JPH0698627B2 - プリプレグの製造方法 - Google Patents

プリプレグの製造方法

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JPH0698627B2
JPH0698627B2 JP2038270A JP3827090A JPH0698627B2 JP H0698627 B2 JPH0698627 B2 JP H0698627B2 JP 2038270 A JP2038270 A JP 2038270A JP 3827090 A JP3827090 A JP 3827090A JP H0698627 B2 JPH0698627 B2 JP H0698627B2
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美幸 甲斐
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B15/00Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00
    • B29B15/08Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00 of reinforcements or fillers
    • B29B15/10Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step
    • B29B15/12Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、繊維強化プラスチック等の繊維強化複合材料
の成形に用いられるシート状プリプレグの製造方法に関
し、とくに目付の小さいプリプレグの製造に用いて最適
な方法に関する。
[従来の技術] 繊維強化複合材料の成形に用いられるシート状プリプレ
グは、従来たとえば第4図に示すように、少なくとも一
方が一面に樹脂(たとえばB−ステージの熱硬化性樹
脂)を担持した2枚の離型シート1、3間にシート状に
配列された強化繊維束2を挟持し、加熱手段(加熱板)
4、プレスロール5で加熱、加圧し強化繊維束2への樹
脂の転移、含浸と強化繊維束2の押し拡げとを行ってプ
リプレグ6を作成し、一方の離型シート3を剥離してプ
リプレグ6を他方の離型シート1とともにロール状に巻
取る方法によって製造されている。このような方法で製
造されたプリプレグが、使用時にその片面から離型シー
トが剥離され、必要に応じて複数枚同方向又は異方向に
積層され、繊維強化複合材料の成形に供される。
[発明が解決しようとする課題] ところで、上述した方法によって、小目付のプリプレ
グ、たとえば50g/m2以下のプリプレグを製造しようとす
る場合、強化繊維束を構成している単糸間の摩擦力に打
ち勝って強化繊維束の十分な押し拡げを可能とするた
め、加熱手段によって樹脂を加熱してその粘度を数ポイ
ズまで下げ、樹脂の流動性を向上させるようにするが、
そうすると、十分な押し拡げは可能となるものの、樹脂
が離型シートの側端部から流れ出てしまうという問題が
ある。
すなわち、第5図に示すように、プレスロール35、36位
置では、強化繊維束に含浸されようとする樹脂31は、プ
リプレグ幅方向(離型シート幅方向)に押し拡げられる
ことになる。そして、この押し拡げられる樹脂の幅方向
両側部分31a、31bは、製造しようとするプリプレグの幅
Wpの外側にはみ出してしまう。
このはみ出し樹脂部分31a、31bが、離型シート32、33の
幅以内に納まっている場合には問題は別段ないが、プレ
スロール35、36による加圧力によっては樹脂が離型シー
トの幅を越えてはみ出すことがある。このような状態に
なると、はみ出した樹脂がプレスロールに粘着したり巻
き付いたり、あるいは離型シートの裏側にまわり込んで
作成されたプリプレグから離型シートを剥離できなくな
ったりするので、もはや正常なプリプレグの製造は不可
能となる。
本発明は、上記のような問題点に着目し、離型シートの
幅以上に樹脂がはみ出すことを防止できる、プリプレグ
の製造方法を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] この目的に沿う本発明のプリプレグの製造方法は、シー
ト状に配列された強化繊維束の各面に、少なくとも一方
が一面に樹脂を担持している離型シートをその樹脂担持
面において重ね合せ、該重ね合せ体を少なくとも一対の
ロール間に通して加圧することにより、前記樹脂の強化
繊維束への転移、含浸と前記強化繊維束の押し拡げとを
行うプリプレグの製造方法において、前記一対のロール
のうちの一方のロールの面長を、前記離型シートの幅よ
りも短くかつ作成すべきプリプレグの幅と同等か該幅よ
りも長くして前記重ね合せ体を加圧する際に、前記一方
のロールのロール面長方向外側への樹脂のはみ出しを許
容する方法から成る。
[作用] このような方法においては、プレスロールを構成する一
対のロールのうちの一方のロールの面長が、離型シート
の幅よりも短く、かつ、作成すべきプリプレグの幅と同
等かそれよりも僅かに長くされるので、強化繊維束と樹
脂担持離型シートとの重ね合せ体が加圧される際に、該
加圧によりシート幅方向に拡がろうとする樹脂の一部が
上記短尺ロールのロール面長方向外側の位置にはみ出
す。しかし、この短尺ロールの面長は離型シートの幅よ
りも短かいので、上記はみ出した樹脂は、上下の離型シ
ート間でかつ上記短尺ロールのロール面長方向外側部分
に位置する。この部位では、両離型シートはあるものの
短尺ロールのロール面がないため、実質的にロール加圧
力は作用せず、はみ出した樹脂は、シートの厚み方向に
ふくらむ樹脂溜り状態となって、シート幅方向に離型シ
ートからはみ出すことが防止される。ロール加圧力を増
大させると、上記短尺ロール面長方向のはみ出し樹脂量
も多くなるが、この場合にあっても上記樹脂溜りはシー
ト厚み方向にふくらむことができるので、シート幅方向
外側に大きくはみ出すことは防止され、離型シートから
のはみ出しは防止される。
上記一対のロール通過後、つまり樹脂含浸工程後には、
幅方向両側にはみ出した樹脂の樹脂溜りがついたプリプ
レグと、上下の離型シートとの積層体の状態となるが、
必要なら離型シートの耳部とともに上記樹脂溜り部を切
断、除去し、製品となる中央部分のプリプレグを該他方
の離型シートとともに巻き取るようにしてもよい。厚み
方向にふくらんでいる樹脂溜り部が除去されることによ
り、巻き取り時に巻取ロールの耳部(幅方向端部)がふ
くらむことが防止される。
[実施例] 以下に、本発明の望ましい実施例を、図面を参照して説
明する。
第1図ないし第3図は、本発明の一実施例に係るプリプ
レグの製造方法を示している。図において、41はシート
状に配列された強化繊維束、42、43は少なくとも一方が
一面に樹脂44を担持している離型シートを示している。
本発明における強化繊維束は、炭素繊維、黒鉛繊維、有
機高弾性率繊維(アラミド繊維等)、炭素ケイ素繊維、
アルミナ繊維、ボロン繊維、タングステンカーバイド繊
維、ガラス繊維等の高強度、高弾性率繊維からなる。こ
のような強化繊維束は、同じプリプレグについてただ1
種類のものを使用してもよいし、異なる種類の強化繊維
束を規則的に、または不規則に並べて使用してもよい。
この強化繊維束がシート状に配列される。通常、一方向
に互いに並行するように引き揃えてシート状とするが、
長繊維マットや織物などのシート形態にあらかじめ加工
したものを使用することも可能である。
本発明で用いられる離型シートは、離型紙、たとえば厚
み0.05〜0.2mm程度のクラフト紙、ロール紙、グラシン
紙などの紙の両面に、クレー、澱粉、ポリエチレン、ポ
リビニルアルコールなどの目止剤の塗布層を設け、さら
にその各塗布層の上にシリコーン系または非シリコーン
系の離型剤、好ましくはポリジメチルシロキサンとポリ
ジメチルハイドロジエンシロキサンとの縮合反応型また
は付加反応型シリコーンからなる離型剤を塗布したよう
なものである。コロナ放電処理などによって離型性を付
与した合成樹脂フィルムや、離型剤を塗布した合成樹脂
フィルムを使用することもできる(ポリエチレンフィル
ム、ポリプロピレンフィルム等)。
離型シート42および/又は離型シート43に担持される樹
脂としては、特に限定されないが、代表的なものとし
て、熱硬化性樹脂や、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂を混
合した樹脂が挙げられる。好ましい熱硬化性樹脂として
は、エポキシ樹脂、マレイミド樹脂、ポリイミド樹脂、
アセチレン末端を有する樹脂、ビニル末端を有する樹
脂、アリル末端を有する樹脂、ナジック酸末端を有する
樹脂、シアン酸エステル末端を有する樹脂があげられ
る。これらは、一般に硬化剤や硬化触媒と組合せて用い
ることができる。また、適宜、これらの熱硬化性樹脂を
混合して用いることも可能である。また、プリプレグ作
成に適した熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂が用いられ
る。特に、アミン類、フェノール類、炭素炭素二重結合
を有する化合物を前駆体とするエポキシ樹脂が好まし
い。具体的には、アミン類を前駆体とするエポキシ樹脂
として、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、トリグリシジ
ル−m−アミノフェノール、トリグリシジルアミノフレ
ゾールの各種異性体、フェノール類を前駆体とするエポ
キシ樹脂として、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビ
スフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エ
ポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ク
レゾールノボラック型エポキシ樹脂、炭素炭素二重結合
を有する化合物を前駆体とするエポキシ樹脂としては脂
環式エポキシ樹脂等が、あげられる。またこれらのエポ
キシ樹脂をブロム化したブロム化エポキシ樹脂も用いら
れる。テトラグリシジルジアミノジフェニルメタンに代
表される芳香族アミンを前駆体とするエポキシ樹脂は耐
熱性が良好で強化繊維との接着性が良好なため、前述の
如きプリプレグ作成に最も適している。これらエポキシ
樹脂はエポキシ硬化剤と組合せて、好ましく用いられ
る。エポキシ硬化剤はエポキシ基と反応しうる活性基を
有する化合物であればこれを用いることができる。
さらに、上記の熱硬化性樹脂に熱可塑性樹脂を混合して
用いることも好適である。混合される熱可塑性樹脂は、
主鎖に、炭素炭素結合、アミド結合、イミド結合、エス
テル結合、エーテル結合、カーボネート結合、ウレタン
結合、尿素結合、チオエーテル結合、スルホン結合、イ
ミダゾール結合、カルボニル結合から選ばれる結合を有
する熱可塑性樹脂であり、より好ましくは、ポリアクリ
レート、ポリアミド、ポリアラミド、ポリエステル、ポ
リカーボナート、ポリフェニレンスルフィド、ポリベン
ズイミダゾール、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポ
リスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエー
テルケトンのようなエンジニアニングプラスチックに属
する熱可塑性樹脂の一群である。特に、ポリイミド、ポ
リエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホ
ン、ポリエーテルエーテルケトンは耐熱性に優れるので
最適である。
第1図において、上下の離型シート42、43がロール45、
46から巻き出され、ガイドロール47、48で方向転換され
るとともに、シート状強化繊維束41の上下に重ね合せら
れる。該重ね合せ体が加熱板49で加熱された後、2段の
プレスロール50に通され、上下から加圧された離型シー
トに担持されていた樹脂44が強化繊維束41に転移、含浸
され、同時に強化繊維束41が押し拡げられ、プリプレグ
51が形成される。2段のプレスロール50は、各段それぞ
れ、一対のロール52、53、54、55から構成されている。
各一対のロールの上側ロール52、54は、第2図および第
3図にも示すように、ロール面長Lが、離型シート42、
43の幅Wsよりも20〜200mm程度短かくかつ作成すべきプ
リプレグ51の幅と同等か該幅よりも100mm程度までの範
囲で長くされている。下側ロール53、55のロール面長は
好ましくは離型シート42、43の幅よりも大とされ、たと
えば5〜100mm程度あるいはそれ以上に大とされる。
このような寸法関係をとることにより、前記重ね合せ体
をプレスロールで加圧する際、とくに一段目のプレスロ
ール52、53で加圧する際、ロール52、53間で押圧された
シート幅方向に拡がろうとする樹脂44の一部が、離型シ
ート42、43間でかつ短尺ロール52のロール面長方向外側
の位置へはみ出す。この位置では、上下の離型シート4
2、43はあるものの、ロール52の面がないので、はみ出
し樹脂は実質的にそれ程加圧されず、シート厚み方向に
ふくらんで樹脂溜り60の状態となる。シート厚み方向に
ふくらむため、はみ出し樹脂のシート幅方向へのはみ出
し代は小さく抑えられる。ロール52による加圧力が大き
くなる程、樹脂44のはみ出し量は多くなるが、上記の如
くシート厚み方向にふくらむ樹脂溜り60状態とされるた
め、加圧力が増大しても樹脂のはみ出し代は十分に離型
シート42、43の幅Ws以内に納められる。2段目のロール
54についても同様であり、樹脂溜り60が押しつぶされる
ことなく、中央部の製品となるべきプリプレグ部分の樹
脂含浸がさらに促進される。プレスロール50を通過した
後には、樹脂が所定の目付で含浸されたプリプレグ51
と、上下の離型シート42、43との重ね合せ体となり、ガ
イドロール61を介して上側の離型シート42が離型シート
単体として剥離されてロール62に巻き取られる。プリプ
レグ51と下側の離型シート43は、ガイドロール63、64間
でカッタ65により、樹脂溜り60部分と離型シート43の耳
部がともに切断され、切断された耳部は巻き取りあるい
は適当な処理装置へと送られる。中央部の製品とすべき
プリプレグ51は、離型シート43とともにロール66に巻き
取られる。なお、上記耳部の切断幅は、基本的には樹脂
溜り60が除去できる幅(つまり短尺ロール52、54の両端
位置)とすればよいが、樹脂溜り60ができるこの位置で
は強化繊維(単糸)が多少乱れることがあるので、若干
製品側に入った位置で切断するのが好ましい。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明のプリプレグの製造方法に
よるときは、一対のプレスロールの一方のロール面長を
短かくして該ロール面長外側でかつ離型シートの幅以内
の位置に、樹脂溜り状に樹脂のはみ出しを許容するよう
にしたので、工程トラブルを発生させることなく目付の
小さなプリプレグでも製造することができるという効果
が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のプリプレグの製造方法を実施するため
プリプレグ製造装置の斜視図、 第2図は第1図の工程における一対のロールの部分平面
図、 第3図は第2図のIII−III線に沿う縦断面図、 第4図は従来のプリプレグ製造装置の斜視図、 第5図は第4図に示した部位の平面図、 である。 41……強化繊維束 42、43……離型シート 44……樹脂 49……加熱板 50……プレスロール 51……プリプレグ 52、53……一対のロール(1段目) 54、55……一対のロール(2段目) 60……樹脂溜り 65……カッタ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シート状に配列された強化繊維束の各面
    に、少なくとも一方が一面に樹脂を担持している離型シ
    ートをその樹脂担持面において重ね合せ、該重ね合せ体
    を少なくとも一対のロール間に通して加圧することによ
    り、前記樹脂の強化繊維束への転移、含浸と前記強化繊
    維束の押し拡げとを行うプリプレグの製造方法におい
    て、前記一対のロールのうちの一方のロールの面長を、
    前記離型シートの幅よりも短かくかつ作成すべきプリプ
    レグの幅と同等か該幅よりも長くして前記重ね合せ体を
    加圧する際に、前記一方のロールのロール面長方向外側
    への樹脂のはみ出しを許容することを特徴とする、プリ
    プレグの製造方法。
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