JPH04249152A - 熱可塑性複合体及びその製造方法 - Google Patents
熱可塑性複合体及びその製造方法Info
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- JPH04249152A JPH04249152A JP3035654A JP3565491A JPH04249152A JP H04249152 A JPH04249152 A JP H04249152A JP 3035654 A JP3035654 A JP 3035654A JP 3565491 A JP3565491 A JP 3565491A JP H04249152 A JPH04249152 A JP H04249152A
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Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は熱可塑性樹脂の１つであ
るポリエーテルエーテルケトンの繊維と強化繊維とから
なる素材を積層してなる熱可塑性複合体及びその製造方
法に関し、特に靱性を向上した熱可塑性複合体及びその
製造方法に関する。
るポリエーテルエーテルケトンの繊維と強化繊維とから
なる素材を積層してなる熱可塑性複合体及びその製造方
法に関し、特に靱性を向上した熱可塑性複合体及びその
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】各種樹脂をマトリックス相とし、それに
炭素繊維等の強化繊維を組み合わせてなる種々の複合体
がさまざまな分野で利用されているが、マトリックス樹
脂として熱可塑性樹脂を用いたものは成形加工が容易で
あるために、各種家電製品、機械部品、自動車部品、構
造用材料等にひろく利用されている。特に、熱可塑性樹
脂の一つであるポリエーテルエーテルケトン（以下ＰＥ
ＥＫと呼ぶ）は良好な機械的強度、高伸度、高い損傷許
容性等を有するので、このＰＥＥＫをマトリックス樹脂
として用いた繊維強化の複合体を、自動車部品を始めと
する各種機械部品や構造用材料等へ利用することが検討
されている。
炭素繊維等の強化繊維を組み合わせてなる種々の複合体
がさまざまな分野で利用されているが、マトリックス樹
脂として熱可塑性樹脂を用いたものは成形加工が容易で
あるために、各種家電製品、機械部品、自動車部品、構
造用材料等にひろく利用されている。特に、熱可塑性樹
脂の一つであるポリエーテルエーテルケトン（以下ＰＥ
ＥＫと呼ぶ）は良好な機械的強度、高伸度、高い損傷許
容性等を有するので、このＰＥＥＫをマトリックス樹脂
として用いた繊維強化の複合体を、自動車部品を始めと
する各種機械部品や構造用材料等へ利用することが検討
されている。
【０００３】ＰＥＥＫ樹脂をマトリックス相とし、強化
繊維を有する複合体（強化繊維／ＰＥＥＫ複合体）を与
える素材の１つに、炭素繊維等の強化繊維と、ＰＥＥＫ
からなる繊維とを織成してなるシート状物がある。この
シート状物を用いて成形品を製造する場合、通常、シー
ト状物を積層し、この積層体を加圧下で加熱することに
よりＰＥＥＫを溶融し、一体化する。
繊維を有する複合体（強化繊維／ＰＥＥＫ複合体）を与
える素材の１つに、炭素繊維等の強化繊維と、ＰＥＥＫ
からなる繊維とを織成してなるシート状物がある。この
シート状物を用いて成形品を製造する場合、通常、シー
ト状物を積層し、この積層体を加圧下で加熱することに
よりＰＥＥＫを溶融し、一体化する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＰＥＥＫ等
のマトリックス樹脂と強化繊維とからなる複合体は、良
好な機械的強度を有するにもかかわらず、耐衝撃性等の
点で多少劣るという問題があることがわかった。そこで
靱性を向上させる必要があるが、強化繊維／ＰＥＥＫ複
合体の靱性を向上するためには、マトリックス樹脂とな
るＰＥＥＫとして高分子量のものを用いた方が良い。と
ころが、高分子量のＰＥＥＫは溶融粘度が高いので、上
述したような強化繊維と織成した場合、成形時に、溶融
したＰＥＥＫが強化繊維に良好に含浸しないという問題
がある。そのため、従来の強化繊維／ＰＥＥＫ繊維織成
素材では、低分子量のＰＥＥＫからなる繊維を用い、こ
れによりＰＥＥＫの強化繊維への含浸性を確保していた
。
のマトリックス樹脂と強化繊維とからなる複合体は、良
好な機械的強度を有するにもかかわらず、耐衝撃性等の
点で多少劣るという問題があることがわかった。そこで
靱性を向上させる必要があるが、強化繊維／ＰＥＥＫ複
合体の靱性を向上するためには、マトリックス樹脂とな
るＰＥＥＫとして高分子量のものを用いた方が良い。と
ころが、高分子量のＰＥＥＫは溶融粘度が高いので、上
述したような強化繊維と織成した場合、成形時に、溶融
したＰＥＥＫが強化繊維に良好に含浸しないという問題
がある。そのため、従来の強化繊維／ＰＥＥＫ繊維織成
素材では、低分子量のＰＥＥＫからなる繊維を用い、こ
れによりＰＥＥＫの強化繊維への含浸性を確保していた
。
【０００５】しかしながら、低分子量のＰＥＥＫを用い
れば、得られる複合体の（特に複合体中のマトリックス
相部分の）靱性の向上は高分子量ＰＥＥＫよりも期待で
きない。そのため、従来の強化繊維／ＰＥＥＫ繊維素材
を単に積層して成形された複合体の靱性は、自動車部品
、構造材等の用途にはまだ十分とは言えない。
れば、得られる複合体の（特に複合体中のマトリックス
相部分の）靱性の向上は高分子量ＰＥＥＫよりも期待で
きない。そのため、従来の強化繊維／ＰＥＥＫ繊維素材
を単に積層して成形された複合体の靱性は、自動車部品
、構造材等の用途にはまだ十分とは言えない。
【０００６】したがって本発明の目的は、強化繊維とＰ
ＥＥＫ繊維からなる素材を積層してなる熱可塑性複合体
であって、靱性が向上した構成のものを提供することで
ある。本発明のもう１つの目的は、かかる熱可塑性複合
体の製造方法を提供することである。
ＥＥＫ繊維からなる素材を積層してなる熱可塑性複合体
であって、靱性が向上した構成のものを提供することで
ある。本発明のもう１つの目的は、かかる熱可塑性複合
体の製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく鋭
意研究の結果、本発明者は、低分子量のＰＥＥＫからな
る繊維と、強化繊維とからなる素材を積層する際に、こ
の素材間に高分子量のＰＥＥＫからなる素材を挿入して
おけば、強化繊維へのＰＥＥＫ樹脂の含浸性が確保され
て、得られる複合体の機械的強度が良好となり、かつ、
挿入した高分子量のＰＥＥＫ樹脂のために靱性が向上す
ることを発見し、本発明を完成した。
意研究の結果、本発明者は、低分子量のＰＥＥＫからな
る繊維と、強化繊維とからなる素材を積層する際に、こ
の素材間に高分子量のＰＥＥＫからなる素材を挿入して
おけば、強化繊維へのＰＥＥＫ樹脂の含浸性が確保され
て、得られる複合体の機械的強度が良好となり、かつ、
挿入した高分子量のＰＥＥＫ樹脂のために靱性が向上す
ることを発見し、本発明を完成した。
【０００８】すなわち、本発明の熱可塑性複合体は、強
化繊維と低分子量のポリエーテルエーテルケトン繊維と
からなる第一の素材と、高分子量のポリエーテルエーテ
ルケトンからなる第二の素材とを積層し、加熱成形して
なることを特徴とする。
化繊維と低分子量のポリエーテルエーテルケトン繊維と
からなる第一の素材と、高分子量のポリエーテルエーテ
ルケトンからなる第二の素材とを積層し、加熱成形して
なることを特徴とする。
【０００９】また、本発明の熱可塑性複合体の製造方法
は、強化繊維と低分子量のポリエーテルエーテルケトン
繊維とからなる第一の素材と、高分子量のポリエーテル
エーテルケトンからなる第二の素材とを積層し、加圧加
熱することにより、両ポリエーテルエーテルケトンを溶
融一体化することを特徴とする。
は、強化繊維と低分子量のポリエーテルエーテルケトン
繊維とからなる第一の素材と、高分子量のポリエーテル
エーテルケトンからなる第二の素材とを積層し、加圧加
熱することにより、両ポリエーテルエーテルケトンを溶
融一体化することを特徴とする。
【００１０】
【実施例】本発明を添付図面を参照して詳細に説明する
。
。
【００１１】始めに、本発明に用いる素材について説明
する。図２は、本発明に用いることができる強化繊維／
低分子量のＰＥＥＫ繊維の素材（以下これを第一の素材
と呼ぶ）を模式的に示す斜視図である。図２に示す第一
の素材６は、強化繊維２と低分子量のＰＥＥＫ繊維４と
が織成されてなる織布からなる。なお、第一の素材とし
ては図示した構成の平織の織布に限定されず、朱子織、
その他の構造の織布であってもよい。
する。図２は、本発明に用いることができる強化繊維／
低分子量のＰＥＥＫ繊維の素材（以下これを第一の素材
と呼ぶ）を模式的に示す斜視図である。図２に示す第一
の素材６は、強化繊維２と低分子量のＰＥＥＫ繊維４と
が織成されてなる織布からなる。なお、第一の素材とし
ては図示した構成の平織の織布に限定されず、朱子織、
その他の構造の織布であってもよい。
【００１２】強化繊維２としては炭素繊維、ガラス繊維
、ボロン繊維、金属繊維等、通常の複合体に用いる補強
用の長繊維を用いることができるが、特に炭素繊維を用
いるのが好ましい。なお、用いる繊維の径は３〜２０μ
ｍ程度であるのがよい。
、ボロン繊維、金属繊維等、通常の複合体に用いる補強
用の長繊維を用いることができるが、特に炭素繊維を用
いるのが好ましい。なお、用いる繊維の径は３〜２０μ
ｍ程度であるのがよい。
【００１３】低分子量のＰＥＥＫ繊維４としては、重量
平均分子量が６．５ ×１０４ 〜８．３ ×１０４
程度（ただし、ポリスチレン分子量基準の相対分子量、
以下同様）のＰＥＥＫからなるものを用いるのがよい。 このような重量平均分子量を有するＰＥＥＫからなる繊
維を用いることで、成形時に、低分子量のＰＥＥＫ樹脂
が強化繊維へ良好に含浸し、得られる複合体の機械的強
度を高く維持することができる。なお、低分子量のＰＥ
ＥＫ繊維４の径は５〜２００μｍ程度とするのがよい。
平均分子量が６．５ ×１０４ 〜８．３ ×１０４
程度（ただし、ポリスチレン分子量基準の相対分子量、
以下同様）のＰＥＥＫからなるものを用いるのがよい。 このような重量平均分子量を有するＰＥＥＫからなる繊
維を用いることで、成形時に、低分子量のＰＥＥＫ樹脂
が強化繊維へ良好に含浸し、得られる複合体の機械的強
度を高く維持することができる。なお、低分子量のＰＥ
ＥＫ繊維４の径は５〜２００μｍ程度とするのがよい。
【００１４】上述した第一の素材６間に挿入される第二
の素材としては、上記の第一の素材中のＰＥＥＫ繊維４
よりも高分子量のＰＥＥＫからなる素材を用いる。この
第二の素材を形成する高分子量のＰＥＥＫ樹脂の重量平
均分子量は９．０ ×１０４ 〜９．４ ×１０４ 程
度であるのがよい。第二の素材を形成する高分子量のＰ
ＥＥＫ樹脂の重量平均分子量が上記範囲の下限を下回る
と、得られる複合体の靱性の向上が少ない。また上限値
を超すＰＥＥＫを用いると、溶融粘度が高くなり過ぎ、
成形性が低下する。
の素材としては、上記の第一の素材中のＰＥＥＫ繊維４
よりも高分子量のＰＥＥＫからなる素材を用いる。この
第二の素材を形成する高分子量のＰＥＥＫ樹脂の重量平
均分子量は９．０ ×１０４ 〜９．４ ×１０４ 程
度であるのがよい。第二の素材を形成する高分子量のＰ
ＥＥＫ樹脂の重量平均分子量が上記範囲の下限を下回る
と、得られる複合体の靱性の向上が少ない。また上限値
を超すＰＥＥＫを用いると、溶融粘度が高くなり過ぎ、
成形性が低下する。
【００１５】高分子量のＰＥＥＫからなる第二の素材は
、粉末、フィルム、織布、不織布等の形態で用いること
ができるが、特に粉末又はフィルム状であるのが好まし
い。
、粉末、フィルム、織布、不織布等の形態で用いること
ができるが、特に粉末又はフィルム状であるのが好まし
い。
【００１６】ＰＥＥＫ粉末を第二の素材として用いる場
合には、平均粒径が０．５ｍｍ以下の粉末を用いるのが
よい。平均粒径が０．５ｍｍを超える粉末を用いると、
成形性が低下するとともに、得られるＰＥＥＫ樹脂相が
均一となりにくく、機械的強度が低下するおそれがある
。
合には、平均粒径が０．５ｍｍ以下の粉末を用いるのが
よい。平均粒径が０．５ｍｍを超える粉末を用いると、
成形性が低下するとともに、得られるＰＥＥＫ樹脂相が
均一となりにくく、機械的強度が低下するおそれがある
。
【００１７】ＰＥＥＫフィルムを第二の素材として用い
る場合には、フィルム厚を３〜３５μｍ程度にするのが
よい。厚さが３μｍ未満のフィルムを用いてこれを第一
の素材と積層しても、複合体の靱性の向上が顕著となら
ない。また厚さが３５μｍを超すフィルムを用いると成
形性が低下する。
る場合には、フィルム厚を３〜３５μｍ程度にするのが
よい。厚さが３μｍ未満のフィルムを用いてこれを第一
の素材と積層しても、複合体の靱性の向上が顕著となら
ない。また厚さが３５μｍを超すフィルムを用いると成
形性が低下する。
【００１８】また、ＰＥＥＫ繊維の織布を用いる場合に
は、５〜２００μｍ、好ましくは３０μｍ程度のＰＥＥ
Ｋ繊維でなるストランドが、幅１ｍｍあたり４〜４０本
入った織布を用いるのがよい。
は、５〜２００μｍ、好ましくは３０μｍ程度のＰＥＥ
Ｋ繊維でなるストランドが、幅１ｍｍあたり４〜４０本
入った織布を用いるのがよい。
【００１９】上述した第一及び第二の素材を用いた熱可
塑性複合体の製造方法について、図１を用いて説明する
。
塑性複合体の製造方法について、図１を用いて説明する
。
【００２０】まず、図１の（ａ） に示すように、第一
の素材６と第二の素材８とを積層する。本実施例では、
高い靱性を得るために複数の第一の素材６とＰＥＥＫフ
ィルムからなる第二の素材８とを交互に一枚ずつ積層し
ているが、本発明では必ずしも第一の素材６と第二の素
材８とを交互に積層する必要はなく、用いるＰＥＥＫの
分子量、得られる複合体に求められる靱性等を考慮して
、第一の素材６、６間の数箇所に適宜第二の素材を挿入
して積層してもよい。
の素材６と第二の素材８とを積層する。本実施例では、
高い靱性を得るために複数の第一の素材６とＰＥＥＫフ
ィルムからなる第二の素材８とを交互に一枚ずつ積層し
ているが、本発明では必ずしも第一の素材６と第二の素
材８とを交互に積層する必要はなく、用いるＰＥＥＫの
分子量、得られる複合体に求められる靱性等を考慮して
、第一の素材６、６間の数箇所に適宜第二の素材を挿入
して積層してもよい。
【００２１】本実施例では、複数枚の第一の素材６、６
・・中の強化繊維２の配向方向は擬似等方の積層とする
。このようにすると、得られる複合体の機械的強度に等
方性を持たせることができる。
・・中の強化繊維２の配向方向は擬似等方の積層とする
。このようにすると、得られる複合体の機械的強度に等
方性を持たせることができる。
【００２２】なお、第二の素材８は、第一の素材６の表
面に一様になるように積層するのがよい。このようにす
ると、得られる複合体の層間物性が均一となる。
面に一様になるように積層するのがよい。このようにす
ると、得られる複合体の層間物性が均一となる。
【００２３】図１の（ａ） に示す構成で各素材を積層
したら、次に（ｂ） 積層体を加圧しながら加熱する。 積層体への加圧圧力は、６〜２０ｋｇ／ｃｍ２ とする
のがよい。 また、加熱は、ＰＥＥＫ樹脂が溶融して、強化繊維に含
浸するに十分な温度である必要があるが、具体的には、
３４０〜４００℃とするのがよい。このような条件で積
層体を加圧加熱して、所望の形状の成形体を製造する。
したら、次に（ｂ） 積層体を加圧しながら加熱する。 積層体への加圧圧力は、６〜２０ｋｇ／ｃｍ２ とする
のがよい。 また、加熱は、ＰＥＥＫ樹脂が溶融して、強化繊維に含
浸するに十分な温度である必要があるが、具体的には、
３４０〜４００℃とするのがよい。このような条件で積
層体を加圧加熱して、所望の形状の成形体を製造する。
【００２４】工程（ｂ） における加熱により、積層さ
れた各素材中のＰＥＥＫ樹脂が溶融し、強化繊維間にＰ
ＥＥＫ樹脂が含浸するとともに一体化する。次にこの成
形体を冷却し（ｃ） 、目的の熱可塑性複合体１０を得
る。ここで、熱可塑性複合体１０は、強化繊維２の周囲
に低分子量のＰＥＥＫ樹脂部１２を有し、その間に、高
分子量のＰＥＥＫ樹脂部１４を有する構造となっている
。
れた各素材中のＰＥＥＫ樹脂が溶融し、強化繊維間にＰ
ＥＥＫ樹脂が含浸するとともに一体化する。次にこの成
形体を冷却し（ｃ） 、目的の熱可塑性複合体１０を得
る。ここで、熱可塑性複合体１０は、強化繊維２の周囲
に低分子量のＰＥＥＫ樹脂部１２を有し、その間に、高
分子量のＰＥＥＫ樹脂部１４を有する構造となっている
。
【００２５】複合体の靱性はそのＰＥＥＫ樹脂の結晶化
度によっても変化するので、冷却工程（ｃ） において
、成形体の冷却速度を制御することにより、得られる複
合体１０中のＰＥＥＫ樹脂の結晶化度を適切な範囲内に
調整するのが好ましい。本発明者等は、実験の結果、結
晶化度を３４％以下とした場合に靱性の向上顕著である
ことを発明した。さらに良い結果は、ＰＥＥＫ樹脂の結
晶化度を２９〜３４％としたときに得られる。
度によっても変化するので、冷却工程（ｃ） において
、成形体の冷却速度を制御することにより、得られる複
合体１０中のＰＥＥＫ樹脂の結晶化度を適切な範囲内に
調整するのが好ましい。本発明者等は、実験の結果、結
晶化度を３４％以下とした場合に靱性の向上顕著である
ことを発明した。さらに良い結果は、ＰＥＥＫ樹脂の結
晶化度を２９〜３４％としたときに得られる。
【００２６】成形体の冷却速度の制御は、急冷用金型と
して、水、油等の冷却媒体を内部に通す金型を使用した
り、温度を制御したロール等を用いることで行うことが
できる。なお、３４％以下の結晶化度を達成するために
は、冷却速度は、溶融状態からＰＥＥＫのガラス転移温
度で冷却する間において、１００℃／分以上にする必要
がある。なお、前記ガラス転移温度より低い温度では、
放冷してもかまわない。
して、水、油等の冷却媒体を内部に通す金型を使用した
り、温度を制御したロール等を用いることで行うことが
できる。なお、３４％以下の結晶化度を達成するために
は、冷却速度は、溶融状態からＰＥＥＫのガラス転移温
度で冷却する間において、１００℃／分以上にする必要
がある。なお、前記ガラス転移温度より低い温度では、
放冷してもかまわない。
【００２７】なお、本発明におけるＰＥＥＫ樹脂の結晶
化度は、ＤＳＣ（示差走査熱量計）により求めたもので
ある。
化度は、ＤＳＣ（示差走査熱量計）により求めたもので
ある。
【００２８】以上、図１を参照して本発明の熱可塑性複
合体の製造方法を説明したが、本発明はこれに限定され
ず、種々の変更を施すことができる。たとえば、上述し
た第一の素材及び第二の素材を適宜積層して、加圧、加
熱することにより、ＰＥＥＫ樹脂の結晶化度が３４％よ
り大きい複合体をまず形成しておき、つぎに、この複合
体を、温度コントロール可能な金型により加熱加圧する
ことで、成形体中のＰＥＥＫ樹脂を再度溶融し、その後
冷却速度を調節して複合体中のＰＥＥＫ樹脂の結晶化度
を３４％以下に調整する方法を採ってもよい。
合体の製造方法を説明したが、本発明はこれに限定され
ず、種々の変更を施すことができる。たとえば、上述し
た第一の素材及び第二の素材を適宜積層して、加圧、加
熱することにより、ＰＥＥＫ樹脂の結晶化度が３４％よ
り大きい複合体をまず形成しておき、つぎに、この複合
体を、温度コントロール可能な金型により加熱加圧する
ことで、成形体中のＰＥＥＫ樹脂を再度溶融し、その後
冷却速度を調節して複合体中のＰＥＥＫ樹脂の結晶化度
を３４％以下に調整する方法を採ってもよい。
【００２９】以上に示した本発明の方法により得られる
本発明の複合体は、強化繊維２に対して良好に含浸した
低分子量のＰＥＥＫ樹脂部１２と、この強化繊維を有す
る低分子量のＰＥＥＫ樹脂部１２の層間に配置された高
分子量のＰＥＥＫ樹脂部１４とを有し、機械的強度が良
好であるとともに、靱性が向上している。
本発明の複合体は、強化繊維２に対して良好に含浸した
低分子量のＰＥＥＫ樹脂部１２と、この強化繊維を有す
る低分子量のＰＥＥＫ樹脂部１２の層間に配置された高
分子量のＰＥＥＫ樹脂部１４とを有し、機械的強度が良
好であるとともに、靱性が向上している。
【００３０】本発明を以下の具体的実施例により、さら
に詳細に説明する。 実施例１〜３ 図２に示すように、炭素繊維とＰＥＥＫ繊維との平織物
（炭素繊維の平均径は７μｍであり、ＰＥＥＫ繊維は重
量平均分子量が６．５ ×１０４ （ポリスチレン分子
量基準の相対分子量）のＰＥＥＫからなり、平均径が３
０μｍ）を第一の素材として用い、また第二の素材とし
てはＰＥＥＫ粉末（重量平均分子量が９．１８×１０４
のＰＥＥＫからなり、平均粒径が１００μｍ；ＩＣＩ
社製ＰＥＥＫ４５０Ｐ）を用い、第一の素材毎に、ＰＥ
ＥＫ粉末を１．３ｍｇ／ｃｍ２ ずつ均一に散布して、
積層体を作製した。なお、積層数（第一の素材数と第二
の素材数の合計）を７９とした。
に詳細に説明する。 実施例１〜３ 図２に示すように、炭素繊維とＰＥＥＫ繊維との平織物
（炭素繊維の平均径は７μｍであり、ＰＥＥＫ繊維は重
量平均分子量が６．５ ×１０４ （ポリスチレン分子
量基準の相対分子量）のＰＥＥＫからなり、平均径が３
０μｍ）を第一の素材として用い、また第二の素材とし
てはＰＥＥＫ粉末（重量平均分子量が９．１８×１０４
のＰＥＥＫからなり、平均粒径が１００μｍ；ＩＣＩ
社製ＰＥＥＫ４５０Ｐ）を用い、第一の素材毎に、ＰＥ
ＥＫ粉末を１．３ｍｇ／ｃｍ２ ずつ均一に散布して、
積層体を作製した。なお、積層数（第一の素材数と第二
の素材数の合計）を７９とした。
【００３１】この積層体をポリイミドフィルムからなる
バッグに収容し、これをオートクレーブ内に入れ、４０
０℃、１４Ｋｇ／ｃｍ２ で加圧加熱し、成形体を得た
。
バッグに収容し、これをオートクレーブ内に入れ、４０
０℃、１４Ｋｇ／ｃｍ２ で加圧加熱し、成形体を得た
。
【００３２】得られた成形体をポリイミドフィルムのバ
ッグに入れたまま、電気炉内で４００℃に再加熱し、Ｐ
ＥＥＫ樹脂の溶融後、急冷用金型内に入れた。急冷用金
型内には冷却水用通路が設けられており、通水すること
により、金型内の成形体を急冷することができる構造に
なっている。このような急冷用金型内で所定の圧力に加
圧しながら、成形体をそれぞれ所定の速度で冷却した。 得られた成形体の厚さは約６．７ｍｍ であった。各成
形体に対する冷却条件、及びそれぞれの初期冷却速度を
表１に示す。ここで初期冷却温度とは、金型内の成形物
温度の低下幅を冷却時間で割って得られた値である。
ッグに入れたまま、電気炉内で４００℃に再加熱し、Ｐ
ＥＥＫ樹脂の溶融後、急冷用金型内に入れた。急冷用金
型内には冷却水用通路が設けられており、通水すること
により、金型内の成形体を急冷することができる構造に
なっている。このような急冷用金型内で所定の圧力に加
圧しながら、成形体をそれぞれ所定の速度で冷却した。 得られた成形体の厚さは約６．７ｍｍ であった。各成
形体に対する冷却条件、及びそれぞれの初期冷却速度を
表１に示す。ここで初期冷却温度とは、金型内の成形物
温度の低下幅を冷却時間で割って得られた値である。
【００３３】得られた各複合体について、それぞれＰＥ
ＥＫ樹脂の結晶化度を測定した。なお、結晶化度は各複
合体のＰＥＥＫ樹脂について、厚さ方向にＤＳＣにより
測定し、平均したものである。その結果を表１に示す。
ＥＫ樹脂の結晶化度を測定した。なお、結晶化度は各複
合体のＰＥＥＫ樹脂について、厚さ方向にＤＳＣにより
測定し、平均したものである。その結果を表１に示す。
【００３４】また、各複合体を１００ｍｍ×１００ｍｍ
の大きさに切断した試験片に対し、ＮＡＳＡの方法に準
拠して衝撃後圧縮強度、破断歪（ＣＡＩ）を測定した。 すなわち、各試験片に、２６．７Ｊの衝撃エネルギーを
加え、その後、試験片を立て、長さ方向に圧縮し、試験
片が破壊される時の強度、破断歪を測定した。衝撃後圧
縮強度（ＣＡＩ）及びＣＡＩ破断歪みの測定結果を表２
に示す。
の大きさに切断した試験片に対し、ＮＡＳＡの方法に準
拠して衝撃後圧縮強度、破断歪（ＣＡＩ）を測定した。 すなわち、各試験片に、２６．７Ｊの衝撃エネルギーを
加え、その後、試験片を立て、長さ方向に圧縮し、試験
片が破壊される時の強度、破断歪を測定した。衝撃後圧
縮強度（ＣＡＩ）及びＣＡＩ破断歪みの測定結果を表２
に示す。
【００３５】比較例１
実施例１に用いた炭素繊維と低分子量のＰＥＥＫ繊維と
からなる第一の素材だけを４０枚積層して、実施例１と
同じ条件で複合体を作製した。得られた複合体について
、実施例１と同様に結晶化度、ＣＡＩ強度及びＣＡＩ破
断歪を測定した。結果を表１及び表２に合わせて示す。
からなる第一の素材だけを４０枚積層して、実施例１と
同じ条件で複合体を作製した。得られた複合体について
、実施例１と同様に結晶化度、ＣＡＩ強度及びＣＡＩ破
断歪を測定した。結果を表１及び表２に合わせて示す。
【００３６】
表１
初期冷却速度
結晶化度 例Ｎｏ． 冷却
条件 （℃／分）
（％） 実施例１ オートクレーブ内
−１０
３８ で放冷 実施例２ ４００ ℃から１６０ ℃
−１３０ ３３
に急冷後さらに ３０℃まで放冷 実施例３ ４００ ℃から３０℃ま
−１９０ ２９
で急冷 比較例１ オートクレーブ内 −
１０ ３８
で放冷
表２ 粉末ＰＥＥＫ挿入
ＣＡＩ強度 ＣＡＩ破断歪
例Ｎｏ． 量（ｍｇ／ｃｍ２ ）
（ｋｇ／ｍｍ２ ） （μｓ）
実施例１ １．３
３５．５ ７７００実
施例２ １．３
４０．７ ９１００実施例３
１．３ ３７
．５ ８４００比較例１
無し ２８．６
５８００
表１
初期冷却速度
結晶化度 例Ｎｏ． 冷却
条件 （℃／分）
（％） 実施例１ オートクレーブ内
−１０
３８ で放冷 実施例２ ４００ ℃から１６０ ℃
−１３０ ３３
に急冷後さらに ３０℃まで放冷 実施例３ ４００ ℃から３０℃ま
−１９０ ２９
で急冷 比較例１ オートクレーブ内 −
１０ ３８
で放冷
表２ 粉末ＰＥＥＫ挿入
ＣＡＩ強度 ＣＡＩ破断歪
例Ｎｏ． 量（ｍｇ／ｃｍ２ ）
（ｋｇ／ｍｍ２ ） （μｓ）
実施例１ １．３
３５．５ ７７００実
施例２ １．３
４０．７ ９１００実施例３
１．３ ３７
．５ ８４００比較例１
無し ２８．６
５８００
【００３７】実施例４〜６
成形体の繊維配向がすべて０°方向であること、成形体
の冷却条件及び初期冷却速度をそれぞれ表３に示す通り
とした以外、実施例１と同様の方法で、複合体を製作し
た。得られた複合体について、層間エネルギー解放率（
Ｇ１ｃ）をＮＡＳＡの方法に準拠した方法で測定した。 結果を表３に合わせて示す。
の冷却条件及び初期冷却速度をそれぞれ表３に示す通り
とした以外、実施例１と同様の方法で、複合体を製作し
た。得られた複合体について、層間エネルギー解放率（
Ｇ１ｃ）をＮＡＳＡの方法に準拠した方法で測定した。 結果を表３に合わせて示す。
【００３８】比較例２
比較例１の複合体について、実施例４と同様にして層間
エネルギー解放率（Ｇ１ｃ）を測定した。結果を表３に
合わせて示す。ただし、この場合の結晶化度は、破壊の
生じる各複合体の厚さ方向の中心部のＰＥＥＫ樹脂につ
いて、ＤＳＣにより測定したものである。
エネルギー解放率（Ｇ１ｃ）を測定した。結果を表３に
合わせて示す。ただし、この場合の結晶化度は、破壊の
生じる各複合体の厚さ方向の中心部のＰＥＥＫ樹脂につ
いて、ＤＳＣにより測定したものである。
【００３９】
表３
初期冷却速度 結晶化度
Ｇ１ｃ 例Ｎｏ．
冷却条件 （℃／分） （
％） （Ｊ／ｍ２ ）実施例４ オートク
レーブ −１０ ３
８ ２０００
内で放冷
実施例５ ４００ ℃から１６０
−２７２ ３４
２７００ ℃に急冷後さ
ら
に３０℃まで放冷
実施例６ ４００ ℃から３
０℃ −４３５ ３１
３２００ に急
冷
比較例２ オートクレーブ
−１０ ３８ １
６００ 内で放冷
表３
初期冷却速度 結晶化度
Ｇ１ｃ 例Ｎｏ．
冷却条件 （℃／分） （
％） （Ｊ／ｍ２ ）実施例４ オートク
レーブ −１０ ３
８ ２０００
内で放冷
実施例５ ４００ ℃から１６０
−２７２ ３４
２７００ ℃に急冷後さ
ら
に３０℃まで放冷
実施例６ ４００ ℃から３
０℃ −４３５ ３１
３２００ に急
冷
比較例２ オートクレーブ
−１０ ３８ １
６００ 内で放冷
【００４０】以上からわかるように、高分子量のＰＥＥ
Ｋを層間に挿入した積層体からなる本発明の複合体は、
ＣＡＩ強度、Ｇ１ｃともに大きくなっている。特にＰＥ
ＥＫ樹脂の結晶化度を３４％以下に制御したものは、Ｃ
ＡＩ強度及びＧ１ｃがより大きく向上している。
Ｋを層間に挿入した積層体からなる本発明の複合体は、
ＣＡＩ強度、Ｇ１ｃともに大きくなっている。特にＰＥ
ＥＫ樹脂の結晶化度を３４％以下に制御したものは、Ｃ
ＡＩ強度及びＧ１ｃがより大きく向上している。
【００４１】
【発明の効果】本発明の熱可塑性複合体は、低分子量の
ＰＥＥＫ樹脂からなる繊維と強化繊維とが織成してなる
素材間に、高分子量のＰＥＥＫ樹脂素材を配置して積層
してなるので、強化繊維にＰＥＥＫ樹脂が良好に含浸す
るとともに、高分子量のＰＥＥＫ樹脂により、靱性が向
上されている。
ＰＥＥＫ樹脂からなる繊維と強化繊維とが織成してなる
素材間に、高分子量のＰＥＥＫ樹脂素材を配置して積層
してなるので、強化繊維にＰＥＥＫ樹脂が良好に含浸す
るとともに、高分子量のＰＥＥＫ樹脂により、靱性が向
上されている。
【００４２】特に、成形体の冷却段階で、冷却速度を制
御して含有するＰＥＥＫ樹脂の結晶化度を低く制御する
ことにより、靱性を大きく向上させることができる。
御して含有するＰＥＥＫ樹脂の結晶化度を低く制御する
ことにより、靱性を大きく向上させることができる。
【００４３】このような本発明の熱可塑性複合体は、自
動車部品を始めとする各種機械部品、構造用部材等に好
適である。
動車部品を始めとする各種機械部品、構造用部材等に好
適である。
【図１】本発明の方法における工程を概略的に示す説明
図である。
図である。
【図２】本発明に用いることのできる第一の素材を模式
的に示す斜視図である。
的に示す斜視図である。
２ 強化繊維
４ 低分子量のＰＥＥＫ繊維
６ 第一の素材
８ 第二の素材
１０ 熱可塑性複合体
Claims (6)
- 【請求項１】 強化繊維と低分子量のポリエーテルエ
ーテルケトン繊維とからなる第一の素材と、高分子量の
ポリエーテルエーテルケトンからなる第二の素材とを積
層し、加熱成形してなることを特徴とする熱可塑性複合
体。 - 【請求項２】 請求項１に記載の熱可塑性複合体にお
いて、前記第二の素材が粉末、フィルム、織布又は不織
布状であることを特徴とする熱可塑性複合体。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の熱可塑性複合
体において、前記高分子量のポリエーテルエーテルケト
ンの量は、前記低分子量のポリエーテルエーテルケトン
の量の５〜５５重量％であることを特徴とする熱可塑性
複合体。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載の熱
可塑性複合体において、加熱成形後急冷することにより
、含有するポリエーテルエーテルケトンの結晶化度が３
４％以下に調整されていることを特徴とする熱可塑性複
合体。 - 【請求項５】 強化繊維と低分子量のポリエーテルエ
ーテルケトン繊維とからなる第一の素材と、高分子量の
ポリエーテルエーテルケトンからなる第二の素材とを積
層し、加圧加熱することにより両ポリエーテルエーテル
ケトンを溶融一体化することを特徴とする熱可塑性複合
体の製造方法。 - 【請求項６】 請求項５に記載の方法において、加圧
加熱後、複合体を急冷することにより前記ポリエーテル
エーテルケトンの結晶化度を３４％以下とすることを特
徴とする熱可塑性複合体の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3035654A JPH04249152A (ja) | 1991-02-04 | 1991-02-04 | 熱可塑性複合体及びその製造方法 |
| US07/805,629 US5264274A (en) | 1991-02-04 | 1991-12-12 | Thermoplastic composite material having improved toughness and method of producing same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3035654A JPH04249152A (ja) | 1991-02-04 | 1991-02-04 | 熱可塑性複合体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04249152A true JPH04249152A (ja) | 1992-09-04 |
Family
ID=12447868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3035654A Pending JPH04249152A (ja) | 1991-02-04 | 1991-02-04 | 熱可塑性複合体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04249152A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5256475A (en) * | 1991-10-31 | 1993-10-26 | Ryota Koyanagi | Fabric for fiber-reinforced thermoplastic composite material |
| WO2002028623A1 (en) * | 2000-10-02 | 2002-04-11 | Cytec Technology Corporation | A composite |
| JP2003019763A (ja) * | 2001-07-06 | 2003-01-21 | Toray Ind Inc | プリフォーム、成形方法、炭素繊維強化プラスチックおよび航空機構造部材 |
| US6902800B2 (en) | 2000-10-02 | 2005-06-07 | Cytec Technology Corp. | Composite |
| JP2006291369A (ja) * | 2005-04-06 | 2006-10-26 | Teijin Techno Products Ltd | 多軸織物とそれを用いた複合材料 |
| JP2013505859A (ja) * | 2009-09-24 | 2013-02-21 | サイテク・テクノロジー・コーポレーシヨン | 熱可塑性複合体並びにそれらを製造および使用する方法 |
| CN104191471A (zh) * | 2014-09-22 | 2014-12-10 | 广州厚邦木业制造有限公司 | 一种高强度杨木单板层积材及其制造方法 |
| WO2015019047A1 (en) * | 2013-08-09 | 2015-02-12 | Victrex Manufacturing Limited | Polymeric materials |
| CN105555835A (zh) * | 2013-06-26 | 2016-05-04 | 威格斯制造有限公司 | 聚合物材料 |
| CN106661773A (zh) * | 2014-10-20 | 2017-05-10 | 株式会社大赛璐 | 高熔点树脂纤维及无纺布 |
| CN107310240A (zh) * | 2017-06-29 | 2017-11-03 | 哈尔滨工业大学 | 碳纤维增强聚醚醚酮复合材料及其制备方法 |
| KR20190072078A (ko) * | 2017-12-15 | 2019-06-25 | 주식회사 라지 | 함침성이 우수한 열가소성 복합재의 제조방법 |
| RU2713325C2 (ru) * | 2015-11-12 | 2020-02-05 | Сайтек Индастриз Инк. | Гибридная вуаль в качестве промежуточного слоя в композиционных материалах |
-
1991
- 1991-02-04 JP JP3035654A patent/JPH04249152A/ja active Pending
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN105555835B (zh) * | 2013-06-26 | 2019-10-25 | 威格斯制造有限公司 | 聚合物材料 |
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| US10125257B2 (en) | 2013-08-09 | 2018-11-13 | Victrex Manufacturing Limited | Polymeric materials |
| GB2518495A (en) * | 2013-08-09 | 2015-03-25 | Victrex Mfg Ltd | Polymeric materials |
| CN105555845A (zh) * | 2013-08-09 | 2016-05-04 | 威格斯制造有限公司 | 聚合物材料 |
| WO2015019047A1 (en) * | 2013-08-09 | 2015-02-12 | Victrex Manufacturing Limited | Polymeric materials |
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| CN104191471A (zh) * | 2014-09-22 | 2014-12-10 | 广州厚邦木业制造有限公司 | 一种高强度杨木单板层积材及其制造方法 |
| CN106661773A (zh) * | 2014-10-20 | 2017-05-10 | 株式会社大赛璐 | 高熔点树脂纤维及无纺布 |
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| RU2713325C2 (ru) * | 2015-11-12 | 2020-02-05 | Сайтек Индастриз Инк. | Гибридная вуаль в качестве промежуточного слоя в композиционных материалах |
| US11745439B2 (en) | 2015-11-12 | 2023-09-05 | Cytec Industries Inc. | Hybrid veil as interlayer in composite materials |
| CN107310240A (zh) * | 2017-06-29 | 2017-11-03 | 哈尔滨工业大学 | 碳纤维增强聚醚醚酮复合材料及其制备方法 |
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