JPH03221414A - 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】 の１ 本発明は、炭素繊維及びガマトリクス樹脂と、有機繊維
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、窒化珪素繊維などの無機繊維とされる
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。

虹監立且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飛距離の増大、粘りなどの改
良が望まれており、斯る要望に応えるべく、炭素繊維強
化プリプレグ間に、該プリプレグの強化繊維とは異なる
ボロン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　とする課 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とは異なるボロン繊維８°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
いては飛距離の増大を実現し得るが、プリプレグ４とボ
ロン繊維８°　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、折損防止などのために耐衝撃性が要求さ
れる。

又、ボロン繊維８゛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、又他側にガマトリクス樹脂を配
列し、更に、これら繊維間に有機繊維を含ませ、更に、
これら繊維とは異なる、ガマトリクス樹脂以外のボロン
繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、窒化珪素繊維など
の無機繊維からなる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、飛距離を低
下させることなく、耐衝撃性が凡躍的に向上し、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、飛距離を低下させることなく、
耐衝撃性が向上し、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。

を　　するための 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、−
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
に配列されたガマトリクス樹脂を有したハイブリッドプ
リプレグであって、更に、有機繊維と、ガマトリクス樹
脂、炭素繊維及びガラス繊維とされる異種繊維とを、前
記炭素繊維及びガマトリクス樹脂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マ
トリクス樹脂を強化繊維として使用した一方向ガマトリ
クス樹脂強化プリプレグとによって、前記炭素繊維及び
ガマトリクス樹脂と同一方向に配列された、有機繊維と
、ガマトリクス樹脂、炭素繊維及びガラス繊維とされる
異種繊維とを挟持し、一体とすることを特徴とする製造
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ブレグを、
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、有機繊維
と、ガマトリクス樹脂、炭素繊維及びガラス繊維とされ
る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、前記有機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ブレグの表面を覆って、
ガマトリクス樹脂を強化繊維として使用した他の一方向
ガマトリクス樹脂強化プリプレグを、ガマトリクス樹脂
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、−側にて強化
繊維として一方向に配列された該有機繊維及び異種繊維
にて強化繊維として、前記炭素繊維と同一方向に配列さ
れたガマトリクス樹脂との中に、有機繊維と、ガマトリ
クス樹脂、炭素繊維及びガラス繊維とされる異種繊維と
を、前記炭素繊維及びガマトリクス樹脂と同一方向に配
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）有機繊維と前記異種繊維とを所定間隔に整に
添わせて連続的に供給すること、（ｂ）前記有機繊維と
異種繊維とを挟持する態様で、炭素繊維及びガマトリク
ス樹脂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マトリクス樹脂強化プリプ
レグを、整列された前記有機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、有機繊維、
異種繊維及び離型紙付ガマトリクス樹脂強化プリプレグ
を、前記離型紙付炭素繊維強化プリプレグ及び前記離型
紙付ガマトリクス樹脂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マトリクス樹脂強化プリプレグ
中のマトリクス樹脂の粘度が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
に配列された該有機繊維及び異種繊維にて強化繊維とし
て、前記炭素繊維と同一方向に配列されたガマトリクス
樹脂との中に、有機繊維と、ガマトリクス樹脂、炭素繊
維及びガラス繊維とされる異種繊維とを、前記炭素繊維
及びガマトリクス樹脂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）有機繊
維と前記異種繊維とを所定間隔に整に添わせて連続的に
供給すること、（ｂ）開繊手段にて開繊した炭素繊維を
、整列された前記有機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マトリクス樹脂を、整列され
た前記有機繊維及び異種繊維の他側へと、両側から該有
機繊維及び異種繊維に添わせて連続的に供給すること、
（Ｃ）前記有機繊維、異種繊維、炭素繊維及びガマトリ
クス樹脂を挟持する態様で、第１及び第２樹脂塗工紙を
前記有機繊維、異種繊維、炭素繊維及びガマトリクス樹
脂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、有機繊維、異種繊維、炭素繊維、ガマトリク
ス樹脂及び第２樹脂塗工紙を加圧加熱して一体とし、前
記有機繊維、異種繊維、炭素繊維及びガマトリクス樹脂
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。

笈豊北 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説明する。

第１図に、本発明に係るハイブリッドプリプレグ１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、−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
配列されたガマトリクス樹脂３を有し、更に、断る繊維
２．３中に、有機繊維６と、有機繊維６、炭素繊維２及
びガマトリクス樹脂３とは異なる無機繊維からなる異種
繊維８とが、炭素繊維２及びガマトリクス樹脂３と同一
方向に配に添わせて構成される。本実施例にて有機繊維
６と異種繊維８とは交互に配置されているが、有機繊維
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、有機繊維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■中に
含まれる異種繊維８は、ガマトリクス樹脂以外の、例え
ばボロン繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、窒化珪素
繊維などとされる無機繊維とされる。無機繊維は、一種
類である必要はなく、複数種類の、例えば２．３種類の
互いに異なる繊維を含むことができる。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、例えば
ボロン繊維とアルミナ繊維といったような無機繊維８ａ
、８ｂを有する実施例が示される。

このように異種繊維８として複数種類の無機繊維８ａ、
８ｂを含む場合には、第３図のように、有機繊維６の間
に複数種類の無機繊維８ａ、８ｂを配置しても良く、又
、第４図に図示するように、有機繊維６を基準として複
数種類の無機繊維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）と有機繊維
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有機繊維６としては、ボリアリレー
ト繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維などが使用さ
れる。

又、本発明に使用される有機繊維６、更には、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とさ
れる異種繊維８は、繊維径、即ち、モノフィラメントの
径（ｄ）は５〜５０ｕｍと小さいため、第５図に図示す
るようにモノフィラメント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有
機繊維６及び異種繊維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　＝　ＦＷ−ｄ ｎ：収束本数 ｄ：繊維径 又、断るストランドを有機繊維６及び異種繊維８として
使用した場合には、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であろう。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
な無機繊維、例えば繊維径が５０〜１５０μｍとされる
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
ンドの形態で使用される有機繊維６及び異種繊維８の繊
維径、即ち、換算径Ｄ０は最小３０μｍ、最大５００Ｌ
Ｌｍとされ、通常５０〜４００μｍ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６は、３００本収束することにより
換算径Ｄ０は３９８μｍとされ、又、繊維径ｄが１０μ
ｍとされるアルミナ繊維８は、５００本収束することに
より換算径り。は２２４μｍとされ、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。

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マトリクス樹脂を
強化繊維として使用した一方向ガマトリクス樹脂強化プ
リプレグとの間に、有機繊維及び異種繊維を炭素繊維及
びガマトリクス樹脂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を有した炭素繊維強化プリプレグ４Ａの上に、該炭
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５０〜５００ｕｍとされる
有機繊維６及び異種繊維８を配置し、更に、該有機繊維
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とされるガマトリクス樹
脂３を有したガマトリクス樹脂強化プリプレグ４Ｂを重
ね合せ、前記炭素繊維強化プリプレグ４Ａ及びガマトリ
クス樹脂強化プリプレグ４Ｂ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、
有機繊維６及び異種繊維８、並びにガマトリクス樹脂強
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及びガマトリクス樹脂強化
プリプレグ４Ｂの強化繊維としての炭素繊維２及びガマ
トリクス樹脂３は、通常、繊維径は、上述のように、５
〜３０ＡＬｍ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）３１！Ｊ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。

又、本発明のハイブリッドにおける炭素繊維、ガマトリ
クス樹脂、有機繊維、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
維ニガマトリクス樹脂：有機繊維：異種繊維：マトリク
ス樹脂＝（１５〜４０）：（１５〜４０）：　（１〜２
０）：　（５〜３０）（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
用される有機繊維及び異種繊維の繊維径によって種々に
作製し得るが、通常８０〜２００ｕｍ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、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、ガマトリクス樹脂３、有機繊
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、
マトリクス樹脂１２Ｂが塗布された第２の塗工紙１４Ｂ
を重ね合せ、その後、両塗工紙１４Ａ、１４Ｂを加圧加
熱することにより、本発明に係るハイブリッドプリプレ
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ｌ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から有機繊維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、有機繊維６及び異種繊維８が整列された一方向炭
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マ
トリクス樹脂強化プリプレグ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、
有機繊維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、炭素繊維強化プリプレグ４Ｂは、
炭素繊維強化プリプレグ４Ａの上に有機繊維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、使用したガマトリクス樹脂強化プリプレグ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マトリクス樹脂３は、繊
維径が１３μｍ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。

有機繊維６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、異種繊維８としては、繊維径１５μｍの炭化
珪素繊維５００フイラメントを収束したものを使用し、
有機繊維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）１７９μｍ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、ガマトリクス樹脂
、有機繊維、異種繊維、マトリクス樹脂の配合割合は、
重量％で、炭素繊維ニガマトリクス樹脂：有機繊維：異
種繊維：マトリクス樹脂＝２１　：２７：１３：１６：
２３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
１は、厚みが薄いにち拘らず圧縮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、飛距離を低下させることなく、耐衝撃
性が飛躍的に改善され、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、有機繊維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
ガマトリクス樹脂３を使用した炭素繊維強化プリプレグ
４Ａ及びガマトリクス樹脂強化プリプレグ４Ｂが離型紙
１０Ａ、ＩＯＢ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及び離型紙付ガマ
トリクス樹脂強化プリプレグ４Ｂはプレスロール３４Ａ
、３４Ｂの間へと送給される。

一方、有機繊維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、引き出前型紙付ガマトリクス樹脂強
化プリプレグ４Ｂは、平面状に配列された有機繊維６及
び異種繊維８の各側面部から、有機繊維６及び異種繊維
８を間に挟持した態様にて、該有機繊維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及びガマトリクス樹脂強化
プリプレグ４Ｂは、有機繊維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。この過程で有機繊
維６及び異種繊維８は両繊維強化プリプレグ４Ａ、４Ｂ
内へと埋没して含浸され、該両繊維強化プリプレグ４Ａ
、４Ｂ並びに有機繊維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５０によって、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がら剥離される。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５
２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及びガ
マトリクス樹脂強化プリプレグ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３６
は、前記第１及び第２炭素繊維強化プリプレグ４Ａ及び
ガマトリクス樹脂強化プリプレグ４Ｂ中のマトリクス樹
脂の粘度が１０００〜５００００ｃｐとなるように該炭
素繊維強化プリプレグ４Ａ及びガマトリクス樹脂強化１
２ノブレグ４Ｂを加熱する。これによって、有機繊維６
及び異種繊維８は炭素繊維強化プリプレグ４Ａ及びガマ
トリクス樹脂強化プリプレグ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及びガマトリクス樹脂強化プリプレグ４Ｂ、
並びに有機繊維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、有機繊維６
及び異種繊維８が炭素繊維強化プリプレグ４Ａ及びガマ
トリクス樹脂強化プリプレグ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、ガマトリクス樹
脂３、有機繊維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
ガマトリクス樹脂強化プリプレグ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、強化繊維としてガマトリクス樹脂３を使用したガ
マトリクス樹脂強化プリプレグ４Ｂは、厚さ１２０μｍ
の離型紙１０Ｂの上に厚み７０ＬＬｍにて形成されたも
のであった。ガマトリクス樹脂３は、繊維径が１３ｕｍ
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、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。

有機繊維６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、異種繊維８としては、繊維径１０ｕｍの炭化
珪素繊維にカロン）５００フイラメントを収束したもの
を使用し、有うに配置した。

プレスロール３４Ａ、３４Ｂ及び３８Ａ、３８Ｂの間隔
は３００μｍとされ、離型紙付炭素繊維強化プリプレグ
４Ａ及び離型紙付ガマトリクス樹脂強化プリプレグ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、炭素繊維強
化プリプレグ４Ａ及びガマトリクス樹脂強化プリプレグ
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、
ガマトリクス樹脂、有機繊維、異種繊維、マトリクス樹
脂の配合割合は、重量％で、炭素繊維ニガマトリクス樹
脂：有機繊維：異種繊維：マトリクス樹脂＝２１：２７
：１３：１６：２３であった。

又、このようなハイブリッドプリプレグの機械リッドプ
リプレグは、厚みが薄いにも拘らず圧縮強度及び弾性率
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、飛距離を低下させることなく、
耐衝撃性が飛躍的に改善され、美感的にも好ましいもの
であった。更に、成形加工性にも優れていた。

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、有機繊維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は整列された前記有機繊維６及び
異種繊維８の一つの側から前記有機繊維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
マトリクス樹脂３が、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、該開繊されたガマトリ
クス樹脂３は整列された前記有機繊維及び異種繊維８の
他の側から前記有機繊維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、有機繊維６、異種繊維８、炭素繊維
２及びガマトリクス樹脂３を挟持する態様で、プレスロ
ール３４Ａ、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、有機繊維６、異種繊維８、炭
素繊維２及びガマトリクス樹脂３を間に挟持した態様に
て、該有機繊維６、異種繊維８、炭素繊維２及びガマト
リクス樹脂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、有機繊維６
、異種繊維８、炭素繊維２及びガマトリクス樹脂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。この過程で有
機繊維６、異種繊維８、炭素繊維２及びガマトリクス樹
脂３は、第１及び第２樹脂塗工紙１４Ａ、１４Ｂのマト
リクス樹脂１２Ａ、１２Ｂ内へと埋没して含浸され、マ
トリクス樹脂１２Ａ、１２Ｂ、炭素繊維２、ガマトリク
ス樹脂３、有機繊維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５０Ｌ７上って、太車施伶
１でＣ士ト化１１の窮仔只紙１０Ｂのみが繊維強化複合
樹脂層４から剥離される。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１２の粘度がｉ　ｏｏｏ〜５０００
０ｃｐ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、有機繊
維６、異種繊維８、炭素繊維２及びガマトリクス樹脂３
は第１及び第２樹脂塗工紙１４Ａ、１４Ｂのマトリクス
樹脂１２Ａ１１２Ｂ内へと極めて好適に埋没して含浸さ
れ、第１乃び第２樹脂塗Ｔ紙１４Ａ、１４Ｂのマトリク
ス樹脂１２Ａ、１２Ｂ、炭素繊維２、ガマトリクス樹脂
３、有機繊維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、ガマ
トリクス樹脂３、有機繊維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、有機繊維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１
４Ａ、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１２０ｊＬｍ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。強化繊維とじての炭素繊維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、配列された有機繊維
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マトリクス樹脂３は、繊維径が１３
μｍとされるＥガラス８００本を収束したものを使用し
、配列された有機繊維及び異種繊維の他側に８５本、平
行に配置した。該ガマトリクス樹脂は、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。

有機繊維６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、異種繊維８としては、繊維径１０ＩＬｍ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
、有機繊維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、
ガマトリクス樹脂、有機繊維、異種繊維、マトリクス樹
脂の配合割合は、重量％で、炭素繊維ニガマトリクス樹
脂：有機繊維：異種繊維：マトリクス樹Ｂじ〒つハ、つ
Ｑ、ｉ’）、＋Ｑ、９つ弔七−へ又、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、本実
施例にて製造したハイブリッドプリプレグは、厚みが薄
いにも拘らず圧縮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
、飛距離を低下させることなく、耐衝撃性が飛躍的に改
善され、美感的にも好ましいものであった。更には、成
形加工性にも優れていた。

４杜立旦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、飛距離を低下させることなく、耐衝
撃性が向上し、更には、成形加工性などが改善され、美
感的にも好ましいという特長を有している。更Ｌ：’　
　　　　−に！ａ　　日日　ｎ）密す　ニ尖　→；　辻
　Ｌ−２ｔ　号　？ギ　　　　８弓　豐　堪　餉ｆ　　
　　右　慣繊維、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（、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有機繊維及び異種繊維の
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。 ｌ：ハイブリッドプリプレグ ２：炭素繊維 ３ニガマトリクス樹脂 ４Ａ：炭素繊維強化プリプレグ ４Ｂニガマトリクス樹脂強化プリプレグ６：有機繊維 ８：異種繊維 １４Ａ、１４Ｂ：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 ＼≦乙／ 第 図 第２図 第３図 第４図 第５図 １”６図 第７図 第８図 第１０図 ２Ａ 手続補正書（自発） 平成　２年　３月　９日

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、有機繊維と、ガラス繊維以外
   の無機繊維とされる異種繊維とを、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、有機繊維と、ガラス繊維
   以外の無機繊維とされる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
   。 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、有機繊維と、ガラス繊維以外の
   無機繊維とされる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、前記有機繊維及び異種繊維
   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、有機繊維と、ガラ
   ス繊維以外の無機繊維とされる異種繊維とを、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）有機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）前記有機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、整列された前記有機繊維及び異種繊維
   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、有機繊維
   、異種繊維及び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該有機繊維及び異種繊維に
   添わせて連続的に供給すること、 （ｃ）前記有機繊維、異種繊維、炭素繊維及びガラス繊
   維を挟持する態様で、第１及び第２樹脂塗工紙を前記有
   機繊維、異種繊維、炭素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、有
   機繊維、異種繊維、炭素繊維、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、前記有機繊維、異種繊
   維、炭素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
   。