JPH03270907A - 複層プリプレグおよびプリプレグ硬化体の形成方法 - 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、強化繊維とマトリクス樹脂のエポキシ樹脂と
からなるプリプレグを積層したプリプレグ層を加熱硬化
してプリプレグ硬化体を形成するに際し、プリプレグ硬
化体の表面の平滑性や装飾性を容易に得ることを可能と
した複層プリプレグおよびプリプレグ硬化体の形成方法
に関する。

虹米旦且Ｉ 例えば炭素繊維を強化繊維とし、熱硬化性樹脂のエポキ
シ樹脂をマトリクス樹脂としたプリプレグを用いてプリ
プレグ硬化体を形威し、ゴルフシャフトやテニスラケッ
ト等を製造することが知られている。

ゴルフシャフトを製造する場合を例にとって簡単に説明
すると、ゴルフシャフトの型となる棒状体の周囲に棒状
体の長さ大のプリプレグを巻き付けて積層し、積層した
プリプレグ層上に押さえテープを巻回して、押さえテー
プによりブリブレグ層の変形を防止しながらを加熱、硬
化し、ゴルフシャフト状のプリプレグ硬化体を得る。次
いで型の棒状体および押さえテープを取り除いたのち、
プリプレグ硬化体の表面に研摩等の平滑加工を行なって
、加熱硬化時の押さえテープにより生じたプリプレグ硬
化体表面のシワを除去し、更に必要に応じ表面の塗装を
行なって、プリプレグ硬化体からなるゴルフシャフトが
得られる。

が　　しようとする 上述したように、プリプレグを用いてプリプレグ硬化体
からなるゴルフシャフト等を製造する場合、プリプレグ
硬化体の表面に加熱硬化時の押さえテープによりシワが
生じるので、これを除去するためにプリプレグ硬化体の
表面に研摩等の平滑加工を行なっている。

しかしながら、プリプレグ硬化体を形成するプリプレグ
は、マトリクス樹脂として熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂
を用いているため、得られるプリプレグ硬化体は極めて
固く、このためプリプレグ硬化体の表面に生じたシワを
研摩等によって除去することは容易でなく、多大の労力
を要する問題があった。

また炭素繊維を強化繊維とした場合、プリプレグ硬化体
が黒色を呈し、ゴルフシャフトなどの場合、そのままで
は表面の装飾性に欠は易いことから、塗装を必要とされ
ることが多い問題もあった。

以上は、プリプレグ硬化体からなるゴルフシャフト等を
製造する場合について述べたが、プリプレグを用いて建
造物の柱や橋桁など構造物の補強を行う場合にも、補強
箇所上に積層したプリプレグ層上に押さえテープを巻回
して、プリプレグ層の変形を防止しながら加熱硬化して
、プリプレグ硬化体を形成するため、得られたプリプレ
グ硬化体の表面には押さえテープによるシワが生じるの
で、プリプレグ硬化体の見た目を良好にすることが要求
されるような箇所では、同様な問題を生じる。

更にプリプレグ硬化体のような繊維強化プラスチックは
、一般に金属と比較して脆弱で靭性に欠けるので、その
難点を補う方策も望まれている。

従って本発明の目的は、プリプレグを用いてゴルフシャ
フトやテニスラケット等を製造し、また建造物の柱など
構造物の補強を行うに際して、形成するプリプレグ硬化
体表面に生じたシワを容易に除去することができると共
に、必ずしも塗装を行わないでも表面の装飾性を確保で
き、且つ靭性に欠ける難点を補うことができるようにし
た複層プリプレグおよびプリプレグ硬化体の形成方法を
提供することである。

を　　　るための 上記目的は本発明に係る複層プリプレグおよびプリプレ
グ硬化体の形成方法にて達成される。要約すれば本発明
は、強化繊維とマトリクス樹脂のエポキシ樹脂とからな
るプリプレグの表面に、溶解度パラメータが９．０〜１
１．５の熱可塑性樹脂のフィルムを積層したことを特徴
とする複層プリプレグである。

また本発明は、強化繊維とマトリクス樹脂のエポキシ樹
脂とからなるプリプレグを積層し、加熱硬化して、プリ
プレグ硬化体を得るプリプレグ硬化体の形成方法におい
て、前記積層したプリプレグ層の少なくとも最外層を構
成するプリプレグを、前記プリプレグ上に溶解度パラメ
ータが９゜０〜１１．５の熱可塑性樹脂のフィルムを積
層した複層プリプレグとしたことを特徴とするプリプレ
グ硬化体の形成方法である。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明者等は、強化繊維とマトリクス樹脂のエポキシ樹
脂とからなるプリプレグを用いてゴルフシャフトやテニ
スラケット等を製造し、また建造物の柱や橋桁など構造
物の補強を行うに際し、形成するプリプレグ硬化体の表
面に生じたシワを容易に除去することができると共に、
必ずしち塗装を行わないでも表面の装飾性を確保でき、
且つ靭性に欠ける難点を補うことを可能とするべく鋭意
研究を重ねた。その結果、プリプレグ硬化体を形成する
ために積層したプリプレグ層の少なくとも最外層を、プ
リプレグ上に溶解度パラメータが９．０〜１１．５の熱
可塑性樹脂のフィルムを積層した複層プリプレグとすれ
ばよいことが判った。

エボキ樹脂との接着性の尺度として、溶解度パラメータ
を用いることができる。文献（高分子学会線「ポリマー
アロイＪ　Ｐ、３９８；Ｊ、Ｌ。

Ｇａｒｉｄｏｎ　　Ｊ、Ｐａ１ｎｔ　　Ｔｅｃｈｎ。

１．３８．４３　（１９６６））によれば、エポキシ樹
脂の溶解度パラメータは９．７〜１０．９である。本発
明者等は、溶解度パラメータの値が９．０〜１１．５、
好ましくは９．５〜１１゜０である熱可塑性樹脂がエポ
キシ樹脂との接着性に優れ、本発明の目的に適うことを
明らかにしたのである。

即ち、積層したプリプレグ層の少なくとも最外層を、プ
リプレグ上に特定の熱可塑性樹脂のフィルムを積層した
複層プリプレグとしておくことにより、加熱硬化時の押
さえテープによって生じるシワは、このフィルムに形成
される。そしてこのフィルムが熱可塑性樹脂からなり熱
により軟化するので、得られたプリプレグ硬化体表面上
がらフィルムを加熱し、シワを伸ばすように押圧するこ
とにより、容易にシワをフィルムに吸収して除去し、表
面にシワのないプリプレグ硬化体を得ることができる。

また炭素繊維を強化繊維としたプリプレグを用いた場合
、プリプレグ硬化体が黒色を呈し、ゴルフシャフトなど
の場合、そのままでは表面の装飾性に欠は易いことから
、塗装を必要とされることが多いが、透明あるいは顔料
等で着色されたフィルムで表面を覆えば、プリプレグ硬
化体は逆に表面の装飾性が優れるようになる。また熱可
塑性樹脂のフィルムによれば、従来のように塗装によっ
てプリプレグ硬化体に表面の装飾性を持たせることも可
能である。

プリプレグの表面に熱可塑性樹脂のフィルムとしてポリ
ウレタンエラストマー等の樹脂エラストマーを用いれば
、比較的柔軟性に冨んだ表層が設けられることになるの
で、例えばプリプレグ硬化体からなるゴルフシャフトや
テニスラケットなどの場合に手ざわりが良好となる。ま
た容易に衝撃を吸収すると共に、破損したときに割れた
破片の飛散を防止することができるというように、プリ
プレグ硬化体が金属と比較して靭性に欠けてもその難点
を補うようにすることができる。

そしてフィルムを構成する本発明で使用する熱可塑性樹
脂は、マトリクス樹脂のエポキシ樹脂と相溶性があるの
で、プリプレグ上にしっかりと接着することができ、剥
離等を生ずることなくプリプレグ硬化体表面に安定して
設けることができて、フィルムを設けることに問題はな
い。

本発明は以上の知見に基づきなされたものである。

本発明では、プリプレグを積層し、積層したプリプレグ
を加熱硬化して、プリプレグ硬化体を形成するに際し、
上述したように、積層したプリプレグ層の少なくとも最
外層を、プリプレグ上に熱可塑性樹脂のフィルムを積層
した複層プリプレグとする。

そのためには、プリプレグ上に予め熱可塑性樹脂のフィ
ルムを積層して複層プリプレグを用意しておき、プリプ
レグ硬化体の形成時に、積層したプリプレグ層の少なく
とも最外層としてそのような複層プリプレグを用いる方
法が上げられる。或いはプリプレグ硬化体の形成時にプ
リプレグを積層して行って、積層したプリプレグ層の少
なくとも最外層上にその場で更に上記のフィルムを積層
する方法を採ってもよい。

予め複層プリプレグを用意しておく場合、複層プリプレ
グは、複層プリプレグを構成するプリプレグをホットロ
ール法で製造する際に、プリプレグの離型紙を貼り付け
られた面と反対側の面に、カバーフィルムの代わりに上
記のフィルムを貼りつけることにより簡単に得られる。

本発明において使用するフィルムを構成する熱可塑性樹
脂としては、ポリウレタン、ポリエチレンテレツクレー
ト、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニ
リデン、エチルセルロース、酢酸セルロースなどが上げ
られる。中でも特にポリウレタン樹脂が好ましい。これ
らの熱可塑性樹脂は、マトリクス樹脂のエポキシ樹脂に
対する相溶性が良好で、相溶性の指標となる溶解度パラ
メータは、エポキシ樹脂の溶解度パラメータ９．７近辺
の９．０〜１１．５、好ましくは９゜５〜１１．０の値
を有している。このような熱可塑性樹脂のフィルムによ
れば、フィルムをプリプレグ上に良好に接着して、剥離
等を生じることなくフィルムをプリプレグ硬化体の表面
に安定して設けることができる。

これに対し、溶解度パラメータが上記範囲外の熱可塑性
樹脂のフィルムでは、フィルムをプリプレグ上に良好に
接着して、剥離等を生じることなくフィルムをプリプレ
グ硬化体の表面に安定して設けることができない。

熱可塑性樹脂のフィルムの厚さは、５〜１００μｍ程度
が好ましい。上記フィルムの厚さが５μｍ未満であると
薄すぎて、プリプレグ層の加熱硬化時の押さえテープに
よりフィルム上に生じたシワを、フィルムを加熱および
押圧することにより吸収して除去するということが困難
になる。一方、フィルムの厚さが工ＯＯμｍを超えると
厚すぎて、プリプレグ硬化体の表面の強度低下および重
量増が無視し得なくなる。

上記の熱可塑性樹脂のフィルムは、透明性が比較的良好
であることにより、プリプレグ硬化体表面にあってその
表面に装飾性を付与することができるが、例えば炭素繊
維を強化繊維としたプリプレグを用いたときのように、
プリプレグ硬化体が黒色を呈する場合、黒色のブリブレ
ーグ硬化体の表面に金線、銀線等の金属色の細線の模様
付けをしたのち上から熱可塑性樹脂のフィルムで覆うよ
うにすれば、表面から金属色の細線が透けて見えるので
、プリプレグ硬化体の表面の装飾性を一段と向上するこ
とができる。また熱可塑性樹脂のフィルムによれば、従
来のように塗装によってプリプレグ硬化体に表面の装飾
性を持たせることも可能である。

本発明において、使用可能なプリプレグは、強化繊維と
して炭素繊維を使用し、マトリクス樹脂としてエポキシ
樹脂を使用したものの他、強化繊維としてガラス繊維、
アラミド繊維等を使用し、マトリクス樹脂としてエポキ
シ樹脂を使用したものが挙げられる。

本発明によれば、プリプレグ硬化体は次ぎのように形成
される。

例えばプリプレグ硬化体を形成してゴルフシャフトを製
造する場合を説明すると、ゴルフシャフトの型となる棒
状体の周囲に棒状体の長さ大のプリプレグを巻き付けて
積層する。このとき積層したプリプレグ層の少なくとも
最外層として、プリプレグ上に予め熱可塑性樹脂のフィ
ルムを積層した複層プリプレグを用いるか、或いは積層
したプリプレグ層の少なくとも最外層上に、更に上記の
フィルムを積層する。

次いで上記プリプレグ層上に押さえテープを巻回して、
押さえテープによりプリプレグ層の変形を防止しながら
を加熱、硬化し、ゴルフシャフト状のプリプレグ硬化体
を得る１次いで型の棒状体および押さえテープを取り除
いたのち、加熱硬化時に押さえテープによりプリプレグ
硬化体表面のフィルムに生じたシワを除去す５平渭加工
を行なう。この平滑加工は、得られたプリプレグ硬化体
表面上からフィルムを加熱し、シワを伸ばすように押圧
することにより行われ、容易にシワをフィルムに吸収し
て除去でき、シワのないプリプレグ硬化体を得ることが
できる。更に必要に応じ表面の塗装を行なって、プリプ
レグ硬化体からなるゴルフシャフトが得られる。

以上はゴルフシャフトを製造する場合であるが、これと
同様な方法によって、プリプレグ硬化体からなるテニス
ラケット等を製造することができ、また建造物の柱等に
対するプリプレグ硬化体を用いた補強を行なうことがで
きる。

丈且１ エポキシ樹脂をマトリクス樹脂とした炭素繊維強化プリ
プレグ上にプレスロールによりポリウレタン樹脂（ＰＵ
）フィルムを接着して、本発明に従った複層プリプレグ
を作成した。モして複層プリプレグをプレス硬化した後
、基板目法によりフィルムの接着力を評価した。また複
層プリプレグを棒状体の周囲に一層に積層し、その上が
ら押さえテープを巻回して加熱硬化した後、押さえテー
プを取り除いてプリプレグ硬化体の表面を軽度に加熱、
押圧することによって、加熱硬化時の押さえテープによ
るシワの除去を行なってから、プリプレグ硬化体の表面
の外観を観察した。またポリエチレンテレフタレート樹
脂（ＰＥＴ）フィルムを用いて、上記同様のことを行な
った。

比較のために、本発明の条件外のポリイミド樹脂（ＰＩ
）フィルム、ポリアミド樹脂（ＰＡ）フィルム、ポリプ
ロピレン樹脂（ｐｐ）フィルムを使用し、上記と同様に
して、複層プリプレグを作成し、フィルムの接着力を評
価し、またプリプレグ硬化体の表面の外観を観察した。

得られた結果を第１表に、フィルムを構成する樹脂の溶
解度パラメータと併せて示す。溶解度パラメータは、溶
媒に対する溶解性から決定したものである。

第１表から明らかなように、本発明の条件の熱可塑性樹
脂フィルムを使用した複層プリプレグでは、フィルムの
剥離が皆無で、接着性が著しく良好であることが分かる
。またプリプレグ硬化体を軽度に加熱、押圧することに
よって加熱硬化時のシワを除去でき、その結果、プリプ
レグ硬化体の表面を平滑な良好なものにできている。

第１表 フィルム、ポリアミド樹脂フィルム、ポリプロピレン樹
脂フィルムを使用した複層プリプレグでは、プリプレグ
硬化体を加熱、押圧しても加熱硬化時のシワを除去でき
ず、その結果、いずれもプリプレグ硬化体の表面が平滑
性がない不良なものになっている。またフィルムの接着
性も、ポリウレタン樹脂フィルム、ポリエチレンテレフ
タレート樹脂フィルムを用いた場合に比較して悪い結果
になっている。

完ｍ里 以上説明したように、本発明によれば、エポキシ樹脂を
マトリクス樹脂としたプリプレグを用いてゴルフシャフ
トやテニスラケット等を製造し、また建造物の柱など構
造物の補強を行うに際して、積層したプリプレグ層の少
なくとも最外層を、プリプレグ上にマトリクス樹脂と相
溶性のある熱可塑性樹脂のフィルムを積層した複層プリ
プレグとしたので、加熱硬化時の押さえテープにより生
じるシワが上記フィルムに形成され、このため得られた
プリプレグ硬化体表面上から加熱、押圧することにより
、容易にシワをフィルムに吸収して除去することができ
る。また上記フィルムの透明性により、必ずしも塗装を
行わないでもプリプレグ硬化体表面の装飾性を確保する
ことが可能となり、更にフィルムによりプリプレグ硬化
体への衝撃を吸収し、また破損時に破損片の飛散を防止
できる利点もある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）強化繊維とマトリクス樹脂のエポキシ樹脂とからな
   るプリプレグの表面に、溶解度パラメータが９．０〜１
   １．５の熱可塑性樹脂のフィルムを積層したことを特徴
   とする複層プリプレグ。 ２）強化繊維とマトリクス樹脂のエポキシ樹脂とからな
   るプリプレグを積層し、加熱硬化して、プリプレグ硬化
   体を得るプリプレグ硬化体の形成方法において、前記積
   層したプリプレグ層の少なくとも最外層を構成するプリ
   プレグを、前記プリプレグ上に溶解度パラメータが９．
   ０〜１１．５の熱可塑性樹脂のフィルムを積層した複層
   プリプレグとしたことを特徴とするプリプレグ硬化体の
   形成方法。