JPS5996951A - 予め製造された板状の複合材料 - Google Patents

予め製造された板状の複合材料

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JPS5996951A JP58166835A JP16683583A JPS5996951A JP S5996951 A JPS5996951 A JP S5996951A JP 58166835 A JP58166835 A JP 58166835A JP 16683583 A JP16683583 A JP 16683583A JP S5996951 A JPS5996951 A JP S5996951A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、組み合わせであるいは部分的に異なった向き
に配置されて繊維で補強された複数の熱可塑性層から成
る半製品として予め製造された板状の複合材料に関する
高張力で熱に強い複合材料が、耐熱性の樹脂あるいは重
合体を使用した状態において、含浸樹脂が溶剤に含浸ワ
ニスの形に溶解され、それによってカーボン繊維、ガラ
ス繊維、ボロン繊維あるいは芳香のあるポリアミド(い
わゆるアラミド)から成る有1機質の高モジユール繊維
のような織物、編物あるいはハニカムの形をした繊維材
料が含浸され、最後に溶剤が蒸発されることによって製
造されることが、実際に知られている。それによって高
温状態で加圧して耐熱性の繊維薄板に成形できるような
予含浸された繊維(いわゆるprepreg)が生ずる
含浸樹脂として、たとえばポリエステル、エポキシド、
Lyanate 、  イソシアン酸塩およびイミドの
ようなシュローマ反応樹脂(duromereReak
tionshaloze )、並びにたとえばPo1y
sulfonPolyhydantoin 、ポリ炭酸
工、xデル、ポリアミド、ポリアミド−イミド、ポリエ
ステル、ポリエステルイミド、ポリイミド、ポリフェニ
ルキノキサリン、ポリベンズイミダゾールあるいはポリ
ベンゾキサゾールのような熱可塑性の重合体が採用でき
る。半製品(Prepregs)の製造は、マトリック
ス樹脂が一般に採用される有機質の溶剤に含浸ワニスの
形に溶解できることが必要とされる前述の溶剤方法によ
って行なわれるか、あるいは溶剤のない樹脂溶解物によ
って行なわれる。
Prepreg (織物、単一方向の編物など)は、平
らな面状薄板を製造するために圧縮方法で加工されるか
、あるいは低圧オートクレーブ方法で加工される。球面
状に彎曲された面状薄板は好ましくは良流動性のシュロ
ーマ樹脂を使用した状態で低圧オートクレーブ方法でし
か実際には製造できない。
かかる方法は沢山知られている。たとえば西ドイツ特許
第12033号明細1:で次のような方法e、が知られ
ている。ずなイっち結合剤として合成樹脂をもった繊維
質の充填材料から特に球面状の大きな面積の圧縮成形品
を製造するために、複数の繊維織物の層が上下に重ね合
わされ、そこにたとえばクレゾール、フェノール、フェ
ノール−クレゾール混合樹脂、ゴムで改質された合成樹
脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、あるいは別の硬
化性あるいは熱可塑性樹脂のような合成樹脂粉末が散布
され、重ね合わされた材料が加熱された圧縮成形型の中
で絞りおよびないし押し出しによって成形され、完成圧
搾部品に圧縮される方法が知られている。
西ドイツ特許出願公告第1290708号公報で知られ
ている別の方法の場合、繊維質の担体フィルムとこの担
体フィルムの上に置かれた微細な多孔質の焼結プラスチ
ック材料の層と、′))ら重ね合わされたフィルム材料
を作るために1粒状の熱可塑性樹脂の均一な層が担体フ
ィルムの上に分布され、担体フィルムと一緒に加熱され
、加工中において樹脂層の上にカバ一層が設けられ、こ
の圧縮可能な繊14E質の弾性材料からなるカバ一層の
樹脂粒子層の上への設置は加熱前に行なわれる。その場
合担体フィルム、樹脂粒子およびカバ一層から成る形成
物は周知のように加熱されたプレートの間を通される。
これらのプレートの間隔は入口箇所においてほぼ層材料
の厚さに相応し、出口側に向ってかなり減少している。
ガラス繊維で補強された熱可塑性の合成樹脂から成形品
を製造するための西ドイツ特許出願公開1222892
2号公報で知られている方法は。
薄肉の平面的な形をした予圧縮材料から、圧縮あるいは
深絞りされた薄肉の成形品、並びに吹き伺けられるかあ
るいは種々の肉厚に圧縮された成形品を作ることを特許
としている。
更に西ドイツ特許出願公開第2648721号公報から
、繊維で補強され繊維容積が大きなポリオレフィンの製
造方法が知られている。この場合ポリオレフィンのマト
リックス材料はまず溶剤に溶かされ、繊維構造物がこの
溶液に浸され、続いて溶剤が除去ざ・れ、最後に1マ1
トリツクス材料がその溶融点以上に711熱することに
よって再び固められる。
この方法の場合、樹脂の反応性のために長い圧縮時間が
必要であり、たいていは硬化のために高い温度も必要で
あり、これらは製品の製造コストを不利に高め、その主
な要因として圧縮時間が関与する。
更に短かい繊維が充填され成形体に圧縮される熱可塑性
の樹脂の場合、材料において得られる強度および剛性は
、不規則な繊維の向きおよび僅かな繊維含有量のために
小さいという欠点がある。
繊維含有量は不規則な繊維の向きおよび樹脂の流動性の
ために任意に高めることができない。
本発明の目的は、高張力で大きな剛性の複雑な形状の構
造部品に成形でき、その場合短かい圧縮時間が部品製造
の経済性に有利に作用するような繊維で補強された薄板
状の合成樹脂半製品を作ることにある。
本発明によればこの目的は、特許請求の範囲第1項の特
徴部分およびその実施態様項に記載した手段によって達
成できる。
本発明の利点は、方向づけられた短かい繊維で補強され
た予め製造された面状の平らな熱プラスチックないし薄
板が熱間圧縮およびないし熱開成形によって複雑な平面
状ないし球面状に彎曲された製品に成形できるというこ
とにある。そのためにマトリックス樹脂として、たとえ
ばpolysulfon。
ポリアミド、ポリ炭酸エステル、ポリアミド−イミド%
  Po1yhydantion、  ポリエステルイ
ミド。
ポリイミド、ポリフェニルキノキサリン、ポリベンズイ
ミダゾール、ポリペメゾキサゾール、あるいはポリエス
テルのような中間分子量の熱可塑性樹脂が使用される。
それによって方向づけられた短かい繊維で補強された熱
プラスチックによって、比較的大きな繊維含有量におい
ても深絞りを行なうことができ。
抜雑な形状の製品を作ることができ、この製品は短かい
圧縮時間のために安価に製造できると共に、方向づけら
れた短かい繊維と大きな繊維含有量のために大きな強度
と剛性にすることができる。
短かい繊維で補強された深絞り可能な熱プラスチックの
製造は、単一方向に向けられた短かい繊維からなる繊維
マットが熱可塑性樹脂の溶液に浸され、次に溶剤が蒸発
されるようにして行なわれ。
その場合樹脂が含浸されたマットが残留する。その樹脂
マットの裁断物は所望の繊維方向に相応して重ね合わさ
れ、加熱可能な板式プレスにおいて熱可塑性樹脂の溶融
点で圧縮され、数分の滞在時間後に熱可塑性樹脂のガラ
ス点以下の温度に冷却され、その後成形型から出される
そのように製造された板ないし1有機質の薄板”を深絞
りするために、好ましくは樹脂含有量は35〜70重量
俤にされ、その場合相応して濃縮された樹脂の溶液が板
ないしマットを含浸するために用いられる。板ないしマ
ットの各層における繊維の向きの方向は、構造部品にお
ける所望の強度によって決められる。6有機質の薄板“
における各層の故はほとんど任意に幾倍にもできる。
複合材料は、熱間圧縮方法たとえばラムあるいはロール
によって板状半製品あるいは無端の半製品として製造で
きる。
かかる”有機質の薄板”の樹脂含浸はいわゆるフィルム
スタック(積み重ね)方式でも行なうことができ、その
場合方向づけられた短かい繊維の堆積体および熱可塑性
樹脂のフィルムが真空ポケットの中に交互に積み重ねら
れ、続いて真空および圧力のもとてゆっくりと熱プラス
チックの溶融点まで加熱され、その後真空および圧力の
もとて熱プラスチックのガラス点以下のIF[に冷却さ
れ。
成形型から出される。フィルムスタック方式は主に、熱
可塑性マ) IJラックス適当な有機酵剤に溶解しない
場合に使用される。このようにして製造され方向づけら
れた短かい繊維が充填されている板を更に加工するため
に、熱間圧縮方法およびないし熱間成形方法が適してい
る。
深絞り部品ないし板の製造は、半製品(Prepreg
)製造、圧縮成形、深絞りの3つの工程で行なわれる0 次に短かい繊維で補強された複合材料の製造の例とその
複合材料の加工の例について説明する。
例1′″半製品(Prep’reg)製造″:Po1y
sulfon (ここではMAKROLIN  KL3
−1006)が塩化メチルの中に5チ含浸溶液に   
 −溶解され、それによって3〜5mrnの長さの方向
づけられた繊維から成る市販のカーボン繊維堆積体が含
浸される。そのために織物ないし編物はガラス板の上に
敷かれ、溶液がその上に均一に分散される。続いてこの
繊物は乾燥炉の中で70′cで乾燥され、ガラス板から
はがされる。樹脂含有量はその場合45重量%にされる
例2: 単一方向に方向づけられた短かい繊維の堆積体が、溶剤
としての塩化メチルの中に溶けているガラス点210υ
のPo1yethersulfonの溶液で含浸され、
その場合平らに敷かれた繊維堆積体の上に溶液が一様に
塗られる。溶剤が乾燥した後、そのように製造された“
半製品(Prepreg)″はたとえば15 X 15
 amの大きさに裁断され、0°、45°、−45°、
−9チの角度に向けて対称に積み重ねられ、可熱可能な
線式プレスにおいて圧力下で250〜300℃の温度で
平らな密な薄板に圧縮される。複合材料が成形型から出
される前に、熱可塑性明りVのガラス点が210℃であ
るので加圧下においてPo1ysulfonのガラス点
以下の温度好ましくは120℃まで冷却される。そのよ
うに製造された1有機久の薄板″は圧力下において複雑
な形状の構造部品に成形できる。
例3: 単一方向に方向づけられて圧縮されて(1)なl/)半
製品(Prepreg )がたとえば15 X 15 
cmの大きさに裁断され、90’、0°、0°、90°
の角度に向けて積み重ねられ、線式プレスにおいてアル
ミニウム箔の間で圧縮される。そのために線式プレスは
330℃に加熱され、半製品(Prepreg )堆積
体はプ】/スの加熱された板の…〕において接触圧力下
におかれる。半製品(prepreg ) スタ・ツク
を十分に加圧加熱し1こ後でブレスTIE業レオ終了し
、このスタックは40 KP/ crr?の密度となる
。5分後に圧力下において100tまで冷却され、成形
型か+ ら出される。その場合面積重量がtooo  rogA
浮の厚さ0.75mmの密な板が得られる。
図面は熱間圧縮で深絞りする装置を概略的に示している
。C−繊維−Polysulfon−薄板(有機質の薄
板)は、圧縮ラムとして作用する真空密のゴムカバー2
および上側と下側のパツキンリング3と一緒に、上から
作用する締付はリング4によって、輪郭形状5をしてい
る成形型6の上に押しつけられる。輪郭形状5から薄板
を離して成形型6から外すために、成形型6には流路7
および真空接続口8が設けられている。
成形型6はワークすなわちC−繊維−polysulf
or−薄板1と一緒にオートクレーブ(図示せず)の中
で約220℃の成形温度まで加熱され、その場合輪郭形
状5′に発生される真空および締付はリング4とワーク
ないし薄板1に作用する約100N/m2の圧力9によ
ってこのワークないし薄板1が成形される。
【図面の簡単な説明】
図面は予め製造された板状の複合材料を熱間圧縮で深絞
りする装置の概略断面図である。 ■・・・ワーク(有・侵質の薄板)、6・・・成形型。 出願人代理人  猪 股   清 ヒ 「

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 10組み合わせであるいは部分的に異なった向きに配置
    されて繊維で補強された複数の熱可塑性層からなる半製
    品として予め製造された板状の複合材料において、層の
    中における繊維が単一方向に予め向けられた短かい繊維
    であり、各層における繊維容積が約20〜80φであり
    、複数の層からそのように構成された複合材料が、約7
    0〜400℃の温度で約40バールの圧力のもとて熱間
    圧縮およびないし熱間成形によって成形およびないし深
    絞りできることを特徴とする予め製造された板状の複合
    材料。 2、短かい繊維が、カーボン、ガラス、セラミック、金
    属およびないしそれらの合成物質あるいは混合物から成
    っていることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
    の複合材料。 3、層ないし複合材料が40〜65チの繊維容積を有し
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2
    項に記載の複合材料。 4、各層の向きの方向が構成部品における所望の強度お
    よび剛性によって決められることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項ないし第3項のいずれか1項に記載の複合
    材料。 5、複合材料における層の数が任意に幾倍にもできるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第4項のい
    ずれか1項に記載の複合材料。 6、熱間圧縮方法で板状あるいは帯状の半製品を製造す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第5項
    のいずれか1項に記載の複合材料。
JP58166835A 1982-11-20 1983-09-12 予め製造された板状の複合材料 Granted JPS5996951A (ja)

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DE3243021.3 1982-11-20
DE3243021A DE3243021C2 (de) 1982-11-20 1982-11-20 Verbundwerkstoff und dessen Verwendung

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JPS5996951A true JPS5996951A (ja) 1984-06-04
JPH0558894B2 JPH0558894B2 (ja) 1993-08-27

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US (1) US4555426A (ja)
EP (1) EP0110026B1 (ja)
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