JPH11268038A - プリプレグおよびその製造方法 - Google Patents

プリプレグおよびその製造方法

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JPH11268038A
JPH11268038A JP10070298A JP7029898A JPH11268038A JP H11268038 A JPH11268038 A JP H11268038A JP 10070298 A JP10070298 A JP 10070298A JP 7029898 A JP7029898 A JP 7029898A JP H11268038 A JPH11268038 A JP H11268038A
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JP
Japan
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prepreg
resin
reinforcing fiber
fiber material
rolls
Prior art date
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Application number
JP10070298A
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English (en)
Inventor
Fumio Ono
二三男 小野
Tsurumi Ueno
鶴美 上野
Mitsutaka Kato
光崇 加藤
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】樹脂溜まりを最小限に押さえ、かつ均一に長手
方向に形成させることにより、プリプレグ、特に、薄物
である繊維含有率が63%以下であるプリプレグの物
性、品位の向上を図るプリプレグの製造方法、およびプ
リプレグを提供する。 【解決手段】走行するシート状強化繊維材を、その両面
から樹脂が担持された離型シートで狭持し、パスロール
にて屈曲させた後、プレスロールで加圧してプリプレグ
を得ることを特徴とするプリプレグの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は繊維強化複合材料に
用いられるプリプレグおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は、従来用いられているプリプレグ
製造装置の概略側面図である。
【0003】図6は、従来用いられているプリプレグ製
造装置の樹脂含浸部を拡大して示す側面図である。
【0004】図7は、従来技術において、樹脂溜まりが
形成される様子を示す側面図である。
【0005】図5、図6に示すように、クリール2にか
けられたボビン2aからガイドロール3を経て引き出さ
れ、コーム4により複数の強化繊維束1が一方向にシー
ト状に引き揃えられてなるシート状の強化繊維材YCF
とし、一面に樹脂21,22をそれぞれ担持した上下の
離型シート23,24がロール5,6から巻き出され、
導入ロール7で方向転換されるとともに、シート状強化
繊維材YCFの上下に重ね合わされ、上下のヒータ加熱
板8で加熱された後、3段のプレスロール9〜14に通
され、上下から加圧されて離型シートに担持されていた
樹脂21,22を強化繊維材YCFに転移、含浸させ
て、その後一方の離型シート23を剥離して巻き取り機
17に巻き取り、プリプレグ25を他方の離型シート2
4とともに巻き取り機18によりロール状に巻き取るこ
とによって製造される。なお、15,16は強化繊維内
に樹脂を含浸させるためのホットプレートである。
【0006】このような方法で製造されたプリプレグは
使用した片面から離型シートが剥離され、必要に応じて
複数枚同方向または異方向に積層され、繊維強化複合材
料に用いられる。
【0007】上記のようなプリプレグ製造工程ではプレ
スロールの位置において、以下のような問題を生ずるこ
とがある。
【0008】シート状強化繊維材YCFと樹脂担持離型
シート23,24との重ね合わせ体は大径ロール12〜
14側にある樹脂が小径ロール9〜11側にある樹脂よ
りも加熱の度合いが高く、低粘度となる傾向にあるの
で、図7に示すように、この大径ロール12と小径ロー
ル9のニップ点で樹脂溜まり20を生ずる。
【0009】このような、樹脂溜まりが生ずると望まし
くない方向にシート状強化繊維材YCFが押しやられ
(例えば、図7に示すように上方に湾曲)、シート状に
配置されている強化繊維材YCFが乱れてしまい、得ら
れるプリプレグの物性低下、不均一化を招くことにな
る。さらに、引張弾性率40トン以上の強化繊維の場合
は単糸が切断された持ち込み毛羽が多いため、樹脂溜ま
り20に毛羽が蓄積されやすくなり、プリプレグ面状に
も毛羽を生じ、収率低下の要因ともなっている。樹脂溜
まりを形成させないためには樹脂の粘度を上げる手段
(含浸温度、プレスダウン)が望ましいが、逆に繊維束
の拡がり性が劣る傾向となり、プリプレグ面状にワレを
生じやすくなる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の如き問
題点に着目し、樹脂溜まりを最小限に押さえ、かつ均一
に長手方向に形成させることを技術課題とし、該課題の
達成により、プリプレグ、特に、薄物である繊維含有率
が63%以下のプリプレグの物性、品位の向上を図るこ
とを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明のプリプレグの製
造方法は、上記課題を解決するために次の構成を有す
る。すなわち、走行するシート状強化繊維材を、その両
面から樹脂が担持された離型シートで狭持し、パスロー
ルにて屈曲させた後、プレスロールで加圧してプリプレ
グを得ることを特徴とするプリプレグの製造方法であ
る。
【0012】通常、前記強化繊維材は前記パスロールで
接触角20〜60度にて屈曲される。
【0013】また、本発明のプリプレグは、次の構成を
有し、繊維強化複合材料の製造に好適に使用される。
【0014】すなわち、強化繊維の含有量が100g/
2 以下、繊維含有率が63重量%以下であり、外観不
良欠点数が7コ/100m2 以下であることを特徴とす
るプリプレグである。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明について、以下詳細に説明
する。
【0016】本発明方法は、シート状の強化繊維材YC
Fの各面に少なくとも一面に樹脂を担持している離型シ
ートを各々重ね合わせ体を加熱するとともに、少なくと
も一体のロール間に通して、両側から加圧することによ
り、前記樹脂を強化繊維に転移、含浸させるプリプリグ
の製造方法において、加熱、加圧する前の各々重ね合わ
せ体の前工程に、好ましくは接触角20〜60度持たせ
た屈曲パスロールを設置させることにより、前記プレス
部における樹脂溜まりをなくし、長手方向に均一な樹脂
溜まりを形成させるものである。
【0017】本発明方法によれば、大径ロールと小径ロ
ールのニップ点での樹脂溜まりが形成できなくなり、屈
曲させたパスロールで均一な樹脂溜まりが形成可能とな
る。均一となると強化繊維YCFの両面側からの樹脂含
浸速度(含浸の度合)が実質的に等しくなるので品質の
タック、ドレープ性を損なわずに、望ましい状態で樹脂
を含浸させることが可能となる。
【0018】また、樹脂溜まりによる強化繊維YCFの
乱れの発生は容易に防止され、作成されるプリプレグの
物性は均一化されるとともに、その品位が向上でき、目
標とする欠点数を7コ/100m2 以下まで達成可能と
なる。
【0019】以下に、本発明を、図面を参照ながらより
具体的に説明する。
【0020】図1は、本発明のプレプレグの製造方法を
行うために適用し得る装置の一例を示す概略側面図であ
る。
【0021】図2は、本発明で用いられるプリプレグ製
造装置の樹脂含浸部を拡大して示す側面図である。
【0022】図3は、本発明において、パスロールでの
樹脂溜まりの様子を示す側面図である。
【0023】図4は、本発明における接触角を説明する
ための側面図である。
【0024】図1において、シート状の強化繊維材YC
Fとして、クリール2にかけられたボビン2aからガイ
ドロール3を経て引き出され、コーム4により複数の炭
素繊維束1が一方向にシート状に引き揃えられてなる強
化繊維材を用いている。
【0025】23,24は離型シートであり、それぞれ
の離型シートの一面には樹脂21,22をそれぞれ担持
している。上下の離型シート23,24がロール5,6
から巻き出され、導入ロール7で方向転換されるととも
に、シート状強化繊維材YCFの上下に重ね合わされ
る。該重ね合わせ体が上下のヒータ加熱板(たとえば、
遠赤外線ヒータ)8で加熱された後、3段のプレスロー
ルに通され、上下から加圧されて離型シートに担持され
ていた樹脂21,22が強化繊維材YCFに転移、含浸
され、プリプレグ25が形成される。
【0026】3段のプレスロールは、各段それぞれ一対
のロール9,10,11,12,13,14から構成さ
れ、上側のロール9,10,11が小径ロール、下側の
ロール12,13,14が大径のロールに構成されてい
る。そして、各大径ロール12,13,14は、それぞ
れヒーターが埋設された加熱ロールとされ、各ヒータは
ヒータ制御装置、ヒータ電源へと接読されている。
【0027】図2、図3に示すように、本発明において
は、屈曲パスロール19から第1プレスロール9,12
間に、好ましくは20〜60度の接触角をもたすこと
で、第1プレスロールに樹脂溜まり20が多く溜まって
いたものが長手方向に均一な樹脂溜まり20の形成が可
能となる。
【0028】なお、本発明で言う接触角とは、図4に示
すように、屈曲パスロール19と第1プレスの大径ロー
ル12との角度θを表す。
【0029】なお、第2、第3プレス間は樹脂溜まり2
0は形成されにくいので、本発明方法によれば、強化繊
維の含有量が100g/m2 以下で、繊維含有率が63
重量%以下であるプリプレグにおいて、外観不良欠点数
7コ/100m2 以下という、極めて品位に優れたプリ
プレグが得られる。
【0030】プリプレグの外観不良欠点は、たとえば釣
り竿、ゴルフシャフトなどに使用した場合、外観不良欠
点があると、外観不良や折れ問題を生ずる危険性がある
ため、検反強化し、欠点部分の表示を明確にするなどし
ている。
【0031】外観不良欠点の測定方法は、検反M/Cで
20〜50m/分の処理速度で検反し、目視により10
0m2 あたりの外観不良部分の欠点(点欠点と幅欠点が
あり)数を数え(幅欠点含む)、外観不良欠点数とす
る。その判定基準は点欠点の毛羽欠点の場合は大きさ1
辺20mm以上、長径10mm以上、もしくは10mm
未満のものが5コ以上あれば1欠点と数える。幅欠点は
全幅欠点(継ぎ目、巻足し)があれば1欠点として数え
る。
【0032】本発明における強化繊維材YCFに用いる
強化繊維としては、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、タングステンカーバイド繊維、ガラス繊維等
の高強度、高弾性率繊維を挙げることができる。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併用し
てもよい。また、通常、比強度、比弾性率が高いことを
要求される用途には、強化繊維束が単一方向に配向した
プリプレグが最も適しているが、シート状の強化繊維材
としては、強化繊維を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でき
る。
【0033】本発明で用いられる離型シートは、離型
紙、例えば厚み0.05〜0.2mm程度のクラフト
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、ポリビニールアルコール等の目止材の塗布層
を設け、さらにその各塗付層の上にシリコーン系の離型
材、好ましくはポリジメチルシクロヘキサンとポリジメ
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紙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
た合成樹脂フイルムや、離型材を塗布した合成フイルム
を使用することもできる(例えばポリエチレンフイル
ム、ポリプロピレンフイルム等)。
【0034】離型シート23及び24に担持される樹脂
21、22としては、熱硬化性樹脂が一般に用いられ
る。熱硬化性樹脂には、熱可塑性樹脂が混合されていて
も良い。
【0035】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、ナジック酸末端を有する樹脂があげられる。こ
れら樹脂は、一般に硬化剤や硬化触媒が混合されてな
る。また、適宜、これら熱硬化性樹脂の複数を混合して
用いることも可能である。特に、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。
【0036】エポキシ樹脂における主成分は、一般に
は、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化合物である。具体的
には、アミン類を前駆体とするエポキシ化合物として、
テトラグリシジルジアミンジフェニルメタン、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
各種異性体を挙げることができ、フェノール類を前駆体
とするエポキシ化合物としては、ビスフェノールA型エ
ポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ化合物、ビ
スフェノールF型エポキシ化合物、ビスフェノールS型
エポキシ化合物、フェノールノボラック型エボキシ化合
物、クレゾールノボラック型エポキシ化合物を挙げるこ
とができ、炭素炭素二重結合を有する化合物を前駆体と
するエポキシ化合物としては、脂環式エポキシ化合物等
を挙げることができる。また、これらのエポキシ化合物
をブロム化したブロム化エポキシ化合物等も用いられ
る。テトラグリシジルアミノジフェニールメタンに代表
される芳香族アミンを前駆体とするエボキシ化合物は耐
熱性が良好で強化繊維との接着性が良好なため、本発明
において最も適している。また、エポキシ樹脂に用いる
硬化剤としては、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らを用いることができる。
【0037】さらに、上記の熱硬化性樹脂に熱可塑性樹
脂が混合されて用いられる場合には、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、カルボニール結合から選
ばれる結合を有する熱可塑性樹脂で有ることが好まし
く、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、ポリベンズイミダドール、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の
がよい。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、ポリエーテルケトン
などは耐熱性に優れるので最適である。
【0038】上記のような樹脂の中から、離型シート2
3,24に担持されるべき樹脂が選ばれる。
【0039】本発明のプリプレグは、例えばゴルフ、釣
竿、ラケット等の用途に繊維強化複合材料を使用する場
合の中間基材として鉄芯への巻き付け性良好なことか
ら、丸筒成形の観点から有用である。
【0040】
【実施例】実施例 図1に示す装置を使用し、550mm幅のプリプレグM
/Cで最も樹脂溜まり20が形成されやすく、かつ毛羽
を生じやすい、プリプレグの繊維含有率60%、強化繊
維含有量150g/m2 の品種でプリプレグの製造し
た。
【0041】パスロール60φ、ロール温度130℃、
接触角33度を持たせた屈曲パスロール法は約500m
の連続加工でも毛羽発生は認められず、樹脂溜まり20
も長手方向均一に形成され、毛羽が滞留していないこと
を確認できた。
【0042】比較例 比較のため、図5に示す従来のパスロールで同じ加工量
500mのプリプレグ製造し、屈曲パスロール法との比
較評価を実施した。
【0043】その結果、外観不良欠点(毛羽欠点)が1
00m当たりに換算し、8〜10コ認められ、樹脂溜ま
り20もプレス1段目に多く形成されて毛羽が滞留して
いることを確認できた。
【0044】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
プリプレグの製造方法によれば、プリプレグの製造に際
して、屈曲パスロールを設置することで樹脂溜まり量が
長手方向に均一に形成されることが可能となり、高品位
のプリプレグを安定して製造できるという優れた効果を
奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプレプレグの製造方法を行うために適
用し得る装置の一例を示す概略側面図である。
【図2】本発明で用いられるプリプレグ製造装置の樹脂
含浸部を拡大して示す側面図である。
【図3】本発明において、パスロールでの樹脂溜まりの
様子を示す側面図である。
【図4】本発明における接触角を説明するための側面図
である。
【図5】従来用いられているプリプレグ製造装置の概略
側面図である。
【図6】従来用いられているプリプレグ製造装置の樹脂
含浸部を拡大して示す側面図である。
【図7】従来技術において、樹脂溜まりが形成される様
子を示す側面図である。
【符号の説明】
1 :強化繊維束 2 :クリール 2a:ボビン 3 :ガイドロール 4 :コーム 5,6:巻きだしドラム 7 :導入ロール 8 :遠赤外線ヒータ 9,10,11:小径ロール 12,13,14:大径ロール 15,16:ホットプレート 17,18:巻き取り機 19:屈曲パスロール 20:樹脂溜まり 21,22:樹脂フイルム 23,24:離型紙 YCF:シート状強化繊維材 25:プリプレグ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】走行するシート状強化繊維材を、その両面
    から樹脂が担持された離型シートで狭持し、パスロール
    にて屈曲させた後、プレスロールで加圧することを特徴
    とするプリプレグの製造方法。
  2. 【請求項2】前記パスロールにおいて、前記強化繊維材
    を接触角20〜60度にて屈曲させることを特徴とする
    請求項1記載のプリプレグの製造方法。
  3. 【請求項3】強化繊維の含有量が100g/m2 以下、
    繊維含有率が63重量%以下であり、外観不良欠点数が
    7コ/100m2 以下であることを特徴とするプリプレ
    グ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018088477A1 (ja) * 2016-11-09 2018-05-17 日立化成株式会社 Frp前駆体の製造方法、積層体の製造方法、プリント配線板の製造方法及び半導体パッケージの製造方法

Cited By (2)

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WO2018088477A1 (ja) * 2016-11-09 2018-05-17 日立化成株式会社 Frp前駆体の製造方法、積層体の製造方法、プリント配線板の製造方法及び半導体パッケージの製造方法
JPWO2018088477A1 (ja) * 2016-11-09 2019-10-03 日立化成株式会社 Frp前駆体の製造方法、積層体の製造方法、プリント配線板の製造方法及び半導体パッケージの製造方法

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