JPS6412206B2 - - Google Patents
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- JPS6412206B2 JPS6412206B2 JP56170217A JP17021781A JPS6412206B2 JP S6412206 B2 JPS6412206 B2 JP S6412206B2 JP 56170217 A JP56170217 A JP 56170217A JP 17021781 A JP17021781 A JP 17021781A JP S6412206 B2 JPS6412206 B2 JP S6412206B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B15/00—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00
- B29B15/08—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00 of reinforcements or fillers
- B29B15/10—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step
- B29B15/12—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length
- B29B15/122—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length with a matrix in liquid form, e.g. as melt, solution or latex
-
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Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
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
同質のマトリツ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。
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
同質のマトリツ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トリ
ツクス樹脂のモノマーあるいは低重合物を含浸し
てプリプレグを製造し、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、所定の形状に賦型したあ
と、樹脂を重合、架橋反応によつて硬化する必要
があるため、成形に長時間を要し、生産性が悪い
という欠点がある。また、含浸した樹脂および重
合触媒が経時的に変化し、複合成形品の機械的物
性の低下、成形性の低下が生じるため、プリプレ
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。
ツクス樹脂のモノマーあるいは低重合物を含浸し
てプリプレグを製造し、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、所定の形状に賦型したあ
と、樹脂を重合、架橋反応によつて硬化する必要
があるため、成形に長時間を要し、生産性が悪い
という欠点がある。また、含浸した樹脂および重
合触媒が経時的に変化し、複合成形品の機械的物
性の低下、成形性の低下が生じるため、プリプレ
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ツクスの対象
となる熱可塑性樹脂は高重合度で耐薬品性や耐熱
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、樹脂付着率を任意に調節し、し
かも均一かつ親和性良く付着せしめることは非常
に難しい。
となる熱可塑性樹脂は高重合度で耐薬品性や耐熱
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、樹脂付着率を任意に調節し、し
かも均一かつ親和性良く付着せしめることは非常
に難しい。
例えば、樹脂を溶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対して難
溶性もしくは不溶性のものが多く、良溶剤のある
樹脂でも溶解度が低く、任意の樹脂付着率が得ら
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。
付着せしめるには熱可塑性樹脂は溶剤に対して難
溶性もしくは不溶性のものが多く、良溶剤のある
樹脂でも溶解度が低く、任意の樹脂付着率が得ら
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
マトリツ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
開装置によつて拡開したあと、後記マトリツクス
樹脂シートと同一の樹脂を溶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、これによつ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、マトリツ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
の溶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つ
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プリプレグが得
られる。
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
マトリツ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
開装置によつて拡開したあと、後記マトリツクス
樹脂シートと同一の樹脂を溶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、これによつ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、マトリツ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
の溶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つ
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プリプレグが得
られる。
該プリプレグを必要枚数積層して加熱成形する
ことによつて溶融樹脂が炭素繊維間へ迅速に流動
し、短時間にして高性能の複合成形品を得ること
が可能であり、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、適用しうる。
ことによつて溶融樹脂が炭素繊維間へ迅速に流動
し、短時間にして高性能の複合成形品を得ること
が可能であり、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、適用しうる。
本発明に用いられる熱可塑性マトリツクス樹脂
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。尚本発明でマ
トリツクス樹脂と同一の熱可塑性樹脂とは、共重
合成分や重合度等が相違することは差支えない。
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。尚本発明でマ
トリツクス樹脂と同一の熱可塑性樹脂とは、共重
合成分や重合度等が相違することは差支えない。
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、シクロヘキサン
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
溶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。
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、シクロヘキサン
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
溶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。
以下図面に従つ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
の一例を側面図で示すものである。
る。第１図は本発明の方法を実施する場合の装置
の一例を側面図で示すものである。
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３７本によつて張力をかけられな
がら拡開されることによつて、ほぼ一方向に平行
で互に接したシート状連続炭素繊維集合体４にな
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、溶剤で
溶解した樹脂液の入つた浸漬槽６に浸漬され、樹
脂が含浸される。
経て拡開ロール３７本によつて張力をかけられな
がら拡開されることによつて、ほぼ一方向に平行
で互に接したシート状連続炭素繊維集合体４にな
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、溶剤で
溶解した樹脂液の入つた浸漬槽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はニツ
プロール７を経て樹脂の溶剤液が未乾燥状態で、
１本もしくは対となつたマトリツクス樹脂シート
ロール８から樹脂シート供給ロール対９によつて
連続的に供給される樹脂シートに貼着ロール対１
０によつてシート表面に貼着されて、均一にして
一体化された一方向プリプレグとなり、プリプレ
グ巻取りロール１１に捲取られる。
プロール７を経て樹脂の溶剤液が未乾燥状態で、
１本もしくは対となつたマトリツクス樹脂シート
ロール８から樹脂シート供給ロール対９によつて
連続的に供給される樹脂シートに貼着ロール対１
０によつてシート表面に貼着されて、均一にして
一体化された一方向プリプレグとなり、プリプレ
グ巻取りロール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付着
率を任意に調節することが可能であり炭素繊維と
マトリツ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。
率を任意に調節することが可能であり炭素繊維と
マトリツ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センチポイズ以下の
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。
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
よつて調節することが可能である。樹脂シートは
厚み0.05〜0.3mmのものが主に用いられるが、炭
素繊維との重量割合によつては0.05mm以下もしく
は0.3mm以上の厚みのシートを使用することも可
能である。
ートの厚みをそれぞれ変えて、これらの組合せに
よつて調節することが可能である。樹脂シートは
厚み0.05〜0.3mmのものが主に用いられるが、炭
素繊維との重量割合によつては0.05mm以下もしく
は0.3mm以上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図に示す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高い
場合は後者の方が調整が容易である。
貼着一体化は第２図に示す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高い
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2.5重量％（溶液粘度約20センチ
ポイズ）の溶液を調整し、浸漬槽に注入した。こ
の樹脂液に連続炭素繊維束（フイラメント数
10000本）30本を拡開ロールによつて拡開せしめ、
ほぼ一方向に平行で、互に接したシート状連続炭
素繊維集合体に形成したあと含浸せしめ、ニツプ
ロールによつて樹脂付着率を約0.3％に調節した。
次いで該炭素繊維集合体は樹脂の溶剤液が未乾燥
のうちに、マトリツ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0.1mm）に貼着ロールによつてシート表面に
貼着されることにより、一体化された一方向プリ
プレグとなりプリプレグ巻取りロールに巻取つ
た。
て、樹脂溶解度2.5重量％（溶液粘度約20センチ
ポイズ）の溶液を調整し、浸漬槽に注入した。こ
の樹脂液に連続炭素繊維束（フイラメント数
10000本）30本を拡開ロールによつて拡開せしめ、
ほぼ一方向に平行で、互に接したシート状連続炭
素繊維集合体に形成したあと含浸せしめ、ニツプ
ロールによつて樹脂付着率を約0.3％に調節した。
次いで該炭素繊維集合体は樹脂の溶剤液が未乾燥
のうちに、マトリツ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0.1mm）に貼着ロールによつてシート表面に
貼着されることにより、一体化された一方向プリ
プレグとなりプリプレグ巻取りロールに巻取つ
た。
かくして得られたプリプレグは厚み0.22ｍ／ｍ
目付280ｇ／m2であつた。このプリプレグを縦110
mm、横210mmにカツトしたものを10枚積層して金
型に入れ、温度260℃、圧力14Kg／cm2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148Kg／mm2、引張弾性率
9100Kg／mm2、曲げ強度117Kg／mm2、曲げ弾性率
8400Kg／mm2、層間剪断強度8.0Kg／mm2であつた。
目付280ｇ／m2であつた。このプリプレグを縦110
mm、横210mmにカツトしたものを10枚積層して金
型に入れ、温度260℃、圧力14Kg／cm2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148Kg／mm2、引張弾性率
9100Kg／mm2、曲げ強度117Kg／mm2、曲げ弾性率
8400Kg／mm2、層間剪断強度8.0Kg／mm2であつた。
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。 １……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……ニツプロール、８……マトリツ
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、１
１……プリプレグ巻取ロール、１２……補強用繊
維、１３……マトリツクス樹脂フイルム層。
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。 １……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……ニツプロール、８……マトリツ
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、１
１……プリプレグ巻取ロール、１２……補強用繊
維、１３……マトリツクス樹脂フイルム層。
Claims (1)
- １ ほぼ一方向に平行して拡開されたシート状連
続炭素繊維集合体にマトリツクス樹脂と同一の熱
可塑性樹脂の溶剤液を含浸付着せしめ、次いで、
未乾燥状態でマトリツ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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56170217A JPS5871123A (ja) | 1981-10-26 | 1981-10-26 | プリプレグの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56170217A JPS5871123A (ja) | 1981-10-26 | 1981-10-26 | プリプレグの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5871123A JPS5871123A (ja) | 1983-04-27 |
| JPS6412206B2 true JPS6412206B2 (ja) | 1989-02-28 |
Family
ID=15900834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56170217A Granted JPS5871123A (ja) | 1981-10-26 | 1981-10-26 | プリプレグの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5871123A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3842203B1 (en) * | 2018-08-22 | 2024-02-14 | Toray Industries, Inc. | Production method for prepreg, prepreg tape, and fiber reinforced composite material, and coating device |
| KR20230069921A (ko) * | 2020-09-11 | 2023-05-19 | 가부시끼가이샤 레조낙 | Frp 전구체의 제조 방법 |
-
1981
- 1981-10-26 JP JP56170217A patent/JPS5871123A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5871123A (ja) | 1983-04-27 |
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