JPH05309773A - 炭素繊維強化樹脂極薄板 - Google Patents

炭素繊維強化樹脂極薄板

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JPH05309773A
JPH05309773A JP4122078A JP12207892A JPH05309773A JP H05309773 A JPH05309773 A JP H05309773A JP 4122078 A JP4122078 A JP 4122078A JP 12207892 A JP12207892 A JP 12207892A JP H05309773 A JPH05309773 A JP H05309773A
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JP
Japan
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carbon
resin
prepreg
carbon fiber
sheet
Prior art date
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Pending
Application number
JP4122078A
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English (en)
Inventor
Yutaka Maeda
豊 前田
Kotaro Asai
孝太郎 浅井
Shiro Asada
史朗 浅田
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 反りが少なく、1/12000秒以上の高速
で作動するカメラ用シャッター羽根の素材として充分な
耐久信頼性を有する炭素繊維強化樹脂極薄板を提供す
る。 【構成】 繊維長3〜30mmの炭素短繊維を一方向に配
向せしめたシート状物に樹脂を含浸した樹脂含有率70
wt%以上のプリプレグ(A)を中間層とし、この中間層
の上下に、この短繊維の配向方向とほぼ直交する方向に
引き揃えた炭素長繊維の一方向引き揃えプリプレグ
(B)を積層し、加熱硬化または加熱賦型してなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は優れた剛性と平面性を有
し、ボイド欠陥の少ない炭素繊維強化樹脂極薄板に関す
る。この薄板は、例えば、高速度のカメラ用シャッター
羽根として最適に使用される。
【0002】
【従来の技術】炭素繊維強化樹脂板からなるカメラ用シ
ャッター羽根は、軽量で高剛性であること、その繰返し
疲労強度が高いことから、多くの具体的な提案がなされ
ている(例えば、特開昭62−199439、実開昭6
3−17435および特開平1−316727)。
【0003】さらに、カメラ用シャッター羽根としては
反りの少ない平面性の高い炭素繊維強化極薄板が必要で
あることから、特願昭62−140522では繊維長3
〜100mmの炭素短繊維一方向配向プリプレグを構成層
に用いて積層成形することが提案され、また特願平2−
247917では表層および中間層の樹脂含有率を一定
の範囲に規制することが提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来の薄板は、1/12000秒以上の高速で作動す
るカメラ用シャッター羽根に用いようとする場合には、
耐久性の点で充分とはいえず、数千回使用の耐久テスト
で破損するものが多く発生することが明らかとなった。
【0005】従って、本発明の目的は、反りが少なく、
1/12000秒以上の高速で作動するカメラ用シャッ
ター羽根の素材として充分な耐久信頼性を有する炭素繊
維強化樹脂極薄板を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、繊維長3〜30mmの炭素短繊維を一方向に
配向せしめたシート状物に樹脂を含浸した樹脂含有率7
0wt%以上のプリプレグ(A)を中間層とし、この中間
層の上下に、この短繊維の配向方向とほぼ直交する方向
に引き揃えた炭素長繊維の一方向引き揃えプリプレグ
(B)を積層し、加熱硬化または加熱賦型して得られ
る、厚さ0.1mm以下の炭素繊維強化樹脂極薄板を提供
する。
【0007】本発明の炭素繊維強化樹脂極薄板を特に高
速作動のカメラ用シャッター羽根に使用する場合、プリ
プレグ(B)を構成する炭素長繊維の引張弾性率が27
ton/mm2 以上であるのが強度の点で好ましく、また厚
さは0.1mm以下であるのがよい。
【0008】さらに、この炭素繊維強化樹脂極薄板を高
速作動のカメラ用シャッター羽根に使用する場合、機械
的強度の他に、板としての平面性すなわち反りの少ない
ことが重要である。これは、数枚の羽根を重ねてシャッ
ターとして機能させるため、反りが大きいと、羽根と羽
根との間隙から光漏れを起こすからである。さらに、反
りが大きいと、組合せた羽根と羽根とが強く擦れるた
め、繰返しの使用により摩耗損傷が発生する。
【0009】本発明者等の検討によれば、反りの少ない
炭素繊維強化樹脂極薄板を得るためには、特願昭62−
140522で提案されている如く、中間層に短繊維の
配向プリプレグを用いることが最も効果的であり、カメ
ラ用シャッター羽根の素材として充分許容し得るものが
得られるということが見出された。一方、中間層に連続
繊維の一方向引き揃えプリプレグを用いたものは、反り
が大きく、カメラ用シャッター羽根の素材として不適格
であった。
【0010】また、この中間層の炭素短繊維配向プリプ
レグの樹脂含有率が70wt%より少なくなると、成形後
この層にボイドが多く認められ、またこれらのボイドの
大きさも大きくなり、カメラ用シャッター羽根として不
適であることが認められた。これは、上記の如き炭素短
繊維配向シートは、連続繊維を引き揃えたものに比べ
て、最密充填の形態を取りにくく、多くの単繊維どうし
のからみや分散の不均一を内在し、かなり嵩高になって
いるため、樹脂量が少ないと成形時に空隙を埋めきれ
ず、成形時に多くのボイドを発生させることになるため
と推定される。
【0011】この樹脂含有率は、72wt%以上であるの
がさらに好ましい。しかし、多くなり過ぎると、板厚が
厚くなり、また重量も大きくなり、高速作動のカメラ用
シャッター羽根の素材として使えなくなるので、通常は
85wt%以下であるのが望ましい。
【0012】このようにして、中間層にボイドのほとん
どない炭素短繊維の配向樹脂層を得ることができ、耐久
性の向上が得られる。しかし、それだけではカメラ用シ
ャッター羽根として充分とはいえない。よって、本発明
では、この中間層の短繊維配向方向と直交して配向され
た上下表層の炭素長繊維からなる一方向引き揃えプリプ
レグ層の繊維配向方向が、カメラ用シャッター羽根の長
手方向に相当するように用いられる。従って、この層の
成形後の機械的特性が充分でないと、カメラ用シャッタ
ー羽根に組み込み、高速で作動させた場合、たわみによ
り破損してしまうこととなる。そのため、上下表層に用
いる炭素長繊維の一方向引き揃えプリプレグの素材繊維
として、引張弾性率が27 ton/mm2 以上、好ましくは
29 ton/mm2 以上の炭素繊維を用いるのがよい。この
プリプレグの樹脂含有率は通常の30〜45wt%であっ
てよく、この範囲であれば、加熱オートクレーブなどで
加圧下に成形することにより、ボイドのほとんどない成
形物が得られる。また、通常は、厚み斑を避けるため、
成形時に樹脂をほとんどフローさせないノンブリード成
形を用いるのがよい。
【0013】
【作用】以上のように、上記した如き特定の繊維配向を
もって、中間層に炭素短繊維配向シート状物からなる樹
脂含有率70wt%以上のプリプレグを用い、その上下表
層には、好ましくは引張弾性率が27 ton/mm2 以上
の、連続炭素繊維からなる一方向引き揃えプリプレグを
用いることにより、ボイドがほとんどなく、板としての
反りが少なく、長繊維配向方向に充分な剛性が付与さ
れ、カメラ用シャッター羽根の素材として最適な、図1
に示す如き、炭素繊維強化樹脂極薄板を得ることができ
る。
【0014】3〜30mmの炭素短繊維の一方向配向シー
ト状プリプレグは、特開昭60−199996等に記載
された方法により製造することができ、図2に示すよう
にシートの長手方向に直交するように短繊維が配向され
ている。具体的には、例えば、炭素繊維を所望の長さに
切断しつつ分散溶媒に分散させ、回転体の遠心力を利用
して連続的に濾布上に配列させ、乾燥した後、熱硬化性
樹脂または熱可塑性樹脂を含浸して得られる。
【0015】表層に用いる一方向引き揃えプリプレグ
は、例えば、市販のPAN系中弾性炭素繊維(例えば、
三菱レイヨン(株)製のMR30もしくはMR40)あ
るいは高弾性炭素繊維(例えば、三菱レイヨン(株)製
のHR40)を用い、従来公知のホットメルト法もしく
は溶剤法にてプリプレグ化することにより得ることがで
きる。
【0016】積層物の成形には、オートクレーブの他、
加熱プレス等の他の成形機を用いてもよい。また、使用
するマトリックス樹脂としては、エポキシ樹脂、ビニル
エステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹
脂、ビスマレイミド樹脂等の熱硬化性樹脂、およびPP
S,PES,PEFK、ナイロン樹脂等の熱可塑性樹脂
を挙げることができる。また、遮光性を向上させるため
に、マトリックス樹脂中にカーボンブラック等の遮光性
付与剤を添加してもよい。
【0017】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。
【0018】実施例1 PAN系高強度炭素繊維(引張強度350kg/mm2 、引
張弾性率24 ton/mm 2 、12000フィラメント)を
約10mmにカットしつつ微量のバインダー剤を含んだ分
散溶媒に分散させ、回転板の中央に一定速度で落下さ
せ、回転板の遠心力を利用して連続的に濾布上に一方向
配列させて乾燥し、長手方向に対してほぼ直角に短繊維
が配向された目付約10g/m2 のシートを得る。この
炭素短繊維配向シートを、予め離型紙上にコーティング
されたエポキシ樹脂(130℃硬化タイプ)フィルムで
上下より挟み、加熱ニップロールを通過させることで樹
脂含浸を施し、炭素短繊維が90°方向に配向したプリ
プレグシート(A)を得た。なお、このプリプレグは、
離型紙上にコーティングする樹脂の目付をコントロール
することで、樹脂含有率70,72,75および80wt
%の4種類とした。
【0019】一方、PAN系中弾性炭素繊維(引張強度
400kg/mm2 、引張弾性率28 ton/mm2 、3000
フィラメント)の連続トウを所定本数引き揃え、開繊用
バーで開繊し、均一なシート状とした後、予め離型紙上
にコーティングされたエポキシ樹脂(130℃硬化タイ
プ)フィルムで上下より挟み、加熱ニップロールで樹脂
を含浸させて炭素繊維目付23g/m2 、樹脂含有率4
0wt%の炭素長繊維一方向引き揃えプリプレグ(B)を
得た。
【0020】上記プリプレグ(A)の各1種類を中間層
とし、その上下にプリプレグ(B)を積層し、オートク
レーブにより130℃、8kg/cm2 で約3時間硬化成形
し、ほぼ0°/90°/0°の繊維配向を有する炭素繊
維強化樹脂極薄板を得た。これらの板にはほとんど反り
は見られなかった。
【0021】これらの極薄板を、遮光性塗料で表面塗装
を施した後、カメラ用シャッター羽根の所定の形状に打
ち抜き、カメラ用シャッター羽根を得た。これらの羽根
を、1/12000秒のフォーカルプレインシャッター
に組み込み、耐久テストに供した。表1に示すように、
いずれも10万回以上の繰り返し使用にも破損しなかっ
た。念のため耐久テスト後の羽根について顕微鏡による
断面観察を行なったが、ボイドはほとんどなく、またク
ラックの発生も見られなかった。
【0022】比較例1 実施例1と同様の方法で樹脂含有率60wt%および65
wt%の2種の炭素繊維の短繊維配向プリプレグシート
(A)を得た。これらを中間層として、実施例1と同様
の連続繊維の中弾性炭素繊維からなる一方向引き揃えプ
リプレグ(B)を上下表層に積層し、実施例1と同様に
オートクレーブにより硬化成形し、炭素繊維強化樹脂極
薄板を得た。これらの板についても実施例1の板と同
様、ほとんど反りは見られなかった。
【0023】得られた炭素繊維強化樹脂極薄板に、実施
例1と同様に遮光性塗料による表面塗装を施した後、カ
メラ用シャッター羽根の所定形状に打ち抜き、1/12
000秒のフォーカルプレインシャッターに組み込み、
耐久テストに供した。結果は、表1に示したように、い
ずれも5万回未満で破損またはヒビ割れが生じていた。
【0024】試験後、これらの羽根について顕微鏡によ
る断面観察を行なったところ、炭素短繊維配向層からな
る中間層に非常に多くのボイド(空隙)が見られ、長さ
2mm以上のものも見られた。羽根の動作支点となってい
るカシンの部分ではボイド付近で厚さ方向に上下表層が
押し潰されているものが見られた。また、ボイドからス
タートしたと思われるクラックも多数見られた。
【0025】比較例2 実施例1と同様の短繊維の炭素繊維配向プリプレグシー
ト樹脂含有率75wt%を中間層として、PAN系高強度
炭素繊維(引張強度400kg/mm2 、引張弾性率24t
/mm2 、3000フィラメント)の連続トウから実施例
1と同様の方法で得た繊維目付23g/mm2 、樹脂含有
率40wt%の一方向引き揃えプリプレグを上下表層とし
て積層し、オートクレーブ成形により炭素繊維強化樹脂
極薄板を得た。
【0026】これを、実施例1と同様にカメラ用シャッ
ター羽根として1/12000秒のフォーカルプレイン
シャッターに組み込み、耐久テストに供した。なお、こ
れらの極薄板についてもほとんど反りは見られなかっ
た。テストの結果、表1に示すように、いずれも5万回
以下で破損し、高速のシャッター羽根として不適であっ
た。テスト後、顕微鏡による断面観察を行なったが、実
施例1と同様、ほとんどボイドは見られなかった。よっ
て、この場合は、長手方向(表層の連続繊維の方向)の
剛性不足により破損したものと推定される。
【0027】比較例3 PAN系中弾性炭素繊維(引張強度350kg/mm2 、引
張弾性率24 ton/mm 2 、1000フィラメント)の連
続トウを所定本数引き揃え、開繊用バーで開繊し、均一
なシート状とした後、予め離型紙上にコーティングされ
たエポキシ樹脂(130℃硬化タイプ)フィルムで上下
より挟み、加熱ニップロールを用いて含浸させ、炭素繊
維目付10g/m2 で、樹脂含有率55wt%および75
wt%の2種の極薄の一方向引き揃え炭素長繊維プリプレ
グ(A)を得た。
【0028】一方、PAN系中弾性炭素繊維(引張強度
400kg/mm2 、引張弾性率28 ton/mm2 、3000
フィラメント)の連続トウより、実施例1と同様の炭素
繊維の、目付23g/mm2 、樹脂含有率40wt%の炭素
長繊維一方向引き揃えプリプレグ(B)を得た。
【0029】上記プリプレグ(A)の各1種類を中間層
に、プリプレグ(B)を上下表層に積層し、オートクレ
ーブにより130℃、8kg/cm2 で約3時間硬化成形
し、ほぼ0°/90°/0°の繊維配向を有する炭素繊
維強化樹脂極薄板を得た。これらの板からシャッター用
羽根を打ち抜き加工により得ようとしたが、板に反り、
波打ちが多く見られ、いずれもシャッター用羽根として
不適格であった。
【0030】
【表1】
【0031】なお、表1中、○は反りがなく、良好であ
ることを示し、×は反りがあることを示す。
【0032】
【発明の効果】以上に詳述したように、本発明によれ
ば、ボイドがほとんどなく、板としての反りが少なく、
長繊維配向方向に充分な剛性が付与され、カメラ用シャ
ッター羽根の素材として最適な、炭素繊維強化樹脂極薄
板が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る炭素繊維強化極薄板の一例を模式
的に示す図である。
【図2】本発明に係る炭素繊維強化極薄板に有用な炭素
短繊維配向シート状プリプレグの模式図である。
【符号の説明】
1…炭素短繊維層 2…炭素長繊維層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03B 9/00 7348−2K

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 繊維長3〜30mmの炭素短繊維を一方向
    に配向せしめたシート状物に樹脂を含浸した樹脂含有率
    70wt%以上のプリプレグ(A)を中間層とし、この中
    間層の上下に、この短繊維の配向方向とほぼ直交する方
    向に引き揃えた炭素長繊維の一方向引き揃えプリプレグ
    (B)を積層し、加熱硬化または加熱賦型してなる炭素
    繊維強化樹脂極薄板。
  2. 【請求項2】 プリプレグ(B)を構成する炭素長繊維
    の引張弾性率が27ton/mm2 以上である、請求項1記
    載の炭素繊維強化樹脂極薄板。
  3. 【請求項3】 厚さが0.1mm以下である、請求項1記
    載の炭素繊維強化樹脂極薄板。
JP4122078A 1992-05-14 1992-05-14 炭素繊維強化樹脂極薄板 Pending JPH05309773A (ja)

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Cited By (7)

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