JP3275009B2 - プリプレグ - Google Patents
プリプレグInfo
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- JP3275009B2 JP3275009B2 JP18803991A JP18803991A JP3275009B2 JP 3275009 B2 JP3275009 B2 JP 3275009B2 JP 18803991 A JP18803991 A JP 18803991A JP 18803991 A JP18803991 A JP 18803991A JP 3275009 B2 JP3275009 B2 JP 3275009B2
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- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
特性に優れており、特に靭性があり振動減衰性及び耐衝
撃特性、更には圧縮強度及び捩り破壊強度などに優れ、
例えば、ゴルフクラブシャフト或はゴルフクラブヘッド
フェース面、釣り竿、テニスラケット或はバドミントン
ラケットのような種々のラケットフレームなどのスポー
ツレジャー用品、自転車のフレーム、更には種々の機械
部品用パイプ材、その他の部材を製造するのに好適に使
用することのできるプリプレグに関するものである。特
に、本発明のプリプレグは、箔状エキスパンドメタル層
の少なくとも一側に、強化繊維の中にマトリクス樹脂が
含浸された繊維強化複合樹脂が配置され、衝撃強度及び
捩り破壊強度に優れたプリプレグが提供される。
用いたプリプレグが種々の技術分野にて広く使用されて
おり、例えばゴルフクラブシャフトなどのスポーツ用品
の製造に際しても、軽量で且つ機械的強度も高いという
理由から多く利用されており、極めて良好な成果を納め
ている。
で、或は、使用時の感触の点で改良が望まれており、斯
る要望に応えるべく、繊維強化プリプレグとして、例え
ば、炭素繊維及び、炭素繊維とは異なる例えばボロン繊
維、チタン繊維、アモルファス繊維、ステンレススチ−
ル繊維、ガラス繊維、種々の有機繊維などの異種繊維を
強化繊維として用いたハイブリッドプリプレグを使用す
ることが提案され、そのための研究が盛んに行われてい
る(特願平1−342441号)。
に製造し得て、機械的強度の向上及び感触の改善を達成
し得る。
離の増大などのために、引張強度、圧縮強度及び弾性
率、更には、粘りなどのような機械的特性の向上が希求
されており、又、使用時の感触(打球感)、特に従来の
金属シャフトが有する感触が強く望まれており、なお一
層の改良が希求されている。
化繊維2の中にマトリクス樹脂5が含浸された繊維強化
複合樹脂層4の一側に金属箔層3Aが積層された繊維強
化プリプレグ1Aが提案されている(例えば、特開昭6
1−148045号公報を参照せよ)。
度、衝撃強度及び捩り破壊強度などに優れ、特に、これ
らプリプレグにてゴルフクラブシャフトを製作した場合
には従来の金属シャフトが有する感触を達成し得ること
が分かった。
者らの研究実験の結果によると、金属箔層を有した繊維
強化プリプレグを使用して、例えばゴルフクラブシャフ
ト或は他のパイプ材を製造した場合に、パイプ材の形状
によっては次に説明するような問題が生じることを見出
した。
する場合を示すが、ゴルフクラブシャフト200は、通
常、細長の傾斜マンドレル100に繊維強化プリプレグ
1Aを巻き付けることによって製造される。ゴルフクラ
ブシャフト200には、図9に示すように、段部200
aが形成されることがあり、上記繊維強化プリプレグ1
をこのような段部形成部に巻き付けた場合、金属箔層3
に柔軟性がなくこの段部200aにて皺202が発生す
る。このようなことは、図10に示されるように、径が
一定とされるパイプ材200に段部200aが形成され
た場合にも同じことが言える。
材200上の皺202は外観上悪いばかりでなく、この
部分の機械的強度が低下し、所期の圧縮強度、衝撃強度
及び捩り破壊強度を得ることができないといった問題を
発生させた。
どに段部が形成されたものであっても、皺などを生じる
ことなく一様なパイプ材などを成形することができ、特
に、圧縮強度、衝撃強度及び捩り破壊強度などの低下を
来すことのない、しかも美観的にも優れたスポーツレジ
ャー用品、自転車のフレーム、更には種々の機械部品用
パイプ材及びその他の部材を製造するのに好適に使用す
ることのできるプリプレグを提供することである。
プリプレグによって達成される。要約すれば、本発明
は、厚さ30〜150μmの箔状エキスパンドメタル層
の少なくとも一側に、強化繊維の中にマトリックス樹脂
が含浸された繊維強化複合樹脂層を配置してなり、箔状
エキスパンドメタル層が、ステンレス、スチール若しく
はチタン、又は、鉄、銅、ニッケル、マグネシウムから
選択される金属又はこれらの合金からなり、強化繊維
が、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリアリレ
ート繊維、ポリエステル繊維から選択される1種又は複
数種からなり、マトリックス樹脂が、エポキシ樹脂、不
飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂から選択され
る、ことを特徴とするプリプレグである。
に即して更に詳しく説明する。
化プリプレグが示される。本実施例で繊維強化プリプレ
グ1は、強化繊維2の中にマトリクス樹脂5が含浸され
た繊維強化複合樹脂層4の一側に箔状エキスパンドメタ
ル層3が積層される。繊維強化プリプレグ1の総厚さ
(T)は、一般に20〜300μmとされる。箔状エキ
スパンドメタル層3については後で詳しく説明する。
ラス繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、窒化珪素繊維
などの無機繊維;アラミド繊維、ポリアリレ−ト繊維、
ポリエチレン繊維、ポリエステル繊維などの有機繊維;
或は、チタン繊維、アモルファス繊維、ステンレススチ
−ル繊維などの金属繊維から選択される1種を用いて、
或は、複数種の、図5に図示するように、例えば2種の
強化繊維2(2a、2b)からなるハイブリッドの形態
にて使用することができる。又、強化繊維2は、一方向
に整列して配置することもでき、又、クロス(織布)の
状態で使用することもできる。
脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ジア
リルフタレート樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性マ
トリクス樹脂が使用可能である。又、更に、硬化温度が
50〜200℃となるように硬化剤その他の付与剤、例
えば可撓性付与剤などが適当に添加される。
としてはエポキシ樹脂が好ましく、使用可能のエポキシ
樹脂としては、例えば、(1)グリシジルエーテル系エ
ポキシ樹脂(ビスフェノールA、F、S系エポキシ樹
脂、ノボラック系エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノール
A系エポキシ樹脂);(2)環式脂肪族エポキシ樹脂;
(3)グリシジルエステル系エポキシ樹脂;(4)グリ
シジルアミン系エポキシ樹脂、テトラグリシジルジアミ
ノジフェニルメタン、トリグリシジル−p−アミノフェ
ノールなど;(5)複素環式エポキシ樹脂;その他種々
のエポキシ樹脂から選択される1種又は複数種が使用さ
れ、特に、ビスフェノールA、F、Sグリシジルアミン
系エポキシ樹脂が好適に使用される。又、硬化剤として
はアミン系硬化剤、例えばジシアンジアミド(DIC
Y)、ジアミノジフェニルスルフォン(DDS)、ジア
ミノジフェニルメタン(DDM);酸無水物系、例えば
ヘキサヒドロ無水フタル酸(HHPA)、メチルヘキサ
ヒドロ無水フタル酸(MHHPA)などが使用される
が、特にアミン系硬化剤が好適に使用される。
る強化繊維及びマトリクス樹脂の配合割合は、通常のプ
リプレグと同様に、任意に調整し得る。従って、本発明
に従えば、繊維強化複合樹脂層4の厚さ(T1 )は、通
常30〜200μm程度とされるであろう。
の方法にて製造し得るが、一般に、前記繊維強化複合樹
脂層4として、先ず強化繊維2にマトリクス樹脂5を含
浸させてプリプレグを製造し、その後、該プリプレグ4
の一側面に、箔状エキスパンドメタル層3としてのエキ
スパンドメタルを、例えばローラなどにて押付けること
により貼着して製造するのが好適である。
状エキスパンドメタル層3の一側にのみ繊維強化複合樹
脂層4が配置されたが、図6及び図7に示すように、箔
状エキスパンドメタル層3の両側に、繊維強化複合樹脂
層4を配置することもできる。
ンドメタル層3について説明する。
成する箔状エキスパンドメタルは、図3に示すように、
厚さ(T2')が5〜100μmとされる箔状或は薄板状
の金属材料3’、例えば昭和アルミニウム株式会社製の
厚さ10〜100μmのアルミニウム箔、或は、例えば
竹内金属箔粉工業株式会社製の厚さ5〜50μmのステ
ンレス箔、高強度スチール箔、チタン箔を使用し、通常
の技術にて、刻み目(スリット)30を形成し、この刻
み目30と直交する方向へと力Pにて引伸すことによっ
て作製される(図4)。その他使用し得る金属材料3’
としては、鉄、銅、ニッケル、ニクロム、錫、鉛、マグ
ネシウム、金、銀、白金、その他種々の金属及びこれら
の合金がある。これら金属材料3’、即ち、箔状エキス
パンドメタル3は、その厚さ、即ち、ストランド3S
(図4)の板厚(T2')が、5μmより薄い場合には圧
縮強度、捩り破壊強度が不十分となり、100μmより
厚い場合には成形性が不十分となる。
述のように5〜100μmとされる板厚(T2')の箔状
或は薄板状の金属材料3’を使用して作製されるが、引
伸しにより波打ち形状となり、実質的にその厚さT2
は、30〜150μmとなる。
3は、スリット30の間の幅、即ち、ストランド3S の
幅aは0.1〜2.0mm、スリット30の長さは0.
5〜10mm、又、ボンド3B (図4)を形成する隣接
するスリット30間の長さcは0.1〜2.0mmとさ
れる。更に、引伸し後の、メッシュ3aの寸法は、メッ
シュの短目方向中心間距離(SW)と長目方向中心間距
離(LW)との比(SW/LW)が1/50〜50/
1、好ましくは、1/50〜5/1とされる。
シュ3aは、該プリプレグ1が使用される用途に応じて
種々の態様にて形成され得るが、一例を挙げれば、例え
ば、該プリプレグ1にてゴルフクラブシャフトを作製す
る場合には、ストランド3Sの幅aは0.1mm、スリ
ット30の長さは0.75mm、又、ボンド3B を形成
する隣接するスリット30間の長さcは0.2mmとさ
れ、更に、引伸し後の、メッシュ3aの寸法は、メッシ
ュの短目方向中心距離(SW)と長目方向中心間距離
(LW)との比(SW/LW)が3:7とされる。
ドメタル3は、繊維強化複合樹脂層或は樹脂層4との接
着性を向上させるために、その表面を機械的に、或は化
学的に処理することが可能である。特に、脱脂処理を行
なった後、クロム酸塩系処理或はリン酸塩系処理を行な
い、クロメート層、又はリン酸亜鉛或はリン酸鉄などの
化成処理膜を箔状エキスパンドメタル表面に形成させる
ことが好ましい。又更に、高温の窒素雰囲気下による表
面硬化処理も有効である。
タル3の引伸し方向は、強化繊維2の配列方向に沿って
達成されているが、場合によっては、強化繊維2の配列
方向に直交する態様で行なうことも可能である。
いて更に具体的に説明する。
の炭素繊維(東レ株式会社製:商品名「T−300」)
を使用し、マトリクス樹脂5はエポキシ樹脂を使用し
て、図1に示す構成の繊維強化複合樹脂層4を作製し
た。又、該繊維強化複合樹脂層4におけるマトリクス樹
脂5の含有量は35重量%であった。
2 )が70μmの箔状エキスパンドメタル3をローラに
て押圧して貼着し、図1に示す構成の本発明の繊維強化
プリプレグ1を作製した。
厚さ(T2')が30μmのステンレス箔を使用し、スト
ランド3S の幅aは0.1mm、スリット30の長さは
0.75mm、又、ボンド3B を形成する隣接するスリ
ット30間の長さcは0.2mmとされ、更に、引伸し
後の、メッシュ3aの寸法は、メッシュの短目方向中心
間距離(SW)と長目方向中心間距離(LW)との比
(SW/LW)が3:7とされるものであった。
外層に配置した、図9に図示するような形状のゴルフク
ラブシャフト200を製造した。作業性が容易であり、
ゴルフクラブシャフト200の段部200aに皺202
の発生はなく、美感的にも好ましいものであった。又、
その機械的強度などを測定した結果、衝撃強度及び捩り
破壊強度は、図8に示すように、箔状エキスパンドメタ
ルの代わりに金属箔3Aにて作製したプリプレグ(比較
例1)を使用したものより優れていた。又、使用時の感
触も良好であった。
テンレス箔3Aを使用した以外は、上記実施例1と同じ
材料及び方法にて、図8に示すような構成の繊維強化プ
リプレグ1Aを作製し、図9に図示するような形状のゴ
ルフクラブシャフト200を製造した。
く、皺202が発生し、美感的に好ましいものではなか
った。又、その機械的強度などを測定した結果、衝撃強
度及び捩り破壊強度は、実施例1のものより劣ってい
た。
リプレグは、例えパイプ材などに段部が形成されたとし
ても、皺などを生じることなく、箔状エキスパンドメタ
ルを外側に一様に配置して一様なパイプ材などを成形す
ることができ、特に、圧縮強度、衝撃強度及び捩り破壊
強度などの低下を来すことのない、しかも美観的にも優
れたスポーツレジャー用品、自転車のフレーム、更には
種々の機械部品用パイプ材を製造するのに好適に使用し
得るという特長を有する。
図である。
ある。
成図である。
成図である。
成図である。
る。
クラブシャフトの一例を示す正面図である。
プ材の一例を示す正面図である。
パンドメタル) 3a メッシュ 4 繊維強化樹脂層(樹脂層) 5 マトリクス樹脂
Claims (1)
- 【請求項1】 厚さ30〜150μmの箔状エキスパン
ドメタル層の少なくとも一側に、強化繊維の中にマトリ
ックス樹脂が含浸された繊維強化複合樹脂層を配置して
なり、 箔状エキスパンドメタル層が、ステンレス、スチール若
しくはチタン、又は、鉄、銅、ニッケル、マグネシウム
から選択される金属又はこれらの合金からなり、 強化繊維が、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ポ
リアリレート繊維、ポリエステル繊維から選択される1
種又は複数種からなり、 マトリックス樹脂が、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂、フェノール樹脂から選択される、ことを特徴と
するプリプレグ。
Priority Applications (1)
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JP18803991A JP3275009B2 (ja) | 1991-07-02 | 1991-07-02 | プリプレグ |
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JP18803991A JP3275009B2 (ja) | 1991-07-02 | 1991-07-02 | プリプレグ |
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ID=16216606
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