JPS61296035A - ２層プリプレグの製造方法 - 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】 産業上の利用分野 この発明は、繊維強化プラスチックの成形に使用する２
層プリプレグおよびその製造方法に関する。

従来の技術 ２層プリプレグは、互いに、たとえば直交するように層
状に配置された、補強１１１ｉ紺を一方向に互いに並行
かつシート状に配列した２個の補強繊維群にＢ−ステー
ジの熱硬化性樹脂を含浸してなるもので、ＦＲＰの成形
に際していずれか一方の群の補強繊維をある方向に向け
ると、他方の群の補強繊維が交差角度に応じた方向に必
然的に向くことから、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）
の、たとえば釣竿などの管状体を成形するような場合に
好適なものである。

そのような２層プリプレグは、従来、たとえば特開昭５
６−１６．２６４２＠公報に記載されているように、一
方向性プリプレグ、すなわち補強繊維を一方向に互いに
並行かつシート状に配列し、Ｂ−ステージの熱硬化性樹
脂を含浸してなる一方向性プリプレグをまず用意し、そ
れを所望の大きさに裁断した後、その裁断片を補強繊維
が互いに交差するように重ね合わせ、加圧して貼り合わ
せることによって製造している。しかしながら、この方
法は、樹脂含浸に先立って多数の補強繊維を一方向に互
いに並行かつシー１〜状に引き揃えて並べる必要があっ
たり、それを裁断して重ね合わせ、貼り合わせる必要が
あったりして、生産性が大変低い。また、引き揃えた補
強繊維同士を拘束するものがないので、樹脂含浸時に補
強ｍ維の配列が乱れたり、重ね合せに際して補強繊維間
に割れを生じたりして、均質な２層プリプレグを得にく
いという欠点がある。

発明が解決しようとする問題点 この発明の目的は、均質な２層プリプレグを提供するに
ある。また、この発明の仙の目的は、そのような２層プ
リプレグを生産性よく製造する方法を提供するにある。

問題点を解決するだめの手段 上記目的を達成するために、この発明においては、互い
に交差するように層状に配置された、補強繊維を一方向
に互いに並行かつシー１〜状に配列してなる２個の補強
繊維群にＢ−ステージの熱硬化性樹脂が含浸されており
、かつ前記熱硬化性樹脂中には熱可塑性の低融点ポリマ
ーが含まれていることを特徴とする２層プリプレリグが
提供される。また、この発明においては、そのような２
層プリプレグを製造する方法として、互いに交差するよ
うに層状に配置された、補強繊維を一方向に互いに並行
かつシート状に配列した２個の補強繊維群を熱可塑性の
低融点ポリマー糸によって一体に保持してなるプリプレ
グ素材を加熱し、前記低融点ポリマー糸を溶融するとと
もに前記補強繊維群にＢ−ステージの熱硬化性樹脂を含
浸することを特徴とする２層プリプレグの製造方法が提
供される。

この発明をざらに詳細に説明するに、この発明において
は、まず、任意の角度で互いに交差するように層状に配
置された、補強繊維を一方向に互いに並行かつシート状
に配列した２個の補強繊維群を低融点ポリマー糸によっ
て一体に保持してなるプリプレグ素材を用意する。これ
は、たとえば次のようにして行う。

すなわち、たとえばレピア織機やシャツトル織機を使用
し、補強繊維と低融点ポリマー糸とを経方向に一本交互
に配列し、一方線方向から同様に補強繊維と低融点ポリ
マー糸とを１本交互に打ち込む。すると、第３図や第４
図に示すようにＳ実質的に屈曲を有しない補強繊維１が
一方向に互いに並行かつシー］・状に配列された補強繊
維群Ａと、同様に実質的に屈曲を有しない補強繊維２が
一方向に互いに並行かつシート状に配列された補強繊維
群Ｂとが互いに直交するＪ：うに層状に配置され、かつ
それら両補強繊維群△、Ｂが経方向に延びる低融点ポリ
マー糸３と緯方向に延びる低融点ポリマー糸４にＪ：っ
て一体に保持されたプリプレグ素材５が得られる。この
方法において、いずれか一方の耳の位相をずらせば、補
強繊維群Ｂが長手方向に対して斜めに向いているプリプ
レグ素材が得られる。ここににおいて、第３図に示すも
のは経方向の低融点ポリマー糸３のみが屈曲しているの
に対し、第４図に示すプリプレグ素材においてはいずれ
の方向の低融点ポリマー糸も屈曲している。

これは、織機による、いわゆる織成時にお（プる低融点
ポリマー糸の張力を調整することによって可能となる。

別の方法として、経編機を使用して低融点ポリマー糸に
よる経編地を形成し、第３図や第４図に示すように配置
された２個の補強繊維群をその編組織の中に取り込んで
一体に保持したり、マリモ機を使用したトリコット編に
よって一体保持することもできる。

また、第３図および第４図に示すプリプレグ素材におい
ては、補強繊維量を群間で互いに等しくしである。しか
しながら、そうである必要は必ずしもなく、たとえば補
強繊維１の配列密度に対する補強繊維２のそれを低くし
たり、補強繊維２の太さを補強繊維１のそれよりも細く
すれば、補強繊維群Ｂの補強繊維量が補強繊維群Ａのそ
れの、たとえば８０％以下、好ましくは５０％以下であ
るようなプリプレグ素材が得られる。そのＪ：うな−〇
　− プリプレグ素材を使用した２層プリプレグは、たとえば
釣竿やゴルフシＶ７１〜などの管状体を成形する場合に
有用である。というのも、そのにうな管状体においては
、周方向補強繊維量を長手方向補強繊Ｍｔ量にくらべて
少なくすることが要求されるからで、成形に際して補強
繊維群Ａの補強繊維１が管状体の長手方向になるように
すれば、補強繊維群Ｂの補強繊維２ににす、必然的に、
長手方向よりも少ない量の補強繊維を周方向に向けるこ
とができるようになる。

上記にｄ５いて、補強繊維は、ＦＲＰにおいて通常使用
されている、たとえば炭素繊維、カラス繊維、有機高弾
性繊維（たとえば、ポリアラミド繊維）、シリコンカー
バイド繊維、アルミナ繊維、アルミナ−シリカ繊維、ボ
ロン繊維などの高強度、高弾性繊維のスｌ〜ランド（マ
ルチフィラメント）である。もつとも、これらの補強繊
維は、２種以上のものを、たとえば交互に配列すること
によって併用してもよい。

また、熱可塑性の低融点ポリマー糸は、たとえばナイロ
ン、共重合ナイロン、ポリエステル、塩化ビニリデン、
塩化ビニルなどのモノフィラメン１〜、マルチフィラメ
ント、スリットヤーンのようなものである。なかでも、
後述する、ＦＲＰの、いわゆるマトリクスとなる樹脂、
とりわけエポキシ樹脂との接着性がよく、また樹脂の含
浸温度で溶融する共重合ナイロンからなるものでおるの
が好ましい。そのような共重合ナイロンとしては、ナイ
ロン６と１２の共重合体、ナイロン６と６６の共重合体
、ナイロン６．６６おＪ：び６１０の共重合体、ナイロ
ン６．１２．６６および６１０の共重合体などがある。

なお、低融点ポリマー糸は、２個の補強繊維群を一体に
保持するだけの役目をもつものであり、本質的に、ＦＲ
Ｐの、いわゆる７１〜リクスを形成するものではないか
ら、可能な限り少ないほうがよい。そのため、使用量は
、補強繊維の太さや配列密度、一体保持の方法などによ
って異なるものの、補強繊維に対して０．２〜１０重量
％程度にするのが好ましい。また、低融点ポリマー糸は
、補強繊維を著しく屈曲させることかないように、可能
な限り細いものであるのが好ましい。というのも、補強
繊維が屈曲していると、ＦＲＰにした場合にその屈曲部
に応力が集中し、補強効果が減殺されるからである。

さて、この発明においては、次に上記プリプレグ素材を
加熱して低融点ポリマー糸を溶融するとともに、補強繊
維群にＢ−ステージの熱硬化性樹脂を含浸して２層プリ
プレグとする。これは、たとえば次のようにして行う。

すなわち、第１図において、上記プリプレグ素材５に、
その上下から、−面にＢ−ステージの熱硬化性樹脂を塗
布した２枚の離型紙６．７をその樹脂塗布面がプリプレ
グ素材５側を向くように重ね合わせ、その重合せ体を加
熱された一対の含浸ロール８に通し、低融点ポリマー糸
を溶融させて補強繊維の単糸の拡がりを促進するととも
に離型紙６．７の樹脂を素材５に転移、含浸し、２層プ
リプレグとする３、樹脂含浸に先立って、重合せ体を予
熱するのも好ましい。樹脂の含浸後、上側の離型紙７は
剥ぎ取るが、下側の離型紙６はそのまま残し、２層プリ
プレグとともに巻芯９に巻ぎ取る。

このようにして得られた２層プリプレグは、第２図に示
すように、互いに直交するＪ：うに層状に配置された、
補強繊維を一方向に互いに並行かつシート状に配列して
なる２個の補強繊維群Ａ、Ｂに熱硬化性樹脂１０が含浸
されたものである。各補強繊維は、上述した樹脂含浸工
程で拡げられる結果、この状態ではほとんど単糸ごとに
分出１１シていて、実質上もはやストランドの形態を保
っていない。しかして、熱硬化性樹脂中には、素材に使
用した低融点ポリマー糸がポリマー１１として残存して
いる。このポリマーは、使用した糸の種類や太さ、樹脂
含浸時の温度条件などにより、点状に残存している場合
もあり、またほぼ糸の形態を保ったまま残存している場
合もある。

上記において、離型紙は、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、でんぷん、ポリエチレン、ポリビニルアルコ
ールなどの口止剤を塗布し、さらにその塗布層の上にシ
リコーン系または非シリコーン系の離型剤を塗布したよ
うなものである。

また、そのような離型紙に塗布する樹脂は、ＦＲＰとし
た場合に、その、いわゆるマトリクスとなるもので、た
とえばエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノ
ール樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂である。

これらの樹脂は、離型紙に塗布された状態でＢ−ステー
ジである。しかして、離型紙への塗布量は、補強繊維の
太さや配列密度などによって異なるものの、１０〜３５
０ｇ／ｍ２程度でよい。厚みにして０．００８〜Ｑ、３
ｍｍ程度である。このような樹脂量とすることにより、
樹脂の含有率が２０〜６０重量％程度である２層プリプ
レグが得られる。なお、樹脂を塗布した離型紙は、２層
プリプレリグの表裏で樹脂量に差ができにくいよう、第
１図に示したようにプリプレグ素材の上下両面から重ね
合わせるのが好ましいが、いずれか−面のみから重ね合
わせることであってもよい。

含浸ロールによる低融点ポリマー糸の溶融や樹脂の含浸
は、１２０〜１７０’Ｃ程度で行う。この温度は、低融
点ポリマー糸が溶融する温度であり、また熱硬化性樹脂
の粘度が一旦低くなり、補強繊維に対する含浸が容易に
行える温度である。また、加圧力は線圧で３〜８ＫＣ］
／Ｃｍ程度でよい３．なお、含浸ロールは多段に設けて
もよいし、含浸ロールに代えて熱プレートと加圧ロール
を絹み合わせて使用してもよい。

実施例 東し株式会社製炭素１ｌｌｉ維゛１〜レカ”Ｔ−３００
（フィシメン１〜数：　３０００本、繊度：　１８００
デニール）と、同社製共重合ナイロン糸゛エルダー″（
フィラメント数：１０本、繊度：５０デニール、融点：
約１２０’Ｃ）とを用意した。

次に、レピア織機を用い、上記炭素繊維と共重合ナイロ
ン糸とを経方向に１本交互に配列し、また緯方向から上
記炭素繊維と共重合ナイロン糸とをレピアで１本交互に
打ち込み、第３図に示したような１ｍ幅のプリプレグ素
材を得た後巻芯に巻き取った。なお、炭素Ｉｉ！１ｌＫ
ｔ、と共重合ナイロン糸の密度は、経緯方向ともに３本
／Ｃｍとした。

次に、巻芯にブレーキをか【プながら５Ｋｇの張力でプ
リプレグ素材を繰り出し、第１図に示す工程に供給した
。

次に、上記プリプレグ素材に、Ｂ−ステージの、東し株
式会社製プリプレグ用エポキシ樹脂＃２５００を一様に
、かつ４３Ω／ｍ２の割合で塗布した離型紙を上下から
重ね合わせ、約１２０’Ｃに予熱した後温度１２５°Ｃ
１線圧’ＩｔＫＣＩ／Ｃｍ、周速５ｍ／分の含浸ロール
に通し、共重合ナイロン糸の溶融と補強繊維に対する樹
脂の含浸とを行い、幅方向に補強繊維が互いに並行かつ
シート状に配列された２層プリプレグを得た。

得られた２層プリプレグは、補強繊維の配列の乱れがな
く、また共重合ナイロンが点状に、しかし全体としてみ
ると２層プリプレグの長手方向に線状に存在していた。

発明の効果 この発明、は、層状に配置され、かつ互いに交差する２
方向に補強繊維が延在している２個の補強繊維群を熱可
塑性の低融点ポリマー糸によって一体に保持してなるプ
リプレグ素材にＢ−ステージの熱硬化性樹脂を含浸する
から、樹脂含浸に先立って補強繊維を揃えて並べる必要
がなく、生産性が高い。また、補強繊維の配列方向を選
ぶことにより、上述した従来の方法のように、裁断、貼
合せといった工程を経ないで、いずれか一方の群の補強
繊維が長手方向に対して斜めに向いているような２＠プ
リプレグでも簡単に製造することができる。しかも、補
強繊維群が低融点ポリマー糸によって保持されており、
また低融点ポリマー糸の溶融と同時に樹脂含浸を行うの
で補強繊維の配列が乱れず、しかも低融点ポリマー糸の
溶融にＪ：って補強繊維の拡がりが促進され、その単糸
間に樹脂がよく入り込むので、得られた２層プリプレグ
は大変均質である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法を実施している様子を示す概略
工程図、第２図はこの発明の２層プリプレグを示す概略
斜視図、第３図および第４図はこの発明において使用す
るそれぞれ異なるプリプレグ素材を示す戦略斜視図であ
る。 １：補強繊維 ２：補強繊維 ３：低融点ポリマー糸 ４：低融点ポリマー糸 ５ニブリプレグ素材 ６：離型紙 ７：離型紙 ８：含浸ロール ９：巻芯 １０：Ｂ−ステージの熱硬化性樹脂 １１：低融点ポリマー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに交差するように層状に配置された、補強繊
   維を一方向に互いに並行かつシート状に配列してなる２
   個の補強繊維群にＢ−ステージの熱硬化性樹脂が含浸さ
   れており、かつ前記熱硬化性樹脂中には熱可塑性の低融
   点ポリマーが含まれていることを特徴とする２層プリプ
   レリグ。
2. （２）互いに交差するように層状に配置された、補強繊
   維を一方向に互いに並行かつシート状に配列した２個の
   補強繊維群を熱可塑性の低融点ポリマー糸によって一体
   に保持してなるプリプレグ素材を加熱し、前記低融点ポ
   リマー糸を溶融するとともに前記補強繊維群にＢ−ステ
   ージの熱硬化性樹脂を含浸することを特徴とする２層プ
   リプレグの製造方法。