JPS5871123A - プリプレグの製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はほぼ一方向に平行して拡開されたシート状連続
炭素繊維集合体を、溶剤に溶解した樹脂液に含浸したあ
と、該炭素繊維を前記溶解樹脂と同質のマトリックス熱
可塑性樹脂シートに貼着せしめ、繊維と樹脂とを貼着一
体化したプリプレグの製造方法に関するものである。

従来、連続炭素繊維集合体には熱硬化性マ）　ＩＪラッ
クス脂のモノマーあるいは低重合物を含浸してグリプレ
グを製造し、これを硬化せしめた複合成形品が知られて
いるが、この場合、樹脂および重合触媒を含浸せしめ、
所定の形状に賦８′１【−だあと、樹脂を重合、架橋反
応によって硬化する必要があるため、成形に長時間を要
し、生産性が忍いという欠点がある。また、含浸した樹
脂および１１合触媒が経時的に変化し、複合成形品の１
幾株的物性の低下、成形性の低下が生じるｆ、Ｘめ、グ
リプレグの保管状態を厳密に管理しなければならないと
いう問題点がある。

これに対して複合成形品のマトリックスの対象となる熱
可塑性樹脂は高重合度で耐薬品性＋１］熱性が高いため
、連続した炭素繊維集合体に対して、生産性良く、樹脂
刺着率な任意に調節Ｌ、しかも均一かつ親和性良く付着
せしめることは非’ｇ　Ｋ　ｍ１〜しい。

例えば、樹脂を浴剤に溶解して炭素繊維に含浸付着せし
めるには熱可塑性樹脂は溶剤に一対してｙ４ト溶性もし
くは不溶性のものが多（、良＃ｆ剤のある樹脂でも溶解
度が低く、任意の樹脂刺着率がイｉＩられない。また、
樹脂を加熱溶融して炭素繊維に含浸するには樹脂溶融粘
度が非常に高いために生産性よく、しかも均一に付着せ
しめることが難しい。

かかる上記の問題点を解決するために本発明は生産性が
良くて、経時変化のない、しかも樹脂付着率を任意に調
節することが可能な、炭素繊維とマトリックスとが強固
に結合しうる軽量にして高性能を有する複合成形品のプ
リプレグを製造する方法につき鋭意検討した結果、本発
明に到達したものである。その要旨は連続炭素繊維集合
体を拡開装置によって拡開したあと、復配マ）　ＩＪラ
ックス脂シートと同質の樹脂を浴剤に溶解した低粘度の
樹脂液に該炭素繊維を含浸し、繊維表面に樹脂を浸透せ
しめ、これによって繊維と樹脂との接触界面の親和性を
向上せしめ、 次いで、マトリックス樹脂の付着率を調節するために前
記樹脂液に含浸した炭素繊維を捲取りローラーで引取り
ながら、炭素繊維に付着した樹脂の削剤液が未乾燥の状
態で、同方向に走行する熱可塑性樹脂シートに連続的に
接触することによって該シート状連続炭素繊維集合体が
樹脂シート面に均一に貼着一体化された一方向ブリブレ
グか？４）られる。

該プリプレグを必要枚数積層して加熱成１１ソずろこと
によって溶融樹脂が炭素繊維間へ迅速に流ｊＩＪＩＩし
、短時間にして高性能の複合成形品をイ！Ｉることか可
能であり、車輌、航空機等の構造材、電機電子部品、ス
ポーツ用品、工作機械部品等多方面に亘り、適用しりる
。

本発明に用いられる熱可塑性マトリックス樹脂′として
具体的にはポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリ
カーボネート、ポリスチレン、ポリメタクリレート、ポ
リアミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレン
等でありこれらの樹脂の分子構造的改質タイプあるいは
結晶構造的改良タイプ等も適用することができる。

溶剤としては例えばポリスルホンにはメチレンクロライ
ド、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等の塩
素化炭素水素や、シクロヘギサン等、ポリエーテルスル
ホンにはメチレンクロライドトリクロロエチレン等の塩
素化炭化水素やアセトン、メチルエチルケトン等のケト
ン類、ポリカーボネートにはメチレンクロライド、ジク
ロルエチレン等塩素化炭化水素およびジオキサン、テト
ラヒドロフラン等、ポリスチレンにはメチレンクロライ
ド、ジクロロエチレン等の塩素化炭化水素およびトルエ
ン、キシレン等の芳香族炭化水素。

ポリメタクリレートにはメチレンクロライド等の塩素化
炭化水素およびベンゼン等の芳香族炭化水素、ポリアミ
ドにはメタノール、エタノール、エチレングリコール、
ベンジルアルコール等のアルコール類、ポリエチレンに
はメチレンクロライド等の塩素化炭化水素、ポリエーテ
ルエーテルケトンに対しては硫酸等があげられ、これら
の浴剤は単独の場合以外に混合して用いることや常温以
外に加熱して溶解度を向上せしめて用いることがある。

以下図面に従って本発明の方法を詳細に説明する。第１
図は本発明の方法を実施する場合の装置の一例を側面照
で示すものである。

複数本の連続炭素繊維束（１）はガイドロール（２）を
経て拡開ロール（３）７本によって張力をかけられなが
ら拡開されることによって、はぼ一方向に平行で互に接
したシート状連続炭素繊維集合体（４）に７、「る。次
いでこのシート状炭素繊維集合体は一定速度で回転する
繊維供給ロール対（５）を経て、浴剤で溶解した樹脂液
の入った浸漬槽（６）に浸漬され、樹脂が含浸される。

樹脂が含浸したシート状炭素繊維集合体（］ニップロー
ル（７）を経て樹脂の溶剤液が未乾燥状態で、１本もし
くは対となったマトリックス樹脂シートロール（８）か
ら樹脂シート供給ロール対（９）によって連続的に供給
される樹脂シートに貼ンーロール附（１０）によってシ
ート表面に錆層されて、均一にして一体化された一方向
ブリプレグとなり、プリプレグ巻取リロール（１１）に
捲取られる。

以上に説明した如く、本発明によれば樹脂伺着率を任意
に調節することがｈ］能であり炭素４＆、　糺とマトリ
ックス樹脂とが強固に結合したプリプレグを連続的に生
産性よく製造することが可能である。

樹脂の溶剤液の粘度は１００センチボイズ以下の低粘度
のものが通常用いられるが、炭素繊維表面への均一付着
性および繊維の集束性から１０〜５０センチポイズが好
しい。

樹脂付着率はシート状炭素繊維集合体と樹脂シートの厚
みをそれぞれ変えて、これらの組合せによって調節する
ことが可能である。樹脂シートは厚み００５〜０３謹の
ものが主に用いられるが、炭素繊維との重量割合によっ
ては０．０５ｗ以下もしくは０．３■以」−の厚みのシ
ートを使用することも可能である。

シート状連続炭素繊維集合体と樹脂シートとの貼着一体
化は第２図に示１ように樹脂シートの片面に該炭素繊維
を貼着せしめるケースと第３図に示すように樹脂シート
の間に該炭素繊維を貼着せしめるケースとがあり、炭素
繊維の割合が特に高い場合は前者の方が、一方樹脂の割
合が特に為い場合は後者の方が調整が容易である。

実施例 ポリカーボネート樹脂を塩化メチレンに溶解して、樹脂
溶解度２５重量％（溶液粘度約２０した。この樹脂液に
連続炭素繊維束（フィラメント数１０，０００本）３０
本を拡開ロールによって拡開せしめ、はぼ一方向に平行
で、ＪｔＶ接Ｌ−たシート状連続炭素繊維年合体に形成
したあと含浸せしめ、ニップロールによって樹脂刺着率
を約０，３チに調節した。次いで該炭素繊組乗合体は樹
脂の溶剤液が未乾燥のうちに、マトリックス樹脂シート
ロール１本から連続的に供給されるポリカーボネートシ
ート（厚みＯ，ｌ　ｍ　）に貼着ロールによってシート
表面に貼着されることにより、一体化された一方向ブリ
プレグとなりプリプレグ巻取リロールに巻取った。

かくして得られたプリプレグはｊ！アみ０．２２％目付
２８０　ｆ／ｌ♂であった。このプリプレグを縦１１０
　ｍ　、横２１０ｇにカットしたものを１０枚積層して
金型に入れ、温度２６０℃、圧力１４Ｋｇ／６Ａで１０
分間プレスして平板を得た。該平板の性能は炭素繊維含
有率６０重量％、引張強度１４８　ｆ／ｗｎ２．引張弾
性率９１００匂／■２２曲げ強度１１７　ｋ／＋ｍ２　
、曲げ弾性率８４００　Ｋｙ／ｍ２、層間剪断強度８．
０　Ｋｇ、’ａｍ２であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する場合の装置の一例を、
第２図及び第３図は本発明のプリプレグシートの断面模
式図である。 ■・・・連続炭素繊維束　　２・・・ガイドロール３・
・・拡開ロール（７本）　　４・・・シート状連続炭素
繊維集合体　　５・・・繊維供給ロール対　　６・・・
浸漬槽　　７・・・ニップロール　　８・・・マトリッ
クス樹脂シートロール１本もしくは対　　９・・・樹脂
シート供給ロール対　　１０・・・貼着ロール　１１、
・・プリプレグ巻取ロール　　１２・・・補強用繊維１
３・・・マトリックス樹脂フィルム層特　許　出　願　
人　　三菱レイヨン株式会社代理人　弁理士　１）村　
武　敏 第２図 （Ｇ）図 へ ３ 第３図 （Ｃ）図 （ｂ）図 ３ （ｄ）図 ３ １３４−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. はぼ一方向に平行して拡開されたシート状連続炭素繊維
   集合体にマトリックス樹脂と同質の装可塑性樹脂の溶剤
   液を含浸刺着せしめ、次いで、未乾燥状態でマトリック
   ス樹脂となるシート状熱可塑性樹脂と貼着一体化するこ
   とを特徴とするプリプレグの製造方法。