JPH09207132A - プリプレグ - Google Patents

プリプレグ

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JPH09207132A
JPH09207132A JP4675896A JP4675896A JPH09207132A JP H09207132 A JPH09207132 A JP H09207132A JP 4675896 A JP4675896 A JP 4675896A JP 4675896 A JP4675896 A JP 4675896A JP H09207132 A JPH09207132 A JP H09207132A
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JP
Japan
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prepreg
length
resin
displacement curve
weight
Prior art date
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Pending
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JP4675896A
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English (en)
Inventor
Hideji Kitabayashi
秀治 北林
Toru Hanano
徹 花野
Fumio Ono
二三男 小野
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低樹脂含有率のプリプレグにおける接着性、
巻き付け性を向上する。 【解決手段】 一方向に互いに並行かつシート状に引き
揃えた強化繊維に樹脂を含浸してなり、樹脂含有率が1
5〜30重量%の範囲にあるプリプレグにおいて、強化
繊維引き揃え方向に対し90°の方向における100m
m長当たりの表面変位曲線の長さが150mm以下であ
ることを特徴とするプリプレグ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、強化繊維と樹脂か
らなるプリプレグに関し、さらに詳しくは、巻き付け性
等に優れた、低樹脂含有率の一方向繊維強化プリプレグ
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、釣竿、ゴルフシャフト等のスポー
ツレジャー用機材等に炭素繊維等の強化繊維を用いた複
合材料が数多く採用されている。これら複合材料の成形
は、強化繊維を引き揃えて熱硬化性樹脂等の樹脂を含浸
させたプリプレグと呼ばれる成形用材料を用い、それを
多層積層して硬化させることにより行われる場合が多
い。また、釣竿、ゴルフシャフト等の軽量化に伴い、樹
脂含有率の低いプリプレグへの要求が高まっている。
【0003】一般に、釣竿、ゴルフシャフト等の管状体
を成形する場合には、プリプレグを数種類の特定パター
ンに切り、“マンドレル”と呼ばれる金属製の芯金に複
数積層し巻き付ける。そしてテープラッピング法などに
より成形することで、管状体の成形物を得ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
如き従来のホットメルト方式のプリプレグでは、軽量化
のために樹脂の含有率を下げると、プリプレグ表面にお
ける樹脂量も低下する。このため、プリプレグ表面の平
滑性が悪い場合には、プリプレグ表面で接着に寄与でき
る樹脂の量が低下することとなり、とくに巻き付けの際
にマンドレルの金属表面−プリプレグ間、あるいはプリ
プレグ−プリプレグ間で貼り付き不良が生じるという問
題があった。この問題は、とくに樹脂含有率が30重量
%以下のとき、より顕著に現れる。
【0005】プリプレグの接着力は、一般に、マトリッ
クス樹脂の改質、たとえばその粘度を下げることにより
向上可能であり、樹脂含有率が30重量%を超える場合
には、この方法によって上述のような問題の解消は可能
である(ただし、樹脂粘度を下げすぎると、プリプレグ
自体の形態を保持できなくなるという問題が生じる)。
【0006】ところが、30重量%以下の低樹脂含有率
になると、樹脂の改質だけでは十分に対処し切れなくな
るおそれがあり、とくにプリプレグの表面平滑度が悪い
場合には、前述の問題が顕著に現れるようになる。
【0007】そこで本発明の課題は、上記のような問題
に鑑み、とくに低樹脂含有率のプリプレグにおける接着
性、巻き付け性を向上することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のプリプレグは、一方向に互いに並行かつシ
ート状に引き揃えた強化繊維に樹脂を含浸してなり、樹
脂含有率が15〜30重量%の範囲にあるプリプレグに
おいて、強化繊維引き揃え方向に対し90°の方向にお
ける100mm長当たりの表面変位曲線の長さが150
mm以下であることを特徴とするものからなる。
【0009】このようなプリプレグでは、低樹脂含有率
であるため、その表面においては、一方向に引き揃えら
れた強化繊維の引き揃え方向に対し90°の方向につい
てみれば、多かれ少なかれ凹凸が生じる。しかし本発明
においては、この方向における100mm長当たりの表
面変位曲線の長さが150mm以下に抑えられるので、
表面の平滑性が所定レベル以上に確保され、該プリプレ
グとマンドレルの金属表面との間、あるいは該プリプレ
グとそれに積層されるプリプレグとの間の接着性が所定
レベル以上に確保され、巻き付け性が向上される。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の望ましい実施の
形態について説明する。本発明におけるプリプレグは、
一方向に互いに並行かつシート状に引き揃えた強化繊維
に樹脂を含浸してなるもの、いわゆる一方向性プリプレ
グである。
【0011】強化繊維としては、とくに限定されない
が、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の有機高弾
性率繊維等の高強度、高弾性率繊維が使用可能である。
とくに、補強効果の点で炭素繊維が好ましい。炭素繊維
としては、ポリアクリロニトリル系やピッチ系などの炭
素繊維を用いることができる。
【0012】また、含浸する樹脂についてもとくに限定
されず、熱硬化性樹脂および/または熱可塑性樹脂の使
用が可能である。一般的には、熱硬化性樹脂が使用さ
れ、中でもエポキシ樹脂が最も広く使用されている。
【0013】そのようなエポキシ樹脂としては、たとえ
ばビスフェノールA型エポキシ樹脂、フェノールノボラ
ック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ
樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、脂環式エポキ
シ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、ブロム化ビスフェ
ノールA型エポキシ樹脂などを使用することができる。
これらのエポキシ樹脂は、単独または2種類以上を併用
して使用することができ、さらには液状のものから固体
状のものまで使用することができる。通常、エポキシ樹
脂には硬化剤が加えられて用いられることが多い。
【0014】本発明のプリプレグにおいては、その樹脂
含有率は15〜30重量%、好ましくは16〜27重量
%、さらに好ましくは17〜23重量%の範囲にある。
樹脂含有率が15重量%未満では樹脂量が少なすぎて良
好な品質、品位のプリプレグとすることができず、30
重量%を超える場合には、本発明を適用しなくともプリ
プレグ表面に十分に樹脂が多く、樹脂の粘度レベルを調
整することで前述の問題を解決できる可能性が高い。
【0015】本発明のプリプレグでは、強化繊維の引き
揃え方向に対して90°の方向における100mm長当
たりの表面変位曲線の長さが150mm以下である。好
ましくは、強化繊維の90°方向に対する単位100m
m長当たりの表面変位曲線の長さが130mm以下であ
り、さらに好ましくは120mm以下である。単位10
0mm長当たりの表面変位曲線の長さが150mmより
大きくなると、プリプレグ表面の平滑性が悪く、マンド
レルの金属表面−プリプレグまたはプリプレグ−プリプ
レグ間で貼り付き不良、巻き付け不良が生じる。
【0016】また、強化繊維の90°方向に対する表面
変位曲線において、測定された連続曲線で高低差が5μ
m以上あり、上に凸である部分の数(本願明細書におい
て、これを“山数”と呼ぶ)が上記単位100mm長当
たり15以下、より好ましくは10山以下であることが
望ましい。山数が15よりも多くなると、金属表面−プ
リプレグまたはプリプレグ−プリプレグ間で巻き付け不
良が生じるおそれがある。
【0017】強化繊維の90°方向に対する単位100
mm長当たりの表面変位曲線の長さと変位曲線中の山数
を評価する方法を示す。プリプレグ表面の変位測定器は
接触式の変位センサーであり、接触子の先端サイズを
0.1mm×2mmとし、0.1mm厚さと直交する方
向にこの接触子を走査する。接触子の重量を6g、接触
子固定治具の重量を130gとし、変位センサーにつな
がった固定治具に接触子を固定し、それらの自重のみで
プリプレグ表面に接触させる。走査スピード1152m
m/分で測定を行い、チャートにプリプレグ表面の変位
を出力させた。チャートに出力された変位曲線の長さ
は、センサー分解能0.5mmのD型キルビメータを使
用して測定した。変位曲線の山数はノギスを使用してチ
ャートから目視判定した。代表的な測定例を図1の
(a)〜(d)に示した。
【0018】本発明の表面平滑性が優れたプリプレグを
得るためには、連続した繊維束を個々の単繊維に充分に
開繊し、拡開することが必要であるが、従来の方法では
ほとんど困難であることから、たとえば実公平3−44
88号公報に示されるような装置を用いて、含浸部のロ
ールの線圧を100kg/cm以上、好ましくは200
kg/cm以上、さらに好ましくは300kg/cmに
し、使用する強化繊維の引張強度の範囲が200〜80
0MPa、好ましくは300〜600MPa、引張弾性
率の範囲が200〜700GPa、好ましくは230〜
640GPa、また繊維束の幅と厚みの比は5〜20
0、好ましくは8〜150、さらに好ましくは10〜1
20の範囲とすることが望ましい。ここで繊維束の幅D
(mm)は実測により得られるものであり、繊維束の厚
みt(mm)は次式で得られる値である。 t=(f×d)/(D/d) ここで、fは繊維束のフィラメント数、d(mm)は単
繊維径を表す。
【0019】
【実施例】
実施例1〜5、比較例1 実施例1 ビスフェノールA型エポキシ樹脂100重量部とジシア
ンジアミド5重量部および3(3,4−ジクロロフェニ
ル)−1,1−ジメチル尿素5重量部とを均一に混合
し、一液硬化型エポキシ樹脂組成物を得た。この一液硬
化型エポキシ樹脂組成物を均一なフィルムにし、この樹
脂フィルムの長手方向と大略並行に、均一な張力で、炭
素繊維の引張伸度1.5%である炭素繊維束を引き揃え
た後、ホットローラ間に通して樹脂を含浸させると同時
にBステージ化して、幅1000mm、樹脂含有率2
1.9重量%の炭素繊維強化プリプレグを得た。
【0020】このプリプレグを上述した評価方法により
プリプレグ表面の変位を3点(幅方向端部2点、中央1
点)測定した結果、強化繊維の90°方向に対する単位
100mm長当たりの表面変位曲線の長さ/変位曲線の
山数は、端2点では104mm/6個、103mm/4
個、中央1点では104mm/6個であった。また、プ
リプレグを所定パターンにカットし、外径10mmの鉄
製マンドレルに巻き付けた結果、巻き付け性は極めて良
好であった。
【0021】実施例2 プリプレグの樹脂含有率が20.2重量%である以外
は、実施例1と同様のプリプレグを作製した。得られた
プリプレグの強化繊維の90°方向に対する単位100
mm長当たりの表面変位曲線の長さ/変位曲線の山数
は、両端2点で109mm/12個、103mm/13
個、中央1点で103mm/15個であった。また10
mmφの鉄製マンドレルに巻き付けた結果、巻き付け性
は良好であった。
【0022】実施例3 プリプレグの樹脂含有率が18.0重量%である以外
は、実施例1と同様のプリプレグを作製した。得られた
プリプレグの強化繊維の90°方向に対する単位100
mm長当たりの表面変位曲線の長さ/変位曲線の山数
は、両端2点で101mm/4個、103mm/4個、
中央1点で105mm/7個であった。また10mmφ
の鉄製マンドレルに巻き付けた結果、巻き付け性は極め
て良好であった。
【0023】実施例4 プリプレグの樹脂含有率が21.8重量%である以外
は、実施例1と同様のプリプレグを作製した。得られた
プリプレグの強化繊維の90°方向に対する単位100
mm長当たりの表面変位曲線の長さ/変位曲線の山数
は、両端2点で121mm/20個、111mm/20
個、中央1点で104mm/17個であった。また10
mmφの鉄製マンドレルに巻き付けた結果、プリプレグ
−プリプレグおよびマンドレル金属表面−プリプレグ間
で巻き付け性が僅かに悪化したものの、十分に実用に供
することができるものであった。
【0024】実施例5 プリプレグの樹脂含有率が18.2重量%である以外
は、実施例1と同様のプリプレグを作製した。得られた
プリプレグの強化繊維の90°方向に対する単位100
mm長当たりの表面変位曲線の長さ/変位曲線の山数
は、両端2点で118mm/15個、121mm/21
個、中央1点で139mm/17個であった。また10
mmφの鉄製マンドレルに巻き付けた結果、プリプレグ
−プリプレグ間で若干貼り付き不良が発生したが、まだ
実用的なレベルであった。しかし、実用レベルの限界に
近いことが予想できた。また、マンドレル金属表面−プ
リプレグ間でも巻き付け性がやや悪かった。
【0025】比較例1 プリプレグの樹脂含有率が18.2重量%である以外
は、実施例1と同様のプリプレグを作製した。得られた
プリプレグの強化繊維の90°方向に対する単位100
mm長当たりの表面変位曲線の長さ/変位曲線の山数
は、両端2点で174mm/28個、205mm/25
個、中央1点で167mm/25個であった。また10
mmφの鉄製マンドレルに巻き付けた結果、プリプレグ
−プリプレグおよびマンドレル金属表面−プリプレグで
巻き付け不良が発生し、プリプレグの端部分が一部剥が
れた。
【0026】
【発明の効果】本発明のプリプレグによれば、表面変位
曲線の長さを特定値以下に抑えて表面平滑度を所定レベ
ル以上としたので、管状体等の成形時にマンドレル等の
芯金への巻き付け性やプリプレグ同士の接着性が良好な
一方向性プリプレグを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】表面変位曲線の測定例を示すチャートである。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方向に互いに並行かつシート状に引き
    揃えた強化繊維に樹脂を含浸してなり、樹脂含有率が1
    5〜30重量%の範囲にあるプリプレグにおいて、強化
    繊維引き揃え方向に対し90°の方向における100m
    m長当たりの表面変位曲線の長さが150mm以下であ
    ることを特徴とするプリプレグ。
  2. 【請求項2】 樹脂含有率が17〜23重量%の範囲に
    ある、請求項1のプリプレグ。
  3. 【請求項3】 前記100mm長当たりの表面変位曲線
    の長さが120mm以下である、請求項1または2のプ
    リプレグ。
  4. 【請求項4】 前記100mm長当たりの表面変位曲線
    中の山数が15以下である、請求項1ないし3のいずれ
    かに記載のプリプレグ。
  5. 【請求項5】 強化繊維が炭素繊維を含んでいる、請求
    項1ないし4のいずれかに記載のプリプレグ。
JP4675896A 1996-02-07 1996-02-07 プリプレグ Pending JPH09207132A (ja)

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Effective date: 20040309

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