JPH0333814B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は繊維束の拡幅又は開繊に係わり、一方
向引き揃え繊維束のシート状テープを均一にかつ
毛羽等の発生を少なく連続的に製造する方法に係
わる。 現在、炭素繊維、ガラス繊維、全芳香族ポリア
ミド繊維等の補強用繊維束テープに、エポキシ樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂等を始めとする熱可
塑性樹脂を含浸せしめたプリプレグは板ばねやハ
ニカム構造材等の工業材料、あるいは釣竿、ゴル
フシヤフト、バドミントンシヤフト等のスポー
ツ、レジヤー用機材の成形材料として広く利用さ
れている。さらに近年は航空機材料、自動車用素
材、医療用素材にプリプレグを用いた成形材料を
利用する検討が多く行なわれ一部で実用化されて
いる。このようなプリプレグの使用用途の多様化
に伴い、特に精度の要求される分野においては補
強用繊維の整合性、目付分布の均一性、樹脂含有
率の均一性、プリプレレグの幅方向並びに長さ方
向の厚みの均一性と言つたプリプレグの均質性が
要求されると同時に薄いプリプレグすなわち１プ
ライの成形厚みが0.1mm以下となるプリプレグへ
の要求も増加してきている。均一でしかも薄いプ
リプレグを作るために通常とられる手段は細い繊
維束あるいはフイラメント数の少ない繊維束を一
方向に引き揃え、樹脂含浸後加熱ローラーで押し
拡げプリプレグ化する方法、あるいは種々の開繊
手段によつて繊維束を拡げて一方向に引き揃え、
しかるのち樹脂含浸を行いプリプレグを製造する
方法がある。しかしながら、細い繊維束は一般に
高価なため、コスト的には出来るだけ太い繊維束
を押し拡げるのが有利である。 薄くて均質なプリプレグは薄肉成形体を得るた
めだけでなく、一方向引き揃え補強繊維強化樹脂
の異方性の特徴を生かした設計を可能ならしめ、
複合材料の使用用途をさらに拡大するものと考え
られる。 本発明者らは、上記の如き薄くて均質なプリプ
レグを得るため、一方向引き揃え繊維束を毛羽等
の発生、繊維の損傷等を出来るだけ少なく開繊し
拡げる方法を種々検討した結果本発明に到達し
た。 即ち本発明の要旨とするところは、複数本の互
いに平行に並べた糊剤付着量0.1〜1.5wt％の一方
向引き揃え炭素繊維束を、張力下に梨地の曲面を
有する基体に押し当て各繊維束を互いに押し拡げ
ることにある。 以下本発明方法について詳しく説明する。 第１図Ａ，Ｂは本発明方法による繊維束の押し
拡げの原理を説明するための模式図である。第１
図Ａ中、１は張力Ｔ下に走行する繊維束を、２は
曲面基体を、又第１図Ｂ中、Ｒは曲面基体の曲率
半径を、又ΔRは繊維束の厚みを示す。ここでこ
の基体曲面を走行する繊維束内の各単繊維の供給
量がどれも同じとすれば、曲面走行時において一
番外側を走る単繊維は一番内側を走る単繊維に対
しΔR／Ｒに相当する歪みを受けΔT＝ΔR／Ｒ・Efなる 過剰な張力によつてΔPなる力で内側へ押し付け
られる。ここでEfは繊維の弾性率を示す。この
ような原理によつて繊維束内の外側の繊維は内側
へ内側と押し付ける力を受ける。この時に各単繊
維間の摩擦抵抗がある程度低いと外側にある単繊
維は内側へ沈み込み、結果として繊維束の厚みが
薄くなり、幅方向へ押し拡げる力が働く。繊維束
はこの場合走行状態にあるので次から次へと押し
拡げられ、結果として連続的な繊維束の押し拡げ
が達成される。 上記の如き繊維束の押し拡げが効果的に行われ
るためには次の条件が重要と考えられる。 (1) 繊維束内の各単繊維の供給、引き取り量がほ
ぼ一定であること。 (2) 上記ΔT及びΔPなる力を発生させるために
は、繊維束内の各単繊維のわずかなゆるみ、蛇
行等を出来る限り減少させるために繊維束に掛
けられる張力Ｔは繊維束への損傷が無い範囲で
出来る限り強くすること。 (3) 繊維束内の単繊維間の摩擦力及び繊維束と基
体曲面との摩擦力を出来る限り小さくするこ
と。ここで繊維束に付着された糊剤の付着量が
問題となつてくる。すなわち繊維自体の取り扱
い性、ガイドやゴム、それに上記基体曲面等で
の繊維束の損傷、毛羽の発生を防ぐには１〜
3wt％の糊剤付着が必要とされるが、上記の繊
維間の摩擦力を出来るだけ小さくするには糊剤
付着量を出来る限り少なくする必要がある。
種々検討の結果、繊維の損傷を抑え毛羽等の発
生を防ぎ、しかもスムーズに繊維束の押し拡げ
を達成させるためには、繊維の種類、サイズ剤
の種類にも多少左右されるが、およそ0.1〜
1.5wt％望ましくは0.3〜1.0wt％の糊剤付着量
が適当であることを見出した。又基体曲面の材
質についても同様の検討を行つた結果、性能
面、価格面からステンレス梨地面が最適である
ことを見出した。 (4) 曲面の曲率半径を適当に選定すること。上記
の説明から明らかな様に曲率半径について、小
さければ小さいほ大きい効果を発揮する訳であ
るが、繊維束はＴ／Ｒと言う力で曲面へ押し付け られるため、あまりに小さく取り過ぎると繊維
束の損傷だけでなく基体自体を損傷する危険が
ある。これについても種々検討の結果、曲率半
径３〜30mm望ましくは５〜15mmが適当であるこ
とを見出した。 下に本発明方法を具体的に実施例によつて説明
する。 実施例 １ 第２図の如き本発明を実施するのに好適なプリ
プレグ製造装置で製造したプリプレグの外観及び
繊維束一本当りの拡がり幅及び１プライ当りの理
論成形厚み（Vf60％）を表１に示した。又第２
図中、１はフイードロール、２は複数本の繊維
束、３はコーム、４は梨地面を有する固定ロー
ル、５はガイドロール、６は樹脂フイルムをコー
テインングした離型紙を、７はロール保護用離型
紙を、８は含浸用加熱ニツプロールを、９は巻き
取りロールをそれぞれ示す。図中、コームにより
引き揃えられた繊維束はガイドロール５を通り梨
地曲面４を通過することで各繊維束が押し拡げら
れ、繊維束シートとなつて離型紙６の樹脂フイル
ムコート面と合体する。その後、ロール面保護用
の離型紙で被われて加熱ニツプロール８で樹脂含
浸を行つた後、保護用離型紙を剥がして巻き取り
ロールにプリプレグとして巻き上げられる。梨地
ロール４は回転させることもできるが、回転させ
ると繊維束と梨地面の横方向のすべりが少なくな
り押し拡げの効果が半減する。

【表】 実施例 ２ 表２は第２図に示したプリプレグ製造装置で、
12000本炭素繊維（糊剤付着量0.6wt％）を用い、
Ａは繊維束拡幅用の梨地ロールを固定及びＢは回
転させた場合に、又Ｃ及びＤ及びＥは梨地ロール
の代りにテフロンコート、クロムメツキ、セラミ
ツク梨地ロールを用いた場合に得られるプリプレ
グの表１と同様の性能及び得失を示した。

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂは本発明方法による繊維束の押し
拡げを示す模式図、第２図は本発明方法を実施す
るのに好適な装置の概略図を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数本の互いに平行に並べた糊剤付着量0.1
   〜1.5wt％の一方向引き揃え炭素繊維束を、張力
   下に梨地の曲面を有する基体に押し当て各繊維束
   を互いに押し拡げることを特徴とする炭素繊維束
   の拡幅法。