JPH0580329B2

JPH0580329B2 -

Info

Publication number: JPH0580329B2
Application number: JP9503287A
Authority: JP
Inventors: Shu Saiiryan; Chen Innren; Chen Yonnpyun; Ryu Ronnshan
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 1987-04-17
Filing date: 1987-04-17
Publication date: 1993-11-08
Also published as: JPS63264305A

Description

【発明の詳細な説明】発明の分野編組繊維（braided fibers）で形成された製品
は通常デザインが極めて自由であり、衝撃強さが
大きく且つ離層し難いという利点を有する。ま
た、この種の繊維は種々のハイブリド生地に容易
に混合し得る。そのため、編組繊維は複合材料の
製造に広く使用されている。発明の背景従来から使用されている編組繊維の製法は２種
類ある。その１つは繊維のロービングをスリーブ
状に編組し、適当な長さに切断し、次いでダイの
コア上に一層ずつ配置し、このコアをダイのキヤ
ビテイ内に配置することからなる。このキヤビテ
イには樹脂材料を注入し、その中で所望の形状に
硬化させる。この種の方法に関する先行技術は例
えばWIPO特許第8603268号、日本国特許第
59196218号及び58170963号、並びに欧州特許第
77665号に記載されている。この種の方法は(a)編
組製品とダイとの間の適合性が劣る；(b)コアを被
覆する互いに分離した複数の層の取り扱いが難し
く、そのため繊維が変形又は破損し、強度が低下
する；(c)操作ステツプが複雑であるため作業環境
が汚染され、従つて作業員の皮膚が繊維との接触
によつて損傷及び痒みを受け易い；(d)生産速度又
は歩留りが低い；等の欠点を有する。もう一方の
編組繊維製造法はプレプレグロービング法であ
り、先ず繊維のロービングに樹脂を含浸させてプ
レプレグロービングを形成し、次いでこのプレプ
レグロービングを編組機で編み上げて編組繊維プ
レプレグを製造することからなる。この方法は日
本国特許第59155897号、米国特許第4371180号及
び4517039号に開示されている。この種の方法は
(a)生産速度が低く、従つて製造コストが高い；(b)
ポツトライフが短いため管理上問題がある；(c)層
をコア又は膨張性の管（例えばセロフアン管）の
上に一層ずつ配置する操作が極めて難しい；等の
欠点を有する。本発明は単層状又は多重層状編組繊維プレプレ
グを連続的に製造する新規の方法を提供する。発明の概要本発明の単層状又は多重層状編組繊維プレプレ
グ連続製法は、ロービングを編組し、得られた編
組体（ブレード）を鋳型のキヤビテイ内にトラン
スフアーした樹脂で含浸処理し、次いで前記プレ
プレグを巻取装置により単層状又は多重層状編組
繊維プレプレグの形状に巻取ることからなる。本発明の方法は統合的且つ連続的に操作し得、
従つてそうでなければ複雑な製造ステツプが簡略
化される。また、この方法によつて得られる単層
又は多重層編組繊維プレプレグは種々の目的の
種々の製品に広い範囲にわたつて使用できる。更
に、本発明の方法は下記のごとき利点を有する。 (a) 大量生産が可能であり、コストが低い； (b) 繊維が単一のステツプでしか処理されないた
め、繊維の破断又は変形の可能性が小さく、捩
り強さが大きい； (c) 繊維を層の間で相互混成（inter−
hybridize）するか、又は個々の層の中で内部
混成（intra−hybridize）し得るため、極めて
自由にデザインできる； (d) 取り扱いが容易であるため環境汚染が少な
く、作業員の皮膚の損傷も減少する； (e) 編組体をコア上に容易に配置し得、又は内部
膨張性管により直接圧縮し得るため、操作ステ
ツプが簡略化される； (f) ポツトライフ及び貯蔵法が同じであれば、通
常の一方向繊維プレプレグに比べて管理が簡単
である。具体例本発明の連続製法では、先ず多重層編組機によ
つて繊維ロービングを膨張性管（この管は弾性、
ガス不透過性及び耐熱性を示す管の製造に通常使
用される任意のポリマー材料で形成し得る）又は
スリーブ状剥離フイルムの上に編組し、三軸構造
の単層又は多重編組スリーブを形成することによ
つて単層状又は多重層状編組繊維プレプレグを製
造する。前記編組スリーブはその後複数の駆動ロ
ーラを介して引つ張り、樹脂のトランスフアーと
編組体の含浸処理とに使用される鋳型内に導入す
る。樹脂は前記鋳型内に注入する前に、樹脂トラ
ンスフアー成形機で適量の硬化剤と十分に混合し
ておき、その後所定の温度及び圧力条件下で特定
量だけ鋳型キヤビテイ内に導入して、この鋳型内
に入つてくる編組体に含浸させる。前記樹脂混合物の量はダイ開口部相互間の間隔
を調整することによつて制御する。含浸処理され
た製品はダイ開口部から出る時に２つの剥離紙又
は剥離フイルム層の間に挟まれ、この状態で熱圧
装置（アイロンがけプレートとプレス用ローラと
からなる）を通過する。プレプレグはプレス用ロ
ーラによつて脱ガス処理され且つ十分に含浸処理
される。これをチラーで冷却するとＢ段階プレプ
レグが得られる。最後にこのプレプレグを巻取装
置で巻き取り、単層又は多重層編組プレプレグの
製造に使用できる状態にする。第１図に示したように、膨張性の管又はスリー
ブ状剥離フイルム１は多重層編組機４の中央を通
る。キヤリヤ２が移動し始め、前記膨張性管上に
繊維３を編組する。この編組スリーブは次いで鋳
型７内に入る。樹脂タンク５及び硬化剤タンク６
からは夫々成分樹脂及び硬化剤が供給され、これ
らの物質は混合された後鋳型７に注入される。そ
の結果鋳型７内で編組繊維に樹脂が含浸される。
プレプレグは鋳型７から出てアイロンがけプレー
ト１０に送られる。プレート１０に移動する前に
プレプレグは先ず２つの剥離紙層又は剥離フイル
ム層８の間に配置される。この紙又はフイルムは
案内ローラ９によつて供給され、編組繊維をサン
ドイツチ状に挾む。アイロンがけプレート１０は
樹脂の粘度を制御する熱を供給し、プレス用ロー
ラ１１は通過するプレプレグを脱ガス処理して含
浸を完全なものにする。プレプレグは次いでチラ
ー１２上を通過し、その結果Ｂ段階プレプレグ材
料が得られる。この材料は駆動ローラ１３によつ
て引つ張られ、巻取装置１５によりロール状に巻
き取られる。一定長さの製品が欲しい場合にはト
リマー１４も使用する。第２図及び第３図は鋳型７を夫々正面図及び側
面図で示している。樹脂は入口１６から導入さ
れ、流動して鋳型７のキヤビテイを満たす。編組
繊維は開口１７から導入され、開口１８から送出
される。鋳型７の内部には開口１７と１８との間
にテーパが存在する。樹脂含量はこのテーパの大
きさを調整することによつて制御できる。この開
口の大きさは繊維層の数に応じて変えてよい。第４図は鋳型７の加熱装置を示している。鋳型
７の最上部及び底部に加熱プレート２３が固定さ
れ、これらプレートが鋳型温度を制御できるよう
に電力源２２に接続される。樹脂の粘度は、樹脂
で十分に含浸された繊維が得られるように鋳型温
度を制御することによつて調整し得る。第５図は本発明の製品を横断面図で示してい
る。コアは膨張性の管又はスリーブ状剥離フイル
ム１であり、長手方向繊維１９が前記スリーブ上
に均等に配置され、特定角度で編まれた繊維２０
も樹脂２１中に規則的に分散し、そのため三軸構
造編組体が形成されている。多重層編組機を使用
すれば、最終製品の品質要件を満たす多重層編組
繊維プレプレグを製造することができる。本発明で使用する繊維は通常ガラス繊維、炭素
繊維、Kevlar繊維（Aramid）及び複合材料に使
用し得る他の任意の材料である。いずれの繊維も
最初は長い連続状のもの、例えばロービング、
糸、フイラメント等でなければならない。繊維編
組角度は（軸方向を0°として）15°〜80°、好まし
くは30°〜45°にする。繊維含量はプレプレグの容
量に対して31〜61容量％、好ましくは40〜50容量
％にする。本発明の製法で使用する膨張性の管又はスリー
ブ状剥離フイルムはセロフアン、ポリプロピレ
ン、ポリエステル及びナイロン又はその他のポリ
マー材料からなる。本発明の製法で使用する樹脂は硬化剤及び／又
は充填剤を含む。適切な樹脂としては通常複合材
料として使用される熱硬化性樹脂、例えばフエノ
ールアルデヒド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、
エポキシ樹脂、シリコーン樹脂及びポリイミド樹
脂又は他のポリマーが挙げられる。使用者は適切
な樹脂を任意に選択し得る。また、硬化剤の選択
は使用する樹脂に依存する。充填剤は最終プレプ
レグに必要な要件に応じて任意に使用し得る。本発明では編組操作を多重層三軸編組機で行
う。編組速度は好ましくは１〜3m／分にし、編
組体の直径は13〜90cm、編組角度は（軸線方向を
0°として）15°〜80°にする。含浸は樹脂トランス
フアー成形鋳型の中で実施する。樹脂タンク及び
含浸用鋳型の温度は室温〜80℃に維持し、注入圧
力は60〜80psiにし、注入容量はストローク当た
り40〜120mlにし得る。このような条件下では１
〜3m／分の含浸速度が得られる。樹脂の粘度は
200〜10000cps、好ましくは500cpsにする。本発明によつて得られる製品はプレプレグ状中
間材料である。この材料は貯蔵しておいて、後で
所望の形状に硬化させることができる。この製品
の繊維はきちんと配置され且つ完全に含浸されて
おり、種々の構造製品、例えばテニスラケツト、
バドミントンラケツト、ゴルフクラブの製造に広
く使用できる。以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明
する。尚、これらの実施例は本発明の方法を説明
するための非限定的実施例にすぎない。これらの
実施例の中で示されている部（part）は指示のな
い限り総て重量部である。実施例１エポキシ樹脂（例えば米国Shell社のEpon828）
100部と、硬化剤（例えばAmerican Cyanamid
CompanyのDICY）４部と、アミンタイプの促進
剤（例えば米国Ciba社のBDMA）0.5部とを夫々
異なる貯蔵タンク内に配置する。多重層編組機
（巻取リール32個、軸方向巻取リール16個）を用
いて炭素繊維（日本国Toho社から市販の長さ
12Kの繊維）の二層状編組体を膨張性セロフアン
管上に製造する。編組速度は2m／分である。こ
の編組体は直径が30cm、ロービングの編組角度が
±30°及び±40°である（ただし各層の中心の軸方
向繊維を0°とする）。この編組体を駆動ロールに
よつて引張り、温度60℃の含浸用鋳型に送る。同
時に、樹脂と硬化剤とを混合して注入により前記
含浸用鋳型のキヤビテイにトランスフアーする。
注入圧力は80psi、注入量はストローク当たり
80mlである。次いでこの編組繊維に1.5m／分の
速度で樹脂を含浸させる。完全にプレプレグ化し
たらアイロンがけプレートによつてアイロンがけ
処理を行い、プレプレグを得る。このプレプレグ
を長さ1.7mに切断し、テニスラケツト成形ダイ
内に配置し、150℃の温度で加熱すると共に、６
Kgｆ／cm²以下の圧力を加熱空気によつて膨張性セ
ロフアン管に加える。前記温度及び圧力を約30分
間維持すると、テニスラケツトが形成される。実施例２実施例１と同様に、ただし巻取リールを32個で
はなく48個使用し、軸方向巻取リールの数を24に
増加し、且つ編組角度を（各層の中心の軸方向繊
維を0°として）45°に変えて操作を行う。樹脂、
炭素繊維及び総ての操作ステツプに関する条件は
実施例１と同じである。得られたプレプレグを長
さ0.65mに切断し、円筒管ダイ内に通し、膨張性
セロフアン管の内部に加熱空気を加えることによ
り内部圧力を６Kgｆ／cm²にして150℃の温度で加
熱し、成形を行う。この条件を30分間維持すると
均一外径を持つ管が得られる。実施例３実施例１と同じ手順及び材料を用いて、ただし
炭素繊維の代わりにガイド繊維（日本国 Asahi
Glass社から市販のTEX 2310）を使用して操作
を行う。実施例４実施例１の炭素繊維に代えて炭素繊維（12K）
とガラス繊維（実施例３のTEX2310）とのイン
タハイブリド（inter−hybrid）を使用し、その
他の条件は実施例１と同じにして操作を行う。前
記インタハイブリドは編組体の内部層がガラス繊
維からなり、表面層が炭素繊維からなることを意
味する。実施例５実施例１の炭素繊維に代えて炭素繊維（12K）
とガラス繊維（実施例３のTEX2310）とのイン
トラハイブリド（intra−hybrid）を使用し、そ
の他の条件は実施例１と同じにして操作を行う。
前記イントラハイブリドは、使用される軸方向繊
維がガラス繊維であり、使用される斜方向交差繊
維が各々16のガラス繊維及び16の炭素繊維である
ことを意味する。実施例６実施例１と同じ条件で、ただし12Kの代わりに
6Kの炭素繊維を使用し且つ32個のリールの代わ
りに48個のリールを使用して操作を行う。実施例７実施例１と同じ条件で、ただしロービングの傾
斜（バイアス）角度を別個に40°，30°及び20°にし
てプレプレグ編組体を製造する。40°の角度で実
験を６回繰り返す。30°の角度では実験を４回繰
り返し、20°の角度では実験を５回繰り返す。得
られたプレプレグ総てを直接成形し且つプレスし
て試料を得る。これら試料の物理的特性を
ASTM−D3039の方法によつて測定し、得られ
たデータを表１に示す。【表】

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の統合的製法と使用装置との簡
略説明図、第２図は注入樹脂を受容して繊維の含
浸を行うための鋳型の正面図、第３図は注入樹脂
を受容して繊維の含浸を行うための鋳型の側面
図、第４図は注入樹脂を受容して繊維の含浸を行
うための鋳型を加熱する装置の平面図、第５図は
編組プレプレグの構造を示す横断面図である。１……コア、２……キヤリヤ、３……繊維、４
……多重層編組機、５……樹脂タンク、６……硬
化剤タンク、７……含浸用鋳型、８……剥離紙又
はフイルム、１０……アイロンがけプレート、１
１……プレス用ローラ、１２……チラー、１３…
…駆動ローラ、１４……トリマー、１５……巻取
装置、２３……加熱プレート。

Claims

【特許請求の範囲】１単層状又は多重層状編組繊維プレプレグの連
続製法であつて、 (a) 多重層編組機を用いて膨張性の管の上に繊維
ロービングを編組し、 (b) この編組繊維を駆動ローラで引つ張つて含浸
用鋳型に通し、 (c) 樹脂トランスフアー成形機によつて樹脂を前
記鋳型のキヤビテイに注入し、前記編組繊維に
この樹脂を含浸させてプレプレグを製造し、 (d) 前記プレプレグ繊維を剥離紙又は剥離フイル
ムで被覆し、次いでアイロンがけ装置により熱
圧してプレプレグを脱ガス処理し且つ含浸を完
成させ、 (e) 最後に前記編組繊維プレプレグを冷却し且つ
巻取る操作ステツプを連続的に行なうことからなる製
法。２繊維編組角度が（軸線方向を0°として）15°
〜80°であり、繊維含量がプレプレグの容量に対
して40〜50容量％である特許請求の範囲第１項に
記載の製法。３繊維編組角度が、（軸線方向を0°として）30°
〜45°であり、繊維含量がプレプレグの容量に対
して40〜50容量％である特許請求の範囲第２項に
記載の製法。４前記膨張性管が弾性、ガス不透過性及び耐熱
性を示す管の製造に通常使用される任意のポリマ
ー材料、例えばセロフアン、ポリプロピレン、ポ
リエステル又はナイロンで形成される特許請求の
範囲第１項に記載の製法。５編組プレプレグが単層又は多重層であり得る
特許請求の範囲第１項に記載の製法。６前記アイロンがけ装置が加熱用のアイロンが
けプレートと、圧力下でガスを行うプレス用ロー
ラとを含む特許請求の範囲第１項に記載の製法。７前記樹脂がフエノールアルデヒド樹脂、不飽
和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド
樹脂及びシリコーン樹脂の中から選択される特許
請求の範囲第１項に記載の製法。８前記繊維がガラス繊維、炭素繊維、Kevlar
繊維及び複合材料に使用し得る他の任意の繊維の
中から選択される特許請求の範囲第１項に記載の
製法。９前記繊維ロービングが同種繊維か又は異なる
種類の繊維のハイブリドからなる特許請求の範囲
第８項に記載の製法。