JP3137670B2 - 複合材料 - Google Patents
複合材料Info
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- JP3137670B2 JP3137670B2 JP7081691A JP7081691A JP3137670B2 JP 3137670 B2 JP3137670 B2 JP 3137670B2 JP 7081691 A JP7081691 A JP 7081691A JP 7081691 A JP7081691 A JP 7081691A JP 3137670 B2 JP3137670 B2 JP 3137670B2
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- Japan
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- composite material
- resin
- thermoplastic resin
- elastic modulus
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- Laminated Bodies (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は航空機用構造材料や自動
車用途等に適する優れた熱的性質、機械的性質と靱性を
併せ有する複合材料に関する。
車用途等に適する優れた熱的性質、機械的性質と靱性を
併せ有する複合材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭素繊維等の高強度高弾性繊維を補強材
とする複合材料は、その比強度、比弾性に優れるという
特徴を活かしてスポーツ用途を中心に広く用いられてき
ている。通常マトリックス樹脂として用いられるエポキ
シ樹脂をはじめとする熱硬化性樹脂は種々の特長を有す
る一方で靱性に乏しいという欠点を有するために衝撃に
対する層間の剥離強度が著しく低く、航空機用の一次構
造材としての適用には至っていなかった。この熱硬化性
樹脂の欠点を改良する方法としてはゴム成分や熱可塑性
樹脂を熱硬化性樹脂に添加する方法が一般的であるが層
間に集中させることは困難であり十分な靱性改良効果を
あげるためには多量に添加する必要があり、取り扱い性
が著しく悪くなりまた耐熱性、耐溶剤性等の低下を招く
結果となっていた。
とする複合材料は、その比強度、比弾性に優れるという
特徴を活かしてスポーツ用途を中心に広く用いられてき
ている。通常マトリックス樹脂として用いられるエポキ
シ樹脂をはじめとする熱硬化性樹脂は種々の特長を有す
る一方で靱性に乏しいという欠点を有するために衝撃に
対する層間の剥離強度が著しく低く、航空機用の一次構
造材としての適用には至っていなかった。この熱硬化性
樹脂の欠点を改良する方法としてはゴム成分や熱可塑性
樹脂を熱硬化性樹脂に添加する方法が一般的であるが層
間に集中させることは困難であり十分な靱性改良効果を
あげるためには多量に添加する必要があり、取り扱い性
が著しく悪くなりまた耐熱性、耐溶剤性等の低下を招く
結果となっていた。
【０００３】また、インターリーフと呼ばれる一種の接
着剤層を層間に挿入する方法も提案されているが繊維含
有率が上げられないなどの理由から広く実用化されるに
至っていない。
着剤層を層間に挿入する方法も提案されているが繊維含
有率が上げられないなどの理由から広く実用化されるに
至っていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はマトリ
ックス樹脂の優れた熱的性質、機械的性質を損なうこと
なく、それから得られる成形物に優れた靱性を賦与出来
る繊維強化複合材料を提供することにある。
ックス樹脂の優れた熱的性質、機械的性質を損なうこと
なく、それから得られる成形物に優れた靱性を賦与出来
る繊維強化複合材料を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は弾性率２
００ＧＰａ以上の補強用繊維と熱硬化性マトリックス樹
脂とで形成されたプリプレグを積層してなる積層体から
なり、該積層体の層間に、補強用繊維と同一方向でかつ
連続状に載置され、プリプレグと一体的に形成されてな
る弾性率１００ＧＰａ以下の繊維状熱可塑性樹脂層が形
成されてなること特徴とする複合材料にある。
００ＧＰａ以上の補強用繊維と熱硬化性マトリックス樹
脂とで形成されたプリプレグを積層してなる積層体から
なり、該積層体の層間に、補強用繊維と同一方向でかつ
連続状に載置され、プリプレグと一体的に形成されてな
る弾性率１００ＧＰａ以下の繊維状熱可塑性樹脂層が形
成されてなること特徴とする複合材料にある。
【０００６】以下本発明を詳細に説明する。本発明にお
ける弾性率２００ＧＰａ以上の補強用繊維としては炭素
繊維、ボロン繊維等通常の繊維強化複合材料に用いられ
る補強用繊維がそのまま用いられる。
ける弾性率２００ＧＰａ以上の補強用繊維としては炭素
繊維、ボロン繊維等通常の繊維強化複合材料に用いられ
る補強用繊維がそのまま用いられる。
【０００７】本発明における熱硬化性マトリックス樹脂
としてはエポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂等通常の繊
維強化複合材料に用いられるマトリックス樹脂がそのま
ま用いられる。弾性率２００ＧＰａ以上の補強用繊維
（Ａ）と熱硬化性マトリックス樹脂（Ｂ）の比率はその
目的に応じて適宜設定することが可能であるが、重量比
で（Ａ）／（Ｂ）＝５５／４５〜８５／１５の範囲が適
当である。より好ましい範囲は（Ａ）／（Ｂ）＝６０／
４０〜７５／２５である。
としてはエポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂等通常の繊
維強化複合材料に用いられるマトリックス樹脂がそのま
ま用いられる。弾性率２００ＧＰａ以上の補強用繊維
（Ａ）と熱硬化性マトリックス樹脂（Ｂ）の比率はその
目的に応じて適宜設定することが可能であるが、重量比
で（Ａ）／（Ｂ）＝５５／４５〜８５／１５の範囲が適
当である。より好ましい範囲は（Ａ）／（Ｂ）＝６０／
４０〜７５／２５である。
【０００８】本発明における弾性率１００ＧＰａ以下の
繊維状熱可塑性樹脂層としては繊維状のポリアミド、ポ
リエステルのほかポリエーテルエーテルケトン、ポリエ
ーテルイミド、ポリベンズイミダゾール、ポリイミド等
のいわゆるエンジニアリングプラスチック、ス−パーエ
ンジニアリングプラスチックを繊維状に賦形したものが
好適に用いられる繊維状熱可塑性樹脂の形態としてはモ
ノフィラメントあるいはそれらを束にしたものが好まし
いが必ずしもそれらに限定されるものではない。
繊維状熱可塑性樹脂層としては繊維状のポリアミド、ポ
リエステルのほかポリエーテルエーテルケトン、ポリエ
ーテルイミド、ポリベンズイミダゾール、ポリイミド等
のいわゆるエンジニアリングプラスチック、ス−パーエ
ンジニアリングプラスチックを繊維状に賦形したものが
好適に用いられる繊維状熱可塑性樹脂の形態としてはモ
ノフィラメントあるいはそれらを束にしたものが好まし
いが必ずしもそれらに限定されるものではない。
【０００９】繊維の直径としては１００μ以下が好まし
く、５０μ以下が特に好ましい。繊維状熱可塑性樹脂の
比率としては（Ｂ）の熱硬化性マトリックス樹脂１００
重量部に対し０．５〜２０重量部が好ましい。０．５重
量部未満では十分な靱性改良効果が得られないし、逆に
２０重量部より多いと耐熱性、耐溶剤性等の特性が大幅
に低下する。
く、５０μ以下が特に好ましい。繊維状熱可塑性樹脂の
比率としては（Ｂ）の熱硬化性マトリックス樹脂１００
重量部に対し０．５〜２０重量部が好ましい。０．５重
量部未満では十分な靱性改良効果が得られないし、逆に
２０重量部より多いと耐熱性、耐溶剤性等の特性が大幅
に低下する。
【００１０】本発明の複合材料における繊維状熱可塑性
樹脂はプリプレグの層間に存在し、補強繊維と同一方向
で連続状に載置されている。該複合材料を得るための具
体的な方法としては特に限定されるものではないが、補
強用繊維にマトリックス樹脂を含浸したプリプレグの表
面に繊維状熱可塑性樹脂を１０ｍｍ以下の間隔で片面も
しくは両面に直線状に配列させてなるシート材を目的の
枚数積層し、オートクレーブ法またはマッチドダイ法に
より加熱、加圧を行うことにより得られる。
樹脂はプリプレグの層間に存在し、補強繊維と同一方向
で連続状に載置されている。該複合材料を得るための具
体的な方法としては特に限定されるものではないが、補
強用繊維にマトリックス樹脂を含浸したプリプレグの表
面に繊維状熱可塑性樹脂を１０ｍｍ以下の間隔で片面も
しくは両面に直線状に配列させてなるシート材を目的の
枚数積層し、オートクレーブ法またはマッチドダイ法に
より加熱、加圧を行うことにより得られる。
【００１１】繊維状熱可塑性樹脂の間隔は好しくは１０
ｍｍ以下、より好適には５ｍｍ以下であり、１０ｍｍよ
り広いと耐衝撃性は著しく低下し目的とする効果は得ら
れない。また硬化後繊維状熱可塑性樹脂は繊維の形態を
保持した状態でもよいが、融着してもよい。
ｍｍ以下、より好適には５ｍｍ以下であり、１０ｍｍよ
り広いと耐衝撃性は著しく低下し目的とする効果は得ら
れない。また硬化後繊維状熱可塑性樹脂は繊維の形態を
保持した状態でもよいが、融着してもよい。
【００１２】
【実施例】以下実施例により本発明を具体的に説明す
る。 実施例１ テトラグリシジルアミン型エポキシ樹脂（ＹＨ４３４Ｌ
東都化成社製）２７重量部、トリグリシジルアミン型エ
ポキシ樹脂（ＥＬＭ−１００住友化学社製）１３重量
部、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エピコート８２
８油化シェル社製）２７重量部、ジアミノジフェニルス
ルホン３３重量部を６０℃ニーダーで混合し、目付４９
ｇ／ｍ2 のホットメルトフィルムを作製し、ついで高強
度中弾性炭素繊維（三菱レイヨン社製，ＭＲ６０Ｐ，引
張強度５６００ＭＰａ，弾性率３１０ＧＰａ，伸度１．
９％）を用いて通常の方法により一方向配列プリプレグ
を得た。このプリプレグのＣＦ目付は１９０ｇ／ｍ2 、
樹脂含有率は３４重量％であった。
る。 実施例１ テトラグリシジルアミン型エポキシ樹脂（ＹＨ４３４Ｌ
東都化成社製）２７重量部、トリグリシジルアミン型エ
ポキシ樹脂（ＥＬＭ−１００住友化学社製）１３重量
部、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エピコート８２
８油化シェル社製）２７重量部、ジアミノジフェニルス
ルホン３３重量部を６０℃ニーダーで混合し、目付４９
ｇ／ｍ2 のホットメルトフィルムを作製し、ついで高強
度中弾性炭素繊維（三菱レイヨン社製，ＭＲ６０Ｐ，引
張強度５６００ＭＰａ，弾性率３１０ＧＰａ，伸度１．
９％）を用いて通常の方法により一方向配列プリプレグ
を得た。このプリプレグのＣＦ目付は１９０ｇ／ｍ2 、
樹脂含有率は３４重量％であった。
【００１３】このプリプレグにナイロン１２のマルチフ
ィラメント（４５ｄ／３６ｆｉｌ，弾性率約２ＧＰａ）
をフィラメントワインディング法でプリプレグ両面に
２．５ｍｍピッチでワインドしたプリプレグを〔＋４５
／０１−４５／９０〕3Sの構成で積層しオートクレーブ
法にて１７７℃×２ｈｒ，圧力５．０ｋｇ／ｃｍ2 の条
件で平板を成形した。平板の断面は層間に定間隔で融着
した熱可塑性樹脂が見られた。さらに平板より衝撃後圧
縮強度測定用の試験片を切り出し、この試験片を用い
て、ＳＡＣＭＡ（Ｓｕｐｐｌｉｅｒｓ ｏｆ Ａｄｖａ
ｎｃｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ），Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ
Ｍｅｔｈｏｄ ＳＲＭ２−８８に従って、２７０ ｌｂ
−ｉｎ衝撃後の圧縮強度を測定し、表１に示す結果を得
た。
ィラメント（４５ｄ／３６ｆｉｌ，弾性率約２ＧＰａ）
をフィラメントワインディング法でプリプレグ両面に
２．５ｍｍピッチでワインドしたプリプレグを〔＋４５
／０１−４５／９０〕3Sの構成で積層しオートクレーブ
法にて１７７℃×２ｈｒ，圧力５．０ｋｇ／ｃｍ2 の条
件で平板を成形した。平板の断面は層間に定間隔で融着
した熱可塑性樹脂が見られた。さらに平板より衝撃後圧
縮強度測定用の試験片を切り出し、この試験片を用い
て、ＳＡＣＭＡ（Ｓｕｐｐｌｉｅｒｓ ｏｆ Ａｄｖａ
ｎｃｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ），Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ
Ｍｅｔｈｏｄ ＳＲＭ２−８８に従って、２７０ ｌｂ
−ｉｎ衝撃後の圧縮強度を測定し、表１に示す結果を得
た。
【００１４】比較例１ 実施例１と同様の樹脂組成物を用いて、ナイロン１２繊
維を２．５ｍｍ間隔で炭素繊維の中へ埋め込み、実施例
１と同様の方法により平板を成形した。平板の断面は層
間にナイロンは存在せず炭素繊維中に認められた。実施
例１と同様の測定を行ない、表１に示す結果を得た。本
発明による複合材料は比較例に比べ層間に熱可塑性樹脂
を集中させることにより衝撃後の圧縮強度が大幅に改善
されることがわかる。
維を２．５ｍｍ間隔で炭素繊維の中へ埋め込み、実施例
１と同様の方法により平板を成形した。平板の断面は層
間にナイロンは存在せず炭素繊維中に認められた。実施
例１と同様の測定を行ない、表１に示す結果を得た。本
発明による複合材料は比較例に比べ層間に熱可塑性樹脂
を集中させることにより衝撃後の圧縮強度が大幅に改善
されることがわかる。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１で得られた複合材料と比較例
１で得られた複合材料の断面を示す模式図である。
１で得られた複合材料の断面を示す模式図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 敏裕 愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目１番60 号 三菱レイヨン株式会社商品開発研究 所内 (72)発明者 加藤 武 愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目１番60 号 三菱レイヨン株式会社商品開発研究 所内 (72)発明者 後藤 和也 愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目１番60 号 三菱レイヨン株式会社商品開発研究 所内 (72)発明者 多田 尚 愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目１番60 号 三菱レイヨン株式会社商品開発研究 所内 審査官 天野 宏樹 (56)参考文献 特許3065690（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C08J 5/04 - 5/10 C08J 5/24 B32B 27/12
Claims (1)
- 【請求項１】 弾性率２００ＧＰａ以上の補強用繊維と
熱硬化性マトリックス樹脂とで形成されたプリプレグを
積層してなる積層体からなり、該積層体の層間に、補強
用繊維と同一方向でかつ連続状に載置され、プリプレグ
と一体的に形成されてなる弾性率１００ＧＰａ以下の繊
維状熱可塑性樹脂層が形成されてなること特徴とする複
合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7081691A JP3137670B2 (ja) | 1991-04-03 | 1991-04-03 | 複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7081691A JP3137670B2 (ja) | 1991-04-03 | 1991-04-03 | 複合材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04306238A JPH04306238A (ja) | 1992-10-29 |
| JP3137670B2 true JP3137670B2 (ja) | 2001-02-26 |
Family
ID=13442479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7081691A Expired - Lifetime JP3137670B2 (ja) | 1991-04-03 | 1991-04-03 | 複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3137670B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005238708A (ja) * | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | カーボンナノチューブ強化樹脂構造体およびその製造方法 |
-
1991
- 1991-04-03 JP JP7081691A patent/JP3137670B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04306238A (ja) | 1992-10-29 |
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Legal Events
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| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
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Year of fee payment: 9 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091208 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
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