JP2932329B2 - プリプレグシートおよび成形体 - Google Patents
プリプレグシートおよび成形体Info
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- JP2932329B2 JP2932329B2 JP29606391A JP29606391A JP2932329B2 JP 2932329 B2 JP2932329 B2 JP 2932329B2 JP 29606391 A JP29606391 A JP 29606391A JP 29606391 A JP29606391 A JP 29606391A JP 2932329 B2 JP2932329 B2 JP 2932329B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は繊維強化プリプレグシー
トに関し、さらに詳しくは、繊維強化樹脂の釣竿やゴル
フシャフトその他管状体を成形する際に有用な積層プリ
プレグシートに関する。
トに関し、さらに詳しくは、繊維強化樹脂の釣竿やゴル
フシャフトその他管状体を成形する際に有用な積層プリ
プレグシートに関する。
【０００２】
【従来の技術】一方向性プリプレグシート（以下ＵＤプ
レグシートという）は、炭素繊維やガラス繊維などの補
強繊維を一方向に並列かつシート状引揃え、これにエポ
キシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化樹脂を
含浸予備硬化させたものである。このようなＵＤプリプ
レグシートは、釣竿やゴルフシャフトなどの分野におい
て使われてきた。
レグシートという）は、炭素繊維やガラス繊維などの補
強繊維を一方向に並列かつシート状引揃え、これにエポ
キシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化樹脂を
含浸予備硬化させたものである。このようなＵＤプリプ
レグシートは、釣竿やゴルフシャフトなどの分野におい
て使われてきた。
【０００３】このようなＵＤプリプレグシートを釣竿の
ような、管状成形体に成形する際にはＵＤプリプレグシ
ートの強化繊維の配向方向と主応力の方向、すなわち釣
竿の軸方向と一致させる必要がある。しかしながらこの
ようにして得られた管状成形体は繊維の配向方向に対し
ては、十分な特性を発揮するが、繊維の配向方向の直角
方向に対しては十分な特性を発揮しなかった。
ような、管状成形体に成形する際にはＵＤプリプレグシ
ートの強化繊維の配向方向と主応力の方向、すなわち釣
竿の軸方向と一致させる必要がある。しかしながらこの
ようにして得られた管状成形体は繊維の配向方向に対し
ては、十分な特性を発揮するが、繊維の配向方向の直角
方向に対しては十分な特性を発揮しなかった。
【０００４】繊維の配向方向に対する直角方向の機械的
特性を十分発揮させるために、ＵＤプリプレグシートの
繊維方向に対してほぼ直角方向に他のＵＤプリプレグシ
ートを重ねる方法が特開昭５０−１５１６９３号公報に
報告されている。
特性を十分発揮させるために、ＵＤプリプレグシートの
繊維方向に対してほぼ直角方向に他のＵＤプリプレグシ
ートを重ねる方法が特開昭５０−１５１６９３号公報に
報告されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一方、ＵＤプリプレグ
シートは一般にその形態を良好に保持するために、離型
紙上に載せた連続した形態で製造、供給されることが多
い。本発明者らは上記特開昭５０−１５１６９３号公報
を参考に、図１に示すようにＵＤプリプレグシートにそ
の繊維方向に対して直角方向に補強ＵＤプリプレグシー
トを重ねて２層プリプレグシートを製作した。この２層
プリプレグシートを用いて管状成形体を成形してみる
と、図２に示すような補強用のＵＤシート間のラップや
ギャップ、あるいはそのＵＤプリプレグシートを構成す
る繊維束の広がりのむら等で生じるプリプレグの厚みむ
らのために、図３に示すような管状成形体表面上の凹凸
が顕著となり、管状成形体の曲げ強度の低下あるいはそ
の強度のばらつきが発生した。本発明者らは管状成形体
の長手方向ばかりでなく、その直角方向にも十分な機械
的強度を有し、かつ表面外観の優れた管状成形体を得る
ことを目的として、鋭意検討した結果本発明を完成する
に至った。
シートは一般にその形態を良好に保持するために、離型
紙上に載せた連続した形態で製造、供給されることが多
い。本発明者らは上記特開昭５０−１５１６９３号公報
を参考に、図１に示すようにＵＤプリプレグシートにそ
の繊維方向に対して直角方向に補強ＵＤプリプレグシー
トを重ねて２層プリプレグシートを製作した。この２層
プリプレグシートを用いて管状成形体を成形してみる
と、図２に示すような補強用のＵＤシート間のラップや
ギャップ、あるいはそのＵＤプリプレグシートを構成す
る繊維束の広がりのむら等で生じるプリプレグの厚みむ
らのために、図３に示すような管状成形体表面上の凹凸
が顕著となり、管状成形体の曲げ強度の低下あるいはそ
の強度のばらつきが発生した。本発明者らは管状成形体
の長手方向ばかりでなく、その直角方向にも十分な機械
的強度を有し、かつ表面外観の優れた管状成形体を得る
ことを目的として、鋭意検討した結果本発明を完成する
に至った。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、繊維が
一軸方向に配列された主プリプレグシートに対し、これ
と繊維方向が交差する複数の繊維が一軸方向に配列され
た補強用プリプレグシートを主プリプレグの繊維配列方
向に順次配列して積層されたプリプレグシートにおい
て、主プリプレググシートの繊維方向と各補強用プリプ
レグシートの繊維方向とのなす交差角θが８２゜≦θ≦
８８゜であることを特徴とするプリプレグシートおよび
該プリプレグシートから得られる管状成形体である。
一軸方向に配列された主プリプレグシートに対し、これ
と繊維方向が交差する複数の繊維が一軸方向に配列され
た補強用プリプレグシートを主プリプレグの繊維配列方
向に順次配列して積層されたプリプレグシートにおい
て、主プリプレググシートの繊維方向と各補強用プリプ
レグシートの繊維方向とのなす交差角θが８２゜≦θ≦
８８゜であることを特徴とするプリプレグシートおよび
該プリプレグシートから得られる管状成形体である。
【０００７】本発明のプリプレグシートに用いられる強
化繊維としては、炭素繊維、黒鉛繊維、ＥもしくはＳガ
ラスを原料とするガラス繊維、ボロン繊維、金属繊維等
を始めとする無機繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維
などの有機繊維が挙げられる。また、本発明に用いられ
るマトリックス樹脂としては、熱硬化性樹脂または熱可
塑性樹脂等が用いられ、具体例としてはエポキシ樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂、アリル樹脂、フェノール樹
脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられ
る。
化繊維としては、炭素繊維、黒鉛繊維、ＥもしくはＳガ
ラスを原料とするガラス繊維、ボロン繊維、金属繊維等
を始めとする無機繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維
などの有機繊維が挙げられる。また、本発明に用いられ
るマトリックス樹脂としては、熱硬化性樹脂または熱可
塑性樹脂等が用いられ、具体例としてはエポキシ樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂、アリル樹脂、フェノール樹
脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられ
る。
【０００８】また、本発明において使用される基材とな
る主プリプレグシートおよび補強用プリプレグシートは
例えば、特開昭５９−１３５２３０号公報および特開昭
５９−１８４６１４号公報に示された方法により得られ
る。このようにして得られたＵＤプリプレグは一般にそ
の形態を良好に保持するために、離型紙上に載せた連続
した形態で製造、供給されることが多い。
る主プリプレグシートおよび補強用プリプレグシートは
例えば、特開昭５９−１３５２３０号公報および特開昭
５９−１８４６１４号公報に示された方法により得られ
る。このようにして得られたＵＤプリプレグは一般にそ
の形態を良好に保持するために、離型紙上に載せた連続
した形態で製造、供給されることが多い。
【０００９】本発明のプリプレグシートは次のようにし
て作られる。基材となるＵＤプリプレグシート上に予め
基材となる主ＵＤプリプレグの大きさに対して十分な大
きさの補強用ＵＤプリプレグシートを複数枚切り出して
おく。補強用ＵＤプリプレグシートを図４に示すように
基材となるＵＤプリプレグシートの繊維方向と補強用Ｕ
Ｄプリプレグシートの繊維方向とのなす角度θが８２゜
≦θ≦８８゜となるように並べて低温アイロン等で仮止
めを施し、その後、７０℃程度に暖められたロール等で
圧着し、プリプレグシートが得られる。またその他の方
法として、予め図５に示すような補強用ＵＤプリプレグ
シートテープを作成しておき、該テープを主ＵＤプリプ
レグシートの上に設置した後、加熱圧着しプリプレグシ
ートとしてもよい。θが８８゜を越えると、プリプレグ
シートから得られる管状成形体表面に凹凸が発生し、同
時に管状体の曲げ強度が低下し、そのばらつきも大きく
なり好ましくない。またθが８２゜未満になると、得ら
れる成形体表面の凹凸は低減するが、管状成形体の側面
に垂直な方向の剛性および圧縮強度が低下し、本来の補
強用ＵＤプリプレグシートによる補強効果が得られなく
なるために好ましくない。
て作られる。基材となるＵＤプリプレグシート上に予め
基材となる主ＵＤプリプレグの大きさに対して十分な大
きさの補強用ＵＤプリプレグシートを複数枚切り出して
おく。補強用ＵＤプリプレグシートを図４に示すように
基材となるＵＤプリプレグシートの繊維方向と補強用Ｕ
Ｄプリプレグシートの繊維方向とのなす角度θが８２゜
≦θ≦８８゜となるように並べて低温アイロン等で仮止
めを施し、その後、７０℃程度に暖められたロール等で
圧着し、プリプレグシートが得られる。またその他の方
法として、予め図５に示すような補強用ＵＤプリプレグ
シートテープを作成しておき、該テープを主ＵＤプリプ
レグシートの上に設置した後、加熱圧着しプリプレグシ
ートとしてもよい。θが８８゜を越えると、プリプレグ
シートから得られる管状成形体表面に凹凸が発生し、同
時に管状体の曲げ強度が低下し、そのばらつきも大きく
なり好ましくない。またθが８２゜未満になると、得ら
れる成形体表面の凹凸は低減するが、管状成形体の側面
に垂直な方向の剛性および圧縮強度が低下し、本来の補
強用ＵＤプリプレグシートによる補強効果が得られなく
なるために好ましくない。
【００１０】本発明のプリプレグシートから成形体を得
る方法としては、例えば、プリプレグシートをマンドレ
ルに基材となる主ＵＤプリプレグシートの繊維方向とマ
ンドレルの長手方向を一致させ、必要枚数となるように
巻きつけ加熱および加圧処理することによって成形体を
得る方法が挙げられる。加熱および加圧処理については
金型等を用いたコンプレッション成形オートクレーブ成
形、真空バック成形、テープラッピング成形等の成形法
が挙げられる。
る方法としては、例えば、プリプレグシートをマンドレ
ルに基材となる主ＵＤプリプレグシートの繊維方向とマ
ンドレルの長手方向を一致させ、必要枚数となるように
巻きつけ加熱および加圧処理することによって成形体を
得る方法が挙げられる。加熱および加圧処理については
金型等を用いたコンプレッション成形オートクレーブ成
形、真空バック成形、テープラッピング成形等の成形法
が挙げられる。
【００１１】
【実施例】以下実施例により本発明を具体的に説明す
る。 （１）曲げ特性試験：積層したプリプレグシートを１０
φの鉄製マンドレルに４周巻き付け、ポリプロピレン製
テープ（巾１５ｍｍ）をテープ張力３ｋｇ／１５ｍｍで
ラッピングし１３０℃２時間の条件で硬化して６００ｍ
ｍのパイプを成形した。これを試料として図６に示すよ
うな測定治具を用いて曲げ強度および曲げ弾性率を測定
した。図中６−ａは可動圧子、６−ｂは固定圧子、６−
ｃはサンプルＣＦＲＰパイプ、６−ｄは圧子部での応力
集中を防ぐために装着した内径１１．５ｍｍ、厚さ２ｍ
ｍ、巾１０ｍｍの金属リングを示す。測定条件は可動圧
子長スパン５００ｍｍ，固定圧子スパン長１５０ｍｍ、
クロスヘッドスピード１５ｍｍ／ｍｉｎ、測定雰囲気は
２１℃５０％ＲＨで実施した。評価は６点の平均値を求
めるとともに、ばらつき度を評価するためその変動率
（ＣＶ値）を求めた。 （２）圧縮特性試験：管状成形体の側面方向からの圧縮
特性を図７に示すような治具を用いて評価した。図７に
おいて、７−ａはロードセルで、７−ｂは圧縮用天板、
７−ｃは管状成形体、７−ｄはベースプレートを示す。
試料は上記曲げ特性試験の試料調整において２０φの鉄
製マンドレルを用いることおよび巻回数を３回にしたこ
とを除いて同様にして調整した。なおその評価は図８に
示すような応力−たわみ曲線から破断強度および剛性率
（＝弾性限応力／弾性限たわみ量）を求めることにより
行った。
る。 （１）曲げ特性試験：積層したプリプレグシートを１０
φの鉄製マンドレルに４周巻き付け、ポリプロピレン製
テープ（巾１５ｍｍ）をテープ張力３ｋｇ／１５ｍｍで
ラッピングし１３０℃２時間の条件で硬化して６００ｍ
ｍのパイプを成形した。これを試料として図６に示すよ
うな測定治具を用いて曲げ強度および曲げ弾性率を測定
した。図中６−ａは可動圧子、６−ｂは固定圧子、６−
ｃはサンプルＣＦＲＰパイプ、６−ｄは圧子部での応力
集中を防ぐために装着した内径１１．５ｍｍ、厚さ２ｍ
ｍ、巾１０ｍｍの金属リングを示す。測定条件は可動圧
子長スパン５００ｍｍ，固定圧子スパン長１５０ｍｍ、
クロスヘッドスピード１５ｍｍ／ｍｉｎ、測定雰囲気は
２１℃５０％ＲＨで実施した。評価は６点の平均値を求
めるとともに、ばらつき度を評価するためその変動率
（ＣＶ値）を求めた。 （２）圧縮特性試験：管状成形体の側面方向からの圧縮
特性を図７に示すような治具を用いて評価した。図７に
おいて、７−ａはロードセルで、７−ｂは圧縮用天板、
７−ｃは管状成形体、７−ｄはベースプレートを示す。
試料は上記曲げ特性試験の試料調整において２０φの鉄
製マンドレルを用いることおよび巻回数を３回にしたこ
とを除いて同様にして調整した。なおその評価は図８に
示すような応力−たわみ曲線から破断強度および剛性率
（＝弾性限応力／弾性限たわみ量）を求めることにより
行った。
【００１２】実施例１〜４および比較例１〜２ プリプレグシートは第４図に示すように補強用ＵＤプリ
プレグシート（三菱レイヨン製プリプレグ：品番ＭＲ３
３０Ｊ０２５Ｓ、繊維量３０ｇ／ｍ2、樹脂含有率３
８．８％；炭素繊維：三菱レイヨン製、品番ＭＲ３０−
３Ｌ、弾性率２８ｔ／ｍｍ2）を、基材となる主ＵＤプ
リプレグシート（三菱レイヨン製プリプレグ：品番ＨＲ
３３０Ｅ１５０Ｓ、繊維量１３９ｇ／ｍ2、樹脂含有率
３０％；炭素繊維：三菱レイヨン製、品番ＨＲ４０−１
２Ｍ、弾性率４０ｔ／ｍｍ2）上に、補強用ＵＤプリプ
レグシートの繊維の配向方向と基材となるＵＤプリプレ
グシートの繊維配向とのなす交差角θがそれぞれ９０
゜、８８゜、８６゜、８４゜、８２、８０゜になるよう
にして並べ、低温アイロンで仮止めを施し、その後、７
０℃程度に暖められたロール等で圧着し、６種類のプリ
プレグシートを得た。これらのプリプレグシートから曲
げ特性試験および圧縮特性試験用の試料を成形し、それ
ぞれについて評価を行った。結果を表１に示す。
プレグシート（三菱レイヨン製プリプレグ：品番ＭＲ３
３０Ｊ０２５Ｓ、繊維量３０ｇ／ｍ2、樹脂含有率３
８．８％；炭素繊維：三菱レイヨン製、品番ＭＲ３０−
３Ｌ、弾性率２８ｔ／ｍｍ2）を、基材となる主ＵＤプ
リプレグシート（三菱レイヨン製プリプレグ：品番ＨＲ
３３０Ｅ１５０Ｓ、繊維量１３９ｇ／ｍ2、樹脂含有率
３０％；炭素繊維：三菱レイヨン製、品番ＨＲ４０−１
２Ｍ、弾性率４０ｔ／ｍｍ2）上に、補強用ＵＤプリプ
レグシートの繊維の配向方向と基材となるＵＤプリプレ
グシートの繊維配向とのなす交差角θがそれぞれ９０
゜、８８゜、８６゜、８４゜、８２、８０゜になるよう
にして並べ、低温アイロンで仮止めを施し、その後、７
０℃程度に暖められたロール等で圧着し、６種類のプリ
プレグシートを得た。これらのプリプレグシートから曲
げ特性試験および圧縮特性試験用の試料を成形し、それ
ぞれについて評価を行った。結果を表１に示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】交差角θが９０°の場合には、得られた成
形体の表面の凹凸が顕著であり、また表１からわかるよ
うに、曲げ強度のばらつきがありそのために強度値自体
も低くなっている。また、交差角θが８０°の場合に
は、得られた成形体の表面の凹凸はないものの、表１よ
りわかるように曲げ弾性率の低下、圧縮時の破断強度低
下および剛性率が低下している。一方、本願発明のプリ
プレグシートから得られた成形体は表面の凹凸もなく、
かつ十分な曲げ強度を有し、またそのばらつきもなく、
さらには圧縮時の破断強度および剛性率も十分なもので
ある。
形体の表面の凹凸が顕著であり、また表１からわかるよ
うに、曲げ強度のばらつきがありそのために強度値自体
も低くなっている。また、交差角θが８０°の場合に
は、得られた成形体の表面の凹凸はないものの、表１よ
りわかるように曲げ弾性率の低下、圧縮時の破断強度低
下および剛性率が低下している。一方、本願発明のプリ
プレグシートから得られた成形体は表面の凹凸もなく、
かつ十分な曲げ強度を有し、またそのばらつきもなく、
さらには圧縮時の破断強度および剛性率も十分なもので
ある。
【図１】主ＵＤプリプレグシート上に複数の補強ＵＤプ
リプレグシートが主ＵＤプリプレグシートの繊維配向方
向に順次に配列され、かつ主プリプレグシートの繊維配
向方向と補強ＵＤプリプレグシートの繊維配向方向とが
なす角度が９０゜となっている積層プリプレグシートの
斜視図である。
リプレグシートが主ＵＤプリプレグシートの繊維配向方
向に順次に配列され、かつ主プリプレグシートの繊維配
向方向と補強ＵＤプリプレグシートの繊維配向方向とが
なす角度が９０゜となっている積層プリプレグシートの
斜視図である。
【図２】主ＵＤプリプレグシート上に補強ＵＤプリプレ
グを重ねた際に起こるラップとギャップを示した積層プ
リプレグの概略図である。
グを重ねた際に起こるラップとギャップを示した積層プ
リプレグの概略図である。
【図３】図２に示すプリプレグシートを用いて製作され
た成形体の概略図である。
た成形体の概略図である。
【図４】本発明のプリプレグシートの斜視図である（８
２゜≦θ≦８８゜）。
２゜≦θ≦８８゜）。
【図５】本発明において使用することのできる補強用Ｕ
Ｄプリプレグシートテープの斜視図である。
Ｄプリプレグシートテープの斜視図である。
【図６】管状成形体の４点曲げ試験用測定装置の概略図
である。
である。
【図７】圧縮特性試験測定法の概略図である。
【図８】圧縮特性試験測定の際の応力−たわみ曲線の概
略図である。
略図である。
１−ａ 主ＵＤプリプレグシート １−ｂ 主ＵＤプリプレグシートの繊維配向方向 ２−ａ 補強ＵＤプリプレグシート ２−ｂ 補強ＵＤプリプレグシートの繊維配向方向 ３ ラップ ４ ギャップ ６−ａ ロードセル ６−ｂ 圧縮用天板 ６−ｃ 管状成形体 ６−ｄ ベースプレート ７−ａ 可動圧子 ７−ｂ 固定圧子 ７−ｃ 管状成形体 ７−ｄ 金属製リング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｋ 105:10
Claims (2)
- 【請求項１】 繊維が一軸方向に配列された主プリプレ
グシートに対し、これと繊維方向が交差する、繊維方向
が一軸方向に配列された複数の補強用プリプレグシート
を主プリプレグの繊維配向方向に順次配列して積層され
たプリプレグシートにおいて、 主プリプレグシートの繊維方向と各補強用プリプレグシ
ートの繊維方向とのなす交差角θが８２°≦θ≦８８°
であることを特徴とするプリプレグシート。 - 【請求項２】 請求項１のプリプレグシートから得られ
る管状成形体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29606391A JP2932329B2 (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | プリプレグシートおよび成形体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29606391A JP2932329B2 (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | プリプレグシートおよび成形体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05131581A JPH05131581A (ja) | 1993-05-28 |
| JP2932329B2 true JP2932329B2 (ja) | 1999-08-09 |
Family
ID=17828628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29606391A Expired - Lifetime JP2932329B2 (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | プリプレグシートおよび成形体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2932329B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6712900B2 (ja) * | 2016-05-13 | 2020-06-24 | 津田駒工業株式会社 | 強化繊維基材の製造方法 |
| WO2023199577A1 (ja) * | 2022-04-14 | 2023-10-19 | 株式会社Ihi | 積層体製造方法及び積層体製造装置 |
-
1991
- 1991-11-12 JP JP29606391A patent/JP2932329B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 特開 昭５８−２１６６３５（ＪＰ，Ａ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05131581A (ja) | 1993-05-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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