JPS59184641A - 構造体シ−ト及びその成形加工物 - Google Patents
構造体シ−ト及びその成形加工物Info
- Publication number
- JPS59184641A JPS59184641A JP5962683A JP5962683A JPS59184641A JP S59184641 A JPS59184641 A JP S59184641A JP 5962683 A JP5962683 A JP 5962683A JP 5962683 A JP5962683 A JP 5962683A JP S59184641 A JPS59184641 A JP S59184641A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sheet
- fibers
- resin
- fiber
- composite material
- 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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- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は補強材となり得る連続フィラメント糸を特殊な
配列ＫＭべた後、マトリックスとなり得る樹脂を含浸し
て成る複合材料成形用構造体シート及びそれから成る成
形加工物に関するものである。
配列ＫＭべた後、マトリックスとなり得る樹脂を含浸し
て成る複合材料成形用構造体シート及びそれから成る成
形加工物に関するものである。
近年、ガラス繊維で樹脂を補強した複合材が盛んに利用
され、広く工業分野で使用されている。又最近では炭素
繊維がその優れた強度並びに弾性、特性、軽量等により
金属に替って航空。
され、広く工業分野で使用されている。又最近では炭素
繊維がその優れた強度並びに弾性、特性、軽量等により
金属に替って航空。
宇宙分野、更に省エネルギー化のため輸送関係機器に用
いられる様になった。
いられる様になった。
これら複合材料を加工するのに一般には、補強材となり
得る繊維のマルチフィラメント糸に樹脂を含浸させた後
、複数本にて一方向に配列せしめてシート状とするか、
或いは該フィラメント糸を織物として樹脂を含浸してシ
ート状として、シートを所要量の厚さに合致する如（。
得る繊維のマルチフィラメント糸に樹脂を含浸させた後
、複数本にて一方向に配列せしめてシート状とするか、
或いは該フィラメント糸を織物として樹脂を含浸してシ
ート状として、シートを所要量の厚さに合致する如（。
又応力のかかる方向に必要枚数重ねて金型に嵌め加熱し
て硬化することによって加工される。
て硬化することによって加工される。
上記複合材料加工用シートは、一方向に繊維を配向させ
ているため、繊維の配向方向に対する補強効果は充分発
揮されるが、配向の９０゜方向に対しては全く補強効果
が発揮されない。
ているため、繊維の配向方向に対する補強効果は充分発
揮されるが、配向の９０゜方向に対しては全く補強効果
が発揮されない。
一方織物形状のものは、経、緯直交しているため、一方
向拐の欠点は改良される。
向拐の欠点は改良される。
このように一方向材、織物形状共直線に配列しているた
め、繊維の方向に対して基本的には直線で効果が発揮さ
れる。このため、成形物が平面の板の場合はシートを必
要枚数積層して加圧加熱するだけで繊維配向は何等崩れ
ない。しかし、複合材料成形物は単純に平面体となると
は限らず、用途に応じて様々な形状が要求される。角柱
１円筒などは比較的単純な立体でありその多くは局所的
或いは全面的に凹凸面を有する複雑な形状を呈するのが
通常である。かかる複雑な形状物を前述の一方向配向シ
ート及び織物シートで以って完全に要求される形状に適
合させることは不可能である。そこで凹凸面を細断して
局所的になるべ（平面に近い面を取り。
め、繊維の方向に対して基本的には直線で効果が発揮さ
れる。このため、成形物が平面の板の場合はシートを必
要枚数積層して加圧加熱するだけで繊維配向は何等崩れ
ない。しかし、複合材料成形物は単純に平面体となると
は限らず、用途に応じて様々な形状が要求される。角柱
１円筒などは比較的単純な立体でありその多くは局所的
或いは全面的に凹凸面を有する複雑な形状を呈するのが
通常である。かかる複雑な形状物を前述の一方向配向シ
ート及び織物シートで以って完全に要求される形状に適
合させることは不可能である。そこで凹凸面を細断して
局所的になるべ（平面に近い面を取り。
前述のシートを貼り合せることの繰返しにより複雑な形
状を形成させる。しかし、かかる小平面の貼り合せによ
る合成形状物は、シートの小片の集団であり、小片に存
在する繊維群の繊維長が短かく、貼り合せ端部で繊維が
切断しているため、応力がかかった場合、応力の伝達は
繊維を取り巻く樹脂によってのみ行われる。結果的に補
強繊維の特性が充分に発揮されないのは勿論のこと、か
かる方法では複雑な形状例合致させるべく如何なる７面
積にシートを截断するか又如何に貼り合せるかなど成形
加工作業が非常に煩雑化する。
状を形成させる。しかし、かかる小平面の貼り合せによ
る合成形状物は、シートの小片の集団であり、小片に存
在する繊維群の繊維長が短かく、貼り合せ端部で繊維が
切断しているため、応力がかかった場合、応力の伝達は
繊維を取り巻く樹脂によってのみ行われる。結果的に補
強繊維の特性が充分に発揮されないのは勿論のこと、か
かる方法では複雑な形状例合致させるべく如何なる７面
積にシートを截断するか又如何に貼り合せるかなど成形
加工作業が非常に煩雑化する。
上記の如（、複雑な形状物に一方向配向繊維もしくは織
物形状樹脂含浸シートを適用するには非常な困難を要す
るのである。
物形状樹脂含浸シートを適用するには非常な困難を要す
るのである。
一方、従来からかがる複雑形状物を繊維強化複合材料で
成形加工させるのにシート・モールド・コンパウンド（
以下ＳＭＣと称する］法がある。この方法は補強する繊
維を５〜３０ｍｍ長に切断して短繊維となし、該繊維塊
に樹脂を含浸せしめてシート状となす。次にこのシート
を金型に詰め込み加圧加熱して樹脂を硬化せしめるもの
であり、この方法によると繊維塊は短繊維で方向性が塊
としては現れ難い。このことは該シートを変形しても容
易にその型に適合する特徴な有する。このため、最近か
かるＳＭＣ法による成形加工法が、加工作業が簡単なた
め。
成形加工させるのにシート・モールド・コンパウンド（
以下ＳＭＣと称する］法がある。この方法は補強する繊
維を５〜３０ｍｍ長に切断して短繊維となし、該繊維塊
に樹脂を含浸せしめてシート状となす。次にこのシート
を金型に詰め込み加圧加熱して樹脂を硬化せしめるもの
であり、この方法によると繊維塊は短繊維で方向性が塊
としては現れ難い。このことは該シートを変形しても容
易にその型に適合する特徴な有する。このため、最近か
かるＳＭＣ法による成形加工法が、加工作業が簡単なた
め。
盛んに使用されるに至った。しかし、このＳＭＣ法によ
る複合材料成形加工物は、繊維方向が余りに分散しすぎ
る為に集中応力に対する抗力を充分に発揮させることが
難しいことと、短繊維である為に応力の伝達が、その長
さの範囲に限定され、結果的に長尺物となると部分切損
を生じ易い欠点を有する。
る複合材料成形加工物は、繊維方向が余りに分散しすぎ
る為に集中応力に対する抗力を充分に発揮させることが
難しいことと、短繊維である為に応力の伝達が、その長
さの範囲に限定され、結果的に長尺物となると部分切損
を生じ易い欠点を有する。
本発明者らは一方向配向、織物形状樹脂含浸補強材シー
トを使用する方法及び短繊維塊を使用するＳＭＣ法両者
の長所を生かし欠点を改良すべく鋭意検討を進めた結果
本発明に到達したものである。
トを使用する方法及び短繊維塊を使用するＳＭＣ法両者
の長所を生かし欠点を改良すべく鋭意検討を進めた結果
本発明に到達したものである。
即ち本発明の要旨とするところは、補強材となり得る連
続フィラメント糸を複数本、並列もしくはランダム方向
に非直線状に配列せしめた後、マトリックスとなり得る
樹脂を含浸して得られる複合材料成形用構造体シート並
びに該構造体シートを複数枚、フィラメント糸の配列方
向が互に並列、直交もしくはランダム方向となる如（積
層して金型に設置し硬化することにより得られる成形加
工物にある。
続フィラメント糸を複数本、並列もしくはランダム方向
に非直線状に配列せしめた後、マトリックスとなり得る
樹脂を含浸して得られる複合材料成形用構造体シート並
びに該構造体シートを複数枚、フィラメント糸の配列方
向が互に並列、直交もしくはランダム方向となる如（積
層して金型に設置し硬化することにより得られる成形加
工物にある。
ガラス繊維、炭素繊維、全芳香族ポリアミド繊維、炭化
珪素繊維等の補強繊維を非直線状。
珪素繊維等の補強繊維を非直線状。
好ましくは波状に配列せしめる目的は仄の通りである。
即ち、複雑な面形状に複合材料成形用平面シートをうま
（面接圧着させるためには。
（面接圧着させるためには。
被圧着物の凹凸面状に応じてシートが局所的に伸縮する
ことが必要である。かかる被圧着物に面した平面シート
が伸縮するためには、補強材たる繊維が短繊維であって
繊維がシート生地の伸縮に応じて互に移動しなければな
らない。−丈長繊維の場合は、繊維が直線状に配列する
場合はシート生地の伸縮に応することができない。
ことが必要である。かかる被圧着物に面した平面シート
が伸縮するためには、補強材たる繊維が短繊維であって
繊維がシート生地の伸縮に応じて互に移動しなければな
らない。−丈長繊維の場合は、繊維が直線状に配列する
場合はシート生地の伸縮に応することができない。
これはソート生地が高粘着性樹脂であって繊維が樹脂と
共に移動すると云う前提のもとに云えるものであり、実
際にも繊維が樹脂と共に移動しなければ良質の複合材料
は得られない。か（の如さ観点からシート生地の伸縮に
対して共に繊維が移動でざる長繊維マルチフィラメント
糸の配列形態ｔま非直線であり、好ましくは波状を呈す
ることである。即ちシート生地が被圧着物の凹凸面で伸
縮しなければならない場合、繊維が連続体であっても波
状に配置していれば伸縮に応じて繊維が形成する波形を
変化させることによりシート生地の伸縮圧追従可能とな
る。又伸縮に追従する度合いは、繊維が形成する波状の
波形長しと波長ｌの比’／ｌが犬である程その度合いが
犬きいのは当然である。
共に移動すると云う前提のもとに云えるものであり、実
際にも繊維が樹脂と共に移動しなければ良質の複合材料
は得られない。か（の如さ観点からシート生地の伸縮に
対して共に繊維が移動でざる長繊維マルチフィラメント
糸の配列形態ｔま非直線であり、好ましくは波状を呈す
ることである。即ちシート生地が被圧着物の凹凸面で伸
縮しなければならない場合、繊維が連続体であっても波
状に配置していれば伸縮に応じて繊維が形成する波形を
変化させることによりシート生地の伸縮圧追従可能とな
る。又伸縮に追従する度合いは、繊維が形成する波状の
波形長しと波長ｌの比’／ｌが犬である程その度合いが
犬きいのは当然である。
次に本発明による複合材料成形用シート及び成形加工物
を図に従って説明１−る。第１図は本発明のシートの例
を示すものであるが１図に於て補強材たるマルチフィラ
メント糸１が波状に複数本配列しており、その形状で樹
脂フイノし・ム２に接着されている。樹脂は常温で晶粘
着性を示１−ものが望ましい。その理由はマルチフィラ
メント糸を樹脂フィルムに配列させるのに糸が配列後樹
脂フィルムに接着して固定されるからである。かかる意
味から樹脂は熱硬化性のエポキシ系樹脂が使い易い。又
熱可塑性樹脂の場合は糸を配列する際、高温でその作業
を行い、樹脂フィルムを溶融するか、或いはフィルムの
表面に接着剤を塗布して糸を固定してもよい。第２図は
第１図に示した複合材料成形用シートを側面からみた図
であるが、マルチフィラメント糸１が樹脂フィルム２に
接着固定されているのがよくわかる。第３図は得られた
複合材料成形用シートを使って成形加工する際のシート
積層するとぎの一例を示すものであるが２図の如く該シ
ートを複数枚積層する場合、最上枚イの下層には口の如
くイと直交する配列とし、その下は再びイと方向を変え
た方が成形物が均整にでき、しかも加工された成形物の
物性も強固となる。
を図に従って説明１−る。第１図は本発明のシートの例
を示すものであるが１図に於て補強材たるマルチフィラ
メント糸１が波状に複数本配列しており、その形状で樹
脂フイノし・ム２に接着されている。樹脂は常温で晶粘
着性を示１−ものが望ましい。その理由はマルチフィラ
メント糸を樹脂フィルムに配列させるのに糸が配列後樹
脂フィルムに接着して固定されるからである。かかる意
味から樹脂は熱硬化性のエポキシ系樹脂が使い易い。又
熱可塑性樹脂の場合は糸を配列する際、高温でその作業
を行い、樹脂フィルムを溶融するか、或いはフィルムの
表面に接着剤を塗布して糸を固定してもよい。第２図は
第１図に示した複合材料成形用シートを側面からみた図
であるが、マルチフィラメント糸１が樹脂フィルム２に
接着固定されているのがよくわかる。第３図は得られた
複合材料成形用シートを使って成形加工する際のシート
積層するとぎの一例を示すものであるが２図の如く該シ
ートを複数枚積層する場合、最上枚イの下層には口の如
くイと直交する配列とし、その下は再びイと方向を変え
た方が成形物が均整にでき、しかも加工された成形物の
物性も強固となる。
第４，５図は実際に非平面突起状物を成形する場合のシ
ートの変形に伴う糸の動きを示すものであるが、第４図
は球の部分を形成する突起状物を成形する金型３，４間
に本発明のシートを複数層積層して金型３，４によって
圧着する。
ートの変形に伴う糸の動きを示すものであるが、第４図
は球の部分を形成する突起状物を成形する金型３，４間
に本発明のシートを複数層積層して金型３，４によって
圧着する。
この操作により積層シートの金型突起部５は第５図に示
す如く平面部に較べて湾曲分だけ伸びるが、補強用繊維
群はその挙動に従って樹脂に沿って配列を変えながら移
動する。そして他の平面部の配列には殆んど影響を与え
ないため。
す如く平面部に較べて湾曲分だけ伸びるが、補強用繊維
群はその挙動に従って樹脂に沿って配列を変えながら移
動する。そして他の平面部の配列には殆んど影響を与え
ないため。
結果的には全体として均整に金型に沿った配向を示すこ
とが可能となる。
とが可能となる。
上記の如く１本発明による波状に補強材たる繊維のマル
チフィラメント糸が樹脂フィルムに配列した複合材料成
形用シートは、複雑な立体形状成形物を容易に成形加工
することができ。
チフィラメント糸が樹脂フィルムに配列した複合材料成
形用シートは、複雑な立体形状成形物を容易に成形加工
することができ。
得られた成形物はいずれの個所に於ても均整な強度特性
を示すものであり９通常の平面状シートを使用するより
もはるかに成形加工の煩雑さから解放される利点を有す
る。
を示すものであり９通常の平面状シートを使用するより
もはるかに成形加工の煩雑さから解放される利点を有す
る。
尚２本発明で得られる構造体シートの補強用繊維の配向
波形は、単に第１．第２図に示す如（正弦波に留まらず
９例えば第６図に示す３角波（Ａ）、長方形波（Ｂｌで
も何等支障はなく、又（Ｃ１の如（、波形の波高、波長
が部分的に不整に配列されていてもかまわない。要は波
形長／波長が大ぎく取れることが必要である。（Ｄ＋は
長方形波の上に３角波が合体して得られた複合配列を示
すものであり、かかる複合配列では、それだけ配向が複
雑となり補強効果も大きくなる。
波形は、単に第１．第２図に示す如（正弦波に留まらず
９例えば第６図に示す３角波（Ａ）、長方形波（Ｂｌで
も何等支障はなく、又（Ｃ１の如（、波形の波高、波長
が部分的に不整に配列されていてもかまわない。要は波
形長／波長が大ぎく取れることが必要である。（Ｄ＋は
長方形波の上に３角波が合体して得られた複合配列を示
すものであり、かかる複合配列では、それだけ配向が複
雑となり補強効果も大きくなる。
以下本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例１
熱硬化性エポキシ系樹脂に硬化触媒を混入した後、離形
紙の上にホットメルト法にて塗布して重ｔ １５０ Ｊ
’／？Ｆ／ となる如ぎ樹脂フィルムを作成した。該
フィルムは常温にてかなりのタック性を有し、アクリロ
ニトリル系繊維を焼成して得られた炭素繊維フィラメン
ト糸（６０００本、１本の直径約８μｍ）を第１図に示
す如き波形となる様配列、フィルムのタック性を利用し
て波形をフィルム上に固定した。その時の波形長は一周
期当り３８朋、波長は１２ｍｍであり糸間隔は約３１１
＋！であった。このような配列をしたシートに、上記フ
ィル゛ムを被せて６０℃の温度にて圧着したところ、全
体の重量５３０り／イ。
紙の上にホットメルト法にて塗布して重ｔ １５０ Ｊ
’／？Ｆ／ となる如ぎ樹脂フィルムを作成した。該
フィルムは常温にてかなりのタック性を有し、アクリロ
ニトリル系繊維を焼成して得られた炭素繊維フィラメン
ト糸（６０００本、１本の直径約８μｍ）を第１図に示
す如き波形となる様配列、フィルムのタック性を利用し
て波形をフィルム上に固定した。その時の波形長は一周
期当り３８朋、波長は１２ｍｍであり糸間隔は約３１１
＋！であった。このような配列をしたシートに、上記フ
ィル゛ムを被せて６０℃の温度にて圧着したところ、全
体の重量５３０り／イ。
炭素繊維含有量５４％（重量比）の補強材シートが得ら
れた。
れた。
次に上記補強材シートを第４図に示す半球面突起形状金
型に６枚繊維配向が約９０° となる様に交互積層して
金型に沿わせて固定した。次いで上下金型をセットして
圧着し、引続いてオートクレーブにて脱気、加圧するこ
と圧よって１４０℃で６０分間加熱硬化せしめたところ
。
型に６枚繊維配向が約９０° となる様に交互積層して
金型に沿わせて固定した。次いで上下金型をセットして
圧着し、引続いてオートクレーブにて脱気、加圧するこ
と圧よって１４０℃で６０分間加熱硬化せしめたところ
。
突起部に於ても均整な繊維の配向を示し、充分な強度を
示す成形物が得られた。
示す成形物が得られた。
第１図は本発明になる複合材料成形用補強材シートの上
面図を、又第２図は第１図を斜面がらみた図、第３図は
第１．第２図に示す補強材シートを成形するに当り繊維
の配向を交互に変える場合の例を示１゛。第４図は該シ
ートを用いて突起物を成形する金型の断面を示す。第５
図は第４図に示す突起状金型に補強材シートを設定した
場合の繊維の配向の変化を示す。第６図は補強材を配列
させる場合の波形の６例を示す。 脅 １ 団 ｉ３ 目 ＋４調 才 ５回
面図を、又第２図は第１図を斜面がらみた図、第３図は
第１．第２図に示す補強材シートを成形するに当り繊維
の配向を交互に変える場合の例を示１゛。第４図は該シ
ートを用いて突起物を成形する金型の断面を示す。第５
図は第４図に示す突起状金型に補強材シートを設定した
場合の繊維の配向の変化を示す。第６図は補強材を配列
させる場合の波形の６例を示す。 脅 １ 団 ｉ３ 目 ＋４調 才 ５回
Claims (2)
- （１）補強材となり得る連続フィラメント糸を複数本、
並列もしくはランダム方向に非直線状に配列せしめた後
、マトリックスとなり得る樹脂を含浸して成る複合材料
成形用構造体“シート。 - （２）補強材となり得る連続フィラメント糸を複数本、
並列もしくはランダム方向に非直線状に配列せしめた後
、マトリックスとなり得る樹脂を含浸して成る複合材料
成形用構造体シートを複数枚、フィラメント糸の配列方
向が互に並列、直交もし、くけランダム方向となる如（
積層して金型に設置し、硬化せしめて成る成形加工物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5962683A JPS59184641A (ja) | 1983-04-05 | 1983-04-05 | 構造体シ−ト及びその成形加工物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5962683A JPS59184641A (ja) | 1983-04-05 | 1983-04-05 | 構造体シ−ト及びその成形加工物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59184641A true JPS59184641A (ja) | 1984-10-20 |
Family
ID=13118630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5962683A Pending JPS59184641A (ja) | 1983-04-05 | 1983-04-05 | 構造体シ−ト及びその成形加工物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59184641A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016010000A1 (ja) * | 2014-07-18 | 2016-01-21 | 東洋炭素株式会社 | Ｃ／ｃコンポジット製成形体、その製造方法、及びｃ／ｃコンポジット製成形体を用いた熱処理用冶具 |
| WO2016208450A1 (ja) * | 2015-06-25 | 2016-12-29 | 健二 久保村 | 深絞り加工可能なプリプレグ及びその製造方法 |
| JP2020157615A (ja) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | 日産自動車株式会社 | 繊維強化プラスチック複合材、繊維強化プラスチックプリフォーム、及び繊維強化プラスチック中間基材 |
-
1983
- 1983-04-05 JP JP5962683A patent/JPS59184641A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016010000A1 (ja) * | 2014-07-18 | 2016-01-21 | 東洋炭素株式会社 | Ｃ／ｃコンポジット製成形体、その製造方法、及びｃ／ｃコンポジット製成形体を用いた熱処理用冶具 |
| JP2016023214A (ja) * | 2014-07-18 | 2016-02-08 | 東洋炭素株式会社 | Ｃ／ｃコンポジット製成形体、その製造方法、及びｃ／ｃコンポジット製成形体を用いた熱処理用冶具 |
| WO2016208450A1 (ja) * | 2015-06-25 | 2016-12-29 | 健二 久保村 | 深絞り加工可能なプリプレグ及びその製造方法 |
| JPWO2016208450A1 (ja) * | 2015-06-25 | 2017-06-29 | 健二 久保村 | 深絞り加工可能なプリプレグ及びその製造方法 |
| JP2020157615A (ja) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | 日産自動車株式会社 | 繊維強化プラスチック複合材、繊維強化プラスチックプリフォーム、及び繊維強化プラスチック中間基材 |
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