JPH0792396A - Ｃｆｒｐ製光学用筒 - Google Patents
Ｃｆｒｐ製光学用筒Info
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- JPH0792396A JPH0792396A JP5237712A JP23771293A JPH0792396A JP H0792396 A JPH0792396 A JP H0792396A JP 5237712 A JP5237712 A JP 5237712A JP 23771293 A JP23771293 A JP 23771293A JP H0792396 A JPH0792396 A JP H0792396A
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- linear expansion
- carbon fiber
- fiber orientation
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Abstract
(57)【要約】
【目的】
【構成】 本発明により筒軸方向に実質的に平行な炭素
繊維と筒軸方向に実質的に±（４０〜５０）度の角度を
なす方向の炭素繊維を強化繊維の主要な構成製分とし、
これらの炭素繊維のうち少なくとも５０ｗｔ％以上がそ
れぞれ線膨張係数−１×１０-6（℃-1）以下であって、
さらに筒軸方向のＣＦＲＰとしての線膨張係数が−０．
５×１０-6〜＋０．５×１０-6（℃-1）であることを特
徴とするＣＦＲＰ製光学用筒が提供される。 【効果】 光学用の筒として用いた場合、外気の変化に
よる影響を低減することができる。また、剛性、強度の
バランスが良好であるために、成形のために加熱した後
に常温に冷却しても、ゆがみを生じない。
繊維と筒軸方向に実質的に±（４０〜５０）度の角度を
なす方向の炭素繊維を強化繊維の主要な構成製分とし、
これらの炭素繊維のうち少なくとも５０ｗｔ％以上がそ
れぞれ線膨張係数−１×１０-6（℃-1）以下であって、
さらに筒軸方向のＣＦＲＰとしての線膨張係数が−０．
５×１０-6〜＋０．５×１０-6（℃-1）であることを特
徴とするＣＦＲＰ製光学用筒が提供される。 【効果】 光学用の筒として用いた場合、外気の変化に
よる影響を低減することができる。また、剛性、強度の
バランスが良好であるために、成形のために加熱した後
に常温に冷却しても、ゆがみを生じない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＣＦＲＰ（炭素繊維強化
プラスチック）製光学用筒に関し、より代表的には天体
望遠鏡などの光学用筒に関し、さらには複雑な形状を有
する特殊用途用の光学用筒に関する。
プラスチック）製光学用筒に関し、より代表的には天体
望遠鏡などの光学用筒に関し、さらには複雑な形状を有
する特殊用途用の光学用筒に関する。
【０００２】
【従来の技術】工業用あるいは一般機器用の筒状体の製
造には、各種金属材料および樹脂等の有機材料による製
造が一般的である。これらの筒状体の具備すべき要件
は、その用途によって支配され、その目的によっては極
度の特性が要求される。本発明の対象とする光学用の筒
においては、その目的上充分満足できる材料は見出され
ていない。
造には、各種金属材料および樹脂等の有機材料による製
造が一般的である。これらの筒状体の具備すべき要件
は、その用途によって支配され、その目的によっては極
度の特性が要求される。本発明の対象とする光学用の筒
においては、その目的上充分満足できる材料は見出され
ていない。
【０００３】光学用の筒、更に具体的には天体望遠鏡の
鏡筒を例として考察すれば、天体観測は普及型望遠鏡で
も数時間に及ぶことがしばしばあり、その間の外気温の
変化による予めセットされた像の焦点距離からのずれ
は、筒長１ｍの鉄製の鏡筒において、１０℃の外気温の
温度変化により０．１mm程度にも及ぶことになる。すな
わち、鏡筒材質を、熱膨張率αが１０×１０-6／℃であ
る鉄とした場合は、上述のとおりであり、αが２４×１
０-6／℃であるアルミニウム材質を用いた場合には０．
２４mmにも及ぶものである。
鏡筒を例として考察すれば、天体観測は普及型望遠鏡で
も数時間に及ぶことがしばしばあり、その間の外気温の
変化による予めセットされた像の焦点距離からのずれ
は、筒長１ｍの鉄製の鏡筒において、１０℃の外気温の
温度変化により０．１mm程度にも及ぶことになる。すな
わち、鏡筒材質を、熱膨張率αが１０×１０-6／℃であ
る鉄とした場合は、上述のとおりであり、αが２４×１
０-6／℃であるアルミニウム材質を用いた場合には０．
２４mmにも及ぶものである。
【０００４】また、上記した観測時における外気温の変
化は、熱伝導率の大きい金属材質を用いた場合には鏡筒
内の空気層は比重差が生じ、このため対流が生じ結果と
して像をゆがめることとなる。ちなみに、鉄材質の熱伝
導率は５０w ／mkであり、アルミニウム材質のそれは２
３７w ／mkである。このような鏡筒中の空気層における
比重差の発生には、鏡筒材質の熱伝導率と同様に比熱も
影響し、ちなみに鉄の比熱は３．６J ／cm3.℃である。
化は、熱伝導率の大きい金属材質を用いた場合には鏡筒
内の空気層は比重差が生じ、このため対流が生じ結果と
して像をゆがめることとなる。ちなみに、鉄材質の熱伝
導率は５０w ／mkであり、アルミニウム材質のそれは２
３７w ／mkである。このような鏡筒中の空気層における
比重差の発生には、鏡筒材質の熱伝導率と同様に比熱も
影響し、ちなみに鉄の比熱は３．６J ／cm3.℃である。
【０００５】上記した熱膨張率、熱伝導率および比熱等
の従来からの鏡筒材質の水準は、焦点の修正を頻繁に行
なうことを要求するものであり、シャープな影像を経時
的に維持することは困難であることを示すものである。
の従来からの鏡筒材質の水準は、焦点の修正を頻繁に行
なうことを要求するものであり、シャープな影像を経時
的に維持することは困難であることを示すものである。
【０００６】特開平４−３０３６２７には、ＣＦＲＰを
用いた汎用の光学用筒に関して記載されている。このよ
うなＣＦＲＰ製光学用筒は、経時的温度変化による筒軸
方向の伸縮が小さく、汎用の光学用筒としては満足でき
るものである。
用いた汎用の光学用筒に関して記載されている。このよ
うなＣＦＲＰ製光学用筒は、経時的温度変化による筒軸
方向の伸縮が小さく、汎用の光学用筒としては満足でき
るものである。
【０００７】しかしながら、さらなる高度な使用目的に
対応するために、複雑な形状、例えば対称面が１つしか
存在しないような形状の光学用筒を必要とする場合に
は、従来のＣＦＲＰ製光学用筒では、成形時に加熱硬化
し、冷却したときにゆがみが生じ、種々の不都合を招い
ていた。
対応するために、複雑な形状、例えば対称面が１つしか
存在しないような形状の光学用筒を必要とする場合に
は、従来のＣＦＲＰ製光学用筒では、成形時に加熱硬化
し、冷却したときにゆがみが生じ、種々の不都合を招い
ていた。
【０００８】さらにまた、各種モードの変形が高い荷重
で加わるような場合、従来のＣＦＲＰ製光学用筒では、
ねじり変形に対する剛性、および強度が不足し、永久歪
などの歪みを生じ、場合により破壊してしまうことがあ
って、問題となっていた。
で加わるような場合、従来のＣＦＲＰ製光学用筒では、
ねじり変形に対する剛性、および強度が不足し、永久歪
などの歪みを生じ、場合により破壊してしまうことがあ
って、問題となっていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、前述し
た従来技術の実情に鑑み、光学用の筒において、経時的
温度変化により影響されることなく、煩雑な焦点調整を
必要とせず、常にシャープな映像を保ち、軽量かつ高剛
性、高強度を有する光学用筒を提供することを目的とし
て鋭意研究を進めた。
た従来技術の実情に鑑み、光学用の筒において、経時的
温度変化により影響されることなく、煩雑な焦点調整を
必要とせず、常にシャープな映像を保ち、軽量かつ高剛
性、高強度を有する光学用筒を提供することを目的とし
て鋭意研究を進めた。
【００１０】その結果、特定の方向について特定の線膨
張係数を有する炭素繊維を用いることにより、筒軸方向
の線膨張係数が抑制され、かつ複雑な形状の筒を製造し
てもなお、優れた特性を維持でき、上記目的を達成でき
ることを見いだして本発明に到達した。
張係数を有する炭素繊維を用いることにより、筒軸方向
の線膨張係数が抑制され、かつ複雑な形状の筒を製造し
てもなお、優れた特性を維持でき、上記目的を達成でき
ることを見いだして本発明に到達した。
【００１１】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、軸方
向に実質的に平行な炭素繊維と筒軸方向に実質的に±
（４０〜５０）度の角度をなす方向の炭素繊維を強化繊
維の主要な構成成分とし、かつ該軸方向に実質的に平行
な炭素繊維のうち少なくとも５０ｗｔ％以上が線膨張係
数−１×１０-6（℃-1）以下であり、かつ該筒軸方向に
実質的に±（４０〜５０）度の角度をなす方向の炭素繊
維のうち少なくとも５０ｗｔ％以上が線膨張係数−１×
１０-6（℃-1）以下であって、さらに筒軸方向のＣＦＲ
Ｐとしての線膨張係数が−０．５×１０-6〜＋０．５×
１０-6（℃-1）であることを特徴とするＣＦＲＰ製光学
用筒に関する。
向に実質的に平行な炭素繊維と筒軸方向に実質的に±
（４０〜５０）度の角度をなす方向の炭素繊維を強化繊
維の主要な構成成分とし、かつ該軸方向に実質的に平行
な炭素繊維のうち少なくとも５０ｗｔ％以上が線膨張係
数−１×１０-6（℃-1）以下であり、かつ該筒軸方向に
実質的に±（４０〜５０）度の角度をなす方向の炭素繊
維のうち少なくとも５０ｗｔ％以上が線膨張係数−１×
１０-6（℃-1）以下であって、さらに筒軸方向のＣＦＲ
Ｐとしての線膨張係数が−０．５×１０-6〜＋０．５×
１０-6（℃-1）であることを特徴とするＣＦＲＰ製光学
用筒に関する。
【００１２】炭素繊維は一般的にはアクリル系合成繊維
（ＰＡＮ）やセルロース系繊維などの有機繊維、石油ピ
ッチや炭素ピッチを溶融紡糸したピッチ繊維などを原料
繊維として用い、空気などの酸化性ガス雰囲気中で通常
２００〜４００℃で不融化処理を行い不融化繊維とした
のち、不活性雰囲気中で８００〜３０００℃で加熱処理
を行うことにより得られる。
（ＰＡＮ）やセルロース系繊維などの有機繊維、石油ピ
ッチや炭素ピッチを溶融紡糸したピッチ繊維などを原料
繊維として用い、空気などの酸化性ガス雰囲気中で通常
２００〜４００℃で不融化処理を行い不融化繊維とした
のち、不活性雰囲気中で８００〜３０００℃で加熱処理
を行うことにより得られる。
【００１３】これらの炭素繊維は、通常１５μm 以下、
好ましくは７〜１３μm の繊維直径を有し、通常例えば
２０００〜３０００本のストランドとして使用すること
ができる。
好ましくは７〜１３μm の繊維直径を有し、通常例えば
２０００〜３０００本のストランドとして使用すること
ができる。
【００１４】本発明においては、筒軸方向と実質的に平
行方向に配列される炭素繊維のうち、少なくとも８０ｖ
ｏｌ％以上、好ましくは９０％以上は、線膨張係数が−
１×１０-6（℃-1）以下の炭素繊維を用いる。
行方向に配列される炭素繊維のうち、少なくとも８０ｖ
ｏｌ％以上、好ましくは９０％以上は、線膨張係数が−
１×１０-6（℃-1）以下の炭素繊維を用いる。
【００１５】ここで、−１×１０-6（℃-1）以下の線膨
張係数としては、特に限定されないが、好ましくは−１
〜２×１０-6（℃-1）、より好ましくは−１．２〜１．
６×１０-6（℃-1）の範囲である。
張係数としては、特に限定されないが、好ましくは−１
〜２×１０-6（℃-1）、より好ましくは−１．２〜１．
６×１０-6（℃-1）の範囲である。
【００１６】なかでも特にピッチ系炭素繊維の採用が好
ましい。炭素繊維の弾性率、強度についても特に限定さ
れないが、光学用筒のねじり剛性およびねじり強度の向
上を目的として、引張弾性率が２４×１０3kgf／mm2以
上（ＳＩ単位系では、約２３５GPa以上）、好ましくは
３０×１０3kgf／mm2以上（約２９４GPa以上）、引張強
度が３００kgf/mm2以上（ＳＩ単位系では、約２９４０M
Pa以上）、好ましくは３５０kgf ／mm2以上（約３４３
０MPa以上）の炭素繊維を用いることが望ましい。 ま
た、筒軸方向に対して±（４０〜５０）度の方向に配列
される炭素繊維のうち、少なくとも５０ｗｔ％以上、好
ましくは６０ｗｔ％以上が線膨張率が−１×１０-6（℃
-1）以下である炭素繊維が用いられる。ここで、−１×
１０-6（℃ -1）以下の炭素繊維としては、特に限定され
ず前述のものを用いることもできる。また、同様に−
１．２×１０-6（℃-1）以下であることがより望まし
い。
ましい。炭素繊維の弾性率、強度についても特に限定さ
れないが、光学用筒のねじり剛性およびねじり強度の向
上を目的として、引張弾性率が２４×１０3kgf／mm2以
上（ＳＩ単位系では、約２３５GPa以上）、好ましくは
３０×１０3kgf／mm2以上（約２９４GPa以上）、引張強
度が３００kgf/mm2以上（ＳＩ単位系では、約２９４０M
Pa以上）、好ましくは３５０kgf ／mm2以上（約３４３
０MPa以上）の炭素繊維を用いることが望ましい。 ま
た、筒軸方向に対して±（４０〜５０）度の方向に配列
される炭素繊維のうち、少なくとも５０ｗｔ％以上、好
ましくは６０ｗｔ％以上が線膨張率が−１×１０-6（℃
-1）以下である炭素繊維が用いられる。ここで、−１×
１０-6（℃ -1）以下の炭素繊維としては、特に限定され
ず前述のものを用いることもできる。また、同様に−
１．２×１０-6（℃-1）以下であることがより望まし
い。
【００１７】本発明に使用される炭素繊維は、各方向お
よび／または各積層において、同じものを用いても良い
が、必要に応じて異なるものを用いても良い。
よび／または各積層において、同じものを用いても良い
が、必要に応じて異なるものを用いても良い。
【００１８】本発明のＣＦＲＰに用いる樹脂としては、
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、不飽和
ポリエステル樹脂、ポリシアネート樹脂、メラミン樹脂
などの熱硬化性樹脂を用いることができる。中でも、通
常の使用においてはエポキシ樹脂が、また苛酷な使用条
件においてはポリシアネート樹脂の使用が望ましい。
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、不飽和
ポリエステル樹脂、ポリシアネート樹脂、メラミン樹脂
などの熱硬化性樹脂を用いることができる。中でも、通
常の使用においてはエポキシ樹脂が、また苛酷な使用条
件においてはポリシアネート樹脂の使用が望ましい。
【００１９】本発明においては、前記した炭素繊維に熱
硬化性樹脂を、本発明の目的に適合した割合に含浸して
筒状に成形し、ついで硬化することにより、本発明のＣ
ＦＲＰ製光学用筒を製造することができる。
硬化性樹脂を、本発明の目的に適合した割合に含浸して
筒状に成形し、ついで硬化することにより、本発明のＣ
ＦＲＰ製光学用筒を製造することができる。
【００２０】本発明におけるＣＦＲＰ製光学用筒を製造
する方法としては各種の方法を採用することができる。
具体的な方法を挙げれば、プリプレグを用いる方法、フ
ィラメントワインディングによる方法、その他これらを
適宜組み合わせた変型法等を採用できる。
する方法としては各種の方法を採用することができる。
具体的な方法を挙げれば、プリプレグを用いる方法、フ
ィラメントワインディングによる方法、その他これらを
適宜組み合わせた変型法等を採用できる。
【００２１】上記したプリプレグによる方法としては、
炭素繊維を一方向に引き揃え、これに熱硬化性樹脂、例
えばエポキシ樹脂組成物を含浸させたプリプレグを、適
宜の方向に裁断し、さらにプリプレグに含有される炭素
繊維が目的の方向となるようにして円筒金型に巻き付
け、必要によりシュリンクテープを巻き付け、加熱加圧
して積層成型するのが一般的である。
炭素繊維を一方向に引き揃え、これに熱硬化性樹脂、例
えばエポキシ樹脂組成物を含浸させたプリプレグを、適
宜の方向に裁断し、さらにプリプレグに含有される炭素
繊維が目的の方向となるようにして円筒金型に巻き付
け、必要によりシュリンクテープを巻き付け、加熱加圧
して積層成型するのが一般的である。
【００２２】また、フィラメントワインディング法とし
ては、炭素繊維束に熱硬化性樹脂組成物、例えば不飽和
ポリエステル樹脂組成物を含浸させたストランドを所定
の角度でマンドレルに巻き付け、所定の厚みを得るまで
回巻して円筒状とした後加熱硬化させるのが一般的であ
る。
ては、炭素繊維束に熱硬化性樹脂組成物、例えば不飽和
ポリエステル樹脂組成物を含浸させたストランドを所定
の角度でマンドレルに巻き付け、所定の厚みを得るまで
回巻して円筒状とした後加熱硬化させるのが一般的であ
る。
【００２３】プリプレグによる積層方法は、特に限定さ
れないが、硬化収縮、熱収縮にともなう歪みを抑制する
目的で、繊維の方向等が厚み方向で対称となるように積
層することが望ましい。
れないが、硬化収縮、熱収縮にともなう歪みを抑制する
目的で、繊維の方向等が厚み方向で対称となるように積
層することが望ましい。
【００２４】また、炭素繊維織物を積層して樹脂を含浸
させる方法、もしくは炭素繊維織物を含有するプリプレ
グを用いて積層成形することもできる。
させる方法、もしくは炭素繊維織物を含有するプリプレ
グを用いて積層成形することもできる。
【００２５】ここで炭素繊維織物以外の形態の炭素繊維
を含有し、炭素繊維織物を含有しないプリプレグを用い
る方法、フィラメントワインディング法、あるいはそれ
らを組み合わせた方法を用いる場合において、特に成形
後に機械加工、例えば孔開け加工、研磨加工などを施す
場合には、積層に少なくとも１層以上の炭素繊維織物、
もしくは炭素繊維織物を含有するプリプレグを加えてお
くことが好ましい。この方法を採用することにより、成
形体の毛羽立ち、ばり、ささくれなどを抑制する事がで
き、加工が容易となるので、特に炭素繊維織物を含有す
るプリプレグの使用が望ましい。
を含有し、炭素繊維織物を含有しないプリプレグを用い
る方法、フィラメントワインディング法、あるいはそれ
らを組み合わせた方法を用いる場合において、特に成形
後に機械加工、例えば孔開け加工、研磨加工などを施す
場合には、積層に少なくとも１層以上の炭素繊維織物、
もしくは炭素繊維織物を含有するプリプレグを加えてお
くことが好ましい。この方法を採用することにより、成
形体の毛羽立ち、ばり、ささくれなどを抑制する事がで
き、加工が容易となるので、特に炭素繊維織物を含有す
るプリプレグの使用が望ましい。
【００２６】この場合の炭素繊維と熱硬化性樹脂との割
合（容積率）は、７５〜５０：２５〜５０より好ましく
は６０〜５０：４０〜５０の範囲であり、炭素繊維の細
密充填に近づけることが好ましいが、最大７５〜７０％
が限界である。
合（容積率）は、７５〜５０：２５〜５０より好ましく
は６０〜５０：４０〜５０の範囲であり、炭素繊維の細
密充填に近づけることが好ましいが、最大７５〜７０％
が限界である。
【００２７】本発明で用いるプリプレグは通常０．０５
〜０．３mm、好ましくは０．１〜０．２mmの厚みのもの
を用いることができる。
〜０．３mm、好ましくは０．１〜０．２mmの厚みのもの
を用いることができる。
【００２８】プリプレグは、目的とする鏡筒の必要強度
を満たすために、適宜の厚みに積層され、例えば０．１
２mmの厚みのフィルムを１０層ないしは２０層積層する
ことによって１．２mmあるいは２．４mmのような積層体
とすることができる。
を満たすために、適宜の厚みに積層され、例えば０．１
２mmの厚みのフィルムを１０層ないしは２０層積層する
ことによって１．２mmあるいは２．４mmのような積層体
とすることができる。
【００２９】本発明のＣＦＲＰ製光学用筒の製造におい
ては、上記した積層において、筒軸方向に実質的に＋
（４０〜５０）度の角度をなす方向の繊維配向を有する
ＣＦＲＰ層と、筒軸方向に実質的に−（４０〜５０）度
の角度をなす方向の繊維配向を有するＣＦＲＰ層の体積
比率は、通常は実質的に５０：５０であることが、成形
時に発生する熱による歪みや硬化による歪みを軽減する
ために重要である。
ては、上記した積層において、筒軸方向に実質的に＋
（４０〜５０）度の角度をなす方向の繊維配向を有する
ＣＦＲＰ層と、筒軸方向に実質的に−（４０〜５０）度
の角度をなす方向の繊維配向を有するＣＦＲＰ層の体積
比率は、通常は実質的に５０：５０であることが、成形
時に発生する熱による歪みや硬化による歪みを軽減する
ために重要である。
【００３０】一方、筒軸に対して、実質的に平行な繊維
配向を有するＣＦＲＰ層と筒軸方向に対して±（４０〜
５０）度の方向に配列される炭素繊維を有するＣＦＲＰ
層との体積比は、通常は８０：２０〜３０：７０、好ま
しくは７０：３０〜４０：６０、さらに好ましくは６
０：４０〜４５：５５の範囲である。
配向を有するＣＦＲＰ層と筒軸方向に対して±（４０〜
５０）度の方向に配列される炭素繊維を有するＣＦＲＰ
層との体積比は、通常は８０：２０〜３０：７０、好ま
しくは７０：３０〜４０：６０、さらに好ましくは６
０：４０〜４５：５５の範囲である。
【００３１】ここで、上記繊維方向を有するＣＦＲＰ層
だけでなく、筒軸に対して実質的に垂直方向の繊維配向
を有するＣＦＲＰ層を加えることもできる。この場合
は、筒軸に対して実質的に平行な繊維配向を有するＣＦ
ＲＰ層と筒軸に対して実質的に垂直方向の繊維配向を有
するＣＦＲＰ層の体積比は、通常４０：６０〜７０：３
０好ましくは４５：５５〜６５：３５程度である。また
全体としては、筒軸に実質的に平行な繊維配向を有する
ＣＦＲＰ層と筒軸に対して実質的に垂直な繊維配向を有
するＣＦＲＰ層の体積の和と、筒軸方向に対して±４０
〜５０度の方向の繊維配向を有するＣＦＲＰ層との体積
比率は、通常は８０：２０〜３０：７０、好ましくは７
０：３０〜４０：６０、さらに好ましくは６０：４０〜
４５：５５の範囲である。
だけでなく、筒軸に対して実質的に垂直方向の繊維配向
を有するＣＦＲＰ層を加えることもできる。この場合
は、筒軸に対して実質的に平行な繊維配向を有するＣＦ
ＲＰ層と筒軸に対して実質的に垂直方向の繊維配向を有
するＣＦＲＰ層の体積比は、通常４０：６０〜７０：３
０好ましくは４５：５５〜６５：３５程度である。また
全体としては、筒軸に実質的に平行な繊維配向を有する
ＣＦＲＰ層と筒軸に対して実質的に垂直な繊維配向を有
するＣＦＲＰ層の体積の和と、筒軸方向に対して±４０
〜５０度の方向の繊維配向を有するＣＦＲＰ層との体積
比率は、通常は８０：２０〜３０：７０、好ましくは７
０：３０〜４０：６０、さらに好ましくは６０：４０〜
４５：５５の範囲である。
【００３２】すなわち、本発明者の知見によれば、実用
上充分な強度、剛性を有しつつ熱膨張が小さく、また複
雑形状であっても歪みが生じないＣＦＲＰ光学用筒を作
成するには、製品の強度、剛性のバランスが良いことが
望ましい。このバランスが悪いと、加熱成形後に常温に
戻した際に全体もしくは一部に歪みが生じる可能性もあ
る。
上充分な強度、剛性を有しつつ熱膨張が小さく、また複
雑形状であっても歪みが生じないＣＦＲＰ光学用筒を作
成するには、製品の強度、剛性のバランスが良いことが
望ましい。このバランスが悪いと、加熱成形後に常温に
戻した際に全体もしくは一部に歪みが生じる可能性もあ
る。
【００３３】上記のようなバランスの良好な製品を製造
するには、各方向に配向したＣＦＲＰ層を上記の体積比
率で用いることが望ましい。
するには、各方向に配向したＣＦＲＰ層を上記の体積比
率で用いることが望ましい。
【００３４】なお、筒軸方向のＣＦＲＰとしての線膨張
係数が本発明の範囲内である限り、筒軸に対して実質的
に平行もしくは筒軸に対して±（４０〜５０）度若しく
は筒軸に対して実質的に垂直な方向以外の、繊維配向を
有するＣＦＲＰ層を含有させても良い。
係数が本発明の範囲内である限り、筒軸に対して実質的
に平行もしくは筒軸に対して±（４０〜５０）度若しく
は筒軸に対して実質的に垂直な方向以外の、繊維配向を
有するＣＦＲＰ層を含有させても良い。
【００３５】本発明のＣＦＲＰ製光学用筒は、筒の厚さ
方向の熱伝導率が０．１ｗ／ｍ・ｋ以下であることも本
発明の特徴の１つである。すなわち、厚み方向の熱伝導
率が従来の鉄やアルミニウム等の数千分の１となるた
め、鏡筒内での空気層に比重差を生ぜず、対流の発生が
ないためシャープな影像を維持できる。
方向の熱伝導率が０．１ｗ／ｍ・ｋ以下であることも本
発明の特徴の１つである。すなわち、厚み方向の熱伝導
率が従来の鉄やアルミニウム等の数千分の１となるた
め、鏡筒内での空気層に比重差を生ぜず、対流の発生が
ないためシャープな影像を維持できる。
【００３６】
【発明の効果】本発明のＣＦＲＰ製光学用筒は、外気温
度が大きく変化しても焦点の修正を行う必要もなくシャ
ープな映像を維持することができる。また、鉄あるいは
アルミニウムの熱伝導率に対比してその値を数千分の１
とすることができるので鏡筒内における空気層に比重差
を生じることなく、結果として対流の発生がないのでこ
の点においてもシャープな映像を維持することが可能で
ある。更に、従来用いられてきた金属材料に比して比弾
性率が大きいので装置全体の軽量化を達成することがで
きる。さらには、本発明のＣＦＲＰ製光学用筒は、コン
ポジットとしてその面内における熱膨張率が非常に小さ
く、かつ剛性のバランスが良好であるために、成型のた
めに加熱した後に常温に冷却しても、ゆがみを生じな
い。
度が大きく変化しても焦点の修正を行う必要もなくシャ
ープな映像を維持することができる。また、鉄あるいは
アルミニウムの熱伝導率に対比してその値を数千分の１
とすることができるので鏡筒内における空気層に比重差
を生じることなく、結果として対流の発生がないのでこ
の点においてもシャープな映像を維持することが可能で
ある。更に、従来用いられてきた金属材料に比して比弾
性率が大きいので装置全体の軽量化を達成することがで
きる。さらには、本発明のＣＦＲＰ製光学用筒は、コン
ポジットとしてその面内における熱膨張率が非常に小さ
く、かつ剛性のバランスが良好であるために、成型のた
めに加熱した後に常温に冷却しても、ゆがみを生じな
い。
【００３７】
実施例１〜２ ピッチ系炭素繊維（直径１０μm ，引張弾性率５００Ｇ
Ｐａ，引張強度４０００ＭＰａ，引張伸度０．３％、線
膨張係数−０．９〜−１．２×１０-6（℃-1）、体積抵
抗率０．５〜０．８×１０-3Ω・cm）の２０００×５本
のロービングを緊張下に炭素繊維：エポキシ樹脂（商品
名エピコート８２８，油化シェルエポキシ社製）の割合
が容積比で６０：４０となるように含浸させて１２０μ
m の厚みを有する引き揃えられた方向性を有する炭素繊
維含有樹脂フィルムを製造した。
Ｐａ，引張強度４０００ＭＰａ，引張伸度０．３％、線
膨張係数−０．９〜−１．２×１０-6（℃-1）、体積抵
抗率０．５〜０．８×１０-3Ω・cm）の２０００×５本
のロービングを緊張下に炭素繊維：エポキシ樹脂（商品
名エピコート８２８，油化シェルエポキシ社製）の割合
が容積比で６０：４０となるように含浸させて１２０μ
m の厚みを有する引き揃えられた方向性を有する炭素繊
維含有樹脂フィルムを製造した。
【００３８】また上記したピッチ系炭素繊維の２０００
本繊維束を製織した炭素繊維平織物に上記エポキシ樹脂
を含浸させ、炭素繊維：エポキシ樹脂の容積比率が５
０：５０、厚さ１２０μｍである炭素繊維織物含有樹脂
フィルムを作製した。
本繊維束を製織した炭素繊維平織物に上記エポキシ樹脂
を含浸させ、炭素繊維：エポキシ樹脂の容積比率が５
０：５０、厚さ１２０μｍである炭素繊維織物含有樹脂
フィルムを作製した。
【００３９】次に上記炭素繊維含有樹脂フィルムを、筒
軸に対する繊維配向が図１の様になるように、アルミニ
ウム製円筒状マンドレルに巻き付け、さらにシュリンク
テープを上から巻き付け、全体を加圧加熱することによ
り硬化させた。
軸に対する繊維配向が図１の様になるように、アルミニ
ウム製円筒状マンドレルに巻き付け、さらにシュリンク
テープを上から巻き付け、全体を加圧加熱することによ
り硬化させた。
【００４０】このときの、筒軸に対して実質的に平行方
向の繊維配向を有するＣＦＲＰ層と筒軸に対して垂直方
向の繊維配向を有するＣＦＲＰ層および筒軸に対して実
質的に±（４０〜５０）度の角度をなす方向の繊維配向
を有するＣＦＲＰ層の、体積比を表Ｉに示した。
向の繊維配向を有するＣＦＲＰ層と筒軸に対して垂直方
向の繊維配向を有するＣＦＲＰ層および筒軸に対して実
質的に±（４０〜５０）度の角度をなす方向の繊維配向
を有するＣＦＲＰ層の、体積比を表Ｉに示した。
【００４１】このようにして製造された筒状体は、外径
324.0mm、内径320.8mmであり、これを用いて全長820m
m、支点長さ300mm、有効長520mmを有する天体望遠鏡の
鏡筒とした。
324.0mm、内径320.8mmであり、これを用いて全長820m
m、支点長さ300mm、有効長520mmを有する天体望遠鏡の
鏡筒とした。
【００４２】次にこの鏡筒について、軸方向および円周
方向の弾性率、筒軸回りのねじり弾性率、さらには筒軸
方向の熱膨張係数ならびに熱変形量、ＣＦＲＰとしての
厚み方向の熱伝導率を測定し、本発明のＣＦＲＰ製光学
用筒の代表例として、その結果を表Ｉに示した。
方向の弾性率、筒軸回りのねじり弾性率、さらには筒軸
方向の熱膨張係数ならびに熱変形量、ＣＦＲＰとしての
厚み方向の熱伝導率を測定し、本発明のＣＦＲＰ製光学
用筒の代表例として、その結果を表Ｉに示した。
【００４３】図２に示した積層構成を有する実施例２の
光学用筒についても、上記炭素繊維含有樹脂フィルムお
よび炭素繊維織含有樹脂フィルムを用いて同様の手法で
積層・成型を行い、各測定を実施し、結果を表１に示し
た。
光学用筒についても、上記炭素繊維含有樹脂フィルムお
よび炭素繊維織含有樹脂フィルムを用いて同様の手法で
積層・成型を行い、各測定を実施し、結果を表１に示し
た。
【００４４】比較例１ 鏡筒の作成において、実施例と同じ炭素繊維含有樹脂フ
ィルムを用い、同様の成型方法を採用したが、積層に際
して、筒軸に対して実質的に平行の方向の繊維配向を有
するＣＦＲＰ層と、筒軸に対して垂直の方向の繊維配向
を有するＣＦＲＰ層と、筒軸に対して±（４０〜５０）
度の方向の繊維配向を有するＣＦＲＰ層の体積比率が、
６０：４０：０とした場合の結果について、表Ｉに示し
た。
ィルムを用い、同様の成型方法を採用したが、積層に際
して、筒軸に対して実質的に平行の方向の繊維配向を有
するＣＦＲＰ層と、筒軸に対して垂直の方向の繊維配向
を有するＣＦＲＰ層と、筒軸に対して±（４０〜５０）
度の方向の繊維配向を有するＣＦＲＰ層の体積比率が、
６０：４０：０とした場合の結果について、表Ｉに示し
た。
【００４５】比較例２〜３ 材料として、ＣＦＲＰを用いずに、鉄およびアルミニウ
ムで製造し、同様の寸法に仕上げ、諸特性を測定し、そ
れぞれ比較例２、および比較例３として表Ｉに併記し
た。
ムで製造し、同様の寸法に仕上げ、諸特性を測定し、そ
れぞれ比較例２、および比較例３として表Ｉに併記し
た。
【００４６】
【表１】 測定方法 熱変形量：５℃の温度上昇時の筒軸方向の伸縮長さをmm
で示した。
で示した。
【図１】本発明のＣＦＲＰ製光学用筒の代表例である実
施例１のＣＦＲＰ層の積層構成を示す図である。
施例１のＣＦＲＰ層の積層構成を示す図である。
【図２】本発明のＣＦＲＰ製光学用筒の他の代表例であ
る実施例２のＣＦＲＰ層の積層構成を示す図である。
る実施例２のＣＦＲＰ層の積層構成を示す図である。
１ 筒軸に対して実質的に平行方向の繊維配向を有す
るＣＦＲＰ層 ２ 筒軸に対して実質的に垂直方向の繊維配向を有す
るＣＦＲＰ層 ３ 筒軸に対して＋（４０〜５０）度の角度をなす方
向の繊維配向を有するＣＦＲＰ層 ４ 筒軸に対して−（４０〜５０）度の角度をなす方
向への繊維配向を有するＣＦＲＰ層 ５ 筒軸に対して±（４０〜５０）度の角度をなす方
向の繊維配向を有するＣＦＲＰ層
るＣＦＲＰ層 ２ 筒軸に対して実質的に垂直方向の繊維配向を有す
るＣＦＲＰ層 ３ 筒軸に対して＋（４０〜５０）度の角度をなす方
向の繊維配向を有するＣＦＲＰ層 ４ 筒軸に対して−（４０〜５０）度の角度をなす方
向への繊維配向を有するＣＦＲＰ層 ５ 筒軸に対して±（４０〜５０）度の角度をなす方
向の繊維配向を有するＣＦＲＰ層
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｌ 23:00 (72)発明者 小野田 央 神奈川県横浜市中区千鳥町８番地 日本石 油株式会社中央技術研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 筒軸方向に実質的に平行な炭素繊維と筒
軸方向に実質的に±（４０〜５０）度の角度をなす方向
の炭素繊維を強化繊維の主要な構成成分とし、かつ該軸
方向に実質的に平行な炭素繊維のうち少なくとも５０ｗ
ｔ％以上が線膨張係数−１×１０-6（℃-1）以下であ
り、かつ該筒軸方向に実質的に±（４０〜５０）度の角
度をなす方向の炭素繊維のうち少なくとも５０ｗｔ％以
上が線膨張係数−１×１０-6（℃-1）以下であって、さ
らに筒軸方向のＣＦＲＰとしての線膨張係数が−０．５
×１０-6〜＋０．５×１０-6（℃-1）であることを特徴
とするＣＦＲＰ製光学用筒。 - 【請求項２】 筒の厚さ方向の熱伝導率が０．１ｗ／ｍ
・ｋ以下であることを特徴とする請求項１に記載のＣＦ
ＲＰ製光学用筒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5237712A JPH0792396A (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | Ｃｆｒｐ製光学用筒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5237712A JPH0792396A (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | Ｃｆｒｐ製光学用筒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0792396A true JPH0792396A (ja) | 1995-04-07 |
Family
ID=17019385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5237712A Pending JPH0792396A (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | Ｃｆｒｐ製光学用筒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0792396A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008506551A (ja) * | 2004-07-15 | 2008-03-06 | エプシロン コンポジット | 引抜成形により得られる複合管とその製造方法 |
| JP2010023366A (ja) * | 2008-07-22 | 2010-02-04 | Mitsubishi Electric Corp | インサート付先進グリッド構造体 |
| CN109571984A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-04-05 | 中国航空工业集团公司基础技术研究院 | 一种长纤维增强复合材料管件的制造工艺方法 |
-
1993
- 1993-09-24 JP JP5237712A patent/JPH0792396A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008506551A (ja) * | 2004-07-15 | 2008-03-06 | エプシロン コンポジット | 引抜成形により得られる複合管とその製造方法 |
| JP2010023366A (ja) * | 2008-07-22 | 2010-02-04 | Mitsubishi Electric Corp | インサート付先進グリッド構造体 |
| CN109571984A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-04-05 | 中国航空工业集团公司基础技术研究院 | 一种长纤维增强复合材料管件的制造工艺方法 |
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