JPH0872200A - 複合成形物 - Google Patents
複合成形物Info
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- JPH0872200A JPH0872200A JP21300094A JP21300094A JPH0872200A JP H0872200 A JPH0872200 A JP H0872200A JP 21300094 A JP21300094 A JP 21300094A JP 21300094 A JP21300094 A JP 21300094A JP H0872200 A JPH0872200 A JP H0872200A
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Abstract
らなる複合成形物において、セラミックと高強度繊維強
化プラスチックとを積層してなる複合成形体を高強度繊
維強化プラスチックにて包み込むことを特徴とする複合
成形物。 【効果】 耐衝撃性に優れ、衝撃試験後においてセラミ
ックの破壊面積が小さく、かつACM板とセラミックと
の剥離も少なく又成形物裏面のふくらみも小さい。
Description
強化プラスチック(以下、ACMという)から成る複合
成形物においてセラミック(板又は成形物)の側から高
速な飛来物を受けた場合、セラミックの割れを適度に押
え、更に割れた破片が出来るだけ外部へ飛び散らない様
にすると共に、セラミックと反対側のACMのふくらみ
を小さくし、且つACMがセラミックと出来るだけ剥離
しないように、更にACMにて上記複合成形物を包み込
むことにより高速な飛来物に対し優れた耐衝撃性を持つ
軽量な複合成形物に関するものである。
対する耐衝撃体は金属の単体又はその合金あるはセラミ
ックとその裏面にACMを接着等の化学的方法又はボル
ト/ナット等による機械的方法にて固定することにより
軽量で耐衝撃性に優れた複合成形物が得られること(金
属板との組合せについては、特開平3−58835〜5
8837号公報にて開示)は今日では公知の事実であ
る。しかしながら、衝撃力が非常に強い場合、又は数回
以上繰返し同部所に衝撃力が加わる場合、特にセラミッ
ク/ACM複合成形物においては、初回の衝撃力で衝撃
部位周辺のセラミックが破壊され、ACMとも剥離が起
こるので同じ部所に繰り返し衝撃力が加わるとセラミッ
クによる衝撃吸収力が急速に低下し、裏面のACMに直
接衝撃力が加わる場合も生じ、耐衝撃体としては著しく
その機能が低下する現象が起こり、この点を改善する必
要が生じて来た。
(板及び成形物)の裏面にACMを固定することにより
軽量で耐衝撃性の良い複合成形物が得られるとの知見の
もとに更に強力で繰返し衝撃力が加わった場合の耐衝撃
性を大きくする為に種々検討した結果、セラミック/A
CM複合成形物を更にACM(本体と同一材又は異種
材)で全体又は部分的に包み込むことにより、強力で繰
返し衝撃力を受けた際、セラミックの破壊を抑え、その
破片の飛び出しを少くし、セラミック/ACM間の剥離
を減少させ、ACM後部のふくらみを極めて少なくした
耐衝撃性の優れた複合成形物を完成させるに至ったもの
である。
高強度繊維強化プラスチックからなる複合成形物におい
て、セラミックと高強度繊維強化プラスチックとを積層
してなる複合成形体を高強度繊維強化プラスチックにて
包み込むことを特徴とする複合成形物に関するものであ
る。
ァインセラミックと呼ばれているもので、アルミナ(純
度90〜99.9)系、窒化ケイ素系、炭化ケイ素系、
ジルコニア系等特に問わない。又セラミック単独及び2
種類以上のセラミックを組み合わせても良い。セラミッ
クの物性としては、ビッカース硬度1000kg/mm2以
上、曲げ強度30kgf/mm2 以上、弾性率2.8×104
kg/mm2 以上が好ましい。
ては引張強度を密度で割った比引張強度が10×106c
m 以上であり、弾性率を密度で割った比弾性率が2.5
×108cm 以上のものである。具体的には、高強度ガラ
ス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、芳香族ポリエス
テル繊維、高強度ポリエチレン繊維、高強度ナイロン繊
維等である。一般のガラス繊維、ナイロン繊維及びポリ
エステル繊維などは該当しない。比引張強度あるいは比
弾性率が前記値以下の繊維を用いた場合、その複合成形
物の耐衝撃性は必ずしも十分ではない。
ィングする樹脂としては、熱硬化性樹脂では、フェノー
ル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリ
エステル樹脂、ビニルエステル樹脂及びポリイミド樹脂
等であり、熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリ
プロピレンなどのポリオレフィン、ポリアミド、ポリエ
ステル、ポリビニルアセテート、ポリエーテルサルファ
イド、ポリフェニルサルファイド、ポリエーテル、エー
テルケトン等、更には熱可塑性ポリウレタン、スチレ
ン、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、アクリルニトリル
スチレン(AS)樹脂、ネオプレン等の合成ゴム又はエ
ラストマーなどである。
高強度繊維に熱硬化性樹脂を含浸又は塗布してプリプレ
グを作製し、このプリプレグを複数枚重ね、加熱加圧す
る圧縮成形法、あるいはプリプレグを作らないハンドレ
イアップ法などがある。樹脂含有率は5〜80%(重量
%、以下同じ)の範囲であるが、通常は5〜50%、好
ましくは8〜30%である。一方、熱可塑性樹脂の場
合、高強度繊維と熱可塑性樹脂フィルム或いは織布など
のシート状物とを交互に複数枚重ね合わせ加熱、加圧す
る圧縮成形法や、樹脂を予め溶融しておきその樹脂を高
強度繊維に付着させる方法もある。熱可塑性樹脂の含有
率も上記熱硬化性樹脂と同じである。
面に固定する方法としては、ボルトやリベット等の機械
的方法、あるいはACMに用いられる樹脂そのもの、あ
るいは合成ゴム系やエポキシ樹脂等の接着剤で接着する
化学的方法等があるが、樹脂及び接着剤等でACM/セ
ラミック間を密着させる方が望ましい。
複合成形物の耐衝撃性を更に向上させる為、この複合成
形品をACMで包み込む。具体的には、複合成形物に使
用された高強度繊維と樹脂又は複合成形物と密着性の良
い他の高強度繊維と樹脂とで得られたプリプレグで複合
成形物を包み込んで加熱加圧して硬化させる方法、ハン
ドレイアップ法で複合成形物を包み込みながら成形する
方法、熱可塑性樹脂シートと高強度繊維を交互に包み込
んで加熱溶融し加圧する方法、あるいは熱可塑性樹脂が
付着した高強度繊維で複合成形体を包み込んで加熱加圧
する方法等がある。樹脂含有率は複合成形物本体より多
少高い方が好ましい。即ち10〜80%の範囲、通常1
5〜70%、好ましくは20〜60%である。包み込む
時の積層数は1〜30層、通常は1〜20層、好ましく
は2〜15層である。
ラミック/ACM複合成形物は、包まれていない複合成
形物単独と比較して、例えば大きな衝撃力や高速な飛来
物が衝突した際、その衝撃力によって複合成形物内のセ
ラミックが破壊された際、セラミックの破壊面積及びク
ラックを小さくすると共にセラミックとACMとの接着
層の剥離を非常に少なくし、更にACM後部のふくらみ
も、ACMで包み込まれている為、相互の引張効果によ
り著しく小さくすることが可能となる。繰り返し同一部
位又はその付近に2回以上の衝撃を受けた場合でも包み
込まれている為破壊が大きく進まず衝撃力によってAC
Mに大きなダメージを与えることはない。
る。
m、比弾性率3.2×108cm の高強度ガスラ繊維からな
る平織織布(目付量:230g/m2 )にレゾール型フ
ェノール樹脂を含浸し乾燥して樹脂分約20%のプリプ
レグを得た。このプリプレグを3枚重ね、150℃、1
00kg/cm2 で加熱、加圧してACM板を得た。このA
CM板を純度92%のアルミナセラミック(厚さ3mm)
にフェノール樹脂系ハンドレイアップ用樹脂にて固定し
図1に示す複合成形体Aを得た。この複合成形体Aに上
記プリプレグを約80℃で加熱後、2回巻き付け、オー
トクレーブに入れ、150℃、10kg/cm2 で加熱、加
圧して図2に示す複合成形物Bを得た。
m、比弾性率10×108cmの高強度ポリエチレン繊維か
らなる織布(目付量:350g/m2 )にビスフェノー
ルA型エポキシ樹脂を含表面にコーティングし、乾燥し
て樹脂分約25%のプリプレグを得た。このプリプレグ
を10枚重ね、110℃、50kg/cm2 で加熱してAC
M板を得た。このACM板を窒化ケイ素セラミック(厚
さ4mm)にエポキシ樹脂で接着し複合成形体Cを得た。
この複合成形物Cに上記ポリエチレン織布とビニルエス
テル樹脂を用いてハンドレイアップ成形により2回巻き
付け室温で硬化させ複合成形物Dを得た。
m、比弾性率6.4×108cm のアラミド繊維織布(目付
量:450g/m2 )にABS樹脂の18%MEK溶液
を含浸し、乾燥して樹脂分約20%のプリプレグを得
た。このプリプレグを3枚重ね150℃、100kg/cm
2 で加熱加圧してACM板を得た。このACM板を炭化
ケイ素セラミック(厚さ3mm)に合成ゴム系接着剤で接
着し複合成形体Eを得た。この複合成形体Eに上記アラ
ミド織布プリプレグを2回巻き付け真空プレスに入れ、
加熱加圧して複合成形物Fを得た。
m、比弾性率4.9×108cm の芳香族ポリエステル繊維
の織布(目付量:260g/m2 )6枚と高延伸させた
ポリエチレンフィルム(厚さ100μm)7枚を交互に
重ね合わせ、130℃、70kg/cm2 で加熱、加圧して
ACM板(両表面はポリエチレンフィルム)を得た。こ
のACM板をジルコニア系セラミック(厚さ2mm)にエ
ポキシ系接着剤にて固定し複合成形体Gを得た。この複
合成形体Gに上記ポリエチレンフィルムとポリエステル
織布とを重ね合わせ3回巻いた後、上記と同じ条件で加
熱、加圧して複合成形物Hを得た。
m、比弾性率12×108cm高強度ポリエチレン繊維から
成る一方向不織布(目付量:130g/m2 )にポリウ
レタン変性ビニルエステル樹脂を表面にコーティング
し、乾燥して樹脂分約30%のプリプレグを得た。この
プリプレグを直交方向に交互に10枚重ね、120℃、
60kg/cm2 で加熱、加圧してACM板を得た。このA
CM板を純度99%のアルミナセラミック(厚さ4mm)
にウレタン系接着剤で接着し、複合成形体Iを得た。こ
の複合成形体Iに上記高張力高弾性カーボン織布(目付
量:約200g/m2 )と上記同樹脂とを用いてハンド
レイアップ成形にて4回巻き付け硬化して複合成形物J
を得た。
グを5枚重ねたもの及び2枚重ねたものをそれぞれ別々
に150℃、100kg/cm2 で加熱、加圧して2種のA
CM板を得た。次いで実施例1と同じ純度92%アルミ
ナセラミック(厚さ3mm)の裏面に5枚重ねのACM
を、表面に前記2枚重ねのACMをそれぞれハンドレイ
アップ用フェノール樹脂にて固定し図3で示す複合成形
物Kを得た。
リプレグを12枚重ねたもの及び2枚重ねたものをそれ
ぞれ別々に実施例2と同じ条件で加熱、加圧して2種の
ACM板を得た。窒化ケイ素セラミック(厚さ4mm)の
裏面に12枚重ねのACMを、表面に2枚重ねのACM
をそれぞれエポキシ樹脂で接着し複合成形物Lを得た。
リプレグを5枚重ねたもの及び2枚重ねたものをそれぞ
れ別々に実施例3と同条件で加熱、加圧して2種のAC
M板を得た。炭化ケイ素セラミック(厚さ3mm)の裏面
に5枚重ねのACMを、表面に2枚重ねのACMをそれ
ぞれ合成ゴム系接着剤で接着し、複合成形Mを得た。
たポリエチレンフィルム(厚さ100μm)10枚とポ
リエステル織布9枚とを交互に重ね合わせたもの及びポ
リエチレンフィルム3枚とポリエステル織布3枚とを交
互に重ね合わせたものをそれぞれ別々に実施例4と同じ
条件で加熱、加圧して2種のACM板を得た。ジルコニ
ア系セラミック(厚さ3mm)の裏面にポリエステル織布
9枚のACMを、表面に3枚のACMをそれぞれエポキ
シ系接着剤にて固定し複合成形物Nを得た。
CM板に、カーボン織布4枚と実施例と同じ樹脂とを用
いてハンドレイアップ成形したACMを純度99%のア
ルミセラミック(厚さ4mm)の裏面に、表面にはカーボ
ン織布4枚のみを前記樹脂でハンドレイアップ成形した
ACM板をウレタン系接着剤で接着し複合成形物Pを得
た。上記複合成形物をMIL-STD-662に従って
1.1g弾を用い約850m/sec の速度で耐貫通衝撃
試験を行った。結果を表1に示す。
明の複合成形物は耐衝撃性に優れ、衝撃試験後において
セラミックの破壊面積が小さく、かつACM板とセラミ
ックとの剥離も少なく又成形物裏面のふくらみも小さ
い。
Claims (1)
- 【請求項1】 セラミックと高強度繊維強化プラスチッ
クからなる複合成形物において、セラミックと高強度繊
維強化プラスチックとを積層してなる複合成形体を高強
度繊維強化プラスチックにて包み込むことを特徴とする
複合成形物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06213000A JP3127947B2 (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | 複合成形物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06213000A JP3127947B2 (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | 複合成形物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0872200A true JPH0872200A (ja) | 1996-03-19 |
JP3127947B2 JP3127947B2 (ja) | 2001-01-29 |
Family
ID=16631827
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06213000A Expired - Lifetime JP3127947B2 (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | 複合成形物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3127947B2 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1994
- 1994-09-06 JP JP06213000A patent/JP3127947B2/ja not_active Expired - Lifetime
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