JP2003277532A - Prepreg and tubular product made of fiber reinforced composite material - Google Patents

Prepreg and tubular product made of fiber reinforced composite material

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JP2003277532A
JP2003277532A JP2002088355A JP2002088355A JP2003277532A JP 2003277532 A JP2003277532 A JP 2003277532A JP 2002088355 A JP2002088355 A JP 2002088355A JP 2002088355 A JP2002088355 A JP 2002088355A JP 2003277532 A JP2003277532 A JP 2003277532A
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Japan
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prepreg
epoxy resin
fiber
composite material
reinforced composite
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JP2002088355A
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Japanese (ja)
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Takahisa Ishida
貴久 石田
Hideki Okita
英樹 沖田
Hajime Kishi
肇 岸
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Toray Industries Inc
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Toray Industries Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a prepreg which gives a fiber reinforced composite material having excellent strength properties against compressive stress from the nonfiber direction, molds a tubular product made of the fiber reinforced composite material exhibiting excellent torsional strength, and has excellent handling properties. <P>SOLUTION: The prepreg is composed of (A) a constituting element of a carbon fiber having a surface area ratio to be measured by an atomic force microscope of 1.00-1.10 and a tensile modulus of 330 GPa-1,000 GPa and (B) a constituting element of an epoxy resin composition comprising an epoxy resin and a curing agent and, simultaneously, has a compressive modulus of a resin cured product to be obtained by heat curing the constituting element (B) of 2.3-3.4 GPa and a nominal compressive strain at break of ≥50%. The tubular product made of the fiber reinforced composite material comprises a layer obtained by heat curing the prepreg. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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、スポーツ用途、航
空宇宙用途、一般産業用途に適した繊維強化複合材料を
製造するための中間基材であるプリプレグ、およびこれ
を加熱硬化して得られる繊維強化複合材料製管状体に関
するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a prepreg which is an intermediate base material for producing a fiber-reinforced composite material suitable for sports applications, aerospace applications, and general industrial applications, and fibers obtained by heat-curing the prepreg. The present invention relates to a tubular body made of a reinforced composite material.

【0002】[0002]

【従来の技術】炭素繊維とマトリックス樹脂とからなる
炭素繊維強化複合材料は、特にその機械強度特性が優れ
ているために、ゴルフクラブシャフト、釣り竿、テニス
やバトミントンのラケットなどのスポーツ用途をはじ
め、航空宇宙用途、一般産業用途に広く用いられ、これ
ら用途においては、炭素繊維としては長繊維タイプが多
くの場合適用される。
2. Description of the Related Art Carbon fiber reinforced composite materials composed of carbon fibers and matrix resins are particularly excellent in mechanical strength characteristics. Therefore, they are used for sports purposes such as golf club shafts, fishing rods, and tennis and badminton rackets. It is widely used for aerospace applications and general industrial applications. In these applications, long fiber types are often used as carbon fibers.

【0003】繊維強化複合材料の製造には、各種の方式
が用いられるが、炭素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、加熱することによって繊維強化複合材料
製管状体が得られる。
Various methods are used for producing a fiber-reinforced composite material, and a method using a prepreg which is a sheet-shaped intermediate base material in which carbon fiber is impregnated with a matrix resin is widely used. In this method, a fiber-reinforced composite tubular body is obtained by laminating a plurality of prepregs and then heating them.

【0004】スポーツ用の繊維強化複合材料管状体すな
わち、ゴルフクラブ用シャフト、釣り竿などは、軽量化
が特に要求される分野である。繊維強化複合材料を軽量
化させる場合、その剛性を適正なものとするためには、
強化繊維として高弾性率のものを適用することが有効で
あるが、特に引張弾性率が330GPa以上であるよう
な高弾性率の強化繊維を適用しようとすると、管状体の
ねじり強さなどの強度が不足する場合がある。
Fiber reinforced composite material tubular bodies for sports, that is, golf club shafts, fishing rods, and the like, are fields in which weight reduction is particularly required. When reducing the weight of a fiber-reinforced composite material, in order to make its rigidity appropriate,
It is effective to apply a reinforcing fiber having a high elastic modulus, but particularly when an attempt is made to apply a reinforcing fiber having a high elastic modulus such that the tensile elastic modulus is 330 GPa or more, the strength such as the torsional strength of the tubular body is increased. May run short.

【0005】これまでにも、特開2000−51411
号公報、国際公開公報WO99/119407号、国際
公開公報WO00/44017号などに開示されるよう
に、特定組成のエポキシ樹脂組成物を適用することなど
で管状体の強度を向上させる手法が提案されているが、
特に引張弾性率が330GPa以上の高弾性率の強化繊
維を適用する場合の強度不足を解決するためには、その
効果はまだ充分とは言えなかった。
In the past, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-51411 has been used.
As disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. WO99 / 119407, International Publication No. WO00 / 44017, and the like, a method of improving the strength of a tubular body by applying an epoxy resin composition having a specific composition has been proposed. However,
Especially, in order to solve the lack of strength in the case of applying a reinforcing fiber having a high elastic modulus with a tensile elastic modulus of 330 GPa or more, the effect was not yet sufficient.

【0006】また、炭素繊維強化複合材料のマトリック
ス樹脂としては、その優れた機械物性、耐熱性、炭素繊
維との良好な接着性などの面からエポキシ樹脂組成物が
好適に用いられる。
Further, as the matrix resin of the carbon fiber reinforced composite material, an epoxy resin composition is preferably used in view of its excellent mechanical properties, heat resistance and good adhesion to carbon fiber.

【0007】炭素繊維強化複合材料において、一般に繊
維と同じ方向の引張強度(0#引張強度)は炭素繊維の
高い引張強度を反映するため高いが、一方で繊維と同じ
方向の圧縮強度(0#圧縮強度)は、0#引張強度と比較
して低く、これを改良するためにいくつかの手法が開示
されてきた。
In a carbon fiber reinforced composite material, the tensile strength in the same direction as the fiber (0 # tensile strength) is generally high because it reflects the high tensile strength of the carbon fiber, while the compressive strength in the same direction as the fiber (0 # tensile strength) is high. Compressive strength) is low compared to 0 # tensile strength, and several approaches have been disclosed to improve this.

【0008】例えば、特開2001−131833号公
報には、炭素繊維そのものの繊維方向の圧縮強度を向上
させる方法が開示されているが、製造コストが高くなり
がちであることや、得られる圧縮強度はまだ充分でない
などの問題があった。
For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-131833 discloses a method for improving the compressive strength of carbon fiber itself in the fiber direction, but the manufacturing cost tends to be high and the obtained compressive strength is high. Had problems such as not being enough.

【0009】また一方で、マトリックス樹脂の改良によ
る0#圧縮強度向上の試みとしては、特開平11−17
1976号公報などに開示されるような、マトリックス
樹脂の曲げ弾性率を向上させる手法が知られ、0#圧縮
強度についてはその向上効果が認められていた。
On the other hand, as an attempt to improve the 0 # compressive strength by improving the matrix resin, Japanese Patent Laid-Open No. 11-17
A method for improving the flexural modulus of the matrix resin as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 1976, etc. is known, and the effect of improving the 0 # compressive strength has been recognized.

【0010】しかし、実際の部材として使用される炭素
繊維強化複合材料においては、繊維の方向となす角度が
0#ではなく、90#未満の一定の角度をなした方向の圧
縮応力が加わる場合も多い。また、設計上は0#圧縮応
力が加わると考えられる場合でも、部材の形状などに由
来して繊維配向が局部的に屈曲したり、あるいは炭素繊
維織物を用いる場合はその横糸の存在に由来して繊維が
蛇行するといったことがしばしば起こり、そのような部
分に圧縮応力が加わると、繊維の方向とは90#未満の
一定の角度をなした方向に圧縮応力が加わることにな
る。そしてそのような場合、前記したような0#圧縮強
度を向上させるだけでは、その強度が不足する場合があ
った。
However, in a carbon fiber reinforced composite material used as an actual member, a compressive stress may be applied in a direction in which the angle with the fiber direction is not 0 # but a constant angle of less than 90 #. Many. Even when it is considered that 0 # compressive stress is applied by design, the fiber orientation is locally bent due to the shape of the member, or when the carbon fiber woven fabric is used, it is due to the presence of the weft. The fibers often meander, and when compressive stress is applied to such a portion, the compressive stress is applied in a direction at a constant angle of less than 90 # with respect to the fiber direction. In such a case, the strength may be insufficient only by improving the 0 # compression strength as described above.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、かか
る従来技術の持つ課題を解決し、優れた強度特性を有す
る炭素繊維強化複合材料が得られ、さらに取り扱い性に
も優れたプリプレグおよびかかるプリプレグを用いて得
られる高強度な繊維強化複合材料製管状体を提供せんと
するものである。
The object of the present invention is to solve the problems of the prior art, to obtain a carbon fiber reinforced composite material having excellent strength characteristics, and to provide a prepreg having excellent handleability. The present invention provides a high-strength fiber-reinforced composite material tubular body obtained by using a prepreg.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次の構成を有する。即ち次の構成要素
(A)、(B)からなり、かつ構成要素(B)を加熱硬
化して得られる樹脂硬化物の圧縮弾性率が2.3〜3.
4GPaであり、かつ圧縮破壊時呼び歪みが50%以上
であることを特徴とするプリプレグ。 (A)原子間力顕微鏡により測定される表面積比が1.
00〜1.10であり、かつ引張弾性率が330〜10
00GPaである炭素繊維。 (B)エポキシ樹脂と硬化剤を含むエポキシ樹脂組成
物。
In order to achieve the above object, the present invention has the following constitution. That is, the compression elastic modulus of a resin cured product composed of the following constituent elements (A) and (B) and obtained by heating and curing the constituent element (B) has a compressive elastic modulus of 2.3 to 3.
A prepreg characterized by a nominal strain of 4 GPa and a compression strain of 50% or more. (A) The surface area ratio measured by an atomic force microscope is 1.
00 to 1.10 and a tensile elastic modulus of 330 to 10
Carbon fiber that is 00 GPa. (B) An epoxy resin composition containing an epoxy resin and a curing agent.

【0013】さらに、上記プリプレグが加熱硬化されて
なる層が含まれてなる繊維強化複合材料製管状体であ
る。
Further, there is provided a tubular body made of a fiber reinforced composite material, which comprises a layer formed by heating and curing the prepreg.

【0014】また、前記構成要素(B)を加熱硬化して
得られる樹脂硬化物と構成要素(A)を含んでなること
を特徴とする繊維強化複合材料製管状体である。 (A)原子間力顕微鏡により測定される表面積比が1.
00〜1.10であり、かつ引張弾性率が330〜10
00GPaである炭素繊維
Further, the present invention is a tubular body made of a fiber-reinforced composite material, which comprises a resin cured product obtained by heating and curing the constituent element (B) and the constituent element (A). (A) The surface area ratio measured by an atomic force microscope is 1.
00 to 1.10 and a tensile elastic modulus of 330 to 10
Carbon fiber that is 00 GPa

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明の要するところは下記のご
とく、その樹脂硬化物の圧縮弾性率と圧縮破壊時呼び歪
みが特定の範囲に制御される未硬化エポキシ樹脂を、表
面が比較的平滑な特定の炭素繊維に含浸させて得られた
プリプレグを硬化成形することにより、軽量でねじり強
さなどの強度が優れた複合材料製管状体が得られること
である。また、該プリプレグはマンドレルへの巻き付け
性等の取り扱い性も優れたものとなる特徴を有する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention requires, as described below, an uncured epoxy resin whose cured elastic modulus and nominal strain at the time of compressive fracture are controlled within a specific range. By curing and molding a prepreg obtained by impregnating the specific carbon fiber, a tubular body made of a composite material that is lightweight and has excellent strength such as torsional strength can be obtained. In addition, the prepreg has a feature that it is excellent in handleability such as winding around a mandrel.

【0016】以下、本発明について詳細に説明する。The present invention will be described in detail below.

【0017】本発明に構成要素(A)として用いる炭素
繊維としては、例えば、アクリル系、ピッチ系、レーヨ
ン系等の炭素繊維が挙げられる。中でも、引張強度の高
いアクリル系が好ましい。炭素繊維の形態としては、前
駆体繊維に撚りをかけて焼成して得られる炭素繊維、い
わゆる有撚糸、その有撚糸の撚りを解いた炭素繊維、い
わゆる解撚糸、前駆体繊維に実質的に撚りをかけずに熱
処理を行う無撚糸などが使用できるが、無撚糸又は解撚
糸が、複合材料の成形性と強度特性のバランスを考慮す
ると好ましく、さらに、プリプレグ表面同士の良接着性
などの取り扱い性の面からは無撚糸が好ましい。また、
本発明における炭素繊維には、黒鉛繊維も含むことがで
きる。
Examples of the carbon fibers used as the constituent element (A) in the present invention include acrylic, pitch and rayon carbon fibers. Of these, acrylic resins having high tensile strength are preferable. As the form of carbon fiber, carbon fiber obtained by twisting and firing precursor fiber, so-called twisted yarn, untwisted carbon fiber of the twisted yarn, so-called untwisted yarn, substantially twisted precursor fiber Untwisted yarns that are heat-treated without heat treatment can be used, but untwisted yarns or untwisted yarns are preferable in consideration of the balance between the moldability and strength characteristics of the composite material. Furthermore, handling properties such as good adhesion between the prepreg surfaces are good. From the viewpoint of the above, a non-twisted yarn is preferable. Also,
Graphite fibers may also be included in the carbon fibers in the present invention.

【0018】本発明における炭素繊維としては、ゴルフ
クラブ用シャフト、釣り竿などのスポーツ用品に、材料
を少量使用しただけで充分な剛性を発現させ得るよう
に、引張弾性率の高い炭素繊維を用いることが必要であ
り、このような炭素繊維の引張弾性率は330〜100
0GPaであることが必要で、350〜800GPaで
あることが好ましい。引張弾性率が330GPa未満で
あると材料に充分な剛性を発現させることが困難なので
好ましくない。1000GPaを越えると炭素繊維の強
度が不足するので好ましくない。
As the carbon fiber in the present invention, a carbon fiber having a high tensile elastic modulus is used so that a sports article such as a golf club shaft or a fishing rod can exhibit sufficient rigidity by using a small amount of the material. The tensile modulus of elasticity of such a carbon fiber is 330 to 100.
It is necessary to be 0 GPa, and preferably 350 to 800 GPa. If the tensile modulus is less than 330 GPa, it is difficult to develop sufficient rigidity in the material, which is not preferable. If it exceeds 1000 GPa, the strength of the carbon fiber becomes insufficient, which is not preferable.

【0019】本発明における構成要素(A)の炭素繊維
は、原子間力顕微鏡を用いて測定される表面積比が
1.00〜1.10であることが必要で、1.00〜
1.05であればより好ましい。かかる表面積比は炭素
繊維表面の実表面積と投影面積との比で、表面の粗さの
度合いを表しており、表面積比が1に近づくほど平滑で
あることを示している。ここで、実表面積および投影面
積は原子間力顕微鏡を用いて例えば後述する方法で測定
することができる。投影面積というのは繊維断面積の曲
率を考慮した2次局面への投影面積である。従来、炭素
繊維が平滑であると、マトリックス樹脂と炭素繊維表面
の接着性が低下し、得られる繊維強化複合材料の強度が
低下すると考えられてきたが、本発明者らは鋭意検討の
結果、引張弾性率が330GPa以上の高弾性率タイプ
の炭素繊維の場合には、意外にも炭素繊維の表面が平滑
であるほうが繊維強化複合材料製管状体の強度が向上す
ることを見出した。特に該炭素繊維と特定の圧縮弾性率
および圧縮破壊歪みを有する樹脂硬化物との組み合わせ
において、その強度向上が著しいことを見出し本発明に
至ったものである。表面積比は炭素繊維の表面に凹凸が
全くない場合に1.00であり、表面積比が1.10を
越えると管状体の強度向上効果が充分ではなく好ましく
ない。
The carbon fiber of the constituent element (A) in the present invention has a surface area ratio measured using an atomic force microscope.
It is necessary to be 1.00 to 1.10, and 1.00 to
1.05 is more preferable. The surface area ratio is the ratio of the actual surface area of the carbon fiber surface to the projected area and represents the degree of surface roughness. The closer the surface area ratio is to 1, the smoother the surface area is. Here, the actual surface area and the projected area can be measured using an atomic force microscope, for example, by the method described later. The projected area is the projected area on the secondary phase considering the curvature of the fiber cross-sectional area. Conventionally, when the carbon fiber is smooth, it has been considered that the adhesiveness between the matrix resin and the surface of the carbon fiber is reduced, and the strength of the resulting fiber-reinforced composite material is reduced, but as a result of intensive studies by the present inventors, In the case of a high elastic modulus type carbon fiber having a tensile elastic modulus of 330 GPa or more, it was surprisingly found that the smoother surface of the carbon fiber improves the strength of the tubular body made of the fiber-reinforced composite material. In particular, the present invention has been found to significantly improve the strength of a combination of the carbon fiber and a cured resin product having a specific compressive elastic modulus and compressive fracture strain. The surface area ratio is 1.00 when the carbon fibers have no irregularities on the surface, and the surface area ratio exceeding 1.10 is not preferable because the effect of improving the strength of the tubular body is not sufficient.

【0020】本発明に好適に用いることができるアクリ
ル系炭素繊維は、例えば以下に述べる工程を経て製造す
ることができる。
The acrylic carbon fiber which can be preferably used in the present invention can be produced, for example, through the steps described below.

【0021】アクリロニトリルを主成分とするモノマー
から得られるポリアクリロニトリルから成る紡糸原液
を、湿式紡糸法、乾湿式紡糸法、乾式紡糸法、又は溶融
紡糸法により紡糸する。紡糸後の凝固糸を、水洗、延
伸、乾燥及び油剤付与などの製糸工程を経てアクリル系
プリカーサーを製造し、得られたアクリル系プリカーサ
ーから耐炎化、炭化などの工程を経てアクリル系炭素繊
維を得ることができる。
A spinning dope containing polyacrylonitrile obtained from a monomer containing acrylonitrile as a main component is spun by a wet spinning method, a dry-wet spinning method, a dry spinning method, or a melt spinning method. The coagulated yarn after spinning is washed with water, drawn, dried, and subjected to a yarn-forming process such as application of an oil agent to produce an acrylic precursor, and the obtained acrylic precursor is subjected to flame resistance and carbonization to obtain an acrylic carbon fiber. be able to.

【0022】ここで、紡糸方法としては湿式紡糸法また
は乾湿式紡糸法が好ましく採用でき、炭素繊維の表面が
平滑な炭素繊維を得やすい点で乾湿式紡糸法がより好ま
しい。
Here, as a spinning method, a wet spinning method or a dry-wet spinning method can be preferably adopted, and a dry-wet spinning method is more preferable in that a carbon fiber having a smooth carbon fiber surface can be easily obtained.

【0023】また、湿式紡糸法または乾湿式紡糸法にお
いて、紡糸後の凝固過程における凝固速度、凝固糸の延
伸倍率などを適宜適正化することによっても、得られる
炭素繊維の表面の粗さを制御することが可能であるので
好ましい。
In the wet spinning method or the dry-wet spinning method, the surface roughness of the obtained carbon fiber can be controlled by appropriately optimizing the coagulation rate in the coagulation process after spinning and the draw ratio of the coagulated fiber. It is possible to do so, which is preferable.

【0024】また、本発明においては、構成要素(A)
の炭素繊維と共に、強化繊維としてガラス繊維、アラミ
ド繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維な
どを組み合わせて用いることができる。これらの繊維を
2種以上混合して用いることもできる。
Further, in the present invention, the component (A)
In addition to the carbon fiber, the reinforcing fiber such as glass fiber, aramid fiber, boron fiber, alumina fiber and silicon carbide fiber can be used in combination. Two or more kinds of these fibers may be mixed and used.

【0025】本発明において、炭素繊維の形態として
は、繊維方向が一方向に引き揃えられたものや、織物が
使用できる。織物は、平織り、朱子織りなどいずれでも
良い。
In the present invention, as the form of the carbon fiber, one in which the fiber directions are aligned in one direction or a woven fabric can be used. The woven fabric may be either plain weave or satin weave.

【0026】繊維強化複合材料の軽量化のためには、プ
リプレグ中の炭素繊維含有率は高いことが好ましく、プ
リプレグ中の炭素繊維含有率は70〜90重量%である
ことが好ましく、より好ましくは75〜90重量%、さ
らに好ましくは80〜90重量%が良い。炭素繊維含有
率が70重量%未満であると、軽量化効果が十分出ない
場合があり、炭素繊維含有率が90重量%を越えると樹
脂量が少ないため複合材料中にボイドが残存し、機械特
性が低下する場合がある。
In order to reduce the weight of the fiber-reinforced composite material, the carbon fiber content in the prepreg is preferably high, and the carbon fiber content in the prepreg is preferably 70 to 90% by weight, more preferably. It is preferably 75 to 90% by weight, more preferably 80 to 90% by weight. If the carbon fiber content is less than 70% by weight, the weight-reducing effect may not be sufficient, and if the carbon fiber content exceeds 90% by weight, voids remain in the composite material due to the small amount of resin and The characteristics may deteriorate.

【0027】本発明における構成要素(B)のエポキシ
樹脂組成物は、エポキシ樹脂と硬化剤を含むものであ
り、構成要素(B)を加熱硬化して得られる樹脂硬化物
の圧縮弾性率が2.3〜3.4GPaであり、かつ圧縮
破壊時呼び歪みが50%以上となることが必要である。
これら樹脂圧縮特性は、一辺の長さが6mm±0.2m
mの立方体になるように樹脂硬化物から切り出した試験
片について、試験速度1±0.2mm/分で、他の条件
はJIS K7181に準じた条件により測定されるも
のである。また、かかる圧縮試験に供する樹脂硬化物
は、100℃〜200℃の範囲から選ばれる一定の温度
で90分間加熱処理することによって得られるものであ
る。
The epoxy resin composition of the constituent element (B) in the present invention contains an epoxy resin and a curing agent, and the resin composition obtained by heating and curing the constituent element (B) has a compression elastic modulus of 2. It is necessary that the strain is 0.3 to 3.4 GPa and the nominal strain at the time of compression failure is 50% or more.
These resin compression characteristics have a side length of 6 mm ± 0.2 m
For a test piece cut out from a resin cured product so as to be a cube of m, the test speed is 1 ± 0.2 mm / min, and other conditions are measured according to JIS K7181. The cured resin product used in the compression test is obtained by heat treatment for 90 minutes at a constant temperature selected from the range of 100 ° C to 200 ° C.

【0028】本発明の構成要素(B)であるエポキシ樹
脂組成物を加熱硬化して得られる樹脂硬化物の圧縮弾性
率は、優れた材料強度を発現するために、2.3〜3.
4GPaであることが必要であり、2.5〜3.4GP
aであることが好ましく、2.7〜3.4GPaである
ことがより好ましい。かかる圧縮弾性率が2.3GPa
未満であると圧縮応力に対する耐力が不足して材料強度
が不十分となり、3.4GPaを超えると樹脂硬化物が
脆くなる、あるいは材料中の残留熱応力が大きくなるな
どして、引張強度などの材料強度の低下を招くので好ま
しくない。
The resin composition obtained by heating and curing the epoxy resin composition which is the constituent (B) of the present invention has a compressive elastic modulus of 2.3 to 3 in order to exhibit excellent material strength.
4 GPa is required, 2.5-3.4 GP
It is preferable that it is a, and it is more preferable that it is 2.7-3.4 GPa. The compressive elastic modulus is 2.3 GPa
If it is less than 4, the yield strength against compressive stress is insufficient and the material strength becomes insufficient, and if it exceeds 3.4 GPa, the cured resin product becomes brittle, or the residual thermal stress in the material becomes large. It is not preferable because it causes a decrease in material strength.

【0029】さらに、かかる圧縮弾性率に加えて、本発
明の構成要素(B)であるエポキシ樹脂組成物から得ら
れる樹脂硬化物の圧縮破壊時呼び歪みは50%以上であ
ることが必要であり、55%以上であることが好まし
く、さらに60%以上であることがより好ましい。本発
明者らは、樹脂硬化物について、圧縮弾性率を前記した
範囲にすると同時に、圧縮破壊時呼び歪みをかかる高い
レベルの範囲とすることで、繊維の方向と0#を超えて
90#未満の一定の角度をなした方向の圧縮応力下での
強度(以下、非繊維方向の圧縮強度という)を向上する
ことが可能となり、本発明の効果が得られたと推定して
いる。尚、かかる圧縮破壊時呼び歪みは高いほど好まし
いが、80%あれば本発明の用途としては十分である。
Further, in addition to the compression elastic modulus, the nominal strain at the time of compression failure of the resin cured product obtained from the epoxy resin composition which is the constituent element (B) of the present invention must be 50% or more. , 55% or more, more preferably 60% or more. The present inventors set the compressive elastic modulus of the resin cured product to the above-mentioned range and, at the same time, to a high level range in which the nominal strain at the time of compressive fracture is applied, so that the direction of the fiber and the value exceeding 0 # and less than 90 # It is presumed that the strength under the compressive stress in the direction of forming a constant angle (hereinafter, referred to as the compressive strength in the non-fiber direction) can be improved, and the effect of the present invention is obtained. The higher the nominal strain at the time of compressive failure is, the more preferable, but 80% is sufficient for the use of the present invention.

【0030】本発明の構成要素(B)を硬化して得られ
る樹脂硬化物のガラス転移温度は80〜120℃である
ことが好ましい。さらに好ましくは90〜100℃、最
も好ましくは100〜120℃である。樹脂硬化物のガ
ラス転移温度が120℃を越えると、繊維強化複合材料
製管状体に残留する熱応力が大きくなり、その強度特性
が低下する場合がある。樹脂硬化物のガラス転移温度が
80℃未満であると、管状体に成形後、表面を研磨する
とき、熱により軟化した樹脂が研磨機に目詰まりを起こ
させる場合がある。なお、樹脂硬化物のガラス転移温度
は、示差走査熱量測定法(DSC)によって測定される
値であるが、繊維強化複合材料製管状体から切り出した
サンプルについて測定することによって、管状体中に含
まれる樹脂硬化物のガラス転移温度を測定できる。
The glass transition temperature of the resin cured product obtained by curing the constituent (B) of the present invention is preferably 80 to 120 ° C. It is more preferably 90 to 100 ° C, and most preferably 100 to 120 ° C. When the glass transition temperature of the resin cured product exceeds 120 ° C., the thermal stress remaining in the tubular body made of the fiber-reinforced composite material becomes large, and the strength characteristics thereof may deteriorate. If the glass transition temperature of the cured resin is less than 80 ° C., the resin softened by heat may cause clogging of the polishing machine when the surface is polished after being formed into a tubular body. The glass transition temperature of the resin cured product is a value measured by a differential scanning calorimetry (DSC), and is included in the tubular body by measuring a sample cut from the tubular body made of the fiber-reinforced composite material. The glass transition temperature of the cured resin can be measured.

【0031】さらに、本発明の構成要素(B)を硬化し
て得られる樹脂硬化物について、ASTM−E399に
準拠したコンパクトテンション法、または、ASTM5
045−91に準拠したSENB法により測定される樹
脂硬化物の亀裂進展初期のモードI破壊靭性値GICが2
00J/m2以上であることが好ましく、400J/m2
以上であることがより好ましい。樹脂硬化物のモードI
破壊靭性値GICが200J/m2以上であることによ
り、複合材料管状体の耐衝撃性、疲労特性を向上するこ
とができる。
Furthermore, regarding the resin cured product obtained by curing the constituent element (B) of the present invention, the compact tension method according to ASTM-E399 or ASTM5
The mode I fracture toughness value G IC at the initial stage of crack propagation measured by the SENB method according to 045-91 is 2
00 J / m 2 or more, preferably 400 J / m 2
The above is more preferable. Mode I of cured resin
When the fracture toughness value G IC is 200 J / m 2 or more, impact resistance and fatigue properties of the composite material tubular body can be improved.

【0032】さらに、本発明の構成要素(B)を硬化し
て得られる樹脂硬化物について、JIS K7113に
準拠して測定される引張破断伸度が8%以上であること
が好ましい。引張破断伸度が8%以上であることによ
り、複合材料製管状体の捻り強さや耐衝撃性をさらに向
上することができる。
Furthermore, it is preferable that the resin cured product obtained by curing the constituent element (B) of the present invention has a tensile elongation at break of 8% or more as measured according to JIS K7113. When the tensile elongation at break is 8% or more, the twisting strength and impact resistance of the composite material tubular body can be further improved.

【0033】ここで、かかる樹脂硬化物のGIC、引張破
断伸度は、本発明の構成要素(B)に100〜200℃
の範囲から選ばれる一定の温度で90分間の加熱処理を
施して得られる硬化物について測定されるものである。
Here, the G IC and the tensile elongation at break of the resin cured product are 100 to 200 ° C. for the constituent element (B) of the present invention.
It is measured for a cured product obtained by performing a heat treatment for 90 minutes at a constant temperature selected from the range.

【0034】本発明においては、前述の樹脂圧縮特性を
発現するために、本発明における構成要素(B)に含ま
れるエポキシ樹脂100重量%中に、2官能性エポキシ
樹脂を75〜100重量%含ませることが好ましい。
In the present invention, in order to exhibit the above-described resin compression characteristics, 75 to 100% by weight of a bifunctional epoxy resin is contained in 100% by weight of the epoxy resin contained in the component (B) in the present invention. Preferably.

【0035】2官能性エポキシ樹脂の具体例としては、
ビスフェノールAから得られるビスフェノールA型エポ
キシ樹脂およびその水素添加物、ビスフェノールFから
得られるビスフェノールF型エポキシ樹脂およびその水
素添加物、ビスフェノールSから得られるビスフェノー
ルS型エポキシ樹脂、テトラブロモビスフェノールAか
ら得られるテトラブロモビスフェノールA型エポキシ樹
脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ビスフェノール
ADから得られるビスフェノールAD型エポキシ樹脂、
レゾルシンジグリシジルエーテル、ヒドロキノンジグリ
シジルエーテル、4,4'-ジヒドロキシ-3,3',5,5'-テトラ
メチルビフェニルジグリシジルエーテル、1,6-ジヒドロ
キシナフタレンのジグリシジルエーテル、アニリンのジ
グリシジルアミン、o-トルイジンのジグリシジルアミ
ン、9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルエオレンの
ジグリシジルエーテル、ビスフェノールA型エポキシ樹
脂のイソシアネート変性品、フタル酸ジグリシジルエス
テル、テレフタル酸ジグリシジルエステル、ヘキサヒド
ロフタル酸ジグリシジルエステル、ヘキサヒドロテレフ
タル酸ジグリシジルエステル、ダイマー酸ジグリシジル
エステル、1,4-ジ-tert-ブチル-2,5-ビス(2,3-エポキ
シプロポキシ)-ベンゼン、2,2'-ジメチル-4,4'-ジヒド
ロキシ-5,5'-ジ-tert-ブチルジフェニルスルフィドとク
ロロメチルオキシランとの反応生成物、4,4'-メチレン
ビス(2,6-ジメチルフェノール)とクロロメチルオキシ
ランとの反応生成物、分子内に2個の2重結合を有する
化合物を酸化して得られるポリエポキシド等が挙げられ
る。
Specific examples of the bifunctional epoxy resin include:
Obtained from bisphenol A type epoxy resin obtained from bisphenol A and hydrogenated product thereof, bisphenol F type epoxy resin obtained from bisphenol F and hydrogenated product thereof, bisphenol S type epoxy resin obtained from bisphenol S, and tetrabromobisphenol A Bisphenol type epoxy resin such as tetrabromobisphenol A type epoxy resin, bisphenol AD type epoxy resin obtained from bisphenol AD,
Resorcin diglycidyl ether, hydroquinone diglycidyl ether, 4,4'-dihydroxy-3,3 ', 5,5'-tetramethylbiphenyl diglycidyl ether, diglycidyl ether of 1,6-dihydroxynaphthalene, diglycidyl amine of aniline , Diglycidylamine of o-toluidine, diglycidyl ether of 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene, isocyanate modified products of bisphenol A type epoxy resin, diglycidyl phthalate, diglycidyl terephthalate, hexahydro Phthalic acid diglycidyl ester, hexahydroterephthalic acid diglycidyl ester, dimer acid diglycidyl ester, 1,4-di-tert-butyl-2,5-bis (2,3-epoxypropoxy) -benzene, 2,2 '-Dimethyl-4,4'-dihydroxy-5,5'-di-tert-butyldiphenylsulf Oxidation product of the reaction product of chloromethyloxirane and 4,4'-methylenebis (2,6-dimethylphenol) and chloromethyloxirane, the compound having two double bonds in the molecule Examples of the polyepoxide obtained by

【0036】さらに、樹脂硬化物の圧縮破壊時呼び歪み
を著しく低下させることなく高い圧縮弾性率を付与する
ために、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、1,6-ジヒド
ロキシナフタレンのジグリシジルエーテル、アニリンの
ジグリシジルアミン、o-トルイジンのジグリシジルアミ
ン、ビスフェノールA型エポキシ樹脂のイソシアネート
変性品、フタル酸ジグリシジルエステル、テレフタル酸
ジグリシジルエステル、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシ
ジルエステル、ヘキサヒドロテレフタル酸ジグリシジル
エステルから選ばれる少なくとも一種のエポキシ樹脂
を、全2官能性エポキシ樹脂100重量%中10〜10
0重量%含ませることが好ましく、20〜100重量%
含ませることがより好ましい。かかる配合比が10重量
%未満であると樹脂硬化物の圧縮弾性率向上効果が十分
でない場合がある。
Further, in order to impart a high compressive elastic modulus without significantly reducing the nominal strain at the time of compressive failure of the cured resin product, a bisphenol F type epoxy resin, a diglycidyl ether of 1,6-dihydroxynaphthalene, and a diamine of aniline. Glycidyl amine, diglycidyl amine of o-toluidine, isocyanate modified product of bisphenol A type epoxy resin, phthalic acid diglycidyl ester, terephthalic acid diglycidyl ester, hexahydrophthalic acid diglycidyl ester, hexahydroterephthalic acid diglycidyl ester At least one epoxy resin is used in an amount of 10 to 10 in 100% by weight of the total bifunctional epoxy resin.
0% by weight is preferable, and 20 to 100% by weight is preferable.
More preferably, it is included. If the compounding ratio is less than 10% by weight, the effect of improving the compression elastic modulus of the cured resin may not be sufficient.

【0037】中でもビスフェノールF型エポキシ樹脂も
しくはイソシアネート変性エポキシ樹脂を含んでいるこ
とは好ましい。全2官能性エポキシ樹脂100重量%中
好ましくは10〜100重量%、より好ましくは20〜
90重量%含ませると良い。本発明においてビスフェノ
ールF型エポキシ樹脂を含ませることで、未硬化の樹脂
組成物の粘弾性、樹脂硬化物の引張破断伸度、靭性、塑
性変形能力、弾性率、耐熱性などの特性のバランスの優
れたプリプレグとすることができるので好ましい。特
に、高粘度となりがちなエポキシ当量が750以上の2
官能性エポキシ樹脂を含ませる場合、これとビスフェノ
ールF型エポキシ樹脂を組み合わせて含ませることが好
ましい。なお、かかるビスフェノールF型エポキシ樹脂
は、エポキシ当量が750未満のものでも良いし、ビス
フェノールF型エポキシ樹脂自体がエポキシ当量750
以上であっても良い。
Above all, it is preferable to contain a bisphenol F type epoxy resin or an isocyanate-modified epoxy resin. It is preferably 10 to 100% by weight, more preferably 20 to 100% by weight based on 100% by weight of the total bifunctional epoxy resin.
It is recommended to include 90% by weight. By including the bisphenol F type epoxy resin in the present invention, the balance of properties such as viscoelasticity of the uncured resin composition, tensile fracture elongation of the resin cured product, toughness, plastic deformability, elastic modulus, heat resistance, etc. It is preferable because an excellent prepreg can be obtained. Especially, the epoxy equivalent which tends to be high viscosity is 750 or more 2
When the functional epoxy resin is included, it is preferable to include it in combination with the bisphenol F type epoxy resin. The bisphenol F type epoxy resin may have an epoxy equivalent of less than 750, or the bisphenol F type epoxy resin itself may have an epoxy equivalent of 750.
It may be more.

【0038】本発明の構成要素(B)において、エポキ
シ当量が好ましくは750以上、より好ましくは900
以上、さらに好ましくは1000以上である2官能性エ
ポキシ樹脂を全エポキシ樹脂100重量%中に5〜50
重量%含ませることが好ましい。エポキシ当量が750
未満であると樹脂硬化物が充分な圧縮破壊時呼び歪みを
発現しない場合がある。エポキシ当量が750以上の2
官能性エポキシ樹脂を適量含ませることで、樹脂硬化物
にさらに高度な圧縮破壊時呼び歪みを付与し、非繊維方
向の圧縮強度を向上させることが可能であるが、その配
合比が5重量%未満であるとその効果は十分でない場合
があり、また50重量%を超えると未硬化の樹脂組成物
の粘度が高くなりすぎ、強化繊維への含浸性や、プリプ
レグ同士の接着性、プリプレグの柔軟性などの取り扱い
性などを損なう場合がある。
In the component (B) of the present invention, the epoxy equivalent is preferably 750 or more, more preferably 900.
More preferably, the difunctional epoxy resin of 1000 or more is contained in an amount of 5 to 50 in 100% by weight of the total epoxy resin.
It is preferable to include it by weight%. Epoxy equivalent is 750
If it is less than the above range, the cured resin may not exhibit a nominal strain at the time of sufficient compression failure. Epoxy equivalent of 750 or more 2
By adding an appropriate amount of the functional epoxy resin, it is possible to impart a higher degree of nominal strain at the time of compressive fracture to the resin cured product and improve the compressive strength in the non-fiber direction, but the compounding ratio is 5% by weight. If it is less than 50% by weight, the effect may not be sufficient, and if it exceeds 50% by weight, the viscosity of the uncured resin composition becomes too high, impregnation into reinforcing fibers, adhesion between prepregs, and flexibility of prepreg. It may impair the handling properties such as sex.

【0039】なお、プリプレグにおいてエポキシ当量が
750以上の2官能性エポキシ樹脂がかかる配合比で含
まれていることは、プリプレグからクロロホルムなどの
有機溶剤を用いて未硬化のエポキシ樹脂組成物を抽出
し、抽出された成分についてGPC、逆相クロマトグラ
フィー、赤外線吸光度、1H NMR、13C NMR、
質量分析などの手法を組み合わせて分析を行うことで特
定可能である。
The fact that the prepreg contains the bifunctional epoxy resin having an epoxy equivalent of 750 or more in such a mixing ratio means that the uncured epoxy resin composition is extracted from the prepreg with an organic solvent such as chloroform. , GPC, reverse phase chromatography, infrared absorption, 1 H NMR, 13 C NMR for the extracted components,
It can be specified by performing a combination of methods such as mass spectrometry.

【0040】本発明のエポキシ樹脂組成物には、得られ
る炭素繊維強化複合材料の耐熱性の向上や圧縮弾性率向
上等のため、樹脂硬化物の圧縮破壊時呼び歪みを著しく
損なわない程度に、分子内に2個を超えるエポキシ基を
有する多官能エポキシ樹脂を含ませても良い。
In the epoxy resin composition of the present invention, in order to improve the heat resistance and the compression elastic modulus of the obtained carbon fiber reinforced composite material, the resin strain of the resin cured product is not significantly impaired in the nominal strain at the time of compression failure. A polyfunctional epoxy resin having more than two epoxy groups in the molecule may be included.

【0041】多官能エポキシ樹脂としては特に限定され
ないが、トリス(p-ヒドロキシフェニル)メタンのトリ
グリシジルエーテルおよびその誘導体、テトラキス(p-
ヒドロキシフェニル)エタンのテトラグリシジルエーテ
ルおよびその誘導体、グリセリンのトリグリシジルエー
テル、ペンタエリスリトールのテトラグリシジルエーテ
ル、フェノールやアルキルフェノール、ハロゲン化フェ
ノール等のフェノール誘導体から得られるノボラックの
グリシジルエステル、テトラグリシジルジアミノジフェ
ニルメタン、テトラグリシジルm-キシリレンジアミン、
トリグリシジル-m-アミノフェノール、トリグリシジル-
p-アミノフェノール、トリグリシジルイソシアヌレート
等が挙げられる。
The polyfunctional epoxy resin is not particularly limited, but triglycidyl ether of tris (p-hydroxyphenyl) methane and its derivative, tetrakis (p-
Hydroxyphenyl) ethane tetraglycidyl ether and its derivatives, glycerin triglycidyl ether, pentaerythritol tetraglycidyl ether, novolak glycidyl esters, tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, tetraglycidyl esters obtained from phenol derivatives such as phenol and alkylphenols and halogenated phenols. Glycidyl m-xylylenediamine,
Triglycidyl-m-aminophenol, triglycidyl-
Examples thereof include p-aminophenol and triglycidyl isocyanurate.

【0042】また、構成要素(B)に用いるエポキシ樹
脂としては、樹脂硬化物の圧縮弾性率向上などのため
に、N-グリシジルフタルイミドなどのイミド骨格含有単
官能エポキシ樹脂も含ませることも好ましい。
Further, as the epoxy resin used as the constituent element (B), it is also preferable to include an imide skeleton-containing monofunctional epoxy resin such as N-glycidylphthalimide in order to improve the compression elastic modulus of the resin cured product.

【0043】本発明における硬化剤としては、4,4'-ジ
アミノジフェニルメタン、4,4'-ジアミノジフェニルス
ルホン、3,3'-ジアミノジフェニルスルホン、m-フェニ
レンジアミン、m-キシリレンジアミンのような活性水素
を有する芳香族アミン、ジエチレントリアミン、トリエ
チレンテトラミン、イソホロンジアミン、ビス(アミノ
メチル)ノルボルナン、ビス(4-アミノシクロヘキシ
ル)メタン、ポリエチレンイミンのダイマー酸エステル
のような活性水素を有する脂肪族アミン、これらの活性
水素を有するアミンにエポキシ化合物、アクリロニトリ
ル、フェノールとホルムアルデヒド、チオ尿素などの化
合物を反応させて得られる変性アミン、ジメチルアニリ
ン、ジメチルベンジルアミン、2,4,6-トリス(ジメチル
アミノメチル)フェノールや1−置換イミダゾールのよ
うな活性水素を持たない第三アミン、ジシアンジアミ
ド、テトラメチルグアニジン、ヘキサヒドロフタル酸無
水物、テトラヒドロフタル酸無水物、メチルヘキサヒド
ロフタル酸無水物、メチルナジック酸無水物のようなカ
ルボン酸無水物、アジピン酸ヒドラジドやナフタレンジ
カルボン酸ヒドラジドのようなポリカルボン酸ヒドラジ
ド、ノボラック樹脂などのポリフェノール化合物、チオ
グリコール酸とポリオールのエステルのようなポリメル
カプタン、三フッ化ホウ素エチルアミン錯体のようなル
イス酸錯体、芳香族スルホニウム塩などが挙げられる。
Examples of the curing agent in the present invention include 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 3,3'-diaminodiphenylsulfone, m-phenylenediamine and m-xylylenediamine. Aromatic amines with active hydrogen, diethylenetriamine, triethylenetetramine, isophoronediamine, bis (aminomethyl) norbornane, bis (4-aminocyclohexyl) methane, aliphatic amines with active hydrogen such as dimer acid esters of polyethyleneimine, Modified amines obtained by reacting these active hydrogen-containing amines with epoxy compounds, acrylonitrile, phenol and formaldehyde, thiourea and other compounds, dimethylaniline, dimethylbenzylamine, 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) Phenol and 1- Tertiary amines having no active hydrogen such as substituted imidazole, dicyandiamide, tetramethylguanidine, hexahydrophthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, and carvone such as methylnadic acid anhydride. Acid anhydrides, polycarboxylic acid hydrazides such as adipic acid hydrazide and naphthalene dicarboxylic acid hydrazide, polyphenol compounds such as novolac resins, polymercaptans such as esters of thioglycolic acid and polyols, Lewis such as boron trifluoride ethylamine complex Examples thereof include acid complexes and aromatic sulfonium salts.

【0044】これらの硬化剤には、硬化活性を高めるた
めに適当な硬化助剤を組合わせることができる。好まし
い例としては、ジシアンジアミドに、3-フェニル-1,
1-ジメチル尿素、3-(3,4-ジクロロフェニル)-1,
1-ジメチル尿素(DCMU)、3-(3−クロロ−4-
メチルフェニル)-1,1-ジメチル尿素、2,4−ビス
(3,3−ジメチルウレイド)トルエンのような尿素誘
導体を硬化助剤として組合わせる例、カルボン酸無水物
やノボラック樹脂に第三アミンを硬化助剤として組合わ
せる例などが挙げられる。
These hardening agents may be combined with a suitable hardening aid to enhance the hardening activity. A preferred example is dicyandiamide containing 3-phenyl-1,
1-dimethylurea, 3- (3,4-dichlorophenyl) -1,
1-dimethylurea (DCMU), 3- (3-chloro-4-
Examples of combining urea derivatives such as methylphenyl) -1,1-dimethylurea and 2,4-bis (3,3-dimethylureido) toluene as curing aids, carboxylic acid anhydrides and novolac resins with tertiary amines. Examples of combining the above as a curing aid are given.

【0045】本発明のエポキシ樹脂組成物においては、
前記エポキシ樹脂と硬化剤の他に、低分子有機化合物、
オリゴマー、高分子化合物、有機または無機の粒子など
の他成分を含ませることができる。
In the epoxy resin composition of the present invention,
In addition to the epoxy resin and the curing agent, a low molecular weight organic compound,
Other components such as oligomers, polymeric compounds, organic or inorganic particles can be included.

【0046】本発明の構成要素(B)に配合できる低分
子有機化合物としては、分子内にアミド基、ウレタン
基、イミド基、スルホンアミド基などの水素結合性官能
基と、構成要素(B)に含まれるエポキシ樹脂または硬
化剤と反応する官能基をそれぞれ有する化合物があげら
れ、これらを配合することで、樹脂硬化物の圧縮破壊歪
みを著しく損なうことなく圧縮弾性率を高めることが可
能である。
As the low molecular weight organic compound which can be blended in the constituent element (B) of the present invention, a hydrogen bonding functional group such as an amide group, a urethane group, an imide group or a sulfonamide group is contained in the molecule, and the constituent element (B). Examples of the compound include a compound having a functional group that reacts with the epoxy resin or the curing agent contained in, and by mixing these, it is possible to increase the compression elastic modulus without significantly impairing the compression fracture strain of the cured resin product. .

【0047】かかる低分子有機化合物の例としては、ア
クリルアミド、N,N'-ジメチルアクリルアミド、アクリ
ロイルモルホリンなどのアクリルアミド誘導体などが好
ましく用いられる。
As examples of such low molecular weight organic compounds, acrylamide derivatives such as acrylamide, N, N'-dimethylacrylamide and acryloylmorpholine are preferably used.

【0048】本発明の構成要素(B)に配合できるオリ
ゴマーとしては、ポリエステル骨格およびポリウレタン
骨格を有するポリエステルポリウレタン、ポリエステル
骨格およびポリウレタン骨格を有し、さらに分子鎖末端
に(メタ)アクリレート基を有するウレタン(メタ)ア
クリレート、インデン系オリゴマーなどが挙げられる。
なお、ここでポリエステルポリウレタンは、エポキシ樹
脂組成物を硬化する際に、その分子鎖中のエステル基
が、前記硬化剤、特にアミノ基などの活性水素を有する
硬化剤と反応する。
As the oligomer which can be blended in the constituent element (B) of the present invention, a polyester polyurethane having a polyester skeleton and a polyurethane skeleton, a urethane skeleton having a polyester skeleton and a polyurethane skeleton, and a urethane having a (meth) acrylate group at the terminal of the molecular chain are used. Examples thereof include (meth) acrylate and indene-based oligomer.
Here, in the polyester polyurethane, when the epoxy resin composition is cured, the ester group in the molecular chain thereof reacts with the curing agent, particularly the curing agent having active hydrogen such as an amino group.

【0049】本発明の構成要素(B)に配合できる高分
子化合物としては、熱可塑性樹脂が好適に用いられる。
熱可塑性樹脂を配合することにより、樹脂の粘度制御や
プリプレグの取扱い性制御、あるいは接着性改善の効果
が増進するので好ましい。
A thermoplastic resin is preferably used as the polymer compound which can be incorporated in the constituent element (B) of the present invention.
By blending the thermoplastic resin, the effect of controlling the viscosity of the resin, controlling the handleability of the prepreg, or improving the adhesiveness is enhanced, which is preferable.

【0050】本発明に好適に用いることの出来る熱可塑
性樹脂の例としては、ポリビニルホルマールやポリビニ
ルブチラールなどのポリビニルアセタール樹脂、ポリビ
ニルアルコール、フェノキシ樹脂、アミド結合を有する
熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリイミド、スル
ホニル基を有する熱可塑性樹脂としては、ポリスルホン
などが挙げられる。ポリアミド、ポリイミド及びポリス
ルホンは主鎖にエーテル結合、カルボニル基などの官能
基を有してもよい。ポリアミドは、アミド基の窒素原子
上に置換基を有してもよい。
Examples of thermoplastic resins that can be suitably used in the present invention include polyvinyl acetal resins such as polyvinyl formal and polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, phenoxy resin, and thermoplastic resins having an amide bond, such as polyamide and polyimide. Examples of the thermoplastic resin having a sulfonyl group include polysulfone. Polyamide, polyimide and polysulfone may have a functional group such as an ether bond or a carbonyl group in the main chain. The polyamide may have a substituent on the nitrogen atom of the amide group.

【0051】熱可塑性樹脂を含有する場合は、熱可塑性
樹脂をエポキシ樹脂100重量部に対して1〜20重量
部含有することが、エポキシ樹脂組成物に適度な粘弾性
を与え、良好な複合材料物性が得られる点で好ましい。
When the thermoplastic resin is contained, the addition of 1 to 20 parts by weight of the thermoplastic resin to 100 parts by weight of the epoxy resin imparts appropriate viscoelasticity to the epoxy resin composition and provides a good composite material. It is preferable in that physical properties can be obtained.

【0052】本発明のプリプレグにおいて炭素繊維に含
浸されて存在する構成要素(B)エポキシ樹脂組成物の
粘弾性については、プリプレグの良好な取り扱い性を得
るために、測定周波数0.5Hz、50℃での貯蔵弾性
率G’が300〜50000Paであることが好まし
い。G’が300Paに満たない場合には、プリプレグ
表面同士の接着強度(以下、プリプレグの接着強度とい
う)が弱く、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て積層作業に支障をきたす
場合がある。またG’が50000Paを超えると、プ
リプレグの柔軟性が悪化して曲面への賦形性が十分でな
くなる、強化繊維への含浸性が悪くなるなどの問題が生
じる場合がある。このような粘弾性は、構成要素(B)
に含まれるエポキシ樹脂成分の種類とその配合比の適正
化、あるいは前記熱可塑性樹脂を適量含ませることなど
により達成される。
Regarding the viscoelasticity of the component (B) epoxy resin composition which is present by being impregnated with carbon fibers in the prepreg of the present invention, the measurement frequency is 0.5 Hz and 50 ° C. in order to obtain good handling properties of the prepreg. It is preferable that the storage elastic modulus G'in the above is 300 to 50,000 Pa. If G'is less than 300 Pa, the adhesive strength between the prepreg surfaces (hereinafter referred to as the adhesive strength of the prepreg) is weak, and in the prepreg laminating step, the laminated prepregs are immediately peeled off to hinder the laminating work. It may come. Further, when G'exceeds 50000 Pa, the flexibility of the prepreg may be deteriorated, the shapeability on the curved surface may not be sufficient, and the impregnating property into the reinforcing fiber may be deteriorated. Such viscoelasticity is due to the component (B)
It is achieved by optimizing the type and mixing ratio of the epoxy resin component contained in, or by adding an appropriate amount of the thermoplastic resin.

【0053】本発明のプリプレグは、特に繊維強化複合
材料製管状体を製造するために、後述する条件で測定さ
れるプリプレグの接着強度が0.05〜0.15N/m
2であることが好ましい。プリプレグの接着強度が
0.05N/mm2に満たないと、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て積層
作業に支障をきたす場合がある。また、0.15N/m
2を超えるとプリプレグを貼り合わせる際に修正作業
が困難となることがある。かかる好ましい接着強度を有
しないプリプレグを用いて管状体の積層を行うと、繊維
配向の乱れなど、管状体内部の欠陥を生じ易いが、特に
高弾性率の強化繊維を適用した繊維強化複合材料製管状
体の場合、そのような欠陥による強度低下の影響を受け
やすい。
The prepreg of the present invention has an adhesive strength of 0.05 to 0.15 N / m, which is measured under the conditions described below, in order to produce a tubular body made of a fiber-reinforced composite material.
It is preferably m 2 . If the adhesive strength of the prepreg is less than 0.05 N / mm 2 , the prepregs stacked in the prepreg laminating step may be immediately peeled off, which may hinder the laminating operation. Also, 0.15 N / m
If it exceeds m 2 , it may be difficult to correct the prepreg when it is attached. When a tubular body is laminated using a prepreg that does not have such a preferable adhesive strength, defects such as disorder of fiber orientation are likely to occur inside the tubular body, but especially a fiber-reinforced composite material to which a reinforcing fiber having a high elastic modulus is applied is used. In the case of a tubular body, it is susceptible to strength reduction due to such defects.

【0054】したがって、引張弾性率が330〜100
0GPaの炭素繊維を適用する本発明のプリプレグの場
合には、接着強度を0.05〜0.15N/mm2とす
ることが好ましい。
Therefore, the tensile elastic modulus is 330 to 100.
In the case of the prepreg of the present invention to which 0 GPa carbon fiber is applied, the adhesive strength is preferably 0.05 to 0.15 N / mm 2 .

【0055】また、プリプレグ表面にカバーフィルムな
どを貼り付けず、プリプレグ表面が大気中に露出した状
態で放置すると、プリプレグの接着強度が経時的に減少
してしまう場合があるが、本発明においては、プリプレ
グ表面に貼り付けられたカバーフィルムや離型紙などを
剥がした直後だけでなく、プリプレグ表面を大気中に露
出した状態で24℃、相対湿度50%RHの条件にて2
4時間放置した後にもなお、プリプレグ接着強度が0.
05〜0.15N/mm2であることが作業効率上好ま
しい。このような好ましいプリプレグ接着強度を得るた
めにも、原子力間顕微鏡により測定される表面積比が、
1.00〜1.10の範囲にある炭素繊維を用いること
が有効である。
If a cover film or the like is not attached to the surface of the prepreg and the surface of the prepreg is left exposed to the atmosphere, the adhesive strength of the prepreg may decrease with time. Not only immediately after peeling off the cover film or release paper attached to the prepreg surface, but also under the condition that the prepreg surface is exposed to the atmosphere at 24 ° C. and relative humidity of 50% RH.
Even after being left for 4 hours, the prepreg adhesive strength is still 0.
From the standpoint of work efficiency, it is preferably from 05 to 0.15 N / mm 2 . In order to obtain such preferable prepreg adhesive strength, the surface area ratio measured by an atomic force microscope is
It is effective to use carbon fibers in the range of 1.00 to 1.10.

【0056】また、かかるプリプレグの接着強度を得る
ためには、上述のようにプリプレグ中に存在するエポキ
シ樹脂組成物の粘弾性を適正な範囲に制御することが有
効であるが、さらに、プリプレグ表面に存在するエポキ
シ樹脂組成物の量(以下、表面樹脂量という)を制御す
ることがより好ましく、表面樹脂量が多いほど、プリプ
レグの接着強度を向上させることが可能である。表面樹
脂量は、炭素繊維へエポキシ樹脂組成物を含浸する工程
において、含浸圧力、強化繊維に加える張力、エポキシ
樹脂組成物を加熱する温度などの条件を調節することで
制御可能である。
Further, in order to obtain the adhesive strength of such a prepreg, it is effective to control the viscoelasticity of the epoxy resin composition present in the prepreg within an appropriate range as described above. It is more preferable to control the amount of the epoxy resin composition (hereinafter, referred to as the amount of surface resin) present in 1., and the greater the amount of surface resin, the more the adhesive strength of the prepreg can be improved. The amount of surface resin can be controlled by adjusting conditions such as the impregnation pressure, the tension applied to the reinforcing fibers, and the temperature at which the epoxy resin composition is heated in the step of impregnating the carbon fiber with the epoxy resin composition.

【0057】本発明の構成要素(A)である炭素繊維
は、エポキシ樹脂組成物の樹脂硬化物との接着性を高
め、炭素繊維強化複合材料の非繊維方向の圧縮強度をさ
らに高度なものとするために、炭素繊維の表面に、エポ
キシ基、水酸基、アクリレート基、メタクリレート基、
カルボキシル基、カルボン酸無水物基から選ばれる少な
くとも一種の官能基を有する化合物をサイジング剤とし
て付着してなることが好ましい。これら官能基を有す化
合物をサイジング剤として予め炭素繊維表面に付着させ
ることで、炭素繊維表面の官能基、および樹脂硬化物の
ポリマーネットワーク中の官能基との間で化学結合、あ
るいは水素結合などの非共有結合による相互作用を生
じ、炭素繊維と樹脂硬化物との接着性を高めることがで
きる。
The carbon fiber which is the constituent element (A) of the present invention enhances the adhesiveness of the epoxy resin composition to the resin cured product, and further enhances the non-fiber compressive strength of the carbon fiber reinforced composite material. In order to do so, on the surface of the carbon fiber, epoxy group, hydroxyl group, acrylate group, methacrylate group,
A compound having at least one functional group selected from a carboxyl group and a carboxylic acid anhydride group is preferably attached as a sizing agent. By attaching a compound having these functional groups as a sizing agent to the surface of the carbon fiber in advance, a chemical bond or a hydrogen bond between the functional group on the carbon fiber surface and the functional group in the polymer network of the resin cured product. By the non-covalent bond of the above, the adhesiveness between the carbon fiber and the resin cured product can be enhanced.

【0058】さらに、かかるサイジング剤としては、炭
素繊維と樹脂硬化物との接着性を高めるため、また、後
述する炭素繊維にサイジング剤を付着させる工程で溶媒
として水を使用する場合に取り扱いが容易であるなどの
点から、水溶性であることが好ましい。
Further, as such a sizing agent, in order to enhance the adhesiveness between the carbon fiber and the cured resin, and when water is used as a solvent in the step of attaching the sizing agent to the carbon fiber described later, it is easy to handle. It is preferably water-soluble from the viewpoint of

【0059】前記サイジング剤が付着した炭素繊維を製
造する方法としては、例えば、サイジング剤を溶解又は
分散させたサイジング液中に炭素繊維を通過させること
で炭素繊維表面に付着させ、その後加熱して溶媒を除去
する方法がある。
As a method for producing the carbon fiber to which the sizing agent is attached, for example, the carbon fiber is caused to pass through a sizing solution in which the sizing agent is dissolved or dispersed so as to be attached to the surface of the carbon fiber, and then heated. There is a method of removing the solvent.

【0060】本発明においてサイジング剤に含ませるこ
とができるエポキシ基を有する化合物の例としては、ビ
スフェノールAから得られるビスフェノールA型エポキ
シ樹脂およびその水素添加物、ビスフェノールFから得
られるビスフェノールF型エポキシ樹脂およびその水素
添加物、ビスフェノールSから得られるビスフェノール
S型エポキシ樹脂、テトラブロモビスフェノールAから
得られるテトラブロモビスフェノールA型エポキシ樹脂
等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ビスフェノールA
Dから得られるビスフェノールAD型エポキシ樹脂、レ
ゾルシンジグリシジルエーテル、ヒドロキノンジグリシ
ジルエーテル、4,4'-ジヒドロキシ-3,3',5,5'-テトラメ
チルビフェニルジグリシジルエーテル、1,6-ジヒドロキ
シナフタレンのジグリシジルエーテル、アニリンのジグ
リシジルアミン、o-トルイジンのジグリシジルアミン、
9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルエオレンのジグ
リシジルエーテル、ビスフェノールA型エポキシ樹脂の
イソシアネート変性品、フタル酸ジグリシジルエステ
ル、テレフタル酸ジグリシジルエステル、ヘキサヒドロ
フタル酸ジグリシジルエステル、ヘキサヒドロテレフタ
ル酸ジグリシジルエステル、ダイマー酸ジグリシジルエ
ステル、1,4-ジ-tert-ブチル-2,5-ビス(2,3-エポキシ
プロポキシ)-ベンゼン、2,2'-ジメチル-4,4'-ジヒドロ
キシ-5,5'-ジ-tert-ブチルジフェニルスルフィドとクロ
ロメチルオキシランとの反応生成物、4,4'-メチレンビ
ス(2,6-ジメチルフェノール)とクロロメチルオキシラ
ンとの反応生成物、分子内に2個の2重結合を有する化
合物を酸化して得られるポリエポキシド、トリス(p-ヒ
ドロキシフェニル)メタンのトリグリシジルエーテルお
よびその誘導体、テトラキス(p-ヒドロキシフェニル)
エタンのテトラグリシジルエーテルおよびその誘導体、
グリセリンのトリグリシジルエーテル、ペンタエリスリ
トールのテトラグリシジルエーテル、フェノールやアル
キルフェノール、ハロゲン化フェノール等のフェノール
誘導体から得られるノボラックのグリシジルエステル、
テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、テトラグ
リシジルm-キシリレンジアミン、トリグリシジル-m-ア
ミノフェノール、トリグリシジル-p-アミノフェノー
ル、トリグリシジルイソシアヌレート等が挙げられる。
Examples of the compound having an epoxy group which can be contained in the sizing agent in the present invention include a bisphenol A type epoxy resin obtained from bisphenol A and a hydrogenated product thereof, and a bisphenol F type epoxy resin obtained from bisphenol F. And hydrogenated products thereof, bisphenol S type epoxy resins obtained from bisphenol S, tetrabromobisphenol A type epoxy resins such as tetrabromobisphenol A, bisphenol A
Bisphenol AD type epoxy resin obtained from D, resorcin diglycidyl ether, hydroquinone diglycidyl ether, 4,4'-dihydroxy-3,3 ', 5,5'-tetramethylbiphenyl diglycidyl ether, 1,6-dihydroxynaphthalene Diglycidyl ether, aniline diglycidyl amine, o-toluidine diglycidyl amine,
Diglycidyl ether of 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene, isocyanate modified product of bisphenol A type epoxy resin, phthalic acid diglycidyl ester, terephthalic acid diglycidyl ester, hexahydrophthalic acid diglycidyl ester, hexahydroterephthalate Acid diglycidyl ester, dimer acid diglycidyl ester, 1,4-di-tert-butyl-2,5-bis (2,3-epoxypropoxy) -benzene, 2,2'-dimethyl-4,4'-dihydroxy -5,5'-di-tert-butyldiphenyl sulfide reaction product with chloromethyloxirane, 4,4'-methylenebis (2,6-dimethylphenol) reaction product with chloromethyloxirane, in the molecule Triglycidyl tris (p-hydroxyphenyl) methane, a polyepoxide obtained by oxidizing a compound having two double bonds Ether and its derivatives, tetrakis (p-hydroxyphenyl)
Tetraglycidyl ether of ethane and its derivatives,
Triglycidyl ether of glycerin, tetraglycidyl ether of pentaerythritol, glycidyl ester of novolac obtained from phenol derivatives such as phenol and alkylphenol, halogenated phenol,
Examples thereof include tetraglycidyl diaminodiphenylmethane, tetraglycidyl m-xylylenediamine, triglycidyl-m-aminophenol, triglycidyl-p-aminophenol, and triglycidyl isocyanurate.

【0061】本発明においてサイジング剤に含ませるこ
とができる水酸基を有する化合物の例としては、エチレ
ングリコ−ル、ジエチレングリコ−ル、トリエチレング
リコ−ル、ポリエチレングリコ−ル、プロピレングリコ
−ル、ジプロピレングリコ−ル、ポリプロピレングリコ
−ル、2−メチル−1,3−プロパンジオ−ル、1,3
−ブタンジオ−ル、ネオペンチルグリコ−ル、水素化ビ
スフェノ−ルA、1,4−ブタンジオ−ル、ビスフェノ
−ルAとプロピレンオキシドまたはエチレンオキシドの
付加物、1,2,3,4−テトラヒドロキシブタン、グ
リセリン、トリメチロ−ルプロパン、1,3−プロパン
ジオ−ル、1,2−シクロヘキサングリコ−ル、1,3
−シクロヘキサングリコ−ル、1,4−シクロヘキサン
グリコ−ル、1,4−シクロヘキサンジメタノ−ル、パ
ラキシレングリコ−ル、ビシクロヘキシル−4,4'−
ジオ−ル、2,6−デカリングリコ−ル、2,7−デカ
リングリコ−ルなどの脂肪族アルコール、あるいはこれ
らのプロプレンオキシドまたはエチレンオキシドの付加
物などが挙げられる。
Examples of the compound having a hydroxyl group which can be contained in the sizing agent in the present invention include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol and dipropylene. Glycol, polypropylene glycol, 2-methyl-1,3-propanediol, 1,3
-Butanediol, neopentyl glycol, hydrogenated bisphenol A, 1,4-butanediol, an adduct of bisphenol A and propylene oxide or ethylene oxide, 1,2,3,4-tetrahydroxybutane , Glycerin, trimethylolpropane, 1,3-propanediol, 1,2-cyclohexane glycol, 1,3
-Cyclohexane glycol, 1,4-cyclohexane glycol, 1,4-cyclohexane dimethanol, paraxylene glycol, bicyclohexyl-4,4'-
Examples thereof include aliphatic alcohols such as diol, 2,6-decalin glycol and 2,7-decalin glycol, and adducts of these propylene oxide or ethylene oxide.

【0062】本発明においてサイジング剤に含ませるこ
とができるアクリレート基またはメタクリレート基を有
する化合物の例としては、アクリル酸エステル、メタク
リル酸エステル等;(メタ)アクリル酸メチル、(メ
タ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-ブチ
ル、(メタ)アクリル酸i-ブチル、(メタ)アクリル
酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、
(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸シク
ロヘキシル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)ア
クリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸トリデシル、
ジシクロペンテニロキシエチル(メタ)アクリレート、
エチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリ
レート、エチレングリコールモノエチルエーテル(メ
タ)アクリレート、エチレングリコールモノブチルエー
テル(メタ)アクリレート、エチレングリコールモノヘ
キシルエーテル(メタ)アクリレート、エチレングリコ
ールモノ2ーエチルヘキシルエーテル(メタ)アクリレ
ート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(メ
タ)アクリレート、ジエチレングリコールモノエチルエ
ーテル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモ
ノブチルエーテル(メタ)アクリレート、ジエチレング
リコールモノヘキシルエーテル(メタ)アクリレート、
ジエチレングリコールモノ2ーエチルヘキシルエーテル
(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールモノメ
チルエーテル(メタ)アクリレート、ジプロピレングリ
コールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート、ジプ
ロピレングリコールモノブチルエーテル(メタ)アクリ
レート、ジプロピレングリコールモノヘキシルエーテル
(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールモノ2
ーエチルヘキシルエーテル(メタ)アクリレート、ジエ
チレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレ
ングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグ
リコ-ルジ(メタ)アクリレ-ト、PTMGのジメタアク
リーレート、1,3-ブチレングリコールジ(メタ)ア
クリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アク
リレート、2-ヒドロキシ1,3ジメタクリロキシプロ
パン、2,2-ビス〔4-(メタクリロキシエトキシ)フ
ェニル〕プロパン、2,2-ビス〔4-(メタクリロキシ
ジエトキシ)フェニル〕プロパン、ポリエステル(メ
タ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、エ
ポキシ(メタ)アクリレートなどの分子中にアクリレー
ト基またはメタクリレート基を有する化合物が挙げられ
る。
Examples of the compound having an acrylate group or a methacrylate group that can be contained in the sizing agent in the present invention include acrylic acid ester, methacrylic acid ester, etc .; methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, N-butyl (meth) acrylate, i-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate,
Lauryl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, tridecyl (meth) acrylate,
Dicyclopentenyloxyethyl (meth) acrylate,
Ethylene glycol monomethyl ether (meth) acrylate, ethylene glycol monoethyl ether (meth) acrylate, ethylene glycol monobutyl ether (meth) acrylate, ethylene glycol monohexyl ether (meth) acrylate, ethylene glycol mono-2-ethylhexyl ether (meth) acrylate, Diethylene glycol monomethyl ether (meth) acrylate, diethylene glycol monoethyl ether (meth) acrylate, diethylene glycol monobutyl ether (meth) acrylate, diethylene glycol monohexyl ether (meth) acrylate,
Diethylene glycol mono-2-ethylhexyl ether (meth) acrylate, dipropylene glycol monomethyl ether (meth) acrylate, dipropylene glycol monoethyl ether (meth) acrylate, dipropylene glycol monobutyl ether (meth) acrylate, dipropylene glycol monohexyl ether (meth ) Acrylate, dipropylene glycol mono 2
-Ethylhexyl ether (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, dipropylene glycol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, PTMG dimetacrylate, 1,3-butylene glycol di (Meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, 2-hydroxy-1,3 dimethacryloxypropane, 2,2-bis [4- (methacryloxyethoxy) phenyl] propane, 2,2-bis Examples thereof include compounds having an acrylate group or a methacrylate group in the molecule such as [4- (methacryloxydiethoxy) phenyl] propane, polyester (meth) acrylate, urethane (meth) acrylate, and epoxy (meth) acrylate.

【0063】本発明においてサイジング剤に含ませるこ
とができるカルボキシル基またはカルボン酸無水物基を
有する化合物の例としては、ドデセニルコハク酸、ポリ
アジピン酸、ポリアゼライン酸、ポリセバシン酸、フタ
ル酸、メチルテトラヒドロフタル酸、メチルヒキサヒド
ロフタル酸、メチルハイミック酸、ヘキサヒドロフタル
酸、テトラヒドロフタル酸、トリメリット酸、ピロメリ
ット酸およびこれらの酸無水物などが挙げられる。
Examples of the compound having a carboxyl group or a carboxylic acid anhydride group which can be contained in the sizing agent in the present invention include dodecenylsuccinic acid, polyadipic acid, polyazelaic acid, polysebacic acid, phthalic acid, methyltetrahydrophthalic acid. , Methylhyxahydrophthalic acid, methylhymic acid, hexahydrophthalic acid, tetrahydrophthalic acid, trimellitic acid, pyromellitic acid and their acid anhydrides.

【0064】本発明の繊維強化複合材料製管状体は前記
構成要素(B)を加熱硬化して得られる樹脂硬化物と構
成要素(A)を含むものである。 (A)原子間力顕微鏡により測定される表面積比が1.
00〜1.10であり、かつ引張弾性率が330〜10
00GPaである炭素繊維 この要件を満たせば、その製造方法は特に限定されない
が、前述のプリプレグを加熱硬化し、成形することが簡
便で品位のよい繊維強化複合材料製管状体が得られるた
め好ましい。
The tubular body made of the fiber-reinforced composite material of the present invention contains a resin cured product obtained by heating and curing the above-mentioned constituent element (B) and the constituent element (A). (A) The surface area ratio measured by an atomic force microscope is 1.
00 to 1.10 and a tensile elastic modulus of 330 to 10
Carbon fiber of 00 GPa If this requirement is satisfied, the manufacturing method thereof is not particularly limited, but it is preferable to heat-cure and mold the above-mentioned prepreg because a tubular body made of a fiber-reinforced composite material can be obtained easily and with good quality.

【0065】本発明の繊維強化複合材料製管状体におい
ては、構成要素(A)が一方向に引き揃えられており、
かつその内部構造において構成要素(A)の繊維方向が
管状体の長手方向に対して20°〜90#の角度をなし
て配置されてなる層が少なくとも1層以上含まれてなる
ことが好ましい。構成要素(A)のような引張弾性率が
330〜1000GPaの炭素繊維がかかる角度をなし
て配置されることで、軽量化された管状体のねじり剛性
を効果的に高めることが可能である。
In the fiber-reinforced composite material tubular body of the present invention, the constituent elements (A) are aligned in one direction,
In addition, it is preferable that at least one layer in which the fiber direction of the constituent element (A) is arranged at an angle of 20 ° to 90 # with respect to the longitudinal direction of the tubular body is included in the internal structure. By arranging carbon fibers having a tensile elastic modulus of 330 to 1000 GPa such that they are arranged at such an angle as the constituent element (A), it is possible to effectively increase the torsional rigidity of the lightweight tubular body.

【0066】特に、本発明の管状体をゴルフシャフトに
適用する場合、ねじり剛性、ねじり強さを適正な範囲に
保ちながらシャフトの軽量化を可能とするため、構成要
素(A)がかかる角度をなして配置されることが特に好
ましい。
In particular, when the tubular body of the present invention is applied to a golf shaft, the weight of the shaft can be reduced while maintaining the torsional rigidity and the torsional strength within appropriate ranges. It is particularly preferred that they are arranged.

【0067】以下、本発明で好適に適用できるプリプレ
グの製造方法、及びこれを積層して加熱硬化して炭素繊
維強化複合材料を得る方法について説明する。
Hereinafter, a method for producing a prepreg which can be suitably applied in the present invention, and a method for obtaining a carbon fiber reinforced composite material by laminating the prepregs and curing them by heating will be described.

【0068】本発明のプリプレグは、例えばマトリック
ス樹脂をメチルエチルケトン、メタノールなどの溶媒に
溶解して低粘度化し、含浸させるウエット法、あるいは
加熱により低粘度化し、含浸させるホットメルト法など
の方法により製造することができる。
The prepreg of the present invention is produced, for example, by a method such as a wet method in which a matrix resin is dissolved in a solvent such as methyl ethyl ketone or methanol to have a low viscosity and impregnated, or a hot melt method in which a viscosity is reduced by heating and impregnated. be able to.

【0069】ウェット法では、炭素繊維をマトリックス
樹脂を含む液体に浸漬した後、引き上げ、オーブンなど
を用いて溶媒を蒸発させてプリプレグを得ることができ
る。
In the wet method, the prepreg can be obtained by immersing the carbon fiber in a liquid containing a matrix resin, pulling it up, and evaporating the solvent using an oven or the like.

【0070】ホットメルト法では、加熱により低粘度化
したマトリックス樹脂を直接炭素繊維に含浸させる方
法、あるいは一旦エポキシ樹脂組成物を離型紙などの上
にコーティングしたフィルムをまず作成し、ついで炭素
繊維の両側あるいは片側から該フィルムを重ね、加熱加
圧することにより樹脂を含浸させたプリプレグを製造す
ることができる。ホットメルト法は、プリプレグ中に残
留する溶媒がないため好ましい。
In the hot melt method, a method of impregnating carbon fibers directly with a matrix resin whose viscosity has been lowered by heating, or a film in which an epoxy resin composition is once coated on release paper is first prepared, and then the carbon fibers A resin-impregnated prepreg can be produced by stacking the films from both sides or one side and applying heat and pressure. The hot melt method is preferable because there is no solvent remaining in the prepreg.

【0071】本発明のプリプレグは、エポキシ樹脂組成
物が必ずしも炭素繊維束の内部まで含浸されている必要
はなく、シート状に一方向に引き揃えた炭素繊維や、炭
素繊維織物の表面付近にエポキシ樹脂組成物を局在化さ
せておいても良い。
In the prepreg of the present invention, the epoxy resin composition does not necessarily have to be impregnated to the inside of the carbon fiber bundle, and the carbon fibers aligned in one direction in a sheet shape or the epoxy resin near the surface of the carbon fiber woven fabric are not used. The resin composition may be localized.

【0072】本発明のプリプレグを用いて管状体を成形
するには、プリプレグを積層後、積層物に圧力を付与し
ながら樹脂を加熱硬化させる方法などを用いることがで
きる。
In order to form a tubular body using the prepreg of the present invention, a method of laminating the prepreg and then heating and curing the resin while applying pressure to the laminate can be used.

【0073】熱及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、バッギング成形法、ラッ
ピングテープ法、内圧成形法などがあり、特にスポーツ
用品に関しては、ラッピングテープ法、内圧成形法が好
ましく採用される。
The method of applying heat and pressure includes a press molding method, an autoclave molding method, a bagging molding method, a wrapping tape method, an internal pressure molding method and the like. Especially for sports goods, the wrapping tape method and the internal pressure molding method are used. It is preferably adopted.

【0074】ラッピングテープ法は、マンドレルなどの
芯金にプリプレグを巻いて、管状体を成形する方法であ
り、ゴルフクラブ用シャフト、釣り竿などの棒状体を作
製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、プリプレグの固定及び圧力付与のた
めに、プリプレグの外側に熱可塑性樹脂フィルムからな
るラッピングテープを巻き付け、オーブン中で樹脂を加
熱硬化させた後、芯金を抜き去ることで管状体を得るこ
とができる。
The wrapping tape method is a method of forming a tubular body by winding a prepreg around a core metal such as a mandrel, and is suitable for producing a rod-shaped body such as a golf club shaft or a fishing rod. Specifically, a prepreg is wound around a mandrel, a wrapping tape made of a thermoplastic resin film is wound around the outside of the prepreg for fixing and applying pressure to the prepreg, and the resin is heated and cured in an oven, and then a core metal is applied. A tubular body can be obtained by pulling out.

【0075】内圧成形法では、熱可塑性樹脂のチューブ
などの内圧付与体にプリプレグを巻きつけたプリフォー
ムを金型中にセットし、次いで内圧付与体に高圧の気体
を導入して圧力をかけると同時に金型を加熱することに
よって管状体を成形することができる。
In the internal pressure molding method, a preform in which a prepreg is wound around an internal pressure imparting body such as a thermoplastic resin tube is set in a mold, and then high-pressure gas is introduced into the internal pressure imparting body to apply pressure. At the same time, the tubular body can be formed by heating the mold.

【0076】本発明の繊維強化複合材料は、前記した樹
脂組成物を用いて、プリプレグを経由しない方法によっ
ても製造することができる。
The fiber-reinforced composite material of the present invention can be produced by using the above-mentioned resin composition by a method which does not pass through a prepreg.

【0077】かかる方法としては、例えば、本発明の構
成要素(B)であるエポキシ樹脂組成物を直接、構成要
素(A)に含浸させた後、加熱硬化する方法、即ち、ハ
ンド・レイアップ法、フィラメント・ワインディング
法、プルトルージョン法、リアクション・インジェクシ
ョン・モールディング法、レジン・トランスファー・モ
ールディング法等が使用できる。これらの方法では構成
要素(B)に含まれるエポキシ樹脂と硬化剤との2液を
使用直前に混合してエポキシ樹脂組成物を調製する方法
が好ましく採用できる。
As such a method, for example, the component (A) is directly impregnated with the epoxy resin composition which is the component (B) of the present invention, followed by heating and curing, that is, the hand lay-up method. The filament winding method, the pultrusion method, the reaction injection molding method, the resin transfer molding method, etc. can be used. Among these methods, a method of preparing an epoxy resin composition by mixing two liquids of an epoxy resin contained in the constituent element (B) and a curing agent immediately before use can be preferably adopted.

【0078】[0078]

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。樹脂硬化物の圧縮試験、樹脂硬化物のガラス転移温
度(以下、Tgという)の測定、炭素繊維の表面積比の
測定、プリプレグの作製、プリプレグの接着性、非繊維
方向の圧縮強度の指標である複合材料の6#圧縮強度、
炭素繊維強化複合材料製管状体の作製、管状体のねじり
強さ測定は次の方法で行った。 (1)樹脂硬化物の圧縮試験 表1および表2に示す樹脂組成物原料をニーダーで混練
し、ポリビニルホルマールが均一に溶解した樹脂組成物
を得た。得られた樹脂組成物を80℃に加熱して真空ポ
ンプにて脱泡後、モールドに注入し、130℃(実施例
1〜6、比較例1〜4)若しくは180℃(比較例5)
で90分間加熱処理することにより、厚さ6mmの樹脂
硬化物の板を作製した。ついで、樹脂硬化物の板から一
辺の長さが6mmの立方体の試験片を切り出し、試験速
度1±0.2mm/分で、他の条件はJIS K718
1に準じた条件により圧縮弾性率、圧縮破壊時呼び歪み
を測定した。 (2)エポキシ樹脂硬化物のガラス転移温度(Tg)の
測定 管状体から切り出して得られた測定サンプルについて、
JIS K7112に準拠してDSC法により測定し
た。DSC測定の際、昇温速度は40℃/分とした。 (3)炭素繊維の表面積比測定 測定に供する炭素繊維を試料台に固定し、Digital Inst
ruments社製 NanoScopeIIIを用い、下記条件にて3次
元表面形状の像を得る。 ・探針:Siカンチレバー一体型探針(オリンパス光学
工業社製 OMCL-AC120TS) ・測定環境:室温(20℃〜30℃)大気中 ・観察モード:タッピングモード ・走査速度:0.3〜0.4Hz ・走査範囲:2.5μm×2.5μm ・ピクセル数:512×512 得られた像全体について、前期装置付属ソフトウエア
(NanoScopeIIIバージョン4.22r2、1次Flatten
フィルタ、Lowpassフィルタ、3次Plane Fitフィルタ使
用)によりデータ処理し、実表面積と投影面積を算出す
る。なお、投影面積については、繊維断面積の曲率を考
慮し近似した2次曲面への投影面積を算出したものを用
い、表面積比は以下の式で求めた。 表面積比=実表面積/投影面積 同様の測定を2回行い、その平均値をその炭素繊維の表
面積比とした。 (4)炭素繊維のストランド引張弾性率・強度測定 JIS R7601に記載の方法に準じて、次の組成の
樹脂を炭素繊維束に含浸し、130℃、35分の条件で
加熱硬化させ、引張試験片を作製し、引張強度および引
張弾性率を測定した。 樹脂組成:3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−
3,4−エポキシ−シクロヘキサン−カルボキシレート
(100重量部)/3フッ化ホウ素モノエチルアミン
(3重量部)/アセトン(4重量部) (5)プリプレグの作製 (a)表1および表2に示す樹脂組成物原料をニーダー
で混練し、ポリビニルホルマールが均一に熔解したエポ
キシ樹脂組成物を得た。 (b)得られた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、樹脂目付20g/m2の樹脂
フィルムを作製した。次に、シート状に一方向に整列さ
せた炭素繊維に樹脂フィルム2枚を炭素繊維の両面から
重ね、100℃に加熱した金属ロールで挟み、加熱加圧
して樹脂組成物を含浸させた。各実施例で用いた炭素繊
維は表1および表2に示す。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples. It is an index of compression test of cured resin, measurement of glass transition temperature (hereinafter referred to as Tg) of cured resin, measurement of surface area ratio of carbon fiber, preparation of prepreg, adhesiveness of prepreg, compression strength in non-fiber direction. 6 # compressive strength of composite material,
Preparation of a tubular body made of a carbon fiber reinforced composite material and measurement of the torsional strength of the tubular body were carried out by the following methods. (1) Compression test of cured resin product The resin composition raw materials shown in Tables 1 and 2 were kneaded with a kneader to obtain a resin composition in which polyvinyl formal was uniformly dissolved. The obtained resin composition was heated to 80 ° C., defoamed with a vacuum pump, and then poured into a mold to obtain 130 ° C. (Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 to 4) or 180 ° C. (Comparative Example 5).
By heat-treating for 90 minutes, a plate of 6 mm-thick resin cured product was prepared. Then, a cubic test piece having a side length of 6 mm was cut out from the cured resin plate, the test speed was 1 ± 0.2 mm / min, and other conditions were JIS K718.
The compressive elastic modulus and the nominal strain at the time of compressive failure were measured under the conditions according to 1. (2) Measurement of glass transition temperature (Tg) of cured epoxy resin For a measurement sample obtained by cutting out from a tubular body,
It was measured by the DSC method according to JIS K7112. During the DSC measurement, the heating rate was 40 ° C./minute. (3) Surface area ratio measurement of carbon fiber The carbon fiber to be used for measurement is fixed on the sample stand, and the Digital Inst
An image of a three-dimensional surface shape is obtained using the Ruments NanoScope III under the following conditions.・ Probe: Si cantilever integrated probe (OMCL-AC120TS manufactured by Olympus Optical Co., Ltd.) ・ Measuring environment: room temperature (20 ° C to 30 ° C) in atmosphere ・ Observation mode: tapping mode ・ Scanning speed: 0.3 to 0. 4 Hz ・ Scanning range: 2.5 μm × 2.5 μm ・ Number of pixels: 512 × 512 For the entire image obtained, the software (NanoScope III version 4.22r2, primary Flatten)
Data is processed using a filter, a Lowpass filter, and a third-order Plane Fit filter) to calculate the actual surface area and projected area. The projected area was calculated by calculating the projected area on the quadric surface approximated in consideration of the curvature of the fiber cross-sectional area, and the surface area ratio was calculated by the following formula. Surface area ratio = actual surface area / projected area The same measurement was performed twice, and the average value was taken as the surface area ratio of the carbon fiber. (4) Strand Tensile Elastic Modulus / Strength Measurement of Carbon Fiber According to the method described in JIS R7601, a carbon fiber bundle is impregnated with a resin having the following composition, and the resin is heat-cured at 130 ° C. for 35 minutes to perform a tensile test. A piece was prepared and the tensile strength and the tensile elastic modulus were measured. Resin composition: 3,4-epoxycyclohexylmethyl-
3,4-Epoxy-cyclohexane-carboxylate (100 parts by weight) / 3 Boron fluoride monoethylamine (3 parts by weight) / acetone (4 parts by weight) (5) Preparation of prepreg (a) Shown in Table 1 and Table 2. The raw material of the resin composition was kneaded with a kneader to obtain an epoxy resin composition in which polyvinyl formal was uniformly melted. (B) The obtained resin composition was applied onto release paper using a reverse roll coater to prepare a resin film having a resin areal weight of 20 g / m 2 . Next, two resin films were superposed from both sides of the carbon fibers on the carbon fibers arranged in one direction in a sheet shape, sandwiched between metal rolls heated to 100 ° C., and heated and pressed to impregnate the resin composition. The carbon fibers used in each example are shown in Tables 1 and 2.

【0079】含浸後、片側の離型紙をプリプレグからは
ぎ取り、はぎ取られた側の面にポリエチレンフィルムを
貼り付け、一方の側に離型紙、もう一方の側にポリエチ
レンフィルムを配した状態で巻き取ることにより、炭素
繊維目付125g/m2、炭素繊維含有率が76重量%
であるプリプレグを得た。 (6)プリプレグの接着強度測定 下記操作(a),(b)により、24℃、相対湿度50
%RHの環境下でプリプレグの接着強度を測定した。 (a)測定に供するプリプレグを100mm×200m
mの大きさにカットし、表面が平らなプラスチック板に
両面テープでしっかりと貼り付け、プリプレグAとし
た。 (b)プリプレグA表面に、プリプレグAと同一のプリ
プレグからカットしたプリプレグBを、接触面積が10
mm×10mm(=100mm2)となるように44N
の荷重で1秒間押しつけた後、プリプレグBを30mm
/分の速度でプリプレグA表面に対して垂直な方向に引
き剥がすときの剥離力を測定し、これを接触面積(10
0mm2)で割った値をプリプレグの接着強度とした。 (c)測定はポリエチレンフィルムを剥がして10分以
内と、ポリエチレンフィルムを剥がして表面を露出した
状態で室温23℃、相対湿度50%環境下で24時間放
置後の2条件において、実施した。 (7)複合材料の6#圧縮強度 一方向プリプレグシートを繊維の方向が同じ方向になる
ように、また積層板の厚みがほぼ1mmとなるようにプ
リプレグシートを積層し、オートクレーブ中で温度13
0℃(実施例1〜6、比較例1〜4)あるいは180℃
(比較例5)、圧力290Paで2時間加熱加圧して硬
化し、一方向複合材料を作製した。得られた一方向複合
材料を、強化繊維の角度が6°になるよう切り出し、J
IS−K−7076法に従い測定した。
After impregnation, the release paper on one side is peeled off from the prepreg, a polyethylene film is attached to the surface of the peeled side, and the release paper is placed on one side and the polyethylene film is wound on the other side. As a result, the carbon fiber areal weight is 125 g / m 2 , and the carbon fiber content is 76% by weight.
I got a prepreg. (6) Measurement of adhesive strength of prepreg By following the steps (a) and (b), 24 ° C. and relative humidity 50.
The adhesive strength of the prepreg was measured under the environment of% RH. (A) The prepreg used for measurement is 100 mm × 200 m
The prepreg A was cut into a size of m and firmly attached to a plastic plate having a flat surface with a double-sided tape. (B) On the surface of the prepreg A, a prepreg B cut from the same prepreg A and having a contact area of 10
44N so that mm × 10 mm (= 100 mm 2 )
After pressing for 1 second with the load of, prepreg B is 30mm
The peeling force at the time of peeling in the direction perpendicular to the surface of the prepreg A at a speed of / min was measured, and this was measured as
The value divided by 0 mm 2 ) was taken as the adhesive strength of the prepreg. (C) The measurement was performed within 10 minutes after the polyethylene film was peeled off and under two conditions after leaving the polyethylene film peeled off and exposing the surface at room temperature of 23 ° C. and 50% relative humidity for 24 hours. (7) The 6 # compressive strength unidirectional prepreg sheet of the composite material is laminated so that the direction of the fibers is the same and the thickness of the laminated plate is approximately 1 mm, and the prepreg sheet is laminated at a temperature of 13 in an autoclave.
0 ° C (Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 to 4) or 180 ° C
(Comparative Example 5), a unidirectional composite material was produced by heating and pressing at a pressure of 290 Pa for 2 hours to cure. The obtained unidirectional composite material was cut out so that the angle of the reinforcing fibers was 6 °, and J
It was measured according to the IS-K-7076 method.

【0080】一方向材料の厚み、繊維目付、繊維密度、
積層プライ数から繊維体積含有率(Vf)を算出し、得
られた6°圧縮強度を強化繊維の体積含有率60%のと
きの値に換算した。 (8)炭素繊維強化複合材料製管状体の作製 下記(a)〜(e)の操作により、円筒軸方向に対して
[03/±453]の積層構成を有し、内径が10mmの
繊維強化複合材料製管状体を作製した。マンドレルには
直径10mm(長さ1000mm)のステンレス製丸棒
を使用した。 (a)前記(5)で得られた一方向プリプレグを繊維の
方向がマンドレルの軸方向に対して45度になるよう
に、縦800mm×横106mmの長方形に2枚切り出
した。この2枚を繊維方向が互いに交差するように、1
6mm(マンドレル半周分に対応)ずらして貼り合わせ
た。 (b)貼り合わせたプリプレグを、離型処理したマンド
レルに、プリプレグの縦方向とマンドレルの軸方向が一
致するように巻き付けた。(バイアス材) (c)その上に、炭素繊維の引張弾性率295GPa、
炭素繊維目付125g/m2、炭素繊維の含有量76%
である東レ(株)製プリプレグP2255F−12Rを
繊維の方向が縦方向になるように、縦800mm×横1
18mmの長方形に切り出したものをプリプレグの縦方
向とマンドレルの軸方向が一致するように巻き付けた。
(ストレート材) (d)ラッピングテープ(耐熱性フィルムテープ)を巻
きつけ、硬化炉中で130℃(実施例1〜6、比較例1
〜4)あるいは180℃(比較例5)、90分間加熱成
形した。 (e)成形後、マンドレルを抜き取り、ラッピングテー
プを除去して管状体を得た。 (9)管状体のねじり強さの測定 内径10mmの管状体から長さ400mmの試験片を切
り出し、「ゴルフクラブ用シャフトの認定基準及び基準
確認方法」(製品安全協会編、通称産業大臣承認5産第
2087号、1993年)に記載の方法に従い、ねじり
試験を行った。試験片ゲージ長は300mmとし、試験
片両端の50mmを固定治具で把持した。捻り強さは次
式により求めた。測定は23℃、相対湿度50%RHの
環境下で行った。
Unidirectional material thickness, fiber basis weight, fiber density,
The fiber volume content (Vf) was calculated from the number of laminated plies, and the obtained 6 ° compression strength was converted into a value when the volume content of the reinforcing fiber was 60%. (8) Preparation of tubular body made of carbon fiber reinforced composite material By the following operations (a) to (e), a laminated structure of [0 3 / ± 45 3 ] with respect to the cylinder axis direction and an inner diameter of 10 mm A tubular body made of a fiber-reinforced composite material was produced. A round rod made of stainless steel having a diameter of 10 mm (length 1000 mm) was used for the mandrel. (A) Two pieces of the unidirectional prepreg obtained in (5) above were cut into a rectangle having a length of 800 mm and a width of 106 mm so that the fiber direction was 45 degrees with respect to the axial direction of the mandrel. 1 so that the fiber directions cross each other
6 mm (corresponding to half the circumference of the mandrel) was offset and then laminated. (B) The laminated prepreg was wound around a release-treated mandrel so that the longitudinal direction of the prepreg and the axial direction of the mandrel were aligned. (Bias material) (c) The tensile modulus of elasticity of the carbon fiber is 295 GPa,
Carbon fiber basis weight 125 g / m 2 , carbon fiber content 76%
Toray Co., Ltd.'s prepreg P2255F-12R with a length of 800 mm × width 1 so that the fibers are oriented in the longitudinal direction.
The 18 mm rectangular piece was wound so that the longitudinal direction of the prepreg and the axial direction of the mandrel were aligned.
(Straight material) (d) Wrap a wrapping tape (heat resistant film tape), and 130 ° C. in a curing oven (Examples 1 to 6 and Comparative Example 1).
~ 4) or 180 ° C (Comparative Example 5), and heat-molded for 90 minutes. (E) After molding, the mandrel was pulled out and the wrapping tape was removed to obtain a tubular body. (9) Measurement of torsional strength of tubular body A 400 mm-long test piece was cut out from a tubular body having an inner diameter of 10 mm, and "certification standard and standard confirmation method for golf club shaft" (edited by Product Safety Association, commonly known as Minister of Industry 5 No. 2087, 1993), and the torsion test was performed. The gauge length of the test piece was 300 mm, and 50 mm at both ends of the test piece was held by a fixing jig. The twist strength was calculated by the following formula. The measurement was performed in an environment of 23 ° C. and a relative humidity of 50% RH.

【0081】ねじり強さ(N・m・deg)=破壊トルク(N・
m)×破壊時のねじれ角(deg) (実施例1〜6、比較例1〜4)表1、表2に示す原料
をニーダーで混合し、ポリビニルホルマールが均一に溶
解したエポキシ樹脂組成物を得た。
Torsional strength (N · m · deg) = breaking torque (N ·
m) × torsion angle at break (deg) (Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 to 4) The raw materials shown in Tables 1 and 2 were mixed with a kneader to prepare an epoxy resin composition in which polyvinyl formal was uniformly dissolved. Obtained.

【0082】この樹脂組成物と、表1、表2に示す炭素
繊維を用いて、前記した方法に従ってシート状のプリプ
レグを作製した。
Using this resin composition and the carbon fibers shown in Tables 1 and 2, a sheet-like prepreg was produced according to the method described above.

【0083】このプリプレグを用いて前記した方法に従
い、繊維強化複合材料および繊維強化複合材料製管状体
を作製し、繊維強化複合材料の6°圧縮強度を測定し
た。
Using this prepreg, a fiber-reinforced composite material and a fiber-reinforced composite material-made tubular body were produced, and the 6 ° compressive strength of the fiber-reinforced composite material was measured.

【0084】さらに、前記方法に従い繊維強化複合材料
製管状体のねじり強さを測定した。
Further, the twist strength of the tubular body made of the fiber-reinforced composite material was measured according to the above method.

【0085】各実施例の樹脂硬化物の物性、繊維強化複
合材料の物性、繊維強化複合材料製管状体の物性は表
1、表2にまとめて示す。
The physical properties of the cured resin product, the physical properties of the fiber reinforced composite material, and the physical properties of the fiber reinforced composite material tubular body of each example are summarized in Tables 1 and 2.

【0086】表1から判るように、本発明の樹脂組成物
を用いたプリプレグを成形して得た複合材料は非繊維方
向の圧縮強度の指標である6°圧縮強度が高い。また該
プリプレグを用いて成形した管状体は高い捻り強さを発
現することが判る。
As can be seen from Table 1, the composite material obtained by molding the prepreg using the resin composition of the present invention has a high 6 ° compressive strength, which is an index of the compressive strength in the non-fiber direction. Further, it is understood that the tubular body formed by using the prepreg exhibits high torsional strength.

【0087】[0087]

【表1】 [Table 1]

【0088】[0088]

【表2】 [Table 2]

【0089】[0089]

【発明の効果】本発明のプリプレグは優れた取り扱い性
を有し、これを硬化して得られる繊維強化複合材料は優
れた材料強度、特に繊維方向に対して角度のある方向か
らの圧縮応力に対してさえ優れた強度を示す。また、本
発明のプリプレグから成形した管状体は優れたねじり強
さを有し、結果として軽量化を達成しながら所定の強度
を示す管状体が得られるようになる。
The prepreg of the present invention has excellent handleability, and the fiber-reinforced composite material obtained by curing the prepreg has excellent material strength, especially in compressive stress from a direction at an angle to the fiber direction. It exhibits excellent strength even against. Further, the tubular body molded from the prepreg of the present invention has excellent torsional strength, and as a result, a tubular body having a predetermined strength can be obtained while achieving weight reduction.

【0090】本発明の繊維強化複合材料製管状体は、ゴ
ルフクラブ用シャフト、釣り竿、自転車用フレーム、バ
トミントンラケット用シャフト、自転車用フレーム・ハ
ンドル、車椅子用フレーム、ホッケー用スティックなど
に好適に用いることができる。
The tubular body made of the fiber-reinforced composite material of the present invention is preferably used for golf club shafts, fishing rods, bicycle frames, badminton racket shafts, bicycle frame / handles, wheelchair frames, hockey sticks and the like. You can

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4F072 AA01 AA07 AB10 AC05 AD28 AD30 AD33 AD52 AE01 AG03 AG12 AH02 AH19 AH22 AJ04 AL02 AL03 AL04 AL05 4J036 AA05 AB17 AC01 AD08 AG06 AG07 AH01 CB20 DA05 DB21 DC03 DC05 DC06 DC10 DC18 DC19 DC26 DC31 DC35 DC41 DD02 EA01 EA03 FA02 FB01 FB07 FB11 FB13 FB14 JA11   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 4F072 AA01 AA07 AB10 AC05 AD28                       AD30 AD33 AD52 AE01 AG03                       AG12 AH02 AH19 AH22 AJ04                       AL02 AL03 AL04 AL05                 4J036 AA05 AB17 AC01 AD08 AG06                       AG07 AH01 CB20 DA05 DB21                       DC03 DC05 DC06 DC10 DC18                       DC19 DC26 DC31 DC35 DC41                       DD02 EA01 EA03 FA02 FB01                       FB07 FB11 FB13 FB14 JA11

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】次の構成要素(A)、(B)を含み、かつ
構成要素(B)を加熱硬化して得られる樹脂硬化物の圧
縮弾性率が2.3〜3.4GPa、圧縮破壊時呼び歪み
が50%以上であることを特徴とするプリプレグ。 (A)原子間力顕微鏡により測定される表面積比が1.
00〜1.10であり、かつ引張弾性率が330〜10
00GPaである炭素繊維 (B)エポキシ樹脂と硬化剤を含むエポキシ樹脂組成物
1. A resin cured product containing the following constituents (A) and (B) and obtained by heating and curing the constituent (B) has a compressive elastic modulus of 2.3 to 3.4 GPa and a compression failure. A prepreg characterized by a nominal strain of 50% or more. (A) The surface area ratio measured by an atomic force microscope is 1.
00 to 1.10 and a tensile elastic modulus of 330 to 10
Epoxy resin composition containing carbon fiber (B) epoxy resin of 00 GPa and curing agent
【請求項2】エポキシ樹脂100重量%中に、2官能性
エポキシ樹脂が75〜100重量%含まれてなることを
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 bifunctional epoxy resin is contained in an amount of 75 to 100% by weight in 100% by weight of the epoxy resin.
【請求項3】2官能性エポキシ樹脂100重量%中に、
ビスフェノールF型エポキシ樹脂もしくはイソシアネー
ト変性エポキシ樹脂が5〜100重量%含まれてなるこ
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. In 100% by weight of a bifunctional epoxy resin,
The prepreg according to claim 1 or 2, which comprises 5 to 100% by weight of a bisphenol F type epoxy resin or an isocyanate modified epoxy resin.
【請求項4】エポキシ樹脂100重量%中に、エポキシ
当量が750以上である2官能性エポキシ樹脂が5〜5
0重量%含まれてなる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。
4. 5 to 5 bifunctional epoxy resins having an epoxy equivalent of 750 or more in 100% by weight of the epoxy resin.
The prepreg according to claim 1, wherein the prepreg contains 0% by weight.
【請求項5】プリプレグ表面同士の接着強度が0.05
〜0.15N/mm 2であることを特徴とする請求項1
〜4のいずれかに記載のプリプレグ。
5. The adhesive strength between the prepreg surfaces is 0.05.
~ 0.15N / mm 22. The method according to claim 1, wherein
The prepreg according to any one of to 4.
【請求項6】炭素繊維の表面に、エポキシ基、水酸基、
アクリレート基、メタクリレート基、カルボキシル基、
カルボン酸無水物基から選ばれる少なくとも一種の官能
基を有する化合物をサイジング剤として付着してなるこ
とを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のプリプ
レグ。
6. An epoxy group, a hydroxyl group,
Acrylate group, methacrylate group, carboxyl group,
The prepreg according to any one of claims 1 to 5, wherein a compound having at least one functional group selected from carboxylic acid anhydride groups is attached as a sizing agent.
【請求項7】請求項1〜6のいずれかに記載のプリプレ
グが加熱硬化されてなる層が含まれてなることを特徴と
する繊維強化複合材料製管状体。
7. A fiber-reinforced composite material tubular body comprising a layer formed by heat-curing the prepreg according to any one of claims 1 to 6.
【請求項8】構成要素(B)を加熱硬化して得られる樹
脂硬化物と構成要素(A)を含んでなることを特徴とす
る繊維強化複合材料製管状体。 (A)原子間力顕微鏡により測定される表面積比が1.
00〜1.10であり、かつ引張弾性率が330〜10
00GPaである炭素繊維 (B)エポキシ樹脂と硬化剤を含むエポキシ樹脂組成物
8. A fiber-reinforced composite material tubular body comprising a resin cured product obtained by heating and curing the constituent element (B) and the constituent element (A). (A) The surface area ratio measured by an atomic force microscope is 1.
00 to 1.10 and a tensile elastic modulus of 330 to 10
Epoxy resin composition containing carbon fiber (B) epoxy resin of 00 GPa and curing agent
【請求項9】前記構成要素(A)が一方向に引き揃えら
れており、かつその内部構造において該構成要素(A)
の繊維配向が管状体の長手方向に対して20°〜90#
の角度をなして配置されてなることを特徴とする請求項
7または8に記載の繊維強化複合材料製管状体。
9. The component (A) is aligned in one direction, and the component (A) has an internal structure.
Fiber orientation of 20 ° to 90 # with respect to the longitudinal direction of the tubular body
The fiber-reinforced composite material tubular body according to claim 7 or 8, wherein the tubular body is made of a fiber-reinforced composite material.
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