JPH04244839A - 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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- JPH04244839A JPH04244839A JP3029357A JP2935791A JPH04244839A JP H04244839 A JPH04244839 A JP H04244839A JP 3029357 A JP3029357 A JP 3029357A JP 2935791 A JP2935791 A JP 2935791A JP H04244839 A JPH04244839 A JP H04244839A
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Landscapes
- Laminated Bodies (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、人工衛星などの宇宙構
造物，航空機，自動車，レジャー用品などの構造材料に
多数使用されている炭素繊維強化複合材料（ＣＦＲＰ）
の作製方法に関するものである。
造物，航空機，自動車，レジャー用品などの構造材料に
多数使用されている炭素繊維強化複合材料（ＣＦＲＰ）
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
れるようになって来ている。ＣＦＲＰの中で現在主流と
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て焼き固めるという
一体成形が可能であるため、複雑形状構造物を容易に作
製できる，耐熱性に優れている，などの特長を有する。
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
れるようになって来ている。ＣＦＲＰの中で現在主流と
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て焼き固めるという
一体成形が可能であるため、複雑形状構造物を容易に作
製できる，耐熱性に優れている，などの特長を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、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
および繊維−樹脂間の接着又は層間の接着が問題になっ
ている。エポキシ樹脂をマトリックスにするＣＦＲＰに
繰り返し荷重を加えた場合、最初に樹脂の破壊又は繊維
−樹脂間の剥離あるいは層間剥離が生じ、これらが引き
金となってＣＦＲＰ全体の破壊を引き起こす。このため
、炭素繊維自体の強度を高めても、ＣＦＲＰの強度，疲
労寿命はそれほど増加しない。また、エポキシ樹脂の脆
性的特性はＣＦＲＰの強度特性のバラツキを大きくする
ため、構造物を設計する際の安全率が低下するという問
題もあった。
体の性能が高まるにつれて、エポキシ樹脂の脆性的特性
および繊維−樹脂間の接着又は層間の接着が問題になっ
ている。エポキシ樹脂をマトリックスにするＣＦＲＰに
繰り返し荷重を加えた場合、最初に樹脂の破壊又は繊維
−樹脂間の剥離あるいは層間剥離が生じ、これらが引き
金となってＣＦＲＰ全体の破壊を引き起こす。このため
、炭素繊維自体の強度を高めても、ＣＦＲＰの強度，疲
労寿命はそれほど増加しない。また、エポキシ樹脂の脆
性的特性はＣＦＲＰの強度特性のバラツキを大きくする
ため、構造物を設計する際の安全率が低下するという問
題もあった。
【０００４】これらの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、ＣＦＲ
Ｐ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）やポリエーテルスルホン
（ＰＥＳ）をマトリックス樹脂に用いるものである。
クス樹脂に靭性の大きな熱可塑性樹脂を使用し、ＣＦＲ
Ｐ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）やポリエーテルスルホン
（ＰＥＳ）をマトリックス樹脂に用いるものである。
【０００５】しかし、このような熱可塑性樹脂の適用は
、ＣＦＲＰの強度や疲労寿命を若干向上できるものの、
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
、プリプレグシートのフレキシビリティがエポキシ樹脂
ベースのものに比べて乏しく複雑な形状の構造物が作製
し難い、などの問題点があって効果的でない。
、ＣＦＲＰの強度や疲労寿命を若干向上できるものの、
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
、プリプレグシートのフレキシビリティがエポキシ樹脂
ベースのものに比べて乏しく複雑な形状の構造物が作製
し難い、などの問題点があって効果的でない。
【０００６】本発明は、前記課題を解決するものであり
、その目的は、従来のＣＦＲＰ作製方法と同等の簡便さ
で機械的強度に優れた炭素繊維強化複合材料の作製方法
を提供することにある。
、その目的は、従来のＣＦＲＰ作製方法と同等の簡便さ
で機械的強度に優れた炭素繊維強化複合材料の作製方法
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明による炭素繊維強化複合材料の作製方法におい
ては、カーボン繊維をエポキシ樹脂に充填した層状複合
材料の繊維−樹脂間または層間の任意の部分に、接着し
ていない部分を形成するものである。
、本発明による炭素繊維強化複合材料の作製方法におい
ては、カーボン繊維をエポキシ樹脂に充填した層状複合
材料の繊維−樹脂間または層間の任意の部分に、接着し
ていない部分を形成するものである。
【０００８】
【作用】本発明の製造方法による炭素繊維強化複合材料
においては、材料の任意の層間あるいは任意の繊維−樹
脂間に非接着部分が存在する。このような材料の疲労強
度（寿命）と、破壊メカニズムとの相関については、は
っきりと解明されていない。しかし、非接着部分を設け
た材料は、同様の構造を持つ非接着部分のない従来材料
に比べて延性的特性を示すことから、非接着部分は加え
られたエネルギーを吸収するメカニズムと深い関連があ
る、と考えられる。
においては、材料の任意の層間あるいは任意の繊維−樹
脂間に非接着部分が存在する。このような材料の疲労強
度（寿命）と、破壊メカニズムとの相関については、は
っきりと解明されていない。しかし、非接着部分を設け
た材料は、同様の構造を持つ非接着部分のない従来材料
に比べて延性的特性を示すことから、非接着部分は加え
られたエネルギーを吸収するメカニズムと深い関連があ
る、と考えられる。
【０００９】
【実施例】以下に本発明の実施例として、離型フィルム
を用いて非接着部分を設けた場合を説明する。図１は、
本発明の作製方法のフローである。作製する材料の大き
さと必要な非接着部分の大きさを考慮し、プリプレグシ
ート２を裁断し、離型フィルム（硬化後の樹脂と接着し
ないフィルム）（又は離型剤）１の大きさを決める。前
記プリプレグシート２と離型フィルム１とを、要求され
る積層順序に従って積層する。前記積層物をオートクレ
ーブで加熱加圧するなどし、硬化させる。
を用いて非接着部分を設けた場合を説明する。図１は、
本発明の作製方法のフローである。作製する材料の大き
さと必要な非接着部分の大きさを考慮し、プリプレグシ
ート２を裁断し、離型フィルム（硬化後の樹脂と接着し
ないフィルム）（又は離型剤）１の大きさを決める。前
記プリプレグシート２と離型フィルム１とを、要求され
る積層順序に従って積層する。前記積層物をオートクレ
ーブで加熱加圧するなどし、硬化させる。
【００１０】図２に図１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。図において、本実
施例では、一方向に引き揃えられた高強度繊維トレカＴ
８００（東レ株式会社製）とエポキシ樹脂からなる複合
材料層３を０°，±４５°，９０°の角度に並べた疑似
等方性の積層板（プリプレグシート２）の４５°と９０
°の層間に、離型フィルム１として厚さ３０μｍのテフ
ロンフィルムを設けている。
素繊維強化複合材料の断面図を示す。図において、本実
施例では、一方向に引き揃えられた高強度繊維トレカＴ
８００（東レ株式会社製）とエポキシ樹脂からなる複合
材料層３を０°，±４５°，９０°の角度に並べた疑似
等方性の積層板（プリプレグシート２）の４５°と９０
°の層間に、離型フィルム１として厚さ３０μｍのテフ
ロンフィルムを設けている。
【００１１】図３に図２の複合材料と、従来の作製方法
による複合材料との疲労特性を比較したグラフを示す。 試験は１５ｍｍ幅の短冊状試験片を用い、周波数１０Ｈ
ｚで＜引張−引張＞を繰り返し行った。横軸は破断まで
の繰り返し回数、縦軸は繰り返し最大応力を破断応力（
静的強度）で割った比率である。図より明らかなように
、（ｂ）に示す本発明の作製方法による炭素繊維強化複
合材料は、（ａ）に示す従来方法による複合材料に比較
して、良好な疲労特性を得ている。
による複合材料との疲労特性を比較したグラフを示す。 試験は１５ｍｍ幅の短冊状試験片を用い、周波数１０Ｈ
ｚで＜引張−引張＞を繰り返し行った。横軸は破断まで
の繰り返し回数、縦軸は繰り返し最大応力を破断応力（
静的強度）で割った比率である。図より明らかなように
、（ｂ）に示す本発明の作製方法による炭素繊維強化複
合材料は、（ａ）に示す従来方法による複合材料に比較
して、良好な疲労特性を得ている。
【００１２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来のＣ
ＦＲＰ作製方法と同等の簡便さで機械的強度に優れた炭
素繊維強化複合材料の作製を実現できる。
ＦＲＰ作製方法と同等の簡便さで機械的強度に優れた炭
素繊維強化複合材料の作製を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の作製方法のフローを示した図である。
【図２】本発明の実施例の作製方法によって作製した複
合材料の断面図である。
合材料の断面図である。
【図３】本発明の実施例の複合材料と、従来方法によっ
て作製した複合材料の疲労特性を示す図である。
て作製した複合材料の疲労特性を示す図である。
１ 離型フィルムまたは離型剤
２ プリプレグシート
Claims (1)
- 【請求項１】 カーボン繊維をエポキシ樹脂に充填し
た層状複合材料の繊維−樹脂間または層間の任意の部分
に、接着していない部分を形成す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 |
|---|---|---|---|
| JP3029357A JPH04244839A (ja) | 1991-01-30 | 1991-01-30 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP3029357A JPH04244839A (ja) | 1991-01-30 | 1991-01-30 | 炭素繊維強化複合材料の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04244839A true JPH04244839A (ja) | 1992-09-01 |
Family
ID=12273948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3029357A Pending JPH04244839A (ja) | 1991-01-30 | 1991-01-30 | 炭素繊維強化複合材料の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04244839A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014201110A (ja) * | 2013-04-02 | 2014-10-27 | トヨタ自動車株式会社 | 複合材とそれを用いたフードパネル |
| CN105922655A (zh) * | 2016-06-17 | 2016-09-07 | 山东中玻节能环保发展有限公司 | 用于烟气除尘器的碳纤维复合材料阳极管及其生产方法 |
-
1991
- 1991-01-30 JP JP3029357A patent/JPH04244839A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014201110A (ja) * | 2013-04-02 | 2014-10-27 | トヨタ自動車株式会社 | 複合材とそれを用いたフードパネル |
| CN105922655A (zh) * | 2016-06-17 | 2016-09-07 | 山东中玻节能环保发展有限公司 | 用于烟气除尘器的碳纤维复合材料阳极管及其生产方法 |
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