JPH03199235A - 繊維強化樹脂成形体 - 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〕 本発明は優れた耐熱特性を有する繊維強化芳香族ポリエ
ーテルケトン樹脂成形体に関する。

〔従来の技術〕

芳香族ポリエーテルケトン樹脂は機械的及び化学的に優
れたエンジニアリングプラスチックであり、繊維強化熱
可塑性樹脂複合材料用マトリックス樹脂としての応用が
期待されている。

しかしながら、上記芳香族ポリエーテルケトン樹脂のマ
トリックス樹脂への適用を考えた場合、該樹脂のガラス
転移点は比較的低く、高温時の機械強度が大きく低下す
るという問題がある。

以上の様に該ポリエーテルケトン樹脂は複合材料用マト
リックス樹脂として考えた場合、耐熱性の面で欠点を未
だ有するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は芳香族ポリエーテルケトン樹脂の本来有
する化学的性質を損なうことなく高温時においても優れ
た機械特性を有する繊維強化芳香族ポリエーテルケトン
樹脂成形体を提供することにある。

〔課題を解決する為の手段〕

本発明者らは前記問題点を解決する為に鋭意検討を行っ
た結果、芳香族ポリエーテルケトンに特定量のポリエー
テルイミドを添加した樹脂組成物が本発明の繊維強化樹
脂成形体のマトリックスとして有効であること、さらに
該繊維強化樹脂成形体にある特定の熱処理を施すことに
より該繊維強化樹脂成形体の機械物性が向上することを
見い出し本発明を完成させた。

ここで驚くべきことは、該樹脂組成物をマトリックスと
する繊維強化樹脂成形体にある特定の熱処理を施すこと
により該成形体が芳香族ポリエーテルケトンのガラス転
移点においても高い機械特性を保持することである。

即ち、本発明は（１）式で表わされる繰り返し単位を有
する芳香族ポリエーテルケトン６０〜９５重景％と（２
）式で表わされる繰り返し単位を有する芳香族ポリエー
テルイミド５〜４０重量％とから威る樹脂ｍ放物と繊維
状補強剤よりなる繊維強化樹脂成形体を加圧下、１５０
℃以上３５０°Ｃ以下の温度範囲に５分以上保持して熱
処理することを特徴とする繊維強化樹脂成形体である。

本発明で用いる芳香族ポリエーテルケトン樹脂としては
、例えば英国インペリアル・ケミカル・インダストリー
ズ社の「ピクトレックスポリエーテルケトンＰＥＫ　（
商標）」が挙げられる。又、本発明で用いられるポリエ
ーテルイミド樹脂としては米国ゼネラル・エレクトリッ
ク社製の商品名「ウルテム」が広く知られており、例え
ば特開昭５６−８２６号公報に記載された方法によって
容易に製造することができる。

上記樹脂組成物の組成割合は芳香族ポリエーテルケトン
樹脂６０〜９５重量％、好ましくは７０〜９０重量％、
ポリエーテルイミド樹脂５〜４０重量％、好ましくは１
０〜３０重量％である。芳香族ポリエーテルケトン樹脂
が９５重量％を越え、ポリエーテルイミド樹脂が５重量
％未溝の場合には目的とする繊維強化樹脂成形体の高温
での機械特性向上効果が不十分であり、又芳香族ポリエ
ーテルケトン樹脂が６０重量％未満、ポリエーテルイミ
ド樹脂が４０重量％を越えた場合においては上記機械特
性向上効果が不十分となるばかりか芳香族ポリエーテル
ケトンの化学的性質が損なわれる為好ましくない。

本発明の繊維強化樹脂成形体を熱処理することは該成形
体の機械物性、特に高温時の曲げ弾性率の向上に極めて
有効である。該熱処理は該成形体の製造過程の何れの時
点でも良く、例えば成形中、成形後において加圧下、あ
る温度範囲に一定時間以上保持することにより達成され
る。該温度範囲としては１５０〜３５０°Ｃ１好ましく
は２００〜３００°Ｃである。この範囲外では該成形体
の高温時の機械強度の向上が望めないので好ましくない
。又、該保持時間は５分以上、好ましくは１０分以上で
ある。５分以下では該成形体の高温時の機械物性の向上
が不十分となる為、好ましくない。

尚、加圧力は５　ｋｇ／ｃＴ１以上あれば十分である。

本発明に用いる補強繊維の種類としてはＥ−ガラス、Ｓ
−ガラス等のガラス繊維、ポリアクリルニトリル系、ピ
ッチ系、レーヨン系等の炭素繊維、日本カーボン社の「
ニカロン」　（商標）等の炭化ケイ素繊維、金属繊維等
が挙げられる。上記補強繊維のうち炭素繊維はその高強
度、高弾性率という面から特に本発明においては好まし
い繊維である。尚、これらの補強繊維は単独或いは組合
せて用いることができる。

本発明において繊維径は繊維の種類によっても異なる。

例えば炭素繊維の場合、通常５〜７μｍであるが、機械
特性の面からは細い方が好ましい。

又、補強繊維を表面処理することは該樹脂組成物との接
着性の面から好ましく、例えばガラス繊維の場合、、シ
ラン系、チタネート系カップリング剤で処理することは
特に好ましい。該補強繊維の繊維強化樹脂成形体におけ
る充填率は３０〜８０重量％、好ましくは６０〜７５重
量％である。３０重景％未満では補強繊維の補強効果が
不十分であり、又８０重量％以上では補強繊維を該樹脂
組成物で十分被覆することができず好ましくない。

本発明で用いる補強繊維の形態は炭素繊維の「トウＪの
様な一方向繊維、織布、マット等何れでも良く、又これ
らに限定されるものではないことは熱論である。

次に本発明の繊維強化樹脂成形体の製法の一例を示すが
、これらに限定されるものではない事は熱論である。そ
の一つは、プリプレグを必要枚数積層、成形する方法で
ある。プリプレグの形態としては一方向繊維強化型でも
織布繊維強化型プリプレグでも良く、又マット繊維強化
型プリプレグ等他の形態も熱論可能である。

上記プリプレグを得る方法に特に制限はなく、例えば溶
融状態の該樹脂＆ｌｌｌｌ香物強繊維に含浸させる溶融
含浸法、粉末状の該樹脂組成物を空気中に浮遊、または
水などの液体中に懸濁させた状態で含浸させる流動床法
が挙げられる。

溶融含浸法の代表的な例は特開昭６１−２２９５３４号
、同６１−２２９５３５号、同６１−２２９５３６号及
び特願昭６１２１６２５３号に開示されている。

もう一つの方法は該樹脂組成物のフィルムと織布等の繊
維を交互に置き、含浸と成形を同時に行う方法である。

この場合、フィルムの代りに該樹脂粉末を用いることも
可能である。

本発明の繊維強化樹脂成形体中の繊維配列方向に特に制
限はなく、補強を必要とする方向に繊維を多く配列する
様に上記プリプレグ又は繊維を積層すべきである。

本発明の繊維強化樹脂成形体の成形方法に特に制限はな
く、圧Ｉ１１戒形、オートクレーブ底形、スタンピング
モールド成形、フィラメントワインディング、テープワ
インディング成形等が採用できる。

本発明の繊維強化樹脂成形体の形状に制限はなく、平板
、チャンネル、アングル、ストリンガ−１丸棒パイプ等
が挙げられる。尚、これらに限定されるものではなく、
あらゆる形状のものが可能であることは熱論である。

この様にして得られた本発明の繊維強化樹脂成形体は機
械特性、特に高温時の機械特性に優れているため、高温
において高い機械特性を必要とされる機械部品、航空機
部品、自動車部品に特に好適に用いられる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について説明するが、本発明の範
囲がこれらの実施例によって制限的に解されるものでは
ない。

実施例１〜４ 特願昭６３−１１３３８５に示される装置を用い以下の
様にして一方向繊維強化ブリプレグを作成した。

尚、樹脂組成物としては、芳香族ポリエーテルケトン（
ＰＥＫ）として英国インペリアル・ケミカル・インダス
トリーズ社の「ピクトレックスポリエーテルケトンＰ　
Ｅ　Ｋ２２０Ｐ　（商標）ｊとポリエーテルイ果ド（Ｐ
ＥＪ）としては米国ゼネラル・エレクトリック社製の商
品名「ウルテム１００ＯＪを用いた。

１００本のボビンから引き出された炭素繊維（東邦レー
ヨン製；ベスファイトＨＴＡ−７−３Ｋ　（商標））の
トウ１００本を整列器で一方向に整列させた後、張力調
整ロールを通過させて１５０ｍｍ幅の繊維シートとした
。

一方、表１に示す樹脂組成物を押出機で加熱溶融し、つ
いでダイを経由して４００°Ｃに加熱した下ヘルド表面
に７０μｍの厚みで塗布した。

次いで前記シートを下ヘルドと上ヘルドに挾んだ状態で
４００°Ｃに加熱された径２４（Ｊａｍの３本の含浸ロ
ールの間を１５０ｋｇの張力をかけながら５０ｃｍ／分
の速度で通過させて樹脂Ｍｉ威物を繊維フィラメント間
に含浸せしめ、ついで１５０″Ｃ迄冷却した後引取機で
引き取って一方向繊維を６５重量％含むプリプレグを得
た。

この様にして得られた一方向繊維プリプレグを長さ２０
０ｍｍに切断し、一方向に繊維が配列する様に１０枚重
ねて次の様にして繊維強化樹脂成形体を得た。３９０℃
に加熱した一対の平面加熱板の間に上記１０枚重ねたプ
リプレグを挿入し、１００ｋｇ／ｃｆｆｌの圧力で２０
分間加圧したのち加圧下に５０°Ｃ／分の速度テ２５０
℃迄冷却し、ついでこの温度で加圧下に３０分間保持し
たのち、さらに加圧下１５０℃迄５０”Ｃ／分の速度で
冷却、脱型して繊維強化樹脂成形体を得た。

得られた繊維強化樹脂成形体から曲げ試験片を切り出し
、２３°Ｃ及び１６０°Ｃにおける曲げ弾性率を測定し
、次式から弾性率保持率を求めた。

結果を表１に示すが高温時における弾性率の低下がほと
んどなく、高温時の機械特性に優れていることが分る。

比較例１〜４ 実施例１〜４で得たプリプレグを用いて次の様にして繊
維強化樹脂成形体を得た。

長さ２００間の該プリプレグを一方向に繊維が配列する
様に１０枚重ね、３９０”Ｃに加熱した一対の平面加熱
板の間に挿入し、１００ｋｇ／ｄの圧力で２０分間加圧
したのち加圧下に５０°Ｃ／分の速度で１５０″Ｃ迄冷
却し、脱型して繊維強化樹脂成形体を得た。

得られた成形体を実施例１と同様にして評価した結果を
表２に示す。

この結果から分る様に本発明の熱処理を施さない場合、
高温時の弾性率保持率の低い事が分る。

比較例５〜８ 表２に示す樹脂組成物を用いた以外は実施例１と同様に
処理して繊維強化樹脂成形体を得、ついで同様に評価し
た。結果を表２に示すが樹脂組成比がある範囲外では本
発明の熱処理を施しても高温時の弾性率低下の激しいこ
とが分る。

実施例５ 実施例２で得たプリプレグを２００１に切断し、一方向
に繊維が配列する様に１０枚積層し、４００℃のオープ
ンで１０分間予熱後、１５０℃に加熱した一対の平面加
熱板の間に挿入し、１００ｋｇ／ｃ＋６の圧力で５分間
加圧した。脱型後２５０°Ｃの乾燥器に３時間１置して
繊維強化樹脂成形体を得た。得られた成形板を実施例１
と同様に評価した。結果を表１に示す。

実施例６ 実施例２において一方向繊維を平織織布（東邦レーヨン
；ベスファイトＷ−１１０３）を用いた以外は同様に処
理して織布プリプレグを得た。ついで該プリプレグを１
０枚重ねた後、実施例１と同様に処理して繊維強化樹脂
成形体を得た。該成形体を実施例１と同様に評価した結
果を表１に示す。

実施例７ 実施例２で得たプリプレグを用い、最外層の繊維方向を
Ｏ″Ｃとした時に次の様に各層の繊維が配列する様に積
層構成を変えた以外は実施例１と同様に処理して繊維強
化樹脂成形体を得た。

積層構成 得られた成形体を実施例１と同様に評価した結果を表１
に示す。

実施例８ 実施例２において、炭素繊維のかわりにガラス繊維を用
いた以外は同様に処理して表１に示す結果を得た。

実施例９ 実施例７において、平面加熱板のかわりにアングル型加
熱金型を用いた以外は同様に処理してアングル形状の繊
維強化樹脂成形体を得た。該成形体を実施例１と同様に
評価した結果を表１に示す。

実施例ＩＯ 実施例２で得た一方向繊維プリプレグを用い、一方向に
繊維が配列する様に１０枚重ねた後、３９０°Ｃに加熱
した一対の平面加熱板の間に挿入し、１（１０ｋｇ／ｃ
ａの圧力で２０分間加圧した後加圧下に１℃／分の速度
で１５０℃迄冷却、脱型して繊維強化樹脂成形体を得た
。

該成形体を実施例Ｉと同様に評価した結果を表１に示す
。

（発明の効果） 本発明の繊維強化樹脂成形体は、ポリエーテルケトン樹
脂が本来持つ優れた化学的特性を有しつつ、かつ高温で
の機械特性が大幅に改良された成形体である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（１）式で表わされる繰り返し単位を有する芳香族
   ポリエーテルケトン６０〜９５重量％と（２）式で表わ
   される繰り返し単位を有する芳香族ポリエーテルイミド
   ５〜４０重量％とから成る樹脂組成物と繊維状補強剤よ
   りなる繊維強化樹脂成形体を加圧下、１５０℃以上３５
   ０℃以下の温度範囲に（１）▲数式、化学式、表等があ
   ります▼ ５分以上保持して熱処理することを特徴とする繊維強化
   樹脂成形体。 ２、請求項１において該補強繊維が３０〜８０重量％該
   樹脂組成物が７０〜２０重量％から成ることを特徴とす
   る繊維強化樹脂成形体。 ３、請求項１において補強繊維が炭素繊維であることを
   特徴とする繊維強化樹脂成形体。４、請求項１において
   補強繊維が連続繊維であり、該成形体全体にわたって連
   続して存在する事を特徴とする繊維強化樹脂成形体。