JPH032225A - Hybrid prepreg - Google Patents

Hybrid prepreg

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Publication number
JPH032225A
JPH032225A JP13722089A JP13722089A JPH032225A JP H032225 A JPH032225 A JP H032225A JP 13722089 A JP13722089 A JP 13722089A JP 13722089 A JP13722089 A JP 13722089A JP H032225 A JPH032225 A JP H032225A
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JP
Japan
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fiber
prepreg
hybrid
carbon fiber
resin
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Pending
Application number
JP13722089A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Takezawa
誠 竹澤
Shinkichi Murakami
信吉 村上
Hiroshi Inoue
寛 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tonen General Sekiyu KK
Original Assignee
Tonen Corp
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Publication date
Application filed by Tonen Corp filed Critical Tonen Corp
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Publication of JPH032225A publication Critical patent/JPH032225A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain hybrid prepreg having increased compression strength in forming two kinds of fiber zones containing carbon fiber yarn and different fiber yarn in one layer into a layer state by impregnating a matrix resin into between the yarns. CONSTITUTION:A carbon fiber zone 2 which is prepared by using 100-150 pts.wt. based on 100 pts.wt. reinforcing fibers of preferably a thermosetting matrix resin 6 (e.g. bisphenol A, F or S-based epoxy resin), a curing agent (e.g. diaminodienyl sulfone) to make a curing temperature 50-150 deg.C and other additives and impregnating the matrix resin into between the reinforcing fibers comprising carbon fiber yarn 2a and one or more different fiber yarns 4a and a different fiber zone 4 are formed in one layer in a lamellar state to give the aimed prepreg.

Description

【発明の詳細な説明】 、、−の1 ) 本発明は、ハイブリッドタイプの複合材ネ4に関するも
のであり、特に炭素繊維糸条と異種繊維糸条とにて形成
されるハイブリッドタイプの炭素繊維プリプレグ(本川
m Laでは単に「ハイブリッドプリプレグ」という、
)に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION 1) The present invention relates to a hybrid type composite material (4), particularly a hybrid type carbon fiber formed of carbon fiber threads and different types of fiber threads. Prepreg (simply called “hybrid prepreg” in Honkawa MLA)
).

【末五1j 近年、軽量であり、且つ耐熱性、耐水性などの耐環境性
に優れており、しかも機械的特性が良好であるという理
由から、炭素繊維を強化m雑としたプリプレグが注目を
浴びている。
[Sugo 1j] In recent years, carbon fiber reinforced prepreg has attracted attention because it is lightweight, has excellent environmental resistance such as heat resistance and water resistance, and has good mechanical properties. Bathing.

しかしながら、高弾性炭素m雄、特にピッチ系高弾性炭
素繊維は、例えば引張強度が3 、0GPa以ヒ、引張
弾性率が450GPa以トと言った高引張強度、高引張
弾性率を有しているが、圧縮強度が低く、最高でもl 
、0GPa程度であるという問題を有している。
However, high modulus carbon fibers, especially pitch-based high modulus carbon fibers, have high tensile strength and high tensile modulus, for example, tensile strength of 3.0 GPa or higher and tensile modulus of 450 GPa or higher. However, the compressive strength is low, and at most l
, is about 0 GPa.

従って、高弾性炭素m維を強化繊維として作製された炭
素繊維プリプレグは引張強度、引張弾性率の大きさに比
して圧縮強度が低く、圧縮強度の増大が希求されている
Therefore, carbon fiber prepregs produced using high-modulus carbon m-fibers as reinforcing fibers have low compressive strength compared to their tensile strength and tensile modulus, and an increase in compressive strength is desired.

か   よう 従来、圧縮強度を増大せしめるべく炭素繊維と%軸繊繍
とを有したハイブリッドプリプレグが提案されており、
現在ハイブリッドプリプレグとしては、炭素繊維プリプ
レグと異種繊維のプリプレグとを積層して形成された層
間ハイブリッドと、1つの層内に炭素m維の領域と異種
繊維の領域を隣接して配設して形成された層内ハイブリ
ッドとか考えられている。
Hitherto, hybrid prepregs containing carbon fiber and axial embroidery have been proposed to increase compressive strength.
Currently, hybrid prepregs include interlayer hybrids formed by laminating carbon fiber prepregs and prepregs of different types of fibers, and interlayer hybrids formed by layering carbon fiber prepregs and different types of fibers in one layer. It is thought to be an intralayer hybrid.

前者の層間ハイブリッドは製造は容易であるが、圧縮強
度の増大が未だ上方とは言えない。
Although the former interlayer hybrid is easy to manufacture, it cannot be said that the increase in compressive strength has improved yet.

又、後者の層内ハイブリッドは、前記層間ハイブリッド
及び通常の炭素繊維プリプレグに比較すると圧縮強度が
相当に増大してはいるが、実際の繊維の強さには相当の
バラツキがあり1弱い繊維から順に切断するために、そ
の増大程度はハイブリッド複合則に従い、ハイブリッド
ルールを越えることはなく、未だに十分であるとは言え
なかった。
In addition, although the latter intralayer hybrid has considerably increased compressive strength compared to the interlayer hybrid and ordinary carbon fiber prepreg, there is considerable variation in actual fiber strength, ranging from 1 weak fiber to 1 weak fiber. In order to cut in sequence, the degree of increase follows the hybrid compound rule and does not exceed the hybrid rule, so it cannot be said to be sufficient yet.

本発明者らは、従来のハイブリッドプリプレグに関して
、特に層内ハイブリッドプリプレグについて多くの研究
、実験の結果、炭素繊維の領域と′AN繊維の領域との
接触面積をできるだけ大きくすることにより、更に具体
的に言えば、1つの層内に炭X繊維の領域と異種繊維の
領域とを層状に形成し、内領域を層内で密R接合せしめ
ることにより圧縮強度が飛躍的に増大し、該圧縮強度を
ハイブリッド複会則で、ハイブリッドルールを越える程
度にまで増大せしめ得ることを見出した。
As a result of many studies and experiments on conventional hybrid prepregs, especially on intralayer hybrid prepregs, the present inventors have found that by increasing the contact area between the carbon fiber region and the 'AN fiber region as much as possible, In other words, by forming a layer of a charcoal We have found that the hybrid multi-constitution rule can increase the amount to an extent that exceeds the hybrid rule.

このような現象が発生する理由は明らかではないが、炭
素##1維領域と異種繊維領域との接触面積が増大する
ことによって、ハイブリッド効果が予期した以上に向上
したものと思われる。
The reason why such a phenomenon occurs is not clear, but it is thought that the hybrid effect is improved more than expected by increasing the contact area between the carbon ##1 fiber region and the different fiber region.

未発1町は断る新規な知見に基づきなされたちのである
This decision was made based on new knowledge that led to the one town not being exposed.

従って、本発明の目的は、圧縮強度が増大したハイブリ
ッドプリプレグを提供することである。
It is therefore an object of the present invention to provide a hybrid prepreg with increased compressive strength.

だめの 上記[4的は本発明に係るハイブリッドプリプレグにて
達成される0本発明のハイブリッドプリプレグlは、第
1因に図示されるように、1つの層内にて、炭素繊維糸
条2aを含む炭素Mll維領域2と、1種以りの異種m
維糸条4aを含む異種m維領域4とが層状に形成され、
前記繊維糸条間にマトリクス樹脂6が含浸されたことを
特徴とするハイブリッドプリプレグである。
As shown in the first factor, the hybrid prepreg 1 of the present invention has carbon fiber threads 2a in one layer. a carbon Mll fiber region 2 containing carbon Mll fiber region 2 and one or more different types of m
A heterogeneous m-fiber region 4 including fiber threads 4a is formed in a layered manner,
The hybrid prepreg is characterized in that matrix resin 6 is impregnated between the fiber threads.

炭素繊維糸条2aとしては、ピッチ系炭素繊維、PAN
系炭X#a維、レーヨン系炭素繊維を使用することがで
きるが、好ましくは引張強度2゜0GPa以七、弾性率
200GPa以上とされる高引張強度、高引張弾性率の
炭素繊維が使用される。又、炭素繊維糸条としては、一
般に、直径5〜12.um程度のフィラメントを100
0〜24000本集東合糸することにより形成された炭
素繊維ストランド(トウ)が使用される。
As the carbon fiber yarn 2a, pitch-based carbon fiber, PAN
Carbon fibers based on carbon X#a and rayon-based carbon fibers can be used, but carbon fibers with high tensile strength and high tensile modulus, such as a tensile strength of 2°0 GPa or more and an elastic modulus of 200 GPa or more, are preferably used. Ru. Further, the carbon fiber yarn generally has a diameter of 5 to 12. 100 um filament
A carbon fiber strand (tow) formed by collecting 0 to 24,000 fibers and plying them together is used.

異種繊維糸条4aとしては、炭素m#lより大きな圧縮
強度を有する繊維なら任意のものを使用することができ
1例えば炭化けい素糸繊維:アルミナ繊維;チタン、鋼
、ステンレス鋼、ベリリウム、タングステン、モリブデ
ンなどの金属#aM;はう素繊維ニガラス繊維などが挙
げられる。好ましくは圧縮強度1.5GPa以Eとされ
る繊維が使用され、又、繊維糸条としては、一般に、直
径5〜l 2 )t m程度のフィラメントを1000
〜24000本集東合糸することにより形成されたスト
ランドか使用される。
As the dissimilar fiber yarn 4a, any fiber having a compressive strength greater than carbon m#l can be used. For example, silicon carbide yarn fiber: alumina fiber; titanium, steel, stainless steel, beryllium, tungsten. , metal #aM such as molybdenum; boron fiber, glass fiber, etc. Preferably, fibers with a compressive strength of 1.5 GPa or more are used, and the fiber yarn is generally made of filaments with a diameter of about 5 to 12) tm.
A strand formed by gathering ~24,000 yarns together is used.

前記炭素繊維糸条及び異種繊維糸条から成る強化繊維に
含浸されるマトリクス81脂6としては、エポキシ樹脂
、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリ
ルフタレート樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性マト
リクス樹脂が使用可能であり、更に硬化温度が50〜1
50”oとなるように硬化剤その他の付与剤1例えは可
積性付IJ−剤などが^当に添加される。
The matrix 81 resin 6 impregnated into the reinforcing fibers made of the carbon fiber threads and different types of fiber threads may be a thermosetting matrix resin such as an epoxy resin, an unsaturated polyester resin, a polyurethane resin, a diallyl phthalate resin, or a phenol resin. It can be used, and the curing temperature is 50~1
A curing agent and other imparting agents, such as a buildable IJ agent, are added so as to obtain a hardening agent of 50".

好ましい一例を挙げれば、マトリクス樹脂としてはエポ
キシ樹脂が好ましく、使用可能のエポキシ樹脂としては
、例えば、(1)グリシジルエーテル系エポキシ樹脂(
ビスフェノールA、F、S系エポキシ樹脂、ノボラック
系エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールA系エポキシ樹
脂);  (2)環式脂肪族エポキシ樹脂; (3)グ
リシジルエステル系エポキシ樹脂; (4)グリシジル
アミン系エポキシ樹脂; (5)複素環式エポキシ樹脂
;その他種々のエポキシ樹脂から選択される1種又は複
数種が使用され、特に、ビスフェノールA、F、Sグリ
シジルアミン系エポキシ樹1旧が好適に使用される。又
、硬化剤としてはジアミノシフ7ニルスルフオン(DD
S)、ジアミノジフェニルメタン(DDM)等が好適に
使用される。
To give a preferred example, epoxy resin is preferred as the matrix resin, and usable epoxy resins include (1) glycidyl ether epoxy resin (
(2) Cycloaliphatic epoxy resin; (3) Glycidyl ester epoxy resin; (4) Glycidyl amine epoxy Resin; (5) Heterocyclic epoxy resin; one or more selected from various other epoxy resins are used, and bisphenol A, F, and S glycidylamine-based epoxy resins are particularly preferably used. . In addition, as a curing agent, diaminosif-7nylsulfone (DD
S), diaminodiphenylmethane (DDM), etc. are preferably used.

強化m雑に対し標準的なマトリクス樹脂の重着を強化繊
維100に対し100−150とすることにより製造す
るか、又はマトリクス樹脂を種々に混合し、その割合を
適当に調合することにより製造される。
For reinforced materials, it is manufactured by setting the weight of the standard matrix resin to 100-150 parts per 100 parts of the reinforcing fibers, or by mixing various matrix resins and adjusting the ratio appropriately. Ru.

又、このような本発明に係るハイブリッドプリプレグは
、限定されるものではないが、通常の炭素繊維プリプレ
グと同じようにドラムワイングー及びホットプレスを利
用することによって好適に製造することができる。
Moreover, such a hybrid prepreg according to the present invention can be suitably manufactured by using drum wine goo and hot pressing in the same manner as ordinary carbon fiber prepreg, although it is not limited thereto.

製造方法について筒中に説明すると、第2図に図示され
るように、先ず、粘度tooooo〜5oooooポア
ズとされる熱硬化性マトリクス樹脂6が塗1紙6aに厚
さ0.015〜0.050mmにてコートされた第1の
樹脂塗工紙10をドラムD 1:に巻き付は固定する。
To explain the manufacturing method, as shown in FIG. 2, first, a thermosetting matrix resin 6 having a viscosity of tooooo to 5ooooo poise is coated on a sheet of paper 6a to a thickness of 0.015 to 0.050 mm. The first resin-coated paper 10 coated with the above resin is wound and fixed around the drum D1.

次いで、該樹脂塗土紙lOの−Eに長繊維の炭素繊維領
域2aを巻き付けて炭素m#I糸条J+1t2bを形成
し、引き続き該炭素m雑糸条層2bの上に、1種以上の
異種繊維糸条4aを巻き付けて異種繊維糸条層4bを形
成する。これによって、樹@楡上紙lOの上に炭素m雑
糸条層2bと異種繊維糸条層4bとが平行に層状をなし
て配列される。
Next, the long fiber carbon fiber region 2a is wound around -E of the resin-coated paper lO to form carbon m#I yarn J+1t2b, and then one or more types of The different types of fiber threads 4a are wound to form a different types of fiber thread layer 4b. As a result, the carbon m miscellaneous yarn layer 2b and the different types of fiber yarn layer 4b are arranged in parallel layers on the tree@elm paper IO.

次に、萌記異種繊維糸条層4bを覆うようにして前記第
1の樹脂塗上紙lOと同じく、粘度10oooo〜50
0000ポアズとされる熱硬化性マトリクス樹脂6が塗
上紙6aに厚さ0.015〜0.050mmにてコート
された第2の樹脂塗り紙10’が巻き付けられ、前プリ
プレグシート12を形成する。
Next, the first resin-coated paper 10 is coated with a viscosity of 10oooo to 50 to cover the Moeki different fiber yarn layer 4b.
A second resin coated paper 10' coated with a thermosetting matrix resin 6 of 0,000 poise to a thickness of 0.015 to 0.050 mm is wrapped around the coated paper 6a to form a front prepreg sheet 12. .

このようにして作製された前プリプレグシート12は、
ドラムDより剥離され、第3図に図示されるようなホッ
トプレス20にもたらされる。
The front prepreg sheet 12 produced in this way is
It is peeled off from drum D and brought to a hot press 20 as shown in FIG.

本実施例によると、ホットプレス20は、基台プレート
21と、該基台プレート21に対面して配置され、上下
動可能のプレスプレート22とを有する。基台プレート
21及びプレスプレート22は内部に電気ヒータの如き
加熱手段(図示せず)を備え、所望の温度に維持されて
いる。
According to this embodiment, the hot press 20 includes a base plate 21 and a press plate 22 that is disposed facing the base plate 21 and is movable up and down. The base plate 21 and press plate 22 are internally equipped with heating means (not shown) such as an electric heater to maintain a desired temperature.

前プリプレグシー)12は、基台プレート21Eに載置
され、プレスプレート22にて押圧される。基台プレー
ト21及びプレスプレート22にて加圧加熱された前プ
リプレグシート12は、繊維糸条2a、4a間にマトリ
クス樹脂6が含浸され、プリプレグを形成する。
The front prepreg sheet 12 is placed on the base plate 21E and pressed by the press plate 22. The front prepreg sheet 12 is heated under pressure by the base plate 21 and the press plate 22, and the matrix resin 6 is impregnated between the fiber threads 2a and 4a to form a prepreg.

次いで、基台プレート21とプレスプレート22とを離
間させ、該プリプレグを取り出し、所定温度まで冷却す
ることにより第1図に図示されるような本発明に係るハ
イブリッドプリプレグlが製造される0通常、ハイブリ
ッドプリプレグlは、厚さtが0.05〜0.3mmと
され、炭素繊維領域2の厚さ1.は0.025〜0 、
28mm、異種繊維領域8の厚さt2は0.025〜0
.15mmとされる。
Next, the base plate 21 and the press plate 22 are separated, the prepreg is taken out, and the prepreg is cooled to a predetermined temperature to produce the hybrid prepreg l according to the present invention as shown in FIG. 1. Usually, The hybrid prepreg l has a thickness t of 0.05 to 0.3 mm, and the thickness of the carbon fiber region 2 is 1.0 mm. is 0.025~0,
28 mm, and the thickness t2 of the different fiber region 8 is 0.025 to 0.
.. It is assumed to be 15mm.

本発明に従えば、使用される炭素繊維及び異種繊維の、
物性及び混合割合、更にはマトリクス樹脂に対する含浸
率を変えることにより、又使用されるマトリクス樹脂の
組成物配合割合を種々に変えることにより種々の圧縮強
度、引張強度、引張弾性率、更には惰性を提供するハイ
ブリッドプリプレグが作製される。
According to the invention, the carbon fibers and dissimilar fibers used are
Various compressive strengths, tensile strengths, tensile modulus, and even inertia can be achieved by changing the physical properties and mixing ratio, as well as the impregnation ratio of the matrix resin, and by varying the composition ratio of the matrix resin used. The provided hybrid prepreg is produced.

第4図及び第5図は、本発明に従った炭素繊維/炭化け
い素糸繊維によるハイブリッドプリプレグ、及び炭素繊
維/アルミナm誰によるハイブリッドプリプレグのハイ
ブリッド複合剤を表わすグラフである。
4 and 5 are graphs showing hybrid composites of a hybrid prepreg made of carbon fiber/silicon carbide yarn fiber and a hybrid prepreg made of carbon fiber/alumina according to the present invention.

第4図を参照すると、炭素繊維の強度はラインABで示
され、炭化けい素糸繊維の強度はラインCDで示される
。従って、複合地、即ちハイブリッドラインはラインA
EDで表わされる。
Referring to FIG. 4, the strength of carbon fiber is shown by line AB, and the strength of silicon carbide yarn fiber is shown by line CD. Therefore, the composite area, that is, the hybrid line is line A.
It is represented by ED.

従来の炭素繊維/炭化けい素糸繊維によるハイブリッド
プリプレグではハイブリッドライン以上の強度を達成す
ることは不可能であったが1本発明によれば、圧縮強度
はラインAED−2’囲包された斜線部分に位置するま
で増大させることができた。
It was impossible to achieve a strength higher than that of the hybrid line with the conventional hybrid prepreg made of carbon fiber/silicon carbide filament fibers, but according to the present invention, the compressive strength is equal to the line AED-2' enclosed diagonal line. It was possible to increase the size until it was located in the area.

これは、第5図に図示される炭素繊維/アルミナ繊維に
よるハイブリッドプリプレグのハイブリッド複合剤にお
いても同様であった。
The same was true for the hybrid composite of carbon fiber/alumina fiber hybrid prepreg shown in FIG.

この理由は、上述したように、必ずしも明らかではない
が、炭素m維と異種繊維との接触面積が増大することに
よって、ハイブリッド効果が予期した以上に向上したも
のと思われる。
As mentioned above, the reason for this is not necessarily clear, but it is thought that the hybrid effect is improved more than expected by increasing the contact area between the carbon fibers and the different fibers.

次に、本発明を実施例について説明する。Next, the present invention will be explained with reference to examples.

支ムl」 本発明に係るハイブリッドプリプレグlをL2第2図及
び第3図に関連して説明したドラムワイングーとホット
プレスを用いて製造した。
The hybrid prepreg 1 according to the present invention was manufactured using the drum wine gourd and hot press described in connection with L2 FIGS. 2 and 3.

炭素繊維糸条2aとして直径10 、u mのモノフィ
ラメント3000本を集東合糸したストランド(トウ)
を使用し、異種繊維糸条4aとしては、炭化けい素系繊
JIB(日本カーボン株式会社製、商品名二二カロン、
NL201)を使用した。該炭化けい素糸繊維は直径1
5 )i mのモノフィラメント500本を集東合糸し
たストランド(トウ)であった。
A strand (tow) made of 3,000 monofilaments with a diameter of 10 μm and woven together as carbon fiber yarn 2a.
The dissimilar fiber yarn 4a is silicon carbide fiber JIB (manufactured by Nippon Carbon Co., Ltd., trade name: 22 Kalon,
NL201) was used. The silicon carbide yarn fiber has a diameter of 1
5) It was a strand (tow) made of 500 i m monofilaments gathered together.

一方、ドラムワイングーに巻き付けられる樹脂塗上紙1
0上のマトリクス樹脂6は、油化シェルエポキシ株式会
社製のビスフェノールA系エボ午シ樹脂EP828 (
商品名)/EP100I(商品名)を50gr150g
r、f&化剤としてジシアンジアミド4 、2 g r
、DCMU (N −3,4ジクロロフェニレンN′−
ジメチルウレア)4゜2grを含有したものであった。
On the other hand, resin-coated paper 1 wrapped around the drum wine goo
The matrix resin 6 on 0 is bisphenol A-based resin EP828 (manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.).
Product name)/EP100I (product name) 50gr150g
r, f & dicyandiamide 4,2 g r as a converting agent
, DCMU (N -3,4dichlorophenylene N'-
It contained 4.2 gr of dimethylurea).

ドラムワイングー上に固定された、マトリクス樹脂層の
厚さが0.025mmとされる樹脂塗上紙10上に、上
記炭素繊維糸条2aを巻き付け、炭素繊維糸条層2bを
形成した8次いで、該炭素繊維糸条層2bの上に上記炭
化けい素糸繊維糸条4aを巻き付け、炭化けい素糸繊維
糸条層4bを形成した。
The carbon fiber yarn layer 2b was formed by winding the carbon fiber yarn 2a onto a resin-coated paper 10 whose matrix resin layer had a thickness of 0.025 mm, which was fixed on a drum wine gourd. The silicon carbide fiber yarn layer 4a was wound around the carbon fiber yarn layer 2b to form a silicon carbide fiber yarn layer 4b.

次いで、前記樹脂塗上紙10と同じ構成の樹脂塗−L紙
10’を上記炭化けい素系m雑糸条層4bを覆って巻き
付け、厚さ0.15mmの萌プリプレグシート12を製
造した。
Next, a resin-coated L paper 10' having the same structure as the resin-coated paper 10 was wrapped around the silicon carbide-based m-thread layer 4b to produce a 0.15 mm thick prepreg sheet 12.

次いで、前プリプレグシート12をドラムワイングーよ
り剥離し、ホットプレスに装着して加圧加熱した。この
ときのホットプレスの押圧力は20 K g / c 
rn’ 、温度はl O5−”Cであった。
Next, the front prepreg sheet 12 was peeled off using a drum machine, and was placed in a hot press and heated under pressure. The pressing force of the hot press at this time was 20 Kg/c
rn', the temperature was lO5-''C.

このようにして製造された、第1図に図示する構成とさ
れるハイブリッドプリプレグlは、厚さtが0.1mm
、炭素繊維領域2の厚さt、は0.06mm、異種m線
領域4の厚さt2は0゜04mmであった。
The hybrid prepreg l manufactured in this way and having the configuration shown in FIG. 1 has a thickness t of 0.1 mm.
, the thickness t of the carbon fiber region 2 was 0.06 mm, and the thickness t2 of the dissimilar m-line region 4 was 0.04 mm.

又、マトリクス樹脂に対する強化繊維の量、つまり含浸
率は、炭素繊維領域?及び異種繊維領域4の゛内領域に
おいて樹脂/繊維体積比が40/60であった。
Also, is the amount of reinforcing fiber in the matrix resin, that is, the impregnation rate, in the carbon fiber range? In the inner region of the different fiber region 4, the resin/fiber volume ratio was 40/60.

該ハイブリッドプリプレグlを20枚使用し。20 sheets of the hybrid prepreg L were used.

20層構成(7)12.7(幅)Xl、89(厚)X1
40(長)mmの曲げテスト用テスト片Tを作製した。
20 layer composition (7) 12.7 (width) Xl, 89 (thickness) X1
A test piece T for bending test having a length of 40 mm was prepared.

テストは、第6図に図示されるように、テスト片Tを両
端2箇所30で支持し、中央部Zflb所より負荷Pを
かけ、テスト片Tを屈曲させた。テスト片Tの引張側で
初期破断が起これば引張強度を、圧縮側で初期破断が起
これば圧縮強度を推定することができる。圧縮強度は、
テスト片の圧縮側にクラックが入り応力が低下する点の
曲げ強度によって評価した。
In the test, as shown in FIG. 6, the test piece T was supported at two places 30 at both ends, and a load P was applied from the central part Zflb to bend the test piece T. If an initial break occurs on the tension side of the test piece T, the tensile strength can be estimated, and if an initial break occurs on the compression side, the compressive strength can be estimated. The compressive strength is
Evaluation was made based on the bending strength at the point where a crack appeared on the compression side of the test piece and the stress decreased.

テストの結果、初期破壊は圧縮側に起こり、最終破断は
引張側で起こったが、分断しなかった。
The test results showed that the initial failure occurred on the compression side and the final failure occurred on the tension side, but did not separate.

触火圧縮側破断荷重は48Kgであり、このときの曲げ
強度は85 K g / m m’ テあり、歪は0.
60であった。
The breaking load on the contact compression side was 48 kg, the bending strength at this time was 85 kg/mm'te, and the strain was 0.
It was 60.

第4図から、本発明のハイブリッドプリプレグは、ハイ
ブリッドルール(ラインED)以上の強度(点X)を有
していることが分る。
From FIG. 4, it can be seen that the hybrid prepreg of the present invention has a strength (point X) higher than the hybrid rule (line ED).

Lf20 第7図に図示される如くに、炭素繊維領域2と異種繊維
領域4が交互に配列された構成のハイブリッドプリプレ
グ40を実施例1と同じ材料を使用し、ドラムワイング
ーとホットプレスを用いて製造した。
Lf20 As shown in FIG. 7, a hybrid prepreg 40 having a structure in which carbon fiber regions 2 and different types of fiber regions 4 are arranged alternately is made of the same material as in Example 1, using a drum wine goo and a hot press. Manufactured by

つまり、ドラムワイングーにて、炭素繊維糸条2a及び
異種繊維糸条4aを、第2図に図示されるように層状に
配列するのではなく、炭素m錐先条2aが3000本か
ら成る炭素m錐先条群と、炭化けい素糸繊維糸条4aが
500本から成る炭化けい素系#a錐先条群とを交互に
且つ互いに隣接する態様で配列し、これら繊維糸条群を
両側より樹脂塗上紙にて挟持して、前プリプレグシート
を形成した。該前プリプレグシートは、次いでドラムワ
イングーより剥離し、ホットプレスに装着して加圧加熱
した。このときのホットプレスの押圧力は20 K g
 / c rn’、温度は105℃であった。
In other words, in the drum wine goo, instead of arranging the carbon fiber threads 2a and the different types of fiber threads 4a in a layered manner as shown in FIG. M conical point groups and silicon carbide #a conical point groups consisting of 500 silicon carbide fiber threads 4a are arranged alternately and adjacent to each other, and these fiber thread groups are arranged on both sides. This was then sandwiched between resin-coated papers to form a front prepreg sheet. The pre-prepreg sheet was then peeled off from the drum wine gourd, mounted on a hot press, and heated under pressure. The pressing force of the hot press at this time was 20 kg
/crn', the temperature was 105°C.

このようにして製造されたハイブリッドプリプレグ40
は、厚さtが0.1mm、炭素繊維領域2の輻Wlは2
.8mm、異種繊維領域4の輻W2は1.9mmであっ
たΦ 又、マトリクス樹脂に対する強化m雑の量、つまり含浸
率は、炭素繊維領域2及び異種繊維領域4の内領域にお
いて樹脂/繊維体積比が40/60であった。
Hybrid prepreg 40 manufactured in this way
The thickness t is 0.1 mm, and the radius Wl of carbon fiber region 2 is 2.
.. 8mm, and the radius W2 of the different fiber region 4 was 1.9mm.Also, the amount of reinforcement m miscellaneous to the matrix resin, that is, the impregnation rate, was determined by the resin/fiber volume in the inner region of the carbon fiber region 2 and the different fiber region 4. The ratio was 40/60.

該ハイブリッドプリプレグ40を20枚使用し、20層
構成の12.7(輻)Xl、89(厚)X l 40 
(M)mmの曲げテスト用テスト片Tを作製し、実施例
1と同様にしてテストを行なった。
Using 20 sheets of the hybrid prepreg 40, a 20-layer structure of 12.7 (radius) XL, 89 (thickness) XL 40
(M) mm test piece T for bending test was prepared and tested in the same manner as in Example 1.

テストの結果、荷重40Kgにて圧縮側にクラックが入
り、分断した。このときの曲げ強度は70 K g /
 m rn’ テあり、歪は0.42であった。
As a result of the test, a crack appeared on the compression side under a load of 40 kg and the product was separated. The bending strength at this time is 70 Kg/
There was mrn'te, and the distortion was 0.42.

第4図から、本比較例のハイブリッドプリプレグは、ハ
イブリー2ドルール(ラインED)以下の強度(点Y)
を有していることが分る。
From FIG. 4, the hybrid prepreg of this comparative example has a strength (point Y) below the hybrid 2 dollar rule (line ED).
It can be seen that it has

を較l」 強化繊維として直径10.unのモノフィラメン)30
00本を集束合糸した炭素繊維ストランド(トウ)のみ
を使用した以外は実施例1と同様にして炭素繊維プリプ
レグを作製し、同様にしてテストを行なった。
Compare the diameter of the reinforcing fiber with 10. un monofilament) 30
A carbon fiber prepreg was produced in the same manner as in Example 1 except that only carbon fiber strands (tow) in which 00 carbon fibers were bundled and spun were used, and tests were conducted in the same manner.

テストの結果、荷重46Kgにて圧縮側にクラックが入
り1分断した。このときの曲げ強度は74Kg/mrn
’であり、歪は0.21であった。
As a result of the test, a crack occurred on the compression side at a load of 46 kg and the product was broken into pieces. The bending strength at this time is 74Kg/mrn
', and the distortion was 0.21.

ル]し跣」 強化m維として直径15.amのモノフィラメント50
0本を集束合糸した炭化けい素系織雑(日本カーボン株
式会社製、商品名二二ヵロン、NL201)を使用した
以外は実施例1と同様にして炭化けい素繊維プリプレグ
を作製し、同様にしてテストを行なった。
diameter 15. am monofilament 50
A silicon carbide fiber prepreg was produced in the same manner as in Example 1, except that a silicon carbide-based woven fabric (manufactured by Nippon Carbon Co., Ltd., trade name: 22 Calon, NL201) in which 0 fibers were bundled and spun was used. I did a test.

テストの結果、荷重95Kgにて引張側にクラックが入
ったが1分断しなかった。このときの曲げ強度は180
 K g / m rn’ テあり、歪は1.90であ
った。
As a result of the test, a crack appeared on the tensile side under a load of 95 kg, but no breakage occurred. The bending strength at this time is 180
K g / m rn' was present, and the strain was 1.90.

土オし鮭A 比較例2,3で使用した炭素繊維プリプレグ及び炭化け
い素繊維プリプレグをa層してハイブリッドプリプレグ
を作製した。
Soil-Oasted Salmon A A hybrid prepreg was produced by forming a layer of the carbon fiber prepreg and silicon carbide fiber prepreg used in Comparative Examples 2 and 3.

該ハイブリッドプリプレグを10枚使用し、20層構成
の12.7(幅)Xl、89(厚)X140(&)mm
の曲げテスト用テスト片Tを作製し、実施例1と同様に
してテストを行なった。
Using 10 sheets of the hybrid prepreg, a 20-layer structure of 12.7 (width) Xl, 89 (thickness) X 140 (&) mm
A test piece T for bending test was prepared and tested in the same manner as in Example 1.

テストの結果、荷128Kgにて圧縮側にクラックが入
り、分断した。このときの曲げ強度は50 K g /
 m m’であり、歪は0.26であった。
As a result of the test, a crack appeared on the compression side when the load was 128 kg, and the product was separated. The bending strength at this time is 50 Kg/
mm', and the strain was 0.26.

第4図から、本比較例のハイブリッドプリプレグは、ハ
イブリッドルール(ラインED)以下の強度(点Y′)
を有していることが分る。
From Fig. 4, the hybrid prepreg of this comparative example has a strength (point Y') below the hybrid rule (line ED).
It can be seen that it has

支ム遣」 異種繊維糸条として、直径15JJmのモノフィラメン
ト1000本を集束合糸したアルミナm雑(住友化学株
式会社製、商品名:5N−10)を使用した以外は実施
例1と同様にしてハイブリッドプリプレグを作製し、同
様にしてテストを行なった。
The procedure was the same as in Example 1, except that alumina m miscellaneous (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., trade name: 5N-10), which was made by bundling 1000 monofilaments with a diameter of 15 JJm, was used as the different fiber thread. A hybrid prepreg was produced and tested in the same manner.

テストの結果、初期破壊は圧縮側に起こり、最終破断は
引張側で起こったが1分断しなかった。
As a result of the test, the initial fracture occurred on the compression side, and the final fracture occurred on the tension side, but it did not break even once.

最大圧縮側破断荷重は45Kgであり、このときの曲げ
強度は80 K g/mrn’であり、歪は0.55で
あった。
The maximum compression side breaking load was 45 Kg, the bending strength at this time was 80 K g/mrn', and the strain was 0.55.

第5図から、本発明のハイブリッドブリプレグは ハイ
ブリッドルール(ラインED)以上の強度(点X)を有
していることが分る。
From FIG. 5, it can be seen that the hybrid Bripreg of the present invention has a strength (point X) greater than the hybrid rule (line ED).

匿較遺」 異種繊維糸条4aとして実施例2のアルミナ繊維を使用
した以外は比較例1と同様にしてハイブリッドプリプレ
グを作製し、実施例1と同様にしてテストを行なった。
Comparative Example A hybrid prepreg was produced in the same manner as in Comparative Example 1, except that the alumina fiber of Example 2 was used as the dissimilar fiber yarn 4a, and tested in the same manner as in Example 1.

テストの結果、荷fi32Kgにて圧縮側にクラックが
入り、分断した。このときの曲げ強度は60 K g 
/ m rn’であり、歪は0.36であった。
As a result of the test, a crack appeared on the compression side with a load of 32 kg, and the product was separated. The bending strength at this time is 60 kg
/ m rn', and the strain was 0.36.

第5図から、本比較例のハイブリッドプリプレグは、ハ
イブリッドルール(ラインED)以下の強度(点Y)を
有していることが分る。
From FIG. 5, it can be seen that the hybrid prepreg of this comparative example has a strength (point Y) below the hybrid rule (line ED).

を較遺」 強化繊維として実施例2のアルミナ繊維のみを使用した
以外は実施例1と同様にしてアルミナ繊維プリプレグを
作製し、実施例1と同様にしてテストを行なった。
An alumina fiber prepreg was produced in the same manner as in Example 1, except that only the alumina fiber of Example 2 was used as the reinforcing fiber, and a test was conducted in the same manner as in Example 1.

テストの結果、荷重78Kgにて引張側にクラックが入
ったが1分断しなかった。このときの曲げ強度は154
 K g / m rn’ テあり、歪は1.33であ
った。
As a result of the test, cracks appeared on the tensile side under a load of 78 kg, but no breakage occurred. The bending strength at this time is 154
K g / m rn' was present, and the strain was 1.33.

ルm 比較例2.6で使用した炭素m維プリプレグ及びアルミ
ナ#a#1プリプレグを錆層してl\イブリッドプリプ
レグを作製した。
l\Ibrid prepreg was prepared by applying a rust layer to the carbon fiber prepreg and alumina #a #1 prepreg used in Comparative Example 2.6.

該ハイブリッドプリプレグを10枚使用し、20層構成
の12.7 (輻)Xl、89(厚)xt40(長)m
mの曲げテスト用テスト片Tを作製し、実施例1と同様
にしてテストを行なった。
Using 10 sheets of the hybrid prepreg, a 20-layer structure of 12.7 (radius) XL, 89 (thickness) x 40 (length) m
A test piece T for bending test was prepared and tested in the same manner as in Example 1.

テストの結果、荷i 24 K gにて圧縮側にクラッ
クが入り1分断した。このときの曲げ強度は45 K 
g / m rn’であり、歪は0.25であった。
As a result of the test, a crack occurred on the compression side under a load of 24 Kg, resulting in one piece being broken. The bending strength at this time is 45K
g/m rn' and the strain was 0.25.

第5図から、本比較例のハイブリッドプリプレグは、ハ
イブリッドルール(ラインED)以下の強度(点Y’)
を有していることが分る。
From FIG. 5, the hybrid prepreg of this comparative example has a strength (point Y') below the hybrid rule (line ED).
It can be seen that it has

魚見立亘」 以上の如くに構成される本発明に係るハイブリッドプリ
プレグは、圧縮強度が増大するという特長を有する。
The hybrid prepreg according to the present invention configured as described above has a feature of increased compressive strength.

4a:異種繊維糸条 6:マトリクス樹脂4a: Different types of fiber yarn 6: Matrix resin

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明に係るハイブリッドプリプレグの断面
模式図である。 第2図及び第3図は1本発明に係るハイブリッドプリプ
レグの一つの製造法を説明する図である。 第4図及び第5図は、本発明に係るハイブリー7ドプ゛
リプレグのハイブリッド複合則を説明するグラフである
。 第6図は、テスト方法を説明する説明図である。 第7図は、従来のハイブリッドプリプレグの断面模式図
である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a hybrid prepreg according to the present invention. FIGS. 2 and 3 are diagrams illustrating one method of manufacturing a hybrid prepreg according to the present invention. FIGS. 4 and 5 are graphs illustrating the hybrid compounding rule of the hybrid 7-doped prepreg according to the present invention. FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating the test method. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a conventional hybrid prepreg.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1)1つの層内に炭素繊維糸条を含む炭素繊維領域と、
1種以上の異種繊維糸条を含む異種繊維領域とを層状に
形成し、前記繊維糸条間にマトリクス樹脂が含浸された
ことを特徴とするハイブリッドプリプレグ。
1) a carbon fiber region containing carbon fiber threads in one layer;
A hybrid prepreg characterized in that a heterogeneous fiber region containing one or more types of different fiber threads is formed in a layered manner, and a matrix resin is impregnated between the fiber threads.
JP13722089A 1989-05-30 1989-05-30 Hybrid prepreg Pending JPH032225A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5552214A (en) * 1992-02-07 1996-09-03 Nippon Steel Corporation Unidirectional prepreg and carbon fiber reinforced composite materials comprising pitch-based carbon fibers and polyacrylonitrile-based carbon fibers
US9412156B2 (en) 2004-04-23 2016-08-09 Dolby Laboratories Licensing Corporation Apparatus and methods for encoding, decoding and representing high dynamic range images
CN107955495A (en) * 2017-11-30 2018-04-24 武汉理工大学 A kind of polymer ceramic wear-resistant coating and preparation method thereof

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