(57)【要約】【課題】コストの大幅な上昇を招くことなく積層工程を自動化することが可能な繊維強化樹脂複合体の製造方法を提供する。【解決手段】離型剤を塗布した積層治具１上に熱硬化性樹脂組成物を繊維強化層に含浸したプリプレグＸを順次積層してプリプレグ積層体Ｙを成形し、そのプリプレグ積層体Ｙを加熱硬化して繊維強化樹脂複合体を製造する繊維強化樹脂複合体の製造方法において、離型剤を塗布した積層治具１上にプリプレグＸのマトリックス樹脂に含まれる成分を主成分とする粘着付与剤を塗布して粘着付与層１１を形成した後、プリプレグＸを積層する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
離型剤を塗布した積層治具上にマトリック樹脂として熱硬化性樹脂組成物を強化繊維に含浸したプリプレグを順次積層してプリプレグ積層体を成形し、該プリプレグ積層体を加熱硬化して繊維強化樹脂複合体を製造する繊維強化樹脂複合体の製造方法において、前記離型剤を塗布した積層治具上に前記熱硬化性樹脂組成物に含まれる成分を主成分とする粘着付与剤を塗布した後、前記プリプレグを積層する繊維強化樹脂複合体の製造方法。
【請求項２】
前記プリプレグが強化繊維束に熱硬化性樹脂組成物を含浸したトウプリプレグを配列してなる請求項１に記載の繊維強化樹脂複合体の製造方法。
【請求項３】
前記粘着付与剤が室温で粘性を有する前記熱硬化性樹脂組成物に含まれる成分である請求項１または２に記載の繊維強化樹脂複合体の製造方法。
【請求項４】
前記粘着付与剤がＢステージ化してなる請求項１，２または３に記載の繊維強化樹脂複合体の製造方法。
【請求項５】
前記粘着付与剤が前記熱硬化性樹脂組成物と同じ硬化温度を有する請求項１，２，３または４に記載の繊維強化樹脂複合体の製造方法。
【請求項６】
前記熱硬化性樹脂組成物がエポキシ樹脂組成物である請求項１，２，３，４または５に記載の繊維強化樹脂複合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維強化樹脂複合体の製造方法に関し、更に詳しくは、コストの大幅な上昇を招くことなく積層工程を自動化できるようにした繊維強化樹脂複合体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
炭素繊維などの強化繊維に熱硬化性樹脂組成物を含浸したプリプレグを加熱硬化してなる繊維強化樹脂複合体は、ゴルフクラブ、テニスラケット、スキー板などのスポーツ用途をはじめ、航空機やロケットなどの航空分野の構造材料として幅広く用いられている。
【０００３】
従来、このような繊維強化樹脂複合体は、離型剤を塗布した積層治具上に作業者がプリプレグを順次積層してプリプレグ積層体を成形した後、該プリプレグ積層体を加熱硬化して製造するようにしている。
【０００４】
近年では、例えば、強化繊維束に熱硬化性樹脂組成物を含浸した幅数ミリのトウプリプレグを用いて、積層工程を自動化することが行われるようになってきた。この積層工程は、予めボビンに巻き取られたトウプリプレグを引き出して圧着ローラにより積層治具上に圧着し、次いでカッターにより切断し、この工程を繰り返し行ってトウプリプレグを隙間なく敷き詰めることにより１層のプリプレグ成形体を形成し、このようなプリプレグ成形体を順次積層しながら形成することによりプリプレグ積層体を成形するものである。
【０００５】
しかしながら、積層治具上には離型剤が塗布されているために治具の表面が滑り易く、その結果、１層目のプリプレグ成形体を形成する際に積層治具上にトウプリプレグが密着せずに剥がれ、それにより位置ズレが生じる。
【０００６】
そこで、上記対策として、１層目のプリプレグ成形体を別途用意し、それを作業者が治具上の所定位置に位置決めして配置してから、２層目以降を上述したトウプリプレグにより自動形成せざるを得ない。そのため、積層工程を完全に自動化することができず、しかも１層目のプリプレグ成形体を別途用意しなければならず、更に人手を介するため、コストが大幅に上昇する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、コストの大幅な上昇を招くことなく積層工程を自動化することが可能な繊維強化樹脂複合体の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、離型剤を塗布した積層治具上にマトリック樹脂として熱硬化性樹脂組成物を強化繊維に含浸したプリプレグを順次積層してプリプレグ積層体を成形し、該プリプレグ積層体を加熱硬化して繊維強化樹脂複合体を製造する繊維強化樹脂複合体の製造方法において、前記離型剤を塗布した積層治具上に前記熱硬化性樹脂組成物に含まれる成分を主成分とする粘着付与剤を塗布した後、前記プリプレグを積層することを特徴とする。
【０００９】
このように離型剤を塗布した積層治具上に粘着付与剤を塗布し、その上にプリプレグを積層するようにしたので、プリプレグを積層治具上に密着して貼り付けることができ、位置ズレが生じることがない。そのため、従来のように１層目のプリプレグ成形体を別途用意したり、人手による作業が不要になり、積層工程を自動化してコストダウンを図ることができる。
【００１０】
また、粘着付与剤がプリプレグのマトリックス樹脂に含まれる成分を主成分とするため、プリプレグのマトリックス樹脂製造時にその一部を利用でき、別途新たに初めから製造する必要がないので、コストの大幅な上昇を回避することができる。
【００１１】
更に、加熱硬化後に積層治具を繊維強化樹脂複合体から除去した際に、１層目の表面には粘着付与剤の層が残るが、同じマトリックス樹脂に含まれる成分であるため、それを除去する必要がなく、繊維強化樹脂複合体成形後に新たな工程の増加を招くことがない。
【００１２】
また、積層治具が複曲面形状の治具であっても容易にプリプレグを密着させて貼り付けることができるので、作業効率の改善が可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の繊維強化樹脂複合体の製造方法の要部の一例を示し、１は積層治具、２は強化繊維束に熱硬化性樹脂組成物を含浸した幅数ミリのトウプリプレグＰを積層治具１に圧着する圧着ローラ、３は不図示の複数のボビンからそれぞれ巻き出された複数のトウプリプレグＰを配列して圧着ローラ２に送るガイド、４はトウプリプレグＰをボビンから引き出す左右の駆動ローラ、５はトウプリプレグＰを切断するカッター、６はトウプリプレグＰが圧着される直前の圧着面を所定の温度に加熱するための温風を供給するノズルである。
【００１５】
以下、本発明の方法を図１，２を参照しながら説明する。先ず、図２（ａ）に示すように、積層治具１の表面１ａに離型剤を塗布して、離型剤層１０を形成する。次いで、その離型剤層１０上に、トウプリプレグＰを貼り付ける前に、粘着付与剤を塗布手段７により塗布し、粘着付与層１１を形成する。
【００１６】
ここで使用される粘着付与剤は、トウプリプレグＰを構成するマトリックス樹脂に含まれる成分を主成分とするものである。例えば、マトリックス樹脂に液状２官能型エポキシ樹脂を主成分とする１２０℃硬化型のエポキシ樹脂組成物を用いた場合、粘着付与剤は液状２官能型エポキシ樹脂を主成分とし、室温で適度な粘着性を有するように、例えば室温で固形のエポキシ樹脂のような添加剤を配合したエポキシ樹脂組成物である。
【００１７】
このエポキシ樹脂組成物には、マトリックス樹脂と同種の硬化剤及び硬化促進剤を配合し、同じ硬化温度で硬化するようにするのが加熱工程を容易にする上で好ましい。
【００１８】
例えば、上記１２０℃硬化型のエポキシ樹脂組成物が液状２官能型エポキシ樹脂１００質量部に対し、室温で固形のエポキシ樹脂を１〜１００質量部、高靱性化エポキシ樹脂を１〜５０質量部、アミン系硬化剤を３〜３０質量部含有する場合、粘着付与剤は液状２官能型エポキシ樹脂１００質量部に対し、室温で固形のエポキシ樹脂を１〜１００質量部、アミン系硬化剤を３〜３０質量部含有するようにした配合にすることができる。
【００１９】
図１に示す方法では、ノズル６からの温風によりトウプリプレグＰが圧着される直前の圧着面が６０℃程度に加熱されるため、この温度でも粘着性を有するようにしたものが使用される。このような粘着付与剤としては、上述したエポキシ樹脂の場合、難燃型エポキシ樹脂（室温で固形のエポキシ樹脂）及び／または高靭性化エポキシ樹脂を有するエポキシ樹脂組成物をＢステージ化（予め樹脂及び硬化剤を部分的に反応させ、樹脂の分子量を上昇させること）したものが使用できる。好ましくは、粘着性を高めるため、Ｂステージ化したエポキシ樹脂組成物に更に液状２官能型エポキシ樹脂を微量（１〜１０質量％）配合して調製したエポキシ樹脂組成物がよい。
【００２０】
粘着付与剤は、上述したエポキシ樹脂組成物以外の熱硬化性樹脂組成物を用いた場合にも、上記と同様のことが言える。
【００２１】
上記粘着付与剤は、有機溶剤により希釈してスプレー塗布されるが、その際の樹脂濃度としては１０〜２０質量％程度にするのがよい。粘着付与剤により形成される粘着付与層１１の厚みとしては、０．０１〜０．０２ｍｍ程度になるようにするのがよい。
【００２２】
粘着付与剤塗布後、圧着ローラ２を積層治具１の長手方向に移動させながらトウプリプレグＰを積層治具１上の粘着付与層１１上に圧着し、次いでカッター５により切断し、積層治具１を回転させて次の箇所に同様にしてトウプリプレグＰを貼り付け、トウプリプレグＰを隙間なく積層治具１上に敷き詰めて配列した１層目のプリプレグ成形体（プリプレグ）Ｘを形成する（図１及び図２（ｃ）参照）。
【００２３】
次いで、圧着ローラ２でトウプリプレグＰを１層目のプリプレグ成形体上に同様にして圧着し、２層目のプリプレグ成形体Ｘを形成する。
【００２４】
このプリプレグ積層工程では、圧着するトウプリプレグＰを密着し易くして圧着面にエアを閉じ込めないようにするため、トウプリプレグＰを圧着する直前の圧着面を圧着ローラ２と共に移動するノズル６からの温風により加熱する。
【００２５】
所定の積層数のプリプレグ積層体Ｙが積層治具１上に成形される（図２（ｄ）参照）と、それを従来と同様にして、加熱室で加熱硬化させて繊維強化樹脂複合体を得る。
【００２６】
上述した本発明によれば、離型剤を塗布した積層治具１上に粘着付与剤を塗布し、その上にトウプリプレグＰを積層して１層目のプリプレグ成形体Ｘを形成するようにしたので、トウプリプレグＰが密着して剥がれることがない。そのため、位置ズレが生じることがないので、１層目のプリプレグ成形体を別途用意したり、人手による作業が不要となり、積層工程を自動化してコストダウンを図ることができる。
【００２７】
しかも、粘着付与剤をプリプレグのマトリックス樹脂に含まれる成分を主成分とするため、プリプレグのマトリックス樹脂製造時にその一部を利用できるので、別途新たに初めから製造する必要がなく、従ってコストの大幅な上昇を招くことがなく、更に加熱硬化後に積層治具１を繊維強化樹脂複合体から除去した際に、１層目の表面には粘着付与層１１が残るが、同じマトリックス樹脂であるため、それを除去する必要がなく、繊維強化樹脂複合体成形後に工程数を増加させることがない。
【００２８】
また、図示する積層治具１のような複曲面形状の治具であっても容易にトウプリプレグＰを密着させて貼り付けることができるので、作業効率を大幅に向上することができる。
【００２９】
本発明において、トウプリプレグＰのマトリックス樹脂に使用される熱硬化性樹脂組成物としては、従来公知のもの（エポキシ樹脂、マレイミド樹脂、ナジック酸末端基を有する樹脂、アセチレン末端基を有する樹脂、ビニル末端基を有する樹脂など）が使用でき、例えば、エポキシ樹脂を好ましく挙げることができる。
【００３０】
トウプリプレグＰの強化繊維としては、従来からプリプレグに用いられているものであればいずれの繊維であってもよく、例えば、強度の点からは炭素繊維を好ましく挙げることができる。
【００３１】
本発明は、上記実施形態では、トウプリプレグＰを使用する例を示したが、他の形状のプリプレグを用いて積層工程を自動で行うようにした場合にも、好適に用いることができる。
【００３２】
【発明の効果】
上述したように本発明は、離型剤を塗布した積層治具上にプリプレグのマトリックス樹脂に含まれる成分を主成分とする粘着付与剤を塗布した後、プリプレグを積層するようにしたので、コストの大幅な上昇を招くことなく積層工程を自動化することが可能になる。
【００３３】
また、繊維強化樹脂複合体成形後に新たな工程の増加を招くことがなく、更に積層治具が複曲面形状の治具であっても容易にプリプレグを密着させて貼り付けることができるので、作業効率の改善が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の繊維強化樹脂複合体の製造方法の一例を示す要部説明図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の製造方法の工程を示す断面説明図である。
【符号の説明】
１　積層治具　　　　　　　　　　　　２　圧着ローラ
３　ガイド　　　　　　　　　　　　　４　駆動ローラ
５　カッター　　　　　　　　　　　　６　ノズル
１１　粘着付与層　　　　　　　　　　Ｐ　トウプリプレグ
Ｘ　プリプレグ成形体（プリプレグ）　Ｙ　プリプレグ積層体
【図１】
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【図２】
2004025735.tif 000004