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JPH036241A - High-strength high-modulus hybrid prepreg - Google Patents

High-strength high-modulus hybrid prepreg

Info

Publication number
JPH036241A
JPH036241A JP13878389A JP13878389A JPH036241A JP H036241 A JPH036241 A JP H036241A JP 13878389 A JP13878389 A JP 13878389A JP 13878389 A JP13878389 A JP 13878389A JP H036241 A JPH036241 A JP H036241A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
prepreg
hybrid
fiber
modulus
carbon fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP13878389A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Takezawa
誠 竹澤
Shinkichi Murakami
信吉 村上
Hiroshi Inoue
寛 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tonen General Sekiyu KK
Original Assignee
Tonen Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tonen Corp filed Critical Tonen Corp
Priority to JP13878389A priority Critical patent/JPH036241A/en
Publication of JPH036241A publication Critical patent/JPH036241A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prepare a hybrid prepreg having the maximum compression strength with the minimum loss in the modulus by making the prepreg to contain a carbon fiber filament and a specified amt. of another fiber filament and impregnating with a matrix resin. CONSTITUTION:A hybrid prepreg comprising a carbon fiber filament and at least one other fiber filament (e.g. silicon carbide fiber, alumina fiber, or glass fiber) and impregnated with a matrix resin (e.g. epoxy resin or phenol resin) is prepd. Said other fiber filament is contained in such an amt. that the hybrid prepreg. has a modulus of at lest 80% of that of a prepreg comprising said carbon fiber filament alone. The obtd. hybrid prepreg is given the maximum compression strength with the minimum loss in the modulus.

Description

【発明の詳細な説明】 6」ヱwy 本発明は、ハイブリッドタイプの複合材料に関するもの
であり、特に炭素繊維糸条と異種繊維糸条とにて形成さ
れるハイブリッドタイプの炭素繊維プリプレグ(本明細
書では単に「ハイブリッドプリプレグ」という、)に関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a hybrid type composite material, and in particular to a hybrid type carbon fiber prepreg formed of carbon fiber yarns and different types of fiber yarns (hereinafter referred to as In the book, it is simply called "hybrid prepreg").

【え立且j 近年、軽驕であり、且つ耐熱性、耐水性などの耐環境性
に優れており、しかも機械的特性が良好であるという理
由から5炭素繊維を強化#jhmとしたプリプレグが注
目を浴びている。
In recent years, prepregs reinforced with 5 carbon fibers have become popular because they are lightweight, have excellent environmental resistance such as heat resistance and water resistance, and have good mechanical properties. It is attracting attention.

しかしながら、高弾性炭素繊維、特にピッチ系高りn+
t4e素繊維は1例えば引張強度が3 、0GPa以−
ヒ、引張弾性率が450GPa以上と言った高引張強度
1.高引張弾性率を有しているが、圧縮強度か低く、最
高でもl + 0GPa程度であるという問題を有して
いる。
However, high modulus carbon fiber, especially pitch-based height n+
T4e elementary fibers have a tensile strength of 1, for example, 3,0 GPa or more.
H. High tensile strength with a tensile modulus of 450 GPa or more 1. Although it has a high tensile modulus, it has a problem in that its compressive strength is low, at most about 1 + 0 GPa.

従って、高弾性炭素繊維を強化繊維として作製された炭
素繊維プリプレグは引張強度、引張弾性率の大きさに比
して圧縮強度が低く、圧縮強度の増大か希求されている
Therefore, carbon fiber prepregs produced using high modulus carbon fibers as reinforcing fibers have low compressive strength compared to their tensile strength and tensile modulus, and it is desired to increase the compressive strength.

が  しよう  る 従来、圧縮強度を増大せしめるべく炭素繊維と異種繊維
とを有したハイブリッドプリプレグが提案されており、
現在ハイブリ、ドブリプレグとしては、炭素繊維の層と
異種繊維の層とを植層して形成された層間ハイブリッド
と、1つの層内に炭素ka維の領域と異種繊維の領域を
隣接して配設して形成された層内ハイブリッドとか考え
られている。
In the past, hybrid prepregs containing carbon fibers and different types of fibers have been proposed to increase compressive strength.
Currently, hybrid and Doburi Preg are produced by interlayer hybrids formed by planting a layer of carbon fiber and a layer of different types of fibers, and by placing a region of carbon ka fibers and a region of different types of fibers adjacent to each other within one layer. It is thought to be an intralayer hybrid formed by

このようなハイブリッドプリプレグは、通常の炭1kl
A維プリプレグに比較すると圧縮強度が相当に増大して
はいるが、実際の#a維の強さには相当のバラツキかあ
り1弱い繊維から順に切断するために、その増大程度は
ハイブリット複合fj11に従い、ハイブリットルール
を越えることはなく、未だに十分であるとは言えなかっ
た。
This kind of hybrid prepreg can be made using 1kl of ordinary charcoal.
Although the compressive strength has increased considerably compared to the A fiber prepreg, there is considerable variation in the actual strength of the #a fibers, and because the fibers are cut in order starting from the weakest fibers, the degree of increase is less than that of the hybrid composite fj11. In accordance with the above, the hybrid rule was not exceeded, and it could not be said that it was still sufficient.

更に1本発明者らは多くの研究、実験の結果ヒ記従来の
ハイブリッドプリプレグの形態とは異なり、例えば炭素
M&維糸条と異種繊維糸条とを一様に分散してプリプレ
グを作製した場合のように、炭素繊維糸条と異種繊維糸
条の接触面積を増大せしめることにより、ハイブリッド
複合側で、ハイブリッドルールを越える程度に圧縮強度
が増大することを見出した。
Furthermore, the present inventors have conducted numerous studies and experiments, and have found that, unlike the conventional hybrid prepreg, for example, when a prepreg is produced by uniformly dispersing carbon M&fiber threads and different types of fiber threads. It has been found that by increasing the contact area between carbon fiber yarn and different type of fiber yarn, the compressive strength of the hybrid composite can be increased to an extent that exceeds the hybrid rule.

更に、このようなハイブリッドプリプレグにおける炭素
繊維糸条と異種繊維糸条の混合“、9合に対する物性値
の関係を継続して研究したところ、(1)異種繊維糸条
の混入M合を増大するに従って、圧縮強]■は増大する
が、弾性率は低下すること、又1重要なことに(2)異
種繊維糸条の混合、町−合を増大して、弾性率の低下が
、炭素繊維のみから成る炭素繊維プリプレグの弾性率の
20%を越えたとしても、それに比例して圧縮強度の増
大が期待できないことか分った。
Furthermore, we continued to study the relationship between physical property values and the mixing of carbon fiber yarns and different types of fiber yarns in such hybrid prepregs, and found that (1) increasing the mixing of different types of fiber yarns; Accordingly, the compressive strength] increases, but the elastic modulus decreases. 1. Importantly, (2) mixing of different types of fiber yarns increases the combination, and the elastic modulus decreases. It was found that even if the modulus of elasticity exceeds 20% of the elastic modulus of carbon fiber prepreg made only of carbon fibers, a proportional increase in compressive strength cannot be expected.

本発明は斯る新規な知見に基づきなされたものである。The present invention has been made based on this new knowledge.

従って、本発明の目的は、最低限度のりi性率の低下で
、最大限の圧縮強度を得ることのできる高強度、高弾性
率ハイブリッドプリプレグを提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a high-strength, high-modulus hybrid prepreg that can obtain maximum compressive strength with a minimum reduction in adhesiveness.

るための ト記目的は本発明に係る高強度、高弾性率ハイブリッド
プリプレグにて達成される。要約すれば本発明は、炭素
繊維糸条と、1種以上の異種繊維糸条とを含み、繊維糸
条間にマトリクス樹脂が含浸されたハイブリッドプリプ
レグであって、前記異種#jiiI#i糸条は、該ハイ
ブリッドプリプレグの弾性率が、前記炭素繊維糸条のみ
から成る炭素繊維プリプレグが有する弾性率の80%以
上の大きさとなるように含まれることを特徴とする高強
度、高弾性率ハイブリッドプリプレグである。
The above objects are achieved by the high strength, high modulus hybrid prepreg according to the present invention. In summary, the present invention provides a hybrid prepreg comprising a carbon fiber thread and one or more types of different types of fiber threads, and a matrix resin is impregnated between the fiber threads, wherein is a high-strength, high-modulus hybrid prepreg characterized in that the elastic modulus of the hybrid prepreg is 80% or more of the elastic modulus of the carbon fiber prepreg made only of carbon fiber yarns. It is.

1漣j 次に、本発明に係る高強度、高弾性率ハイブリッドプリ
プレグを図面を参照して更に詳しく説明する。
1. Next, the high-strength, high-modulus hybrid prepreg according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

第1図に本発明の高強度、高弾性率ハイブリッドプリプ
レグの一実施例が図示される0本実施例にて、高強度、
高弾性率ハイブリッドプリプレグ1は、炭素M&維糸条
2と、1種層−ヒの異種繊維糸条4とを一様に分散して
配列し、繊維糸条間にマトリクス樹脂6が含浸されて構
成される。
FIG. 1 shows an embodiment of the high strength, high modulus hybrid prepreg of the present invention.
The high elastic modulus hybrid prepreg 1 has carbon M & fiber threads 2 and dissimilar fiber threads 4 of type 1 layer-H arranged in a uniformly dispersed manner, and matrix resin 6 is impregnated between the fiber threads. configured.

炭素繊維糸条2としては、ピッチ系炭素繊維、PAN系
炭素炭素繊維−ヨン系炭素繊維を使用することかできる
が、好ましくは引張強度2.0GPa以り2弾性率20
0GPa以−ヒとされる高弓張強度、高引張弾性率の炭
、R繊維が使用される。
As the carbon fiber yarn 2, pitch-based carbon fibers, PAN-based carbon fibers, and Yong-based carbon fibers can be used, but preferably have a tensile strength of 2.0 GPa or more and a modulus of elasticity of 20.
Carbon and R fibers with high tensile strength and high tensile modulus of 0 GPa or higher are used.

又、炭素繊維糸条としては、一般に、直径5〜1277
m程度の7<ラメントを1000〜24000本集東合
糸することにより形成された炭素繊維ストランド(トウ
)か使用される。
In addition, the carbon fiber yarn generally has a diameter of 5 to 1277 mm.
A carbon fiber strand (tow) formed by gathering and plying 1,000 to 24,000 7<m laments of about 7 mm is used.

異種繊維糸条4としては、炭素繊維より大きな圧縮強度
を有する繊維なら任意のものを使用することができ、例
えば炭化けい素糸繊維:アルミナ繊維;チタン、鋼、ス
テンレス鋼、ベリリウム、タングステン、モリブデンな
どの金属繊維;はう素繊維:カラス繊維などが挙げられ
る。好ましくは圧縮強度1.5GPa以りとされる繊維
が使用され、又、繊維糸条としては、一般に、直径5〜
12声m程度のフィラメントを1000〜240OO本
集東合糸することにより形成されたストランドが使用さ
れる。
As the dissimilar fiber yarn 4, any fiber can be used as long as it has a higher compressive strength than carbon fiber, such as silicon carbide fiber, alumina fiber, titanium, steel, stainless steel, beryllium, tungsten, molybdenum. Examples include metal fibers such as; boron fibers; and glass fibers. Preferably, fibers with a compressive strength of 1.5 GPa or more are used, and the fiber threads generally have a diameter of 5 to 5.
A strand is used which is formed by gathering and plying 1000 to 240 OO filaments with a diameter of about 12 m.

11h記炭素繊維糸条及び異種M&雄糸条から成る強化
繊維に含浸されるマトリクス樹脂6としてはエポキシ樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ジア
リルフタレート樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性マ
トリクス樹脂が使用打面であり、更に硬化温度が50〜
150℃となるように硬化剤その他の付与剤2例えば可
)^性付与剤などが適当に添加される。
The matrix resin 6 impregnated into the reinforcing fibers consisting of carbon fiber threads and different types of M and male threads in 11h is a thermosetting matrix resin such as epoxy resin, unsaturated polyester resin, polyurethane resin, diallyl phthalate resin, or phenol resin. The hitting surface is used, and the curing temperature is 50~
A curing agent and other imparting agents (for example, a) property imparting agent are appropriately added so that the temperature is 150°C.

奸ましい一例を挙げれば、マトリクス樹脂としてはエポ
キシ樹脂が好ましく、使用可使のエポキシ樹脂としては
1例えば、(1)グリシジルエーテル系エポキシ樹脂(
ビスフェノールA、F、S系エボキン樹脂、ノボラック
系エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールA系エポキシ樹
脂);  (2)環式脂肪族エポキシ樹脂; (3)グ
リシジルエステル系エポキシ樹脂: (4)グリシジル
アミン系エポキシ樹脂; (5)複素環式エポキシ樹脂
:その池種々のエポキシ樹脂から選択される1種又は複
数種が使用され、特に、ビスフェノールAF、Sグリシ
ジルアミン系エポキシ樹脂が好適に使用される。又、硬
化剤としてはジアミノジフェニルスルフォン(DDS)
、ジアミノジフェニルメタン(DDM)等が好適に使用
される。
To give a trivial example, epoxy resins are preferred as matrix resins, and examples of usable epoxy resins include (1) glycidyl ether epoxy resins (
(2) Cycloaliphatic epoxy resin; (3) Glycidyl ester epoxy resin: (4) Glycidyl amine epoxy Resin; (5) Heterocyclic epoxy resin: One or more selected from various epoxy resins are used, and bisphenol AF and S-glycidylamine-based epoxy resins are particularly preferably used. In addition, diaminodiphenylsulfone (DDS) is used as a curing agent.
, diaminodiphenylmethane (DDM), etc. are preferably used.

強化繊維に対し標準的なマトリクス樹脂の重量を強化繊
維100に対し100〜150とすることにより製造す
るか、又はマトリクス樹脂を種々に混合し、その51合
を適当に調合することにより製造される。
Manufactured by adjusting the weight of standard matrix resin to reinforcing fibers to 100 to 150 parts per 100 parts of reinforcing fibers, or by mixing various matrix resins and appropriately blending 51 parts of them. .

又、このようなハイブリッドプリプレグは通常の炭素繊
維プリプレグと同じ方法にて製造し得るが、筒単に説明
すると、長繊維の炭素繊維糸条2と、1種層りの異種&
a維糸条4とを一様に分散させて構成される強化繊維を
連続的に供給すると共に、粘度tooooo〜5000
00ポアズとされる熱硬化性マトリクス樹脂を前記強化
繊維へと供給し、該強化繊維にロール等を使用して加圧
加熱含浸させ、所定厚さ1通常0.05〜0.3mmと
し、未硬化の状態(即ち、軟質状!ム)で樹脂塗上紙と
上カバーフィルムにて挟持して巻取りロールに巻き取る
ことにより製造される。
Further, such a hybrid prepreg can be manufactured by the same method as a normal carbon fiber prepreg, but to explain it simply, it is made by using a long fiber carbon fiber yarn 2 and a single layer of different types and layers.
A reinforcing fibers made by uniformly dispersing fiber threads 4 are continuously supplied, and the viscosity is tooooo to 5000.
A thermosetting matrix resin of 00 poise is supplied to the reinforcing fibers, and the reinforcing fibers are impregnated with pressure and heat using a roll or the like to a predetermined thickness (usually 0.05 to 0.3 mm). It is manufactured by sandwiching the cured state (ie, soft state) between a resin-coated paper and an upper cover film and winding it up on a take-up roll.

又、別法として、ドラムに長M&雄の炭素m雑糸条と1
種以上の異種#a維糸条とを一様に分散させて構成され
る強化繊維を巻き付けることにより作製される。所謂、
ドラムワインディングにて作製することもできる。
In addition, as an alternative method, long M & male carbon m miscellaneous threads and 1
It is produced by winding reinforcing fibers made by uniformly dispersing more than one type of #a fiber thread. The so-called
It can also be produced by drum winding.

第2図には、上記構成のノーイブリッドプリプレグ1に
おいて、炭素繊維糸条2と異種繊維糸条4との混合割合
を変えることにより多くの/\イブリッドプリプレグを
作製し、各/λイブリッドプリプレグの弾性率と、圧縮
強度とを測定した結果を示す、炭素繊維糸条2に対する
異種繊維糸条4の混合割合を増すに従って弾性率は減少
した。
FIG. 2 shows that in the no-brid prepreg 1 having the above structure, many /\ hybrid prepregs are produced by changing the mixing ratio of the carbon fiber yarn 2 and the different kind of fiber yarn 4, and each /λ hybrid prepreg is The results of measuring the elastic modulus and compressive strength are shown. As the mixing ratio of the different fiber yarn 4 to the carbon fiber yarn 2 increases, the elastic modulus decreases.

第2図から、異種繊維糸条の混入°M合を増大すること
により生じるハイブリッドプリプレグの弾性率の低下が
、使用された炭素繊維のみから成る炭素繊維プリプレグ
が有する弾性率の20%以下である場合には、ハイブリ
ッドプリプレグの圧縮強度は飛躍的に増大するが、弾性
率の低下割合が20%を越えるとハイブリッドプリプレ
グの圧縮強度の増大率は急激に低下し、弾性率が低下す
る割には圧縮強度の増大が期待できないことが理解され
る。
From FIG. 2, it can be seen that the decrease in the elastic modulus of the hybrid prepreg caused by increasing the mixture of different fiber yarns is 20% or less of the elastic modulus of the carbon fiber prepreg made only of carbon fibers used. In some cases, the compressive strength of the hybrid prepreg increases dramatically, but when the rate of decrease in the elastic modulus exceeds 20%, the rate of increase in the compressive strength of the hybrid prepreg decreases rapidly, and even though the elastic modulus decreases, It is understood that an increase in compressive strength cannot be expected.

つまり、高強度、高弾性率ハイブリッドプリプレグを得
るには、ハイブリッドプリプレグにおける異種繊維糸条
の含有醍は、ハイブリッドプリプレグの弾性率が炭素繊
維糸条のみから成る炭素繊維プリプレグの弾性率の80
%以ヒの大きさとされる程度であることがMeである。
In other words, in order to obtain a high-strength, high-modulus hybrid prepreg, the inclusion of different types of fiber threads in the hybrid prepreg is such that the elastic modulus of the hybrid prepreg is 80% of the elastic modulus of the carbon fiber prepreg made only of carbon fiber threads.
% or more is Me.

又、本発明によれば、使用される炭素繊維及び異種m維
の、物性及び混合割合、更にはマトリクス樹11″L1
に対する含浸率を変えることにより、又使用されるマト
リクス樹脂の組成物配合割合を種々に変えることにより
種々の圧縮強度、引張強度、引張弾性率、更には靭性を
提供するハイプリー7ドブリプレグが作製される。
Further, according to the present invention, the physical properties and mixing ratio of the carbon fibers and different types of fibers used, as well as the matrix tree 11''L1
By changing the impregnation ratio of the matrix resin and by varying the composition ratio of the matrix resin used, Hyply 7 Dobbly preg that provides various compressive strengths, tensile strengths, tensile modulus, and even toughness can be produced. .

更に、本発明に係る高強度、高弾性率ハイブリッドプリ
プレグは、第1図に図示される構成のハイブリッドプリ
プレグ1に限定されるものではなく、第3図〜第6図に
図示される構成のハイブリッドプリプレグla〜1dと
することもできる。
Furthermore, the high-strength, high-modulus hybrid prepreg according to the present invention is not limited to the hybrid prepreg 1 having the configuration shown in FIG. 1, but also the hybrid prepreg 1 having the configuration shown in FIGS. Prepregs la to 1d may also be used.

つまり、第3図のハイブリットプリプレグlaは、1つ
の層内にて炭素m維糸条2と異種#a維糸条4が層状に
配列されている。第4図のハイブリッドプリプレグlb
は、1つの層内にて、炭素繊維糸条2と異種繊維糸条4
が交互に配列された層状体がyi層して配列されている
。第5図のlλイブリッドプリプレグ1cは、1つの層
内にて炭素繊維糸条2から成る層と5炭素繊維糸条2と
異種繊維糸条4とが交互に配列された層とが層状に配列
されている。第6図のハイブリッドプリプレグ1dは、
1つの層内にて炭素繊維糸条2と異種繊維糸条4が層状
に配列されており、且つ両糸条2.4は傾斜した接合面
にて接触している。
That is, in the hybrid prepreg la shown in FIG. 3, the carbon m fiber threads 2 and the different types of #a fiber threads 4 are arranged in a layered manner within one layer. Hybrid prepreg lb in Figure 4
In one layer, carbon fiber yarn 2 and dissimilar fiber yarn 4
The layered bodies in which are alternately arranged are arranged in yi layers. In the lλ hybrid prepreg 1c shown in FIG. 5, a layer consisting of carbon fiber threads 2 and a layer in which carbon fiber threads 2 and different types of fiber threads 4 are arranged alternately are arranged in a layered manner. has been done. The hybrid prepreg 1d in FIG.
In one layer, carbon fiber threads 2 and dissimilar fiber threads 4 are arranged in a layered manner, and both threads 2.4 are in contact with each other at an inclined joining surface.

第7図及び第8図は、第1図及び第3図〜第6図の構成
を有する炭素縁m/炭化けいX系繊維によるハイブリッ
ドプリプレグ、及び炭素繊維/アルミナ繊維によるハイ
ブリッドプリプレグのハイブリッド複合剤を表わすグラ
フである。
FIGS. 7 and 8 show hybrid composites of a hybrid prepreg made of carbon edge m/silicon carbide This is a graph representing

第7図を参照すると、炭素繊維の強度はラインABで示
され、炭化けいX系繊維の強度はラインCDで示される
。従って、複会則、即ちハイブリッドラインはラインA
EDで表わされる。
Referring to FIG. 7, the strength of carbon fiber is shown by line AB, and the strength of silicon carbide X-based fiber is shown by line CD. Therefore, the hybrid line is line A.
It is represented by ED.

従来の炭素繊維/炭化けいX系繊維による/Sイブリッ
ドプリプレグではハイ゛ブリフドライン以上の強度を達
成することは不可能であったが、上記構成のハイブリッ
トプリプレグ1及びla〜1dによれば、圧縮強度はラ
インAEDで囲包された斜線部分に位置するまで増大さ
せることができた。
It was impossible to achieve strength higher than the hybrid line with conventional carbon fiber/silicon carbide was able to increase until it was located in the shaded area surrounded by line AED.

また、第8図に図示される炭素繊維/アルミナ繊維によ
るハイブリッドプリプレグのハイブリッド複合剤におい
ても同様であった。
The same was true for the hybrid composite of carbon fiber/alumina fiber hybrid prepreg shown in FIG.

次に、本発明を実施例について説明する。Next, the present invention will be explained with reference to examples.

輝Ou 炭素Mll維糸条として直径10.umのモノフィラメ
ント3000本を集東合糸したストランド(トウ)を使
用した。該炭素繊維は、引張強度が3゜0GPa、引張
骨、性率が700GPaであつた。
Diameter 10 as a bright Ou carbon Mll filament. A strand (tow) of 3000 um monofilaments was used. The carbon fiber had a tensile strength of 3°0 GPa and a tensile modulus of 700 GPa.

又、異種繊維糸条としては、炭化けいX系繊維(口木カ
ーボン株式会社製、商品名:ニカロン、NL201)を
使用した。該炭化けいX系繊維は直径15.4mのモノ
フィラメント500本を集東合糸したストランド(トウ
)であった。
Furthermore, as the different type of fiber yarn, silicon carbide X-based fiber (manufactured by Kuchiki Carbon Co., Ltd., trade name: Nicalon, NL201) was used. The silicon carbide

炭素繊維糸条と炭化けいX系繊維は1体積比で炭素繊維
(89)/炭化けい素繊維(l l)の割合にて一様に
分散せしめ、強化繊維を形成した。
The carbon fiber threads and the silicon carbide

該強化繊維を1次の如くに調製されたマトリクス樹脂が
塗布されているドラムワイングーの表面に巻き付けた。
The reinforcing fibers were wrapped around the surface of a drum wine goo coated with a matrix resin prepared as described above.

マトリクス樹脂は、油化シェルエポキシ株式会社製のビ
スフェノールA系エポキシ樹脂EP828(商品名)/
EPLOOI (商品名)を50gr150gr、硬化
剤としてジシアンジアミド4 、2 g r、 DCM
U (N−3,4ジクロロフェニレンN′−ジメチルウ
レア)4.2grを含有したものであった。
The matrix resin is bisphenol A-based epoxy resin EP828 (trade name) manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.
50gr 150gr of EPLOOI (trade name), dicyandiamide 4,2gr as curing agent, DCM
It contained 4.2 gr of U (N-3,4 dichlorophenylene N'-dimethylurea).

このようにして、厚さ0..1mmの一方面ハイブリッ
ドプリプレグを製造した。このとき、マドリス樹脂に対
する強化繊維の量、つまり含浸率は樹脂/繊維体積比が
40/60であった。
In this way, the thickness is 0. .. A 1 mm one-sided hybrid prepreg was produced. At this time, the amount of reinforcing fiber with respect to Madris resin, that is, the impregnation rate, was such that the resin/fiber volume ratio was 40/60.

該ハイブリッドプリプレグを20枚使用し、2oPf:
構成の12.7(IllIJ) Xl、89 (厚)×
140 (長)mmの曲げテスト用テスト片Tを作製し
た。
Using 20 sheets of the hybrid prepreg, 2oPf:
Composition of 12.7 (IllIJ) Xl, 89 (thickness) x
A test piece T for bending test having a length of 140 mm was prepared.

テストは、第9図に図示されるように、テスト片Tを両
端2箇所8.lOで支持し、中央部2箇所より負荷Pを
かけ、テスト片を屈曲させた。テスト片の引張側で初期
破断が起これば引張強度を、圧縮側で初期破断が起これ
ば圧縮強度を推定することができる。圧縮強度は、テス
ト片の圧縮側にクラックが入り応力が低下する点の曲げ
強度によって評価した。又、計算により弾性率を求めた
In the test, as shown in FIG. 9, the test piece T was placed at two locations 8. The test piece was supported by lO and a load P was applied from two locations in the center to bend the test piece. If an initial break occurs on the tension side of the test piece, the tensile strength can be estimated, and if an initial break occurs on the compression side, the compressive strength can be estimated. The compressive strength was evaluated by the bending strength at the point where a crack appeared on the compression side of the test piece and the stress decreased. In addition, the elastic modulus was determined by calculation.

テストの結果、初期破壊は圧縮側に起こり、最終破断は
引張側で起こったが5分断しなかった。
As a result of the test, the initial fracture occurred on the compression side, and the final fracture occurred on the tension side, but it did not break into 5 parts.

最大圧縮側破断rJ重は44Kgであり、このときの曲
げ強度は78 K g / m m’であり、歪は0.
51であった。
The maximum compression side fracture rJ weight was 44 Kg, the bending strength at this time was 78 K g/mm', and the strain was 0.
It was 51.

又1弾性率は30ton/mm’であり1本実施例にお
ける弾性率の低下は、後述の比較例2と比較すれば理解
されるように、18%であった・第7図から1本発明の
ハイブリッドプリプレグは、ハイブリッドルール(ライ
ンED)以上の強度(点X)を有していることが分る。
Also, the elastic modulus was 30 ton/mm', and the decrease in the elastic modulus in this example was 18%, as can be understood by comparing with Comparative Example 2 described later. It can be seen that the hybrid prepreg has a strength (point X) higher than the hybrid rule (line ED).

埼紋遺」 炭素M&維糸条と炭化けい素糸繊維の混合割合を体積比
で57/43にした以外は実施例1と同じ材料及び方法
にてハイブリッドプリプレグを作製し、同様にしてテス
トを行なった。
A hybrid prepreg was produced using the same materials and method as in Example 1, except that the mixing ratio of carbon M & fiber strips and silicon carbide thread fibers was 57/43 by volume, and the test was carried out in the same manner. I did it.

テストの結果、荷165Kgにて引張側にクラックが入
ったが、分断しなかった。このときの曲げ強度はl l
 5.K g/ mm’テあり、歪は1.96であった
As a result of the test, a crack appeared on the tension side under a load of 165 kg, but it did not break. The bending strength at this time is l l
5. K g/mm'te, and the strain was 1.96.

又、弾性率は25ton/mrn’であり、本比較例に
おける弾性率の低下は、後述の比較例2と比較すれば理
解されるように、29%であった。
Further, the elastic modulus was 25 ton/mrn', and the decrease in the elastic modulus in this comparative example was 29%, as will be understood when compared with Comparative Example 2, which will be described later.

皿紋逍」 強化繊維として直径10.4mのモノフィラメント30
00本を集東合糸した炭素amストランド(トウ)のみ
を使用した以外は実施例1と同様にして炭素繊維プリプ
レグを作製し、同様にしてテストを行なった。
"Saramonsho" Monofilament 30 with a diameter of 10.4m as reinforcing fiber
A carbon fiber prepreg was produced in the same manner as in Example 1, except that only carbon am strands (tow) made of 00 carbon fibers were used, and tests were conducted in the same manner.

テストの結果、荷%46Kgにて圧縮側にクラックが入
り、分断した。このときの曲げ強度は74 K g /
 m rn’であり、歪は0.21であった。
As a result of the test, a crack appeared on the compression side at a load of 46 kg and the product was separated. The bending strength at this time is 74 Kg/
m rn', and the strain was 0.21.

従って、弾性率は35 * o n / mmであった
Therefore, the elastic modulus was 35*on/mm.

支ム遣」 異種繊維糸条として、直径15.unのモノフィラメン
ト1000木を集東合糸したアルミナ繊維(住友化学株
式会社製、商品名:5N−10)を使用した以外は実施
例1と同様にしてハイブリッドプリプレグを作製し、同
様にしてテストを行なった。
As a different type of fiber thread, the diameter is 15mm. A hybrid prepreg was produced in the same manner as in Example 1, except that alumina fiber (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., trade name: 5N-10) made by splicing 1000 un monofilament wood was used, and a test was carried out in the same manner. I did it.

テストの結果、初期破壊は圧縮側に起こり、最終破断は
引張側で起こったが、分断しなかった。
The test results showed that the initial failure occurred on the compression side and the final failure occurred on the tension side, but did not separate.

最大圧縮側破断荷重は41Kgであり、このときの曲げ
強度は77Kg/mTrl’であり、歪は0.52であ
った。
The maximum compression side breaking load was 41 Kg, the bending strength at this time was 77 Kg/mTrl', and the strain was 0.52.

又、弾性率は32ton/mrn’であり1本実施例に
おける弾性率の低下は、上記比較例2と比較すれば理解
されるように、18%であった。
Further, the elastic modulus was 32 ton/mrn', and the decrease in the elastic modulus in this example was 18%, as understood when compared with Comparative Example 2 above.

第8図から、本発明の/\イブリッドプリプレグは、ハ
イブリッドルール(ラインED)以上の強度(点X)を
有していることが分る。
From FIG. 8, it can be seen that the hybrid prepreg of the present invention has a strength (point X) that is higher than the hybrid rule (line ED).

L艶l」 炭素繊維糸条とアルミナ繊維の混合割合を体積比で57
/43に17だ以外は実施例2と同じ材料及び方法にて
ハイブリッドプリプレグを作製し、同様にしてテストを
行なった。
"L Gloss L" The mixing ratio of carbon fiber yarn and alumina fiber is 57% by volume.
A hybrid prepreg was produced using the same materials and method as in Example 2, except that /43 and 17 were used, and the test was conducted in the same manner.

テストの結果、荷156Kgにて引張側にクラックが入
ったが2分断しなかった。このときの曲げ強度はl O
5K g/ mrn’テあり、歪は1.82であった。
As a result of the test, a crack appeared on the tensile side when the load was 156 kg, but it did not break into two parts. The bending strength at this time is l O
There was 5K g/mrn'te, and the strain was 1.82.

又、弾性率は25ton/mrn’であり、本比較例に
おける弾性率の低下は、上記比較例2と比較すれば理解
されるように、23%であった。
Further, the elastic modulus was 25 ton/mrn', and the decrease in the elastic modulus in this comparative example was 23%, as understood when compared with Comparative Example 2 above.

上記実施例及び比較例から、(1)異種#a雑糸条の混
入割合を増大せしめるに従って、圧縮強度は増大するが
1弾性率は低下すること、又。
From the above Examples and Comparative Examples, (1) as the proportion of mixed #a miscellaneous yarns increases, the compressive strength increases but the modulus of elasticity decreases.

(2)異種繊維糸条の混合割合を増大して、弾性率の低
下が、炭素繊維のみから成る炭素繊維プリプレグの弾性
率の20%を越えたとしても、それに比例して圧縮強度
の増大が期待できないことが分った。
(2) Even if the elastic modulus decreases by more than 20% of the elastic modulus of carbon fiber prepreg made only of carbon fibers by increasing the mixing ratio of different types of fiber yarns, the compressive strength will increase proportionally. I realized that I couldn't expect anything.

犬m米 以上の如くに構成される本発明に係る高強度高弾性率ハ
イブリッドプリプレグは、最低限度の骨性率の低下で、
最大限の圧縮強度を得ることができるという特長を有す
る。
The high-strength, high-elastic modulus hybrid prepreg according to the present invention, which is constructed as above as above, has a minimal reduction in bone modulus,
It has the feature of being able to obtain maximum compressive strength.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は1本発明に係るハイブリッドプリプレグの一実
施例の断面模式図である。 第2図は、弾性率低下割合と圧縮強度増大率の関係を示
すグラフである。 第3図〜第6図は、本発明に係るハイブリットプリプレ
グの他の実施例の断面模式図である。 第7図及び第8図は、本発明に係るハイブリッドプリプ
レグのハイブリッド複合剤を説明するグラフである。 第9図は テスト方法を説明する説明図であ る。 2 : 炭素繊維糸条 4 : 異種繊維糸条 第3図 第4図 第5図 第6図 第2図 10 20 30 40 50 ヲ里十タミ竿イe(ゴ;(’/、) にgf/mm2 二カロンVoL比率(%)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a hybrid prepreg according to the present invention. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the rate of decrease in elastic modulus and the rate of increase in compressive strength. 3 to 6 are schematic cross-sectional views of other embodiments of the hybrid prepreg according to the present invention. FIG. 7 and FIG. 8 are graphs illustrating the hybrid composite agent of the hybrid prepreg according to the present invention. FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating the test method. 2: Carbon fiber thread 4: Different type of fiber thread Fig. 3 Fig. 4 Fig. 5 Fig. 6 Fig. 2 Fig. 2 10 20 30 40 50 mm2 Nikalon VoL ratio (%)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1)炭素繊維糸条と、1種以上の異種繊維糸条とを含み
、繊維糸条間にマトリクス樹脂が含浸されたハイブリッ
ドプリプレグであって、前記異種繊維糸条は、該ハイブ
リッドプリプレグの弾性率が、前記炭素繊維糸条のみか
ら成る炭素繊維プリプレグが有する弾性率の80%以上
の大きさとなるように含まれることを特徴とする高強度
、高弾性率ハイブリッドプリプレグ。
1) A hybrid prepreg comprising carbon fiber threads and one or more types of different types of fiber threads, the fiber threads being impregnated with a matrix resin, wherein the different types of fiber threads have an elastic modulus of the hybrid prepreg. A high-strength, high-modulus hybrid prepreg characterized in that the carbon fiber prepreg comprising only carbon fiber threads has an elastic modulus of 80% or more of that of the carbon fiber prepreg.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030080456A (en) * 2002-04-08 2003-10-17 송호엽 Aircraft propeller manufacturing method
WO2008120619A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-09 Kyocera Corporation Fiber-reinforced resin and method for producing the same

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