JPH04306238A - 複合材料 - Google Patents
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- JPH04306238A JPH04306238A JP7081691A JP7081691A JPH04306238A JP H04306238 A JPH04306238 A JP H04306238A JP 7081691 A JP7081691 A JP 7081691A JP 7081691 A JP7081691 A JP 7081691A JP H04306238 A JPH04306238 A JP H04306238A
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Landscapes
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- 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の積層体からなり、該積層
体の界面が、弾性率100GPa以下の繊維状熱可塑性
樹脂層によって形成されてなることを特徴とする複合材
料にあり、更に好ましくは界面を形成する繊維状熱可塑
性樹脂層が、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いることを特徴と
する。
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の積層体からなり、該積層
体の界面が、弾性率100GPa以下の繊維状熱可塑性
樹脂層によって形成されてなることを特徴とする複合材
料にあり、更に好ましくは界面を形成する繊維状熱可塑
性樹脂層が、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いることを特徴と
する。
【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)=60/4
0〜75/25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)=60/4
0〜75/25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828
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49g
/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。
。 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828
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49g
/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 Ad
vanced Composite Materi
als Association),Recomme
nded 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 Ad
vanced Composite Materi
als Association),Recomme
nded 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。
Claims (2)
- 【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
の積層体からなり、該積層体の界面が弾性率100GP
a以下の繊維状熱可塑性樹脂層によって形成されてなる
ことを特徴とする複合材料。 - 【請求項2】 界面を形成する繊維状熱可塑性樹脂層
が、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請求項1記載の複合
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 true JPH04306238A (ja) | 1992-10-29 |
JP3137670B2 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) |
Cited By (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
Cited By (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 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3137670B2 (ja) | 2001-02-26 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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