JPH04251714A - 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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Landscapes
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (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制振性
を有する炭素繊維強化複合材料の作製方法に関する。
機、自動車、レジャー用品などの構造体に有用な制振性
を有する炭素繊維強化複合材料の作製方法に関する。
【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、比強度や、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。
料(CFRP)は、比強度や、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。
【0003】CFRPの主な作製方法は、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て形成
される。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て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。
はクロスにした炭素繊維をエポキシ樹脂で固化して形成
される。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て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。
【0004】
【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
て来る。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。
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
て来る。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。
【0005】また、エポキシ樹脂の脆性的特性は、CF
RPの強度特性のばら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。
RPの強度特性のばら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。
【0006】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。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の炭素繊維強化複
合材料の作製方法は、炭素繊維をエポキシ樹脂に含浸し
半硬化処理した複合シート(プリプレグシート)と、熱
接着層を有する熱可塑性樹脂シートとを積層し、加熱・
加圧して硬化させるものである。
合材料の作製方法は、炭素繊維をエポキシ樹脂に含浸し
半硬化処理した複合シート(プリプレグシート)と、熱
接着層を有する熱可塑性樹脂シートとを積層し、加熱・
加圧して硬化させるものである。
【0008】
【作用】本発明の作製方法では、熱可塑性樹脂シートと
プリプレグシートとを積層し加熱・加圧して硬化させる
ため、プリプレグシートと熱可塑性樹脂シートが積層一
体化された、炭素繊維強化複合材料を実現できる。前記
複合材料は、層間の熱可塑性樹脂シートの破断伸びがエ
ポキシ樹脂よりも一般に大きいため、層間破壊靱性を高
めることが可能となる。これにより、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。
プリプレグシートとを積層し加熱・加圧して硬化させる
ため、プリプレグシートと熱可塑性樹脂シートが積層一
体化された、炭素繊維強化複合材料を実現できる。前記
複合材料は、層間の熱可塑性樹脂シートの破断伸びがエ
ポキシ樹脂よりも一般に大きいため、層間破壊靱性を高
めることが可能となる。これにより、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。
【0009】また、本発明で用いる熱接着性を有する熱
可塑性樹脂シートは、プリプレグシートとの熱接着性が
よくて靱性の高いものであればよい。そのためには、種
々の熱可塑性樹脂を用いることができるが、なかでもポ
リオレフィンを主成分としたものが望ましい。ポリオレ
フィンとしては、エチレン,プロピレン,ブテン,ペン
テン等のα−オレフィンの単独重合体、もしくは共重合
体、またはこれらの混合物が挙げられる。ポリオレフィ
ン以外の成分としては、各種ゴム類や無機フィラー等を
必要に応じて組み合わせることができる。ただしガラス
転移温度(Tg)は使用する環境温度以上、例えば室温
で使用する場合、ガラス転移温度は60℃前後が望まし
い。
可塑性樹脂シートは、プリプレグシートとの熱接着性が
よくて靱性の高いものであればよい。そのためには、種
々の熱可塑性樹脂を用いることができるが、なかでもポ
リオレフィンを主成分としたものが望ましい。ポリオレ
フィンとしては、エチレン,プロピレン,ブテン,ペン
テン等のα−オレフィンの単独重合体、もしくは共重合
体、またはこれらの混合物が挙げられる。ポリオレフィ
ン以外の成分としては、各種ゴム類や無機フィラー等を
必要に応じて組み合わせることができる。ただしガラス
転移温度(Tg)は使用する環境温度以上、例えば室温
で使用する場合、ガラス転移温度は60℃前後が望まし
い。
【0010】
【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・加圧して硬化を行った場合を説明する。図1は
本発明の一実施例を説明するための工程図である。
で加熱・加圧して硬化を行った場合を説明する。図1は
本発明の一実施例を説明するための工程図である。
【0011】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2を切断する。この
プリプレグシートとポリオレフィンシート1を要求され
る積層順序及び繊維方向に従って、積層する。そしてバ
ンキング工程でこれらの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う。次にこの構成物をオ
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。
などを考慮して、プリプレグシート2を切断する。この
プリプレグシートとポリオレフィンシート1を要求され
る積層順序及び繊維方向に従って、積層する。そしてバ
ンキング工程でこれらの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う。次にこの構成物をオ
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。
【0012】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。ここで用いたポリオレフィンシートは、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
つ融点を示さない分子量約60万の共重合体である3層
構造のものを用いた。以下引張力の加わる方向に炭素繊
維の長さ方向を合わせた場合を0°として説明する。
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。ここで用いたポリオレフィンシートは、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
つ融点を示さない分子量約60万の共重合体である3層
構造のものを用いた。以下引張力の加わる方向に炭素繊
維の長さ方向を合わせた場合を0°として説明する。
【0013】図1に示した実施例の作製方法を用いて作
製した炭素繊維複合材料の断面図を図2に示す。この例
では、プリプレグシートが硬化した複合材料層3の0°
と45°層3A,3B間にポリオレフィンシート1を挟
んで積層し一体化した構造を持つものである。同様に図
3に−45°と90°層3C,3D間、図4に90°層
3D間、図5に全層間にそれぞれポリオレフィンシート
1を挟んだ炭素繊維強化複合材料の断面図を示す。図2
〜図5に示した炭素繊維複合材料とポリオレフィンシー
トを挟んでいない従来の複合材料の引張破断荷重を表1
に示す。試験片は、全て25mm幅の短冊状とした。
製した炭素繊維複合材料の断面図を図2に示す。この例
では、プリプレグシートが硬化した複合材料層3の0°
と45°層3A,3B間にポリオレフィンシート1を挟
んで積層し一体化した構造を持つものである。同様に図
3に−45°と90°層3C,3D間、図4に90°層
3D間、図5に全層間にそれぞれポリオレフィンシート
1を挟んだ炭素繊維強化複合材料の断面図を示す。図2
〜図5に示した炭素繊維複合材料とポリオレフィンシー
トを挟んでいない従来の複合材料の引張破断荷重を表1
に示す。試験片は、全て25mm幅の短冊状とした。
【0014】表1に示したように、本実施例で作製した
炭素繊維複合材料は、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。
炭素繊維複合材料は、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。
【0015】
【0016】
【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させることができるとい
う効果を有する。
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させることができるとい
う効果を有する。
【図1】本発明の一実施例を説明するための工程図であ
る。
る。
【図2】実施例により作製した複合材料の断面図である
。
。
【図3】実施例により作製した複合材料の断面図である
。
。
【図4】実施例により作製した複合材料の断面図である
。
。
【図5】実施例により作製した複合材料の断面図である
。
。
1 ポリオレフィンシート
2 プリプレグシート
3 複合材料層
Claims (1)
- 【請求項1】 炭素繊維を半硬化状態の熱硬化性樹脂
に含浸した複合シートと、熱可塑性樹脂シートとを積層
し、加熱・加圧して硬化させ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 |
---|---|---|---|
JP918191A JPH04251714A (ja) | 1991-01-28 | 1991-01-28 | 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 |
---|---|---|---|
JP918191A JPH04251714A (ja) | 1991-01-28 | 1991-01-28 | 炭素繊維強化複合材料の作製方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04251714A true JPH04251714A (ja) | 1992-09-08 |
Family
ID=11686396
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP918191A Pending JPH04251714A (ja) | 1991-01-28 | 1991-01-28 | 炭素繊維強化複合材料の作製方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04251714A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6391436B1 (en) | 1998-05-20 | 2002-05-21 | Cytec Technology Corp. | Manufacture of void-free laminates and use thereof |
JP2010513057A (ja) * | 2006-12-13 | 2010-04-30 | ヘンケル コーポレイション | プリプレグ積層体 |
US20140302275A1 (en) * | 2012-01-05 | 2014-10-09 | The Boeing Company | Composite laminate enabling structural monitoring using electromagnetic radiation |
CN112848545A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-05-28 | 北京理工大学 | 内嵌热塑性膜的复合材料层合板抗冲击设计及其制备方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6194726A (ja) * | 1984-10-16 | 1986-05-13 | Mitsubishi Motors Corp | 繊維入り強化プラスチツク成形部材 |
JPH0232832A (ja) * | 1988-07-22 | 1990-02-02 | Sumitomo Chem Co Ltd | 薄物の繊維強化樹脂シートの製法 |
JPH02169634A (ja) * | 1988-12-22 | 1990-06-29 | Nec Corp | 繊維強化複合材料プリプレグシート |
JPH02248220A (ja) * | 1989-03-23 | 1990-10-04 | Kyokuto Seisa Kk | 合成樹脂製c形リングおよびその製造方法 |
-
1991
- 1991-01-28 JP JP918191A patent/JPH04251714A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN112848545A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-05-28 | 北京理工大学 | 内嵌热塑性膜的复合材料层合板抗冲击设计及其制备方法 |
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