JPH0232832A - 薄物の繊維強化樹脂シートの製法 - Google Patents

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、薄物の繊維強化樹脂シートの製造方法に関す
る。

さらに詳しくは、通常の方法で作られた繊維強化樹脂シ
ートをさらに加工して薄物にする方法に関する。

〈従来の技術〉 炭素繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維、全芳香族ポリア
ミド繊維等を強化材とした合成樹脂またはゴムのシート
には、長繊維束シートに、熱硬化性樹脂を含浸したプリ
プレグシートやチッソブトストランドを用いたシートモ
ールデングコンパうンドなどがあり、釣竿、ゴルフシャ
フト等のスポーツレジャー用途、工業材料、航空機用、
自動車用等の成形材料として広く利用されている。

このような繊維強化樹脂シートは、その使用用途の多様
化に伴い種々の成形厚みをもったものが開発されている
。

プリプレグシートを例にとると繊維量が５０〜３００ｇ
／ｍ”が−船釣ではあるが、最近では５０８ノＩＩ＋！
以下の薄物プリプレグが開発されてきている。

薄物プリプレグシートとしては、特開昭５７１６５４２
８号公報や特開昭５８−７４３４７号公報等でその存在
が示されている。

通常のプリプレグシートの製造法としては、炭素繊維を
例に繊維学会誌昭和５３年８月第３４巻を初め古くから
幾多の文献に示されている。

薄物プリプレグシートの製造法としては特開昭６０−１
１３１５号公報等がある。

これらシートの厚みの調節法としては、繊維目付を増減
すること、つまり繊維束光たりのフィラメントの本数の
多、少、により、あるいは繊維自体の太さを変えること
によって行っている。

一例として炭素繊維のプリプレグシートの場合、繊維量
がＬｏｇ／ａ”〜２０ｇ／−寞の超薄物プリプレグシー
トを製造する場合、フィラメント数が１，０００本〜２
．０００本で繊維束の単位長さ当たりの重量が０．０６
ｇ／＋〜０．１５ｇ／饋の繊維を使用している。

〈発明が解決しようとする課題〉 一般にフィラメント数の少ない繊維束はと高価であり、
また細い単繊維程高価な上、切れ易く、絡らみ易く取扱
いが困難なことからそれらから製造されたプリプレグシ
ートは高価であり繊維の配列状態においても直線性が不
良である等の欠点を有している。

太い単繊維でフィラメント数が多い繊維束から薄いプリ
プレグシートを作る場合には通常のプリプレグシートに
押し拡げるより数倍も多く押し拡げて用いている。

しかしながら、このような方法でつくられた薄物のプリ
プレグは繊維間の目開きが多く、結果的に不均一なシー
トになり易い。

本発明の目的は、上記欠点を改良すると共に、機械的物
性が均一な薄物繊維強化樹脂シートの製造法を提供する
ことにある。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、繊維強化樹脂シートをポリプロピレンシート
と共に延伸することを特徴とする薄物の繊維強化樹脂シ
ートの製造法である。

本発明で用いられる原料の繊維強化樹脂シートとは、周
知、公用のものが対象となる。

例えば、長繊維を一方向引揃えたプリプレグシートやチ
ッップドストランド繊維を用いたシートモールデイング
コンパウンドによるシート（以下ＳＭＣシートと称する
）、ウィスカーを混練した樹脂シートが適用される。

なかでも長繊維を一方向に引揃えたプリプレグシートの
場合に、その特徴を発揮する。

これら原料の繊維強化樹脂シートは、公知の方法で製造
されたもので良く、特定されない。

なお、これらの繊維強化樹脂シートは、−ａには両面を
離型紙又はプラスチックフィルムを貼り合わせている。

原料繊維強化樹脂シートに用いられる繊維としては通常
の繊維強化樹脂用の繊維が該当する。

例をあげれば無機繊維としてガラス繊維、炭素繊維、グ
ラファイト繊維、アルミナ賞繊維、ボロン繊維、チタニ
ア繊維、シリコンカーバイト繊維等のセラミック繊維が
あり、有機繊維として天然繊維、セスロース繊維、アラ
ミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アクリ
ル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維等の合
成繊維、及び金属繊維としてはステンレス繊維、スチー
ル繊維、金属被覆の無機繊維、有機繊維、セラミック被
覆金属繊維等が例示される。

これらは、要求性能に従って１種または２種以上組み合
わせて用いられている。

これらの繊維は通常市販されているものがそのまま使用
し得る。

原料繊維強化樹脂シートに用いられるマトリックスとし
ての合成樹脂及びゴム類としては、繊維強化樹脂に用い
られる公知のものが該当する。

例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アルキ、ド樹
脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−ホルムア
ルデヒド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、芳香族ポリア
ミド樹脂、ポリアミド−イミド樹脂、ポリエステル−イ
ミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンゾチアゾール樹脂
、ケイ素樹脂などの本質的には熱硬化性樹脂でありなが
ら硬化前には熱可塑性を有する樹脂。

流動化がポリプロピレンと同等かより易い各種の熱可塑
性樹脂、　ポリブタジェン、ポリイソプレン、ポリプロ
ピレン、スチレン−ブタジェン共重合体（ＳＢＲ）、ア
クリロニトリル−ブタジェン共重合体（ＮＢＲ）、シリ
コーンゴムなどの合成ゴム類及び天然ゴム、及びこれら
を混合した樹脂組成物をあげることができる。

これらの中でエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、ポリ
イミドが好適である。

本発明において用いられるポリプロピレンシートは延伸
させようとする方向に１．５倍以上の延伸性を示すもの
であれば使用可能である。

なお、このポリプロピレンはプロピレンのホモポリマー
及びプロピレンとコモノマーとしてエチレン、ブテン−
１、ヘキセン−１、オクテン−１，４−メチルペンテン
−１など、数％〜ｌＯ％程度との共重合体である。

なかでもメルトインデックス（Ｍ　Ｉ　：　ＪＩＳ　Ｋ
−６７５８）　０．５〜１０好ましくは！、５〜６程度
のものが適している。

これらポリプロピレンは各種製法で営業生産されている
。

ポリプロピレンの種類とシートの厚みは、延伸加工時の
条件つまり延伸の方向、延伸倍率、延伸温度における原
料の繊維強化樹脂シートの抗張力より、該ポリプロピレ
ンシートの抗張力が大きくなる様選べばよい。

具体的な一例としては、エポキシ樹脂含浸−方向引揃え
プリプレグシートの場合、厚みは５０μ〜３００μ程度
である。

このポリプロピレンシートは、繊維強化樹脂シートの片
面または両面に密着させて用いる。

両面に用いる場合の抗張力は、当然のことながら両面の
合計である。

なお、片面に用いる場合にも、他の面は、粘着防止や表
面保護のため、必要に応じ極（薄い延伸の容易な熱可塑
性樹脂フィルムを合わせてもよい。

原料繊維強化樹脂シートの面へ該ポリプロピレンシート
を密着させるには、まず原料繊維強化樹脂シート面に貼
り合わせである離型紙又はプラスチックフ１ルムを剥が
した後なるべく短時間で該ポリプロピレンシートを重ね
合わせる。

なお合わせ面の空気はなるべく駆逐する。

続いてこれらを重ね合せたシートを原料繊維強化樹脂シ
ートのマトリックス樹脂が粘着性を発現させる温度まで
加熱し、押圧力をかける。

具体的には、所定温度に加熱したロール間を通過°させ
ることによって行うことができる。

なおこの加熱は次の延伸のための予加熱を兼ねさせるこ
ともできる。

原料繊維強化樹脂シートを複数枚用いて一枚の長い、大
型の薄物シートにする場合には繋ぎ合わせる該原料繊維
強化樹脂シートの端辺部同志を単に密接するより、０．
５〜５ｍ−程度僅かに重ね合わせるで用いるほうが繋ぎ
目に隙間が生じなくて好ましい。

延伸の方向は、縦横いずれの方向も有るが、原料繊維強
化樹脂シートが長繊維を一方向引揃えたプリプレグシー
トの場合には長繊維自体が延伸不可か困難なものが多い
ので、一般に横方向すなわち長繊維の方向に対して直角
方向又は直角方向にベクトルを分解し得る方向に張力を
かけて延伸を行う。

ＳＭＣシートやウィスカーを混練した樹脂シートの場合
は、縦横いずれの方向でもよい。

一方向だけの延伸をすると、内部の繊維の方向が延伸方
向に揃って、機械的強度に方向性を持たせることができ
るので、特異な用途に適する。又、マトリックス樹脂が
熱可塑性樹脂の場合は、分子配向が起こり、繊維強化樹
脂シートの厚み当たりの強度も、増加させ得る。

延伸の方法としては、熱可塑性樹脂シートから一軸、二
輪の延伸フィルムを製造する方法が適用できる。

すなわち複数のロールに順次シートを通過させる間に、
ロールの径と回転数を変更することにより、シートに張
力をかけて延伸するロール延伸方法、シートの両端をク
リップチェーンで順次掴み取り保持し、該クリップチェ
ーンで真横に張力をかけて延伸するのと、該クリップチ
ェーンを、両端が順次末広がり状のガイドレール上を移
動させ、横方向に張力を、又は横方向と縦方向同時に張
力をかけて延伸する、テフター延伸方法などがある。

ロール延伸方法は、縦方向のみの延伸であり、原料繊維
強化樹脂シート自体の製造の延長として、該ポリプロピ
レンシートを密着させる工程と共に連続的に組み合せる
ことも出来るし、原料繊維強化樹脂シートの巻物から順
次繰り出して適用することもできる。

原料繊維強化樹脂シートが長繊維を一方向に引揃えたプ
リプレグシートの場合には、該シートを、ロール巾相当
長さ以下の所定の長さに切断し、横向きにして適用し、
繊維方向から見て直角方向又は直角方向にベクトルを分
解し得る方向に延伸する。

その他の原料繊維強化樹脂シートをロール延伸方法で、
縦、横の両方を延伸する場合には、まずシートの縦方向
を延伸し、引続き上記のごとく所定の長さにシートを切
断し、横向きにして適用すればよい。

ロール延伸方法に用いる装置は、先にも記述したごとく
周知公用の熱可塑性樹脂の一軸延伸フィルムの製造装置
が適用できる。

その構成は、原反取付台に続いて、ロールのコンビネー
ション部、巻取部から成る。

ロールのコンビネーション部は、予熱部（プレヒーティ
ング部）、延伸部（ストレッチ部）残留ひずみ除去部（
アニーリング部）、冷却部（クーリング部）から成って
いる。

各ロールは、ポリプロピレンシートの樹脂特性に応じた
温度に設定する。残留ひずみ除去部は、マトリックス樹
脂の種類により必要に応じて用いる。

延伸部では、熱風や電熱ヒーターなどで外部加熱を行う
場合もある。

延伸部での温度は、当然のことながら、両方のシートが
延伸可能で、つまり原料繊維強化樹脂シートの樹脂が充
分可塑化し、低粘度となる温度である。例えば原料繊維
強化樹脂シートを製造する際の樹脂温度と同等かそれよ
り数十度（’Ｃ）低い温度である。

延伸倍率の調節は、当然のことながら延伸部のロール周
速度を変更することにより行う。

シートの厚み、シートの単位面積当りの繊維量は、シー
トの面積の変化に反比例するので、延伸倍率によって調
節できる。

テンタ一方式では、先に示したごとく、横方向、横と縦
の両方向の延伸を行うことができる。

延伸倍率は、あらかじめ定めるクリップチェーンのガイ
ドレールの位置によって決めることができる。

なお、本願発明の方法は、繊維強化樹脂シートに限らず
、シリカ、アルミナ、ガラスの無定形、球形、中空体の
もの、マイカ、タルクなどの天然品などの充填剤による
強化樹脂シートの薄物シートを作る場合にも適用できる
。

〈発明の効果〉 本発明の方法により、通常の繊維強化樹脂シートから、
より薄い種々の厚みのシート、なかでも掻く薄いシート
を容易に製造できる。

繊維強化樹脂シートが、長繊維を一方向引揃えたプリプ
レグシートの場合、単繊維自体は太くて、−束の繊維数
が多い繊維束からでも均一な繊維分布で、繊維の直線性
の優れた薄物のプリプレグシートを得ることができる。

この薄物のプリプレグシートは、通常のプリプレグシー
トと組み合せて用い、通常のブリテレグシートの繊維方
向と直角方向に繊維方向が交互する様にして重ね合せ、
シートから成形する釣竿、ゴルフシャフトの様な円筒体
の潰れ強度、曲げ強度、圧縮強度を増大させたり、斜め
方向に交互する様重ね合せ、ねじれ強度を増大させるの
に有効である。

〈実施例） 次に本発明についてより具体的に説明するが、本発明は
これらによって限定されるものではない。

実施例での薄物プリプレグシートの評価基準として光学
式顕微鏡で観察しシート中の繊維と繊維の目開きの長さ
を測定し、その最大値及び繊維の直線性を調べた。

さらに通常のプリプレグシートと組み合せたものでパイ
プ成形し、その成形物を走査型電子顕微鏡で観察し断面
のボイドの有無とその面積及び巻きしわの存無を調べた
。

延伸装置は延伸用原反取付台、６本のプレヒーティング
ロール、５本のストレッチロール、１本のアニーリング
ロール、１本のクーリングロール、巻き取り機からなる
一軸ロール延伸装置を用いた。

実施例１ 原料繊維強化樹脂シートとして、繊維が炭素繊維ＡＳ４
（バーキュレス社製、弾性率２４Ｔ。

ｎ７１１ｍ”　）　、３＋０００本／束からのものを用
い、マトリックス樹脂がビスフェノールＡ型とタレゾー
ルノボラック型の混合エポキシ横腹を用い溶融含浸させ
、樹脂含量にして４５ｗｔ％、繊維量目付が８０ｇ／Ｎ
”の１ｍ幅×２１ｍ長の長繊維の一方向引揃えプリプレ
グシートを用いた。

前記プリプレグシート原料を１．１　ｍ長づつに裁断し
、この１９枚のシートを横方向にならべた。

この両面にポリプロピレン（住友ノーブレン■ＦＳ−２
０１１住友化学工業■製門■：２）のシート（Ｐｌ−み
１５０，１７、巾１．２５ｍｍ、長さ２０ｍ）を合せ、
５０℃の加熱ロールに通過させて巻き取り一連の延伸用
原反を得た。

次ニー軸ロール延伸装置のプレヒーティング部温度１２
０℃、ストレッチ部１５０’Ｃ、アニーリング部１５０
℃、クーリング部４０℃にセントし、延伸用原反を原反
取付台よりプリヒーティング部で３１７分、ストレッチ
部で１６−７分の速度になるようにしてロールを回転さ
せ最終的に巻き取り機に巻き取り、１．１　ｍ幅Ｘ１０
０ｍ長の繊維目付け１５ｇ／＋ｎ”の薄物プリプレグシ
ートを得た。評価結果を表１に示す。

次にパイプ成形を行なう為に、別途準備した炭素繊維と
して１Ｍ６　（バーキュレス社製弾性率３０　Ｔｏｎ／
ｍｓ”　）と、ビスフェノールＡ型とクレゾールノボラ
ック型の混合エポキシ樹脂とからなる繊維目付１２５ｇ
／ｍ”、樹脂含量３４−ｔ％の長繊維の一方向引揃えプ
リプレグシートと該薄物プリプレグシートとを繊維方向
が９０度に直交するように貼り合せた後、１０ｍｍφの
金属製８棒に該薄物プリプレグが内側になるようにして
４回巻きつけた。

そしてその上にポリプロピレン収縮テープで巻き締めた
後、熱風オープン中１００℃×１時間、続いて１２０℃
×１時間加熱して硬化させパイプ成形体を得た。評価結
果を表１にしめす。

比較例１ 従来からの通常の１リプレグシートの製造法による繊維
量目付が１５ｇ／ｓ”ｉ物プリプレグシートをそのまま
用いた以外は実施例１と同様に行った。評価結果を表１
に示す。

実施例２ 原料繊維強化樹脂シートとして繊維が炭素繊維Ｉ　Ｍ　
６　６，０００本／束を使用した以外は実施例１と同様
な長繊維の一方同引揃えプリプレグシートを用い同様に
して薄物プリプレグシートを作製した。評価結果を表１
に示す。

実施例３ 原料繊維強化樹脂シートとして、繊維がアルミナ繊維（
住友化学工業特製、直径９μ＞　１．０００本／束を使
用し、繊維目付８０ｇ／ｓ”、樹脂金１３０ｗｔ％とし
た以外は実施例１と同様な長繊維の一方向引揃えプリプ
レグシートを用い、同様にして薄物プリプレグシートを
作製した。

評価結果を表１に示す。

表　　１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）繊維強化樹脂シートをポリプロピレンシートと共
   に延伸することを特徴とする薄物の繊維強化樹脂シート
   の製造法。