JP3308965B2 - Prepreg - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば航空機の
機体などの構造用部材を成形するために用いられるプリ
プレグに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a prepreg used for forming a structural member such as an airframe of an aircraft.
【0002】[0002]
【従来の技術】図12は、従来の技術の層間粒子強化型
プリプレグ1の一部を示す断面図である。たとえば航空
機の機体は、繊維強化樹脂系の複合材料であるプリプレ
グ1を用いて成形される。プリプレグ1は、繊維材2に
マトリックス樹脂3が含浸された繊維強化層4と、繊維
強化層4の厚み方向両側にそれぞれ形成され、マトリッ
クス樹脂3に微粒子5が混入される粒子強化層6とを有
している。またプリプレグ1は、各粒子強化層6の外側
から、離型シート7によってそれぞれ覆われ、傷付くこ
とが防止されている。各離型シート7を剥離し、プリプ
レグ1を積層した後マトリックス樹脂3が硬化され、上
述の航空機の機体が成形される。2. Description of the Related Art FIG. 12 is a cross-sectional view showing a part of a prepreg 1 of the related art in which interlayer particle reinforcement is applied. For example, the body of an aircraft is formed using a prepreg 1 which is a fiber-reinforced resin-based composite material. The prepreg 1 includes a fiber reinforced layer 4 in which a fiber material 2 is impregnated with a matrix resin 3, and a particle reinforced layer 6 formed on both sides in the thickness direction of the fiber reinforced layer 4 and in which fine particles 5 are mixed into the matrix resin 3. Have. Further, the prepreg 1 is covered with the release sheet 7 from the outside of each particle reinforcing layer 6 to prevent the prepreg 1 from being damaged. After releasing the release sheets 7 and laminating the prepregs 1, the matrix resin 3 is cured, and the above-described aircraft body is formed.
【0003】この機体を成形するためのプリプレグ1
は、成形後のじん性を向上して耐衝撃性を向上するため
に、粒子強化層6が形成されている。この粒子強化層6
を形成することによって、成形された機体に雹などが衝
突して衝撃力が加わっても、微粒子5が変形することに
よって衝撃力を吸収し、割れの発生を防止することがで
きる。[0003] A prepreg 1 for molding this airframe
Has a particle reinforcing layer 6 formed in order to improve the toughness after molding and improve the impact resistance. This particle reinforcing layer 6
By forming the particles, even if hail or the like collides with the molded body and an impact force is applied, the impact force is absorbed by the deformation of the fine particles 5, and the occurrence of cracks can be prevented.
【0004】図13は、プリプレグ1の製造手順を示す
斜視図であり、図13(1)は、繊維材2の両側に樹脂
シート12を配置した状態を示し、図13(2)は、プ
リプレグ1の両側に離型シート7を配置した状態を示
し、図13(3)は、プリプレグ1に離型シート7を貼
合わせた状態を示す。プリプレグ1は、炭素繊維から成
る厚さが0.12mmの繊維材2の両側に、微粒子5が
混入されたマトリックス樹脂3のシート材12を貼合わ
せ、厚み方向両側から加圧および加熱して、マトリック
ス樹脂3が繊維材2に含浸されるとともに、部分的に硬
化反応され、プリプレグ1が形成される。マトリックス
樹脂3は、たとえばビスマレイミド樹脂であって、シー
ト材12の厚みは、0.04mmである。微粒子5は、
粒径が10μmのポリアミド樹脂から成る粒子であり、
シート材に15g/m2の混入量で混入されている。こ
のプリプレグ1では、全体のマトリックス樹脂3の含有
率(レジンコンテント)Rcが40重量%である。FIG. 13 is a perspective view showing a manufacturing procedure of the prepreg 1, FIG. 13 (1) shows a state in which resin sheets 12 are arranged on both sides of the fiber material 2, and FIG. 13 shows a state in which the release sheets 7 are arranged on both sides, and FIG. 13C shows a state in which the release sheets 7 are bonded to the prepreg 1. The prepreg 1 is formed by laminating a sheet material 12 of a matrix resin 3 mixed with fine particles 5 on both sides of a fiber material 2 made of carbon fiber and having a thickness of 0.12 mm, and pressing and heating from both sides in the thickness direction. The matrix resin 3 is impregnated into the fiber material 2 and partially cured to form the prepreg 1. The matrix resin 3 is, for example, a bismaleimide resin, and the thickness of the sheet material 12 is 0.04 mm. The fine particles 5
Particles made of a polyamide resin having a particle size of 10 μm,
It is mixed in the sheet material at a mixing amount of 15 g / m 2 . In the prepreg 1, the total content (resin content) Rc of the matrix resin 3 is 40% by weight.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】図14は、プリプレグ
1の一部を拡大して詳細に示す断面図である。また図1
5は、一方の粒子強化層6を拡大して示す断面図であ
り、図15(1)は、離型シート7を部分的に剥離した
状態の断面を示し、図15(2)は、離型シート7を剥
離してから数分経過後の状態の断面を示す。プリプレグ
1を用いて航空機の機体を成形するにあたり、成形作業
を容易にして製造コストを低減するためには、積層装置
を用いてプリプレグ1を積層することによってこの積層
作業を容易にする必要がある。積層装置によるプリプレ
グ1の積層を可能にするためには、プリプレグ1にタッ
ク性が必要である。タック性は、マトリックス樹脂3に
よって得られ、マトリックス樹脂3が外表面を形成して
いれば積層装置を用いるのに十分なタック性が得られる
けれども、微粒子5がマトリックス樹脂3よりも外部に
突出していると、積層装置を用いることができる程度の
タック性が得られなくなる。FIG. 14 is a cross-sectional view showing an enlarged part of the prepreg 1 in detail. FIG.
5 is an enlarged cross-sectional view of one of the particle reinforcing layers 6, FIG. 15 (1) shows a cross section in a state where the release sheet 7 is partially peeled, and FIG. 3 shows a cross section in a state several minutes after the mold sheet 7 has been peeled off. In forming an aircraft body using the prepreg 1, in order to facilitate the forming operation and reduce the manufacturing cost, it is necessary to facilitate the laminating operation by laminating the prepreg 1 using a laminating apparatus. . In order to enable lamination of the prepreg 1 by the laminating apparatus, the prepreg 1 needs to have tackiness. The tackiness is obtained by the matrix resin 3. If the matrix resin 3 forms the outer surface, the tackiness sufficient for using the laminating apparatus can be obtained, but the fine particles 5 protrude outside the matrix resin 3. In such a case, the tackiness to the extent that the laminating apparatus can be used cannot be obtained.
【0006】プリプレグ1は、上述のようにマトリック
ス樹脂3の硬化反応が途中で抑制されている状態にあ
る。このプリプレグの粒子強化層6では、マトリックス
樹脂3は、繊維強化層4の繊維材2内に浸透しようとす
るのに対して、微粒子5は、繊維材2の外側(厚み方向
両側)に留まろうとする。離型シート7が貼着されてい
るときには、マトリックス樹脂3が離型シート7に粘着
していることによって、粒子強化層6のマトリックス樹
脂3の繊維材2への浸透が抑制され、図15(1)に示
すように、離型シート7が貼着されているときおよび離
型シート7が剥離された直後では、樹脂の枝などと呼ば
れるマトリックス樹脂3の微粒子5よりも外方に突出す
る部分11が広範囲で存在し、この部分11によって積
層装置を用いることができる程度のタック性は有してい
る。[0006] The prepreg 1 is in a state where the curing reaction of the matrix resin 3 is suppressed in the middle as described above. In the particle reinforced layer 6 of the prepreg, the matrix resin 3 tries to penetrate into the fiber material 2 of the fiber reinforced layer 4, whereas the fine particles 5 remain outside the fiber material 2 (both in the thickness direction). Try to. When the release sheet 7 is adhered, since the matrix resin 3 is adhered to the release sheet 7, the penetration of the matrix resin 3 of the particle reinforcing layer 6 into the fiber material 2 is suppressed, and FIG. As shown in 1), when the release sheet 7 is adhered and immediately after the release sheet 7 is peeled off, a portion projecting outward from the fine particles 5 of the matrix resin 3 called resin branches or the like. 11 are present in a wide range, and the portion 11 has such tackiness that a laminating apparatus can be used.
【0007】これに対して離型シート7を剥離してから
5分程度経過すると、粒子強化層6のマトリックス樹脂
3の繊維材2への浸透がさらに進行し、樹脂の枝と呼ば
れる部分11が消滅して、図14および図15(2)に
示すように微粒子5がマトリックス樹脂3よりも外部に
突出し、タック性が極めて低くなってしまう。したがっ
て離型シート7を剥離してから5分程度以上経過する
と、積層装置を用いて積層することができなくなる。こ
のようにプリプレグ1は、積層装置の適用が困難であ
り、手作業で積層している。On the other hand, when about 5 minutes have passed since the release sheet 7 was peeled off, the penetration of the matrix resin 3 of the particle reinforcing layer 6 into the fiber material 2 further progressed, and a portion 11 called a resin branch was formed. As shown in FIG. 14 and FIG. 15 (2), the fine particles 5 protrude outside the matrix resin 3 and the tackiness becomes extremely low. Therefore, when about 5 minutes or more have elapsed since the release sheet 7 was peeled off, the lamination cannot be performed using the laminating apparatus. As described above, the prepreg 1 is difficult to apply to the laminating apparatus, and is manually laminated.
【0008】このようなプリプレグ1のタック性を改善
(向上)するために、たとえばマトリックス樹脂3の含
有率Rcを高くすることが考えられるが、マトリックス
樹脂3の含有率Rcを高くするためにシート材12の厚
さを増したところで、微粒子5の割合はじん性を確保す
るために変えられないから、表面におけるタック性は改
善できない。また、プリプレグ1を積層するときに、プ
リプレグ1を、マトリックス樹脂3の粘度が低下する温
度まで加熱する方法が考えられるけれども、微粒子5が
外部に突出しているので、タック性を改善することがで
きない。またマトリックス樹脂3に溶剤を混合して粘性
を向上する方法が考えられるけれども、この方法もまた
上述と同様の理由によってタック性を改善することがで
きないばかりか、溶剤成分が成形後の材料中に気泡とな
って残留し、品質を著しく低下させる。To improve (improve) the tackiness of the prepreg 1, for example, it is conceivable to increase the content Rc of the matrix resin 3. However, in order to increase the content Rc of the matrix resin 3, When the thickness of the material 12 is increased, the ratio of the fine particles 5 cannot be changed in order to secure the toughness, so that the tackiness on the surface cannot be improved. Further, when laminating the prepreg 1, a method of heating the prepreg 1 to a temperature at which the viscosity of the matrix resin 3 decreases is considered, but tackiness cannot be improved because the fine particles 5 are projected outside. . Although a method of improving the viscosity by mixing a solvent with the matrix resin 3 is conceivable, this method also cannot improve the tackiness for the same reason as described above, and furthermore, the solvent component is contained in the material after molding. It remains in the form of air bubbles, which significantly lowers the quality.
【0009】本発明の目的は、成形後のじん性が高く、
かつタック性が高いプリプレグを提供することである。An object of the present invention is to provide a high toughness after molding,
Another object of the present invention is to provide a prepreg having high tackiness.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、繊維材にマト
リックス樹脂が含浸される繊維強化層と、繊維強化層の
厚み方向両側に形成され、マトリックス樹脂に微粒子が
混入される粒子強化層と、各粒子強化層の少なくともい
ずれか一方を被覆するマトリックス樹脂から成るコート
樹脂層とを含むことを特徴とするプリプレグである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a fiber reinforced layer in which a matrix material is impregnated into a fiber material, and a particle reinforced layer formed on both sides in the thickness direction of the fiber reinforced layer and in which fine particles are mixed into the matrix resin. And a coat resin layer made of a matrix resin that covers at least one of the particle reinforcing layers.
【0011】本発明に従えば、繊維強化層の厚み方向両
側に粒子強化層が形成され、さらに粒子強化層の少なく
とも一方を被覆してコート樹脂層が形成される。粒子強
化層を形成することによって、成形後の微粒子によって
割れの発生を阻止することができ、じん性を高くするこ
とができる。さらに粒子強化層を被覆するコート樹脂層
を形成することによって、コート樹脂層を形成した側で
は、粒子強化層内の微粒子が外部に突出することが防が
れ、微粒子が露出しないようにしてマトリックス樹脂に
よる外表面を形成することができる。これによって微粒
子が外部に露出することによるタック性の低下を防止
し、高いタック性を得ることができ、積層装置を用いて
プリプレグを積層することができる。したがってじん性
の高い構造部材などを製造することができるうえ、積層
作業を容易にして成形を容易にし、構造部材などの製造
コストを低減することができる。According to the present invention, a particle reinforced layer is formed on both sides in the thickness direction of the fiber reinforced layer, and at least one of the particle reinforced layers is coated to form a coat resin layer. By forming the particle reinforcing layer, generation of cracks by the fine particles after molding can be prevented, and toughness can be increased. Further, by forming a coating resin layer covering the particle reinforcing layer, on the side where the coating resin layer is formed, the fine particles in the particle reinforcing layer are prevented from protruding to the outside, and the matrix is formed so that the fine particles are not exposed. An outer surface made of resin can be formed. As a result, a decrease in tackiness due to the fine particles being exposed to the outside can be prevented, a high tackiness can be obtained, and a prepreg can be laminated using a laminating apparatus. Therefore, it is possible to manufacture a structural member having high toughness, to facilitate laminating work, to facilitate molding, and to reduce a manufacturing cost of the structural member and the like.
【0012】また本発明は、各粒子強化層における微粒
子含有量は、繊維強化層、各粒子強化層およびコート樹
脂層のマトリックス樹脂量に基づいて決定されているこ
とを特徴とする。Further, the present invention is characterized in that the fine particle content in each particle reinforced layer is determined based on the amount of matrix resin in the fiber reinforced layer, each particle reinforced layer and the coat resin layer.
【0013】本発明に従えば、各粒子強化層には、繊維
強化層、各粒子強化層およびコート樹脂層におけるマト
リックス樹脂量に基づく含有量の微粒子が混入されてい
る。これによってプリプレグを積層して成形して形成さ
れるたとえば構造部材である成形品に含まれる微粒子の
全体量は、成形品の充分なじん性が得られる量であり、
かつ成形時の加熱でマトリックス樹脂は一旦極めて低粘
度になって流動するので微粒子はコート樹脂層を含むマ
トリックス樹脂層に均一に分散することができる。した
がって高いタック性を得るために、コート樹脂層を形成
しても、成形される構造部材などのじん性が低下するこ
とが防がれ、成形される構造部材などの品質の低下が防
がれる。According to the present invention, fine particles having a content based on the amount of matrix resin in the fiber reinforced layer, each particle reinforced layer and the coating resin layer are mixed in each particle reinforced layer. Thus, the total amount of the fine particles contained in a molded article, for example, a structural member formed by laminating and molding a prepreg, is an amount by which sufficient toughness of the molded article is obtained,
In addition, since the matrix resin once becomes extremely low in viscosity and flows by heating during molding, the fine particles can be uniformly dispersed in the matrix resin layer including the coat resin layer. Therefore, in order to obtain a high tackiness, even when the coat resin layer is formed, the toughness of the formed structural member or the like is prevented from being reduced, and the deterioration of the quality of the formed structural member or the like is prevented. .
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態の
プリプレグ20の一部を示す断面図であり、図2は、プ
リプレグ20を巻回して形成したロールを示す斜視図で
ある。図1には、図2の切断面線I−Iから見た断面を
示す。プリプレグ20は、繊維材21にマトリックス樹
脂22が含浸される繊維強化層23と、繊維強化層23
の厚み方向両側に形成され、マトリックス樹脂22に微
粒子24が混入される粒子強化層25と、各粒子強化層
25の少なくともいずれか一方、本実施の形態において
両方を被覆するマトリックス樹脂22から成るコート樹
脂層26とを含む。プリプレグ20には、厚み方向両側
から、換言すれば各コート樹脂層26の外側から離型シ
ート27が剥離可能にそれぞれ貼着され、プリプレグ2
0が各離型シート27によって傷が付かないように保護
されている。このプリプレグ20は、幅Wがたとえば5
mmの帯状であって、軸線方向両端部に外向きフランジ
が形成される巻き芯28に、渦巻き状に巻回され、ロー
ルが形成される。FIG. 1 is a sectional view showing a part of a prepreg 20 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing a roll formed by winding the prepreg 20. . FIG. 1 is a cross-sectional view taken along line II of FIG. The prepreg 20 includes a fiber reinforced layer 23 in which a fiber material 21 is impregnated with a matrix resin 22, and a fiber reinforced layer 23.
A particle reinforcing layer 25 formed on both sides in the thickness direction of the matrix resin and in which the fine particles 24 are mixed into the matrix resin 22, and a coat composed of the matrix resin 22 that covers at least one of the particle reinforcing layers 25 in the present embodiment. And a resin layer 26. A release sheet 27 is removably attached to the prepreg 20 from both sides in the thickness direction, in other words, from the outside of each coat resin layer 26.
0 is protected by each release sheet 27 so as not to be damaged. This prepreg 20 has a width W of, for example, 5
A roll is formed in a spiral shape around a winding core 28 having a belt shape of mm and having outward flanges at both ends in the axial direction.
【0015】繊維材21は、たとえば繊維径が7μmの
炭素繊維29を、同一方向に引き揃えて構成される。各
炭素繊維29は、図1の紙面に垂直な方向となるプリプ
レグ20の長手方向Xに延びている。繊維強化層23で
は、マトリックス樹脂22中に各炭素繊維29が分散さ
れるように、換言すれば各炭素繊維29間にマトリック
ス樹脂22が満たされるように、繊維材21にマトリッ
クス樹脂22が含浸される。この繊維強化層23の厚み
は、たとえば0.12mmである。The fibrous material 21 is constituted by, for example, drawing carbon fibers 29 having a fiber diameter of 7 μm in the same direction. Each carbon fiber 29 extends in the longitudinal direction X of the prepreg 20, which is a direction perpendicular to the paper surface of FIG. In the fiber reinforced layer 23, the fibrous material 21 is impregnated with the matrix resin 22 so that the carbon fibers 29 are dispersed in the matrix resin 22, in other words, the matrix resin 22 is filled between the carbon fibers 29. You. The thickness of the fiber reinforced layer 23 is, for example, 0.12 mm.
【0016】微粒子24は、たとえば粒径が約10μm
φであって、たとえば熱可塑性樹脂、さらに具体的には
ポリアミド樹脂から成る。粒子強化層25では、このよ
うな微粒子がマトリックス樹脂22に分散されて混入さ
れている。この粒子強化層25の厚みは、たとえば0.
03mmである。コート樹脂層26は、マトリックス樹
脂22だけから成り、炭素繊維29および微粒子24は
含んでいない。このコート樹脂層26の厚みは、たとえ
ば0.01mmである。離型シート27は、ポリエチレ
ンから成るシートであって、マトリックス樹脂22の粘
着力によって、コート樹脂層26に貼着されている。The fine particles 24 have, for example, a particle size of about 10 μm.
φ, for example, made of a thermoplastic resin, more specifically, a polyamide resin. In the particle reinforcing layer 25, such fine particles are dispersed and mixed in the matrix resin 22. The thickness of the particle reinforcing layer 25 is, for example, 0.1 mm.
03 mm. The coat resin layer 26 is composed of only the matrix resin 22 and does not include the carbon fibers 29 and the fine particles 24. The thickness of the coat resin layer 26 is, for example, 0.01 mm. The release sheet 27 is a sheet made of polyethylene, and is adhered to the coat resin layer 26 by the adhesive force of the matrix resin 22.
【0017】各層23,25,26のマトリックス樹脂
22は、同一の樹脂、たとえば熱硬化性樹脂であって、
さらに具体的には、イミド化オリゴマの付加重合型熱硬
化型ビスマレイミド樹脂から成る。この各層23,2
5,26のマトリックス樹脂22は、各層間において縁
が続くように一体に連なっており、マトリックス樹脂2
2中に、繊維強化層23では繊維材21が設けられ、粒
子強化層25では微粒子24が設けられるように構成さ
れる。したがって各層23,25,26のマトリックス
樹脂22は、同一の符号を付す。図1には、層構成を明
瞭にするために各層23,25,26の境界線を示す。The matrix resin 22 of each of the layers 23, 25, 26 is the same resin, for example, a thermosetting resin.
More specifically, it is made of an addition-polymerized thermosetting bismaleimide resin of an imidized oligomer. Each of these layers 23, 2
5, 26 matrix resin 22 is integrally connected so that an edge continues between each layer.
2, the fiber material 21 is provided in the fiber reinforced layer 23, and the fine particles 24 are provided in the particle reinforced layer 25. Therefore, the matrix resin 22 of each of the layers 23, 25, 26 is given the same reference numeral. FIG. 1 shows boundaries between the layers 23, 25, and 26 for clarity of the layer configuration.
【0018】プリプレグ(prepreg:pre-impregnatedの
略称)20は、高性能繊維である炭素繊維29から成る
繊維材21にマトリックス樹脂22を含浸し、予備重合
させた状態、すなわちマトリックス樹脂22を部分的に
硬化反応を進めておき、温度を下げて反応を中途で止め
た状態に(Bステージ化)した成形材料である。プリプ
レグ20のマトリックス樹脂22の含有率Rc(レジン
コンテント)は、従来の技術と同様の40重量%であ
る。本実施の形態のプリプレグ20は、炭素繊維29を
一方向に引揃えた一方向(uni-directional:UD)プリ
プレグである。A prepreg (pre-impregnated) 20 is obtained by impregnating a matrix material 22 into a fibrous material 21 made of carbon fiber 29, which is a high-performance fiber, and preliminarily polymerizing the fibrous material. This is a molding material in which the curing reaction is advanced, the temperature is lowered, and the reaction is stopped halfway (B stage). The content Rc (resin content) of the matrix resin 22 of the prepreg 20 is 40% by weight as in the conventional technology. The prepreg 20 of the present embodiment is a uni-directional (UD) prepreg in which carbon fibers 29 are aligned in one direction.
【0019】図3は、プリプレグ20の一部を拡大して
内部を詳細に示す断面図である。また図4は、一方の粒
子強化層25およびコート樹脂層26を拡大して内部を
詳細に示す断面図であり、図4(1)は、離型シート7
を部分的に剥離した状態の断面を示し、図4(2)は、
離型シート7を剥離してから数分経過後の状態の断面を
示す。プリプレグ20は、上述のようにマトリックス樹
脂22の硬化反応が途中で抑制されている状態にある。
このプリプレグ20では、粒子強化層25およびコート
樹脂層26のマトリックス樹脂3は、繊維強化層23の
繊維材21内に浸透しようとする。これに対して、微粒
子24は、繊維材21の外側(厚み方向両側)に留まろ
うとする。離型シート27が貼着されているときには、
マトリックス樹脂22が離型シート27に粘着している
ことによって、粒子強化層25およびコート樹脂層26
のマトリックス樹脂22の繊維材21への浸透が抑制さ
れ、図4(1)に示すように、離型シート27が貼着さ
れているときおよび離型シート27が剥離された直後で
は、外表面がマトリックス樹脂22によって平滑に形成
され、良好なタック性が得られている。FIG. 3 is a sectional view showing a part of the prepreg 20 in an enlarged manner and showing the inside in detail. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing one particle reinforcing layer 25 and the coating resin layer 26 in detail, and FIG.
FIG. 4 (2) shows a cross section in a state in which is partially peeled off.
The cross section in a state several minutes after the release sheet 7 is peeled off is shown. The prepreg 20 is in a state where the curing reaction of the matrix resin 22 is suppressed in the middle as described above.
In the prepreg 20, the matrix resin 3 of the particle reinforcing layer 25 and the coat resin layer 26 tends to penetrate into the fiber material 21 of the fiber reinforcing layer 23. On the other hand, the fine particles 24 tend to stay outside the fiber material 21 (on both sides in the thickness direction). When the release sheet 27 is stuck,
Since the matrix resin 22 is adhered to the release sheet 27, the particle reinforcing layer 25 and the coating resin layer 26
4A is suppressed, and as shown in FIG. 4A, when the release sheet 27 is adhered and immediately after the release sheet 27 is peeled, the outer surface Are formed smoothly by the matrix resin 22, and good tackiness is obtained.
【0020】プリプレグ20では、コート樹脂層26が
形成されているので、離型シート7を剥離してから5分
程度経過し、粒子強化層25およびコート樹脂層26の
マトリックス樹脂22の繊維材21への浸透が進行して
も、コート樹脂層26の存在によって、微粒子24の外
部への突出および露出が阻止される。これによってプリ
プレグ20の外表面は、マトリックス樹脂22によって
平滑に形成されて状態が維持される。したがってこのよ
うに離型シート27の剥離後、5分以上の時間が経過し
ても、良好なタック性が得られる。In the prepreg 20, since the coating resin layer 26 is formed, about 5 minutes have passed since the release sheet 7 was peeled off, and the fibrous material 21 of the particle reinforcing layer 25 and the matrix resin 22 of the coating resin layer 26 was formed. Even if the permeation of the fine particles 24 proceeds, the presence and absence of the coating resin layer 26 prevent the fine particles 24 from projecting and being exposed to the outside. As a result, the outer surface of the prepreg 20 is formed smoothly by the matrix resin 22, and the state is maintained. Therefore, good tackiness can be obtained even after a lapse of 5 minutes or more after the release sheet 27 is peeled off.
【0021】またプリプレグ20では、粒子強化層25
における微粒子含有量は、繊維強化層23、各粒子強化
層25および各コート樹脂層26におけるマトリックス
樹脂量に基づいて決定されている。さらに具体的には、
繊維材21の含有量も考慮し、プリプレグ全体のマトリ
ックス樹脂22の含有率Rcに基づいて、決定されてい
る。プリプレグ20における構成比は、たとえば繊維材
21が60重量%であり、微粒子24が12重量%であ
り、マトリックス樹脂22および微粒子24を含めた樹
脂含有率が(Rc=)40%である。In the prepreg 20, the particle reinforcing layer 25
Is determined based on the amount of matrix resin in the fiber reinforced layer 23, each particle reinforced layer 25, and each coat resin layer 26. More specifically,
The content is determined based on the content Rc of the matrix resin 22 in the entire prepreg in consideration of the content of the fiber material 21. The composition ratio of the prepreg 20 is, for example, 60% by weight of the fiber material 21, 12% by weight of the fine particles 24, and the resin content including the matrix resin 22 and the fine particles 24 is (Rc =) 40%.
【0022】図5は、プリプレグ20の積層装置30を
示す斜視図であり、図6は、図5のセクションVIを拡
大して示す斜視図である。積層装置30は、型31の外
表面にプリプレグ20を複数回積層するための装置であ
り、型31を支持するための支持手段32と、プリプレ
グ20を繰出し可能に収納しておくための収納手段33
と、プリプレグ20を型31の外表面に沿って延ばすた
めのローラ手段34とを有する。FIG. 5 is a perspective view showing a laminating apparatus 30 for the prepreg 20, and FIG. 6 is an enlarged perspective view showing section VI of FIG. The laminating apparatus 30 is an apparatus for laminating the prepreg 20 on the outer surface of the mold 31 a plurality of times, and includes a support means 32 for supporting the mold 31 and a storage means for storing the prepreg 20 in an extendable manner. 33
And roller means 34 for extending the prepreg 20 along the outer surface of the mold 31.
【0023】支持手段32は、2つの支持台35によっ
て、型31を、着脱可能に、かつ予め定める回転軸線L
1まわりの回転方向Bに回転可能に支持する。一方の支
持台35には、駆動手段36が設けられており、この駆
動手段36は、型31を、回転方向Bに回転駆動するこ
とができる。The support means 32 allows the mold 31 to be detachably mounted on the two support bases 35 and to be fixed to a predetermined rotation axis L.
It is supported so as to be rotatable in one rotation direction B. A driving means 36 is provided on one support base 35, and the driving means 36 can rotationally drive the mold 31 in the rotation direction B.
【0024】収納手段33は、上述の図2に示すように
巻回されたプリプレグ20のロールを、保持しておくた
めの複数の保持部37を有し、各保持部37にプリプレ
グ20を保持しておくことができる。また収納手段33
は、保持されたプリプレグ20を各離型シート27を剥
離して順次的に繰出すことが可能である。積層装置30
は、さらに型31の回転軸線L1に近接および離反する
方向Cならびに型31の回転軸線L1に平行な方向Dに
変位駆動可能な走行台38と、走行台38に型31の回
転軸線L1に平行な軸線L2まわりの方向Eに角変位駆
動可能に設けられるアーム39とを有している。このア
ーム39の型31から離反する側の端部に、収納手段3
3が固定されている。The storage means 33 has a plurality of holding portions 37 for holding the roll of the prepreg 20 wound as shown in FIG. 2, and holds the prepreg 20 in each holding portion 37. You can keep. Storage means 33
Can release the held prepreg 20 from each release sheet 27 and sequentially feed it. Laminating device 30
A traveling platform 38 that can be driven to be displaced in a direction C that approaches and separates from the rotation axis L1 of the mold 31 and a direction D that is parallel to the rotation axis L1 of the mold 31, and a traveling platform 38 that is parallel to the rotation axis L1 of the mold 31. And an arm 39 provided so as to be capable of driving angular displacement in a direction E around the axis L2. At the end of the arm 39 on the side away from the mold 31,
3 is fixed.
【0025】ローラ手段34は、収納手段33から繰出
されたプリプレグ20が巻掛けられるローラ40と、こ
のローラ40を回転可能に支持するローラ支持部41と
を有する。このローラ手段34は、さらに連結部42を
有しており、この連結部42でアーム39の型31に近
接する側の端部に連結されている。連結部42は、アー
ム39に対してアームの軸線L3まわりの方向Xに角変
位可能に連結され、ローラ支持部41は、連結部42に
対して、軸線L3とねじれの位置にある軸線L4まわり
の方向Y、および軸線L3とねじれの位置にあってかつ
軸線L4に垂直な軸線L5まわりの方向Zに角変位可能
に連結されている。The roller means 34 includes a roller 40 around which the prepreg 20 fed from the storage means 33 is wound, and a roller support 41 for rotatably supporting the roller 40. The roller means 34 further has a connecting portion 42, and the connecting portion 42 is connected to an end of the arm 39 on the side close to the mold 31. The connecting portion 42 is connected to the arm 39 so as to be angularly displaceable in the direction X around the axis L3 of the arm, and the roller supporting portion 41 is connected to the connecting portion 42 around the axis L4 at a position twisted with respect to the axis L3. , And an angular displacement in a direction Z about an axis L5 perpendicular to the axis L4 and at a position twisted with the axis L3.
【0026】このようなローラ手段34は、型31の外
表面に沿うようにローラ40を配置することが可能であ
り、ローラ40に巻掛けられるプリプレグ20を、型の
外表面に沿わせて、型に向けて押圧することができる。
ローラ手段34によって収納手段33から繰出されるプ
リプレグ20を押しつける状態で、型31を回転させて
プリプレグ20を型の外表面に沿って延ばすことができ
る。したがって型の回転および走行台の変位を制御する
ことによって、プリプレグ20を型に合わせて積層する
ことができる。このように積層した状態で、焼き固め処
理、すなわちマトリックス樹脂22を全体的に硬化反応
させる処理をして、プリプレグ20によって型に基づい
て所定の構造部材が成形される。本実施の形態では、た
とえば超音速で飛行する航空機の機体などを構成する構
造部材などが成形される。In such a roller means 34, the roller 40 can be arranged along the outer surface of the mold 31, and the prepreg 20 wound around the roller 40 is moved along the outer surface of the mold. It can be pressed against the mold.
The prepreg 20 can be extended along the outer surface of the mold by rotating the mold 31 while pressing the prepreg 20 fed from the storage means 33 by the roller means 34. Therefore, by controlling the rotation of the mold and the displacement of the traveling platform, the prepreg 20 can be laminated according to the mold. In such a state of lamination, baking and hardening, that is, a process of causing the matrix resin 22 to undergo a curing reaction as a whole, is performed, and a predetermined structural member is formed by the prepreg 20 based on the mold. In the present embodiment, for example, structural members and the like constituting the body of an aircraft flying at supersonic speed are formed.
【0027】プリプレグ20を、上述のような積層装置
30を用いて積層するにあたっては、プリプレグ20が
型31に対して滑らないようにしなければならず、この
ためにプリプレグ20には、適度なタック性が必要とな
る。タック性は、粘着性を表すものである。In laminating the prepreg 20 using the laminating apparatus 30 as described above, it is necessary to prevent the prepreg 20 from slipping with respect to the mold 31. Sex is required. Tackiness represents tackiness.
【0028】図7は、タック性測定方法を示す断面図で
ある。タック性は、ASTM(American Society for T
esting and Materials)のD3121−94によって規
定されている。プリプレグ20によって水平な転がり面
100を形成するとともに、プリプレグ20上に三角形
状のステンレス鋼の台101を設置して、水平な転がり
面100に対する傾斜角度θが10度となる傾斜した転
がり面102を水平な転がり面100に連ねて形成し、
外径が15mmのステンレス鋼(SUS304)から成
る球体50を、水平な転がり面100からの高さHが4
mmとなる傾斜した転がり面102上の位置51から初
速度0m/sで傾斜した転がり面102上を転がらせ
る。タック性は、水平な転がり面100に到達した位置
52から水平面上の停止した位置53までの距離Lによ
って表される。FIG. 7 is a sectional view showing a method of measuring tackiness. The tackiness is based on ASTM (American Society for T)
esting and Materials). A horizontal rolling surface 100 is formed by the prepreg 20, and a triangular stainless steel base 101 is installed on the prepreg 20, and the inclined rolling surface 102 having an inclination angle θ to the horizontal rolling surface 100 of 10 degrees is formed. Formed along the horizontal rolling surface 100,
A sphere 50 made of stainless steel (SUS304) having an outer diameter of 15 mm is placed at a height H of 4 from the horizontal rolling surface 100.
From the position 51 on the inclined rolling surface 102, which is mm, the rolling is performed on the inclined rolling surface 102 at an initial speed of 0 m / s. The tackiness is represented by a distance L from a position 52 reaching the horizontal rolling surface 100 to a stop position 53 on the horizontal plane.
【0029】図8は、プリプレグのタック性を示すグラ
フである。横軸は、離型シートを剥離してからの保持時
間(分:min)を示し、縦軸は、転がり距離L(c
m)を示す。第1線55は本実施の形態のプリプレグ2
0のタック性を示す。第2線56は図11に示すような
従来の技術の層構成のプリプレグのタック性をそれぞれ
示す。第2線56は、マトリックス樹脂の含有量が35
重量%である場合のタック性を示すが、この含有量が4
0重量%であっても、その従来の粒子強化層におけるマ
トリックス樹脂中に含まれる微粒子の割合は同じである
から、表面におけるタック性に違いはない。ここで第2
線56のプリプレグのマトリックス樹脂の含有率が35
重量%であるのは、従来一般に用いられたものであって
それが手許にあったために他ならない。FIG. 8 is a graph showing the tackiness of the prepreg. The horizontal axis indicates the holding time (min: min) after peeling the release sheet, and the vertical axis indicates the rolling distance L (c).
m). The first line 55 is the prepreg 2 of the present embodiment.
It shows a tackiness of 0. The second line 56 indicates the tackiness of the prepreg having the conventional layer structure as shown in FIG. The second line 56 indicates that the content of the matrix resin is 35
When the content is 4% by weight, the tackiness is shown.
Even if it is 0% by weight, the ratio of the fine particles contained in the matrix resin in the conventional particle-reinforced layer is the same, so that there is no difference in tackiness on the surface. Here the second
The matrix resin content of the prepreg of line 56 is 35
The percentages by weight are the ones generally used in the past and have no choice but to be on hand.
【0030】本件発明者が、図7に示されるようにし
て、プリプレグ20のタック性を測定するとともに、従
来技術の層構成のプリプレグについても同様にタック性
を測定した結果が図8に示される。プリプレグを、上述
のような積層装置30を用いて積層するにあたっては、
タック性が指標とされるタック性よりも優れているこ
と、すなわち転がり距離Lが小さいことが好ましいが、
本件発明者は、転がり距離Lが10〜20cm程度のタ
ック性があれば、積層装置30を用いることができるこ
とを確認している。FIG. 8 shows the result of the present inventors measuring the tackiness of the prepreg 20 as shown in FIG. 7 and also measuring the tackiness of the prepreg having the conventional layer structure. . In laminating the prepreg using the laminating apparatus 30 as described above,
It is preferable that the tackiness is superior to the tackiness as an index, that is, the rolling distance L is preferably small,
The present inventor has confirmed that the laminating apparatus 30 can be used as long as the rolling distance L has tackiness of about 10 to 20 cm.
【0031】従来の層構成のプリプレグでは、離型シー
トの剥離直後において、既に積層装置を用いることがで
きるタック性はない。これに対して本実施の形態のプリ
プレグ20は、離型シート27を剥離した直後から60
分経過するまでの間において、積層装置30を用いるこ
とができるタック性が得られる。しかも粒子強化層25
およびコート樹脂層26のマトリックス樹脂の中に含ま
れる微粒子量(割合)は、従来の層構成のプリプレグと
同一であり、航空機の構造部材としての十分なじん性を
得ることができる。In a conventional prepreg having a layer structure, there is no tackiness that can use a laminating apparatus immediately after the release sheet is peeled off. On the other hand, the prepreg 20 according to the present embodiment
Until the elapse of minutes, tackiness that can use the laminating apparatus 30 is obtained. Moreover, the particle reinforcing layer 25
The amount (proportion) of the fine particles contained in the matrix resin of the coat resin layer 26 is the same as that of the conventional prepreg having a layer configuration, and sufficient toughness as a structural member of an aircraft can be obtained.
【0032】このような本実施の形態によれば、繊維強
化層23の厚み方向両側に粒子強化層25が形成され、
さらに各粒子強化層25を被覆してコート樹脂層26が
形成される。粒子強化層を形成することによって、成形
後の成形品において微粒子24によって割れの発生を阻
止することができ、じん性を高くすることができる。さ
らに粒子強化層25を被覆するコート樹脂層26を形成
することによって、粒子強化層内の微粒子24が外部に
突出することが防がれ、微粒子24が露出しないように
してマトリックス樹脂22による外表面を形成すること
ができる。これによって微粒子24が外部に露出するこ
とによるタック性の低下を防止し、高いタック性を得る
ことができ、積層装置を用いてプリプレグを積層するこ
とができる。したがってじん性の高い構造部材などを製
造することができるうえ、積層作業を容易にして成形を
容易にし、構造部材などの製造コストを低減することが
できる。According to this embodiment, the particle reinforced layers 25 are formed on both sides of the fiber reinforced layer 23 in the thickness direction.
Further, the coating resin layer 26 is formed by covering each particle reinforcing layer 25. By forming the particle reinforcing layer, it is possible to prevent the occurrence of cracks by the fine particles 24 in the molded article after molding, and to increase the toughness. Further, by forming the coating resin layer 26 covering the particle reinforcing layer 25, the fine particles 24 in the particle reinforcing layer are prevented from protruding to the outside, and the fine particles 24 are not exposed so that the outer surface of the matrix resin 22 is formed. Can be formed. As a result, a decrease in tackiness due to the fine particles 24 being exposed to the outside can be prevented, a high tackiness can be obtained, and a prepreg can be laminated using a laminating apparatus. Therefore, it is possible to manufacture a structural member having high toughness, to facilitate laminating work, to facilitate molding, and to reduce a manufacturing cost of the structural member and the like.
【0033】またこのようなプリプレグ20は、プリプ
レグ20だけを積層して成形するだけでなく、他のたと
えば発泡合成樹脂などのコア材の厚み方向両側に設けて
サンドイッチ構造の構造部材を成形するために用いるこ
とも可能である。この場合コート樹脂層26のマトリッ
クス樹脂22が外表面を形成していることによって、こ
のマトリックス樹脂22が接着剤の代わりに利用でき、
接着剤を用いることなく、このプリプレグ20とコア材
とを良好に接着して、良好な構造部材(成形品)を製造
することが可能になり、作業が容易になるとともに、製
造コストが低減される。The prepreg 20 is not only formed by laminating the prepreg 20 alone, but also provided on both sides in the thickness direction of another core material such as a foamed synthetic resin to form a structural member having a sandwich structure. Can also be used. In this case, since the matrix resin 22 of the coat resin layer 26 forms the outer surface, the matrix resin 22 can be used instead of the adhesive,
The prepreg 20 and the core material can be satisfactorily bonded to each other without using an adhesive, and a good structural member (molded product) can be manufactured. This facilitates the operation and reduces the manufacturing cost. You.
【0034】また繊維材21が炭素繊維29から成ると
ともに、マトリックス樹脂22が上述のような樹脂から
成るので、プリプレグ20によって成形される成形品で
あるたとえば構造部材は、耐熱性に優れており、超音速
で飛行する航空機に好適に用いることができる。Further, since the fibrous material 21 is made of carbon fiber 29 and the matrix resin 22 is made of the above-described resin, a structural member formed by the prepreg 20, for example, is excellent in heat resistance. It can be suitably used for an aircraft flying at supersonic speed.
【0035】また各粒子強化層25には、各層23,2
5,26のマトリックス樹脂量、したがってプリプレグ
20全体のマトリックス樹脂量に基づく含有量の微粒子
24が混入されている。これによってプリプレグを積層
して成形される構造部材に含まれる微粒子量は、構造部
材の充分なじん性が得られる量である。したがって高い
タック性を得るために、コート樹脂層26を形成して
も、成形される構造部材などのじん性が低下することが
防がれ、成形される構造部材などの品質の低下が防がれ
る。Each of the particle reinforcing layers 25 has a layer 23, 2
Fine particles 24 having a content based on the matrix resin amount of 5, 26, that is, based on the matrix resin amount of the entire prepreg 20 are mixed. Thus, the amount of fine particles contained in the structural member formed by laminating the prepreg is an amount that can provide sufficient toughness of the structural member. Therefore, even if the coat resin layer 26 is formed in order to obtain high tackiness, the toughness of the formed structural member or the like is prevented from being reduced, and the deterioration of the quality of the formed structural member or the like is prevented. It is.
【0036】図9は、本発明のプリプレグ20の製造手
順を示すための斜視図であり、図9(1)は、繊維材2
1へのマトリックス樹脂の含浸手順を示し、図9(2)
は、コート樹脂層の形成手順を示し、図9(3)は、製
造されたプリプレグ20を示す。プリプレグ20の製造
方法は、繊維強化層23および粒子強化層25を形成す
るための第1の工程と、粒子強化層25の外側にコート
樹脂層27を形成するための第2の工程とを有してい
る。FIG. 9 is a perspective view showing a procedure for manufacturing the prepreg 20 of the present invention. FIG.
FIG. 9 (2) shows a procedure for impregnating the matrix resin 1 with the matrix resin.
Shows the procedure for forming the coat resin layer, and FIG. 9 (3) shows the manufactured prepreg 20. The method for manufacturing the prepreg 20 includes a first step for forming the fiber reinforced layer 23 and the particle reinforced layer 25 and a second step for forming the coat resin layer 27 outside the particle reinforced layer 25. are doing.
【0037】第1の工程では、まず複数の炭素繊維29
が引揃えられて帯状の繊維材21が形成される。次に図
9(1)に示すように、離型シートの片面が樹脂コート
されたシート体60が、コート樹脂を繊維材21に臨ま
せて、繊維材21の両側に設けられる。シート体60の
コート樹脂は、微粒子24が混入されたマトリックス樹
脂22であって、硬化反応する前の状態にあり、このコ
ート樹脂の層の厚みは、たとえば0.03mmであり、
微粒子24は、面密度がたとえば15g/m2になるよ
うに混入されている。またシート体60の離型シート
は、マトリックス樹脂22が部分的に硬化されて状態
で、マトリックス樹脂22から容易に剥離できる材料
(たとえばポリエチレン樹脂)から成る。In the first step, first, a plurality of carbon fibers 29
Are aligned to form a strip-shaped fiber material 21. Next, as shown in FIG. 9A, a sheet body 60 in which one surface of the release sheet is resin-coated is provided on both sides of the fiber material 21 with the coating resin facing the fiber material 21. The coat resin of the sheet body 60 is the matrix resin 22 mixed with the fine particles 24 and is in a state before a curing reaction. The thickness of the coat resin layer is, for example, 0.03 mm.
The fine particles 24 are mixed so that the areal density becomes, for example, 15 g / m 2 . The release sheet of the sheet body 60 is made of a material (for example, polyethylene resin) that can be easily separated from the matrix resin 22 in a state where the matrix resin 22 is partially cured.
【0038】第1工程では、さらに各シート体60によ
って繊維材21を挟んで貼合せるようにし、厚み方向両
側からたとえば100度程度に加熱し、かつたとえば圧
力200MPaで加圧し、シート体60のマトリックス
樹脂22を繊維材21に浸透させる。このときマトリッ
クス樹脂22は、繊維材21に浸透しやすいけれども、
微粒子24は、繊維材21に浸透しにくく、繊維材21
の外側となる厚み方向両側に残留する。これによって繊
維材21にマトリックス樹脂22が含浸した繊維強化層
23が形成されるとともに、マトリックス樹脂22に微
粒子24が混入された粒子強化層25が形成される。各
層23,25のマトリックス樹脂22は、上述のように
加熱および加圧されることによって、部分的に硬化反応
する。このように繊維強化層23および粒子強化層25
が形成された後、シート体60に含まれていた離型シー
トを剥離して、中間生成物61が得られる。In the first step, the fibrous material 21 is sandwiched between the respective sheet members 60, and the sheet material 60 is heated to about 100 degrees from both sides in the thickness direction and pressurized at a pressure of 200 MPa, for example. The resin 22 is made to permeate the fiber material 21. At this time, although the matrix resin 22 easily permeates the fiber material 21,
The fine particles 24 hardly penetrate into the fibrous material 21 and the fibrous material 21
Remains on both sides in the thickness direction, which is outside of the film. As a result, the fiber reinforced layer 23 in which the fiber material 21 is impregnated with the matrix resin 22 is formed, and the particle reinforced layer 25 in which the matrix resin 22 is mixed with the fine particles 24 is formed. The matrix resin 22 of each layer 23, 25 undergoes a partial curing reaction by being heated and pressed as described above. Thus, the fiber reinforced layer 23 and the particle reinforced layer 25
Is formed, the release sheet contained in the sheet body 60 is peeled off, and the intermediate product 61 is obtained.
【0039】第1の工程で、中間生成物61を得た後、
第2の工程に移行する。第2の工程では、図9(2)に
示すように、離型シート27の片面が樹脂コートされた
シート体62が、コート樹脂を中間生成物61に臨ませ
て、中間生成物61の両側に設けられる。シート体62
のコート樹脂は、マトリックス樹脂22であって、硬化
反応する前の状態にあり、このコート樹脂の層の厚み
は、たとえば0.01mmである。またシート体62の
離型シート27は、プリプレグ20の厚み方向両側に被
覆する離型シート27であり、マトリックス樹脂22か
ら容易に剥離できる。In the first step, after obtaining the intermediate product 61,
Move to the second step. In the second step, as shown in FIG. 9 (2), the sheet body 62 in which one surface of the release sheet 27 is resin-coated, the coated resin faces the intermediate product 61, and both sides of the intermediate product 61 Is provided. Sheet body 62
Is a matrix resin 22, which is in a state before a curing reaction, and the thickness of the coat resin layer is, for example, 0.01 mm. The release sheet 27 of the sheet body 62 is a release sheet 27 that covers both sides in the thickness direction of the prepreg 20, and can be easily separated from the matrix resin 22.
【0040】第2工程では、さらに各シート体62によ
って中間生成物61を挟んで貼合せるようにし、厚み方
向両側からたとえば100度程度に加熱、かつたとえば
圧力200MPaでおよび加圧し、シート体62のマト
リックス樹脂22と中間生成物61の粒子強化層25の
マトリックス樹脂22とを一体化させる。これによって
粒子強化層25の厚み方向両側に、コート樹脂層26が
形成される。このコート樹脂層26のマトリックス樹脂
22もまた、上述のように加熱および加圧されることに
よって、部分的に硬化反応する。このように中間生成物
61の厚み方向両側にコート樹脂層26を形成すること
によって、図9(3)に示すように、各離型シート27
によって保護された状態で、プリプレグ20が得られ
る。このようにしてプリプレグ20を得ることができ
る。In the second step, the intermediate product 61 is further sandwiched between the sheet members 62 and bonded together, and is heated to, for example, about 100 degrees from both sides in the thickness direction, and at a pressure of, for example, 200 MPa. The matrix resin 22 and the matrix resin 22 of the particle reinforcing layer 25 of the intermediate product 61 are integrated. Thereby, the coating resin layers 26 are formed on both sides in the thickness direction of the particle reinforcing layer 25. The matrix resin 22 of the coat resin layer 26 also partially cures by being heated and pressed as described above. By forming the coating resin layers 26 on both sides in the thickness direction of the intermediate product 61 in this way, as shown in FIG.
The prepreg 20 is obtained in the state protected by the prepreg. Thus, the prepreg 20 can be obtained.
【0041】図10は、プリプレグの製造装置65の概
略的な構成を示す正面図であり、図11は、図10のセ
クションXIを拡大して示す正面図である。製造装置6
5は、図9を参照して説明した製造方法に従ってプリプ
レグ1を製造するための装置であって、繊維材形成手段
66と、強化層形成手段67と、コート層形成手段68
とを含む。強化形成手段67は、繊維材成形手段66の
後段に設けられ、コート層形成手段68は、強化層形成
手段67の後段に設けられる。FIG. 10 is a front view showing a schematic configuration of a prepreg manufacturing apparatus 65, and FIG. 11 is an enlarged front view showing section XI of FIG. Manufacturing equipment 6
Reference numeral 5 denotes an apparatus for manufacturing the prepreg 1 according to the manufacturing method described with reference to FIG. 9, and includes a fiber material forming unit 66, a reinforcing layer forming unit 67, and a coat layer forming unit 68.
And The reinforcement forming means 67 is provided after the fiber material forming means 66, and the coat layer forming means 68 is provided after the reinforcing layer forming means 67.
【0042】繊維材形成手段66は、炭素繊維29を供
給する繊維供給部69と、炭素繊維29を引揃える引揃
え部70とを有する。繊維供給部69は、炭素繊維29
が巻回される複数のロール71から繰出して、複数の炭
素繊維29を供給することができる。引揃え部70は、
繊維供給部69から供給された各炭素繊維29を複数の
ローラ72に巻きかけて、同一方向に延びるようにかつ
相互にほぼ等間隔となる所定の位置関係に配置されるよ
うに引揃え、繊維材21を形成して送出す。The fibrous material forming means 66 has a fiber supply section 69 for supplying the carbon fibers 29 and an alignment section 70 for aligning the carbon fibers 29. The fiber supply unit 69 includes the carbon fiber 29
Can be fed from a plurality of rolls 71 around which a plurality of carbon fibers 29 are wound. The alignment unit 70
Each of the carbon fibers 29 supplied from the fiber supply unit 69 is wound around a plurality of rollers 72 and aligned so as to extend in the same direction and to be disposed in a predetermined positional relationship at substantially equal intervals to each other. The material 21 is formed and sent out.
【0043】強化層形成手段67は、シート体60を供
給するシート体供給部73と、繊維材21およびシート
体60を挟んで加熱および加圧する加熱加圧部74と、
シート体60を構成する離型シートを回収する回収部7
5とを含む。シート体供給部73は、シート体60が巻
回された2つのロール76からそれぞれ繰出して供給
し、繊維材21の厚み方向両側に配置して、挟持ローラ
77を用いて各シート体60によって繊維材21を挟む
ことができる。加熱加圧部74は、加熱加圧ローラ78
を有しており、各シート体60で挟まれた繊維材21
を、各ローラ78で厚み方向両側から加熱および加圧す
ることができる。回収部75は、加熱加圧部で加熱した
後、シート体を剥離し、ロール80に巻回して回収する
ことができる。このよにシート体が回収されて、繊維強
化層23および粒子強化層25が形成される中間生成物
61が得られ、送出される。The reinforcing layer forming means 67 includes a sheet supply section 73 for supplying the sheet 60, a heating / pressing section 74 for heating and pressing the fiber material 21 and the sheet 60 therebetween,
Collection unit 7 that collects a release sheet constituting sheet body 60
5 is included. The sheet body supply unit 73 feeds out and supplies the rolls from the two rolls 76 around which the sheet body 60 is wound, and is disposed on both sides in the thickness direction of the fibrous material 21. The material 21 can be sandwiched. The heating and pressing unit 74 includes a heating and pressing roller 78.
And the fibrous material 21 sandwiched between the respective sheet bodies 60
Can be heated and pressed from both sides in the thickness direction by each roller 78. After being heated by the heating and pressurizing unit, the collection unit 75 can peel off the sheet body, wind it around a roll 80, and collect it. Thus, the sheet body is recovered, and the intermediate product 61 in which the fiber reinforced layer 23 and the particle reinforced layer 25 are formed is obtained and sent out.
【0044】コート層形成手段68は、シート体62を
供給するシート体供給部82と、中間生成物61および
シート体62を挟んで加熱および加圧する加熱加圧部8
3とを含む。シート体供給部82は、シート体62が巻
回された2つのロール85からそれぞれ繰出して供給
し、中間生成物61の厚み方向両側に配置して、挟持ロ
ーラ86を用いて各シート体62によって中間生成物6
1を挟むことができる。加熱加圧部83は、加熱加圧ロ
ーラ88を有しており、各シート体62で挟まれた中間
生成物61を、各ローラ88で厚み方向両側から加熱お
よび加圧することができる。このようにして、プリプレ
グ20を上述の方法に従って製造することができる。製
造されたプリプレグ20は、ロールに巻回される。ま
た、図10に仮想線で示すようにプリプレグ20をロー
ルに巻くにあたって、一方の離型シート27を剥離回収
した状態で巻回するようにしてもよい。The coating layer forming means 68 includes a sheet supply unit 82 for supplying the sheet 62, and a heating and pressing unit 8 for heating and pressing the intermediate product 61 and the sheet 62 therebetween.
3 is included. The sheet body supply unit 82 feeds out and supplies the two rolls 85 around which the sheet body 62 is wound, respectively, and arranges the sheet on both sides in the thickness direction of the intermediate product 61. Intermediate product 6
1 can be inserted. The heating / pressing unit 83 has a heating / pressing roller 88, and the intermediate product 61 sandwiched between the sheet members 62 can be heated and pressed by the rollers 88 from both sides in the thickness direction. Thus, the prepreg 20 can be manufactured according to the method described above. The manufactured prepreg 20 is wound around a roll. Further, when the prepreg 20 is wound around a roll as shown by a virtual line in FIG. 10, one release sheet 27 may be wound in a state where it is separated and collected.
【0045】このような製造装置が用いられる製造方法
によれば、繊維強化層23および粒子強化層25を形成
する工程と、コート樹脂層26を形成する工程とを別の
工程とすることによって、微粒子24が含まれないマト
リックス樹脂22だけのコート樹脂層26が外表部に形
成される上述のプリプレグ20を容易に製造することが
できる。さらに各層23,25,26のマトリックス樹
脂22を同一の樹脂とすることによって、プリプレグ2
0全体で、マトリックス樹脂22を一体化することがで
き、上述のような層構成であっても、層間剥離が生じな
いプリプレグ20を製造することができる。したがって
このようにして製造されたプリプレグ20は、機械的特
性に優れ、上述ような航空機の構造部材を成形するため
の材料として好適である。According to the manufacturing method using such a manufacturing apparatus, the step of forming the fiber reinforced layer 23 and the particle reinforced layer 25 and the step of forming the coat resin layer 26 are different steps. The above-mentioned prepreg 20 in which the coat resin layer 26 of only the matrix resin 22 containing no fine particles 24 is formed on the outer surface can be easily manufactured. Further, by making the matrix resin 22 of each layer 23, 25, 26 the same resin, the prepreg 2
The matrix resin 22 can be integrated with the entirety, and the prepreg 20 that does not cause delamination can be manufactured even with the above-described layer configuration. Therefore, the prepreg 20 manufactured in this manner has excellent mechanical properties and is suitable as a material for forming the above-described structural member of an aircraft.
【0046】またプリプレグ20は、従来の層構成のプ
リプレグにコート樹脂層を単に追加して形成するのでは
なく、すなわち中間生成物61が従来のプリプレグ1と
同一の構成となるようにするのではなく、シート体60
の樹脂の層を薄くすることによって、粒子強化層25の
厚みを小さくして、粒子強化層25およびコート樹脂層
27の合計の厚みが、プリプレグ20に本来要求される
特性を得るための厚み(従来技術における粒子強化層6
の厚み)と成るようにしている。さらにプリプレグ20
全体に含まれる微粒子の含有量が減少しないようにして
いる。これによってプリプレグ全体の厚みの変化、繊維
強化層の厚み比率の変化、微粒子の含有量の変化を防止
してプリプレグ20を製造することができる。このよう
なプリプレグ20は、コート樹脂層を形成しないプリプ
レグと比較して、機械的特性の低下を防止した上で、タ
ック性が向上される。The prepreg 20 is not formed by simply adding a coat resin layer to a prepreg having a conventional layer structure. That is, the prepreg 20 is not so formed that the intermediate product 61 has the same structure as the conventional prepreg 1. No, sheet body 60
By reducing the thickness of the resin layer, the thickness of the particle reinforcing layer 25 is reduced, and the total thickness of the particle reinforcing layer 25 and the coat resin layer 27 is adjusted to a thickness (for obtaining the characteristics originally required for the prepreg 20). Particle reinforcement layer 6 in the prior art
Thickness). Further prepreg 20
The content of the fine particles contained in the whole is prevented from decreasing. This makes it possible to manufacture the prepreg 20 while preventing a change in the thickness of the entire prepreg, a change in the thickness ratio of the fiber reinforced layer, and a change in the content of the fine particles. Such a prepreg 20 has improved tackiness while preventing a decrease in mechanical properties as compared with a prepreg without a coat resin layer.
【0047】上述の実施の形態は、本発明の例に過ぎ
ず、本発明の範囲内で構成を変更することができる。た
とえばコート樹脂層26は、必ずしも両側に形成する必
要はなく、厚み方向一方側だけに形成するようにしても
よい。また繊維材21は、炭素繊維以外の他の繊維、た
とえば硝子繊維、ボロン繊維およびアラミド繊維などか
ら成ってもよく、繊維を一方向に引揃えたものに代えて
交差する方向に延ばして配置するようにしてもよい。ま
た繊維材21だけでなく、マトリックス樹脂22および
微粒子24の材質を変更するようにしてもよいし、微粒
子24の粒径についても上記の粒径に限定されることは
ない。The above embodiment is merely an example of the present invention, and the configuration can be changed within the scope of the present invention. For example, the coat resin layer 26 does not necessarily need to be formed on both sides, and may be formed only on one side in the thickness direction. In addition, the fiber material 21 may be made of fibers other than carbon fibers, for example, glass fibers, boron fibers, and aramid fibers, and the fibers are arranged in a crossing direction instead of being arranged in one direction. You may do so. Further, the material of the matrix resin 22 and the fine particles 24 may be changed in addition to the fiber material 21, and the particle size of the fine particles 24 is not limited to the above-described particle size.
【0048】[0048]
【発明の効果】本発明によれば、粒子強化層を被覆する
コート樹脂層を形成することによって、微粒子が露出し
ないようにしてマトリックス樹脂による外表面を形成す
ることができ、高いタック性を得ることができ、積層装
置を用いてプリプレグを積層することができる。したが
ってじん性の高い構造部材などを製造することができる
うえ、積層作業を容易にして成形を容易にし、構造部材
などの製造コストを低減することができる。またこのプ
リプレグをコア材の厚み方向両側に設けてサンドイッチ
構造の構造部材を成形するなど、他の材料と組合わせる
とき、コート樹脂層のマトリックス樹脂が接着剤の代わ
りに利用でき、接着剤を用いることなく、他のコア材組
と合わせて、良好な成形品を製造することができる。According to the present invention, by forming a coating resin layer covering the particle reinforcing layer, the outer surface of the matrix resin can be formed without exposing the fine particles, and high tackiness is obtained. The prepreg can be laminated using a laminating apparatus. Therefore, it is possible to manufacture a structural member having high toughness, to facilitate laminating work, to facilitate molding, and to reduce a manufacturing cost of the structural member and the like. Also, when this prepreg is provided on both sides in the thickness direction of the core material to form a structural member having a sandwich structure, when combined with other materials, the matrix resin of the coat resin layer can be used instead of the adhesive, and the adhesive is used. Without this, a good molded product can be manufactured in combination with other core material sets.
【0049】また本発明によれば、プリプレグを積層し
て成形して形成される構造部材などに含まれる微粒子の
全体量は、構造部材などの十分なじん性が得られる量で
ある。したがってコート樹脂層を形成しても、成形され
る構造部材などのじん性が低下することが防がれ、成形
される構造部材などの品質の低下が防がれる。Further, according to the present invention, the total amount of fine particles contained in a structural member or the like formed by laminating and molding a prepreg is an amount capable of obtaining sufficient toughness of the structural member or the like. Therefore, even when the coat resin layer is formed, the toughness of the formed structural member or the like is prevented from lowering, and the quality of the formed structural member or the like is prevented from lowering.
【図1】本発明の実施の一形態のプリプレグ20の一部
を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a part of a prepreg 20 according to an embodiment of the present invention.
【図2】プリプレグ20のロールを示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a roll of a prepreg 20.
【図3】プリプレグ20の内部を詳細に示す断面図であ
る。FIG. 3 is a sectional view showing the inside of a prepreg 20 in detail.
【図4】プリプレグ20の内部を詳細に示す断面図であ
る。FIG. 4 is a sectional view showing the inside of a prepreg 20 in detail.
【図5】積層装置30を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a laminating apparatus 30.
【図6】図5のセクションVIを示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing a section VI of FIG. 5;
【図7】タック性測定方法を説明するための断面図であ
る。FIG. 7 is a sectional view for explaining a tackiness measuring method.
【図8】プリプレグ20のタック性を示すグラフであ
る。FIG. 8 is a graph showing tackiness of the prepreg 20.
【図9】プリプレグ20の製造方法を説明するための斜
視図である。FIG. 9 is a perspective view for explaining a method of manufacturing the prepreg 20.
【図10】プリプレグ20の製造装置65を示す正面図
である。FIG. 10 is a front view showing an apparatus 65 for manufacturing the prepreg 20.
【図11】図10のセクションXIを示す正面図であ
る。FIG. 11 is a front view showing a section XI of FIG. 10;
【図12】従来の技術のプリプレグ1の一部を示す断面
図である。FIG. 12 is a cross-sectional view showing a part of a prepreg 1 according to the related art.
【図13】プリプレグ1の層構成を示す斜視図である。FIG. 13 is a perspective view showing a layer configuration of the prepreg 1;
【図14】プリプレグ1の内部を詳細に示す断面図であ
る。FIG. 14 is a sectional view showing the inside of the prepreg 1 in detail.
【図15】プリプレグ1の内部を詳細に示す断面図であ
る。FIG. 15 is a sectional view showing the inside of the prepreg 1 in detail.
20 プリプレグ 21 繊維材 22 マトリックス樹脂 23 繊維強化層 24 微粒子 25 繊維強化層 26 コート樹脂層 27 離型シート 30 積層装置 60 製造装置 Reference Signs List 20 prepreg 21 fiber material 22 matrix resin 23 fiber reinforced layer 24 fine particles 25 fiber reinforced layer 26 coat resin layer 27 release sheet 30 laminating device 60 manufacturing device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B32B 1/00 - 35/00 C08J 5/24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B32B 1/00-35/00 C08J 5/24
Claims (2)
繊維強化層と、 繊維強化層の厚み方向両側に形成され、マトリックス樹
脂に微粒子が混入される粒子強化層と、 各粒子強化層の少なくともいずれか一方を被覆するマト
リックス樹脂から成るコート樹脂層とを含むことを特徴
とするプリプレグ。1. A fiber reinforced layer in which a fibrous material is impregnated with a matrix resin; a particle reinforced layer formed on both sides in the thickness direction of the fiber reinforced layer, wherein fine particles are mixed into the matrix resin; A prepreg comprising: a coating resin layer made of a matrix resin which covers one of the prepregs.
繊維強化層、各粒子強化層およびコート樹脂層のマトリ
ックス樹脂量に基づいて決定されていることを特徴とす
る請求項1記載のプリプレグ。2. The content of fine particles in each particle-reinforced layer is as follows:
The prepreg according to claim 1, wherein the prepreg is determined based on the matrix resin amounts of the fiber reinforced layer, each particle reinforced layer, and the coat resin layer.
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