JPH01249325A - 繊維強化樹脂板とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、繊維強化樹脂板とその製造方法に関するも
のである。さらに詳しくは、この発明は、強］ヒ繊維の
配向配列が容易で、かつ強度、關性等に優れた生産性良
好な繊維強化樹脂板とその製造方法に関するらのである
゛。

（従来の技術） 繊維強化樹脂（ＦＲＰ）を製造する方法として、従来よ
り、あらかじめ樹脂と繊維とを複合１ヒしたプリプレグ
を用いる方法が知られている。このブリグレ゛グとして
は、強化繊維が一方向に配向したテープやシート、ある
いは′ａ判物状なったものも知られている。

これらのプリプレグは、樹脂の繊維間への含浸を良好な
ものとし、しかも製品の配向成形を容易とする上で有効
なものである。

しかし７ながら、プリプレグを用いない方法はもちろん
のこと、このプリプレグを使用するＦＲＰの成形方法に
ついても、従来のものでは、強化繊維の配向配列が容易
で、しかも強度、剛性等に優れ、生産性が良好なものは
ほとんどないのが実状であった。

、　　すなわち、従来の繊維強化樹脂（ＦＲＰ）におい
ては−殻内に７トリツクス樹脂として熱硬ｊヒ性樹脂が
用いられてきており、成形時の硬化時間は長く、生産性
が良好ではない、しかも樹脂の延性が小さいために、お
のずと用途には限界があった。

またこの熱硬化性樹脂を用いる場合には、未硬化の液体
状の樹脂槽の中に強化繊維を浸し、その後ロール等で絞
って樹脂量を調整しているが、このような含浸と絞りの
工程においては、しばしばｍ維の配向をくずしてしまう
という欠点がある。

このような欠点は、プリプレグを用いる場合においても
同様であり、しかも成形を容易とするためのテープやシ
ートの配向性プリプレグの場合にはタック性（べたつき
）があるため自動配向が難しく、精密な繊維配向成形品
を成形するのは困難であった。

このような欠点を改善するものとして、冷却による固化
−によって硬化が終了し、生産性が良好な熱可塑性樹脂
を７トリツクスとした繊維強化樹脂が、あるいはその成
形のための１リグレグが考えられてきているが、現状に
おいてはこの熱可塑性樹脂を用いた配向配列の容易な繊
維強化樹脂、およびその成形のための中間材であるプリ
プレグは依然として多くの問題が残されたままである。

（発明が解決しようとする課題） 熱可塑性樹脂の場合には、硬化は容易で、生産性に極め
て優れ、しかも樹脂の流れは大きく、り・ツク性（べた
つき）がないために自動配向も可能であるという優れた
利点を有しているものの、−方では、樹脂含浸の際に高
い加熱温度が必要で、溶融時の粘性が高いために含浸が
容易でないという欠点がある。

しかもプリプレグ成形においては、繊維の配向を溶融加
熱時に固定するば・１′・′：難しく、常温において成
形型内に配置しようとすると、強化繊維が折れて切断し
てしまうという問題もある。

特に、フライホイールやディスクホイール等に有効な放
射状の繊維配向や、あるいは円周方向の配向を実現する
ことは、テープやシート状の従来の熱硬化性＃Ｍ脂アプ
リプレグもちろんのこと、熱可塑性の１リプレグによっ
ても不可能であっな。

このため、熱可塑性樹脂の長所を生かしながら、しかも
強化繊維間への樹脂の含浸と、強化繊維の配向成形が可
能な、生産性に優れた熱可塑性樹脂繊維強化樹脂とその
製造方法の実現が望まれていた。

この発明は、以上の課題を解決することを目的になされ
たものである。

（課題を解決するための手段） この発明は、上記の目的を実現するために、熱可塑性樹
脂被覆した強化繊維束を配向配列し、加熱加圧して成形
した板体からなることを特徴とする繊維強化樹脂板を提
供する。

さらに詳しくは、この発明は、熱可塑性樹脂の融点以上
に加熱した後に加圧し、この温度以下まで加圧を継続し
て成形した上記樹脂板とその製造法を提供する。この繊
維強化樹脂板は完成された成形品であるとともに、成形
用中間体をも含むものである。

この発明の樹脂板について次に詳しく説明すると、まず
、カーボンファイバー、ガラスファイバーなどの強化繊
維の樹脂により被覆する。所定の強度と太さを有する強
「ヒ繊維の適宜な本数、たとえば５〜３０μｍの太さの
ものを５００〜１２，０００本束ねた繊維束の状態で、
通常の押し出し、引張り型の被覆装置を用いて熱可塑性
樹脂により被覆する。

熱可塑性樹脂としては、製品の使用目的、必要とする特
性に応じて適宜に選択することができ、ナイロン等のポ
リアミドをはじめとして、ポリエステル、ポリオレフィ
ン系樹脂などの適宜なものを用いることができる。また
被覆する樹脂の量は、成形型内への配向配列が可能であ
るだけの可視性を有するように適宜なものとすることが
できる。

得られた樹脂被覆強化繊維束は、次いで、複数本束ねる
等して成形型内に配向配列する。上記の樹脂による被覆
は、従来のように単繊維間に樹脂を含浸させることなく
、繊維束の外周面に被覆しているので、この繊維束の成
形型内への配向配列は極めて容易になし得る。

この配向配列は、樹脂板の形状と応力に対応して繊維強
化が必要とされる所定の配向となるように行う。

たとえば、従来はその製造が極めて困難であった円形板
への強化繊維の配向は、次のような手順によって行うこ
とができる。

中心部を欠いたドーナツ状板も含めて、円形板にその円
周方向に強化繊維束を配向するにあたっては、たどえば
第１図に示したように、熱可塑性樹脂によって被覆した
強化繊維の繊維束ボビン・（１）から樹脂被覆強化繊維
束（２）を導き、ガイドロールと張力調整装置（３）を
介して、成形用巻き取り装置（４）へと導く、この巻き
取り装置（４）は、モーター（５）によって回転し、所
定のクリアランス（１）の範囲において樹脂被覆性１ヒ
繊維束（２）を巻き取る。

クリアランス（１）は、樹脂被覆強化繊維束（２）の直
径とほぼ同じとするのが好ましく、また張力ら適宜なも
のとなるように調整する。

この巻き取り装ｙ！！（−１）は、上下の金型（６）（
７）とからなる加圧成形装置ともなるものである。

また円形板に放射状に樹脂被覆強化繊維束を配向させる
方法としては、第２図に示したように、円形板（８）に
樹脂被覆強化繊維束（９）を巻きつ番゛ンることにより
配向さぜることができる。

この他の様々な配向が、この発明の熱可塑性樹脂被覆の
強化繊維束を用いることによって容易となる。複雑な異
形形状の成形品を製造することも容易である。

このような配向配列にあたっては、樹脂被覆強化繊維束
に、あらかじめ編組み等の二次加工したらのを用いても
よい。

次いで、成形型内へ配向配列した樹脂被覆強化繊維束は
、熱可塑性樹脂の融点以上の温度に加熱し、加圧をはじ
める。融点以上の加熱により熱可塑性樹脂は溶融状態と
なるため、この状態で加圧することにより、繊維束内の
単Ｉａ維間に樹脂を充分に含浸させることができる。加
熱温度、加圧条件は、使用する熱可塑性樹脂の種類、所
要のばね１、ｌｆ性等を考慮して適宜に選択できること
はいうまでもない。

この加圧は、少なくとも熱可塑性樹脂の融点以下の温度
になるまで継続することが必要である。

この加熱、加圧による成形は、冷却による同化で終了す
るため、従来の熱硬化性樹脂の場きのように数時間に及
ぶ硬化（重合）は必要でなく、生産性高く、目的とする
樹脂板を製造することができる。

たとえば、上記の円形板の円周方向への配向においては
、第３図のように金型（６）（７）の間に装着した樹脂
被覆強［ヒ繊維束の巻き収り物（１０）を、上記の通り
に加熱し、加圧プしスすることによって所定の樹脂板を
得ることができる。

固（ヒ終了後、得られた繊維強化樹脂板を切断。

打抜きプレス、その他の手段によって適宜な形状に加工
することらできる。

また、複雑な配向を必要とする場合には、熱可塑性樹脂
を用いることの特長を生かして、］二記の通りの方法に
よっていくつかの形状に分割した状態にある仮成形体を
製造し、これを所定の形状となるように成形型内に再配
置し、同様に熱可塑性樹脂の融点以上の温度に加熱して
加圧し、この温度以下まで加圧を行うこと、によって繊
維強化樹脂板を製造してもよい。

次に、この発明の実施例を示し、さらにこの発明の製造
方法について説明する。

実施例１ 引張強度３　Ｇ　Ｏｋｇ　ｆ　／’＋１１１１”　、引
張弾性率２３０００ｋｚｆ／’關２、太さ７μｍのＰＡ
Ｎ系炭素繊ＩＭＦＧＯＯＯ本の束の外周に、電線被覆装
置を用いて、クロスヘツド温度２３０℃で１２ナイ１コ
ンの被覆を行った。

この場合、繊維とナイロン樹脂との比は、６３：３７の
重電比とした≦ 得られた樹脂被覆性１ヒ繊維束を第１図に示した巻き取
り装置の金型に巻きつけた。遠赤外炉において２１０℃
の温度で５分間加熱し、炉より取り出して直ちにプレス
機により２０＄ｔｇ／−の圧力で加圧し、２００℃から
１５０℃まで冷却しながら加圧を継続した。

１５０℃の温度において除圧し、型ばらしを行った後に
円形樹脂板を取り出しな０強化繊維が円周方向に配向し
た樹脂板を得た。

実施例２ 実施例１と同様の１２ナイロン樹脂によって被覆した繊
維束１６本を編組みし、得られた組ひも４本を用いて実
施例１と同様にして加熱加圧成形し、所定の樹脂板を得
た。

実施例３ 実施例１によって製造した樹脂板をプリプレグとし、こ
れを４枚重ねて、実施例１と同様に加熱加圧し、このプ
リプレグを積層した繊維配向樹脂板を得た。

（発明の効果） この発明により、以上詳しく説明した通り、生産性が極
めて良好で、成形型内への強化繊維の配列、配置が容易
な熱可塑性樹脂を用いた繊維強化樹脂板が得られる。

【図面の簡単な説明】 第１図および第２図は、この発明の樹脂板の製造におけ
る繊維束の配向配列の一例を示した断面図と斜視図であ
る。第３図は、加圧方法の一例を示した断面図である。 １・・・繊維束ボビン ２・・・樹脂被覆強化繊維束 ３・・・張力調整装置 ４・・・巻　き　取　リ　装置 ５・・・モ　　−　　タ　　− ６，７・・・金　　　型 ８・・・円　　形　　板 ９・・・樹脂被覆強化繊維束 １０・・・巻　　き　　取　　リ　　物代理人　弁理士
　　西　　澤　　利　　夫第　　ｌ　　メ 鳩　　２　　、イ１ 第　　３　　ス

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱可塑性樹脂被覆した強化繊維束を配向配列し、
   加熱加圧して成形した板体からなることを特徴とする繊
   維強化樹脂板。
2. （２）強化繊維を円周方向または放射状に配列した円形
   板からなる請求項（１）記載の繊維強化樹脂板。
3. （３）熱可塑性樹脂の融点以上に加熱した後に加圧し、
   この温度以下まで加圧を継続して成形した請求項（１）
   記載の繊維強化樹脂板。
4. （４）熱可塑性樹脂の融点以上に加熱した後に加圧し、
   この温度以下まで加圧を継続して成形する請求項（１）
   または（２）記載の繊維強化樹脂板の製造方法。
5. （５）請求項（１）または（２）記載の樹脂板からなる
   成形用中間材。
6. （６）請求項（４）記載の樹脂板が成形用中間材である
   成形用中間材の製造方法。