JPH06200053A - プリプレグ及び繊維強化プラスチック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 所望の着色を有する繊維強化プラスチック及
びそれを製造するためのプリプレグを提供すること。 【構成】 (i) 強化繊維と、マトリックス樹脂と、隠蔽
材とを含む隠蔽層と、(ii)該隠蔽層上に積層された隔離
層と、(iii) 該隔離層上に設けられ、透明な強化繊維
と、マトリックス樹脂と、着色材とを含む着色層を有す
るプリプレグを提供した。また、本発明は、(i) 強化繊
維と、硬化されたマトリックス樹脂と、隠蔽材とを含む
隠蔽層と、(ii)該隠蔽層上に積層された隔離層と、(ii
i) 該隔離層上に設けられ、透明な強化繊維と、硬化さ
れたマトリックス樹脂と、着色材とを含む着色層を有す
る繊維強化プラスチックを提供した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化プラスチック
製造用プリプレグ、特には、任意な着色を有する繊維強
化プラスチック製造用プリプレグ及び繊維強化プラスチ
ックに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ゴルフクラブのシャフト、ス
キーのストック、釣り竿、テニスやバトミントンのラケ
ット等に軽量で機械的強度の高い繊維強化プラスチック
（以下、「ＦＲＰ」ということがある）が用いられてい
る。従来のＦＲＰ製品は、無着色のもの、すなわち、強
化繊維の色をそのまま生かした製品が多い。しかしなが
ら、強化繊維の色以外の色に製品を着色することが望ま
れる場合も少なくない。この目的のために、通常、でき
あがったＦＲＰ製品に塗装を施して着色することが行わ
れている。しかしながら、塗装により着色したものは、
色がはげ落ちやすいという欠点を有する。この欠点を克
服するために、強化繊維の色を隠蔽するための隠蔽材
と、所望の着色を行うための着色材をマトリックス樹脂
中に含有せしめることが提案されている。例えば、特開
平３−１１９０３８号には、マトリックス樹脂中に薄片
状着色材と隠蔽性顔料とを含有せしめた着色プリプレグ
が開示されている。また、特開平３−１３９５３１号に
は強化繊維シートの片面に隠蔽性顔料を含むマトリック
ス樹脂を含浸させ、他面に薄片状着色材を含むマトリッ
クス樹脂を含浸させた着色プリプレグシートが開示され
ている。

【０００３】しかしながら、隠蔽材と着色材とを同一の
マトリックス樹脂中に含む従来技術では、隠蔽材と着色
材とが混じりあってしまい、このような混じりあった色
合いが所望される場合（大理石のように見せる場合等）
は良いが、そうでない場合には所望の着色を施すことが
できない。また、特開平３−１３９５３１号公報に記載
の方法でも、隠蔽材を含むマトリックス樹脂の層と着色
材を含むマトリックス樹脂の層との界面において隠蔽材
と着色材とが混じりあってしまい、同様な問題が生じ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、所望の着色を有する繊維強化プラスチック及びそれ
を製造するためのプリプレグを提供することである。

【０００５】本願発明者らは、鋭意研究の結果、隠蔽材
と着色材とが混じり合うことを防止し、それによって所
望の着色を有する繊維強化プラスチックを得る技術を開
発し、本発明を完成した。

【０００６】すなわち、本発明は、(i) 強化繊維と、マ
トリックス樹脂と、隠蔽材とを含む隠蔽層と、(ii)該隠
蔽層上に積層された隔離層と、(iii) 該隔離層上に設け
られ、強化繊維と、マトリックス樹脂と、着色材とを含
む着色層を有するプリプレグを提供する。また、本発明
は、(i) 強化繊維と、硬化されたマトリックス樹脂と、
隠蔽材とを含む隠蔽層と、(ii)該隠蔽層上に積層された
隔離層と、(iii) 該隔離層上に設けられ、透明な強化繊
維と、硬化されたマトリックス樹脂と、着色材とを含む
着色層を有する繊維強化プラスチックを提供する。

【０００７】以下、本発明をさらに詳細に説明する。

【０００８】本発明のプリプレグを構成する隠蔽層は、
上述のように、強化繊維と、マトリックス樹脂と、隠蔽
材とを含む。強化繊維としては、従来からプリプレグに
用いられているいずれのものをも用いることができる。
例えば、無機繊維としてはガラス繊維、炭素繊維、グラ
ファイト繊維、アルミナ質繊維、ボロン繊維、チタニア
繊維、シリコンカーバイド繊維等；各種天然繊維；有機
合成繊維としてセルロース誘導体繊維、アラミド繊維、
ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アクリル繊維、ポ
リエチレン繊維、ポリプロピレン繊維等；金属繊維とし
てスチール繊維、ステンレス繊維、タングステン繊維
等；金属被覆の無機繊維、有機繊維；セラミック被覆繊
維等を用いることができる。複数種類の繊維を用いるこ
ともできる。強化繊維の繊維径は全く限定されず、用途
に応じて任意の太さのものを選択することができる。ま
た、強化繊維の形態も任意のものを所望により採用する
ことができ、繊維を一方向に引きそろえたもの、不織布
状のもの等を任意に採用することができる。

【０００９】隠蔽層中のマトリックス樹脂も何ら限定さ
れるものではなく、従来からプリプレグに用いられてい
るいずれのものをも採用することができる。例えば、エ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、尿素−
ホルムアルデヒド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、芳香
族ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド−イミ
ド樹脂、ポリエステル−イミド樹脂、ポリベンゾチアゾ
ール樹脂、ケイ素樹脂等の熱硬化性樹脂（硬化前には流
動性を有する）；ポリエチレン、ポリプロピレン、アク
リル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ
樹脂、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ポリアミ
ド、ポリアセタール、ポリスルホン、ポリカーボネー
ト、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルスルホン、
ポリエーテルエーテルケトン等の熱可塑性樹脂；ポリブ
タジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、スチレ
ン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエ
ン共重合体、シリコーンゴム等の合成ゴム類及び天然ゴ
ム類等を採用することができる。複数の樹脂を混合して
用いることもできる。

【００１０】隠蔽層中の隠蔽材は、該隠蔽層の下にある
強化繊維樹脂層中の強化繊維及び／又は隠蔽層中の強化
繊維の色を隠蔽する、すなわち、外から見えなくするた
めのものであり、この目的を達成することができるいず
れの顔料をも用いることができる。例として、二酸化チ
タン、硫化亜鉛、亜鉛華、リトポン、酸化アンチモン、
ヒドロキシ炭酸鉛、オキシ硫酸鉛、アルミナ粉、シリカ
粉、シリカアルミナ粉等の無機白色顔料；酸化鉄、チタ
ンイエロー、酸化クロム、コバルトブルー等の無機有彩
色酸化物顔料；カドミレッド、カドミイエロー等の無機
硫化物顔料；群青等の無機ケイ酸塩顔料；黄鉛等の無機
クロム酸塩顔料；各種金属微粉；アゾ顔料、フタロシア
ニン系、キナクリドン系、ジオキサジン系、ペリノン
系、アンスラキノン系、イソインドリノン系、キノフタ
ロン系、ペリレン系等の有機顔料等を挙げることができ
る。

【００１１】隠蔽層中の強化繊維、マトリックス樹脂、
隠蔽材の混合比率は、特に限定されないが、通常、重量
比率で７５：２０：５ないし３０：３０：４０程度であ
る。また、隠蔽層の厚さも、特に限定されないが、通常
３０〜２００μｍ程度である。

【００１２】上記隠蔽層の上には、隔離層が積層されて
いる。隔離層は、隠蔽層中の隠蔽材と、該隔離層上に積
層される、後述の着色層中の着色材とが混じり合わない
ようにするためのものである。この目的を達成できるい
ずれの薄膜をも本発明における隔離層として用いること
ができる。隔離層は着色層による着色を阻害しないため
に透明であることが好ましいが、必ずしも透明でなくて
もよい。好ましい材料として、ナイロン、ポリウレタ
ン、ポリエチレンテレフタレート等から成る熱可塑性樹
脂の透明なフィルムを挙げることができる。隔離層の厚
さは特に限定されないが、通常１０〜５０μｍ程度が好
ましい。

【００１３】隔離層の上には、着色層が積層されてい
る。着色層は、透明な強化繊維と、マトリックス樹脂
と、着色材とを含む。透明な強化繊維は、従来からプリ
プレグに用いられているいずれのものをも用いることが
でき、隠蔽層の説明において上述した繊維のうち、透明
であればいずれのものをも採用することができる。好ま
しい例としては、ガラス繊維、アルミナ繊維、熱可塑性
樹脂繊維（ポリエチレン繊維、ポリエステル繊維、ナイ
ロン繊維、ポリウレタン繊維）等を挙げることができ
る。また、強化繊維の太さや形態は、隠蔽層の場合と同
様、全く限定されない。

【００１４】また、マトリックス樹脂は、着色材の色が
そのまま出る方が色の制御が容易であるので、透明な樹
脂が好ましいが、必ずしも透明なものに限定されるもの
ではない。マトリックス樹脂の例としては、隠蔽層の説
明において例示したものを採用することができる。

【００１５】着色材の好ましい例としては、隠蔽材とし
て挙げた着色材の他、メタルフレーク、ガラスフレーク
への着色タイプ、各種蒸着品、ラメカラー品等を挙げる
ことができる。

【００１６】着色層中の強化繊維、マトリックス樹脂、
着色材の混合比率は、特に限定されないが、７０：２
８：２ないし４０：４０：２０が好ましい。また、着色
層の厚さは特に限定されないが、通常３０〜２００μｍ
程度が好ましい。

【００１７】なお、上記隠蔽層及び着色層は、この分野
において周知のプリプレグ製造法に基づき容易に製造す
ることができる。また、積層方法も常法に基づき行うこ
とができる。

【００１８】なお、上記隠蔽層の下には、通常、他の繊
維強化樹脂プリプレグ層が存在しているが、必ずしも必
要なものではない。

【００１９】本発明の好ましい一態様では、上記着色層
の上に研磨代層が設けられる。プリプレグの硬化は通
常、芯材にプリプレグを巻つけた後、テープでラッピン
グしたものを加熱することにより行われるため、最表層
のプリプレグにはテープの跡が波状に残る場合が多い。
この波状の跡は研磨することにより平坦にすることがで
きるが、最表層が着色層であれば、研磨により着色層の
一部が削り取られるので外観的に好ましくない。そこ
で、研磨されるための層としての研磨代層を上記着色層
上に別途設けることが好ましい。

【００２０】研磨代層は、透明な強化繊維と、透明なマ
トリックス樹脂とを含む。透明な強化繊維としては、着
色層の説明において例示したものを好ましく用いること
ができる。強化繊維の形態は、他の層と同様、全く限定
されない。また、透明なマトリックス樹脂としては、隠
蔽層の説明において例示した樹脂のうち、透明なもので
あればいずれのものをも好ましく用いることができ、例
えば、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、ウレタンアクリレート樹脂等を好ましく
用いることができる。

【００２１】研磨代層を構成する強化繊維とマトリック
ス樹脂の混合比率は、特に限定されないが、通常、重量
比で８０：２０ないし３０：７０程度である。また、研
磨代層の厚さは、特に限定されないが、通常３０ないし
２００μｍ程度である。

【００２２】上述のように、本発明はさらに、(i) 強化
繊維と、硬化されたマトリックス樹脂と、隠蔽材とを含
む隠蔽層と、(ii)該隠蔽層上に積層された透明な隔離層
と、(iii) 該隔離層上に設けられ、透明な強化繊維と、
硬化されたマトリックス樹脂と、着色材とを含む着色層
を有するＦＲＰを提供する。このＦＲＰは、上述した本
発明のプリプレグを常法により硬化することによって製
造することができる。あるいは、上記した各層を構成す
るプリプレグ及び透明フィルムを別個に準備し、被覆す
べきプリプレグ又は芯材の上に積層した後、常法に基づ
き硬化させることによっても製造することができる。本
発明のＦＲＰは、例えば、ゴルフクラブシャフト、スキ
ーのストック、釣りざお、テニスやバトミントン等のラ
ケット等に好ましく適用することができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明により、任意の着色を有するプリ
プレグ及びそれを硬化して得られるＦＲＰが提供され
た。本発明のプリプレグでは、隠蔽層と着色層とが透明
な隔離層により隔離されているので、隠蔽層中の隠蔽材
と着色層中の着色材とが混じり合うことがなく、所望の
着色を確実に達成することができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づきより具体的に
説明する。もっとも、本発明は、下記実施例に限定され
るものではない。なお、用いたプリプレグのマトリック
ス樹脂はいずれもエポキシ樹脂であった。

【００２５】実施例１ マンドレル上に炭素繊維プリプレグを巻きつけた。次い
で、隠蔽顔料として二酸化チタンを含むプリプレグをそ
の上に巻つけた。なお、この隠蔽顔料入りプリプレグ上
には隔離層としての透明なナイロンフィルムが積層され
ていた。次いで、この隔離層の上に、着色材として銀メ
ッキしたガラスフレークを含むガラス繊維強化プリプレ
グを巻つけ、常法に基づきテーピングを施し、硬化させ
た。次いで脱芯、テープ外し、表面研磨を行うと表面に
着色がきれいに出た管状物が完成した。

【００２６】実施例２ 隠蔽材として二酸化チタンを含む炭素繊維プリプレグ上
に隔離層としての透明なナイロンフィルムを積層し、さ
らにその上に着色材として銀メッキしたガラスフレーク
を含むガラス繊維プリプレグを積層し、加熱プレスする
ことにより本発明のプリプレグを製造した。このように
して製造したプリプレグをマンドレル上に巻つけ、常法
に基づきテーピングを施し、硬化させた。次いで脱芯、
テープ外し、表面研磨を行うと表面に着色がきれいに出
た管状物が完成した。

【００２７】比較例１ 隔離層としての透明なナイロンフィルムを積層しなかっ
たことを除き、実施例２と同様な操作を行った。得られ
た管状物は隠蔽材と着色材が混じってしまい、所望の着
色が得られなかった。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 (i) 強化繊維と、マトリックス樹脂と、
   隠蔽材とを含む隠蔽層と、(ii)該隠蔽層上に積層された
   隔離層と、(iii) 該隔離層上に設けられ、透明な強化繊
   維と、マトリックス樹脂と、着色材とを含む着色層を有
   するプリプレグ。
2. 【請求項２】 (i) 強化繊維と、硬化されたマトリック
   ス樹脂と、隠蔽材とを含む隠蔽層と、(ii)該隠蔽層上に
   積層された隔離層と、(iii) 該隔離層上に設けられ、透
   明な強化繊維と、硬化されたマトリックス樹脂と、着色
   材とを含む着色層を有する繊維強化プラスチック。