JPH01174413A - 複合糸プリプレグ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、繊維糸条に熱硬化性樹脂を含浸させ半硬化
状態に処理した複合糸プリプレグに関し、強化プラスチ
ック製品の製造の際にフィラメントワインディング法に
よってパイプ、ベッセル、タンク等を成形するために利
用される。

（従来の技術） パイプ、ベッセル、タンク等の形状の強化プラスチック
成形品を製造する場合、フィラメントワインディング成
形法が一般的に用いられ、従来は、強化用繊維糸条を連
続的に供給しながら樹脂含浸を行ない、引続きマンドレ
ルに巻付けていた。しかしながら、最近では多品種小量
生産が必要となり、かつフィラメントワインディングの
職場環境の改善が要望されるようになったため、あらか
じめ熱硬化性樹脂を含浸し半硬化させたプリプレグ糸条
をボビンに巻取ってパッケージとし、このパッケージを
成形工場へ送っている。

しかして、上記の繊維糸条に炭素繊維、ガラス繊維、ボ
ロン繊維など無機繊維のフィラメントを含む糸条束を用
い、これをプリプレグ化する場合は、上記無機繊維フィ
ラメントを含む構成繊維の強力を最大限に利用するため
、上記構成繊維を実質的に無撚の状態で引揃えていた。

（発明が解決しようとする問題点） 無機繊維フィラメントを含む糸条束をプレプレグ化する
場合、上記の無機繊維フィラメントがヤーンガイド、ガ
イドバーおよびローラ等に接してしごきを受けるが、無
機繊維フィラメントが実質的に無撚の状態で集束されて
いるため、上記のフィラメントが損傷を受は易い、また
、プリプレグ化糸条の取扱いを容易にするため、このプ
リプレグ化糸条に可とう性を与えると、これと同時にタ
ック性が付与され、ボビンに巻取った際の巻き圧によっ
てプリプレグ化糸条相互間に若干の膠着が生じ、そのた
め成形に際して上記のプリプレグ化糸条をボビンから解
じょするとき、繊維割れや糸割れが生じ易いという問題
があった。しかも、無機繊維はもろいので、上記の繊維
割れにより折損を起し易いという問題があった。

この発明は、構成繊維中に少なくとも無機繊維を含む糸
条束の上記欠点を解消し、上記の糸条束をプリプレグ化
する際のしごき作用によって無機繊維フィラメントが損
傷を受けることがなく、かつそのパッケージからの解じ
ょが円滑に行なわれ、繊維割れや糸割れの発生がなく、
したがって無機繊維フィラメントの損傷が生じないプリ
プレグを提供するものである。

（問題点を解決するための手段） この発明のプリプレグは、熱硬化性樹脂を含浸させるた
めの繊維糸条が少なくとも無機繊維フィラメントを実質
的に無撚の引揃え状態で含む糸条束を芯糸とし、その回
りを鞘糸の巻回により被覆　・した複合糸であることを
特徴とし、上記の熱硬化性樹脂は、従来と同様に半硬化
状態に処理され、常温では固形状態を保ってべたつきが
なく、かつ可どう性を有しているが、成形温度に加熱す
ると溶融する未硬化樹脂状態にある。

上記の無機繊維フィラメントは、炭素繊維、ガラス繊維
およびボロン繊維等のフィラメントであす、これらの中
の１種類を単独で使用してもよく。

また２種類以上を併用してもよく、これら無機繊維フィ
ラメントが実質的に無撚の状態に引揃えられ、上記無機
繊維フィラメントが絡み合いのない平行な状態を保持し
ている。また、この無機繊維フィラメントを主体として
７ラミド繊維、全芳香族ポリエステル繊維、超高分子量
ポリエチレン繊維および超高分子量ポリビニルアルール
繊維などの引張り強度１５ｇ／ｄ以上、引張り弾性率５
００　ｇ　／　ｄ以上の高強力・高弾性率有機繊維フィ
ラメントを引揃え状に付加してもよい。

上記の無機繊維フィラメントの糸条束、または無機繊維
フィラメントと高強力・高弾性率有機繊維フィラメント
との引揃え糸条束からなる芯糸を被覆する鞘糸は、無撚
の芯糸を集束状態に保つことができるものであれば任意
の繊維を用いることができ、ナイロン６、ナイロン６６
、ポリエステルなど合成繊維のフィラメント糸、紡績糸
、または毛羽やループを有する通常の有機繊維糸条のほ
か、上記の高強力・高弾性率有機繊維糸条を使用するこ
とができる。

なお、熱硬化性樹脂（ストリックス樹脂）は、１４０℃
以下で硬化可能なプリプレグ用熱硬化性樹脂であればよ
く、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエ
ステル樹脂等が例示される。

（作用） 無機繊維フィラメントを含む糸条束が平行に引揃えられ
ているため、上記フィラメントの強力が最大限に発揮さ
れ、しかも上記のフィラメントを主体とする芯糸が鞘糸
で被覆されているため、上記フィラメントのばらけが防
止され、上記の芯糸と鞘糸とからなる複合糸に熱硬化性
樹脂を含浸させるブリブレグ工程でガイド等に上記の無
機繊維フィラメントが直接に接触してしごかれることが
防止され、得られた複合糸プリプレグをボビンに巻取っ
た後の成形に際して上記複合糸プリプレグを解じょする
ときに繊維割れや糸割れの生じることがなく、無機繊維
フィラメントの損傷が防止される。そして、この複合糸
プリプレグを常法に従ってマンドレルに巻付けて所望の
形状に成形し、しかるのち加熱することにより上記の熱
硬化性樹脂が溶融し、次いで硬化し、無機繊維フィラメ
ントで強化されたプラスチック成形品が得られる。

上記の無機繊維フィラメントに前記の高強力・高弾性率
有機繊維フィラメントを付加した複合糸条束を芯糸とし
て鞘糸で被覆したときは、耐衝撃性の優れたプラスチッ
ク成形品が得られる。ただし、高強力・高弾性率有機繊
維フィラメントの引張り強度が１５　ｇ　／　ｄ　未満
であったり、引張り弾性率が５００　ｇ　／　ｄ未満で
あったりすると、引張り強度特性が主体の無機繊維フィ
ラメントに比べて低水準になるため、得られるプラスチ
ック成形品の強度特性が目的を達しなくなる。また、高
強力・高弾性率有機繊維フィラメントの付加量は、芯糸
全量の５０％未満が好ましく、これよりも多くなると、
無機繊維フィラメントのみからなる糸条束を芯糸に用い
た場合に比べてプラスチック成形品の圧縮特性や曲げ特
性が著しく低下する。

上記の芯糸を鞘糸で被覆した複合糸における被覆率（鞘
糸が芯糸を被覆している部分の長さと芯糸長との比率で
あり、芯糸に巻付けた鞘糸１本の幅（ロ）と芯糸１ｍ当
り巻回数との積）は、０．１〜ｌＯ％、特に０．５〜５
％が好ましく、０．１％未満では芯糸の集束性保持が困
難となって鞘糸による被覆効果が得られず、反対に１０
％を超えるとカバリング糸の太さに比して引張り強度特
性が低下し、かつマトリックス樹脂（熱硬化性樹脂）の
浸透が阻害される。上記の被覆率を考慮すると、鞘糸の
繊度は５〜３０デニールが好ましい。

（実施例） 炭素繊維のフィラメント糸（東邦レーヨン社製、ベスフ
ァイトＨＴＡ−７Ｗ−１０００，６００デニール、１０
００フイラメント）と高強力・高弾性率繊維のフィラメ
ント糸（ダイニーマ社製超高分子量ポリエチレン繊維、
ダイニーマ５Ｋ−６０゜３００デニール）とをそれぞれ
無撚で引揃えて芯糸とシリナイロン°６（１２デニール
、５フイラメレト）を鞘糸として上記芯糸の回りに５０
０回／−の巻回数でカバリングした。この複合糸の被覆
率は、４．３％であった。

上記のカバリング糸に、ビスフェノールＡ系エポキシ樹
脂（液状）２０部、ビスフェノールＡ系エポキシ樹脂（
固型）８０部、ジンアンジアミド（硬化剤）５部、芳香
族系尿素（硬化促進剤）５部およびメチルエチルケトン
とメタノールの５０１５０混合液１００部からなるエポ
キシ樹脂を浸漬により含浸させ、１００℃の熱風中で１
０分間乾燥し、ボビンに巻取り、実施例の複合糸プリプ
レグを得た。このブリプレグ工程中、ヤーンガイド、ガ
イドバー、ローラ等のしごき作用による炭素繊維フィラ
メントの損傷は全く認められなかった。また、プリプレ
グ化され、半硬化状態にあるため、若干のタック性は認
められるものの、可どう性を備えており、巻取りには何
の支障も無かった。また、得られた複合糸プリプレグを
ボビンに巻取り、これを１０ｍ／分の速度で巻返して解
じょ性を調べたところ、円滑に解じょが行なわれ、炭素
繊維フィラメントの切断は皆無であり、糸切瓦間に僅か
な膠着が認められたに過ぎなかった。

これに対し、上記実施例のカバリングを省略した以外は
、実施例と同様にして製造された比較例１のプリプレグ
は、ブリプレグ工程中、特に樹脂浴中でのローラのしご
きによって炭素繊維フィラメントの切断が多数発生し、
上記樹脂浴後の工・程では、バーやガイドのしごきによ
り上記フィラメントの損傷が促進され、連続巻取りが不
能になった。

上記比較例１の樹脂浴に代えてローラコーティング法に
よって樹脂液を塗布する以外は、上記比較例１と同様に
して比較例２のプリプレグを製造した。この場合は、し
ごきによる炭素繊維フィラメントの損傷が比較例１に比
べて若干減少したにとどまった。また、比較例のプリプ
レグパッケージを１０ｍ／分の速度で巻返したところ、
炭素繊維フィラメントが超高分子量ポリエチレン繊維フ
ィラメントに比べて膠着性が高いため、糸割れを生じ、
炭素繊維フィラメントがパッケージ表面から離れる点が
変動し、遂には炭素繊維フィラメントの破断が生じ、解
じょが不可能になった。

比較例２の超高分子量ポリエチレン繊維フィラメントに
代えてアラミド繊維フィラメント（デュポン社製、ケブ
ラー４９，３８０デニール）を用いる以外は、比較例２
と同様にして比較例３のプリプレグを製造した。この場
合は、比較例２とほぼ同様に炭素繊維フィラメントの損
傷が生じ、パッケージの巻返しが不可能になっ°た。

比較例２の超高分子量ポリエチレン繊維フィラメントを
省略し、他は比較例２と同様にして比較例４のプリプレ
グを製造し、そのプリプレグパッケージを１０ｍ／分の
速度で巻返したところ、比較例２．３と同様に糸割れが
頻繁に発生し、マンドレルに巻取られた炭素繊維プリプ
レグは、繊維切れの多い低品質のものであった。

（発明の効果） この発明の複合糸プリプレグは、少なくとも炭素繊維フ
ィラメントを含む芯糸が鞘糸で被覆されているため、樹
脂含浸工程における無機繊維フィラメントの損傷が防止
され、ブリプレグ工程の通過性にすぐれ、製造が容易で
ある。また、ボビンに巻取りパッケージとした後、成形
のために巻返す際に糸割れや繊維割れの生じることがな
く、そのため無機繊維フィラメントが損傷されずに円滑
な解じょが可能になる。

特許出願人　　東洋紡績株式会社 代理人　弁理士　　吉　１）了　司

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕繊維糸条に熱硬化性樹脂を含浸させ半硬化状態に
   処理したプリプレグにおいて、上記繊維糸条が少なくと
   も無機繊維フィラメントを実質的に無撚の引揃え状態で
   含む糸条束を芯糸とし、その回りを鞘糸の巻回により被
   覆した複合糸であることを特徴とする複合糸プリプレグ
   。 〔２〕芯糸が実質的に無撚の引揃え状態の無機繊維フィ
   ラメントと、高強力・高弾性率有機繊維フィラメントと
   からなる糸条束である特許請求の範囲第１項記載の複合
   糸プリプレグ。 〔３〕高強力・高弾性率有機繊維フィラメントが２０ｇ
   ／ｄ以上の引張強度および５００ｇ／ｄ以上の引張弾性
   率を有する高強力・高弾性率ポリエチレンフィラメント
   である特許請求の範囲第２項記載の複合糸プリプレグ。