JPH06206222A - プリプレグ積層樹脂基複合材料 - Google Patents
プリプレグ積層樹脂基複合材料Info
- Publication number
- JPH06206222A JPH06206222A JP5003339A JP333993A JPH06206222A JP H06206222 A JPH06206222 A JP H06206222A JP 5003339 A JP5003339 A JP 5003339A JP 333993 A JP333993 A JP 333993A JP H06206222 A JPH06206222 A JP H06206222A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- composite material
- resin
- prepreg
- strength
- resin base
- Prior art date
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- Pending
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- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】基本的な強度を担う強化繊維基材の特性を損な
うことなく、単純なプレス成形などで成形した場合にも
層間の結合力に優れ、高い機械的強度が得られる樹脂基
複合材料とする。 【構成】プリプレグ１と、突起２０及び貫通孔２１をも
つシート材２とが交互に積層されたプリプレグ積層樹脂
基複合材料。突起によるアンカー効果と貫通孔を介して
の両プリプレグの接合により、層間剪断強度が向上す
る。
うことなく、単純なプレス成形などで成形した場合にも
層間の結合力に優れ、高い機械的強度が得られる樹脂基
複合材料とする。 【構成】プリプレグ１と、突起２０及び貫通孔２１をも
つシート材２とが交互に積層されたプリプレグ積層樹脂
基複合材料。突起によるアンカー効果と貫通孔を介して
の両プリプレグの接合により、層間剪断強度が向上す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＳＭＣ（Sheet Moldin
g Compound）に用いられるプリプレグ積層樹脂基複合材
料に関する。
g Compound）に用いられるプリプレグ積層樹脂基複合材
料に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガラス繊維やセラミック繊維を強化繊維
基材とし、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などをマト
リックス樹脂とした樹脂基複合材が知られている。この
樹脂基複合材を形成する成形技術としては、ＳＭＣ（Sh
eet Molding Compound），ＢＭＣ（Bulk Molding Compo
und ），ＦＷ（Filament Winding），ＲＩＭ（Reaction
Injection Molding），連続成形法などの各種成形法が
知られている（改定増補「ＦＲＰ成形加工技術」工業調
査会編参照）。
基材とし、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などをマト
リックス樹脂とした樹脂基複合材が知られている。この
樹脂基複合材を形成する成形技術としては、ＳＭＣ（Sh
eet Molding Compound），ＢＭＣ（Bulk Molding Compo
und ），ＦＷ（Filament Winding），ＲＩＭ（Reaction
Injection Molding），連続成形法などの各種成形法が
知られている（改定増補「ＦＲＰ成形加工技術」工業調
査会編参照）。
【０００３】例えばＳＭＣにおいては、ガラス繊維など
の強化繊維基材にエポキシ樹脂などが含浸されたプリプ
レグが用いられ、このプリプレグを所定厚さに積層後加
熱・加圧成形して樹脂基複合材としている。ところが得
られた成形体では、プリプレグどうしの積層界面の強度
が弱く、層間剪断強度や曲げ強度など全体としての機械
的強度が不十分であった。
の強化繊維基材にエポキシ樹脂などが含浸されたプリプ
レグが用いられ、このプリプレグを所定厚さに積層後加
熱・加圧成形して樹脂基複合材としている。ところが得
られた成形体では、プリプレグどうしの積層界面の強度
が弱く、層間剪断強度や曲げ強度など全体としての機械
的強度が不十分であった。
【０００４】そこで近年では、樹脂基複合材の機械的強
度の向上を目的として、強化繊維基材に三次元織物やス
テッチドプリフォームなどを用いる方法や、ウィスカー
による層間補強成形法などの手段が採用されている。こ
れらの手段によれば、強化繊維基材が三次元に配向した
樹脂基複合材が得られるので、層間剪断強度や剥離強度
が格段に向上する。
度の向上を目的として、強化繊維基材に三次元織物やス
テッチドプリフォームなどを用いる方法や、ウィスカー
による層間補強成形法などの手段が採用されている。こ
れらの手段によれば、強化繊維基材が三次元に配向した
樹脂基複合材が得られるので、層間剪断強度や剥離強度
が格段に向上する。
【０００５】また、減圧アシストを伴う加圧（静水圧）
により、積層界面の樹脂リッチ層を管理しあるいはボイ
ドを除去して強度を高めるオートクレーブ成形方法など
も知られている。
により、積層界面の樹脂リッチ層を管理しあるいはボイ
ドを除去して強度を高めるオートクレーブ成形方法など
も知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、樹脂基複合
材の機械的強度の向上のために上記手段を採用した場
合、生産性やコストなど種々の問題があって、満足でき
る方法とはいえない。例えば三次元織物を用いる方法で
は、その形状を保持するためには縦糸と横糸の量に制約
が生じ、負荷の作用する方向によっては、マットなど繊
維充填量が均一な強化繊維基材を用いる場合に比べて強
度が劣ることが考えられる。また製織技術上の制約か
ら、生産性が悪くコストが高いという問題がある。
材の機械的強度の向上のために上記手段を採用した場
合、生産性やコストなど種々の問題があって、満足でき
る方法とはいえない。例えば三次元織物を用いる方法で
は、その形状を保持するためには縦糸と横糸の量に制約
が生じ、負荷の作用する方向によっては、マットなど繊
維充填量が均一な強化繊維基材を用いる場合に比べて強
度が劣ることが考えられる。また製織技術上の制約か
ら、生産性が悪くコストが高いという問題がある。
【０００７】またステッチドプリフォームを用いる方法
では、ステッチ糸やステッチ針との摩擦により強化繊維
基材が損傷する場合がある。また、ステッチ糸（垂直
糸）の存在する部位には縦糸と横糸が存在できず、その
部位近傍が欠陥となって応力の集中を招き、強度が低下
する場合がある。さらに、ウィスカーによる層間補強成
形法では、ウィスカーを層間に垂直に配向させるための
前処理（金属コーティング）や成形装置（磁場配向装
置）などが大掛かりとなるほか、強化繊維の充填量によ
り配向可能なウィスカーの量が制約されるという不具合
がある。
では、ステッチ糸やステッチ針との摩擦により強化繊維
基材が損傷する場合がある。また、ステッチ糸（垂直
糸）の存在する部位には縦糸と横糸が存在できず、その
部位近傍が欠陥となって応力の集中を招き、強度が低下
する場合がある。さらに、ウィスカーによる層間補強成
形法では、ウィスカーを層間に垂直に配向させるための
前処理（金属コーティング）や成形装置（磁場配向装
置）などが大掛かりとなるほか、強化繊維の充填量によ
り配向可能なウィスカーの量が制約されるという不具合
がある。
【０００８】またオートクレーブ成形法では、一成形毎
に廃却される副資材が必要であり、また成形サイクルが
長く成形体の形状に応じた成形ノウハウが必要であるな
ど、コスト面及び生産性の面で問題がある。本発明はこ
のような事情に鑑みてなされたものであり、基本的な強
度を担う強化繊維基材の特性を損なうことなく、単純な
プレス成形などで成形した場合にも層間の結合力に優
れ、高い機械的強度が得られる樹脂基複合材料とするこ
とを目的とする。
に廃却される副資材が必要であり、また成形サイクルが
長く成形体の形状に応じた成形ノウハウが必要であるな
ど、コスト面及び生産性の面で問題がある。本発明はこ
のような事情に鑑みてなされたものであり、基本的な強
度を担う強化繊維基材の特性を損なうことなく、単純な
プレス成形などで成形した場合にも層間の結合力に優
れ、高い機械的強度が得られる樹脂基複合材料とするこ
とを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明のプリプレグ積層樹脂基複合材料は、複数枚のプリプ
レグが積層された樹脂基複合材料であって、それぞれの
プリプレグの層間には多数の突起及び貫通孔を有するシ
ート材が介在されていることを特徴とする。シート材の
材質としては、プリプレグに用いられている樹脂と接着
可能なものが望ましい。なお、カップリング剤などで処
理すれば一層好ましい。
明のプリプレグ積層樹脂基複合材料は、複数枚のプリプ
レグが積層された樹脂基複合材料であって、それぞれの
プリプレグの層間には多数の突起及び貫通孔を有するシ
ート材が介在されていることを特徴とする。シート材の
材質としては、プリプレグに用いられている樹脂と接着
可能なものが望ましい。なお、カップリング剤などで処
理すれば一層好ましい。
【００１０】
【作用】本発明のプリプレグ積層樹脂基複合材料では、
プリプレグどうしの層間に多数の突起及び貫通孔を有す
るシート材が介在されている。したがって、この複合材
料を用いて所定形状となるようにプレス成形する際に
は、シート材に当接するプリプレグは突起からの反力を
受ける。これによりプリプレグの積層界面では、突起が
プリプレグの積層面垂直方向を直接補強するとともに、
素繊維が凹凸状に乱れた分布となり、積層界面に作用す
る層間剪断応力に対して投錨効果による高い抗力を有す
るようになる。
プリプレグどうしの層間に多数の突起及び貫通孔を有す
るシート材が介在されている。したがって、この複合材
料を用いて所定形状となるようにプレス成形する際に
は、シート材に当接するプリプレグは突起からの反力を
受ける。これによりプリプレグの積層界面では、突起が
プリプレグの積層面垂直方向を直接補強するとともに、
素繊維が凹凸状に乱れた分布となり、積層界面に作用す
る層間剪断応力に対して投錨効果による高い抗力を有す
るようになる。
【００１１】またシート材両側のプリプレグは、シート
材の貫通孔へ流入した樹脂により互いに強固に結合され
る。この結果、層間剪断・剥離に対して高い抗力を有す
るＦＲＰとすることができる。さらに、複数のプリプレ
グを積層して樹脂基複合材料を形成する場合、一般にプ
リプレグの素繊維の配向に注意して積層する必要があ
る。すなわちシート材の両側で素繊維の配向方向が異な
る場合が通常であるが、シート材はプリプレグの変形に
沿って変形するため、プリプレグ積層時の素繊維の配向
設計はシート材の存在に規制されることなく、従来と同
様に自由に行うことができる。
材の貫通孔へ流入した樹脂により互いに強固に結合され
る。この結果、層間剪断・剥離に対して高い抗力を有す
るＦＲＰとすることができる。さらに、複数のプリプレ
グを積層して樹脂基複合材料を形成する場合、一般にプ
リプレグの素繊維の配向に注意して積層する必要があ
る。すなわちシート材の両側で素繊維の配向方向が異な
る場合が通常であるが、シート材はプリプレグの変形に
沿って変形するため、プリプレグ積層時の素繊維の配向
設計はシート材の存在に規制されることなく、従来と同
様に自由に行うことができる。
【００１２】
【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。 （実施例１）図１に本発明の一実施例のプリプレグ積層
樹脂基複合材料を一部破断して示す。この複合材料は、
積層された複数のプリプレグ１と、それぞれの積層界面
に配置されたガラスシート２とから構成されている。以
下、この複合材料の製造方法及びその特性を説明し、構
成の詳細な説明に代える。
樹脂基複合材料を一部破断して示す。この複合材料は、
積層された複数のプリプレグ１と、それぞれの積層界面
に配置されたガラスシート２とから構成されている。以
下、この複合材料の製造方法及びその特性を説明し、構
成の詳細な説明に代える。
【００１３】素繊維の直径１４μｍのガラス繊維基材
（「Ｔガラス」日東紡（株）製）にエポキシ樹脂が含浸
された、一方向強化のプリプレグ１（繊維目付量３００
〜４００ｇ／ｍ2 ，樹脂含有量ＲＣ＝３０〜３５ｗｔ
％）を複数枚用意した。また、図２に示すように無数の
突起２０と貫通孔２１を有するガラスシート２を用意し
た。このガラスシート２は、以下のようにして製造し
た。
（「Ｔガラス」日東紡（株）製）にエポキシ樹脂が含浸
された、一方向強化のプリプレグ１（繊維目付量３００
〜４００ｇ／ｍ2 ，樹脂含有量ＲＣ＝３０〜３５ｗｔ
％）を複数枚用意した。また、図２に示すように無数の
突起２０と貫通孔２１を有するガラスシート２を用意し
た。このガラスシート２は、以下のようにして製造し
た。
【００１４】先ずステンレスバットのような広く浅い容
器にケイ酸アルカリ塩水溶液（水ガラス）をごく浅く入
れ、室温で一昼夜風乾してシート状の水ガラス乾燥体と
した。次にこの水ガラス乾燥体を１００℃で２時間加熱
した。これにより水ガラス乾燥体には発泡が生じ、無数
の突起及び貫通孔が形成された。これをさらに８００〜
１０００℃で４時間熱処理し、無数の突起２０と貫通孔
２１を有する厚さ１００〜２００μｍのガラスシート２
を得た。
器にケイ酸アルカリ塩水溶液（水ガラス）をごく浅く入
れ、室温で一昼夜風乾してシート状の水ガラス乾燥体と
した。次にこの水ガラス乾燥体を１００℃で２時間加熱
した。これにより水ガラス乾燥体には発泡が生じ、無数
の突起及び貫通孔が形成された。これをさらに８００〜
１０００℃で４時間熱処理し、無数の突起２０と貫通孔
２１を有する厚さ１００〜２００μｍのガラスシート２
を得た。
【００１５】そしてプリプレグ１とガラスシート２を交
互に積層した。このとき、隣接するプリプレグ１の素繊
維の配向方向が互いに直交するように積層した。得られ
た複合材料を、無負荷の状態で８０℃にて０．５時間保
持した後、プレスにて１０気圧・１３０℃×２時間の条
件で加圧・加熱して硬化させた。得られたＦＲＰ成形体
の層間剪断強度を測定し、結果を表１に示す。 （実施例２）実施例１で用いたガラスシート２は、多孔
質であるためある程度の柔軟性を有している。しかし成
形時に大きな変形を与える場合には破損する心配があ
る。
互に積層した。このとき、隣接するプリプレグ１の素繊
維の配向方向が互いに直交するように積層した。得られ
た複合材料を、無負荷の状態で８０℃にて０．５時間保
持した後、プレスにて１０気圧・１３０℃×２時間の条
件で加圧・加熱して硬化させた。得られたＦＲＰ成形体
の層間剪断強度を測定し、結果を表１に示す。 （実施例２）実施例１で用いたガラスシート２は、多孔
質であるためある程度の柔軟性を有している。しかし成
形時に大きな変形を与える場合には破損する心配があ
る。
【００１６】そこで本実施例では、不織布形態のガラス
コンティニアス・チョップドストランドマット（目付け
量３５０ｇ／ｍ2 ）に水ガラスを含浸させ、実施例１と
同様にして発泡・ガラス化したガラスシート２を用い
た。他は実施例１と同様である。なお水ガラスとして
は、ケイ酸アルカリ塩水溶液１号（ＳｉＯ2 ３６〜３８
％）を水で３倍に希釈したものを用いた。
コンティニアス・チョップドストランドマット（目付け
量３５０ｇ／ｍ2 ）に水ガラスを含浸させ、実施例１と
同様にして発泡・ガラス化したガラスシート２を用い
た。他は実施例１と同様である。なお水ガラスとして
は、ケイ酸アルカリ塩水溶液１号（ＳｉＯ2 ３６〜３８
％）を水で３倍に希釈したものを用いた。
【００１７】得られた複合材料は、実施例１と同様にし
てＦＲＰ成形体とされ、同様に層間剪断強度を測定した
結果を表１に示す。 （従来例）ガラスシート２は用いず、プリプレグ１どう
しを直接積層したこと以外は実施例１と同様である。そ
して実施例１と同様にしてＦＲＰ成形体を形成し、同様
に層間剪断強度を測定した結果を表１に示す。
てＦＲＰ成形体とされ、同様に層間剪断強度を測定した
結果を表１に示す。 （従来例）ガラスシート２は用いず、プリプレグ１どう
しを直接積層したこと以外は実施例１と同様である。そ
して実施例１と同様にしてＦＲＰ成形体を形成し、同様
に層間剪断強度を測定した結果を表１に示す。
【００１８】
【表１】 （評価）表１より、実施例の複合材料から得られた成形
体は、従来例の複合材料から得られた成形体に比べて、
層間剪断強度が向上していることがわかる。
体は、従来例の複合材料から得られた成形体に比べて、
層間剪断強度が向上していることがわかる。
【００１９】また、本実施例ではＦＲＰ成形体の形状は
平板状であるが、曲面状とした場合でも同様の結果が得
られ、かつ層間剪断強度の位置によるばらつきは見られ
なかったことを付記しておく。なお、本実施例ではプリ
プレグの材質としてガラス繊維とエポキシ樹脂を用いた
が、本発明はこれに限られるものではなく、素繊維とし
ては他にカーボン繊維、セラミック繊維あるいはアラミ
ド繊維などの有機繊維も用いることができる。また樹脂
成分としては、他にフェノール系樹脂、ビスマレイミド
系樹脂、ポリイミド系樹脂など公知の樹脂を種々選択し
て用いることができる。
平板状であるが、曲面状とした場合でも同様の結果が得
られ、かつ層間剪断強度の位置によるばらつきは見られ
なかったことを付記しておく。なお、本実施例ではプリ
プレグの材質としてガラス繊維とエポキシ樹脂を用いた
が、本発明はこれに限られるものではなく、素繊維とし
ては他にカーボン繊維、セラミック繊維あるいはアラミ
ド繊維などの有機繊維も用いることができる。また樹脂
成分としては、他にフェノール系樹脂、ビスマレイミド
系樹脂、ポリイミド系樹脂など公知の樹脂を種々選択し
て用いることができる。
【００２０】
【発明の効果】すなわち本発明のプリプレグ積層樹脂基
複合材料によれば、ステッチやウィスカなどで強化する
必要なく、かつオートクレーブ処理する必要もなく、単
にプレス成形するだけで従来に比べて積層界面強度が確
実に向上する。したがって、生産性がよく、得られるＦ
ＲＰ成形体のコストも安価である。
複合材料によれば、ステッチやウィスカなどで強化する
必要なく、かつオートクレーブ処理する必要もなく、単
にプレス成形するだけで従来に比べて積層界面強度が確
実に向上する。したがって、生産性がよく、得られるＦ
ＲＰ成形体のコストも安価である。
【図１】本発明のプリプレグ積層樹脂基複合材料の構成
を説明する斜視図である。
を説明する斜視図である。
【図２】本発明の一実施例で用いたガラスシートの要部
斜視図である。
斜視図である。
１：プリプレグ ２：ガラスシート ２０：突起
２１：貫通孔
２１：貫通孔
Claims (1)
- 【請求項１】 複数枚のプリプレグが積層された樹脂基
複合材料であって、それぞれの該プリプレグの層間には
多数の突起及び貫通孔を有するシート材が介在されてい
ることを特徴とするプリプレグ積層樹脂基複合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5003339A JPH06206222A (ja) | 1993-01-12 | 1993-01-12 | プリプレグ積層樹脂基複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5003339A JPH06206222A (ja) | 1993-01-12 | 1993-01-12 | プリプレグ積層樹脂基複合材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06206222A true JPH06206222A (ja) | 1994-07-26 |
Family
ID=11554605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5003339A Pending JPH06206222A (ja) | 1993-01-12 | 1993-01-12 | プリプレグ積層樹脂基複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06206222A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007020910A1 (ja) * | 2005-08-18 | 2007-02-22 | Teijin Techno Products Limited | 等方性の繊維強化熱可塑性樹脂シートとその製造方法並びに成形板 |
| JP2012506454A (ja) * | 2008-10-20 | 2012-03-15 | サイテク・テクノロジー・コーポレーシヨン | 改善された加工性（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）をもつプレプレグおよび有孔プレプレグを製造する方法 |
| JP2016043575A (ja) * | 2014-08-22 | 2016-04-04 | トヨタ自動車株式会社 | 部品結合体の製造方法 |
-
1993
- 1993-01-12 JP JP5003339A patent/JPH06206222A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007020910A1 (ja) * | 2005-08-18 | 2007-02-22 | Teijin Techno Products Limited | 等方性の繊維強化熱可塑性樹脂シートとその製造方法並びに成形板 |
| US9545760B2 (en) | 2005-08-18 | 2017-01-17 | Teijin Limited | Isotropic fiber-reinforced thermoplastic resin sheet, and process for production and molded plate thereof |
| JP2012506454A (ja) * | 2008-10-20 | 2012-03-15 | サイテク・テクノロジー・コーポレーシヨン | 改善された加工性（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）をもつプレプレグおよび有孔プレプレグを製造する方法 |
| JP2016043575A (ja) * | 2014-08-22 | 2016-04-04 | トヨタ自動車株式会社 | 部品結合体の製造方法 |
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