イロンなどの合成繊維糸や、ガラス繊維糸、炭素
繊維糸で縫着固定し、更に含浸材料が溶融金属で
ある場合には、ガラス繊維糸や炭素繊維糸で縫着
固定すると好適である。 なおニードルパンチングによるときは、微粒子
状の熱溶融性合成樹脂や、縫着のための糸などの
副資材の必要は全くない。 又部分固着として、微粒子状熱溶融性合成樹脂
による固着、縫着による固着、ニードルパンチン
グによる固着のうち、何れか２種以上の固着方法
を併用することも任意である。 本発明の繊維基材に使用されるガラス繊維は、
合成樹脂との結合を向上させるため、シラン系や
アミノシラン系のカツプリング剤で処理し、セメ
ントスラリー特に水硬性セメントのうち、例えば
ポルトランドセメントスラリーを含浸させるとき
は、ガラス繊維自体、所謂耐アルカリガラス繊維
を使用するとか、ガラス繊維表面に耐アルカリ性
を与えるための表面処理を施し、更に又溶融金属
との結合を向上させるためには、金属メツキを施
こしておく必要がある。又炭素繊維も同様に、ア
ミノシラン系のカツプリング剤やその他の処理剤
で処理をして、合成樹脂との結合の向上を計つた
り、水硬性セメントを強化するために、エポキシ
樹脂をコーテイングしたり、金属を強化するため
に、ニツケル等の金属をメツキしたりする必要が
ある。更に又、炭化珪素繊維やアラミツド繊維が
繊維基材に使用される場合も、ほぼ同様の処理が
施される。 又ガラス繊維シート状物として用いられるガラ
ス繊維マツトは、長繊維マツト、短繊維マツトの
何れであつても任意に使用することができる。 この発明の繊維基材は上記構成から成るもので
あるから、平面状に引揃えられた多数の引揃え繊
維は、ガラス繊維シート状物の表面と、微粒子状
の熱溶融性合成樹脂による接着、糸による縫着、
或いはニードルパンチングによつて、各固着点で
引揃え状態を保つたまゝ部分固着されているか
ら、この繊維基材を所謂バツチ式の加圧成型に用
いるため所要の大きさに切断しても、引揃え繊維
が脱落する恐れは全くなく、然も従来のような全
面固着とは異り、要所のみを固着した部分固着で
あるから、含浸材料たる合成樹脂や、セメントス
ラリー、溶融金属の含浸もスムースに行なわれ、
バツチ式加圧成型法を適用して、性能のすぐれた
複合材を得ることができる。 又本発明においてガラス繊維シート状物とロー
ビングシートの固着に微粒子状熱溶融性合成樹脂
を使用するときは、既に述べた通り含浸材料の種
類により樹脂の選択が必要となるが縫着やニード
ルパンチングによる繊維基材はその心配が全くな
く、含浸材料の如何を問わず広く使用することが
できる。 次に実施例として、ガラス繊維シート状物に、
炭素繊維単独、又は炭素繊維とガラス繊維からな
る引揃え繊維を使用し、含浸材料としてポリエス
テル樹脂を使用した場合につき、得られた複合材
の性能を第１表、及び第７図、第８図に示す。表
中各試料に用いられた繊維基材は、第２表のよう
に構成されたものである。

【表】

【表】

【表】

【表】 然してこの結果から、引張り強さや曲げ弾性率
がガラス繊維より大きい炭素繊維を使用すること
によつて、ガラス繊維のみからなる繊維基材では
得ることが出来なかつた複合材が得られることは
明らかで、炭素繊維より更に引張り強さや曲げ弾
性率の優れた、炭化珪素繊維やアラミツド繊維の
使用によつて、格段に性能のすぐれた複合材を得
ることが出来る。 なお本発明の繊維基材において、平面状に引揃
えられた引揃え繊維の方向を、第９図に示すよう
に互に直角方向に重ね合せ、或いは又任意にずら
して２層又はそれ以上互に重ね合せ、複合材の成
型に使用することにより、種々の方向に高い引張
り強さや引張り弾性率を持つた複合材を得ること
が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ガラス繊維シート状物として、ガラ
ス繊維マツトを使用した、本発明繊維基材の第１
の実施例の斜視図。第２図は、ガラス繊維シート
状物として、ガラス繊維織物を使用した、本発明
繊維基材の第２の実施例斜視図。第３図は、ガラ
ス繊維シート状物として、ガラス繊維マツトとガ
ラス繊維織物とを重ね合せたものを使用した、本
発明繊維基材の第３の実施例の斜視図。第４図
は、第３図の他の実施例を示す第４の実施例の斜
視図。第５図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、前記第１図乃至
第４図の実施例において使用された、平面状に引
揃えられた引揃え繊維が、交互に異種繊維である
場合を示す断面図。第６図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、前
記第１図乃至第４図の実施例において使用された
引揃え繊維が、２種類の繊維からなり、且つ一方
の引揃え繊維２本と、他方の引揃え繊維が１本、
順次平面状に引揃えられた場合を示す断面図。第
７図、第８図は、引揃え繊維としてガラス繊維と
炭素繊維を使用した際、両繊維の混合比率の差に
よる性能の変化を示すグラフ。第９図は本発明の
繊維基材を２枚、引揃え繊維が直角に交る方向に
重ね合せた場合を示す斜視図である。 １……引揃え繊維、２……ガラス繊維マツト、
３……微粒子状熱溶融性合成樹脂、４……ガラス
繊維織物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガラス繊維シート状物の一表面に、平面状に
   引揃えた多数の引揃え繊維を、緊張状態で部分固
   着した、繊維強化複合材成型用繊維基材。 ２ ガラス繊維シート状物は、ガラス繊維マツ
   ト、又はガラス繊維織物、若しくはガラス繊維マ
   ツトとガラス繊維織物を重ね合せたものである、
   特許請求の範囲第１項記載の繊維基材。 ３ 引揃え繊維は、ストランド、又はロービング
   である、特許請求の範囲第１項記載の繊維基材。 ４ 引揃え繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、炭化
   珪素繊維、アラミツド繊維のうち何れか１種類又
   は２種類以上である、特許請求の範囲第１項記載
   の繊維基材。 ５ 引揃え繊維は、密に引揃えられている、特許
   請求の範囲第１項記載の繊維基材。 ６ 引揃え繊維は僅かに間隔をあけて引揃えられ
   ている、特許請求の範囲第１項記載の繊維基材。