PBO繊維「ザイロン®」
一方向強化複合材料特性目次page
1. 「ザイロン®」基本特性- 12. 実験方法
2-1 強化繊維特性- 12-2 試験項目及び試験方法- 13. 一方向強化複合材料の特性
3-1 引張特性
3-1-1 引張弾性率- 2

3-1-2 ポアソン比- 2

3-2 曲げ特性
3-2-1 試験方法

- 3

3-2-2 曲げ強度と曲げ弾性率- 33-2-3 3点曲げと4点曲げの強度比較- 33-2-4 4点曲げ試験の応力歪み挙動- 43-3 接着特性
3-3-1 層間剪断強度（ILSS）- 4

3-4 減衰特性
3-4-1 試験方法

- 53-4-2 振動減衰曲線- 53-4-3 減衰率- 54. 0ﾟ/90ﾟ多層積層複合材料の特性
4-1 落錘衝撃貫通試験
4-1-1 試験方法

- 64-1-2 荷重変位曲線- 64-1-3 最大荷重と総吸収エネルギー- 65. まとめ- 7

1. 「ザイロン®」基本特性
ポリパラフェニレンベンズオキサゾール（PBO）繊維「ザイロン®」は分子設計から生み出されたポリベンズアゾール系ポリマーで、液晶紡糸法によって製造された有機系最高レベルの引張強度・弾性率と耐熱性・難燃性を合わせ持つスーパー繊維です。
【PBOの構造式】

NN

OO

Poly (p-phenylene-2,6-benzobisoxazole)【PBO繊維「ザイロン®」の特徴】

80600

PBOHM400
PAN系
炭素繊維

限界酸素指数

引張弾性率 GPa

60HTHM

PBO

200AS

40PI
m-アラミド p-アラミド

20HM

p-アラミドPBI

PPSPET
HT000.02.04.06.008.0200

400600引張強度 GPa

融点または分解温度 ℃

引張強度・弾性率の比較

耐熱性・難燃性の比較

8002. 実験方法
2-1 強化繊維特性
繊維

2-2 試験項目及び試験方法
引張強度引張弾性率

GPa cN/dtex GPa cN/dtex

PBO繊維「ザイロン®」HM 5.8
炭素繊維（24Tタイプ）
3.5
アラミドHM2.8
使用樹脂：エポキシ樹脂

3720
19270239
110

1720
1360
750

比重1.56
1.76
1.45－ 1 －試験項目
引張試験
曲げ試験
接着特性
振動減衰性
耐衝撃性

試験方法･規格JIS-K-7073
JIS-K-7055
JIS-K-7057
片持ち加振法（社内法）
ASTM D3029

3. 一方向強化複合材料の特性
3-1 引張特性
3-1-1 引張弾性率

150

引張弾性率 (GPa)PBO繊維「ザイロン ® 」HM UD-FRPは繊維の特性を反映し、優れた引張弾性率を示します。
（繊維体積分率 :59%）

100500PBO HM

炭素繊維

アラミドHMPBO HM炭素繊維

アラミドＨＭ

3-1-2 ポアソン比

0.5

PBO繊維「ザイロン ®」HM UD-FRPは炭素繊
維UD-FRPに近いポアソン比を示します。
（繊維体積分率 :59%）

ポアソン比0.40.30.20.10.0－ 2 －

3-2 曲げ特性
3-2-1 試験方法
試料形状
試験条件
幅（w） 厚（d） 長さ（l） 支長（L）
圧子径 支持端径 変位速度
L/dmm
mmmm
mmmmmmmm/min
3点支持曲げ1536848
16522
4点支持曲げ1531018127332試験項目

備考
歪みゲージ接着

3-2-2 曲げ強度と曲げ弾性率

120

PBO繊維「ザイロン ®」HM UD-FRPの３点曲げ試験では圧子近傍での圧縮破壊が発生し易いため、曲げ応力が低くなっていると考えられます。

曲げ弾性率 (GPa)

90
炭素繊維

PBO HM60アラミドHM
3000.00.5

1.01.52.0

最大曲げ応力 (MPa)
3-2-3 3点曲げと4点曲げの強度比較
4点曲げ試験の場合も３点曲げ試験と同様の傾向を示します。

2.03点曲げ
4点曲げ最大曲げ応力 (GPa)

1.5

1.00.50.0
PBO HM

－ 3 －

炭素繊維

アラミドHM

3-2-4 4点曲げ試験の応力歪み挙動
PBO繊維「ザイロン ® 」HM UD-FRPは歪みが0.2%程度までは繊維の特性を反映して炭素繊
維UD-FRPと同等の性能を示します。しかし、それを越えると圧縮座屈が進展するため、曲げ応力の増加は小さくなります。

1.5

曲げ応力 (GPa)PBO HM
炭素繊維
アラミドHM
1.00.50.00.00.5

1.01.52.0

伸長側歪み (%)

3-3 接着特性
3-3-1 層間剪断強度（ILSS）

80

PBO繊維「ザイロン ® 」HM UD-FRPのショートビーム法（L/d=4）による層間剪断強度はアラミ
ドHM UD-FRPとほぼ同等の値を示します。
（繊維体積分率:54%）

層間剪断強度 (MPa)6040200
PBO HM

－ 4 －

炭素繊維

アラミドHM3-4 減衰特性
3-4-1 試験方法

3-4-2 振動減衰曲線

片持ち 法によ る振動を渦電流ピ ックアップで検出し、記録しました。

初期曲げ弾性率の高いPBO繊維「ザイロン®」HM UD-FRPは炭素繊維UD-FRPと同等の短い振動周期を有しながら、優れた減衰性を示します。（繊維体積分率:58%）

PBO HM
固定台
渦電流ピックアップ

鉄薄片

振幅

炭素繊維

試料

200mm

アラミドHM2mm

0500

初期微少変位入力

1000

1500

時間 (msec)

3-4-3 減衰率0.1

減衰率

PBO繊維「ザイロン ® 」HM UD-FRPの振動減
衰 曲 線 よ り 求 め た 減 衰 率 は 炭 素 繊 維 UDFRPと同等の高弾性率であるにもかかわらず大きな値を示します。

0.010.001
PBO HM－ 5 －炭素繊維

アラミドHM4. 0ﾟ/90ﾟ多層積層複合材料の特性
4-1 落錘衝撃貫通試験
4-1-1 試験方法
試験条件
落錘重量：5.51kg
先端形状：12.7mmφ半球
支持：φ68mm
試料：80mm×80mm

試料明細
繊維
PBO HM
炭素繊維
アラミドHM

積層方向(0o/90o)3/0o(0o/90o)3/0o(0o/90o)3/0o

Vf
52.8%
53.9%
53.4%

厚みmm
1.06
1.11
1.26

4-1-2 荷重変位曲線

4.0

PBO繊維「ザイロン®」HM UD多層積層FRPは炭素繊維UD多層積層FRPの約３倍、アラミドHM UD多層積層FRPの約2倍の衝撃荷重値を示します。

PBO HM
炭素繊維
アラミドHM

荷重 (kN)

3.0

2.0

1.00.003691215

変位 (mm)4-1-3 最大荷重と総吸収エネルギー25

総吸収エネルギー (Joule)

PBO繊維「ザイロン®」HM UD多層積層FRPは衝撃荷重値に優れているだけでなく、衝撃吸収エネルギーにおいても炭素繊維UD多層積層FRPの約4倍、アラミドHM UD多層積層FRPの約3倍の性能を有します。

PBO HM

201510アラミドHM

5

炭素繊維
00.0

1.0

2.03.04.05.0

衝撃最大荷重 (kN)－ 6 －5. まとめ
PBO繊維「ザイロン®」HM UD複合材料は引張特性、耐衝撃特性に優れており、炭素繊維複合材料の性能を補完することがわかります。

引張弾性率
GPa150衝撃吸収エネルギー
Joule

曲げ弾性率
GPa
2010075
10502.0

衝撃最大荷重kN

4.01.02.00.10

最大曲げ応力GPa40

PBO HM
炭素繊維0.20

アラミドHM80
ILSSMPa

減衰率－ 7 －【ご留意事項】
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