JPH082976B2 - プリプレグの製造方法 - Google Patents

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
料に用いられるシート状プリプラグの製造方法に関し、
とくに強化繊維に対しマトリックス樹脂が複数段に積層
されるプリプレグを一連の連続したプロセスで製造する
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、通常第５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２を挟持し、たとえばプレスロール４で加
圧、加熱し強化繊維２に樹脂を転移、含浸させてプリプ
レグ５を作成し、一方の離型シート３を剥離してプリプ
レグ５を他方の離型シート１とともにロール状に巻取る
方法、あるいは、強化繊維を支持シートとともに適当な
溶媒で稀釈した樹脂溶液に浸漬し、引き上げ、加熱して
溶媒を除去す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は、使用時にその片面か
ら剥離シートが剥離され、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。

上記のような方法により製造される従来一般のプリプ
レグに対し、ごく最近、本出願人により、長繊維からな
る強化繊維にベース樹脂を転移、含浸させた一次プリプ
レグの両面又は片面に、該ベース樹脂と他の樹脂を素材
とする微粒子との混合品を転移あるいは適度に含浸させ
て二次プリプレグとする新しいプリプレグが開発された
（特開昭64−26651号公報等）。このプリプレグによれ
ば、プリプレグの優れた粘着性と柔軟性を確保しつつ繊
維強化複合材料としたときに強化繊維の繊維軸方向以外
にも高い強度を発揮でき、とくに積層されたプリプレグ
の層間強度、層間靭性を向上して複合材料の耐衝撃性等
を大幅に向上することができる。

ところが、このプリプレグを第５図に示したような従
来方法により製造する場合、一旦一次プリプレグを製造
して離型シートとともにロール状に巻取った後、そのロ
ールを巻戻しながら一次プリプレグの上記片面に微粒子
混合マトリックス樹脂を積層するか、あるいは、やはり
ロールを巻戻しながら一次プリプレグから離型シートを
剥離し、一次プリプレグの両面に上記マトリックス樹脂
を積層することが必要になる。したがって製造に手間が
かかり生産効率がよくないとともに、一旦巻取った一次
プリプレグを巻戻すので、二次プリプレグ製造スタート
時樹脂積層が安定するまでに多量のロスが生じ、生産収
率の向上が困難であるという問題があった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、上記のような問題を解消すべく、上記先に
本出願人が提案した優れた性質を有するプリプレグの製
造に際し、生産効率、収率を向上して生産能力を大幅に
向上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各々重ね合
せ、前記樹脂を強化繊維に転移、含浸させて一途プリプ
レグを作成し、引き続いて該一次プリプレグから少なく
とも一方の前記離型シートを剥離した後、該一次プリプ
レグの離型シート剥離面に、一面に熱可塑性樹脂および
／または熱硬化性樹脂からなる微粒子が分散してなるベ
ース樹脂を層状に担持している離型シートを重ね合せ、
該樹脂を一次プリプレグに転移させて二次プリプレグを
作成する方法から成る。

本発明における強化繊維は、長繊維からなる強化繊維
（繊維束）で、炭素繊維、黒鉛繊維、有機高弾性率繊維
（例えばアラミド繊維等）、炭化ケイ素繊維、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
ス繊維などの高強度、高弾性率繊維である。このような
強化繊維は、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
維がシート状に配列される。通常、特定方向に比強度、
比弾性率が高いことを要求される用途には単一方向プリ
プレグが最も適しているが、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。

強化繊維の各面に、少なくとも一方が一面（強化繊維
に対面する面）に樹脂を担持している離型シートが重ね
合される。離型シートは、一次プリプレグ作成用、二次
プリプレグ作成用とも、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（たとえばポリエチレンフィルム、ポリ
プロピレンフィルム等）。合成樹脂フィルムを使用する
ことで、（イ）紙に比べ吸湿にする寸法変化が少ない、
（ロ）担体の柔軟性が向上することから小径の巻取コア
に製品を巻けられるようになる、（ハ）離型シートとと
もに巻取ったプリプレグを巻き戻してある形状に切断す
る際、紙の場合は紙粉が出やすくそれがプリプレグに付
着して成形品の欠点となるおそれがあるが、樹脂フィル
ムの場合切粉が出にくい、等の効果が得られる。

この離型シートの少なくとも一方に、強化繊維に転
移、含浸されるマトリックス樹脂としてのベース樹脂が
担持される。このベース樹脂には、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。

本発明に用いる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。

本発明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、あげられるが、これに限
定されない。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本発明に最も適している。

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。好ましくは、アミノ基、酸無水物基、アジド基を有
する化合物が適している。具体的には、ジシアンジアミ
ド、ジアミノジフェニルスルホンの各種異性体、アミノ
安息香酸エステル類が適している。具体的に説明する
と、ジシアンジアミドはプリプレグの保存性に優れるた
め好んで用いられる。またジアミノジフェニルスルホン
の各種異性体は、耐熱性の良好な硬化物を与えるため本
発明には最も適している。アミノ安息香酸エステル類と
しては、トリメチレングリコールジ−ｐ−アミノベンゾ
エートやネオペンチルグリコールジ−ｐ−アミノベンゾ
エートが好んで用いられ、ジアミノジフェニルスルホン
に比較して、耐熱性に劣るものの、引張強度に優れるた
め、用途に応じて選択して用いられる。

本発明において、マトリックス樹脂として、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。本発明に好適な熱可塑性樹脂は、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本発明に最適
である。

これらの熱可塑性樹脂は、市販のポリマーを用いても
良く、また、市販のポリマーより分子量の低い、いわゆ
るオリゴマーを用いても良い。オリゴマーとしては、熱
硬化性樹脂と反応しうる官能基を末端または分子鎖中に
有するオリゴマーがさらに好ましい。

このように熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の混合物は、
熱硬化性樹脂を単独で用いた場合より良好な結果を与え
る。これは、熱硬化性樹脂が、一般に脆い欠点を有しな
がらオートクレーブによる低圧成型が可能であるのに対
して、熱可塑性樹脂が、一般に強靭である利点を有しな
がらオートクレーブによる低圧成型が困難であるという
二律背反した特性を示すため、これらを混合して用いる
ことで物性と成形性のバランスをとることができるため
である。マトリックス樹脂100重量部に対する熱可塑性
樹脂の量は好ましくは50重量％まで、より好ましくは30
重量％までである。

上述の如きベース樹脂が強化繊維に転移、含浸されて
一次プリプレグが作成される。転移、含浸に際しては、
通常、強化繊維を２枚の離型シートで挟持した重ね合せ
体を、プレスロールで加熱、加圧する方法が採られる。
このプレスロールは、転移、含浸をより完全に、かつよ
り均一に行うために、適当数の複数段配設することが好
ましい。また、加熱を補助、促進するために、プレスロ
ール前、各プレスロール間に、ヒータを設けても良い。

この樹脂の転移、含浸直後の階段では、一次プリプレ
グの両面にそれぞれ離型シートが積層された状態にある
が、続いて、作成された一次プリプレグから、少なくと
も一方の離型シートが剥離される。両方の離型シートが
剥離されたときには、一次プリプレグ単体となる。この
とき、両離型シートは、装置全体を短かくできることか
ら、実質的に同時に剥離することが好ましいが、一次プ
リプレグの送り方向前後の位置で順に剥離されてもよ
い。

次に、一次プリプレグの離型シート剥離面に、一面に
熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂からなる微粒
子が分散してなるベース樹脂を層状に担持している離型
シートが重ね合される。一次プリプレグの両面に離型シ
ートを重ね合せるときは、上記と同様の理由で、実質的
に同時に行われることが好ましいが、プリプレグ送り方
向に前後しても構わない。一次プリプレグに樹脂担持離
型シートが重ね合されるまでの間は、一次プリプレグが
ガイドロール等他の部材に触れないようにすることが重
要である。

二次プリプレグ作成用として離型シートに担持される
樹脂は、基本的には、一次プリプレグ作成用樹脂と同一
でない樹脂である。ここで同一でない樹脂とは、一次プ
リプレグ作成用樹脂と同一の樹脂成分を含むがそれ以外
の樹脂成分も含んでいる樹脂、あるいは一次プリプレグ
作成用樹脂とは異なる樹脂のいずれかをいう。一次プリ
プレグ作成用のベース樹脂と同一の樹脂成分およびそれ
以外の樹脂成分を含む二次プリプレグ作成用の樹脂とし
て、ベース樹脂に、熱可塑性樹脂あるいは、熱硬化性樹
脂のいずれかを選択し、それらを素材とする微粒子を混
合、分散したものであればよい。微粒子であればベース
樹脂と混ぜたときにベース樹脂中に分散した状態で存在
するため、みかけ上マトリックス樹脂にはベース樹脂の
特性が支配的に現れ、強化繊維に含浸した時でもベース
樹脂のもつ粘着性および変形性（ドレープ性）を保持
し、取扱い性に優れたプリプレグを得ることができる。
したがって、微粒子の特性としては粘着性および変形性
（ドレープ性）が要求されないため、微粒子として選択
出来る素材は広範に及ぶ。

このため従来、性能が勝れているにもかかわらずマト
リックス樹脂として使用することが困難であった樹脂で
も微粒子化して用いることによりマトリックス樹脂を構
成する成分として使用し、マトリックス樹脂の性能を改
良することができる。

微粒子として用いる熱硬化性樹脂としては、エポキシ
樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アミ
ノ樹脂、アリル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、
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。市販品として入手可
能な熱硬化性樹脂微粒子としては、たとえば、東レ
（株）製エポキシ樹脂“トレパール"EP−Ｂ、鐘紡
（株）製フェノール樹脂“ベルパール"R−800などが挙
げられる。また、微粒子を市販品として入手することが
できない場合でも上記の樹脂を粉砕することにより微粒
子化することが可能であるし、さらに分級することによ
り希望の粒子径の範囲のものだけを使用することができ
る。

微粒子として熱可塑性樹脂を用いることも本発明にと
って好適である。本発明に好適な熱可塑性樹脂は、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るが、分子内に部分的架橋構造を有
するものでもさしつかえない。具体的には、ポリアクリ
レート、ポリ酢酸ビニル、ポリスチロールに代表される
ビニル系樹脂、ポリアミド、ポリアラミド、ポリエステ
ル、ポリアセタール、ポリカーボナート、ポリフェニレ
ンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレー
ト、ポリベンズイミダゾール、ポリイミド、ポリアミド
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
ンジニアリングプラスチックに属する熱可塑性樹脂、ポ
リエチレン、ポリプロピレンに代表される炭化水素系樹
脂、酢酸セルロース、酪酸セルロースに代表されるセル
ロース誘導体が挙げられる。特に、ポリアミド、ポリカ
ーボナート、ポリアセタール、ポリフェニレンオキシ
ド、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリ
エステル、ポリアミドイミド、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、ポリアラミド、ポリベンゾイ
ミダゾールは耐衝撃性に優れるので本発明に使用する微
粒子の素材として適している。この中でもポリアミドの
靭性は特に優れており非晶質透明ナイロンに属するもの
を使用することにより耐熱性をも兼ね備えることができ
る。市販品として入手可能な熱可塑性樹脂微粒子として
は、例えば、東レ（株）製ナイロン12微粒子SP−500、
日本合成ゴム（株）製アクリル系微粒子MP−1000などが
挙げられる。また、微粒子を市販品として入手すること
ができない場合でも上記の樹脂を粉砕することにより微
粒子化することが可能であるし、さらに分級することに
より希望の粒子径の範囲のものだけを使用することがで
きる。

微粒子として、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の混合物
を用いることも好適である。その際の好適な熱硬化性樹
脂、熱可塑性樹脂は上述と同一である。例えばフェノー
ル樹脂とナイロン樹脂との混合物とすればナイロン樹脂
の靭性を維持したままナイロン樹脂の吸水率を低下させ
てガラス点転移温度を挙げるため耐熱耐水性に優れた粒
子成分とすることができる。

微粒子の分布については、二次プリプレグの表面層に
片寄って存在することが好ましい。

複合材料のような異方性の強い材料では材料全体に均
一な応力が発生することはほとんどなく、たいていの場
合応力は特定の部分に集中する。特にシート状のプリプ
レグを積層して得られる繊維強化複合材料の場合、外部
からの衝撃力など外力がかかる場合、層間に大きな応力
がかかることが知られている。従って、靭性に優れた微
粒子が層間に比較的高濃度で分布している場合には層間
靭性の向上に著しい効果をもたらす。つまり、得られる
二次プリプレグの表面層近傍では、マトリックス樹脂が
ベース樹脂と微粒子成分とのハイブリッド型になり、ベ
ース樹脂成分による好ましい粘着性、ドレープ性と、微
粒子成分による高い層間靭性、強度等を共に発揮させる
ことができる。このような微粒子の量としてはマトリッ
クス樹脂に対して0.1重量％〜80重量％の範囲が適して
いる。0.1重量％以下では微粒子の効果がほとんど現れ
ず、また80重量％を越えるとベース樹脂との混合が困難
になる上、マトリックス樹脂としての粘着性も大幅に低
下してしまう。

二次プリプレグ作成用樹脂は、一次プリプレグ作成用
のそれと同一にすることもできる。特に、厚い二次プリ
プレグを得る場合、一次、二次プリプレグ作成用樹脂を
同一にすると、二次プリプレグ中の樹脂分布をより均一
にできる。一度に含浸する樹脂量を適当に振り分けるこ
とができて、加圧含浸時における樹脂の不均一な食出し
等を防止することができるようになるからである。

上述の如き二次プリプレグ作成用の樹脂が担持された
離型シートが一次プリプレグに積層され、該樹脂が一次
プリプレグに転移される。この転移においては、上記樹
脂を余り強力に含浸させすぎると、二次プリプレグにお
ける表面層側を形成するための上記樹脂の狙った特性が
損われることがあるので、含浸については適度なコント
ロールが望ましい。転移、含浸に際しては、一次プリプ
レグ作成時と同様、一次プリプレグと離型シートとの重
ね合せ体を、プレスロールで加熱、加圧する方法が適用
できる。この加熱、加圧の条件により、上記含浸の度合
のコントロールが可能である。プレスロールの複数段配
置、プレスロール前又は／およびプレスロール間ヒータ
配設については、一次プリプレグ作成時同様適宜採用す
ればよい。

作成された二次プリプレグから、一方の離型シートが
剥離され、該二次プリプレグが他方の離型シートととも
に巻き取られる。つまり、第５図に示した従来と同様の
手法が採用できる。ただし、本発明では二次プリプレグ
作成までを特定したが、二次プリプレグ作成後に、二次
プリプレグ作成と同様のプロセスを続けて設ければ、三
次プリプレグ、さらには多次プリプレグの作成も可能で
ある。

このように、本発明のプリプレグの製造方法によれ
ば、シート状に配列した強化繊維の供給から二次プリプ
レグ作成までが、一連の連続したプロセスで行われる。

［実施例］ 以下に、本発明の望ましい実施例を示し、本発明を図
面を参照しつつさらに具体的に詳述する。

第１図は、本発明の一実施例に係るプリプレグの製造
方法を実施するためプリプレグ製造装置全体を示してお
り、第２図、第３図は一次プリプレグ、二次プリプレグ
作成時の様子を、第４図は樹脂を担持した離型シートを
予め作成するコータを、それぞれ示している。

第１図において、本実施例では、多数のクリール11か
ら引き出された強化繊維12（繊維束）（たとえば炭素繊
維）が、ニップロール13等を介して一方向に互いに並行
かつシート状に引き揃えられる。

シート状に引き揃えられた強化繊維12が、矢印方向に
一次プリプレグ作成工程に送られる。強化繊維12の上下
両面に、離型紙からなる離型シート14、15がそれぞれ重
ね合せられるが、本実施例では、第２図にも示すよう
に、離型シート14、15の両方の強化繊維12側の面に、一
次プリプレグ作成用の樹脂16（たとえばＢ−ステージの
エポキシ樹脂）が担持されている。

強化繊維12と樹脂担持離型シート14、15との重ね合せ
体が、ニップロールからなる３段のプレスロール17によ
り加熱、加圧され、担持されていた樹脂16が強化繊維12
に転移、含浸されて、一次プリプレグ18が作成される。
必要に応じてプレスロール17間のヒータ19（たとえば遠
赤外線ヒータ）によってさらに加熱してもよく、逆に、
場合によっては加熱を全く行わず、プレスロール17によ
る加圧のみで一次プリプレグ18を作成することも可能で
ある。

上下の樹脂担持離型シート14、15は、各離型シートロ
ール20、21から巻き出され、本実施例では強化繊維12の
両面に実質的に同時に重ねられ、一次プリプレグ18作成
後、該一次プリプレグ18から実質的に同時に剥離されて
いる。同時剥離により、シート送り方向の装置必要長さ
が最短化される。剥離され離型紙のみとなった離型シー
ト14、15は、ロール状物22、23に巻き取られ、損傷のな
い限り再使用される。両離型シート14、15の剥離された
一次プリプレグ18は、単体として後続の二次プリプレグ
作成工程に送られる。

二次プリプレグ作成工程では、一次プリプレグ18単体
の両面に、本実施例では実質的に同時に、樹脂担持離型
シート24、25が重ね合される。本実施例では、第３図に
も示すように、両離型シート24、25に所定の樹脂26が担
持されているが、片方のみに樹脂26を担持させ、一次プ
リプレグ18の片面側からのみ樹脂を転移させることも可
能である。

樹脂26は、たとえば一次プリプレグ18のベース樹脂16
と同種（たとえばエポキシ樹脂）の樹脂成分27と、微粒
子28との混合樹脂からなる。両離型シート24、25と一次
プリプレグ18との重ね合せ体は、一次プリプレグ作成工
程同様３段のプレスロール29によって加熱、加圧され、
担持されていた樹脂26が一次プリプレグ18に転移され、
場合によってはある程度含浸され、二次プリプレグ30が
作成される。

この二次プリプレグ30作成用に離型シート24、25に担
持された樹脂が、樹脂を素材とする微粒子28と他の樹脂
成分27との混合物である場合には、前述した如く、微粒
子28を極力二次プリプレグ30の表層部近傍に分布させる
ことが、二次プリプレグ30の狙った性能（粘着性、柔軟
性を維持しつつ複合材料としたときの層間強度、層間靭
性の向上）を得る上で好ましい。したがって、プレスロ
ール29の位置で、熱、圧力をかけすぎないようにして、
微粒子28がプリプレグ内にめり込みすぎないようにする
ことが望ましい。換言すれば、加熱、加圧の度合をコン
トロールすることにより、微粒子28をプリプレグ厚さ方
向の分布を制御することが可能であり、二次プリプレグ
30への要求仕様に応じて、プレスロール（ヒータ条件を
含む）条件が調整される。

樹脂担持離型シート24、25は、各ロール31、32から巻
き出され、一次プリプレグ18の両面に実質的に同時に積
層され、二次プリプレグ30作成後、上側離型シート24の
み単体で剥離されてロール状物33に巻き取られる。下側
離型シート25は、作成された二次プリプレグ30とともに
巻取軸34に巻き取られる。35は、連続生産における、巻
取軸変更時に巻取端のみを一次停止状態にすることを可
能にするための、アキュムレータ（ロールの上下変位に
よりシートパス長を変更し連続的に供給されてくるシー
トを一時的に溜める装置）を示している。

上記プリプレグの作成に際しては、一次プリプレグ作
成用および二次プリプレグ作成用樹脂担持離型シート
は、たとえば第４図に示すようなリバースロール方式の
コータ40により予め作成される。巻出機41にセットされ
たロール42から離型シート43単体が巻き出され、コーテ
ィングロール44上でアプリケータロール45を介して連続
供給されるコーティング用溶融樹脂46が離型シート43の
一面上にコーティングされる。所定のコーティング厚さ
になっているか否かが、たとえばβ線目付計47により、
離型シート43単体と樹脂コーティング離型シート60の厚
さを測定することによりチェックされ、樹脂担持離型シ
ート60としてロール48に巻き取られる。このロール48
が、前述の一次プリプレグ、二次プリプレグ作成工程に
供される。

コーティング樹脂46は、樹脂ブロック49を、メルタと
しての加熱ロール50で溶融して該溶融樹脂をアプリケー
タロール45上に導き（落下させ）、アプリケータロール
45とメタリングロール51との間のクリアランス、両ロー
ルの周速、温度等を調整することにより溶融樹脂供給量
を制御し、アプリケータロール45上から離型シート43上
に転移させることにより、供給、コーティングされる。
加熱ロール50、アプリケータロール45、メタリングロー
ル51、コーティングロール44は、それぞれたとえば内部
ヒータ52、53、54、55あるいは熱媒により加熱制御され
る。

このような離型シート43上への樹脂コーティングにお
いては、とくに離型シート43に担持される樹脂が、前述
の樹脂微粒子を混合した二次プリプレグ作成用の樹脂で
ある場合、次のような工夫、配慮が必要である。

まず、樹脂ブロック49を形成するコーティング用樹脂
は、樹脂を素材とする微粒子とベース樹脂とを混合した
樹脂であるが、微粒子が均一に混合されていることが望
まれる。微粒子は、たとえば数μｍ〜数十μｍの粒子径
を有するが、このような微細な粒子は、製造後、上記ベ
ース樹脂との混合使用前に、２次凝集しやすい。微粒子
が凝集したままベース樹脂と混合されると、混合樹脂内
でも凝集状態が残る傾向にあり、アプリケータロール45
とメタリングロール51との間のクリアランスを通過する
際に問題（不均一通過、又は通過できない等）を起こし
たり、離型シート43上にコーティングされる際すじ状の
欠点（塗布むら）を発生させたりする。したがって、微
粒子は、使用前に、解砕機によりその凝集状態をこわし
てから、ベース樹脂と混合することが必要である。この
ように微粒子を解砕することにより、目標とする平均粒
子径の微粒子が、ベース樹脂と均一に混合され、その状
態で溶融されコーティングに供される。

また、上記微粒子混合樹脂のコーティング性（コーテ
ィングの容易性）との関連で、一次プリプレグ作成用の
樹脂と、上記微粒子混合の二次プリプレグ作成用樹脂と
の目付の設定にも次のような配慮が必要である。

二次プリプレグ作成後の強化繊維とマトリックス樹脂
との重量比は、たとえば該プリプレグを複合材料成形用
に使用する用途、つまりユーザからの要求により決めら
れる。たとえば二次プリプレグ全体に対するマトリック
ス樹脂が35重量％、100g/m²に設定されたとすると、一
次プリプレグ作成用樹脂と微粒子混合の二次プリプレグ
作成用樹脂とはたとえば22重量％と13重量％とに設定さ
れる。ところが一次プリプレグ作成過程における強化繊
維への樹脂の含浸性のみに着目し、該含浸性を向上しよ
うとすれば、一次プリプレグ作成用樹脂の量はもう少し
多い方が好ましい。たとえば、上記22重量％の樹脂割合
を30重量％程度にまで高めることが望まれる。しかしト
ータルのマトリックス樹脂量は35重量％に規定されてい
るから、一次プリプレグ作成用樹脂量を30重量％にする
と、二次プリプレグ作成用樹脂量は５重量％にまで減ら
さなければならない。この二次プリプレグ作成用樹脂内
に混合される樹脂微粒子は、前述の如く、複合材料とし
たときの層間強度、層間靭性を大幅に高める働きを果た
すが、所望の効果を得るためには、ある程度以上の絶対
量が必要となる。たとえば微粒子として、少なくとも5g
/m²の目付が必要だとすると、二次プリプレグ作成用樹
脂のプリプレグ全体に対する割合が上述の如く13重量％
である場合、この5g/m²の目付による二次プリプレグ作
成用樹脂中の微粒子の割合は、たとえば13.5重量％程度
になり、二次プリプレグ作成用樹脂のプリプレグ全体に
対する割合が上述の如く５重量％とされた場合、上記5g
/m²の目付による二次プリプレグ作成用樹脂中の微粒子
の割合は、35.0重量％まで高められる。

ところが、この二次プリプレグ作成用樹脂中の微粒子
の割合（濃度）には、離型シートへのコーティング性の
面から限界がある。つまり、該濃度が高くなりすぎる
と、二次プリプレグ作成用樹脂全体としての粘度が低下
し、粘稠性が不足してコーティング性が悪くなる。した
がって、コーティング性を確保するためには、二次プリ
プレグ作成用樹脂中の微粒子の濃度はあるレベル以下に
抑えられることが望ましく、絶対量があるレベル（たと
えば上記5g/m²）以上要求されている微粒子の濃度をあ
るレベル以下に抑えるということは、結局、プリプレグ
全体に対する二次プリプレグ作成用樹脂の割合の低減に
は限界があるということになる。

すなわち、前述の如く一次プリプレグ作成過程におけ
る一次プリプレグ作成用樹脂量を増やすと、強化繊維へ
の含浸性向上をはかることができるが、その際必然的に
生じる二次プリプレグ作成用樹脂量の低減には、上記の
如く離型シートへのコーティング性の面から限界がある
ので、プリプレグの作り易さと、二次プリプレグ作成用
樹脂担持離型シートの作り易さとを両立させるために
は、一次プリプレグ作成用樹脂と二次プリプレグ作成用
樹脂の目付設定に、それぞれ、最適値あるいは最適範囲
が存在することになり、それに沿うように現実に目付を
設定することが重要になる。

その他、第１図に示したプリプレグ製造プロセスにお
いては、次のような配慮を行うことが好ましい。

第１図に示した製造プロセスにおいては、作成された
二次プリプレグ30は離型シート25とともに巻取軸34に巻
き取られるが、このプリプレグ30を複合材料成形、たと
えば釣竿やゴルフシャフト等の成形に使用する際には、
あるいはこれらの用途用に出荷される際には、80〜180c
m長に切断したシートとして用いることが多い。このよ
うな使用に際し、プリプレグの品種が明確に認識できる
ようになっていることが好ましい。プリプレグ30ととも
に巻き取られる離型シート25は、通常その幅がプリプレ
グ30の幅よりも大きく設定されており、離型シート25の
みの耳部が存在する。従来この耳部に、印字機やマジッ
クインク等で印字してプリプレグの品種を表示するよう
にしていたが、離型シート（離型紙）には通常のインク
等は極めてのりにくく、所望の印字を行うことが相当困
難であった。そこで上記実施例装置では、ホットプリン
タを用いて加熱刻印したところ、確実に印字を行うこと
ができるようになった。このホットプリンタによる印字
を、たとえば100cm以下の間隔で自動的かつ連続的に行
えば、上述の如き80〜180cm長にシート切断しても、少
なくともシート２枚に１枚は必ず印字されていることに
なり、後工程又は二次加工工程において明確に品種を区
別できるようになる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明のプリプレグの製造方法
によるときは、強化繊維に対しマトリックス樹脂を２段
に転移、含浸させるプリプレグを、一連の連続したプロ
セスで製造することが可能になり、生産効率、生産収率
を向上して生産能力を大幅に向上することができる。と
くに、強化繊維にベース樹脂を転移、含浸させて一次プ
リプレグを作成し、続いて樹脂を素材とする微粒子の混
合された樹脂を転移、含浸させて二次プリプレグとす
る、プリプレグとしての粘着性、柔軟性を確保しつつ複
合材料としたときの層間強度、層間靭性を向上できるプ
リプレグの製造について、その生産能力を大幅に向上す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る方法を実施するための
プリプレグ製造装置全体の側面図、 第２図は第１図の装置における、一次プリプレグ作成開
始時の様子を示す拡大部分縦断面図、 第３図は第１図の装置における、二次プリプレグ作成開
始時の様子を示す拡大部分縦断面図、 第４図は第１図の装置でのプリプレグ製造に使用される
樹脂担持離型シートを作成するためのコータの側面図、 第５図は従来のプリプレグ製造装置の概略側面図、 である。 11……クリール 12……強化繊維 14、15、24、25……離型シート 16……一次プリプレグ作成用樹脂 17、29……プレスロール 18……一次プリプレグ 19……ヒータ 20、21、31、32……樹脂担持離型シートロール 22、23、33……離型シート単体ロール 26……二次プリプレグ作成用樹脂 27……樹脂成分 28……微粒子 30……二次プリプレグ 34……巻取軸 40……コータ 41……巻出機 43……離型シート 44……コーティングロール 45……アプリケータロール 46……コーティング用溶融樹脂 47……目付計 49……樹脂ブロック 50……メルタとしての加熱ロール 51……メタリングロール

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
   を各々重ね合せ、前記樹脂を強化繊維に転移、含浸させ
   て一次プリプレグを作成し、引き続いて該一次プリプレ
   グから少なくとも一方の前記離型シートを剥離した後、
   該一次プリプレグの離型シート剥離面に、一面に熱可塑
   性樹脂および／または熱硬化性樹脂からなる微粒子が分
   散してなるベース樹脂を層状に担持している離型シート
   を重ね合せ、該樹脂を一次プリプレグに転移させて二次
   プリプレグを作成することを特徴とするプリプレグの製
   造方法。