JPH04125136A - 繊維強化複合材料 - Google Patents
繊維強化複合材料Info
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- JPH04125136A JPH04125136A JP2413332A JP41333290A JPH04125136A JP H04125136 A JPH04125136 A JP H04125136A JP 2413332 A JP2413332 A JP 2413332A JP 41333290 A JP41333290 A JP 41333290A JP H04125136 A JPH04125136 A JP H04125136A
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Landscapes
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- Laminated Bodies (AREA)
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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
［０００１１
【産業上の利用分野］
本発明は人工衛星等宇宙構造物、○Ａ機器、自動車・レ
ジャー用品などの構造体に用いて振動・、騒音の低減を
実現する繊維強化複合材料に関するものである。 ［０００２１ 【従来の技術］ ＣＦＲＰなとの繊維強化複合材料は、カーボンやガラス
繊維などの無機繊維又はアラミド繊維などの有機繊維を
エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルエーテル
ケトン樹脂などの樹脂で固型化したものである。 ［０００３］ 繊維強化複合材料は、従来の金属系構造材料に比較して
軽量・高強度であること、及び繊維配向角を制御するこ
とにより所望の機械特性を実現できる点で優れている。 このため、強く軽量化が要求される宇宙構造物・航空機
・自動車・レジャー用品などの構造材料に巾広く用いら
れるようになった。 ［０００４］ 【発明が解決しようとする課題】 この種の複合材料で作製した構造体の用途の拡大に伴い
、構造体の振動が問題となっている。繊維強化複合材料
は軽量であり、従来の金属構造材料と同程度の特開平４
−１２５１３６ （９’） 小さな振動減衰特性（損失係数η＝０．００１〜ｏ、ｏ
Ｂをもつため、振動を生じ易い。また、構造物を一体成
型で作製することが多く、従来の金属構造材料とは異な
り、接続部での摩擦による振動減衰（構造減衰）を期待
できない。このため、人工衛星などの宇宙構造物では、
構造体の振動による搭載機器の故障、アンテナの位置精
度の低下などが問題が生じている。このため繊維強化複
合材料の振動減衰特性の増加は重要な課題となっている
。 ［０００５］ これらの問題を解決する目的で、マトリックス樹脂の振
動減衰を増加させて複合材料の振動減衰を増加させる手
法が検討されている。これは、マトリックス樹脂にポリ
エチレングリコール・ポリプロピレングリコール・液状
ゴムなどの可どう性付与剤を添加し、振動減衰特性を増
加さぜな樹脂を用いて複合材料を作製する手法である。 ［０００６］ しかし可撓性付与剤の添加により樹脂の振動減衰特性を
数十倍程度に改善できるものの、複合材料の振動減衰特
性は数倍程度の増加しか得られず、また大きな剛性の低
下を伴うので効果的ではない。 ［０００７］ 本発明は前記問題点を解決し、大きな振動減衰特性を有
する繊維強化複合材料を提供することにある。 ［０００８］
ジャー用品などの構造体に用いて振動・、騒音の低減を
実現する繊維強化複合材料に関するものである。 ［０００２１ 【従来の技術］ ＣＦＲＰなとの繊維強化複合材料は、カーボンやガラス
繊維などの無機繊維又はアラミド繊維などの有機繊維を
エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルエーテル
ケトン樹脂などの樹脂で固型化したものである。 ［０００３］ 繊維強化複合材料は、従来の金属系構造材料に比較して
軽量・高強度であること、及び繊維配向角を制御するこ
とにより所望の機械特性を実現できる点で優れている。 このため、強く軽量化が要求される宇宙構造物・航空機
・自動車・レジャー用品などの構造材料に巾広く用いら
れるようになった。 ［０００４］ 【発明が解決しようとする課題】 この種の複合材料で作製した構造体の用途の拡大に伴い
、構造体の振動が問題となっている。繊維強化複合材料
は軽量であり、従来の金属構造材料と同程度の特開平４
−１２５１３６ （９’） 小さな振動減衰特性（損失係数η＝０．００１〜ｏ、ｏ
Ｂをもつため、振動を生じ易い。また、構造物を一体成
型で作製することが多く、従来の金属構造材料とは異な
り、接続部での摩擦による振動減衰（構造減衰）を期待
できない。このため、人工衛星などの宇宙構造物では、
構造体の振動による搭載機器の故障、アンテナの位置精
度の低下などが問題が生じている。このため繊維強化複
合材料の振動減衰特性の増加は重要な課題となっている
。 ［０００５］ これらの問題を解決する目的で、マトリックス樹脂の振
動減衰を増加させて複合材料の振動減衰を増加させる手
法が検討されている。これは、マトリックス樹脂にポリ
エチレングリコール・ポリプロピレングリコール・液状
ゴムなどの可どう性付与剤を添加し、振動減衰特性を増
加さぜな樹脂を用いて複合材料を作製する手法である。 ［０００６］ しかし可撓性付与剤の添加により樹脂の振動減衰特性を
数十倍程度に改善できるものの、複合材料の振動減衰特
性は数倍程度の増加しか得られず、また大きな剛性の低
下を伴うので効果的ではない。 ［０００７］ 本発明は前記問題点を解決し、大きな振動減衰特性を有
する繊維強化複合材料を提供することにある。 ［０００８］
前記目的を達成するため、本発明に係る無機強化繊維又
は有機強化繊維を樹脂に充填した複合材料層と、前記繊
維を拘束型制振材料樹脂に充填した複合材料層とを積層
一体化したものである。 ［０００９］ また、無機強化連続繊維又は有機強化連続繊維を樹脂に
含浸した複合材料層と、前記連続繊維を拘束型制振材料
樹脂に含浸した複合材料層とを積層一体化したものであ
る。 ［００１０］
は有機強化繊維を樹脂に充填した複合材料層と、前記繊
維を拘束型制振材料樹脂に充填した複合材料層とを積層
一体化したものである。 ［０００９］ また、無機強化連続繊維又は有機強化連続繊維を樹脂に
含浸した複合材料層と、前記連続繊維を拘束型制振材料
樹脂に含浸した複合材料層とを積層一体化したものであ
る。 ［００１０］
本発明の複合材料は、強化繊維を樹脂に充填した複合材
料層（Ｉ）と強化繊維を拘束型制振材料樹脂に充填した
複合材料層（ＩＩ）から構成される。前記複合材料は、
複合材料層（ＩＩ）の拘束型制振材料樹脂の振動減衰効
果により、大きな振動減衰特性を有する。 ［００１１］ 拘束型制振材料としては、多価アルコール又はその重合
体であるポリオール樹脂とポリイソシアネート化合物と
を反応させて得られるポリウレタン系樹脂を含む制振材
料（特願昭６３−３１４１５号）、ポリオール又はその
重合体のポリグリシジルエーテルであるエポキシ樹脂を
硬化剤と反応させて得られる制振材料（特願昭６２−０
１８９１３号）、ポリオール又はその重合体のポリグリ
シジルエーテルであるエポキシ樹脂を硬化剤と芳香族炭
化水素類、フェノール類又はこれらのうちの少なくとも
一種類を主成分とする重合体であって、かつ軟化点が２
５℃以下の化合物とからなることを特徴とする制振材料
（特願昭６２−９２６８９号）などのものが使用できる
。また、これら材料としては、弾性率１０ｋｇ／ｍｍ以
下、好ましくは１ｋｇ／ｍｍ２以下のものが、力学的損
失ｔａｎδは、０゜１以上のもの、好ましくは０．５以
上のものが使用できる。 ［００１２］ 繊維強化複合材料層（Ｉ）は、強化繊維又は強化連続繊
維にエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルエー
テルケトン樹脂などの高剛性樹脂を予め含浸し、各種形
状に加熱成形したもの、またエポキシ樹脂、ポリイミド
樹脂のような熱硬化性樹脂では、強化繊維を含浸後、温
和な加熱によりやや硬化反応をすすめたプリプレグ状態
（Ｂ−ステージ）のものが使用できる。強化繊維は、公
知のものが使用でき、炭素繊維、アルミナ繊維、炭化ケ
イ素繊維、ガラス繊維などの無機繊維及び無機連続繊維
、アラミド繊維、テクミロンなどの有機繊維及び有機連
続繊維が使用できる。連続繊維の形態としては一方向に
引きそろえたもの、編物（平織、あや織、しゅす織など
）が使用できる。強化繊維は連続した長繊維のものを用
いると層状にし易くなるとともに強度のばらつきが改善
されより一層信頼性を高めることができる。 ［００１３］
料層（Ｉ）と強化繊維を拘束型制振材料樹脂に充填した
複合材料層（ＩＩ）から構成される。前記複合材料は、
複合材料層（ＩＩ）の拘束型制振材料樹脂の振動減衰効
果により、大きな振動減衰特性を有する。 ［００１１］ 拘束型制振材料としては、多価アルコール又はその重合
体であるポリオール樹脂とポリイソシアネート化合物と
を反応させて得られるポリウレタン系樹脂を含む制振材
料（特願昭６３−３１４１５号）、ポリオール又はその
重合体のポリグリシジルエーテルであるエポキシ樹脂を
硬化剤と反応させて得られる制振材料（特願昭６２−０
１８９１３号）、ポリオール又はその重合体のポリグリ
シジルエーテルであるエポキシ樹脂を硬化剤と芳香族炭
化水素類、フェノール類又はこれらのうちの少なくとも
一種類を主成分とする重合体であって、かつ軟化点が２
５℃以下の化合物とからなることを特徴とする制振材料
（特願昭６２−９２６８９号）などのものが使用できる
。また、これら材料としては、弾性率１０ｋｇ／ｍｍ以
下、好ましくは１ｋｇ／ｍｍ２以下のものが、力学的損
失ｔａｎδは、０゜１以上のもの、好ましくは０．５以
上のものが使用できる。 ［００１２］ 繊維強化複合材料層（Ｉ）は、強化繊維又は強化連続繊
維にエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルエー
テルケトン樹脂などの高剛性樹脂を予め含浸し、各種形
状に加熱成形したもの、またエポキシ樹脂、ポリイミド
樹脂のような熱硬化性樹脂では、強化繊維を含浸後、温
和な加熱によりやや硬化反応をすすめたプリプレグ状態
（Ｂ−ステージ）のものが使用できる。強化繊維は、公
知のものが使用でき、炭素繊維、アルミナ繊維、炭化ケ
イ素繊維、ガラス繊維などの無機繊維及び無機連続繊維
、アラミド繊維、テクミロンなどの有機繊維及び有機連
続繊維が使用できる。連続繊維の形態としては一方向に
引きそろえたもの、編物（平織、あや織、しゅす織など
）が使用できる。強化繊維は連続した長繊維のものを用
いると層状にし易くなるとともに強度のばらつきが改善
されより一層信頼性を高めることができる。 ［００１３］
以下、本発明の実施例を図により説明する。
［００１４］
（実施例１）図１は本発明の第１の実施例に係る繊維強
化複合材料を示す断面図である。図１に示す実施例にお
いては、カーボン繊維の平織クロス材を高剛性エポキシ
樹脂に充填した複合材料層１と、前記クロス材を拘束型
制振材に充填した複合材料層２とを交互に多層に積層一
体化した例を示している。 ［００１５］ 拘束型制振材としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂をベースに、モノエポキシ樹脂の添加によりガラス転
移温度を室温に調整し作製したものを用いた。 前記制振材料は、室温近辺で弾性率〜１ｋｇ／ｍｍ２．
力学的損失ｔａｎδ〜１３の特性を有する。 ［００１６］ 尚、実施例ではカーボン繊維の平織クロス材にエポキシ
樹脂及び拘束型制振材料をそれぞれ含浸させた、温和な
加熱によりやや硬化反応をすすめたプリプレグ状態にし
たものを積層し、高温圧力下で硬化することにより作製
した。尚、本発明における複合材料層１と複合材料層２
とは前記実施例のものに限定されるものではない。 ［００１７］ 図２に、図１に示す実施例における複合材料の損失係数
と周波数の関係を示す。複合材料試、験片に曲げ振動を
加え測定した。図中実線３は図１に示す実施例の複合材
料の特性、破線４は従来の作製方法で作製した繊維強化
複合材料の特性である。いずれも固有振動数での自由減
衰カーブより損失係数を求めた。図２より明らかなとお
り、本発明による複合材料は、従来のものに比較して、
大きな振動減衰特性が得られている。 ［００１８］ （実施例２）図３〜図６は、本発明の第２の実施例を示
す図である。図３は、ｕｓｔｒｌｅｓ、Ｉｎｃ、）にポ
レエーテル型エポキシ樹脂と酸無水物からなる拘束型制
振材料１２を含浸させ硬化させた第１の複合材料層１３
を示す。拘束型制振材料１２は室温で、力学的損失（ｔ
ａｎδ）〜１．３弾性率１ ｋ ｇ ｆ ／ ｃ ｍ２
を有する。 ［００１９］ 図４は、一方向に引き揃えた高強度炭素繊維（トレカＴ
８００；Ｔｏｒａｙ・Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ、Ｉｎｃ、
）と、通常のエポキシ樹脂（＃２５００；Ｔ。 ｒａｙ−Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ、Ｉｎｃ、）からなる第
２の複合材料層１４の対と、層１４と図３の実施例に示
した第１の複合材料層１３を［０／±４５７９０］Ｓ第
２の複合材料層１４．１４間に介在して作製した繊維強
化複合材料１５の断面図を示す。実施例では９０°層に
第１の複合材料層１３を設けである。樹脂を半硬化処理
したプリプレグシートをそれぞれ用い、［０／±４５７
９０］ｓの構成に積層し、オートクレーブで加熱、加圧
することにより作製した。加熱は、〜１３０℃で３時間
行った。 ［００２０］ 図５は、図４に示す実施例における複合材料の損失係数
と周波数との関係を示す。図中、実線１６は、図４に示
す本発明の実施例における複合材料１５の特性である。 第２の複合材料層１４のみで構成した従来材の結果であ
る破線１７に比較して、１００Ｈｚで１０倍程度大きな
損失係数をもつ。 ［００２１］ 図６は、図４に示す実施例における複合材料１５と図４
に示す実施例と同様な積層構成を第２の複合材料層１４
のみで構成した従来材との引張り破断荷重の比較を示す
。試験は、２５ｍｍ巾の短冊状状、弦月を用いて行った
。図より明らかなように、本発明の繊維強化複合材料は
、従来材とほぼ同様な破断荷重をもつ。また、強度のば
らつきを表す変動係数は小さくなっており、信頼性が向
上していることが明らかである。 ［００２２］
化複合材料を示す断面図である。図１に示す実施例にお
いては、カーボン繊維の平織クロス材を高剛性エポキシ
樹脂に充填した複合材料層１と、前記クロス材を拘束型
制振材に充填した複合材料層２とを交互に多層に積層一
体化した例を示している。 ［００１５］ 拘束型制振材としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂をベースに、モノエポキシ樹脂の添加によりガラス転
移温度を室温に調整し作製したものを用いた。 前記制振材料は、室温近辺で弾性率〜１ｋｇ／ｍｍ２．
力学的損失ｔａｎδ〜１３の特性を有する。 ［００１６］ 尚、実施例ではカーボン繊維の平織クロス材にエポキシ
樹脂及び拘束型制振材料をそれぞれ含浸させた、温和な
加熱によりやや硬化反応をすすめたプリプレグ状態にし
たものを積層し、高温圧力下で硬化することにより作製
した。尚、本発明における複合材料層１と複合材料層２
とは前記実施例のものに限定されるものではない。 ［００１７］ 図２に、図１に示す実施例における複合材料の損失係数
と周波数の関係を示す。複合材料試、験片に曲げ振動を
加え測定した。図中実線３は図１に示す実施例の複合材
料の特性、破線４は従来の作製方法で作製した繊維強化
複合材料の特性である。いずれも固有振動数での自由減
衰カーブより損失係数を求めた。図２より明らかなとお
り、本発明による複合材料は、従来のものに比較して、
大きな振動減衰特性が得られている。 ［００１８］ （実施例２）図３〜図６は、本発明の第２の実施例を示
す図である。図３は、ｕｓｔｒｌｅｓ、Ｉｎｃ、）にポ
レエーテル型エポキシ樹脂と酸無水物からなる拘束型制
振材料１２を含浸させ硬化させた第１の複合材料層１３
を示す。拘束型制振材料１２は室温で、力学的損失（ｔ
ａｎδ）〜１．３弾性率１ ｋ ｇ ｆ ／ ｃ ｍ２
を有する。 ［００１９］ 図４は、一方向に引き揃えた高強度炭素繊維（トレカＴ
８００；Ｔｏｒａｙ・Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ、Ｉｎｃ、
）と、通常のエポキシ樹脂（＃２５００；Ｔ。 ｒａｙ−Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ、Ｉｎｃ、）からなる第
２の複合材料層１４の対と、層１４と図３の実施例に示
した第１の複合材料層１３を［０／±４５７９０］Ｓ第
２の複合材料層１４．１４間に介在して作製した繊維強
化複合材料１５の断面図を示す。実施例では９０°層に
第１の複合材料層１３を設けである。樹脂を半硬化処理
したプリプレグシートをそれぞれ用い、［０／±４５７
９０］ｓの構成に積層し、オートクレーブで加熱、加圧
することにより作製した。加熱は、〜１３０℃で３時間
行った。 ［００２０］ 図５は、図４に示す実施例における複合材料の損失係数
と周波数との関係を示す。図中、実線１６は、図４に示
す本発明の実施例における複合材料１５の特性である。 第２の複合材料層１４のみで構成した従来材の結果であ
る破線１７に比較して、１００Ｈｚで１０倍程度大きな
損失係数をもつ。 ［００２１］ 図６は、図４に示す実施例における複合材料１５と図４
に示す実施例と同様な積層構成を第２の複合材料層１４
のみで構成した従来材との引張り破断荷重の比較を示す
。試験は、２５ｍｍ巾の短冊状状、弦月を用いて行った
。図より明らかなように、本発明の繊維強化複合材料は
、従来材とほぼ同様な破断荷重をもつ。また、強度のば
らつきを表す変動係数は小さくなっており、信頼性が向
上していることが明らかである。 ［００２２］
以上のように本発明によれば、振動減衰特性の大きな繊
維強化複合材料を実現することが可能となり、人工衛星
などの宇宙構造物における搭載機器の故障やアンテナの
位置精度の低下、自動車などの、騒音問題を解決できる
効果を有するものである。
維強化複合材料を実現することが可能となり、人工衛星
などの宇宙構造物における搭載機器の故障やアンテナの
位置精度の低下、自動車などの、騒音問題を解決できる
効果を有するものである。
【図１】
本発明の第１の実施例を示す断面図である。
【図２】
図１に示す実施例における複合材料と従来の複合材料と
の損失係数の比較を示す図である。
の損失係数の比較を示す図である。
【図３】
本発明の第２の実施例の拘束型制振材料とカーボン連続
繊維から構成される複合材料層の断面図である。
繊維から構成される複合材料層の断面図である。
【図４】
図３の複合材料層を用いた本発明の実施例の複合材料の
断面図である。
断面図である。
【図５】
本発明の第２の実施例の複合材料の損失係数と周波数の
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図６】
本発明の第２の実施例の複合材料と従来例のものの特性
を比較した表を示す図である。
を比較した表を示す図である。
１ 高剛性エポキシ樹脂とカーボン繊維からなる複合材
料層２ 拘束型制振材料樹脂とカーボン繊維からなる複
合材料層１１ 高強度炭素繊維 １２ 拘束型制振材料 １３ 拘束型制振材料樹脂とカーボン連続繊維からなる
第１の複合材料層１４ 通常のエポキシ樹脂とカーボン
連続繊維からなる第２の複合材料層１５ 複合材料
料層２ 拘束型制振材料樹脂とカーボン繊維からなる複
合材料層１１ 高強度炭素繊維 １２ 拘束型制振材料 １３ 拘束型制振材料樹脂とカーボン連続繊維からなる
第１の複合材料層１４ 通常のエポキシ樹脂とカーボン
連続繊維からなる第２の複合材料層１５ 複合材料
【図１】
図面
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
Claims (2)
- 【請求項１】無機強化繊維又は有機強化繊維を樹脂に充
填した複合材料層と、前記繊維を拘束型制振材料樹脂に
充填した複合材料層とを積層一体化したことを特徴とす
る繊維強化複合材料。 - 【請求項２】無機強化連続繊維又は有機強化連続繊維を
樹脂に含浸した複合材料層と、前記連続繊維を拘束型制
振材料樹脂に含浸した複合材料層とを積層一体化したこ
とを特徴とする繊維強化複合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2413332A JPH04125136A (ja) | 1990-01-26 | 1990-12-24 | 繊維強化複合材料 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1751090 | 1990-01-26 | ||
| JP2-17510 | 1990-01-26 | ||
| JP2413332A JPH04125136A (ja) | 1990-01-26 | 1990-12-24 | 繊維強化複合材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04125136A true JPH04125136A (ja) | 1992-04-24 |
Family
ID=26354045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2413332A Pending JPH04125136A (ja) | 1990-01-26 | 1990-12-24 | 繊維強化複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04125136A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09159354A (ja) * | 1995-12-04 | 1997-06-20 | Cho Gye Chan | 断熱補強パネルの製造方法 |
| JP2005035287A (ja) * | 2003-07-15 | 2005-02-10 | Boeing Co:The | 複合積層構造および積層構造を製造する方法 |
| JP2006258132A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | ゴム支承 |
| JP2009545707A (ja) * | 2006-08-03 | 2009-12-24 | ヘンケル・アクチェンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフト・アウフ・アクチェン | 振動移動の減少 |
| JP2010516512A (ja) * | 2007-01-23 | 2010-05-20 | ザ・ボーイング・カンパニー | 減衰中間層を有する複合積層板及びその作製方法 |
| CN106626631A (zh) * | 2016-09-14 | 2017-05-10 | 四川东材科技集团股份有限公司 | 一种芳纶纤维毡层压板及其制备方法 |
-
1990
- 1990-12-24 JP JP2413332A patent/JPH04125136A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09159354A (ja) * | 1995-12-04 | 1997-06-20 | Cho Gye Chan | 断熱補強パネルの製造方法 |
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| CN106626631A (zh) * | 2016-09-14 | 2017-05-10 | 四川东材科技集团股份有限公司 | 一种芳纶纤维毡层压板及其制备方法 |
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