JPH04268342A - 炭素繊維強化複合材料の作製方法 - Google Patents
炭素繊維強化複合材料の作製方法Info
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- JPH04268342A JPH04268342A JP3050702A JP5070291A JPH04268342A JP H04268342 A JPH04268342 A JP H04268342A JP 3050702 A JP3050702 A JP 3050702A JP 5070291 A JP5070291 A JP 5070291A JP H04268342 A JPH04268342 A JP H04268342A
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- epoxy resin
- composite material
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- reinforced composite
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Links
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Landscapes
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特に宇宙構造物、航空
機、自動車、レジャー用品などの構造体に有用な炭素繊
維強化複合材料の作製方法に関するものである。
機、自動車、レジャー用品などの構造体に有用な炭素繊
維強化複合材料の作製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】炭素繊維をベースにした繊維強化複合材
料（ＣＦＲＰ）は、比強度、比弾性率の点で、他の強化
繊維であるガラス、アラミド、ボロン繊維などを用いた
、繊維強化複合材料より優れており、航空、宇宙、自動
車、レジャー用品などの構造材料として幅広く用いられ
るようになってきている。ＣＦＲＰの中で現在主な作製
方法は、一方向、またはクロスにした炭素繊維をエポキ
シ樹脂で固化した複合材料である。エポキシ樹脂を用い
たＣＦＲＰは、フレキシブルな半硬化状態で、積層し樹
脂を硬化させるもので、複雑な形状の一体成形が可能で
あるなどの特徴を有する。
料（ＣＦＲＰ）は、比強度、比弾性率の点で、他の強化
繊維であるガラス、アラミド、ボロン繊維などを用いた
、繊維強化複合材料より優れており、航空、宇宙、自動
車、レジャー用品などの構造材料として幅広く用いられ
るようになってきている。ＣＦＲＰの中で現在主な作製
方法は、一方向、またはクロスにした炭素繊維をエポキ
シ樹脂で固化した複合材料である。エポキシ樹脂を用い
たＣＦＲＰは、フレキシブルな半硬化状態で、積層し樹
脂を硬化させるもので、複雑な形状の一体成形が可能で
あるなどの特徴を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】炭素繊維自体の性能が
高まるにつれてエポキシ樹脂の脆性的特性が問題になっ
てくる。従来、ＣＦＲＰに用いられていたエポキシ樹脂
は、脆性的であるため、引っ張り、繰り返し、圧縮荷重
が加わった場合、強化繊維よりも先に破壊を生じる。Ｃ
ＦＲＰ全体の破壊は、前記破壊が引き金となり、繊維が
破壊することにより生じていた。また、エポキシ樹脂の
脆性的特性は、ＣＦＲＰの強度特性のバラつきを大きく
するため、構造物を設計する際に安全率が大きくなる欠
点もあった。そこで樹脂の靱性を変えるものとして、ポ
リエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの熱可塑性
樹脂が期待されている。しかしエポキシ樹脂に比べ成形
温度が非常に高くなり現有の設備では作製できないとい
う欠点を有する。
高まるにつれてエポキシ樹脂の脆性的特性が問題になっ
てくる。従来、ＣＦＲＰに用いられていたエポキシ樹脂
は、脆性的であるため、引っ張り、繰り返し、圧縮荷重
が加わった場合、強化繊維よりも先に破壊を生じる。Ｃ
ＦＲＰ全体の破壊は、前記破壊が引き金となり、繊維が
破壊することにより生じていた。また、エポキシ樹脂の
脆性的特性は、ＣＦＲＰの強度特性のバラつきを大きく
するため、構造物を設計する際に安全率が大きくなる欠
点もあった。そこで樹脂の靱性を変えるものとして、ポ
リエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの熱可塑性
樹脂が期待されている。しかしエポキシ樹脂に比べ成形
温度が非常に高くなり現有の設備では作製できないとい
う欠点を有する。
【０００４】本発明は、かかる従来技術によって製造さ
れた炭素繊維強化複合材料の問題を解決し、優れた機械
的強度を付与する技術を提供することを目的とする。
れた炭素繊維強化複合材料の問題を解決し、優れた機械
的強度を付与する技術を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
、本発明に係る炭素繊維強化複合材料の作製方法におい
ては、塗布工程と、加熱・加圧処理工程とを有する炭素
繊維強化複合材料の作製方法であって、塗布工程は、炭
素繊維を半硬化状態の熱硬化性樹脂に含浸したプリプレ
グシートに、ポリエチレングリコール、ポリプロピレン
グリコール、液状ゴムなどの可とう性付与剤を添加した
未硬化のエポキシ樹脂を塗布するものであり、加熱・加
圧処理工程は、エポキシ樹脂を塗布したプリプレグシー
トを加熱・加圧により硬化させるものである。
、本発明に係る炭素繊維強化複合材料の作製方法におい
ては、塗布工程と、加熱・加圧処理工程とを有する炭素
繊維強化複合材料の作製方法であって、塗布工程は、炭
素繊維を半硬化状態の熱硬化性樹脂に含浸したプリプレ
グシートに、ポリエチレングリコール、ポリプロピレン
グリコール、液状ゴムなどの可とう性付与剤を添加した
未硬化のエポキシ樹脂を塗布するものであり、加熱・加
圧処理工程は、エポキシ樹脂を塗布したプリプレグシー
トを加熱・加圧により硬化させるものである。
【０００６】
【作用】本発明の作製方法では、プリプレグシートと、
これに塗布したポリエチレングリコール、ポリプロピレ
ングリコール、液状ゴムなどの可とう性付与剤を添加し
た未硬化エポキシ樹脂（以下、変性エポキシ樹脂という
。）を加熱加圧硬化させるため、プリプレグシートと変
形エポキシ樹脂が積層一体化された繊維強化複合材料を
実現できる。変性エポキシ樹脂は、可とう性付与剤の添
加により、マトリクス樹脂に用いているエポキシ樹脂よ
りも大きな破断伸びを示す。このため、層間破壊靱性を
高めることが可能となり、層間はく離などの損傷の進展
が抑制され、引張強度、疲労強度などの機械特性の改善
を実現できる。
これに塗布したポリエチレングリコール、ポリプロピレ
ングリコール、液状ゴムなどの可とう性付与剤を添加し
た未硬化エポキシ樹脂（以下、変性エポキシ樹脂という
。）を加熱加圧硬化させるため、プリプレグシートと変
形エポキシ樹脂が積層一体化された繊維強化複合材料を
実現できる。変性エポキシ樹脂は、可とう性付与剤の添
加により、マトリクス樹脂に用いているエポキシ樹脂よ
りも大きな破断伸びを示す。このため、層間破壊靱性を
高めることが可能となり、層間はく離などの損傷の進展
が抑制され、引張強度、疲労強度などの機械特性の改善
を実現できる。
【０００７】また、本発明で用いる変性エポキシ樹脂層
は、プリプレグシートと接着性がよく、靱性の高いもの
であればよい。
は、プリプレグシートと接着性がよく、靱性の高いもの
であればよい。
【０００８】成形は、上記のエポキシ樹脂を塗布したプ
リプレグシートを積層し、加熱加圧成形することが望ま
しい。
リプレグシートを積層し、加熱加圧成形することが望ま
しい。
【０００９】
【実施例】以下に本発明の実施例としてオートクレーブ
で加熱加圧硬化を行った場合を説明する。図１は、本発
明の作製方法のフロー図を示す。図において、作製する
部材の大きさや、形状、積層枚数などを考慮して、プリ
プレグシートを切断する（ステップＳ１）。
で加熱加圧硬化を行った場合を説明する。図１は、本発
明の作製方法のフロー図を示す。図において、作製する
部材の大きさや、形状、積層枚数などを考慮して、プリ
プレグシートを切断する（ステップＳ１）。
【００１０】前記のプリプレグシートと変性エポキシ樹
脂を要求される積層順序に従って塗布し（ステップＳ２
）、これを積層する（ステップＳ３）。
脂を要求される積層順序に従って塗布し（ステップＳ２
）、これを積層する（ステップＳ３）。
【００１１】前記積層物に離型フィルムや加圧シートな
どを載せ真空バッグで覆い、バギング処理を行う（ステ
ップＳ４）。
どを載せ真空バッグで覆い、バギング処理を行う（ステ
ップＳ４）。
【００１２】前記構成物をオートクレーブの中にいれ、
圧力を加えた状態で加熱硬化させる（ステップＳ５）。
圧力を加えた状態で加熱硬化させる（ステップＳ５）。
【００１３】本実施例では、加熱加圧硬化をオートクレ
ーブで行ったが、プレス成形などの手法も同様に使用で
きる。
ーブで行ったが、プレス成形などの手法も同様に使用で
きる。
【００１４】ここで用いた変性エポキシ樹脂は、＃２５
００エポキシ樹脂（東レ株式会社）に可とう性付与剤ポ
リエチレングリコールを６０重量部充填したものである
。
００エポキシ樹脂（東レ株式会社）に可とう性付与剤ポ
リエチレングリコールを６０重量部充填したものである
。
【００１５】図２に、図１の実施例の作製方法を用いて
作製した炭素繊維強化複合材料の断面図を示す。本実施
例では、プリプレグシートが硬化した複合材料層３と、
０°／４５°層間に塗布した変性エポキシ樹脂層４が積
層一体化した構造を持つ。
作製した炭素繊維強化複合材料の断面図を示す。本実施
例では、プリプレグシートが硬化した複合材料層３と、
０°／４５°層間に塗布した変性エポキシ樹脂層４が積
層一体化した構造を持つ。
【００１６】図３に、４５°／９０°層間、図４に９０
°層間、図５には全層間に変性エポキシ樹脂を塗布した
炭素繊維強化複合材料の断面図を示す。
°層間、図５には全層間に変性エポキシ樹脂を塗布した
炭素繊維強化複合材料の断面図を示す。
【００１７】図６に、図２〜図５の実施例の炭素繊維強
化複合材料と変性エポキシ樹脂層を持たない従来の複合
材料の引張破断荷重を示す。試験片は、全て２５ｍｍ幅
の短冊状とした。この結果より、従来のものに比較して
大きな破断強度が得られている。また強度のばらつきを
表す変動係数も小さくなっており、信頼性が向上してい
ることが分かる。
化複合材料と変性エポキシ樹脂層を持たない従来の複合
材料の引張破断荷重を示す。試験片は、全て２５ｍｍ幅
の短冊状とした。この結果より、従来のものに比較して
大きな破断強度が得られている。また強度のばらつきを
表す変動係数も小さくなっており、信頼性が向上してい
ることが分かる。
【００１８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、機械的強
度に優れた炭素繊維強化複合材料を実現することが可能
となり、強度のばらつきも小さくできるため、宇宙・航
空関連の構造体の信頼性を向上できる効果を有するもの
である。
度に優れた炭素繊維強化複合材料を実現することが可能
となり、強度のばらつきも小さくできるため、宇宙・航
空関連の構造体の信頼性を向上できる効果を有するもの
である。
【図１】本発明の作製方法のフローを示した図である。
【図２】実施例の作製方法を用いて作製した複合材料の
断面図である。
断面図である。
【図３】実施例の作製方法を用いて作製した複合材料の
断面図である。
断面図である。
【図４】実施例の作製方法を用いて作製した複合材料の
断面図である。
断面図である。
【図５】実施例の作製方法を用いて作製した複合材料の
断面図である。
断面図である。
【図６】図２〜図５の実施例の複合材料と、同型状の変
性エポキシ樹脂層を持たない従来の複合材料との引張強
度及び変動係数を示す図である。
性エポキシ樹脂層を持たない従来の複合材料との引張強
度及び変動係数を示す図である。
３ 複合材料層
４ 変性エポキシ樹脂層
Claims (1)
- 【請求項１】 塗布工程と、加熱・加圧処理工程とを
有する炭素繊維強化複合材料の作製方法であって、塗布
工程は、炭素繊維を半硬化状態の熱硬化性樹脂に含浸し
たプリプレグシートに、ポリエチレングリコール、ポリ
プロピレングリコール、液状ゴムなどの可とう性付与剤
を添加した未硬化のエポキシ樹脂を塗布するものであり
、加熱・加圧処理工程は、エポキシ樹脂を塗布したプリ
プレグシートを加熱・加圧により硬化させるものである
ことを特徴とする炭素繊維強化複合材料の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3050702A JPH04268342A (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | 炭素繊維強化複合材料の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3050702A JPH04268342A (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | 炭素繊維強化複合材料の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04268342A true JPH04268342A (ja) | 1992-09-24 |
Family
ID=12866239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3050702A Pending JPH04268342A (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | 炭素繊維強化複合材料の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04268342A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014024337A (ja) * | 2007-09-26 | 2014-02-06 | Fiberforge Corp | 高度複合材のテーラードブランクの高速かつ自動化された製造のためのシステムおよび方法 |
| US9597842B2 (en) | 2012-03-30 | 2017-03-21 | Dieffenbacher GmbH Maschinen- und Anlangenbau | Methods and systems for manufacturing advanced composite components |
-
1991
- 1991-02-22 JP JP3050702A patent/JPH04268342A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014024337A (ja) * | 2007-09-26 | 2014-02-06 | Fiberforge Corp | 高度複合材のテーラードブランクの高速かつ自動化された製造のためのシステムおよび方法 |
| US8992715B2 (en) | 2007-09-26 | 2015-03-31 | Dieffenbacher GmbH Maschinen-und Anlagenbau | System and method for the rapid, automated creation of advanced composite tailored blanks |
| US9597842B2 (en) | 2012-03-30 | 2017-03-21 | Dieffenbacher GmbH Maschinen- und Anlangenbau | Methods and systems for manufacturing advanced composite components |
| US9802368B2 (en) | 2012-03-30 | 2017-10-31 | Dieffenbacher GmbH Maschinen-und Anlagenbau | Methods and systems for manufacturing advanced composite components |
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