JPS63264305A - 単層状又は多重層状編組繊維プレプレグの連続製法 - 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】 １ｉへた１ Ｋｎ　ｆｆｉ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、この種の繊維は踵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。

光１しど歯ぶ− 従来から使用されているｍ組繊ｔ−１の製法は２踵類あ
る。その１つはＩｎ　ｆ、Ｉｔ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ャビティ内に配
置することからなる。このキャビティには樹脂材不゛［
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旧ＰＯ特許第８００３２
８８号、日本国特許第５９１９６２１８号及び５８１７
０９６３号、並びに欧州特許第７７６６５号に記載され
ている。この皿の方法は（ａ）ｆＤｆｆｌ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１３１　ｆ
、［ｉが変形又は破損し、強度が低下する：（ｃ）操作
ステップが複雑であるため作業環境が汚染され、従って
作業員の皮膚が繊維との接触によって損傷及び痒みを受
は易い；（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８４２　Ｋｎｔａ維製造法はプレプ
レグロービング法であり、先ずｆａ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Ａ■樋で編み上げて編組
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４３７１１
８０号及び４５１７０３？縛号に開示されている。この
種の方法は（ａ）生産速度が低く、従って裏道コス１−
が高い；（ｂ）ボットライフが短いため管理上問題があ
る；（ｃ）［をコア又は膨張性の管（例えばセロファン
管）の上に一層ずつ配置する操作が極めて難しい；等の
欠点を存する。

本発明は単色状又は多重層状ｆ！！組繊維プレプレグを
連続的に製造する所用の方法を提供する。

１１へ１１ 本発明の単層状又は多重層状編ｆｆｌ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）を鋳型のキャビティ内にトランスファーした樹脂
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、従ってそ
うでなければ複雑な製造ステップが簡略化される。また
、この方法によっ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っ
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　）
　１１Ｍ維が単一のステッ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）、ｔａ維を層の間で相１互混成（ｉｎｔｅｒ−Ｉ
＋ｙｂｒｉｄｉｚｅ）するか、又は個々の層の中で内部
混成（ｉｎｔｒａ−ｈｙｂｒｉｃｌｉｚｅ）　Ｌ得るた
め、極めて０山にデザインできる； （ｄ）取り扱いが容易であるため環境汚染が少なく、作
業員の皮膚の損山も減少する； （ｅ）編組体をコア上に容易に配置し得、又は内部Ｂ：
Ｊ張性管により直接圧縮し得るため、操作ステップが簡
略化される； （ｆ）ポットライフ及び貯蔵法が同じであれば、通常の
一方向繊維ブレブレグに比べて管理が簡単である。

１に１ 本発明の連続製法では、先ず多重Ｎｉ編組機によって繊
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ィルムの
上に編組し、三軸構造の単層又は多重色編組スリーブを
形成することによって単層状又は多重層状ｔＱｍ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っ張り、樹脂のトランスファーと
編１１１体の含浸処理とに使用される鋳型内に導入する
。

ｖＩＪ脂は前記鋳型内に注入する前に、樹脂トランスフ
ァー成形機で；ａｆｉ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ャ
ビティ内に〆導入して、この鋳型内に入ってくる編組体
に含浸させる。

前記樹脂混合物の量はグイ開口部相互間の間隔を調整す
ることによって制御する。含浸処理された製品はグイ開
口部から出る時に２つの剥ｆｌｌ　Ｍｋ又は剥離フィル
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１・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っ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ｆＩｉ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Ｉコ
リ雛フィルム１は多重Ｊｒ！Ｊ門組機４の中央を通る。

キャリヤ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０ｇ
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ィルム層８の間に配置さ
れる。この紙又はフィルムは案内ローラ９によって供給
され、編組ｕｌｉ維をサンドイッチ状に挾む、アイロン
がけブレー１・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によって引っ張られ、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。

ｉ２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がら導入され、流動して鋳型
７のキャビティを満たす０編組８１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との間にテーバが存在
する。樹脂含量はこのテーバの大きさを調整することに
よってｒｒｆＩｍ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図は鋳を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
ートが同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って調整し得
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ｆｊ張性の管又はスリーブ状剥離フィルム１であ
り、長手方向１１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中にノｎ
則的に分散し、そのため三軸構造ｔ５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、ｋ
ｅｖｌａｒ繊維（＾ｒａｍｉｄ）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、フィラメンＩ・
等でなければならない、繊維編組角度はく軸方向を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ｘ、好ましくは４０〜５０容量Ｘ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陀
フィルムはセロファン、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ｆ１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、例えばフェノ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、硬化剤の遇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ｔ′
、）る。

本発明ではｔ／Ｑ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１３〜９０ｃａ＋　、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ァ
ー成形鋳型の中で実施する。ｔ３１Ｉ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
〜８０ｐｓ　ｉにし、注入容量はストローク当たり４０
〜１２０ｍ１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。ｖＩ４脂の粘度は２００−
１００００ｃｐｓ、好ましくは５００ｃｐｓにする。

本発明によっ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、ｌａ維はきちんと
配置され且つ完全に含浸されており、柾々の構造製品、
例えばテニスラケット、バドミントンラケット、ゴルフ
クラブの％ｌ　３ｆｉ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詳細な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
。

去」１泗」− エポキシ樹脂（例えば米国５ｂｅ１１社のＥｐｏｎ　８
２８）１００部と、硬化剤（例えばＡｎ＋ｅｒｉｅａｎ
　Ｃｙａｎａｍｉｄ　Ｃｏｍ−ｐａｎｙのＤＩＣＹ）４
部と、アミンタイプの促進剤（例えば米国Ｃ１ｂａ社の
ＩＩＤＭ＾）０６５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１゛６個）を用いて炭素繊維（日本１：１ｌＴｏ
ｌｔｏ社から市販の長さ１２にの、ｆＪＪＩ　ｔ：’Ｌ
　）の二層状編組体を膨張性セロファン管上に製造する
。−組速度は２ｍ／分である。この２５組体は直径が３
０ｃｔｎ、ロービングの編組角度が±３０°及び±４０
°である（ただし６居の中心の軸方向＃ａ維を０°とす
る）。

この編組体を駆勃ロールによって引張り、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ャビティにトランスファ
ーする。注入圧力は８０ｐｓ　ｉ、注入皿はストローク
当たり８０ｍ１である６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
ってアイロンがけ処理を行い、プレプレグを４＋）る、
このプレプレグを長さ１．７ｍに切断し、テニスラケッ
ト成形ダイ内に配置し、１５０℃の温度で加熱すると共
に、６ｋｇｆ／ａｍ２以下の圧力を加熱空気によって膨
張性セロファン管に加える。前記温度及び圧力を約３０
分間維持すると、テニスラケットが形成される。

尺１匠λ 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Ｏｏとして
）４５°に変えて操作を行う、樹脂、炭素繊維及び総て
の操作ステッ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、膨張性セロファン管の内部に加熱空気を
加えることにより内部圧力を６　ｋｇｆ７ｃｍ”にして
１５０℃の温度で加熱し、成形を行う、この条件を３０
分間ｆ、ｆｆｌ持すると均−外径を持つ管が得られる。

丸１匠１ 実施例１と同じ手順及び材料を用いて、ただし炭素繊維
の代わりにガラス繊維（日本国ＡｓａｂｉＧｌａｓｓ社
から市販のＴＥＸ２３１０）を使用して操作を行う。

Ｘ五Ｊ［Ｌ 実施例１の炭素繊維に代えて炭素ＩＪ１維（１２Ｋ）と
ガラス！ａ維（実漁例３のＴＥＸ　２３１０）とのイン
タハイブリド（ｉｎＬｅｒ−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１ＪＪｉ　ｆ、ｆｆからなることを意
味する。

及１１Σ 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ＴＥＸ　２３１０）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。

Ｘ苅ｍ 実施例１と同じ条件で、ただし１２にの代わりに６にの
炭素繊維を使用し且つ３４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」し舛１一 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化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−０３０
１９の方法によって測定し、得られたデータを′表１に
示す。

及−Ｌ デスｉ・データ： ４０°　　１　　４４．２２０　　１９５０　４３．９
７　９．２７２　　３８．１４９　　１９００　４５．
４８　９．３２３　　３５．１０９　　１８９７．５４
６．５６　９．５５４　　３６．４３３　　２０８０　
４７．５５８　８．９３５　　３１．５５９　　１７９
５　４０．２５１１０．９８（３３９，０１２１９Ｂ２
．５４５．７０２　９．６４３０°　　１　　５４．４
８８　　３１１２．５６８．０３７　９．３２２　　５
４．４８８　　３０３７．５　［３Ｇ、９４７　９．４
Ｇ３　　５４．３１１　　２４３０　５０．０９２　９
．６０４　　５５．３４０　　２８７５　　Ｂ１．８（
ｉ５　９．４４２０°　　１　　６３．７０８　　４１
６２．５７３．３２２１１．５５２　　６２．９０２　
　４２７０　７５．５５４１０．８０３　　６４．４５
２　　３８４２．５７０．４６５１０．１１４　　　　
６４．４８１　　　４３５５　　７９．９１０　１１．
４２５　　　　６３．９８１　　　４２３０．６　７５
．２７２　１０．８３

【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晟明図
、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・・・・・・キャリヤ、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・・・・・・剥離紙又はフィ
ルム、１０・・・・・・アイロンがけプレート、１１・
・・・・・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。 図２ １武 図３

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）単層状又は多重層状編組繊維プレプレグの連続製
   法であって、 （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っ張って含浸用鋳
   型に通し、 （ｃ）樹脂トランスファー成形機によって樹脂を前記鋳
   型のキャビティに注入し、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ィルムで被覆し、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 操作ステップを連続的に行なうことからなる製法。
2. （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. （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. （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
   えばセロファン、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. （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. （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、圧力下で脱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. （７）前記樹脂がフェ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. （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. （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。