JPH06155464A - Carbon fiber reinforced prepreg - Google Patents

Carbon fiber reinforced prepreg

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JPH06155464A
JPH06155464A JP31856192A JP31856192A JPH06155464A JP H06155464 A JPH06155464 A JP H06155464A JP 31856192 A JP31856192 A JP 31856192A JP 31856192 A JP31856192 A JP 31856192A JP H06155464 A JPH06155464 A JP H06155464A
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JP
Japan
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carbon fiber
prepreg
damping
film
vibration
Prior art date
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Application number
JP31856192A
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Japanese (ja)
Inventor
Hajime Komada
肇 駒田
Mikio Kono
幹男 河野
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Daicel Evonik Ltd
Original Assignee
Daicel Huels Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a prepreg having excellent impact absorbing property for obtaining a tennis racket to which only a little vibration will be transmitted at hitting a ball by burying in layer a resin film having damping property when a carbon fiber reinforced prepreg is manufactured. CONSTITUTION:Carbon fibers are wound on a drum being impregnate with epoxy resin, cut off, and taken out from the drum. The fibers are folded such that carbon fiber angles become constant. A prepreg can be made by inserting a damping film when the fibers are folded. For a resin film having high damping property, polyisobutylene, polyisobutylene-isoprene copolymer are preferable. When a resin, for example, polyoctenamer is mixed in those, they are pelletized without lowering the damping property so much, and the film can be molded. It is desirable to provide adhesive layers on both faces of the damping film. A frame of a tennis racket can be obtained by winding the prepreg on a core and heating it in a mold.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は制振性を有する炭素繊維
で強化されたプレプレグ及びこのプレプレグから作られ
るテニスラケットに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a carbon fiber-reinforced prepreg and a tennis racket made from this prepreg.

【0002】[0002]

【従来の技術及び課題】近年テニスラケットのフレーム
は軽量で、強度と剛性を合わせ持つカーボンファイバー
強化プラスチック(CRP)で製造されることが主流に
なりつつある。CRPからなるテニスラケットは、打球
時のテニスボールの反発に優れている特徴を持ってい
る。このカーボンファイバー強化プラスチックスは、金
属に比べれば衝撃吸収性が高く、最近のテニスラケット
に要求される打球時の打撃振動の低減という面からも優
れた材料である。
2. Description of the Related Art In recent years, the frame of a tennis racket has become lightweight and is mainly made of carbon fiber reinforced plastic (CRP) having both strength and rigidity. A tennis racket made of CRP has a characteristic that it is excellent in repulsing the tennis ball when hit. This carbon fiber reinforced plastic has a higher impact absorption than metal and is an excellent material from the viewpoint of reducing the impact vibration at the time of hitting a ball required for a recent tennis racket.

【0003】しかし、テニスラケットにはさらに高い衝
撃吸収性が必要であり、そのためにガットとガットの間
にゴム状の軟質樹脂成形物を装着することが実用上行な
われているのが現状である。このスタビライザーと呼ば
れるゴム状軟質樹脂成形物はガット自体の振動を抑制す
る効果があるものの、フレームに伝わった振動を低減さ
せることはできない。そこでフレーム自体の衝撃吸収性
能を高める必要性が生じていた。
However, the tennis racket needs to have a higher impact absorption property, and for this reason, it is the practice at present to mount a rubber-like soft resin molded product between the gut. . Although this rubber-like soft resin molded product called a stabilizer has an effect of suppressing the vibration of the gut itself, it cannot reduce the vibration transmitted to the frame. Therefore, it is necessary to improve the shock absorbing performance of the frame itself.

【0004】本発明は、このような従来のテニスラケッ
トの問題点について鋭意検討した結果、衝撃吸収性に優
れた炭素繊維強化プレプレグを開発し、さらにこれを用
いて打球時の振動の伝播が少ないテニスラケットを提供
しようとするものである。
In the present invention, as a result of extensive studies on the problems of the conventional tennis racket, a carbon fiber reinforced prepreg excellent in impact absorption was developed, and further, the propagation of vibration at the time of hitting was reduced by using the prepreg. It is intended to provide tennis rackets.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、制振
性を有する樹脂フィルムを層状に埋め込んだ炭素繊維強
化プレプレグ及びそれを用いたテニスラケットである。
That is, the present invention is a carbon fiber reinforced prepreg in which a resin film having a vibration damping property is embedded in layers, and a tennis racket using the prepreg.

【0006】本発明の原理は制振性を有する樹脂フィル
ムを内包することにより振動エネルギーを熱エネルギー
に変えて振動を吸収するものである。制振性の高い樹脂
フィルムとしては、使用温度である室温付近にガラス転
移点(Tg)のあるものが好ましく、ゴム特性を有する
ポリマー中でもポリイソブチレン、ポリイソブチレン−
イソプレン共重合体が優れている。
The principle of the present invention is to absorb a vibration by encapsulating a resin film having a vibration damping property and converting the vibration energy into heat energy. As the resin film having high vibration damping property, a film having a glass transition point (Tg) near room temperature which is a use temperature is preferable, and polyisobutylene and polyisobutylene
The isoprene copolymer is excellent.

【0007】しかしながら、これらのゴム組成物だけで
は薄く取り扱いやすいフィルムを形成することが困難で
あるため、種々のゴムと混和性の良いプラスチックと樹
脂組成物を作ることでこの問題点を解決することができ
る。すなわちエチレン、プロピレン等に代表されるポリ
オレフィンを少量添加することによりフィルム化するこ
とが可能となる。しかしこのようなポリオレフィンの添
加は通常フィルムの持つ制振性を低下させるのでその選
択には慎重を要する。例えばポリオクテナマーのような
樹脂と混合することで制振性の低減が少なく、しかもペ
レット化のできる制振性樹脂を作ることが可能であり、
このような樹脂の使用が好ましい。ここでいうポリオク
テナマーとは、例えばシクロオクテンを開環重合して得
られる規則的な一次構造を有する樹脂である。このよう
な樹脂としては例えば、ヒュルス社から「ベステナマ
ー」の商標で市販されているポリオクテナマーがあり、
これを使用することができる。
However, it is difficult to form a thin and easy-to-handle film with only these rubber compositions. Therefore, it is necessary to solve this problem by preparing plastics and resin compositions that are miscible with various rubbers. You can That is, it becomes possible to form a film by adding a small amount of a polyolefin represented by ethylene or propylene. However, the addition of such a polyolefin usually lowers the vibration-damping property of the film, so that its selection should be done with caution. For example, by mixing with a resin such as polyoctenamer, it is possible to make a vibration-damping resin with little reduction in vibration-damping property, which can be pelletized.
The use of such resins is preferred. The polyoctenamer referred to here is a resin having a regular primary structure obtained by ring-opening polymerization of cyclooctene, for example. Such resins include, for example, polyoctenamer commercially available under the trademark "Vestenamer" from Huls.
It can be used.

【0008】本発明に使用する制振性樹脂フィルムは、
その厚みが30μm〜300μmのものが好ましく、3
0μmより薄い場合は制振性の効果が充分に発揮され
ず、また300μm以上に厚くしても制振性の効果は一
定値に到達し、厚み分ほど効果の上昇は認められない。
むしろ300μm以上に厚くなると炭素繊維強化プレプ
レグの機械強度が低下する欠点が出てくるため好ましく
ない。
The vibration-damping resin film used in the present invention is
The thickness is preferably 30 μm to 300 μm, and 3
When it is thinner than 0 μm, the effect of damping property is not sufficiently exhibited, and even when it is thicker than 300 μm, the effect of damping property reaches a certain value, and the effect is not increased as much as the thickness.
On the contrary, if the thickness is more than 300 μm, the mechanical strength of the carbon fiber reinforced prepreg is lowered, which is not preferable.

【0009】本発明の炭素繊維強化プレプレグは以下の
ようにして製造される。まず炭素繊維にをエポキシ樹脂
を含浸させながらドラムに巻きつけ、ドラムの巻きつけ
方向に対して一定の角度になるように切断してドラムか
ら取りはずす。取りはずした後布状のエポキシ樹脂含浸
炭素繊維を、炭素繊維角が一定となるように何度も折り
重ね、これを一定の形に成形してプレプレグができ上が
る。本発明の制振性炭素繊維強化プレプレグは上記製造
工程中の折り重ねる工程において、制振性フィルムをエ
ポキシ樹脂含浸炭素繊維層間に挿入することにより作る
ことができる。この制振性フィルムの挿入は一枚でもよ
く、多重層にわたって挿入することもできる。この時エ
ポキシ樹脂と制振性フィルムとの親和性が不充分である
と、硬化後のエポキシ樹脂と制振性フィルムとの間で亀
裂が生じ、制振性が発揮されないばかりか、機械的強度
も著しく低下してしまう。
The carbon fiber reinforced prepreg of the present invention is manufactured as follows. First, the carbon fiber is wound around a drum while being impregnated with an epoxy resin, cut at a constant angle with respect to the winding direction of the drum, and then removed from the drum. After the removal, the cloth-like epoxy resin-impregnated carbon fiber is repeatedly folded so that the carbon fiber angle is constant, and this is molded into a constant shape to form a prepreg. The vibration-damping carbon fiber-reinforced prepreg of the present invention can be made by inserting a vibration-damping film between the epoxy resin-impregnated carbon fiber layers in the folding step in the manufacturing process. The damping film may be inserted as a single sheet or may be inserted over multiple layers. At this time, if the affinity between the epoxy resin and the vibration damping film is insufficient, cracks occur between the cured epoxy resin and the vibration damping film, not only the vibration damping property is not exhibited, but also the mechanical strength is not exerted. Will be significantly reduced.

【0010】ポリイソブチレンやポリイソプレン−ポリ
イソブチレン共重合体は、一般的にエポキシ樹脂との親
和性があまり高くないため、制振性フィルムの両面に接
着層を設けることが好ましい。この接着層は制振性層と
エポキシ樹脂との両層に親和性のあるものが好ましく、
厚みは5〜30μmが適当である。接着層としてエポキ
シ変性ポリエチレン、アクリル酸エステル変性ポリエチ
レン、エチレン−ビニルアルコール共重合体など、極性
基を導入したポリオレフィンが好ましい例として挙げら
れる。この接着層と制振層の3層からなるフィルムは共
押し出し、多層インフレーション法などにより製造する
ことができる。この3層フィルムにより炭素繊維プレプ
レグの強度を低下させることなく、制振性を付与するこ
とが可能となる。
Since polyisobutylene and polyisoprene-polyisobutylene copolymer generally do not have very high affinity with epoxy resin, it is preferable to provide adhesive layers on both sides of the vibration damping film. This adhesive layer preferably has an affinity for both the vibration damping layer and the epoxy resin,
A suitable thickness is 5 to 30 μm. Preferred examples of the adhesive layer include polyolefins having a polar group introduced, such as epoxy-modified polyethylene, acrylic ester-modified polyethylene, and ethylene-vinyl alcohol copolymer. The three-layer film including the adhesive layer and the vibration damping layer can be produced by coextrusion and a multilayer inflation method. With this three-layer film, it becomes possible to impart damping properties without reducing the strength of the carbon fiber prepreg.

【0011】本発明のテニスラケットのフレームは、上
記のようにして作られるプレプレグをコアの上に巻き、
型内で加熱して得ることができる。テニスラケットの全
ての部分に、上記プレプレグを使用しても良く、また一
部分のみに使用しても良い。又、本発明のテニスラスラ
ケットは、特に打撃面の大きさが500cm2 以上ある
「ラージサイズ」や、フレームの厚さが厚いいわゆる
「厚ラケ」に適用すると炭素繊維強化複合材の特徴が出
て好ましい。また、最近は軽量化が進んでおり、300
g以下のラケットも使用されており、このようなラケッ
トには特に本発明の制振性プレプレグが効果的に作用し
不快な振動を腕に伝えないので好ましい。
In the frame of the tennis racket of the present invention, the prepreg made as described above is wound on the core,
It can be obtained by heating in a mold. The above prepreg may be used for all parts of the tennis racket, or may be used for only part thereof. Further, the tennis ras racket of the present invention has characteristics of the carbon fiber reinforced composite material when applied to a "large size" having a hitting surface of 500 cm 2 or more and a so-called "thick racket" having a thick frame. Is preferable. Recently, the weight has been reduced to 300
A racket having a weight of g or less is also used, and such a racket is particularly preferable because the vibration-damping prepreg of the present invention effectively acts and does not transmit an unpleasant vibration to the arm.

【0012】[0012]

【発明の効果】本発明の炭素繊維強化プレプレグを使用
することにより、打撃時に受ける衝撃が小さいテニスラ
ケットを製造することができる。本発明の炭素繊維強化
プレプレグはテニスラケットのほかにも軽量で振動を吸
収すべき各種のスポーツ用具、自動車、航空機部品、電
子機器類など広い分野に利用することができる。
EFFECT OF THE INVENTION By using the carbon fiber reinforced prepreg of the present invention, it is possible to manufacture a tennis racket which receives a small impact when hit. The carbon fiber reinforced prepreg of the present invention can be used in a wide range of fields such as a tennis racket, various sports equipment which should be light-weight and should absorb vibrations, automobiles, aircraft parts, electronic devices and the like.

【0013】[0013]

【実施例】以下に本発明を実施例によって更に詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものでは
ない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0014】制振性フィルムの調製 ポリイソブチレン(エクソン社製MML−80)40重
量部、ポリオクテナマー(ヒュルス社製ベステナマー8
0−12)20重量部、エチレン−エチルアクリレート
共重合体(エクソン社製レクスロンA−3100)10
重量部を溶融混合しペレット化した。この制振性樹脂ペ
レットを中央から、エポキシ変性ポリエチレン(日石化
学社製レクスパール)を接着層となるよう両面から挾み
込むように多層インフレーション法により、制振性フィ
ルムを作成した。
Preparation of damping film 40 parts by weight of polyisobutylene (MML-80 manufactured by Exxon), polyoctenamer (bestenamer 8 manufactured by Huls)
0-12) 20 parts by weight, ethylene-ethyl acrylate copolymer (Lexron A-3100 manufactured by Exxon) 10
Parts by weight were melt mixed and pelletized. A vibration-damping film was prepared by a multilayer inflation method such that epoxy-modified polyethylene (Lexpearl manufactured by Nisseki Chemical Co., Ltd.) was sandwiched from both sides from the center of the vibration-damping resin pellet to form an adhesive layer.

【0015】プレプレグの調製 炭素繊維をエポキシ樹脂(ダウケミカル社製DOW33
1)に浸漬しながら、ドラムに一定の繊維方向となる様
に巻きつけた。一定量巻き付けた後ドラムから切り取
り、炭素繊維の方向が30〜45°になるように折り重
ね、これを14回繰り返し、最終的に160cm×6c
mの大きさのプレプレグに切断した。折り重ねる時、上
記の制振性フィルムをでき上がったプレプレグのほぼ中
央にくるように一枚挿入した。また比較のため、制振性
フィルムを挿入しないプレプレグも作成した。プレプレ
グの制振性能を片持ち共振方法により測定した。結果を
図1に示した。制振性フィルムの入っていないプレプレ
グに比べ制振性フィルム入りのプレプレグは、損失係数
が広範な温度範囲で高く、制振性フィルムがカーボンフ
ァイバー強化プレプレグ中で有効に作用していることが
明らかである。
Preparation of prepreg Carbon fiber was replaced with epoxy resin (DOW33 manufactured by Dow Chemical Co.).
While soaking in 1), it was wound around a drum so that the fiber direction was constant. After winding a certain amount, cut it from the drum, fold it so that the direction of the carbon fiber is 30 to 45 °, repeat this 14 times, and finally 160 cm × 6 c
It was cut into prepregs having a size of m. At the time of folding and folding, one piece of the above-mentioned vibration damping film was inserted so that it was almost in the center of the finished prepreg. For comparison, a prepreg without a damping film was also created. The damping performance of the prepreg was measured by the cantilever resonance method. The results are shown in Fig. 1. Compared to the prepreg without vibration damping film, the prepreg with vibration damping film has a higher loss coefficient in a wide temperature range, and it is clear that the vibration damping film works effectively in the carbon fiber reinforced prepreg. Is.

【0016】テニスラケットの製造 上記方法により作成したプレプレグを、テニスラケット
用型内に入れ150℃で15分間加熱してラケットフレ
ームを得た。得られたラケットフレームにグリップ部お
よびガット用部品およびガットを装着してテラスラケッ
トを完成した。ラケットの曲げ試験を行ったところ12
0kgであり、制振性フィルムを入れていないプレプレ
グから同様にして作成したテニスラケットの曲げ強度1
25kgとほぼ同等であった。
Production of Tennis Racket The prepreg prepared by the above method was placed in a tennis racket mold and heated at 150 ° C. for 15 minutes to obtain a racket frame. The grip portion, gut parts, and gut were attached to the obtained racket frame to complete a terrace racket. Bending test of racket 12
Bending strength of a tennis racket, which was 0 kg and was similarly prepared from a prepreg without a damping film 1
It was almost equivalent to 25 kg.

【0017】図2に示したラケットの先端部(III)
に70ggの剛体を落下させた時の、測定点(I)にお
ける振動吸収特性を図3に、またラケット全体を振動さ
せた時の振動特性を図4に示した。
The tip portion (III) of the racket shown in FIG.
FIG. 3 shows the vibration absorption characteristics at the measurement point (I) when a 70 gg rigid body was dropped onto the racket, and FIG. 4 shows the vibration characteristics when the entire racket was vibrated.

【0018】図3からは制振性フィルムの挿入により、
振動時間が挿入していないラケットに比べて短かくなっ
ていること、図4からは、制振性フィルム挿入ラケット
では高周波数の振動に対し共振振動が減っていることが
明らかである。
From FIG. 3, by inserting the damping film,
It is clear from FIG. 4 that the vibration time is shorter than that of the racket in which the vibration-free film is not inserted, and that the vibration-damping film-inserted racket has reduced resonance vibration with respect to high-frequency vibration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】制振フィルム入り炭素繊維強化プレプレグおよ
び同じ条件で作成した炭素繊維強化プレプレグの損失係
数を各温度で測定した結果である。
FIG. 1 is a result of measuring loss factors of a carbon fiber reinforced prepreg containing a vibration damping film and a carbon fiber reinforced prepreg prepared under the same conditions at each temperature.

【図2】剛体をテニスラケットに落下させて振動を測定
した時の剛体落下点(III)および測定点(I)を示
した図である。
FIG. 2 is a diagram showing a rigid body drop point (III) and a measurement point (I) when a rigid body is dropped on a tennis racket and vibration is measured.

【図3】剛体落下試験によるテニスラケットの振動吸収
を、制振性フィルム入りと制振性フィルムの入らないテ
ニスラケットで比較した図である。
FIG. 3 is a diagram comparing the vibration absorption of a tennis racket by a rigid body drop test between a tennis racket with a damping film and a tennis racket without a damping film.

【図4】テニスラケット全体を振動させた時の振動特性
を、制振性フィルム入り炭素繊維複合材からなるテニス
ラケットと、同じ条件で作成した炭素繊維複合材からな
るテニスラケットとを比較した図である。
FIG. 4 is a diagram comparing the vibration characteristics when the entire tennis racket is vibrated, comparing a tennis racket made of a carbon fiber composite material with a damping film with a tennis racket made of a carbon fiber composite material made under the same conditions. Is.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 制振性を有する樹脂フィルムを層状に埋
めこんだ炭素繊維強化プレプレグ。
1. A carbon fiber reinforced prepreg in which a resin film having a vibration damping property is embedded in layers.
【請求項2】 制振性を有する樹脂フィルムが、ブチル
ゴムを主成分とする制振樹脂層とこれをはさむ接着層の
3層構造からなる請求項1記載の炭素繊維強化プレプレ
グ。
2. The carbon fiber reinforced prepreg according to claim 1, wherein the resin film having damping properties has a three-layer structure of a damping resin layer containing butyl rubber as a main component and an adhesive layer sandwiching the damping resin layer.
【請求項3】 請求項1記載の炭素繊維強化プレプレグ
を使ったフレームからなるテニスラケット。
3. A tennis racket comprising a frame using the carbon fiber reinforced prepreg according to claim 1.
【請求項4】 請求項2記載の炭素繊維強化プレプレグ
を使ったフレームからなるテニスラケット。
4. A tennis racket comprising a frame using the carbon fiber reinforced prepreg according to claim 2.
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