JPH02298520A - プリプレグ及びその製造法 - 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〉 本発明は成形性に優れた新規な織物繊維強化熱硬化型樹
脂プリプレグ（以下、クロスプリプレグと略記）及びそ
の製造法に関する。

〈従来の技術〉 エポキシ樹脂をはじめとする熱硬化型樹脂を炭素繊維、
アラミド繊維等から成る補強織物に含浸し半硬化状態と
したクロスプリプレグは、板バネ、構造材料等の工業材
料、釣竿、ゴルフシャフト等のスポーツレジャー用機材
、さらに最近では航空機、自動車、船舶などの部材とし
て本数多く利用されるよう蹟なってきた。

クロスプリプレグの成形は、金型によるコンプレッショ
ン成形、角田釜によるオートクレーブ成形、常圧真空バ
ッグ成形等の方法によって実施されている。とれらの成
形で共通する技術的課題は、いかＫして成形硬化物中の
ボイド及び成形体表面に発生するピンホールを無くする
かとりことである。

このうちボイドけ、太きくけ第２図に示すように ・プリプレグ層内に発生する層内ボイド・ブリブＶグ層
間に発生する層間ボイドの二つに分けられる。

成形物の機械的特性に特に悪影豐を及ばずのは、比較的
大きく発生する層間ボイドである。

ボイドの発生原因はプリプレグ樹脂中に含まれていた水
分や溶剤による揮発物、おるいは樹脂中に残存していた
空気による泡などが挙げられるが、層間ボイドの最大の
原因は積層時にプリプレグ層間に取込まれ、取残されて
しまった空気溜りであると考えられる。そのため、オー
トクレーブなどで積層数の多い大型の成形品をボイドフ
リーの状態で得ようとする場合、積層プライ毎に積層時
に取り込まれた空気をピン先やカッター刃などで穴空け
して追出したわ、あるいは数ブライ毎にプラスチックフ
ィルムなどによりバッグ掛けを行い真空脱気を行う空気
抜き作業を必要とした。また成形物の表面に発生するピ
ンホールについてもプリプレグ層間ボイドと同様な機構
が考えられ、この場合はプリプレグとそれを積層する時
に用いる鏡面状の基盤との間に空気が取如残されるため
と考えられる。

〈発明が解決しようとする課題〉 オートクレーブ成形における脱気作業は、多大の労力と
時間を要し、又現実には層間の空気溜りを除去しきれず
そのま１成形されて層間ボイドを発生させることも多い
。

この時表面タック性を弱めると、積層時ＫＮ間に取り込
まれる空気溜りが発生する頻度は少なくなり、ボイドフ
リーの良好な成形品を得易い。しかし一方でタック性が
弱いために、曲面成形などを行う場合、積層しにくく、
積層して本すぐ剥がれてし１つなどの問題がある。又、
真空成形する際に発生する成形体表面のピンホールにつ
いても同様である。す々わち、クロスプリプレグとして
望まれる特性は、適度なタック性を有し、なおかつ積層
時の脱気性が良好なことである。本発明者等はこのタッ
ク性と脱気性の２つの特性を併せ持つクロスプリプレグ
を鋭意検討の結果本発明に到った。

く課題を解決するための手段〉 本発明の要旨は、少なくとも片面の表面に連続した凹部
を有する織物強化熱硬化性樹脂プリプレグとその製造法
にある。

以下図面により本発明を説明する。

第１図（Ａ）は本発明のプリプレグの積層後の断面模式
図、第１図（Ｂ）は離型紙上に担持された本発明のプリ
プレグの模式図を示す。

本発明のプリプレグは第１図（Ｂ）で示した様にその表
面に連続した四部を有しているため、第１図（Ａ）の様
にプリプレグを積層するととの凹部が空気の通り道とな
って空気溜りを生じない。

成形時にお込でもこの溝部は空気や揮発物を含んだ樹脂
の移動通路となり、溝周辺の繊維の横方向の移動もあっ
て最終的に層間ボイドのない良好な成形物を与える。但
し、凹部の形状はこの図に示したものに限定されるもの
ではない。

また、例では片面のみに凹凸を持ったプリプレグを示し
たが両面に凹凸を持つプリプレグについても同様の効果
を期待できる。

第３図は従来タイプのプリプレグを＠層した時に生じる
空気溜りの例を示す。第３図（Ａ）で示した空気溜りを
図中のｘ　−ｘ’断面で見ると第３図（Ｂ）の様な模式
図で示される。第３図に見られるような空気溜りは少々
押さえても中々解消せず成形加圧時にも一部残って層間
ボイドとして成形物中に残存する。

本発明のプリプレグは表面タック性をかなり強化して本
、凹が閉塞することがない限り手やローラーで軽く圧着
積層するだけで空気溜りのほとんどない積層物を得られ
、層間ボイドがほとんど見られない良好な成形物を得る
ことが出来る。また、積層時凹凸を持った面をその積層
を行なうための基盤面に面するようにすると同様な効果
により、成形体表面にピンホールのない良好な成形品を
得ることができる。

本発明のプリプレグが有する凹部の深さはプリプレグの
厚さに対して１５〜７０％より好ましくは２０〜５０係
が良い。また、凹部の大きさけ、その深さにも依るが、
凹部における両側側面の距離がα５〜５ｍ、より好“ま
しくけ１〜３畷がより０凹部の全体に対する面積比は四
部の深さＫもよるが１０〜９５チより好オしくは３０〜
７０係が良い。凹部が浅過ぎると積層時にすぐに閉塞し
て本発明による効果を充分発揮出来ないし、又凹部が深
過ぎると成形品の表面に溝部の跡が残る場合があって好
ましくない。

四部の側面間隔が小さすぎると賦型が困難であるのと積
層時に閉塞する頻度が高くなって本発明に適さないプリ
プレグとなり、また大きすぎると凹部の沈んだ部分がそ
れに積層したプリプレグと接触をおこし、かえって空気
溜りを作り層間ボイドの多発を招く。凹部の面積比が小
さ過ぎると必要とする空気の流れを得られなくなり、積
層時に閉塞する頻度が高くガって本発明に適さないプリ
プレグに々つてしオう。逆に凹部面積が大き過ぎるとプ
リプレグ間あるいは基盤とプリプレグ間あるｂは基盤と
プリプレグとの間のタック性が弱くなって積層しにくく
なり積層してもすぐ剥がれてしまう。

本発明のプリプレグの製造法は凹凸部を有するロール（
以下、凹凸ロールと略記）をプリプレグ表面に押さえ付
ける方法である。その場合プリプレグ含浸工程において
オンラインで溝の賦型を行なっても良いし、プリプレグ
マシンで）　　−。アワ７．７え２．え、。ゆ。ゆ。４
６゜−２で後加工するオフライン賦型でも良い。第４図
にオンライン賦型法での本発明のプリプレグの製造装置
の例を、又第５図に本発明で使用するのに好適な凹凸ロ
ールの表面加工の例を示す。

第４図中、１は織物の巻出しロール、２は両面シリコン
離型紙に熱硬化型樹脂をコーティングしたホットメルト
レジンフィルム、３けホットメルトレジンフィルムのカ
バー用ポリオレフィンフィルムの巻取り軸、４は張力制
御用のダンサ−ロール、５はロールが樹脂で汚れるのを
防止するために使用するカバー用ポリオレフィンフィル
ム、６は含浸用予熱プレートヒーター、７．８，９は含
浸用加熱ニップロール、１０は冷却ロールヲ兼ねたトラ
クションニップロール、１１は賦型のための予熱プレー
トヒーター、１２は凹凸ロールである。このロールと１
１の予熱プレートの間にプリプレグがニップされて賦型
される。１３はカバー用ポリオレフィンフィルムの巻取
り軸、１４は製品の巻取シ軸を示す。

第４図の装置においてプリプレグに凹部を賦型する場合
、１１の予熱プレートの温度が重要であり、ニップ圧や
樹脂の粘度、プリプレグの樹脂含有率、プリプレグ厚さ
、生産速度などにも依るが３５〜８５℃、より好ましく
は４０〜６０℃が良ｂ０とれけ賦形の予熱温度が高過ぎ
ると樹脂が絞り出されて樹脂溜りが形成され横流れして
樹脂含有率の不均一化を招き、又低連ぎると賦型が困難
と々る。

〈実施例〉 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

実施例１．比較例１ 直径８μの炭素繊維を集束して得た無撚の３にの糸を経
糸及び緯糸に使用し、２００　ｔ／ｍ”の平織クロスを
得た。

第４図のプリプレグ製造装置に第５図（Ａ）の様な溝加
工を施した凹部溝状となった溝付きロールを使用して上
記の平織クロスと２５０℃硬化型エポキン樹脂を塗工し
たシリコン両面離型紙により賦型処理を施し、繊維目付
２００９７ｍ！、樹脂含有率４５　ｗｔ４目標のクロス
プリプレグを作成した。又比較のために前記溝付きロー
ルのニップを開き前駅型処理を施さなりプリプレグも併
せて作成した。両者のプリプレグ表面を光学式粗さ計（
キーエース■高精度レーザー変位計Ｄｏ−２０００−［
０１ｏ）で測定した溝の深さを第１表に示す。これらプ
リプレグを各々第６図の様に途中脱気作業なしで１００
ブライ積層後ナイロンバッグを掛け、７５５１１１１１
１Ｈｇ　　以上の真空度で真空引きしながら第７図の様
な硬化スケジュールでオートクレーブ成形を行った。

成形物を各々第８図の様にａ−３２面、ｂ　−ｂ’面、
ｃ　−ｃ’面、ａ　−ａ’面、ｅ　−ｅ’面の５ケ所で
切断し、切断面を研磨した後光学顕微鏡によｌｓｏμ以
上の層間ボイドの個数を数え、その結果を第１表に併せ
て示した。第１表中プリプレグの厚さはダイヤルゲージ
式布厚計により測定した。

実施例２．比較例２ 実施例１で用いたプリプレグと同じものを使用し、成形
体表面ピンホールに関する実験を行なった。

第６図のステンレス型を鏡面とし、積層に際し凹凸ロー
ルで処理したプリプレグ面を下にして真空バッグ成形を
行った。との時積層け５ブライとし、加圧成形は行わな
かった。温度プロフィールは第７図のようにした。この
時、比較のため凹凸ロールのニップ処理を施さなりプリ
プレグにつｂても同様に積層板を作成した。

その結果、凹凸ロールを用すたプリプレグでは成形体表
面にピンホールは観察されなかったが、ニップ処理を施
さｋいプリプレグでは１００ｍＸ　１００　ｗａｘクロ
ス中で繊維束が交差する点に２０ケ以上のピンホールが
！！！察された。

〈発明の効果〉 本発明によれば凹凸ロールを用いることによシ、成形さ
れ走積層板中にボイドがなく、かつ積層板表面が良好な
外観をもつことができるクロス（ｙナレグを生産するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプリプレグの積層後の断面模式図（Ａ
）及び離型紙上に担持された本発明のプリプレグの模式
図（Ｂ）、第２図は従来の積層プリプレグの断面模式図
、第３図は従来の積層プリプレグの空気溜りを示す模式
図（Ａ）及びその側面図（Ｂ）、第４図は本発明のプリ
プレグの製造に好適な装置の概略図を示す。６は予熱プ
レート、１２は凹凸ロールである。第５図は凹凸ロール
の平面図（図５−Ａ−ａ及び図５−Ｂ−ａ）及び断面図
（図５−Ａ−ｂ及び図５−Ｂ−１））を示し、図中矢印
はロールの局方向に一致する。 第６図はプリプレグ製造用脱気装置、第７図はプリプレ
グ硬化時間と温度圧力のプロファイル、第８図はプリプ
レグの切断面を示す模式図を各示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも片面の表面に連続した凹部を有する織物
   強化熱硬化性プリプレグ ２、凹凸部を有するロールにより、織物強化熱硬化型樹
   脂プリプレグ表面に連続した凹部を賦型することを特徴
   とする請求項１記載のプリプレグの製造法