JPH06286068A - 多層積層管状体 - Google Patents
多層積層管状体Info
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- JPH06286068A JPH06286068A JP5071728A JP7172893A JPH06286068A JP H06286068 A JPH06286068 A JP H06286068A JP 5071728 A JP5071728 A JP 5071728A JP 7172893 A JP7172893 A JP 7172893A JP H06286068 A JPH06286068 A JP H06286068A
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- Japan
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- tubular body
- epoxy resin
- fiber
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 異なった硬化物物性を有するエポキシ樹脂か
らなる、2種類の繊維補強プリプレグを混合して使用す
ることによって、経済的に且つ比較的容易に、高剛性で
且つ高衝撃性を有する積層管状体を得る 【構成】 硬化物の物性が式1、式2の関係にあるエポ
キシ樹脂Aとエポキシ樹脂Bを含浸してなる二種類の繊
維補強プリプレグを混合積層してなる多層積層管状体。 式1 硬化物のアイゾット衝撃強度 A≧1.5×B 式2 硬化物の曲げ弾性率 B≧1.1×A
らなる、2種類の繊維補強プリプレグを混合して使用す
ることによって、経済的に且つ比較的容易に、高剛性で
且つ高衝撃性を有する積層管状体を得る 【構成】 硬化物の物性が式1、式2の関係にあるエポ
キシ樹脂Aとエポキシ樹脂Bを含浸してなる二種類の繊
維補強プリプレグを混合積層してなる多層積層管状体。 式1 硬化物のアイゾット衝撃強度 A≧1.5×B 式2 硬化物の曲げ弾性率 B≧1.1×A
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、釣竿、ゴルフシャフト
等に供される管状体に関し、とくに高衝撃強度でかつ高
剛性を有する多層積層管状体に関するものである。
等に供される管状体に関し、とくに高衝撃強度でかつ高
剛性を有する多層積層管状体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、ゴルフクラブシャフト、釣竿、テ
ニスラケットなどのスポーツ用具、自動車、自転車、オ
ートバイ、各種機械、その他多くの分野において、構造
体の全てあるいは一部分に、ガラス繊維や炭素繊維など
の補強繊維にエポキシ樹脂を含浸したプリプレグを巻回
して成形された管状体が頻繁に使用されるようになっ
た。
ニスラケットなどのスポーツ用具、自動車、自転車、オ
ートバイ、各種機械、その他多くの分野において、構造
体の全てあるいは一部分に、ガラス繊維や炭素繊維など
の補強繊維にエポキシ樹脂を含浸したプリプレグを巻回
して成形された管状体が頻繁に使用されるようになっ
た。
【0003】こうした用途に使用する場合、管状体の剛
性が高くかつ衝撃強度が強いことが望ましいが、エポキ
シ樹脂は一般に脆く衝撃強度が低いが、例えば多官能エ
ポキシ樹脂を使用したりあるいは剛直な分子構造を有す
るエポキシを使用して剛性を高めようとするほど衝撃強
度は低下する。逆に熱可塑性樹脂をブレンドしたり(特
開昭62−153349)、直鎖形アダクト化合物を使
用して(特開平2−105816)衝撃強度を高める方
法が提案されているが、こうした場合は衝撃強度は上が
るものの、剛性が低下してしまい初期の目的を達成する
ことは困難であった。
性が高くかつ衝撃強度が強いことが望ましいが、エポキ
シ樹脂は一般に脆く衝撃強度が低いが、例えば多官能エ
ポキシ樹脂を使用したりあるいは剛直な分子構造を有す
るエポキシを使用して剛性を高めようとするほど衝撃強
度は低下する。逆に熱可塑性樹脂をブレンドしたり(特
開昭62−153349)、直鎖形アダクト化合物を使
用して(特開平2−105816)衝撃強度を高める方
法が提案されているが、こうした場合は衝撃強度は上が
るものの、剛性が低下してしまい初期の目的を達成する
ことは困難であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる問題を
解決し、衝撃強度が高く且つ高剛性を有する積層管状体
を経済的に提供することにある。
解決し、衝撃強度が高く且つ高剛性を有する積層管状体
を経済的に提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、硬化物の物性
が、式1、式2の関係にあるエポキシ樹脂Aとエポキシ
樹脂Bをそれぞれ含浸してなる少なくとも二種類の繊維
補強プリプレグを積層してなる多層積層管状体 式1 硬化物のアイゾット衝撃強度 A≧1.5×B 式2 硬化物の曲げ弾性率 B≧1.1×A に関するものである。
が、式1、式2の関係にあるエポキシ樹脂Aとエポキシ
樹脂Bをそれぞれ含浸してなる少なくとも二種類の繊維
補強プリプレグを積層してなる多層積層管状体 式1 硬化物のアイゾット衝撃強度 A≧1.5×B 式2 硬化物の曲げ弾性率 B≧1.1×A に関するものである。
【0006】本発明により、A、Bをそれぞれ単独で使
用して得られる管状体から予想される以上の、高剛性、
高衝撃性を合わせ持った、優れた管状体を得ることが可
能になる。この際、エポキシ樹脂Bを含浸したプリプレ
グを最外層とすることによって本発明の効果は高まり、
得られる管状体の剛性、衝撃強度バランスは更に良好と
なる。
用して得られる管状体から予想される以上の、高剛性、
高衝撃性を合わせ持った、優れた管状体を得ることが可
能になる。この際、エポキシ樹脂Bを含浸したプリプレ
グを最外層とすることによって本発明の効果は高まり、
得られる管状体の剛性、衝撃強度バランスは更に良好と
なる。
【0007】本発明の多層積層管状体を得るには、それ
ぞれ一種類のA、BをABAB…、AAABBB…、A
ABA…などの形で積層しても良いし、式1、式2を満
たす何種類かのA(A1 ,A2 ,A3 ……)、B(B1,
B2 ,B3 …)を、例えばA 2 A1 B2 A3 B2 B1 B
3 …というふうに積層してもよい。本発明に使用される
強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維が好ましい
が、アラミド繊維、高強度ポリエチレン繊維など、繊維
強化複合材に一般的に使用される繊維ならばいずれも適
用される。
ぞれ一種類のA、BをABAB…、AAABBB…、A
ABA…などの形で積層しても良いし、式1、式2を満
たす何種類かのA(A1 ,A2 ,A3 ……)、B(B1,
B2 ,B3 …)を、例えばA 2 A1 B2 A3 B2 B1 B
3 …というふうに積層してもよい。本発明に使用される
強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維が好ましい
が、アラミド繊維、高強度ポリエチレン繊維など、繊維
強化複合材に一般的に使用される繊維ならばいずれも適
用される。
【0008】また、強化繊維の形態としては、長繊維を
用いた一方向引き揃え(UD)、織物、マットなどが使
用できるが、管状体に供されるプリプレグとしては、U
Dプリプレグが良く知られている。これを積層する際に
は、繊維方向を管状体の長手方向に対し、平行方向(ス
トレート方向)と斜め方向(バイアス方向)の組合せか
らなるように積層して、管状体のねじれ方向の強度や剛
性を高めることが一般に行われる。この場合、ストレー
ト方向のプリプレグに剛性の高い樹脂B、バイアス方向
のプリプレグに衝撃強度の高い樹脂Aを含浸したプリプ
レグを使用することによって、本発明の効果は更に高ま
る。また、バイアス方向の角度は、0°(ストレート方
向)でさえなければ、目的に応じて、適宜選択すること
ができる。
用いた一方向引き揃え(UD)、織物、マットなどが使
用できるが、管状体に供されるプリプレグとしては、U
Dプリプレグが良く知られている。これを積層する際に
は、繊維方向を管状体の長手方向に対し、平行方向(ス
トレート方向)と斜め方向(バイアス方向)の組合せか
らなるように積層して、管状体のねじれ方向の強度や剛
性を高めることが一般に行われる。この場合、ストレー
ト方向のプリプレグに剛性の高い樹脂B、バイアス方向
のプリプレグに衝撃強度の高い樹脂Aを含浸したプリプ
レグを使用することによって、本発明の効果は更に高ま
る。また、バイアス方向の角度は、0°(ストレート方
向)でさえなければ、目的に応じて、適宜選択すること
ができる。
【0009】マトリックス樹脂として使用されるエポキ
シ樹脂としては、ゴルフシャフト、釣竿、テニスラケッ
トなどの用途に使用される樹脂であれば特に限定されな
い。これらのエポキシ樹脂は単独で使用することも可能
であるし、または各種の添加剤を添加することも可能で
ある。エポキシ樹脂の剛性を高めるためには多官能基の
エポキシ樹脂を使用したり、芳香族アミン系の硬化剤を
使用することが一般に良く知られている。またエポキシ
樹脂の衝撃強度を高めるためには熱可塑性エラストマー
を混合したり、あるいは直鎖構造のアダクトを一旦形成
させた後硬化させる方法等が良く知られている。
シ樹脂としては、ゴルフシャフト、釣竿、テニスラケッ
トなどの用途に使用される樹脂であれば特に限定されな
い。これらのエポキシ樹脂は単独で使用することも可能
であるし、または各種の添加剤を添加することも可能で
ある。エポキシ樹脂の剛性を高めるためには多官能基の
エポキシ樹脂を使用したり、芳香族アミン系の硬化剤を
使用することが一般に良く知られている。またエポキシ
樹脂の衝撃強度を高めるためには熱可塑性エラストマー
を混合したり、あるいは直鎖構造のアダクトを一旦形成
させた後硬化させる方法等が良く知られている。
【0010】硬化剤としてはジシアンジアミド、アミン
系硬化剤、フェノール硬化剤、酸無水物、その他常用さ
れる物であれば使用できる。また硬化促進剤としてはイ
ミダゾール化合物、尿素系化合物、三級アミン化合物な
どが使用できる。エポキシ樹脂を繊維に含浸する方法と
しては、溶剤に溶解して含浸する方法、ホットメルト状
に加熱して溶融含浸する方法などが可能である。
系硬化剤、フェノール硬化剤、酸無水物、その他常用さ
れる物であれば使用できる。また硬化促進剤としてはイ
ミダゾール化合物、尿素系化合物、三級アミン化合物な
どが使用できる。エポキシ樹脂を繊維に含浸する方法と
しては、溶剤に溶解して含浸する方法、ホットメルト状
に加熱して溶融含浸する方法などが可能である。
【0011】本発明においては、エポキシ樹脂の構造や
物性を特段限定するものではなく、使用される少なくと
も二種類のエポキシ樹脂硬化物の衝撃強度と曲げ弾性率
が、相対的に、アイゾット衝撃強度がA≧1.5×B、
曲げ弾性率がB≧1.1×Aの関係を満たしておれば、
いずれであってもよい。二種類のエポキシ樹脂硬化物の
衝撃強度と弾性率において、衝撃強度がA<1.5×B
であったり、曲げ弾性率がB<1.1×Aである場合
は、本発明で得られる顕著な効果はみられない。
物性を特段限定するものではなく、使用される少なくと
も二種類のエポキシ樹脂硬化物の衝撃強度と曲げ弾性率
が、相対的に、アイゾット衝撃強度がA≧1.5×B、
曲げ弾性率がB≧1.1×Aの関係を満たしておれば、
いずれであってもよい。二種類のエポキシ樹脂硬化物の
衝撃強度と弾性率において、衝撃強度がA<1.5×B
であったり、曲げ弾性率がB<1.1×Aである場合
は、本発明で得られる顕著な効果はみられない。
【0012】本発明において、アイゾット衝撃強度は、
JIS−K−6911により雰囲気温度23℃、湿度5
0%の恒温恒湿度下で測定した。また、曲げ試験は、幅
12.7mm、長さ100mm、厚み3mmのサンプル
を用い、ヘッドスピード3mm/minで、23℃、5
0%の恒温恒湿度下で測定を行なった。
JIS−K−6911により雰囲気温度23℃、湿度5
0%の恒温恒湿度下で測定した。また、曲げ試験は、幅
12.7mm、長さ100mm、厚み3mmのサンプル
を用い、ヘッドスピード3mm/minで、23℃、5
0%の恒温恒湿度下で測定を行なった。
【0013】本発明の多層積層管状体を得るための方法
としては、例えば、エポキシ樹脂A、Bをそれぞれ含浸
したプリプレグを、巻回しして積層した後、オーブン中
で加熱して硬化させる方法が挙げられる。この際、加熱
温度は、使用するエポキシ樹脂によって、適宜選ばれ
る。
としては、例えば、エポキシ樹脂A、Bをそれぞれ含浸
したプリプレグを、巻回しして積層した後、オーブン中
で加熱して硬化させる方法が挙げられる。この際、加熱
温度は、使用するエポキシ樹脂によって、適宜選ばれ
る。
【0014】
【実施例】次に実施例により本発明を更に具体的に説明
する。
する。
【0015】
【実施例1】ビスフェノールエポキシ樹脂(商品名、エ
ピコート828:油化シェルエポキシ(株)社製)10
0重量部、N,N′−ジメチル−4,4′−ジアミノジ
フェニルメタン50重量部をジオキサン溶媒中て80
℃、48時間加熱混合し、付加反応物を合成した。つい
でビスフェノールエポキシ樹脂(商品名、エピコート8
28:油化シェルエポキシ(株)社製)100重量部に
対し、溶剤除去した付加反応物50部、ジシアンジアミ
ド4重量部、ジクロルメチルウレア4重量部を70℃で
加熱混合してエポキシ樹脂Aを得た。この樹脂をキャス
ト法により120℃で2時間加熱し、更に200℃で2
時間後硬化して厚み3mmの硬化物平板を得た。この平
板から幅12.7mm、長さ63.5mmの短冊を切り
出し、JIS−K−6911により、ノッチ付きアイゾ
ット衝撃強度を測定した。同様にして幅12.7mm、
長さ100mmの短冊を切り出し曲げ試験を行った。そ
の結果はアイゾット衝撃強度4.0kgf−cm/c
m、曲げ弾性率320kg/mm2 であった。
ピコート828:油化シェルエポキシ(株)社製)10
0重量部、N,N′−ジメチル−4,4′−ジアミノジ
フェニルメタン50重量部をジオキサン溶媒中て80
℃、48時間加熱混合し、付加反応物を合成した。つい
でビスフェノールエポキシ樹脂(商品名、エピコート8
28:油化シェルエポキシ(株)社製)100重量部に
対し、溶剤除去した付加反応物50部、ジシアンジアミ
ド4重量部、ジクロルメチルウレア4重量部を70℃で
加熱混合してエポキシ樹脂Aを得た。この樹脂をキャス
ト法により120℃で2時間加熱し、更に200℃で2
時間後硬化して厚み3mmの硬化物平板を得た。この平
板から幅12.7mm、長さ63.5mmの短冊を切り
出し、JIS−K−6911により、ノッチ付きアイゾ
ット衝撃強度を測定した。同様にして幅12.7mm、
長さ100mmの短冊を切り出し曲げ試験を行った。そ
の結果はアイゾット衝撃強度4.0kgf−cm/c
m、曲げ弾性率320kg/mm2 であった。
【0016】ついでビスフェノールエポキシ樹脂(商品
名、エピコート828:油化シェルエポキシ(株)社
製)100重量部、フェノールノボラック型エポキシ樹
脂(商品名、EPPN201:日本化薬社製)100重
量部を150℃で混合し、80℃に冷却してジシアンジ
アミド10重量部、ジクロルメチルウレア6重量部を加
え再度混合してエポキシ樹脂Bを得た。同様にして硬化
物物性を測定し、その結果はアイゾット衝撃強度1.5
kgf−cm/cm、曲げ弾性率370kg/mm2 で
あった。
名、エピコート828:油化シェルエポキシ(株)社
製)100重量部、フェノールノボラック型エポキシ樹
脂(商品名、EPPN201:日本化薬社製)100重
量部を150℃で混合し、80℃に冷却してジシアンジ
アミド10重量部、ジクロルメチルウレア6重量部を加
え再度混合してエポキシ樹脂Bを得た。同様にして硬化
物物性を測定し、その結果はアイゾット衝撃強度1.5
kgf−cm/cm、曲げ弾性率370kg/mm2 で
あった。
【0017】次にエポキシ樹脂Aおよびエポキシ樹脂B
をマトリックス樹脂とし、高弾性率炭素繊維(弾性率4
0t/mm2 、引っ張り強度450kg/mm2 、フィ
ラメント12000本)を使用して、繊維重量116g
/m2 、樹脂含有量30重量%の一方向引き揃えプリプ
レグA、Bを得た。ついで外層としてストレート方向
(0°方向)にプリプレグBを3層、内層としてバイア
ス方向(±45°方向)にプリプレグAを5層、巻回し
し、130℃で3時間オーブン中で硬化して、外径1
3.2mmの多層管状積層体を作成した。この管状体を
専用治具で固定し、衝撃力を測定したところ、衝撃エネ
ルギーは80kg−cmであった。またヘッドスピード
30mm/分、スパン間隔300mmで三点曲げ試験を
実施したところ、曲げ弾性率は7700kg/mm2 で
あった。
をマトリックス樹脂とし、高弾性率炭素繊維(弾性率4
0t/mm2 、引っ張り強度450kg/mm2 、フィ
ラメント12000本)を使用して、繊維重量116g
/m2 、樹脂含有量30重量%の一方向引き揃えプリプ
レグA、Bを得た。ついで外層としてストレート方向
(0°方向)にプリプレグBを3層、内層としてバイア
ス方向(±45°方向)にプリプレグAを5層、巻回し
し、130℃で3時間オーブン中で硬化して、外径1
3.2mmの多層管状積層体を作成した。この管状体を
専用治具で固定し、衝撃力を測定したところ、衝撃エネ
ルギーは80kg−cmであった。またヘッドスピード
30mm/分、スパン間隔300mmで三点曲げ試験を
実施したところ、曲げ弾性率は7700kg/mm2 で
あった。
【0018】
【実施例2】実施例1で得たエポキシ樹脂Aおよびエポ
キシ樹脂Bをマトリックス樹脂とし、高強度炭素繊維
(弾性率24t/mm2 、引っ張り強度4000kg/
mm2、フィラメント12000本)を使用して、繊維
重量125g/m2 、樹脂含有量33重量%の一方向引
き揃えプリプレグC、Dを得た。ついで、外層としてス
トレート方向(0°方向)にプリプレグDを2層、中間
層としてバイアス方向(±45°方向)にプリプレグC
を6層、内層としてストレート方向(0°方向)にプリ
プレグDを2層巻回しし、130℃で3時間オーブン中
で硬化して、外径15mmの多層管状積層体を作成し
た。この管状体を専用治具で固定し、衝撃力を測定した
ところ、衝撃エネルギーは180kg−cmであった。
またヘッドスピード30mm/分、スパン間隔300m
mで三点曲げ試験を実施したところ、曲げ弾性率は59
00kg/mm2 であった。
キシ樹脂Bをマトリックス樹脂とし、高強度炭素繊維
(弾性率24t/mm2 、引っ張り強度4000kg/
mm2、フィラメント12000本)を使用して、繊維
重量125g/m2 、樹脂含有量33重量%の一方向引
き揃えプリプレグC、Dを得た。ついで、外層としてス
トレート方向(0°方向)にプリプレグDを2層、中間
層としてバイアス方向(±45°方向)にプリプレグC
を6層、内層としてストレート方向(0°方向)にプリ
プレグDを2層巻回しし、130℃で3時間オーブン中
で硬化して、外径15mmの多層管状積層体を作成し
た。この管状体を専用治具で固定し、衝撃力を測定した
ところ、衝撃エネルギーは180kg−cmであった。
またヘッドスピード30mm/分、スパン間隔300m
mで三点曲げ試験を実施したところ、曲げ弾性率は59
00kg/mm2 であった。
【0019】
【比較例1〜4】プリプレグA、Bをそれぞれ単独で使
用して、実施例1と同様な方法で管状体を作成した。ま
た、プリプレグC、Dをそれぞれ単独で使用して、実施
例2と同様な方法で管状体を作成した。それぞれの衝撃
力および曲げ弾性率を表1に示す。
用して、実施例1と同様な方法で管状体を作成した。ま
た、プリプレグC、Dをそれぞれ単独で使用して、実施
例2と同様な方法で管状体を作成した。それぞれの衝撃
力および曲げ弾性率を表1に示す。
【0020】
【表1】
【0021】
【発明の効果】A・B2種類の異なる硬化物物性を有す
るエポキシ樹脂を含浸して作られた、異なった性質を有
する繊維補強プリプレグを混合積層することによって、
経済的に高剛性で且つ高衝撃性を有する積層管状体を得
ることが可能となる。
るエポキシ樹脂を含浸して作られた、異なった性質を有
する繊維補強プリプレグを混合積層することによって、
経済的に高剛性で且つ高衝撃性を有する積層管状体を得
ることが可能となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B32B 27/38 7016−4F
Claims (4)
- 【請求項1】 硬化物の物性が、式1、式2の関係にあ
るエポキシ樹脂Aとエポキシ樹脂Bをそれぞれ含浸して
なる少なくとも二種類の繊維補強プリプレグを積層して
なる多層積層管状体。 式1 硬化物のアイゾット衝撃強度 A≧1.5×B 式2 硬化物の曲げ弾性率 B≧1.1×A - 【請求項2】 繊維が、ガラス繊維、および/または、
炭素繊維である請求項1記載の管状体。 - 【請求項3】 エポキシ樹脂Bを含浸したプリプレグ
が、最外層である請求項1記載の管状体。 - 【請求項4】 繊維が一方向に引き揃えられたプリプレ
グを使用し、繊維方向を管状体の長手方向に平行方向と
斜め方向の組合せからなるように積層してなる多層積層
管状体において、平行方向のプリプレグの樹脂がB、斜
め方向のプリプレグの樹脂がAであることを特徴とする
請求項1または請求項3記載の管状体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5071728A JPH06286068A (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | 多層積層管状体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5071728A JPH06286068A (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | 多層積層管状体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06286068A true JPH06286068A (ja) | 1994-10-11 |
Family
ID=13468877
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5071728A Pending JPH06286068A (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | 多層積層管状体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06286068A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010537866A (ja) * | 2007-09-07 | 2010-12-09 | サイテク・テクノロジー・コーポレーシヨン | 複合材料およびこれらの使用 |
-
1993
- 1993-03-30 JP JP5071728A patent/JPH06286068A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010537866A (ja) * | 2007-09-07 | 2010-12-09 | サイテク・テクノロジー・コーポレーシヨン | 複合材料およびこれらの使用 |
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