JP3147640B2 - プリプレグ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の利用分野】本発明は新規な構成のプリプレグに
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年プリプレグを用い、各種の物品を作
成したり、あるいは既存の物体を補強する方法が多用さ
れてきている。プリプレグに用いられる補強繊維は、織
物状にしたものや一方向に揃えたものが用いられてい
る。そしてプリプレグには、通常樹脂は、３５重量％程
度のものが使用され、樹脂量を少なくしても最低３０％
のものが使用されていた。これは樹脂の量が３０％未満
になると、硬化後に空隙（ボイド）等が発生しやすく、
良好な成形物が得られにくくなりやすいためである。又
ＦＡＷ（１ｍ² 当たりに使用する炭素繊維の重さ）とし
ては、１００〜１７５ｇ／ｍ² の範囲のものが用いられ
ている。これは１００ｇ／ｍ² 未満のものを使用すると
炭素繊維の量が少なすぎて補強効果が十分でなくなりや
すく、所望の強度を得るために多数のプリプレグを使用
することになり、結局手間がかかり作業性が悪化しやす
いためであり、また１７５ｇ／ｍ² を越えるものを使用
するとプリプレグが固くしなやかさに欠けるものとな
り、これまた作業性が悪化しやすいためである。

【０００３】そして本発明者らは、先に前述の従来のプ
リプレグを改良し、新たに樹脂含有量が１５重量％以下
かつＦＡＷ（１ｍ² 当たりに使用する炭素繊維の重さ）
が２００ｇ／ｍ² 以上であるプリプレグを発明し、少な
い枚数で、多くの炭素繊維が含まれ、補強効果を高くで
きることを達成した（特願平５−１７６８７０号）。こ
の出願には、一方向炭素繊維を補強繊維とした場合、樹
脂の量を減らしたため、繊維相互の接着を補助するた
め、その片方の面に、ガラス繊維の布を貼付すると好ま
しいことも記載されている。

【０００４】

【発明が解決すべき課題】しかしながらかかるプリプレ
グは、画期的なものであったが、特に樹脂量を少なくし
たり、補強繊維の量を増やしたりした場合、保存条件等
の取扱条件によっては、繊維同士の剥離が生じることが
あった。これを妨げるために通常のガラス繊維の布を貼
付すると、繊維同士の剥離は防げるものの、プリプレグ
が分厚くなったり、あるいはやはり保存条件等の取扱条
件によっては、ガラス繊維の布自体がプリプレグから剥
離してしまうことも生じる可能性がある。

【０００５】そこで、本発明者らは、鋭意研究の結果、
かかる課題は、上述のガラス繊維の布に代えて、網状体
を貼付することによりかかる課題が解決されることを見
出し本発明に到達した。すなわち本発明の目的は、繊維
同士の剥離を殆ど生じないプリプレグを提供することで
あり、本発明の他の目的は、何枚ものプリプレグを重ね
張りしても厚くなることのないプリプレグを提供するこ
とであり、そして本発明の他の目的は、保存性に優れ、
工事現場等での保管の手間が少なくてすむプリプレグを
提供することである。そして、かかる本発明の目的は、
補強用繊維が一方向炭素繊維であるプリプレグであり、
樹脂含有量が１５重量％以下かつＦＡＷ（１ｍ²当たり
に使用する炭素繊維の重さ）が１５０ｇ／ｍ²以上であ
るプリプレグであって、その少なくとも一方の面に網状
体を貼付したプリプレグ、好ましくは、該網状体が、ガ
ラス繊維又は炭素繊維からなる前述のプリプレグ、そし
て特に好ましくは、該網状体が、３軸の組布である前述
のプリプレグ、により容易に達成される。

【０００６】以下本発明を詳細に説明する。本発明のプ
リプレグに用いられる炭素繊維は、ＰＡＮ系、ピッチ系
あるいはその他の原料から製造されたものが使用でき
る。本発明のプリプレグは、炭素繊維が一方向に並んだ
ものであり、その量は、ＦＡＷ（１ｍ² 当たりに使用す
る炭素繊維の重さ）が１５０ｇ／ｍ² 以上、特に２００
ｇ／ｍ² 以上であることが、本発明の効果が顕著に得ら
れるため好ましい。ＦＡＷが１５０ｇ／ｍ² 未満のプリ
プレグであっても特に支障を生じるわけではないが、こ
の場合、繊維同士の剥離という課題自身があまり表面化
しないので、船で輸送する等、厳しい条件にさらされる
可能性がある場合以外は、特にコスト面からあまり好ま
しくはない。

【０００７】また同様に、樹脂の含有量としては、１５
重量％以下であることが好ましい。そして好ましい範囲
としては、８〜１２重量％である。１５重量％を越える
と、ＦＡＷが１５０ｇ／ｍ² 未満の場合と同様、効果が
顕著でなくなるためである。本発明のプリプレグに用い
られる樹脂は、高温硬化型のものであれば特に限定され
ないが、通常７０℃以上の硬化温度を有するものであれ
ば好ましく、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポ
リエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ビスマレイ
ミド樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリウレタ
ン樹脂等が用いられる。

【０００８】本発明のプリプレグの特徴は、各種繊維製
の網状体を少なくとも一方の面に積層してなることであ
る。ここで用いられる網状体とは、各種繊維により構成
される網をいう。網の目の大きさ（編まれた１単位の直
径又は織られた１単位の１辺の平均の長さとする）は、
２ｍｍ以上が好ましい。２ｍｍ未満であると、各種繊維
製の通常の布を用いた場合との効果の差異が、小さくな
り好ましくない。又，網の目の形状は、正多角形である
ことが、異方性が少なくなるため好ましい。

【０００９】網状体の材料としては、ナイロン、芳香族
ポリアミド繊維、炭素繊維、ガラス繊維等の各種繊維が
好適に使用される。この内特に好適なのは炭素繊維とガ
ラス繊維である。網状体の構成に関しては、編まれたも
の、又は２軸あるいは多軸に織られたものが用いられ、
特に好適には、図１に示すような３軸の網状体が、比較
的簡単に製造でき、かつどの方向からの力に対しても平
均的に抵抗することができるため、好ましい。又、網状
体を構成する繊維の軸方向は、一方向炭素繊維の剥離を
阻止することを重要視すれば、補強繊維である一方向炭
素繊維の方向と異なっていることが好ましく、製造上の
容易さの点を重要視すれば、網状体を構成する繊維の軸
の一つが、補強繊維である一方向炭素繊維の方向と一致
することが好ましい。

【００１０】本発明のプリプレグは常法に従って作成で
き、特に製造にあたり特別な方法を用いる必要はない。
製造方法の一例を一面にガラス繊維製の網を積層した例
で説明する。まず離型紙上に炭素繊維を所望のＦＡＷと
なる量を載せ、樹脂含浸し、加熱し、樹脂をＢステージ
まで硬化させ、プリプレグ化した後、この上にガラス繊
維製の網を接着剤を介して張りつけ、最後に離型紙を剥
がせばよい。このとき、接着剤は、網の全面につけても
よく、また、網の結節点にのみつけてもよい。

【００１１】あるいは離型紙上にガラス繊維製の網を載
せ、その上に樹脂を載せる。その上に炭素繊維をＦＡＷ
が好ましくは１５０ｇ／ｍ² 以上となる量を載せ、その
上に樹脂、さらにその上に離型紙を載せる。この状態で
適当に加熱し、樹脂をＢステージまで硬化させ、プリプ
レグ化し、両面の離型紙を剥がしても本発明のプリプレ
グが得られる。

【００１２】

【実施例】以下本発明を実施例を用いて説明するが、本
発明はその要旨を越えない限り、実施例に限定されるも
のではない。 （実施例１）離型紙上に炭素繊維をＦＡＷ、３３０ｇ／
ｍ² 載せ、硬化温度１２０℃のエポキシ樹脂を３０ｇ／
ｍ² 含浸させ、加熱し、樹脂をＢステージまで硬化させ
たプリプレグを製造した。この片面に網状体として、三
軸組布「ＫＴ２２１Ｂ」（日東紡社、１辺の長さ１０．
４ｍｍ）を接着剤を介して張りつけ、最後に離型紙を剥
がして、ガラススクリム（２５ｇ／ｍ² ）を付けた、樹
脂含有量を８．３重量％、ＦＡＷが３３０ｇ／ｍ² のプ
リプレグを製造した。このプリプレグはしなやかで、直
線性の優れたものであり、繊維同士の剥離も生じなかっ
た。このプリプレグを２５℃で１０日間放置したが、繊
維同士、あるいは繊維と網状体との剥離はほとんど生じ
なかった。 （実施例２）網状体として、三軸組布「ＫＴ１１８Ａ」
（日東紡社、１辺の長さ５．２ｍｍ）を用いた以外は、
実施例１と同様にして、本発明のプリプレグを製造し
た。このプリプレグはしなやかで、直線性の優れたもの
であった。このプリプレグを２５℃で１４日間放置した
後、手で激しく振り回したところ、繊維同士、あるいは
繊維と網状体との剥離はほとんど生じなかった。 （比較例１）網状体のかわりにガラススクリム（スクリ
ムを構成する繊維の間隔約０．３ｍｍ）を使用した以外
は、実施例１と同様のプリプレグを製造した。このプリ
プレグを２５℃で１０日間放置し、その後手で激しく振
り回したところ、一部にガラススクリムの剥離が見られ
た。

【００１３】

【発明の効果】本発明により、長期に渡って保存しても
繊維同士の剥離を殆ど生じず、重ね張りても厚くなるこ
とのないプリプレグを提供でき、また、保存性に優れ、
工事現場等での保管の手間が少なくてすむプリプレグを
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に用いる網状体の一例である三
軸組布を示す説明図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｄ０１Ｆ 9/12 Ｄ０１Ｆ 9/12 Ｃ０８Ｌ 63:00 (56)参考文献 特開 平５−16138（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−113039（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−202531（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−156927（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08J 5/00 - 5/24 B32B 5/00 B32B 27/12

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 補強用繊維が一方向炭素繊維で、樹脂含
   有量が１５重量％以下かつＦＡＷ（１ｍ ² 当たりに使用
   する炭素繊維の重さ）が１５０ｇ／ｍ ² 以上であるプリ
   プレグであって、その少なくとも一方の面に網状体を貼
   付したプリプレグ。
2. 【請求項２】 ＦＡＷが２００ｇ／ｍ ² 以上である請求
   項１に記載のプリプレグ。
3. 【請求項３】 該網状体が、ガラス繊維または炭素繊維
   からなる請求項１又は２に記載のプリプレグ。
4. 【請求項４】 該網状体が、３軸の組布である請求項１
   〜３のいずれかに記載のプリプレグ。