JPH02235631A - 繊維強化複合材料の作製方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、人工衛星等宇宙構造物、ＯＡ機器、自動車ル
ジャー用品などの構造体に用いて振動・騒音の低減を実
現する繊維強化複合材料の作製方法に関するものである
。

（従来の技術） ＣＦＲＰなとの繊維強化複合材料は、カーボンやガラス
繊維などの無機繊維又はアラミド繊維などの有機繊維を
エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルエーテル
ケトン樹脂などの樹脂で固型化したものである。

繊維強化複合材料は、従来の金属系構造材料に比較して
軽量・高強度である、繊維配向角を制御することにより
所望の機械特性を実現できる点で優れている。このため
、強く軽量化が要求される宇宙構造物・航空機・自動車
ルジャー用品などの構造材料に巾広く用いられるように
なった。

（発明が解決しようとする課題） この種の複合材料で作製した構造体の用途の拡大に伴い
、構造体の振動が問題となっている。

繊維強化複合材料は、軽量であり、．従来の金属構造材
料と同程度の小さな振動減衰特性（損失係数ｑ＝＝０．
００１〜０．０１）をもつため、振動を生じ易い。また
、構造物を一体成型で作製することが多く、従来の金属
構造材料とは異なり、接続部での摩擦による振動減衰（
構造減衰）を期待できない。このため、人工衛星などの
宇宙構造物では、構造体の振動による搭載機器の故障、
アンテナの位置精度の低下などが生じている。このため
、繊維強化複合材料の振動減衰特性の増加は、重要な課
題となっている。

これらの問題を解決する目的で、マトリックス樹脂の振
動減衰を増加させて複合材料の振動減衰を増加させる手
法が検討されている。これは、マトリックス樹脂にポリ
エチレングリコール・ボリブロビレングリコール・液状
ゴムなどの可どう性付与剤を添カロし、振動減衰特性を
増加させた樹脂を用いて複合材料を作製する手法である
。しかし可どう性付与剤の添加により樹脂の振動減衰特
性を数十倍程度に改善できるイ）のの、複合材料の振動
減衰特性は数倍程度の増加しか得られず、また大きな剛
性の低下をともなうので効果的ではない。

本発明は前記問題点を解決するものであり、その目的ど
するところは大きな振動減衰特性を有する繊維強化複合
材料を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明はカーボンやガラス繊維などの無機強化繊維又は
アラミド繊維などの有機強化繊維をエポキシ樹脂などの
樹脂に含浸し半硬化処理したプリプレグシートと熱接着
性を有する合成樹脂シートを積層し、加圧加熱硬化した
ことを特徴とする繊維強化複合材料の作製方法を提供す
るものである。

また、上記合成樹脂シートは５０重量％以上のポノオレ
フィンを含むと効果的である。

（作用） 本発明の作製方法では、熱可塑性材料シートと繊維強化
複合材料プリプレグシートを積層し加圧加熱硬化させる
ため、カーボンやガラス繊維などの無機強化繊維又はア
ラミド繊維などの有機強化繊維をエポキシ樹脂などの樹
脂に含浸した複合材料層と熱接着性を有する合成樹脂シ
ートが積層一体化された繊維強化複合材料を実現できる
。前記複合材科は、層間の熱接着性を有する合成樹脂シ
ートの振動減衰効果により大きな振動減衰特性を有する
。

また、本発明の熟接着性を有する合成樹脂シートは、ブ
リブレグシ−１・との熱接着性が改善され、かつ力学的
損失の大きいものが使用される。

前名の目的のためには、種々の合成樹脂を用いることが
できるが、なかでもポリオレフィンを５０重量％以上の
主成分としたものが好ましい。ポリオレフ２インとして
は、エチレン、ブロビレン′、ブテン、ベンテン等のα
−オレフィンの単独重合体、もしくは共重合体、または
これらの混合物があり、さらに各種置換基を導入したイ
）の，なかでも不飽和カルボン酸を共重合したものが良
く、そのために不飽和カルボン酸類とオレフィル類を共
重合してもよいし、ポリオレフィンに不飽和カルボン酸
類をグラフト重合してもよい。又、このような不飽和カ
ルボン酸共重合ポリオレフィンとポリオレフィンの溶融
混合物でもよい。上記不飽和力ルボン酸としては、例え
ばメタクリル酸・アクリル酸・マレイン酸・無水マレイ
ン酸・イタコン酸・無水イタコン酸・ナジック酸・無水
ナジック酸・フマール酸などを用いて効果がある。また
ポリオレフイン以外の成分としては、各種ゴム類や無機
フィラー等を必要に応じて組み合わせることができる。

力学的損失は、０．１以上、好ましくは０．５以上のも
のを使用する。

繊維強化複合材料層は、強化繊維にエポキシ樹脂、ポリ
イミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などの高
強度樹脂を予め含浸し、各種形状に加熱成形１一たイ）
のを使用する。エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂のような
熱硬化性樹脂では、強化繊維これら繊維を含没後、温和
な加熱によりやや硬化反応をすすめたブリブレグ状態（
Ｂ−ステージ）と使用してもよい。

繊維強化複合材料層として上記成形物またはブリブレグ
にポリオレフ，インシ一トを積層し、加熱加圧成形する
のが好適であるが、予め成形加工しておいた繊維強化複
合材料層にポリオレフインシ一トを接着剤により接着積
層化してもよい。

強化繊維は、公知のものが使用でき、炭素繊維、アルミ
ナ繊維、炭化ケイ素繊維、ガラス繊維などの無機繊維、
アラミド繊維、テクミロンなどの有機繊維が使用できる
。これら繊維の形態としては一方向に引きそろえたもの
、編物（平織、あや織、しゅす織など）や切断した短繊
維、短繊維がからみあったマット状の織物が使用できる
。

（実施例） 以下に本発明の実施例を図によって説明する。

第１図に本発明繊維強化複合材料の作製方法のフローを
示す。図において、実施例はオートクレープで加圧加熱
硬化を行った。プレブレグシ一ト２を作製する部材の大
きさや形状を考慮して切断する。前記プレプレグシ一ト
とポリオレフインシ一トｌを要求される積層順序および
４ｊ＆維方向に従って積層する。前記積層物に離型フィ
ルムや加圧シートなどを載せ真空バッグで覆う。（バギ
ング工程）前記構成物をオートクレープの中に入れ、圧
力を加えた状態で加熱硬化させる。

本実施例では、加圧加熱硬化をオートクレープを用いて
行ったが、プレス成形などの手法も同様に使用できる。

ここで用いたポリオレフインフイルムは不飽和カルボン
酸で変性した接着性ポリプロピレンを外層とし、内層は
プロピレン、ブテンを主体とするＴｇ２０°Ｃで且つ融
点を示さない分子量約６０万の共重合体である３層構造
のものを用いた。

第２図に第１図実施例の作製方法を用いて作製した複合
材料の断面図を示す。例ではカーボン繊維とエポキシ樹
脂硬化物からなる複合材料層４と熱可塑性材料３が積層
一体化した構造をもつ。

第３図に、第２図実施例の複合材料の損失材料の損失係
数と周波数の関係を示す。複合材料試験片に曲げ振動を
加え測定した。図中実線５は第２図実施例の複合材科の
特性、破線６は、従来の作製方法で作製した繊維強化複
合材料の特性である。いずれも固有振動数での自由減衰
カーブより損失係数を求めた。図より明らかな通り、本
発明の作製方法による複合材料は、従来のものに比較し
て、大きな振動減衰特性が得られている。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、振動減衰特性の大きな繊
維強化複合材料を実現することが可能となり、人工衛星
などの宇宙構造物における搭載機器の故障やアンテナの
位置制度の低下、自動車などの騒音問題を解決できる効
果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を作製方法のフローを示す図、
第２図は第１図実施例の作製方法を用いて作製した複合
材料の断面図、第３図は第２図の実しれいの複合材料と
従来の作製方法を用いて作製した複合材料の損失係数の
比較を示す図である。 １・・・ポリオレフィンシート、２・・・プリプレグシ
ート、３・・・熱可塑性材料層、４・・・複合材料層。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）カーボンやガラス繊維などの無機強化繊維又はア
   ラミド繊維などの有機強化繊維をエポキシ樹脂などの樹
   脂に含浸し半硬化処理したプリプレグシートと熱接着性
   を有する合成樹脂シートを積層し、加圧加熱硬化したこ
   とを特徴とする繊維強化複合材料の作製方法、
2. （２）前記合成樹脂シートが少なくとも５０％以上のポ
   リオレフィンから成ることを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の作製方法。