JPH03207723A - 繊維強化複合材 - 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］ 本発明は繊維強化複合材、特に新規な繊維強化プラスチ
ツク材であって、従来の無機繊維で補強された強化プラ
スチック材に高強度のポリビニルアルコール繊維を適切
に複合させることにより、軽量でかつ振動の減衰性能を
大幅に改善させた繊維強化複合材に関するものである。

［従来技術］ 近年金属の重い、錆びる。成型性が悪いなどの欠点を改
良すべく、ガラス繊維や炭素繊維などの無機繊維やパラ
系アラミド繊維、ボリアリレート繊維、超高分子量ポリ
エチレン繊維などの有機繊維により補強された繊維強化
プラスチックが工業用あるいはスポーツ用具用に使われ
、広く普及するようになった。

中でもガラス繊維を補強材とする繊維強化複合材は広く
普及しているが、ガラス繊維の比重が大きいので複合材
自身がまだ重く、これをさらに軽くしようという試みか
ら、比重が小さく弾性率の大きな強化繊維、例えば炭素
繊維やバラ系アラミド繊維がよく使用されるようになっ
てきている。

このように従来の繊維強化複合材は、より軽く、しかも
剛性を保つような設計がなされ、金属に変って多量に使
われるようになってきたが、一方ではこれがためにあま
りにも高剛性で振動の減衰が遅く、複合材の振動の減衰
特性が要求される用途分野では、これを改善すべき強い
要請がなされている。

例えば、テニスのラケットなどのような場合、炭素繊維
を大量に使用した複合材では大変軽く、剛性もあるので
ボールの反撥性がよいが、グリ・ツブを通して伝わる振
動の減衰が遅く、人間の手のひじを痛めるという問題が
ある。またスキーの板、ゴルフクラブシャフト、スピー
カーコーンなども一旦生じた振動をできる限り速（減衰
させるのが好ましい。

以上の点において、これまで軽量、高剛性という点にお
いては優れた繊維強化プラスチックが得られているが、
振動の減衰特性の点で未だに充分満足できる複合材は得
られていない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の課題は上記従来の繊維強化複合材の問題点を解
消し、軽量でかつ振動の減衰特性に優れた繊維強化複合
材を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者は上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた
結果、無機繊維とポリビニルアルコール繊維を適切に複
合して用いることにより、特に振動減衰特性の面が著し
く改善できることを見出し、本発明に至ったのである。

本発明の上記課題は無機繊維を補強材とする繊維強化複
合材において、ポリビニルアルコール繊維を含有せしめ
ることによって解決することができる。

すなわち、本発明の要部は繊維強化複合材の補強材に、
無機繊維とポリビニルアルコール繊維とを併用すること
であり、これによって特に振動減衰特性が著しく改善で
きる。

本発明において、無機繊維とは主としてガラス繊維、炭
素繊維およびスチール繊維などを指すが、これらに限定
されるものではない。ただし、無機繊維のうちで、ガラ
ス繊維、炭素繊維の一方もしくは両方を用いるのが特に
好ましい。

また無機繊維と併用するポリビニルアルコール繊維は通
常工業用途で使用されている品種であれば限定されない
が、好ましくは高強度タイプ、例えば引張強度が好まし
くは９ｇ／ｄ以上、より好ましくは１２ｇ／ｄ以上、さ
らに好ましくは１５ｇ／ｄ以上の繊維である。一方、ポ
リビニルアルコール繊維の弾性率は２００ｇ／ｄ以上が
好ましい。

該ポリビニルアルコール繊維の含有率は繊維強化複合材
に対して、好ましくは５容量％以上７５容量％以下、よ
り好ましくは５〜５０容量％である。このような含有率
範囲のもとで、繊維強化複合材の機械的性能を損なうこ
となく、軽量化と同時に振動減衰性の改善効果が顕著で
ある。

本発明の繊維強化複合材は、補強材として上記の無機繊
維とポリビニルアルコール繊維を併用するものであるが
、この複合材は振動減衰における損失係数が０．０１以
上、半減期が０．２ｓｅｃ以下であることがさらに好ま
しい。

このような複合材の製法は従来公知の方法が適用できる
。またその際用いるマトリックス樹脂としては、主にエ
ポキシ樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられるが、特
にこれらに限定されるものではない。

［実施例］ 以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。

本例中、繊維強化複合材の振動減衰特性は次の測定法に
従った。

サンプルｌ（板状、棒状あるいは製品形態にした繊維強
化複合材）について、その片方を図１のようにつり下げ
る。上部端２に振動センサー４をとりつけて、下部端３
に近い部分をたたき、上部端の振動を電気信号に変え波
形をひろい、この波形から該複合材の振動減衰特性を求
める。

実施例１ 引張強度３２０ｋｇ／ｗ’の炭素繊維と、引張強度１１
ｇ／ｄおよび引張弾性率２００ｇ／ｄのポリビニルアル
コール繊維を用い、６０容量％含むエポキシ樹脂マトリ
ックスのプリプレグとし、その２枚を重ねてキユアリン
グし樹脂成型板とした。

得られた成型板の振動減衰特性を測定したところ、 損失係数：０．０１５ 半減期　＋０．１１ｓｅｃ であった。

実施例２ 実施例１と同じ品種の炭素繊維を用い、引張強度１７ｇ
／ｄおよび引張弾性率３１０ｇ／ｄのポリビニルアルコ
ール繊維との交互複合体（各糸条を交互に入れたもの）
とした。各繊維の含有率は前者が２５容量％、後者を３
５容量％（全繊維量：約６０容量％）である。

該複合体を実施例１と同様に樹脂成型板とし、その振動
減衰特性を測定したところ、 損失係数：０．０１２ 半減期　：０．１５ｓｃｃ であった。

実施例３ 実施例１における炭素繊維の代わりに、引張強度１６５
ｋｇ／ｍ２のガラス繊維を用いた以外、実施例１と全く
同様にして樹脂成型板を作製した。

その振動減衰特性を測定したところ、 損失係数：０．０１２ 半減期　：０．１８ｓｅｃ であった。

実施例４ 実施例１において、引張強度３２０ｋｇ／ｗｎ２の炭素
繊維と共に、引張強度１６５ｋｇ／ｗ２のガラス繊維を
用いた以外、実施例１と全く同様にして樹脂成型板を作
製した。その振動減衰特性を測定したところ、 損失係数：０．０１３ 半減期　：０．１７ｓｅｃ であった。

比較例１ エポキシ樹脂をマトリックスとし、上記実施例で用いた
ポリビニルアルコール繊維、ガラス繊維および炭素繊維
を夫々単独で第１表に示すとおり含有させ、実施例１．
２と同様の板状物を作製した。得られた板状物の振動減
衰特性を測定し、その結果を第１表に示した。

第１表 ＊ＰＶＡ：ポリビニルアルコール繊維 上表から、ポリビニルアルコール繊維単独で強化された
複合材は、圧縮強度９曲げ強度が大幅に低（、複合材の
機械的特性に難点のあることがわかる。

［発明の効果］ 本発明の繊維強化複合材は、補強材として無機繊維とポ
リビニルアルコール繊維を併用したものであり、これに
より軽量で、かつ極めて振動減衰性が速く、テニスラケ
ット、スキー板などのスポーツ用具の分野で使用すると
、振動による身体の負担が大幅に軽減される。またスピ
ーカーコーンなどに使用すると、音切れが良い。さらに
住居の床材、壁材などに使用すると振動を伝え難いなど
有用である。

【図面の簡単な説明】

図１は繊維強化複合材の振動減衰特性測定法を示す概略
図である。 ｌ　：サンプル（繊維強化複合材） ２　：サンプル上部端 ３　：サンプル下部端 ４　：振動センサー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）無機繊維を補強材とする繊維強化複合材において
   、ポリビニルアルコール繊維を含有せしめた繊維強化複
   合材。
2. （２）無機繊維がガラス繊維、炭素繊維の一方または両
   方である特許請求の範囲第（１）項記載の繊維強化複合
   材。
3. （３）ポリビニルアルコール繊維が少なくとも１５ｇ／
   ｄの引張強度と、少なくとも２００ｇ／ｄの引張弾性率
   を有する特許請求の範囲第（１）項記載の繊維強化複合
   材。
4. （４）繊維強化複合材の振動減衰において、損失係数が
   ０．０１以上、半減期が０．２ｓｅｃ以下である特許請
   求の範囲第（１）項記載の繊維強化複合材。