JP2005264146A - 強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルム、強化繊維プリプレグおよび強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂目付バラツキの小さな強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムおよびそれを用いた強化繊維プリプレグ並びに強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムの製造方法を提供する。
【解決手段】離型フィルムに樹脂が塗布されてなる強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムにおいて、長手方向における塗布樹脂の目付のバラツキが±２．０ｇ／ｍ^２以下であり、該バラツキの変動周期が３ｍ以上であることを特徴とする強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルム、およびそれを用いて製造した強化繊維プリプレグ並びにその強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムの製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、繊維強化複合材料を製造する際の中間基材である強化繊維プリプレグを製造するための樹脂を塗布した離型フィルム（本願では、強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムと呼ぶ）、とくに樹脂目付のバラツキを小さくした強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムと、その強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムを用いて製造した樹脂目付のバラツキの小さい強化繊維プリプレグ、および前記強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムの製造方法に関する。

繊維強化複合材料、例えば、軽量ゴルフシャフトや釣竿などのスポーツ用途に適した繊維強化複合材料を製造する中間基材である強化繊維プリプレグにおいては、成形品の品質、寸法のバラツキ等を小さく抑えるために、樹脂目付のバラツキを極力小さくすることが望まれる。とくに、長尺の強化繊維プリプレグを使用する場合などには、その強化繊維プリプレグの長手方向における樹脂目付のバラツキを極力小さくすることが望まれる。

強化繊維プリプレグの代表的な製造方法として、強化繊維からなるシートに対し、樹脂を塗布、担持させた離型フィルムを重ね、離型フィルムに塗布されていた樹脂を強化繊維シート側に転写させて強化繊維シート内に含浸させる方法が知られている。プリプレグから得られる繊維強化複合材料をより軽量かつ強度の高いものにする目的で、プリプレグの強化繊維含有率が高められるが、そのために低樹脂目付の強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルム等を得るための各種提案がなされている。強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムは、一般的に、リバースロールコーターや、ダイコーター、グラビアコーター等の各ロールコーターが使用され、樹脂を加温して離型フィルムに塗布される方法が知られている。一般的に、強化繊維プリプレグ製造用樹脂は、前記したように加温しても、まだかなり粘調が高い場合が多いため、これを薄く、また、均一に塗布することが困難であった。例えば、樹脂をロールコーターで塗布する際に、樹脂フィルムを均一な目付に塗布する提案がなされている（例えば、特許文献１）。ところが、ロールコーターでは、機械的な精度を高くしても、ロールが回転することによって、大なり小なりロールの「振れ」が生じるため、樹脂目付のバラツキを十分に満足できるレベルまで小さくできていない。また、このロールの「振れ」はロールの回転周期に関係することがあるが、プリプレグの長手方向のバラツキ周期が短いと、それから製造されるゴルフシャフトや釣竿などの成形体の重量や強度のバラツキが大きくなる問題があった。そのため、バラツキの周期を長くするためにロール径を大きくしたり、ロール回転速度を遅くしたりする方法が考えられるが、製造装置が大きくなったり、生産速度が遅くなったりすることから現実的な方法としては提案できない。また、リバースロールコーターで、ロールの速度比を変えて低目付の樹脂フィルムを塗布する提案がなされている（たとえば、特許文献２、または３）。上記のような長手方向における樹脂目付のバラツキが小さい強化繊維プリプレグを得るためには、必然的に、強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムにおける塗布樹脂の目付のバラツキも極力小さくすることが要求される。ところが、これらの従来の方法では、上記したロール回転による「振れ」が目付バラツキの要因となることに加え、ロール速度比を変更することによる塗布速度むらが目付バラツキを大きくすることがあるので、この目付バラツキを十分に満足できるレベルまで小さくできてはいない。
特開昭６０−２３１３号公報 特開平３−１２３６７０号公報 特開平１１−２５４４３５号公報

そこで本発明の課題は、樹脂目付バラツキの小さな強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムおよびそれを用いた強化繊維プリプレグ並びに強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムの製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムは、離型フィルムに樹脂が塗布されてなる強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムにおいて、長手方向における塗布樹脂の目付のバラツキが±２．０ｇ／ｍ^２以下であり、該バラツキの変動周期が３ｍ以上であることを特徴とするものからなる。

ここで、フィルムの中央部１００ｍｍ角のサンプルをフィルム長手方向に１００ｍｍ間隔で５０点測定したときの標準偏差σを前記目付バラツキとし、前記変動周期はその目付バラツキの山と山のピーク間隔とする。各サンプルの樹脂目付は、離型フィルムからへらなどで掻き取った樹脂重量を天秤で測定したものから求めることができる。

この強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムにおいては、平均樹脂目付が４０ｇ／ｍ^２以下とすることができる。すなわち、本発明に係る強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムは、とくに低樹脂目付のものに対して好適なものであり、低樹脂目付でかつ均一な目付とすることにより、強化繊維含有率が高く、均一なプリプレグの製造が可能になる。さらに、平均樹脂目付が３０ｇ／ｍ^２以下、さらには２０ｇ／ｍ^２以下とすることも可能である。

また、上記樹脂としては、その最低粘度が０．１〜３００ポイズの熱硬化性樹脂であることが好ましい。粘度がこの範囲よりも低いと、所望の塗布厚み、つまり所望の樹脂目付で塗布することが困難となり、逆に粘度が高すぎると、メタリングロールやコーティングロールで均一な塗布厚みに調整することが困難になる。ここで、前記樹脂粘度は、動的粘弾性法を用いて測定できる。例えば、レオメトリックス社製ＲＤＡ−ＩＩ型装置などを用いることができる。本願における最低粘度は、温度を上昇しながら測定する場合、樹脂粘度は徐々に低下し、ついには硬化反応が起こり粘度上昇に転じるが、この転移直前の粘度の最小値のことを言う。また、この最低粘度を示す温度を最低粘度温度と言う。

上記樹脂としては、通常強化繊維プリプレグ製造用に用いられているいずれの樹脂の使用も可能であり、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、フェノール樹脂、シアネートエステル樹脂などが挙げられ、とくに、エポキシ樹脂や、エポキシ樹脂を主成分とする樹脂組成物を使用することができる。

また、上記離型フィルムとしては、プラスチックフィルム等の使用も可能であるが、とくに、離型性の良い離型紙からなることが好ましい。

本発明に係る強化繊維プリプレグは、強化繊維からなるシートに樹脂を含浸させた強化繊維プリプレグであって、長手方向における樹脂目付バラツキが±２．０ｇ／ｍ^２以下であり、該バラツキの変動周期が３ｍ以上であり、かつ平均樹脂目付が４０ｇ／ｍ^２以下であることを特徴とするものからなる。このような強化繊維プリプレグは、とくに上述した強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムを使用することにより、容易にかつ確実に製造できる。

この強化繊維プリプレグにおいては、上記平均樹脂目付を２０ｇ／ｍ^２以下の低樹脂目付とすることも可能である。

また、上記樹脂としては、その最低粘度が０．１〜３００ポイズの熱硬化性樹脂であることが好ましい。

また、上記樹脂としては、通常強化繊維プリプレグ製造用に用いられているいずれの樹脂の使用も可能であり、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、フェノール樹脂、シアネートエステル樹脂などが挙げられ、とくに、エポキシ樹脂や、エポキシ樹脂を主成分とする樹脂組成物を使用することができる。

また、上記強化繊維としては、通常強化繊維プリプレグに用いられているいずれの強化繊維の使用も可能であり、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維などが用いられる。これらの繊維を２種以上混合しても構わない。中でも、炭素繊維は軽く、強度も高いことから有用である。炭素繊維には、ポリアクリロニトリル系、ピッチ系等があるがそれらいずれを用いてもよいし、また黒鉛繊維をも含みうるものである。また、本発明における炭素繊維束は、１繊維束あたりのフィラメント数（単繊維数）が特に限定されるものではないが、１０００〜７２０００本が好ましく、１０００〜４８０００本がより好ましく、３０００〜４８０００本が更に好ましい。

上記のような強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムは、次のような方法により製造できる。すなわち、本発明に係る強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムの製造方法は、メタリングロールとコーティングロールおよびバックアップロールを備えたリバースロールコーターを用いて離型フィルムに樹脂を塗布する強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムを製造する方法において、コーティングロール速度Ｃ、バックアップロール速度Ｂ、離型フィルム速度Ｆがそれぞれ次の関係にあることを特徴とする方法からなる。

０＜Ｃ／Ｆ＜１．０ ・・・・（１）
０．９≦Ｆ／Ｂ≦１．０ ・・・・（２）
すなわち、Ｃ／Ｆを１．０未満とすることで、通常のＣ／Ｆ＝１．０（転写状態）に比べ、樹脂を引き伸ばしながら塗布することができ、それによって塗布むらを小さくするのである。しかし、Ｃ／Ｆを１．０未満とすると、フィルムに対して樹脂を引っ張る方向の力が大きくなるので、ＦとＢの速度差が大きくなろうとする。そこで、Ｆ／Ｂを１に近い範囲に抑えておくことで、安定した塗布を同時に達成できるようにしている。換言すれば、このＦ／Ｂは樹脂への張力付与状態の指標であり、この値を１に近づけることで、樹脂への張力による塗布むら等への影響を抑えるようにしている。ここで、Ｃ／Ｆが小さくなるほど目付バラツキが小さくなるので、好ましくは０＜Ｃ／Ｆ≦０．７５である。

さらに、上記コーティングロール速度Ｃと離型フィルム速度Ｆは、次の関係にあることがより好ましい。

０＜Ｃ／Ｆ≦０．５ ・・・・（３）
Ｃ／Ｆを０．５以下とすることで、通常のＣ／Ｆ＝１．０（転写状態）に比べ、樹脂をより効果的に引き伸ばしながら塗布することができ、それによって塗布むらを小さくすることができる。

また、上記メタリングロールの速度Ｍとコーティングロール速度Ｃは、次の関係にあることが好ましい。

０．５≦Ｍ／Ｃ≦１．２ ・・・・（４）
この０．５〜１．２の範囲は、リバースロールコーターで、通常採用される範囲として好ましい範囲である。さらには、それぞれのロールの回転による「振れ」による樹脂目付バラツキを小さくすることができるので、０．７５≦Ｍ／Ｃ≦１．１の範囲がより好ましい。ここで、上記した各ロール速度Ｃ、Ｂ、Ｍはそれぞれのロールの周速度のことである。また、離型フィルム速度Ｆは、離型フィルムの走行速度のことである。

また、離型フィルムに樹脂を塗布した後には、巻取機で連続的にロール状に巻取られることが好ましい。また、離型フィルムは張力付与手段で張力を付与されるのが好ましい。また、離型フィルムに樹脂を塗布した後、巻取機で巻き取られる前に張力付与手段で離型フィルムに張力が付与されることが好ましい。張力付与手段としては、例えば、減圧吸引によって離型フィルムを吸着把持する手段から構成できる。また、離型フィルムにコーティングされる際の樹脂の粘度を１０〜１００００ポイズの範囲に保つことが好ましく、この粘度は上記した最低粘度と同様に、コーティングされる際の温度における粘度として測定できる。また、樹脂が離型フィルムにコーティングされる際に離型フィルムを加熱しても良い。また、張力付与手段速度Ｓと離型フィルム速度Ｆが次の関係にあることが好ましい。
０．９≦Ｆ／Ｓ≦１．０ ・・・・（５）

本発明によれば、長手方向の樹脂目付バラツキが小さく、樹脂が均一に塗布された強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムを得ることができ、それを用いて、同様に長手方向の樹脂目付バラツキが小さい強化繊維プリプレグを得ることができる。特に、低樹脂目付においても目付バラツキを小さくでき、そのような樹脂目付バラツキが小さい強化繊維プリプレグが要求される複合材料の成形に好適なプリプレグを提供できる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施態様に係る強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムの製造方法を示している。離型フィルムのロール体１から巻き出された離型フィルム２は、フリーロールからなるガイドロール３を経て、バックアップロール４へと送られ、コーティングロール５の表面上の樹脂７が転写、塗布される。樹脂７は、メタリングロール６とコーティングロールとのクラアランス、およびメタリングロール６の速度Ｍとコーティングロール速度の比によって計量されながら所定の厚みでコーティングロール５の表面上に供給され、コーティングロール５の表面に対しては、堰板８により転写後の余剰樹脂が掻き取られる。コーティングロール速度Ｃと離型フィルム速度Ｆの比Ｃ／Ｆは１未満とすることでコーティングロール５に計量された樹脂７を引き伸ばしながら離型フィルム２上に塗布することができるので、目付バラツキを小さくすることができる。しかし、Ｃ／Ｆを１未満にすると、離型フィルム２の走行方向に対して逆の方向に樹脂を引っ張る力が強くなるため、バックアップロール４上を走行する離型フィルム２はバックアップロール４上でスリップすることがある。このスリップが起こると、離型フィルム２の速度は安定せず、かえって樹脂の塗布むらを引き起こすことになる。従って、離型フィルム速度Ｆとバックアップロール速度Ｂの比を１に近づけることが樹脂目付バラツキを小さくするのに好ましく、このような離型フィルム２のスリップを抑えるために、バックアップロール４は離型フィルム２との摩擦抵抗の大きい形状や材質を選ぶのが好ましく、たとえばゴムロールで周径の大きな具体的にはφ４００ｍｍ以上のものに、離型フィルム２が１／３周以上に接触するように配したものが好ましい。あるいは、図１に示したように、樹脂を塗布した離型フィルム９はロール状に巻き取ることもできるが、この巻き取りの張力を大きくして離型フィルム９に引っ張る力を加えることによっても上記スリップを抑制することができ、具体的には４０ｋｇ／離型フィルム幅以上の張力が好ましい。ただしこの巻き取り張力はあまり大きすぎるとフィルムが巻締まってしまい、樹脂フィルムの品位を低下させるおそれがあるので、好ましくは３００ｋｇ／離型フィルム幅以下である。また、離型フィルム２上に樹脂７が塗布された樹脂フィルム９は、本実施態様では、張力付与手段１０により所定の張力が付与されながら、樹脂フィルムのロール体１１として巻き取られるが、張力の付与は離型フィルムに樹脂が塗布される前後、例えば図１で例示される装置であれば、離型フィルムの巻出しであるロール体１から巻取機７の間でいずれか好適な設置位置を選べばよく、これらを複数用いても良い。このように離型フィルムに張力を付与することによって上記したスリップを抑制することもできる。

図２および図３は、張力付与手段１０の一例を示している。本例では、多数の孔からなるベルト開口部２１ａを有するベルト２１が、駆動ロール２２により駆動され、フリーロール２３により案内されながら、筐体２４内で周回され、周回経路の上面側で、ベルト２１が露出されている。筐体２４内から、吸引口２５を通して、適当な吸引手段により吸引することにより、筐体２４内が減圧され、さらにこの減圧吸引により、周回中のベルト２１の上面に走行中の樹脂フィルム９が吸着保持され、それによってここでは巻取機でロール体１１に巻き取る前に樹脂フィルム９に所定の張力が付与される。

このような張力付与手段１０においては、図４および図５に示すように、上記ベルト２１に代えて、多数の孔からなるロール開口部２６ａを有するロール２６を用いることもできる。また、図４および図５に示すような張力付与手段をバックアップロールに用いることもできる。張力付与手段１０の走行速度Ｓ、すなわちベルト２１の走行速度やロール２６の周速度は、離型フィルム速度Ｆに対し等速に近いほど好ましく、±１０％以下の差であれば、ベルト２１やロール２６上での離型紙スリップが少なく、塗布むらが少なくなり好ましい。より好ましくは、０．９≦Ｆ／Ｓ≦１．０の関係にあれば良く、また、バックアップロール速度を検出して、これを基準に等速、もしくはそれ以上になるように連動駆動するようにしても良い。ここでベルト２１やロール２６の材質は金属製、樹脂製、ゴム製など特に制限無く用いることができ、減圧による離型フィルムの吸着むらを小さくするために、ベルト２１やロール２６の離型フィルム接触面は鏡面、エンボス、あるいは小さな溝を具備して加工しても良い。ベルトやロールの開口部は好ましくはφ５０ｍｍであると吸引把持された際に離型フィルム面に凹凸等ができにくくなり良い。また、減圧吸引把持手段の離型フィルム接触面のうち、開口部は１０〜７０％の面積であれば良好な吸引把持ができ好ましい。
樹脂は離型フィルムにコーティングされる際に、その粘度を１０〜１００００ポイズの範囲に保つことで、離型フィルム２がバックアップロール４上でスリップし難くなり、また樹脂のコーティングムラを抑制できるので好ましい。また、離型フィルムに樹脂をコーティングする際に、離型フィルムを加熱するのが、樹脂の粘調を低下できるので好ましい。離型フィルムの加熱は、バックアップロール４そのもの、あるいはロール表面を加熱して、離型フィルムを接触式に加熱しても良く、あるいは、バックアップロール４の近傍に加熱ヒーターを設置して離型フィルムを非接触的に加熱しても良い。離型フィルムの加熱温度は高くなると樹脂の変質が起こりやすくなるため、好ましくは４０〜２００℃、さらに好ましくは４０〜１３０℃である。あるいは、離型フィルムに樹脂を塗布後、室温以下の冷風を樹脂に吹きかけたり、室温以下の冷却プレートに離型フィルムを接触させたりすることで離型フィルムと樹脂を冷却する方法をとっても良い。

図６は、上記のように製造された強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムを用いて、強化繊維プリプレグを製造する方法を示している。複数の強化繊維束のパッケージ３１から引き出された強化繊維束３２は、引き揃えロール３３、３４、コーム３５を介して、複数の強化繊維束３２が互いに並行にシート状に引き揃えられた強化繊維シート３６の形態とされる。強化繊維シート３６に対して、上側の離型フィルムのロール体３７から引き出された上側の離型フィルム４０（例えば、離型紙からなる離型フィルム）が導入ロール３８、３９を介して強化繊維シート３６の上面側に配置されるとともに、下側の離型フィルムのロール体４１から引き出された下側の離型フィルム４４が導入ロール４２、４３を介して強化繊維シート３６の下面側に配置される。上下の離型フィルム４０、４４の少なくとも一方に、前述の如く樹脂が塗布、担持されており、本実施態様では、少なくとも上側の離型フィルム４０に樹脂が塗布、担持されている。但し、両離型フィルム４０、４４に樹脂が塗布、担持されていてもよい。

このように両側から離型フィルム４０、４４で挟まれた強化繊維シート３６は、ヒータ４５で加熱されて離型フィルムに塗布されていた樹脂が加熱、軟化され、含浸ロール４６、４７でニップされて加圧されることにより、樹脂が強化繊維シート３６中に含浸される。樹脂が含浸された強化繊維シート３６は、引取ロール４８、４９の位置で、樹脂が強化繊維シート３６側に転写された後の上側の離型フィルム５０がロール体５３として巻き取られ回収される。樹脂が含浸された強化繊維シート３６は、強化繊維プリプレグ５１として、ロール体５２として巻き取られる。本実施態様では、下側の離型フィルム４４も強化繊維プリプレグ５１とともに巻き取られ、強化繊維プリプレグ５１が巻き出されて複合材料成形用に使用される際に、離型材として機能する。

図７は、本発明において、長手方向の樹脂目付のバラツキを測定する方法を示している。すなわち、樹脂フィルム６１に対し、フィルム６１の幅方向中央部に１００ｍｍ角の測定部分（サンプル）をとり、これをフィルム長手方向に１００ｍｍ間隔で５０点測定し、そのときの標準偏差σを樹脂目付バラツキとする。本発明における樹脂目付バラツキの変動周期は、図８に示すように、上記のように測定していった際に得られる樹脂目付のグラフにおいて、山と山のピークＰ１、Ｐ２の間隔Ｌ１として測定する。

上記のような装置を用いて、強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムおよび強化繊維プリプレグを製造した結果について説明する。
実施例１
塗布装置は、図１に示したメタリングロール（φ８００ｍｍ：表面金属製）、コーティングロール（φ８００ｍｍ：表面金属製）、バックアップロール（φ４００ｍｍ：表面ゴム製）を具備したリバースロールコーターを用いた。張力付与手段には、図２および図３に示したサクションベルト装置を使用した。塗布する樹脂は、予め下記の組成で調製し、最低粘度５０ポイズ、最低粘度温度１２０℃とした樹脂組成物を用いた。ここで、樹脂粘度は、レオメトリックス社製ＲＤＡ−ＩＩ型装置を用い、操作モード：ダイナミック、振動３．１４ラディアン／秒、昇温速度：１．５℃／分、プレート：平行板（半径２５ｍｍ）、ギャップ：１．０ｍｍの条件で測定した。

塗布した樹脂の組成は下記の通りである。
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 ：２０重量部
（エピコート８２８、登録商標、ジャパン エポキシ レジン（株）製）
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 ：３０重量部
（エピコート１００１、登録商標、ジャパン エポキシ レジン（株）製）
フェノールノボラック型エポキシ樹脂 ：５０重量部
（エピコート１５４、登録商標、ジャパン エポキシ レジン（株）製）
ポリビニルホルマール ：１０重量部
（ビニレック Ｋ、商品名、チッソ（株）製）
３−（３，４−ジクロロフェニル）−１，１−ジメチルウレア：１０重量部
（ＤＣＭＵ９９、型番、保土ヶ谷化学工業（株）製）
離型フィルムは、炭素繊維プリプレグ用剥離工程紙（ＷＢＥ９０Ｒ−ＤＴ、商品名、リンテック（株）製）、幅１０８０ｍｍのものを用いた。

バックアップロール４、メタリングロール６，コーティングロール５の表面温度を７５℃に加温して、溶融状となった上記樹脂組成物を下記の条件で離型フィルムに１０００ｍｍ幅で塗布した。

メタリングロール速度Ｍ ：７．５ｍ／分
コーティングロール速度Ｃ ：７．５ｍ／分
バックアップロール速度Ｂ ：１０．５ｍ／分
メタリングロール／コーティングロールクリアランス ：４３μｍ
ワインダー張力 ：７０ｋｇｆ／ｍ幅
サクションベルト張力 ：３０ｋｇｆ／ｍ幅
サクションベルト速度 ：１０．５ｍ／分
連続して樹脂を塗布したときの離型フィルム、すなわち樹脂フィルムの速度Ｆは、１０ｍ／分であったことから、Ｍ／Ｃ、Ｃ／Ｆ、Ｆ／Ｂの関係は次の通りとなる。

Ｍ／Ｃ＝１．０
Ｃ／Ｆ＝０．７５
Ｆ／Ｂ＝０．９５
得られた樹脂フィルムを５ｍの長さでサンプリングし、平均樹脂目付と目付の長手方向のバラツキ、および変動周期を測定した結果、次の通りとなった。

平均目付 ：３２．３ｇ／ｍ^２
長手方向のばらつき ：±２．０ｇ／ｍ^２
変動周期 ：３．３ｍ
実施例２
塗布装置は、実施例１と同様にして、径を変更したメタリングロール（φ６００ｍｍ：表面金属製）、コーティングロール（φ６００ｍｍ：表面金属製）を用いた。張力付与手段には、実施例１と同じサクションベルト装置を使用した。樹脂の塗布は、各ロール速度を下記の通りとした以外は実施例１と同じにして実施した。

メタリングロール速度Ｍ ：１０ｍ／分
コーティングロール速度Ｃ ：１０ｍ／分
バックアップロール速度Ｂ ：２１ｍ／分
メタリングロール／コーティングロールクリアランス ：６０μｍ
ワインダー張力 ：７０ｋｇｆ／ｍ幅
サクションベルト張力 ：３０ｋｇｆ／ｍ幅
サクションベルト速度 ：２０ｍ／分
得られた樹脂フィルムを５ｍの長さでサンプリングし、平均目付と目付の長手方向のバラツキ、および変動周期を測定した結果、次の通りとなった。

平均目付 ：３２．１ｇ／ｍ^２
長手方向のばらつき ：±１．７ｇ／ｍ^２
変動周期 ：３．７ｍ
実施例３〜５
実施例２と樹脂、離型フィルム、装置は同じにして、メタリングロール速度Ｍ、コーティングロール速度Ｃ、バックアップロール速度Ｂ、メタリングロール／コーティングロールクリアランス、ワインダー張力、サクションベルト張力を表１に示した条件にて、樹脂フィルムを製造した結果を表２にまとめた。
実施例６
実施例５と同じにして、張力付与手段に図４および図５に示したサクションロールをバックアップロールに用いて、かつ実施例５と同じサクションベルトを使用して、表１に示した条件にて樹脂フィルムを製造した結果を表２にまとめた。
実施例７〜９
実施例５と同じにして、バックアップロール近傍に加熱ヒーターを設置し、離型フィルムに樹脂がコーティングされる際の離型フィルム温度が１００℃になるように加熱しながら表１に示した条件にて樹脂フィルムを製造した結果を表２にまとめた。なおこの温度での樹脂粘度は８００ポイズであり、離型フィルムは樹脂がコーティングされた直後に冷風で２０℃に冷やして樹脂フィルムを製造した。
比較例１〜３
実施例２と樹脂、離型フィルム、装置は同じにして、サクションベルトは使用せず、メタリングロール速度Ｍ、コーティングロール速度Ｃ、バックアップロール速度Ｂ、メタリングロール／コーティングロールクリアランス、ワインダー張力、を表１に示した条件にて、樹脂フィルムを製造した結果を表２にまとめた。
実施例１０
実施例１で得た樹脂フィルムと強化繊維から、図６に示した強化繊維プリプレグ製造装置を用いて、強化繊維プリプレグを製造した。

強化繊維には、平均単繊維径７μｍ、単繊維数１２，０００本、引張強度４．９ＧＰａ、引張弾性率２３０ＧＰａの炭素繊維束（繊度：０．８ｇ／ｍ）を１２５本用いた。これらの炭素繊維束を引き揃えた炭素繊維シートに、実施例１で得た樹脂フィルム１枚を下から押し当て、上からは樹脂を塗布していない離型フィルムを当てて挟み、ヒータ４５、および含浸ロール４６、４７を１３０℃に加温し、速度８ｍ／分、線圧３ｋｇ／ｃｍで加圧、樹脂を炭素繊維束に含浸させ、炭素繊維プリプレグを得た。この炭素繊維プリプレグのプリプレグ目付は１３２．１ｇ／ｍ^２、繊維目付は１００．１ｇ／ｍ^２、重量繊維含有率は７５．８％であった。

この炭素繊維プリプレグを５ｍの長さでサンプリングし、抽出法によって求めた樹脂の平均目付と目付の長手方向のバラツキ、および変動周期は、次の通りとなった。

平均目付 ：３２．０ｇ／ｍ^２
長手方向のばらつき ：±１．９ｇ／ｍ^２
変動周期 ：３．３ｍ
実施例１１〜１８
実施例１０と同様に、実施例２〜９で製造した樹脂フィルムをそれぞれ用いて表３に示した炭素繊維束本数、含浸条件にて強化繊維プリプレグを製造した結果を、表３にまとめた。
比較例４〜６
実施例１０と同様に、比較例１〜３で製造した樹脂フィルムをそれぞれ用いて表３に示した炭素繊維束本数、含浸条件にて強化繊維プリプレグを製造した結果を、表３にまとめた。プリプレグ表面に、繊維目隙（ワレ）や切断された単糸が集合したケバが多数発生した。
実施例１９
実施例１０で製造した炭素繊維プリプレグを用いて、丸筒コンポジットを作製した。丸筒コンポジットは、上記炭素繊維プリプレグを幅９５ｍｍ、長さ１０００ｍｍの大きさのパターンに、長手方向が繊維方向のもの（０°層）、長手方向が繊維直交方向のもの（９０°層）にカットして、０°層と９０°層を予め貼り合わせたのち、それらが３層になるように外径１０ｍｍ、長さ１２００ｍｍのステンレス製マンドレルに巻き付け、その上からラッピングテープを巻き付けてプリプレグをマンドレルに固定し、１３０℃で２時間熱処理してエポキシ樹脂を硬化させた後、マンドレルを抜き取ることによって作製した。

このようにして丸筒コンポジットを５０本作製し、それぞれの重量とばらつきを調べた。バラツキは各丸筒重量測定値からの変動係数（ｃｖ）で求めた。結果を下記に示す。

丸筒重量の平均値 ：２５．５ｇ
丸筒重量のばらつき（ｃｖ）：１．９％
実施例２０〜２５
実施例１９と同様に、実施例１１〜１６で製造した炭素繊維プリプレグをそれぞれ用いて丸筒コンポジットを作製した。それらの重量とばらつきを表４にまとめた。
比較例７、８
実施例１９と同様に、比較例５〜６で製造した炭素繊維プリプレグをそれぞれ用いて丸筒コンポジットを作製した。それらの重量とばらつきを表４にまとめた。プリプレグ表面に発生したワレやケバにより、丸筒表面に凹凸が発生した。

本発明は、ゴルフシャフトや釣竿などのスポーツ、レジャー用途向けにだけでなく航空機用途や土木建築などの一般産業用途などにも応用することができるが、その応用範囲が、これらに限られるものではない。

本発明の一実施態様に係る強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムの製造方法を実施するための装置の概略側面図である。 図１の装置の張力付与手段の例を示す拡大概略部分側面図である。 図２の装置の概略平面図である。 図１の装置の張力付与手段の別の例を示す拡大概略部分側面図である。 図４の装置の概略斜視図である。 本発明の一実施態様に係る強化繊維プリプレグを製造するための装置の概略側面図である。 本発明における樹脂目付のバラツキを測定する方法を示す樹脂フィルムの概略平面図である。 本発明における目付バラツキの変動周期を測定する方法を示すグラフである。

符号の説明

１ 離型フィルムのロール体
２ 離型フィルム
３ ガイドロール
４ バックアップロール
５ コーティングロール
６ メタリングロール
７ 樹脂
８ 堰板
９ 樹脂フィルム
１０ 張力付与手段
１１ 樹脂フィルムのロール体
２１ ベルト
２１ａ ベルト
開口部
２２ 駆動ロール
２３ フリーロール
２４ 筐体
２５ 吸引口
２６ ロール
２６ａ ロール開口部
３１ 強化繊維束のパッケージ
３２ 強化繊維束
３３、３４ 引揃えロール
３５ コーム
３６ 強化繊維シート
３７ 上側の離型フィルムのロール体
３８、３９ 導入ロール
４０ 上側の離型フィルム
４１ 下側の離型フィルムのロール体
４２、４３ 導入ロール
４４ 下側の離型フィルム
４５ ヒータ
４６、４７ 含浸ロール
４８、４９ 引取ロール
５０ 上側の離型フィルム
５１ 強化繊維プリプレグ
５２ 強化繊維プリプレグのロール体
５３ 上側の離型フィルムのロール体
６１ 樹脂フィルム
６２ 測定部分
Ｐ１ ピーク
Ｐ２ ピーク
Ｌ１ バラツキ変動周期

Claims (19)

1. 離型フィルムに樹脂が塗布されてなる強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムにおいて、長手方向における塗布樹脂の目付のバラツキが±２．０ｇ／ｍ^２以下であり、該バラツキの変動周期が３ｍ以上であることを特徴とする強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルム。
2. 平均樹脂目付が４０ｇ／ｍ^２以下であることを特徴とする、請求項１に記載の強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルム。
3. 前記樹脂が、その最低粘度が０．１〜３００ポイズの熱硬化性樹脂であることを特徴とする、請求項１または２に記載の強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルム。
4. 前記樹脂が、エポキシ樹脂を主成分とする樹脂組成物からなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルム。
5. 前記離型フィルムが離型紙からなることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルム。
6. 強化繊維からなるシートに樹脂を含浸させた強化繊維プリプレグであって、長手方向における樹脂目付バラツキが±２．０ｇ／ｍ^２以下であり、該バラツキの変動周期が３ｍ以上であり、かつ平均樹脂目付が４０ｇ／ｍ^２以下であることを特徴とする強化繊維プリプレグ。
7. 前記平均樹脂目付が２０ｇ／ｍ^２以下であることを特徴とする、請求項６に記載の強化繊維プリプレグ。
8. 前記樹脂が、その最低粘度が０．１〜３００ポイズの熱硬化性樹脂であることを特徴とする、請求項６または７に記載の強化繊維プリプレグ。
9. 前記樹脂が、エポキシ樹脂を主成分とする樹脂組成物からなることを特徴とする、請求項６〜８のいずれかに記載の強化繊維プリプレグ。
10. メタリングロールとコーティングロールおよびバックアップロールを備えたリバースロールコーターを用いて離型フィルムに樹脂を塗布する強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムを製造する方法において、コーティングロール速度Ｃ、バックアップロール速度Ｂ、離型フィルム速度Ｆがそれぞれ次の関係にあることを特徴とする、強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムの製造方法。
    ０＜Ｃ／Ｆ＜１．０ ・・・・（１）
    ０．９≦Ｆ／Ｂ≦１．０ ・・・・（２）
11. 前記コーティングロール速度Ｃと離型フィルム速度Ｆが次の関係にあることを特徴とする、請求項１０に記載の強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムの製造方法。
    ０＜Ｃ／Ｆ≦０．５ ・・・・（３）
12. 前記メタリングロール速度Ｍとコーティングロール速度Ｃが次の関係にあることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムの製造方法。
    ０．５≦Ｍ／Ｃ≦１．２ ・・・・（４）
13. 離型フィルムに樹脂を塗布した後、巻取機で連続的にロール状に巻取られることを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれかに記載の強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムの製造方法。
14. 離型フィルムが張力付与手段で張力を付与されることを特徴とする、請求項１０〜１３のいずれかに記載の強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムの製造方法。
15. 離型フィルムに樹脂を塗布した後、巻取機で巻き取られる前に張力付与手段で離型フィルムに張力が付与されることを特徴とする、請求項１４に記載の強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムの製造方法。
16. 前記張力付与手段が、減圧吸引によって離型フィルムを吸着把持する手段からなることを特徴とする、請求項１４あるいは１５に記載の強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムの製造方法。
17. 前記樹脂が離型フィルムにコーティングされる際の樹脂の粘度を１０〜１００００ポイズの範囲に保つことを特徴とする、請求項１０〜１６のいずれかに記載の強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムの製造方法。
18. 前記樹脂が離型フィルムにコーティングされる際に、離型フィルムを加熱することを特徴とする、請求項１０〜１７のいずれかに記載の強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムの製造方法。
19. 前記張力付与手段速度Ｓと離型フィルム速度Ｆが次の関係にあることを特徴とする、請求項１０〜１８のいずれかに記載の強化繊維プリプレグ製造用樹脂フィルムの製造方法。
    ０．９≦Ｆ／Ｓ≦１．０ ・・・・（５）
    

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