JPH01192841A - Hybrid yarn - Google Patents

Hybrid yarn

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Publication number
JPH01192841A
JPH01192841A JP63016807A JP1680788A JPH01192841A JP H01192841 A JPH01192841 A JP H01192841A JP 63016807 A JP63016807 A JP 63016807A JP 1680788 A JP1680788 A JP 1680788A JP H01192841 A JPH01192841 A JP H01192841A
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JP
Japan
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fiber
fibers
hybrid
inorganic
passing
Prior art date
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Pending
Application number
JP63016807A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinji Yamamoto
新治 山本
Hideho Tanaka
秀穂 田中
Fumio Adachi
文夫 足立
Toshitaka Uchimura
内村 寿孝
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.)
Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a hybrid yarn suitable for the production of a laminated board having improved flexural properties, by mixing carbon fiber with a specific inorganic fiber while widening the width of each fiber bundle. CONSTITUTION:Carbon fibers are blended with inorganic fibers essentially composed of the elements of Si, Ti or Zr, C and O while widening the width of each fiber bundle. The widening of the fiber is carried out by passing through a comb-like slit, passing through a number of tension rollers, applying mechanical vibration to the fiber, passing through a fluid such as water, etc. The inorganic fiber is produced by reacting a polycarbosilane having a number-average molecular weight of about 200-10,000 and expressed by formula I (R is H, lower alkyl or phenyl) with a metal compound of formula II (M is Ti or Zr; X is 1-10C alkoxy, phenoxy or acetylacetoxy), spinning the reaction product and infusibilizing and calcining the obtained fiber.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、炭素繊維と特定の無機繊維とが混繊されたハ
イブリッドヤーンに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a hybrid yarn in which carbon fibers and specific inorganic fibers are mixed.

(従来技術及びその問題点) 炭素繊維強化プラスチツク複合体は、比強度、比弾性率
が高いために、スポーツ・レジャー用品などに使用され
ている。しかし、この材料は、圧縮強度あるいは曲げ強
度が低く、さらに伸びが小さく脆いという技術的問題点
を有している。
(Prior art and its problems) Carbon fiber-reinforced plastic composites have high specific strength and specific modulus, and are therefore used in sports and leisure goods. However, this material has technical problems such as low compressive strength or bending strength, low elongation and brittleness.

このため、炭素繊維と他の繊維とを組み合わせたいわゆ
るハイブリッド複合材によって、上記問題点の解消を図
る試みがされている。炭素繊維と組み合わせる繊維とし
ては、従来、ガラス繊維及びアラミド繊維が好んで使用
されてきた。しかし、ガラス繊維は強度及び弾性率が低
く、そのうえ重いという問題を有しており、また、アラ
ミド繊維は、伸びは大きいが圧縮強度が小さく吸湿しや
すいという問題を有している。従って、これら繊維と炭
素繊維とを併用して得られるプラスチックス複合材も実
用上必ずしも満足のできる材料とは言いがたい。
For this reason, attempts have been made to solve the above problems by using so-called hybrid composite materials that combine carbon fibers and other fibers. Conventionally, glass fibers and aramid fibers have been preferably used as fibers to be combined with carbon fibers. However, glass fibers have a problem of low strength and elastic modulus and are also heavy, and aramid fibers have a problem of high elongation but low compressive strength and easy moisture absorption. Therefore, it is difficult to say that a plastics composite material obtained by using a combination of these fibers and carbon fibers is a material that is practically satisfactory.

特開昭62−7737号公報には、Si、Ti又はZr
、C及び○の各元素から構成される無機繊維及び炭素繊
維が一つの層の中で混在するハイブリッドヤーンにプラ
スチックスが含浸されたプリプレグを積層し、この積層
物を加圧加熱して得られる複合材、いわゆる層内ハイブ
リッド複合材が開示されている。この複合材は、上記無
機繊維の優れた特長、即ち、マトリックス樹脂との良好
な接着性及び繊維自体の可撓性が生かされることによっ
て、炭素繊維強化プラスチツク複合材に比較して、引張
強度、眉間剪断強度及びシャルピー衝撃強度において優
れている。
JP-A-62-7737 discloses that Si, Ti or Zr
It is obtained by laminating prepreg impregnated with plastics on a hybrid yarn in which inorganic fibers and carbon fibers composed of the elements , C, and ○ are mixed in one layer, and then pressurizing and heating this laminate. Composites, so-called intralaminar hybrid composites, are disclosed. This composite material takes advantage of the excellent features of the above-mentioned inorganic fibers, namely good adhesion with the matrix resin and flexibility of the fibers themselves, and has a higher tensile strength than carbon fiber reinforced plastic composite materials. Excellent glabella shear strength and Charpy impact strength.

近年、無機繊維強化プラスチツク複合材には、上述した
優れた強度と共に高い曲げ強度及び圧縮強度が要求され
ている。この観点からすると、前記公報に記載の複合材
は、同公報の実施例に示されているように、曲げ強度に
おいて改善されるべき余地がある。
In recent years, inorganic fiber-reinforced plastic composite materials are required to have high bending strength and compressive strength in addition to the above-mentioned excellent strength. From this point of view, the composite material described in the above publication has room for improvement in bending strength, as shown in the Examples of the publication.

(発明の目的) 本発明の目的は、特開昭62−7737号公報に記載さ
れた層内ハイブリッド積層材の長所を維持しつつ、その
最大の問題点である曲げ特性を改善した積層材の製造に
必要なハイブリッドヤーンを提供することにある。
(Objective of the Invention) The object of the present invention is to create a laminate material that maintains the advantages of the intralayer hybrid laminate material described in JP-A-62-7737 while improving its bending properties, which is its biggest problem. Our goal is to provide hybrid yarns needed for manufacturing.

(問題点を解決するための技術的手段)本発明によれば
、炭素繊維と実質的にSi、Ti又はZr、C及びOの
各元素から構成される無機繊維とを長手方向に拡幅しな
がら混繊して得られるハイブリッドヤーンであって、炭
素繊維の引張弾性率に対する無機繊維の引張弾性率の値
が0.6〜1,4の範囲内であるバイブリントヤーンが
提供される。
(Technical means for solving the problem) According to the present invention, carbon fibers and inorganic fibers substantially composed of the elements Si, Ti, Zr, C, and O are widened in the longitudinal direction. A viblint yarn is provided which is a hybrid yarn obtained by blending fibers, and in which the tensile modulus of the inorganic fibers is within the range of 0.6 to 1.4 relative to the tensile modulus of the carbon fibers.

本発明における炭素繊維は、その前駆体としてポリアク
リロニトリル、石油ピッチ及び石炭ピッチのいずれを使
用したものであってもよい。また、焼成温度に依存して
呼称される炭素質繊維、黒鉛質繊維のいずれであっても
よい。
The carbon fiber in the present invention may be one using any of polyacrylonitrile, petroleum pitch, and coal pitch as its precursor. Further, it may be either carbonaceous fiber or graphite fiber, which are called depending on the firing temperature.

炭素繊維の引張弾性率は、前駆体の種類、焼成温度など
によって種々異なるが、−J’Gには炭素質繊維では1
5〜30 t /+m++2、黒鉛質繊維では30〜5
0t/胴2である。
The tensile modulus of carbon fiber varies depending on the type of precursor, firing temperature, etc., but -J'G has a tensile modulus of 1 for carbon fiber.
5-30 t/+m++2, 30-5 for graphite fibers
0t/2 cylinders.

本発明における無機繊維はアメリカ特許第434271
2号明細書及び同第4515742号明細書に記載の方
法に従って調製することができ、これら明細書の記載は
本明細書の一部として援用される。
The inorganic fiber in the present invention is US Patent No. 434271.
It can be prepared according to the method described in Specification No. 2 and Specification No. 4515742, the descriptions of which are incorporated herein by reference.

調製法の一例を以下に示す。An example of the preparation method is shown below.

式    R 一+Si CHz→− (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
量約200〜10000のポリカルボシラン、及び 式MX4 (但し、式中のMはTi又はZrを示し、Xは炭素数1
〜20個のアルコキシ基、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、上記
ポリカルボシランの(Si−CHz)の構造単位の全数
対上記有機金属化合物の(ト0)の構造単位の全数の比
率が2:1ないし200:1の範囲内となる量比に添加
し、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、数平均分子量約700〜100000の有
機金属共重合体を生成させる第1工程、上記共重合体の
紡糸原液を調製し紡糸する第2工程、紡糸繊維を不融化
する第3工程、及び不融化した紡糸繊維を真空中あるい
は不活性ガス雰囲気中で800〜1500°Cの温度範
囲で焼成する第4工程からなる製造方法によって、本発
明における無機繊維を得ることができる。
A polycarbosilane having a number average molecular weight of about 200 to 10,000 and having a main chain skeleton represented by the formula R 1+Si CHz→- (wherein R represents a hydrogen atom, a lower alkyl group, or a phenyl group), and a polycarbosilane having a number average molecular weight of about 200 to 10,000 MX4 (However, M in the formula represents Ti or Zr, and X has a carbon number of 1
~20 alkoxy groups, phenoxy groups, or acetylacetoxy groups), the total number of (Si-CHz) structural units of the polycarbosilane versus the total number of (Si-CHz) structural units of the organometallic compound of the total number of structural units is within the range of 2:1 to 200:1, and heated in an atmosphere inert to the reaction to remove at least one of the silicon atoms of the polycarbosilane. A first step in which a part of the organometallic compound is bonded to a metal atom of the organometallic compound via an oxygen atom to produce an organometallic copolymer having a number average molecular weight of about 700 to 100,000, and a spinning dope of the above copolymer is prepared. A manufacturing process consisting of a second step of spinning, a third step of making the spun fibers infusible, and a fourth step of firing the infusible spun fibers in a vacuum or in an inert gas atmosphere at a temperature range of 800 to 1500°C. The inorganic fibers of the present invention can be obtained by the method.

無機繊維中の各構成元素の割合は、 Si:30〜60重量%、 Ti又はZr:0.5〜35重量%、好ましくは1〜1
0重量%、 C:25〜40重量%、 0:0.01〜30重量% である。
The proportions of each constituent element in the inorganic fiber are: Si: 30-60% by weight, Ti or Zr: 0.5-35% by weight, preferably 1-1
0% by weight, C: 25-40% by weight, and 0: 0.01-30% by weight.

一般に上記無機繊維の引張弾性率は20〜25t/mm
2の範囲内である。
Generally, the tensile modulus of the above inorganic fibers is 20 to 25 t/mm.
It is within the range of 2.

本発明において重要なことは、炭素繊維と無機繊維との
引張弾性率の相対値に関することである。
What is important in the present invention is the relative value of the tensile modulus of carbon fiber and inorganic fiber.

即ち、使用される炭素繊維の引張弾性率に対する無機繊
維に引張弾性率の比が0.6〜1,4、好ましくは0.
8〜1.2の範囲内になければならない。両者の弾性率
の比が上記範囲をはずれると、引張弾性率の相違のため
に、これら繊維を用いて獲られる層内ハイブリッド積層
材において、面内破壊が発生しやすくなり、その結果、
引張強度、圧縮強度などの面内強度が小さくなり、曲げ
特性の改善効果も小さくなる。従って、本発明において
は、引張弾性率の比が前記範囲内になるように、無機繊
維及び炭素繊維を選択することがきわめて重要である。
That is, the ratio of the tensile modulus of the inorganic fiber to the tensile modulus of the carbon fiber used is 0.6 to 1.4, preferably 0.6 to 1.4.
Must be within the range of 8 to 1.2. If the ratio of the elastic modulus of both fibers is out of the above range, in-plane fracture is likely to occur in the intralayer hybrid laminate made using these fibers due to the difference in tensile modulus, and as a result,
In-plane strengths such as tensile strength and compressive strength are reduced, and the effect of improving bending properties is also reduced. Therefore, in the present invention, it is extremely important to select inorganic fibers and carbon fibers so that the ratio of tensile modulus falls within the above range.

無機繊維と炭素繊維との合計に対する無機繊維の割合は
1〜80体積%、特に3−70体積%であることが好ま
しい。上記割合が1体積%未満では積層材の曲げ強度の
改善効果が小きく、80体積%より大きいと、相対的に
炭素繊維の割合が低下し、積層材に炭素繊維の高引張強
度及び軽量性を付与しがたくなる。
The ratio of inorganic fibers to the total of inorganic fibers and carbon fibers is preferably 1 to 80% by volume, particularly 3 to 70% by volume. If the above ratio is less than 1% by volume, the effect of improving the bending strength of the laminated material is small, and if it is greater than 80% by volume, the ratio of carbon fiber is relatively reduced, and the high tensile strength and lightweight properties of carbon fiber are added to the laminated material. becomes difficult to grant.

本発明のハイブリッドヤーンは、後述するように、両繊
維を拡幅しながら混繊して得られるので、両繊維は撚り
がきわめて少ないこと、特に無撚であることが好ましい
。両繊維は公知の表面処理、サイジング処理が施されて
いてもよい。
As will be described later, the hybrid yarn of the present invention is obtained by mixing both fibers while widening them, so it is preferable that both fibers have very little twist, particularly non-twist. Both fibers may be subjected to known surface treatments and sizing treatments.

上記ハイブリッドヤーンは、一般に無機繊維と炭素繊維
とを長手方向に拡幅しながら混繊することによって得ら
れる。混繊の方法としてはそれ自体公知の方法をすべて
採用することができ、その例としては、長手方向に設け
た櫛状のスリットの間を通過させる方法、多数のテンシ
ョンローラーを通す方法、機械的振動を付与する方法、
水などの流体中を通過させる方法、これらの方法を併用
する方法が挙げられる。
The above-mentioned hybrid yarn is generally obtained by mixing inorganic fibers and carbon fibers while expanding the width in the longitudinal direction. All methods known per se can be used to mix the fibers, including a method of passing the fibers through comb-shaped slits provided in the longitudinal direction, a method of passing the fibers through a number of tension rollers, and a method of mechanical A method of imparting vibration,
Examples include a method of passing through a fluid such as water, and a method of using these methods in combination.

得られるハイプリントヤーンは一般に集束剤を付けて集
束される。集束剤としては、エポキシ樹脂、ポリメチル
メタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリエチレン
オキサイドなどの公知の物質を使用することができる。
The resulting high print yarn is generally bundled with a binding agent. As the sizing agent, known substances such as epoxy resin, polymethyl methacrylate, polyvinyl alcohol, and polyethylene oxide can be used.

これらの集束剤は一般に水溶液あるいはエマルジョンと
して使用される。集束剤の付着量はハイブリッドヤーン
100重量部に対して通常0.1〜5重量部、好ましく
は0.5〜2重量部である。得られるハイブリッドヤー
ンを構成するフィラメントの数は通常1000〜200
00本、好ましくは3000〜10000本である。
These sizing agents are generally used as aqueous solutions or emulsions. The amount of the sizing agent deposited is usually 0.1 to 5 parts by weight, preferably 0.5 to 2 parts by weight, per 100 parts by weight of the hybrid yarn. The number of filaments constituting the resulting hybrid yarn is usually 1000 to 200.
00 pieces, preferably 3000 to 10000 pieces.

本発明のハイブリッドヤーンは、これから一方向プリプ
レグを調製し、このプリプレグから積層材を製造するこ
とができる。
The hybrid yarn of the present invention can be used to prepare a unidirectional prepreg from which a laminate can be manufactured.

ハイブリッドヤーンから一方向ハイブリνドプリプレグ
を製造する方法については特に制限はなく、それ自体公
知の方法を採用することができる。
There are no particular restrictions on the method for producing a unidirectional hybrid v-doped prepreg from a hybrid yarn, and any known method can be employed.

その例としては、集束剤で集束したハイブリッドヤーン
に熱硬化性樹脂を含浸して一方向に引き揃える方法、集
束していないハイブリッドヤーンに直接熱硬化性樹脂を
含浸して一方向に引き揃える方法が挙げられる。
Examples include a method in which hybrid yarns bundled with a sizing agent are impregnated with a thermosetting resin and aligned in one direction, and a method in which unbound hybrid yarns are directly impregnated with a thermosetting resin and aligned in one direction. can be mentioned.

熱硬化性樹脂については特に制限はなく、エポキシ樹脂
、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェ
ノール樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリイミド樹脂など
が挙げられる。これらの樹脂の中でもエポキシ樹脂が好
んで使用される。上記エポキシ樹脂は、ポリエポキシド
、硬化剤、硬化触媒などからなる樹脂組成物である。
There are no particular limitations on the thermosetting resin, and examples thereof include epoxy resins, unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, phenol resins, bismaleimide resins, and polyimide resins. Among these resins, epoxy resins are preferably used. The above-mentioned epoxy resin is a resin composition consisting of polyepoxide, a curing agent, a curing catalyst, and the like.

ポリエポキシドとしては、例えば、ビスフェノールA、
F及びSのグリシジル化合物、クレゾールノボランク又
はフェノールノボラックのグリシジル化合物及び脂環族
ポリエポキシドなどが挙げられる。
Examples of polyepoxide include bisphenol A,
Examples include glycidyl compounds of F and S, glycidyl compounds of cresol novolak or phenol novolak, and alicyclic polyepoxides.

ポリエポキシドの別の例としては、多価フェノール、多
価アルコール又は芳香族アミンのグリシジル化合物が挙
げられる。
Other examples of polyepoxides include glycidyl compounds of polyhydric phenols, polyhydric alcohols or aromatic amines.

これらのポリエポキシド・の内、ビスフェノールAのグ
リシジルエーテル、クレゾールノボラック又はフェノー
ルノボラックのグリシジル化合物、ジアミノジフェニル
メタンのグリシジル化合物、アミノフェノールのグリシ
ジル化合物が一般に使用される。また、積層材を航空機
の一次構造材料のような高機能を要求される部材として
使用する場合は、上記ポリエポキシドの中でも、ジアミ
ノジフェニルメタンなどの多官能アミンのグリシジル化
合物を使用することが好ましい。
Among these polyepoxides, glycidyl ether of bisphenol A, glycidyl compounds of cresol novolak or phenol novolak, glycidyl compounds of diaminodiphenylmethane, and glycidyl compounds of aminophenol are generally used. Further, when the laminate is used as a member requiring high functionality such as a primary structural material of an aircraft, it is preferable to use a glycidyl compound of a polyfunctional amine such as diaminodiphenylmethane among the above polyepoxides.

プリプレグに対する炭素繊維と無機繊維との合計割合は
、通常30〜80体積%、好ましくは45〜65体積%
である。即ち、プリプレグにおける熱硬化性樹脂の割合
は20〜70体積%、好ましくは35〜55体積%であ
る。
The total proportion of carbon fibers and inorganic fibers to the prepreg is usually 30 to 80% by volume, preferably 45 to 65% by volume.
It is. That is, the proportion of thermosetting resin in the prepreg is 20 to 70% by volume, preferably 35 to 55% by volume.

プリプレグの調製法としては、多数本の前記ハイブリッ
ドヤーンを一方向に引き揃えて熱硬化性樹脂に挟み込ん
でプリプレグとする方法、熱硬化性樹脂を含浸したハイ
ブリッドヤーン束をドラムに巻き掛けてプリプレグとす
る方法、多数本のハイブリッドヤーンを引き揃えた後に
熱硬化性樹脂のフィルム状物を溶融含浸させてプリプレ
グとする方法などの、それ自体公知の方法を適宜採用す
ることができる。
Prepreg can be prepared by pulling a large number of hybrid yarns in one direction and sandwiching them between thermosetting resins to form prepregs, or by winding a bundle of hybrid yarns impregnated with thermosetting resin around a drum to form prepregs. Methods known per se can be appropriately employed, such as a method of preparing a prepreg by aligning a large number of hybrid yarns and then melting and impregnating a film-like material of a thermosetting resin.

こうして得られる一方向ハイブリッドプリプレグの厚さ
は、10〜300μmの広い範囲であることができるが
、−船釣には50〜200μmである。また、ハイブリ
ッドプリプレグに含有される揮発成分の割合は1重量%
以内であることが望ましい。
The thickness of the unidirectional hybrid prepreg thus obtained can vary widely from 10 to 300 μm, but for boat fishing it is 50 to 200 μm. In addition, the proportion of volatile components contained in the hybrid prepreg is 1% by weight.
It is desirable that it be within

積層材は、上記の一方向ハイブリッドプリプレグを複数
枚積層し、ついで熱硬化性樹脂を硬化させることによっ
て製造される。
The laminated material is manufactured by laminating a plurality of the above unidirectional hybrid prepregs and then curing the thermosetting resin.

プリプレグを積層する方法については特に制限はなく、
ハンドレイアップ法、自動レイアップなどの公知の方法
をすべて採用することができる。
There are no particular restrictions on the method of laminating prepreg.
All known methods such as hand layup method and automatic layup method can be employed.

積層形態は通常よく行われる対称積層、非対称積層、逆
対称積層などのいずれであってもよい。
The lamination form may be any of the commonly practiced symmetrical lamination, asymmetrical lamination, reverse symmetrical lamination, etc.

また、積層順序についても特に制限はなく、任意の繰り
返し厚みを用いることができる。
Further, there is no particular restriction on the lamination order, and any repeating thickness can be used.

プリプレグの積層物から積層材を形成する方法はなんら
制限されるものではなく、減圧ハック/オートクレーブ
硬化法、ホットプレス成形法、シートワインディング法
、シートラシピング法、テープワインディング法、テー
プラッピング法などの公知の方法を適宜採用することが
できる。
The method for forming a laminate from a prepreg laminate is not limited in any way, and may include vacuum hack/autoclave curing, hot press molding, sheet winding, sheet rashing, tape winding, tape wrapping, etc. Any known method can be appropriately employed.

硬化温度、硬化圧力、硬化時間などの硬化条件は、使用
される熱硬化性樹脂によって決定される。
Curing conditions such as curing temperature, curing pressure, and curing time are determined by the thermosetting resin used.

例えば、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を使用する場
合の一般的硬化温度は100〜250°C1好ましくは
120〜200°Cである。また、プレキュア−あるい
はポストキュアーも適宜行うことができる。
For example, when an epoxy resin is used as the thermosetting resin, the general curing temperature is 100 to 250°C, preferably 120 to 200°C. Moreover, pre-cure or post-cure can be performed as appropriate.

このようにして得られる積層材は、板、パイプなどの単
純な形状の製品の他に、曲面あるいは凹凸を有する種々
の大きさの三次元形状の製品を再現性よく容易に与える
ことができる。
The laminated material thus obtained can be easily produced into products with simple shapes such as plates and pipes, as well as three-dimensional products of various sizes with curved surfaces or irregularities with good reproducibility.

(実施例) 以下に実施例及び比較例を示す。各側における層内ハイ
ブリッド積層材の物性は以下の試験片について、オリエ
ンチック−製のテンシロンUTM5Tを用い、温度23
°C1相対湿度50%の条件下に繊維の長さ方向に各1
0回測定した。曲げ試験はスパン/幅−32における三
点曲げ試験である。
(Example) Examples and comparative examples are shown below. The physical properties of the intralaminar hybrid laminates on each side were determined using a Tensilon UTM5T manufactured by Orientic Co., Ltd. at a temperature of 23° C. for the following test specimens.
1 each along the length of the fiber under conditions of 50% relative humidity at °C1.
Measured 0 times. The bending test is a three point bending test at span/width -32.

■張試験  12.7 200  1.5   2圧縮
試験  10   60  2    0.5曲げ試験
  12.7  85  2    2積層材の繊維体
積含有率(Vf)はASTMD3171に従って測定し
た。その単位は体積%である。
■Tension test 12.7 200 1.5 2 Compression test 10 60 2 0.5 Bending test 12.7 85 2 2 The fiber volume content (Vf) of the laminate was measured according to ASTM D3171. Its unit is volume %.

以下において部はすべて重量部である。In the following, all parts are by weight.

実施例1 炭素繊維ヤーン(東邦レーヨン■製、ベスファイトHT
A6000:直径7μm、比重1.77、引張弾性率2
4t/mm2.6000フイラメント)1本及びSl、
TiC及び0からなる無機繊維ヤーン(宇部興産■製、
チラノ繊維:直径8.5μm、比重2.35、引張弾性
率21t/膿2.800フイラメント)1木を、それぞ
れ、水が流通しているパイプ中を通した後に水槽に導い
た。続いてそれぞれのヤーンに機械的振動を付与しなが
ら拡幅し、両ヤーンが相接するようにして混繊した。
Example 1 Carbon fiber yarn (manufactured by Toho Rayon ■, Besphite HT
A6000: diameter 7 μm, specific gravity 1.77, tensile modulus 2
4t/mm2.6000 filament) 1 piece and Sl,
Inorganic fiber yarn consisting of TiC and 0 (manufactured by Ube Industries, Ltd.)
Tyranno fiber: diameter 8.5 μm, specific gravity 2.35, tensile modulus 21 t/pus 2.800 filament) Each piece of wood was passed through a pipe through which water was flowing and then led to an aquarium. Next, each yarn was widened while applying mechanical vibration, and the yarns were mixed so that they were in contact with each other.

混繊糸を濃度2重量%のエポキシエマルジョン槽中を通
過させた後に乾燥して集束ることによって、ハイブリッ
ドヤーンを得た。なお、集束剤の付着量は繊維100部
に対して1部であった。
A hybrid yarn was obtained by passing the mixed yarn through an epoxy emulsion bath with a concentration of 2% by weight, followed by drying and bundling. The amount of the sizing agent attached was 1 part per 100 parts of fibers.

得られたハイブリッドヤーンを走査型電子顕微鏡で観察
したところ、炭素繊維フィンラメントと無機繊維フィラ
メントとが均一に混繊されていることが認められた。
When the obtained hybrid yarn was observed with a scanning electron microscope, it was found that carbon fiber fin laments and inorganic fiber filaments were uniformly mixed.

実施例2 ビスフェノールA型エポキシ樹脂(チハガイギー社製、
X、B2879A)100部及びジシアンジアミド硬化
剤(チバガイギー社製、XB2B79B)20部を均一
に混合した後に、混合物を重量比で1=1のメチルセロ
ソルブとアセトンとの混合溶媒に溶解して、上記混合物
の28重量%溶液を調製した。
Example 2 Bisphenol A epoxy resin (manufactured by Chiha Geigy,
After uniformly mixing 100 parts of X, B2879A) and 20 parts of a dicyandiamide curing agent (manufactured by Ciba Geigy, XB2B79B), the mixture was dissolved in a mixed solvent of methyl cellosolve and acetone in a weight ratio of 1=1 to obtain the above mixture. A 28% by weight solution was prepared.

この溶液を実施例1で得られたハイブリッドヤーンに含
浸した後に、ドラムワイングーを用いて一方向に巻き取
り、熱風循環オーブン中で100°Cで14分間加熱す
ることによって、半硬化状態の一方向引き揃えハイブリ
ッドプリプレグを調製した。このプリプレグの樹脂含有
量は30重量%、厚さは0.2 mmであった。
After impregnating the hybrid yarn obtained in Example 1 with this solution, it was rolled up in one direction using a drum wine gourd and heated in a hot air circulation oven at 100°C for 14 minutes to bring it to a semi-cured state. A directionally aligned hybrid prepreg was prepared. This prepreg had a resin content of 30% by weight and a thickness of 0.2 mm.

得られたプリプレグを走査型電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、炭素繊維と無機繊維とが樹脂中に均一に分布して配
列している様子が認められた。
When the obtained prepreg was observed with a scanning electron microscope, it was observed that carbon fibers and inorganic fibers were uniformly distributed and arranged in the resin.

実施例3 実施例2で得られたプリプレグを用いて一方向に重ね合
わせ、130°C1l1kg/efflで90分間プレ
ス成形することによって、250mmX2’50胴の大
きさの一方向層内ハイブリッド積層材を製造した。この
積層材から各種試験片をダイアモンド鋸を用いて切り出
し試験に供した。結果を第1表に示す。第1表には全繊
維に対する無機繊維の割合を併記する。
Example 3 A unidirectional intra-layer hybrid laminate with a size of 250 mm x 2'50 body was produced by stacking the prepregs obtained in Example 2 in one direction and press-molding them at 130°C1l1kg/effl for 90 minutes. Manufactured. Various test pieces were cut out from this laminated material using a diamond saw and subjected to tests. The results are shown in Table 1. Table 1 also shows the ratio of inorganic fibers to total fibers.

実施例4 無機繊維のフィラメント数を1600本に代えた以外は
実施例1と同様の方法を繰り返した。
Example 4 The same method as in Example 1 was repeated except that the number of inorganic fiber filaments was changed to 1600.

得られたハイブリッドヤーンも、炭素繊維フィラメント
と無機繊維フィラメントとが均一に混繊されていた。
The obtained hybrid yarn also had a uniform mixture of carbon fiber filaments and inorganic fiber filaments.

実施例5 ハイブリッドヤーンとして実施例4で得られたハイブリ
ッドヤーンを使用した以外は実施例2と同様の方法を繰
り返して、一方向ハイブリッドプリプレグを得た。この
プリプレグの繊維含有量は30重重量、厚さは0.2胴
であった。プリプレグ内では炭素繊維と無機繊維とが均
一に分布していた。
Example 5 A unidirectional hybrid prepreg was obtained by repeating the same method as in Example 2, except that the hybrid yarn obtained in Example 4 was used as the hybrid yarn. The fiber content of this prepreg was 30 weight and the thickness was 0.2 mm. Carbon fibers and inorganic fibers were uniformly distributed within the prepreg.

実施例6 プリプレグとして実施例5で得られたプリプレグを使用
した以外は実施例3と同様の方法を繰り返して、層内ハ
イブリッド積層材を得た。この積層材の物性を第1表に
示す。
Example 6 An intralayer hybrid laminate material was obtained by repeating the same method as in Example 3 except that the prepreg obtained in Example 5 was used as the prepreg. Table 1 shows the physical properties of this laminate.

比較例1 炭素繊維として、直径6.6μm、比重1.83、引張
弾性率42 t 7mm2、フィラメント数6000本
の炭素繊維を使用した以外は実施例6と同様の方法を繰
り返した。得られた積層材の物性を第1表に示す。
Comparative Example 1 The same method as in Example 6 was repeated except that carbon fiber having a diameter of 6.6 μm, a specific gravity of 1.83, a tensile modulus of 42 t 7 mm 2 and a number of filaments of 6000 was used as the carbon fiber. Table 1 shows the physical properties of the obtained laminate.

比較例2 無機繊維を使用しなかった以外は実施例3と同様の方法
を繰り返した。得られた積層材の物性を手続補正書(自
発) 平成元年 4月2b日
Comparative Example 2 The same method as Example 3 was repeated except that no inorganic fibers were used. Procedural amendment (voluntary) for the physical properties of the obtained laminated material April 2b, 1989

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 炭素繊維と実質的にSi、Ti又はZr、C及びOの各
元素から構成される無機繊維とを長手方向に拡幅しなが
ら混繊して得られるハイブリッドヤーンであって、炭素
繊維の引張弾性率に対する無機繊維の引張弾性率の値が
0.6〜1.4の範囲内であることを特徴とするハイブ
リッドヤーン。
A hybrid yarn obtained by mixing carbon fibers with inorganic fibers substantially composed of Si, Ti, or each element of Zr, C, and O while expanding the width in the longitudinal direction, and the tensile modulus of the carbon fibers is A hybrid yarn characterized in that the tensile modulus of the inorganic fibers is within the range of 0.6 to 1.4.
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EP89300812A EP0326409B1 (en) 1988-01-29 1989-01-27 Hybrid yarn, unidirectional hybrid prepreg and laminated material thereof
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS627737A (en) * 1985-07-03 1987-01-14 Ube Ind Ltd Hybrid fiber-reinforced plastic composite material
JPS62149928A (en) * 1985-12-19 1987-07-03 東洋紡績株式会社 Composite fiber material

Patent Citations (2)

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