JPH10109364A - 成形品とその成形方法 - Google Patents
成形品とその成形方法Info
- Publication number
- JPH10109364A JPH10109364A JP8264033A JP26403396A JPH10109364A JP H10109364 A JPH10109364 A JP H10109364A JP 8264033 A JP8264033 A JP 8264033A JP 26403396 A JP26403396 A JP 26403396A JP H10109364 A JPH10109364 A JP H10109364A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fiber
- thermoplastic resin
- diameter
- molding
- matrix
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】１種類以上からなる短繊維を熱可塑性樹脂と配
合し、複合連続繊維にすることにより、力学的特性を正
確に制御できる短繊維強化熱可塑性複合材料を提供す
る。 【解決手段】１種類以上からなる短繊維を熱可塑性樹脂
と配合し、短繊維と熱可塑性樹脂から構成される複合連
続繊維よりなる三次元織物を成形物中間体とする短繊維
強化複合材料成形品を提供する。
合し、複合連続繊維にすることにより、力学的特性を正
確に制御できる短繊維強化熱可塑性複合材料を提供す
る。 【解決手段】１種類以上からなる短繊維を熱可塑性樹脂
と配合し、短繊維と熱可塑性樹脂から構成される複合連
続繊維よりなる三次元織物を成形物中間体とする短繊維
強化複合材料成形品を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、力学的特性を正確
に制御できる熱可塑性複合材料である短繊維強化熱可塑
性複合材料に関するものである。
に制御できる熱可塑性複合材料である短繊維強化熱可塑
性複合材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】繊維強化複合材料の中間体には、あらか
じめ熱可塑性樹脂を一方向に配列した連続の強化繊維に
含浸し、固着したテープ材と呼ばれるものと、二次元の
織物からなり織物を構成している糸が連続した強化繊維
と熱可塑性樹脂繊維からなるもの、あるいは連続した強
化繊維に熱可塑性樹脂の粉末を接着あるいは分散させた
もの等が用いられている。これらの従来使用されている
繊維強化熱可塑性複合材料中間体を積層した後の成形で
は熱可塑性樹脂の強化繊維束内への樹脂の含浸，熱可塑
性樹脂と強化繊維の接着および賦形が行われている。し
かし、現在、得られている中間体は剛直でこれらを積層
したものを金型に入れ成形を行うためには特殊な技術と
経験を必要とし作業全般が複雑であった。
じめ熱可塑性樹脂を一方向に配列した連続の強化繊維に
含浸し、固着したテープ材と呼ばれるものと、二次元の
織物からなり織物を構成している糸が連続した強化繊維
と熱可塑性樹脂繊維からなるもの、あるいは連続した強
化繊維に熱可塑性樹脂の粉末を接着あるいは分散させた
もの等が用いられている。これらの従来使用されている
繊維強化熱可塑性複合材料中間体を積層した後の成形で
は熱可塑性樹脂の強化繊維束内への樹脂の含浸，熱可塑
性樹脂と強化繊維の接着および賦形が行われている。し
かし、現在、得られている中間体は剛直でこれらを積層
したものを金型に入れ成形を行うためには特殊な技術と
経験を必要とし作業全般が複雑であった。
【０００３】また、従来のバルクモールデイングコンパ
ウンドのような成形法等では短繊維の配向方向が不規則
で力学特性にばらつきが大きく、用途によっては強度不
足のため使用範囲が限定される問題があった。
ウンドのような成形法等では短繊維の配向方向が不規則
で力学特性にばらつきが大きく、用途によっては強度不
足のため使用範囲が限定される問題があった。
【０００４】更に、テープ材や織物で得られた複合材料
は、積層された強化繊維層間を補強する成分がほとんど
なく、そのため層間剥離を生じる問題があった。
は、積層された強化繊維層間を補強する成分がほとんど
なく、そのため層間剥離を生じる問題があった。
【０００５】また、強化短繊維と熱可塑性樹脂を配合し
たものを粒状のペレットとして射出成形品，押し出し成
形品の中間体として用いることは多いが、強化短繊維と
熱可塑性樹脂を配合したものを複合連続繊維として三次
元織物の中間体に用いる方法に関するものはない。
たものを粒状のペレットとして射出成形品，押し出し成
形品の中間体として用いることは多いが、強化短繊維と
熱可塑性樹脂を配合したものを複合連続繊維として三次
元織物の中間体に用いる方法に関するものはない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、成形品の力
学的特性を正確に制御できる短繊維強化熱可塑性複合材
料を得ることを課題とする。
学的特性を正確に制御できる短繊維強化熱可塑性複合材
料を得ることを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】強化繊維成分となる短繊
維と、マトリックスとなる熱可塑性樹脂を配合し、複合
連続繊維化し、あらかじめ成形品に求められる機械的な
特性に対応した三次元織物を作成し、これをそのまま積
層することなく、必要であれば成形品に合わせた形状の
金型内にいれプレス成形等を行えば所記の目的が達成さ
れる。
維と、マトリックスとなる熱可塑性樹脂を配合し、複合
連続繊維化し、あらかじめ成形品に求められる機械的な
特性に対応した三次元織物を作成し、これをそのまま積
層することなく、必要であれば成形品に合わせた形状の
金型内にいれプレス成形等を行えば所記の目的が達成さ
れる。
【０００８】本発明の要旨は次のとおりである。
【０００９】第１の発明は、直径が１〜１２μｍの短繊
維を熱可塑性樹脂に配合した直径が０.５mm 以下の複合
連続繊維からなる三次元織物を用いたことを特徴とする
成形品。
維を熱可塑性樹脂に配合した直径が０.５mm 以下の複合
連続繊維からなる三次元織物を用いたことを特徴とする
成形品。
【００１０】第２の発明は、直径が１〜１２μｍの短繊
維を熱可塑性樹脂に配合し強化したマトリックスが熱可
塑性樹脂である直径が０.５mm 以下の複合連続繊維から
なる三次元織物を用いたことを特徴とする成形中間体を
マトリックスである熱可塑性樹脂の軟化点以上で加熱，
冷却する製品の成形方法。
維を熱可塑性樹脂に配合し強化したマトリックスが熱可
塑性樹脂である直径が０.５mm 以下の複合連続繊維から
なる三次元織物を用いたことを特徴とする成形中間体を
マトリックスである熱可塑性樹脂の軟化点以上で加熱，
冷却する製品の成形方法。
【００１１】第３の発明は、１種類以上からなる直径が
１〜１２μｍの短繊維を熱可塑性樹脂に配合し強化した
マトリックスが熱可塑性樹脂である直径が０.５mm 以下
の連続繊維からなる三次元織物を用いたことを特徴とす
る成形中間体を成形して得られる成形品の曲げ強度が１
５０ＭＰａ以上でアイゾット衝撃値が７０Ｊ／ｍ2 以上
の特性を有する成形品に関する。
１〜１２μｍの短繊維を熱可塑性樹脂に配合し強化した
マトリックスが熱可塑性樹脂である直径が０.５mm 以下
の連続繊維からなる三次元織物を用いたことを特徴とす
る成形中間体を成形して得られる成形品の曲げ強度が１
５０ＭＰａ以上でアイゾット衝撃値が７０Ｊ／ｍ2 以上
の特性を有する成形品に関する。
【００１２】すなわち、強化繊維成分となる１種類以上
のマトリックス成分よりも高い融点、または熱分解温度
を持つ短繊維とマトリックス成分である熱可塑性樹脂を
配合し、複合連続繊維化した繊維からなる三次元織物を
成形中間体とする繊維強化熱可塑性複合材料成形品を得
るものである。
のマトリックス成分よりも高い融点、または熱分解温度
を持つ短繊維とマトリックス成分である熱可塑性樹脂を
配合し、複合連続繊維化した繊維からなる三次元織物を
成形中間体とする繊維強化熱可塑性複合材料成形品を得
るものである。
【００１３】本発明で言う強化繊維成分となるマトリッ
クス成分より高い融点および熱分解温度を持つ繊維とは
例えば、炭素繊維，ガラス繊維，アラミド繊維，金属繊
維，アルミナ繊維，セラミックス繊維等を挙げることが
できる。また、その形態は短繊維である。また、強化繊
維と熱可塑性樹脂の接着性を改良するために、公知の方
法であるカップリング材処理，酸化処理やプラズマ処理
等を行うことも可能である。接着性改良付与の方法とし
ては特に限定される物ではないが、連続した強化繊維の
状態あるいは短い強化繊維の状態等で行うことができ
る。更に、強化短繊維と熱可塑性樹脂とを配合した複合
連続繊維内に占める短強化繊維の体積分率、すなわちＶ
f 値も望まれる物性に応じて任意に設定することができ
る。また、本発明で用いられる熱可塑性樹脂とは、特に
限定される物ではなく、例えばポリエチレン，ポリプロ
ピレンおよびその共重合体を含むポリオレフィン類，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類，ナイロン６，ナイロン６６，ナ
イロン１２等のポリアミド類，ポリアリレート，ポリフ
ェニレンサルファルケトン，ポリエーテルサルフォン，
ポリイミド等のポリマーまたはコポリマー類などの公知
の熱可塑性樹脂をあげることができる。また、本発明の
複合連続繊維とは熱可塑性樹脂を短繊維と配合し、熱や
溶媒等で熱可塑性樹脂を溶かしてこの樹脂と短繊維を一
体に連続繊維化した物を言う。更に、この連続繊維の断
面はかならずしも円形断面でなくともよい。
クス成分より高い融点および熱分解温度を持つ繊維とは
例えば、炭素繊維，ガラス繊維，アラミド繊維，金属繊
維，アルミナ繊維，セラミックス繊維等を挙げることが
できる。また、その形態は短繊維である。また、強化繊
維と熱可塑性樹脂の接着性を改良するために、公知の方
法であるカップリング材処理，酸化処理やプラズマ処理
等を行うことも可能である。接着性改良付与の方法とし
ては特に限定される物ではないが、連続した強化繊維の
状態あるいは短い強化繊維の状態等で行うことができ
る。更に、強化短繊維と熱可塑性樹脂とを配合した複合
連続繊維内に占める短強化繊維の体積分率、すなわちＶ
f 値も望まれる物性に応じて任意に設定することができ
る。また、本発明で用いられる熱可塑性樹脂とは、特に
限定される物ではなく、例えばポリエチレン，ポリプロ
ピレンおよびその共重合体を含むポリオレフィン類，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類，ナイロン６，ナイロン６６，ナ
イロン１２等のポリアミド類，ポリアリレート，ポリフ
ェニレンサルファルケトン，ポリエーテルサルフォン，
ポリイミド等のポリマーまたはコポリマー類などの公知
の熱可塑性樹脂をあげることができる。また、本発明の
複合連続繊維とは熱可塑性樹脂を短繊維と配合し、熱や
溶媒等で熱可塑性樹脂を溶かしてこの樹脂と短繊維を一
体に連続繊維化した物を言う。更に、この連続繊維の断
面はかならずしも円形断面でなくともよい。
【００１４】本発明において、三次元織物とは基本的に
はＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸よりなりそれぞれが直交あるいは９
０°で交絡しているものをさすが、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸が
どのような角度で接しているかあるいは交絡しているか
限定するものではない。
はＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸よりなりそれぞれが直交あるいは９
０°で交絡しているものをさすが、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸が
どのような角度で接しているかあるいは交絡しているか
限定するものではない。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を示すが、
本発明はこれらになんら限定されるものではない。
本発明はこれらになんら限定されるものではない。
【００１６】実施例１ 最初にポリエーテルエーテルケトン（以下ＰＥＥＫと省
略する）を混練押出機に投入し加熱，溶融した。十分に
ＰＥＥＫが溶融した時点でシランカップリング剤で処理
を施した単糸径１０μｍのガラス短繊維を押出機に投入
し、ＰＥＥＫと良く混練した。その後、多孔ノズルより
図１に示すような複合連続繊維を押し出し、繊維を冷却
してからボビンで巻き取った。この時の複合連続繊維の
繊維含有率は１５％、直径は０.５mm、ガラス短繊維長
は１.２mmであった。次に、この複合連続繊維を繊維間
の隙間がないよう図２に示すようにＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸が
それぞれ直交するように組織的に配列した。成形はプレ
ス成形機を用いて行い、三次元織物成形中間体を金型に
入れ、１０Torrで脱気しながら４００℃まで１０℃／分
で昇温した後、１.５ＭＰａ で加圧しながら６０分間保
持した。その後、１０℃／分で降温し室温で減圧するこ
とにより図３に示すような繊維配向を持つ成形板を得
た。この得られた成形板の繊維含有率は２０％であっ
た。
略する）を混練押出機に投入し加熱，溶融した。十分に
ＰＥＥＫが溶融した時点でシランカップリング剤で処理
を施した単糸径１０μｍのガラス短繊維を押出機に投入
し、ＰＥＥＫと良く混練した。その後、多孔ノズルより
図１に示すような複合連続繊維を押し出し、繊維を冷却
してからボビンで巻き取った。この時の複合連続繊維の
繊維含有率は１５％、直径は０.５mm、ガラス短繊維長
は１.２mmであった。次に、この複合連続繊維を繊維間
の隙間がないよう図２に示すようにＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸が
それぞれ直交するように組織的に配列した。成形はプレ
ス成形機を用いて行い、三次元織物成形中間体を金型に
入れ、１０Torrで脱気しながら４００℃まで１０℃／分
で昇温した後、１.５ＭＰａ で加圧しながら６０分間保
持した。その後、１０℃／分で降温し室温で減圧するこ
とにより図３に示すような繊維配向を持つ成形板を得
た。この得られた成形板の繊維含有率は２０％であっ
た。
【００１７】比較例１ マトリックスが不飽和ポリエステルで強化短繊維をガラ
ス繊維としたバルクモールディングコンパウンド（以下
ＢＭＣと省略する）成形により得られた成形品特性値と
実施例を比較した。また、ＢＭＣ成形品の繊維含有率は
２０％であった。
ス繊維としたバルクモールディングコンパウンド（以下
ＢＭＣと省略する）成形により得られた成形品特性値と
実施例を比較した。また、ＢＭＣ成形品の繊維含有率は
２０％であった。
【００１８】得られた力学特性値を表１に示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】実施例１と比較例１を比較すると曲げ弾性
率はやや比較例の方が高いものの、曲げ強度およびアイ
ゾット衝撃値は実施例の方が遥に高い値を示した。
率はやや比較例の方が高いものの、曲げ強度およびアイ
ゾット衝撃値は実施例の方が遥に高い値を示した。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、成形時成形中間体を積
層することなく、金型に仕込むだけで成形可能となり、
また得られた成形品の物性もすぐれており、機能性を備
えた熱可塑性複合材料を得ることができる。
層することなく、金型に仕込むだけで成形可能となり、
また得られた成形品の物性もすぐれており、機能性を備
えた熱可塑性複合材料を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】代表的な複合連続繊維の模試図を示す。
【図２】代表的な三次元織物成形中間体の模試図を示
す。
す。
【図３】図２の成形中間体より得られた成形板における
強化短繊維の配向方向の概念図を示す。
強化短繊維の配向方向の概念図を示す。
１…複合連続繊維単位、２…熱可塑性樹脂、３…強化短
繊維、４…三次元織物成形中間体、５…成形板。
繊維、４…三次元織物成形中間体、５…成形板。
Claims (3)
- 【請求項１】直径が１〜１２μｍの短繊維を熱可塑性樹
脂に配合した直径が０.５mm 以下の複合連続繊維からな
る三次元織物を用いたことを特徴とする成形品。 - 【請求項２】直径が１〜１２μｍの短繊維を熱可塑性樹
脂に配合し強化したマトリックスが熱可塑性樹脂である
直径が０.５mm 以下の複合連続繊維からなる三次元織物
を用いたことを特徴とする成形中間体をマトリックスで
ある熱可塑性樹脂の軟化点以上で加熱，冷却する製品の
成形方法。 - 【請求項３】１種類以上からなる直径が１〜１２μｍの
短繊維を熱可塑性樹脂に配合し強化したマトリックスが
熱可塑性樹脂である直径が０.５mm 以下の連続繊維から
なる三次元織物を用いたことを特徴とする成形中間体を
成形して得られる成形品の曲げ強度が１５０ＭＰａ以上
でアイゾット衝撃値が７０Ｊ／ｍ2 以上の特性を有する
成形品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8264033A JPH10109364A (ja) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | 成形品とその成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8264033A JPH10109364A (ja) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | 成形品とその成形方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10109364A true JPH10109364A (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=17397622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8264033A Pending JPH10109364A (ja) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | 成形品とその成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10109364A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105956347A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-09-21 | 上海交通大学 | 纤维织物增强陶瓷基复合材料力学行为的仿真预测方法 |
| KR20190051773A (ko) * | 2017-11-07 | 2019-05-15 | (주)엘지하우시스 | 불연속 일방향 배향 섬유강화 복합재의 제조방법 및 불연속 일방향 배향 섬유강화 복합재 |
| US11421092B2 (en) | 2017-11-07 | 2022-08-23 | Lg Hausys, Ltd. | Method for preparing unidirectionally aligned discontinuous fiber reinforcement composite material, unidirectionally aligned discontinuous fiber reinforcement composite material, and sandwich structure |
-
1996
- 1996-10-04 JP JP8264033A patent/JPH10109364A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105956347A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-09-21 | 上海交通大学 | 纤维织物增强陶瓷基复合材料力学行为的仿真预测方法 |
| CN105956347B (zh) * | 2016-06-29 | 2019-08-09 | 上海交通大学 | 纤维织物增强陶瓷基复合材料力学行为的仿真预测方法 |
| KR20190051773A (ko) * | 2017-11-07 | 2019-05-15 | (주)엘지하우시스 | 불연속 일방향 배향 섬유강화 복합재의 제조방법 및 불연속 일방향 배향 섬유강화 복합재 |
| US11421092B2 (en) | 2017-11-07 | 2022-08-23 | Lg Hausys, Ltd. | Method for preparing unidirectionally aligned discontinuous fiber reinforcement composite material, unidirectionally aligned discontinuous fiber reinforcement composite material, and sandwich structure |
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