JPH0489209A - プリプレグの製造法 - 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】 の１ 本発明は、一般に、樹脂塗工紙にて強化繊維を挟持して
、加熱加圧することにより強化繊維に樹脂を含浸させプ
リプレグを製造する方法に関するものであり、特に、離
型紙にマトリクス樹脂がストライプ状にコーティングさ
れた樹脂塗工紙を用いることを特徴とするプリプレグの
製造法に関するものである。

従」Ｌ二」Ｌ術 近年、航空、宇宙、自動車などの運輸分野、建築分野、
機械分野、及びスポーツ、レジャー分野などにおいて種
々のプリプレグが使用されている。

プリプレグは、離型紙の表面にマトリクス樹脂をコーテ
ィングして形成された両樹脂塗工紙の間に、或いは樹脂
塗工紙と単なる離型紙との間に強化繊維を供給し、ホッ
トプレス手段にて該強化繊維に樹脂を含浸させ、その後
片方の離型紙を剥離した後カバーフィルムを剥離可能に
貼着して製造される。

このようにして製造されたプリプレグは一般にはロール
状に巻かれ、必要に応じて、所定寸法、形状に切断され
、カバーフィルムを剥離し、通常複数枚を互に積層する
ことによって、使用される。

が　　しよ　とする 従来、プリプレグを積層した場合に、第８図に図示する
ように、両プリプレグ１０．１０の積層境界面に空気が
閉じ込められたボイド■が形成されることが頻繁に見受
けられる。斯るボイド■は、プリプレグの強度を低下さ
せるなどの物性の低下をもたらすのみならず、特に強化
繊維として炭素繊維を使用した場合などにはボイド部分
がふ（らみとなり、外観上も好ましくなく、極カポイド
の発生を防止することが望まれる。

この解決策として、プリプレグをオートクレーブ中にて
加圧、加熱して積層するときに、真空弓きすることによ
ってボイドの発生をな（すことが試みられている。この
方法は、極めて有効な手段であるが、完全にボイドの発
生を抑えることはできない。

本発明者らは、この問題を解決するべく多くの研究実験
を行なった結果、第７図に図示するように、カバーフィ
ルム１０３を剥離した後のプリプレグ１０の表面は極め
て平滑性が良く、このように平滑性の良い両プリプレグ
を重ね合わせた場合には、−度積層境界面に取り込まれ
た空気は抜は道がなくボイドとなることが分かった。そ
のため、本発明者らは、プリプレグの表面を、第９図及
び第１０図に図示するように、強化繊維の軸線方向に沿
って溝（ストライプ）Ｓを形成することによって、上記
ボイドＶの発生の問題が解決されることを見出した。

つまり、第９図及び第１０図に図示されるように、スト
ライプが形成されたプリプレグ、所謂、ストライプ入り
プリプレグ１０を用いて積層した場合に、例えプリプレ
グを積層するときに空気が積層境界面に取り込まれたと
しても、このような空気は、プリプレグを一端から順に
他端へと向かって重ね合わせるに従って、強化繊維の長
平方向に沿って形成されたストライプＳを通して他端へ
と導かれ外部へと逃出することとなり、従来のように両
プリプレグの積層境界面にボイドが形成され、残留する
ことがな（なった。

本発明は斯る新規な知見に基づきなされたものである。

従って、本発明の目的は、プリプレグを積層するに際し
てボイドの発生が防止されるストライプ入りプリプレグ
の製造法を提供することである。

課　を　°するための 上記目的は本発明に係るストライプ入りプリプレグの製
造法によって達成される。要約すれば、本発明は、第１
及び第２樹脂塗工紙の間に、又は第１若しくは第２樹脂
塗工紙と単なる離型紙との間に強化繊維を供給し、ホッ
トプレス手段にて該強化繊維に樹脂を含浸させ、その後
片方の離型紙を剥離した後カバーフィルムを剥離可能に
貼着して製造されるプリプレグの製造法において、前記
第１樹脂樹脂塗工紙及び／又は第２樹脂塗工紙は、離型
紙の表面に、該離型紙の長手方向に沿ってストライプ状
にマトリクス樹脂がコーティングされていることを特徴
とするプリプレグの製造法である。

前記ストライプ状にマトリクス樹脂がコーティングされ
た樹脂塗工紙は、（１）速度■、によって回転する塗工
ロールによって、該塗工ロール対してＶＰ／ＶＰ≦０．
８を満たす速度ＶＰにて対向して搬送される離型紙に、
所定粘度のマトリクス樹脂をストライプ状にコーティン
グすることによって製造されるか、（２）速度■、によ
って回転する塗工ロールによって、該塗工ロール対して
ＶＰ／Ｖｐ　＝Ｑ、９〜１．２を満たす速度Ｖｐにて対
向して搬送される離型紙に、所定粘度のマトリクス樹脂
を一様にコーティングし、次いで櫛歯状ストライプ形成
部材にて塗膜をストライプ状に成形することによって製
造されるか、又は（３）速度Ｖ＋によって回転する段つ
き塗工ロールによって、該塗工ロール対してＶ　ｌ　／
　Ｖ　Ｐ　＝０　。

９〜１．２を満たす速度ＶＰにて対向して搬送される離
型紙に、所定粘度のマトリクス樹脂をストライプ状にコ
ーティングすることによって製造される。

東ＪＬ例 以下、本発明に係るストライプ入りプリプレグの製造法
を図面を参照して詳細に説明する。

本発明によれば、ストライプ入りプリプレグは、離型紙
の表面にマトリクス樹脂がコーティングされて形成され
た両樹脂塗工紙の間に、或いは樹脂塗工紙と単なる離型
紙との間に強化繊維を供給し、ホットプレス手段にて該
強化繊維に樹脂を含浸させ、その後片方の離型紙を剥離
した後カバーフィルムを剥離可能に貼着して製造され、
従来のプリプレグ製造装置を好適に利用し得るが、本発
明の製造法は使用される樹脂塗工紙に特徴を有する。

つまり、本発明に使用される樹脂塗工紙１００は、第１
図に図示されるように、離型紙１０１表面に、その長手
方向に沿ってマトリクス樹脂１０２がストライプ状にコ
ーティングされたものとされる。又、保管のためにその
表面には必要に応じてカバーフィルム１０３が貼着され
ており、使用に際して剥される。

離型紙１０１上のストライプ状マトリクス樹脂のコーテ
ィング形状、即ち、厚さ（ｔ）、輻（Ｗｃ　）及び間隔
（Ｗｔ　）は任意に変更することができ、一般に、厚さ
（１）は２０〜１００μｍ、幅（Ｗｃ）は２〜３ｍｍ、
及び間隔（ＷＥ　）は０．３〜１ｍｍの範囲で適当に選
択される。

次に、このような樹脂塗工紙１００の製造法について説
明する。

第２図に、本発明にて使用される樹脂塗工紙１００を製
造するため製造装置の概略構成が示される。本実施例に
て、樹脂塗工紙製造装置は、対向配置された第１及び第
２塗エロール２０１．２０２と、第１塗エロール２０１
′に対して対向配置された離型紙搬送ロール２０３とを
具備する。

第１及び第２塗エロール２０１．２０２の一側にはマト
リクス樹脂貯槽２０４が配置され、第１及び第２塗エロ
ール２０１．２０２のニップ部２０５に適当な粘度とさ
れたマトリクス樹脂１０２を供給する。又、離型紙１０
１は、供給ロール２０６から離型紙搬送ロール２０３の
外周囲を巻回され、次いでガイドロール２０７を介して
巻き取りロール２０８へと巻き取られる。

上記構成にて、第１及び第２塗エロール２０１．２０２
は同方向、即ち第２図で時計方向へとそれぞれＶＰ　、
ＶＰで回転され、又、離型紙１０１は、第２図で時計方
向に回転する搬送ロール２０３によって、第１塗エロー
ル２０１と対向方向に速度Ｖｐにて搬送される。従って
、第１及び第２塗エロール２０１．２０２のニップ部２
０５に適当な粘度にて供給されたマトリクス樹脂１０２
は、第１塗エロール２０１にて離型紙１０１側へと転移
され、離型紙１０１表面に所定厚さの塗膜にてコーティ
ングされる。一方、第２塗エロール２０２表面のマトリ
クス樹脂は、該ロール２０２に隣接して配置されたドク
ターブレード２０９にて除去され、貯槽２０４へと戻さ
れる。貯槽２０４には、マトリクス樹脂１０２を所定温
度に保持するための加熱手段（図示せず）が設けられる
のが好適である。

所定厚さのマトリクス樹脂塗膜１０２が形成された離型
紙１０１は、その後、カバーフィルム１０３が貼り付は
ロール２１０にて貼着され、上述のように巻き取りロー
ル２０８に巻き取られる。

本発明者らは、上記構成の樹脂塗工紙製造装置にて、第
１塗エロール２０１の速度ｖ１に対する搬送ロール２０
３即ち離型紙１０１の送り速度ｖＰの割合（ｖ、／ｖｐ
　）を従来行なわれている０、９〜１．２ではなく、０
．８以下とすることによって、つまり、ｖ　＋　／　ｖ
　ｐ≦０．８と設定することによって、第１図に図示す
るようにマトリクス樹脂１０２を離型紙１０１上にスト
ライプ状にコーティングし得ることを見出した。

具体的にその構成の一例を示せば、 ・第１塗エロールの直径　　　　　５００ｍｍ周速度（
Ｖ＋　）　　１２０ｍｍ／ｓｅｃ・第２塗エロールの直
径　　　　　３００ｍｍ周速度（Ｖ　ｔ　）　　　１７
　ｍｍ／ｓｅｃ・第１塗エロールと第２塗エロール との間隙　　　　　　　　　　　　５０μｍ・搬送ロー
ルの直径　　　　　　　４００　ｍｍ・離型紙の速度（
Ｖｐ　）　　　　　　１７０ｍｍ／ｓｅｃ・マトリクス
樹脂　　　　　　　　エポキシ樹脂粘度（７０℃）　２
万センチポアズ にて、第１図に示すような、厚さ（１）が５０μｍ、幅
（ｗｅ　）が２〜３ｍｍ、及び間隔（ＷＥ　）が０．３
〜１ｍｍの樹脂塗工紙１００が得られた。なお、本実施
例で、エポキシ樹脂には硬化剤としてジシアンジアミド
が添加された。

この樹脂塗工紙を使用して、強化繊維として炭素繊維を
用いたストライプ入りプリプレグを製造した。第３図を
参照してその製造法を説明する。

本実施例で、クリルスタンド、即ち、繊維供給手段１か
ら導出された炭素繊維Ｆは供給ローラ２ａ、２ｂ間へと
通される。一方、樹脂塗工紙ワインダ３及び４に巻回さ
れている、本発明に従って構成される樹脂塗工紙１００
Ａ及び１００Ｂが供給ローラ２ａ、２ｂへと引き出され
、前記炭素繊維Ｆを挟持する。このとき、樹脂塗工紙１
００Ａ及び１００Ｂは、互にそれぞれのマトリクス樹脂
１０１同志が対面して接合するようにして送給される。

樹脂塗工紙１００Ａ、炭素繊維Ｆ及び樹脂塗工紙１００
Ｂから成る層状体は、ホットプレス手段５へと供給され
、炭素繊維Ｆに樹脂が含浸されて樹脂含浸強化繊維層、
即ちプリプレグ層Ｐが形成される。

次いで、必要に応じて冷却手段（図示せず）にて所定温
度に冷却された後、剥離ローラ６を介して樹脂塗工紙１
００Ａの離型紙１ＯＩＡが剥離され、代りに、カバーフ
ィルムワインダ７から引き出されたカバーフィルムＣが
供給ローラ８を介して上記プリプレグ層２表面に重ねら
れる。このようにして製造されたプリプレグ１０は、巻
取軸９にロール状に巻き取られる。本実施例で、プリプ
レグ１０におけるマトリクス樹脂の含有量は３５重量％
であった。

上記一連の製造工程にて製造されたプリプレグ１０をそ
の後、カバーフィルムを剥離してその表面を観察したと
ころ、第９図に図示されるように、プリプレグの炭素繊
維の配列方向に沿って多数の溝、即ちストライプＳが形
成されていた。

又、該プリプレグを所定寸法に切断して、オートクレー
ブ中で、真空引きしながら積層したが、積層境界面での
ボイドの発生は全くなかった。

上記製造法にて、樹脂塗工紙１００Ａ及び１００Ｂは、
本発明に従って構成された第１図に図示するような樹脂
塗工紙１００を用いるものとして説明したが、場合によ
っては、いずれか一方の樹脂塗工紙１００Ａ又は１００
Ｂは、離型紙上にマトリクス樹脂が一様にコーティング
された従来の樹脂塗工紙を用いても良く、或はマトリク
ス樹脂がコーティングされていない単なる離型紙とする
こともできる。

第１図に図示されるような本発明に従って構成される樹
脂塗工紙１００は、第４図及び第５図に示す方法にても
製造可能である。

つまり、この実施例によれば、第２図に示したと同じ製
造装置が使用されるが、第１塗エロール２０１の速度■
１に対する搬送ロール２０３即ち離型紙１０１の送り速
度■、の割合（ＶＰ／ＶＰ）を従来と同じ（、Ｖ　ｌ　
／　Ｖ　Ｐ　〜０　、９〜１．２に設定して、マトリク
ス樹脂１０２が離型紙１０１上に一様にコーティングさ
れる。

本実施例によれば、第５図に図示するように、多数の突
起２２１を備えた櫛歯状のストライプ形成部材２２０が
離型紙１０１を横断して該離型紙上に配置されており、
従って、離型紙１０１表面に一様にコーティングされた
マトリクス塗布膜１０２は、該ストライプ形成部材２２
０にて、第１図に図示するようなストライプ形状へと成
形される。

従って、ストライプ形成部材２２０は、所望される樹脂
塗工紙のストライプ状マトリクス樹脂のコーティング形
状と相補形状に形成され、例えば、厚さ（Ｔ）が３ｍｍ
のスチレンレススチール板のような金属板を使用し、突
起２２１の幅（ｗ）が２〜３ｍｍ、各突起２２１のピッ
チ（ρ）が２．３〜４ｍｍ、及び突起の高さ（ｈ）を１
００μｍ以上とすることができる。

更に又、本発明に従って構成される樹脂塗工紙１００は
、第２図に示した製造装置において、第１塗エロール２
０１を、第６図に図示するように段つきロールとするこ
とによって製造することができる。

段つきロール２０１は、大径ロール部 ２０１ａと、小径ロール部２０１ｂとを備え、大径ロー
ル部２０１ａは、幅（ｗ）が２〜３ｍｍ、各大径ロ一部
２０１ａのピッチ（Ｉ２）が２．３〜４ｍｍ、及び大径
ロール部２０１ａと小径ロール部２０１ｂとの段差（ｈ
）は１１００ｕ以上とすることができる。つまり、段つ
きロール２０１は、その該周部の縦断面が所望される樹
脂塗工紙のストライプ状マトリクス樹脂のコーティング
形状と相補形状に形成される。

本実施例にて、第１塗エロール２０１と第２塗エロール
２０２とは、第１塗エロール２０１の大径ロール部２０
１ａの外周が第２塗エロール２０２の外周に実質的に当
接する程度に近接配置され、又、第１塗エロール２０１
の大径ロール部２０１ａの速度■１に対する搬送ロール
２０３即ち離型紙１０１の送り速度ＶＰの割合（■１／
ｖｐ）は従来と同じく、ＶＰ／ｖｐ　＝Ｑ、９〜１．２
に設定される。

本実施例によれば、貯槽２０４内のマトリクス樹脂１０
２は、第１塗エロール２０１によりストライプ状に離型
紙１０１側へと搬送され、離型紙上に転移され、従って
、離型紙表面にストライプ状にコーティングされる。

上記説明では、第１０−ル２０１が段つきロールに形成
されるものとして説明したが、第６図に一点鎖線にて図
示するように、第１塗エロール２０１の代わりに第２塗
エロール２０２を段つきロールに形成することもでき、
更には、第１及び第２塗エロール２０１．２０２共に段
つきロールとすることもできる。

第４図〜第６図に関連して説明した製造法にて製造され
た樹脂塗工紙を用いても、例えば第３図に示したプリプ
レグの製造法にて、上記説明したと同様に、ストライプ
入りプリプレグを好適に製造し得る。

更に、上記各実施例にては、プリプレグ１００は、強化
繊維は炭素繊維であり、マトリクス樹脂はエポキシ樹脂
であるとして説明したが、本発明に係るプリプレグの強
化繊維及びマトリクス樹脂としては任意のものを使用す
ることができ、例えば、強化繊維としては、ガラス繊維
、アラミド繊維、その他種々の繊維を、又、マトリクス
樹脂としては、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹
脂、ウレタンアクリレート樹脂、ビニルエステル樹脂、
ポリウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂が好適に使用可能
である。又、硬化温度が５０〜２００℃となるように硬
化剤その他の付与剤、例えば可撓性付与剤などが適当に
添加されるのが好ましい。

及１と肱釆 以上の如くに本発明に係るストライプ入りプリプレグは
、強化繊維の軸線方向に沿って多数のストライプが形成
されているので、プリプレグを積層するに際してボイド
の発生が防止され、物性の低下のない、しかも外観的に
優れた積層プリプレグを提供し得るという特長を有する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従って構成された樹脂塗工紙の斜視
図である。 第２図は、樹脂塗工紙の製造法の一実施例を説明する製
造装置の構成図である。 第３図は、本発明を実施するための製造法を説明する製
造装置の構成図である。 第４図は、樹脂塗工紙の製造法の他の実施例を説明する
製造装置の構成図である。 第５図は、ストライプ形成部材の正面図である。 第６図は、塗工ロールの他の実施例の正面図である。 第７図は、従来のプリプレグの横断面図である。 第８図は、従来のプリプレグを積層したときの状態を示
す斜視図である。 第９図は、本発明にて製造されるストライプ入りプリプ
レグの横断面図である。 第１０図は、本発明にて製造されるストライプ入りプリ
プレグの表面を示す斜視図である。 ｌ　Ｏ： 復代理人 プリプレグ 。離型紙 ：マトリクス樹脂 、カバーフィルム 、塗工ロール 搬送ロール ストライプ形成部材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）第１及び第２樹脂塗工紙の間に、又は第１若しくは
   第２樹脂塗工紙と単なる離型紙との間に強化繊維を供給
   し、ホットプレス手段にて該強化繊維に樹脂を含浸させ
   、その後片方の離型紙を剥離した後カバーフィルムを剥
   離可能に貼着して製造されるプリプレグの製造法におい
   て、前記第１樹脂樹脂塗工紙及び／又は第２樹脂塗工紙
   は、離型紙の表面に、該離型紙の長手方向に沿ってスト
   ライプ状にマトリクス樹脂がコーティングされているこ
   とを特徴とするプリプレグの製造法。 ２）前記ストライプ状にマトリクス樹脂がコーティング
   された樹脂塗工紙は、速度Ｖ＿１によって回転する塗工
   ロールによって、該塗工ロール対してＶ＿１／Ｖ＿Ｐ≦
   ０．８を満たす速度Ｖ＿Ｐにて対向して搬送される離型
   紙に、所定粘度のマトリクス樹脂をストライプ状にコー
   ティングすることによって製造され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。 ３）前記ストライプ状にマトリクス樹脂がコーティング
   された樹脂塗工紙は、速度Ｖ＿１によって回転する塗工
   ロールによって、該塗工ロール対してＶ＿１／Ｖ＿Ｐ＝
   ０．９〜１．２を満たす速度Ｖ＿Ｐにて対向して搬送さ
   れる離型紙に、所定粘度のマトリクス樹脂を一様にコー
   ティングし、次いで櫛歯状ストライプ形成部材にて塗膜
   をストライプ状に成形することによって製造されること
   を特徴とする請求項１記載のプリプレグの製造法。 ４）前記ストライプ状にマトリクス樹脂がコーティング
   された樹脂塗工紙は、速度Ｖ＿１によって回転する段つ
   き塗工ロールによって、該塗工ロール対してＶ＿１／Ｖ
   ＿Ｐ＝０．９〜１．２を満たす速度Ｖ＿Ｐにて対向して
   搬送される離型紙に、所定粘度のマトリクス樹脂をスト
   ライプ状にコーティングすることによって製造されるこ
   とを特徴とする請求項１記載のプリプレグの製造法。