JPS62271715A - 繊維強化複合材料品およびその製造方法 - Google Patents

繊維強化複合材料品およびその製造方法

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JPS62271715A
JPS62271715A JP62108784A JP10878487A JPS62271715A JP S62271715 A JPS62271715 A JP S62271715A JP 62108784 A JP62108784 A JP 62108784A JP 10878487 A JP10878487 A JP 10878487A JP S62271715 A JPS62271715 A JP S62271715A
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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】 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明は、繊維強化構造用複合材料品およびその製造方
法に関する。
従来の技術 例えば自動車の車体やフレーム、機械、建築構造等に使
用されるような、重荷重を支持しなければならない構造
部材は、普通は形成しかなり複雑な形状にしなければあ
らない。従って、このような構造部材は比較的重く、こ
れらの部材を形成するのに必要な機械や成形用具は必然
的に複雑であり高価である。例えば複合ガラス繊維や樹
脂母オのような複合材料でこのような構造材料を作るこ
とによって構造部材をより軽量にし廉価な機械やダイを
用いて形成することが長らく行なわれてきた。従って、
構造部材は潜在的に鋼で作られた構造部材よりも廉価で
ある。しかしながら、このような構想用複合材料は極度
に労働集約型であるこが立証されている。これは、この
ような構造用複合材料を！！造する最も実用的な方法が
、骨格繊維を形成してフェルトすなわち織物にし附脂を
織物又はフニルトに含浸させ次いで含浸させた織物を支
持体すなわち型上に置いて送るためである。
この方法は手積み成形のために極度に労働集約型である
ばかりでなく、このような複合材料の潜在的な強度は実
現されなかった。これは、織物すなわちフェルトを手積
みするときに、織物すなわちフェルトは側方２ダ元では
非常に強いが、本質的に厚さ方向に延びた補強繊維をも
たないためである。これらの構造用複合材料は側方２次
元では比較的強いが、厚さ方向では比較的弱い。従って
、鋼の代りに構造用複合材料で作られる自動車の車体の
ような構造部材は、通例ではなくむしろ例外であった。
本発明は、あらゆる３次元空間において実質的に同じ強
度を有し且つ変動する曲げ条件のもとに荷重を支持する
ことのできる連続的に輪郭づけた複雑な形状に製造する
ことができる構造用複合材料（およびその製造方法）を
提供する。この方法は、省力化した高速自動化技術を用
いてこのような構造用複合材料の製造を可能にする。本
発明によれば、無秩序に配置された通気性の繊維のウェ
ブすなわちバットがバットの厚さ方向に延びた繊維のか
なりの部分を用いて製造されるので、繊維はあらゆる３
次元空間で互いに交差する。′ａ准のうちの幾らかは熱
可塑性繊維であり、或はバットを製造した後バットに熱
可塑性材料を加えることができる。次いで、バットをば
らばらにすることなしにその取扱いを可能にするために
、バットは、（必要であれば）バットの中の熱可塑性材
料を安定化させるほどに比較的低温に加熱される。次い
で、バットは所望の構造物品の形状に形作られた支持ス
クリーンを有する通気式型に移送される。
次いで、バットの中の繊維を実質的に圧縮することなし
にバットを溶かして所望の形状にするほどの温度までバ
ットを加熱する陣、バットをスクリーンに対して押し付
けるほどにバットおよびスクリーンを通して熱風が引か
れる。通気式型でこのように製造されたプレフォームは
、溶かされて取扱い可能な物にする零、その通気特性を
保持する。
次いて、プレフォームは可変圧縮樹脂トランスファー成
形用型に移送される。バットを形成してプレフォーム形
状にあるときバットは実質的に圧縮されないため、樹脂
母材は繊維間の隙間を充填し容易にプレフォームを飽和
させる。プレフォームが樹脂母材によって飽和されてい
ると、プレフォームは所望の厚さに圧縮され、かくして
最終成形品を形成しバット中の繊維を圧縮して繊維の濃
度を増加させ従って繊維によって形成される構造成形品
の強度を増大させる。樹脂で飽和されるまで圧縮されて
いないプレフォームの通気構造を保持することによって
、プレフォームは容易に樹脂を受は入れる。しかしなが
ら、プレフォームが熱可塑性材料を溶かすほどの温度ま
で加熱されているので、プレフォーム中の繊維は、樹脂
母材の注入によって生ずる圧縮力に耐えることができる
。しかしながら、比較的低い粘性を有する樹脂母材か、
或はプレフォームに使用する熱可塑性繊維すなわち材料
の溶融点以下の温度まで加熱される際に比較的低い粘性
に達する樹脂母材のいずれかを選ぶのが望ましい。
本発明に固有のもう１つの利点は、所望の成形品が繊維
の混合物の各成分の所望の特性を呈することである。例
えば、ガラス繊維は比較的非弾性であるため、ガラス繊
維から構造用複合材料を作るのが慣例となっていた。し
かしながら、ガラス繊維は衝撃強さが比較的小さいので
、ガラス繊維複合材料から作られた物品は比較的容易に
粉々にある。ガラス！維と、比較的弾性であるがガラス
Ｗ維よりも衝撃強さが大きいもう１つの１ａ維との混合
物で前述のバットを製造することによって、比較的非弾
性であるが衝撃強さが大きい物品を作ることができる。
本発明のこれらの及びその池の特徴は、添付図面を参照
して以下の説明から明らかになるであろう。
実施例 さて第１図を参照すると、通気性の不織布バット形成１
１１１＆が全体として参照数字ｌＯで示されており、こ
の機械は一般に米国特許第３．９１３．１２６号に開示
された型式のものである。機械１０は、全体として参照
数字１２で示した供給機構と、全体として参照数字１４
で示したウェブ形成機構から成る。
供給機構１２は比較的大きなホッパー１８を包囲するハ
ウジング１６を有し、このホッパー１８は、ウニブすな
わちバットを製造する繊維を受は入れる。勿論、ｍｉは
、ホッパー１８に置かれる前に、まずばらばらにされ次
いで配合されるａ繊維混合物は、カールした或（まカー
ルしてないガラス繊維や黒鉛繊維および／又は高強度ポ
リエステルのようなステープル構造の繊維を含む。又、
バットを熱可塑性材料で樹脂処理する必要がない場合に
は、熱可塑性繊維を含む好適な実施例では、ホッパー１
８の中の繊維は、オーエンス・コーニング・ファイバー
クラス・コーポレーション（Ｏｗｅｎｓ−Ｃｏｒｎｉｎ
ｇＦｉｂｅｒｇｌａｓｓ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）か
ら市販されているカールしたガラス！！維５２．５％と
、アライド・コーポレーション（Ａｌｌｉｅｄ　Ｃｏｒ
ｐｏｒａｔｉｏｎかち市販されているポリエステル繊！
１（登録商標「コンベット　（Ｃｏｍｐｅｔ　」）　　
ｌ　７．５％と、セレーニース・コーポレーション（Ｃ
ｅｌｅａｎｅｓｅ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から市販
されている登録商標「ビニコン（Ｖｉｎｙｏｎ）　　Ｊ
のような熱可塑性バインダ繊維や、デニポン・コーホＬ
／　−ンａ　：／　（Ｄｕｐｏｎｔ　Ｃｏｒｐｏｒａｔ
ｉｏｎ）　　から市販されている登録商標「ダクロン（
Ｄａｃｒｏｎ）　Ｊ或はイーストマン・コダック・カン
パニー（［ｉａｓｔｍａｎＫｏｄａｋ　Ｃｏｍｐａｎｙ
）から市販されている登録商標１コデル（Ｋｏｄｅｌ）
　Ｊのようなポリエステル繊維３０％とからなる。配合
した繊維を参照数字２０で示す。
コンベヤーエプロン２２がホッパー１３の中に置かれた
ローラー２４に取付けられ、これらのローラー２４は適
当な電源（図示せず）によって矢印の方向に回転駆動さ
れて、全体として参照数字２６で示したエレベータ−エ
プロンに向かって第１図の右方へ繊維２０を移動させる
。エレベータ−エプロン２６はホッパーの中に置かれた
ローラー２８に取付けられ、そして該エプロンから延び
）だ細長いスパイク３０を備えている。ローラー２８は
、繊維を第１図の上方へ移動させるように、電源によっ
作動される。
ストリッパーエプロン３２がスパイク３４を備えており
、同様に電源によって作動されるローラー３６に掛けら
れている。電源３８がファン４０を作動し、このファン
４０は、ストリッパーエプロン３２とハウジング１６の
土壁との間に構成された流路４２を通して全体として矢
印Ａの方向に空気を吸い込む。流路４２を通る計量され
た空気流によって、エレベータ−エプロン２６から所定
量の繊維２０が取り出される。残った繊維は、エレベー
タ−エプロン２６とハウジング１６の対応する壁との間
に構成さた流路４６を通してホッパーに戻される。矢印
Ａで示した計量された空気流は、エレベータ−エプロン
２６の上縁部とハウジング１６の対応する壁との間に構
成されたダクト４４に繊維を圧送する。
すると、［は、流路４２およびダクト４４を通る空気流
によって固められて供給マット４７になる。この空気流
は、適当な電源（図示せず）によって矢印Ｂの方向に回
転する多孔質の円筒形凝縮スクリーン４８に入る。空気
流は、全体として参照数字５０で示したダクトによって
ブロアー４０に戻される。回転スクリーン４８は供給ロ
ーラー５２と協同することによって供給マット４７を圧
縮し、これらのローラー５２は、機械的ロール５４と協
同して、全体として参照数字１４で示したマット形成機
構の方へ供給マットを前進させる。次いで、繊維は、全
体として参照数字６２で示した回転するりツカインによ
って、ウェブ形成機構１４の一部を形成するハウジング
６０で支持されているノーズバー５８から払いのけられ
る。
リツ力イン６２には、幅全体にわたってリツ力イン６２
の円周上にスパイクすなわち歯６４を構成するのこ歯状
の面が設けられている。リツ力イン６２は動力供給され
て矢印Ｃで示したように回転する。
リツ力イン６２の回転速度により生ずる遠心力によって
、又、ブロアー６６により供給される空気流によって、
繊維はりツカイン６２から取り除かれる。ブロアー６６
はハウジング６０の中に構成されたチャンバ６８に空気
を送り、この空気はダクト７０を通ってサーベル７４と
リツ力イン６２との間に構成された流路７２に案内され
る。
配合された繊維はリツ力インから取り除かれ、空気流に
よってダクト７５を通って全体として参照数字７６で示
した有孔コンベヤーに搬送される。
ブロアー６６の人口はハウジング６０の中に構成された
チャンバ７７に連結され、このチャンバ７７は、有孔コ
ンベヤー７６を介してダクト７５に連通している。有孔
コンベヤー７６はローラー８０に取付けられた有孔ベル
ト７８を有して、これらのローラー８０はベルトを矢印
りで示した方向に移動させる。ベルト７８は多孔質であ
り空気流を通すので、ブロアー６６により、流路７２、
ダクト７４、チャンバ７７．６８およびダクト７０へ空
気を循環させることができる。従って、繊維はりツカイ
ン６２から取り除かれダクト７５を介して送られ、有孔
ベルト７８の部分８２上にＨａされて不織布マットを形
成する。有孔ベルト７８はローラー８０のまわりに回転
するので、マットは、ついには、ダクト７５で覆われた
ベルトの部分から出て行く。
リツ力イン６２の回転速度およ・びブロアー６６で送給
される空気量を普通の方法で調節して、ウェブ形成機械
１０によって形成されるバットの重量を調節するのが良
い。より軽量のバットを形成することもできるが、本発
明ではむしろ、例えば１３６　ｇ／ｍ’　（４オンス／
平方ヤード）以上の重量の比較的重いバットが好適であ
る。何故ならば、この重量のバットは、後述のように製
造される構造用複合材料用の十分な量の繊維を提供する
からである。又、ダクト７５を通して吹かれるために無
秩序に配列されるバットからなる繊維が、互いに何回も
交差するほどに十分長いことが重要であり、これにより
繊維間に相対的な引力を与えるので各繊維を適所に保持
することができる。長さが少なくとも２．５４ｃｍ（１
インチ）のｍ准を用いるのが好ましい。何故ならば、試
験の結果、この長さの繊維はバットの他の繊維に返金３
回係合し、良好なバットを形成するのに必要な他の、繊
維との係合回数であるからである。より短い長さの繊維
を用いても良いが、勿論これらのＩＩｉ維は他の繊維に
平均してより少ない回数しか係合せず、より強度の小さ
いバットを提供する。
上述のように、本発明の重要な特徴は、製造されたバッ
トから形成される構造用複合材料があらゆる３次元空間
について強度を有することである。
強度は、複合材料を作るのに用いられる繊維で与えられ
る補強材によって得られる。従って、繊維のランダム配
向は空気成形法の必然的な結果であるので、機械１０に
よって形成された不織布バットは、あらゆる３次元空間
を延びる無秩序に配列した繊維をもつことにある。しか
しながら、バットの厚さ方向に配列される繊維の割合は
、ダクト７５を通る空気流の方向次第でかなり変化する
ことがわかってきた。この方向は、サーベル７４とリツ
力イン６２との間の間隔によって調節される。
サーベル７４は、リフ力イン６２に対する位置を調節で
きるように偏心して取付けられ、これにより流路７２の
幅も調節可能にする。通常、サーベル７４はリツ力イン
６２から間隔をへだてられているので、流路７２を通る
空気流は、矢印りの方向に流路の形状をたどる傾向があ
る。この方向の空気流で形成されたバットはその厚さ方
向に配向された繊維をいくらか有するが、繊維の大部分
はバットの長さ方向および幅方向に配向される。しかし
ながら、サーベル７４をリツ力イン６２に近づけブロア
ー６６を調節することによって、ベンチュリ効果により
空気流は矢印Ｅの方向に向きを変えることがわかった。
このように形成されたバットでは、はぼ３０％のＩｌｉ
維がバットの厚さ方向に配向されることがわかった。従
って、３０％のｍａが厚さ方向に配向されたバットから
形成される複合材料は、あらゆる３次元空間でほぼ同じ
強度を有する。
機械１０を供給機構１２について説明してきた。
しかしながら、供給機構１２の目的は供給マブト４６を
作り出してウェブ形成機構１４に対してこれを送給する
ことである。当業者には周知であるように、供給ウェブ
をローラーカードやクロスラッピング機械で形成しても
良い。このクロスラッピング機械は、大量生産に対して
はより効率的であるかもしれない。変形例として、供給
ウェブをビッカで形成しても良い。このンステムは、多
品種少量生産に対してはより効率的であるかもしれない
。
バットはコンベヤー７８から隣接するコンベヤー８４に
移送され、このコンベヤー８４は、動力供給され矢印Ｆ
で示した方向にローラー８８のまわりに回転する有孔ベ
ルト８６を有する。バインダ繊維を用いる代りに或はバ
インダ繊維を用いることに加えてバットを樹脂処理する
必要がある場合には、適当な発泡樹脂をホッパー９０に
注入し、ベルトすなわちコンベヤー８６上を移動するバ
ットの上にノズル９２によって分配する。ベルト８６が
有孔であるので、バットの下側を真空ブラー９４で真空
にすることによって、発泡樹脂はバットに引き寄せられ
て飽和される。過剰な発泡樹脂は真空ブラー９４に引き
寄せられ、ホッパー９０に再循環される。次いで、バー
／　）は９３℃（２００’Ｆ）強の温度に加熱したオー
ブン９６を通ってベルト８６で搬送されるが、このオー
ブン９６はバッ′トを安定化させバットの取扱いを可能
にする程度にバットを加熱する。従って、熱可塑性バイ
ンダ繊維すなわちバットに加えられた樹脂（これらの双
方は約１２１℃（２５０°Ｆ）の溶融温度を有する）を
軟化させるが溶融させないような温度までバットは加熱
される。上述のように、オーブン９６０目的はバットを
安定化させてばらばらにすることなしに取扱いを可能に
することである。使用する繊維のために、バットが形成
時に容易に離れない場合は、オーブン９６を除去しても
良い。
上述のように、本発明の重要な特徴は、適当な樹脂でバ
ットを含浸させる前に、バットを成形して複合材料品の
プレフォーム形状にすることである。バットを含浸させ
ている状態で成形する場合には、特に、成形する複合材
料品の形状が複雑である場合には、バットの完全飽和を
確実にするのは非常に難しい。さらに、バットは又、成
形してプレフォームにするように加熱され、かくしてバ
ットを硬化させ熱可び性バインダ繊維を少なくとも部分
的に溶融させ、これにより構造繊維を適所に保持する。
従って、プレフォームが樹脂母材を注入されるとき、プ
レフォームの繊維は、繊維に注入される樹脂の作用を受
けて、変形に耐える。
従って、繊維は構造上の骨格位置にとどまり、これによ
り、最終製品において繊維の均一な集中を保証し、かな
り均一な強度のばらつきのない製品を！！造する。
プレフォームは、第３図に全体として参照数字９８で示
したプレフォーム輪郭型で作られる。型９８は通常の通
気型であり、成形すべきプレフォームの形状に形作られ
た気体透過中スクリーン１００を有するのが好ましい。
バットの部分をスクリーン１００上に置き、型の蓋１０
２を型の本体１０４の上に閉じ、気体不透過性シールが
本体と蓋との間に作られる。ファン１０６が空気を矢印
χの方向に循環させ、圧送される気体によってバットを
スクリーン１００外形にさせる。通常は空気を用いるが
、空気以外の気体が必要であるような一定の用途におい
ても可能である。型を通って循環する気体は、熱可塑性
バインダ材料（バットに加えられるバインダ繊維か樹脂
のいずれか）を溶融させるほどの温度まで、バーナー１
０８によって加熱され、これによりバットをスクリーン
１００の保形輪郭に溶かす。登録商標「ビニクン（Ｖｉ
ｎｙｏｎ）　Ｊをバインダ繊維として用いる好適な実施
例では、空気は、約９３℃（２００°Ｆ）、すなわちバ
インダ繊維のほぼ粘着点、言い換えれば１１がべとべと
になる温度まで加熱される。
勿論、バットの剛性は、バットに用いられるバインダ繊
維および／又は熱可塑性樹脂の割合で決まる。バインダ
繊維がより高′ａ度であれば、樹脂注入樹脂においてよ
り粘性の樹脂に耐えることができるようなより堅いプレ
フォームが作られる。
しかしながら、バインダ繊維がより高濃度であれば、必
然的に構造繊維の濃度を減少させるので、より高濃度の
バインダ材料を有するバットから形成された最＃製品は
、より低濃度のバインダ材料およびこれに対応するより
高濃度構造繊維で形成されたバットよりも本質的に強度
が小さい。その上、バインダ材料がより高濃度であれば
、バットが過度の好ましくない収縮を引き起こすことが
ある。又、形成時にバットを過度に圧縮しないでプレフ
ォームシートにすることが望ましい。従って、バットの
通気構造を維持し、これにより樹脂注入段階における樹
脂母材によって繊維の飽和を容易にする。第３図に示す
通気性型以外の、例えば普通のプレス型式の型のような
型を用いても良いが、バットを型め複雑な輪郭にさせる
際、僅かな圧縮は避は難いが、バットを過度に圧縮しな
いように注意しなければならない。
次いで、プレフォームはプレフォーム輪郭型９８から取
り出され、全体として参照数字１１０で示す在来の可変
圧縮樹脂注入型に移送されるっ樹脂トランスファー成形
用型１１０は、成形すべき最終複合材料品の形状である
輪郭形状部分１１４を備えた底部分１１２を有する。輪
郭形状部分１１４は、蓋部材１１８の対応する形状部分
１１６と協働するようになっており、この蓋部材１１８
を、概略的に参照数字１２０で示した油圧式のアクチユ
エーターによって所定の圧−力で部分１１４の方へ押す
ことができる。限定的に延びたガスケット１２２が型部
分１１２と型部分１１８との間の接触面の周囲に置かれ
、このガスケットは円周方向に間隔をへだてて樹脂注入
ジエツ）　１２４を備えている。ジェット１２４のうち
の１つは排出口として選ばれる。プレフォームを型部分
１１４の上に置き、蓋部分１１８をガスケット１２２に
対して閉じる。好ましくは、成形面１１４と成形面１１
６のとの間の隙間は、プレフォームを型に置きプレフォ
ームを相当に圧縮することなしに蓋部材１１８をガスケ
ット１２２に対して閉じるこ　　″とができる程に十分
大きい。次いで、プレフォームの繊維間の間隙が樹脂で
完全に飽和され幾るかの樹脂が排出口１２６から排出し
はじめるまで、適当な樹脂がジェット１２４によって注
入される。
多くの樹脂のうちのいくつかは満足なものであるカ、例
エハンニル・ケミカル・カンパニー（Ｓｈｅｌｌ（ｈｅ
＋ｎ１ｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ）　　から市販されてい
る登録商標「エポン（Ｅｐｏｎ）　　Ｊを用いても良い
。前述のように、樹脂は比較的低い粘性を有するのが好
ましく、樹脂母材の注入の作用下で変形しないように、
バットを過度に堅くする必要はない。従って１選択する
樹脂は室温で固有の低粘度を有し、或は前述の登録商標
ロエボン（Ｅｐｏｎ）　　８２８　」樹脂系のような樹
脂を、十分低粘度を有するような温度まで加熱すること
ができる。必要ならば、型部分１１８．１１２を加熱し
て樹脂の硬化を助けることができる。プレフォームが樹
脂で飽和状態になるとくすなわちプレフォームが飽和さ
れた後、樹脂が硬化する前）、油圧式アクチュエーター
１２０の作用によって蓋１１８をプレフォームに向かっ
て押し、これによりプレフォームが飽和状態になったと
き或ニー！飽和状態になった後すぐにプレフォームを圧
縮し、これにより構造補強￥ａ維の濃度を増大させ、こ
れにより最終製品の強度を増大させる。従って、プレフ
ォームは最初は、樹脂による容易な飽和を可能にするよ
うに、比較的通気性の構造のものであるが、プレフォー
ムが飽和状態になった後は、繊維の濃縮は可変圧縮型１
１０の作動によって増大し、これにより製品を最終形状
に成形し補強繊維の濃度を増大させて、良好な強度を有
する成形品を製造する。
繊維補強複合材料品用の骨格材料を形成する通気性の不
織布バットの製造のためのステープル構造繊維、すなわ
ち切断したステープル繊維を使用する以外の形態の繊維
の使用に関連して、発明を説明してきた。例えば、連続
フィラメントトウを使用しても良いし、米国特許第４．
５１４．８８０　号に説明したように処理し配合しても
良い。
限定ではなく例示として、次の例を述べる（百分率は全
て重量百分率である）。
例１ ５２５５％のカールしたガラス繊維と、１７．５％の登
録商標「コンペラ）　（Ｃｏｍｐｅｔ）　　Ｊの繊維と
、登録商標「ビニコン（Ｖｉｎｙｏｎ）　　Ｊとして市
販されている３０％のポリエステルバインダ繊維を用い
て、通気性の不織布バットを準備する。バットは成形さ
れて上述のようなプレフォームになる。次いで７ブレフ
オームは上述のような適当な樹脂を含浸され、比較的非
弾性で比較的良好な衝撃強度を有した状態で、あらゆる
３次元空間について良好な強度を有する。
例２ バットを準備し、前述の例１に記述したように処理する
が、バットはカールした３５％のガラス繊維と、３５％
の登録商標「コンペラ）　　（Ｃｏｍｐｅｔ　）　Ｊの
繊維と、３０％の登録商標「ピニョン（Ｖｉｎｙｏｎ）
　Ｊとの混合物から作ちれる。この繊維から作られた複
合材料（ま、登録商標「コンベラ）　（Ｃｏｍｐｅｔ）
　Ｊの割合が多いため例えば例１で準備した複合材料よ
りも幾分大きな衝撃強度を有するが、ガラス繊維の割合
がより少ないためより大きな弾性を有する。
例３ 通気性の不織布バットを例えば例１および例２に準備し
たが、このバットはカールした７０％のガラス繊維と、
３０％の登録商標「ビニコン（Ｖｉｎｙｏｎ）　Ｊのバ
インダ繊維との混合物から成る。
マットが上述のように樹脂で含浸された場合には、その
結果得られる複合材料は比較的非弾性であり、すでに市
販されているガラス繊維構造体に匹敵する。しかしなが
ら、大きな衝撃強度を有する繊維の欠如のため、その結
果得られる衝撃強度は比較的小さい。
例４ 不織布バットを上述のように例１乃至例３に準備したが
、バットはカールした５０％のガラス繊維と、５０％の
登録商標「ビニコン（Ｖｉｎｙｏｎ）　Ｊのバインダ繊
維との混合物から成る。バインダ繊維の割合が多いため
、その結果得られるプレフォームはバインダ１８ｍの割
合がより少ないプレフォームよりも収縮し、その性質は
他の点では例３のプレフォームと同じである。
例５ バットを上述のように例１乃至例４に準備したが、ガラ
ス繊維および登録商標「コンベット（ＣｏｌＴｌｐｅｔ
）　Ｊの繊維を用−る代りに、登録商標「ケブラー（Ｋ
ｅｖｌａｒ）　　Ｊとして市販されている繊維を用いる
。その結果溝られるバットおよび任意のプレフォームす
なわちバットから作られる複合材料品は、ガラスｉａ維
および／又は登録商標「コンベ−／　）　　（Ｃｏｍｐ
ｅ−ｔ）　４の繊維の特性よりもむしろ衝撃強度の特性
と登録商標「ケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）　　Ｊの弾性特
性とを有する。
例６ バットを例１乃至例５のいずれかによって準備したが、
登録商標「ビニョン（Ｖｉｎｙｏｎ）　」を用いる代り
に、バインダを用いることなしにバットを作り、その代
りに酢酸ビニル樹脂を含浸させる。
このようにして作られたバットは、上述のように例１乃
至例５におけるガラス繊維、登録商標「コンペラ）　（
Ｃｏｍｐｅｔ　）　Ｊおよび／又は登録商標「ケブラー
（Ｋｅｙｌａｒ）　　Ｊの相当する割合を含んだバット
と同様な特性を有する。
多くの特定の実施例や例を上記のように説明してきたが
、本発明はこれらの例や実施例には限定されず、特許請
求の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
第１図は通気性の不織布バット形成機械を概略的に示す
断面図、第２図は第１図に示す機械によって形成されバ
ットを機械から取り出すときにバットを搬送するコンベ
ヤーの図、第３図は第１図の機械によって作られたバッ
トを形成してプレフォーム形状にするのに用いられる輪
郭型の概略を表示した横断面図、第４図は圧縮型の概略
を表示した横断面図、第５図は第１図乃至第４図に示し
た工程によって作られか成形品の透視図である。 １０・・・不織布バット形成機械、 １２・・・供給機構、　　　１４・・・ウェブ形成機構
、１６・・・ハウジング、　　１８・・・ホッパー、２
０・・・繊維、　　　　７８・・・凝縮器、９８・・・
輪郭型、　　　１００・・・気体透過性部材、１１０・
・・樹脂注入型。 ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ、３

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、繊維強化複合材料を製造する方法において、前記方
    法は、構造繊維と熱可塑性バインダ材料から不織布バッ
    トを形成する段階と、バット形成時に繊維のかなりの部
    分が３次元空間の各々についてマットの中の他の繊維と
    無秩序にからみ合うように繊維を配向させる段階と、バ
    インダ材料を少なくとも部分的に溶融させるような温度
    までバットを過熱し、バットを所望の外形の形状保持プ
    レフォームに形成する際バットを溶融する段階と、繊維
    間の隙間を充填するためにプレフォームに樹脂マトリッ
    クスを注入する段階とを有することを特徴とする方法。 ２、前記バットは前記構造繊維と熱可塑性バインダ繊維
    とで形成され、前記熱可塑性バインダ繊維はバットに加
    えられた前記熱可塑性材料であることをさらに特徴とす
    る特許請求の範囲第１項記載の繊維強化複合材料を製造
    する方法。 ３、熱可塑性バインダ材料は、バットを置いた後にバッ
    トを加えられる熱可塑性コンパウンドであることをさら
    に特徴とする特許請求の範囲第１項記載の繊維強化複合
    材料を製造する方法。 ４、前記方法は、バットを安定化させバットをばらばら
    にすることなしにバットの取扱いを可能にする程のより
    低い温度までバットを加熱し、次いでバットを形成して
    前記形状保持プレフォームになるようにバインダ材料を
    少なくとも部分的に溶融する程のより高い温度までバッ
    トを加熱する段階を有することをさらに特徴とする特許
    請求の範囲第１項記載の繊維強化複合材料を製造する方
    法。 ５、バットを形成して形状保持プレフォームにする段階
    は、バットを実質的に圧縮することなしに行なわれるこ
    とをさらに特徴とする特許請求の範囲第１項記載の繊維
    強化複合材料を製造する方法。 ６、バットを所望の形状を有する気体透過性部材（１０
    ０）の上に置き次いで気体をプレフォームおよび気体透
    過性部材を通して引いてバットを気体透過性部材の輪郭
    にさせることによって、バットを形成して形状保持プレ
    フォームにすることをさらに特徴とする特許請求の範囲
    第５項記載の繊維強化複合材料を製造する方法。 ７、バットは、前記部材上に形成するときに、プレフォ
    ームを通して引かれた気体を加熱することによって加熱
    されることをさらに特徴とする特許請求の範囲第６項記
    載の繊維強化複合材料を製造する方法。 ８、プレフォームは成形された後、樹脂注入型（１１０
    ）に移送され、プレフォームは前記樹脂注入型（１１０
    ）に配置された状態で前記樹脂マトリックスを注入され
    、プレフォームの繊維が前記樹脂マトリックスによって
    飽和状態になり複合材料中の構造繊維の濃度を保証し複
    合材料を成形して所望の厚さにすると、前記趣旨注入型
    はプレフォームを圧縮することをさらに特徴とする特許
    請求の範囲第６項記載の繊維強化複合材料を製造する方
    法。 ９、バットは、これを形成して形状保持プレフォームに
    する際にバインダ材料を少なくとも部分的に溶融させる
    程に型を加熱するために、輪郭型に置かれ、プレフォー
    ムは、輪郭型から、プレフォームに樹脂マトリックスを
    注入する樹脂注入型（１１０）の中に移送されることを
    さらに特徴とする特許請求の範囲第１項記載の繊維強化
    複合材料を製造する方法。 １０、プレフォームの繊維が樹脂マトリックスによって
    飽和状態になると、樹脂注入型（１１０）はプレフォー
    ムを圧縮し、これにより複合材料中の組織化された繊維
    の濃度を増加させ複合材料を成形して所望の厚さにする
    ことをさらに特徴とする特許請求の範囲第９項記載の繊
    維強化複合材料を製造する方法。 １１、前記輪郭型（９８）は、バットを実質的に圧縮す
    ることなしに前記プレフォームを形成することをさらに
    特徴とする繊維強化複合材料品を製造する方法。 １２、空気流でバットを形成する繊維を混合し前記繊維
    を前記空気流によって凝縮器に空気搬送し繊維を凝縮器
    （７８）上に無秩序に付着させることによって、前記バ
    ットを形成することをさらに特徴とする特許請求の範囲
    第１項記載の繊維強化複合材料を製造する方法。 １３、凝縮器（７８）上に付着し且つ凝縮器（７８）か
    ら遠去かって延びる繊維の割合を制御するために、凝縮
    器（７８）に対して空気流の方向を調節する段階をさら
    に有することを特徴とする特許請求の範囲第１２項記載
    の繊維強化複合材料を製造する方法。 １４、３次元空間の各々について無秩序に配列され互い
    にからみ合った不織布の構造繊維のバットを含み、特許
    請求の範囲第１項記載の方法によって製造された繊維強
    化複合材料品において、前記バットは、熱可塑性材料を
    少なくとも部分的に溶融させかくしてステープル構造繊
    維を互いに少なくとも部分的に溶かす程の温度まで加熱
    された熱可塑性材料と、繊維間の隙間を充填する硬化樹
    脂マトリックスとを有することを特徴とする繊維強化複
    合材料品。 １５、バットは、比較的非弾性であり衝撃強さの比較的
    小さい第一繊維と、衝撃強さの大きい第二繊維との混合
    物であることをさらに特徴とする特許請求の範囲第１４
    項記載の繊維強化複合材料品。 １６、第一繊維はガラス繊維あることをさらに特徴とす
    る特許請求の範囲第１５項記載の繊維強化複合材料品。 １７、バットは、比較的非弾性であるが衝撃強さの比較
    的小さい第一繊維とは、衝撃強さの大きい第二繊維と、
    第一繊維および第二繊維の溶融点よりも実質的に低い溶
    融点を有するバインダ繊維との混合物であることを特徴
    とする特許請求の範囲第１５項記載の繊維強化複合材料
    品。 １３、前記バットは、異なる弾性および衝撃強さを有す
    る少なくとも２つの異なる種類の繊維の混合物であるこ
    とをさらに特徴とする特許請求の範囲第１４項記載の繊
    維強化複合材料品。 １９、前記複合材料品は、これを作ったバットよりも繊
    維の濃度が高いことをさらに特徴とする特許請求の範囲
    第１４項記載の繊維強化複合材料品。 ２０、前記複合材料品は成形され、繊維の所定濃度と所
    定厚さとを有することをさらに特徴とする特許請求の範
    囲第１４項記載の繊維強化複合材料品。
JP10878487A 1986-05-02 1987-05-01 繊維強化複合材料品およびその製造方法 Expired - Lifetime JP2520903B2 (ja)

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