JPH0718098A - 熱可塑性コンポジット用シート - Google Patents
熱可塑性コンポジット用シートInfo
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- JPH0718098A JPH0718098A JP16470093A JP16470093A JPH0718098A JP H0718098 A JPH0718098 A JP H0718098A JP 16470093 A JP16470093 A JP 16470093A JP 16470093 A JP16470093 A JP 16470093A JP H0718098 A JPH0718098 A JP H0718098A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 成形して得られる成形品の層間剥離強度が大
幅に改善された熱可塑性コンポジット用シートを提供す
る。 【構成】 下記の（Ｉ）〜（III）の要件を満たすコン
ポジット用ヤーンからなり、且つ臨界歪エネルギー解放
率が１. ０ｋＪ／ｍ2以上であることを特徴とする熱可
塑性コンポジット用シート、（Ｉ）非連続強化繊維、非
連続熱可塑性マトリックス繊維及び連続熱可塑性マトリ
ックス繊維からなり、（II）前記両非連続繊維が共に実
質的に無撚であり、且つ混繊度が２０％以上で混繊され
ており、（III）前記混繊されたものを、前記コンポジ
ット用ヤーンに対し重量比で１％以上１０％以下の前記
連続熱可塑性マトリックス繊維で捲回被覆されている
幅に改善された熱可塑性コンポジット用シートを提供す
る。 【構成】 下記の（Ｉ）〜（III）の要件を満たすコン
ポジット用ヤーンからなり、且つ臨界歪エネルギー解放
率が１. ０ｋＪ／ｍ2以上であることを特徴とする熱可
塑性コンポジット用シート、（Ｉ）非連続強化繊維、非
連続熱可塑性マトリックス繊維及び連続熱可塑性マトリ
ックス繊維からなり、（II）前記両非連続繊維が共に実
質的に無撚であり、且つ混繊度が２０％以上で混繊され
ており、（III）前記混繊されたものを、前記コンポジ
ット用ヤーンに対し重量比で１％以上１０％以下の前記
連続熱可塑性マトリックス繊維で捲回被覆されている
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は強化繊維中に熱可塑性マ
トリックス樹脂が均一に含浸した熱可塑性コンポジット
用シートに関するものである。
トリックス樹脂が均一に含浸した熱可塑性コンポジット
用シートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から本分野の商品として連続強化繊
維に熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂を含浸させたシ
ート状のプレプリグが存在する。しかし、これらの成形
材料を積層しある構造体に成形して得られる成形品の層
間剥離強度は強化繊維の強化方向に比べて極めて低いと
いう問題が存在する。このため成形品を長期にわたって
使用する場合等、層間からの剥離が生じ強度の低下、信
頼性の低下等の問題が生じ、優れた機械特性を有する繊
維強化複合材料の特徴が十分活かされていない現状にあ
る。
維に熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂を含浸させたシ
ート状のプレプリグが存在する。しかし、これらの成形
材料を積層しある構造体に成形して得られる成形品の層
間剥離強度は強化繊維の強化方向に比べて極めて低いと
いう問題が存在する。このため成形品を長期にわたって
使用する場合等、層間からの剥離が生じ強度の低下、信
頼性の低下等の問題が生じ、優れた機械特性を有する繊
維強化複合材料の特徴が十分活かされていない現状にあ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記事情を考
慮してなされたものであり、その目的は成形して得られ
る成形品の層間および／または層内剥離強度が改善され
た熱可塑性コンポジット用シートを提供することにあ
る。
慮してなされたものであり、その目的は成形して得られ
る成形品の層間および／または層内剥離強度が改善され
た熱可塑性コンポジット用シートを提供することにあ
る。
【０００４】上記課題を解決するため鋭意研究を行った
結果本発明を完成するに至った。
結果本発明を完成するに至った。
【０００５】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、下
記の（Ｉ）〜（III）の要件を満たすコンポジット用ヤ
ーンからなり、且つ臨界歪エネルギー解放率が１. ０Ｋ
Ｊ／ｍ2以上であることを特徴とする熱可塑性コンポジ
ット用シート、（Ｉ）非連続強化繊維、非連続熱可塑性
マトリックス繊維及び連続熱可塑性マトリックス繊維か
らなり、（II）前記両非連続繊維が共に実質的に無撚で
あり、且つ混繊度が２０％以上で混繊されており、（II
I）前記混繊されたものを、前記コンポジット用ヤーン
に対し重量比で１％以上１０％以下の前記連続熱可塑性
マトリックス繊維で捲回被覆されている及び上記の
（Ｉ）〜（III）の要件を満たすコンポジット用ヤーン
をテキスタイル加工した後、前記非連続及び連続熱可塑
性マトリックス繊維の融点よりも高い温度で加圧し、前
記非連続及び連続熱可塑性マトリックス繊維を強化繊維
に含浸させることを特徴とする前記熱可塑性コンポジッ
ト用シートの製造方法を提供するものである。
記の（Ｉ）〜（III）の要件を満たすコンポジット用ヤ
ーンからなり、且つ臨界歪エネルギー解放率が１. ０Ｋ
Ｊ／ｍ2以上であることを特徴とする熱可塑性コンポジ
ット用シート、（Ｉ）非連続強化繊維、非連続熱可塑性
マトリックス繊維及び連続熱可塑性マトリックス繊維か
らなり、（II）前記両非連続繊維が共に実質的に無撚で
あり、且つ混繊度が２０％以上で混繊されており、（II
I）前記混繊されたものを、前記コンポジット用ヤーン
に対し重量比で１％以上１０％以下の前記連続熱可塑性
マトリックス繊維で捲回被覆されている及び上記の
（Ｉ）〜（III）の要件を満たすコンポジット用ヤーン
をテキスタイル加工した後、前記非連続及び連続熱可塑
性マトリックス繊維の融点よりも高い温度で加圧し、前
記非連続及び連続熱可塑性マトリックス繊維を強化繊維
に含浸させることを特徴とする前記熱可塑性コンポジッ
ト用シートの製造方法を提供するものである。
【０００６】なお、ここで混繊度は式１により定義す
る。
る。
【数１】 但し、上記式に於いて、Ｎは非連続強化繊維の総本数、
ＮｃＸは非連続強化繊維がいくつかの群に分割されてい
るときのその群の個数、Ｘはある特定な１個の群内のフ
ィラメント数を示す。また、１００（Ｎ−Ｘ）／（Ｎ−
１）は混繊状態を意味し、Ｘが小さい程混繊状態が良好
であり、ＮｃＸ／（Ｎ／Ｘ）はフィラメントが混繊糸全
体の中で、視覚効果上どの程度の重要性を持つかを意味
する。
ＮｃＸは非連続強化繊維がいくつかの群に分割されてい
るときのその群の個数、Ｘはある特定な１個の群内のフ
ィラメント数を示す。また、１００（Ｎ−Ｘ）／（Ｎ−
１）は混繊状態を意味し、Ｘが小さい程混繊状態が良好
であり、ＮｃＸ／（Ｎ／Ｘ）はフィラメントが混繊糸全
体の中で、視覚効果上どの程度の重要性を持つかを意味
する。
【０００７】本発明に用いられる非連続強化繊維（以
下、繊維Ａ）としては炭素繊維、アラミド繊維、ガラス
繊維等が挙げられる。但し、本発明に用いられる強化繊
維は上記の繊維に限定されるわけではない。
下、繊維Ａ）としては炭素繊維、アラミド繊維、ガラス
繊維等が挙げられる。但し、本発明に用いられる強化繊
維は上記の繊維に限定されるわけではない。
【０００８】本発明に用いられる非連続及び連続熱可塑
性マトリックス繊維（以下、それぞれ繊維Ｂ、繊維Ｃ）
としてはポリエチレン、ポリプロピレン及びその共重合
体や変性体を含むポリオレフィン系繊維、ナイロン６、
ナイロン６６、ナイロン１２等のポリアミド繊維、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート
等のポリエステル系繊維、ポリカーボネート繊維、ポリ
エーテルイミド繊維、ポリフェニレンサルファイド繊
維、ポリエーテルケトン繊維等が挙げられる。但し、本
発明に用いられる熱可塑性マトリックス繊維は上記の繊
維に限定されるわけではない。
性マトリックス繊維（以下、それぞれ繊維Ｂ、繊維Ｃ）
としてはポリエチレン、ポリプロピレン及びその共重合
体や変性体を含むポリオレフィン系繊維、ナイロン６、
ナイロン６６、ナイロン１２等のポリアミド繊維、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート
等のポリエステル系繊維、ポリカーボネート繊維、ポリ
エーテルイミド繊維、ポリフェニレンサルファイド繊
維、ポリエーテルケトン繊維等が挙げられる。但し、本
発明に用いられる熱可塑性マトリックス繊維は上記の繊
維に限定されるわけではない。
【０００９】本発明に用いられる繊維Ａの重量比は、特
に限定されないが、熱可塑性コンポジット用ヤーンに対
して３０〜８０％の範囲が好ましい。
に限定されないが、熱可塑性コンポジット用ヤーンに対
して３０〜８０％の範囲が好ましい。
【００１０】本発明に用いられる繊維Ａと繊維Ｂは共に
実質的に無撚の繊維であることが必要である。これはテ
キスタイル加工した後に成形しコンポジット用シートを
作成する場合、成形時に繊維Ａがずれることによりその
繊維の両端が三次元方向に配向してコンポジット用シー
トの機械特性を向上させるためである。
実質的に無撚の繊維であることが必要である。これはテ
キスタイル加工した後に成形しコンポジット用シートを
作成する場合、成形時に繊維Ａがずれることによりその
繊維の両端が三次元方向に配向してコンポジット用シー
トの機械特性を向上させるためである。
【００１１】本発明に用いられる繊維Ａと繊維Ｂの平均
繊維長は特に限定されないが、共に５０mm以上であるこ
とが好ましい。
繊維長は特に限定されないが、共に５０mm以上であるこ
とが好ましい。
【００１２】本発明に用いられる繊維Ａと繊維Ｂは混繊
度２０％以上で混繊されていることが必要である。これ
は混繊度が２０％以上であれば溶融時に繊維Ａへの繊維
Ｂの含浸が短時間に行われるが、混繊度が２０％未満に
なると含浸に時間が掛かり不経済であり、また含浸が不
十分になるため成形品の機械的特性が低下するためであ
る。
度２０％以上で混繊されていることが必要である。これ
は混繊度が２０％以上であれば溶融時に繊維Ａへの繊維
Ｂの含浸が短時間に行われるが、混繊度が２０％未満に
なると含浸に時間が掛かり不経済であり、また含浸が不
十分になるため成形品の機械的特性が低下するためであ
る。
【００１３】なお、混繊する手段としては、連続な強化
繊維と熱可塑性マトリックス繊維を別々に牽切しスライ
バーを得た後、それらのスライバーを混合、牽切し混合
スライバーを得る方法、あるいは連続な強化繊維を牽切
し、スライバーを得た後カード工程などにより得た熱可
塑性マトリックス繊維の非連続スライバーと連条工程あ
るいは粗紡工程で混合し、混合スライバーあるいは混合
粗糸を得る方法などいずれの手段でもよい。
繊維と熱可塑性マトリックス繊維を別々に牽切しスライ
バーを得た後、それらのスライバーを混合、牽切し混合
スライバーを得る方法、あるいは連続な強化繊維を牽切
し、スライバーを得た後カード工程などにより得た熱可
塑性マトリックス繊維の非連続スライバーと連条工程あ
るいは粗紡工程で混合し、混合スライバーあるいは混合
粗糸を得る方法などいずれの手段でもよい。
【００１４】本発明に用いられる混繊糸は繊維Ｃにより
捲回被覆されており、繊維Ｃは熱可塑性コンポジット用
ヤーンに対し重量比が１％以上１０％以下であることが
必要である。このようにすることによりテキスタイル加
工性とコンポジット物性を両立させることができるため
である。以下詳細に説明する。
捲回被覆されており、繊維Ｃは熱可塑性コンポジット用
ヤーンに対し重量比が１％以上１０％以下であることが
必要である。このようにすることによりテキスタイル加
工性とコンポジット物性を両立させることができるため
である。以下詳細に説明する。
【００１５】なお、ここで言う重量比は式２により定義
する。 重量比＝｛ｃ／（ａ＋ｂ＋ｃ）｝×１００（％） （式２） ａ：繊維Ａの量（ｇ／ｍ） ｂ：繊維Ｂの量（ｇ／ｍ） ｃ：繊維Ｃの量（ｇ／ｍ）
する。 重量比＝｛ｃ／（ａ＋ｂ＋ｃ）｝×１００（％） （式２） ａ：繊維Ａの量（ｇ／ｍ） ｂ：繊維Ｂの量（ｇ／ｍ） ｃ：繊維Ｃの量（ｇ／ｍ）
【００１６】実際の工程においては、熱可塑性コンポジ
ット用ヤーンは熱と圧力を加えられることにより繊維Ｂ
及びＣが溶融し、繊維Ａに含浸され、冷却過程を経て熱
可塑性コンポジット用シートとなる。従って、熱可塑性
コンポジット用シートの物性及び外観を支配する要因と
して上記２種（繊維Ｂ及びＣ）の熱可塑性マトリックス
繊維の溶融状態が上げられる。上記連続熱可塑性マトリ
ックス繊維の主たる役割はテキスタイル加工性にある。
すなわちテキスタイル加工時に繊維Ａを損傷させること
なく得ることができ、さらに成形に供するための材料と
して所定の形状に裁断し、予備賦形することが満足にな
されることである。いったん予備賦形がなされたならば
その後は極力スムースに溶融し捲回被覆の痕跡を残さな
いことが重要である。繊維Ｃの痕跡が残っているとレジ
ンリッチ部が存在し成形品の表面外観を損なうのみなら
ず、成形品の機械的物性も低下する。また繊維Ｃによる
拘束力が成形中に働いて繊維Ａ間のバラケが不十分とな
り繊維束間の物性も低下する。これらの欠点を発生させ
ないために繊維Ｃの重量比が１０％以下であることが必
要となり、一方前記のテキスタイル加工性を満足させる
ためにその重量比が１％以上であることが必要となる。
ット用ヤーンは熱と圧力を加えられることにより繊維Ｂ
及びＣが溶融し、繊維Ａに含浸され、冷却過程を経て熱
可塑性コンポジット用シートとなる。従って、熱可塑性
コンポジット用シートの物性及び外観を支配する要因と
して上記２種（繊維Ｂ及びＣ）の熱可塑性マトリックス
繊維の溶融状態が上げられる。上記連続熱可塑性マトリ
ックス繊維の主たる役割はテキスタイル加工性にある。
すなわちテキスタイル加工時に繊維Ａを損傷させること
なく得ることができ、さらに成形に供するための材料と
して所定の形状に裁断し、予備賦形することが満足にな
されることである。いったん予備賦形がなされたならば
その後は極力スムースに溶融し捲回被覆の痕跡を残さな
いことが重要である。繊維Ｃの痕跡が残っているとレジ
ンリッチ部が存在し成形品の表面外観を損なうのみなら
ず、成形品の機械的物性も低下する。また繊維Ｃによる
拘束力が成形中に働いて繊維Ａ間のバラケが不十分とな
り繊維束間の物性も低下する。これらの欠点を発生させ
ないために繊維Ｃの重量比が１０％以下であることが必
要となり、一方前記のテキスタイル加工性を満足させる
ためにその重量比が１％以上であることが必要となる。
【００１７】また、テキスタイル加工性を向上させるた
めには、繊維Ｃを前記混繊糸の糸軸方向に実質的に均一
分散させた状態で捲回被覆させることが好ましい。実質
的に均一分散させる手法としては、繊維Ｃを電気開繊装
置で開繊後該混繊糸に重ね合わせオシレーティングエプ
ロンローラーに供給することにより可能であるが、この
方法に限定されるわけではない。
めには、繊維Ｃを前記混繊糸の糸軸方向に実質的に均一
分散させた状態で捲回被覆させることが好ましい。実質
的に均一分散させる手法としては、繊維Ｃを電気開繊装
置で開繊後該混繊糸に重ね合わせオシレーティングエプ
ロンローラーに供給することにより可能であるが、この
方法に限定されるわけではない。
【００１８】さらに、熱可塑性コンポジット用シートの
表面外観を向上させる手段として繊維Ｃの融点及び溶融
粘度を繊維Ｂよりも低くし、成形時の繊維Ｃの流動性を
良くすることも有効である。
表面外観を向上させる手段として繊維Ｃの融点及び溶融
粘度を繊維Ｂよりも低くし、成形時の繊維Ｃの流動性を
良くすることも有効である。
【００１９】熱可塑性マトリックス繊維の表面処理剤と
しては、繊維製造工程及び後工程通過性を維持するた
め、いわゆる紡糸オイルが一般的に使用される。しか
し、この種の処理剤はコンポジットの強化繊維とマトリ
ックス界面の接着力を阻害するので本発明では極力用い
ない方が好ましい。
しては、繊維製造工程及び後工程通過性を維持するた
め、いわゆる紡糸オイルが一般的に使用される。しか
し、この種の処理剤はコンポジットの強化繊維とマトリ
ックス界面の接着力を阻害するので本発明では極力用い
ない方が好ましい。
【００２０】このようにして得られたコンポジット用ヤ
ーンは、テキスタイル加工時、強化繊維の損傷を受ける
ことなく、ブレード、織物および編物などに加工され、
強化すべき方向に強化繊維を配列させることができる。
ーンは、テキスタイル加工時、強化繊維の損傷を受ける
ことなく、ブレード、織物および編物などに加工され、
強化すべき方向に強化繊維を配列させることができる。
【００２１】本発明に於いて、前記コンポジット用ヤー
ンはテキスタイル加工した後、成形工程に供される。そ
の際、繊維Ｂ及びＣの融点以上の温度に加熱し、溶融状
態で加圧することにより繊維Ａ間に含浸させて、熱可塑
性コンポジット用シートを成形する。ここで、テキスタ
イル加工とは、本発明のコンポジット用ヤーンからブレ
ード等を作製すること、本発明のコンポジット用ヤーン
を所望する厚さになるように配列及び／叉は積層するこ
と、あるいはこれらを組み合わせること等をいう。
ンはテキスタイル加工した後、成形工程に供される。そ
の際、繊維Ｂ及びＣの融点以上の温度に加熱し、溶融状
態で加圧することにより繊維Ａ間に含浸させて、熱可塑
性コンポジット用シートを成形する。ここで、テキスタ
イル加工とは、本発明のコンポジット用ヤーンからブレ
ード等を作製すること、本発明のコンポジット用ヤーン
を所望する厚さになるように配列及び／叉は積層するこ
と、あるいはこれらを組み合わせること等をいう。
【００２２】本発明の熱可塑性コンポジット用シートの
臨界歪エネルギー解放率（以下、Ｇ１ｃ）は１. ０ｋＪ
／ｍ2以上であることが必要である。これはＧ１ｃが１.
０ｋＪ／ｍ2未満では、得られた成形品を長期にわたっ
て使用する場合、特に層間からの剥離が生じ強度の低
下、信頼性の低下等の問題が生じるためである。よっ
て、本発明ではＧ１ｃを向上させるために強化繊維とし
て無撚の非連続繊維を用いる。これは、強化繊維が無撚
の非連続繊維であれば、熱可塑性マトリックス繊維の溶
融、加圧、含浸の過程で、連続強化繊維の場合に比べ、
強化繊維がコンポジット用ヤーンの周方向に容易に移動
することができると共にその両端が三次元方向に配向
し、熱可塑性コンポジット用シートの機械特性、つまり
Ｇ１ｃが向上するためである。
臨界歪エネルギー解放率（以下、Ｇ１ｃ）は１. ０ｋＪ
／ｍ2以上であることが必要である。これはＧ１ｃが１.
０ｋＪ／ｍ2未満では、得られた成形品を長期にわたっ
て使用する場合、特に層間からの剥離が生じ強度の低
下、信頼性の低下等の問題が生じるためである。よっ
て、本発明ではＧ１ｃを向上させるために強化繊維とし
て無撚の非連続繊維を用いる。これは、強化繊維が無撚
の非連続繊維であれば、熱可塑性マトリックス繊維の溶
融、加圧、含浸の過程で、連続強化繊維の場合に比べ、
強化繊維がコンポジット用ヤーンの周方向に容易に移動
することができると共にその両端が三次元方向に配向
し、熱可塑性コンポジット用シートの機械特性、つまり
Ｇ１ｃが向上するためである。
【００２３】なお、Ｇ１ｃ値は次のように求める。ま
ず、熱可塑性コンポジット用ヤーンを一方向に引き揃え
て積層し、金型の中で温度２５０℃、圧力１０ｋｇ／ｃ
ｍ2、保持時間１０分の条件で加圧を行い、その後冷却
して金型から取り出し厚さ３ｍｍの平板を作成する。な
お層間剥離部を作るために、金型への投入時に厚さ２０
μｍのアルミ箔を積層中央部に挿入する。成形された平
板を幅２５ｍｍ、長さ１５０ｍｍに切り出しダブルカン
チレバービーム（以下、ＤＣＢ）試験片を作成し、この
ＤＣＢ試験片を用いて引っ張り試験機により応力- 歪曲
線を求める。負荷速度は１ｍｍ／分とする。Ｇ１ｃ値は
式３及び式４により算出する。 Ｇ１ｃ＝（３Ｐ１2λ１1/3）／（４Ａ１ＢＨ） （式３） （ａ／２Ｈ）＝Ａ１λ１1/3＋Ａ０ （式４） 但し、次の通りである。 Ｐ１：初期限界荷重（Ｎ） λ１：応力- 歪曲線における初期の弾性部分のコンプラ
イアンス（ｍｍ／Ｎ） Ｈ ：板厚の半分（ｍｍ） Ａ１：式４における直線の傾き（（Ｎ／ｍｍ）1/3） Ａ０：式４における直線の切片（無次元） Ｂ ：試験片幅（ｍｍ） ａ ：亀裂長さ（ｍｍ）
ず、熱可塑性コンポジット用ヤーンを一方向に引き揃え
て積層し、金型の中で温度２５０℃、圧力１０ｋｇ／ｃ
ｍ2、保持時間１０分の条件で加圧を行い、その後冷却
して金型から取り出し厚さ３ｍｍの平板を作成する。な
お層間剥離部を作るために、金型への投入時に厚さ２０
μｍのアルミ箔を積層中央部に挿入する。成形された平
板を幅２５ｍｍ、長さ１５０ｍｍに切り出しダブルカン
チレバービーム（以下、ＤＣＢ）試験片を作成し、この
ＤＣＢ試験片を用いて引っ張り試験機により応力- 歪曲
線を求める。負荷速度は１ｍｍ／分とする。Ｇ１ｃ値は
式３及び式４により算出する。 Ｇ１ｃ＝（３Ｐ１2λ１1/3）／（４Ａ１ＢＨ） （式３） （ａ／２Ｈ）＝Ａ１λ１1/3＋Ａ０ （式４） 但し、次の通りである。 Ｐ１：初期限界荷重（Ｎ） λ１：応力- 歪曲線における初期の弾性部分のコンプラ
イアンス（ｍｍ／Ｎ） Ｈ ：板厚の半分（ｍｍ） Ａ１：式４における直線の傾き（（Ｎ／ｍｍ）1/3） Ａ０：式４における直線の切片（無次元） Ｂ ：試験片幅（ｍｍ） ａ ：亀裂長さ（ｍｍ）
【００２４】
【実施例】以下実施例を挙げて、本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではな
い。
するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではな
い。
【００２５】
【実施例１】繊維Ａとして炭素繊維、繊維Ｂとしてナイ
ロン６繊維を用いた。両繊維は共に無撚で、平均繊維長
は共に７０ｍｍであった。これらの混繊糸に繊維Ｃとし
て４０デニール／２４フィラメントのナイロン６フィラ
メントをＳ方向とＺ方向に捲回被覆し、コンポジット用
ヤーンを作製した。作成方法の詳細は次の通りである。
まず、繊維Ａ及びＢの牽切スライバーを得た後に練条機
にて混合しドラフトをかけることにより２３６ゲレン／
６ヤードの混繊糸とした。次に、該混合スライバーをド
ラフトした後に中空スピンドルによりナイロン６フィラ
メントを２６０ｔ／ｍの条件にてＳ方向とＺ方向に捲回
被覆し、Ｎｍ１．７のコンポジット用ヤーンを得た。該
ヤーン中の繊維Ａの重量比は５８％、繊維Ｃの重量比は
２％、混繊糸の混繊度は６５％であった。前記のコンポ
ジット用ヤーンを一方向に引き揃えて積層し、金型の中
で温度２５０℃、圧力１０ｋｇ／ｃｍ2、保持時間１０
分の条件で加圧を行い、その後冷却して金型から取り出
し厚さ３ｍｍの平板を作成した。なお層間剥離部を作る
ために、金型への投入時に厚さ２０μｍのアルミ箔を積
層中央部に挿入した。成形された平板を幅２５ｍｍ、長
さ１５０ｍｍに切り出しＤＣＢ試験片を作成し、引っ張
り試験機を用いてＧ１C を求めた。Ｇ１C 値は１. ８ｋ
Ｊ／ｍ2であった。
ロン６繊維を用いた。両繊維は共に無撚で、平均繊維長
は共に７０ｍｍであった。これらの混繊糸に繊維Ｃとし
て４０デニール／２４フィラメントのナイロン６フィラ
メントをＳ方向とＺ方向に捲回被覆し、コンポジット用
ヤーンを作製した。作成方法の詳細は次の通りである。
まず、繊維Ａ及びＢの牽切スライバーを得た後に練条機
にて混合しドラフトをかけることにより２３６ゲレン／
６ヤードの混繊糸とした。次に、該混合スライバーをド
ラフトした後に中空スピンドルによりナイロン６フィラ
メントを２６０ｔ／ｍの条件にてＳ方向とＺ方向に捲回
被覆し、Ｎｍ１．７のコンポジット用ヤーンを得た。該
ヤーン中の繊維Ａの重量比は５８％、繊維Ｃの重量比は
２％、混繊糸の混繊度は６５％であった。前記のコンポ
ジット用ヤーンを一方向に引き揃えて積層し、金型の中
で温度２５０℃、圧力１０ｋｇ／ｃｍ2、保持時間１０
分の条件で加圧を行い、その後冷却して金型から取り出
し厚さ３ｍｍの平板を作成した。なお層間剥離部を作る
ために、金型への投入時に厚さ２０μｍのアルミ箔を積
層中央部に挿入した。成形された平板を幅２５ｍｍ、長
さ１５０ｍｍに切り出しＤＣＢ試験片を作成し、引っ張
り試験機を用いてＧ１C を求めた。Ｇ１C 値は１. ８ｋ
Ｊ／ｍ2であった。
【００２６】
【比較例１】繊維Ａの代わりに１２Ｋの連続炭素繊維、
繊維Ｂの代わりに６０００デニール／５８０フィラメン
トの連続ナイロン６繊維を用いて混繊糸を作成した。作
成方法は炭素繊維とナイロン６繊維を引き揃えて空気ノ
ズルに供給し空気圧０. ７ｋｇ／ｃｍ2で交絡処理を施
し１１２００デニールの混繊糸を得た。炭素繊維の重量
比は５６％であり、混繊度は３０％であった。得られた
混繊糸より実施例１と同じ方法でＤＣＢ試験片を作成
し、引っ張り試験機を用いてＧ１ｃを求めた。Ｇ１ｃの
値は０. ８ｋＪ／ｍ2であった。
繊維Ｂの代わりに６０００デニール／５８０フィラメン
トの連続ナイロン６繊維を用いて混繊糸を作成した。作
成方法は炭素繊維とナイロン６繊維を引き揃えて空気ノ
ズルに供給し空気圧０. ７ｋｇ／ｃｍ2で交絡処理を施
し１１２００デニールの混繊糸を得た。炭素繊維の重量
比は５６％であり、混繊度は３０％であった。得られた
混繊糸より実施例１と同じ方法でＤＣＢ試験片を作成
し、引っ張り試験機を用いてＧ１ｃを求めた。Ｇ１ｃの
値は０. ８ｋＪ／ｍ2であった。
【００２７】
【比較例２】繊維Ａの代わりに１２Ｋの炭素繊維、繊維
Ｂの代わりに熱硬化性のビスフェノール系エポキシ樹脂
を用いてプリプレグを作成した。プリプレグ中の強化繊
維の重量比は６０％であった。得られたプリプレグより
実施例１と同じ方法でＤＣＢ試験片を作成し、引っ張り
試験機を用いてＧ１ｃを求めた。Ｇ１ｃの値は０. ２ｋ
Ｊ／ｍ2であった。
Ｂの代わりに熱硬化性のビスフェノール系エポキシ樹脂
を用いてプリプレグを作成した。プリプレグ中の強化繊
維の重量比は６０％であった。得られたプリプレグより
実施例１と同じ方法でＤＣＢ試験片を作成し、引っ張り
試験機を用いてＧ１ｃを求めた。Ｇ１ｃの値は０. ２ｋ
Ｊ／ｍ2であった。
【００２８】
【発明の効果】本発明は以上の構成から明らかなよう
に、強化繊維中に熱可塑性マトリックス樹脂が均一に含
浸したことにより、成形して得られる成形品の層間及び
／叉は層内剥離強度が改善された熱可塑性コンポジット
用シート並びにその製造方法を提供するものである。具
体的には、本発明の熱可塑性コンポジット用シートは、
テニスやバドミントンのラケット用フレームあるいはバ
ット、またゴルフクラブのヘッドなどに適用可能であ
る。このように、本発明の熱可塑性コンポジット用シー
トは、広範囲の用途に適用可能であり、その効果は大で
ある。
に、強化繊維中に熱可塑性マトリックス樹脂が均一に含
浸したことにより、成形して得られる成形品の層間及び
／叉は層内剥離強度が改善された熱可塑性コンポジット
用シート並びにその製造方法を提供するものである。具
体的には、本発明の熱可塑性コンポジット用シートは、
テニスやバドミントンのラケット用フレームあるいはバ
ット、またゴルフクラブのヘッドなどに適用可能であ
る。このように、本発明の熱可塑性コンポジット用シー
トは、広範囲の用途に適用可能であり、その効果は大で
ある。
Claims (2)
- 【請求項１】 下記の（Ｉ）〜（III）の要件を満たす
コンポジット用ヤーンからなり、且つ臨界歪エネルギー
解放率が１. ０ｋＪ／ｍ2以上であることを特徴とする
熱可塑性コンポジット用シート。 （Ｉ）非連続強化繊維、非連続熱可塑性マトリックス繊
維及び連続熱可塑性マトリックス繊維からなり、（II）
前記両非連続繊維が共に実質的に無撚であり、且つ混繊
度が２０％以上で混繊されており、（III）前記混繊さ
れたものを、前記コンポジット用ヤーンに対し重量比で
１％以上１０％以下の前記連続熱可塑性マトリックス繊
維で捲回被覆されている - 【請求項２】 下記の（Ｉ）〜（III）の要件を満たす
コンポジット用ヤーンをテキスタイル加工した後、前記
非連続及び連続熱可塑性マトリックス繊維の融点よりも
高い温度で加圧し、前記非連続及び連続熱可塑性マトリ
ックス繊維を強化繊維に含浸させることを特徴とする請
求項１記載の熱可塑性コンポジット用シートの製造方
法。 （Ｉ）非連続強化繊維、非連続熱可塑性マトリックス繊
維及び連続熱可塑性マトリックス繊維からなり、（II）
前記両非連続繊維が共に実質的に無撚であり、且つ混繊
度が２０％以上で混繊されており、（III）前記混繊さ
れたものを、前記コンポジット用ヤーンに対し重量比で
１％以上１０％以下の前記連続熱可塑性マトリックス繊
維で捲回被覆されている
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16470093A JP3314826B2 (ja) | 1993-07-02 | 1993-07-02 | 熱可塑性コンポジット用シート |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16470093A JP3314826B2 (ja) | 1993-07-02 | 1993-07-02 | 熱可塑性コンポジット用シート |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0718098A true JPH0718098A (ja) | 1995-01-20 |
| JP3314826B2 JP3314826B2 (ja) | 2002-08-19 |
Family
ID=15798216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16470093A Expired - Fee Related JP3314826B2 (ja) | 1993-07-02 | 1993-07-02 | 熱可塑性コンポジット用シート |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3314826B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011105836A (ja) * | 2009-11-17 | 2011-06-02 | Toyobo Co Ltd | 炭素長繊維強化ポリアミド複合材料 |
| JP2011116841A (ja) * | 2009-12-02 | 2011-06-16 | Toyobo Co Ltd | 炭素長繊維強化ポリアミド複合材料 |
-
1993
- 1993-07-02 JP JP16470093A patent/JP3314826B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011105836A (ja) * | 2009-11-17 | 2011-06-02 | Toyobo Co Ltd | 炭素長繊維強化ポリアミド複合材料 |
| JP2011116841A (ja) * | 2009-12-02 | 2011-06-16 | Toyobo Co Ltd | 炭素長繊維強化ポリアミド複合材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3314826B2 (ja) | 2002-08-19 |
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