JPH03230912A - Prepreg and its manufacture - Google Patents

Prepreg and its manufacture

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JPH03230912A
JPH03230912A JP2508090A JP2508090A JPH03230912A JP H03230912 A JPH03230912 A JP H03230912A JP 2508090 A JP2508090 A JP 2508090A JP 2508090 A JP2508090 A JP 2508090A JP H03230912 A JPH03230912 A JP H03230912A
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JP
Japan
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sheet
prepreg
fibers
drum
resin
Prior art date
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JP2508090A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiyuki Kai
美幸 甲斐
Tadao Hongo
本郷 忠雄
Masaru Tokizane
時実 勝
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、炭素繊維と、ボロン繊維やチタン繊維等の金
属繊維を使用した、繊維強化プラスチック等の繊維強化
・複合材料の成形に用いられるプリプレグ、およびその
製造方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is used for molding fiber-reinforced composite materials such as fiber-reinforced plastics using carbon fibers and metal fibers such as boron fibers and titanium fibers. This invention relates to prepreg and its manufacturing method.

[従来の技術] ボロン繊維やチタン繊維等の金属繊維は、繊維径が炭素
繊維の繊維径に比べてはるかに大きいため、炭素繊維を
一方向に互に並行かつシート状に引き揃え、樹脂を含浸
してなる一方向性炭素繊維プリプレグのようには形成で
きない。そのため、ガラス繊維のスクリムクロスを担体
としてその上に金属繊維を一方向に並べ、仮接着した積
層シートとするか、あるいは、スクリムクロスと金属繊
維との積層シートに樹脂を含浸させてプリプレグの形態
とし、繊維強化複合材料の成形に供するようにしている
[Prior art] Since the fiber diameter of metal fibers such as boron fibers and titanium fibers is much larger than that of carbon fibers, the resin is It cannot be formed like a unidirectional carbon fiber prepreg formed by impregnation. Therefore, metal fibers are arranged in one direction on glass fiber scrim cloth as a carrier and temporarily bonded to form a laminated sheet, or a prepreg is created by impregnating a laminated sheet of scrim cloth and metal fibers with resin. It is intended to be used in the molding of fiber-reinforced composite materials.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記のような金属繊維の用い方および金
属繊維強化複合材料には以下のような問題がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the use of metal fibers and metal fiber reinforced composite materials as described above have the following problems.

すなわち、繊維強化複合材料の最も大きな特長は、比強
度や比弾性率が大きいということである。
In other words, the most important feature of fiber-reinforced composite materials is that they have high specific strength and specific modulus.

そうして、特に大ぎな比強度、比弾性率が要求される釣
竿やゴルフシャフトにおいては、強化繊維として炭素繊
維を使用することが最もよいことが知られている。その
ため、繊維強化複合材料製の釣竿やゴルフシャフトとい
えば、安価なものは別として、はとんど例外なく炭素1
11iIftを使用しているが、これらには流行のよう
なものがあり、毎年のように、外観等、目先を変えたも
のが求められ、金属繊維、セラミックス繊維、アラミド
繊維、金属ウィスカ等を併用したり、塗装を変えるとい
った工夫がなされている。しかしながら、一方で、他の
繊維を併用したことで比強度や比弾性率が低下してはな
らないのである。
It is known that it is best to use carbon fibers as reinforcing fibers in fishing rods and golf shafts that require particularly high specific strength and specific modulus. Therefore, when it comes to fishing rods and golf shafts made of fiber-reinforced composite materials, apart from the cheap ones, almost all of them are carbon 1.
11iIft is used, but there are some trends in these, and every year there is a demand for something new in terms of appearance, etc., and metal fibers, ceramic fibers, aramid fibers, metal whiskers, etc. are used in combination. Efforts have been made to do this, or change the paint. However, on the other hand, the specific strength and specific modulus must not decrease due to the combined use of other fibers.

ところで、従来の、金属繊維をカラス繊維のスクリムク
ロスと組合せて用いる方法では、ガラス繊維のスクリム
クロスも繊維強化複合材料中に埋設されてしまうことに
なるが、ガラス繊維は強度、弾性率等が金属繊維や炭素
繊維よりもはるかに劣るため、強化繊維が同一日付の繊
維強化複合材料あるいは同一重量の繊維強化複合材料を
比べた場合、金属繊維を併用したものは、炭素繊維のみ
を用いたものに比べ、比強度、比弾性率が小さくなって
しまう。金属繊維の最を増加させると、必然的にガラス
繊維スクリムクロスの量も多くなって構造体の軽量化、
小型化(肉厚等)に限界が生じ、逆に構造体を軽量化す
るためにガラス繊維スクリムクロスの量を抑えると、必
然的に金属繊維の量も抑えられてしまうのである。つま
り、ガラス繊維のスクリムクロスは、繊維強化複合材料
の特性を大きく向上する上で□、本来必要のないもので
あり、繊維強化複合材料構造体の設計上却って邪魔にな
り、゛その存在が、設計上の大きな制約の原因となって
いる。
By the way, in the conventional method of using metal fibers in combination with glass fiber scrim cloth, the glass fiber scrim cloth is also buried in the fiber reinforced composite material, but glass fiber has poor strength, elastic modulus, etc. This is far inferior to metal fibers and carbon fibers, so when comparing fiber-reinforced composite materials with the same date of reinforcing fiber or fiber-reinforced composite materials of the same weight, those that use metal fibers in combination with carbon fibers are the same as those that use only carbon fibers. Compared to this, the specific strength and specific modulus of elasticity are smaller. Increasing the amount of metal fibers inevitably increases the amount of glass fiber scrim cloth, reducing the weight of the structure.
There is a limit to miniaturization (wall thickness, etc.), and conversely, if you reduce the amount of glass fiber scrim cloth in order to reduce the weight of the structure, you will inevitably also reduce the amount of metal fiber. In other words, glass fiber scrim cloth is not necessary to greatly improve the properties of fiber-reinforced composite materials, and it actually gets in the way of the design of fiber-reinforced composite structures. This is a major constraint in design.

本発明は、上記のような従来技術における問題点に着目
し、特性の向上に本質的に必要でないガラス繊維のスク
リムクロスを使用しない金属繊維プリプレグおよびその
製造方法を提供し、成形しようとする金属繊維強化複合
材料構造体についての設計の自由度を大幅に拡大して、
その強度等の向上と軽量化とを同時に確実に達成するこ
とを目的とする。
The present invention focuses on the problems in the prior art as described above, and provides a metal fiber prepreg and a method for manufacturing the same that does not use glass fiber scrim cloth, which is not essentially necessary for improving properties, Significantly expands the degree of freedom in the design of fiber-reinforced composite structures.
The purpose is to simultaneously achieve improvements in strength, etc., and reduction in weight.

[課題を解決するための手段] この目的に沿う本発明のプリプレグは、金属繊維を一方
向に互に並行かつシーI・状に引き揃えてなる金属繊維
シートと、炭素繊維を互に並行かつシート状に引き揃え
、樹脂を含浸してなるプリプレグシートとが、繊維の引
き揃え方向が同一方向になるように積層され、かつ、前
記プリプレグシートの樹脂によって互に接合されている
ものから成る。
[Means for Solving the Problems] The prepreg of the present invention that meets this objective comprises a metal fiber sheet formed by aligning metal fibers parallel to each other in one direction in a sea I-shape, and carbon fibers arranged parallel to each other and aligned in a sea I-shape. It consists of prepreg sheets that are aligned in a sheet form and impregnated with resin, which are laminated so that the fibers are aligned in the same direction, and are bonded to each other by the resin of the prepreg sheets.

金属繊維シートとプリプレグシートとの接合パターンと
しては、金属繊維シートを2枚のプリプレグシートで両
側から挟むサンドインチ型が最も好ましい。ただし、金
属繊維の層を、成形すべき繊維強化複合材料構造体の表
面に位置させたい場合等の特別な用法に適用する場合に
は、金属繊維シートとプリプレグシートとの二層構造の
パターンとしてもよい。
The most preferred bonding pattern between the metal fiber sheet and the prepreg sheet is a sandwich type in which the metal fiber sheet is sandwiched between two prepreg sheets from both sides. However, if the metal fiber layer is to be placed on the surface of a fiber-reinforced composite material structure to be molded, etc., a two-layer structure pattern of a metal fiber sheet and a prepreg sheet may be used. Good too.

このようなプリプレグにおいては、金属繊維シートの担
体として、予め形成された一方向性の炭素繊維プリプレ
グシートが用いられ、該炭素繊維プリプレグの樹脂を利
用して金属繊維シートと炭素繊維プリプレグシートが接
合される。ガラス繊維のスクリムクロスは全く使用され
ず、ガラス繊維よりも強度、弾性率の高い炭素繊維か用
いられるので、ガラス繊維スクリムクロスを用いた場合
に比べ繊維強化複合材料構造体の特性は、確実に高めら
れる。
In such prepreg, a pre-formed unidirectional carbon fiber prepreg sheet is used as a carrier for the metal fiber sheet, and the metal fiber sheet and the carbon fiber prepreg sheet are bonded using the resin of the carbon fiber prepreg. be done. Glass fiber scrim cloth is not used at all, and carbon fiber, which has higher strength and modulus of elasticity than glass fiber, is used, so the properties of fiber reinforced composite structures are definitely improved compared to when glass fiber scrim cloth is used. be enhanced.

また、炭素繊維プリプレグシート自身、強化繊維や樹脂
の目付、プリプレグシートの厚さ等について製造」−大
きな自由度をもっており、かつ、従来のように、金属繊
維の量を増加させたからといって必然的に軽量化、強度
向上に相反するもの(ガラス繊維のスクリムクロス)も
増加してしまうという要素は本質的に無いので、金属繊
維の目付、それに対する炭素繊維プリプレグシートの炭
素繊維の目付、樹脂の日付について、大きな自由度が得
られ、繊維強化複合材料構造体の設計の自由度が大幅に
拡大される。
In addition, we have a large degree of freedom in manufacturing the carbon fiber prepreg sheet itself, the basis weight of the reinforcing fibers and resin, the thickness of the prepreg sheet, etc. Since there is essentially no element that would increase the amount of material (glass fiber scrim cloth) that contradicts weight reduction and strength improvement, the basis weight of metal fibers, the basis weight of carbon fiber of carbon fiber prepreg sheet relative to that, and the resin A large degree of freedom is obtained with respect to the date of , which greatly expands the degree of freedom in the design of fiber-reinforced composite structures.

このようなプリプレグは、次のように製造される。Such prepreg is manufactured as follows.

プリプレグが金属m維シートと炭素繊維を互に並行かつ
シート状に引き揃え、樹脂を含浸してなるプリプレグシ
ートを、ドラムに、炭素繊維の弓き揃え方向がドラム周
方向になるように巻き付(プ、ドラムを回転し、回転し
ているドラム上のプリプレグシート上に、金属繊維を張
力をかけながら順次隣接させて巻き付けるとともにプリ
プレグシートの樹脂にめり込ませて、プリプレグシート
と該プリプレグシート上の金属繊維とを互に接合する方
法である。
The prepreg sheet is made by aligning metal m-fiber sheets and carbon fibers parallel to each other in a sheet shape and impregnating them with resin, and winding the prepreg sheet around a drum so that the direction of alignment of the carbon fibers is in the circumferential direction of the drum. (The drum is rotated, and the metal fibers are sequentially wound adjacent to each other while applying tension on the prepreg sheet on the rotating drum, and are immersed in the resin of the prepreg sheet. This is a method of joining the upper metal fibers to each other.

プリプレグが金属繊維シートの両面側に炭素繊維プリプ
レグシートを積層したサンドインチ型の三層構造である
場合には、炭素繊維を互に並行かつシート状に引き揃え
、樹脂を含浸してなる第1のプリプレグシートを、ドラ
ム上に、炭素繊維の引き揃え方向がドラム周方向になる
ように巻き付け、ドラムを回転し、回転しているドラム
上の第1のプリプレグシート上に、金属繊維を張力をか
けイ【から順次隣接させて巻き付けるとともに第1のプ
リプレグシー1・の樹脂にめり込まぜて、第1のプリプ
レグシートと該第1のプリプレグシート上の金属繊維と
を互に接合し、接合により得られた第1のプリプレグシ
ートと金属繊維との積層シ=1・をドラムから外し、該
積層シートの金属繊維側の而に、炭素繊維を互に並行か
つシート状に引き揃え、樹脂を含浸してなる第2のプリ
プレグシ[・を、炭素繊維の引き揃え方向か金属繊維の
引き揃え方向と同一方向になるように重ね合せ、前記積
層シートと第2のプリプレグシートとを互に接合する方
法から成る。
When the prepreg has a sandwich-type three-layer structure in which carbon fiber prepreg sheets are laminated on both sides of a metal fiber sheet, the first layer is made by aligning the carbon fibers parallel to each other in a sheet shape and impregnating them with resin. The first prepreg sheet is wound around the drum so that the alignment direction of the carbon fibers is in the circumferential direction of the drum, the drum is rotated, and the metal fibers are tensioned onto the first prepreg sheet on the rotating drum. The first prepreg sheet and the metal fibers on the first prepreg sheet are bonded to each other by wrapping them adjacently in sequence and sinking them into the resin of the first prepreg sheet 1. The laminated sheet of the first prepreg sheet and metal fibers obtained in step 1 was removed from the drum, and on the metal fiber side of the laminated sheet, the carbon fibers were aligned parallel to each other in a sheet shape, and the resin was applied. The impregnated second prepreg sheets are superimposed in the same direction as the alignment direction of the carbon fibers or the alignment direction of the metal fibers, and the laminated sheet and the second prepreg sheet are bonded to each other. Consists of methods.

本発明による製造方法においては、いわゆるドラムワイ
ンディング法が用いられる。金属繊維は、基本的に、モ
ノフィラメントであるから、ドラム上に巻きイ」シブら
れた炭素繊維プリプレグシート上に順次巻き付けていく
際、ある程度高い張力をかけることが可能である。ドラ
ム上のプリプレグシ−トは、好ましくは加熱されその樹
脂が適度に軟化されているから、張力を加えられた金属
繊維は容易にプリプレグシートの樹脂中にめり込んでい
き、該樹脂に保持される。すなわち、同一方向に引き揃
えられた炭素繊維と金属繊維とが、同じ樹脂により効率
よくシー]・形態に保持される。したがって、樹脂の目
付を増大させることなく、炭素繊維と金属繊維とがシー
ト形態のプリプレグに形成され、該プリプレグが繊維強
化複合材料構造体の成形に供される。
In the manufacturing method according to the present invention, a so-called drum winding method is used. Since metal fibers are basically monofilaments, it is possible to apply a certain amount of high tension when they are sequentially wound onto a carbon fiber prepreg sheet that has been wound on a drum. Since the prepreg sheet on the drum is preferably heated to soften the resin appropriately, the tensioned metal fibers easily sink into the resin of the prepreg sheet and are held by the resin. That is, the carbon fibers and metal fibers aligned in the same direction are efficiently held in a sheet shape by the same resin. Therefore, carbon fibers and metal fibers are formed into a sheet-like prepreg without increasing the basis weight of the resin, and the prepreg is used for molding a fiber-reinforced composite material structure.

U実施例] 以下に、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。U example] Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、本発明の一実施例に係るプリプレグを製造す
る工程を、第3図は第1図の工程により製造されたプリ
プレグをそれぞれ示しており、第2図は、第1図の工程
にざらに付加される後続の工程を、第4図は第2図の工
程により製造されたプリプレグをそれぞれ示している。
FIG. 1 shows a process for manufacturing a prepreg according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 shows a prepreg manufactured by the process shown in FIG. 1, and FIG. 2 shows a process for manufacturing a prepreg according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 shows the prepreg manufactured by the steps shown in FIG.

第1図において、1は炭素繊維2の繊維束を互0 に並行かつシート状に引き揃えた強化繊維シートに樹脂
を含浸させることにより予めシート状プリプレグの形態
にした第1のプリプレグシートを示しており、離型シー
ト3上に担持されている。この第1のプリプレグシート
1が、ドラム4の外周面に、炭素繊維束の引き揃え方向
をドラム周方向にして、少なくともドラム−周分巻き付
けられている。
In FIG. 1, reference numeral 1 indicates a first prepreg sheet that has been made into a sheet-like prepreg by impregnating a reinforcing fiber sheet in which fiber bundles of carbon fibers 2 are arranged parallel to each other in a sheet shape, and then impregnated with a resin. and is supported on the release sheet 3. This first prepreg sheet 1 is wound around the outer circumferential surface of the drum 4 by at least one circumference of the drum, with the direction in which the carbon fiber bundles are aligned in the circumferential direction of the drum.

この炭素繊維のプリプレグシート1および後述の第2の
炭素繊維プリプレグシートの製造方法については、公知
の方法が採用できる。たとえば、少なくとも一方が一面
に樹脂(たとえばB−ステージのエポキシ樹脂、不飽和
ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂)を担持した2枚の
離型シート間にシート状に配列された炭素繊維の強化繊
維シートを挟持し、たとえばプレスロールで加圧、加熱
し強化繊維シートに樹脂を転移、含浸させてプリプレグ
を作成し、一方の離型シートを剥離してプリプレグを他
方の離型シートとともにロール状に巻取る方法、あるい
は、強化繊維シートを支持シ1 −トとともに適当な溶媒で稀釈した樹脂溶液に浸漬し、
引き上げ、加熱して溶媒を除去する方法によって製造さ
れる。
Known methods can be used to manufacture this carbon fiber prepreg sheet 1 and a second carbon fiber prepreg sheet to be described later. For example, carbon fiber reinforced fibers arranged in a sheet between two release sheets each carrying a resin (e.g., a thermosetting resin such as a B-stage epoxy resin or an unsaturated polyester resin) on at least one surface thereof. A prepreg is created by sandwiching the sheets and applying pressure and heat using, for example, press rolls to transfer and impregnate the reinforcing fiber sheet with resin, then peel off one release sheet and roll the prepreg together with the other release sheet. Alternatively, the reinforcing fiber sheet and the support sheet are immersed in a resin solution diluted with an appropriate solvent.
Manufactured by a method that involves lifting and heating to remove the solvent.

プリプレグシート1が巻き付けられたドラム4は、適当
な減速機5を介して駆動源(モータ)6により、低速で
矢印の方向に回転される。同時に、ドラム温度制御手段
7により、ドラム表面温度が制御され、該温度制御を介
してプリプレグシート1が所定の温度に加熱制御される
。この加熱制御のためのドラム温度制御手段7・は、本
実施例では、ドラム4内にポンプ8を用いて熱媒を循環
させ、循環熱媒の温度を熱媒温度制御手段9で制御する
ものから成るが、たとえばドラム4内にヒータを埋設し
、該ヒータの温度を制御する方式でもよい。
The drum 4 on which the prepreg sheet 1 is wound is rotated at low speed in the direction of the arrow by a drive source (motor) 6 via a suitable speed reducer 5. At the same time, the drum surface temperature is controlled by the drum temperature control means 7, and the prepreg sheet 1 is heated to a predetermined temperature through the temperature control. In this embodiment, the drum temperature control means 7 for this heating control circulates a heat medium within the drum 4 using a pump 8, and controls the temperature of the circulating heat medium with a heat medium temperature control means 9. However, for example, a method may be adopted in which a heater is embedded within the drum 4 and the temperature of the heater is controlled.

プリプレグシート1の加熱により、該プリプレグシート
1の樹脂は適度に軟化される。
By heating the prepreg sheet 1, the resin of the prepreg sheet 1 is softened appropriately.

ドラム4上のプリプレグシート1上に、ボロン繊維やヂ
タン繊維等の金属繊維10が、張力をかけながら順次隣
接するように巻き付けられていく。
On the prepreg sheet 1 on the drum 4, metal fibers 10 such as boron fibers and ditan fibers are successively wound adjacent to each other while applying tension.

金属繊維’10は、パッケージ11から連続的に巻き出
2 されてくるが、パッケージ11の巻芯へと連結されるブ
レーキ装置12により適切なブレーキをかけることによ
って、金属1.@ioに適度の張力がかげられる。送り
出されてくる金属繊維10は、パッケージ11とドラム
4との間に位置するガイド13に通される。ガイド13
は、たとえばボールネジ14に螺合されたナラ1〜手段
15に固定されており、ボールネジ14を正転、逆転さ
せることにより、ナツト手段15とともに、ドラム軸芯
に沿う方向に往復動される。ボールネジ14は、可逆転
モータ16(たとえば可逆転ギヤモータ)により、所定
の低速度で回転駆動される。このガイド14の移動によ
り、プリプレグシート1上に巻き付けられる金属縁#1
10が、ドラム軸芯に沿う方向に順に送られていき、金
属繊維10は、順次隣接するように巻き付けられていく
。金属繊維10の、プリプレグ1上での巻付は幅は、プ
リプレグシート1と実質的に同一の幅とすればよい。金
属繊維10のプリプレグシート1上への巻付は層数は、
1層以上任意の層数が可能である。
The metal fibers 10 are continuously unwound 2 from the package 11, and the metal 1. There is a moderate amount of tension in @io. The metal fibers 10 being sent out are passed through a guide 13 located between the package 11 and the drum 4. Guide 13
is fixed, for example, to a nut 1 to a means 15 screwed together with a ball screw 14, and is reciprocated in a direction along the drum axis together with the nut means 15 by rotating the ball screw 14 in the normal or reverse direction. The ball screw 14 is rotationally driven at a predetermined low speed by a reversible motor 16 (for example, a reversible gear motor). As the guide 14 moves, the metal edge #1 is wrapped around the prepreg sheet 1.
The metal fibers 10 are sequentially fed in the direction along the drum axis, and the metal fibers 10 are sequentially wound adjacent to each other. The width of the wrapping of the metal fibers 10 on the prepreg 1 may be substantially the same as that of the prepreg sheet 1. The number of layers of metal fiber 10 wrapped around prepreg sheet 1 is as follows:
Any number of layers greater than or equal to one is possible.

3 巻き付けられていく金属縁110には適度な張力がかけ
られ、ドラム4上のプリプレグシート1は加熱されてそ
の樹脂は適度に軟化されているので、金属繊維10は軟
化された樹脂中にめり込んでいき、場合によっては樹脂
中に埋没してしまう。その結果、巻付は後の金属繊維1
0は、プリプレグシート1の樹脂によってシート状に保
持される。
3 Appropriate tension is applied to the metal edge 110 being wrapped, and the prepreg sheet 1 on the drum 4 is heated to soften the resin appropriately, so the metal fibers 10 sink into the softened resin. In some cases, it may become buried in the resin. As a result, the wrapping is done after the metal fiber 1
0 is held in a sheet shape by the resin of the prepreg sheet 1.

金属IIi維10の所定量の巻付けを終了した、金属繊
維10とプリプレグシート1との積層シートをドラム4
から取り外すと、第3図に示すようなシート形態のプリ
プレグ17が得られる。
A laminated sheet of metal fibers 10 and prepreg sheet 1, on which a predetermined amount of metal IIi fibers 10 have been wound, is placed on a drum 4.
When removed from the sheet, a prepreg 17 in the form of a sheet as shown in FIG. 3 is obtained.

このプリプレグ17は、゛金属繊維シート18と炭素繊
維の強化繊維シート19が積層され、かつ両弾化繊維シ
ー]〜18.19が、プリプレグシート1に使用されて
いた、共通の樹脂によって保持された積層シート形態の
プリプレグである。
This prepreg 17 is made by laminating a metal fiber sheet 18 and a carbon fiber reinforcing fiber sheet 19, and both elastic fiber sheets 18.19 are held together by the same resin used in the prepreg sheet 1. This prepreg is in the form of a laminated sheet.

このような二層構造のプリプレグ17は、金属繊維10
の層を特定の位置(たとえば繊維強化複合材料構造体の
表面側)に配置したい場合に好適である。従来のように
、ガラス繊維のスクリムクロス4 を用いる必要がないので、繊維強化複合材料の設計の自
由度が大幅に拡大されるとともに、プリプレグシー1へ
1による樹脂量が必要最小限の樹脂量でよいこと、およ
び炭素繊維2の目付の自由度が大ぎいことから、軽量化
も同時に達成される。
Such a two-layer prepreg 17 has metal fibers 10
This is suitable when it is desired to arrange the layer at a specific position (for example, on the surface side of the fiber-reinforced composite material structure). Unlike conventional methods, there is no need to use glass fiber scrim cloth 4, so the degree of freedom in designing fiber-reinforced composite materials is greatly expanded, and the amount of resin used in Prepreg Sea 1 to 1 can be reduced to the minimum required amount. Since the carbon fiber 2 has a large degree of freedom in terms of its basis weight, weight reduction can be achieved at the same time.

本発明によるプリプレグは、金属繊維シートの両面側に
炭素繊維プリプレグシートを積層したザンドイッヂ型の
三層構造とすることにより、さらに安定した形態とでき
る。
The prepreg according to the present invention can be made more stable by forming it into a Sandwich-type three-layer structure in which carbon fiber prepreg sheets are laminated on both sides of a metal fiber sheet.

第1図に示した方法により得られた第2図のプリプレグ
17の金属繊維側の面に、第3図に示すように、プリプ
レグシート1と同じ、又は同等の第2の炭素繊維プリプ
レグシート20が、その炭素繊維束引き揃え方向を金属
繊維10の引き揃え方向と同一の方向にして重ね合せら
れる。第2のプリプレグシート20も離型シートに担持
されており、上記重合せ状態では、第1のプリプレグシ
ート1の離型シートと第2の1リプレグシート20の離
型シトが両性側に位置している。この重合せ体21が、
加熱ロール22、h1圧ロール23を備えたカレンダ5 装置24を通され、加熱されるとともに両側から加圧さ
れる。この加熱、加圧により、プリプレグ17と第2の
プリプレグシート20が接合され、第4図に示す三層構
造のプリプレグ25が得られる。
As shown in FIG. 3, a second carbon fiber prepreg sheet 20, which is the same as or equivalent to the prepreg sheet 1, is placed on the metal fiber side surface of the prepreg 17 in FIG. 2 obtained by the method shown in FIG. are superimposed on each other with the direction in which the carbon fiber bundles are drawn in the same direction as the direction in which the metal fibers 10 are drawn. The second prepreg sheet 20 is also supported on the release sheet, and in the superimposed state, the release sheet of the first prepreg sheet 1 and the release sheet of the second repreg sheet 20 are located on both sides. There is. This polymer 21 is
A calender 5 equipped with a heating roll 22 and an h1 pressure roll 23 is passed through a device 24 where it is heated and pressurized from both sides. By this heating and pressurization, the prepreg 17 and the second prepreg sheet 20 are joined, and a three-layered prepreg 25 shown in FIG. 4 is obtained.

このプリプレグ25においては、金属繊維10の金属繊
維シート層18が、樹脂を含む炭素繊維の強化繊維シー
ト層19.26に両側から挟まれるザンドイッチ構造と
なるので、金属繊維10は、シート形態に一層強固に保
持されることになる。したがって、繊維強化複合材料の
設計の自由度が大幅に拡大されるのは勿論のこと、繊維
強化複合材料構造体の成形に際し、上記プリプレグ25
を所定の寸法に切断したり、所定形状に巻いたりする場
合に扱いやすくなり、作業性が良くなる。その他の作用
は、第1図、第2図の説明に準じる。
This prepreg 25 has a Zandwich structure in which the metal fiber sheet layer 18 of the metal fibers 10 is sandwiched from both sides by the reinforcing fiber sheet layers 19 and 26 of carbon fibers containing resin, so that the metal fibers 10 are further formed in a sheet form. It will be held firmly. Therefore, it goes without saying that the degree of freedom in designing fiber-reinforced composite materials is greatly expanded, and when molding a fiber-reinforced composite material structure, the prepreg 25
This makes it easier to handle when cutting into predetermined dimensions or winding into a predetermined shape, resulting in improved workability. Other operations are similar to those described in FIGS. 1 and 2.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明のプリプレグおよびその製
造方法によるときは、予めプリプレグの形態に形成され
た炭素繊維プリプレグシート上に、該プリプレグシー]
〜の樹脂を利用して金属繊維を6 所定のシート形態で保持させ、従来のようにガラス繊維
のスクリムクロスを使用しなくても良いようにしたので
、金属繊維強化複合材料構造体の成形に際し、薄肉化を
達成しつつ、強度、弾性率等について設計の自由度を大
幅に拡大することができ、軽量化と強度等の向上を同時
に達成することができる。
[Effects of the Invention] As explained above, when the prepreg and the manufacturing method thereof of the present invention are used, the prepreg sheet]
The metal fibers are held in a predetermined sheet form using the resin from ~6, and there is no need to use glass fiber scrim cloth as in the past, making it easier to mold metal fiber reinforced composite structures. , while achieving thinner walls, it is possible to greatly expand the degree of freedom in design regarding strength, elastic modulus, etc., and it is possible to simultaneously achieve weight reduction and improvement in strength, etc.

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

第1図は本発明の一実施例に係るプリプレグの製造方法
を示すドラムワインディング装置の概略斜視図、 第2図は第1図の方法により得られたプリプレグをさら
に三層構造のプリプレグとする場合のカレンダー装置の
概略側面図、 第3図は第1図の方法により得られるプリプレグの、一
部破断表示斜視図、 第4図は第2図の方法により得られるプリプレグの、一
部破断表示斜視図、 である。 1・・・・・・第1のプリプレグシート7 2・・・・・・炭素繊維 3・・・・・・離型シート 4・・・・・・ドラム 6・・・・・・モータ 7・・・・・・ドラム温度制御手段 9・・・・・・熱媒温度制御手段 10・・・・・・金属繊維 11・・・・・・パッケージ 12・・・・・・ブレーキ装置 13・・・・・・カイト 14・・・・・・ボールネジ 16・・・・・・可逆転モータ 17・・・・・・プリプレグ 18・・・・・・金属繊維シート 19.26・・・・・・炭素繊維の強化繊維シー20・
・・・・・第2のプリプレグシート21・・・・・・重
合せ体 22・・・・・・加熱ロール 23・・・・・・加圧ロール 24・・・・・・カレンダー装置 8 1〜 25・・・・・・プリプレグ 特 許 出 願 人 東し株式会社 9
Fig. 1 is a schematic perspective view of a drum winding device showing a prepreg manufacturing method according to an embodiment of the present invention, and Fig. 2 shows a case where the prepreg obtained by the method shown in Fig. 1 is further made into a three-layer prepreg. 3 is a partially cutaway perspective view of the prepreg obtained by the method shown in FIG. 1; FIG. 4 is a partially cutaway perspective view of the prepreg obtained by the method shown in FIG. 2. Figure, is. 1... First prepreg sheet 7 2... Carbon fiber 3... Release sheet 4... Drum 6... Motor 7. ...Drum temperature control means 9... Heat medium temperature control means 10 ... Metal fiber 11 ... Package 12 ... Brake device 13 ... ... Kite 14 ... Ball screw 16 ... Reversible motor 17 ... Prepreg 18 ... Metal fiber sheet 19.26 ... Carbon fiber reinforced fiber sea 20・
... Second prepreg sheet 21 ... Polymer 22 ... Heating roll 23 ... Pressure roll 24 ... Calender device 8 1 ~ 25・・・Prepreg patent applicant Toshi Co., Ltd. 9

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、金属繊維を一方向に互に並行かつシート状に引き揃
えてなる金属繊維シートと、炭素繊維を互に並行かつシ
ート状に引き揃え、樹脂を含浸してなるプリプレグシー
トとが、繊維の引き揃え方向が同一方向になるように積
層され、かつ、前記プリプレグシートの樹脂によって互
に接合されていることを特徴とするプリプレグ。 2、炭素繊維を互に並行かつシート状に引き揃え、樹脂
を含浸してなるプリプレグシートを、ドラムに、炭素繊
維の引き揃え方向がドラム周方向になるように巻き付け
、ドラムを回転し、回転しているドラム上のプリプレグ
シート上に、金属繊維を張力をかけながら順次隣接させ
て巻き付けるとともにプリプレグシートの樹脂にめり込
ませて、プリプレグシートと該プリプレグシート上の金
属繊維とを互に接合することを特徴とする、プリプレグ
の製造方法。 3、炭素繊維を互に並行かつシート状に引き揃え、樹脂
を含浸してなる第1のプリプレグシートを、ドラム上に
、炭素繊維の引き揃え方向がドラム周方向になるように
巻き付け、ドラムを回転し、回転しているドラム上の第
1のプリプレグシート上に、金属繊維を張力をかけなが
ら順次隣接させて巻き付けるとともに第1のプリプレグ
シートの樹脂にめり込ませて、第1のプリプレグシート
と該第1のプリプレグシート上の金属繊維とを互に接合
し、接合により得られた第1のプリプレグシートと金属
繊維との積層シートをドラムから外し、該積層シートの
金属繊維側の面に、炭素繊維を互に並行かつシート状に
引き揃え、樹脂を含浸してなる第2のプリプレグシート
を、炭素繊維の引き揃え方向が金属繊維の引き揃え方向
と同一方向になるように重ね合せ、前記積層シートと第
2のプリプレグシートとを互に接合することを特徴とす
る、プリプレグの製造方法。
[Claims] 1. A metal fiber sheet made by aligning metal fibers parallel to each other in one direction in a sheet shape, and a prepreg made by aligning carbon fibers parallel to each other in a sheet shape and impregnated with a resin. A prepreg characterized in that the sheets are laminated so that the fibers are aligned in the same direction, and are bonded to each other by the resin of the prepreg sheet. 2. A prepreg sheet made by aligning carbon fibers parallel to each other in a sheet shape and impregnating them with resin is wrapped around a drum so that the direction in which the carbon fibers are aligned is in the circumferential direction of the drum, and the drum is rotated. The metal fibers are sequentially wound adjacent to each other while applying tension onto the prepreg sheet on the drum, and the metal fibers are immersed in the resin of the prepreg sheet to bond the prepreg sheet and the metal fibers on the prepreg sheet to each other. A method for producing prepreg, characterized by: 3. Wrap the first prepreg sheet, which is made by aligning carbon fibers parallel to each other in a sheet shape and impregnating them with resin, on a drum so that the direction in which the carbon fibers are aligned is in the circumferential direction of the drum. On the first prepreg sheet on the rotating drum, metal fibers are sequentially wound adjacent to each other while applying tension, and the metal fibers are embedded in the resin of the first prepreg sheet to form the first prepreg sheet. and the metal fibers on the first prepreg sheet are mutually bonded, the laminated sheet of the first prepreg sheet and metal fibers obtained by bonding is removed from the drum, and the metal fiber side surface of the laminated sheet is , a second prepreg sheet made by aligning carbon fibers parallel to each other in a sheet shape and impregnating them with a resin is stacked so that the alignment direction of the carbon fibers is the same as the alignment direction of the metal fibers, A method for manufacturing a prepreg, comprising joining the laminated sheet and a second prepreg sheet to each other.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03234506A (en) * 1990-02-09 1991-10-18 Somar Corp Unidirectionally paralleled prepreg reinforced with single fiber

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH03234506A (en) * 1990-02-09 1991-10-18 Somar Corp Unidirectionally paralleled prepreg reinforced with single fiber

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