JPH0489842A - 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】 業　　の　１ 本発明は、強化繊維の中に、繊維径が１０〜１５０４ｍ
とされるタングステン繊維を含有したハイブリッドプリ
プレグに関するものであり、タングステン繊維は、プリ
プレグ中において一方向に配列して、或はメツシュ状に
して、更にはクロスに織り込んだ形態にて含有される。

又、タングステン繊維と共に含まれる他の強化繊維とし
ては、炭素繊維、その他に、例えばチタン繊維、アモル
ファス繊維、ステンレススチール繊維などの金属繊維；
ボロン繊維、ガラス繊維などの無機織維：或は種々の有
機繊維などとされる。

【乙立且ｌ 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（使用されており、例えば、
ゴルフシャフト、釣り竿、テニスラケットなどの製造に
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、軽量化、弾性率増大が要求される
と共に、使用時の感触、更にはファツション性（デザイ
ン性）をもが要求されている。

斯る要望に応えるべく、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例えばポロン繊維、チタ
ン繊維、アモルファス繊維、ステンレススチール繊維、
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。

明か　　しようとする課 現在、この目的のためのハイブリッドプリプレグとして
、本出願人は、特願平１−３４０５８６号、特願平１−
３４０５８７号、特願平１−３４０５８９号、特願平１
−３４２４４１号、特願平１−３４２４４２号、特願平
１−３４２４４４号、特願平２−１６７０６号、特願平
２−１６７０７号、特願平２−１６７０８号などにて、
ボロン繊維、チタン繊維、アモルファス繊維、ステンレ
ススチール繊維、炭素繊維、ガラス繊維、種々の有機繊
維を様々に組み合わせたハイブリッドプリプレグを提案
した。

このようなハイブリッドプリプレグは効率よく、又簡単
に製造し得て、機械的強度の向上及び感触の改善を達成
し得るが、更に、軽量化、弾性率の向上が要求されると
共に、使用時の感触５更にはファツション性の改善が望
まれる。特に、最近においては、軽量且つ高弾性を有す
ると同時に、使用時の感触として従来の金属シャフトが
有する感触が強く望まれている。

本発明者らは、このような要求を満足させるハイブリッ
ドプリプレグを研究開発する過程において、特に、使用
時の感触は、製造されたシャフトの振動減衰特性が大き
く影響していることが分かった。従って、先ず、ハイブ
リッドに使用される強化繊維の特性について多くの研究
実験を行なったが、この研究実験の結果、高弾性、高強
度であると共に、振動減衰特性の良いタングステン繊維
に着目し、タングステン繊維をハイブリッドプリプレグ
の強化繊維として含有させることにより、斯るプリプレ
グにて製造されたシャフトは、繊維強化複合樹脂製のシ
ャフトであるにも拘らず、金属シャフトと同じ使用時の
感触を達成し得ることが分かった。

本発明は斯る本発明者らの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、機械的強度、特に弾性率の向上を図るこ
とができ、使用時の感触及びファツション性をも改善し
た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。

課　を　゛するための 上記諸口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、強
化繊維の中に、繊維径が１０〜１５０μｍとされるタン
グステン繊維を含有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へイブリッドプリプレグは、繊
維強化プリプレグの表面に、繊維径が１０〜１５０μｍ
とされるタングステン繊維を配列し、押圧及び／又は加
熱することにより前記繊維強化プリプレグ中に前記タン
グステン繊維を押入させることによって、又は、２枚の
繊維強化プリプレグによって、繊維径が１０〜１５０ｇ
ｍとされるタングステン繊維を挟持し、押圧及び／又は
加熱して一体とすることによって極めて好適に製造し得
る。

更に、本発明に係るハイブリッドプリプレグは、マトリ
クス樹脂が塗布された２枚の離型紙にて、繊維径が１０
〜１５０μｍとされるタングステン繊維及び該タングス
テン繊維と異なる強化繊維な挟持し、加圧及び／又は加
熱することによってこれら強化繊維にマトリクス樹脂を
含浸させ一体とすることによっても好適に製造される。

見上上 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〜第３図に、本発明に係るハイブリッドプリプレ
グ１が示される。本発明によると、任意の繊維径を有し
た強化繊維２を有したプリプレグ４の中に、繊維径が１
０〜１５０μｍとされるタングステン繊維６が含有され
ている。タングステン繊維６は、一方向に整列した態様
で配列することもでき、或はメツシュ状のものを配設す
ることもでき、又クロスに織り込んだ形態にて配設する
こともできる。

タングステン繊維６は、第１図の実施例のハイブリッド
プリプレグ１に示されるように、プリプレグ４の中心位
置に位置しておらず、僅かに表面に露出する態様で配列
されていても良く、更には、第２図の実施例に示すよう
に、プリプレグの中心位置に、或は第３図の実施例に示
すようにブノブレグの中心位置より偏って配置すること
もできる。

タングステン繊維６は、通常繊維径か１０〜１５０μｍ
、好ましくは５０〜１２０μｍとされ、引張弾性率が４
０　ｔ　／　ｍ　ｍ　２以上、引張強度が３２０　Ｋ　
ｇ　／　ｍ　ｍ　”以上、密度が１９．３ｇ／ＣＣ程度
のものが好適である。タングステン繊維は電解酸化して
、繊維表面から潤滑剤を除去したものが好ましい。又、
タングステン繊維の表面は、界面強度の向上及びファツ
ション性の向上のためにＡｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕなどに
てコーティングすることも可能である。

一方、強化繊維２は、炭素繊維が好適であるか、炭素繊
維に限定されるものではなく、他に、繊維径の小さなボ
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、ボリアリ
レート繊維、ポリエチレン繊維などの有機繊維：或ば、
繊維径の小さなチタン繊維、アモルファス繊維、ステン
レススチール繊維などの金属繊維などを任意に使用する
ことができる。強化繊維２は繊維径が５〜３０μｍとさ
れ、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）グリシジルチーチル系エポキシ樹脂（
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；　（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強化繊維２、タング
ステン繊維６、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、強化繊維・タングステン
繊維、マトリクス樹脂＝（４０〜８０）　　・　（２〜
２０）　　・　（２０〜６０）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
るタングステン繊維の繊維径程度のものを作製し得るが
、通常８０〜２００μｍ程度とされるであろう。

このような構成の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、第４図に図示されるよう
に、離型紙１０に保持された、強化繊維２を有した繊維
強化プリプレグ４の表面に、繊維径が１０〜１５０μｍ
とされるタングステン繊維６を配列し、押圧及び／又は
加熱することにより前記繊維強化プリプレグ４中に前記
タングステン繊維６を押入させることによって、又は、
第５図に図示されるように、それぞれ離型紙２に保持さ
れた、強化繊維２を有する２枚の第１及び第２繊維強化
プリプレグ４Ａ、４Ｂによって、繊維径が１０〜１５０
μｍとされるタングステン繊維６を挟持し、押圧及び／
又は加熱して一体とすることによって極めて好適に製造
し得る。

一般に、第４図の方法によると第１図に示す構成のハイ
ブリッドプリプレグが製造され、第５図の方法によると
第２図に示すハイブリッドプリプレグが製造される。

第５図の製造方法にて、第１及び第２繊維強化プリプレ
グ４Ａ、４Ｂの強化繊維２は同じ繊維であっても良く、
又、異なる繊維とすることもできる。

更に、本発明に従ったハイブリッドプリプレグは、第６
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１２が塗布された第１の塗工紙
１４Ａ上に強化繊維２とタングステン繊維６とを所定間
隔にて配列し、次いで、この強化繊維２とタングステン
繊維６とを覆って、マトリクス樹脂１２が塗布された第
２の塗工紙１４Ｂを重ね合せ、その後、両塗工紙を加圧
及び／又は加熱することにより、第２図に図示されるよ
うな本発明に係るハイブリッドプリプレグ１が製造され
る。

次に、本発明に係るハイブリッドプリプレグ及びその製
造方法を更に具体的に説明する。この実施例では、ドラ
ムワイングーによる好ましい製造方法について説明する
。

第７図において、所定の直径を有したドラム２０の周面
に、第４図又は第５図に図示するような、離型紙１０上
に保持された、強化繊維２を使用した繊維強化プリプレ
グ４　（４Ａ）を巻き付ける。次いで、前記ドラム２０
には、ポビン２４からタングステン繊維６がトラバース
装置２６を介して併結され、前記ドラム２０上に、つま
り、該ドラムに巻き付けられた繊維強化プリプレグ４　
（４Ａ）の上に、一定ピツチにて巻き付けられる。

この状態で、或は前記ドラム２０より外した状態でタン
グステン繊維６を繊維強化プリプレグ中に押圧及び／又
は加熱することにより第１図に示したハイブリッドプリ
プレグが製造される。

一方、タングステン繊維６が巻き付けられた繊維強化プ
リプレグ４　（４Ａ）の表面を覆って、更に、前記ドラ
ム２０に巻き付けられた状態で、或は前記ドラム２０よ
り外した状態で、第５図に図示されるように、離型紙１
０に保持された第２の繊維強化プリプレグ４Ｂを重ね合
わせ、押圧及び／又は加熱することにより第２図に示し
たハイブリッドプリプレグが製造される。

上記ドラムワイングーを使用して、種々のハイブリッド
プリプレグを製造し、該プリプレグにてゴルフシャフト
などを作製してその性能評価を行なった。その結果を第
１表に示す。

使用したマトリクス樹脂はエポキシ樹脂であり、使用し
た繊維は次の通りであった。又、各繊維は、一方向（Ｕ
Ｄ）に配列して、或はクロスの形態にて使用した。った
。

・炭素繊維（ＣＦ）： 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）・ガラス繊維（ＧＦ） 繊維径が１３μｍとされるＥガラス繊維（商品名、旭フ
ァイバーグラス株式会社製）・アラミド繊維（ＡＦ）： 繊維径が２３μｍとされるテクノーラ（商品名、帝人株
式会社製） 第１表に示すように、本発明に従ったハイブリッドプリ
プレグを使用して作製されたゴルフシャフトなどは、機
械的強度及び耐衝撃性が少なくとも従来のハイブリッド
プリプレグと同じかそれ以上であり、しかも使用時の感
触、つまり、打球感が従来より飛躍的に良好であり、且
つ、加工性及びファッション性即ちデザイン性にも優れ
ていることが分かった。

上記各実施例では、第１図〜第３図に図示されるように
、タングステン繊維６のみが、繊維強化プリプレグ４の
上に配列されるか、又は繊維強化プリプレグにて挟持さ
れて、本発明に従ったハイブリッドプリプレグ１が形成
されるものとして説明したが、第８図及び第９図に図示
されるように、タングステン繊維６及び強化繊維２以外
の他の異種繊維８を１種又は複数種配列して含有させる
ことも可能である。更に、タングステン線６と異種繊維
８とは、一方向に整列して含有させてもよく、第１０図
及び第１１図に図示するように、タングステン線６と、
１種又は複数種の異種繊維８とをクロス状に織り込んだ
形態にて配設してもよい。

異種繊維８としては、上述した任意の繊維を使用するこ
とができるが、特に、第１０図及び第１１図のような場
合には、異種繊維８としてＣ，ｔ、ファツション性から
は細く且つ透明な繊維が好ましく、ガラス繊維、ポリエ
チレン繊維、アルミナ繊維などが好適に使用される。

更に、第１２図には、長尺の本発明に係るハイブリッド
プリプレグ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２を有した第１及び第２の繊維
強化プリプレグ４Ａ、４Ｂが離型紙１０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）３
２Ａ、３２Ｂに取付けられる。該巻出し部３２Ａ、３２
Ｂから引き比された離型紙付繊維強化プリプレグ４Ａ、
４Ｂはプレスロール３４Ａ、３４Ｂの間へと送給される
。

一方、一方向に配列した、或はメツシュ状の、又はクロ
スに織り込んだタングステン繊維６がブレスロール３４
Ａ、３４Ｂの間に供給されており、従って、巻出し部３
２Ａ、３２Ｂから引き出された離型紙付繊維強化プリプ
レグ４Ａ、４Ｂは、タングステン繊維６を間に挟持した
態様にてプレスロール３４Ａ、３４Ｂの間を通ることと
なる。

第１及び第２繊維強化プリプレグ４Ａ、４Ｂは、タング
ステン繊維６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。この過程でタングステン繊維６は第１及び第２繊維
強化ブノブレグ４Ａ、４Ｂ内へと埋没して含浸され、第
１及び第２繊維強化プリプレグ４Ａ、４Ｂ並びにタング
ステン繊維６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
た両離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５０によって、本実施例で
は上側の離型紙１ｏのみが繊維強化複合樹脂層４から剥
離される。離型紙１０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
、離型紙付第１及び第２繊維強化プリプレグ４Ａ、４Ｂ
の合計厚みの０７〜０８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繊維強化プリプレ
グ４Ａ、４Ｂ中のマトリクス樹脂の粘度が１Ｏ００〜５
００００ｃｐとなるように該第１及び第２繊維強化プリ
プレグ４Ａ、４Ｂを加熱する。これによって、タングス
テン繊維６は第１及び第２繊維強化プリプレグ４Ａ、４
Ｂ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、第１及び第２繊維強化プリプレグ４Ａ、４Ｂ並び
にタングステン繊維６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、タングステン繊維６が
第１及び第２繊維強化プリプレグ４Ａ、４Ｂの中心部へ
と進入するのが好適に行われ難く、更には、第１及び第
２繊維プリプレグ４Ａ、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、第２図に図示されるような
ハイブリッドプリプレグを連続的に製造することができ
る。

第１３図に長尺の本発明に係るハイブリッドプリプレグ
の他の製造方法を実施するための製造装置の他の実施例
が図示される。

本実施例にて、一方向に配列した、或はメツシュ状の、
又はクロスに織り込んだタングステン繊維６が一平面内
にてプレスロール３４Ａ、３４Ｂの間に供給され、一方
、強化繊維２は、連の開繊バーなどとされる開繊手段６
ｏにて開繊され、次いで、該開繊された強化繊維２は前
記タングステン繊維６の両側から該タングステン繊維６
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１０にマトリクス樹脂１２が塗布されて形成
された第１及び第２の樹脂塗工紙１４が、巻ロールの形
態でアンワインダ（巻出し部）３２Ａ、３２Ｂに取付け
られる。該巻出し部３２Ａ、３２Ｂから引き出された樹
脂塗工紙１４は、タングステン繊維６及び強化繊維２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１４は、タングステン繊維６及び強化繊維２を間
に挟持した態様にて、該タングステン繊維６及び強化繊
維２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１４は、タングステン繊維６及
び強化繊維２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。この過程でタングステン繊維６及び強化繊維２は、
第１及び第２樹脂塗工紙１４のマトリクス樹脂１２内へ
と埋没して含浸され、マトリクス樹脂１２、強化繊維２
及びタングステン繊維６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
た両畦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５０によって、本実施例で
は上側の離型紙１０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１０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１４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１４中のマトリクス樹脂１
２の粘度が１０００〜５００００ｃｐとなるように該第
１及び第２樹脂塗工紙１４を加熱するのが好ましい。

これによって、タングステン繊維６及び強化繊維２は第
１及び第２樹脂塗工紙１４のマトリクス樹脂１２内へと
極めて好適に埋没して含浸され、第１及び第２樹脂塗工
紙１４のマトリクス樹脂１２、強化繊維２、及びタング
ステン繊維６か体とされる。斯る設定条件を選択するこ
とにより、強化繊維２及びタングステン繊維６の長手方
向への整列に乱れが生じることなく、特に、タングステ
ン繊維６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１４の
マトリクス樹脂１２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、第２図に図示されるような
ハイブリッドプリプレグを連続して製造することができ
る。

」豆至激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、従来のハイブリッドプリプレ
グに比較して、機械的強度などの物性の向上を図ること
ができ、特に、使用時の感触を飛躍的に向上せしめるこ
とができ、しかも、加工性及びファツション性にも優れ
ている。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３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４図〜第６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７図は、本発明に係るハイブリッドプリプレグを製造
するためのドラムワインダーの斜視図である。 第６図は、本発明に係るハイブリッドプリプレグの他の
製造方法を説明する断面図である。 第７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８図及び第９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１０図及び第１１図は、タングステン繊維と異種繊維
とをクロスに織り込んだ状態を示す斜視図である。 第１２図及び第１３図は、長尺の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図である
。 １：ハイブリッドプリプレグ ２：強化繊維 ４．４Ａ、４Ｂ＝繊維強化プリプレグ ６：タングステン繊維 第 図 第２図 第６図 第６図 第７図 第４図 第５図 手続補正書 平成 ３年 ３月１３日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）強化繊維の中に、繊維径が１０〜１５０μｍとされ
   るタングステン繊維を含有したことを特徴とするハイブ
   リッドプリプレグ。 ２）繊維強化プリプレグの表面に、繊維径が１０〜１５
   ０μｍとされるタングステン繊維を配列し、押圧及び／
   又は加熱することにより前記繊維強化プリプレグ中に前
   記タングステン繊維を押入させ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）２枚の繊維強化プリプレグによって、繊維径が１０
   〜１５０μｍとされるタングステン繊維を挟持し、押圧
   及び／又は加熱して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。 ４）マトリクス樹脂が塗布された２枚の離型紙にて、繊
   維径が１０〜１５０μｍとされるタングステン繊維及び
   該タングステン繊維と異なる強化繊維を挟持し、押圧及
   び／又は加熱することによってこれら強化繊維にマトリ
   クス樹脂を含浸させ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。