JPH0424209B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、樹脂を含浸した、あるいは未含浸の
繊維束より、目開のない高品質の一方向引揃え繊
維強化プリプレグを連続的に製造する方法に係わ
る。 現在、炭素繊維、ガラス繊維、全芳香族ポリア
ミド繊維等の補強用繊維束テープにエポキシ樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂等を始めとする熱硬
化性樹脂を含浸せしめたプリプレグ板バネやハニ
カム構造材等の工業材料、あるいは釣竿、ゴルフ
シヤフト、バドミントンシヤフト等のスポーツレ
ジヤー用器材の材料として、さらに航空機用、自
動車用、医療用素材として広く使用されている。
今日の様にプリプレグが一般的な中間素材として
定着してきたひとつの理由として、プリプレグ品
質の向上が挙げられる。プリプレグの品質の最も
重要な特性のひとつに外観、特に目開きの有無が
挙げられる。プリプレグに目開きが存在するとそ
のプリプレグで成形した成形体は目開き部分が樹
脂リツチとなり欠陥となつてしまう。目開きを含
む成形体は含まない成形体に比べ強度が場合によ
つて70％あるいはそれ以下に低下してしう。又、
釣竿、ゴルフシヤフト等は機械的性質の低下のみ
ならず、成形体の外観をそこない、商品価値を皆
無にしてしまう欠点となることもあり得る。 本発明者らは、上記問題点を解決すべく種々検
討の結果、繊維束の拡幅をプリプレグに使用する
マトリツクス樹脂を潤滑剤として利用し繊維束の
損傷無く薄くて目開きのない高品質のプリプレグ
が得られることを見出し、本発明に到達したもの
である。 即ち本発明の要旨とするところは、離型紙に載
せた樹脂を含浸させた一方向引揃え繊維束又は樹
脂を塗布させた離型紙上に載せた一方向引揃え繊
維束を曲面を有する基材上を張力下で通過させる
ことにより該繊維束を拡幅し目開きのない一方向
引揃え繊維強化プリプレグを連続的に製造するこ
とにある。 本発明法を以下詳細に述べる。繊維束の拡幅法
のひとつは前工程あるいは製造工程中で先づ一方
向引揃え繊維束に樹脂含浸を施した後、離型紙上
に載せ、曲面を有する基材上を張力下で通過させ
ることで繊維束を押し拡げ均一で目開きの無いプ
リプレグを製造する方法である。もうひとつは、
離型紙上に塗布された樹脂フイルムを用いたホツ
トメルト式に限定したプリプレグ製造法に係わ
り、具体的には、一方向に引揃えた繊維束を離型
紙の樹脂フイルム面に載せ曲面を有する基材上を
張力下に通過させることで、該樹脂フイルムを潤
滑剤的に利用することで繊維束を押し拡げ、しか
る後、加熱ニツプロール等で樹脂含浸を行なつて
プリプレグを製造する方法である。 種々検討の結果いずれの方法においても繊維束
の押し拡げを効果的に達成するには次の３つの条
件を適当に選択しなければならない。 先ず第１に、離型紙上に載つた繊維束が曲面基
材上を通過する時の温度条件である。すなわち温
度が低く過ぎると樹脂粘度が高いため繊維の動き
を固定してしまい繊維束は全く拡がらないし、又
逆に温度が高過ぎて樹脂粘度が下り過ぎると樹脂
のみが流動し繊維束の拡幅効果が軽減されると同
時に基材曲面を通過した後、基材上では拡がつて
いた繊維束が樹脂の表面張力によつて収集し、製
造されるプリプレグに目開きが発生する。樹脂に
も依存するが40〜150℃、好ましくは60〜120℃、
より好ましくは70〜100℃に予熱ヒーターで予熱
するのが好ましい。 第２に曲面の曲率半径の大小が繊維束の押拡げ
効果を大きく左右する。 第１図、第２図に本発明の原理を説明するため
の模式図を示す。ここで第１図は予じめ樹脂が繊
維束に含浸されている場合を、又、第２図は離型
紙に塗布された樹脂フイルム上に繊維束が載せら
れた場合を示す。図中１は繊維束を、２は離型紙
を、３は曲面基材を、４は単繊維を、５は第１図
中では含浸樹脂を、又第２図中では樹脂フイルム
をそれぞれ示す。又、第１図、第２図中ともＡは
側面的、Ｂは横断面的に見た図を示す。さらにＲ
及び△Ｒはそれぞれ曲面上での繊維束底面の曲率
半径及び繊維束の厚みを示す。 曲面上を走行する繊維束内で繊維束を構成する
各単繊維間の走行方向へのズレがないものとすれ
ば１番外側を走る単繊維は底面の単繊維に比べ過
剰な張力△Ｔ＝Ef・△Ｒ／Ｒを受ける。ここでEfは 繊維の引張り弾性率を表す。この△Ｔによつて最
外の単繊維は曲率半径の中心に向うＰなる力を受
ける。 このような力は何も最外の単繊維だけでなく内
側ほど弱くなるが同様の力が他の単繊維にも働き
結果としてP′なる繊維束を走行方向に対し直角に
押し拡げる力が働く。 したがつて基材曲面の曲率半径Ｒが小さければ
小さいほど繊維束の押し拡げ効果は大きくなる。
但しあまり小さ過ぎると、曲面の材質にもよる
が、離型紙を損傷することになるので適当なＲの
基材を選択する必要がある。従つて曲率半径は
0.4〜30mm、好ましくは２〜18mm、より好ましく
は２〜16mmである。 第３の繊維束の押し拡げ効果を左右する大きい
要因は、走行物に掛けられる張力Ｔである。繊維
束はＴ／Ｒなる力で基材曲面の曲率半径方向へ押し 付けられるため張力Ｔが大きればより繊維束を押
し拡げる効果が増大する。一方この張力が弱いと
基材曲面上で走行物が曲面に密着せず繊維束の押
し拡げ効果が減少すると同時に、繊維束内の各繊
維のわずかなゆるみ、蛇行等が解消されないため
前述の張力△Ｔの発生も弱められる。 しかしながらこの張力があまり強過ぎると基材
面との摩擦で離型紙を損傷する恐れがあるので適
当な所で選択する必要がある。幅50cm当り100〜
200Kg、好ましくは140〜180Kg即ち２〜４Kg／cm、
好ましくは2.8〜3.6Kg／cmの張力を付与するのが
好ましい。 以上述べてきた３つの条件を適当に選べば繊維
束、離型紙とも損傷することなく目開きの無い薄
くて均一なプリプレグを得ることが出来るのであ
る。 次に、本発明によるプリプレグ製造方法の実施
例を示す。 実施例 １ 表１に炭素繊維（1200本）64本を引揃え、溶液
含浸タイプのプリプレグ製造装置にて離型紙幅
550mm、プリプレグ幅500mmのエポキシ系マトリツ
クス樹脂プリプレグテープを全張力約170Kg（＝
3.4Kg／cm）で製造した時のプリプレグの外観、
目付、繊維目付等を示す。 表中、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは予熱ヒーター温
度、曲面曲率半径を種々変えた場合を示す。 第１図中１は引揃え繊維束、２はフイードロー
ル、３はコーム、４は樹脂含浸用のパダー、５は
溶剤乾燥器、６は離型紙、７は長さ600ｍの予熱
ヒーター、８は曲面基材、９はロール保護用の離
型紙、１０はトランクシヨンロール、１１は巻き
取りリールを各示す。

【表】 表１から明らかなように、Ａ、Ｅの条件で目開
きのないプリプレグを得ることが出来たが、Ｂ、
Ｃ条件では予熱温度が不適、又Ｄ条件では基材曲
率半径が大き過ぎるため繊維束が拡がらず目開き
が発生した。Ｅ条件では基材曲率半径が小さ過ぎ
るため離型紙裏面が損傷し紙粉が発生した。 実施例 ２ 表２に炭素繊維（3000本）124本を引揃え、第
２図の如きホツトメルトタイプのプリプレグ製造
装置にてエポキシ系樹脂を520mm幅で中央に塗布
した幅550mmの離型紙を用い、500mm幅のプリプレ
グテープを全巾張力約150Kg（＝３Kg／cm）で製
造した時のプリプレグの外観、目付、繊維目等付
等を示す。 第２図中６は樹脂を塗布した離型紙を、１２は
含浸用加熱ニツプロールを、他は第１図の同番号
相当の装置、器材、原料を示す。

【表】 表２から明らかなように、条件Ａでは外観良好
な極薄プリプレグが得られた。実施例１の場合は
予熱ヒーター温度が80℃付近で最も繊維束の拡幅
が達成されたが、本例では60℃付近が最適温度と
なつている。実施例１、２とも同組成のエポキシ
樹脂であることが実施例１の如く予じめ含浸した
繊維束を押し拡げる場合と、本例の如く樹脂フイ
ルム上の繊維束を押し拡げる場合とで、予熱ヒー
ターの最適温度が多少異なるものと推定される。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の原理を説明するため
の模式図、第３図、第４図は本発明を実施するの
に好適な製造工程の一例を各示すものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 離型紙に載せた樹脂を含浸させた一方向引揃
   え繊維束又は樹脂を塗布させた離型紙上に載せた
   一方向引揃え繊維束を、曲面を有する基材上を張
   力下で通過させることにより該繊維束を拡幅し目
   開きのない一方向引揃え繊維強化プリプレグを連
   続的に製造するプリプレグの製法。 ２ 曲面を有する基材の曲率半径が0.4〜30mmで
   ある特許請求の範囲第１項記載のプリプレグの製
   法。 ３ 繊維束を、曲面を有する基材上を張力下で通
   過させるに先立つて40〜150℃の予熱ヒーター上
   を通過させることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のプリプレグの製法。 ４ 幅１cm当り２〜４Kgの張力下で繊維束を通過
   させることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のプリプレグの製法。