JPH04267139A - 炭素繊維強化複合材料プリプレグシート - Google Patents
炭素繊維強化複合材料プリプレグシートInfo
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- JPH04267139A JPH04267139A JP5070191A JP5070191A JPH04267139A JP H04267139 A JPH04267139 A JP H04267139A JP 5070191 A JP5070191 A JP 5070191A JP 5070191 A JP5070191 A JP 5070191A JP H04267139 A JPH04267139 A JP H04267139A
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- composite material
- carbon fiber
- epoxy resin
- reinforced composite
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Landscapes
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特に宇宙構造物、航空
機、自動車、レジャー用品などの構造体に多数使用され
ている炭素繊維強化複合材料に関するものである。
機、自動車、レジャー用品などの構造体に多数使用され
ている炭素繊維強化複合材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】炭素繊維をベースにした繊維強化複合材
料（ＣＦＲＰ）は、比強度、比弾性率の点で、他の強化
繊維であるガラス、アラミド、ボロン繊維などを用いた
、繊維強化複合材料より優れており、航空、宇宙、自動
車、レジャー用品などの構造材料として幅広く用いられ
るようになってきている。ＣＦＲＰの中で現在主な作製
方法は、一方向、またはクロスにした炭素繊維をエポキ
シ樹脂で固化した複合材料である。エポキシ樹脂を用い
たＣＦＲＰは、フレキシブルな半硬化状態で、積層し樹
脂を硬化させるもので、複雑な形状の一体成形が可能で
あるなどの特徴を有する。
料（ＣＦＲＰ）は、比強度、比弾性率の点で、他の強化
繊維であるガラス、アラミド、ボロン繊維などを用いた
、繊維強化複合材料より優れており、航空、宇宙、自動
車、レジャー用品などの構造材料として幅広く用いられ
るようになってきている。ＣＦＲＰの中で現在主な作製
方法は、一方向、またはクロスにした炭素繊維をエポキ
シ樹脂で固化した複合材料である。エポキシ樹脂を用い
たＣＦＲＰは、フレキシブルな半硬化状態で、積層し樹
脂を硬化させるもので、複雑な形状の一体成形が可能で
あるなどの特徴を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】炭素繊維自体の性能が
高まるにつれてエポキシ樹脂の脆性的特性が問題になっ
てくる。従来、ＣＦＲＰに用いられていたエポキシ樹脂
は、脆性的であるため、引っ張り、繰り返し、圧縮荷重
が加わった場合、強化繊維よりも先に破壊を生じる。Ｃ
ＦＲＰ全体の破壊は、前記破壊が引き金となり、繊維が
破壊することにより生じていた。また、エポキシ樹脂の
脆性的特性は、ＣＦＲＰの強度特性のバラつきを大きく
するため、構造物を設計する際に安全率が大きくなる欠
点もあった。そこで樹脂の靱性を変えるものとして、ポ
リエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの熱可塑性
樹脂が期待されている。しかしエポキシ樹脂に比べ成形
温度が非常に高くなり現有の設備では作製できないとい
う欠点を有する。
高まるにつれてエポキシ樹脂の脆性的特性が問題になっ
てくる。従来、ＣＦＲＰに用いられていたエポキシ樹脂
は、脆性的であるため、引っ張り、繰り返し、圧縮荷重
が加わった場合、強化繊維よりも先に破壊を生じる。Ｃ
ＦＲＰ全体の破壊は、前記破壊が引き金となり、繊維が
破壊することにより生じていた。また、エポキシ樹脂の
脆性的特性は、ＣＦＲＰの強度特性のバラつきを大きく
するため、構造物を設計する際に安全率が大きくなる欠
点もあった。そこで樹脂の靱性を変えるものとして、ポ
リエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの熱可塑性
樹脂が期待されている。しかしエポキシ樹脂に比べ成形
温度が非常に高くなり現有の設備では作製できないとい
う欠点を有する。
【０００４】本発明は、かかる従来技術によって製造さ
れた炭素繊維強化複合材料の問題を解決し、優れた炭素
繊維強化複合材料を提供することを目的とする。
れた炭素繊維強化複合材料の問題を解決し、優れた炭素
繊維強化複合材料を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
、本発明に係る炭素繊維強化複合材料プリプレグシート
においては、炭素繊維を半硬化状態の熱硬化性樹脂に含
浸した複合材料層と、ポリエチレングリコール、ポリプ
ロピレングリコール、液状ゴムなどの可とう性付与剤を
添加した半硬化状態のエポキシ樹脂層とを積層一体化し
たものである。
、本発明に係る炭素繊維強化複合材料プリプレグシート
においては、炭素繊維を半硬化状態の熱硬化性樹脂に含
浸した複合材料層と、ポリエチレングリコール、ポリプ
ロピレングリコール、液状ゴムなどの可とう性付与剤を
添加した半硬化状態のエポキシ樹脂層とを積層一体化し
たものである。
【０００６】
【作用】本発明の炭素繊維強化複合材料プリプレグシー
トは、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコ
ール、液状ゴムなどの可とう性付与剤を添加した半硬化
処理エポキシ樹脂層（以下、変性エポキシ樹脂層という
）と複合材料層から構成され、従来のプリプレグシート
と組み合わせて積層し加熱加圧硬化することにより、炭
素繊維をエポキシ樹脂に含浸した複合材料層と変性エポ
キシ樹脂層が積層一体化された繊維強化複合材料を実現
できる。変性エポキシ樹脂は、可とう性付与剤の添加に
より、複合材料層のマトリクス樹脂に用いているエポキ
シ樹脂よりも大きな破断伸びを示す。このため、層間破
壊靱性を高めることが可能となり、層間はく離などの損
傷の進展が抑制され、引張強度、疲労強度などの機械特
性の改善を実現できる。
トは、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコ
ール、液状ゴムなどの可とう性付与剤を添加した半硬化
処理エポキシ樹脂層（以下、変性エポキシ樹脂層という
）と複合材料層から構成され、従来のプリプレグシート
と組み合わせて積層し加熱加圧硬化することにより、炭
素繊維をエポキシ樹脂に含浸した複合材料層と変性エポ
キシ樹脂層が積層一体化された繊維強化複合材料を実現
できる。変性エポキシ樹脂は、可とう性付与剤の添加に
より、複合材料層のマトリクス樹脂に用いているエポキ
シ樹脂よりも大きな破断伸びを示す。このため、層間破
壊靱性を高めることが可能となり、層間はく離などの損
傷の進展が抑制され、引張強度、疲労強度などの機械特
性の改善を実現できる。
【０００７】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図１は、
本発明の炭素繊維強化複合材料プリプレグシートを示す
断面図である。図において、本実施例に係る炭素繊維強
化複合材料プリプレグシート１は、一方向高強度炭素繊
維トレカＴ８００を半硬化処理したエポキシ樹脂に含浸
した複合材料層２と、変性エポキシ樹脂層３とから構成
されるものである。ここで用いた変性エポキシ樹脂層３
は、＃２５００エポキシ樹脂（東レ株式会社）に可とう
性付与剤ポリエチレングリコールを６０重量部充填した
ものである。また前記の樹脂は、複合材料層２のエポキ
シ樹脂の硬化温度である１３５℃近辺の温度で硬化する
ように調整してある。
本発明の炭素繊維強化複合材料プリプレグシートを示す
断面図である。図において、本実施例に係る炭素繊維強
化複合材料プリプレグシート１は、一方向高強度炭素繊
維トレカＴ８００を半硬化処理したエポキシ樹脂に含浸
した複合材料層２と、変性エポキシ樹脂層３とから構成
されるものである。ここで用いた変性エポキシ樹脂層３
は、＃２５００エポキシ樹脂（東レ株式会社）に可とう
性付与剤ポリエチレングリコールを６０重量部充填した
ものである。また前記の樹脂は、複合材料層２のエポキ
シ樹脂の硬化温度である１３５℃近辺の温度で硬化する
ように調整してある。
【０００８】図２に、図１の実施例のプリプレグシート
と従来のプリプレグシートを積層し硬化することにより
作製した複合材料の断面図を示す。複合材料層２は、荷
重負荷方向を０°として、０°、±４５°、９０°の角
度に積層した疑似等方性の積層板とし、４５°。９０°
層間に変性エポキシ樹脂層３が挾まれた構成となってい
る。
と従来のプリプレグシートを積層し硬化することにより
作製した複合材料の断面図を示す。複合材料層２は、荷
重負荷方向を０°として、０°、±４５°、９０°の角
度に積層した疑似等方性の積層板とし、４５°。９０°
層間に変性エポキシ樹脂層３が挾まれた構成となってい
る。
【０００９】図３には、図２の実施例と同様に０°、４
５°層間、図４には９０°層間、図５には全層間に変性
エポキシ樹脂層３を挾んだ炭素繊維強化複合材料の断面
図を示す。
５°層間、図４には９０°層間、図５には全層間に変性
エポキシ樹脂層３を挾んだ炭素繊維強化複合材料の断面
図を示す。
【００１０】図６に、図２〜図５の実施例の複合材料と
、変性エポキシ樹脂層３を持たない従来の複合材料との
引張破断荷重を示す。試験片は、全て２５ｍｍ幅の短冊
状とした。この結果より、従来のものに比較して大きな
破断強度が得られている。また強度のばらつきを表す変
動係数も小さくなっており、信頼性が向上していること
が分かる。
、変性エポキシ樹脂層３を持たない従来の複合材料との
引張破断荷重を示す。試験片は、全て２５ｍｍ幅の短冊
状とした。この結果より、従来のものに比較して大きな
破断強度が得られている。また強度のばらつきを表す変
動係数も小さくなっており、信頼性が向上していること
が分かる。
【００１１】
【発明の効果】以上のように本発明のプリプレグシート
を用いることにより、機械的強度に優れた炭素繊維強化
複合材料を実現することが可能となる。また強度のばら
つきも小さくできるため、宇宙・航空関連の構造体の信
頼性を向上できる効果を有するものである。
を用いることにより、機械的強度に優れた炭素繊維強化
複合材料を実現することが可能となる。また強度のばら
つきも小さくできるため、宇宙・航空関連の構造体の信
頼性を向上できる効果を有するものである。
【図１】本発明の炭素繊維強化複合材料プリプレグシー
トを示す断面図である。
トを示す断面図である。
【図２】本発明のプリプレグシートを用いて作製した炭
素繊維強化複合材料の断面図である。
素繊維強化複合材料の断面図である。
【図３】本発明のプリプレグシートを用いて作製した炭
素繊維強化複合材料の断面図である。
素繊維強化複合材料の断面図である。
【図４】本発明のプリプレグシートを用いて作製した炭
素繊維強化複合材料の断面図である。
素繊維強化複合材料の断面図である。
【図５】本発明のプリプレグシートを用いて作製した炭
素繊維強化複合材料の断面図である。
素繊維強化複合材料の断面図である。
【図６】図２〜図５の実施例の複合材料と、同型状の変
性エポキシ樹脂層を持たない従来の複合材料との引張強
度及び変動係数を示す図である。
性エポキシ樹脂層を持たない従来の複合材料との引張強
度及び変動係数を示す図である。
１ 炭素繊維強化複合材料プリプレグシート２ 複
合材料層 ３ 変性エポキシ樹脂層
合材料層 ３ 変性エポキシ樹脂層
Claims (1)
- 【請求項１】 炭素繊維を半硬化状態の熱硬化性樹脂
に含浸した複合材料層と、ポリエチレングリコール、ポ
リプロピレングリコール、液状ゴムなどの可とう性付与
剤を添加した半硬化状態のエポキシ樹脂層とを積層一体
化したことを特徴とする炭素繊維強化複合材料プリプレ
グシート。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5070191A JPH04267139A (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | 炭素繊維強化複合材料プリプレグシート |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5070191A JPH04267139A (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | 炭素繊維強化複合材料プリプレグシート |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04267139A true JPH04267139A (ja) | 1992-09-22 |
Family
ID=12866207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5070191A Pending JPH04267139A (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | 炭素繊維強化複合材料プリプレグシート |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04267139A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009008312A1 (ja) * | 2007-07-06 | 2009-01-15 | Gsi Creos Corporation | 複合材料 |
| CN102046367A (zh) * | 2008-03-28 | 2011-05-04 | 赫克塞尔合成有限公司 | 改进的复合材料 |
| JP2014159155A (ja) * | 2013-02-19 | 2014-09-04 | Boeing Co | スパイラル積層構造の円錐及び製造方法 |
| CN104553177A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-04-29 | 中航复合材料有限责任公司 | 一种阻燃改性碳纤维预浸料和复合材料制品 |
| CN109228076A (zh) * | 2018-07-16 | 2019-01-18 | 黄河科技学院 | 碳纤维增强酚醛树脂的板材成型及应力测定方法 |
-
1991
- 1991-02-22 JP JP5070191A patent/JPH04267139A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009008312A1 (ja) * | 2007-07-06 | 2009-01-15 | Gsi Creos Corporation | 複合材料 |
| JP2009013327A (ja) * | 2007-07-06 | 2009-01-22 | Gsi Creos Corp | 複合材料 |
| CN102046367A (zh) * | 2008-03-28 | 2011-05-04 | 赫克塞尔合成有限公司 | 改进的复合材料 |
| JP2014159155A (ja) * | 2013-02-19 | 2014-09-04 | Boeing Co | スパイラル積層構造の円錐及び製造方法 |
| US10076899B2 (en) | 2013-02-19 | 2018-09-18 | The Boeing Company | Method of manufacturing a spiral laminated structural cone |
| CN104553177A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-04-29 | 中航复合材料有限责任公司 | 一种阻燃改性碳纤维预浸料和复合材料制品 |
| CN104553177B (zh) * | 2014-12-15 | 2017-01-04 | 中航复合材料有限责任公司 | 一种阻燃改性碳纤维预浸料和复合材料制品 |
| CN109228076A (zh) * | 2018-07-16 | 2019-01-18 | 黄河科技学院 | 碳纤维增强酚醛树脂的板材成型及应力测定方法 |
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