JPH0741680B2 - Ｆｒｐの成形方法 - Google Patents
Ｆｒｐの成形方法Info
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- JPH0741680B2 JPH0741680B2 JP61205204A JP20520486A JPH0741680B2 JP H0741680 B2 JPH0741680 B2 JP H0741680B2 JP 61205204 A JP61205204 A JP 61205204A JP 20520486 A JP20520486 A JP 20520486A JP H0741680 B2 JPH0741680 B2 JP H0741680B2
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- yarn
- fiber structure
- resin
- fiber
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、補強材として三次元繊維構造体を使用するFR
Pの成形方法に関するものである。
Pの成形方法に関するものである。
従来、炭素繊維やガラス繊維で補強した樹脂成形体（FR
P）を成形する方法としては、長繊維状の補強繊維に樹
脂を含浸させた所謂プリプレグシートをマトリックス樹
脂内に多層に配置するようにしていた。しかし、このよ
うにプリプレグシートを層状に配置したFRPは層間剥離
に対する抵抗が弱いため、補強繊維の充填量の割りには
補強効果があまり良くないという問題があった。
P）を成形する方法としては、長繊維状の補強繊維に樹
脂を含浸させた所謂プリプレグシートをマトリックス樹
脂内に多層に配置するようにしていた。しかし、このよ
うにプリプレグシートを層状に配置したFRPは層間剥離
に対する抵抗が弱いため、補強繊維の充填量の割りには
補強効果があまり良くないという問題があった。
このような欠点の対策として、補強繊維を三次元の構造
体に形成したのち、これを樹脂中に埋め込む方法が、例
えば米国特許第4312261号明細書等によって提案されて
いる。しかし、この三次元繊維構造体を使用するFRPの
成形方法には、次のような問題があった。
体に形成したのち、これを樹脂中に埋め込む方法が、例
えば米国特許第4312261号明細書等によって提案されて
いる。しかし、この三次元繊維構造体を使用するFRPの
成形方法には、次のような問題があった。
金型に充填した三次元繊維構造体に樹脂を充填する
ために高圧が必要であり、その高い樹脂の射出圧によっ
て繊維が変形してFRPの補強効果を低下させるため、機
械的特性に優れたFRPを得にくい。
ために高圧が必要であり、その高い樹脂の射出圧によっ
て繊維が変形してFRPの補強効果を低下させるため、機
械的特性に優れたFRPを得にくい。
また、上記のように高い射出圧が必要であるため、
樹脂を内部まで均一に充填させることが難しく、特に厚
みの大きいFRPを成形する場合には一層難しくなる。し
たがって、この点からも機械的特性に優れたFRPを得に
くく、かつ成形速度も遅くなるため生産性が低い。
樹脂を内部まで均一に充填させることが難しく、特に厚
みの大きいFRPを成形する場合には一層難しくなる。し
たがって、この点からも機械的特性に優れたFRPを得に
くく、かつ成形速度も遅くなるため生産性が低い。
高圧射出装置は高価であるため設備費が増大し、製
造コストを高くする。
造コストを高くする。
などである。
また、補強繊維を樹脂槽内に浸漬させて補強繊維内に樹
脂を含浸させてFRPを成形する方法が、例えば特開昭59
−29829号公報、特公昭57−20900号公報等で提案されて
いる。しかし、このFRPの成形方法には、次のような問
題がある。
脂を含浸させてFRPを成形する方法が、例えば特開昭59
−29829号公報、特公昭57−20900号公報等で提案されて
いる。しかし、このFRPの成形方法には、次のような問
題がある。
樹脂の付着量を制御することができないため、FRP
に成形したとき所望の繊維体積含有率に制御することが
できない。
に成形したとき所望の繊維体積含有率に制御することが
できない。
樹脂の付着量が不良になりやすいためボイドを発生
し、所定の機械的強度を有するFRPを得ることが難し
い。
し、所定の機械的強度を有するFRPを得ることが難し
い。
などである。
本発明の目的は、三次元繊維構造体の繊維体積含有率の
高低如何にかかわらず、高圧の射出装置を必要とせず、
かつ三次元繊維構造体の変形やボイドを発生させること
なく樹脂を均一に各繊維の単糸間に充填可能にするFRP
の成形方法を提供することにある。
高低如何にかかわらず、高圧の射出装置を必要とせず、
かつ三次元繊維構造体の変形やボイドを発生させること
なく樹脂を均一に各繊維の単糸間に充填可能にするFRP
の成形方法を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明によるFRPの成形方法
は、 A.糸条案内孔の周囲に樹脂供給物を配置した被覆ノズル
を使用し、該被覆ノズルの糸条案内孔に線状の補強繊維
糸条を走行させながら、前記樹脂供給口から溶融した熱
可塑性樹脂を連続吐出して、該補強繊維糸条の表面に所
定厚みの熱可塑性樹脂層を形成する第１工程と、 B.前記熱可塑性樹脂層を被覆した線状の補強繊維糸条
を、製織装置を使用して面方向に配向させると共に厚さ
方向に配向させた三次元繊維構造体に製織する第２工程
と、 C.前記三次元繊維構造体を金型に充填し、該金型をホッ
トプレスにより加圧すると共に前記熱可塑性樹脂の融点
以上に加熱して、前記熱可塑性樹脂層を前記三次元繊維
構造体内の空隙に流動させて各繊維の単糸間内へ充填さ
せ、次いで冷却硬化して所定形状のFRP成形体を得る第
３工程 とからなることを特徴とするものである。
は、 A.糸条案内孔の周囲に樹脂供給物を配置した被覆ノズル
を使用し、該被覆ノズルの糸条案内孔に線状の補強繊維
糸条を走行させながら、前記樹脂供給口から溶融した熱
可塑性樹脂を連続吐出して、該補強繊維糸条の表面に所
定厚みの熱可塑性樹脂層を形成する第１工程と、 B.前記熱可塑性樹脂層を被覆した線状の補強繊維糸条
を、製織装置を使用して面方向に配向させると共に厚さ
方向に配向させた三次元繊維構造体に製織する第２工程
と、 C.前記三次元繊維構造体を金型に充填し、該金型をホッ
トプレスにより加圧すると共に前記熱可塑性樹脂の融点
以上に加熱して、前記熱可塑性樹脂層を前記三次元繊維
構造体内の空隙に流動させて各繊維の単糸間内へ充填さ
せ、次いで冷却硬化して所定形状のFRP成形体を得る第
３工程 とからなることを特徴とするものである。
このように三次元繊維構造体に製織する前の補強繊維糸
条に熱可塑性樹脂層を予め被覆し、しかもその熱可塑性
樹脂層を被覆ノズルを利用して形成するため、FRPにし
たときに必要な樹脂量に容易に制御することができる。
また、この補強繊維糸条を三次元繊維構造体にして金型
内で加圧加熱すると、補強繊維糸条に被覆されている熱
可塑性樹脂層が流動して三次元繊維構造体内に各繊維の
単糸間内へ充填状態になる。したがって、高圧の射出装
置を何ら必要とせずに、かつ三次元繊維構造体を何ら変
形させることなく機械的性能に優れたFRPを得ることが
できる。
条に熱可塑性樹脂層を予め被覆し、しかもその熱可塑性
樹脂層を被覆ノズルを利用して形成するため、FRPにし
たときに必要な樹脂量に容易に制御することができる。
また、この補強繊維糸条を三次元繊維構造体にして金型
内で加圧加熱すると、補強繊維糸条に被覆されている熱
可塑性樹脂層が流動して三次元繊維構造体内に各繊維の
単糸間内へ充填状態になる。したがって、高圧の射出装
置を何ら必要とせずに、かつ三次元繊維構造体を何ら変
形させることなく機械的性能に優れたFRPを得ることが
できる。
本発明において、三次元繊維構造体に使用する補強繊維
糸条としては、炭素繊維、ガラス繊維、有機高弾性繊
維、芳香族ポリアミド繊維、シリコンカーバイド繊維、
ボロン繊維などを挙げることができる。
糸条としては、炭素繊維、ガラス繊維、有機高弾性繊
維、芳香族ポリアミド繊維、シリコンカーバイド繊維、
ボロン繊維などを挙げることができる。
FRPのマトリックスにする樹脂としては熱可塑性樹脂を
使用する。その熱可塑性樹脂としては、ポリアミド系樹
脂、ブタジエン系樹脂、スチレン系樹脂、ポリブチレン
テレフタレート系樹脂などを挙げることができる。
使用する。その熱可塑性樹脂としては、ポリアミド系樹
脂、ブタジエン系樹脂、スチレン系樹脂、ポリブチレン
テレフタレート系樹脂などを挙げることができる。
本発明は、補強繊維糸条を三次元繊維構造体に製織する
前に、予め線状の状態の補強繊維糸条の周囲に熱可塑性
樹脂を被覆する。その熱可塑性樹脂層の被覆形成方法と
しては、糸条案内孔の周囲に樹脂供給口を配置した被覆
ノズルを使用し、その糸条案内孔に補強繊維糸条を通過
走行させながら溶融状の熱可塑性樹脂を連続吐出して層
状に被覆する。このような被覆ノズルを利用することに
より、補強繊維糸条に対する熱可塑性樹脂の被覆量を制
御しやすくな、予め定められた所定量を容易に被覆する
ことができる。
前に、予め線状の状態の補強繊維糸条の周囲に熱可塑性
樹脂を被覆する。その熱可塑性樹脂層の被覆形成方法と
しては、糸条案内孔の周囲に樹脂供給口を配置した被覆
ノズルを使用し、その糸条案内孔に補強繊維糸条を通過
走行させながら溶融状の熱可塑性樹脂を連続吐出して層
状に被覆する。このような被覆ノズルを利用することに
より、補強繊維糸条に対する熱可塑性樹脂の被覆量を制
御しやすくな、予め定められた所定量を容易に被覆する
ことができる。
所定量の熱可塑性樹脂が被覆された補強繊維糸条を三次
元繊維構造体に製織する方法としては、特に限定される
ものではないが、例えば公知の製織方法としては、特公
昭53−4145号公報、米国特許第4312261号明細書、特開
昭52−12382号公報等に提案されているものを挙げるこ
とができる。
元繊維構造体に製織する方法としては、特に限定される
ものではないが、例えば公知の製織方法としては、特公
昭53−4145号公報、米国特許第4312261号明細書、特開
昭52−12382号公報等に提案されているものを挙げるこ
とができる。
また、米国特許第4312261号明細書に記載された三次元
繊維構造体の製織装置では、スライダを底面に設けたボ
ビンキャリヤと、これを支持する移動平面上に設けたス
テータとでリニヤモータを構成し、個々のボビンキャリ
ヤに駆動力を与えるようにした装置を使用することがで
きる。
繊維構造体の製織装置では、スライダを底面に設けたボ
ビンキャリヤと、これを支持する移動平面上に設けたス
テータとでリニヤモータを構成し、個々のボビンキャリ
ヤに駆動力を与えるようにした装置を使用することがで
きる。
上述のようにして得られた三次元繊維構造体には、FRP
にしたときに必要な樹脂量が予め補強繊維糸条の表面に
被覆されているので、この三次元繊維構造体を金型に充
填してホットプレスにより加圧すると共に、熱可塑性樹
脂の融点以上に加熱すると、熱可塑性樹脂が三次元繊維
構造体内部を流動して、自動的に各繊維の単糸間内へ充
填されてボイドの全くない状態になる。したがって、高
圧の射出装置を使用することなく三次元繊維構造体内に
樹脂を細密充填することが可能になる。そして、この成
形操作後に冷却して金型から離型させれば、所期の機械
的特性を有するFRP成形体が得られることになる。
にしたときに必要な樹脂量が予め補強繊維糸条の表面に
被覆されているので、この三次元繊維構造体を金型に充
填してホットプレスにより加圧すると共に、熱可塑性樹
脂の融点以上に加熱すると、熱可塑性樹脂が三次元繊維
構造体内部を流動して、自動的に各繊維の単糸間内へ充
填されてボイドの全くない状態になる。したがって、高
圧の射出装置を使用することなく三次元繊維構造体内に
樹脂を細密充填することが可能になる。そして、この成
形操作後に冷却して金型から離型させれば、所期の機械
的特性を有するFRP成形体が得られることになる。
（第１工程） 補強繊維として、単糸直径が23.5μｍのガラス繊維を20
00本集束させた糸条20を、第１図に示すような被覆ノズ
ル21の糸条案内孔に通過走行させながら、周囲の樹脂供
給口から溶融状態のナイロン６樹脂22を連続供給するこ
とにより、糸条20の表面にナイロン６樹脂層を被覆し、
さらに引き続き、常温の水23を収容した槽24内をガイド
ローラ25を介して通過させることにより急冷し、次いで
ガイドローラ26を経由してボビン27に巻き取った。
00本集束させた糸条20を、第１図に示すような被覆ノズ
ル21の糸条案内孔に通過走行させながら、周囲の樹脂供
給口から溶融状態のナイロン６樹脂22を連続供給するこ
とにより、糸条20の表面にナイロン６樹脂層を被覆し、
さらに引き続き、常温の水23を収容した槽24内をガイド
ローラ25を介して通過させることにより急冷し、次いで
ガイドローラ26を経由してボビン27に巻き取った。
（第２工程） 第１工程で得られたナイロン６樹脂層を被覆したガラス
繊維糸条20aを128本使用し、特開昭61−89352号公報に
記載された三次元製織装置を使用して、第２図に示すよ
うにガラス繊維糸条20aが、それぞれ経糸Ａ、緯糸Ｂ、
垂直糸Ｃとして配向した三次元繊維構造体30を製織し
た。
繊維糸条20aを128本使用し、特開昭61−89352号公報に
記載された三次元製織装置を使用して、第２図に示すよ
うにガラス繊維糸条20aが、それぞれ経糸Ａ、緯糸Ｂ、
垂直糸Ｃとして配向した三次元繊維構造体30を製織し
た。
このようにして製織した三次元繊維構造体30の繊維体積
含有率Vfは、47.6％であった。
含有率Vfは、47.6％であった。
（第３工程） 第２工程で製織した三次元繊維構造体30を、第３図に示
すように上型32と下型33とからなり、その内部に断面Ｌ
形の空洞部31を有する金型に充填し、次いでこの金型を
ホットプレスにより200kg/cm2に加圧しながら280℃に加
熱し、ガラス繊維糸条20a表面のナイロン６樹脂層を流
動化させて、三次元繊維構造体30内の空隙にナイロン６
樹脂を各繊維の単糸間レベルまで充填させた。一定時間
後、この金型を冷却して内部のFRP成形体を硬化させ
た。
すように上型32と下型33とからなり、その内部に断面Ｌ
形の空洞部31を有する金型に充填し、次いでこの金型を
ホットプレスにより200kg/cm2に加圧しながら280℃に加
熱し、ガラス繊維糸条20a表面のナイロン６樹脂層を流
動化させて、三次元繊維構造体30内の空隙にナイロン６
樹脂を各繊維の単糸間レベルまで充填させた。一定時間
後、この金型を冷却して内部のFRP成形体を硬化させ
た。
冷却後に金型からFRP成形体を離型させると、Ｌ形断面
の各辺の寸法が18×18×6mmで、長さが300mmのFRPが得
られた。このFRPの繊維体積含有率Vfは、上記三次元繊
維構造体30内の樹脂が細密充填化されることにより52.7
％に向上していた。
の各辺の寸法が18×18×6mmで、長さが300mmのFRPが得
られた。このFRPの繊維体積含有率Vfは、上記三次元繊
維構造体30内の樹脂が細密充填化されることにより52.7
％に向上していた。
上述したように、本発明によるFRPの成形方法によれ
ば、前述した構成によって次のような効果が得られる。
ば、前述した構成によって次のような効果が得られる。
三次元繊維構造体に製織する前の補強繊維糸条に熱
可塑性樹脂を被覆し、しかもその熱可塑性樹脂を被覆ノ
ズルを利用して被覆するようにしたため被覆量の制御を
容易に行うことができ、その結果として繊維体積含有率
の高低にかかわらずFRPの繊維体積含有率Vfの制御を容
易にする。
可塑性樹脂を被覆し、しかもその熱可塑性樹脂を被覆ノ
ズルを利用して被覆するようにしたため被覆量の制御を
容易に行うことができ、その結果として繊維体積含有率
の高低にかかわらずFRPの繊維体積含有率Vfの制御を容
易にする。
また、予め熱可塑性樹脂を被覆した補強繊維糸条で
製織した三次元繊維構造体を金型に充填して加圧加熱す
ることにより、既に被覆樹脂が三次元繊維構造体内に配
置されているため、マトリックスとなる樹脂を三次元繊
維構造体の各繊維の単糸間内に流動させて充填すること
ができる。したがって、高圧の射出装置を何ら必要とせ
ずに、かつ三次元繊維構造体の変形を生ずることなく樹
脂を均一に細密充填することができる。
製織した三次元繊維構造体を金型に充填して加圧加熱す
ることにより、既に被覆樹脂が三次元繊維構造体内に配
置されているため、マトリックスとなる樹脂を三次元繊
維構造体の各繊維の単糸間内に流動させて充填すること
ができる。したがって、高圧の射出装置を何ら必要とせ
ずに、かつ三次元繊維構造体の変形を生ずることなく樹
脂を均一に細密充填することができる。
また、副次的な効果として、熱可塑性樹脂で被覆し
た補強繊維糸条を使用して三次元繊維構造体を製織する
ため、その製織時に補強繊維糸条に毛羽などを発生させ
ることがなく、それによってFRPの補強効果を一層高め
ることができる。また、熱可塑性樹脂を使用しているの
で、熱硬化性樹脂を使用する場合と異なって、適度の柔
らかさを有し、三次元繊維構造体の製織性を向上するこ
とができる。
た補強繊維糸条を使用して三次元繊維構造体を製織する
ため、その製織時に補強繊維糸条に毛羽などを発生させ
ることがなく、それによってFRPの補強効果を一層高め
ることができる。また、熱可塑性樹脂を使用しているの
で、熱硬化性樹脂を使用する場合と異なって、適度の柔
らかさを有し、三次元繊維構造体の製織性を向上するこ
とができる。
また、三次元繊維構造体に対する熱可塑性樹脂の充
填を、ホットプレスで加圧加熱するときの流動によって
行うので、射出装置を使用する場合に比べて成形速度を
速くし、生産性を向上することができる。
填を、ホットプレスで加圧加熱するときの流動によって
行うので、射出装置を使用する場合に比べて成形速度を
速くし、生産性を向上することができる。
第１図は本発明の第１工程を示す概略図、第２図は本発
明の第２工程で製織された三次元繊維構造体の一例を示
す斜視図、第３図は本発明の第３工程に使用される金型
の一例を示す断面図である。 20……ガラス繊維糸条（補強繊維糸条）、20a……（熱
可塑性樹脂層で被覆された）ガラス繊維糸条、21……被
覆ノズル、22……ナイロン６樹脂（熱可塑性樹脂）、30
……三次元繊維構造体、31……空洞部、32……上型、33
……下型。
明の第２工程で製織された三次元繊維構造体の一例を示
す斜視図、第３図は本発明の第３工程に使用される金型
の一例を示す断面図である。 20……ガラス繊維糸条（補強繊維糸条）、20a……（熱
可塑性樹脂層で被覆された）ガラス繊維糸条、21……被
覆ノズル、22……ナイロン６樹脂（熱可塑性樹脂）、30
……三次元繊維構造体、31……空洞部、32……上型、33
……下型。
Claims (1)
- 【請求項１】A.糸条案内孔の周囲に樹脂供給口を配置し
た被覆ノズルを使用し、該被覆ノズルの糸条案内孔に線
状の補強繊維糸条を走行させながら、前記樹脂供給口か
ら溶融した熱可塑性樹脂を連続吐出して、該補強繊維糸
条の表面に所定厚みの熱可塑性樹脂層を形成する第１工
程と、 B.前記熱可塑性樹脂層を被覆した線状の補強繊維糸条
を、製織装置を使用して面方向に配向させると共に厚さ
方向に配向させた三次元繊維構造体に製織する第２工程
と、 C.前記三次元繊維構造体を金型に充填し、該金型をホッ
トプレスにより加圧すると共に前記熱可塑性樹脂の融点
以上に加熱して、前記熱可塑性樹脂層を前記三次元繊維
構造体内の空隙に流動させて各繊維の単糸間内へ充填さ
せ、次いで冷却硬化して所定形状のFRP成形体を得る第
３工程 とからなるFRPの成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61205204A JPH0741680B2 (ja) | 1986-09-02 | 1986-09-02 | Ｆｒｐの成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61205204A JPH0741680B2 (ja) | 1986-09-02 | 1986-09-02 | Ｆｒｐの成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6360738A JPS6360738A (ja) | 1988-03-16 |
| JPH0741680B2 true JPH0741680B2 (ja) | 1995-05-10 |
Family
ID=16503123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61205204A Expired - Lifetime JPH0741680B2 (ja) | 1986-09-02 | 1986-09-02 | Ｆｒｐの成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0741680B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0791744B2 (ja) * | 1987-12-29 | 1995-10-04 | 東レ株式会社 | 三次元繊維構造体の製織装置 |
| JPH01319306A (ja) * | 1988-06-21 | 1989-12-25 | Mitsubishi Electric Corp | 繊維強化プラスチック製レーダードーム |
| US6165565A (en) * | 1995-01-13 | 2000-12-26 | Owens Corning Fiberglas Technology, Inc. | Method for corona treating thermosets |
| US6645333B2 (en) * | 2001-04-06 | 2003-11-11 | Ebert Composites Corporation | Method of inserting z-axis reinforcing fibers into a composite laminate |
| WO2018061597A1 (ja) * | 2016-09-29 | 2018-04-05 | 東レ株式会社 | 繊維強化熱可塑性樹脂基材およびそれを用いた成形品 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1337723A (en) * | 1969-11-29 | 1973-11-21 | Cotton Silk Manmade Fibres Res | Woven structures |
| JPS5514250A (en) * | 1978-07-18 | 1980-01-31 | Asahi Glass Co Ltd | Method of continuously forming fiber-reinforced thermoplastic resin |
| JPS6067136A (ja) * | 1983-09-22 | 1985-04-17 | Mitsubishi Electric Corp | 耐熱強化プラスチツクの製造方法 |
| JPS60184830A (ja) * | 1984-03-05 | 1985-09-20 | Mitsubishi Electric Corp | 繊維強化プラスチツクの製造法 |
-
1986
- 1986-09-02 JP JP61205204A patent/JPH0741680B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6360738A (ja) | 1988-03-16 |
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