JPS62109032A - 遮光羽根用板材及びその製造方法 - 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】 （発明の技術分野） 本発明は、カメラのフォーカルプレンシャッタやレンズ
シャッタのシャッタ羽根または絞り羽根のように高速で
運動する事が要求される遮光羽根の素材として使用され
る板材の改良に関するものである。

（発明の背景） 上記の如き遮光羽根は作動力量を小さくし、かつ曲げ剛
性も充分に保ちながら高速に作動させることが望ましい
。そのためには軽量、高強度高弾性の遮光羽根が必要と
なる。

本発明者らは、以前より、一方向に揃えられた炭素繊維
の連続繊維で強化された強化樹脂シート（以下、単にＣ
ＦＲＰと略す）に着目し、その繊維方向を互いに直交又
はほぼ直交するように複数枚積層させて構成した遮光羽
根用板材０が、重量、強度、製造の簡便さの点から、高
速走行可能な遮光羽根として、好適であると判断してい
た（特開昭５９−６１８２７参照）。

この場合、前記板材４は、ＣＦＲＰの前駆体であるプリ
プレグ・シート（Ｐｒｃｐｒｅｇ−ｓｈｅｅｔ）を複数
枚積層（その繊維方向は互いに直交又はほぼ直交するよ
うに積層する）し、この積層物全体をプレスしたまま加
熱して硬化させることにより製造する。このプリプレグ
・シートというのは、炭素繊維の連続繊維を一方向に揃
えて薄く板状に並べ、これにマトリックス樹脂の前駆体
である熱硬化性樹脂液（例えばエポキシ樹脂や不飽和ポ
リエステルの未硬化液状物）を含浸させ、該樹脂液をＢ
ステージ状態（一部面化しており明白な流動性はないが
、加熱すれば最終的な硬化が可能な状態）にしたもので
あり、崩脂分はわずかで外観上は髪の毛の如き炭素繊維
１本１本を糊の如き樹脂液で薄（コートし、このコート
した炭素繊維を寄せ集めたような景観を呈している。

しかしながら、こうして製造した前記板材０は、ピンホ
ールのごとき遮光性のない部分が点在しており、この板
材を所定形状に切断して遮光羽根を製造するときに使用
できずに捨てる部分が多く、そのため羽根の生産コスト
が高くなる欠点があった。

また、板材０の板厚も局部的にバラツキが多く、バラツ
キは±１０μを越えていた。そのため、従来の板材０は
また次のような欠点もあった。

即ち、板厚に±ｌＯμを越えるバラツキがあると、第一
に遮光羽根の重量のバラツキが多（なるため、それだけ
規格重量外の羽根が多く生産されることになり、良品率
が低下する欠点があった。そして第二に羽根とそれを駆
動するための駆動系連結部材（例えばアーム）とをカシ
メにより連結した場合には、連結部において板厚の差が
部分的に存在すると、部分的な隙間が生じて連結強度が
弱くなったり、あるいは、挟みすぎて羽根に亀裂や損傷
を与えてしまったり、連結不良が起こり易いという欠点
があった。

（発明の目的） 従って、本発明の目的は、このようなＣＦＲＰを積層し
てなる遮光羽根用板材の欠点を解消し、全体的に遮光性
が十分で、かつ板厚のバラツキが±１０μ以下である板
材を提供することにある。

（発明の概要） 本発明者らは、先ず遮光性を確保するために、板材の表
面全体に黒色系の潤滑性樹脂塗膜を形成させ、これで遮
光性を確保することを考えた。しかし、これでは塗膜の
分だけ板厚力ぐ増加してしまうし、また、そのような塗
膜は遮光羽根を高速にて何万回か走行させているうちに
、羽根どおし、あるいは羽根と連結部材とが擦れ、塗膜
が剥がれてしまうことが判明した。

また、ＣＦＲＰのマトリックス樹脂中に黒色顔料や黒色
染料を炭素繊維と同時に充填する方法も考えたが、この
方法は（１）黒色顔料や染料をマトリックス樹脂中に均
一に分散させること、並びに（２）炭素繊維と樹脂界面
の密着力、及び積層の際の自己接着力を低下させないよ
うにすることがＣＦＲＰの製造工程を考えると、相当に
困難で大変な改良研究を必要とすること、また製造コス
トも上昇してしまうことが判明した。

遮光性を確保する別の方法として、積層するＣＦＲＰと
ＣＦＲＰとの間に金属箔を挟むことも考えた０例えば、
表皮層をＣＦＲＰ、中間層を金属箔とした３Ｊｉ構造の
場合、ＣＦＲＰと金属との接合には通常接着剤を用いる
が、接着力を十分確保するために金属箔の表面処理が必
要であり、また、接着剤層をできるだけ薄く均一に塗布
しなければならず、技術的にも難しく製造工程上からも
コストアップとなることは免れないことが判明した。

また、弾性率の高い金属箔を中間層とするのは、材料力
学上から積層物全体の曲げ剛性を向上させるのにほとん
ど寄与せず、反対にＣＦＲＰより重い金属を用いるため
に軽量化という点でかなり不利となってしまうことも判
明した。すなわち、遮光性確保のためだけに金属箔を用
いることは得策ではない。

このことは、ＣＦＲＰ　３枚、金属箔２枚からなる５層
構造としても同様の理由であまり望ましくない。

そこで、従来の板材９について徹底的に研究した結果、
ピンホールのごとき遮光性のない部分と板厚の不足して
いる個所とは奇妙に一致していることを知った。

つまり、板材は一般に６０〜１２０　μと薄くなければ
ならないことからＣＦＲＰ層１層も２０〜４０μ程度と
薄く、それに対して炭素繊維は６〜８μ程度と比較的太
（、そのためＩＮに含まれる炭素繊維はせいぜい数本ど
まりで、その結果、連続繊維といった長繊維では、繊維
の配列がどうしても疎密になり易く、また積層数も限ら
れてしまうため、疎の部分から光が透過してしまうこと
が判明した。

甚だしり場合には、プリプレグ・シートの段階で炭素繊
維の疎の部分では貫通孔が空いているときがあり、これ
が硬化後（ＣＦＲＰとなったとき）も残ることがある。

また、炭素繊維の疎・の部分では、マトリックス樹脂の
硬化の際に収縮が大きく、そのため生成するＣＦＲＰに
凹部（窪み）ができ、その結果、そこが板厚不足となり
、全体としてはバラツキがでることが判明した。

そこで更に研究を進めた結果、本発明者らは、プリプレ
グ・シートを積層する段階で前記シートに黒色系顔料を
配合した樹脂液を塗布し、塗布面を挟むように他のシー
トを積層し、全体をプレスしたまま加熱硬化させると、
得られる板材は板厚がほとんど又は全く増加せずに板厚
のバラツキが減少しており、かつ遮光性のない部分がほ
とんど又は全く存在しないことを見出した。

得られた板材について垂直断面を調べてみると、ＣＦＲ
Ｐの炭素繊維の疎の部分には、ＣＦＲＰ中又はＣＦＲＰ
間に空隙が存在し、その空隙に「黒色系顔料を配合した
樹脂液」が硬化した樹脂相が充填されており、そのため
遮光性が確保されると共に凹部が解消されて板厚のバラ
ツキが減少したものと理解された。

従って、本発明は、「一方向に揃えられた炭素繊維１の
連続繊維とこれを包含するマトリックス樹脂２とからな
る強化樹脂シー）　（ＣＦＲＰ）３の複数枚好ましくは
対称的に３〜５枚を、その繊維方向が互いに直交又はほ
ぼ直交するように積層してなる、板厚が６０〜１２０μ
の遮光羽根用板材に於いて、 前記シート３の炭素繊維１の密度が疎でそのため遮光性
のない部分である前記シート３及びシート３間の空隙に
、黒色系顔料を配合した樹脂相４を充填することにより
、遮光性のない部分を解消すると共に板厚のバラツキを
小さくしたことを特徴とする遮光羽根用板材」を提供す
る。

本発明の遮光羽根を製造するには、上述のようにＣＦＲ
Ｐ３の前駆体であるプリプレグ・シート３ａの段階で片
面又は両面に前記樹脂相４の前駆体である樹脂液４ａを
均一な厚さに塗布し、硬化させないうちに積層してプレ
スしたまま硬化させる。

従って、本発明は第２に、「一方向に揃えられた炭素繊
維の連続繊維を包含するＢステージ状態にあるマトリッ
クス樹脂２ａからなるプリプレグ・シート３ａの少なく
とも片面に、 黒色系顔料を配合した樹脂液４ａを塗布し、この塗布面
を挟むようば、前記プリプレグ・シート３ａと同種の別
のシートを、両者の繊維方向が互いに直交又はほぼ直交
するように積層し、次いで全体をプレスしたまま前記プ
リプレグ・シート３ａのマトリックス樹脂２ａ及び前記
樹脂液４ａを硬化させることを特徴とする遮光羽根用板
材の製造方法」を提供する。

この方法は、黒色系顔料配合の樹脂液４ａとマトリック
ス樹脂２ａを同時に硬化させて、それぞれ樹脂相４、マ
トリックス樹脂２に変えることが可能となるため、製造
工程が非常に簡単となり、コスト低減が可能となる。

次いで図面を引用して実施例により本発明を具体的に説
明する。しかし、本発明はこれだけに限定されるもので
はない。

（実施例１） 第１図及び第２図は、いずれも本実施例の遮光羽根用板
材の垂直断面を概略的に示す部分断面図であり、ただ切
断方向が９０度異なる。

ここでは、炭素繊維１の連続繊維は一方向（太い線状に
見えるものは紙面に平行な方向で、点に見えるものは紙
面に垂直な方向）に並べられており、これをマトリック
ス樹脂２例えばエポキシ樹脂や不飽和ポリエステルなど
の熱硬化性樹脂が包含している。これらの１．２がＣＦ
ＲＰ３を構成；−でおり、ここではこのＣＦＲＰ３の３
層が繊維方向が互いに直交するように積層されている。

そして、炭素繊維の疎な部分では、当然遮光性がないか
又は不足しているが、その部分には凹部や貫通孔が見ら
れ、ここに黒色系顔料を配合した樹脂相４が充填されて
いる。そのため、遮光性のない部分が除去されると共に
板厚の不足（バラツキの原因）も解消されている。

なお、上層、中層、下層のＣＦＲＰ３はそれぞれ板厚が
異なっていてもよいが、上層と下層とは同一であること
が好ましい。

第１〜２図の板材を製造するには、先ず炭素繊維の連′
ｔＥｗＡ維１を一方向に揃えて、これにマトリックス樹
脂２の前駆体である例えばエポキシ樹脂や不飽和ポリエ
ステルなどの熱硬化性樹脂２ａ（この場合は硬化可能な
ものを意味する）を含浸させてプリプレグ・シー）３ａ
のキ反厚２０〜４０μ程度のものを製造する。

次に樹脂相４の前駆体となる黒色系顔料を配合した樹脂
液４ａをスプレーその他の方法により前記プリプレグ・
シート３ａの少なくとも片面に１〜１０μ程度の厚さく
ウェット時）に塗布する。この場合黒色系顔料としてカ
ーボンブラックが使用でき、それを樹脂液の樹脂分１０
０部に対して約２〜３０部充填する。樹脂液の樹脂は好
ましくはエポキシ樹脂であるが、そのほかフェノール樹
脂、ジアリルツクレート樹脂などの熱硬化性樹脂を使用
することができる。

そして、塗布面を挟むように、かつ炭素繊維１の方向が
直交又はほぼ直交するように、３枚のプリプレグ・シー
ト３ａを積層する。積層したシー）３ａは３〜１５ｋｇ
／ｃｊの圧力でプレスしたまま、１００〜１４０℃の温
度で３０分〜４時間加熱する。これにより樹脂液４ａが
、プリプレグ・シート３ａの炭素繊維１の疎な部分であ
る貫通孔や将来凹部となる部分に流れ込み、硬化して樹
脂相４となり、そこを充填してしまう。もっとも、上面
の凹部と下面のそれが一致するときには、プレスの段階
で初めて貫通孔が生じる場合もあるものと考えられる。

他方、熱硬化性樹脂２ａも同時に硬化してマトリックス
樹脂２に変わる。

また、プレスする際に所望の厚さのスペーサーを使用す
れば、容易に所望の板厚の羽根が得られる。こうして第
１〜２図の板材が得られる。

実施例の板材と樹脂相４を設けることなく同様に製造し
た板材（比較例）とを、それぞれ遮光性能検査器によっ
てその遮光性を検査したところ、実施例のものは１００
％の優れた遮光性能を示したのに対し、比較例のものは
ほぼ全品不良と悪い結果であった。

尚、実施例の板材の表面時に摺動面に摩擦抵抗を下げ、
耐摩耗性を向上させるために、必要に応じて潤滑性の良
好な塗膜°を設けてもよい。この種の塗料自身は公知で
あり、弗素樹脂、ナイロン等の粉末を添加した塗料が使
用される。この場合、片面にのみ潤滑性の良好な塗膜を
設けて、その結果中立面から非対称になり、その塗膜の
乾燥時又は硬化時の塗膜の収縮応力のために羽根の平面
性が悪化して規格値内に入らないときには、同種又は類
似の「塗膜」を反対側の表面にも設けるとよい。ただし
、通常は薄い塗膜であるために平面性にはほとんど影響
がない。

また、全体の板厚が遮光羽根の板厚限度内に入るならば
、中層のＣＦＲＰ３を２層とし、それらの眉間に黒色系
顔料を配合した樹脂液４ａを塗布してもよい。この場合
、２層にした中層のＣＦＲＰ３の繊維方向は同方向にす
る必要がある。さもないと中立面に基準にして非対称と
なるため成形した時点で大きくカールし遮光羽根にとっ
て要求される平面性を満足することができなくなってし
まう。このように中層のＣＦＲＰ３を２層に分割し、そ
の代わり上層及び下層のＣＦＲＰ３をそれぞれ　薄くす
れば、板厚を変えずに中層の繊維方向の曲げ剛性を向上
させることができる。すなわち、複合剤が働いて板材の
長手方向（第１図の紙面に平行な方向）の強度（曲げ剛
性）を余り低下させずにその直交方向の強度を格段に上
げられるため、耐久性が向上するというメリットもある
。

本発明の製造方法では、マトリックス樹脂が半硬化状態
のプリプレグ・シート３ａを使用し、これに樹脂液４ａ
を塗布し積層し硬化させたが、積層前プリプレグ・シー
ト３ａを予備硬化あるいは完全硬化させた樹脂シートを
使用し、これに樹脂液４ａを塗布した後、積層しプレス
したまま硬化させる方法も考えられる。しかし、この方
法では場合により板厚の不正な増加を招く危険があり、
また硬化工程が倍増するので適当ではない。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、ＣＦＲＰを積層してな
る遮光羽根用板材の貫通孔や凹部を黒色系顔料を配合し
た樹脂相で充填したので、遮光性のない部分及び板厚の
不足している部分が修復され、その結果、板材全体に遮
光性が完全なものとなり、しかも板厚のバラツキも±８
μ以下と小さくなった。

そのため、この板材を所定の形状に切断して加工するこ
とにより遮光羽根を製作した場合、羽根と駆動系連結部
材との連結部における連結強度や摺動性が向上し、耐久
性能が上がり、また良品率が著しく向上し、低コスト化
がはかれたため、連続炭素繊維強化プラスチックを採用
する際の高コストの問題を軽減することが初めて可能に
なった。

はとんど板厚を増加させないので、重量面から高速化、
駆動エネルギーの減少に大きく貢献する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明の実施例にかかる遮光羽根
用板材の垂直断面を概略的に示す部分断面図である。但
し、第１図と第２図では、垂直に切断する際の水平面上
における方向が９０度異なる。 〔主要部分の符号の説明〕 ３・・・−・・−強化樹脂シート ４・−・・・・樹脂相

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　一方向に揃えられた炭素繊維の連続繊維とこれを包
   含するマトリックス樹脂とからなる強化樹脂シートの複
   数枚を、その繊維方向が互いに直交又はほぼ直交するよ
   うに積層してなる、板厚が６０〜１２０μの遮光羽根用
   板材に於いて、前記シートの炭素繊維の密度が疎でその
   ため遮光性のない部分である前記シート及びシート間の
   空隙に、黒色系顔料を配合した樹脂相を充填することに
   より、遮光性のない部分を解消すると共に板厚のバラツ
   キを小さくしたことを特徴とする遮光羽根用板材。 ２　前記樹脂相が、カーボンブラックを配合した熱硬化
   性樹脂からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の遮光羽根用板材。 ３　一方向に揃えられた炭素繊維の連続繊維を包含する
   Ｂステージ状態にあるマトリックス樹脂からなるプリプ
   レグ・シートの少なくとも片面に、 黒色系顔料を配合した樹脂液を塗布し、この塗布面を挟
   むように、前記プリプレグ・シートと同種の別のシート
   を、両者の繊維方向が互いに直交又はほぼ直交するよう
   に積層し、 次いで全体をプレスしたまま前記プリプレグシートのマ
   トリックス樹脂及び前記樹脂液を硬化させることを特徴
   とする遮光羽根用板材の製造方法。 ４　前記樹脂液がカーボンブラックを配合した熱硬化性
   樹脂液であることを特徴とする特許請求の範囲第３項記
   載の製造方法。