JPH0741564A - 気相成長炭素繊維の複合材料 - Google Patents
気相成長炭素繊維の複合材料Info
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- JPH0741564A JPH0741564A JP5179254A JP17925493A JPH0741564A JP H0741564 A JPH0741564 A JP H0741564A JP 5179254 A JP5179254 A JP 5179254A JP 17925493 A JP17925493 A JP 17925493A JP H0741564 A JPH0741564 A JP H0741564A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ９０°方向曲げ強度、衝撃強度、層間剪断強
度などの機械的強度に極めて優れた長繊維複合材料を得
る。 【構成】 直径０．０１〜３．０μｍかつ平均アスペク
ト比２〜１００で、アスペクト比が２００以上のものを
実質的に含まない気相成長炭素繊維を、樹脂母材中に１
〜１０重量％充填してなる樹脂複合材料の母材と、長繊
維とから長繊維強化複合材料を構成する。
度などの機械的強度に極めて優れた長繊維複合材料を得
る。 【構成】 直径０．０１〜３．０μｍかつ平均アスペク
ト比２〜１００で、アスペクト比が２００以上のものを
実質的に含まない気相成長炭素繊維を、樹脂母材中に１
〜１０重量％充填してなる樹脂複合材料の母材と、長繊
維とから長繊維強化複合材料を構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は長繊維複合材料に関し、
さらに詳細には気相成長炭素繊維と樹脂マトリックスと
に基づく長繊維複合材料の改良に関するものである。
さらに詳細には気相成長炭素繊維と樹脂マトリックスと
に基づく長繊維複合材料の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、長繊維を、例えばプラスチック、
メタル、ゴム、セメント等のマトリックスに対し、充填
材として分散させた長繊維複合材料が、種々の分野で使
用され、あるいは開発されつつある。長繊維複合材料
は、ＦＲＰ、ＦＲＭ、ＦＲＲ、ＦＲＣ等として知られ、
その機械的強度、耐熱性、耐摩耗性等に極めて優れてい
ることも知られている。
メタル、ゴム、セメント等のマトリックスに対し、充填
材として分散させた長繊維複合材料が、種々の分野で使
用され、あるいは開発されつつある。長繊維複合材料
は、ＦＲＰ、ＦＲＭ、ＦＲＲ、ＦＲＣ等として知られ、
その機械的強度、耐熱性、耐摩耗性等に極めて優れてい
ることも知られている。
【０００３】本出願人は、先に気相法による創生微細炭
素繊維につき、特開昭６１−７００１４号として特許出
願を行った。また、前記特開昭６１−７００１４号によ
る創生微細炭素繊維は、直径が０．０１〜１．０μｍと
いう極めて細い直径を有することから、これを充填剤と
した複合材料を直径の大きい連続繊維に対し、母材とし
て複合化させれば強度の高い複合材料が得られることを
突き止め、特公平４−３０９７２号として特許出願し
た。
素繊維につき、特開昭６１−７００１４号として特許出
願を行った。また、前記特開昭６１−７００１４号によ
る創生微細炭素繊維は、直径が０．０１〜１．０μｍと
いう極めて細い直径を有することから、これを充填剤と
した複合材料を直径の大きい連続繊維に対し、母材とし
て複合化させれば強度の高い複合材料が得られることを
突き止め、特公平４−３０９７２号として特許出願し
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本出願人が先に開発し
た特公平４−３０９７２号で得られる創生微細炭素繊維
は、アスペクト比２〜２００が好ましいとされている
が、実際には長さが極めて長い繊維も含まれるため、こ
れらの繊維が本発明のように長繊維の複合材料の樹脂中
に混合して使用すると、その複合材料の機械的性質に悪
影響を与える難点があった。
た特公平４−３０９７２号で得られる創生微細炭素繊維
は、アスペクト比２〜２００が好ましいとされている
が、実際には長さが極めて長い繊維も含まれるため、こ
れらの繊維が本発明のように長繊維の複合材料の樹脂中
に混合して使用すると、その複合材料の機械的性質に悪
影響を与える難点があった。
【０００５】そこで、本発明者は鋭意研究を重ねた結
果、０．０１〜３．０μｍの直径を有する気相法炭素繊
維を、均一に混合できる長さにまで粉砕することによ
り、少量の気相成長炭素繊維により、複合材料としての
優れた効果を発揮し得ることを突き止めた。さらに、こ
の気相成長炭素繊維を充填材とした複合材料を母材とし
て長繊維と複合化させれば、母材は既に強化されている
ために、特に９０°方向曲げ強度、衝撃強度、層間剪断
強度も著しく改善されることを突止めた。
果、０．０１〜３．０μｍの直径を有する気相法炭素繊
維を、均一に混合できる長さにまで粉砕することによ
り、少量の気相成長炭素繊維により、複合材料としての
優れた効果を発揮し得ることを突き止めた。さらに、こ
の気相成長炭素繊維を充填材とした複合材料を母材とし
て長繊維と複合化させれば、母材は既に強化されている
ために、特に９０°方向曲げ強度、衝撃強度、層間剪断
強度も著しく改善されることを突止めた。
【０００６】そこで、本発明の目的は、９０°方向曲げ
強度、衝撃強度、層間剪断強度などの機械的強度に極め
て優れた長繊維複合材料を提供することにある。
強度、衝撃強度、層間剪断強度などの機械的強度に極め
て優れた長繊維複合材料を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の長繊維強化複合材料は、直径０．０１〜
３．０μｍかつ平均アスペクト比２〜１００で、アスペ
クト比２００以上のものを実質的に含まない気相成長炭
素繊維を、樹脂母材中に１〜１０重量％充填してなる樹
脂複合材料の母材と、長繊維とからなることを特徴とす
る。
に、本発明の長繊維強化複合材料は、直径０．０１〜
３．０μｍかつ平均アスペクト比２〜１００で、アスペ
クト比２００以上のものを実質的に含まない気相成長炭
素繊維を、樹脂母材中に１〜１０重量％充填してなる樹
脂複合材料の母材と、長繊維とからなることを特徴とす
る。
【０００８】この場合、前記長繊維としては、炭素繊維
を好適に使用することができる。
を好適に使用することができる。
【０００９】
【作用】本発明の気相成長炭素繊維の複合材料におい
て、気相成長炭素繊維の複合量は１〜１０重量％、好ま
しくは１〜７重量％、最も好ましいのは３〜５重量％で
ある。複合量が１０重量％以上になると９０°方向の曲
げ強度が低下し、１％以下では気相成長炭素繊維複合の
効果が現れない。
て、気相成長炭素繊維の複合量は１〜１０重量％、好ま
しくは１〜７重量％、最も好ましいのは３〜５重量％で
ある。複合量が１０重量％以上になると９０°方向の曲
げ強度が低下し、１％以下では気相成長炭素繊維複合の
効果が現れない。
【００１０】また、気相成長炭素繊維としては、その結
晶構造は熱処理温度によって異なり、００２面の面間隔
が０．３３５ｎｍ〜０．３５５ｎｍのものが得られる
が、そのいずれも使用できる。樹脂との接着性の点では
面間隔が０．３４５ｎｍ〜０．３５５ｎｍのものが好ま
しい。
晶構造は熱処理温度によって異なり、００２面の面間隔
が０．３３５ｎｍ〜０．３５５ｎｍのものが得られる
が、そのいずれも使用できる。樹脂との接着性の点では
面間隔が０．３４５ｎｍ〜０．３５５ｎｍのものが好ま
しい。
【００１１】本発明において、長繊維としては、炭素、
ガラス、アルミナ、炭化ケイ素、ボロンなど、どのよう
な材料でも良いが、その内でも炭素繊維が特に好まし
い。炭素繊維としては、ＰＡＮ系、ピッチ系どちらでも
良い。また、繊維径、強度、弾性率、伸度は問わない。
ガラス、アルミナ、炭化ケイ素、ボロンなど、どのよう
な材料でも良いが、その内でも炭素繊維が特に好まし
い。炭素繊維としては、ＰＡＮ系、ピッチ系どちらでも
良い。また、繊維径、強度、弾性率、伸度は問わない。
【００１２】本発明において、複合材料の充填材として
使用する気相成長炭素繊維の製造は、前記特開昭６１−
７００１４号公報におけると同様に行うことができる。
使用する気相成長炭素繊維の製造は、前記特開昭６１−
７００１４号公報におけると同様に行うことができる。
【００１３】アスペクト比が大きくなると、繊維同士の
凝集が発生し易くなり、多くのフロックを形成して、繊
維の均一分散が困難になる。したがって、気相成長炭素
繊維を樹脂と混合するに当たって、予め気相成長炭素繊
維を切断しておくべきことは知られている。しかし、長
繊維と樹脂と気相成長炭素繊維との複合材料において、
気相成長炭素繊維をそのまま使用すれば、０°方向引張
強度と９０°方向引張強度と０°曲げ強度は改善される
が、９０°方向曲げ強度、層間剪断強度、圧縮強度、衝
撃強度などは改善されず、予め気相成長炭素繊維を粉砕
し、添加量を少量とすることによってそれらが改善され
ることは驚くことであり、その理由は不明である。
凝集が発生し易くなり、多くのフロックを形成して、繊
維の均一分散が困難になる。したがって、気相成長炭素
繊維を樹脂と混合するに当たって、予め気相成長炭素繊
維を切断しておくべきことは知られている。しかし、長
繊維と樹脂と気相成長炭素繊維との複合材料において、
気相成長炭素繊維をそのまま使用すれば、０°方向引張
強度と９０°方向引張強度と０°曲げ強度は改善される
が、９０°方向曲げ強度、層間剪断強度、圧縮強度、衝
撃強度などは改善されず、予め気相成長炭素繊維を粉砕
し、添加量を少量とすることによってそれらが改善され
ることは驚くことであり、その理由は不明である。
【００１４】これらの特性は構造材料には重要な項目で
あり、本発明によりＣＦＲＰのかかる用途へめざましく
応用されるようになることが予想される。
あり、本発明によりＣＦＲＰのかかる用途へめざましく
応用されるようになることが予想される。
【００１５】分散の難易度を考慮すると、気相成長炭素
繊維としては、直径０．０１〜３μｍで、アスペクト比
が平均２〜１００、好ましくは直径０．１〜２μｍ、平
均アスペクト比が３〜５０、更に好ましくは直径０．１
〜１μｍ、平均アスペクト比が５〜２０であるのが良
い。ここに示すアスペクト比は平均値であるが、アスペ
クト比が２００を越えるような気相成長炭素繊維が少量
でも含まれることは好ましくない。
繊維としては、直径０．０１〜３μｍで、アスペクト比
が平均２〜１００、好ましくは直径０．１〜２μｍ、平
均アスペクト比が３〜５０、更に好ましくは直径０．１
〜１μｍ、平均アスペクト比が５〜２０であるのが良
い。ここに示すアスペクト比は平均値であるが、アスペ
クト比が２００を越えるような気相成長炭素繊維が少量
でも含まれることは好ましくない。
【００１６】また、アスペクト比のバラツキの少ない気
相成長炭素繊維を得るには、特公昭６２−４９３６３号
で示される方法で得られた創生微細炭素繊維を適当な粉
砕手段により粉砕するのが好ましい。粉砕手段としては
限定はないが、小球体と共に攪拌するアクアマイザー
（登録商標）やボールミル、ジェットミルでもよいが、
気流中で激しく攪拌して、繊維と攪拌羽根や壁と、また
繊維同士を衝突させて粉砕するハイブリダイザー（登録
商標）に気相成長炭素繊維単独を装填し、処理する高衝
撃処理が好ましい。気相成長炭素繊維のハイブリダイザ
ー中における滞在時間、攪拌羽根の回転数により繊維直
径方向を破断することなく、繊維長さを調整することが
できるので、特にハイブリダイザーが好ましい。なお、
ハイブリダイザーは、その周速を１２０〜６０ｍ／ｓ、
好ましくは９０〜７０ｍ／ｓの範囲とする。
相成長炭素繊維を得るには、特公昭６２−４９３６３号
で示される方法で得られた創生微細炭素繊維を適当な粉
砕手段により粉砕するのが好ましい。粉砕手段としては
限定はないが、小球体と共に攪拌するアクアマイザー
（登録商標）やボールミル、ジェットミルでもよいが、
気流中で激しく攪拌して、繊維と攪拌羽根や壁と、また
繊維同士を衝突させて粉砕するハイブリダイザー（登録
商標）に気相成長炭素繊維単独を装填し、処理する高衝
撃処理が好ましい。気相成長炭素繊維のハイブリダイザ
ー中における滞在時間、攪拌羽根の回転数により繊維直
径方向を破断することなく、繊維長さを調整することが
できるので、特にハイブリダイザーが好ましい。なお、
ハイブリダイザーは、その周速を１２０〜６０ｍ／ｓ、
好ましくは９０〜７０ｍ／ｓの範囲とする。
【００１７】また、粉砕しない場合は、繊維生成条件で
平均アスペクト比を小さくしても、かなりの大アスペク
ト比繊維を含んでおり、本発明の効果を得ることができ
ない。
平均アスペクト比を小さくしても、かなりの大アスペク
ト比繊維を含んでおり、本発明の効果を得ることができ
ない。
【００１８】本発明において、気相成長炭素繊維を充填
する母材として、特にエポキシ樹脂を挙げることができ
る。エポキシ樹脂は、各種変性させたり、あるいは改質
のための添加剤（気相成長炭素繊維以外の物質：ゴム状
粒子、熱可塑性樹脂粒子、カーボンブラック等）を加え
ても良い。エポキシ樹脂以外には、フェノール樹脂、ポ
リイミド樹脂といったエポキシ樹脂と同様の熱硬化性樹
脂、Ｎｙｌｏｎ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫといった熱可塑性樹
脂も使用することはむろん可能である。
する母材として、特にエポキシ樹脂を挙げることができ
る。エポキシ樹脂は、各種変性させたり、あるいは改質
のための添加剤（気相成長炭素繊維以外の物質：ゴム状
粒子、熱可塑性樹脂粒子、カーボンブラック等）を加え
ても良い。エポキシ樹脂以外には、フェノール樹脂、ポ
リイミド樹脂といったエポキシ樹脂と同様の熱硬化性樹
脂、Ｎｙｌｏｎ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫといった熱可塑性樹
脂も使用することはむろん可能である。
【００１９】本発明によれば、連続繊維を使った複合材
料で、マトリックスに気相成長炭素繊維を予め混合して
おくことで、９０°方向曲げ強度、層間剪断強度、衝撃
強度等を向上させることが可能である。更に熱伝導を従
来の１／２にすることが可能である。また、ここで述べ
ている９０°方向曲げ強度とは、一般に繊維軸が、長繊
維の配向方向に対して９０°方向の曲げ強度のことであ
る。それに対し、長繊維が配向している方向を０°方向
という。
料で、マトリックスに気相成長炭素繊維を予め混合して
おくことで、９０°方向曲げ強度、層間剪断強度、衝撃
強度等を向上させることが可能である。更に熱伝導を従
来の１／２にすることが可能である。また、ここで述べ
ている９０°方向曲げ強度とは、一般に繊維軸が、長繊
維の配向方向に対して９０°方向の曲げ強度のことであ
る。それに対し、長繊維が配向している方向を０°方向
という。
【００２０】かかる効果は、プリプレグが織物プリプレ
グではなく、一方向プリプレグの場合に特に顕著であ
る。
グではなく、一方向プリプレグの場合に特に顕著であ
る。
【００２１】
【実施例】次に、本発明の実施例につき説明する。
【００２２】気相成長炭素繊維の製造 ベンゼンとフェロセンとをそれぞれ別々の容器中で加熱
ガス化させ、水素ボンベと窒素ボンベとからそれぞれガ
スを導出させて、水素：窒素：ベンゼン：フェロセンの
比を８２．７：７．５：８．６：１．２とし、かつ総流
量を６６５ｍｌ／ｍｉｎ（０℃、１ａｔｍ換算）とし、
この混合ガスを内径５２ｍｍかつ１０７０℃の均熱部３
００ｍｍの円筒状反応管に連続的に流動通過させた。そ
の結果、直径０．８μｍかつ平均長さ１８０μｍである
炭素繊維が得られた。
ガス化させ、水素ボンベと窒素ボンベとからそれぞれガ
スを導出させて、水素：窒素：ベンゼン：フェロセンの
比を８２．７：７．５：８．６：１．２とし、かつ総流
量を６６５ｍｌ／ｍｉｎ（０℃、１ａｔｍ換算）とし、
この混合ガスを内径５２ｍｍかつ１０７０℃の均熱部３
００ｍｍの円筒状反応管に連続的に流動通過させた。そ
の結果、直径０．８μｍかつ平均長さ１８０μｍである
炭素繊維が得られた。
【００２３】上記で得られた気相成長炭素繊維を、ハイ
ブリダイザーにて８０００回転で２分間粉砕することに
より、平均直径０．８μｍかつ平均長さ１２μｍ（アス
ペクト比１５）からなる本発明に供する気相成長炭素繊
維を得た。
ブリダイザーにて８０００回転で２分間粉砕することに
より、平均直径０．８μｍかつ平均長さ１２μｍ（アス
ペクト比１５）からなる本発明に供する気相成長炭素繊
維を得た。
【００２４】また、ハイブリダイザーの回転数を変えて
平均アスペクト比の異なる気相成長炭素繊維を作成し
た。その時のハイブリダイザー条件と平均アスペクト比
の関係を表１に示す。
平均アスペクト比の異なる気相成長炭素繊維を作成し
た。その時のハイブリダイザー条件と平均アスペクト比
の関係を表１に示す。
【００２５】複合材料の製造 実施例１ 硬化材としてジシアンジアミドを反応当量分含むエポキ
シ樹脂（シェル化学（株）製エピコート８２８相当）
に、上記で得られた直径０．８μｍかつ平均長さ１２μ
ｍの気相成長炭素繊維を５重量％加え、これを真空脱泡
しながら混練した。この気相成長炭素繊維入り樹脂を直
径７μｍ、強度３５０ｋｇ／ｍｍ2 、弾性率２４ｔｏｎ
／ｍｍ2 のＰＡＮ系炭素繊維を一方向に配列させたシー
トに塗布して一方向プリプレグを作成した。このプリプ
レグを一方向に積層し、オートクレーブ中、１３０℃、
３ｋｇ／ｃｍ2 、２時間にて成形して、厚さ３．０ｍｍ
の平板を作成した。この平板につき、９０°方向の曲げ
強度試験を行った結果は、表２に示す通りである。ま
た、前記平板についての衝撃強度および層間剪断力を測
定した結果は、表３に示す通りである。
シ樹脂（シェル化学（株）製エピコート８２８相当）
に、上記で得られた直径０．８μｍかつ平均長さ１２μ
ｍの気相成長炭素繊維を５重量％加え、これを真空脱泡
しながら混練した。この気相成長炭素繊維入り樹脂を直
径７μｍ、強度３５０ｋｇ／ｍｍ2 、弾性率２４ｔｏｎ
／ｍｍ2 のＰＡＮ系炭素繊維を一方向に配列させたシー
トに塗布して一方向プリプレグを作成した。このプリプ
レグを一方向に積層し、オートクレーブ中、１３０℃、
３ｋｇ／ｃｍ2 、２時間にて成形して、厚さ３．０ｍｍ
の平板を作成した。この平板につき、９０°方向の曲げ
強度試験を行った結果は、表２に示す通りである。ま
た、前記平板についての衝撃強度および層間剪断力を測
定した結果は、表３に示す通りである。
【００２６】比較例１ 表１に示されるハイブリダイザー無処理気相成長炭素繊
維を使用して、上記と全く同様にして成形体を作成し、
上記と同様に測定した９０°方向の曲げ強度は、表２に
示す通りである。
維を使用して、上記と全く同様にして成形体を作成し、
上記と同様に測定した９０°方向の曲げ強度は、表２に
示す通りである。
【００２７】実施例２ 表１の６０００ｒｐｍ、２ｍｉｎの条件でハイブリダイ
ザー処理した直径０．８μｍ、長さ１５μｍ、平均アス
ペクト比１９の気相成長炭素繊維を使用して、上記と全
く同様にして成形体を作成し、上記と同様に測定した９
０°方向の曲げ強度は、１０．１ｋｇ／ｍｍ2 であっ
た。
ザー処理した直径０．８μｍ、長さ１５μｍ、平均アス
ペクト比１９の気相成長炭素繊維を使用して、上記と全
く同様にして成形体を作成し、上記と同様に測定した９
０°方向の曲げ強度は、１０．１ｋｇ／ｍｍ2 であっ
た。
【００２８】実施例３ 表１の５０００ｒｐｍ、２ｍｉｎの条件でハイブリダイ
ザー処理した直径０．８μｍ、長さ２０μｍ、平均アス
ペクト比２５の気相成長炭素繊維を使用して、上記と全
く同様にして成形体を作成し、上記と同様に測定した９
０°方向の曲げ強度は、１０．０ｋｇ／ｍｍ2 であっ
た。
ザー処理した直径０．８μｍ、長さ２０μｍ、平均アス
ペクト比２５の気相成長炭素繊維を使用して、上記と全
く同様にして成形体を作成し、上記と同様に測定した９
０°方向の曲げ強度は、１０．０ｋｇ／ｍｍ2 であっ
た。
【００２９】実施例４ 硬化材としてジシアンジアミドを反応当量分含むエポキ
シ樹脂（シェル化学（株）製エピコート８２８相当）
に、上記で得られた直径０．８μｍかつ平均長さ１２μ
ｍの気相成長炭素繊維を３重量％加え、これを真空脱泡
しながら混練した。この気相成長炭素繊維入り樹脂を直
径７μｍ、強度３５０ｋｇ／ｍｍ2 、弾性率２４ｔｏｎ
／ｍｍ2 のＰＡＮ系炭素繊維に塗布して一方向プリプレ
グを作成した。このプリプレグを一方向に積層し、オー
トクレーブ中、１３０℃、３ｋｇ／ｃｍ2 、２時間にて
成形して、厚さ３．０ｍｍの平板を作成した。この平板
につき、９０°方向の曲げ強度試験を行った結果は、表
２に示す通りである。また、前記平板についての衝撃強
度および層間剪断力を測定した結果は、表３に示す通り
である。
シ樹脂（シェル化学（株）製エピコート８２８相当）
に、上記で得られた直径０．８μｍかつ平均長さ１２μ
ｍの気相成長炭素繊維を３重量％加え、これを真空脱泡
しながら混練した。この気相成長炭素繊維入り樹脂を直
径７μｍ、強度３５０ｋｇ／ｍｍ2 、弾性率２４ｔｏｎ
／ｍｍ2 のＰＡＮ系炭素繊維に塗布して一方向プリプレ
グを作成した。このプリプレグを一方向に積層し、オー
トクレーブ中、１３０℃、３ｋｇ／ｃｍ2 、２時間にて
成形して、厚さ３．０ｍｍの平板を作成した。この平板
につき、９０°方向の曲げ強度試験を行った結果は、表
２に示す通りである。また、前記平板についての衝撃強
度および層間剪断力を測定した結果は、表３に示す通り
である。
【００３０】比較例２ 前記気相成長炭素繊維の含まれていない炭素繊維プリプ
レグから、上記と全く同様にして成形体を作成し、上記
と同様に測定した９０°方向の曲げ強度は、表２に示す
通りであり、また衝撃強度および層間剪断力を測定した
結果は、表３に示す通りである。
レグから、上記と全く同様にして成形体を作成し、上記
と同様に測定した９０°方向の曲げ強度は、表２に示す
通りであり、また衝撃強度および層間剪断力を測定した
結果は、表３に示す通りである。
【００３１】比較例３ 硬化材としてジシアンジアミドを反応当量分含むエポキ
シ樹脂（シェル化学（株）製エピコート８２８相当）
に、上記で得られた直径０．８μｍかつ平均長さ１２μ
ｍの気相成長炭素繊維を２０重量％加え、これを真空脱
泡しながら混練した。この気相成長炭素繊維入り樹脂を
直径７μｍ、強度３５０ｋｇ／ｍｍ2 、弾性率２４ｔｏ
ｎ／ｍｍ2 のＰＡＮ系炭素繊維に塗布して一方向プリプ
レグを作成した。このプリプレグを一方向に積層し、オ
ートクレーブ中、１３０℃、３ｋｇ／ｃｍ2 、２時間に
て成形して、厚さ３．０ｍｍの平板を作成した。この平
板につき、９０°方向の曲げ強度試験を行った結果は、
表２に示す通りである。また、前記平板についての衝撃
強度および層間剪断力を測定した結果は、表３に示す通
りである。
シ樹脂（シェル化学（株）製エピコート８２８相当）
に、上記で得られた直径０．８μｍかつ平均長さ１２μ
ｍの気相成長炭素繊維を２０重量％加え、これを真空脱
泡しながら混練した。この気相成長炭素繊維入り樹脂を
直径７μｍ、強度３５０ｋｇ／ｍｍ2 、弾性率２４ｔｏ
ｎ／ｍｍ2 のＰＡＮ系炭素繊維に塗布して一方向プリプ
レグを作成した。このプリプレグを一方向に積層し、オ
ートクレーブ中、１３０℃、３ｋｇ／ｃｍ2 、２時間に
て成形して、厚さ３．０ｍｍの平板を作成した。この平
板につき、９０°方向の曲げ強度試験を行った結果は、
表２に示す通りである。また、前記平板についての衝撃
強度および層間剪断力を測定した結果は、表３に示す通
りである。
【００３２】実施例５ 直径０．８μｍ、長さ１３０μｍの創生微細炭素繊維
を、５０００ｒｐｍ、２ｍｉｎの条件でハイブリダイザ
ーで粉砕して平均アスペクト比２５の気相成長炭素繊維
を得た。次に、反応性希釈剤と混合されたビスマレイミ
ド樹脂（米国、ＨＥＸＣＥＬ社製Ｆ６５０）９５重量％
と上記で作成した気相成長炭素繊維５重量％を混合して
母材樹脂を作成した。この母材樹脂を使用して実施例１
と同様に一方向プリブレグを作成した。このプリブレグ
を積層し、１７７℃、６ｋｇ／ｃｍ2 、の条件下で６ｈ
ｒ硬化反応をおこさせ複合材料を得た。そのときの９０
°方向の曲げ強度は１２．６ｋｇ／ｍｍ2 、層間剪断強
度は１１．９ｋｇ／ｍｍ2 であった。比較のため、気相
成長炭素繊維の含まれていない炭素繊維プリブレグか
ら、上記と同様にして成形体を作成し、同様に測定を行
った。そのときの９０°方向の曲げ強度は１１．６ｋｇ
／ｍｍ2 、層間剪断強度は１０．５ｋｇ／ｍｍ2であっ
た。
を、５０００ｒｐｍ、２ｍｉｎの条件でハイブリダイザ
ーで粉砕して平均アスペクト比２５の気相成長炭素繊維
を得た。次に、反応性希釈剤と混合されたビスマレイミ
ド樹脂（米国、ＨＥＸＣＥＬ社製Ｆ６５０）９５重量％
と上記で作成した気相成長炭素繊維５重量％を混合して
母材樹脂を作成した。この母材樹脂を使用して実施例１
と同様に一方向プリブレグを作成した。このプリブレグ
を積層し、１７７℃、６ｋｇ／ｃｍ2 、の条件下で６ｈ
ｒ硬化反応をおこさせ複合材料を得た。そのときの９０
°方向の曲げ強度は１２．６ｋｇ／ｍｍ2 、層間剪断強
度は１１．９ｋｇ／ｍｍ2 であった。比較のため、気相
成長炭素繊維の含まれていない炭素繊維プリブレグか
ら、上記と同様にして成形体を作成し、同様に測定を行
った。そのときの９０°方向の曲げ強度は１１．６ｋｇ
／ｍｍ2 、層間剪断強度は１０．５ｋｇ／ｍｍ2であっ
た。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【表２】
【００３５】
【表３】
【００３６】以上、本発明の好適な実施例につき説明し
たが、本発明はこれらの実施例に限定されることなく、
当業界で知られたその他のマトリックス材料に適応する
ことができる等、本発明の思想および範囲内において種
々の設計変更をなし得ることが了解されよう。
たが、本発明はこれらの実施例に限定されることなく、
当業界で知られたその他のマトリックス材料に適応する
ことができる等、本発明の思想および範囲内において種
々の設計変更をなし得ることが了解されよう。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、大アスペクト比の繊維
を含まない気相成長炭素繊維を樹脂母材中に充填してな
る樹脂複合材料の母材とし、これに長繊維を複合化させ
ているため、９０°方向曲げ強度、層間剪断強度、衝撃
強度等の諸物性が改善された長繊維強化複合材料が得ら
れる。
を含まない気相成長炭素繊維を樹脂母材中に充填してな
る樹脂複合材料の母材とし、これに長繊維を複合化させ
ているため、９０°方向曲げ強度、層間剪断強度、衝撃
強度等の諸物性が改善された長繊維強化複合材料が得ら
れる。
【００３８】長繊維が一方向に配列された長繊維強化複
合材料にとって、９０°方向曲げ強度が向上することは
驚くべき効果であり、今後の用途に期待される。
合材料にとって、９０°方向曲げ強度が向上することは
驚くべき効果であり、今後の用途に期待される。
Claims (3)
- 【請求項１】 直径０．０１〜３．０μｍかつ平均アス
ペクト比２〜１００で、アスペクト比が２００以上のも
のを実質的に含まない気相成長炭素繊維を、樹脂母材中
に１〜１０重量％充填してなる樹脂複合材料の母材と、
長繊維とからなることを特徴とする長繊維強化複合材
料。 - 【請求項２】 長繊維が炭素繊維である請求項１記載の
複合材料。 - 【請求項３】 長繊維が一方向に配列された請求項１記
載の複合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17925493A JP3342925B2 (ja) | 1993-05-21 | 1993-07-20 | 気相成長炭素繊維の複合材料 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14284093 | 1993-05-21 | ||
| JP5-142840 | 1993-05-21 | ||
| JP17925493A JP3342925B2 (ja) | 1993-05-21 | 1993-07-20 | 気相成長炭素繊維の複合材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0741564A true JPH0741564A (ja) | 1995-02-10 |
| JP3342925B2 JP3342925B2 (ja) | 2002-11-11 |
Family
ID=26474722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17925493A Expired - Lifetime JP3342925B2 (ja) | 1993-05-21 | 1993-07-20 | 気相成長炭素繊維の複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3342925B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011231297A (ja) * | 2010-04-30 | 2011-11-17 | Wisukaa Kk | 樹脂複合材料及び接着剤 |
| JP2016006131A (ja) * | 2014-06-20 | 2016-01-14 | 学校法人同志社 | プリプレグ積層体 |
| JPWO2020255786A1 (ja) * | 2019-06-18 | 2020-12-24 |
-
1993
- 1993-07-20 JP JP17925493A patent/JP3342925B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011231297A (ja) * | 2010-04-30 | 2011-11-17 | Wisukaa Kk | 樹脂複合材料及び接着剤 |
| JP2016006131A (ja) * | 2014-06-20 | 2016-01-14 | 学校法人同志社 | プリプレグ積層体 |
| JPWO2020255786A1 (ja) * | 2019-06-18 | 2020-12-24 | ||
| WO2020255786A1 (ja) * | 2019-06-18 | 2020-12-24 | 三井化学株式会社 | 一方向性繊維強化樹脂シート並びにそれを含む積層体及び自動車部材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3342925B2 (ja) | 2002-11-11 |
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