JPH0578943A - 熱可塑性複合素材及び熱可塑性複合体 - Google Patents
熱可塑性複合素材及び熱可塑性複合体Info
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- JPH0578943A JPH0578943A JP3261030A JP26103091A JPH0578943A JP H0578943 A JPH0578943 A JP H0578943A JP 3261030 A JP3261030 A JP 3261030A JP 26103091 A JP26103091 A JP 26103091A JP H0578943 A JPH0578943 A JP H0578943A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＰＥＥＫ等の熱可塑性樹脂と強化繊維とから
なり、靭性を向上した熱可塑性複合体、及びそのような
靭性を向上した熱可塑性複合体を与えることができる熱
可塑性複合素材を提供する。 【構成】 低分子量の熱可塑性樹脂からなる繊維と、高
分子量の熱可塑性樹脂からなる繊維と、強化繊維とが混
織されてなる熱可塑性複合素材とし、代表的には、低分
子量のＰＥＥＫ繊維１３と高分子量のＰＥＥＫ繊維１４
とが合撚されてなるストランド１２と、炭素繊維１１と
を織成してなる熱可塑性複合素材１とする。
なり、靭性を向上した熱可塑性複合体、及びそのような
靭性を向上した熱可塑性複合体を与えることができる熱
可塑性複合素材を提供する。 【構成】 低分子量の熱可塑性樹脂からなる繊維と、高
分子量の熱可塑性樹脂からなる繊維と、強化繊維とが混
織されてなる熱可塑性複合素材とし、代表的には、低分
子量のＰＥＥＫ繊維１３と高分子量のＰＥＥＫ繊維１４
とが合撚されてなるストランド１２と、炭素繊維１１と
を織成してなる熱可塑性複合素材１とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は熱可塑性のマトリックス
樹脂と強化繊維とからなる熱可塑性複合体、及びそれを
製造するのに用いる素材に関し、特に靭性を向上した熱
可塑性複合体、及びそのような複合体を与える素材に関
する。
樹脂と強化繊維とからなる熱可塑性複合体、及びそれを
製造するのに用いる素材に関し、特に靭性を向上した熱
可塑性複合体、及びそのような複合体を与える素材に関
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
靭性を向上させる必要があるが、強化繊維／ＰＥＥＫ複
合体の靭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
述したように高分子量のＰＥＥＫ繊維と強化繊維とを織
成した素材を用いた場合、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ＰＥ
ＥＫ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
靭性を向上させる必要があるが、強化繊維／ＰＥＥＫ複
合体の靭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
述したように高分子量のＰＥＥＫ繊維と強化繊維とを織
成した素材を用いた場合、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ＰＥ
ＥＫ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）靭性の向上はそれほど期待できない。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靭性は、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）靭性の向上はそれほど期待できない。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靭性は、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、ＰＥＥＫ等の
熱可塑性樹脂と強化繊維とからなり、靭性を向上した熱
可塑性複合体、及びそのような靭性を向上した熱可塑性
複合体を与えることができる熱可塑性複合素材を提供す
ることである。
熱可塑性樹脂と強化繊維とからなり、靭性を向上した熱
可塑性複合体、及びそのような靭性を向上した熱可塑性
複合体を与えることができる熱可塑性複合素材を提供す
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、複合体においてマトリック
スとなる熱可塑性樹脂からなる繊維と強化繊維とから熱
可塑性複合体形成用の素材を製造する際に、(1) 低分子
量の熱可塑性樹脂からなる繊維と、これと同一の樹脂で
高分子量のものからなる繊維と、強化繊維とを混織して
なる素材を用いるか、または、(2) 低分子量の熱可塑性
樹脂と高分子量の熱可塑性樹脂とを溶融ブレンドしたも
のから紡糸されてなる繊維と、強化繊維とを混織してな
る素材を用いれば、良好な靭性を有する複合体を形成す
ることができることを発見し、本発明を完成した。
意研究の結果、本発明者は、複合体においてマトリック
スとなる熱可塑性樹脂からなる繊維と強化繊維とから熱
可塑性複合体形成用の素材を製造する際に、(1) 低分子
量の熱可塑性樹脂からなる繊維と、これと同一の樹脂で
高分子量のものからなる繊維と、強化繊維とを混織して
なる素材を用いるか、または、(2) 低分子量の熱可塑性
樹脂と高分子量の熱可塑性樹脂とを溶融ブレンドしたも
のから紡糸されてなる繊維と、強化繊維とを混織してな
る素材を用いれば、良好な靭性を有する複合体を形成す
ることができることを発見し、本発明を完成した。
【０００８】すなわち、熱可塑性樹脂繊維と強化繊維と
からなる本発明の第一の熱可塑性複合素材は、低分子量
の前記熱可塑性樹脂からなる繊維と、高分子量の前記熱
可塑性樹脂からなる繊維と、前記強化繊維とを混織して
なることを特徴とする。
からなる本発明の第一の熱可塑性複合素材は、低分子量
の前記熱可塑性樹脂からなる繊維と、高分子量の前記熱
可塑性樹脂からなる繊維と、前記強化繊維とを混織して
なることを特徴とする。
【０００９】また、熱可塑性樹脂繊維と強化繊維とから
なる本発明の第二の熱可塑性複合素材は、低分子量の前
記熱可塑性樹脂と高分子量の前記熱可塑性樹脂とを溶融
ブレンドしてなる樹脂から紡糸された繊維と、前記強化
繊維とを混織してなることを特徴とする熱可塑性複合素
材。
なる本発明の第二の熱可塑性複合素材は、低分子量の前
記熱可塑性樹脂と高分子量の前記熱可塑性樹脂とを溶融
ブレンドしてなる樹脂から紡糸された繊維と、前記強化
繊維とを混織してなることを特徴とする熱可塑性複合素
材。
【００１０】さらに、本発明の熱可塑性複合体は、上述
した熱可塑性複合素材を用いて熱可塑性樹脂と強化繊維
とを有する積層体を形成し、前記積層体を加圧加熱して
なることを特徴とする。
した熱可塑性複合素材を用いて熱可塑性樹脂と強化繊維
とを有する積層体を形成し、前記積層体を加圧加熱して
なることを特徴とする。
【００１１】
【実施例】本発明を添付図面を参照して詳細に説明する
が、以下の実施例においては、代表的な例として、強化
繊維として炭素繊維を用い、また熱可塑性樹脂としてＰ
ＥＥＫを用いたものについて説明する。しかしながら、
本発明はこれに限定されず、強化繊維として、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
強用の長繊維をも用いることができる。また、熱可塑性
樹脂としては、ＰＥＥＫ以外に、ナイロン等のポリアミ
ド、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフ
タレート等のポリエステル、ポリアセタール、ポリフェ
ニレンサルファイド、ポリエーテルケトン等の熱可塑性
樹脂を用いることができる。
が、以下の実施例においては、代表的な例として、強化
繊維として炭素繊維を用い、また熱可塑性樹脂としてＰ
ＥＥＫを用いたものについて説明する。しかしながら、
本発明はこれに限定されず、強化繊維として、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
強用の長繊維をも用いることができる。また、熱可塑性
樹脂としては、ＰＥＥＫ以外に、ナイロン等のポリアミ
ド、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフ
タレート等のポリエステル、ポリアセタール、ポリフェ
ニレンサルファイド、ポリエーテルケトン等の熱可塑性
樹脂を用いることができる。
【００１２】図１は、本発明の一実施例による熱可塑性
複合素材を模式的に示す拡大した部分斜視図である。図
１に示す素材１は、(a) 炭素繊維１１と、(b) 低分子量
のＰＥＥＫからなる繊維１３と高分子量のＰＥＥＫから
なる繊維１４とが合撚されてなるストランド１２とを織
成してなる織布からなる。なお、本実施例では、図示し
たように平織の織布となっているが、本発明はこれに限
定されず、朱子織、その他の構造の織布であってもよ
い。
複合素材を模式的に示す拡大した部分斜視図である。図
１に示す素材１は、(a) 炭素繊維１１と、(b) 低分子量
のＰＥＥＫからなる繊維１３と高分子量のＰＥＥＫから
なる繊維１４とが合撚されてなるストランド１２とを織
成してなる織布からなる。なお、本実施例では、図示し
たように平織の織布となっているが、本発明はこれに限
定されず、朱子織、その他の構造の織布であってもよ
い。
【００１３】強化繊維となる炭素繊維１１としては、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。なお、用いる炭素繊維の径は３〜２０μｍ程度であ
るのがよい。また、炭素繊維１１は、それぞれが一本の
繊維からなっていても良いし、また細めの炭素繊維を合
撚したストランド状のものであってもよい。
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。なお、用いる炭素繊維の径は３〜２０μｍ程度であ
るのがよい。また、炭素繊維１１は、それぞれが一本の
繊維からなっていても良いし、また細めの炭素繊維を合
撚したストランド状のものであってもよい。
【００１４】また、ストランド１２は、上述の通り、低
分子量のＰＥＥＫからなる繊維１３と高分子量のＰＥＥ
Ｋからなる繊維１４とが合撚されてなる。低分子量のＰ
ＥＥＫ繊維１３としては、重量平均分子量が6.5 ×１０
4〜8.3 ×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Ｐ
ＥＥＫ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ＰＥＥＫ繊維１３の径は３０〜３５μｍ
程度とするのがよい。
分子量のＰＥＥＫからなる繊維１３と高分子量のＰＥＥ
Ｋからなる繊維１４とが合撚されてなる。低分子量のＰ
ＥＥＫ繊維１３としては、重量平均分子量が6.5 ×１０
4〜8.3 ×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Ｐ
ＥＥＫ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ＰＥＥＫ繊維１３の径は３０〜３５μｍ
程度とするのがよい。
【００１５】一方、高分子量のＰＥＥＫからなる繊維１
４としては、重量平均分子量が9.0×１０4 〜9.4 ×１
０4 程度のＰＥＥＫからなるものを用いるのがよい。高
分子量のＰＥＥＫ樹脂の重量平均分子量が上記範囲の下
限を下回ると、得られる複合体の靭性の向上が少ない。
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。
４としては、重量平均分子量が9.0×１０4 〜9.4 ×１
０4 程度のＰＥＥＫからなるものを用いるのがよい。高
分子量のＰＥＥＫ樹脂の重量平均分子量が上記範囲の下
限を下回ると、得られる複合体の靭性の向上が少ない。
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。
【００１６】低分子量のＰＥＥＫからなる繊維１３、及
び高分子量のＰＥＥＫからなる繊維１４は共に、３０〜
４３μｍ程度の径を有する繊維とするのが好ましく、こ
れを合計で１０８〜１５０本用いて一本のストランド１
２とするのがよい。
び高分子量のＰＥＥＫからなる繊維１４は共に、３０〜
４３μｍ程度の径を有する繊維とするのが好ましく、こ
れを合計で１０８〜１５０本用いて一本のストランド１
２とするのがよい。
【００１７】熱可塑性複合素材１中の低分子量のＰＥＥ
Ｋの量と高分子量のＰＥＥＫの量の割合は、ＰＥＥＫの
全量に対して、高分子量のＰＥＥＫが７５重量％以下と
なるように設定するのがよい。高分子量のＰＥＥＫが７
５重量％を超すと成形性が低下する。より好ましくは、
ＰＥＥＫの全量に対する高分子量ＰＥＥＫの量を４５〜
５５重量％とする。
Ｋの量と高分子量のＰＥＥＫの量の割合は、ＰＥＥＫの
全量に対して、高分子量のＰＥＥＫが７５重量％以下と
なるように設定するのがよい。高分子量のＰＥＥＫが７
５重量％を超すと成形性が低下する。より好ましくは、
ＰＥＥＫの全量に対する高分子量ＰＥＥＫの量を４５〜
５５重量％とする。
【００１８】以上、図１に示す実施例に従って熱可塑性
複合素材を説明したが、低分子量のＰＥＥＫからなる繊
維と、高分子量のＰＥＥＫからなる繊維と、炭素繊維と
を混織して熱可塑性複合素材とする場合、他の構成の織
布としてもよい。たとえば、図１における横糸となる炭
素繊維１１の代わりに、低分子量のＰＥＥＫからなる繊
維及び／又は高分子量のＰＥＥＫからなる繊維と、炭素
繊維とを合撚したものを用いることもできる。このとき
は、もう一方のストランド（図１における縦糸に当たる
ＰＥＥＫ繊維のストランド）は、図１に示す素材１と同
様に、低分子量のＰＥＥＫからなる繊維と、高分子量の
ＰＥＥＫからなる繊維とからなるストランドであっても
良いし、また、そのどちらか一方のＰＥＥＫ繊維からな
るストランドとしても良い。
複合素材を説明したが、低分子量のＰＥＥＫからなる繊
維と、高分子量のＰＥＥＫからなる繊維と、炭素繊維と
を混織して熱可塑性複合素材とする場合、他の構成の織
布としてもよい。たとえば、図１における横糸となる炭
素繊維１１の代わりに、低分子量のＰＥＥＫからなる繊
維及び／又は高分子量のＰＥＥＫからなる繊維と、炭素
繊維とを合撚したものを用いることもできる。このとき
は、もう一方のストランド（図１における縦糸に当たる
ＰＥＥＫ繊維のストランド）は、図１に示す素材１と同
様に、低分子量のＰＥＥＫからなる繊維と、高分子量の
ＰＥＥＫからなる繊維とからなるストランドであっても
良いし、また、そのどちらか一方のＰＥＥＫ繊維からな
るストランドとしても良い。
【００１９】なお、以上の例では、素材中の炭素繊維の
配向は一方向（ＵＤ）となるが、本発明はこれに限ら
ず、必要があれば、縦及び横方向に炭素繊維が配置され
てなる構成としてもよい。この場合、ＰＥＥＫ繊維も縦
横両方向に配置される。
配向は一方向（ＵＤ）となるが、本発明はこれに限ら
ず、必要があれば、縦及び横方向に炭素繊維が配置され
てなる構成としてもよい。この場合、ＰＥＥＫ繊維も縦
横両方向に配置される。
【００２０】次に、本発明の第二の熱可塑性複合素材に
ついて説明するが、上記の実施例と同様に、強化繊維と
して炭素繊維を用い、また、熱可塑性樹脂としてＰＥＥ
Ｋを用いた例について説明する。
ついて説明するが、上記の実施例と同様に、強化繊維と
して炭素繊維を用い、また、熱可塑性樹脂としてＰＥＥ
Ｋを用いた例について説明する。
【００２１】図２は、本発明の一実施例による熱可塑性
複合素材を模式的に示す拡大した部分斜視図である。図
２に示す素材２は、(a) 炭素繊維１１と、(b) 低分子量
のＰＥＥＫ及び高分子量のＰＥＥＫを溶融ブレンドして
なる樹脂から紡糸された繊維１５を合撚したストランド
１６とを織成してなる織布からなる。
複合素材を模式的に示す拡大した部分斜視図である。図
２に示す素材２は、(a) 炭素繊維１１と、(b) 低分子量
のＰＥＥＫ及び高分子量のＰＥＥＫを溶融ブレンドして
なる樹脂から紡糸された繊維１５を合撚したストランド
１６とを織成してなる織布からなる。
【００２２】上述の通り、繊維１５は低分子量のＰＥＥ
Ｋと高分子量のＰＥＥＫとを溶融ブレンドしたものから
形成されるが、そのときに用いる低分子量のＰＥＥＫ及
び高分子量のＰＥＥＫの重量平均分子量は、それぞれ前
述した先の実施例における低分子量のＰＥＥＫからなる
繊維と、高分子量のＰＥＥＫからなる繊維との製造に用
いるＰＥＥＫの重量平均分子量と同様とする。また、高
分子量のＰＥＥＫと低分子量のＰＥＥＫの配合割合も、
上述した先の実施例における配合割合と同様（ＰＥＥＫ
全量に対して、高分子量のＰＥＥＫが７５重量％以下）
とする。
Ｋと高分子量のＰＥＥＫとを溶融ブレンドしたものから
形成されるが、そのときに用いる低分子量のＰＥＥＫ及
び高分子量のＰＥＥＫの重量平均分子量は、それぞれ前
述した先の実施例における低分子量のＰＥＥＫからなる
繊維と、高分子量のＰＥＥＫからなる繊維との製造に用
いるＰＥＥＫの重量平均分子量と同様とする。また、高
分子量のＰＥＥＫと低分子量のＰＥＥＫの配合割合も、
上述した先の実施例における配合割合と同様（ＰＥＥＫ
全量に対して、高分子量のＰＥＥＫが７５重量％以下）
とする。
【００２３】なお、低分子量のＰＥＥＫと高分子量のＰ
ＥＥＫの溶融ブレンド樹脂から得られるＰＥＥＫ繊維１
６と炭素繊維１１との織り方においても、先の実施例と
同様に、平織に限定されず、朱子織、その他の織り方と
してよい。
ＥＥＫの溶融ブレンド樹脂から得られるＰＥＥＫ繊維１
６と炭素繊維１１との織り方においても、先の実施例と
同様に、平織に限定されず、朱子織、その他の織り方と
してよい。
【００２４】次に、熱可塑性複合体について説明する。
【００２５】熱可塑性複合体は、上述した熱可塑性複合
素材を積層してなるものを加圧、加熱することにより得
られる。なお、熱可塑性複合素材を用いて積層体を作製
する場合、図１に示す熱可塑性複合素材１のみ（又は図
２に示す熱可塑性複合素材２のみ）を積層して積層体と
してもよいし、また、熱可塑性複合素材１と熱可塑性複
合素材２とを組み合わせて積層してもよい。さらには、
熱可塑性複合素材１（及び／又は熱可塑性複合素材２）
と、ＰＥＥＫ繊維のみからなる織布又は不織布を適宜組
み合わせて積層してもよい。積層体の作製は、強化繊維
となる炭素繊維とＰＥＥＫ樹脂の量を勘案しながら、こ
れらを適宜組み合わせる。
素材を積層してなるものを加圧、加熱することにより得
られる。なお、熱可塑性複合素材を用いて積層体を作製
する場合、図１に示す熱可塑性複合素材１のみ（又は図
２に示す熱可塑性複合素材２のみ）を積層して積層体と
してもよいし、また、熱可塑性複合素材１と熱可塑性複
合素材２とを組み合わせて積層してもよい。さらには、
熱可塑性複合素材１（及び／又は熱可塑性複合素材２）
と、ＰＥＥＫ繊維のみからなる織布又は不織布を適宜組
み合わせて積層してもよい。積層体の作製は、強化繊維
となる炭素繊維とＰＥＥＫ樹脂の量を勘案しながら、こ
れらを適宜組み合わせる。
【００２６】なお、熱可塑性複合素材の積層において
は、強化繊維となる炭素繊維の配向を一方向（ＵＤ）に
揃えてもよいし、また、多方向の積層としてもよい。
は、強化繊維となる炭素繊維の配向を一方向（ＵＤ）に
揃えてもよいし、また、多方向の積層としてもよい。
【００２７】熱可塑性複合素材を積層したら、次に、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、３６０〜４００
℃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。
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、３６０〜４００
℃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。
【００２８】上記した加熱により、積層された各素材中
のＰＥＥＫ繊維が溶融し、強化繊維間にＰＥＥＫ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
して目的の熱可塑性複合体を得る。
のＰＥＥＫ繊維が溶融し、強化繊維間にＰＥＥＫ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
して目的の熱可塑性複合体を得る。
【００２９】以上、熱可塑性樹脂としてＰＥＥＫを用い
た例について本発明を説明したが、熱可塑性樹脂として
他の樹脂を用いる場合、成形体の製造における加圧、加
熱条件は、その樹脂に適するように調節する。
た例について本発明を説明したが、熱可塑性樹脂として
他の樹脂を用いる場合、成形体の製造における加圧、加
熱条件は、その樹脂に適するように調節する。
【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、２ 重量平均分子量が７．４×１０4 （ポリスチレン分子量
基準の相対分子量）のＰＥＥＫ（ＩＣＩ社製ＰＥＥＫ１
５０Ｇ）からなり、平均径が３３μｍの低分子量ＰＥＥ
Ｋ繊維と、重量平均分子量が９．２×１０4 のＰＥＥＫ
（ＩＣＩ社製ＰＥＥＫ４５０Ｇ）からなり、平均径が４
０μｍの高分子量ＰＥＥＫ繊維とを合撚してなるストラ
ンドと、平均径が７μｍの長炭素繊維とを、図１に示す
ように混織してなる熱可塑性複合素材を作製した。実施
例１の熱可塑性複合素材においては、低分子量ＰＥＥＫ
と高分子量ＰＥＥＫの配合比率（低ＰＥＥＫ：高ＰＥＥ
Ｋ）は、重量比で１：１とし、また、実施例２の熱可塑
性複合素材においては、３：１とした。
に詳細に説明する。実施例１、２ 重量平均分子量が７．４×１０4 （ポリスチレン分子量
基準の相対分子量）のＰＥＥＫ（ＩＣＩ社製ＰＥＥＫ１
５０Ｇ）からなり、平均径が３３μｍの低分子量ＰＥＥ
Ｋ繊維と、重量平均分子量が９．２×１０4 のＰＥＥＫ
（ＩＣＩ社製ＰＥＥＫ４５０Ｇ）からなり、平均径が４
０μｍの高分子量ＰＥＥＫ繊維とを合撚してなるストラ
ンドと、平均径が７μｍの長炭素繊維とを、図１に示す
ように混織してなる熱可塑性複合素材を作製した。実施
例１の熱可塑性複合素材においては、低分子量ＰＥＥＫ
と高分子量ＰＥＥＫの配合比率（低ＰＥＥＫ：高ＰＥＥ
Ｋ）は、重量比で１：１とし、また、実施例２の熱可塑
性複合素材においては、３：１とした。
【００３１】上記の熱可塑性複合素材をそれぞれ４０枚
ずつ積層して擬似等方積層体を作製した。次に、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、４００℃、１４Kg／cm2
で加圧加熱し、冷却して成形体（熱可塑性複合体）を得
た。
ずつ積層して擬似等方積層体を作製した。次に、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、４００℃、１４Kg／cm2
で加圧加熱し、冷却して成形体（熱可塑性複合体）を得
た。
【００３２】得られた各複合体を１００mm×１００mmの
大きさに切断して得られた試験片に対し、ＮＡＳＡの方
法に準拠して衝撃後圧縮強度（ＣＡＩ強度）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を測定した。衝撃後圧縮強
度（ＣＡＩ強度）の測定結果を表１に示す。
大きさに切断して得られた試験片に対し、ＮＡＳＡの方
法に準拠して衝撃後圧縮強度（ＣＡＩ強度）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を測定した。衝撃後圧縮強
度（ＣＡＩ強度）の測定結果を表１に示す。
【００３３】実施例３、４ 重量平均分子量が７．４×１０4 のＰＥＥＫ（ＩＣＩ社
製ＰＥＥＫ１５０Ｇ）ペレットと、重量平均分子量が
９．２×１０4 のＰＥＥＫ（ＩＣＩ社製ＰＥＥＫ４５０
Ｇ）ペレットとを所定量取って混合し、加熱して両者を
溶融ブレンドした。このブレンド樹脂から、溶融紡糸に
より平均径が３８μｍのＰＥＥＫ繊維を製造した。この
ＰＥＥＫ繊維を合撚してなるストランドと、炭素繊維と
を用い、図２に示すような熱可塑性複合素材を製造し
た。なお、低分子量のＰＥＥＫ樹脂と高分子量のＰＥＥ
Ｋ樹脂の配合比率（低ＰＥＥＫ：高ＰＥＥＫ）は、実施
例３では１：１（重量比）とし、また、実施例４におい
ては、３：１とした。
製ＰＥＥＫ１５０Ｇ）ペレットと、重量平均分子量が
９．２×１０4 のＰＥＥＫ（ＩＣＩ社製ＰＥＥＫ４５０
Ｇ）ペレットとを所定量取って混合し、加熱して両者を
溶融ブレンドした。このブレンド樹脂から、溶融紡糸に
より平均径が３８μｍのＰＥＥＫ繊維を製造した。この
ＰＥＥＫ繊維を合撚してなるストランドと、炭素繊維と
を用い、図２に示すような熱可塑性複合素材を製造し
た。なお、低分子量のＰＥＥＫ樹脂と高分子量のＰＥＥ
Ｋ樹脂の配合比率（低ＰＥＥＫ：高ＰＥＥＫ）は、実施
例３では１：１（重量比）とし、また、実施例４におい
ては、３：１とした。
【００３４】上記の熱可塑性複合素材をそれぞれ４０枚
ずつ積層して擬似等方積層体を作製し、次に、実施例１
と同様にして熱可塑性複合体を製造した。さらにそれぞ
れの熱可塑性複合体について、実施例１と同様にしてＣ
ＡＩ強度を測定した。結果を表１に合わせて示す。
ずつ積層して擬似等方積層体を作製し、次に、実施例１
と同様にして熱可塑性複合体を製造した。さらにそれぞ
れの熱可塑性複合体について、実施例１と同様にしてＣ
ＡＩ強度を測定した。結果を表１に合わせて示す。
【００３５】比較例１ 実施例１に用いた低分子量のＰＥＥＫ繊維と、炭素繊維
とからなる織布だけを４０枚積層し、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ＣＡＩ強度を測定した。結果を表１に合わ
せて示す。
とからなる織布だけを４０枚積層し、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ＣＡＩ強度を測定した。結果を表１に合わ
せて示す。
【００３６】 表１ ＰＥＥＫ配合割合(1) Ｖf (2) ＣＡＩ強度 例Ｎo. 低PEEK：高PEEK (vol％） （kg／mm2 ） 実施例１ １：１ ６１ ３７．２ 実施例２ ３：１ ６１ ３５．３ 実施例３ １：１ ６１ ３５．１ 実施例４ ３：１ ６１ ３１．４ 比較例１ 低PEEKのみ ６１ ２８．６ 表１注(1) ：重量比。 (2) ：熱可塑性複合体に占める炭素繊維の容量割合。
【００３７】以上からわかるように、本実施例の熱可塑
性複合体は、比較例の熱可塑性複合体より大きなＣＡＩ
強度を有する。
性複合体は、比較例の熱可塑性複合体より大きなＣＡＩ
強度を有する。
【００３８】
【発明の効果】本発明の熱可塑性複合素材は、(1) 低分
子量の熱可塑性樹脂からなる繊維と、高分子量の熱可塑
性樹脂からなる繊維と、強化繊維とが混織してなるか、
又は、(2) 低分子量の熱可塑性樹脂と、これと同種で高
分子量の樹脂とを溶融ブレンドしてなるものから形成さ
れた繊維と、強化繊維とが混織してなるので、これを加
熱した際のＰＥＥＫ樹脂の強化繊維中への含浸は良好に
保たれるとともに、含まれる高分子量ＰＥＥＫの存在に
より熱可塑性複合体の靭性は大きく向上する。
子量の熱可塑性樹脂からなる繊維と、高分子量の熱可塑
性樹脂からなる繊維と、強化繊維とが混織してなるか、
又は、(2) 低分子量の熱可塑性樹脂と、これと同種で高
分子量の樹脂とを溶融ブレンドしてなるものから形成さ
れた繊維と、強化繊維とが混織してなるので、これを加
熱した際のＰＥＥＫ樹脂の強化繊維中への含浸は良好に
保たれるとともに、含まれる高分子量ＰＥＥＫの存在に
より熱可塑性複合体の靭性は大きく向上する。
【００３９】このような熱可塑性複合体は、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。
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】本発明の一実施例による熱可塑性複合素材を模
式的に示す拡大された部分斜視図である。
式的に示す拡大された部分斜視図である。
【図２】本発明の別な実施例による熱可塑性複合素材を
模式的に示す拡大された部分斜視図である。
模式的に示す拡大された部分斜視図である。
１、２ 熱可塑性複合素材 １１ 炭素繊維 １２、１６ ＰＥＥＫからなるストランド １３ 低分子量のＰＥＥＫ繊維 １４ 高分子量のＰＥＥＫ繊維
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｄ０１Ｆ 6/78 7199−3Ｂ Ｄ０２Ｇ 3/04 7199−3Ｂ Ｄ０３Ｄ 15/00 Ｄ 7199−3Ｂ // Ｂ２９Ｋ 105:08
Claims (8)
- 【請求項１】 熱可塑性樹脂繊維と強化繊維とからなる
熱可塑性複合素材において、低分子量の前記熱可塑性樹
脂からなる繊維と、高分子量の前記熱可塑性樹脂からな
る繊維と、前記強化繊維とが混織されてなることを特徴
とする熱可塑性複合素材。 - 【請求項２】 請求項１に記載の熱可塑性複合素材にお
いて、前記低分子量の熱可塑性樹脂からなる繊維と、前
記高分子量の熱可塑性樹脂からなる繊維とを合撚してな
るストランドと、前記強化繊維とを織成してなることを
特徴とする熱可塑性複合素材。 - 【請求項３】 請求項１に記載の熱可塑性複合素材にお
いて、前記低分子量の熱可塑性樹脂からなる繊維及び／
又は前記高分子量の熱可塑性樹脂からなる繊維と、前記
強化繊維とが合撚されてなるストランドを有することを
特徴とする熱可塑性複合素材。 - 【請求項４】 熱可塑性樹脂繊維と強化繊維とからなる
熱可塑性複合素材において、低分子量の前記熱可塑性樹
脂と高分子量の前記熱可塑性樹脂とを溶融ブレンドして
なる樹脂から紡糸された繊維と、前記強化繊維とが混織
されてなることを特徴とする熱可塑性複合素材。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載の熱可
塑性複合素材において、前記素材中の熱可塑性樹脂全量
に対する高分子量の熱可塑性樹脂の割合が、７５重量％
以下であることを特徴とする熱可塑性複合素材。 - 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれかに記載の熱可
塑性複合素材において、前記熱可塑性樹脂がポリエーテ
ルエーテルケトンであることを特徴とする熱可塑性複合
素材。 - 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれかに記載の熱可
塑性複合素材において、前記強化繊維が炭素繊維である
ことを特徴とする熱可塑性複合素材。 - 【請求項８】 熱可塑性樹脂と強化繊維とからなる熱可
塑性複合体であって、請求項１乃至７のいずれかに記載
の熱可塑性複合素材を用いて熱可塑性樹脂と強化繊維と
を有する積層体を形成し、前記積層体を加熱成形してな
ることを特徴とする熱可塑性複合体。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3261030A JPH0578943A (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 熱可塑性複合素材及び熱可塑性複合体 |
| US07/944,091 US5418035A (en) | 1991-09-12 | 1992-09-11 | Thermoplastic composite fabrics and formed article produced therefrom |
| US08/289,562 US5464493A (en) | 1991-09-12 | 1994-08-12 | Thermoplastic composite fabrics and formed article produced therefrom |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3261030A JPH0578943A (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 熱可塑性複合素材及び熱可塑性複合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0578943A true JPH0578943A (ja) | 1993-03-30 |
Family
ID=17356078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3261030A Pending JPH0578943A (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 熱可塑性複合素材及び熱可塑性複合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0578943A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06322160A (ja) * | 1993-05-14 | 1994-11-22 | Yamaha Corp | 繊維強化熱可塑性樹脂用プリプレグリボンおよびプリプレグ |
| JP2016528345A (ja) * | 2013-08-01 | 2016-09-15 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 熱可塑性繊維複合材を製造するプロセス及びそれによって形成されるファンブレード |
| 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 |
| JP2020517490A (ja) * | 2017-04-25 | 2020-06-18 | ソルベイ スペシャルティ ポリマーズ ユーエスエー， エルエルシー | ポリ（エーテルエーテルケトン）ポリマー成分を用いた３次元物体の製造方法 |
-
1991
- 1991-09-12 JP JP3261030A patent/JPH0578943A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06322160A (ja) * | 1993-05-14 | 1994-11-22 | Yamaha Corp | 繊維強化熱可塑性樹脂用プリプレグリボンおよびプリプレグ |
| JP2016528345A (ja) * | 2013-08-01 | 2016-09-15 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 熱可塑性繊維複合材を製造するプロセス及びそれによって形成されるファンブレード |
| JP2020517490A (ja) * | 2017-04-25 | 2020-06-18 | ソルベイ スペシャルティ ポリマーズ ユーエスエー， エルエルシー | ポリ（エーテルエーテルケトン）ポリマー成分を用いた３次元物体の製造方法 |
| 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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