JPH0329130Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、繊維強化樹脂（FRP）の円盤状
体や円錐台状体を成形する場合に有用なプリプレ
グに関する。

従来の技術 たとえば、フライホイール、スピーカーコー
ン、遠心分離回転胴端板などの円盤状体や円錐台
状体においては、半径方向と周方向の２方向の強
度や弾性率がともに高いことが要求される。しか
して、かかる円盤状体や円錐台状体をFRPで構
成する場合は、プリプレグを積層し、加熱、加圧
して成形するのが普通である。

そのような成形において使用するプリプレグと
しては、従来、特願昭61−7895号明細書に記載さ
れているものがある。この従来のプリプレグは、
全体として円形をしていて、半径方向に放射状に
延びる経糸と、周方向に渦巻状に延びる緯糸とか
らなる補強繊維織物に樹脂を含浸してなるもので
ある。この、いわゆる円形プリプレグによれば、
その所望枚数を単に積層して用いることで、円盤
状体や円錐台状体を成形することができる。しか
しながら、一方で以下において説明するような欠
点がある。

すなわち、上記従来のプリプレグは、いわゆる
補強繊維基材として織物を使用しているが、織物
は周知のように経糸と緯糸とが互いに交錯し、ク
リンプしているので、そのクリンプ部分に応力が
集中するようになり、補強繊維の特性を十分に発
現させることができない。クリンプが大きければ
大きいほど応力集中も大きくなり、FRPは、補
強繊維がもつ強度からは予想もし得ない低い応力
で破壊してしまう。弾性率についても同様であ
る。すなわち、クリンプがあると、あたかも波板
を引張り、あるいは曲げるような状況が現出され
るのである。

考案が解決しようとする問題点 この考案は、従来のプリプレグの上記欠点を解
決し、FRPの円盤状体や円錐台状体を成形する
場合に有用なプリプレグを提供することを目的と
している。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために、この考案において
は、周方向にのみ渦巻状に配列され補強繊維の連
続繊維束に樹脂が含浸されていることを特徴とす
るプリプレグが提供される。

この考案をさらに詳細に説明するに、第１図に
おいて、プリプレグ１は、全体として円形をして
いて、補強繊維の連続繊維束に樹脂を含浸してな
るヤーン状プリプレグ２を、周方向にのみ渦巻状
に配列してなる。すなわち、周方向にのみ渦巻状
に配列された連続繊維束に樹脂が含浸されてい
る。

上記において、補強繊維は、たとえば炭素繊
維、ガラス繊維、アラミド繊維、シリコンカーバ
イド繊維、アルミナ繊維、アルミナーシリカ繊維
などの高強度、高弾性繊維である。しかして、こ
の考案においては、そのような補強繊維の連続繊
維の繊維束を使用する。連続繊維束は、単糸径４
〜15μm程度の単繊維の連続繊維の束であり、通
常、0.03〜1.2mm²程度の横断面積をもつている。
しかして、連続繊維束は、単糸の拡がりをよく
し、また樹脂含浸を容易にするため、無撚である
のが好ましい。撚をもつものでも、１ｍ当り25タ
ーンまでとする。

樹脂は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹
脂、フエノール樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬
化性樹脂や、ポリアミド樹脂、PBT樹脂、ポリ
エーテルエーテルケトン樹脂などの熱可塑性樹脂
である。ヤーン状プリプレグ２中に占めるこれら
樹脂の割合は、30〜70体積％程度である。

上記においては、ヤーン状プリプレグ２が間隔
をおいて渦巻状に配列されていて、形態的には蚊
取線香を思わせるが、その隙間がヤーン状プリプ
レグ２と同一の樹脂で埋められていてもよく、ま
たヤーン状プリプレグ２が密着して渦巻状に配列
されていてもよいものである。

また、渦巻の形態は、通常、円状とするが、第
２図に示すように角状とすることもできる。

樹脂として熱硬化性樹脂を使用する場合は、Ｂ
ステージの状態に保つておく。ただ、Ｂステージ
の熱硬化性樹脂は柔かいので、プリプレグとして
の形態保持が難しい。そのため、離型紙上に担持
しておくのが好ましい。離型紙は、プリプレグ用
離型紙として一般に使用されている、紙や合成樹
脂フイルムなどの表面に離型剤を塗布したもので
もよい。熱可塑性樹脂を使用する場合でも、繊維
束が細い場合には、やはりプリプレグの形態保持
が困難になるので、離型紙上に担持するのが好ま
しい。

次に、この考案のプリプレグの好ましい製造方
法を説明する。

まず、第３図に示すように、ヤーン状プリプレ
グ２を、50〜1000ｇの引張力をかけながら繰り出
し、可とう性シート３とともに芯体５上に渦巻状
に巻き取る。このとき、複数本のヤーン状プリプ
レグを互いに平行かつシート状に引き揃えて繰り
出せば、一度の操作で複数のプリプレグを製造す
ることができる。渦巻の半径が非常に小さい場合
や、ヤーン状プリプレグが硬くて巻き取りにくい
ような場合には、予熱器４で予熱する。予熱温度
は、熱硬化性樹脂を使用している場合には60〜
100℃、熱可塑性樹脂を使用している場合にはそ
の樹脂の軟化点または融点を越え、分解温度以下
とする。可とう性シートは、ヤーン状プリプレグ
の配列を決めるもので、上述した離型紙や、その
他の紙、合成樹脂フイルム、発泡合成樹脂フイル
ム、織物、不織布、合成ゴムシートなどを使用す
る。後述する熱セツトが必要な場合には、その熱
セツト温度で溶融しないものを使用する。また、
この可とう性シートの厚みはヤーン状プリプレグ
の渦巻の間隔に関係するから、適当な厚みのもの
を、必要であれば重ねて使用する。また、芯体
は、第１図に示したようなプリプレグを得る場合
には横断面が円形のものを用い、第２図に示した
ようなものを得る場合には方形のものを用いる。

次に、熱可塑性樹脂を使用している場合には、
渦巻状に巻いたヤーン状プリプレグ２と可とう性
シート３とをその樹脂の融点以上の温度に一旦加
熱し、ヤーン状プリプレグ２を熱セツトする。す
なわち、ヤーン状プリプレグの渦巻の形態を固定
するわけである。熱硬化性樹脂を使用している場
合には、熱セツトは必ずしも必要でなく、室温下
に放置しておくことであつてもよい。

次に、熱可塑性樹脂を使用している場合には、
可とう性シート３の巻姿を弛める。すると、第１
図や第２図に示したようなプリプレグが得られ
る。熱硬化性樹脂を使用している場合には、可と
う性シート３の巻姿と同じ渦巻形状をもつ治具を
使用し、ヤーン状プリプレグ２をその渦巻の姿を
保つたまま芯体５の軸方向に押し出し、離型紙上
に担持する。

その後、必要に応じてプリプレグを加熱下に加
圧し、ヤーン状プリプレグを偏平化させたり、渦
巻の間を樹脂で埋めたり、あるいはコーン状など
の所望の形状に賦型したりする。

この考案のプリプレグは、上述したように
FRPの成形に使用するのであるが、それ単体で
使用することは希で、通常、他のプリプレグ、た
とえば織物プリプレグや、短繊維マツトプリプレ
グや、補強繊維が放射状に配列されている円形プ
リプレグなどと重ね合わせ、あるいは貼着して使
用する。なお、得られたFRPを焼成して樹脂を
炭化させれば、繊維強化炭素（FRC）とするこ
ともできる。

考案の効果 この考案のプリプレグは、補強繊維の連続繊維
束を周方向にのみ渦巻状に配列してなるものであ
るからして、上述した、従来の、円形プリプレグ
のように補強繊維がクリンプしているということ
はなく、したがつてそのクリンプ部分への応力集
中の心配が全くなく、補強繊維の強度を余すとこ
ろなく発現させることができる。また、クリンプ
を有しないから、補強繊維の弾性率をも余すとこ
ろなく発現できる。そのため、この考案のプリプ
レグは、他の適当なプリプレグと重ね合わせ、あ
るいは貼着して、FRPの、たとえばフライホイ
ール、遠心分離機の端板もしくはバツフル板、ス
ピーカーコーンなどを形成する場合の素材として
極めて好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ異なる態様のこ
の考案のプリプレグを示す平面図、第３図はこの
考案のプリプレグを製造している様子を示す概略
側面図である。 １：プリプレグ、２：ヤーン状プリプレグ、
３：可とう性シート、４：予熱器、５：芯体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 周方向にのみ渦巻状に配列された補強繊維の連
   続繊維束に樹脂が含浸されていることを特徴とす
   るプリプレグ。