JPH03221413A - ハイブリッドプリプレグ及びその製造方法 - 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】 産量トの禾Ｉｉ用＋）野 本発明は、炭素繊維及びガラス繊維と、例えばチタン繊
維、アモルファス繊維、ステンレススチール繊維のよう
な金属繊維と、これら繊維とは異なる、ボロン繊維、ア
ルミナ繊維、炭化珪素繊維、窒化珪素繊維のような無機
繊維、種々の有機繊維などから選択された一種又は複数
種の他の異種繊維とを強化繊維として有したハイブリッ
ドプリプレグ及びその製造方法に関するものである。

先象立且Ｉ 近年、炭素繊維を強化繊維として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
シャフト、釣り竿の製造に際しても、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。

しかしながら、更に、強度及び弾性率の点で、特にゴル
フシャフトなどにおいては使用時の感触（打球感）など
の改良も又望まれており、斯る要望に応えるべく、炭素
繊維強化プリプレグ間に、跡プリプレグの強化繊維とは
異なる例えばチタン繊維のような金属繊維を強化繊維と
して用いる使用法が提案され、そのための研究が盛んに
行われている。

が　　しようとする 現在、この目的のためのハイブリッドプリプレグとして
は、第１２図に図示するような構成のものが提案され又
使用されている。

つまり、第１２図のハイブリッドプリプレグは、炭素繊
維２を強化繊維として使用したプリプレグ４の上に、該
炭素繊維２とは異なる金属繊維６を等間隔にて配列する
ことにより形成される。

このようなハイブリッドプリプレグは簡単に製造し得て
、機械的強度の向上を達成し、ゴルフシャフトなどにお
いては打球感を向上させ得るが、プリプレグ４と金属繊
維６との接合が十分でなく、場合によっては所望の機械
的強度を十分に発揮し得ないことがあり、問題である。

更に、最近では、特にゴルフシャフトなどに使用する場
合においては、飛距離の増大、粘り、圧縮強度及び耐衝
撃性などが要求される。

又、例えばチタン繊維のような金属繊維６は直径が大で
あり、そのために、一般にハイブリッドプリプレグの厚
さも大とならざるをえず、薄物のハイブリッドプリプレ
グを提供することが困難であるという問題をも有してい
た。

本発明者らは、これらの問題を解決するべく多くの研究
実験の結果、ハイブリッドプリプレグ中に、強化繊維と
して一側に炭素繊維を、又他側にガラス繊維を配列し、
更にこれら繊維間に、例えばチタン繊維、アモルファス
繊維、ステンレススチール繊維のような金属繊維、及び
、これら繊維とは異なる、ガラス繊維以外のボロン繊維
、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、窒化珪素繊維のような
無機繊維或はアラミド繊維、ボリアリレート繊維、ポリ
エチレン繊維のような種々の有機繊維などから選択され
た一種又は複数種の他の異種繊維を強化繊維として含ま
せることによって、該ハイブリッドプリプレグをゴルフ
シャフトなどに使用した場合には、機械的強度、使用時
の感触（打球感）を損なうことなく飛距離の増大、粘り
、圧縮強度及び耐衝撃性の向上、更には成形加工性など
が改善されることが分かった。

本発明は斯る新規な知見に基づきなされたものである。

従って、本発明の目的は、従来のハイブリッドプリプレ
グに比較して、引張強度、弾性率などの物性の向上を図
ることができ、特にゴルフシャフトなどに使用した場合
においては機械的強度、使用時の感触（打球感）を損な
うことなく飛距離の増大、粘り、圧縮強度及び耐衝撃性
などが向上し、更には成形加工性などが改善され、且つ
薄物のプリプレグを提供することのできるハイブリッド
プリプレグ及びその製造方法を提供することである。

更に、本発明の他の目的は、後で詳しく説明されるよう
に、各種強化繊維の長さ方向の乱れがなく配列し、プリ
プレグの機械的物性が良く、且つ、美感的にも好ましい
ハイブリッドプリプレグの製造方法を提供することであ
る。

１題に鮭、をオスナ、浩小玉ＥＧ 上記諸国的は本発明に係るハイブリッドプリプレグ及び
その製造方法にて達成される。要約すれば本発明は、強
化繊維として一方向に配列された炭素繊維中に、一側に
、強化繊維として一方向に配列された炭素繊維を有し、
他側に、強化繊維として、前記炭素繊維と同一方向に配
列されたガラス繊維を有したハイブリッドプリプレグで
あって、更に、金属繊維と、前記金属繊維、炭素繊維及
びガラス繊維とは異なる一種又は複数種の異種繊維とを
、前記炭素繊維及びガラス繊維と同一方向に配列したこ
とを特徴とするハイブリッドプリプレグである。

このような本発明に係るハイブリッドプリプレグは、炭
素繊維を強化繊維として使用した一方向炭素繊維強化プ
リプレグと、前記炭素繊維と同一方向に配列されたガラ
ス繊維を強化繊維として使用した一方向ガラス繊維強化
プリプレグとによって、前記炭素繊維及びガラス繊維と
同一方向に配列された、金属繊維と、前記金属繊維、炭
素繊維及びガラス繊維とは異なる一種又は複数種の異種
繊維とを挟持し、一体とすることを特徴とするハイブリ
ッドプリプレグの製造方法にて好適に製造され、特に、
ドラムワインダを使用して効率よく実現し得る。

つまり、本発明に係るハイブリッドプリプレグは、（ａ
）所定の直径を有したドラムの周面に、炭素繊維を強化
繊維として使用した一方向炭素繊維強化プリプレグを、
炭素繊維の配列方向がドラムの周方向に整列するように
して巻き付ける工程、（ｂ）前記ドラムに巻き付けられ
た一方向炭素繊維強化プリプレグの周面上に、金属繊維
と、前記金属繊維、炭素繊維及びガラス繊維とは異なる
一種又は複数種の異種繊維とを一定ピッチにて巻き付け
る工程、（Ｃ）前記ドラムに巻き付けた状態で、或は前
記ドラムより外した状態にて、更に、前記金属繊維及び
異種繊維が整列された一方向炭素繊維強化プリプレグの
表面を覆って、ガラス繊維を強化繊維として使用した他
の一方向ガラス繊維強化プリプレグを、ガラス繊維の配
列方向がドラムの周方向に整列するようにして重ね合せ
る工程、を有することを特徴とするハイブリッドプリプ
レグの製造方法にて好適に製造される。

更に、本発明の他の製造方法によれば、上記本発明に従
った構成の長尺のハイブリッドプリプレグが容易に製造
される。

つまり、本発明に係る一つの製造方法は、一側にて強化
繊維として一方向に配列された炭素繊維と、他側にて強
化繊維として、前記炭素繊維と同一方向に配列されたガ
ラス繊維との中に、金属繊維と、前記金属繊維、炭素繊
維及びガラス繊維とは異なる一種又は複数種の異種繊維
とを、前記炭素繊維及びガラス繊維と同一方向に配列し
た長尺のハイブリッドプリプレグの製造方法であって、
（ａ）金属繊維と前記異種繊維とを所定間隔に整列して
連続的に供給すること、（ｂ）前記金属繊維と異種繊維
とを挟持する態様で、炭素繊維及びガラス繊維がそれぞ
れ強化繊維として離型紙に保持された、炭素繊維強化プ
リプレグ及びガラス繊維強化プリプレグを、整列された
前記金属繊維及び異種繊維の各側面部からこれら繊維に
添わせて連続的に供給すること、（ｃ）前記離型紙付炭
素繊維強化プリプレグ、金属繊維及び異種繊維、並びに
離型紙付ガラス繊維強化プリプレグを、前記離型紙付炭
素繊維強化プリプレグ及び前記離型紙付ガラス繊維強化
プリプレグの合計厚みの０゜７〜０．８倍の厚みにまで
押圧し、且つ前記炭素繊維強化プリプレグ及び前記ガラ
ス繊維強化プリプレグ中のマトリクス樹脂の粘度が１０
００〜５００００ｃｐとなるまで加熱すること、を特徴
とする長尺のハイブリッドプリプレグの製造方法である
。

又、他の発明によれば、一側にて強化繊維として一方向
に配列された炭素繊維と、他側にて強化繊維として、前
記炭素繊維と同一方向に配列されたガラス繊維との中に
、金属繊維と、前記金属繊維、炭素繊維及びガラス繊維
とは異なる一種又は複数種の異種繊維とを、前記炭素繊
維及びガラス繊維と同一方向に配列した長尺のハイブリ
ッドプリプレグの製造方法であって、（ａ）金属繊維と
含金　！コ　？？　　会も　±＃　脆　し　ｆ＋　５兵
　中　間　「互　け　敷石＋ｌ　　ｌ　　　プ　；宙　
往　的　−Ｉ壮絶すること、（ｂ）開繊手段にて開繊し
た炭素繊維を、整列された前記金属繊維及び異種繊維の
一側へと、又、開繊手段にて開繊したガラス繊維を、整
列された前記金属繊維及び異種繊維の他側へと、両側か
ら該金属繊維及び異種繊維に添わせて連続的に供給する
こと、（ｃ）前記炭素繊維、金属繊維、異種繊維及びガ
ラス繊維を挟持する態様で、第１及び第２樹脂塗工紙を
前記炭素繊維、金属繊維、異種繊維及びガラス繊維に添
わせて連続的に供給すること、（ｄ）前記第１樹脂塗工
紙、炭素繊維、金属繊維、異種繊維、ガラス繊維及び第
２樹脂塗工紙を加圧加熱して一体とし、前記炭素繊維、
金属繊維、異種繊維及びガラス繊維に前記第１及び第２
樹脂塗工紙中のマトリクス樹脂を含浸させること、を特
徴とする長尺のハイブリッドプリプレグの製造方法が提
供される。

見思立 次に、本発明に係るハイブリッドプリプレグ及びその製
造方法について図面に即して更に詳しく玖明オる７ 第１図に、本発明に係るハイブリッドプリプレグｌの一
実施例が示される。本実施例によると、ハイブリッドプ
リプレグ１は、一側に強化繊維として一方向に配列され
た炭素繊維２を有し、他側に、該炭素繊維と同一方向に
配列されたガラス繊維３とを有し、更に、斯る繊維２．
３中に、金属繊維６と、金属繊維６、炭素繊維２及びガ
ラス繊維３とは異なる異種繊維８とが、炭素繊維２及び
ガラス繊維３と同一方向に配列して構成される。

本実施例にて金属繊維６と異種繊維８とは交互に配置さ
れているが、金属繊維６と異種繊維８との配置方法はこ
れに限定されるものではなく、所望に応じて任意の配置
とし得る。

又、金属繊維６及び異種繊維８は、第１図に図示される
ように、一方向繊維プリプレグ４の中央部に位置するの
が好ましいが、第２図のように僅かに中心部より偏って
配置されたとしても同等の作用効果を発揮し得る。

更に、本発明によれば、ハイブリッドプリプレグ１中に
含まれる異種繊維８は、一種類である必要はなく、複数
種類の、例えば２．３種類の互いに異なる異種繊維とす
ることができる。例えば、第３図には、異種繊維８とし
て互いに異なる２種類の異種繊維８ａ、８ｂを有する実
施例が示される。

このように異種繊維８として複数種類の異種繊維８ａ、
８ｂを含む場合には、第３図のように、金属繊維６の間
に複数種類の異種繊維８ａ、８ｂを配置しても良く、又
、第４図に図示するように、金属繊維６を基準として複
数種類の異種繊維８ａ、８ｂを交互に配置するようにし
ても良い。斯る、異種繊維８（８ａ、８ｂ）と金属繊維
６との配置関係は、上述したように所望に応じて任意に
選択されるであろう。

本発明に使用される金属繊維６としては、チタン繊維、
アモルファス繊維、ステンレススチール繊維などが好適
に使用され、通常斯る繊維の径は５０〜１５０μｍとさ
れ、好ましくは７０〜１２０μｍとされる。勿論、同一
プリプレグ中に複数種の金属繊維を含ませることも可能
である。

又、異種繊維８としては、ガラス繊維以外の、ボロン繊
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、或はアラミド繊維、ボリアリレート繊維、ポ
リエチレン繊維などの種々の有機繊維をも使用すること
ができる。

ボロン繊維等は通常繊維は５０〜１５０μｍとされるが
、例えば、その他の上記無機繊維、或は上記有機繊維な
どのような繊維ｆは、繊維径、即ち、モノフィラメント
の径（ｄ）は　５〜５０μｍと小さいため、このように
繊維径の小さな繊維ｆを異種繊維８として使用する場合
には、第５図に図示するように繊維ｆを多数本束ねたス
トランド（繊維束）の形態にて使用される。

従って、このようなストランドの形態とされる場合の異
種繊維８の繊維径としては、本明細書では、次式で示さ
れる換算径Ｄ０を使用する。

Ｄ　ｏ　”　Ｊ　ｎ−ｄ ｎ：収束本数 ｄ：繊維径 た場合には、撚りの有無に拘らず、第６図に図示される
ように、ハイブリッドプリプレグ１の中において換算径
り。を有した円形断面の形態で存在することはなく、通
常、偏平に変形された状態とされる。従って、上述した
ように異種繊維８として繊維径の大きいなボロン繊維な
どを使用した場合と同様の厚さ（Ｔ）を有したハイブリ
ッドプリプレグ１を製造するには、ストランドを異種繊
維８として使用した場合の繊維径、即ち、換算径Ｄ０は
最大５００　ｕｍとされるのが好適である。

例えば、繊維径ｄが２３μｍとされるボリアリレート繊
維のような有機繊維は、３００本収束することにより換
算径り。は３９８μｍとされ、又、繊維径ｄが１０μｍ
とされるアルミナ繊維は、５００本収束することにより
換算径り。は２２４μｍとされ、これら両ストランドも
又、異種繊維８として好適に使用し、第６図に図示され
るようなハイブリッドプリプレグ１を製造することがで
きる。

いものは、上述のようにストランドの形態にて使用する
ことができる。

本発明に従って構成されるハイブリッドプリプレグ１は
、種々の方法にて製造し得るが、特に、強化繊維として
炭素繊維を使用した一方向炭素繊維強化プリプレグと、
該炭素繊維と同一方向に配列されたガラス繊維を強化繊
維として使用した一方向ガラス繊維強化プリプレグとの
間に、金属繊維及び異種繊維を炭素繊維及びガラス繊維
と同一方向に所定の間隔にて配列し、押圧及び／又は加
熱することにより一体とすることによって極めて好適に
製造される。

更に説明すると、第７図に図示するように、離型紙１０
Ａに保持された、繊維径が５〜３０μｍとされる炭素繊
維２を有した第１の炭素繊維強化プリプレグ４Ａの上に
、該第１の炭素繊維強化プリプレグ４Ａの炭素繊維２の
配列方向と同方向に配列された、繊維径が炭素繊維に比
較して大きい５０〜５００μｍの繊維径を有した金属繊
維６及び異種繊維８を配置し、更に、該金属繊維６及び
異種繊維８を挟持する態様で、離型紙１０Ｂに保持され
た繊維径が５〜３０μｍとされるガラス繊維３を有した
ガラス繊維強化プリプレグ４Ｂを重ね合せ、前記炭素繊
維強化プリプレグ４Ａ及びガラス繊維強化プリプレグ４
Ｂを互いの方へと押圧及び／又は加熱することにより炭
素繊維強化プリプレグ４Ａ、金属繊維６及び異種繊維８
、並びにガラス繊維強化プリプレグ４Ｂは一体に接合さ
れて、第１図〜第４図、第６図などに図示するような本
発明に従ったハイブリッドプリプレグ１が形成される。

炭素繊維強化プリプレグ４Ａ及びガラス繊維強化プリプ
レグ４Ｂの強化繊維としての炭素繊維２及びガラス繊維
は、通常、繊維径は、上述のように、５〜３０μｍとさ
れるが、好ましくは６〜１２μｍとされる。

マトリクス樹脂としては、エポキシ樹脂、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５０〜５００℃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。

好ましい一例を挙げれば、マトリクス樹脂としてはエポ
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；　（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
剤としてはジアミノフェニルスルフォン（ＤＤＳ）、ジ
アミノジフェニルメタン（ＤＤＭ）などが好適に使用さ
れる。

ガラス繊維、金属繊維、異種繊維、マトリクス樹脂の配
合割合は任意に調整し得るが、一般に、重量％で、炭素
繊維ニガラス繊維：金属繊維：異種繊維：マトリクス樹
脂＝（１５〜４ｏ）：（１５〜４０）：（１〜２ｏ）：
（５〜３ｏ）：（２０〜５０）とされるであろう。又、
本発明に従えば、プリプレグの厚さ（Ｔ）は、使用され
る金属繊維及び異種繊維の繊維径程度のものを作製し得
るが、通常８０〜２００μｍ程度とされるであろう。

更に、本発明に従ったハイブリッドプリプレグは、第８
図に図示される方法にても製造し得る。

つまり、離型紙１０Ａ上にマトリクス樹脂１２Ａが塗布
された第１の塗工紙１４Ａ上に炭素繊維２、ガラス繊維
３、金属繊維６及び異種繊維８を所定間隔及び所定配置
にて配列し、次いで、この各種強化繊維２．３．６．８
を覆って、離型紙１０Ｂにマトリクス樹脂１２Ｂが塗布
された塗工紙１４Ｂを重ね合せ、その後、両塗工紙を加
圧プリプレグ１が製造される。

更に、本発明に係るハイブリッドプリプレグ１は、ドラ
ムワインダにて極めて好適に製造し得る。

つまり、第９図において、所定の直径を有したドラム２
０の周面に、第７図に図示するような、離型紙１０Ａ上
に保持された、強化繊維として炭素繊維２を使用した一
方向炭素繊維強化プリプレグ４Ａを巻き付ける。このと
き、炭素繊維２の配列方向はドラム２０の周方向に整列
するようにされる。次いで、前記ドラム２０には、ボビ
ン２４から金属繊維６及び異種繊維８がトラバース装置
２６を介して供給され、前記ドラム２０上に、つまり、
該ドラムに巻き付けられた炭素繊維強化プリプレグ４Ａ
の上に、一定ピツチにて巻き付けられる。

次に、金属繊維６及び異種繊維８が整列された方向炭素
繊維強化プリプレグ４Ａの表面を覆って、第７図に図示
されるように、離型紙１０Ｂに保持された一方向ガラス
繊維強化プリプレグ４Ｂが、繊維方向が周方向に整列す
るようにして、ドラム２０の表面に重ねられ、金属繊維
６及び異種繊維８を挟持した態様で前記炭素繊維強化プ
リプレグ４Ａと接合され、本発明に従った構成のハイブ
リッドプリプレグ１が形成される。

なお、別法としては、ガラス繊維強化プリプレグ４Ｂは
、炭素繊維強化プリプレグ４Ａの上に金属繊維６及び異
種繊維８を配列したものをドラムより取り外した後に重
ね合せ、そして必要に応じて、ホットローラなどの間を
通すようにすることもできる。

使用した炭素繊維強化プリプレグ４Ａは、離型紙１０Ａ
の上に厚み６５μｍにて形成されたものであった。強化
繊維としての炭素繊維２は、繊維径が６．５μｍとされ
るＰＡＮ系の炭素繊維（東し株式会社製：商品名ｒＭ４
０Ｊ）を使用し、マトリクス樹脂はエポキシ樹脂を使用
した。又、マトリクス樹脂の含有量は３３重量％であっ
た。

一方、使用したガラス繊維強化プリプレグ４Ｂは、離型
紙１０Ｂの上に厚み７０μｍにて形成されたものであっ
た。強化繊維としてのガラス繊維３は、繊維径が１３μ
ｍとされるＥガラスを８００本収束したものを使用し、
マトリクス樹脂はエポキシ樹脂を使用した。又、マトリ
クス樹脂の含有量は３３重量％であった。

金属繊維６としては、繊維径１１００ｕのチタン繊維を
使用し、異種繊維８としては、繊維径２３μｍのボリア
リレート繊維（ペクトラン）３００フイラメントを収束
したものを使用し、金属繊維６と異種繊維８とは２ｍｍ
の間隔となるように配置した。

このようにして製造したハイブリッドプリプレグ１は、
幅３００ｍｍ、長さ１．７ｍ、厚さ（Ｔ）１６０ｔＬｍ
のハイブリッドプリプレグが得られた。本実施例のハイ
ブリッドプリプレグにおける炭素繊維、ガラス繊維、金
属繊維、異種繊維、マトリクス樹脂の配合割合は、重量
％で、炭素繊維ニガラス繊維：金属繊維：異種繊維：マ
トリクス樹脂＝２４：３１：、３：１５：２７であった
。

又、このようなハイブリッドプリプレグの機械的強度な
どを測定したが、本発明に係るハイブリッドプリプレグ
ｌは、厚みが薄いにも拘らず９張強度及び弾性率共に、
第１２図に示す従来のハイブリッドプリプレグより優れ
ており、特にゴルフシャフトなどに使用した場合におい
ては機械的強度、使用時の感触（打球感）を損なうこと
なく、飛距離の増大、粘り、圧縮強度及び耐衝撃性など
が改善され、美感的にも好ましいものであった。更に、
成形加工性も優れたものであった。

第１表に、金属繊維６及び異種繊維８の種類を変えて上
記方法に従って製造したハイブリッドプリプレグと、そ
の評価結果を示す。

次に、長尺の本発明に係るハイブリッドプリプレグ１の
製造方法を図面を参照して説明する。

第１０図に本発明に係る長尺のハイブリッドプリプレグ
１の製造方法を実施するための製造装置の一実施例が図
示される。

本実施例にて、強化繊維としてそれぞれ炭素繊維２及び
ガラス繊維３を使用した炭素繊維強化プリプレグ４Ａ及
びガラス繊維強化プリプレグ４Ｂが離型紙１０Ａ、ＩＯ
Ｂに保持された状態にて、巻ロールの形態でアンワイン
ダ（巻出し部）３２Ａ、３２Ｂに取付けられている。該
巻出し部３２Ａ、３２Ｂから引き出された離型紙付炭素
繊維強化プリプレグ４Ａ及び離型紙付ガラス繊維強化プ
リプレグ４Ｂはプレスロール３４Ａ、３４Ｂの間へと送
給される。

一方、金属繊維６及び異種繊維８は、−平面内にて平行
に所定の間隔にて配列された状態にてプレスロール３４
Ａ、３４Ｂの間に供給されており、従って、巻出し部３
２Ａ、３２Ｂから引き出された離型紙付炭素ｍ維強化プ
リプレグ４Ａ乃び離型紙付ガラス繊維強化プリプレグ４
Ｂは、平面状に配列された金属繊維６及び異種繊維８の
各側面部から、金属繊維６及び異種繊維８を間に挟持す
るべく該金属繊維６及び異種繊維８に添ってプレスロー
ル３４Ａ、３４Ｂの間を通ることとなる。

炭素繊維強化プリプレグ４Ａ及びガラス繊維強化プリプ
レグ４Ｂは、金属繊維６及び異種繊維８を挟み込むよう
にしてプレスロール３４Ａ、３４Ｂを通った後、引き続
いて、ホットプレート３６及び第２段目のプレスロール
３８Ａ、３８Ｂへと通される。この過程で金属繊維６及
び異種繊維８は炭素繊維強化プリプレグ４Ａ及びガラス
繊維強化プリプレグ４Ｂ内へと埋没して含浸され、炭素
繊維強化プリプレグ４Ａ及びガラス繊維強化プリプレグ
４Ｂ、並びに金属繊維６及び異種繊維８が一体となった
ハイブリッドの繊維強化複合樹脂層４が形成される。

次いで、該ハイブリッド繊維強化複合樹脂層４を挟持し
た両前型紙はコールドプレートなどの冷却手段（図示せ
ず）で冷却した後、ワインダ５０によって１本実施例で
は上側の離型紙１０Ｂのみが繊維強化複合樹脂層４から
剥離される。下側の離型紙１０Ａ上に付着している繊維
強化複合樹脂層４の表面には、アンワインダ５２から供
給されるカバーフィルム５４が貼着され、その後ハイブ
リッドプリプレグ製品としてワインダ５６に巻取られる
。

本実施例の製造法に従えば、上記構成の製造装置にて、
プレスロール３４Ａ、３４Ｂ及び／又は３８Ａ、３８Ｂ
の間隔は、離型紙付炭素繊維強化プリプレグ４Ａ及び離
型紙付ガラス繊維強化プリプレグ４Ｂの合計厚みの０．
７〜０．８倍の厚みに設定され、又、ホットプレート３
６は、炭素繊維強化プリプレグ４Ａ及びガラス繊維強化
プリプレグ４Ｂ中のマトリクス樹脂の粘度が１０００〜
５００００ｃｐとなるように両繊維強化プリプレグ４Ａ
、４Ｂを加熱する。これによって、金属繊維６及び異種
繊維８は炭素繊維強化プリプレグ４Ａ及びガラス繊維強
化プリプレグ４Ｂのマトリクス樹脂層内へと極めて好適
に埋没して含浸され、炭素繊維強化プリプレグ４Ａ及び
ガラス繊維強化プリプレグ４Ｂ、並びに金属繊維６及び
異種繊維８が一体とされることが分かった。斯る設定条
件を外れた場合には、金属繊維６及び異種繊維８が炭素
繊維強化プリプレグ４Ａ及びガラス繊維強化プリプレグ
４Ｂの中心部へと進入するのが好適に行われず、又、炭
素繊維２、ガラス繊維３、金属繊維６及び異種繊維８の
長手方向への整列に乱れが生じたり、更には、炭素繊維
プリプレグ４Ａ及びガラス繊維強化プリプレグ４Ｂの接
合界面が十分に融合せず、後でこの接合界面に剥離が見
受けられることがあった。

上記実施例の製造装置にて、長尺の本発明に係るハイブ
リッドプリプレグが連続的に効率よく製造される。

上記実施例の製造方法を更に具体的に数値を挙げてその
一実施例を説明すると次の通りである。

強化繊維として炭素繊維２を使用した炭素繊維強化プリ
プレグ４Ａは、厚さ１２０μｍの離型紙１０Ａの上に厚
み６５μｍにて形成されたものであった。炭素繊維２は
、繊維径が６．５μｍとされるＰＡＮ系の炭素繊維（東
し株式会社製：商品名ｒＭ４０Ｊ）を使用し、マトリク
ス樹脂はエポキシ樹脂を使用した。又、該プリプレグに
おけるマトリクス樹脂の含有量は３５重量％であった。

一方、強化繊維としてガラス繊維３を使用したガラス繊
維強化プリプレグ４Ｂは、厚さ１２０μｍの離型紙１０
Ｂの上に厚み７０μｍにて形成されたものであった。ガ
ラス繊維３は、繊維径が１３μｍとされるＥガラスを８
００本収束したものを使用し、マトリクス樹脂はエポキ
シ樹脂を使用した。又、該プリプレグにおけるマトリク
ス樹脂の含有量は３３重量％であった。

金属繊維６としては、繊維径１００μｍのチタン繊維を
使用し、異種繊維８としては、繊維径２３μｍのボリア
リレート繊維（ペクトラン）を３００フィラメント収束
したものを使用し、金属繊維６と異種繊維８とは２ｍｍ
の間隔となるようプレスロール３４Ａ、３４Ｂ及び３８
Ａ、３８Ｂの間隔は３００ｔＬｍとされ、離型紙付炭素
繊維強化プリプレグ４Ａ及び離型紙付ガラス繊維強化プ
リプレグ４Ｂの合計厚みの０．８倍の厚みに設定された
。又、ホットプレート３６は１００℃に加熱されており
、両繊維強化プリプレグ４Ａ、４Ｂ中のマトリクス樹脂
の粘度は２０００ｃｐとなっていた。

このようにして幅３００ｍｍの長尺のハイブリッドプリ
プレグ１を製造速度３　ｍ　７分にて連続して製造する
ことができた。

本実施例のハイブリッドプリプレグにおける炭素繊維、
ガラス繊維、金属繊維、異種繊維、マド１／クス樹脂の
配合割合は、重量％で、炭素繊維ニガラス繊維：金属繊
維：異種繊維：マトリクス樹脂＝２４：３１　：３：１
５：２７であった。

又、このようなハイブリッドプリプレグの機械的強度な
どを測定したが、本発明に係るハイブリッドプリプレグ
ｌは、厚みが薄いにも拘らず引イブリッドプリプレグよ
り優れており、特にゴルフシャフトなどに使用した場合
においては機械的強度、使用時の感触（打球感）を損な
うことなく、飛距離の増大、粘り、圧縮強度及び耐衝撃
性などが改善され、美感的にも好ましいものであった。

更に、成形加工性も優れていた。

第１１図は、長尺のハイブリッドプリプレグ１を製造す
るための他の実施例を示す。

本実施例にて、金属繊維６及び異種繊維８は、−平面内
にて平行に所定の間隔にて配列された状態にてプレスロ
ール３４Ａ、３４Ｂの間に供給され、一方、本実施例で
強化繊維として使用される炭素繊維２は、一連の開繊バ
ーなどとされる開繊手段６０にて開繊され、次いで、該
開繊された炭素繊維２は整列された前記金属繊維６及び
異種繊維８の一つの側から前記金属繊維６及び異種繊維
８に添わせてプレスロール３４Ａ、３４Ｂの間へと連続
的に供給される。同時に、強化繊維として使用されるガ
ラス繊維３が、一連の開繊バーなどとされる開繊手段６
０にて開繊され、次いで、該開繊されたガラス繊維３は
整列された前記金属繊維６及び異種繊維８の他の側から
前記金属繊維６及び異種繊維８に添わせてプレスロール
３４Ａ、３４Ｂの間へと連続的に供給される。

又、離型紙１０Ａにマトリクス樹脂１２Ａが塗布されて
形成された第１樹脂塗工紙１４Ａが、巻ロールの形態で
アンワインダ（巻出し部）３２Ａに取付けられ、同様に
、離型紙１０Ｂにマトリクス樹脂１２Ｂが塗布されて形
成された第２樹脂塗工紙１４Ｂが、巻ロールの形態でア
ンワインダ（巻出し部）３２Ｂに取付けられている。

該巻出し部３２Ａ、３２Ｂから引き出された樹脂塗工紙
１４Ａ、１４Ｂは、金属繊維６、異種繊維８、炭素繊維
２及びガラス繊維３を挟持する態様で、プレスロール３
４Ａ、３４Ｂの間へと送給される。

従って、巻出し部３２Ａ、３２Ｂから引き出された樹脂
塗工紙１４Ａ、１４Ｂは、金属繊維６、異種繊維８、炭
素繊維２及びガラス繊維３を間に挟持した態様にて、該
金属繊維６、異種繊維８、炭素繊維２及びガラス繊維３
に添ってプレスロール３４Ａ、３４Ｂの間を通ることと
なる。

第１及び第２樹脂塗工紙１４Ａ、１４Ｂは、金属繊維６
、異種繊維８、炭素繊維２及びガラス繊維３を挟み込む
ようにしてプレスロール３４Ａ、３４Ｂを通った後、引
き続いて、ホットプレート３６及び第２段目のプレスロ
ール３８Ａ、３８Ｂへと通される。この過程で金属繊維
６、異種繊維８炭素繊維２及びガラス繊維３は、第１及
び第２樹脂塗工紙１４Ａ、１４Ｂのマトリクス樹脂１２
Ａ、１２Ｂ内へと埋没して含浸され、マトリクス樹脂１
２Ａ、１２Ｂ、炭素繊維２、ガラス繊維３、金属繊維６
及び異種繊維８が一体となったハイブリッドの繊維強化
複合樹脂層４が形成される。

次いで、該ハイブリッド繊維強化複合樹脂層４を挟持し
た両前型紙はコールドプレートなどの冷却手段（図示せ
ず）で冷却した後、ワインダ５０によって、本実施例で
は上側の離型紙１０Ｒのみが鎮錐強什２ＷＡ樹脂闇４か
＾引赳される。下側離型紙１０Ａ上に付着している繊維
強化複合樹脂層４の表面には、アンワインダ５２から供
給されるカバーフィルム５４が貼着され、その後ハイブ
リッドプリプレグ製品としてワインダ５６に巻取られる
。

本実施例に従えば、上記構成の製造装置にて、プレスロ
ール３４Ａ、３４Ｂ及び／又は３８Ａ、３８Ｂの間隔は
、第１及び第２樹脂塗工紙１４Ａ、１４Ｂの合計厚みの
０．７〜０．８倍の厚みに設定され、又、ホットプレー
ト３６は、前記第１及び第２樹脂塗工紙１４Ａ、１４Ｂ
中のマトリクス樹脂１２Ａ、１２Ｂの粘度が１０００〜
５００００ｃｐとなるように該第１及び第２樹脂塗工紙
１４Ａ、１４Ｂを加熱するのが好ましい。

これによって、金属繊維６、異種繊維８、炭素繊維２及
びガラス繊維３は第１及び第２樹脂塗工紙１４Ａ、１４
Ｂのマトリクス樹脂１２Ａ、１２Ｂ内へと極めて好適に
埋没して含浸され、第１及び第２樹脂塗工紙１４Ａ、１
４Ｂのマトリクス樹脂１２Ａ、１２Ｂ、炭素繊維２、ガ
ラス繊維３、金属繊維６及び異種繊維８が一体とされる
。

斯る設定条件を選択することにより、炭素繊維２、ガラ
ス繊維３、金属繊維６及び異種繊維８の長手方向への整
列に乱れが生じることなく、特に、金属繊維６及び異種
繊維８がマトリクス樹脂層の中心部へと好適に進入する
ことができる。更に、第１及び第２樹脂塗工紙１４Ａ、
１４Ｂのマトリクス樹脂１２Ａ、１２Ｂの接合界面が十
分に融合することができ、後でこの接合界面から剥離が
生じるようなことはない。

上記実施例の製造装置にて、ハイブリッドプリプレグを
連続的に効率よく製造することができる。

上記実施例の製造方法を更に具体的に数値を挙げてその
一実施例を説明すると次の通りである。

使用した第１及び第２塗工紙１４Ａ、１４Ｂは同じ構成
のものとされ、厚さ１２０ＬＬｍの離型紙１０Ａ、ＩＯ
Ｈの上に厚み３５μｍにてエポキシ樹脂が塗布されたも
のであった。強化繊維としての炭素繊維２は、繊維径が
６．５μｍとされるＰＡＮ系の炭素繊維（東し株式会社
製：商品名ｒＭ４０Ｊ）を使用し、配列された金属繊維
及び異種繊維の一側に５３本、平行に配置した。該炭素
繊維は、開繊手段６０にて一様に幅方向に開繊され、３
００ｍｍ幅にわたって一様の密度にて整列された。

又、強化繊維としてのガラス繊維３は、繊維径が１３μ
ｍとされるＥガラスを８００本収束したものを使用し、
配列された金属繊維及び異種繊維の他側に８５本、平行
に配置した。該ガラス繊維は、開繊手段６０にて一様に
幅方向に開繊され、３００ｍｍ幅にわたって一様の密度
にて整列された。

開繊手段６０は、通常の開繊バーによる構成とされ、本
実施例では、直径３０ｍｍのステンレススチール製バー
６２を６０ｍｍ間隔にて、平行に３本配置したものであ
り、斯るバーを波状に、且つ張力５００　ｇ　／　１ス
トランドを掛けて通すことにより開繊した。

金属繊維６としては、繊維径１００μｍのチタン繊維を
使用し、異種繊維８としては、繊維径１０μｍのアルミ
ナ繊維５００フイラメントを収束したものを使用し、金
属繊維６と異種繊維８とは２ｍｍの間隔となるように配
置した。

プレスロール３４Ａ、３４Ｂ及び３８Ａ１３８Ｂの間隔
は３．０ｍｍとされ、第１及び第２塗工紙１４Ａ、１４
Ｂの合計厚みの０．８倍の厚みに設定された。又、ホッ
トプレート３６は１００℃に加熱されており、第１及び
第２塗工紙１４Ａ、１４Ｂ中のマトリクス樹脂の粘度は
２０００ｃｐとなっていた。

このようにして幅３００ｍｍの長尺のハイブリッドプリ
プレグ１を製造速度３ｍ／分にて連続して製造すること
ができた。

本実施例のハイブリッドプリプレグにおける炭素繊維、
ガラス繊維、金属繊維、異・種繊維、マトリクス樹脂の
配合割合は、重量％で、炭素繊維ニガラス繊維：金属繊
維：異種繊維：マトリクス樹脂＝２３：２８：３：２１
　：２５であった。

　７の上Ｊ１１ｈバイブ１１、リドプ１１プ１７ヴ／７
′Ｉ煉舖的強度などを測定したが、本発明に係るハイブ
リッドプリプレグ１は、厚みが薄いにも拘らず引張強度
及び弾性率共に、第１２図に示す従来のハイブリッドプ
リプレグより優れており、特にゴルフシャフトなどに使
用した場合においては機械的強度、使用時の感触（打球
感）を損なうことなく、飛距離の増大、粘り、圧縮強度
及び耐衝撃性などが改善され、美感的にも好ましいもの
であった。更には、成形加工性も優れていた。

ｌ亘立盈１ 本発明に係るハイブリッドプリプレグは、以上説明した
ように構成されるために、機械的強度などの物性の向上
を図ることができ、従来のハイブリッドプリプレグに比
較して厚みが薄いにも拘らず圧縮強度及び弾性率共に優
れており、特にゴルフシャフトなどに使用した場合にお
いては機械的強度、使用時の感触（打球感）を損なうこ
となく、飛距離の増大、粘り、圧縮強度及び耐衝撃性な
どが向上し、更には、成形加工性などが改善さカー羊威
Ｉ８Ｉにｔ１鮮幸ｉ、いＰい６法凰ネ右１プ「、＼る。

更に、本発明の製造方法に従えば、炭素繊維、ガラス繊
維、金属繊維、異種繊維を繊維の長さ方向の乱れがなく
配列し、プリプレグの機械的物性が良く、且つ、美感的
にも好ましいハイブリッドプリプレグを提供することが
できるという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は、本発明に係るハイブリッドプリプレ
グの断面構成図である。 第５図は、本発明に使用される異種繊維の一つの形態を
示すストランドの断面図である。 第６図は、本発明に係るハイブリッドプリプレグの他の
実施例の断面構成図である。 第７図及び第８図は、本発明に係るハイブリッドプリプ
レグの製造方法を説明する断面図である。 第９図は、本発明に係るハイブリッドプリプレグの好ま
しい製造方法を説明する斜視図である。 第１０図及び第１１図は、本発明に係るハイブリッドプ
リプレグの他の実施例の製造方法を説明する断面構成図
である。 第１２図は、従来のハイブリッドプリプレグの断面構成
図である。 １：ハイブリッドプリプレグ ２：炭素繊維 ３ニガラス繊維 ４Ａ：炭素繊維強化プリプレグ ４Ｂ＝ガラス繊維強化プリプレグ ６：金属繊維 ８：異種繊維 １４Ａ、Ｂ：第１、第２樹脂塗工紙 ３４Ａ、Ｂ、３８Ａ、Ｂニブレスローラ３６：ホットプ
レート ６０：開繊手段 第 図 第２図 第３図 第４図 第５図 ↑ 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図 ２Ａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）一側に、強化繊維として一方向に配列された炭素繊
   維を有し、他側に、強化繊維として、前記炭素繊維と同
   一方向に配列されたガラス繊維を有したハイブリッドプ
   リプレグであって、更に、金属繊維と、前記金属繊維、
   炭素繊維及びガラス繊維とは異なる一種又は複数種の異
   種繊維とを、前記炭素繊維及びガラス繊維と同一方向に
   配列したことを特徴とするハイブリッドプリプレグ。 ２）炭素繊維を強化繊維として使用した一方向炭素繊維
   強化プリプレグと、前記炭素繊維と同一方向に配列され
   たガラス繊維を強化繊維として使用した一方向ガラス繊
   維強化プリプレグとによって、前記炭素繊維及びガラス
   繊維と同一方向に配列された、金属繊維と、前記金属繊
   維、炭素繊維及びガラス繊維とは異なる一種又は複数種
   の異種繊維とを挟持し、一体とすることを特徴とするハ
   イブリッドプレプレグの製造方法。 ３）（ａ）所定の直径を有したドラムの周面に、炭素繊
   維を強化繊維として使用した一方向炭素繊維強化プリプ
   レグを、炭素繊維の配列方向がドラムの周方向に整列す
   るようにして巻き付ける工程、 　（ｂ）前記ドラムに巻き付けられた一方向炭素繊維強
   化プリプレグの周面上に、金属繊維と、前記金属繊維、
   炭素繊維及びガラス繊維とは異なる一種又は複数種の異
   種繊維とを一定ピッチにて巻き付ける工程、 （ｃ）前記ドラムに巻き付けた状態で、或は前記ドラム
   より外した状態にて、更に、前記金属繊維及び異種繊維
   が整列された一方向炭素繊維強化プリプレグの表面を覆
   って、ガラス繊維を強化繊維として使用した他の一方向
   ガラス繊維強化プリプレグを、ガラス繊維の配列方向が
   ドラムの周方向に整列するようにして重ね合せる工程、 を有することを特徴とするハイブリッドプリプレグの製
   造方法。 ４）一側にて強化繊維として一方向に配列された炭素繊
   維と、他側にて強化繊維として、前記炭素繊維と同一方
   向に配列されたガラス繊維との中に、金属繊維と、前記
   金属繊維、炭素繊維及びガラス繊維とは異なる一種又は
   複数種の異種繊維とを、前記炭素繊維及びガラス繊維と
   同一方向に配列した長尺のハイブリッドプリプレグの製
   造方法であって、 （ａ）金属繊維と前記異種繊維とを所定間隔に整列して
   連続的に供給すること、 （ｂ）前記金属繊維と異種繊維とを挟持する態様で、炭
   素繊維及びガラス繊維がそれぞれ強化繊維として離型紙
   に保持された、炭素繊維強化プリプレグ及びガラス繊維
   強化プリプレグを、整列された前記金属繊維及び異種繊
   維の各側面部からこれら繊維に添わせて連続的に供給す
   ること、 （ｃ）前記離型紙付炭素繊維強化プリプレグ、金属繊維
   及び異種繊維、並びに離型紙付ガラス繊維強化プリプレ
   グを、前記離型紙付炭素繊維強化プリプレグ及び前記離
   型紙付ガラス繊維強化プリプレグの合計厚みの０．７〜
   ０．８倍の厚みにまで押圧し、且つ前記炭素繊維強化プ
   リプレグ及び前記ガラス繊維強化プリプレグ中のマトリ
   クス有脂の粘度が１０００〜５００００ｃｐとなるまで
   加熱すること、 を特徴とする長尺のハイブリッドプリプレグの製造方法
   。 ５）一側にて強化繊維として一方向に配列された炭素繊
   維と、他側にて強化繊維として、前記炭素繊維と同一方
   向に配列されたガラス繊維との中に、金属繊維と、前記
   金属繊維、炭素繊維及びガラス繊維とは異なる一種又は
   複数種の異種繊維とを、前記炭素繊維及びガラス繊維と
   同一方向に配列した長尺のハイブリッドプリプレグの製
   造方法であって、 （ａ）金属繊維と前記異種繊維とを所定間隔に整列して
   連続的に供給すること、 （ｂ）開繊手段にて開繊した炭素繊維を、整列された前
   記金属繊維及び異種繊維の一側へと、又、開繊手段にて
   開繊したガラス繊維を、整列された前記金属繊維及び異
   種繊維の他側へと、両側から該金属繊維及び異種繊維に
   添わせて連続的に供給すること、 （ｃ）前記炭素繊維、金属繊維、異種繊維及びガラス繊
   維を挟持する態様で、第１及び第２樹脂塗工紙を前記炭
   素繊維、金属繊維、異種繊維及びガラス繊維に添わせて
   連続的に供給すること、（ｄ）前記第１樹脂塗工紙、炭
   素繊維、金属繊維、異種繊維、ガラス繊維及び第２樹脂
   塗工紙を加圧加熱して一体とし、前記炭素繊維、金属繊
   維、異種繊維及びガラス繊維に前記第１及び第２樹脂塗
   工紙中のマトリクス樹脂を含浸させること、 を特徴とする長尺のハイブリッドプリプレグの製造方法
   。