JPS62267329A - 無機繊維強化プラスチツク複合体 - Google Patents
無機繊維強化プラスチツク複合体Info
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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。
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、内部層と表面層とからなりかっ色調の豊な高
強度無機繊維で強化された、美麗な外観を有すると共に
機械的強度の高い無機繊維強化プラスチック複合体に関
する。
強度無機繊維で強化された、美麗な外観を有すると共に
機械的強度の高い無機繊維強化プラスチック複合体に関
する。
(従来の技術及びその問題点)
従来、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、ポリエステル
樹脂、ポリイミド樹脂等のプラスチック類を強化する繊
維としては、表面処理された炭素繊維が広く使用されて
いる。
樹脂、ポリイミド樹脂等のプラスチック類を強化する繊
維としては、表面処理された炭素繊維が広く使用されて
いる。
さらに、特開昭52−14687号公報に開示されてい
る炭化珪素繊維は、炭素繊維より優れた機械的強度を有
するとされ、プラスチック類の強化用繊維として採用さ
れている。
る炭化珪素繊維は、炭素繊維より優れた機械的強度を有
するとされ、プラスチック類の強化用繊維として採用さ
れている。
これらの繊維はマトリックスとして使用されるプラスチ
ック類に対するぬれ性が乏しく、プラスチック類と繊維
間の結合強度が不充分である。このためこれら繊維で強
化された複合体を長時間使用すると、プラスチック類と
繊維とがはがれやすく、瞬間的な衝撃による破壊という
機械的な問題がある。
ック類に対するぬれ性が乏しく、プラスチック類と繊維
間の結合強度が不充分である。このためこれら繊維で強
化された複合体を長時間使用すると、プラスチック類と
繊維とがはがれやすく、瞬間的な衝撃による破壊という
機械的な問題がある。
また、これら繊維自体の色調が黒色であるため強化され
たプラスチック複合体の色調も必然的に黒色となり、複
合体の表面を塗布するか、あるいはこの複合体に他の樹
脂を積層するかしない限り、種々の色調を有する美麗な
外観の複合体を得ることができなかった。
たプラスチック複合体の色調も必然的に黒色となり、複
合体の表面を塗布するか、あるいはこの複合体に他の樹
脂を積層するかしない限り、種々の色調を有する美麗な
外観の複合体を得ることができなかった。
無IJIl繊維強化プラスチックは、強度と軽量性とを
要求される製品、例えば、モーターボート、ヨツトの船
体、スキー、釣竿、安全ヘルメット、建築材料、パイプ
、バスタブ等から航空機、自動車にわたる広範囲の製品
として使用される。これらの用途には機械的強度は勿論
のこと外観の美しさ、ファツション性も同時に重要な因
子とされる。
要求される製品、例えば、モーターボート、ヨツトの船
体、スキー、釣竿、安全ヘルメット、建築材料、パイプ
、バスタブ等から航空機、自動車にわたる広範囲の製品
として使用される。これらの用途には機械的強度は勿論
のこと外観の美しさ、ファツション性も同時に重要な因
子とされる。
従来知られていた無機繊維強化プラスチック複合体では
、上記の外観上の要求及びより過酷な条件下での使用に
耐えうる機械的強度の要求の両者を満足することができ
なかった。
、上記の外観上の要求及びより過酷な条件下での使用に
耐えうる機械的強度の要求の両者を満足することができ
なかった。
(発明の要旨)
本発明の目的は上に述べた二つの問題を一挙に解決した
無機繊維強化プラスチック複合体を提供することにある
。
無機繊維強化プラスチック複合体を提供することにある
。
本発明によれば、内部層と表面層とからなる無t& I
Jm維で強化されたプラスチック複合体であって、前記
無機繊維が (i)S i、M、C及びOから実質的になる非晶質物
質、又は (ii)実質的にβ−3i C,MC1β−SiCとM
Cの固溶体及び/又はMCの粒径が500Å以下の各
結晶質超微粒子、及び非晶質のS i O2とMC2か
らなる集合体、又は、 (iii )上記(i)の非晶質物質と上記(ii)の
結晶質超微粒子集合体の混合系、 からなる珪素、チタン又はジルコニウム、炭素及び酸素
含有する無機質物質からなる内部層と、(iv)Si、
M、及び0から実質的になる非晶質物質、 (v)結晶質のS i02とMC2からなる集合体、又
は (Vり上記(1v)の非晶質物質と上記(v)の結晶質
集合体の混合系 (但し、上式中のMはTi又はZrを示し、Xは0より
大きく1未満の数である。) からなる珪素、チタン又はジルコニウム及び酸素、場合
により5重量%以下の炭素を含有する無機質物質からな
る表面層とからなることを特徴とする無機繊維強化プラ
スチック複合体が提供される。
Jm維で強化されたプラスチック複合体であって、前記
無機繊維が (i)S i、M、C及びOから実質的になる非晶質物
質、又は (ii)実質的にβ−3i C,MC1β−SiCとM
Cの固溶体及び/又はMCの粒径が500Å以下の各
結晶質超微粒子、及び非晶質のS i O2とMC2か
らなる集合体、又は、 (iii )上記(i)の非晶質物質と上記(ii)の
結晶質超微粒子集合体の混合系、 からなる珪素、チタン又はジルコニウム、炭素及び酸素
含有する無機質物質からなる内部層と、(iv)Si、
M、及び0から実質的になる非晶質物質、 (v)結晶質のS i02とMC2からなる集合体、又
は (Vり上記(1v)の非晶質物質と上記(v)の結晶質
集合体の混合系 (但し、上式中のMはTi又はZrを示し、Xは0より
大きく1未満の数である。) からなる珪素、チタン又はジルコニウム及び酸素、場合
により5重量%以下の炭素を含有する無機質物質からな
る表面層とからなることを特徴とする無機繊維強化プラ
スチック複合体が提供される。
(発明の詳細な説明)
本発明において、無機繊維の大部分を占める内部層は、
(i)S i、M、C及び0から実質的になる非晶質物
質、又は (ii)実質的にβ−3i C,、MC,β−5iCと
MCの固溶体及び/又はMCの粒径が500Å以下の各
結晶質超微粒子、及び非晶質のS i02とM O2か
らなる集合体、又は、 (iii )上記(i)の非晶質物質と上記(ii )
の結晶質B微粒子集合体の混合系(M : T i又は
Zr、0<x<1)、 からなる珪素、チタン又はジルコニウム、炭素及び酸素
含有無機質物質からなっている。
質、又は (ii)実質的にβ−3i C,、MC,β−5iCと
MCの固溶体及び/又はMCの粒径が500Å以下の各
結晶質超微粒子、及び非晶質のS i02とM O2か
らなる集合体、又は、 (iii )上記(i)の非晶質物質と上記(ii )
の結晶質B微粒子集合体の混合系(M : T i又は
Zr、0<x<1)、 からなる珪素、チタン又はジルコニウム、炭素及び酸素
含有無機質物質からなっている。
また、本発明における表面層は、
(iv) S L M、及びOから実質的になる非晶質
物質、 (v)結晶質のS i O2とMO2からなる集合体、
又は (vi)上記(iv)の非晶質物質と上記(v)の結晶
質集合体の混合系((M:Ti又はZr)からなる珪素
、チタン又はジルコニウム及び酸素、場合により5重量
%以下の炭素を含有する無機質物質からなっている。
物質、 (v)結晶質のS i O2とMO2からなる集合体、
又は (vi)上記(iv)の非晶質物質と上記(v)の結晶
質集合体の混合系((M:Ti又はZr)からなる珪素
、チタン又はジルコニウム及び酸素、場合により5重量
%以下の炭素を含有する無機質物質からなっている。
上記の無機繊維は、例えば、まず内部層と同一の組成を
有する無機繊維を調製した後、この繊維を酸化性雰囲気
中で加熱して表面層を形成させることによって得ること
ができる。
有する無機繊維を調製した後、この繊維を酸化性雰囲気
中で加熱して表面層を形成させることによって得ること
ができる。
内部層と同一の組成を有する無機繊維は、例えば、ヨー
ロッパ特許第30145号明細書及び同第37209号
明細書に記載の下記方法に従ってmlすることができる
。
ロッパ特許第30145号明細書及び同第37209号
明細書に記載の下記方法に従ってmlすることができる
。
(1)数平均分子量が約500〜10000の主として
式→Si CH2÷の構造単位からなる主鎖骨格を有
し、式中の珪素原子は実質的に水素原子、低級アルキル
基及びフェニル基からなる群から選ばれた側鎖基を2t
lN有するポリカルボシラン、及び (2)数平均分子量が約500〜10000の、メタロ
キサン結合単位→M−○+(M : T i又はZr)
及びシロキサン結合単位+Si−〇丑からなる主鎖骨格
を有し、かつメタロキサン結合単位の全数体シロキサン
結合単位の全数の比率が30=1〜1:30の範囲内に
あり、該シロキサン結合単位の珪素原子の大部分が低級
アルキル基及びフェニル基からなる群から選ばれた側鎖
基を11囚又は2個有し、そして該メタロキサン結合単
位の金属原子の大部分が側鎖基として低級アルキル基を
1(固又は2(固有するポリメタロシロキサンを、該ポ
リカルボシランの+5i−CH2÷の構造単位の全数体
該ポリメタロシロキサンの→M−0≠結合単位の全数の
比率が100=1〜1:100の範囲内となる量比で混
合し、得られた混合物を有機溶媒中で、かつ反応に対し
て不活性な雰囲気下において加熱して、該ポリカルボシ
ランの珪素原子の少なくとも一部を、該ポリメタロシロ
キサンの珪素原子及び/又は金属原子の少なくとも一部
と酸素原子を介して結合させることによって、架橋した
ポリカルボシラン部分とポリメタロシロキサン部分とか
らなる数平均分子量が約1000〜50000の有機金
属重合体を生成させる第1工程と、上記重合体の紡糸原
液を造り紡糸する第2工程と、該紡糸原繊維を張力ある
いは無張力下で不融化する第3工程と、不融化した前記
紡糸繊維を真空中あるいは不活性ガス雰囲気中で800
〜1800℃の範囲の温度で焼成する第4工程から、実
質的にSi、Ti又はZr、C及びOからなる無機繊維
を製造することができる。
式→Si CH2÷の構造単位からなる主鎖骨格を有
し、式中の珪素原子は実質的に水素原子、低級アルキル
基及びフェニル基からなる群から選ばれた側鎖基を2t
lN有するポリカルボシラン、及び (2)数平均分子量が約500〜10000の、メタロ
キサン結合単位→M−○+(M : T i又はZr)
及びシロキサン結合単位+Si−〇丑からなる主鎖骨格
を有し、かつメタロキサン結合単位の全数体シロキサン
結合単位の全数の比率が30=1〜1:30の範囲内に
あり、該シロキサン結合単位の珪素原子の大部分が低級
アルキル基及びフェニル基からなる群から選ばれた側鎖
基を11囚又は2個有し、そして該メタロキサン結合単
位の金属原子の大部分が側鎖基として低級アルキル基を
1(固又は2(固有するポリメタロシロキサンを、該ポ
リカルボシランの+5i−CH2÷の構造単位の全数体
該ポリメタロシロキサンの→M−0≠結合単位の全数の
比率が100=1〜1:100の範囲内となる量比で混
合し、得られた混合物を有機溶媒中で、かつ反応に対し
て不活性な雰囲気下において加熱して、該ポリカルボシ
ランの珪素原子の少なくとも一部を、該ポリメタロシロ
キサンの珪素原子及び/又は金属原子の少なくとも一部
と酸素原子を介して結合させることによって、架橋した
ポリカルボシラン部分とポリメタロシロキサン部分とか
らなる数平均分子量が約1000〜50000の有機金
属重合体を生成させる第1工程と、上記重合体の紡糸原
液を造り紡糸する第2工程と、該紡糸原繊維を張力ある
いは無張力下で不融化する第3工程と、不融化した前記
紡糸繊維を真空中あるいは不活性ガス雰囲気中で800
〜1800℃の範囲の温度で焼成する第4工程から、実
質的にSi、Ti又はZr、C及びOからなる無機繊維
を製造することができる。
また、別法として、
主として式
%式%
(但し、式中のRは水素原子、低級アルキル基又はフェ
ニル基を示す。) で表される主鎖骨格を有する数平均分子量が200〜1
0000のポリカルボシラン、及び弐 MX4 (但し、式中のMはTi又はZrを示し、Xは炭素数1
〜20個を有するアルコキシ基、フェノキシ基又はアセ
チルアセトキシ基を示す。)で表される有機金属化合物
を、前記ポリカルボシランの→5i−CH2+の構造単
位の全数体前記有機金属化合藻の一4M−0+の構造単
位の全数の比率が2:1〜200 : 1の範囲内とな
る量比に加え、反応に対して不活性な雰囲気中において
加熱反応して、前記ポリカルボシランの珪素原子の少な
くとも一部を、前記有機金属化合物の金属原子と酸素原
子を介して結合させて、数平均分子量が約700〜10
0000の有機金属重合体を生成させる第1工程と、上
記有機金属重合体の紡糸原液を造り紡糸する第2工程と
、該紡糸繊維を張力あるいは無張力下で不融化する第3
工程と、不融化した前記紡糸繊維を真空中あるいは不活
性ガス雰囲気中で800〜1800°Cの範囲の温度で
焼成する第4工程から、実質的に3i、Ti又はZr、
C及びOからなる無ta繊維を製造することができる。
ニル基を示す。) で表される主鎖骨格を有する数平均分子量が200〜1
0000のポリカルボシラン、及び弐 MX4 (但し、式中のMはTi又はZrを示し、Xは炭素数1
〜20個を有するアルコキシ基、フェノキシ基又はアセ
チルアセトキシ基を示す。)で表される有機金属化合物
を、前記ポリカルボシランの→5i−CH2+の構造単
位の全数体前記有機金属化合藻の一4M−0+の構造単
位の全数の比率が2:1〜200 : 1の範囲内とな
る量比に加え、反応に対して不活性な雰囲気中において
加熱反応して、前記ポリカルボシランの珪素原子の少な
くとも一部を、前記有機金属化合物の金属原子と酸素原
子を介して結合させて、数平均分子量が約700〜10
0000の有機金属重合体を生成させる第1工程と、上
記有機金属重合体の紡糸原液を造り紡糸する第2工程と
、該紡糸繊維を張力あるいは無張力下で不融化する第3
工程と、不融化した前記紡糸繊維を真空中あるいは不活
性ガス雰囲気中で800〜1800°Cの範囲の温度で
焼成する第4工程から、実質的に3i、Ti又はZr、
C及びOからなる無ta繊維を製造することができる。
無機繊維中の各元素の割合は
Si:30〜60重量%、Ti又はZr:0.5〜35
宙量%、特に好ましくは1〜10重澄%、C;25〜4
0重量%、O:0.01〜30重量%である。
宙量%、特に好ましくは1〜10重澄%、C;25〜4
0重量%、O:0.01〜30重量%である。
こうして得られた無機繊維を通常500〜1600℃の
範囲の温度で酸化性雰囲気下に加熱することによって、
表面層が形成され、本発明における無機繊維が得られる
。酸化性雰囲気としては、空気、純酸素、オゾン、水蒸
気、炭酸ガス等の雰囲気が挙げられる。
範囲の温度で酸化性雰囲気下に加熱することによって、
表面層が形成され、本発明における無機繊維が得られる
。酸化性雰囲気としては、空気、純酸素、オゾン、水蒸
気、炭酸ガス等の雰囲気が挙げられる。
この処理により、無機繊維に種々の色調が付与される。
無機繊維の色調は、酸化性雰囲気での加熱条件を変化さ
せて表面層の厚さを調整することによって任意に変える
ことができる。−例を挙げると、酸化条件が穏やかであ
ると紫色になり、順次酸化条件を厳しくするに従って、
青色、緑色、橙色、茶色ないし赤色になる。色調の調整
は上記教示に従い当業者が容易に行うことができる。
せて表面層の厚さを調整することによって任意に変える
ことができる。−例を挙げると、酸化条件が穏やかであ
ると紫色になり、順次酸化条件を厳しくするに従って、
青色、緑色、橙色、茶色ないし赤色になる。色調の調整
は上記教示に従い当業者が容易に行うことができる。
こうして得られる無機繊維の内部層の各元素の割合は実
質的に上記と変わらず、表面層の各元素の割合はSi:
20〜65重量%、O: 30〜55重量%、Ti又は
Zr:0゜3〜40重量%、好ましくは1〜15重量%
、炭素1〜5重量%である。
質的に上記と変わらず、表面層の各元素の割合はSi:
20〜65重量%、O: 30〜55重量%、Ti又は
Zr:0゜3〜40重量%、好ましくは1〜15重量%
、炭素1〜5重量%である。
本発明における無機繊維の内部層の直径は通常3〜20
μmであり、表面層の厚さは通常0.01〜5μmであ
る。
μmであり、表面層の厚さは通常0.01〜5μmであ
る。
該無機繊維は繊維そのものを単軸方向、多軸方向に配合
させる方法、あるいは平織、朱子織、模紗織、綾熾、か
らみ熾、らせん織物、三次元織物等の各模熾物にして使
用する方法、あるいはチョツプドファイバーとして使用
する方法等がある。
させる方法、あるいは平織、朱子織、模紗織、綾熾、か
らみ熾、らせん織物、三次元織物等の各模熾物にして使
用する方法、あるいはチョツプドファイバーとして使用
する方法等がある。
次に本発明におきるプラスチック類としては、エポキシ
樹脂、変性エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミ
ド樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミ
ド樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコン樹脂、フェノ
キシ樹脂、ポリフェニレンサルファイド、フン素樹脂、
炭化水素樹脂、含ハロゲン系樹脂、アクリル酸系樹脂、
及びABS樹脂、超高分子量ポリエチレン、変性ポリフ
ェニレンオキサイド、ポリスチレン等が挙げられる。
樹脂、変性エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミ
ド樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミ
ド樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコン樹脂、フェノ
キシ樹脂、ポリフェニレンサルファイド、フン素樹脂、
炭化水素樹脂、含ハロゲン系樹脂、アクリル酸系樹脂、
及びABS樹脂、超高分子量ポリエチレン、変性ポリフ
ェニレンオキサイド、ポリスチレン等が挙げられる。
これらの中でも美麗な無機繊維の色調を生かすためには
、透明なプラスチックを使用することが好ましい。
、透明なプラスチックを使用することが好ましい。
本発明のプラスチック複合体は次のような方法で製造す
ることができる。そのような例としは、(1)ハンドレ
イアップ法、(2)マツチドメタルダイ法、(3)ブレ
ークアウェイ法、(4)フィラメントワインディング法
、(5)ホットプレス法、(6)オートクレーブ法、(
7)連続用を友き法が挙げられる。
ることができる。そのような例としは、(1)ハンドレ
イアップ法、(2)マツチドメタルダイ法、(3)ブレ
ークアウェイ法、(4)フィラメントワインディング法
、(5)ホットプレス法、(6)オートクレーブ法、(
7)連続用を友き法が挙げられる。
(1)のハンドレイアップ法によれば、まず無機繊維を
裁断して型の上にしきつめ、触媒を加えたプラスチック
類を刷毛又はローラでその上に塗り込めた後自然に硬化
させ、脱型して複合材料とすることができる。
裁断して型の上にしきつめ、触媒を加えたプラスチック
類を刷毛又はローラでその上に塗り込めた後自然に硬化
させ、脱型して複合材料とすることができる。
(2)のマツチドメタルダイ法によれば、予め無υV繊
維にプラスチック類と硬化剤、充愼(オ、増粘剤を加え
て含浸したものを加熱加圧成形して複合材料とすること
ができる。成形時の材料の形態により、SMC法、BM
C法のいずれをも採用することができる。
維にプラスチック類と硬化剤、充愼(オ、増粘剤を加え
て含浸したものを加熱加圧成形して複合材料とすること
ができる。成形時の材料の形態により、SMC法、BM
C法のいずれをも採用することができる。
(3)のブレークアウェイ法によれば、無機繊維のシー
トに予めプラスチック類を含浸させ、予備硬化させたプ
リプレグを造り、これをテーパー付きの心金に巻きつけ
て、硬化後に抜取り複合材料とすることができる。複雑
な中空製品はこの方法で作られる。
トに予めプラスチック類を含浸させ、予備硬化させたプ
リプレグを造り、これをテーパー付きの心金に巻きつけ
て、硬化後に抜取り複合材料とすることができる。複雑
な中空製品はこの方法で作られる。
(4)のフィラメントワインディング法によると、エポ
キシ樹脂や、不飽和ポリエステル樹脂のような熱硬化性
樹脂を含浸した無機繊維をマンドレルに巻きつけ、樹脂
を硬化させた後、脱型して符合材料とすることができる
。必要により湿式法及び乾式法のいずれをも選択できる
。
キシ樹脂や、不飽和ポリエステル樹脂のような熱硬化性
樹脂を含浸した無機繊維をマンドレルに巻きつけ、樹脂
を硬化させた後、脱型して符合材料とすることができる
。必要により湿式法及び乾式法のいずれをも選択できる
。
(5)のホットプレス法によれば、プリプレグシートを
一方向又は任意の角度に積層後、ホットプレスで加圧、
加熱して板状の複合材料とすることができる。
一方向又は任意の角度に積層後、ホットプレスで加圧、
加熱して板状の複合材料とすることができる。
(6)のオートクレーブ法によれば、プリプレグを成形
金型に積層し、特殊ラバーでつつみ、真空状態にして、
高圧釜に入れ、加圧、加熱して硬化させ複合材料とする
ことができる。複雑な形状に適した方法である。
金型に積層し、特殊ラバーでつつみ、真空状態にして、
高圧釜に入れ、加圧、加熱して硬化させ複合材料とする
ことができる。複雑な形状に適した方法である。
(7)の連続引抜き法によれば、無機繊維とプラスチッ
ク類とを別々に分けて、成形機に供給し、成形金型の手
前で混合させ、途中で加熱炉の中を通過させて連続的に
長尺な複合材料とすることができる。
ク類とを別々に分けて、成形機に供給し、成形金型の手
前で混合させ、途中で加熱炉の中を通過させて連続的に
長尺な複合材料とすることができる。
無機繊維とプラスチック類のマトリックスとから製造さ
れた複合体の引張強度(σC)は下記式%式% σC:複合体の引張強度 σf:無機繊維の引張強度 σmニブラスチック類の引張強度 Vf:無機繊維の体積百分率 7mニブラスチック類の体積百分率 上記式で示されるように、複合体の強度は、複合体中の
無機繊維の体積割合が多くなるに従って大きくなる。従
って、強度の大きい複合体を製造するためには、複合さ
せる無機繊維の体積割合を多くする必要がある。しかし
、無機繊維の体積割合が70%を超えると、プラスチッ
ク類のマトリックスの量が小さいため、無機繊維の間隙
を充分にプラスチック類のマトリックスで充填すること
ができなくなるため、複合体を製造しても前式で示され
るような強度が発揮されなくなる。また、繊維の数を少
なくしてゆ(と、前式で示されるように複合体の強度は
低下するから、実用性のある複合体とするためには10
%以上の無機繊維を複合させることが必要である。従っ
て、本発明の無機繊維複合体おいて、複合させる無機繊
維の体積割合を10〜70容量%、好ましくは30〜6
0容量%とすると最も良い効果が得られる。
れた複合体の引張強度(σC)は下記式%式% σC:複合体の引張強度 σf:無機繊維の引張強度 σmニブラスチック類の引張強度 Vf:無機繊維の体積百分率 7mニブラスチック類の体積百分率 上記式で示されるように、複合体の強度は、複合体中の
無機繊維の体積割合が多くなるに従って大きくなる。従
って、強度の大きい複合体を製造するためには、複合さ
せる無機繊維の体積割合を多くする必要がある。しかし
、無機繊維の体積割合が70%を超えると、プラスチッ
ク類のマトリックスの量が小さいため、無機繊維の間隙
を充分にプラスチック類のマトリックスで充填すること
ができなくなるため、複合体を製造しても前式で示され
るような強度が発揮されなくなる。また、繊維の数を少
なくしてゆ(と、前式で示されるように複合体の強度は
低下するから、実用性のある複合体とするためには10
%以上の無機繊維を複合させることが必要である。従っ
て、本発明の無機繊維複合体おいて、複合させる無機繊
維の体積割合を10〜70容量%、好ましくは30〜6
0容量%とすると最も良い効果が得られる。
本発明の好ましい複合体は、眉間剪断強度が9kg /
mm 2以上、繊維垂直方向の引張強度が10kg/
龍2以上、繊維垂直方向の曲げ強度が11kg/璽重2
以上、かつ曲げ衝撃値が240 kg−cm/cut以
上であるという優れた機械的特性を有する。
mm 2以上、繊維垂直方向の引張強度が10kg/
龍2以上、繊維垂直方向の曲げ強度が11kg/璽重2
以上、かつ曲げ衝撃値が240 kg−cm/cut以
上であるという優れた機械的特性を有する。
本発明は、上記したように優れた機械的特性を有すると
共に、美麗な色調を呈するので、従来のプラスチック複
合体では適用できなかった各種用途への通用が可能とな
る。
共に、美麗な色調を呈するので、従来のプラスチック複
合体では適用できなかった各種用途への通用が可能とな
る。
(発明の効果)
本発明で使用される無機繊維はプラスチック類に対する
ぬれ性が優れているため、特に表面処理する必要がなく
、またプラスチック類との結合強度が大きいため、本発
明の複合体は極めて良好な機械的特性を有している。さ
らに、この無機繊維は繊維自体が美麗な反射光を発する
ところから、透明なプラス千ツクと複合化することによ
り、美しい色調の複合体が得られる。
ぬれ性が優れているため、特に表面処理する必要がなく
、またプラスチック類との結合強度が大きいため、本発
明の複合体は極めて良好な機械的特性を有している。さ
らに、この無機繊維は繊維自体が美麗な反射光を発する
ところから、透明なプラス千ツクと複合化することによ
り、美しい色調の複合体が得られる。
(実施例)
以下に実施例によって本発明を説明する。
無機繊維[Iコの製法
ジメチルジクロロシランを全屈ナトリウムで脱塩素縮合
して合成されるポリジメチルシラン100重量部に対し
ポリボロシロキサン3正量部を7.ト加し、窒素中、3
50°Cで熱縮合して得られる、式+5i−cH2+の
カルボシラン単位から主としてなる主鎖骨格を有し、該
カルボシラン単位の珪素原子に水素原子及びメチル基を
有しているポリカルボシランに、チタンアルコキシドを
加えて、窒素中、340°Cで架橋重合することにより
、カルボシラン単位100部と式−+Ti−0+のチタ
ノキサン10部とからなるポリチタノカルボシランを得
た。このポリマーを溶融紡糸し、空気中190°Cで不
融化処理し、さらに引き続いて窒素中1300°Cで焼
成して、繊維径13μm1引張強度310 kg /
*m 2、引張弾性率16t/mu’の主として珪素、
チタン、炭素及び酸素からなるチタン元素含量3重量%
の無機繊維[1]を得た。無機繊維[1]はSi、Ti
、C及び0からなる非晶質物質と、β−SiCとTiC
の固溶体及びTiC(但しQ<x<1)の粒径が50人
の各結晶質超微粒子及び非晶質のS i O2とT i
O2からなる集合体との混合系からなる無機繊維であ
った。
して合成されるポリジメチルシラン100重量部に対し
ポリボロシロキサン3正量部を7.ト加し、窒素中、3
50°Cで熱縮合して得られる、式+5i−cH2+の
カルボシラン単位から主としてなる主鎖骨格を有し、該
カルボシラン単位の珪素原子に水素原子及びメチル基を
有しているポリカルボシランに、チタンアルコキシドを
加えて、窒素中、340°Cで架橋重合することにより
、カルボシラン単位100部と式−+Ti−0+のチタ
ノキサン10部とからなるポリチタノカルボシランを得
た。このポリマーを溶融紡糸し、空気中190°Cで不
融化処理し、さらに引き続いて窒素中1300°Cで焼
成して、繊維径13μm1引張強度310 kg /
*m 2、引張弾性率16t/mu’の主として珪素、
チタン、炭素及び酸素からなるチタン元素含量3重量%
の無機繊維[1]を得た。無機繊維[1]はSi、Ti
、C及び0からなる非晶質物質と、β−SiCとTiC
の固溶体及びTiC(但しQ<x<1)の粒径が50人
の各結晶質超微粒子及び非晶質のS i O2とT i
O2からなる集合体との混合系からなる無機繊維であ
った。
無機繊維[■コの製法
前述のようにして得られたポリカルボシランにテトラキ
スアセチルアセトナトシルコニウムを加えて、窒素中3
50°Cで架橋重合することにより、カルボシラン10
0部と、式(Zr−0)のジルコノシロキサン30部と
からなるポリジルコノカルボシランを得た。このポリマ
ーをベンゼンに溶解して乾式紡糸し、空気中で170℃
で不融化処理し、引き続いて窒素中1200℃で焼成し
て、繊維径10.czm、引張強度350 kg/mm
2、引張弾性率18t/鶴2の主として珪素、ジルコ
ニウム、炭素及び酸素からなるジルコニウム元素含量4
.5重量%の非晶質無機繊維[II]を得た。
スアセチルアセトナトシルコニウムを加えて、窒素中3
50°Cで架橋重合することにより、カルボシラン10
0部と、式(Zr−0)のジルコノシロキサン30部と
からなるポリジルコノカルボシランを得た。このポリマ
ーをベンゼンに溶解して乾式紡糸し、空気中で170℃
で不融化処理し、引き続いて窒素中1200℃で焼成し
て、繊維径10.czm、引張強度350 kg/mm
2、引張弾性率18t/鶴2の主として珪素、ジルコ
ニウム、炭素及び酸素からなるジルコニウム元素含量4
.5重量%の非晶質無機繊維[II]を得た。
実施例1
無機繊維[1]を900 ’Cの空気中で1時間加熱処
理することにより、鮮やかな青色の反射光を発する無機
繊維を得た。この繊維は、繊維径13゜2pm、引張強
度300kg/mu’、引張弾性率15.3t/m’の
機械的物性を有しており、繊維表面に0.2μmの非晶
質のガラス層を有していた。
理することにより、鮮やかな青色の反射光を発する無機
繊維を得た。この繊維は、繊維径13゜2pm、引張強
度300kg/mu’、引張弾性率15.3t/m’の
機械的物性を有しており、繊維表面に0.2μmの非晶
質のガラス層を有していた。
この繊維を表面処理することなく一軸方向にシート状に
そろえ、それに市販のビスフェノールA型エポキシ樹脂
を含浸させ、予備硬化させ、厚さ0.15m1のプリプ
レグシートを得た。このシートを積層した後、170″
C17kg / c++1で4時間ホットプレスして、
厚さ2nの主として、無機繊維強化エポキシ複合体を製
造した。この複合体の無機繊維含量は60容量%であっ
た。製造された複合体は、含有無機繊維の表面から発生
される青色の反射光とエポキシ樹脂層からの反射光が融
和して、マイルドな青色の色調を示した。複合体の機械
的特性を以下に示す。
そろえ、それに市販のビスフェノールA型エポキシ樹脂
を含浸させ、予備硬化させ、厚さ0.15m1のプリプ
レグシートを得た。このシートを積層した後、170″
C17kg / c++1で4時間ホットプレスして、
厚さ2nの主として、無機繊維強化エポキシ複合体を製
造した。この複合体の無機繊維含量は60容量%であっ
た。製造された複合体は、含有無機繊維の表面から発生
される青色の反射光とエポキシ樹脂層からの反射光が融
和して、マイルドな青色の色調を示した。複合体の機械
的特性を以下に示す。
引張強度(kg/m耀2) 18−4
引張弾性率(t / +u 2) 15
.6曲げ強度(kg/l′2) 22
3曲げ弾性率(1/鮪?) ’ 14.3
繊維垂直方向の引張強度(lqr/in ’ ) 1
0.1繊維垂直方向の引張弾性率(t / s* 2)
2.2繊維垂直方向の曲げ強度(kg/mm 2)
11.8繊維垂直方向の曲げ弾性率(t/wm2)2
.1眉間剪断強度(kg/mu 2) 1.
2.3曲げ衝撃値(kg−cm/cffl)
276比較例1 空気中で加熱処理した無機繊維に代えて無機繊維[11
をそのまま使用した以外は実施例1と同様の方法を繰り
返した。
引張弾性率(t / +u 2) 15
.6曲げ強度(kg/l′2) 22
3曲げ弾性率(1/鮪?) ’ 14.3
繊維垂直方向の引張強度(lqr/in ’ ) 1
0.1繊維垂直方向の引張弾性率(t / s* 2)
2.2繊維垂直方向の曲げ強度(kg/mm 2)
11.8繊維垂直方向の曲げ弾性率(t/wm2)2
.1眉間剪断強度(kg/mu 2) 1.
2.3曲げ衝撃値(kg−cm/cffl)
276比較例1 空気中で加熱処理した無機繊維に代えて無機繊維[11
をそのまま使用した以外は実施例1と同様の方法を繰り
返した。
得られた複合体は、下記のとおりの優れた機械的特性を
示すが、その色調は無[i維[1]の黒色がそのまま反
映されて木炭色であり、実施例1の複合体に比較して、
明らかにおとるものであった。
示すが、その色調は無[i維[1]の黒色がそのまま反
映されて木炭色であり、実施例1の複合体に比較して、
明らかにおとるものであった。
引張強度(kg/11mJ 190引
張弾性率(t/mm2) 16曲げ強度
(kg / *腸’) 221曲げ弾
性率(t/mu2) 15繊維垂直方向
の引張強度(kg/ 龍’ ) 10.3繊維垂直方
向の引張弾性率(t/w2)2.3繊維垂直方向の曲げ
強度<kg/ 1111 ’ ) 12.4繊維垂直
方向の曲げ弾性率(t / 龍2) 2.2層間剪断強
度(kg/龍2) 12.5曲げ衝撃値(
k+r−am/cnt) 280実施例2 無機繊維[Nを空気中1100 ’Cで30分間加熱処
理して、51緑色の反射光を発する無機繊維を得た。こ
の繊維は、繊維径13.3μm、引張強度298に+r
/am2、引張弾性率15.1t/I■2の機械的物性
を有しており、繊維表面に0.4μmの非晶質のガラス
層を有していた。
張弾性率(t/mm2) 16曲げ強度
(kg / *腸’) 221曲げ弾
性率(t/mu2) 15繊維垂直方向
の引張強度(kg/ 龍’ ) 10.3繊維垂直方
向の引張弾性率(t/w2)2.3繊維垂直方向の曲げ
強度<kg/ 1111 ’ ) 12.4繊維垂直
方向の曲げ弾性率(t / 龍2) 2.2層間剪断強
度(kg/龍2) 12.5曲げ衝撃値(
k+r−am/cnt) 280実施例2 無機繊維[Nを空気中1100 ’Cで30分間加熱処
理して、51緑色の反射光を発する無機繊維を得た。こ
の繊維は、繊維径13.3μm、引張強度298に+r
/am2、引張弾性率15.1t/I■2の機械的物性
を有しており、繊維表面に0.4μmの非晶質のガラス
層を有していた。
この無機繊維を用い、実施例1におけると同様にして複
合体を得た。得られた複合体は繊維自体の表面反射光の
色調を反映して、淡い緑色をしており、かつ下記のよう
な優れた機械的特性を示した。
合体を得た。得られた複合体は繊維自体の表面反射光の
色調を反映して、淡い緑色をしており、かつ下記のよう
な優れた機械的特性を示した。
引張強度(kg /鶴2) 187引
張弾性率(t / ** 2) 15.
1曲げ強度(kg/ms’) 220
曲げ弾性率(1/鶴2 ) 14.1繊
維垂直方向の引張強度(kg/ mx 2) 10.
2繊維垂直方向の引張弾性率(t/n2)2.1繊維垂
直方向の曲げ強度(kg/ mm 2) 11.4繊
維垂直方向の曲げ弾性率(t/ll2)2.1層間剪断
強度(kg /■m 2) 12.0曲げ
衝撃値(kg−am/cnり 273実施
例3 無tlj31繊維[II]を800°Cの空気中で1時
間加熱処理して、青紫色の反射光を発する無機繊維を得
た。この繊維は繊維径10.2μmであり、引張強度3
37kg/躇12、引張弾性率17.2 kg/i膳2
の機械的特性を有しており、繊維表面に約0.3μmの
非晶質ガラス層を有していた。
張弾性率(t / ** 2) 15.
1曲げ強度(kg/ms’) 220
曲げ弾性率(1/鶴2 ) 14.1繊
維垂直方向の引張強度(kg/ mx 2) 10.
2繊維垂直方向の引張弾性率(t/n2)2.1繊維垂
直方向の曲げ強度(kg/ mm 2) 11.4繊
維垂直方向の曲げ弾性率(t/ll2)2.1層間剪断
強度(kg /■m 2) 12.0曲げ
衝撃値(kg−am/cnり 273実施
例3 無tlj31繊維[II]を800°Cの空気中で1時
間加熱処理して、青紫色の反射光を発する無機繊維を得
た。この繊維は繊維径10.2μmであり、引張強度3
37kg/躇12、引張弾性率17.2 kg/i膳2
の機械的特性を有しており、繊維表面に約0.3μmの
非晶質ガラス層を有していた。
上記繊維を一軸方向にシート状にそろえ、これに実施例
1において使用したエポキシ樹脂を含浸させ、予備硬化
させてプリプレグシートを得た。
1において使用したエポキシ樹脂を含浸させ、予備硬化
させてプリプレグシートを得た。
このシートを積層した後、オートクレーブで加圧、加熱
して無機繊維強化エポキシ複合体を製造した。
して無機繊維強化エポキシ複合体を製造した。
この複合体は、58容量%の繊維を含有しており、繊維
自体の表面反射光を反映して、青紫色を呈しており、下
記の機械的特性を有していた。
自体の表面反射光を反映して、青紫色を呈しており、下
記の機械的特性を有していた。
引張強度(kg/m12) 198引
張弾性率(1/龍2) 17.2曲げ強
度(kg/ms ’ ) 23.4曲げ
弾性率(t / vn 2) 16.6
繊維垂直方向の引張強度(kg/am 2) 10.
1繊維垂直方向の引張弾性率(t / +u 2) 2
.4繊維垂直方向の曲げ強度Ckg/ mm 2)
12.5繊維垂直方向の曲げ弾性率(t/1m’)2.
1層間剪断強度(kg/m2) 13.0
曲げ衝撃値(kg ・am/ cnl)
279比較例2 空気中で加熱処理した無機繊維に代えて無ta繊維[1
1]をそのまま使用した以外は実施例3と同様の方法を
繰り返した。
張弾性率(1/龍2) 17.2曲げ強
度(kg/ms ’ ) 23.4曲げ
弾性率(t / vn 2) 16.6
繊維垂直方向の引張強度(kg/am 2) 10.
1繊維垂直方向の引張弾性率(t / +u 2) 2
.4繊維垂直方向の曲げ強度Ckg/ mm 2)
12.5繊維垂直方向の曲げ弾性率(t/1m’)2.
1層間剪断強度(kg/m2) 13.0
曲げ衝撃値(kg ・am/ cnl)
279比較例2 空気中で加熱処理した無機繊維に代えて無ta繊維[1
1]をそのまま使用した以外は実施例3と同様の方法を
繰り返した。
得られた複合体は、下記のとおりの優れた機械的特性を
示すが、その色を周は無機繊維[1]の黒色がそのまま
反映されて木炭色であり、実施例3の複合体に比較して
、明らかにおとるものであった。
示すが、その色を周は無機繊維[1]の黒色がそのまま
反映されて木炭色であり、実施例3の複合体に比較して
、明らかにおとるものであった。
Claims (4)
- (1)内部層と表面層とからなる無機繊維で強化された
プラスチック複合体であって、 前記無機繊維が (i)Si、M、C及びOから実質的になる非晶質物質
、又は (ii)実質的にβ−SiC、MC、β−SiCとMC
の固溶体及び/又はMCの粒径が500Å以下の各結晶
質超微粒子、及び非晶質のSiO_2とMO_2からな
る集合体、又は、 (iii)上記(i)の非晶質物質と上記(ii)の結
晶質超微粒子集合体の混合系、 からなる珪素、チタン又はジルコニウム、炭素及び酸素
を含有する無機質物質からなる内部層と、(iv)Si
、M、及びOから実質的になる非晶質物質、 (v)結晶質のSiO_2とMO_2からなる集合体、
又は (vi)上記(iv)の非晶質物質と上記(v)の結晶
質集合体の混合系 (但し、上式中のMはTi又はZrを示し、xは0より
大きく1未満の数である。) からなる珪素、チタン又はジルコニウム及び酸素、場合
により5重量%以下の炭素を含有する無機質物質からな
る表面層とからなることを特徴とする無機繊維強化プラ
スチック複合体。 - (2)プラスチックがエポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂
、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂
、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネー
ト樹脂、シリコン樹脂、フェノキシ型樹脂、ポリフェニ
レンサルファイド、フッ素樹脂、炭化水素系樹脂、含ハ
ロゲン系樹脂、アクリル酸系樹脂、及びABS樹脂から
なる群から選ばれる樹脂であることを特徴とする特許請
求の範囲第1項に記載の無機繊維強化プラスチック複合
体。 - (3)無機繊維強化プラスチック複合体の (i)層間剪断強度が9kg/mm^2以上であり、(
ii)繊維垂直方向の引張強度が10kg/mm^2以
上であり、 (iii)繊維垂直方向の曲げ強度が11kg/mm^
2以上であり、かつ (iv)曲げ衝撃値が240kg・cm/cm^2以上
であることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
無機繊維強化プラスチック複合体。 - (4)無機繊維の配合割合が、複合体に対して10〜7
0容量%であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
に記載の無機繊維強化プラスチック複合体。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61110471A JPS62267329A (ja) | 1986-05-15 | 1986-05-15 | 無機繊維強化プラスチツク複合体 |
US07/048,038 US4778722A (en) | 1986-05-15 | 1987-05-11 | Reinforcing fibers and composite materials reinforced with said fibers |
CA000537051A CA1302176C (en) | 1986-05-15 | 1987-05-13 | Reinforcing fibers and composite materials reinforced with said fibers |
EP87304305A EP0246104B1 (en) | 1986-05-15 | 1987-05-14 | Reinforcing fibers and composite materials reinforced with said fibers |
DE8787304305T DE3762411D1 (de) | 1986-05-15 | 1987-05-14 | Verstaerkungsfaser und mit diesen fasern verstaerkte verbundwerkstoffe. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61110471A JPS62267329A (ja) | 1986-05-15 | 1986-05-15 | 無機繊維強化プラスチツク複合体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62267329A true JPS62267329A (ja) | 1987-11-20 |
Family
ID=14536544
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61110471A Pending JPS62267329A (ja) | 1986-05-15 | 1986-05-15 | 無機繊維強化プラスチツク複合体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62267329A (ja) |
-
1986
- 1986-05-15 JP JP61110471A patent/JPS62267329A/ja active Pending
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