JPS59157342A - 複合材料 - Google Patents
複合材料Info
- Publication number
- JPS59157342A JPS59157342A JP3259283A JP3259283A JPS59157342A JP S59157342 A JPS59157342 A JP S59157342A JP 3259283 A JP3259283 A JP 3259283A JP 3259283 A JP3259283 A JP 3259283A JP S59157342 A JPS59157342 A JP S59157342A
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- JP
- Japan
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- yarn
- fibers
- fiber
- composite material
- processed
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- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
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】
本発明は連続した炭素繊維から成るフィラメント糸をＭ
ｆ、体加工によって特殊形態を有する加工糸を得、又、
該加工糸を熱可塑性もしくは熱硬化性樹脂との組合せに
よって得る特殊な複合材料に係るものである。
ｆ、体加工によって特殊形態を有する加工糸を得、又、
該加工糸を熱可塑性もしくは熱硬化性樹脂との組合せに
よって得る特殊な複合材料に係るものである。
更に詳説するならば、従来連続した炭素繊維の複数本か
ら成るフィラメント糸は、その糸の有する高強力、高弾
性の特性を利用して熱可塑性、熱硬化性樹脂を含浸させ
た后樹脂を硬化せしめて複合材料′ｆ：得ているが、か
くの如き複合材料は炭素繊維の有する特性を生かした非
常に軽くて金属よ’Ｎ＋ｊｌｌｌｆ、弾性の高い材料と
なるものであり、近年その特徴を利用して航空機、自動
車をはじめとして各種スポーツ用品、工業用途に向けら
れている。
ら成るフィラメント糸は、その糸の有する高強力、高弾
性の特性を利用して熱可塑性、熱硬化性樹脂を含浸させ
た后樹脂を硬化せしめて複合材料′ｆ：得ているが、か
くの如き複合材料は炭素繊維の有する特性を生かした非
常に軽くて金属よ’Ｎ＋ｊｌｌｌｆ、弾性の高い材料と
なるものであり、近年その特徴を利用して航空機、自動
車をはじめとして各種スポーツ用品、工業用途に向けら
れている。
上記複合材料は、構造体とした場合、その構造体に応力
がかかる方向に繊維を配置せしめることによって、その
特徴が発揮されるものであり、通常は一方向に並列せし
めた后、樹脂を含浸させたシートを作成するか、或いは
織物に同じく樹脂を含浸せしめてシートを作成して、か
かるシート？必要に応じた枚数を必要な方向にｆ＊層し
て構造体となし、然る后に！１１ｉ脂を硬化せしめて初
めて成形物を得るものである。
がかかる方向に繊維を配置せしめることによって、その
特徴が発揮されるものであり、通常は一方向に並列せし
めた后、樹脂を含浸させたシートを作成するか、或いは
織物に同じく樹脂を含浸せしめてシートを作成して、か
かるシート？必要に応じた枚数を必要な方向にｆ＊層し
て構造体となし、然る后に！１１ｉ脂を硬化せしめて初
めて成形物を得るものである。
この場合、各シートに於て、まず一方向に繊維を並べた
ものについては、繊維軸方向に対しては、繊維の有する
特性がそのまま発揮される′が、繊維軸に対してｑｏ０
方向には繊維の特性の影１’を殆んど及ばずことができ
ず、単に複合化さｎた樹脂の性質のみとなる。又、織物
の場合Ｏゴ、繊維軸が００と９０°のため平面での強度
発揮は充分であるが、シート間については繊維による介
在効果が得られず、結局、樹脂の性質のみとなる。
ものについては、繊維軸方向に対しては、繊維の有する
特性がそのまま発揮される′が、繊維軸に対してｑｏ０
方向には繊維の特性の影１’を殆んど及ばずことができ
ず、単に複合化さｎた樹脂の性質のみとなる。又、織物
の場合Ｏゴ、繊維軸が００と９０°のため平面での強度
発揮は充分であるが、シート間については繊維による介
在効果が得られず、結局、樹脂の性質のみとなる。
１） ＜の如く、連続した炭素繊維の複数本から成るフ
ィラメント糸又はトウは、そのフィラメント束の配列か
ら来る繊維の配向性のため、その配向からはずれた方向
には非常に脆いものとなる。結果として・材料としての
特性のうち最も弱点となるのは、シート間の相間剥離で
ある。
ィラメント糸又はトウは、そのフィラメント束の配列か
ら来る繊維の配向性のため、その配向からはずれた方向
には非常に脆いものとなる。結果として・材料としての
特性のうち最も弱点となるのは、シート間の相間剥離で
ある。
本発明者等は、上記欠点を解消すべく鋭意検討を進めた
結果、次に述べるような方法を採用することによって上
記したような問題点を解決しえ＼ことを見出したもので
ある。
結果、次に述べるような方法を採用することによって上
記したような問題点を解決しえ＼ことを見出したもので
ある。
即ち本発明の要旨とするところは、複数本の連続した炭
素繊維から成り、夫々の繊維が部分的或いは全般にわた
って互に交絡し、もしくは切断して毛羽状又Ｃまループ
状を呈している炭素繊維フィラメント加工糸及びこの加
工糸に熱可塑性もしくは熱硬化性樹脂を含浸せしめ、然
る后に硬化して成る複合材料にある。
素繊維から成り、夫々の繊維が部分的或いは全般にわた
って互に交絡し、もしくは切断して毛羽状又Ｃまループ
状を呈している炭素繊維フィラメント加工糸及びこの加
工糸に熱可塑性もしくは熱硬化性樹脂を含浸せしめ、然
る后に硬化して成る複合材料にある。
本発明を具体的に説明すると次の通りである。
真直なる繊維束を同方向に配列してその周囲に樹脂を被
覆してマトリックスとした場合、繊維束の配列方向への
補強効果はその綽゛維の有する強度特性が充分発揮され
るが、繊維軸からはずれた方向に対しては全く、その効
果は発揮されない。然るに本発明によって加工された繊
維束は繊維が夫々系った方向に配列されるため夫々の繊
維配向に沿って補強力を発揮するため、真直な一方向に
較べて応力に多様性が生ずる。それだけ複合材料として
の機能が向上することとなる。
覆してマトリックスとした場合、繊維束の配列方向への
補強効果はその綽゛維の有する強度特性が充分発揮され
るが、繊維軸からはずれた方向に対しては全く、その効
果は発揮されない。然るに本発明によって加工された繊
維束は繊維が夫々系った方向に配列されるため夫々の繊
維配向に沿って補強力を発揮するため、真直な一方向に
較べて応力に多様性が生ずる。それだけ複合材料として
の機能が向上することとなる。
以下図面によって本発明を説明する。第１図（イ）はア
クリル系長繊維束を焼成して、得られた炭素繊維束を示
すものであるが、図に示す如く各繊維（イ）は直線状に
配列しているが、第１図ＣＢ）は特殊空気流体７ＩＩＩ
工によって各繊維を撹乱することによってＰ）の如く各
繊維を互に交絡せしめて繊維を夫々が繊維間及び各繊維
の長さ方向に乱れを生じさせ、該処理により、繊維束の
中での繊維軸を多様化せしめたものである。
クリル系長繊維束を焼成して、得られた炭素繊維束を示
すものであるが、図に示す如く各繊維（イ）は直線状に
配列しているが、第１図ＣＢ）は特殊空気流体７ＩＩＩ
工によって各繊維を撹乱することによってＰ）の如く各
繊維を互に交絡せしめて繊維を夫々が繊維間及び各繊維
の長さ方向に乱れを生じさせ、該処理により、繊維束の
中での繊維軸を多様化せしめたものである。
第２図は九体加工条件を種々設定することにより繊維束
に於けるある部分の繊維をループ化する力）もしくは切
断することによって繊維束の外部に突出せしめて毛羽状
を形成せんとするものであり、図に於て（ハ）がループ
を示し、又に）は突出した毛羽を示す。
に於けるある部分の繊維をループ化する力）もしくは切
断することによって繊維束の外部に突出せしめて毛羽状
を形成せんとするものであり、図に於て（ハ）がループ
を示し、又に）は突出した毛羽を示す。
本発明の炭素繊維の加工糸を得る方法及び装置の概略を
第３図及び第を図に示す。第３図は第１図ＣＢ）に示す
繊維交互交絡加工糸を得る方法及び装置を示すものであ
るが、図に於いて炭素繊維束ｌがテンサーλ及びガイド
３を経てフィードローラーダ、ダ′によって流体撹乱装
置５に供給される。流体撹乱装置Ｓは、高圧空気をオリ
アイス内に噴射、オリアイス内の空気を撹乱せしめ、そ
の中へ繊維束を導き撹乱流によって繊維同志を交絡せし
めるものである。かくして得られた交絡糸は送出し四−
ラ−６，６′及びガイド７を経て捲取り用回転ドラムｇ
にボビン９が接触回転してボビン９に捲取られる。
第３図及び第を図に示す。第３図は第１図ＣＢ）に示す
繊維交互交絡加工糸を得る方法及び装置を示すものであ
るが、図に於いて炭素繊維束ｌがテンサーλ及びガイド
３を経てフィードローラーダ、ダ′によって流体撹乱装
置５に供給される。流体撹乱装置Ｓは、高圧空気をオリ
アイス内に噴射、オリアイス内の空気を撹乱せしめ、そ
の中へ繊維束を導き撹乱流によって繊維同志を交絡せし
めるものである。かくして得られた交絡糸は送出し四−
ラ−６，６′及びガイド７を経て捲取り用回転ドラムｇ
にボビン９が接触回転してボビン９に捲取られる。
第を図は第２図に示す如きループ及び毛羽を有する加工
糸を得んとする加工方法及び装置の概略を示すものであ
り、炭素繊維束／はテンサーコ及びガイド３を経てフィ
ードローラーｑ。
糸を得んとする加工方法及び装置の概略を示すものであ
り、炭素繊維束／はテンサーコ及びガイド３を経てフィ
ードローラーｑ。
ｔ′によりループ及び毛羽発生装置ＩＯに供給される。
このループ及び毛羽発生装置は空気撹乱装置／／によっ
て繊維束が撹乱流に導かれ繊維相互が乱され、力）かる
状態で当て板／、２に衝突することｒＣより、ループ及
び毛羽を発生するものである。得らｌｒした加工糸は、
送出しローラーＡ 、 Ａ’によって送り田さｎ１ガイ
ドｔを経て回転ドラムｇに接触したボビン９に捲取られ
る。
て繊維束が撹乱流に導かれ繊維相互が乱され、力）かる
状態で当て板／、２に衝突することｒＣより、ループ及
び毛羽を発生するものである。得らｌｒした加工糸は、
送出しローラーＡ 、 Ａ’によって送り田さｎ１ガイ
ドｔを経て回転ドラムｇに接触したボビン９に捲取られ
る。
かくして得られた加工糸は繊維の配向が多様化されたた
め・加工糸を平行に並べて樹脂を含浸、硬化せしめ偵合
材料を作成した場合、平行に並べた加工糸同志が接触し
て隣り同志の糸が互に交絡作用を起し、その状態にて樹
脂による俵合化を行った場合、その交絡作用が複合材料
としての性能を大きく変えることとなる。即ち糸の配向
に対してｑｏ０方向の繊維による拘束が部分的に起き、
全体としてはその方向に対する抗力を増加せしめる結果
となる。
め・加工糸を平行に並べて樹脂を含浸、硬化せしめ偵合
材料を作成した場合、平行に並べた加工糸同志が接触し
て隣り同志の糸が互に交絡作用を起し、その状態にて樹
脂による俵合化を行った場合、その交絡作用が複合材料
としての性能を大きく変えることとなる。即ち糸の配向
に対してｑｏ０方向の繊維による拘束が部分的に起き、
全体としてはその方向に対する抗力を増加せしめる結果
となる。
本発明が対象とする炭素繊維加工糸は７〜６μｍ位の細
デニール糸から６μｍ以上の一般に使われる炭素繊維迄
適宜使用することが可能である。
デニール糸から６μｍ以上の一般に使われる炭素繊維迄
適宜使用することが可能である。
実施例１
アクリル糸合成繊維の連続フィラメント糸を焼成して得
られた炭素繊維がＡＯＯＯ本（７本の平均直径約ｇμｍ
）からなるトウを第３図に示す加工装置に導き・供給速
度３ ！； ｍ／ｍｉｎ ％空気圧、ＬＯｋｇＺｃｒｌ
にてトウを撹乱せしめた后捲取ったところ第７図（Ｊ３
）に示す如き形態の加工糸が得らｎた。
られた炭素繊維がＡＯＯＯ本（７本の平均直径約ｇμｍ
）からなるトウを第３図に示す加工装置に導き・供給速
度３ ！； ｍ／ｍｉｎ ％空気圧、ＬＯｋｇＺｃｒｌ
にてトウを撹乱せしめた后捲取ったところ第７図（Ｊ３
）に示す如き形態の加工糸が得らｎた。
得られた加工糸に溶剤で粘度を低下きせたエポキシ系熱
硬化樹脂液全３Ｓ％重量比にて含浸せしめた后、平行に
並べて溶剤を除失してプリプレグを作成した。次いで該
シートを糸方向が同一となる如くｌＯ枚檀層して金属板
で上下より加工しなから／３θＣで硬化処理を行ったと
ころ、炭素繊維容積含有率ｊ５％、厚さユＳｍ／ｍの炭
素繊維及びエポキシ樹脂から成る複合材料板が得られた
。
硬化樹脂液全３Ｓ％重量比にて含浸せしめた后、平行に
並べて溶剤を除失してプリプレグを作成した。次いで該
シートを糸方向が同一となる如くｌＯ枚檀層して金属板
で上下より加工しなから／３θＣで硬化処理を行ったと
ころ、炭素繊維容積含有率ｊ５％、厚さユＳｍ／ｍの炭
素繊維及びエポキシ樹脂から成る複合材料板が得られた
。
一方・未加工のトロを同様な樹脂含浸を行って同一炭素
繊維容積含有率となる如く処理して同厚の板を作成した
。
繊維容積含有率となる如く処理して同厚の板を作成した
。
画板を糸軸に対して９００方向に引張るように試験片を
作成して、引張試験機に掛は引張り速度−ｍ／ｍｉｎ
で測定した結果、両複合材料板の破断！ｉ！Ｊ度は、
未加工トウの場合が７ ’３０ ｋｇ ７ｓＪの強度を
示したのに対し、加工糸の場合はｑ、ｇｓｋｔｉ／−の
強度を示し、この結果よりトウを加工して繊維の配向を
多様化することにより、複合材料の性質を向上せしめる
ことができることが分る。
作成して、引張試験機に掛は引張り速度−ｍ／ｍｉｎ
で測定した結果、両複合材料板の破断！ｉ！Ｊ度は、
未加工トウの場合が７ ’３０ ｋｇ ７ｓＪの強度を
示したのに対し、加工糸の場合はｑ、ｇｓｋｔｉ／−の
強度を示し、この結果よりトウを加工して繊維の配向を
多様化することにより、複合材料の性質を向上せしめる
ことができることが分る。
実施例コ
実施例／と同様な炭素繊維のトウを第４図に示す如き加
工装置にコｇ ｍ／ｍ１ｌｌの送り速度で供給し空気圧
３５に９ ／ｃｌにてトウＰ撹乱せしめた后捲取った結
果第２図に示す如き形態の加工糸が得られた。
工装置にコｇ ｍ／ｍ１ｌｌの送り速度で供給し空気圧
３５に９ ／ｃｌにてトウＰ撹乱せしめた后捲取った結
果第２図に示す如き形態の加工糸が得られた。
得られた加工糸に溶剤で実施例／と同様な樹脂液を含浸
せしめて最終的に炭素繊維容積含有率ｓｇ％、厚さユＡ
ｍ／ｍの複合材料板が得られた□ 一方、未加工糸を使用して同一組成の板を作成し、糸軸
に対してｑｏ０方向の引張り試験を実施した結果、加工
糸の場合ｌθ、３！に９／−の強度を示したのに対し未
加工糸の場合はｑｌｌｓす／−の強度を示した。かくの
如く、加工糸の場合は糸軸以外の方向に対する補強効果
は非常に大きくなることが分る、 本発明は、単に成形板の性能を向上せしめるに留まらず
中空ペイプ或いは中央体を作成した場合の長さ並びに肉
厚方向の強度性能を大巾に向上させることが可能であり
、同一強度を得るために未加工糸に較べて炭素繊維使用
りが少なくて済み、それだけ製造コストを下げることが
できる。
せしめて最終的に炭素繊維容積含有率ｓｇ％、厚さユＡ
ｍ／ｍの複合材料板が得られた□ 一方、未加工糸を使用して同一組成の板を作成し、糸軸
に対してｑｏ０方向の引張り試験を実施した結果、加工
糸の場合ｌθ、３！に９／−の強度を示したのに対し未
加工糸の場合はｑｌｌｓす／−の強度を示した。かくの
如く、加工糸の場合は糸軸以外の方向に対する補強効果
は非常に大きくなることが分る、 本発明は、単に成形板の性能を向上せしめるに留まらず
中空ペイプ或いは中央体を作成した場合の長さ並びに肉
厚方向の強度性能を大巾に向上させることが可能であり
、同一強度を得るために未加工糸に較べて炭素繊維使用
りが少なくて済み、それだけ製造コストを下げることが
できる。
第１図（Ａ）は通常の製造工程を経て得られた炭素繊維
トウの外観を、（Ｂ）は本発明による加工方法によって
加工して繊維をランダム配向させたトウ加工糸の外観を
夫々示す。 第２図は、第１図Ａ）に示した炭素繊維トウを同じく本
発明になる加工方法により加工して得られたランダム配
向で更に部分的にループ、毛羽を発生せしめたトウ加工
糸の外観を示す。 第３図は、第１図（Ｂ）に示すトウ加工糸を得る加工装
置、又、第１図は、第２図に示すトウ加工糸を得る加工
装置の夫々概略を示すものである０ 青 １ 図 （Ａ） 、 （Ｂ）−＋ ２
図 ＋ ３ 図
トウの外観を、（Ｂ）は本発明による加工方法によって
加工して繊維をランダム配向させたトウ加工糸の外観を
夫々示す。 第２図は、第１図Ａ）に示した炭素繊維トウを同じく本
発明になる加工方法により加工して得られたランダム配
向で更に部分的にループ、毛羽を発生せしめたトウ加工
糸の外観を示す。 第３図は、第１図（Ｂ）に示すトウ加工糸を得る加工装
置、又、第１図は、第２図に示すトウ加工糸を得る加工
装置の夫々概略を示すものである０ 青 １ 図 （Ａ） 、 （Ｂ）−＋ ２
図 ＋ ３ 図
Claims (1)
- （１）複数本の連続した炭素繊維から成り、夫々の繊維
が部分的或いは全般にわたって互に交絡し、もしくは切
断して毛羽状又はループ状を呈していることを特徴とす
る炭素繊維のフィラメント加工糸。 （コ）複数本の連続した炭素繊維から成り、夫々の繊維
が部分的或いは全般にわたって互に交絡し、もしくは切
断して毛羽状又はループ状を呈している炭素繊維のフィ
ラメント加工糸に熱硬化性もしくは熱可塑性樹脂を含浸
、次いで硬化せしめて成る炭素線維強化複合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3259283A JPS59157342A (ja) | 1983-02-28 | 1983-02-28 | 複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3259283A JPS59157342A (ja) | 1983-02-28 | 1983-02-28 | 複合材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59157342A true JPS59157342A (ja) | 1984-09-06 |
| JPH0347290B2 JPH0347290B2 (ja) | 1991-07-18 |
Family
ID=12363126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3259283A Granted JPS59157342A (ja) | 1983-02-28 | 1983-02-28 | 複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59157342A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63191836A (ja) * | 1986-12-16 | 1988-08-09 | イー・アイ・デユポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | ガラスの延伸破断繊維強化樹脂の複合物 |
| JPS63295213A (ja) * | 1987-01-30 | 1988-12-01 | エヌ・ヴイ・ベカルト・エス・エイ | ひだ付ファイバーを含有したプラスチック製品製造用複合材料 |
| JPS6440532A (en) * | 1987-08-07 | 1989-02-10 | Dainippon Ink & Chemicals | Molded product of carbon fiber and polymer |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53147821A (en) * | 1977-05-30 | 1978-12-22 | Toray Ind Inc | Production of carbon fiber |
| JPS57176490U (ja) * | 1981-04-30 | 1982-11-08 | ||
| JPS5815679U (ja) * | 1981-07-20 | 1983-01-31 | ニチアス株式会社 | 溶接火花受クロス |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5815679B2 (ja) * | 1976-10-26 | 1983-03-26 | 川崎重工業株式会社 | 低温液化ガス貯蔵タンクの徐冷装置 |
-
1983
- 1983-02-28 JP JP3259283A patent/JPS59157342A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53147821A (en) * | 1977-05-30 | 1978-12-22 | Toray Ind Inc | Production of carbon fiber |
| JPS57176490U (ja) * | 1981-04-30 | 1982-11-08 | ||
| JPS5815679U (ja) * | 1981-07-20 | 1983-01-31 | ニチアス株式会社 | 溶接火花受クロス |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS63191836A (ja) * | 1986-12-16 | 1988-08-09 | イー・アイ・デユポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | ガラスの延伸破断繊維強化樹脂の複合物 |
| JPS63295213A (ja) * | 1987-01-30 | 1988-12-01 | エヌ・ヴイ・ベカルト・エス・エイ | ひだ付ファイバーを含有したプラスチック製品製造用複合材料 |
| JPS6440532A (en) * | 1987-08-07 | 1989-02-10 | Dainippon Ink & Chemicals | Molded product of carbon fiber and polymer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0347290B2 (ja) | 1991-07-18 |
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