JPH06226741A - 高強度樹脂基複合材及びその製造方法 - Google Patents
高強度樹脂基複合材及びその製造方法Info
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- JPH06226741A JPH06226741A JP5282655A JP28265593A JPH06226741A JP H06226741 A JPH06226741 A JP H06226741A JP 5282655 A JP5282655 A JP 5282655A JP 28265593 A JP28265593 A JP 28265593A JP H06226741 A JPH06226741 A JP H06226741A
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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、簡便な方法でＦＲＰの機械的強度をさらに
向上させる。 【構成】樹脂基複合材中に、強化繊維基材１と高周波誘
電加熱により発熱する発熱媒体３と発熱媒体３の発熱に
より溶融する溶着媒体２とを混在させ、高周波を照射す
る。溶着媒体２は発熱媒体３の発熱により溶融して強化
繊維基材１に溶着し、強化繊維基材１どうしを架橋結合
する。
うことなく、簡便な方法でＦＲＰの機械的強度をさらに
向上させる。 【構成】樹脂基複合材中に、強化繊維基材１と高周波誘
電加熱により発熱する発熱媒体３と発熱媒体３の発熱に
より溶融する溶着媒体２とを混在させ、高周波を照射す
る。溶着媒体２は発熱媒体３の発熱により溶融して強化
繊維基材１に溶着し、強化繊維基材１どうしを架橋結合
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＳＭＣ，ＢＭＣ，Ｆ
Ｗ，ＲＩＭなどのＦＲＰ成形により形成される樹脂基複
合材とその製造方法に関する。
Ｗ，ＲＩＭなどのＦＲＰ成形により形成される樹脂基複
合材とその製造方法に関する。
【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
の強化繊維基材に不飽和ポリエステル樹脂やエポキシ樹
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。
の強化繊維基材に不飽和ポリエステル樹脂やエポキシ樹
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】
【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。
【０００６】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（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や成形装置などが大掛か
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（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や成形装置などが大掛か
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。
【０００７】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、簡便な方法で機械的強度をさらに向上
させることを目的とする。
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、簡便な方法で機械的強度をさらに向上
させることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する第２
発明の高強度樹脂基複合材の製造方法は、高周波誘電加
熱により発熱する発熱媒体と、発熱媒体の発熱により溶
融する溶着媒体と、マトリックス樹脂とを混合して含浸
樹脂混合物とする工程と、含浸樹脂混合物を液状で強化
繊維基材間に含浸して樹脂基複合材とする工程と、樹脂
基複合材に高周波を照射し発熱媒体を発熱させて溶着媒
体を溶融させ、隣接する強化繊維基材どうしを溶着する
工程と、からなることを特徴とする。
発明の高強度樹脂基複合材の製造方法は、高周波誘電加
熱により発熱する発熱媒体と、発熱媒体の発熱により溶
融する溶着媒体と、マトリックス樹脂とを混合して含浸
樹脂混合物とする工程と、含浸樹脂混合物を液状で強化
繊維基材間に含浸して樹脂基複合材とする工程と、樹脂
基複合材に高周波を照射し発熱媒体を発熱させて溶着媒
体を溶融させ、隣接する強化繊維基材どうしを溶着する
工程と、からなることを特徴とする。
【０００９】また第３発明の高強度樹脂基複合材の製造
方法は、高周波誘電加熱により発熱する発熱媒体と発熱
媒体の発熱により溶融する溶着媒体を、強化繊維基材と
混合しまたは強化繊維基材に接触させて繊維混合体とす
る工程と、繊維混合体に液状マトリックス樹脂を含浸し
て樹脂基複合材とする工程と、樹脂基複合材に高周波を
照射し発熱媒体を発熱させて溶着媒体を溶融させ、隣接
する強化繊維基材どうしを溶着する工程と、からなるこ
とを特徴とする。
方法は、高周波誘電加熱により発熱する発熱媒体と発熱
媒体の発熱により溶融する溶着媒体を、強化繊維基材と
混合しまたは強化繊維基材に接触させて繊維混合体とす
る工程と、繊維混合体に液状マトリックス樹脂を含浸し
て樹脂基複合材とする工程と、樹脂基複合材に高周波を
照射し発熱媒体を発熱させて溶着媒体を溶融させ、隣接
する強化繊維基材どうしを溶着する工程と、からなるこ
とを特徴とする。
【００１０】さらに第４発明の高強度樹脂基複合材の製
造方法は、高周波誘電加熱により発熱する発熱媒体と発
熱媒体の発熱により溶融する溶着媒体を、強化繊維基材
と混合しまたは強化繊維基材に接触させて繊維混合体と
する工程と、繊維混合体に高周波を照射し発熱媒体を発
熱させて溶着媒体を溶融させ、隣接する強化繊維基材ど
うしを溶着して溶着繊維体とする工程と、溶着繊維体に
液状マトリックス樹脂を含浸して樹脂基複合材とする工
程と、からなることを特徴とする。
造方法は、高周波誘電加熱により発熱する発熱媒体と発
熱媒体の発熱により溶融する溶着媒体を、強化繊維基材
と混合しまたは強化繊維基材に接触させて繊維混合体と
する工程と、繊維混合体に高周波を照射し発熱媒体を発
熱させて溶着媒体を溶融させ、隣接する強化繊維基材ど
うしを溶着して溶着繊維体とする工程と、溶着繊維体に
液状マトリックス樹脂を含浸して樹脂基複合材とする工
程と、からなることを特徴とする。
【００１１】そして上記製造方法により得られる第１発
明の高強度樹脂基複合材は、繊維強化された樹脂基複合
材であって、含まれる強化繊維基材は溶融後固化した結
合剤によって互いに架橋結合されていることを特徴とす
る。高周波誘電加熱により発熱する発熱媒体としては、
カーボン粉末、カーボン繊維、金属粉末などが挙げられ
る。例えばカーボン繊維を粉砕したような針状の粉末を
用いれば、強化繊維基材どうしがある程度離れていても
架橋が可能となるので好ましい。
明の高強度樹脂基複合材は、繊維強化された樹脂基複合
材であって、含まれる強化繊維基材は溶融後固化した結
合剤によって互いに架橋結合されていることを特徴とす
る。高周波誘電加熱により発熱する発熱媒体としては、
カーボン粉末、カーボン繊維、金属粉末などが挙げられ
る。例えばカーボン繊維を粉砕したような針状の粉末を
用いれば、強化繊維基材どうしがある程度離れていても
架橋が可能となるので好ましい。
【００１２】また発熱媒体の発熱により溶融する溶着媒
体としては、ガラス粉末、金属粉末、熱可塑性樹脂など
が例示される。金属粉末を用いれば、上記発熱媒体を兼
ねることができ、一種類の粉末に２つの役目を担わせる
ことができる。また強化繊維基材としてガラス繊維など
の溶融可能なものを用いれば、発熱媒体により強化繊維
基材自体を部分的に溶融させることができ、溶着媒体を
用いなくても強化繊維基材どうしを架橋させることがで
きる。
体としては、ガラス粉末、金属粉末、熱可塑性樹脂など
が例示される。金属粉末を用いれば、上記発熱媒体を兼
ねることができ、一種類の粉末に２つの役目を担わせる
ことができる。また強化繊維基材としてガラス繊維など
の溶融可能なものを用いれば、発熱媒体により強化繊維
基材自体を部分的に溶融させることができ、溶着媒体を
用いなくても強化繊維基材どうしを架橋させることがで
きる。
【００１３】第２，第３発明における高周波の照射は、
複合材中のマトリックス樹脂が固化後に行ってもよい
が、固化前に行うのがよい。この場合、照射と同時に加
圧すれば、強化繊維基材どうしの溶着強度が一層向上す
る。なお、マトリックス樹脂としては、熱硬化性樹脂及
び熱可塑性樹脂のどちらも用いられるが、第２，第３発
明の場合は耐熱性の高いものが望ましい。
複合材中のマトリックス樹脂が固化後に行ってもよい
が、固化前に行うのがよい。この場合、照射と同時に加
圧すれば、強化繊維基材どうしの溶着強度が一層向上す
る。なお、マトリックス樹脂としては、熱硬化性樹脂及
び熱可塑性樹脂のどちらも用いられるが、第２，第３発
明の場合は耐熱性の高いものが望ましい。
【００１４】発熱媒体と溶着媒体は、それぞれ粉末状な
どとして混合接触させて利用できるが、発熱媒体を溶着
媒体で被覆して用いれば、溶着媒体は一層効率良く溶融
するようになる。発熱媒体に溶着媒体を被覆するには、
溶融した溶着媒体へのディッピング、溶射法、ＣＶＤ又
はＰＶＤ法、ゾル−ゲル法などが例示される。
どとして混合接触させて利用できるが、発熱媒体を溶着
媒体で被覆して用いれば、溶着媒体は一層効率良く溶融
するようになる。発熱媒体に溶着媒体を被覆するには、
溶融した溶着媒体へのディッピング、溶射法、ＣＶＤ又
はＰＶＤ法、ゾル−ゲル法などが例示される。
【００１５】
【作用】第２発明及び第３発明の製造方法では、樹脂基
複合材中には図１，図２に示すように強化繊維基材１
と、溶着媒体２と、発熱媒体３とが含まれている。そし
て樹脂基複合材に高周波が照射される。すると図２に示
すように、発熱媒体３は、高周波誘電加熱により発熱
し、発熱媒体３近傍に存在する溶着媒体２にその熱が伝
わり、溶着媒体２が溶融する。そして溶融した溶着媒体
２により、溶着媒体２近傍に隣接する強化繊維基材１ど
うしが溶着される。また強化繊維基材１自体が溶融し
て、強化繊維基材１どうしあるいは強化繊維基材１と発
熱媒体３とが溶着する場合もある。
複合材中には図１，図２に示すように強化繊維基材１
と、溶着媒体２と、発熱媒体３とが含まれている。そし
て樹脂基複合材に高周波が照射される。すると図２に示
すように、発熱媒体３は、高周波誘電加熱により発熱
し、発熱媒体３近傍に存在する溶着媒体２にその熱が伝
わり、溶着媒体２が溶融する。そして溶融した溶着媒体
２により、溶着媒体２近傍に隣接する強化繊維基材１ど
うしが溶着される。また強化繊維基材１自体が溶融し
て、強化繊維基材１どうしあるいは強化繊維基材１と発
熱媒体３とが溶着する場合もある。
【００１６】また第４発明の製造方法では、強化繊維基
材、溶着媒体及び発熱媒体からなる繊維混合物に高周波
が照射され、繊維混合物では上記と同様に強化繊維基材
どうしは溶融した溶着媒体により溶着して結合する。そ
の後マトリックス樹脂が含浸され高強度樹脂基複合材と
される。したがって第４発明ではマトリックス樹脂に高
周波が照射されるのが回避されるため、マトリックス樹
脂が熱により劣化する恐れがなく樹脂材質の選択の自由
度が高い。またマトリックス樹脂の介在がないので、発
熱媒体と溶着媒体が一層接触しやすくなり効率良く溶融
させることができる。
材、溶着媒体及び発熱媒体からなる繊維混合物に高周波
が照射され、繊維混合物では上記と同様に強化繊維基材
どうしは溶融した溶着媒体により溶着して結合する。そ
の後マトリックス樹脂が含浸され高強度樹脂基複合材と
される。したがって第４発明ではマトリックス樹脂に高
周波が照射されるのが回避されるため、マトリックス樹
脂が熱により劣化する恐れがなく樹脂材質の選択の自由
度が高い。またマトリックス樹脂の介在がないので、発
熱媒体と溶着媒体が一層接触しやすくなり効率良く溶融
させることができる。
【００１７】このようにして得られた高強度樹脂基複合
材では、強化繊維基材どうしが互いに溶着されているの
で三次元的に架橋結合され高い機械的強度を有してい
る。
材では、強化繊維基材どうしが互いに溶着されているの
で三次元的に架橋結合され高い機械的強度を有してい
る。
【００１８】
【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。 （実施例１）図３，図４に示すように、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５（繊維
目付量３００〜４００ｇ／ｍ2 樹脂含有量；Ｒ．Ｃ．３
０〜３５ｗｔ％）を複数枚用意し、それぞれの積層界面
にガラスビーズ６とカーボン粉末７を重量比で１対１の
割合で散布しながら積層した。なお、ガラスビーズ６は
平均粒径１０μｍのものを用い、カーボン粉末７はカー
ボン繊維（「Ｔ３００」東レ（株）製）を乳鉢にて粉砕
したカーボン短繊維を用いた。平均散布量はプリプレグ
５の表面積１ｃｍ2 当たりに、ガラスビーズ６とカーボ
ン粉末７の合計量で１．２ｍｇである。
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５（繊維
目付量３００〜４００ｇ／ｍ2 樹脂含有量；Ｒ．Ｃ．３
０〜３５ｗｔ％）を複数枚用意し、それぞれの積層界面
にガラスビーズ６とカーボン粉末７を重量比で１対１の
割合で散布しながら積層した。なお、ガラスビーズ６は
平均粒径１０μｍのものを用い、カーボン粉末７はカー
ボン繊維（「Ｔ３００」東レ（株）製）を乳鉢にて粉砕
したカーボン短繊維を用いた。平均散布量はプリプレグ
５の表面積１ｃｍ2 当たりに、ガラスビーズ６とカーボ
ン粉末７の合計量で１．２ｍｇである。
【００１９】すなわち積層体の積層界面では、図４に示
すようにガラス繊維基材１とガラスビーズ６及びカーボ
ン粉末７が圧接され、本発明にいう繊維混合体が形成さ
れている。得られた積層体は１０ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力
下にて１３０℃で２時間加熱され、エポキシ樹脂が硬化
されてＳＭＣ法によるＦＲＰ成形体が得られた。
すようにガラス繊維基材１とガラスビーズ６及びカーボ
ン粉末７が圧接され、本発明にいう繊維混合体が形成さ
れている。得られた積層体は１０ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力
下にて１３０℃で２時間加熱され、エポキシ樹脂が硬化
されてＳＭＣ法によるＦＲＰ成形体が得られた。
【００２０】次に、このＦＲＰ成形体を水中に浸漬した
状態で、家庭用の電子レンジを用いてマイクロ波を２分
間照射した。ここで水中にて照射したのは、空気を遮断
するとともに冷却効率を高めることにより、マトリック
ス樹脂の酸化を防止するためである。得られた高強度樹
脂基複合材について、ｔ＝３ｍｍ、Ｌ／ｈ＝１６の３点
曲げ強度試験を複数回実施し、曲げ弾性率と曲げ強度の
最大値を測定した。そして破壊面を観察し、層間剪断破
壊であるか、曲げ破壊であるかを判定した。結果を表１
に示す。 （比較例１）ガラスビーズとカーボン粉末を散布せず
に、プリプレグをそのまま積層したこと以外は実施例１
と同様にして、プリプレグ積層圧縮成形によるＦＲＰ成
形体を得た。そしてマイクロ波は照射せず、そのまま３
点曲げ強度試験に供した結果を表１に示す。 （比較例２）マイクロ波を照射しなかったこと以外は実
施例１と同様であり、積層体の界面にはガラスビーズと
カーボン粉末が介在している。このＦＲＰ成形体も実施
例１と同様に３点曲げ強度試験に供され、結果を表１に
示す。 （比較例３）比較例１と同様にしてＦＲＰ成形体を形成
し、それに実施例１と同様にマイクロ波を照射した。そ
して実施例１と同様に３点曲げ強度試験に供した結果を
表１に示す。
状態で、家庭用の電子レンジを用いてマイクロ波を２分
間照射した。ここで水中にて照射したのは、空気を遮断
するとともに冷却効率を高めることにより、マトリック
ス樹脂の酸化を防止するためである。得られた高強度樹
脂基複合材について、ｔ＝３ｍｍ、Ｌ／ｈ＝１６の３点
曲げ強度試験を複数回実施し、曲げ弾性率と曲げ強度の
最大値を測定した。そして破壊面を観察し、層間剪断破
壊であるか、曲げ破壊であるかを判定した。結果を表１
に示す。 （比較例１）ガラスビーズとカーボン粉末を散布せず
に、プリプレグをそのまま積層したこと以外は実施例１
と同様にして、プリプレグ積層圧縮成形によるＦＲＰ成
形体を得た。そしてマイクロ波は照射せず、そのまま３
点曲げ強度試験に供した結果を表１に示す。 （比較例２）マイクロ波を照射しなかったこと以外は実
施例１と同様であり、積層体の界面にはガラスビーズと
カーボン粉末が介在している。このＦＲＰ成形体も実施
例１と同様に３点曲げ強度試験に供され、結果を表１に
示す。 （比較例３）比較例１と同様にしてＦＲＰ成形体を形成
し、それに実施例１と同様にマイクロ波を照射した。そ
して実施例１と同様に３点曲げ強度試験に供した結果を
表１に示す。
【００２１】
【表１】 （評価）実施例１と比較例２とを比較すると、マイクロ
波の照射の有無により特に曲げ強度が大きく向上し、し
かも破壊モードが層間剪断破壊と凝集破壊とであり、根
本的に異なっている。これは、マイクロ波の照射により
プリプレグどうしのあいだに架橋が形成されたことを意
味している。
波の照射の有無により特に曲げ強度が大きく向上し、し
かも破壊モードが層間剪断破壊と凝集破壊とであり、根
本的に異なっている。これは、マイクロ波の照射により
プリプレグどうしのあいだに架橋が形成されたことを意
味している。
【００２２】また実施例１と比較例３の比較より、ガラ
スビーズとカーボン粉末の存在しない状態でマイクロ波
を照射しても、曲げ強度の向上はほとんど生じず、破壊
モードの改善もみられない。さらに、比較例１と比較例
２の比較により、単にガラスビーズとカーボン粉末を介
在させただけでは、曲げ強度は若干向上するものの実施
例１には及ばず、曲げ弾性率も実施例１より低く、破壊
モードの改善もない。
スビーズとカーボン粉末の存在しない状態でマイクロ波
を照射しても、曲げ強度の向上はほとんど生じず、破壊
モードの改善もみられない。さらに、比較例１と比較例
２の比較により、単にガラスビーズとカーボン粉末を介
在させただけでは、曲げ強度は若干向上するものの実施
例１には及ばず、曲げ弾性率も実施例１より低く、破壊
モードの改善もない。
【００２３】すなわち、ガラスビーズとカーボン粉末の
存在下でマイクロ波を照射することにより、プリプレグ
どうしのあいだに架橋が形成され、強度が向上すること
が明らかである。なお、実施例１の高強度樹脂基複合材
の断面をＳＥＭ観察したところ、図５に示すようにガラ
スビーズがガラス繊維に溶着している状態が観察され
た。また図６に示すように、カーボン短繊維が複数のガ
ラス繊維に溶着して架橋している状態も観察された。す
なわちマイクロ波の照射によりカーボン粉末が発熱し、
ガラスビーズ及びガラス繊維を溶融して溶着したことが
明らかであり、上記３点曲げ強度試験の結果による推定
が裏付けられた。 （実施例２）平均粒径１０μｍのガラスビーズと、平均
粒径４００Åのカーボンブラックとを、エポキシ樹脂
（「アラルダイト」チバガイギー社製）にそれぞれ２５
体積％混合し、含浸樹脂混合物とした。この含浸樹脂混
合物を用い、２２００ｔｅｘのガラス繊維基材（「Ｔガ
ラス」日東紡（株）製）の４本合糸によるＦＷ成形を行
って、１００℃で２時間加熱しＦＲＰ成形体を得た。
存在下でマイクロ波を照射することにより、プリプレグ
どうしのあいだに架橋が形成され、強度が向上すること
が明らかである。なお、実施例１の高強度樹脂基複合材
の断面をＳＥＭ観察したところ、図５に示すようにガラ
スビーズがガラス繊維に溶着している状態が観察され
た。また図６に示すように、カーボン短繊維が複数のガ
ラス繊維に溶着して架橋している状態も観察された。す
なわちマイクロ波の照射によりカーボン粉末が発熱し、
ガラスビーズ及びガラス繊維を溶融して溶着したことが
明らかであり、上記３点曲げ強度試験の結果による推定
が裏付けられた。 （実施例２）平均粒径１０μｍのガラスビーズと、平均
粒径４００Åのカーボンブラックとを、エポキシ樹脂
（「アラルダイト」チバガイギー社製）にそれぞれ２５
体積％混合し、含浸樹脂混合物とした。この含浸樹脂混
合物を用い、２２００ｔｅｘのガラス繊維基材（「Ｔガ
ラス」日東紡（株）製）の４本合糸によるＦＷ成形を行
って、１００℃で２時間加熱しＦＲＰ成形体を得た。
【００２４】このＦＲＰ成形体を水中に浸漬した状態
で、家庭用の電子レンジを用いてマイクロ波を５分間照
射した。得られた高強度樹脂基複合材について、繊維直
角方向の引張強度（９０°引張）の最大値と繊維平行方
向の引張強度（０°引張）の最大値を測定し、結果を表
２に示す。 （比較例４）ガラスビーズとカーボン粉末を添加せず
に、エポキシ樹脂のみを用いてＦＷ成形したこと以外は
実施例１と同様にして、ＦＷ法によるＦＲＰ成形体を得
た。そしてマイクロ波は照射せず、そのまま実施例２と
同様の引張強度試験に供した結果を表２に示す。 （比較例５）マイクロ波を照射しなかったこと以外は実
施例２と同様である。このＦＲＰ成形体も実施例２と同
様に引張強度試験に供され、結果を表２に示す。 （比較例６）比較例４と同様にしてＦＲＰ成形体を形成
し、それに実施例２と同様にマイクロ波を照射した。そ
して実施例２と同様に引張強度試験に供した結果を表２
に示す。
で、家庭用の電子レンジを用いてマイクロ波を５分間照
射した。得られた高強度樹脂基複合材について、繊維直
角方向の引張強度（９０°引張）の最大値と繊維平行方
向の引張強度（０°引張）の最大値を測定し、結果を表
２に示す。 （比較例４）ガラスビーズとカーボン粉末を添加せず
に、エポキシ樹脂のみを用いてＦＷ成形したこと以外は
実施例１と同様にして、ＦＷ法によるＦＲＰ成形体を得
た。そしてマイクロ波は照射せず、そのまま実施例２と
同様の引張強度試験に供した結果を表２に示す。 （比較例５）マイクロ波を照射しなかったこと以外は実
施例２と同様である。このＦＲＰ成形体も実施例２と同
様に引張強度試験に供され、結果を表２に示す。 （比較例６）比較例４と同様にしてＦＲＰ成形体を形成
し、それに実施例２と同様にマイクロ波を照射した。そ
して実施例２と同様に引張強度試験に供した結果を表２
に示す。
【００２５】
【表２】 （評価）表２から、０°引張強度はほとんど差がない
が、粉末添加とマイクロ波の照射の両方を行った場合に
のみ９０°引張強度が格段に向上していることがわか
る。これは繊維どうしの間の結合強度が増大した結果で
あり、実施例１と同様に強化繊維基材間に架橋が生じて
いることの間接的な証明である。 （実施例３）１２００℃で溶融したガラス中に、平均繊
維長４０μｍのカーボンのミルドファイバー（「HTA-CM
F-0040-E」東邦レーヨン（株）製）を５０体積％混合
し、攪拌後冷却固化させた。これを粉砕後篩いに通し、
さらに８５０℃の炉内にて吹き上げてビーズを作製し
た。そして再度篩い分けを行い、直径１０μｍ以下の溶
着ビーズとした。
が、粉末添加とマイクロ波の照射の両方を行った場合に
のみ９０°引張強度が格段に向上していることがわか
る。これは繊維どうしの間の結合強度が増大した結果で
あり、実施例１と同様に強化繊維基材間に架橋が生じて
いることの間接的な証明である。 （実施例３）１２００℃で溶融したガラス中に、平均繊
維長４０μｍのカーボンのミルドファイバー（「HTA-CM
F-0040-E」東邦レーヨン（株）製）を５０体積％混合
し、攪拌後冷却固化させた。これを粉砕後篩いに通し、
さらに８５０℃の炉内にて吹き上げてビーズを作製し
た。そして再度篩い分けを行い、直径１０μｍ以下の溶
着ビーズとした。
【００２６】次に、ガラス目付４００ｇ／ｍ2 の平織ガ
ラスクロス（日東紡（株）製）間に、上記溶着ビーズを
１ｃｍ2 当たり１〜２ｍｇ散布して７枚積層し、繊維混
合体とした。その後、空気中でマイクロ波を１分間照射
して溶着繊維体とした。その後、ナイロン製のバッグに
溶着繊維体を入れ、片側から真空ポンプで吸引するとと
もに反対側からエポキシ樹脂（「アラルダイトLY556 」
チバガイギー（株）製）を注入して、溶着繊維体にマト
リックス樹脂を含浸させた。そしてプレス装置にて圧力
１５kgf/cm，１３０℃×２時間で硬化させ、ＦＲＰ成形
体を得た。
ラスクロス（日東紡（株）製）間に、上記溶着ビーズを
１ｃｍ2 当たり１〜２ｍｇ散布して７枚積層し、繊維混
合体とした。その後、空気中でマイクロ波を１分間照射
して溶着繊維体とした。その後、ナイロン製のバッグに
溶着繊維体を入れ、片側から真空ポンプで吸引するとと
もに反対側からエポキシ樹脂（「アラルダイトLY556 」
チバガイギー（株）製）を注入して、溶着繊維体にマト
リックス樹脂を含浸させた。そしてプレス装置にて圧力
１５kgf/cm，１３０℃×２時間で硬化させ、ＦＲＰ成形
体を得た。
【００２７】得られたＦＲＰ成形体も他の実施例と同様
の強度を有し、溶着ビーズの被覆ガラス層の溶融により
ガラス繊維どうしの架橋が生じていることが明らかであ
った。なお、本実施例ではカーボンのミルドファイバー
を用いたが、例えば「デンカブラック」（デンカ（株）
製，４００Å）などのカーボンブラックを用いることも
できる。また溶融ガラスに代えて溶融アルミニウムを用
いてもよい。
の強度を有し、溶着ビーズの被覆ガラス層の溶融により
ガラス繊維どうしの架橋が生じていることが明らかであ
った。なお、本実施例ではカーボンのミルドファイバー
を用いたが、例えば「デンカブラック」（デンカ（株）
製，４００Å）などのカーボンブラックを用いることも
できる。また溶融ガラスに代えて溶融アルミニウムを用
いてもよい。
【００２８】また本実施例では、カーボンのミルドファ
イバーに溶融ガラスを被覆したが、例えば以下のように
して溶着媒体としてのガラスを付着させることもでき
る。つまり、例えば発熱媒体としてのカーボン繊維
（「T300 6K 」東レ（株）製）の連続長繊維を引き揃
え、これに「アラルダイトLY556 」チバガイギー（株）
製などのエポキシ樹脂を噴霧した後、平均粒径５〜７μ
ｍのガラスビーズをふりかける。そしてエポキシ樹脂を
硬化させることで、溶着媒体としてのガラスビーズが被
覆されたカーボン繊維が得られる。これを裁断すれば、
上記のビーズと同様に用いることができる。この場合は
エポキシ樹脂が接着剤として機能している。
イバーに溶融ガラスを被覆したが、例えば以下のように
して溶着媒体としてのガラスを付着させることもでき
る。つまり、例えば発熱媒体としてのカーボン繊維
（「T300 6K 」東レ（株）製）の連続長繊維を引き揃
え、これに「アラルダイトLY556 」チバガイギー（株）
製などのエポキシ樹脂を噴霧した後、平均粒径５〜７μ
ｍのガラスビーズをふりかける。そしてエポキシ樹脂を
硬化させることで、溶着媒体としてのガラスビーズが被
覆されたカーボン繊維が得られる。これを裁断すれば、
上記のビーズと同様に用いることができる。この場合は
エポキシ樹脂が接着剤として機能している。
【００２９】
【発明の効果】すなわち本発明の高強度樹脂基複合材に
よれば、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、機械的強度がさらに向上する。また、使用
中などに部分的に繊維基材に破損が生じても、高周波を
照射するだけで再接着することも可能である。
よれば、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、機械的強度がさらに向上する。また、使用
中などに部分的に繊維基材に破損が生じても、高周波を
照射するだけで再接着することも可能である。
【００３０】そして本発明の製造方法によれば、樹脂基
複合材に高周波を照射するだけで、極めて容易に高強度
樹脂基複合材を製造することができ、生産性やコスト面
での不具合がない。また第４発明のように繊維混合体に
高周波を照射して溶着繊維体とした後にマトリックス樹
脂を含浸させる方法によれば、高周波を空気中で照射す
ることができるので工程が簡略化できるとともに、高周
波照射時にはマトリックス樹脂が存在しないので熱によ
るマトリックス樹脂の劣化が全くない。
複合材に高周波を照射するだけで、極めて容易に高強度
樹脂基複合材を製造することができ、生産性やコスト面
での不具合がない。また第４発明のように繊維混合体に
高周波を照射して溶着繊維体とした後にマトリックス樹
脂を含浸させる方法によれば、高周波を空気中で照射す
ることができるので工程が簡略化できるとともに、高周
波照射時にはマトリックス樹脂が存在しないので熱によ
るマトリックス樹脂の劣化が全くない。
【００３１】さらに、厚物の成形の場合には高周波が内
部まで到達しにくいことが想定されるが、この方法であ
れば先ず繊維混合体を数枚重ねて高周波照射を行い、そ
れにさらに繊維混合体を数枚重ねて照射を繰り返すこと
で厚物の溶着繊維体を形成し、それにマトリックス樹脂
を含浸することで厚物の成形体を製造することも可能と
なる。
部まで到達しにくいことが想定されるが、この方法であ
れば先ず繊維混合体を数枚重ねて高周波照射を行い、そ
れにさらに繊維混合体を数枚重ねて照射を繰り返すこと
で厚物の溶着繊維体を形成し、それにマトリックス樹脂
を含浸することで厚物の成形体を製造することも可能と
なる。
【図１】本発明における樹脂基複合材中の構成を示す説
明図である。
明図である。
【図２】高周波照射後の樹脂基複合材中の構成を示す説
明図である。
明図である。
【図３】本発明の一実施例における積層体の構成を示す
説明図である。
説明図である。
【図４】本発明の一実施例における積層体の積層界面の
構成を示す説明図である。
構成を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施例で形成された高強度樹脂基複
合材の内部の組織を示すＳＥＭ写真である。
合材の内部の組織を示すＳＥＭ写真である。
【図６】本発明の一実施例で形成された高強度樹脂基複
合材の内部の粒子構造を示すＳＥＭ写真である。
合材の内部の粒子構造を示すＳＥＭ写真である。
１：強化繊維基材 ２：溶着媒体 ３：発熱
媒体 ４：マトリックス樹脂 ５：プリプレグ ６：ガラ
スビーズ（溶着媒体） ７：カーボン粉末（発熱媒体）
媒体 ４：マトリックス樹脂 ５：プリプレグ ６：ガラ
スビーズ（溶着媒体） ７：カーボン粉末（発熱媒体）
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１２月２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
Claims (4)
- 【請求項１】 繊維強化された樹脂基複合材であって、
含まれる強化繊維基材は溶融後固化した結合剤によって
互いに架橋結合されていることを特徴とする高強度樹脂
基複合材。 - 【請求項２】 高周波誘電加熱により発熱する発熱媒体
と、該発熱媒体の発熱により溶融する溶着媒体と、マト
リックス樹脂とを混合して含浸樹脂混合物とする工程
と、 該含浸樹脂混合物を液状で強化繊維基材間に含浸して樹
脂基複合材とする工程と、 該樹脂基複合材に高周波を照射し該発熱媒体を発熱させ
て該溶着媒体を溶融させ、隣接する該強化繊維基材どう
しを溶着する工程と、からなることを特徴とする高強度
樹脂基複合材の製造方法。 - 【請求項３】 高周波誘電加熱により発熱する発熱媒体
と該発熱媒体の発熱により溶融する溶着媒体を、強化繊
維基材と混合しまたは強化繊維基材に接触させて繊維混
合体とする工程と、 該繊維混合体に液状マトリックス樹脂を含浸して樹脂基
複合材とする工程と、 該樹脂基複合材に高周波を照射し該発熱媒体を発熱させ
て該溶着媒体を溶融させ、隣接する該強化繊維基材どう
しを溶着する工程と、からなることを特徴とする高強度
樹脂基複合材の製造方法。 - 【請求項４】 高周波誘電加熱により発熱する発熱媒体
と該発熱媒体の発熱により溶融する溶着媒体を、強化繊
維基材と混合しまたは強化繊維基材に接触させて繊維混
合体とする工程と、 該繊維混合体に高周波を照射し該発熱媒体を発熱させて
該溶着媒体を溶融させ、隣接する該強化繊維基材どうし
を溶着して溶着繊維体とする工程と、 該溶着繊維体に液状マトリックス樹脂を含浸して樹脂基
複合材とする工程と、からなることを特徴とする高強度
樹脂基複合材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5282655A JP3036614B2 (ja) | 1992-11-20 | 1993-11-11 | 高強度樹脂基複合材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-335514 | 1992-11-20 | ||
| JP33551492 | 1992-11-20 | ||
| JP5282655A JP3036614B2 (ja) | 1992-11-20 | 1993-11-11 | 高強度樹脂基複合材及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06226741A true JPH06226741A (ja) | 1994-08-16 |
| JP3036614B2 JP3036614B2 (ja) | 2000-04-24 |
Family
ID=26554696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5282655A Expired - Fee Related JP3036614B2 (ja) | 1992-11-20 | 1993-11-11 | 高強度樹脂基複合材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3036614B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014141033A (ja) * | 2013-01-24 | 2014-08-07 | Hoya Corp | プラスチックレンズの製造方法 |
| WO2016194671A1 (ja) * | 2015-06-03 | 2016-12-08 | 三菱重工業株式会社 | 樹脂複合材料、その硬化方法、および樹脂成形品 |
| JP2022022762A (ja) * | 2020-07-06 | 2022-02-07 | 株式会社イノアックコーポレーション | 繊維強化樹脂成形体とその製造方法 |
-
1993
- 1993-11-11 JP JP5282655A patent/JP3036614B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014141033A (ja) * | 2013-01-24 | 2014-08-07 | Hoya Corp | プラスチックレンズの製造方法 |
| WO2016194671A1 (ja) * | 2015-06-03 | 2016-12-08 | 三菱重工業株式会社 | 樹脂複合材料、その硬化方法、および樹脂成形品 |
| JP2016222873A (ja) * | 2015-06-03 | 2016-12-28 | 三菱重工業株式会社 | 樹脂複合材料、その硬化方法、および樹脂成形品 |
| JP2022022762A (ja) * | 2020-07-06 | 2022-02-07 | 株式会社イノアックコーポレーション | 繊維強化樹脂成形体とその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3036614B2 (ja) | 2000-04-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |