JP2003002990A - Prepreg - Google Patents

Prepreg

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JP2003002990A
JP2003002990A JP2001184646A JP2001184646A JP2003002990A JP 2003002990 A JP2003002990 A JP 2003002990A JP 2001184646 A JP2001184646 A JP 2001184646A JP 2001184646 A JP2001184646 A JP 2001184646A JP 2003002990 A JP2003002990 A JP 2003002990A
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prepreg
resin
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matrix resin
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伸之 富岡
Hideki Okita
英樹 沖田
Hajime Kishi
肇 岸
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a prepreg good in resin impregnability of the reinforcing fibers in processing and molding, excellent in tuck, drape and windability without deterioration with time. SOLUTION: This prepreg is obtained by impregnating carbon fibers having 280-800 GPa in tensile modulus with a matrix resin essentially comprising (A) 20-70 wt.% of an epoxy resin 1-70 p in viscosity at 25 deg.C, (B) 15-50 wt.% of a 2nd epoxy resin 80-160 deg.C in softening point and (C) 5-20 wt.% of a thermoplastic resin 5,000-200,000 in weight-average molecular weight soluble in the matrix resin. The prepreg is also obtained by impregnating carbon fibers 280-800 GPa in tensile modulus with a matrix resin meeting the following requirement(s) (a) and/or (b): (a) 500-50,000 Pa in storage modulus (hereafter abbreviated as G') determined by a dynamic viscoelasticity measurement at 0.5 Hz and 50 deg.C and/or (b) the ratio of the G' determined by the dynamic viscoelasticity measurement at 0.5 Hz and 10 deg.C to the G' determined by a dynamic viscoelasticity measurement at 0.5 Hz and 50 deg.C is 1,000-50,000.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂組成物を含浸
させたプリプレグに関する。さらに詳しくは、タック、
ドレープ、巻き付き性に優れた、高品位、高性能のプリ
プレグに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a prepreg impregnated with a resin composition. For more details, tack,
High-quality, high-performance prepreg with excellent drape and wrapping property.

【0002】[0002]

【従来の技術】強化繊維とマトリックス樹脂とからなる
繊維強化複合材料は、軽量で優れた機械特性を有するた
めに、ゴルフシャフト、釣竿、およびテニスラケットな
どのスポーツ用途、航空宇宙用途、および一般産業用途
に広く用いられている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Fiber-reinforced composite materials composed of reinforcing fibers and matrix resins are lightweight and have excellent mechanical properties. Therefore, they are used for sports such as golf shafts, fishing rods, and tennis rackets, aerospace applications, and general industries. Widely used for purposes.

【0003】従来、繊維強化複合材料の製造には、各種
の方式が用いられているが、今では、強化繊維にマトリ
ックス樹脂を含浸させたシート状中間基材であるプリプ
レグを用いる方法が広く用いられている。この方法で
は、プリプレグを複数枚積層した後、これを加熱するこ
とによって、成形物として、繊維強化複合材料を得るこ
とができる。
Conventionally, various methods have been used for producing fiber-reinforced composite materials, but nowadays, a method using a prepreg which is a sheet-like intermediate base material in which reinforcing fibers are impregnated with a matrix resin is widely used. Has been. In this method, a plurality of prepregs are laminated and then heated, whereby a fiber-reinforced composite material can be obtained as a molded product.

【0004】プリプレグに用いられるマトリックス樹脂
としては、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の両者がともに
使用されるが、ほとんどの場合熱硬化性樹脂が用いら
れ、そのなかでも耐熱性、硬度、寸法安定性、および化
学薬品耐性のような優れた機械的および化学的特性を有
しているエポキシ樹脂(硬化物)が主として使用されて
いる。ここで、熱硬化性樹脂あるいはエポキシ樹脂とい
う用語は、一般的にはプレポリマー、およびプレポリマ
ーに硬化剤や他の成分を配合した組成物を反応させて得
られる硬化物の2つの意味で用いられる。本明細書で
は、熱硬化性樹脂あるいはエポキシ樹脂という用語は、
注記のない場合は、プレポリマーの意味で用いられる。
As the matrix resin used in the prepreg, both a thermosetting resin and a thermoplastic resin are used. In most cases, a thermosetting resin is used, among which heat resistance, hardness and dimensional stability are used. Epoxy resins (cured products), which have excellent mechanical and chemical properties such as properties and chemical resistance, are mainly used. Here, the term thermosetting resin or epoxy resin is generally used in two meanings of a prepolymer and a cured product obtained by reacting a composition obtained by mixing a prepolymer with a curing agent and other components. To be As used herein, the term thermosetting resin or epoxy resin refers to
Unless otherwise noted, it is used to mean prepolymer.

【0005】熱硬化性樹脂を用いたプリプレグを使用す
る場合にしばしば問題になるのが、プリプレグ同士のタ
ック性(粘着性)、およびプリプレグのドレープ性(し
なやかさ)である。これらの性質はプリプレグを取り扱
う際の作業性に大きく影響する。
When using a prepreg using a thermosetting resin, the tackiness (adhesiveness) between the prepregs and the drapeability (flexibility) between the prepregs are often problems. These properties greatly affect the workability when handling the prepreg.

【0006】本明細書でいうタック性は、後述のタック
試験により検出される値であり、実際にマンドレルから
の巻きはがれに相当する剥離速度におけるプリプレグ同
士のはがれにくさである。従って、主に濡れ性が反映さ
れる、触感でのプリプレグのべたつきではなく、十分に
接触した後のゆっくりとした引き剥がしに対するはがれ
強さをタックとして扱う。
The tackiness referred to in the present specification is a value detected by a tack test which will be described later, and is a degree of difficulty in peeling between prepregs at a peeling speed which is actually equivalent to peeling from a mandrel. Therefore, not the tackiness of the prepreg, which mainly reflects the wettability, but the peeling strength against slow peeling after sufficient contact is treated as tack.

【0007】すなわち、プリプレグのタック性が小さす
ぎると、プリプレグの積層工程において、重ねられたプ
リプレグがすぐに剥離し、積層作業に支障をきたす。逆
に、プリプレグのタック性があまり大きすぎると、例え
ば誤って重ねてしまった場合、剥離しにくいため、剥離
して修正することが困難である。また、プリプレグのド
レープ性が乏しいと、曲面をもつ金型やマンドレルを用
いて積層する場合の作業性が著しく低下する。
That is, if the tackiness of the prepreg is too small, the prepregs that have been stacked are immediately peeled off in the prepreg laminating step, which impedes the laminating operation. On the other hand, if the tackiness of the prepreg is too large, for example, if the prepregs are mistakenly piled up, it is difficult to peel them off. Further, if the drape property of the prepreg is poor, the workability in the case of stacking using a mold having a curved surface or a mandrel is significantly reduced.

【0008】近年、特にゴルフシャフトや釣竿等のスポ
ーツ用品用途で軽量化が進み、軽量設計に適したプリプ
レグが求められている。強化繊維として、高弾性率繊
維、特に高弾性率炭素繊維を使用したプリプレグが、軽
量設計を容易にできる点で、近年、殊に当該市場で要望
されている。また、強化繊維含有率の高いプリプレグの
需要も増大している。
In recent years, the weight has been reduced particularly in the use of sports equipment such as golf shafts and fishing rods, and there is a demand for a prepreg suitable for a lightweight design. In recent years, prepregs using high-modulus fibers, especially high-modulus carbon fibers as reinforcing fibers have been particularly desired in the market because of their ease of lightweight design. Moreover, the demand for prepregs having a high content of reinforcing fibers is also increasing.

【0009】しかしながら、強化繊維として高弾性率炭
素繊維を用いると、プリプレグのドレープ性が低くな
る。また、強化繊維含有率が高くなると、プリプレグ表
面に分布する樹脂の量が少なくなるため、タック性が低
くなる傾向にある。そのため、従来のマトリックス樹脂
を用いたプリプレグでは、タック性、ドレープ性あるい
は両者が不足してしまうという問題点があった。
However, when the high elastic modulus carbon fiber is used as the reinforcing fiber, the drape property of the prepreg is lowered. In addition, when the reinforcing fiber content is high, the amount of resin distributed on the surface of the prepreg is small, and thus the tackiness tends to be low. Therefore, the prepreg using the conventional matrix resin has a problem that tackiness, drapeability, or both are insufficient.

【0010】そのため、良好なタック性あるいはドレー
プ性を得るために樹脂組成を改良する方法が、後述のと
おり、いくつか提案されているが、これらの技術では、
一般にタック性を向上させるとドレープ性が犠牲になる
という問題点を有している。ゴルフシャフトや釣り竿の
成形は、比較的直径の小さなマンドレルにプリプレグを
巻き付けて行なわれる。プリプレグ同士の粘着力(タッ
ク性)に対して、プリプレグを剥離しようとする力が上
回ると、マンドレルに巻き付けられたプリプレグが剥離
し、巻き付け作業を困難にする。プリプレグを剥離しよ
うとする力は、ドレープ性が小さいほど大きくなる。し
たがって、ドレープ性を犠牲にしてタック性を向上させ
ても、マンドレル巻き付け作業自体は、あまり改善され
ない。
Therefore, some methods for improving the resin composition in order to obtain good tackiness or drapeability have been proposed as described below.
Generally, when tackiness is improved, drapeability is sacrificed. A golf shaft and a fishing rod are molded by winding a prepreg around a mandrel having a relatively small diameter. When the force for peeling the prepreg exceeds the adhesive force (tackiness) between the prepregs, the prepreg wound around the mandrel peels off, making the winding operation difficult. The force for peeling the prepreg increases as the drapability decreases. Therefore, even if the tackiness is improved by sacrificing the drape property, the mandrel winding operation itself is not improved so much.

【0011】これに対し、プリプレグの取り扱い性を改
良する手法として、エポキシ樹脂成分および熱可塑性樹
脂、エラストマーなどの種類と配合量を規定し、樹脂組
成物のレオロジー特性を制御する方法が試みられてい
る。特開昭62−169829号公報に記載されている
ポリビニルホルマール樹脂を配合し、かつ70℃での粘
度を規定した方法、特開昭63−308026号公報に
記載されている液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂と
高分子量ビスフェノールA型エポキシ樹脂を併用し、か
つ80℃での粘度を規定した方法、特開平3−2054
20号公報に記載されているエポキシ当量と軟化点を規
定したビスフェノールA型エポキシとニトリルゴムを配
合し、40℃と80℃での粘度を規定した方法、特開平
9−87359に記載されている30℃の粘度を規定
し、かつ昇温粘度測定による粘度曲線において、ある粘
度範囲での接線の傾きを規定した方法、特開平9−10
0358号公報に記載されているオキサゾリドン骨格を
有するエポキシ樹脂を配合し、かつ60℃の粘度を規定
した方法、特開平11−5887号公報に記載されてい
る重量平均分子量20万〜500万の熱可塑性樹脂を配
合し、かつ50℃での複素粘性率およびG’、および
G’/複素粘性率比を規定した方法、特開平11−27
9297号公報に記載されている特定量の熱可塑性樹脂
とエラストマーを配合し、また30℃での複素粘性率お
よびエネルギー損失を規定した方法などが知られてい
る。
On the other hand, as a method for improving the handleability of the prepreg, a method of controlling the rheological properties of the resin composition by defining the types and blending amounts of the epoxy resin component, the thermoplastic resin and the elastomer has been attempted. There is. Liquid bisphenol A type epoxy resin described in JP-A-63-308026, in which a polyvinyl formal resin described in JP-A-62-169829 is blended and viscosity at 70 ° C. is defined. And a high molecular weight bisphenol A type epoxy resin are used in combination, and the viscosity at 80 ° C. is regulated.
JP-A-9-87359 discloses a method of blending a bisphenol A type epoxy having an epoxy equivalent and a softening point specified in JP-A No. 20 and a nitrile rubber, and defining a viscosity at 40 ° C. and 80 ° C. A method in which the viscosity at 30 ° C. is specified and the slope of the tangent line in a certain viscosity range in the viscosity curve measured by temperature-rising viscosity measurement is specified.
No. 0358, a method of blending an epoxy resin having an oxazolidone skeleton and defining a viscosity at 60 ° C., a heat having a weight average molecular weight of 200,000 to 5,000,000 described in JP-A No. 11-5887. A method in which a plastic resin is blended and the complex viscosity at 50 ° C. and G ′ and the G ′ / complex viscosity ratio are specified, JP-A-11-27.
There is known a method described in Japanese Patent No. 9297, in which a specific amount of a thermoplastic resin and an elastomer are blended and the complex viscosity and energy loss at 30 ° C. are specified.

【0012】しかしながら、40〜80℃の粘度を規定
しただけでは、プリプレグ作製時のプロセス通過性は確
保されるものの、依然として適切なタック・ドレープ性
を得ることはできなかった。また、粘度カーブの傾きを
規定したものについては、タック・ドレープ性とプロセ
ス性の両立は難しい。50℃および30℃での複素粘性
率およびエネルギー損失を規定したものについては、タ
ック・ドレープ性は確保できるが、高温域での粘度が高
く、プロセス適用が難しいという問題がある。
However, only by defining the viscosity at 40 to 80 ° C., although the process passability during the preparation of the prepreg was secured, it was still impossible to obtain an appropriate tack drape property. In addition, it is difficult to achieve both tack drape and processability when the viscosity curve slope is specified. Regarding the one in which the complex viscosity and the energy loss at 50 ° C. and 30 ° C. are specified, the tack drape property can be secured, but there is a problem that the viscosity is high in the high temperature region and the process application is difficult.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、プリ
プレグ作製時において優れたプロセス通過性を有しつ
つ、タック、ドレープおよび巻き付け性に優れ、経時変
化の少ないプリプレグを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a prepreg which has excellent processability when producing a prepreg, excellent tack, drape, and winding property, and which is less likely to change with time.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明のプリプレグは、
上記目的を達成するため、次の構成を有する。すなわ
ち、引張弾性率が280〜800GPaの炭素繊維に少
なくとも次の構成要素A〜Cを含有するマトリックス樹
脂が含浸されてなるプリプレグである。 A.25℃での粘度が1〜70ポイズのエポキシ樹脂:
20〜70重量% B.軟化点が80〜160℃のエポキシ樹脂:15〜5
0重量% C.重量平均分子量が5000〜20万のマトリックス
樹脂に可溶な熱可塑性樹脂:5〜20重量% また、引張弾性率が280〜800GPaの炭素繊維
に、次のaおよび/またはbの条件をみたすマトリック
ス樹脂が含浸されてなるプリプレグである。 a.測定周波数0.5Hz、50℃での動的粘弾性測定
による貯蔵弾性率(以下G’と略記)が500〜500
00Pa b.測定周波数0.5Hz、10℃での動的粘弾性測定
によるG’と測定周波数0.5Hz、50℃での動的粘
弾性測定によるG’の比が1000〜50000
The prepreg of the present invention comprises:
In order to achieve the above-mentioned object, it has the following composition. That is, it is a prepreg obtained by impregnating a carbon fiber having a tensile elastic modulus of 280 to 800 GPa with a matrix resin containing at least the following constituent elements A to C. A. Epoxy resin having a viscosity of 1 to 70 poises at 25 ° C:
20-70% by weight B.I. Epoxy resin having a softening point of 80 to 160 ° C .: 15 to 5
0 wt% C.I. Thermoplastic resin soluble in a matrix resin having a weight average molecular weight of 5,000 to 200,000: 5 to 20% by weight, and a matrix satisfying the following conditions a and / or b in carbon fiber having a tensile elastic modulus of 280 to 800 GPa. It is a prepreg impregnated with a resin. a. Storage elastic modulus (hereinafter abbreviated as G ′) measured by dynamic viscoelasticity at a measurement frequency of 0.5 Hz and 50 ° C. is 500 to 500.
00 Pa b. The ratio of G ′ measured by dynamic viscoelasticity at a measurement frequency of 0.5 Hz and 10 ° C. and G ′ measured by dynamic viscoelasticity at a measurement frequency of 0.5 Hz and 50 ° C. is 1000 to 50000.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明のプリプレグは、炭素繊維
とマトリックス樹脂からなり、マトリックス樹脂として
は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイド樹脂、シア
ネート樹脂、ウレタン樹脂などからなる組成物、いわゆ
る熱硬化性樹脂が用いられるが、特にエポキシ樹脂組成
物が好ましく用いられる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The prepreg of the present invention comprises carbon fibers and a matrix resin, and as the matrix resin, epoxy resin, phenol resin, vinyl ester resin, unsaturated polyester resin, bismaleide resin, cyanate resin, urethane resin, etc. The composition consisting of a so-called thermosetting resin is used, and an epoxy resin composition is particularly preferably used.

【0016】本発明において、マトリックス樹脂中に構
成要素A、すなわち低粘度成分として25℃での粘度が
1〜70ポイズのエポキシ樹脂を20〜70重量%含有
している必要があり、好ましくは3〜50ポイズである
ことが望ましい。かかる粘度が70ポイズを超える場合
には、ドレープ性が悪化すると共に、濡れ性が不十分と
なり、十分なタックが得られないので好ましくない。ま
た、かかる粘度が1ポイズに満たない場合には、プリプ
レグの形態保持性が低下し、いわゆる腰のないプリプレ
グとなるので好ましくない。
In the present invention, it is necessary that the matrix resin contains 20 to 70% by weight of the constituent element A, that is, an epoxy resin having a viscosity of 1 to 70 poise at 25 ° C. as a low viscosity component, preferably 3 parts. It is desirable that it is ˜50 poise. If the viscosity exceeds 70 poise, the drape property is deteriorated, the wettability becomes insufficient, and sufficient tack cannot be obtained, which is not preferable. If the viscosity is less than 1 poise, the prepreg retains its shape and becomes so-called stiff prepreg, which is not preferable.

【0017】かかる構成要素Aの構造は特に限定される
ものではなく、以下に示すものが好適に使用される。ビ
スフェノールF型エポキシ樹脂(ビスフェノールFを前
駆体とするエポキシ樹脂)としては、“エピクロン”
(登録商標)830(25℃での粘度:30〜40ポイ
ズ(以下、pという)、大日本インキ化学工業(株)
製)、“エピコート”806(25℃での粘度:15〜
25p)、“エピコート”807(25℃での粘度:3
0〜45p、ジャパンエポキシレジン(株)製)、水添
ビスフェノールA型エポキシ樹脂としては、TETRA
D−C(25℃での粘度:20〜35p、三菱ガス化学
(株)製)、“デナコール”EX−252(25℃での
粘度:22p)、レゾルシンジグリシジルエーテルであ
る“デナコール”EX−201(25℃での粘度:2.
5p)、ジグリシジルフタレートである“デナコール”
EX−721(25℃での粘度:9.8p)(以上、ナ
ガセ化成工業(株)製)、脂環式エポキシ樹脂である
“アラルダイド”CY177(25℃での粘度:6.5
p)、CY179(25℃での粘度:3.5p)(以
上、チバガイギー(株)製)、グリセリンのトリグリシ
ジルエーテルである“デナコール”EX−314(25
℃での粘度:1.7p)、ペンタエリスリトールのテト
ラグリシジルエーテルである“デナコール”EX−41
1(25℃での粘度:8.0p)(以上、ナガセ化成工
業(株)製)、テトラグリシジルm-キシリレンジアミ
ンであるTETRAD−X(25℃での粘度20〜35
p、三菱ガス化学(株)製)、トリグリシジル-m-アミ
ノフェノールである“スミ−エポキシ”ELM100
(25℃での粘度10〜17p、住友化学工業(株)
製)、“アラルダイド”0500(25℃での粘度5.
5〜8.5p、チバガイギー(株)製)、ジグリシジル
アニリンである“スミエポキシ”ELN−125(25
℃での粘度1〜3p、住友化学工業(株)製)などを挙
げることができる。これらを複数組み合わせて使用する
こともできる。
The structure of the constituent element A is not particularly limited, and the following ones are preferably used. As the bisphenol F type epoxy resin (epoxy resin having bisphenol F as a precursor), "Epiclone"
(Registered trademark) 830 (viscosity at 25 ° C .: 30 to 40 poise (hereinafter referred to as p), Dainippon Ink and Chemicals, Inc.)
Manufactured), "Epicoat" 806 (viscosity at 25 ° C: 15 to 15
25p), "Epicoat" 807 (viscosity at 25 ° C: 3
0-45p, manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., and hydrogenated bisphenol A type epoxy resin is TETRA.
DC (viscosity at 25 ° C .: 20 to 35 p, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc.), “Denacol” EX-252 (viscosity at 25 ° C .: 22 p), “Denacol” EX- which is resorcin diglycidyl ether. 201 (viscosity at 25 ° C .: 2.
5p), "Denacol", a diglycidyl phthalate
EX-721 (viscosity at 25 ° C .: 9.8 p) (Nagase Kasei Co., Ltd.), alicyclic epoxy resin “Araldide” CY177 (viscosity at 25 ° C .: 6.5)
p), CY179 (viscosity at 25 ° C .: 3.5 p) (above, manufactured by Ciba Geigy Co., Ltd.), “Denacol” EX-314 (25) which is a triglycidyl ether of glycerin.
"Denacol" EX-41, a tetraglycidyl ether of pentaerythritol, with a viscosity of 1.7 p).
1 (viscosity at 25 ° C .: 8.0 p) (above, manufactured by Nagase Kasei Co., Ltd.), tetraglycidyl m-xylylenediamine TETRAD-X (viscosity at 25 ° C. 20-35)
p, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc., “Sumi-epoxy” ELM100, which is triglycidyl-m-aminophenol.
(Viscosity at 25 ° C: 10 to 17p, Sumitomo Chemical Co., Ltd.
Manufactured), “Araldide” 0500 (viscosity at 25 ° C. 5.
5 to 8.5 p, manufactured by Ciba-Geigy Co., Ltd., "Sumiepoxy" ELN-125 (25) which is diglycidyl aniline.
Viscosity at 1 to 3 p, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., and the like can be mentioned. It is also possible to use a plurality of these in combination.

【0018】また同時に、マトリックス樹脂中に構成要
素B、すなわち固形成分として、軟化点が80〜160
℃のエポキシ樹脂を15〜50重量%含有している必要
があり、軟化点は好ましくは90〜150℃であること
が望ましい。かかる軟化点が160℃を超える場合、他
成分との相溶が困難となるので好ましくない。また、か
かる軟化点が80℃に満たない場合、タックが弱まると
共に経時変化も大きくなるので好ましくない。
At the same time, the softening point is 80 to 160 as the component B, that is, the solid component in the matrix resin.
It is necessary to contain 15 to 50% by weight of the epoxy resin at 0 ° C, and the softening point is preferably 90 to 150 ° C. If the softening point exceeds 160 ° C., it becomes difficult to be compatible with other components, which is not preferable. Further, if the softening point is less than 80 ° C., the tack is weakened and the change over time becomes large, which is not preferable.

【0019】かかる構成要素Bの構造は特に限定される
ものではなく、以下に示すものが好適に使用される。ビ
スフェノールA型エポキシ樹脂としては、“エピコー
ト”1003(軟化点:89℃)、“エピコート”10
04(軟化点:97℃)、“エピコート”1007(軟
化点:128℃)、“エピコート”1009(軟化点:
144℃)(以上、ジャパンエポキシレジン(株)製)
や、“エポトート”YD−014(軟化点:91〜10
2℃)、“エポトート”YD−017(軟化点:117
〜127℃)、“エポトート”YD−019(軟化点:
130〜145℃)(以上、東都化成(株)製)、ビス
フェノールF型エポキシ樹脂としては、“エピコート”
4004P(軟化点:85℃)、“エピコート”400
7P(軟化点:108℃)、“エピコート”4010P
(軟化点:135℃)(以上、ジャパンエポキシレジン
(株)製)、オキサゾリドン環型エポキシ樹脂(軟化
点:98℃、旭化成エポキシ(株)製)などを挙げるこ
とができる。これらを複数組み合わせて使用することも
できる。
The structure of the constituent element B is not particularly limited, and the following ones are preferably used. As the bisphenol A type epoxy resin, “Epicoat” 1003 (softening point: 89 ° C.), “Epicoat” 10
04 (softening point: 97 ° C.), “Epicoat” 1007 (softening point: 128 ° C.), “Epicoat” 1009 (softening point:
144 ° C) (above, manufactured by Japan Epoxy Resins Co., Ltd.)
And "Epototo" YD-014 (softening point: 91-10
2 ° C), "Epototo" YD-017 (softening point: 117
~ 127 ° C), "Epotote" YD-019 (softening point:
130-145 ° C) (above, manufactured by Tohto Kasei Co., Ltd.), "Epicoat" as a bisphenol F type epoxy resin
4004P (softening point: 85 ° C), "Epicoat" 400
7P (softening point: 108 ° C), "Epicoat" 4010P
(Softening point: 135 ° C.) (above, manufactured by Japan Epoxy Resins Co., Ltd.), oxazolidone ring type epoxy resin (softening point: 98 ° C., manufactured by Asahi Kasei Epoxy Co., Ltd.) and the like. It is also possible to use a plurality of these in combination.

【0020】本発明の構成要素Cである熱可塑性樹脂
は、マトリックス樹脂の粘弾性を制御し、プリプレグ特
性を向上させるためにマトリックス樹脂に配合される。
かかる熱可塑性樹脂は、マトリックス樹脂中の他成分に
可溶なものであれば特に限定されるものではない。
The thermoplastic resin which is the constituent C of the present invention is blended with the matrix resin in order to control the viscoelasticity of the matrix resin and improve the prepreg characteristics.
The thermoplastic resin is not particularly limited as long as it is soluble in other components in the matrix resin.

【0021】また、本発明の熱可塑性樹脂の重量平均分
子量は5000〜20万の範囲にある必要があり、好ま
しくは7千〜15万、さらに好ましくは1万〜10万の
範囲にあることが望ましい。重量平均分子量がこの範囲
にある場合、ドレープ性と含浸性のバランスに優れたプ
リプレグを与える。重量平均分子量が20万を超える場
合には、樹脂の含浸性が悪化するので好ましくない。一
方、重量平均分子量が5千に満たない場合には、タック
が弱く、またドレープ性に劣るプリプレグとなるので好
ましくない。
The weight average molecular weight of the thermoplastic resin of the present invention must be in the range of 5,000 to 200,000, preferably 7,000 to 150,000, and more preferably 10,000 to 100,000. desirable. When the weight average molecular weight is within this range, a prepreg excellent in the balance between drapeability and impregnation is provided. When the weight average molecular weight exceeds 200,000, the impregnating property of the resin deteriorates, which is not preferable. On the other hand, if the weight average molecular weight is less than 5,000, the tack is weak and the prepreg is inferior in drapability, which is not preferable.

【0022】かかる構成要素A、B、Cは共存下で初め
て本発明の効果を発揮するものであり、いずれか1つが
所定添加量から外れてもその効果は半減する。
The constituent elements A, B and C exhibit the effect of the present invention only in the coexistence, and even if any one of them deviates from the predetermined amount, the effect is halved.

【0023】構成要素Aの添加量は20〜70重量%の
範囲にある必要があり、好ましくは25〜65重量%、
より好ましくは30〜60重量%であることが望まし
い。添加量が70重量%を超える場合には、プリプレグ
の形状保持性が損なわれるので好ましくない。一方、添
加量が20重量%に満たない場合には、タックが弱く、
またドレープに劣るプリプレグとなるので好ましくな
い。
The amount of the constituent A added must be in the range of 20 to 70% by weight, preferably 25 to 65% by weight,
More preferably, the amount is 30 to 60% by weight. When the addition amount exceeds 70% by weight, the shape retention of the prepreg is impaired, which is not preferable. On the other hand, if the addition amount is less than 20% by weight, the tack is weak,
In addition, the prepreg is inferior in drape, which is not preferable.

【0024】構成要素Bの添加量は15〜50重量%の
範囲にある必要があり、好ましくは17〜45重量%、
より好ましくは20〜40重量%であることが望まし
い。添加量が50重量%を超える場合には、プリプレグ
の含浸性が不十分となり、成形加工性および成形体品位
に悪影響をきたすので好ましくない。一方、添加量が1
5重量%に満たない場合には、タックが弱いプリプレグ
となるので好ましくない。
The amount of component B added must be in the range of 15 to 50% by weight, preferably 17 to 45% by weight,
It is more preferable that the amount is 20 to 40% by weight. If the addition amount exceeds 50% by weight, the impregnating property of the prepreg becomes insufficient and the molding processability and the quality of the molded product are adversely affected, which is not preferable. On the other hand, the addition amount is 1
If the amount is less than 5% by weight, the tack becomes a weak prepreg, which is not preferable.

【0025】構成要素Cの添加量は、5〜20重量%の
範囲にある必要があり、好ましくは6〜18重量%、よ
り好ましくは7〜15重量%の範囲にあることが望まし
い。添加量が5〜20重量%にある場合、タック・ドレ
ープ性のバランスに優れ、かつ、経時変化の少ないプリ
プレグを与える。添加量が20重量%を超える場合に
は、プリプレグのドレープ性が悪化すると共に、樹脂の
含浸性が悪化するので好ましくない。一方、添加量が5
重量%に満たない場合には、タックが弱く、また経時変
化の大きいプリプレグとなるので好ましくない。
The amount of constituent C added must be in the range of 5 to 20% by weight, preferably 6 to 18% by weight, more preferably 7 to 15% by weight. When the addition amount is 5 to 20% by weight, a prepreg having excellent balance between tack and drape properties and having little change with time is provided. When the addition amount exceeds 20% by weight, the drape property of the prepreg deteriorates and the impregnation property of the resin deteriorates, which is not preferable. On the other hand, the addition amount is 5
If the amount is less than 10% by weight, the tack is weak and the prepreg has a large change over time, which is not preferable.

【0026】本発明に用いる炭素繊維の形態や配列につ
いては特に限定されず、例えば、一方向に引き揃えられ
た長繊維、単一のトウ、織物、ニット、不織布、マッ
ト、および組み紐などの繊維構造物が用いられるが、繊
維含有率の向上および成形体品位の向上の観点から、一
方向に引き揃えられた長繊維が好適に使用される。
The form and arrangement of the carbon fibers used in the present invention are not particularly limited, and include, for example, unidirectionally aligned long fibers, single tows, woven fabrics, knits, non-woven fabrics, mats, and braided fibers. Although a structure is used, long fibers aligned in one direction are preferably used from the viewpoint of improving the fiber content and the quality of the molded product.

【0027】軽量なゴルフシャフトや釣竿などのスポー
ツ用品を製造するためには、少量の材料で十分な製品の
剛性を発現させ得るように、弾性率の高い炭素繊維をプ
リプレグに用いることが好ましい。このような炭素繊維
の弾性率は、280GPa〜800GPaであることが
必要で、330GPa〜600GPaであれば好まし
い。このように高弾性率領域の炭素繊維からなるプリプ
レグを作るときに、本発明における樹脂組成物を用いる
と、タック性、ドレープ性あるいはマンドレルへの巻き
付け性、経時変化抑制などの取扱性、さらには硬化後の
品位・性能などにおいて従来得られなかった優れた特性
を得ることができることを見出した。
In order to manufacture lightweight sports equipment such as golf shafts and fishing rods, it is preferable to use carbon fiber having a high elastic modulus for the prepreg so that sufficient rigidity of the product can be expressed with a small amount of material. The elastic modulus of such a carbon fiber needs to be 280 GPa to 800 GPa, and is preferably 330 GPa to 600 GPa. When a resin composition according to the present invention is used when a prepreg made of carbon fibers having a high elastic modulus region is used, tackiness, drapeability or winding around a mandrel, handleability such as suppression of change over time, and further It has been found that it is possible to obtain excellent properties that were not obtained in the past in terms of quality and performance after curing.

【0028】また、得られる炭素繊維強化複合材料の強
度と弾性率は、炭素繊維の含有量に大きく依存する。従
って、一定量の炭素繊維を含有する場合、含浸させるマ
トリックス樹脂の量を少なくするほど、複合材料や最終
製品の性能をほぼ一定に維持したままで、製品重量を軽
量化することができる。このような目的には、繊維含有
率の高いプリプレグが好適に用いられる。この場合、プ
リプレグの繊維含有率は70〜85重量%であることが
好ましく、73〜82重量%であれば好ましい。このよ
うに繊維含有率の高い領域のプリプレグを作るときに、
本発明のマトリックス樹脂を用いると、タック性、ドレ
ープ性あるいはマンドレルへの巻き付け性、経時変化抑
制などの取扱性、さらには硬化後の品位・性能などにお
いて従来の樹脂では得られなかった優れた特性を得るこ
とができる。
The strength and elastic modulus of the obtained carbon fiber reinforced composite material largely depend on the carbon fiber content. Therefore, in the case of containing a certain amount of carbon fiber, the smaller the amount of matrix resin to be impregnated, the more the weight of the product can be reduced while maintaining the performance of the composite material and the final product almost constant. For such purposes, a prepreg having a high fiber content is preferably used. In this case, the fiber content of the prepreg is preferably 70 to 85% by weight, and more preferably 73 to 82% by weight. When making prepregs with high fiber content,
When the matrix resin of the present invention is used, tackiness, drapeability or wrapping around a mandrel, handleability such as suppression of aging, and further excellent properties not obtained with conventional resins in terms of quality and performance after curing. Can be obtained.

【0029】一方、プリプレグの薄物化も、成形品の軽
量化や薄肉化に寄与する。プリプレグの薄物化により、
積層枚数は減らさずに重量を低減できるため、強度をほ
とんど低下させることなく軽量化が可能である。ただ
し、薄物化により、より低目付の樹脂フィルムが要求さ
れ、また含浸しにくくなるという難しさがある。この場
合、プリプレグの目付は60〜200g/m2であるこ
とが好ましく、さらには70〜170g/m2であるこ
とが好ましい。目付が60g/m2未満であるとプリプ
レグの形状保持性が大きく低下するため好ましくない。
目付が200g/m2を越えると、プリプレグ内部の繊
維アラインメントが乱れやすく、高性能な繊維強化複合
材料となりにくいため好ましくない。
On the other hand, thinning of the prepreg also contributes to weight reduction and thickness reduction of the molded product. By thinning the prepreg,
Since the weight can be reduced without reducing the number of laminated layers, the weight can be reduced with almost no decrease in strength. However, there is a difficulty in that a resin film having a lower basis weight is required due to thinning, and impregnation becomes difficult. In this case, the basis weight of the prepreg is preferably 60 to 200 g / m2, and more preferably 70 to 170 g / m2. If the basis weight is less than 60 g / m2, the shape retention of the prepreg is greatly reduced, which is not preferable.
If the basis weight exceeds 200 g / m2, the fiber alignment inside the prepreg is likely to be disturbed, and it is difficult to obtain a high-performance fiber-reinforced composite material, which is not preferable.

【0030】このように低目付領域のプリプレグを作る
ときに、本発明のマトリックス樹脂を用いると、タック
性、ドレープ性あるいはマンドレルへの巻き付け性、経
時変化抑制などの取扱性、さらには硬化後の品位・性能
などにおいて従来の樹脂では得られなかった優れた特性
を得ることができることを見出した。
When the matrix resin of the present invention is used when a prepreg having a low basis weight region is formed in this manner, tackiness, drapeability or winding around a mandrel, handleability such as suppression of aging, and further, after curing, It has been found that it is possible to obtain excellent properties in terms of quality and performance, which could not be obtained with conventional resins.

【0031】また、本発明のマトリックス樹脂に、各種
希釈剤、硬化助剤、フィラー、その他の添加剤を適宜配
合しても構わない。
Further, various diluents, hardening aids, fillers, and other additives may be appropriately added to the matrix resin of the present invention.

【0032】以上のように、本発明のマトリックス樹脂
を用いれば、プリプレグのタック・ドレープ性、巻き付
け性、タック経時変化抑制、およびプロセス通過性が優
れることを見出したが、さらに、マトリックス樹脂が従
来にない特徴的なレオロジー特性を示すときにかかる効
果が得られることを見出した。すなわち、室温前後の温
度領域にG’が比較的平坦となる温度領域を有し、また
50〜80℃の温度領域でG’が大きく低下するという
ものである。
As described above, it was found that when the matrix resin of the present invention is used, the prepreg has excellent tack / drape properties, winding properties, suppression of tack aging, and process passability. It has been found that such an effect can be obtained when exhibiting a characteristic rheological characteristic not found in That is, the temperature range around room temperature has a temperature range in which G'is relatively flat, and G'decreases significantly in the temperature range of 50 to 80 ° C.

【0033】本発明において、樹脂組成物の動的粘弾性
測定には、樹脂組成物を板状に切り出しDMA法で粘弾
性測定することにより、ガラス領域から室温付近までの
温度領域の粘弾性を測定する方法を用いる。本発明のマ
トリックス樹脂は以下のように特徴的なレオロジー特性
を有する。
In the present invention, the dynamic viscoelasticity of the resin composition is measured by cutting the resin composition into a plate and measuring the viscoelasticity by the DMA method to determine the viscoelasticity in the temperature range from the glass region to the room temperature. The measuring method is used. The matrix resin of the present invention has the following characteristic rheological properties.

【0034】すなわち、本発明のマトリックス樹脂は、
測定周波数0.5Hz、50℃での動的粘弾性測定にお
けるG’が500〜50000Paの範囲にあることが
好ましく、より好ましくは1000〜20000Pa、
さらに好ましくは1500〜10000Paの範囲にあ
ることが望ましい。50℃でのG’が500〜5000
0Paの範囲にある場合、プリプレグは十分なタックを
発現する。G’が50000Paを超える場合には、タ
ックが強すぎプリプレグ積層時の貼り直し作業が困難と
なるので好ましくない。また、G’が500Paに満た
ない場合には、十分なタックが得られないので好ましく
ない。
That is, the matrix resin of the present invention is
G ′ in the dynamic viscoelasticity measurement at a measurement frequency of 0.5 Hz and 50 ° C. is preferably in the range of 500 to 50,000 Pa, more preferably 1000 to 20,000 Pa,
More preferably, it is desirable to be in the range of 1500 to 10,000 Pa. G'at 50 ° C is 500 to 5000
When it is in the range of 0 Pa, the prepreg develops sufficient tack. When G'exceeds 50000 Pa, the tack is too strong and the re-adhesion work during prepreg lamination becomes difficult, which is not preferable. If G'is less than 500 Pa, sufficient tack cannot be obtained, which is not preferable.

【0035】本発明のマトリックス樹脂は、測定周波数
0.5Hzにおける10℃でのG’と50℃でのG’の
比が1000〜50000の範囲にあり、好ましくは2
000〜40000、より好ましくは3000〜300
00の範囲にあることが望ましい。10℃でのG’と5
0℃でのG’の比1000〜50000の範囲にある場
合、プリプレグはタック・ドレープ性のバランスに優れ
るため、マンドレルへの巻き付き性が極めて良好なもの
となる。10℃でのG’と50℃でのG’の比が200
00を超える場合には、タックが弱いわりにドレープ性
にも劣るプリプレグとなるため、マンドレルへの巻き付
き性が極端に悪化するので好ましくない。また、10℃
でのG’と50℃でのG’の比が1000に満たない場
合には、タックが強いわりに形態保持性の悪いプリプレ
グとなるため、プリプレグ積層時の貼り直し作業が極め
て困難となるので好ましくない。このように、詳細なメ
カニズムは不明であるが、10〜50℃の温度範囲で比
較的平坦領域を有することがタック・ドレープの両立に
非常に有効であった。
The matrix resin of the present invention has a ratio of G ′ at 10 ° C. to G ′ at 50 ° C. at a measuring frequency of 0.5 Hz in the range of 1000 to 50000, preferably 2
000 to 40,000, more preferably 3000 to 300
The range of 00 is desirable. G'and 5 at 10 ° C
When the G ′ ratio at 0 ° C. is in the range of 1,000 to 50,000, the prepreg has an excellent balance of tack and drape properties, and therefore the wrapping property around the mandrel becomes extremely good. The ratio of G'at 10 ° C to G'at 50 ° C is 200.
When it exceeds 00, the prepreg is inferior in drapability in spite of weak tackiness, and the winding property around the mandrel is extremely deteriorated, which is not preferable. Also, 10 ℃
If the ratio of G ′ at 50 ° C. to G ′ at 50 ° C. is less than 1000, the prepreg will have poor shape retention even though the tack is strong, and the re-adhesion work during prepreg lamination becomes extremely difficult, which is preferable. Absent. As described above, although the detailed mechanism is unknown, it is very effective to have a relatively flat region in the temperature range of 10 to 50 ° C. for both tack and drape.

【0036】さらに、本発明のマトリックス樹脂は、測
定周波数0.5Hzにおける50℃でのG’と80℃で
のG’の比が120〜500の範囲にあることが好まし
く、より好ましくは140〜400、さらに好ましくは
160〜400の範囲にあることが望ましい。50℃で
のG’と80℃でのG’の比がこの範囲にある場合、プ
リプレグ化工程における含浸性が確保されやすい。50
℃でのG’と80℃でのG’の比が500を超える場合
には、樹脂がプリプレグ表面に残らないため十分なタッ
クが得られず、成型時の炉落ちの問題も発生することが
あるので好ましくない。また、50℃でのG’と80℃
でのG’の比が120に満たない場合には、プリプレグ
の含浸性が不十分となり、成形加工性および成形体品位
に悪影響をきたすことがあるので好ましくない。
Further, in the matrix resin of the present invention, it is preferable that the ratio of G'at 50 ° C. to G'at 80 ° C. at a measuring frequency of 0.5 Hz is in the range of 120 to 500, more preferably 140 to 500. It is desirable to be in the range of 400, more preferably 160 to 400. When the ratio of G ′ at 50 ° C. to G ′ at 80 ° C. is in this range, the impregnating property in the prepreg forming step is easily secured. Fifty
When the ratio of G ′ at 80 ° C. to G ′ at 80 ° C. exceeds 500, sufficient tack cannot be obtained because the resin does not remain on the surface of the prepreg, and the problem of the furnace falling during molding may occur. It is not preferable because it exists. Also, G'at 50 ° C and 80 ° C
If the ratio of G'is less than 120, the impregnating property of the prepreg becomes insufficient, which may adversely affect the moldability and the quality of the molded product, which is not preferable.

【0037】本発明のマトリックス樹脂のガラス転移温
度(以下、Tgという)は−5〜7℃の範囲にあること
が望ましく、より好ましくは−4〜6℃、さらに好まし
くは−3〜5℃の範囲にあることが望ましい。マトリッ
クス樹脂のTgがこの範囲にある場合、適正なタック性
が発現される。マトリックス樹脂のTgがが7℃を超え
る場合には、被着体への濡れ性が十分でなく、タックが
不足するので好ましくない。また、マトリックス樹脂の
Tgが−5℃に満たない場合には、プリプレグの形態保
持性が低下するため、加工・成型作業に支障をきたすの
で好ましくない。
The glass transition temperature (hereinafter referred to as Tg) of the matrix resin of the present invention is preferably in the range of -5 to 7 ° C, more preferably -4 to 6 ° C, further preferably -3 to 5 ° C. It is desirable to be in the range. When the Tg of the matrix resin is within this range, proper tackiness is exhibited. When the Tg of the matrix resin exceeds 7 ° C., the wettability to the adherend is insufficient and tack is insufficient, which is not preferable. Further, when the Tg of the matrix resin is less than -5 ° C, the shape retention of the prepreg is deteriorated, which hinders processing and molding operations, which is not preferable.

【0038】なお、プリプレグのTgはマトリックス樹
脂のTgと同等の測定値となるため、プリプレグのTg
によりマトリックス樹脂のTgを代用することができ
る。
Since the Tg of the prepreg is the same as the measured value of the Tg of the matrix resin, the Tg of the prepreg is
Thus, Tg of the matrix resin can be substituted.

【0039】本発明のプリプレグの成形は、例えば以下
の要領で行われる。プリプレグを裁断して得たパターン
を積層後、積層物に圧力を付与しながら、樹脂を加熱硬
化させることにより、繊維強化複合材料が得られる。熱
および圧力を付与する方法には、プレス成形法、オート
クレーブ成形法、真空圧成形法、シートワインディング
法、および内圧成形法などがあり、特にスポーツ用品に
関しては、シートワインディング法あるいは内圧成形法
が好ましく採用される。
Molding of the prepreg of the present invention is performed, for example, in the following manner. A fiber-reinforced composite material is obtained by laminating patterns obtained by cutting the prepreg and then heating and curing the resin while applying pressure to the laminate. Examples of the method of applying heat and pressure include a press molding method, an autoclave molding method, a vacuum pressure molding method, a sheet winding method, and an internal pressure molding method. Particularly, for sports equipment, the sheet winding method or the internal pressure molding method is preferable. Adopted.

【0040】シートワインディング法は、マンドレルに
プリプレグを巻いて円筒状物を成形する方法であり、ゴ
ルフシャフトや釣竿などの棒状体を作成する際に好適で
ある。具体的には、マンドレルにプリプレグを巻き付
け、プリプレグがマンドレルから剥離しないように固定
したり、または、プリプレグに成形圧力を付与するため
に、プリプレグの外側にテープ状の熱可塑性樹脂フィル
ム(ラッピングテープ)を巻き付け、オーブンで樹脂を
加熱硬化させた後に、芯金を抜き取って円筒状成形体を
得る方法である。
The sheet winding method is a method of forming a cylindrical article by winding a prepreg around a mandrel, and is suitable for producing a rod-shaped body such as a golf shaft or a fishing rod. Specifically, a prepreg is wrapped around a mandrel and fixed so that the prepreg does not separate from the mandrel, or a tape-shaped thermoplastic resin film (wrapping tape) is applied to the outside of the prepreg in order to apply molding pressure to the prepreg. Is wrapped around, the resin is heated and cured in an oven, and then the core metal is extracted to obtain a cylindrical molded body.

【0041】内圧成形法は、熱可塑性樹脂よりなる内圧
付与体の外側にプリプレグを巻き付けたプリフォームを
金型内にセットし、内圧付与体に高圧空気を導入して加
圧し、同時に金型を加熱することにより繊維強化複合材
料を成形する方法である。この内圧成形法は、特殊形状
のゴルフシャフトやバット、特にテニスやバトミントン
などのラケットのような複雑な形状を成形する際に好適
に用いられる。
In the internal pressure molding method, a preform in which a prepreg is wound around an inner pressure imparting body made of a thermoplastic resin is set in a mold, and high pressure air is introduced into the inner pressure imparting body to pressurize the mold simultaneously. It is a method of molding a fiber-reinforced composite material by heating. This internal pressure molding method is preferably used when molding a golf shaft or bat having a special shape, particularly a complicated shape such as a racket of tennis or badminton.

【0042】[0042]

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明する。なお、実施例中の評価方法は以下に示す通り
である。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples. The evaluation methods in the examples are as follows.

【0043】A.動的粘弾性 動的粘弾性の測定は、レオメトリックス社製のダイナミ
ックアナライザーRDAII型を使用して行なった。10
℃のG’は、樹脂組成物より幅12.7mm、厚さ2m
mの樹脂板を作製し、サンプル長35mm、測定周波数
0.5Hz、昇温速度1.5℃/分の条件下で評価し
た。50℃、80℃におけるG’は、半径25mmの平
行平板を用い、測定周波数0.5Hz、昇温速度1.5℃
/分の条件下で評価した。
A. Dynamic viscoelasticity Dynamic viscoelasticity was measured using a dynamic analyzer RDAII type manufactured by Rheometrics. 10
G ′ at ℃ is 12.7 mm wide and 2 m thick than the resin composition.
A resin plate of m was prepared and evaluated under the conditions of a sample length of 35 mm, a measurement frequency of 0.5 Hz, and a heating rate of 1.5 ° C./min. G'at 50 ° C and 80 ° C uses a parallel plate with a radius of 25 mm, measurement frequency 0.5 Hz, temperature rising rate 1.5 ° C.
It was evaluated under the condition of / min.

【0044】B.ガラス転移温度(Tg) 樹脂組成物、プリプレグそれぞれについて、DSCを用
い、昇温速度10℃/分の条件で測定した。
B. Glass transition temperature (Tg) Each of the resin composition and the prepreg was measured by DSC under the conditions of a temperature rising rate of 10 ° C / min.

【0045】C.プリプレグのタック性 プリプレグ同士を圧着後、引き剥しを行ない、最大荷重
をサンプル面積で割って引き剥がし強さT(MPa)を求
めた。測定装置として“インストロン”(登録商標)4
201型万能材料試験機(インストロン・ジャパン
(株)製)を使用して、以下の条件で測定した。 ・環境 :23±2℃、50±5%RH ・サンプル:50×50mm ・負荷速度:1mm/分 ・接着負荷:0.11MPa ・負荷時間:5±2sec ・剥離速度:10mm/分 タック性試験は、まず、プリプレグ表面から、離型紙お
よび離型フィルムを引き剥がした直後のタックを測定
し、さらに、離型紙および離型フィルムを引き剥がして
から測定環境下に1日放置した後のタックを測定した。
なお、タックの経変率については下記式により算出し
た。 タック経変率(%)=100x(初期タックT0−1日
放置後のタックT1)/初期タックT0 D.プリプレグのドレープ性 本実施例におけるドレープ性評価は、プリプレグの曲げ
弾性率測定により行なった。曲げ弾性率の測定法は、J
IS K7074「繊維強化プラスチックの曲げ試験
法」に準じて行った。測定装置として“インストロン”
4201型万能材料試験機(インストロン・ジャパン
(株)製)を使用して、以下の条件で測定した。 ・環境 :23±2℃、50±5%RH ・サンプル :85mm(繊維方向)×15mm ・負荷速度 :5mm/分 ・支点間距離:40mm ・圧子径 :4mmφ 得られた0゜曲げ弾性率の逆数D(GPa−1)をドレ
ープ性の指標として用いた。
C. Tackability of prepregs The prepregs were pressure-bonded to each other and then peeled off, and the maximum load was divided by the sample area to determine the peeling strength T (MPa). "Instron" (registered trademark) 4 as a measuring device
Using a 201 type universal material testing machine (manufactured by Instron Japan Co., Ltd.), measurement was performed under the following conditions.・ Environment: 23 ± 2 ° C, 50 ± 5% RH ・ Sample: 50 × 50 mm ・ Load speed: 1 mm / min ・ Adhesive load: 0.11 MPa ・ Load time: 5 ± 2 sec ・ Peeling speed: 10 mm / min Tack test First, measure the tack immediately after peeling off the release paper and release film from the surface of the prepreg, and then peel off the release paper and release film and then leave the tack after leaving for 1 day in the measurement environment. It was measured.
The tack variation ratio was calculated by the following formula. Tack variation rate (%) = 100 × (initial tack T0-1-tuck T1 after standing for 1 day) / initial tack T0 D.I. Drapability of prepreg The drapability in this example was evaluated by measuring the flexural modulus of the prepreg. The flexural modulus can be measured by J
It was performed according to IS K7074 "Bending test method of fiber reinforced plastic". "Instron" as a measuring device
Using a Model 4201 universal material testing machine (manufactured by Instron Japan Co., Ltd.), measurement was performed under the following conditions.・ Environment: 23 ± 2 ° C, 50 ± 5% RH ・ Sample: 85mm (fiber direction) × 15mm ・ Load speed: 5mm / min ・ Distance between fulcrums: 40mm ・ Indenter diameter: 4mmφ of the obtained 0 ° bending elastic modulus The reciprocal D (GPa-1) was used as an index of drapability.

【0046】ドレープ性試験は、プリプレグ表面から、
離型紙および離型フィルムを引き剥がした直後のドレー
プ性を測定した。
The drape test is conducted from the surface of the prepreg.
The drapeability immediately after peeling off the release paper and the release film was measured.

【0047】E.プリプレグのマンドレルへの巻き付け
性 プリプレグのマンドレルへの巻き付け性の評価は、以下
のようにして行なった。温度23℃、湿度50%RHの
雰囲気下で3日間放置したプリプレグを、直径10m
m、長さ1000mmのSUS製円柱に、強化繊維引き
揃え方向が、円柱長手方向に対して45゜の角度になる
よう巻き付けて、15分間放置後のプリプレグの巻き付
き状況を観察した。プリプレグの巻き終わり部分の剥離
最大高さに応じて以下のように分類し、その剥離長さを
S、M、L毎にたしあわせる。さらに下記式にてマンド
レルへの巻き付け指数を算出し、それを巻き付け性の指
標とした。 S:最大剥離高さが2mm未満のもの M:最大剥離高さが2mm以上、4mm未満のもの L:最大剥離高さが4mm以上のもの マンドレルへの巻き付け性指数=S+2M+4L F.プリプレグの含浸性 できあがったプリプレグの含浸性を目視および触感で5
段階評価した(極めて良好:◎、良好:○、若干未含浸
部あり:△、未含浸部あり:×、含浸不良:××)。
E. Wrapability of prepreg around mandrel The wrapability of prepreg around the mandrel was evaluated as follows. A prepreg left for 3 days in an atmosphere of a temperature of 23 ° C and a humidity of 50% has a diameter of 10 m.
The prepreg was wound around a SUS cylinder having a length of m and a length of 1000 mm so that the direction of aligning the reinforcing fibers was at an angle of 45 ° with respect to the longitudinal direction of the cylinder, and the winding state of the prepreg after leaving for 15 minutes was observed. The prepregs are classified as follows according to the maximum peeling height at the winding end portion, and the peeling lengths are added for each of S, M, and L. Furthermore, the winding index on the mandrel was calculated by the following formula, and the calculated index was used as the winding index. S: Maximum peeling height is less than 2 mm M: Maximum peeling height is 2 mm or more and less than 4 mm L: Maximum peeling height is 4 mm or more Wrapability index on mandrel = S + 2M + 4L F. Impregnation of prepreg The impregnation of the finished prepreg was visually and tactilely felt.
A graded evaluation was made (very good: ⊚, good: ◯, slightly unimpregnated part: Δ, unimpregnated part: x, poor impregnation: xx).

【0048】なお、本実施例では、エポキシ樹脂とし
て、液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエ
ポキシレジン(株)製、“エピコート”828)、固体
状ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシ
レジン(株)製、“エピコート”1001)、固体状ビ
スフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジ
ン(株)製、“エピコート”1004)、固体状ビスフ
ェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン
(株)製、“エピコート”1009)、液状ビスフェノ
ールF型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)
製、“エピコート”807)、固体状ビスフェノールF
型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製、
“エピコート”4004P)、トリグリシジル-m-アミ
ノフェノール(住友化学工業(株)製、“スミ−エポキ
シ”ELM100)、グリセリンのトリグリシジルエー
テル(ナガセ化成工業(株)製、“デナコール”EX−
314)を用いた。また、熱可塑性樹脂として、ポリビ
ニルピロリドン(BASFジャパン(株)製、“ルビス
コール”K−30;重量平均分子量4.5万)、ポリビ
ニルピロリドン(BASFジャパン(株)製、“ルビス
コール”K−90;重量平均分子量120万)、ポリビ
ニルホルマール(チッソ(株)製、“ビニレック”K;
重量平均分子量2万)、ポリメチルメタクリレート(松
本油脂製薬(株)製、“マツモトマイクロスフィア”
M;重量平均分子量100万)を用いた。また、硬化剤
としてジシアンジアミドを、さらに硬化助剤としてDC
MUを用いた。 (実施例1〜3) (1)マトリックス樹脂組成物の調製 表1に記載の原料を、ニーダーを用いて混練し、マトリ
ックス樹脂組成物を調製した。 (2)プリプレグの作製 上記樹脂組成物を、リバースロールコーターを用いて離
型紙上に塗布して樹脂フィルムを作製した。次に、一方
向に配列させた引張弾性率294GPaの炭素繊維“ト
レカ”(登録商標)T800H−12K(東レ(株)
製)の両側面に樹脂フィルムを重ね、加熱加圧(130
℃,0.4MPa)することによって、樹脂を含浸さ
せ、プリプレグの目付が220g/m2、そして繊維重
量含有率68%の一方向プリプレグを作製した。
In this example, as the epoxy resin, a liquid bisphenol A type epoxy resin (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., "Epicoat" 828), a solid bisphenol A type epoxy resin (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.) were used. , "Epicoat" 1001), solid bisphenol A type epoxy resin (Japan Epoxy Resin Co., Ltd., "Epicoat" 1004), solid bisphenol A type epoxy resin (Japan Epoxy Resin Co., Ltd., "Epicoat" 1009) Liquid bisphenol F type epoxy resin (Japan Epoxy Resin Co., Ltd.)
"Epicoat" 807), solid bisphenol F
Type epoxy resin (Japan Epoxy Resin Co., Ltd.,
"Epicoat" 4004P), triglycidyl-m-aminophenol (Sumitomo Chemical Co., Ltd., "Sumi-epoxy" ELM100), triglycidyl ether of glycerin (Nagase Kasei Co., Ltd., "Denacol" EX-
314) was used. In addition, as the thermoplastic resin, polyvinylpyrrolidone (manufactured by BASF Japan Ltd., “Luviscor” K-30; weight average molecular weight 45,000), polyvinylpyrrolidone (manufactured by BASF Japan Ltd., “Luviscor” K-). 90; weight average molecular weight 1.2 million), polyvinyl formal (manufactured by Chisso Corporation, "Vinilec"K;
Weight average molecular weight 20,000), polymethylmethacrylate (Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd., "Matsumoto Microsphere")
M: weight average molecular weight 1,000,000) was used. Further, dicyandiamide as a curing agent, and DC as a curing aid.
MU was used. (Examples 1 to 3) (1) Preparation of matrix resin composition The raw materials shown in Table 1 were kneaded using a kneader to prepare a matrix resin composition. (2) Preparation of prepreg The resin composition was applied onto release paper using a reverse roll coater to prepare a resin film. Next, a carbon fiber “Treca” (registered trademark) T800H-12K (Toray Industries, Inc.) having a tensile elastic modulus of 294 GPa arranged in one direction.
Resin film on both sides of the
C., 0.4 MPa) to impregnate the resin into a unidirectional prepreg having a basis weight of 220 g / m 2 and a fiber weight content of 68%.

【0049】これらのプリプレグの含浸性、タック・ド
レープ、マンドレルへの巻き付き性はいずれも良好であ
った。また、タックの経時変化は少ないものであった。
結果を表1に示す。 (実施例4)引張弾性率392GPaの炭素繊維“トレ
カ”M40SC−12K(東レ(株)製)を使用し、プ
リプレグの目付が150g/m2、繊維重量含有率が7
5%としたこと以外は実施例3と同様な方法で、プリプ
レグを作製した。
The impregnating property of these prepregs, tack drape, and winding property around the mandrel were all good. Moreover, the change in tack with time was small.
The results are shown in Table 1. (Example 4) Carbon fiber "Torayca" M40SC-12K (manufactured by Toray Industries, Inc.) having a tensile elastic modulus of 392 GPa was used, and the basis weight of the prepreg was 150 g / m2 and the fiber weight content was 7.
A prepreg was produced in the same manner as in Example 3 except that the prepreg was 5%.

【0050】このプリプレグは、ドレープ性に優れ、ま
たマンドレルへの巻き付け性が極めて良好であった。 (実施例5〜8)表1に記載の原料を、ニーダーを用い
て混練し、マトリックス樹脂組成物を調製した。さら
に、実施例4と同様の方法でプリプレグを作製した。
This prepreg was excellent in drapeability and extremely good in winding ability around a mandrel. (Examples 5 to 8) The raw materials shown in Table 1 were kneaded using a kneader to prepare a matrix resin composition. Furthermore, a prepreg was produced in the same manner as in Example 4.

【0051】これらのプリプレグの含浸性、タック・ド
レープ、マンドレルへの巻き付き性はいずれも良好であ
った。また、タックの経時変化は少ないものであった。
結果を表1に示す。 (比較例1〜3)表2に記載の原料を、ニーダーを用い
て混練し、マトリックス樹脂組成物を調製した。さら
に、実施例1〜3と同様の方法でプリプレグを作製し
た。
The impregnating property of these prepregs, the tack drape, and the winding property around the mandrel were all good. Moreover, the change in tack with time was small.
The results are shown in Table 1. (Comparative Examples 1 to 3) The raw materials shown in Table 2 were kneaded using a kneader to prepare a matrix resin composition. Furthermore, a prepreg was produced in the same manner as in Examples 1 to 3.

【0052】これらのプリプレグは実施例1〜3に比
べ、プリプレグ作製時の含浸性に劣るものであった。結
果を表2に示す。 (比較例4,5) (1)マトリックス樹脂組成物の調製 表2に記載の原料を、ニーダーを用いて混練し、マトリ
ックス樹脂組成物を調製した。さらに、実施例1〜3と
同様の方法でプリプレグを作製した。
These prepregs were inferior in impregnating property during preparation of prepregs as compared with Examples 1 to 3. The results are shown in Table 2. (Comparative Examples 4 and 5) (1) Preparation of Matrix Resin Composition The raw materials shown in Table 2 were kneaded using a kneader to prepare a matrix resin composition. Furthermore, a prepreg was produced in the same manner as in Examples 1 to 3.

【0053】これらのプリプレグは実施例1〜3に比
べ、タック・ドレープ、およびマンドレルへの巻き付け
性に劣るものであった。結果を表2に示す。 (比較例6)表2に記載の原料を、ニーダーを用いて混
練し、マトリックス樹脂組成物を調製した。さらに、実
施例4〜8と同様の方法でプリプレグを作製した。
These prepregs were inferior in tack drape and mandrel wrapping property to Examples 1 to 3. The results are shown in Table 2. (Comparative Example 6) The raw materials shown in Table 2 were kneaded using a kneader to prepare a matrix resin composition. Further, prepregs were produced by the same method as in Examples 4-8.

【0054】これらのプリプレグは実施例4に比べ、タ
ック・ドレープ、およびマンドレルへの巻き付け性に劣
るものであった。結果を表2に示す。
These prepregs were inferior in tack drape and mandrel wrapping property to Example 4. The results are shown in Table 2.

【0055】[0055]

【表1】 [Table 1]

【0056】[0056]

【表2】 [Table 2]

【0057】[0057]

【発明の効果】本発明によれば、樹脂組成物について各
温度領域のレオロジーを最適化することにより、加工・
成形時に樹脂の強化繊維への含浸性が優れ、また、でき
あがったプリプレグはタック、ドレープ、巻き付き性に
優れるとともに経時変化も少ないため、作業環境・条件
によらず、高品位・高性能な繊維強化複合材料を提供す
ることができる。
According to the present invention, by optimizing the rheology of each temperature region of a resin composition,
Excellent impregnation of resin into reinforcing fibers during molding, and the finished prepreg has excellent tack, drape, and wrapping properties, as well as little change over time, so high-quality, high-performance fiber reinforced regardless of working environment and conditions. A composite material can be provided.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4F072 AA02 AA07 AA08 AA09 AB10 AB17 AD23 AD51 AD54 AG03 AH21 AL04 4J002 AA013 CD01W CD02W CD04W CD05W CD05X CD10W CD13W CD13X DA016 FA046 FD016 GC00    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 4F072 AA02 AA07 AA08 AA09 AB10                       AB17 AD23 AD51 AD54 AG03                       AH21 AL04                 4J002 AA013 CD01W CD02W CD04W                       CD05W CD05X CD10W CD13W                       CD13X DA016 FA046 FD016                       GC00

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 引張弾性率が280〜800GPaの炭
素繊維に、少なくとも次の構成要素A〜Cを含有するマ
トリックス樹脂が含浸されてなることを特徴とするプリ
プレグ。 A.25℃での粘度が1〜70ポイズのエポキシ樹脂:
20〜70重量% B.軟化点が80〜160℃のエポキシ樹脂:15〜5
0重量% C.重量平均分子量が5000〜20万のマトリックス
樹脂に可溶な熱可塑性樹脂:5〜20重量%
1. A prepreg comprising a carbon fiber having a tensile elastic modulus of 280 to 800 GPa impregnated with a matrix resin containing at least the following constituent elements A to C. A. Epoxy resin having a viscosity of 1 to 70 poises at 25 ° C:
20-70% by weight B.I. Epoxy resin having a softening point of 80 to 160 ° C .: 15 to 5
0 wt% C.I. Thermoplastic resin soluble in matrix resin having a weight average molecular weight of 5,000 to 200,000: 5 to 20% by weight
【請求項2】 プリプレグに繊維が70〜85重量%含
有されてなることを特徴とする請求項1に記載のプリプ
レグ。
2. The prepreg according to claim 1, wherein the prepreg contains 70 to 85% by weight of fibers.
【請求項3】 プリプレグの目付が60〜200g/m
2であることを特徴とする請求項1または2に記載のプ
リプレグ。
3. The prepreg has a basis weight of 60 to 200 g / m.
The prepreg according to claim 1 or 2, wherein the prepreg is 2.
【請求項4】 引張弾性率が280〜800GPaの炭
素繊維に、次のaおよび/またはbの条件をみたすマト
リックス樹脂が含浸されてなることを特徴とするプリプ
レグ。 a.測定周波数0.5Hz、50℃での動的粘弾性測定
による貯蔵弾性率(以下 G’と略記)が500〜50000Pa b.測定周波数0.5Hz、10℃での動的粘弾性測定
によるG’と測定周波数 0.5Hz、50℃での動的粘弾性測定によるG’の比
が1000〜50000
4. A prepreg comprising a carbon fiber having a tensile elastic modulus of 280 to 800 GPa impregnated with a matrix resin satisfying the following conditions a and / or b. a. Storage elastic modulus (hereinafter abbreviated as G ′) measured by dynamic viscoelasticity at a measurement frequency of 0.5 Hz and 50 ° C. is 500 to 50,000 Pa b. The ratio of G ′ measured by dynamic viscoelasticity at a measurement frequency of 0.5 Hz and 10 ° C. and G ′ measured by dynamic viscoelasticity at a measurement frequency of 0.5 Hz and 50 ° C. is 1000 to 50000.
【請求項5】 マトリックス樹脂が次のaおよび/また
はbの条件をみたすことを特徴とする請求項1〜3のい
ずれかに記載のプリプレグ。 a.測定周波数0.5Hz、50℃での動的粘弾性測定
によるGが500〜50000Pa b.測定周波数0.5Hz、10℃での動的粘弾性測定
によるG’と測定周波数0.5Hz、50℃での動的粘
弾性測定によるG’の比が1000〜50000
5. The prepreg according to claim 1, wherein the matrix resin satisfies the following conditions a and / or b. a. G measured by dynamic viscoelasticity at a measurement frequency of 0.5 Hz and 50 ° C. is 500 to 50,000 Pa b. The ratio of G ′ measured by dynamic viscoelasticity at a measurement frequency of 0.5 Hz and 10 ° C. and G ′ measured by dynamic viscoelasticity at a measurement frequency of 0.5 Hz and 50 ° C. is 1000 to 50000.
【請求項6】 マトリックス樹脂が次の条件をみたすこ
とを特徴とする請求項4または5に記載のプリプレグ。
測定周波数0.5Hz、50℃での動的粘弾性測定によ
るG’と測定周波数0.5Hz、80℃での動的粘弾性
測定によるG’の比が120〜500
6. The prepreg according to claim 4 or 5, wherein the matrix resin satisfies the following conditions.
The ratio of G ′ measured by dynamic viscoelasticity at a measurement frequency of 0.5 Hz and 50 ° C. and G ′ measured by dynamic viscoelasticity at a measurement frequency of 0.5 Hz and 80 ° C. is 120 to 500.
【請求項7】 ガラス転移温度が−5〜7℃であること
を特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載のプリプレ
グ。
7. The prepreg according to claim 4, which has a glass transition temperature of −5 to 7 ° C.
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