JPS61229546A - 繊維強化プラスチツク成形体 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発、明は繊維強化プラスチックにおいて、その成形体
の長さ方向に対し、横方向の特性が改良ｐｈた新規な盛
形体に関するものである〔従来の技術） 従来、一方向に補殉繊維を引揃え１、それに１樹脂を含
浸せしめた一方向・強化繊維か、らなる成、形量５中間
体（以後、ＵＤプリプレ〆、と啼す）は縁。

素繊維の様な高性能材料の特性を大巾に損な・う。

ことなく利用出来る材料であり、航空宇宙用賃。

初め１．とする種、々の構造材料に使われて（Ｓるが、
、ＵＤプ、：リプレグを、使用１するにあたっては目的
とする盛・形品に要、求、される主応力の方向と補強繊
維の配向方向な＝致させ、かつ必要とされる方向の応力
の量比・に応じ、その繊維配向比率を決、。

定、し使・雨声れる。のが通常の方法である。　　：５
、シ、カ・、シ、・、用・途によっては主・応力方向に
対し、１．、はぼ、直交する方向に何がしかの応力が発
生する場合があり、特に、繊維方向に対し、直角方向５
の強度が実際に発生する応力よりも低い場合、得　　　
噛られる成形物は、破壊に至る。

例え５ば、パイプ状物を曲げた場合、）（イ、プの。

長手方阿に・発生する応力と変位が大きくなるにつれ、
・、断面１・の変形によって側面部には引張応力・上下
層には圧縮応力が発生する。）（イブを構成す、る内厚
やその径等によって、その発生する。応力は変化し、場
合によっては長手方向の強度は充・、分、に利用されず
に破壊してしまうことかあ、る。

強度を・充分に活用するために、従来はＵＤプ１リプレ
グの繊維方向に！し、はぼ直角方向く種々の手段で補強
した中間材が種々提案され、それを用いた成形品が巾広
く利用されている。この様な従来の複合された補強プリ
プレグからなる成形品において、以下の様な問題点があ
った。

即ち、 （１）ＵＤプリプレグに対し、その横方向の補強のため
に非常に薄いガラススクリムクロスを上部に貼りつけた
複合プリプレグを用いて成形体を作成した場合、基材と
なるＵＤプリプレグの補強繊維に対し、異質の素材が補
強繊□維の方向と同一方向に入るととになる。その結果
として、樽られた成□形体において曲り畢反りが発生し
たり、成形品においては残留歪を保持したまま成形体と
なる。゛その為、極力長手方向に入るガラス繊維量を減
少させようとする努力はされているものの、充分な効果
は得られていない。

（２）　　薄手のＵＤプリプレグを、基材となるＵＤプ
リプレグに直交に貼合せた中間体から成形品を得た場合
、薄手のＵＤプリプレグは樹脂と補強繊維から成ってお
り、その重さや厚みにつ〜、１てはおのずから限界があ
る。また、この様な薄手のＵＤプリプレグでは一部に不
均一な箇所として、繊、維、の存在しない部分を、生じ
一方、この様な材料を用いて得られた成形体の特性面か
ら見ると１、横方向の補強に用いられぞいる薄手プリプ
“し”〉襄おいて゛、よ一門量を少−くするにｉｔ限界
があることから直交方向の補強に対し必要以上に補強す
ることになり、長さ方向とそれに対する直交方向の剛性
−（、ランスがくずれる等の欠点を有する。

：３）長繊維からなる薄く拡げられた材料、即ち不織布
状轡、−よりＵＤグリプレグの直、交方向、を補強され
・た中間体から成形品を得る。場合体得られる成形体の
横方向に配置された補強繊維の量は比較的自由に変更出
来る特徴を有しているが、補強繊維の繊維束を極限に近
い状態にまで拡げるため、繊維の開繊の不均一性に伴う
繊維の厚みむらにより成形物に凹凸が発生・する。この
様な不均一な表面をもつ成形□物□は、用途によっては
使用不可となったり、パ□その不均一性から・くると推
定される強度面゛の不゛安定□性どいった欠点を有する
。　・　　　□・・〔発朋が解決□Ｌよ・うとする□問
題点〕□　、：層　　・本発明はり：上詰の従来の横・
方゛向が補強さ）れ゛た・・ｊＵＤ”グリ゛プルグから
する成珍物の各々の欠点′を解消す□る１、＋めに、横
方向が適度、に補強された新□規゛な）成形体を提供す
ることに′ある。　　　　　□〔問題点□を解決するた
めの手段゛〕　　　　・　゛・”本発明の要旨は、一方
向強化繊維゛よりなる成形用中間体と、該□中間体の繊
維方向とほば直交す′る方向に配向した短繊維からなる
紙状、物にで補強された沖間体”とからなる繊維強化プ
ラス□チック成形体にある・　　′　　　□　　　　゛
゛パ以下禾発□明の内容及び効果について具体的に説−
する。□　　　　　　　・ パ本発明に□使用される横方向が補強された中間体は所
定の・ＵＤプリプレグに対しその片側または両側の面に
短繊維からなるほぼ均一に配向された紙状物をその繊維
の方向がＵＤプリプレグの長さ方向に対しほぼ直交する
様に貼付することによって得られる。

本発明で使用する短繊維からなるほぼ均一に配向された
紙状物は、例えば補強用短繊維□を分散□させた液゛□
を自転する円盤上に供給し、回転によ□す・発生する遠
心力や短・繊□維分散液を周匣に嫡゛散：“ざ・せ、円
盤周囲に沿って円盤面に対し直゛角方向に移動する蝋維
捕集用のナイウンメッシュなどの基材上に短繊維を捕集
して、例えば３〜２０〜目付のシート状物とする方法（
特願昭５９−５・３７８８号等）などでつくるごとが出
来る。

この・場合、該プリプレグに対しそのままの紙状物を貼
付しても良く、また必要に応じては樹脂を有する紙状物
を貼付しても良い。

ｊた、ことに使用される補強繊維の種類につい七１は種
々゛□の体性率を持つ炭素繊維、アラミド繊維−１Ｅま
たはＳガラ哀より成る各々のガラス繊維：、シ′す″コ
ンカーバイド繊維、アルミナ繊維などを含む七′ラミッ
クス繊維、ボロン繊維等の強化繊維が使用される。また
、チタン酸カリウム、シリコンカーバイド、黒鉛、鉄な
どからなるウィスカー類も利用出来る。

本発明における成形体を得る方法としては横方向を補強
された中間体の積層体を加熱及び加圧処理すること罠よ
って得られる。加熱及び加圧処理については金型等を用
いたコンプレッション成形法、オートクレーブ成形法、
真空バック法、テープラッピング法等により実施される
〔実施例〕 以下実施例によって本発明を説明する。

実施例１ 弾性率が２４　ｔ／ｍ”、繊維長１０ｆｉの炭素繊維を
重量比０．２％の濃度で水に分散させた液を毎分３５０
回転している円盤状体の中心上に自然落下させ、遠心作
用により外周方向に飛散させて、該円盤の外周辺に設け
た円盤と直角方向に移動するメツシュ上に捕集した。こ
うして得られた長手方向に対しほぼ９０°方向に炭素繊
維の短繊維が配向した、繊維量が１０　ｐ／１？の紙状
物な、一方向炭素繊維プリプレグ（繊維量１２５　Ｐ／
Ｐｌ″、樹脂含量３７．５％）に貼付けて得られた横方
向に補強された中間体を同一方向に１６層積層した後、
金型内において１３０℃、圧力９　ｋｇ／ｃＩＩＬ”の
条件下で樹脂を硬化し、成形体を得た。その特性につい
て、繊維方向と直角方向について曲げ強度を測定した。

測定条件は試験片は２ｆｉ厚さで、長さ１００諺、巾１
０ｍで、　　圧子のクロスヘッドスピードは２０／ｍｌ
ｎ　で実施した。その結果、繊維と直角方向の曲げ強度
は１６．０　ｋｇ／簡３であり、９０°方向の曲げ弾性
率は１．５　Ｘ　１０”　ｋｇ／＞−であった。

比較例１ 実施例１と同様にして、但し横方向の補強されていない
積層板を作成して同様の測定を行ったところ、９０’　
方向の曲げ強度１１．０　ｋｇ／ｗｓ”及び弾性率は０
．８　Ｘ　１０”　ｋｌｌ乃がであった。

実施例２ 横方向が補強された中間体として、実施例１とほぼ同じ
方法で得られた繊維目付７η−の一方向に繊維が配向さ
れた紙状物を貼った繊維量１３１　Ｐ／ｌｄ、樹脂量３
５％からなるＵＤプリプレグを１０φ及び２０φのマン
ドレルにｉｔつけた後、曲げテスト及び径方向の圧縮に
よる潰し強力の測定を行った。その結果、曲げ強度及び
潰し強度についてほぼ同程度の値を示したがその成形品
重量を比較したところ、本発明の成形体において約２０
θ−の軽量化が達成された。

比較例において用いられている横方向補強用材料として
の重量は約２４シーである。

〔発明の効゛果〕

本発明は特定方向に配向した３〜２０に−の薄目付の紙
状物をＵＤプリプレグの補強材料として使用することに
より、従来の成形体に比べて高強度高弾性率の性能をも
った成形体を得ることが可能となる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一方向強化繊維よりなる成形用中間体と、該中間体の繊
   維方向とほぼ直交する方向に配向した短繊維からなる紙
   状物にて補強された中間体とからなる繊維強化プラスチ
   ック成形体。