JPS58152049A - 炭素繊維強化ポリアミド樹脂複合材料 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高度の機械的性能を有する炭素繊維強化ポリア
ミド樹脂複合材料に関する。

炭素繊維強化複合材料は、卓越した比強度、比弾性率な
どのコンポジット特性、軽量性などの特性により、各種
の構造部材として広（使用されている。炭素繊維で強化
された一般産業用複合利料のためのマトリックス樹脂に
ついては、優れた機械的特性、耐熱性等のほかに、成形
性、生産性、経済性などが良好であることも要求される
。

従来マトリックス樹脂としては、炭素繊維に対する接着
性が良好なエポキシ樹脂が広く使用されている。しかし
エポキシ樹脂は重合、架橋反応によって硬化する必要が
あるため、成形時間が長く、生産性が低いという欠点が
ある。これに対して熱可塑性マトリックス樹脂は、短時
間で成形できるため成形コストを低減できるが、高い耐
熱性及び耐薬品性を有するため、樹脂の加熱溶融、溶剤
への溶解などの手段では、炭素繊維への良好な含浸が困
難である。このためポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂
をマトリックスとする炭素繊維強化材料は、エポキシ樹
脂をマトリックスとするものに比べて機械的性能が劣っ
ている。

本発明者は、これらの問題点を改良するため鋭意検討し
た結果、高度の機械的特性を有する炭素繊維強化ポリプ
ミド樹脂複合材料を製造することに成功した。

本発明は、ポリアミド樹脂系接着剤を含浸させたほぼ一
方向に平行１して拡開されたシート状連続炭素繊維集合
体とポリアミドマトリックス樹脂シートとを、複数枚積
層接着してなる炭素繊維強化ポリアミド樹脂複合材料で
ある。

本発明の炭素繊維複合材料は、ポリアミド樹脂系接着剤
が炭素繊維表面のミクロ孔によく浸透しているので、炭
素繊維とマトリックス樹脂との接触界面の親和性が向上
するため、優れた機械的特性を有する。

マトリックス樹脂７−トとして用いられるポパミド、ポ
リカプロアミド、ポリへキサメチレンセバカミド、ポリ
ラウロアミド、芳香族成分を含むポリアミドなどがあげ
られる。このマトリックス樹脂シートの複合材料全体に
対する割合は、成形加工性、機械的性能の強化効果など
の点から１５〜９０重量％、特に６０−”７０重量％の
範囲が好ましい。

ポリアミド樹脂は鎖状高分子で、分子中にアミド基を有
しているが、アミド基は極性を有しているので隣接の原
子との間に水素結合を形成するため、常温のみでなく比
較的高温においても、強度、剛性率、衝撃強度、耐摩耗
性などの機械的特性、寸法安定性、成形性、生産性、経
済性に優れており、一般産業用材料に適したマトリック
ス樹脂である。

ポリアミド樹脂系接着剤としては、耐熱性、炭素繊維と
の親和性、溶剤への溶解性などの点から、ナイロン６６
、ナイロン６などの線状ポリアミド系接着剤、ナイロン
６６、ナイロン６、ナイロン６１０、ナイロン１２など
の共重合ナイロン系接着剤、変性ナイロン性接着剤など
があげられる。

本発明の複合材料を製造するに際しては、まずポリアミ
ド樹脂系接着剤を溶剤に溶解し、粘度１００センチポイ
ズ以下、好ましくは１０〜５０センチポイズの溶液を調
製する。接着剤溶液の粘度がこれより高いと、接着剤の
炭素繊維表面ミクロ孔への浸透が不完全となる。

次いでほぼ一方向に平行して拡開されたシート状連続炭
素繊維集合体を前記の接着剤溶液に浸漬し、接着剤を繊
維に含浸させる。複合材料に対する接着剤の割合は０．
５〜５重量％特に１〜６重量％が好ましい。

この炭素繊維集合体を、接着剤溶液が未乾燥状態でポリ
アミドマトリックス樹脂シートに貼着し一〇プリプレグ
を得る。このプリプレグを繊維一方向あるいは斜交、直
交の繊維異方向など、所望の繊維方向に必要な枚数を積
層したのち、所定の形状に賦型するために金型に入れて
加熱、加圧する。

加熱方法としては、電熱を熱源とする外部加熱、高周波
又は超音波を利用する内部加熱などの方法が用いられる
。賦形方法としては、板状の二次元的成形品及び中空状
、棒状、管状などの三次元的成形品を連続的に製造する
圧縮成形、低圧成形などの加工法が用いられる。

本発明の複合材料は軽量であり、しかも高度の機械的特
性を有しているので、産業機械部品、車輌などの構造材
として多方面に使用できる。

下記実施例中の％は重量を意味する。

実施例 ポリアミド樹脂系接着剤（ナイロン６６、ナイロン６及
びナイロン１２の共重合物）をメタノール５０％及びト
リクロルエチレン５０％の混合溶剤に溶解し、樹脂濃度
１％の溶液を調製する。炭素繊維（三菱レイヨン社製：
パイｏフィルＡＳタイプ、フィラメント数１００００本
）６０本をほぼ平行にかつ均一な厚さに配列したシート
状炭素繊維集合体を、前記の樹脂溶液に含浸する。この
炭素繊維を、未乾燥の状態でナイロン６６マトリックス
樹脂フィルム（厚さ０゜０５鴎）に貼着したのち、乾燥
して固着一体化して一方向プリプレグを作製する。

こうして得られたプリプレグはポリアミド樹脂系接着剤
の付着率１．２％、厚さ０．１５ｗｍ及び目付２００ｊ
％／ｍ２である。このプリプレグを縦１１−０闘、横’
２１０１１１ｍの大きさに切断し、これを一方向に１４
枚積層して金型に入れ、温度２８０１ｍ”、圧カフ　ｋ
ｇ　／　ｃｍ２で１０分間プレスすると、厚さ約２胴の
複合材平板が得られる。

この複合材平板、比較例で得られた平板及びエポキシ樹
脂をマトリックスとした平板の特性値を測定した。その
結果を次表に示す。実施例のイ板は比較例の平板に比べ
て、性能が約２０Ｑｌ、向にしており、エポキシ樹脂を
マトリックスとした平板とほぼ同程度の性能を有するこ
とが知られる。

比較例 実施例と同じ炭素繊維をほぼ平行にかつ均一の厚さに配
列したシート状炭素繊維集合体とナイロン６６マトリッ
クス樹脂フィルムを交互に積層する。この積層体を実施
例と同様に処理すると、厚さ約２閣の複合材平板が得ら
れる。

出願人　三菱レイヨン株式会社 代理人　弁理士小　林　正　雄

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ポリアミド樹脂系接着剤を含浸させたほぼ一方向に平行
   して拡開されたシート状連続炭素繊維集合体とポリアミ
   ドマトリックス樹脂シートとを、複数枚積層接着してな
   る炭素繊維強化ポリアミド樹脂複合材料。