JPH0554825B2 - - Google Patents
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- JPH0554825B2 JPH0554825B2 JP63237053A JP23705388A JPH0554825B2 JP H0554825 B2 JPH0554825 B2 JP H0554825B2 JP 63237053 A JP63237053 A JP 63237053A JP 23705388 A JP23705388 A JP 23705388A JP H0554825 B2 JPH0554825 B2 JP H0554825B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- composite material
- fiber
- material layer
- reinforced composite
- fibers
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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宇宙構造体、OA機器、自
動車、ゴルフクラブなどのレジヤー用品の構造材
料に用いる繊維強化複合材料に関するものであ
る。
動車、ゴルフクラブなどのレジヤー用品の構造材
料に用いる繊維強化複合材料に関するものであ
る。
従来より上記目的に用いられる繊維強化複合材
料として例えばCFRPなどが知られている。
料として例えばCFRPなどが知られている。
CFRPなど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。
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。
繊維強化複合材料は、従来の金属構造材料に比
較して、軽量・高強度である、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・レジヤー用品など
の構造材料に幅広く用いられる用になつてきてい
る。
較して、軽量・高強度である、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・レジヤー用品など
の構造材料に幅広く用いられる用になつてきてい
る。
ところで、この種の複合材料を用いた構造体の
用途拡大に伴い、構造体の振動が問題となつてい
る。
用途拡大に伴い、構造体の振動が問題となつてい
る。
繊維強化複合材料は、軽量であり、従来の金属
材料と同程度の小さな振動減衰特性（損失係数η
＝0.001〜0.02）をもつため、振動を生じやすい。
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の場合と異なり、継手部での
摩擦による構造減衰を期待できない。
材料と同程度の小さな振動減衰特性（損失係数η
＝0.001〜0.02）をもつため、振動を生じやすい。
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の場合と異なり、継手部での
摩擦による構造減衰を期待できない。
例えば、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破損、アンテナの位置
精度低下などが生じている。このため、繊維強化
複合材料の振動減衰特性増加は重要な課題となつ
ている。
体の振動による搭載機器の破損、アンテナの位置
精度低下などが生じている。このため、繊維強化
複合材料の振動減衰特性増加は重要な課題となつ
ている。
これらの問題点を解決する目的で、繊維強化複
合材料の一部に拘束型制振材料を適用したサンド
イツチ構成を用い、拘束型制振機構により振動減
衰特性を増加させる手法が検討されている。しか
し、前記手法の場合、大きな振動減衰特性が実現
できるものの、前記特性が温度により急激に変化
するため構造材料としては有効ではない。
合材料の一部に拘束型制振材料を適用したサンド
イツチ構成を用い、拘束型制振機構により振動減
衰特性を増加させる手法が検討されている。しか
し、前記手法の場合、大きな振動減衰特性が実現
できるものの、前記特性が温度により急激に変化
するため構造材料としては有効ではない。
本発明は前記問題点を解決するものであり、そ
の目的とするところは、広い温度領域で大きな振
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。
の目的とするところは、広い温度領域で大きな振
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。
上記目的を達成するため、本発明の繊維強化複
合材料においては、カーボン繊維、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
樹脂に充填した複合材料層と、該複合材料層間に
各々介在させた互いにガラス転移温度が異なる二
種以上の拘束型制振材料層とを有するものであ
る。
合材料においては、カーボン繊維、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
樹脂に充填した複合材料層と、該複合材料層間に
各々介在させた互いにガラス転移温度が異なる二
種以上の拘束型制振材料層とを有するものであ
る。
第１の繊維強化複合材料層／制振材料層／第２
の繊維強化複合材料層からなるサンドイツチ構成
の損失係数ηcは次式で与えられる。
の繊維強化複合材料層からなるサンドイツチ構成
の損失係数ηcは次式で与えられる。
ηc＝13E3h3／E1h1（h1＋2h2＋h3／2h1）2・ｇ・η2
／（１＋ｇ）2＋（ｇ・η2）2…(1) ここで、Ｅ；ヤング率、ｈ；厚み、Ｇ；せん断
弾性率、ｆ；周波数、ρ；密度、η；損失係数で
ある。
／（１＋ｇ）2＋（ｇ・η2）2…(1) ここで、Ｅ；ヤング率、ｈ；厚み、Ｇ；せん断
弾性率、ｆ；周波数、ρ；密度、η；損失係数で
ある。
添字１、２及び３はそれぞれ第１の繊維強化複
合材料層、制振材料層及び第２の繊維強化複合材
料層を示す。
合材料層、制振材料層及び第２の繊維強化複合材
料層を示す。
(1)式より明らかなように、損失係数ηcは制振材
料層の損失係数η2が大きい程大きい。制振材料層
の損失係数η2はガラス転移温度領域で最大となる
が、温度に伴い急激に変化するため、損失係数ηc
が大きな値をもつ温度領域は限定される傾向にあ
つた。
料層の損失係数η2が大きい程大きい。制振材料層
の損失係数η2はガラス転移温度領域で最大となる
が、温度に伴い急激に変化するため、損失係数ηc
が大きな値をもつ温度領域は限定される傾向にあ
つた。
本発明の複合材料では、異なるガラス転移温度
領域をもつ拘束型制振材料を二層以上設けてあ
る。各ガラス転移温度T0、T1、T2…Toとすると
（T0＜T1＜T2…＜To）温度T0の近傍では、ガラ
ス転移温度T0をもつ制振材料層が主体となり、
繊維強化複合材料層とガラス転移温度T1、T2…
Toを有する制振材料層を積層一体化した複合材
料層が前述の第１及び第２の複合材料層に相当す
る。前記(1)、(2)式より明らかなように、カラス転
移温度T0をもつ制振材料層の作用により、損失
係数ηcは大きな値をもつ。
領域をもつ拘束型制振材料を二層以上設けてあ
る。各ガラス転移温度T0、T1、T2…Toとすると
（T0＜T1＜T2…＜To）温度T0の近傍では、ガラ
ス転移温度T0をもつ制振材料層が主体となり、
繊維強化複合材料層とガラス転移温度T1、T2…
Toを有する制振材料層を積層一体化した複合材
料層が前述の第１及び第２の複合材料層に相当す
る。前記(1)、(2)式より明らかなように、カラス転
移温度T0をもつ制振材料層の作用により、損失
係数ηcは大きな値をもつ。
また温度T0より高温では、ガラス転移温度T1
…Toをもつ制振材料層がぞそれぞれ主体となり、
前記制振材料層の作用により、損失係数ηcは大き
な値をもつ。
…Toをもつ制振材料層がぞそれぞれ主体となり、
前記制振材料層の作用により、損失係数ηcは大き
な値をもつ。
よつて本発明の複合材料は、温度T0〜Toの領
域で、すなわち広い温度領域で大きな損失係数ηc
をもつ。
域で、すなわち広い温度領域で大きな損失係数ηc
をもつ。
拘束型制振材料は、ビスフエノール型エポキシ
樹脂、ポリオールまたはその重合体のポリグリシ
ジルエーデルであるエポキシ樹脂、ポリイソシア
ネート化合物とポリオール樹脂とを反応させて得
られるポリウレタン系樹脂などの熱硬化性樹脂を
ベースとしたもの、又は、ポリオレフイン樹脂、
塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂などの熱可塑性樹
脂をベースにしたもの等公知のものが使用でき
る。また、これら材料としては、それぞれのガラ
ス転移領域で、弾性率50Kgｆ／mm2以下、好ましく
は10Kgｆ／mm2以下のもの、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。
樹脂、ポリオールまたはその重合体のポリグリシ
ジルエーデルであるエポキシ樹脂、ポリイソシア
ネート化合物とポリオール樹脂とを反応させて得
られるポリウレタン系樹脂などの熱硬化性樹脂を
ベースとしたもの、又は、ポリオレフイン樹脂、
塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂などの熱可塑性樹
脂をベースにしたもの等公知のものが使用でき
る。また、これら材料としては、それぞれのガラ
ス転移領域で、弾性率50Kgｆ／mm2以下、好ましく
は10Kgｆ／mm2以下のもの、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。
以下に本発明の実施例を図によつて説明する。
第１図に本発明繊維強化複合材料の断面図を示
す。
す。
図において、実施例はエポキシ樹脂にカーボン
繊維（一方向）を充填した複合材料層１と、−10
℃、20℃及び50℃にそれぞれガラス転移温度をも
つ拘束型制振材料層２〜４とを交互に多層に積層
一体化した例を示している。
繊維（一方向）を充填した複合材料層１と、−10
℃、20℃及び50℃にそれぞれガラス転移温度をも
つ拘束型制振材料層２〜４とを交互に多層に積層
一体化した例を示している。
拘束型制振材料層２〜４は、ビスフエノール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調整し作製した材料
を用いた。
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調整し作製した材料
を用いた。
なお実施例では、カーボン繊維のプリプレグに
前記制振材料層２〜４をコーテイングしたものを
重ね合せ、圧力下で加熱硬化させて一体化した。
前記制振材料層２〜４をコーテイングしたものを
重ね合せ、圧力下で加熱硬化させて一体化した。
複合材料層１の厚みは平均200μｍ、制振材料
層２〜４の厚みは平均20μｍである。
層２〜４の厚みは平均20μｍである。
第２図に第１図に示す実施例の繊維強化複合材
料と、実施例の制振材料層２〜４に代えて20℃に
ガラス転移温度をもつ制振材料のみを用いた従来
の繊維強化複合材料の損失係数の比較を示す。図
中、黒丸は従来の複合材料の特性、白丸は本発明
複合材料の特性である。損失係数ηcは、300mm長
さのビーム材を用い、その共振周波数における自
由減衰振動より求めた。
料と、実施例の制振材料層２〜４に代えて20℃に
ガラス転移温度をもつ制振材料のみを用いた従来
の繊維強化複合材料の損失係数の比較を示す。図
中、黒丸は従来の複合材料の特性、白丸は本発明
複合材料の特性である。損失係数ηcは、300mm長
さのビーム材を用い、その共振周波数における自
由減衰振動より求めた。
図より、従来の複合材料では損失係数が0.1以
上を示す温度巾は〜30℃であるが、本発明の複合
材料では前記温度巾は〜80℃と２倍以上になつて
いる。
上を示す温度巾は〜30℃であるが、本発明の複合
材料では前記温度巾は〜80℃と２倍以上になつて
いる。
第１図に示す実施例の繊維強化複合材料の曲げ
弾性率は9500Kg／mm2であり、制振材料層を設けな
い場合の14000Kg／mm2に比較して若干小さくなつ
ているが、構造材料として用いるうえに問題はな
い。
弾性率は9500Kg／mm2であり、制振材料層を設けな
い場合の14000Kg／mm2に比較して若干小さくなつ
ているが、構造材料として用いるうえに問題はな
い。
以上のように本発明によれば、広い温度領域で
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破損やアンテナの位置精度低
下及び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。
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破損やアンテナの位置精度低
下及び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。
第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図
は第１図の実施例の複合材料と、従来の単一な制
振材料層と繊維強化複合材料層を積層一体化した
複合材料の損失係数の比較を示した図である。 １……複合材料層、２〜４……拘束型制振材料
層。
は第１図の実施例の複合材料と、従来の単一な制
振材料層と繊維強化複合材料層を積層一体化した
複合材料の損失係数の比較を示した図である。 １……複合材料層、２〜４……拘束型制振材料
層。
Claims (1)
- １ カーボン繊維、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樹脂に充填した
複合材料層と、該複合材料層間に各々介在させた
互いにガラス転移温度が異なる二種以上の拘束型
制振材料層とを有する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 |
|---|---|---|---|
| JP63237053A JPH0284329A (ja) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | 繊維強化複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63237053A JPH0284329A (ja) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | 繊維強化複合材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0284329A JPH0284329A (ja) | 1990-03-26 |
| JPH0554825B2 true JPH0554825B2 (ja) | 1993-08-13 |
Family
ID=17009716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63237053A Granted JPH0284329A (ja) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | 繊維強化複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0284329A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0428542A (ja) * | 1990-05-24 | 1992-01-31 | Toray Ind Inc | 振動減衰材 |
| US7537827B1 (en) * | 2006-12-13 | 2009-05-26 | Henkel Corporation | Prepreg laminates |
| JP2009078422A (ja) * | 2007-09-26 | 2009-04-16 | Toray Ind Inc | 制振性繊維強化複合材料 |
| JP7022118B2 (ja) | 2016-09-20 | 2022-02-17 | エーブリー デニソン コーポレイション | 多層テープ |
| EP3768511B1 (en) * | 2018-03-19 | 2023-08-30 | Avery Dennison Corporation | Multilayer constrained-layer damping |
| KR102717989B1 (ko) | 2018-05-17 | 2024-10-16 | 애버리 데니슨 코포레이션 | 부분 커버리지 다층 댐핑 라미네이트 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5193770A (en) * | 1975-02-14 | 1976-08-17 | Danpinguseinoo jusurufukugokinzokuban | |
| JPS5411705U (ja) * | 1977-06-21 | 1979-01-25 | ||
| JPS5890700A (ja) * | 1981-11-25 | 1983-05-30 | 横浜ゴム株式会社 | 遮音材 |
| JPS6122934A (ja) * | 1984-03-30 | 1986-01-31 | 日本電気株式会社 | 制振材 |
| JPH0324763Y2 (ja) * | 1985-03-30 | 1991-05-29 |
-
1988
- 1988-09-20 JP JP63237053A patent/JPH0284329A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0284329A (ja) | 1990-03-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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