JPS6082342A - クロスで補強された一方向材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 繊却１強化プラスチックパイプ（以下ＦＲＰバイブ）の
製造法としては例えば、マンドレルにプリプレグを巻付
は硬化せしめた後マンドレルを引去る方法がある。この
方法で作られたＦＲＰパイプは釣竿、ゴルフシャフト等
、竿体として多く実用化されている。

Ｆ　ＲＰパイプ等の繊維強化プラスチック（以下Ｐ　Ｒ
Ｐ　）にあっては、その使用目的に添って補強用繊維の
配向が決定される。例えば、釣竿にあっては一方向プリ
プレグを構成する補強繊維をパイプの長手方向に添って
巻上げて作られるが、かくして作られたＦＲＰパイプの
周方向に補強用繊細が存在しないため潰強度が劣るのが
一般的である。

これを解決する手段として、該一方向プリプレグに予め
経緯糸から成る織物を貼合せ積層し緯糸により９０°方
向の補強された一方向プリプレグを用いてＦＲＰパイプ
の成型を行ないその潰し強度の向上を図っている。

この様な目的に使用される一方向プリプレグ用補強クロ
ス（以下クロス）に要求される性能としては、緯糸とし
てＦＲＰパイプの周方向（９０°方向）の強度付与のた
め、出来る丈強度、剛性の高いｍ維材料から成ることが
好ましく、一方経糸は、強度に寄与する効果が少ないの
で最少の糸瓜（重ｉＩＵ及び断面積より）であることが
必要である。

かかる理由から従来この目的のために用いられているク
ロスは、ガラス長繊維により製造されて来た。即ち、ガ
ラス長ｍｍは高強度であり、かつ高弾性であるために補
強効果が高く補強用クロスとして多用されている。しか
し、従来用いられてきたガラスクロスには全く問題がな
い訳ではなく、下記の如き改良されるべき問題を内在し
ている。

ガラスｗ４ｍは、引張弾性率が極めて高いため、一方向
プリプレグに貼合せる際、その張力調整がむつかしく、
貼合せ時に於て該ガラスクロスに張力が加えられ伸長さ
れた状態で一方向プリプレグに貼合されると、貼合せ後
時間の経過と共に該ガラスクロスと一方向プリプレグに
歪の差に応じた収縮ないし伸長が生じ、両者間で最終的
には剥離を生ずることである。本発明者等は上記従来の
ガラスクロスの問題点解決のために研究を行い本発明に
至ったものである。

現在前記目的のために用いられているガラスクロスの経
糸は、経済１’＋９側面を考慮しつつ出来る丈細いガラ
ス長繊維を用い、かつ可能なかぎり低密度となるように
設祈されており、−力緯糸は一方向プリプレグの９０°
方向に要求される補強効果を満足するようにガラス長繊
維の番手、打込み本数等が決定される。この様な従来用
いられて゛きたガラスクロスの前記問題点（一方向プリ
プレグに貼合せたときの剥離現象を起す点）は、経糸に
起因する現象としてとらえることが出来る。

即ち、従来のガラスクロスは一般に５０へ以下の極めて
低目付のクロスであり、かつ経糸は前述の如く可能なか
ぎり細繊度のものを用い、かつクロス中では低密度とな
る条件が採用される。繊度は主としてコスト的制約によ
り決定されており、現駄では＋９００のガラス長ｍ＃が
用いられている。またクロス密度は、クロスの目ズレを
勘案して最低密度が決定されており、現駄では最低３０
〜４０　本／２５工程度である。この様に従来用いられ
てきたガラスクロスは、細繊度のガラス長繊維にて作ら
れた低密度のものであるために伸長に対し不安定であり
、かつガラス繊維は弾性疲労が少ないために時間の経過
にしたがいｉｖｌ、縮を起し、ｊ）η；ｉｄした如きガ
ラスクロス補？飲方向プリプレグの剥離が生ずるものと
考えられる。

本発明者等は、上述した如き補強用ガラスクロスによる
不都合を解消しうる材料について探索を行った結果、本
発明に至ったものである。

その骨子は、補強用クロスの経糸が熱可塑性繊維で構成
されたクロスを一方向絨維補強プリプレグに対し熱可塑
性繊維の配向方向が一方向プリプレグに対し約９０°の
方向となるように積層することを特徴とするクロスで補
強された一方向プリプレグにある。

以下本発明の内容を詳細に説明する。

本発明の実施に際して用いる補強用クロスは経糸が熱可
塑性＃ｌ維で作られているため一方向月に貼合せる場合
、クロスに緊張が加えられることにより発生した応力を
消去しうるようにすること、ＩＪｊｌも補強クロスを一
方向利に貼合せるに際し、加熱することによりクロスの
経糸に発生する応力を緩和せしめることによって前述し
た如き不都合の住じないクロスで補強された一方向材を
得ることに成功したのであろう 本発明を実施するに際して用いる補強用クロスを構成す
る経糸は比較的クリープを起しやすい熱可塑性の合ｌｌ
１１ｍ維を使用したものであるところに特徴があり、こ
の様な熱可塑性繊維としてはポリエステルａ　ｍ＋　、
ナイロン１ｍ維が好適である。その理由は、ＦＲＰに於
て使用されるマトリックス樹脂に対し接着性が良いこと
、マトリックスＮｉ脂の硬化湯度↓こ於て極端な収縮等
の不都合が生じにくいことなどであり、かかる意味では
ポリプロピレン１ａ紅等は不適ぢで′あ５・ また前述の如く、補強クロスの経糸には出来る丈細い糸
条が用いるのがよいが、一般的に入手しニールである。

この様な繊度の糸条としてはマルチフィラメントとモノ
フィラメントが存在し、それぞれの特徴がある。マル糸
条ィシメン１−系条を経糸とした補強用クロスは、織物
組織は経曲り４Ｍ造（経糸が組織点に於てＭ面し緯糸は
比較的ｊα線状形態を保つ）をとりやすく、このため、
１．ｄ−＋Ｕ度であっても目ずれが起りにくい。しかし
、−カでは繊維組織の緻密化が進んでおり、一方向月に
積層する際にはやや応力緩和かしにくい点もあり、その
取扱いには留意を要する。

他方、熱可塑性樹脂モノフィラメントを経糸としたクロ
スは、繊ｍ組識がルーズであり、−刀向材に積層する際
応力緩和の程度が大きく、本発明の趣旨に合致するもの
である。また、表面積が最少とすることができるため、
プリプレグとした際の補強クロス中のマトリックス樹脂
量を下げられること或は一方向材と補強クロス中のマト
リックス樹ｊ指１■をは＼・同一量とすることにより、
一方向材の強化のより効率化が計りうる。

しかし、モノフィラメントを経糸とする織物は線面り構
造となり、緯糸が目ずれを生じやすい点に留意するのが
よいが、プリプレグとしての特性には悪影響はほとんど
認められない。

マルチフィラメント及びモノフィラメントには上記の様
な特徴があり、本発明に於ては２種何れかに限定するも
のではなく、何れの場合も使用可能である。

クロスの経糸として熱可塑性繊維、特に細繊度の熱可塑
性繊維を用いる効果は、Ｆ　ＲＰ製品の軽）ｎ化に効果
がある。即ち、ガラス繊維の比重は２．７〜２．６であ
るのに対し、ポリエステル或はナイロンの比重は１．４
〜１．１であり、同一断面積の経糸を用いてもクロス中
の経糸重態は約％となり、この効果は釣竿等の軽量化の
ためには明らかに利点となる。

以下本発明の補強クロスの効果を実施例に基づき：■Ｙ
細に説明する。

実施例１ 第１表に示す４種の補強用クロスを製作した。

第１表 ガラス長ｍＭｆｉ　＄９００”１０（Ｔｅｘ番手５．６
）ポリエステル（１）　ポリエステルマルチフィラメン
ト　２０’、／１２１ポリエステル（２）　ポリエステ
ルモノフィラメンｌ−２０６す　イ　ロ　ン　ナイロン
モノフィラメント　１５ｄこの４種の補強クロスを第１
図に概要を示すラミネーターにより一方面プリプレグに
貼合せた。

１セ１ち第１図に於て、離型紙上に固定されたエポキシ
樹脂をマトリックスとし、８２＋脂含有率３５％を有す
る２　００１／−１７）炭紫繊維一方向プリプレグ（１
）は一対の供給ローラー（３）により、補強クロス（２
）とクロス中の経糸がプリプレグの長さ方向に対し９０
゜となるように連続的に重ね合される。次いで、加熱ロ
ール（５）と非加熱ロール（４）との間で加圧し、かつ
離型フィルム（６）を介在させて、マトリックス樹脂に
より補強クロス（２）が一方向プリプレグ（１）上にラ
ミネー１−する。

加熱ロール（５）は、本実施例では１２０６Ｃまで加熱
し、処理速度は４７ｒＬ／□１？シた。

一対のロール（４）、（５）の間で加熱、加圧ラミネー
トされた補強された一方面ブリプレグシートは、非加熱
ロール（４）上で冷風（７）によって冷却される。この
時補強クロスの経糸は、本発明の補強クロスに於ては熱
可塑性繊維であり非加熱ロール（４）の表面曲率によっ
て、該補強クロスより下層にある一方面プリプレグより
、わずかに伸長した状態で仮止めされることになり、こ
の状態で巻取りが行なわれ、巻取られた補強された一方
面プリプレグ（８）を得た。

以上に詳述したプロセスにより、前述の４種（八）、（
Ｈ）、（Ｃ）、（Ｄ）　の補強クロスで９０’捕強をし
た４種の補強一方向プリプレグを得、これをそれぞれ５
ｍ延長した状態で温度、湿度が調整されていない室中に
１０日間放置した後、発生したり［〕スの刺部状態を観
察比較した。その結果を第２表に示す。

第２表 第２表に明らかな様に、本発明の補強クロスに於ては、
一方向材と補強クロスとの剥雛現象に明らかな向上が認
められる。

この様な剥離現象の要因見考えた場合、クロス中の経糸
を熱可塑性ｍ維にすることにより発生した伸長応力は一
方向材に貼合せの際に加えられる熱により緩和され、そ
の後の冷却によって伸長された状態で仮固定される剥離
を発生するに十分な収縮応力が発生しないものと考えら
れると共に、ガラス長繊維の引張弾性率は６　ＴＯ＋シ
１２以上であるのに対し、ナイロン、ポリエステル等の
熱可塑性繊維は１〜０．５　ＴＯ’／ｍイ２以下であり
、かつモノフィラメントはマルチフィラメントに比しさ
らに低い引”ｊＮ　’Ｊ外性率あるノｄｉにあると考え
られる。

また貼合せか一方向材のマトリックス樹脂の熱忙化によ
り行うものであり、経糸がモノフィラメン１−による場
合最少の樹脂量により貼合せを行うことが出来、この結
果が補強一方向プリプレグの外観の差となって現れてい
る様に、接着効果が１＆れていると云える。

以上の如く、補強クロスの経糸として熱印ＦＩＪ性繊維
を用いることにより、９０°補強一方向プリプレグの品
質が大巾に向」ニし、かつプリプレグの軽ｊａ化が計ら
れることは大きな利点であり、かつ経済的効果の大きい
発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一方向材補強クロスの製造工程を示す
概要図である。 １・・・一方向プリプレグ、　２・・・補強クロス特許
出願人　三菱レイヨン株式会社 代理人　弁理士　１）　わＪ　武　敏 第１図 手続補正書（自発） 昭和５９年７月２ゲ日 特許庁長官　志　賀　学殿 １、　事件の表示 昭和５８年特許願第’１８９３１４号 Ｚ　発明の名称 クロスで補強された一方向材 五　補正をする者 事件との関係　特許出願人 東京都中央区京摘二丁目５番１９号 （６（１５）三菱レイヨン株式会社 取締役社長　河　崎　晃　夫 ４、代理人 東京都港区虎ノ門二丁目８番１号 自発補正 ＆　補正の対象 特許請求の範囲及び明細書 ｌ　補正の内容 （１）　％許請求の範囲を別紙の通９訂正します。 （２）　明細書第５頁５行目及び明細書第９頁４行目の 「９０°」を「０°」に訂正します。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一方向プリプレグに経糸が熱可塑性ｍ維で作られた補強
   クロスをクロスの経糸が一方向プリプレグの長さ方向に
   対しは＼・９０°となるようにｗＪ層されたクロスで補
   強された一方向拐。