JPH044144A - 炭素繊維強化複合材料 - Google Patents
炭素繊維強化複合材料Info
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- JPH044144A JPH044144A JP10445390A JP10445390A JPH044144A JP H044144 A JPH044144 A JP H044144A JP 10445390 A JP10445390 A JP 10445390A JP 10445390 A JP10445390 A JP 10445390A JP H044144 A JPH044144 A JP H044144A
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Landscapes
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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】
［産業上の利用分野］
本発明は人工衛星等の宇宙構造物、航空機、自動車、レ
ジャー用品などの構造体に用いる炭素繊維強化複合材料
に関するものである。
ジャー用品などの構造体に用いる炭素繊維強化複合材料
に関するものである。
［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、比強度や比弾性率の面で、他の強化繊維であるガラ
ス、アラミドおよびボロン繊維などを用いた繊維強化複
合材料よりも優れており、航空宇宙、自動車、レジャー
用品などの構造材料として巾広く用いられるようになっ
てきているＣＦＲＰのなかで現在主流となっているのが
、炭素繊維をエポキシ樹脂で固型化した複合材料である
。
は、比強度や比弾性率の面で、他の強化繊維であるガラ
ス、アラミドおよびボロン繊維などを用いた繊維強化複
合材料よりも優れており、航空宇宙、自動車、レジャー
用品などの構造材料として巾広く用いられるようになっ
てきているＣＦＲＰのなかで現在主流となっているのが
、炭素繊維をエポキシ樹脂で固型化した複合材料である
。
エポキシ樹脂を用いたＣＦＲＰは、半硬化のフレキシブ
ルな状態で積層し焼き固めるという一体成形が可能であ
るため、複雑な形状の構造物を容易に作製できること、
さらには耐熱性に優れているなどの特長を有する。
ルな状態で積層し焼き固めるという一体成形が可能であ
るため、複雑な形状の構造物を容易に作製できること、
さらには耐熱性に優れているなどの特長を有する。
〔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いる。エポキシ樹脂をマトリ
ックスにするＣＦＲＰに引っ張り、繰返し、衝撃などの
荷重を加えた場合、最初に樹脂の破壊が生じ、前記破壊
がＣＦＲＰ全体の破壊を引起こす。このため、炭素繊維
自体の強度を高めても、ＣＦＲＰの強度はそれ程増加し
ない。例えば、高強度繊維トレカＴ８００ （東し株式
会社製）をベースにした擬似等方性構成のＣＦＲＰでは
、引っ張り破断伸びが１．５％と繊維自体の破断伸びの
１．９％よりも小さな値となっている。また、前記複合
材料では、伸びが１％の状態で９０°と４５°の層間に
顕著な剥離が生じており、この段階で構造材料としての
使用は難しいことを示している。
脆性的特性が問題になっている。エポキシ樹脂をマトリ
ックスにするＣＦＲＰに引っ張り、繰返し、衝撃などの
荷重を加えた場合、最初に樹脂の破壊が生じ、前記破壊
がＣＦＲＰ全体の破壊を引起こす。このため、炭素繊維
自体の強度を高めても、ＣＦＲＰの強度はそれ程増加し
ない。例えば、高強度繊維トレカＴ８００ （東し株式
会社製）をベースにした擬似等方性構成のＣＦＲＰでは
、引っ張り破断伸びが１．５％と繊維自体の破断伸びの
１．９％よりも小さな値となっている。また、前記複合
材料では、伸びが１％の状態で９０°と４５°の層間に
顕著な剥離が生じており、この段階で構造材料としての
使用は難しいことを示している。
また、エポキシ樹脂の脆性的特性はＣＦＲＰの強度特性
のばらつきを大きくするため、構造物設計時の安全率を
低下させるという問題があった。
のばらつきを大きくするため、構造物設計時の安全率を
低下させるという問題があった。
これら問題を解決する目的で、マトリックス樹脂に靭性
の大きな熱可塑性樹脂を使用し、ＣＦＲＰの強度特性を
向上させる試みが検討されている。これは、耐熱性に優
れた熱可塑性樹脂であるポリエーテルエーテルケトン樹
脂（ＰＥＥＫ）やポリエーテルサルホン樹脂（ＰＥＳ）
をマトリックス樹脂に用いるものである。しかし、この
ような熱可塑性樹脂の適用は、ＣＦＲＰの強度特性を向
上できるものの、成形温度が非常に高くなり現有の設備
では成形できないばかりでなく、プリプレグシートのフ
レキシビリティがエポキシ樹脂ベースのものに比較して
乏しく複雑な形状の構造物が作製し難いなどの問題点が
あり効果的でない。
の大きな熱可塑性樹脂を使用し、ＣＦＲＰの強度特性を
向上させる試みが検討されている。これは、耐熱性に優
れた熱可塑性樹脂であるポリエーテルエーテルケトン樹
脂（ＰＥＥＫ）やポリエーテルサルホン樹脂（ＰＥＳ）
をマトリックス樹脂に用いるものである。しかし、この
ような熱可塑性樹脂の適用は、ＣＦＲＰの強度特性を向
上できるものの、成形温度が非常に高くなり現有の設備
では成形できないばかりでなく、プリプレグシートのフ
レキシビリティがエポキシ樹脂ベースのものに比較して
乏しく複雑な形状の構造物が作製し難いなどの問題点が
あり効果的でない。
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とす
るところは従来のＣＦＲＰの成形方法で機械的強度に優
れた炭素繊維強化複合材料を提供することにある。
るところは従来のＣＦＲＰの成形方法で機械的強度に優
れた炭素繊維強化複合材料を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
Ａｊｊ記目的を達成するため、本発明に係る炭メ′、繊
維強化複合材料においては、カーボン繊維をエポキシ樹
脂に充填した複合材料層と、合成樹脂フィルムとを組合
せてなる炭素繊維強化複合材料であって、 前記複合材料層と合成樹脂フィルムとは、１」７層一体
化されたものである。
維強化複合材料においては、カーボン繊維をエポキシ樹
脂に充填した複合材料層と、合成樹脂フィルムとを組合
せてなる炭素繊維強化複合材料であって、 前記複合材料層と合成樹脂フィルムとは、１」７層一体
化されたものである。
［作用］
本発明の炭素繊維強化複合材料では、層間に合成樹脂フ
ィルムを設けである。合成樹脂フィルムは、一般に破断
伸びがエポキシ樹脂よりも大きいため、複合材料の層間
破壊靭性を高めることが可能となる。これにより、層間
剥離なとの損傷の進展が抑制され、引張り強度、疲労強
度などの機械的強度を改善できる。
ィルムを設けである。合成樹脂フィルムは、一般に破断
伸びがエポキシ樹脂よりも大きいため、複合材料の層間
破壊靭性を高めることが可能となる。これにより、層間
剥離なとの損傷の進展が抑制され、引張り強度、疲労強
度などの機械的強度を改善できる。
〔実施例］
以下に、本発明の実施例を図によって説明する。
第１図は本発明に係る繊維強化複合材料を示す断面図で
ある。
ある。
図において実施例は、一方向に引き揃えた高強度繊維ト
レカＴ８００ （東し株式会社製）とエポキシ樹脂とか
らなる複合材料層１をｏｏ、±４５°、９０゜の角度に
並べた擬似等方性の積層板の４５°と９０’の層間にポ
リオレフィンフィルム２を設けである。
レカＴ８００ （東し株式会社製）とエポキシ樹脂とか
らなる複合材料層１をｏｏ、±４５°、９０゜の角度に
並べた擬似等方性の積層板の４５°と９０’の層間にポ
リオレフィンフィルム２を設けである。
ここで用いたポリオレフィンフィルム２は不飽和カルボ
ン酸で変性した接着性ポリプロピレンを外層とし、内層
はプロピレン、ブテンを主体とするＴｇ６０℃で且つ融
点を示さない共重合体である３層構造のものを用いた。
ン酸で変性した接着性ポリプロピレンを外層とし、内層
はプロピレン、ブテンを主体とするＴｇ６０℃で且つ融
点を示さない共重合体である３層構造のものを用いた。
成形は、半硬化状態の複合材料層ｌとポリオレフィンフ
ィルム２とを積層し、オートクレーブで加熱加圧硬化さ
せることにより行った。
ィルム２とを積層し、オートクレーブで加熱加圧硬化さ
せることにより行った。
第２図に、ポリオレフィンフィルム２を０°と４５°の
層間に設けた本発明繊維強化複合材料の断面を、第３図
に、ポリオレフィンフィルム２を９０’層間に設けた本
発明繊維強化複合材料の断面を、第４図に、ポリオレフ
ィンフィルム２を全層間に設けた本発明繊維強化複合材
料の断面をそれぞれ示す。
層間に設けた本発明繊維強化複合材料の断面を、第３図
に、ポリオレフィンフィルム２を９０’層間に設けた本
発明繊維強化複合材料の断面を、第４図に、ポリオレフ
ィンフィルム２を全層間に設けた本発明繊維強化複合材
料の断面をそれぞれ示す。
表１に、第１図〜第４図に示す各実施例の複合材料と、
ポリオレフィンフィルム２を設けていない従来の複合材
料の引張り破断荷重を示す。試験は、２５ ｍｍ １４
］の短冊状試験片を用いて行った。表１より明らかなよ
うに、本発明の繊維強化複合材料は、従来のものに比中
交して、大きな破断強度が得られている。
ポリオレフィンフィルム２を設けていない従来の複合材
料の引張り破断荷重を示す。試験は、２５ ｍｍ １４
］の短冊状試験片を用いて行った。表１より明らかなよ
うに、本発明の繊維強化複合材料は、従来のものに比中
交して、大きな破断強度が得られている。
表 １
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わかる。
り、信頼性が向上していることがわかる。
第５図に、第１図実施例の複合材料と、ポリオレフィン
フィルム２を設けていない従来の複合材料との疲労寿命
を示す。試験は、引張り一引張りの繰り返し荷重を加え
行った。縦軸は静的引張強度を基準にし算出した応力比
、横軸は破断回数をそれぞれ表す。図より明らかなとお
り、本発明の繊維強化複合材料は、従来のものに比較し
て、疲労寿命が長いことが分かる。
フィルム２を設けていない従来の複合材料との疲労寿命
を示す。試験は、引張り一引張りの繰り返し荷重を加え
行った。縦軸は静的引張強度を基準にし算出した応力比
、横軸は破断回数をそれぞれ表す。図より明らかなとお
り、本発明の繊維強化複合材料は、従来のものに比較し
て、疲労寿命が長いことが分かる。
［発明の効果］
以上のように本発明によれば、従来の成形法で機械的強
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
となる。また、強度のばらつきを小さくできるため宇宙
航空関連等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
となる。また、強度のばらつきを小さくできるため宇宙
航空関連等構造体の信頼性を向上できる効果を有するも
のである。
第１図〜第４図は本発明に係る炭素繊維強化複合材料を
示す断面図、第５図は第１図実施例の複合材料と従来の
複合材料の疲労寿命を示す図である。
示す断面図、第５図は第１図実施例の複合材料と従来の
複合材料の疲労寿命を示す図である。
Claims (1)
- （１）カーボン繊維をエポキシ樹脂に充填した複合材料
層と、合成樹脂フィルムとを組合せてなる炭素繊維強化
複合材料であって、 前記複合材料層と合成樹脂フィルムとは、積層一体化さ
れたものであることを特徴とする炭素繊維強化複合材料
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10445390A JPH044144A (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | 炭素繊維強化複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10445390A JPH044144A (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | 炭素繊維強化複合材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH044144A true JPH044144A (ja) | 1992-01-08 |
Family
ID=14381040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10445390A Pending JPH044144A (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | 炭素繊維強化複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH044144A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105252842A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-01-20 | 安徽佳力奇航天碳纤维有限公司 | 一种碳纤维平板结构件 |
-
1990
- 1990-04-20 JP JP10445390A patent/JPH044144A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105252842A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-01-20 | 安徽佳力奇航天碳纤维有限公司 | 一种碳纤维平板结构件 |
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