JPH04363337A - 繊維強化プリプレグ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軽量であり且つ機械的
特性に優れており、特に靭性があり振動減衰性及び耐衝
撃特性、更には圧縮強度及び捩り破壊強度などに優れ、
例えば、ゴルフクラブシャフト、釣り竿、テニスラケッ
ト或はバドミントンラケットのような種々のラケットフ
レームなどのスポーツレジャー用品、自転車のフレーム
、更には種々の機械部品用パイプ材を製造するのに好適
に使用することのできる繊維強化プリプレグに関するも
のである。特に、本発明の繊維強化プリプレグは、強化
繊維の中にマトリクス樹脂が含浸された繊維強化複合樹
脂層の一側に金属箔層が積層され、衝撃強度及び捩り破
壊強度に優れた繊維強化プリプレグの改良に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、炭素繊維その他各種の強化繊維を
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などのスポーツ用品の製造
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
。

【０００３】しかしながら、更に、強度及び弾性率の点
で、或は、使用時の感触の点で改良が望まれており、斯
る要望に応えるべく、繊維強化プリプレグとして、例え
ば、炭素繊維及び、炭素繊維とは異なる例えばボロン繊
維、チタン繊維、アモルファス繊維、ステンレススチ−
ル繊維、ガラス繊維、種々の有機繊維などの異種繊維を
強化繊維として用いたハイブリッドプリプレグを使用す
ることが提案され、そのための研究が盛んに行われてい
る（特願平１−３４２４４１号）。

【０００４】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、機械的強度の向上及び感触の改善を達成
し得る。

【０００５】最近においては、更に、折損防止及び飛距
離の増大などのために、引張強度、圧縮強度及び弾性率
、更には、粘りなどのような機械的特性の向上が希求さ
れており、又、使用時の感触（打球感）、特に従来の金
属シャフトが有する感触が強く望まれており、なお一層
の改良が希求されている。

【０００６】この目的のために、図４に示すように、強
化繊維２の中にマトリクス樹脂５が含浸された繊維強化
複合樹脂層４の一側に金属箔層３が積層された繊維強化
プリプレグ１が提案されている（例えば、特開昭６１−
１４８０４５号公報を参照せよ）。

【０００７】このような繊維強化プリプレグは、圧縮強
度、衝撃強度及び捩り破壊強度などに優れ、特に、これ
らプリプレグにてゴルフクラブシャフトを製作した場合
には従来の金属シャフトが有する感触を達成し得ること
が分かった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らの研究実験の結果によると、金属箔層を有した繊維
強化プリプレグを使用して、例えばゴルフクラブシャフ
ト或は他のパイプ材を製造した場合に、パイプ材の形状
によっては次に説明するような問題が生じることを見出
した。

【０００９】図５にゴルフクラブシャフト２００を製造
する場合を示すが、ゴルフクラブシャフト２００は、通
常、細長の傾斜マンドレル１００に繊維強化プリプレグ
１を巻き付けることによって製造される。ゴルフクラブ
シャフト２００には、図５に示すように、段部２００ａ
が形成されることがあり、上記繊維強化プリプレグ１を
このような段部形成部に巻き付けた場合、金属箔３に柔
軟性がなくこの段部２００ａにて皺２０２が発生する。 このようなことは、図６に示されるように、径が一定と
されるパイプ材２００に段部２００ａが形成された場合
にも同じことが言える。

【００１０】上記ゴルフクラブシャフトのようなパイプ
材２００上の皺２０２は外観上悪いばかりでなく、この
部分の機械的強度が低下し、所期の圧縮強度、衝撃強度
及び捩り破壊強度を得ることができないといった問題を
発生させた。

【００１１】従って、本発明の目的は、例えパイプ材に
段部が形成されたものであっても、皺などを生じること
なく一様なパイプ材を成形することができ、特に、圧縮
強度、衝撃強度及び捩り破壊強度などの低下を来すこと
のない、しかも美観的にも優れたスポーツレジャー用品
、自転車のフレーム、更には種々の機械部品用パイプ材
を製造するのに好適に使用することのできる繊維強化プ
リプレグを提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
繊維強化プリプレグによって達成される。要約すれば、
本発明は、強化繊維の中にマトリクス樹脂が含浸された
繊維強化複合樹脂層の一側に金属箔層が積層された繊維
強化プリプレグにおいて、前記金属箔層にはスリットが
形成されていることを特徴とする繊維強化プリプレグで
ある。好ましくは、前記金属箔層は、厚さが５〜１００
μｍとされるシート状の金属材料にて形成される。

【００１３】

【実施例】次に、本発明に係る繊維強化プリプレグにつ
いて図面に即して更に詳しく説明する。本発明の繊維強
化プリプレグ１は、例えば図１に図示されるように、強
化繊維２の中にマトリクス樹脂５が含浸された繊維強化
複合樹脂層４の一側に金属箔層３が積層される。繊維強
化プリプレグ１の総厚さ（Ｔ）は、一般に２０〜３００
μｍとされる。

【００１４】強化繊維２は、炭素繊維、ボロン繊維、ガ
ラス繊維、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；アラミド繊維、ポリアリレ−ト繊維、
ポリエチレン繊維、ポリエステル繊維などの有機繊維；
或は、チタン繊維、アモルファス繊維、ステンレススチ
−ル繊維などの金属繊維から選択される１種を用いて、
或は、複数種の、図３に図示するように、例えば２種の
強化繊維２（２ａ、２ｂ）からなるハイブリッドの形態
にて使用することができる。

【００１５】マトリクス樹脂３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５
０〜２００℃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。

【００１６】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、テトラグリシジルジアミノ
ジフェニルメタン、トリグリシジル−ｐ−アミノフェノ
ールなど；（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
アミン系硬化剤、例えばジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）
、ジアミノジフェニルスルフォン（ＤＤＳ）、ジアミノ
ジフェニルメタン（ＤＤＭ）；酸無水物系、例えばヘキ
サヒドロ無水フタル酸（ＨＨＰＡ）、メチルヘキサヒド
ロ無水フタル酸（ＭＨＨＰＡ）などが使用されるが、特
にアミン系硬化剤が好適に使用される。

【００１７】又、本発明の繊維強化複合樹脂層４におけ
る強化繊維及びマトリクス樹脂の配合割合は、通常のプ
リプレグと同様に、任意に調整し得る。従って、本発明
に従えば、繊維強化複合樹脂層４の厚さ（Ｔ１　）は、
通常５０〜２００μｍ程度とされるであろう。

【００１８】斯る構成の繊維強化プリプレグ１は、任意
の方法にて製造し得るが、一般に、前記繊維強化複合樹
脂層４として、先ず強化繊維２にマトリクス樹脂５を含
浸させてプリプレグを製造し、その後、該プリプレグ４
の一側面に、金属箔層３としての金属箔を、例えばロー
ラなどにて押付けることにより貼着して製造するのが好
適である。

【００１９】本発明で金属箔層３を構成する金属箔は、
箔状或は薄板状とされ、厚さ（Ｔ２）が５〜１００μｍ
とされ、例えば昭和アルミニウム株式会社製の厚さ１０
〜１００μｍのアルミニウム箔、或は、例えば竹内金属
箔粉工業株式会社製の厚さ５〜５０μｍのステンレス箔
、高強度スチール箔、チタン箔が好適に使用される。 その他使用し得る金属材料としては、鉄、銅、ニッケル
、ニクロム、錫、鉛、マグネシウム、金、銀、白金、そ
の他種々の金属及びこれらの合金がある。金属箔３は、
その厚さ（Ｔ２　）が、５μｍより薄い場合には圧縮強
度、捩り破壊強度が不十分となり、１００μｍより厚い
場合には成形性が不十分となる。

【００２０】更に、上記金属箔３は、繊維強化複合樹脂
層４との接着性を向上させるために、その表面を機械的
に、或は化学的に処理することが可能である。特に、脱
脂処理を行なった後、クロム系処理或はリン酸系処理を
行ない、クロム層、又はリン酸亜鉛或はリン酸鉄などの
化成処理膜を金属箔表面に形成させることが好ましい。 又更に、高温の窒素雰囲気下による表面硬化処理も有効
である。

【００２１】本発明に従えば、図２に示すように、金属
箔３には、スリット３ａが形成される。スリット３ａは
、該プリプレグ１が使用される用途に応じて種々の態様
にて形成され得るが、一例を挙げれば、例えば、該プリ
プレグ１にてゴルフクラブシャフトを作製する場合には
、スリット３ａの長さＬ１　は０．２〜２０ｍｍ、スリ
ット間の距離Ｌ２　は０．１〜５．０ｍｍ、隣接するス
リット間の距離Ｌ３　は０．５〜５．０ｍｍとされる。

【００２２】金属箔３のスリット３ａは、繊維強化複合
樹脂層４に接合する前に、ロータリーカッタ或は他の手
段を用いて形成することもできるが、未だスリットが形
成されていない金属箔３を繊維強化複合樹脂層４に接着
した後、つまり、繊維強化プリプレグ１を作製した後に
、ロータリカッタなどを使用して形成することもできる
。

【００２３】更に、図２にては、スリット３ａの切断方
向は、強化繊維２の配列方向に沿って形成されているが
、場合によっては、強化繊維２の配列方向に直交する態
様で形成することも可能である。

【００２４】次に、本発明の繊維強化プリプレグ１を実
施例について更に具体的に説明する。

【００２５】実施例１ 強化繊維２として繊維径が７．０μｍとされるＰＡＮ系
の炭素繊維（東レ株式会社製：商品名「Ｔ−３００」）
を使用し、マトリクス樹脂３はエポキシ樹脂を使用して
、図１に示す構成のプリプレグ４を作製した。又、該プ
リプレグ４におけるマトリクス樹脂３の含有量は３５重
量％であった。

【００２６】次いで、プリプレグ４に厚さ３０μｍの、
スリット３ａが形成されたステンレス箔３をローラにて
押圧して貼着し、図１に示す構成の本発明の繊維強化プ
リプレグ１を作製した。このとき、スリット３ａの長さ
Ｌ１　は２ｍｍ、スリット間の距離Ｌ２　は１ｍｍ、隣
接するスリット間の距離Ｌ３　は１ｍｍであった。

【００２７】又、このような繊維強化プリプレグ１を最
外層に配置した、図５に図示するような形状のゴルフク
ラブシャフト２００を製造した。作業性が容易であり、
ゴルフクラブシャフト２００の段部２００ａに皺２０２
の発生はなく、美感的にも好ましいものであった。又、
その機械的強度などを測定した結果、衝撃強度及び捩り
破壊強度は、図４に示すスリットが形成されていない従
来のプリプレグ（比較例１）を使用したものより優れて
いた。又、使用時の感触も良好であった。

【００２８】比較例１ 金属箔３にスリットが形成されていない以外は、上記実
施例１と同じ材料及び方法にて、図４に示すような構成
の繊維強化プリプレグを作製し、図５に図示するような
形状のゴルフクラブシャフト２００を製造した。

【００２９】特に、段部２００ａにおいて、作業性が悪
く、皺２０２が発生し、美感的に好ましいものではなか
った。又、その機械的強度などを測定した結果、衝撃強
度及び捩り破壊強度は、実施例１のものより劣っていた
。

【００３０】

【発明の効果】以上の如くに構成される本発明に係る繊
維強化プリプレグは、例えパイプ材に段部が形成された
としても、皺などを生じることなく一様なパイプ材を成
形することができ、特に、圧縮強度、衝撃強度及び捩り
破壊強度などの低下を来すことのない、しかも美観的に
も優れたスポーツレジャー用品、自転車のフレーム、更
には種々の機械部品用パイプ材を製造するのに好適に使
用し得るという特長を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る繊維強化プリプレグの一実施例の
断面構成図である。

【図２】図１の繊維強化プリプレグの平面図である。

【図３】本発明に係る繊維強化プリプレグの他の実施例
の断面構成図である。

【図４】従来の繊維強化プリプレグの断面構成図である
。

【図５】従来の繊維強化プリプレグにて作製したゴルフ
クラブシャフトの一例を示す正面図である。

【図６】従来の繊維強化プリプレグにて作製したパイプ
材の一例を示す正面図である。

【符号の説明】

１　　　　　　　　　　　　繊維強化プリプレグ３　　
　　　　　　　　　　金属箔層（金属箔）３ａ　　　　
　　　　　　スリット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　強化繊維の中にマトリクス樹脂が含浸
   された繊維強化複合樹脂層の一側に金属箔層が積層され
   た繊維強化プリプレグにおいて、前記金属箔層にはスリ
   ットが形成されていることを特徴とする繊維強化プリプ
   レグ。