JPH03207610A - プリプレグの製造方法 - 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］ 本発明は、繊維強化複合材料の或形に用いられるシート
状プリプレグの製造方法に関し、とくにクロスのプリプ
レグの製造に用いて最適な方法に関する。

［従来の技術］ 繊維強化複合＋Ｊ　１．１の戒形に用いられるシー］・
状プリプレグは、従来たとえば第３図に示すように、一
面側に全く同じ樹脂（たとえばＢ−スデージの熱硬化性
樹脂）を担持した２枚の離型シー１・１、３間にシーｉ
〜状に配列された強化繊維２を扶持し、加熱手段〈加熱
板〉４、プレスロール５で加熱、加圧し強化繊維２に樹
脂を転移、含浸させてプリプレグ６を作或し、一方の離
型シー］・３を剥離してプリプレグ６を他方の離型シー
１・１とともにロル状に巻取る方法によって製造されて
いる。このＪ、うな方法で製造されたプリプレグは、使
用時にその片面から離型シートが剥離ざれ、必曹に応じ
て複数枚同方向又は異方向に積層され、繊紺強化複合材
斜の或形に供される。

上記のようなブリプレグ製造方法においては、樹脂含浸
のための加圧に、上下一対のロール（プレスロール５〉
が使用されるが、このプレスロールは、加圧の線圧を上
げるために、通常、一方（通常上側〉のロール５ａが小
径ロール、他方のロール５ｂがそれよりも径の大きな大
径ロールに構或される。そして、樹脂含浸を促進するた
めに、通常、大径ロール５ｂは加熱ロール、たとえばヒ
ータ埋設ロールとされ、プレスロール５の位置では加熱
とＩノ［１圧が同時に行われる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記のようなプリプレグ製造工程では、プレ
スロールの位置において以下のような問題が生じること
がある。

強化繊維２と樹脂担持離型シート１、３との重ね合せ体
は、プレスロールの位置でも加熱されるが、大径ロール
５ｂ側のみ加熱ロールとざれるので、この位謬で上下面
の加熱量が相当異なり、下側の離型シート１に担持され
ている樹脂の方が高温になり、上下の樹脂に粘度差が生
じる。たとえ小径ロール５ａも加熱ロールに構戒された
とじても、大径ロール５ｂとの接触面積の差から、やは
り上下の担持樹脂間に温度差が生じ、それに伴って粘度
差が生じる。このような粘度差が生じると、強化繊維２
への樹脂含浸速度か異なってしまうので、プリプレグ厚
み方向、平面方向に含浸むらが生じるおそれがある。

一般に、樹脂が低粘度である程強化ｐＡ維への含浸性は
向一Ｌし、樹脂を低粘度にするためには、樹脂の温度を
上げればよいが、温度を上げづぎると樹脂の硬化が進み
すぎ、形或されたプリプレグのタック性（べとつき〉、
ドレープ性（形状に沿いやすい性質）が損われるため、
樹脂の加熱温度は適切な温度に抑えられなければならな
い。しかし、大径ロール５ｂによる加熱温度を抑えて離
型シー１・１側の担持樹脂温度をある適当な温度に抑え
ると、小径ロール５ａ側の離型シー１・３の担持樹脂温
度はそれよりも相当低い温度となるので、前述の如き粘
度差が生じるとともに、離型シー］・３担持樹脂の含浸
性が悪くなる。逆に、離型シー１・３測の担持樹脂が丁
度よい温度、粘度になるように加熱すると、大径ロール
５ｂ側の離型シート１担持樹脂の温度が高くなりすぎ、
低粘度になりすぎる。樹脂湿度が高くなりすぎることに
より、上述の如くタック性、ドレープ性が損われるが、
その他にも、低粘度になりずぎることにより以下のよう
な大きな問題が生じる。

第４図に示づように、大径ロール５ｂ側にある樹脂７は
、小径ロール５ａ側にある樹脂よりも加熱の度合が高く
低粘度になるので、強化繊維２、樹脂担持離型シー］・
１、３の重ね合ぜ体が大径口ール５ｂ、小径ロール５８
間でプレスされる際に、大径ロール５ｂ側にあった樹脂
が絞り出され、両口−ルのニップ点直前部位に樹脂溜り
８が発生する。このような樹脂溜り８が生じると、強化
繊維２が望ましくない方向に押しやられ（第４図では上
方に湾曲され）、シーｌ・状に配列されている強化繊維
２が乱れてしまい、プリプレグの物性の低下、不均一化
を招くことになる。

本発明は、上述の如き問題点に着目し、シー］一状強化
繊維の両面側から離型シート担持樹脂を同５ 程度に良好にかつ均一に含浸させること、および、大径
プレスロール側に発生又は発生しやすい樹脂溜りを問題
のない程度に最小限に抑えることをｊ女術的課題とし、
該課題の達或により、プリプレグ、とくにクロスのプリ
プレグの物性の均一化、品位の向上をはかることを目的
とする。

［課題を解決するための手段］ この目的に沿う本発明のブリブレグの製造方法は、シー
１・状強化繊維の各面に、一面に樹脂を担持した離型シ
ートを該一面側においてそれぞれ重ね合せ、該重ね合せ
体を、小径ロールと大径口ルとからなり、かつ少なくと
も大径ロールが加熱口−ルてあるプレスロール間に通し
て加熱、加圧することにより、前記樹脂をシート状強化
繊維にその両面側から転移、含浸させるプリプレグの製
造方法において、前記プレスロールによる加熱、加圧時
における樹脂の粘度が前記シー１・状強化繊維の両面側
で実質的に等しくなるよう、前記大径口−ル側に位置す
る離型シー１・上の樹脂の粘度を、前記小径ロール側に
位置する離型シート上の樹脂６ の粘度よりも高くしておく方法から或る。

つまり、本発明においては、両離型シーｌ・上の樹脂に
粘度差が与えられ、大径プレスロール側に位置する離型
シート上の樹脂の方が高粘度になっていて、プレスロー
ルによる加熱、加圧時に両樹脂の粘度が実質的に等しく
なるものである。

［作　　用］ このような方法においては、大径ロール側樹脂の方か加
熱量が大きく、小径ロール側樹脂に比べて高温になると
しても、前者の粘度が後者のそれよりも高く設定されて
いるので、プレスロールによる加熱、加圧位置では、強
化繊維両面側の樹脂の粘度を実質的に等しい粘度にする
ことができる。

粘度が実質的に等しくなると、強化繊維両面側からの樹
脂含浸速度（含浸の度合〉も実質的に等しくなり、均一
な樹脂含浸が達成される。そしてこの実質的に等しくな
る樹脂の粘度を、樹脂温度との関係において、タック性
、ドレープ性を損わずに、強化繊維への含浸に最適な粘
度となるようにすることにより、強化繊維の両面側から
、ともに、最も望ましい状態で樹脂を含浸させることが
可能になる。

また、プレスロールによる加熱、ＩＪ口圧位置にて、強
化繊維両面測の樹脂の粘度を実質的に等しくてきるので
、容易に、小径ロール側からの樹脂含浸性を損うことな
く、大径ロール側における樹脂溜りの発生を最小限に抑
えることかでぎる。したがって、樹脂溜りによる強化繊
維配列の乱れの発生は容易に防止され、作製されるプリ
プレグの物性が均一化されるとともにその品位が向上さ
れる。

［実施例］ 以下に、本発明の望ましい実施例を、図面を参照して説
明する。

第１図および第２図は、本発明の一実施例に係るプリプ
レグの製造方法を示している。図において１１はシート
状に配列ざれた強化繊維、１２、１３は一面（強化繊維
側〉に樹脂１４ａ　、１４ｂを担持している離型シー１
−をそれぞれ示している。

第１図において、上下の離型シーｌ・１２、１３が口−
ル１５、１６から巻ぎ出され、ガイド［１−ル１７、１
８で方向転換されるとともに、シート状強化繊維１１の
上下に重ね合せられる。該重ね合せ体か」ニドのヒータ
加熱板１９、２０で加熱された後、３段のプレスロール
２１に通され、上下から加圧されて離型シ−１〜に担持
されていた樹脂１４ａ　、１４ｂが強化繊維１１に転移
、含浸され、プリプレグ２２が形戊される。

３段のプレスロール２１は、各段それぞれ、一対のロー
ル２３、２４、２５、２６、２７、２８から構戊され、
上測のロール２３、２５、２７が小径のロール、下側の
口−ル２４、２６、２８が大径のロールに構戊されてい
る。

そして、各大径ロール２４、２６、２８は、それぞれヒ
ータ２９ａ　，　２９ｂ　、２９ｃが埋設ざれた加熱ロ
ールとざれ、各ヒータはヒータ制御装置３０、ヒータ電
源３１へと接続されている。

本発明にお（プる強化繊維は、炭素繊維、黒＆４１繊維
、有機高弾性率繊維（例えばアラミド繊維等〉、炭化ケ
イ素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、タングステンカ
ーバイド繊維、ガラス繊維等の高強度、高弾性率繊維で
ある。このような強化繊維は、同じプリプレグについて
ただ１種類のものを使用９ してもよいし、異なる種類の強化繊維を９ｆ用してもよ
い。この強化繊維がシート状に記列される。

通常、比強度、比弾性率が高いことを要求ざれる用途に
は単一方向プリプレグが最も適しているが、長繊維マッ
トや織物などのシー］一形態にあらかじめ加工したもの
を使用することもできる。

本発明で用いられる離型シートは、離型紙、たとえば厚
み０．０５〜０．２ｔｒｗｒ程度のクラ７１〜紙、ロー
ル紙、グラシン紙などの紙の両面に、クレー、澱粉、ポ
リエチレン、ポリビニルアルコールなどの口止剤の塗布
層を設け、さらにその各塗布層の上にシリコーン系また
は非シリコーン系の離型剤、好ましくはポリジメチルシ
ロキサンとポリジメヂルハイドロジエンシロキザンとの
縮合反応型または付加反応型シリコーンからなる離型剤
を塗布したようなものである。コロナ放電処理などによ
って離型性を付与した合戒樹脂フィルムや、離型剤を塗
布した合戒樹脂フィルムを使用することもできる（たと
えばポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム等
〉。

１０ 離型シート１２および離型シート１３に担持される樹脂
１４ａ　、１４ｂとして、熱硬化性樹脂や、熱硬化性樹
脂と熱可塑性樹脂を混合した樹脂が挙げられる。熱硬化
性樹脂としては、エボキシ樹脂、マレイミド樹脂、ポリ
イミド樹脂、アセチレン末端を有する樹脂、ビニル末端
を有する樹脂、アリル末端を有する樹脂、ナジック酸末
端を有する樹脂、シアン酸エステル末端を有する樹脂が
あげられる。

これらは、一般に硬化剤や硬化触媒と組合せて用いるこ
とができる。また、適官、これらの熱硬化性樹脂を混合
して用いることも可能である。

また、プリプレグ作或に適した熱硬化性樹脂としてエポ
キシ樹脂が用いられる。特に、アミン類、フェノール類
、炭素炭素二重結合を有する化合物を前駆体とするエポ
キシ樹脂が好ましい。具体的には、アミン類を前駆体と
するエポキシ樹脂として、テ］〜ラグリシジルジアミノ
ジフエニルメタン、トリグリシジルーｐ−アミンフェノ
ール、トリグリシジルーｍ−アミンフェノール、トリグ
リシジルアミノフレゾールの各種異性体、フェノール類
を前１１ 駆体とするエポキシ樹脂として、ビス７１ノールＡ型エ
ポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポギシ樹脂、ビスフ
ェノールＳ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エ
ボキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、炭
素炭素二重結合を右する化合物を前駆体とするエボキシ
樹脂とし（４Ｊ．脂環式エポキシ樹脂等が、あげられる
が、これに限定されない。またこれらのエボキシ樹脂を
ブロム化したブロム化エポキシ樹脂も用いられる。テ１
・ラグリシジルジアミノジフエニルメタンに代表される
芳香族アミンを前駆体とするエボキシ樹脂は耐熱性が良
好で強化繊維との接着性が良好なため、前述の如きブリ
プレグ作或に最も適している。これらエポキシ樹脂はエ
ボキシ硬化剤と組合せで、好ましく用いられる。エポキ
シ硬化剤は土ボキシ基と反応しうる活性基を右する化合
物であればこれを用いることかでぎる。

ざらに、一ヒ記の熱硬化性樹脂に熱可塑性樹脂を混合し
て用いることも好適である。混合される熱可塑性樹脂は
、主鎖に、炭素炭素結合、アミド結１２ 合、イミド結合、エステル結合、エーテル結合、力一ボ
ネート結合、ウレタン結合、尿素結合、チオエーテル結
合、スルホン結合、イミダゾール結合、カルボニル結合
から選ばれる結合を有する熱可塑性樹脂であり、より好
ましくは、ポリアクリレー［・、ポリアミド、ポリアラ
ミド、ポリエステノレ、ポリカーボナー１−、ポリノエ
ニレンスルフィド、ポリベンズイミダゾール、ポリイミ
ド、ポリエーテルイミド、ボリスルホン、ポリエーテル
ス，ルボン、ポリエーテルエーテルケ］〜ンのようなエ
ンジニアニングプラスチックに属する熱可塑性樹脂の一
群である。特に、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポ
リスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエー
テルケ１−ンは耐熱性に啜れるので最適である。

上記のような樹脂の中から、離型シート１２、１３に担
持されるべき樹脂が選ばれる。この担持樹脂は、プレス
ロール２１による加熱、加圧前において、大径ロール側
に位置する離型シート１３上の樹脂１４ｂの粘度が、小
径ロール側に位置する離型シート１３ １２に上の樹脂１４ａの粘度よりも高くなるように選択
される。すなわち、プレスロールによる加熱、加圧位置
における各樹脂１４ａ　、１４ｂの粘度が実買的に等し
くなるような選択である。このような選択は、樹脂の種
類、組或や、樹脂担持離型シートを保存してあくときの
樹脂粘度の経時変化を考慮するなどして、容易に行うこ
とができる。

このような樹脂粘度設定により、各対プレスロール２３
、２４あるいは２５、２６又は２７、２８の位置で上下
の樹脂１４ａ　，　１４ｂに対し必然的に加熱量差が生
じるとしても、両樹脂１４ａ　、１４ｂの粘度を実買的
に等しい粘度とすることができ、各樹脂１４ａ　、１４
ｂへの熱履歴をプリプレグとしてのタック性、ドレープ
性を損わないものに確保しつつ、強化Ｓ維１１の両面側
から極めて均一に樹脂を含浸させることができる。

また、大径ロール側に位置する樹脂１４ｂが強化繊維へ
の含浸に最適な粘度に制御されることから、各大径ロー
ル２４、２６、２８直前位置において、樹脂溜りの発生
は抑えられるか、たとえ発生したとし１４ ても問題の生じない程度に最小限に抑えれる。したがっ
て、シー１・状強化繊維１１の配列の乱れの発生が防止
される。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のプリブレグの製造方法に
よるときは、大径プレスロール、小径プレスロールそれ
ぞれの側に位置する離型シート上の樹脂に粘度差をもた
せ、プレスロールによる加熱、加圧位置にて両担持樹脂
の粘度差が実質的に無くなるようにするとともに、容易
に該位置での両担持樹脂の粘度が強化繊維への含漫に最
適な粘度となるよう加熱量を制御できるようにしたので
、強化繊維の両面側から樹脂を均一に含浸させることが
でき、かつ、大径ロール直前の樹脂溜りの発生を問題の
ない程度に最小限に抑えてシート状強化繊Ｉｆｔの配列
の乱れの発生を防止することができる。その結果、極め
て均一な物性の高品位のブリプレグを得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプリプレグの製造方法を実施１５ するためのプリプレグ製造装置の概略側而図、第２図は
第１図の工程におけるプレスロール部およびその近傍の
拡大側面図、 第３図は従来のプリプレグ製造工程の概略側面図、 第４図は第３図の工程にお（プるプレスロール部の拡大
縦断面図、 である。 １１・・・・・・強化ＩＩｌｉ維 １２、１３・・・・・・離型シート １４ａ　、１！ｌｂ・・・・・・担持樹脂１９、２０・
・・・・・ヒータ ２１・・・・・・プレスロール ２２・・・・・・プリプレグ ２３、２５、２７・・・・・・小径ロール２４、２６、
２８・・・・・・大径ロール２９ａ　，　２９ｂ　，　
２９ｃ　・−−−−−ヒ−タ３０・・・・・・ヒータ制
御装置 ３１・・・・・・ヒータ電源 １６

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、シート状強化繊維の各面に、一面に樹脂を担持した
   離型シートを該一面側においてそれぞれ重ね合せ、該重
   ね合せ体を、小径ロールと大径ロールとからなり、かつ
   少なくとも大径ロールが加熱ロールであるプレスロール
   間に通して加熱、加圧することにより、前記樹脂をシー
   ト状強化繊維にその両面側から転移、含浸させるプリプ
   レグの製造方法において、前記プレスロールによる加熱
   、加圧時における樹脂の粘度が前記シート状強化繊維の
   両面側で実質的に等しくなるよう、前記大径ロール側に
   位置する離型シート上の樹脂の粘度を、前記小径ロール
   側に位置する離型シート上の樹脂の粘度よりも高くして
   おくことを特徴とする、プリプレグの製造方法。