JP2738259B2 - Ｆｒｐ成形用ラッピングテープおよびｆｒｐの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＦＲＰ（繊維強化プラ
スチック）成形用ラッピングテープ、そのラッピングテ
ープを用いたＦＲＰの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＦＲＰ（例えば炭素繊維強化プラスチッ
ク：ＣＦＲＰ）の成形方法として、シートワインディン
グ法やフィラメントワインディング法などの方法が知ら
れている。これらの方法は、ゴルフクラブシャフトや釣
竿等の円筒状物の成形に用いられる。これらの方法にお
いては、マンドレルに補強繊維のプリプレグが巻き付け
られた後、プリプレグの外側にラッピングテープが巻き
付けられ、その状態で加熱・硬化させた後、マンドレル
が抜かれるとともにラッピングテープが除去される。こ
のラッピングテープは、樹脂の硬化に際し、プリプレグ
がマンドレルから剥離しないようにプリプレグを固定す
るとともに、テープの熱収縮性を利用してプリプレグに
成形圧力を付与する。

【０００３】従来、上記ラッピングテープとしては、ポ
リエステルフイルム（例えば二軸配向ポリエチレンテレ
フタレートフイルム）やポリプロピレンフイルム（例え
ば一軸配向あるいは二軸配向ポリプロピレンフイルム）
が使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ポリエステ
ルフイルムからなるラッピングテープの場合、ラッピン
グテープに必要な強度が容易に得られ、かつ樹脂の加熱
・硬化時に自身の熱収縮応力によりプリプレグに高い成
形圧力を付与することが可能であるものの、樹脂（熱硬
化性樹脂）に対する剥離性が良くないため、通常、離型
剤で表面処理（例えばシリコーン塗布）したものが用い
られる。この離型剤は、ラッピングテープ除去後にもＦ
ＲＰ成形物表面に残るので、それを除去して表面塗装等
を可能とするためには成形物表面を研磨せざるを得な
い。一般に、表面を研磨すると、パイプ状物の強度が低
下するという問題を生じる。

【０００５】一方ポリプロピレンフイルムからなるラッ
ピングテープの場合、熱硬化性樹脂に対する剥離性が良
いため、表面を離型剤処理しなくても樹脂の加熱・硬化
後に除去可能であるものの、ポリエステルフイルム等に
比べ強度が低いので、ラッピングテープに必要な強度を
もたせるためには比較的厚手のフイルムを使用すること
が必要になる。ラッピングテープはプリプレグ上にテレ
スコープ状に巻き付けられるので、該ラッピングテープ
によりＦＲＰ成形物表面には多かれ少なかれ段差が形成
される。上記のように厚手のラッピングテープを使用す
ると、この成形後の段差が大きくなるため、成形後の表
面研磨代も大きくなり、加工工数や加工時間の問題とと
もに、前記同様パイプ状物の強度低下の問題を招く。

【０００６】また、ポリプロピレンフイルムからなるラ
ッピングテープの場合、熱収縮率を比較的高く設定でき
るものの、発生した熱収縮応力は応力緩和により熱収縮
後に急激に低下するので、高い成形圧力を保持すること
が要求されるものにあっては、その要求仕様を満たすこ
とは難しい。

【０００７】本発明の目的は、上記の如き問題点に着目
し、比較的薄手でありながらラッピングテープとして十
分な強度を有し、かつ離型剤なしでも熱硬化性樹脂に対
し良好な剥離性を有し、しかも十分な成形圧力を加える
ことが可能なＦＲＰ成形用ラッピングテープを提供する
ことにある。

【０００８】また本発明の別の目的は、そのようなラッ
ピングテープを使用して、成形後の研磨が不要かあるい
は少量の研磨で済む、ＦＲＰの製造方法を提供すること
にある。

【０００９】さらに本発明の別の目的は、上述のような
ラッピングテープを使用することにより、表面段差が小
さくかつ強度の高いＦＲＰ、とくにＣＦＲＰの成形を可
能にすることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的に沿う本発明の
ＦＲＰ成形用ラッピングテープは、熱硬化性樹脂に対し
て易剥離性を有する熱収縮性フイルムからなる第１の層
と、その第１の層よりも高いヤング率を有する熱収縮性
フイルムからなる第２の層との層状構成を有することを
特徴とするものからなる。

【００１１】また、本発明に係るＦＲＰの製造方法は、
マンドレルに補強繊維のプリプレグを巻き付け、その上
に熱収縮性ラッピングテープを巻き付け、加熱して成形
するにあたり、前記ラッピングテープとして上記のよう
なラッピングテープを用い、該ラッピングテープを、前
記プリプレグ上に、前記第１の層がプリプレグ側になる
ように巻き付けることを特徴とする方法から成る。

【００１２】本発明のラッピングテープは、第１の層と
第２の層との層状構成を有する積層フイルムからなる。
第１の層は、熱硬化性樹脂に対して易剥離性を有する熱
収縮性フイルムからなる。ここで易剥離性とは、離型剤
なしで加熱硬化後に熱硬化性樹脂から容易に剥離できる
性質のことをいう。したがって、この面をプリプレグ側
の面とすることにより、基本的に離型剤なしで、樹脂の
加熱・硬化後にラッピングテープを除去できることにな
る。

【００１３】第２の層は、第１の層よりも高いヤング率
（テープ長手方向ヤング率）を有する熱収縮性フイルム
からなる。したがって、このフイルム層によって、ラッ
ピングテープ全体の厚さが比較的薄くても、ラッピング
テープとして必要な、十分に高い強度をラッピングテー
プにもたせることができる。これによって、十分に高い
成形圧力の付与も可能となる。

【００１４】また、前記第１の層の熱収縮率（熱収縮
性）と前記第２の層の熱収縮率とを互いに異ならしめ、
これらフイルムを積層することにより、驚くべきことに
（後述の実施例にも示すように）、トータル厚さが上記
積層フイルムと同じかそれよりも大きい、いずれか一方
のフイルム層単層の場合よりも、高い熱収縮応力が得ら
れる。したがって、薄手のラッピングテープでありなが
ら、十分に高い熱収縮応力が得られ、成形硬化時のテー
プによる締め付け圧力（成形圧力）を上げて、よりボイ
ドの少ない良好な品質の成形物が得られる。

【００１５】このようなラッピングテープは、たとえば
上記第１の層をポリオレフィン系フイルム（たとえばポ
リプロピレンフイルム、ポリエチレンフイルム）とし、
第２の層をポリエステル系フイルム（例えばポリエチレ
ンテレフタレートフイルム）とし、これらを積層するこ
とによって構成される。使用に際しては、ポリオレフィ
ン系フイルム層がプリプレグ側巻き付け面とされる。ポ
リオレフィン系フイルムは、ＦＲＰのマトリクスとなる
熱硬化性樹脂に対し、元々良好な剥離性をもっているの
で、離型剤処理なしであっても、樹脂の加熱・硬化後に
容易に剥離される。また、ポリエステル系フイルムは、
ポリオレフィン系フイルムに比べ高ヤング率で高い強度
を有するので、ラッピングテープに必要な強度が主とし
てこのフイルム層で受けもたれる。

【００１６】フイルム層の積層方法については、特に限
定されず、例えば上記ポリオレフィン系フイルム層、ポ
リエステル系フイルム層として、既に製膜された市販品
を用いる場合には、両者をウレタン系接着剤等を介して
積層、接合できる。また、第１の層と第２の層を、共押
出やラミネートで積層し、その後に所定延伸条件にて製
膜するようにしてもよい。さらに、各フイルム層として
は、一軸配向（一軸延伸）フイルム、二軸配向（二軸延
伸）フイルム共に使用可能であるが、強度、厚さ精度等
の面から、共に二軸配向フイルムであることが好まし
い。

【００１７】なお、本発明のラッピングテープの各フイ
ルム層は、上記ポリエステル系フイルムやポリオレフィ
ン系フイルムに限らず、他の樹脂フイルムであってもよ
い。たとえば強度をもたせるためのフイルム層には、ポ
リアラミド系やポリフェニレンスルフィド系のフイルム
を用いることが可能である。また、各フイルム層の厚さ
も特に限定されないが、ラッピングテープ全体としては
成形物の段差を小さくする上で比較的薄手のものが好ま
しい点から、剥離性を有する第１の層は５μｍ程度、強
度をもたせるための第２の層は１０μｍ程度が好まし
い。

【００１８】上述のような積層フイルム構成を有するラ
ッピングテープは、パイプ状ＦＲＰ成形物を成形するシ
ートワインディング法やフィラメントワインディング法
などであれば、あらゆるＦＲＰについて使用可能であ
る。とくに、ゴルフクラブシャフトや釣竿に広く用いら
れているＣＦＲＰに適用して最適であり、表面段差の小
さい、高強度のＣＦＲＰ成形物が、より確実にかつより
安価に得られる。

【００１９】以下に本発明のラッピングテープ、および
それを用いた成形の実施例について説明する。ラッピン
グテープとして、図１に示すように、第１の層として厚
さ５μｍの二軸配向ポリプロピレンフイルム２と、第２
の層として厚さ１０μｍの二軸配向ポリエチレンテレフ
タレートフイルム３とを、ウレタン系接着剤層４を介し
て接合し、積層フイルム構成を有する、幅１５ｍｍの本
発明のラッピングテープ１を作製した。

【００２０】このラッピングテープ１の常温下における
破断強度、破断伸度、ヤング率、および６０℃・１５
分、８０℃・１５分、１００℃・１５分、１２０℃・１
５分の条件下における熱収縮率を測定した結果を表１に
示す。また、このラッピングテープ１の４０℃〜２７０
℃における熱収縮応力特性の挙動を測定した結果、図２
に示すような結果を得た（昇温速度：１０℃／分）。

【００２１】従来技術との比較のために、次のような単
層フイルムからなる幅１５ｍｍのラッピングテープを作
製し、上記同様の特性を測定した。 ・厚さ２５μｍの二軸配向ポリエチレンテレフタレート
フイルム ・厚さ３０μｍの二軸配向ポリプロピレンフイルム ・厚さ３０μｍの一軸配向ポリプロピレンフイルム 測定結果を、表１および図３〜図５に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】表１に示したように、本発明に係るラッピ
ングテープは、強度とヤング率は二軸配向ポリエチレン
テレフタレート並みに高く、伸度は一軸配向ポリプロピ
レンフイルム並みに低く、ラッピングテープとして極め
て望ましい特性を有していた。また、熱収縮率は、二軸
配向ポリプロピレンフイルムと一軸配向ポリプロピレン
フイルムの中間の挙動を示した。熱収縮応力について
は、二軸配向ポリエチレンテレフタレートフイルムおよ
び一軸配向ポリプロピレンフイルムと同じようなカーブ
を示したが、これらの中では積層フイルム構成の本発明
に係るラッピングテープの熱収縮応力が最も高かった。
また、収縮開始温度は、二軸配向ポリエチレンテレフタ
レートフイルムとほぼ同じ値を示した。

【００２４】このラッピングテープ１を用いて従来と同
様の方法で、ＣＦＲＰの円筒状物（パイプ）を成形した
ところ、離型剤なしでも樹脂の加熱・硬化後のラッピン
グテープ１の剥離性は良好であり、しかもラッピングテ
ープ１が薄手であるので表面の段差の小さいＣＦＲＰ成
形物が得られた。また、離型剤を使用していないので、
ＣＦＲＰ成形物の表面には、研磨なしのそのままの状態
にて所定の塗装が可能であった。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のＦＲＰ成
形用ラッピングテープによるときは、薄手のフイルムで
ありながら離型剤処理なしでも熱硬化性樹脂に対し良好
な剥離性を有し、かつ十分な強度を有し、しかも熱収縮
時に高い収縮応力を持続できる、成形に用いて最適なラ
ッピングテープが得られる。またこのラッピングテープ
を用いたＦＲＰの製造方法では、表面段差の小さい、か
つ成形後の表面研磨が不要となる、しかもボイド等の少
ない高品質、高強度のＦＲＰ成形物が得られる。したが
って、ゴルフクラブシャフトや釣竿等用のＣＦＲＰパイ
プに用いて最適な成形物が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るラッピングテープの断
面図である。

【図２】図１のラッピングテープの熱収縮応力特性図で
ある。

【図３】二軸配向ポリエチレンテレフタレート単層フイ
ルムからなるラッピングテープの熱収縮応力特性図であ
る。

【図４】二軸配向ポリプロピレン単層フイルムからなる
ラッピングテープの熱収縮応力特性図である。

【図５】一軸配向ポリプロピレン単層フイルムからなる
ラッピングテープの熱収縮応力特性図である。

【符号の説明】

１ ラッピングテープ ２ 第１の層としての二軸配向ポリプロピレンフイルム ３ 第２の層としての二軸配向ポリエチレンテレフタレ
ートフイルム ４ ウレタン系接着剤層

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱硬化性樹脂に対して易剥離性を有する
   熱収縮性フイルムからなる第１の層と、その第１の層よ
   りも高いヤング率を有する熱収縮性フイルムからなる第
   ２の層との層状構成を有することを特徴とする、ＦＲＰ
   成形用ラッピングテープ。
2. 【請求項２】 前記第１の層がポリオレフィン系フイル
   ムからなり、前記第２の層がポリエステル系フイルムか
   らなる、請求項１のＦＲＰ成形用ラッピングテープ。
3. 【請求項３】 前記第１の層の熱収縮率と前記第２の層
   の熱収縮率とが互いに異なっている、請求項１のＦＲＰ
   成形用ラッピングテープ。
4. 【請求項４】 マンドレルに補強繊維のプリプレグを巻
   き付け、その上に熱収縮性ラッピングテープを巻き付
   け、加熱して成形するにあたり、前記ラッピングテープ
   として請求項１ないし３のいずれかに記載のラッピング
   テープを用い、該ラッピングテープを、前記プリプレグ
   上に、前記第１の層がプリプレグ側になるように巻き付
   けることを特徴とする、ＦＲＰの製造方法。