JPH02227212A - プリプレグ及びその製造法 - Google Patents

プリプレグ及びその製造法

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JPH02227212A
JPH02227212A JP1049624A JP4962489A JPH02227212A JP H02227212 A JPH02227212 A JP H02227212A JP 1049624 A JP1049624 A JP 1049624A JP 4962489 A JP4962489 A JP 4962489A JP H02227212 A JPH02227212 A JP H02227212A
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郁朗 滝口
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縣　昭
Toshihiro Hattori
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は成形性に優れた新規な一方向引揃え繊維強化熱
硬化型樹脂プリプレグ（以下ＵＤプリプレグと略記）及
びその製造法に関する。
〈従来の技術〉 エポキシ樹脂をはじめとする熱硬化型樹脂を一方向に引
揃えられた炭素繊維、アラミド繊維をはじめとする補強
ｍ、ｍに含浸し半硬化状態としたＵＤプリプレグは板バ
ネ、ハニカム構造材料等の工業材料、釣竿、ゴルフシャ
フト等のスポーツレジャー用機材、さらに最近では航空
機、自動車、船舶などの部材としても数多く利用される
ようになってきた。
ＵＤプリプレグの成形は、金型によるコンプレッション
成形、加ＩＥＥ釜によるオートクレーブ成形、真空パッ
ダ成形、あるいはマンドレルにプリプレグを巻回積層し
、その上にプラスチックフィルムテープを巻付けて成形
するシートラップ成形等の方法によって実施されている
。これらの成形で共通する技術的課題は、いかにして成
形硬化物中のボイドを無くするかと言うことである。
これらのボイドは大きくは、 ・プリプレグ層内に発生する層内ボイド・プリルレグ層
間に発生する層間ボイドの二つに分けられる（第２図）
。成形物の機械的特性に特に悪影響を及ぼすのは、比較
的太き〈発生する層間ボイドである。ボイドの発生原因
は、プリプレグ樹脂中に含まれていた水分や溶剤による
揮発物、あるいは樹脂中に残存していた空気による泡な
どが挙げられるが、層間ボイドの最大の原因は積層時に
プリプレグ層間に取込まれ、取残されてしまった空気溜
りであると考えられる。そのため、オートクレーブなど
で積層数の多い大型の成形品をボイドフリーの状態で得
ようとする場合、積層プライ毎に積層時に取込まれた空
気をピン先やカッター刃などで穴空けして追出したね、
あるいは数プライ毎にプラスチックフィルムなどにより
バッグ掛けを行い真空脱気を行う空気抜き作業を必要と
した。
一方、ＨＤプリプレグをマンドレルに巻付けて成形する
釣竿やゴルフシャフトなどの製造時に、タック性の過剰
忙強いものを用いると巻回時に空気を抱込み層間ボイド
が多発するため、作業に支障を来たさない程度にタック
性を抑えたプリプレグを選択することがボイドの少い良
好な成形品を得るためのポイントとなっている。
〈発明が解決しようとする課題〉 オートクレーブ成形における脱気作業は、多大の労力と
時間を要し、又現実には層間の空気溜りを除去しきれず
そのまま成形されて層間ボイドを発生させることも多い
。ゴルフシャフトにおけるシートラップ成形では内層は
±４５゜にあらかじめＵＤプリプレグを積層してからパ
ターンカットしてマンドレルに巻付けることが多いため
、プリプレグのタック性が弱いと巻回時に積層部の接着
が外れてしまうので、タック性を弱めることが出来ない
。そのためこの±４５゜層間に空気溜りが発生し成形物
にボイドを含むことも多ｂ０ オートクレーブ成形の場合でもＵＤプリフレグの表面タ
ック性を弱めると、積層時に層間に取込まれる空気溜）
が発生する頻度は少くなりボイドフリーな良好な成形品
を得易い。しかし一方でタック性が弱いために、曲面成
形などを行う場合、積層しにくく、積層してもすぐ剥れ
てしまうなどの問題が有る。又、大型の航空機用部材と
してＵＤプリプレグを利用するときにオートレイアップ
マシンを使用する場合、ある程度以上のタック性がない
と積層出来ないし、又真空引きによる脱気作業が度々必
要となるとその都度機械を停止しなければならない。
すなわち、ＵＤプリプレグとして望まれる特性は、適度
なタック性を有し、なおかつ積層時“め脱気性が良好な
ことである。本発明者等はこのタック性と脱気性の２つ
の特性を併せ持つＵＤプリプレグを鋭意検討の結果本発
明だ到った。
く課題を解決するだめの手段〉 本発明の要旨は、少くとも片面の表面に長手方向に連続
して配列した複数の溝部を有する一方向引揃え繊維強化
熱硬化型樹脂プリプレグとその製造法にある。
以下図面忙より本発明を説明する。
第１図（Ａ）は本発明のプリプレグの積埴後の断面模式
図、第１図（Ｂ）は離型紙上に担持された本発明のプリ
プレグの模式図を示す。
本発明のプリプレグは第１図（Ｂ）で示した様にその表
面に長手方向に連続した溝部を有して込るため、第１図
（励の様にプリプレグを積層するとこの溝部が空気の通
り道となって空気溜りを生じない。成形時においてもこ
の溝部は空気や揮発物を含んだ樹脂の移動通路となり、
溝周辺の繊維の横方向の移動もあって最終的に層間ボイ
ドのない良好な成形物を与える。
第３図は従来タイプのプリプレグを積層した時に生じる
空気溜りの例を示す。第３図（船で示した空気溜りを図
中のＸ　−Ｘ’断面で見ると第３図（Ｂ）の様な模式図
で示される。第３図に見られるような空気溜りは少々押
えても中々解消せず成形加圧時にも一部残って層間ボイ
ドとして成形物中に残存する。
本発明のプリプレグは表面タック性をかなり強化して本
、溝が閉基することがない限り手やローラーで軽く圧着
積層するだけで空気溜りのほとんどない積層物を得られ
、層間ボイドがほとんど見られない良好な成形物を得る
ことが出来る。
本発明のプリプレグが有する溝の深さはプリプレグの厚
さに対して１５〜７０憾より好ましくけ２０〜５０４が
良い。溝のピッチは溝の深さにも依るがα５〜５■より
好ましくｔｉ１〜３箇が良い。溝が浅過ぎると積層時に
すぐに閉塞して本発明による効果を充分発揮出来ないし
、又溝が深過ぎると１リゾレグの横方向の強さが小さく
なり、裂は易くなると同時に成形品の表面に溝部の跡が
残る場合があって好ましくなり６溝のピッチが小さ過ぎ
ると賦型が困難であるのと必要とする溝の深さと幅を採
れなくなり、積層時に閉塞する頻度が高くなって本発明
に適さないプリプレグとなってしまう。逆にピッチが大
き過ぎると面積当りの溝本数が少くなって空気溜りの発
生頻度が高くなるのと同時に、積層物の成形時に空気や
揮発物を含んだ樹脂の移動がスムーズにゆかず層間ボイ
ドの多発を招く。
本発明のプリプレグの製造法は周方向に凹凸部を有する
所謂溝付きロールをプリプレグ表面に押付ける方法であ
る。その場合プリプレグ含浸工程においてオンラインで
溝の賦型を行っても良いし、プリプレグマシンで４旦プ
リプレグとした屯のを同様の溝付きロールで後加工する
オフライン賦型でも良い。第４図にオンライン溝賦型法
での本発明のプリプレグの製造装置の例を、又第５図に
本発明で使用するのに好適な溝付きロールの表面加工の
例を示す。
出 第４図中、１は繊維束の巻取しクリール、２１ａコ−Ａ
、３ｉｄフイードニツプロール、４Ｈ１ｆｉ維束の開繊
用バー　５は両面シリコン離型紙に熱硬化型樹脂をコー
ティングしたホットメルトレジンフィルム、６はホット
メルトレジンフィルムのカバー用ポリオレフィンフィル
ムの巻取り軸、７は張力制御用のダンサ−ロール、８は
ロールが樹脂で汚れるのを防止するために使用するカバ
ー用ポリオレフィンフィルム、９は含浸用予熱プレート
ヒーター　１０，１１．１２は含浸用加熱ニップロール
、１３は冷却ロールヲ兼ネたトラクションニップロール
、１４は溝賦型の九めの予熱プレートヒーター　１５は
溝付きロールである。このロールと１４の予熱グレート
の間にプリプレグがニップされて賦型される。１６はカ
バー用ポリオレフィンフィルムの巻取り軸、１７は製品
の巻取り軸を示す。
第４図の装置においてプリプレグに溝を賦型する場合、
１４の予熱プレートの温度が重要であり、ニップ田や樹
脂の粘度、プリプレグの樹脂含有率、プリプレグ厚さ、
生産速度などにも依るが５５〜８５℃、より好ましくは
４０〜６０℃が良い。これは賦形の予熱温度が高過ぎる
と樹脂が絞出されて樹脂溜りが形成され横流れして樹脂
含有率の不均一を招き、又、低過ぎると賦型が困難とな
る。
溝付ロールに依らず、例えば長手方向に配列した凹凸部
を有するエンボス加工紙をプリプレグ表面に押付けるな
どの溝賦形法によっても本発明のプリプレグを得ること
が出来る。又、溝賦型を施さなくともプリプレグ化工程
におりて繊維束と繊維束の間の部分に溝が形成されるこ
ともあるが、こうした溝は小さく、又コントロールされ
て形成されて形成されたものではないので本発明の如き
効果を発揮出来ない。
〈実施例〉 以下実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例１．比較例１ 第４図のプリプレグ製造装置に第５図の様な溝加工を施
した溝付きロールを使用して炭素繊維（引張強度３６０
　ｋｇ／ｍ”　　２４　ｔｏｎ　／　ｍ”。
１２０００フイラメント）と２５０℃硬化型エポキシ樹
脂を塗工したシリコン両面離型紙により賦型処理を施し
、繊維目付１５０９７ｍ”　　樹脂含有率３５　ｗｔ４
目様のＵＤプリプレグを作成した。又、比較のために溝
付ロールのニップｔ［き溝賦型処理を施さないプリプレ
グも併せて作成した。両者のプリプレグ表面を光学式粗
さ計（キーエース■高精度レーザー変位計Ｉ、　Ｏ−２
０００−２０１０）で測定した溝の深さを第１表に示す
。これらプリプレグを各々第６図の様に途中脱気作業な
しで１００プライ積層後ナイロンバラグを掛け、７５５
ｍＨｇ　　以上の真空度で真空引きしながら第７図の様
な硬化スケジュールでオートクレーブ成形を行った。成
形物を各々第８図の様にａ　−ａ’面、ｂ　−’ｂ’面
、Ｃ−Ｑ’面、ｄ＋　４／面、ｅ　−ｅ’面の５ケ所で
切断し、切断面を研磨した後光学顕微鏡により５０μ以
上の層間ボイドの個数を数え、その結果を第１表に併せ
て示した。第１表中プリプレグの厚さはダイヤルゲージ
式布厚計により測定した。
実施例２．比較例２ 実施例１と同様のプリプレグ製造装置を使用して、但し
溝付きロールを第９図に示した様な加工を施したものに
替え、実施例１と同様の炭素繊維及び２５０℃硬化型エ
ポキシ樹脂を塗工しシリコン両面離型紙によって繊維目
付１２５ｆ　７ｍ　”　　樹脂含有率３７．５　ｗｔｌ
目標の溝を賦型した本発明のプリプレグを作成した。又
実施例２と同様にして、但し溝賦型を施さないプリプレ
グを比較として作成した。これらプリプレグを各々±４
５℃に積層後１０φの鉄製マンドレルに３プライ巻付け
、その上に厚さ３０μ、巾１５ｍｍのポリプロピレンフ
ィルムテープを張力４ｋｌ？／巾で巻すて１３０℃で１
時間熱処理して長さ５００閣のパイプを成形した。これ
らパイプを長手方向に１００１毎に４ケ所で切断し、そ
の断面を研磨した後光学顕微鏡で３０μ以上の層間ボイ
ドの個数を数えた。その結果を第１表に示した。
ｔａ１表 本はプリプレグ化工程で繊維束と繊維束の間に出来る溝
（溝ロールの賦型に依るものではない）の深さ
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明のプリプレグの積層後の断面模式図（
Ａ）、離型紙上に担持した本発明のプリプレグの模式図
（Ｂ）、＄２図は従来の積層プリプレグの断面模式図、
ｆａ３図は従来の積層プリプレグの空気溜りを示す模式
図（（転）及びその側面図（Ｂ）、第４図は本発明のプ
リプレグ製造用装置図を示す。ここにＩＦｉＴｈＪｉ維
束の巻出しクリール、１４け予熱プレート、１５は溝付
きロールである。第５図は溝付きロールの側面図、第６
図はプリプレグ製造用脱気装置、第７図はプリプレグ硬
化時間と温度圧力のプロファイル、第８図はプリプレグ
の切断個所を示す模式図、第９図は別の溝付きロールの
側面図を示す。 手続ネ甫正書　（自発） ■、事件の表示 特願平１−４９６２４号 ２、発明の名称 プリプレグ及びその製造法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 東京都中央区京橋二丁目３番１９号 （６０３）三菱レイヨン株式会社 取締役社長　水弁　彌太部 ４、代理人 東京都中央区京橋二丁目３番１９号 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 明細書を次のとうり補正する。 （１）１０頁２行の「形成されて」を削除する。 （２）１０頁９行の「２４」の前に「弾性率」を挿入す
る。 （３）１０頁１ｏ行の「°ｃ」を「Ｆ」に補正する。 （４）１２頁最下行の後に次項を追加する。 ［○：ボイドフリーで良好なコンポジット成形品 ×：ボイドを多く含み、機械的特性の著しい低下が懸念
されるコンポジット成形 品」 以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、少くとも片面の表面に長手方向に連続して配列した
    複数の溝部を有する一方向引揃え繊維強化熱硬化型樹脂
    プリプレグ。 ２、周方向に加工された凹凸部を有するロールにより、
    一方向引揃え繊維強化熱硬化型樹脂プリプレグ表面に、
    長手方向に連続して配列した複数の溝を賦型することを
    特徴とする請求項１記載のプリプレグの製造法。
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