JPH0232833A - 薄物の繊維強化樹脂シートの製造法 - 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
プレグシートやチョツプドストランドを用いたシートモ
ールデングコンパウンドなどがあり、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５０　ｇ／ｎ”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、つまり繊維来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１０ｇ／ｍ”〜２０ｇ／ｆｉ”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．
０６ｇ／−〜０．１５ｇ／＋ｉ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ど高価であり、
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（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直鎖状低密度ポリエチ
レン（以下Ｌ−ＬＤＰＥと称す）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
ョツ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、−Ｉｎ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、アルミナ質繊維、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）　ＩＪソクス
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、アルキッド樹
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、ポリヘンジチアゾール樹脂
、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Ｌ−ＬＤＰＥ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Ｌ−ＬＤＰＥ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Ｌ−ＬＤＰＲとは一般にエチレンとコモノマ
ーとしてブテン−１１ヘキセン−１１オクテン−１，４
−メチルペンテン−１など、数％〜１０％程度との共重
合体で密度が０．９１５〜０．９４５程度のものである
。

なかでもメルトインデックス（Ｍ　Ｉ　＋　ＪＩＳ　Ｋ
−６７６０）　０．５〜１０好ましくは１〜４程度のも
のが適している。

これらＬ−ＬＤＰＥは各種製法で営業生産されている。

Ｌ−ＬＤＰＨのシートは、周知の製膜方法例えばインフ
レーション法、Ｔダイ法などによって製造することがで
きる。

Ｌ−ＬＤＰＲシート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Ｌ−ＬＤ
ＰＥ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。

該Ｌ−ＬＤＰＥシートは、繊維強化樹脂シートの片面ま
たは両面に７Ｊ！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、必要に応じ極く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Ｌ−ＬＤＰＥ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ィルムを剥がし
た後なるべく短時間で該Ｌ　−Ｌ　Ｄ　Ｐ　Ｒ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．
５〜５ｍｍ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・テンタ゛−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Ｌ−ＬＤＰ
Ｅ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、ロール中相当
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、それぞれシートの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０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（℃）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（、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、なかでも極く薄いシート
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Ｉ１
敗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、通常のプリプ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モノテパイ
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有無を調べた
。

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。

ｎ／ｍｍ２）　、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
ボランク型の混合エポキシ樹脂を用い溶融含浸させ、樹
脂含量にして４５ｗｔ％、繊維量目付が８０ｇ／ｓ章の
１ｍ幅ＸＺ　Ｉｎ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Ｌ−ＬＤＰＥ　（Ｍ夏：２）のシート（ｆｆ
み１５０μ、中１．２５ｍｍ、長さ２０ｍ）を合せ、５
０℃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。

次に一軸ロール延伸装置のプレヒーティング部温度１０
０℃、ストレンチ部１１３℃、アニーリング部１１３℃
、クーリング部４０℃にセットし、延伸用原反を原反取
付台よりプリヒーティング部で３餠／分、ストレッチ部
で１６ｍ１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×１００
ｍ長の繊維目付け１５ｇ／１ｗ”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／＋
ｇｍ”　）と、ビスフェノールＡ型とタレゾールノボラ
ン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３４ｗｔ％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、熱風オーブン中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 従来からの通常のプリプレグシートの製造法による繊維
量目付が１５ｇ／麟を薄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。

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■製、直径９μ）　１．０００本／束を使
用し、繊維目付８０ｇ／ｍ”、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直鎖状低密度ポリエチレン
   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。