JPH0827281A - ガラス繊維強化複合材料 - Google Patents

ガラス繊維強化複合材料

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JPH0827281A
JPH0827281A JP19005894A JP19005894A JPH0827281A JP H0827281 A JPH0827281 A JP H0827281A JP 19005894 A JP19005894 A JP 19005894A JP 19005894 A JP19005894 A JP 19005894A JP H0827281 A JPH0827281 A JP H0827281A
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JP
Japan
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glass
composite material
bulkiness
roving
reinforced composite
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JP19005894A
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English (en)
Inventor
Shigeru Sasaki
繁 佐々木
Yoshimi Umemura
芳海 梅村
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Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 嵩高さ4cm3 /g以上に解繊されたガラス
ロービングと、ガラスチョップドストランドと熱可塑性
樹脂とからなるガラス繊維強化複合材料。 【効果】 機械的強度の改善された成形品を得るスタン
ピング成形材料として好適に用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガラス繊維強化複合材
料に関し、特にスタンピング成形により機械的物性の優
れた成形品が得られるガラス繊維強化複合材料に関す
る。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、樹脂に繊維状強化材を配合してなる組成物は、繊維
強化プラスチックとして知られており、単位重量で比較
した機械的強度が大きいために軽量化の目的で自動車産
業や一般産業の分野に広く用いられている。また、熱可
塑性樹脂を繊維状物からなるマットに含浸し一体化して
なる組成物は、スタンピング成形材料として知られてい
る。スタンピング成形材料は、一般の繊維強化プラスチ
ックスに対してやや長めの強化繊維を用いているため、
耐衝撃性を始めとした力学的性能に優れており、中でも
ガラスチョップドストランドを用いたものは成形時の強
化材の流動性が高いという特長を有している。
【0003】スタンピング成形材料の製造においては、
繊維状強化材の空隙に樹脂を溶融含浸させる必要がある
ため、含浸性および生産性を上げる目的で、繊維状強化
材の集束剤を解繊しやすい配合にするとか、空気流、ロ
ール摩擦、ガイドバー摩擦などの手法によって強化材を
前もって解繊させておくという手法が考案されている。
例えば抄造法におけるガラスチョップドストランドと顆
粒状樹脂のスラリー化の目的も、強化材を解繊させるこ
とにある。解繊の他の目的としては、表面性を向上させ
ること(特開平5−84735号公報)、繊維の分散性
を高めること(特開平3−47740号公報、特開平5
−96535号公報)などが知られている。
【0004】一方、強化材の一部または全部を特定の方
向に配向させることにより、該方向に関する機械的物性
を高めたいわゆる一方向強化材複合材料が知られてお
り、自動車バンパービームのような特定の方向に特に高
強度が要求される用途に使用されている。
【0005】ガラスチョップストランドと一方向連続繊
維強化材の組み合わせにより、成形時の流動性に優れた
一方向強化スタンピング成形材料が得られると期待され
るが、本発明者らのこれまでの検討においては、引張・
圧縮・曲げなどの平板物性では優れていても、例えばチ
ャンネル状成形品とした場合に、その曲げ破壊荷重が、
形状によっては成形品形状と材料物性値から推測される
値の60%程度しか発現しない場合があるという問題点
があり、この問題点は、集束剤の変更やガイドバー解繊
により解繊度を高めた一方向強化材を用いても解決する
ことができなった。
【0006】従って、本発明の目的は、成形品における
材料物性発現率が高められた一方向強化スタンピング成
形材料を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ガラスロ
ービングの解繊状態に関して種々検討を加えた結果、単
にガラス繊維がモノフィラメントに近づくだけの解繊で
はなく、特定の嵩高さが付与されるような解繊が本発明
の目的を達成することを見出し、本発明を完成した。
【0008】すなわち、上記目的は本発明によれば、嵩
高さ4cm3 /g以上の解繊されたガラスロービング
と、ガラスチョップストランドと、熱可塑性樹脂とから
なるガラス繊維強化複合材料によって達成できる。
【0009】上記嵩高さは、ガラスロービング1g当た
りの長さがQ(m)のものを用い、JIS L1095
の嵩高さ性試験方法A法において用いられる容器にN本
並べて入れ、40gfの荷重を加えた直後の嵩高さB
[B=40・Q・H/N:40は治具の底面の幅(m
m)を示し、NはHが10〜25mmの範囲に納まるよ
うに定められた数を示す。]で与えられる嵩高さBが4
cm3 /g以上、好ましくは4〜40cm3 /g、より
好ましくは4〜20cm3 /gに解繊されたロービング
を一方向連続強化材として用いることにより、成形品で
の材料物性発現率が高められる。嵩高さBが4未満であ
ると、本発明の効果は十分に発揮されない。一方、嵩高
さBの上限については特に限定はされないが、例えば4
0を超えて大きいと、工程通過性が著しく悪化したり、
強化剤としての性能が損なわれる傾向がある。
【0010】本発明で用いられる解繊されたガラスロー
ビングは、公知の嵩高さを付与する解繊手法を適用する
ことにより得られる。例えば、高速の空気流を吹き付け
ることによる方法、複数のロール対(およびガイドバ
ー)によりロービングを複数の方向に摩擦する方法、ニ
ードリングによる方法などを採用することができる。
【0011】上記ガラスロービングの形態としては、繊
維長については実質的に連続とみなすことができるもの
であればよく、フィラメントの切断が多少あっても差し
支えない。繊維径としては通常5〜50μm程度の範囲
内のものが用いられる。また解繊前のガラスロービング
1本当たりのフィラメント数は、通常100〜2000
本のものが用いられる。フィラメント数が100本より
も少ないと糸切れが起こりやすく、また2000本より
も多いと解繊が困難となる場合があり好ましくない。ガ
ラスロービングに使用される集束剤は特に限定されない
が、集束力が高いと解繊が困難となる場合があり好まし
くない。
【0012】本発明において用いられるチョップドスト
ランドは、繊維長については通常10〜100mmの範
囲内であるものが用いられる。また繊維径は通常5〜5
0μm程度の範囲内のものが用いられる。ストランド当
たりの集束数については特に限定されないが、通常20
〜2000本である。ガラスチョップストランドは公知
の方法により解繊されたものであってもよいが、解繊が
著しいと、本来の特長である流動性が失われる場合もあ
る。
【0013】解繊されたガラスロービングとガラスチョ
ップストランドの配合量については、含浸性が損なわな
い範囲内であれば特に限定はされないが、通常は両者の
合計が総重量の70重量%以下であり、好ましくは20
〜60重量%である。また、解繊されたガラスロービン
グとガラスチョップストランドの比率についても特に限
定されないが、一方向繊維の配向方向に直交する方向の
物性があまりに低くなると、成形品のいわゆるMD/T
D方向の物性のバランスが悪くなることがあるため、通
常一方向連続繊維強化材であるガラスロービングの配合
量は全強化材重量の80%以下、好ましくは10〜70
%である。
【0014】本発明において用いられる樹脂は、熱可塑
性樹脂であれば特に限定はされない。例えばポリエチレ
ンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどの
ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン(以下P
Pと呼称する)、ポリメチルペンテンなどのポリオレフ
ィン、ナイロン6、ナイロン66などのポリアミド、ポ
リカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレンオキ
サイド、ポリフェニレンサルファイトなどが挙げられ、
ポリエチレンテレフタレード(以下PETと呼称する)
が好ましく用いられる。これらの樹脂には、必要に応じ
て充填剤、カーボンブラック、染料、顔料、酸化防止
剤、加工安定剤、光安定剤、難燃剤、内部離型剤、ガラ
スビーズ、ガラスミルドファイバーなどを配合してもよ
い。
【0015】本発明にガラス繊維強化複合材料は、公知
のいわゆる積層法によって製造される。すなわち、解繊
されたガラスロービングを並べた層とチョップストラン
ド層およびマトリックス樹脂層の3種を適宜組み合わせ
て積層したものを、例えばダブルベルトプレス機などの
含浸装置に供給し、溶融加圧含浸させることによって本
発明の複合材料が得られる。その際、チョップストラン
ドはバインダーでマット形態としたものとして供給して
もよく、またはストランドを連続的に切断落下させなが
ら供給してもよい。
【0016】本発明のガラス繊維強化複合材料は、自動
車用バンパービーム用材料として好適に使用される。現
在、強化剤としてガラス連続繊維スワールマットに一方
向強化連続繊維をニードリングにより固定したものを用
いたPP系の複合材料がバンパービーム用途で実用化さ
れているが、この既存のPP系材料に対してPETをマ
トリックスとした本発明の複合材料を用いた場合、破壊
荷重を同等に保ちながら軽量化することが可能となり、
公害問題・資源保護問題より燃費の改善が求められてい
る自動車の軽量化に寄与することが期待できる。
【0017】ガラスチョップドストランドとガラルロー
ビングを用いて一方向に強化されたシート状の熱可塑性
樹脂複合材料を用いた成形品においては、解繊していな
いガラスロービングを用いた場合や、嵩高さの増大を伴
わない解繊をさせたガラスロービングを用いた場合は、
材料物性から推測される物性が発現しないことがある
が、使用するガラスロービングの嵩高さを高めることに
より良好な物性が発現する。
【0018】本発明者らの検討によれば、使用するガラ
スロービングの嵩高さがある程度以上になると、面内剪
断強さが2〜6割程度高まることを認めており、これに
よりバンパービームのような三次元形状成形品の性能発
現率が改善されるものと考えられる。
【0019】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。なお、力学物性は、引張についてはJIS K70
54に、曲げはK7055に、圧縮はK7056に従っ
て測定した。また、面内剪断強さは、積層構成の対称性
の関係から、3.0mmの板厚に対し、2本の溝の深さ
を1.0mmおよび2.0mmとする以外はASTMD
3846に従って測定した。
【0020】実施例1 繊維径24μm、集束数800本のガラスロービング
(嵩高さ:1.7cm3/g)に高速空気流を吹き付け
ることにより、嵩高さ6cm3 /gの解繊したガラスロ
ービングを得た。これをフィラメントワインディング装
置により、340g/m2 目付、幅40cmのマット状
に成形した。このマットと、繊維長50mm、繊維径1
1μm、集束数80本のガラスチョップドストランドか
らなる目付450g/m2 、幅40cmのチップドスト
ランドマットと、0.78mm厚、幅40cmのPET
シートを図1に示すように積層し、ダブルベルトプレス
機にて300℃で含浸したガラス繊維強化複合材料を得
た。このものの一部を切り出し、加熱溶融成形して平板
成形品を得た。この平板から試験片を切り出し、力学物
性を測定した結果を表1に示す。
【0021】実施例2 繊維径24μm、集束数800本のガラスロービングを
フィラメントワインディングにより340g/m2
付、幅40cmのマット状に成形し、これにニードリン
グを行った。これによりロービングを切り出し、嵩高さ
を測定したところ12cm3 /gであった。このマット
を用いる以外は実施例1と同様にして含浸を行い、平板
成形品を得、物性を測定した結果を表1に示す。
【0022】比較例1 実施例1において材料として使用したガラスロービング
を解繊させずにそのままフィラメントワインディングに
よりマット状とし、これを用いる以外は実施例1と同様
にして含浸を行い、平板成形品を得た。このものの物性
を表1に示す。
【0023】比較例2 実施例1において材料として使用したガラスロービング
を、図2に示したように、直径5mmのガイドバー5本
を通過させて摩擦することにより解繊させた。目視で評
価したところ、ほとんどモノフィラメントレベルにまで
解繊していた。一方、このものの嵩高さは1.8cm2
/gであった。これを実施例1と同様にして含浸を行
い、平板成形品を得、物性を測定した。結果を表1に示
す。
【0023】
【表1】
【0024】表1より、本発明のガラス繊維強化複合材
料から得られる平板は面内剪断強さが高いことがわか
る。
【0025】実施例3 実施例1の複合材料を用い、図3に示す形状のチャンネ
ル状成形品(チャンネル断面の袖部厚み8mm、立壁部
厚み5mm、上面厚み4mm、袖部下面長15mm、上
面長さ50mmで高さ50mm、チャンネルの長さ50
0mm)を得た。その際、一方向強化剤であるガラスロ
ービングが該成形品の長手方向に配向するようにした。
このものについて、支点間距離400mm、圧下治具間
隔50mm、圧下速度20mm/minの条件で4点曲
げ破壊試験を行った。結果を、材料物性と成形品形状か
ら計算により求められる破壊荷重値と共に表2に示す。
【0026】実施例4 実施例2の複合材料を用いる他は、実施例3と同様にし
てチャンネル状成形品を得、その物性を評価した。結果
を表2に示す。
【0027】比較例3 比較例1の複合材料を用いる他は実施例3と同様にして
チャンネル状成形品を得、その物性を評価した。結果を
表2に示す。
【0028】比較例4 比較例2の複合材料を用いる他は実施例3と同様にして
チャンネル状成形品を得、その物性を評価した。結果を
表2に示す。
【0029】
【表2】
【0030】表2より、本発明のガラス繊維強化複合材
料から得られる成形品の性能発現率が高いことがわか
る。
【0031】
【発明の効果】以上の記載より、本発明の特定の嵩高さ
を有するガラスロービングと、ガラスチョップストラン
ドと、熱可塑性樹脂からなるガラス繊維強化複合材料
は、機械的強度の改善された成形品を得るスタンピング
成形材料として好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガラス繊維強化複合材料を積層法によ
り製造する際の積層構成の一態様を示す概略図である。
【図2】ガイドバーによるガラスロービングの解繊方法
を示す概略図である。
【図3】チャンネル状成形品の形状を示す概略図であ
る。
【符号の説明】 1 PETシート 2 チョップストランドマット 3 解繊ロービングマット 4 ガイドバー

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 嵩高さ4cm3 /g以上に解繊されたガ
    ラスロービングと、ガラスチョップドストランドと、熱
    可塑性樹脂とからなることを特徴とするガラス繊維強化
    複合材料。
  2. 【請求項2】 熱可塑性樹脂が、ポリエチレンテレフタ
    レートである請求項1記載のガラス繊維強化複合材料。
JP19005894A 1994-07-20 1994-07-20 ガラス繊維強化複合材料 Pending JPH0827281A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19005894A JPH0827281A (ja) 1994-07-20 1994-07-20 ガラス繊維強化複合材料

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JP19005894A JPH0827281A (ja) 1994-07-20 1994-07-20 ガラス繊維強化複合材料

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JPH0827281A true JPH0827281A (ja) 1996-01-30

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ID=16251649

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JP19005894A Pending JPH0827281A (ja) 1994-07-20 1994-07-20 ガラス繊維強化複合材料

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JP (1) JPH0827281A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10189190B2 (en) 2012-11-27 2019-01-29 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Method for producing a structural component, particularly for a vehicle body
US10583617B2 (en) 2016-11-28 2020-03-10 General Electric Company Automatic systems and methods for stacking composite plies

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