JPS59111839A - 炭素繊維強化複合中間体 - Google Patents
炭素繊維強化複合中間体Info
- Publication number
- JPS59111839A JPS59111839A JP57221957A JP22195782A JPS59111839A JP S59111839 A JPS59111839 A JP S59111839A JP 57221957 A JP57221957 A JP 57221957A JP 22195782 A JP22195782 A JP 22195782A JP S59111839 A JPS59111839 A JP S59111839A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon fiber
- strength
- fiber
- fibers
- composite
- Prior art date
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- Granted
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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
【発明の詳細な説明】
本発明は高強度、高剛性を有する複合材を作り得る炭素
繊維強化樹脂複合中間体に関するものであシ、とくに航
空宇宙用飛行体、地上高速輸送体等をはじめとする工業
用材料として、或いは高品質性能が要求されるスポーツ
レジャー用複合材料として使用しうる複合中間体に関す
るものである。
繊維強化樹脂複合中間体に関するものであシ、とくに航
空宇宙用飛行体、地上高速輸送体等をはじめとする工業
用材料として、或いは高品質性能が要求されるスポーツ
レジャー用複合材料として使用しうる複合中間体に関す
るものである。
炭素繊維強化複合材料は高い強度と剛性を有することか
注目され材料の軽量化、高強度化が要求される分野を中
心にその用途開発が進められているが、材料のより一層
の軽量化、高剛性を図る場合現在開発実用化されている
引張強度３００ＫｇＡＪ、引張弾性率２３Ｖ−程度の炭
素繊維によって強化された繊維強化プラースチックでは
その要望を満たすことは極めて難しい状態となってきて
いる。
注目され材料の軽量化、高強度化が要求される分野を中
心にその用途開発が進められているが、材料のより一層
の軽量化、高剛性を図る場合現在開発実用化されている
引張強度３００ＫｇＡＪ、引張弾性率２３Ｖ−程度の炭
素繊維によって強化された繊維強化プラースチックでは
その要望を満たすことは極めて難しい状態となってきて
いる。
炭素繊維強化プラスチツク複合材料の強度、剛性を向上
する方法としては（１）使用する炭素繊維の引張強度、
引張伸度を向上すること、（２）マ） ＩＪラックス脂
の強度、伸度を向上せしめること、（３）炭素繊維とマ
トリックス樹脂との界面接着性を向上すること、等によ
ってその目的を達成しうると予測され、これらの観点よ
り種々の検討が進められている。
する方法としては（１）使用する炭素繊維の引張強度、
引張伸度を向上すること、（２）マ） ＩＪラックス脂
の強度、伸度を向上せしめること、（３）炭素繊維とマ
トリックス樹脂との界面接着性を向上すること、等によ
ってその目的を達成しうると予測され、これらの観点よ
り種々の検討が進められている。
しかし、（１）〜（３）に示したいずれの方法も現在使
用されている技術に対し著るしい技術的飛躍がなければ
その目的を達成することはできず、現実問題としてすぐ
に採用することができないものである。
用されている技術に対し著るしい技術的飛躍がなければ
その目的を達成することはできず、現実問題としてすぐ
に採用することができないものである。
そこで、本発明者は現在開発実用化されている素材を用
い、上述した要望に答え得る複合中間体を開発すべぐ検
討した結果得られたものであり、その要旨は、引張強度
２００Ｋｇ／−以上、引張弾性率２０ ｔ ／ ＩＩＩ
Ｊ以上の高強度、高弾性の炭素繊維（Ａ）と、繊維含有
率ｓｏｖｏ−ｇ％なる一方向引揃え樹脂マトリックス複
合材に於て１１０に９／−以上の圧縮強度と、８ｔ／−
以上の圧縮弾性率を与えうる補強用繊維（Ｂ）とを体積
比で９５１５〜５／９５なる割合で併用して補強材とし
、マトリックスとして樹脂を用いた炭素繊維強化複合中
間体にある。
い、上述した要望に答え得る複合中間体を開発すべぐ検
討した結果得られたものであり、その要旨は、引張強度
２００Ｋｇ／−以上、引張弾性率２０ ｔ ／ ＩＩＩ
Ｊ以上の高強度、高弾性の炭素繊維（Ａ）と、繊維含有
率ｓｏｖｏ−ｇ％なる一方向引揃え樹脂マトリックス複
合材に於て１１０に９／−以上の圧縮強度と、８ｔ／−
以上の圧縮弾性率を与えうる補強用繊維（Ｂ）とを体積
比で９５１５〜５／９５なる割合で併用して補強材とし
、マトリックスとして樹脂を用いた炭素繊維強化複合中
間体にある。
本発明を実施するに際して用いる炭素繊維（Ａ）として
はポリアクリロニトリル系繊維、ピッチ系繊維、タール
系繊維などよりなるプレカーサーを焼成して得られる２
００に７／−以上、とくに５００Ｋｇ／−以上の引張強
度と、２０ｔ／−以上、好ましくは２５ｔ／−以上の引
張弾性率を有する炭素繊維をその具体例として挙げるこ
とができ、これらの炭素繊維は単独で、或いは複合した
状態で用いることができ、場合によっては芳香族ポリア
ミド繊維を併用するのもよい。
はポリアクリロニトリル系繊維、ピッチ系繊維、タール
系繊維などよりなるプレカーサーを焼成して得られる２
００に７／−以上、とくに５００Ｋｇ／−以上の引張強
度と、２０ｔ／−以上、好ましくは２５ｔ／−以上の引
張弾性率を有する炭素繊維をその具体例として挙げるこ
とができ、これらの炭素繊維は単独で、或いは複合した
状態で用いることができ、場合によっては芳香族ポリア
ミド繊維を併用するのもよい。
一輔強用繊維ＣＢ）としては前述した如きプレカーサ）
−を焼成した炭素繊維類、ボロン繊維、アルミナ繊維、
シリコンカーバイト繊維類のうち、これら補強用繊維を
ｅｏｖｏｎ％含む一方向引揃え樹脂マトリックス複合体
に於て１１０Ｋｇ／ｍＡ以上、好ましくは１３０Ｋｇ／
−以上の圧縮強度と、８ｔ／−以上好ましくは１Ｏｔ／
−以上の圧縮弾性率を与えうる繊維類を挙げることがで
きる。補強用繊維（Ｂ）はその単繊維径が太い程複合材
の圧縮強度及び圧縮弾性率が大きくなる傾向を示すため
出来るだけ大繊度のものや部分接着した部分を含むトウ
を用いるのがよく、更には太い繊度のものと細い繊度の
ものとを混合したものなどを用いる。
シリコンカーバイト繊維類のうち、これら補強用繊維を
ｅｏｖｏｎ％含む一方向引揃え樹脂マトリックス複合体
に於て１１０Ｋｇ／ｍＡ以上、好ましくは１３０Ｋｇ／
−以上の圧縮強度と、８ｔ／−以上好ましくは１Ｏｔ／
−以上の圧縮弾性率を与えうる繊維類を挙げることがで
きる。補強用繊維（Ｂ）はその単繊維径が太い程複合材
の圧縮強度及び圧縮弾性率が大きくなる傾向を示すため
出来るだけ大繊度のものや部分接着した部分を含むトウ
を用いるのがよく、更には太い繊度のものと細い繊度の
ものとを混合したものなどを用いる。
炭素繊維（Ａ）と補強用繊維（Ｂ）との組合せは体積比
で９５１５〜５／９５なる割合とするのがよい。
で９５１５〜５／９５なる割合とするのがよい。
本発明の複合材中間体より得られる成形体は従来開発さ
れてきた複合材料製成形体に比べ高強度でかつ高剛性な
ものとすることができるが、その理由は次の如く考えら
れる。即ち、第１図に示す如く、複合材成形体（１）を
支点（２）、（３）にて支え、その上面より力（４）を
加えた場合、力（４）の下面にあたる成形体はその中心
面から上の部分（５）の領域に於ては圧縮力が、下面（
６）に於ては引張り力が主体的に加えられ、その破壊は
成形体の引張り側よシも圧縮力が強く働く側が先行する
。通常の高強度炭素繊維のみを補強材とする複合材”ｅ
ｏ ｔｏｄ％の樹脂マトリックス複合材に於て引張強
度は１５０〜１７０Ｋｇ／−と十分であるにもかかわら
ず、その圧縮弾性率は１１０〜Ｌ８０に９／−と小さい
ものとなっている。また近年開発が進められている高弾
性炭素繊維を補強材として使用した複合材の引張強度は
１４０〜１５０に９／−であるのに対し、やはシその圧
縮強度は９０〜１１０に９／−と低く、高性能炭素繊維
を補強材として作られた複合材はどうしてもその圧縮強
度が低いのである。これに対し、本発明の中間体には高
い圧縮強度を与えうる補強用繊維を炭素繊維（Ａ）に対
し体積比で５チ以上併用しであるため、この中間体から
作られた成形体の破壊強度を著るしく向上せしめること
ができるのである。このような補強用繊維の組合せ例と
しては、例えば、高弾性率炭素繊維と高強度高圧縮性を
有する炭素繊維との組合せ、高強度高弾性炭素繊維と低
弾性高圧縮性炭素繊維との組合せ、径６〜９μの引張強
度５００Ｋｇ、／ＴｎＡ、引張弾性率２３ ｔ ／ ｍ
Ａなる高強度炭素繊維と、径２０〜２５μの６ｏ ｖｏ
、６％時複合材の圧縮強度が１６０に９／ＩＩＩＡ、圧
縮弾性１２ｔ／−を与えうる高圧縮性炭素繊維、或いは
径１００μのボロン繊維などの組合せなどを挙げること
ができる。
れてきた複合材料製成形体に比べ高強度でかつ高剛性な
ものとすることができるが、その理由は次の如く考えら
れる。即ち、第１図に示す如く、複合材成形体（１）を
支点（２）、（３）にて支え、その上面より力（４）を
加えた場合、力（４）の下面にあたる成形体はその中心
面から上の部分（５）の領域に於ては圧縮力が、下面（
６）に於ては引張り力が主体的に加えられ、その破壊は
成形体の引張り側よシも圧縮力が強く働く側が先行する
。通常の高強度炭素繊維のみを補強材とする複合材”ｅ
ｏ ｔｏｄ％の樹脂マトリックス複合材に於て引張強
度は１５０〜１７０Ｋｇ／−と十分であるにもかかわら
ず、その圧縮弾性率は１１０〜Ｌ８０に９／−と小さい
ものとなっている。また近年開発が進められている高弾
性炭素繊維を補強材として使用した複合材の引張強度は
１４０〜１５０に９／−であるのに対し、やはシその圧
縮強度は９０〜１１０に９／−と低く、高性能炭素繊維
を補強材として作られた複合材はどうしてもその圧縮強
度が低いのである。これに対し、本発明の中間体には高
い圧縮強度を与えうる補強用繊維を炭素繊維（Ａ）に対
し体積比で５チ以上併用しであるため、この中間体から
作られた成形体の破壊強度を著るしく向上せしめること
ができるのである。このような補強用繊維の組合せ例と
しては、例えば、高弾性率炭素繊維と高強度高圧縮性を
有する炭素繊維との組合せ、高強度高弾性炭素繊維と低
弾性高圧縮性炭素繊維との組合せ、径６〜９μの引張強
度５００Ｋｇ、／ＴｎＡ、引張弾性率２３ ｔ ／ ｍ
Ａなる高強度炭素繊維と、径２０〜２５μの６ｏ ｖｏ
、６％時複合材の圧縮強度が１６０に９／ＩＩＩＡ、圧
縮弾性１２ｔ／−を与えうる高圧縮性炭素繊維、或いは
径１００μのボロン繊維などの組合せなどを挙げること
ができる。
補強用繊維の、形態としては、トウ状物一方向引揃えシ
ート状物、織物、編組物、チョツプドファイバー、スプ
レッドロービング管種々の形態で用いることができる。
ート状物、織物、編組物、チョツプドファイバー、スプ
レッドロービング管種々の形態で用いることができる。
本発明を実施するに際して用いるマトリックス樹脂とし
ては不飽和ポリエステノペビニルエステル、エポキシ樹
脂、ポリイミド、マレイミド、フェノール樹脂等の熱硬
化性樹脂のみならず、ポリアミド、ポリエステル、ポリ
塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ＰＰ５１
ポリエーテルエーテルケトン、Ｐｒｏ等の熱可塑性樹脂
のいずれをも用いることができる。
ては不飽和ポリエステノペビニルエステル、エポキシ樹
脂、ポリイミド、マレイミド、フェノール樹脂等の熱硬
化性樹脂のみならず、ポリアミド、ポリエステル、ポリ
塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ＰＰ５１
ポリエーテルエーテルケトン、Ｐｒｏ等の熱可塑性樹脂
のいずれをも用いることができる。
本発明の複合中間体の形態としてはプリプレグシート、
ＳＭＯ，ＢＭＯ，ペレット状成形中間体、スタンパブル
シート、ロービング等の種々の形能のものとして用いる
ことができる。
ＳＭＯ，ＢＭＯ，ペレット状成形中間体、スタンパブル
シート、ロービング等の種々の形能のものとして用いる
ことができる。
本発明の複合中間体を成形した成形体は比強度、比剛性
、比圧縮強度が従来開発されてきた複合体に比べ優れて
おシ、また、成形時の取扱いが簡単で、かつ、バランス
のとれた成形物を得ることができる。
、比圧縮強度が従来開発されてきた複合体に比べ優れて
おシ、また、成形時の取扱いが簡単で、かつ、バランス
のとれた成形物を得ることができる。
以下実施例により効果を説明する。
実施例衣−１に示した高引張強度を示す炭素繊維群（Ａ
）と高圧縮強度を示す繊維群（Ｂ）を表−１に示す様な
割合で配合し、エポキシ樹脂を含浸した一方向引揃え補
強繊維プリプレグを製造し、繊維含有率６０Ｖｏ−ｇ％
、内径ＦＳＯｒｒｕｎ、長さ３００肌のパイプ状成形物
を作りその曲げ強度を比較した結果を表−１に示した。
）と高圧縮強度を示す繊維群（Ｂ）を表−１に示す様な
割合で配合し、エポキシ樹脂を含浸した一方向引揃え補
強繊維プリプレグを製造し、繊維含有率６０Ｖｏ−ｇ％
、内径ＦＳＯｒｒｕｎ、長さ３００肌のパイプ状成形物
を作りその曲げ強度を比較した結果を表−１に示した。
それぞれ単独の材料で同様の成形物にした場合の特性と
対比すると強度、剛性のバランスが取れて良好であるこ
とが判る。
対比すると強度、剛性のバランスが取れて良好であるこ
とが判る。
表 −１
第１図は複合材で作られた成形体の破壊現象を示す構成
図である。 特許出願人 三菱レイヨン株式会社 代理人 弁理士 １）村 武 敏 第１図 ２
図である。 特許出願人 三菱レイヨン株式会社 代理人 弁理士 １）村 武 敏 第１図 ２
Claims (1)
- 引張強度２００Ｋｇ／−以上、引張弾性率２０ｔ／−以
上の高強度高弾性の炭素繊維（Ａ）、繊維含有率ｅｏｖ
ｏ−ｇ％による一方向引揃え樹脂マトリックス複合材に
於て１１０Ｋｐ／／１１ 以上の圧縮強度と８ｔ／ｍＡ
以上の圧縮弾性率を与え得る補強用繊維（Ｂ）とを炭素
繊維（Ａ）と補強用繊維（Ｂ）とを体積比９５／ト５
／９５なる割合で混合したものを補強材とし樹脂をマト
リックスとした炭素繊維強化複合材中間体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57221957A JPS59111839A (ja) | 1982-12-20 | 1982-12-20 | 炭素繊維強化複合中間体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57221957A JPS59111839A (ja) | 1982-12-20 | 1982-12-20 | 炭素繊維強化複合中間体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59111839A true JPS59111839A (ja) | 1984-06-28 |
| JPH0242098B2 JPH0242098B2 (ja) | 1990-09-20 |
Family
ID=16774805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57221957A Granted JPS59111839A (ja) | 1982-12-20 | 1982-12-20 | 炭素繊維強化複合中間体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59111839A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4603157A (en) * | 1984-05-23 | 1986-07-29 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Intermediate for composite material |
| JPH0226731A (ja) * | 1988-07-15 | 1990-01-29 | Nissan Motor Co Ltd | 炭素繊維強化複合材料 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5785636A (en) * | 1995-10-12 | 1998-07-28 | Beloit Technologies, Inc. | Composite roll shell |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5658023A (en) * | 1979-10-12 | 1981-05-20 | Toray Industries | Fiber material for fiber reinforsed resin |
-
1982
- 1982-12-20 JP JP57221957A patent/JPS59111839A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5658023A (en) * | 1979-10-12 | 1981-05-20 | Toray Industries | Fiber material for fiber reinforsed resin |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4603157A (en) * | 1984-05-23 | 1986-07-29 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Intermediate for composite material |
| JPH0226731A (ja) * | 1988-07-15 | 1990-01-29 | Nissan Motor Co Ltd | 炭素繊維強化複合材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0242098B2 (ja) | 1990-09-20 |
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