JPH04146930A - 樹脂複合積層シート - 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） 本発明は樹脂複合積層シートに関する。さらに詳しくは
、繊維強化材料として、好適な成形品加工性、物性に優
れた樹脂複合積層シートに関する。

（従来の技術） 近年、強化用繊維を各種マトリックス樹脂により結合し
てなる繊維強化材料は、その優れた特性、例えば、高強
度、高剛性、低比重、高耐疲労性などを有していること
から、幅広い用途が期待され工業的に重要な材料として
注目されている。

１゜ 一般に、これら強化用繊維をマトリックス樹脂で結合し
た繊維強化材料を得る場合、樹脂か繊維中に均一に分散
し易（、柔軟で賦形性に優れていることなとのために、
硬化以前の状態て流動性に優れた熱硬化性樹脂か、一般
に使用されている。

しかしなから、これら熱硬化性樹脂の一般的性質として
、脆性てあり、繊維強化材料とした場合においても脆性
てあり、特に衝撃を加えられた後の繊維強化材料の強度
の低下か著しく、その使用に制限かあった。

そこて熱硬化性樹脂のかわりに、延性的挙動を示す熱可
塑性重合体を用いる試みかなされている（例えば、特開
昭５８−２９６５１号公報）。

しかしながら、これら繊維強化材料用に使用されている
熱可塑性重合体は、−船釣に、成形加工温度か高い割り
に、使用できる温度か低いとか、繊維との接着かわるく
て、繊維強化材料の物性が悪い等の欠点かあり、その使
用に制限があった。

特開昭６２−５７４１７号公報において、熱硬化性樹脂
に熱可塑性樹脂をブレンドした組成の樹脂か提案されて
いるか、一般的に、熱可塑性樹脂は、分子量か未硬化の
熱硬化性樹脂に比へて大きいために粘度か高く、配合比
を高くてきない。強化繊維に含浸させる場合、温度を高
くする必要かあり、硬化反応か進行しやすい等の問題か
あり、一般的な普及に問題かあった。

（発明か解決しようとする課題） この様に、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂を複合した繊維
強化材料は提案されているか、工業的に有益な材料は、
これまでに見出されていない。

（課題を解決するための手段） 本発明は、強化用繊維を含んてなるウェブと熱可塑性重
合体繊維または熱可塑性樹脂粉体か混合されたシートに
熱硬化性樹脂フィルムまたは、熱硬化性樹脂プリプレグ
を積層した樹脂複合積層シートである。

本発明ていう強化用繊維とは、いわゆる繊維強化材料に
用いられるすべての繊維をいうか、具体的には、炭素繊
維、ガラス繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、ポロ
ン繊維、金属繊維、ポリベンゾチアゾール繊維、ポリベ
ンゾオキサゾール繊維、アルミナ繊維なとの繊維か挙げ
られる。更に、熱可塑性重合体長繊維を加熱溶融させる
工程においても実質的に溶融せず、冷却固化後も強化機
能を示す繊維であれば熱可塑性重合体繊維を強化用繊維
として用いることもてきる。例えは、液晶性熱可塑性重
合体繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、繊維等を挙げ
ることかできる。更に、ポリビニルアルコールレーヨン
繊維などのセルロース系繊維も用いられ得る。

更に、本発明の強化用繊維シートの中に気相法炭素短繊
維、チタン酸カリウム短繊維等のウィスカーを０．ＩＶ
ｏ１％以上、２０Ｖｏ１％以下の量を含有、配列させ強
化効果を高めたものも好ましく用いることかできる。

好ましくは、上記繊維の中でも弾性率３０００ｋｇ／皿
２以上の繊維か用いられ、特に好ましくは、弾性率５０
００ｋｇ　／　ａｍ　２以上で、かつ、強度か１００ｋ
ｇ／肥２以上の機械的引っ張り強度を示すものか、好ま
しい。

特に好ましくは、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維
か軽くて高強度であるので好ましい。

一方向に引き揃えたウェブは、強化用繊維同士の交差か
少なく、交差空間を埋める量か少ないので、強化繊維の
含有量を高くてき成形品に必要な方向の強度、剛性を効
果的に与えるので用いられる。

本発明で云うシートとは、シートの一部分を掴んで持ち
上げてもバラバラにならないような自重保持性のある物
をいう。

本発明でいう熱可塑性重合体繊維とは、熱可塑性重合体
を、熱、溶媒等て溶かし、繊維化、フラッシング、吹き
飛ばし等、公知の手段で結果的に、繊維状になっておれ
ばよい。また、リボン状のものでもよい。熱可塑性重合
体とは、重合体の分解温度以下の温度で流動するものて
あり、例えば、ポリオレフィン類、熱可塑性ポリエステ
ル類、熱可塑性ポリアミド類、アクリル樹脂類、ポリオ
キシメチレン、ポリカーボネート、ポリフェニレンエー
テル、ポリスチレン類、ポリフェニレンサルファイド、
ポリエーテル・エーテルケトン、ポリエーテルケトン、
ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンォン、熱可塑
性ポリアミドイミド、ポリエーテルニトリル、フッ素樹
脂類なとのポリマー類または、これらのコポリマー類な
との公知の熱可塑性重合体を挙げることかできる。これ
ら繊維中でアロイになっていても良いし、２種以上の繊
維か物性を著しく損なわない形で使用されても良い。

好ましくは、熱硬化性樹脂の溶融温度において溶解する
樹脂か良い。

本発明でいう熱硬化性樹脂とは、加熱により分子か架橋
、重合して硬化する樹脂をいう。

具体的には、エポキン樹脂、フェノール樹脂、メラミン
樹脂、ユリア樹脂、ヒスマレイミド樹脂、イミド樹脂、
ウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹
脂、フラン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、キシレン樹
脂等が挙げられる。

これら樹脂をフィルム状にしたり、強化用繊維にあらか
じめ含浸された熱硬化性樹脂プリプレグとし使用される
。

本発明の強化用繊維を含んでなるウェブと熱可塑性重合
体繊維または熱可塑性樹脂粉体か混合されたシートに熱
硬化性樹脂フィルムまたは、熱硬化性樹脂プリプレグを
積層してなるもので、その積層構成は各々−層以上用い
ればよく、交互に積層してもよく、その目的に応じて、
両表層部を熱可塑性樹脂にすることも出来るし、逆に熱
硬化性樹脂を表面にすることにより、それぞれの性質を
供えた複合体を得ることが出来る。

また熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂を選択することにより
、成形後の樹脂を層状にもあるいは均一に混合したもの
とすることか出来る。

そして、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂を総称してマトリ
ックス樹脂といい、その存在量は繊維強化材料を１００
容量９６とすると、ボイド率か５％以下になるためには
少なくとも２０容量％以上か好ましく、特に好ましくは
ボイド率か１％以下にするために３０容量％以上存在す
ることか良い。

更に、高強度、高弾性な繊維強化材料として用いられる
ためには、９５容量％以下（強化用繊維は５容量９６以
上）てあり、７０容量％以下（強化用繊維は３０容量％
以上）か好ましく、５５容量９６以下（強化用繊維は４
５容量％以上）は、高強度、高弾性率のものが得られる
のでとくに好ましい。

しかし、着色、粘着性、酸化防止、表面のみに樹脂をリ
ッチにさせて平滑性を上げる。含浸を容易にする等の目
的のために、熱可塑性樹脂フィルム、熱硬化性樹脂、既
に強化用繊維の表面にコートされた樹脂等のマトリック
スとして作用する物質を併用する場合にはこの限りでは
ない。

本発明においては、剛性、流動性、着色、酸化防止、潤
滑性、層間接着強度、その他の性能を上げるために、無
機、有機フィラー、ウィスカー、顔料、可塑剤等を必要
に応じて１種以上を含有させても良い。

特に強化用繊維と直角方向の強度、弾性率を強化するた
めに、気相法炭素短繊維、チタン酸カリウムウィスカー
、炭化珪素ウィスカー等のウィスカーを含有させたもの
は好ましい。

（実施例） 以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

実施例１ ポリカーホ不−ト樹脂（帝人化成工業株式会社製、パン
ライト）を溶融紡糸して、７７０デニル／７７０フイラ
メントのマルチフィラメントを得た。このマルチフィラ
メントを多数本集めて、小野打製住所製り型ギロチン式
カッターにて、５ｍｍの長さに切断して、ポリカーボネ
ート樹脂短繊維を得た。次いて、この短繊維を水に投入
し、目付６４ｇ／耐の抄造シートをえた。

次に、ＰＡＮ系炭素繊維（新旭化成カーボンファイバー
株式会社製、ハイカーボロン６Ｋｆ糸単繊維数６０００
本、３６００デニール、引っ張り強度、４００ｋｇ　／
　ｍｍ　２、引っ張り弾性率；　２３　ｔｏｎ／ｍｍ２
、直径７μ）の強化長繊維束を３７５本引き揃えて、目
付３００　ｇ／ｒｒｒになるように、５０ｃｍの幅にす
きまなくならへたシートを上記の抄造シートの上に置い
た。ついて最初に作った抄造シートと同し様にしてこの
シートの上に、目付６４ｇ／ｒｄのシートを作成してサ
ンドイッチ状にした。

次いてこのウェブに高圧水を当てて処理すると、ポリカ
ーホネート樹脂繊維か強化長繊維束に埋め込まれ、ポリ
カーボネート樹脂繊維同士および強化長繊維に絡まって
一体となった柔軟性かあり、強化長繊維束のウェブと熱
可塑性重合体繊維か混合されたシートか得られた。（詳
細は特願平１−３２４０７８号公報の実施例１と同様に
して作成）そして、６５°Ｃに加熱されたエポキシ当量
２０３のＮ、　Ｎ、　Ｎ−、Ｎ−−テトラグリシジルメ
タキシレンジアミン５００重量部にメタフェニレンジア
ミン１３１重量部を添加して均一に溶解させたのち２５
°Ｃに急冷して、この溶液に上記の炭素繊維を投入し引
き上げて並へて一方向に引き揃えプリプレグとした。

そしてこのプリプレグと上記の混合シートを交互に積層
して樹脂複合積層シートとした。

このシートを更に積層してテフロンフィルムにより密封
して中の空気を真空にして、ホットプレスにより５ｋｇ
／ｃａｒの圧力をかけなから、１８０°Ｃ１時間で硬化
させた。

このコンポジットは、断面を観察したところ、ボイドの
ない均一なコンポジットになっていた。

そしてこのコンポジットをメチルエチルケトン（以下Ｍ
ＥＫと略す）液に１０時間浸したが何の変化も無かった
。次にこのコンポジットを２５０°Ｃに昇温しで曲げ、
そのままの状態で冷却したところこの形を保持しており
賦形性のあることか判った。

比較例１ 実施例１で得られた熱可塑性樹脂混合シートを実施例１
と同様にして成形しようとしたが、ポリカーボネート樹
脂はこの温度で溶融しないことか判り、ホットプレスの
温度を徐々に上げなから溶融の状態を観察したところ、
３００°Ｃで２０ｋｇ／ｄの条件で均一なコンポジット
になった。

そこてこのコンポジットをＭＥＫ液に１０時間浸してお
いたら、ポリカーボネート樹脂が溶解膨潤してコンポジ
ットとしては使用てきないことか判った。

さらにこのコンポジットを２５０℃に再加熱して曲げ、
そのまま固定して冷却したところこの形状を保持して賦
形性かあることか判った。

比較例２ 実施例１て得られた熱硬化性樹脂プリプレグを用いて実
施例Ｉと同様にして成形した。

このコンポジットは実施例１と同様の均一なコンポジッ
トになっていた。そしてこのコンポジットを２５０°Ｃ
に加熱して曲げたところ、一部か層間剥離をおこして賦
形性がないことか判った。

さらにＭＥＫ液に浸して耐薬品性を観察したら何の変化
も起こさす優れていることが判った。

実施例１、および比較例１．２のコンポジットの物性を
評価して表にまとめると次のようになった。

表１ （本発明の効果） 上記の実施例から判るように、強化用繊維を含んでなる
ウェブと熱可塑性重合体繊維または熱可塑性樹脂粉体か
混合されたシートに熱硬化性樹脂フィルムまたは、熱硬
化性樹脂プリプレグを交互に積層することにより、成形
加工温度を熱硬化性樹脂コンポジット並みにすることか
可能になり、しかも物性において熱可塑性樹脂コンポジ
ット並みの破壊靭性と、昇温による賦形性を示すように
なりしかも熱硬化性樹脂コンポジット並みの曲げ強度、
耐薬品性を示す工業的に有用な材料を提供できるように
なった。

特許出願人　　旭化成工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 強化用繊維を含んでなるウェブと熱可塑性重合体繊維ま
   たは熱可塑性樹脂粉体が混合されたシートに熱硬化性樹
   脂フィルムまたは、熱硬化性樹脂プリプレグを積層して
   いることを特徴とする樹脂複合積層シート