JP2004346190A - Prepreg and fiber reinforced resin composite - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリプレグの取扱い性を損なうことなく、真空バッグ成形法でも低ボイドの繊維強化樹脂複合材料(以下、FRPという。)を得ることができるプリプレグ及びこのプリプレグを用いたFRPに関する。
【0002】
【従来の技術】
FRPは、その機械的特性が優れているために、釣竿、ゴルフシャフト等のスポーツレジャー用途や、航空機や自動車の部材として広く用いられてきている。これらFRPを成形する方法としては、幾つかの方法が実際に行われているが、強化繊維として炭素繊維を用いる場合には、プリプレグと呼ばれる、予め強化繊維に樹脂組成物を含浸した中間材料を用いる方法が最も広く用いられている。
【0003】
FRPの成形は、金型によるコンプレッション成形、加圧釜によるオートクレーブ成形、大気圧を利用した真空バッグ成形、あるいはマンドレルにプリプレグを巻回積層し、その上にフィルムテープを巻付けて成形するシートラップ成形等の方法によって実施されている。中でもオートクレーブ成形は、ボイド(欠陥)が少なく優れた機械的強度を有するFRPが得られることから、機械的強度が優先される航空機用部材等の用途では、オートクレーブ成形が一般的に用いられている。
【0004】
ところが、オートクレーブの設置には巨額な投資が必要であり、得られるFRPの大きさが、オートクレーブの容量に制限されるため、大型のFRPを得るためには、構造体を分割した成形が必要となったり、大型のオートクレーブが必要となるなど、コスト及び生産性の面で大きな問題がある。
【0005】
そこで近年では、コスト及び生産性の問題から、オートクレーブを使用せずにFRPを成形する脱オートクレーブ化が進んでいる。中でも大気圧のみの圧力下で成形を行う真空バッグ成形は、成形時の圧力が小さいため、オートクレーブと比較して安価な成形型が使用出来、加熱設備も簡素であり、又、オートクレーブのような装置による大きさの制限が小さいため、大型のFRPを一体で成形できるなど、オートクレーブ成形と比較してコスト、生産性の面で優位であるので注目されている。
【0006】
しかしながら、真空バッグ成形で成形したFRPは、オートクレーブ成形と比較して成形圧力が小さいため、FRP中にボイドが発生し易く、オートクレーブで成形したFRPに比べて機械的特性が劣るという問題点がある。ボイドは、プリプレグ層内に発生する層内ボイドとプリプレグ層間に発生する層間ボイドの二つに大別されるが、比較的大きい層間ボイドが機械的特性を大きく低下させるので特に問題となる。ボイドの発生原因は、プリプレグ樹脂中に含まれていた水分や溶剤による揮発物、あるいは樹脂中に残存していた空気による泡などが挙げられるが、層間ボイドの最大の原因は、積層時にプリプレグのタックにより層間に取り残されてしまった空気溜まりであると考えられる。そのため、積層数の多いFRPをボイドフリーの状態で得ようとする場合、プリプレグを積層するたびに取り込まれた空気をピン先やカッター刃等で穴空けをして追い出したり、あるいは数プライ毎にプラスチックフィルム等によりバッグ掛けを行い、真空脱気を行って空気を抜いたりする作業が必要であった。
【0007】
ボイドを解消する方法として、特許文献1には、プリプレグをプリプレグ中の樹脂のタックフリー温度以下に維持した状態で積層し、バッグ内を減圧することで、層間の空気溜まりを除く方法が開示されている。
【0008】
ところが、平らで小さなFRPの場合は問題がないが、大型FRPを製造する場合には、FRPとほぼ同じ広さを有するプリプレグを均一低温にすることは難しく、特にタックが非常に強いプリプレグをタックフリーな状態にするためには、温度をかなり下げる必要があるので、更に温度制御が困難となる。一方、低温下では、プリプレグのドレープ性も失われるので積層が困難であり、FRPが湾曲した構造を有する場合、タックフリーで、ドレープのないプリプレグでは、積層することがことのほか困難であった。
【0009】
一方、特許文献2や3には、最終的なFRPに強度や耐衝撃性を付与するために、強化繊維とは異なる種類の繊維を複合化したプリプレグが開示されている。これらのプリプレグでは、異種繊維を複合化したことでタックが減少し、真空バッグ成形においての成形性が向上することが考えられるが、これらは、異種繊維をプリプレグに完全またはほぼ完全に埋没させており、異種繊維中にも熱硬化性樹脂組成物を含浸させているためタックの減少が少ないので、必ずしも真空バッグ成形性が向上するとは言えず、ボイドの少ないFRPを得るためには、オートクレーブ成形を用いる必要があった。
【0010】
また、特許文献4には、一方向プリプレグの少なくとも片方の表面に長手方向に連続して配列した複数の溝部を入れることで、空気の通り道を確保し、空気溜まりを生じさせない方法が開示されている。
【0011】
しかしながら、湾曲したFRPを得ようとする場合、プリプレグのマトリックス樹脂である熱硬化性樹脂組成物の種類によっては、プリプレグの割れを生じる、溝部が閉じ空気の通り道を十分に確保できない、更に取扱い性の面で問題となる可能性があった。
【0012】
【特許文献1】
特開平6−226874号公報
【特許文献2】
特開平3−199009号公報
【特許文献3】
特開平5−17603号公報
【特許文献4】
特開平2−227212号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、真空バッグ成形で成形した場合でも層間ボイドが少なく、オートクレーブで成形した場合と同等の機械的性質を有し、かつ優れた成形性を有するプリプレグ及びこれを用いたFRPの提供を目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、強化繊維と熱硬化性樹脂組成物とからなるプリプレグの少なくとも一方の外表面に、熱硬化性樹脂組成物が完全には含浸していないマルチフィラメントが貼り付けられてなるプリプレグにある。
【0015】
【発明の実施の形態】
(強化繊維)
本発明で用いる強化繊維としては、通常の繊維強化複合材料に用いられるものであればよく特に限定しない。好適なものとして、炭素繊維、ボロン繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等が挙げられる。
【0016】
(熱硬化性樹脂組成物)
本発明に用いる熱硬化性樹脂組成物は、熱または光などの外部エネルギーにより硬化して、少なくとも部分的に三次元に架橋を形成する樹脂であれば、いずれも使用可能である。
【0017】
(プリプレグの形態)
本発明でマルチフィラメント(後述)を貼り付ける前のプリプレグの形態は、特に限定はなく、強化繊維を一方向に引き揃え熱硬化性樹脂組成物を含浸した、いわゆる、UDプリプレグであっても、強化繊維を製織して織物とし、これに熱硬化性樹脂組成物を含浸したプリプレグであっても良く、特に制限はない。本発明では、特に層間ボイドが発生しやすいUDプリプレグを積層し成形する際に層間ボイドの減少効果が大きいので、UDプリプレグに特に適している。
【0018】
(マルチフィラメント)
本発明で用いるマルチフィラメントは、最終的に得られるFRPの機械的特性を極端に低下させなければ、繊維の種類に特に制限はない。FRPに耐衝撃性が求められる場合には、耐衝撃性を向上させる等の目的で熱可塑性樹脂繊維が好適に用いられる。このような熱可塑性樹脂繊維としては、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド等のエンジニアリングプラスチックを繊維状に賦形したものが好適に用いられる。
【0019】
FRPに良好な引張強度や圧縮強度等の機械的特性が求められる場合には、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等の機械的特性に優れた繊維が好適に用いられ、特に炭素繊維は、弾性率、強度等の機械的特性に優れているので、より好適に用いられる。
【0020】
本発明において、マルチフィラメントを形成するモノフィラメントの直径は、特に制限はしない。モノフィラメントの直径は、5〜150μmの範囲が本発明の効果を得る上で好ましい。モノフィラメントの直径が、150μmを越えるとFRP表面の凹凸が大きくなるので好ましくなく、逆に5μm未満の場合は、マルチフィラメントの嵩が小さくなり、空気の通り道を確保しにくくなるので好ましくない。
【0021】
マルチフィラメントのプリプレグの外表面への貼付形態は特に制限はない。マルチフィラメントの引き揃え方向は特に制限はなく、プリプレグ中の強化繊維に対して、あらゆる角度で存在し得るが、強化繊維と同じ方向に引き揃える方がプロセス上最も容易であり、プリプレグ上に均一な間隔で貼り付けられていないと十分な発明効果が得られないので、等間隔に引き揃えられた状態で存在するのが好ましい。
【0022】
(本発明のプリプレグの製造方法)
強化繊維、熱硬化性樹脂組成物及びマルチフィラメントから本発明のプリプレグを製造する方法に関しては特に制限はなく、公知の方法で製造したプリプレグにマルチフィラメントを引き揃えて一体化する方法や、ドラムワインダーによりプリプレグを製造し、さらにその上にマルチフィラメントを巻付けて一体化する方法などで製造できる。
【0023】
図1に本発明のプリプレグ1の断面(強化繊維の長手方向に対して直角方向の断面)の模式図を示す。
【0024】
図2に本発明のプリプレグ1を積層した積層体の断面の模式図を示す。図2に示したように、層間に存在するマルチフィラメント3中のフィラメント間の熱硬化性樹脂組成物が含浸していない部分が空気の通り道となり、外部に空気を放出させることができるため層間に空気溜まりを生じない。加熱成形時においては、このマルチフィラメント中のフィラメント間が、加熱により粘度の低下した熱硬化性樹脂組成物の移動経路となり、ボイドの原因となる空気や揮発分を含んだ熱硬化性樹脂組成物を積層体外部へ放出する。そして、最終的に熱硬化性樹脂組成物がこのフィラメント間にも行きわたり、真空バッグ成形においても層間ボイドのない良好なFRPが得られる。
【0025】
本発明においては、このマルチフィラメントがプリプレグ外表面に存在し、マルチフィラメント中に熱硬化性樹脂組成物が完全には含浸していないことが重要である。ここで熱硬化性樹脂組成物が完全には含浸していない状態とは、プリプレグ外表面に配されたマルチフィラメントに含まれる熱硬化性樹脂組成物の体積が、マルチフィラメントの嵩に対して20%以下の状態であることが好ましい。マルチフィラメントに熱硬化性樹脂組成物が完全に含浸していると、層間の空気の通り道が確保できず、十分な発明効果が得られない。十分な発明効果を得るためには、マルチフィラメント中の熱硬化性樹脂組成物の体積が、20%以下であることが好ましく、15%以下であることがより好ましい。
【0026】
マルチフィラメントに含まれる熱硬化性樹脂組成物の体積(マルチフィラメントの嵩に対して)VR(体積%)は、プリプレグ表面のマルチフィラメントをピンセットで注意深く剥がし取った際の重量WF+R(g)と、熱硬化性樹脂組成物を溶解し、マルチフィラメントを溶解しない溶剤、例えば、アセトンやMEK、でマルチフィラメントに含浸した熱硬化性樹脂組成物を取り除き、マルチフィラメントを洗浄・乾燥した後の重量WF(g)を測定し、下式を用いて算出する。
【0027】
VR=(ρF(WF+R−WF)/ρRWF)×100 (体積%)
ここで、
ρF:マルチフィラメントの密度(g/cm3)
ρR:熱硬化性樹脂組成物の密度(g/cm3)
【0028】
マルチフィラメントは、プリプレグの一方の外表面にのみ貼り付けられていれていても良いし、両方の外表面に貼り付けられていてもよいが、両方の外表面に存在している方が本発明のボイド発生の抑制効果が大きいのでより好ましい。
【0029】
(本発明のプリプレグを用いたFRPの成形方法)
本発明のプリプレグは、オートクレーブ成形でも好適に使用されるが、成形時にボイドが発生しやすい真空バッグ成形において大きなボイド抑制効果が得られるので、より好適に使用される。
【0030】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により本発明をさらに詳しく説明する。なお、本発明は実施例によって制限されるものではない。
【0031】
(実施例1)
強化繊維として、炭素繊維(三菱レイヨン(株)製炭素繊維MR50K、繊維密度:1.80g/cm2)、熱硬化性樹脂組成物として、180℃硬化のエポキシ樹脂組成物を用い、UDプリプレグ(強化繊維目付:190g/cm2、樹脂含有率:34重量%、樹脂密度:1.25g/cm2)を作製した。
この両表面に、ドラムワインダーを用いて、強化繊維方向と同方向に3mmの間隔でマルチフィラメントととして用意したナイロン12繊維(モノフィラメント径:35μm、フィラメント数:24、繊維密度:1.12g/cm2)を巻きつけ、ローラーを用いて表面のナイロン12繊維を一方向繊維強化プリプレグに圧着して本発明のプリプレグを作製した。
【0032】
このプリプレグを強化繊維が端辺と平行となるように10×10mmの正方形に裁断し、プリプレグ外表面のマルチフィラメントをピンセットで注意深く剥がし取り質量を測定した。剥がし取ったマルチフィラメントをアセトンを入れたビーカーに入れ、ピンセットで軽く攪拌しながら2分間洗浄した。この洗浄作業をアセトンを入れ替えて3回行い、洗浄したマルチフィラメントを80℃に設定した乾燥機で3時間乾燥し、その後質量を測定した。これらの重量測定結果からマルチフィラメントに含まれる熱硬化性樹脂組成物の体積(マルチフィラメントの嵩に対して)VR(体積%)を算出し、その結果を表1に示した。
【0033】
プリプレグを、積層構成(強化繊維の配向を基準とする)が(+45°/0°/−45°/90°/+45°/0°/−45°/90°/+45°/0°/−45°/90°/90°/−45°/0°/+45°/90°/−45°/0°/+45°/90°/−45°/0°/+45°)となるように積層し、図4に示したナイロンバッグで密閉し、750mmHg以上の真空度で真空引きしながら、図5に示した温度プロファイルで真空バッグ成形(積層板の大きさは、200mm(長)×250mm(幅)×約4.5mm(厚))を行った。
【0034】
得られたFRPを任意の場所で切断し、切断面を研磨した後、光学顕微鏡により約1mmの幅でパネル切断面の上部から下部まで観察し、幅が50μm以上の層間ボイドの個数を数え、その結果を表1に併せて示した。
【0035】
(実施例2)
実施例1で得たUDプリプレグとマルチフィラメントとして用意した炭素繊維(三菱レイヨン(株)製、TR40S、繊維径:約7μm、フィラメント数:1000、繊維密度:1.80g/cm2)を用意し、UDプリプレグの両表面にマルチフィラメントをドラムワインダーを用いて、強化繊維方向と同方向約6mmの間隔でを巻きつけ、ローラーを用いて表面の繊維を押し付け本発明のプリプレグを作製した。
このプリプレグを用いて実施例1と同様の積層構成で成形し、実施例1と同様の評価を実施し、その結果を表1に併せて示した。
【0036】
(比較例1)
実施例1で得たUDプリプレグを用いて実施例1と同様の積層構成でFRPを成形した。実施例1と同様の評価を実施し、その結果を表1に併せて示した。
【0037】
(比較例2)
実施例1で本発明のプリプレグを得た後、更にフュージングプレス(アサヒ繊維工業(株)製)を用いて、マルチフィラメントに熱硬化性樹脂組成物を含浸し一体複合化したプリプレグを作製した。
このプリプレグを用いて実施例1と同様の積層構成で成形し、実施例1と同様の評価を実施し、その結果を表1に併せて示した。
【0038】
【表1】
【0039】
【発明の効果】
本発明のプリプレグは、真空バッグ成形法で成形した場合でもボイドが少なく、オートクレーブで成形した場合と同等の機械的性質を有し、かつ優れた成形性を有するため、航空機用構造材料等として好適に使用される。
【0040】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプリプレグ1の断面(強化繊維の長手方向に対して直角方向の断面)の模式図である。
【図2】本発明のプリプレグを積層した積層体の断面の模式図を示す。
【図3】実施例でおこなったFRP成形の真空バッグの断面(部分)図である。
【図4】実施例でおこなったFRP成形の温度プロファイルを示すグラフである。
【符号の説明】
1 本発明のプリプレグ
2 プリプレグ
3 マルチフィラメント[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a prepreg capable of obtaining a low void fiber reinforced resin composite material (hereinafter, referred to as FRP) even by a vacuum bag molding method without impairing handleability of the prepreg, and an FRP using the prepreg.
[0002]
[Prior art]
Because of its excellent mechanical properties, FRP has been widely used in sports and leisure applications such as fishing rods and golf shafts, and as a member of aircraft and automobiles. As a method of molding these FRPs, several methods are actually performed.When carbon fibers are used as the reinforcing fibers, an intermediate material called a prepreg, which is previously impregnated with the resin composition in the reinforcing fibers, is used. The method used is the most widely used.
[0003]
FRP is formed by compression molding using a mold, autoclave molding using a pressure cooker, vacuum bag molding using atmospheric pressure, or sheet wrap molding in which a prepreg is wound and laminated on a mandrel, and a film tape is wound thereover and molded. And so on. Above all, autoclave molding is generally used in applications such as aircraft parts where mechanical strength is prioritized because FRP having few voids (defects) and excellent mechanical strength is obtained. .
[0004]
However, the installation of an autoclave requires a huge investment, and the size of the obtained FRP is limited by the capacity of the autoclave. In order to obtain a large FRP, it is necessary to form the structure by dividing the structure. There is a major problem in terms of cost and productivity, for example, a large autoclave is required.
[0005]
Therefore, in recent years, de-autoclave, in which FRP is formed without using an autoclave, has been advanced due to cost and productivity problems. Above all, vacuum bag molding, in which molding is performed under only atmospheric pressure, has a small pressure at the time of molding, so that an inexpensive mold can be used as compared with an autoclave, and the heating equipment is simple. Since the size limitation of the apparatus is small, a large FRP can be integrally molded. For example, attention has been paid to advantages in cost and productivity as compared with autoclave molding.
[0006]
However, FRP molded by vacuum bag molding has a problem that since the molding pressure is smaller than that of autoclave molding, voids are easily generated in the FRP and mechanical properties are inferior to FRP molded by autoclave. . Voids are broadly classified into two types: intra-layer voids generated in the prepreg layer and interlayer voids generated between the prepreg layers, and are particularly problematic because relatively large interlayer voids greatly reduce mechanical properties. Causes of voids include volatiles due to water and solvents contained in the prepreg resin, and air bubbles remaining in the resin.The biggest cause of interlayer voids is that It is considered that the air pool was left between the layers due to the tack. Therefore, when attempting to obtain a large number of laminated FRPs in a void-free state, the air taken in each time the prepreg is laminated is punched out with a pin tip or a cutter blade or the like, or expelled every few plies. Work such as bagging with a plastic film or the like and degassing by vacuum degassing was required.
[0007]
As a method for eliminating voids,
[0008]
However, there is no problem in the case of a flat and small FRP, but in the case of manufacturing a large FRP, it is difficult to reduce the temperature of a prepreg having substantially the same area as the FRP to a uniform low temperature. In order to achieve a free state, it is necessary to lower the temperature considerably, so that it becomes more difficult to control the temperature. On the other hand, at low temperatures, the draping property of the prepreg is also lost, so that lamination is difficult, and when the FRP has a curved structure, tack-free, prepreg without drape is difficult to laminate in addition to lamination. .
[0009]
On the other hand,
[0010]
[0011]
However, when trying to obtain a curved FRP, depending on the type of the thermosetting resin composition that is the matrix resin of the prepreg, the prepreg may be cracked, the groove portion is closed, and the air passage cannot be sufficiently secured. Could be problematic in terms of
[0012]
[Patent Document 1]
JP-A-6-226874 [Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-19909 [Patent Document 3]
JP-A-5-17603 [Patent Document 4]
JP-A-2-227212
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of such circumstances, has a small interlayer void even when molded by vacuum bag molding, has the same mechanical properties as when molded by an autoclave, and has excellent moldability. And a FRP using the same.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The gist of the present invention is a prepreg in which a multifilament that is not completely impregnated with a thermosetting resin composition is attached to at least one outer surface of a prepreg composed of a reinforcing fiber and a thermosetting resin composition. It is in.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Reinforced fiber)
The reinforcing fiber used in the present invention is not particularly limited as long as it is used for a general fiber-reinforced composite material. Preferable examples include carbon fiber, boron fiber, aramid fiber, glass fiber and the like.
[0016]
(Thermosetting resin composition)
As the thermosetting resin composition used in the present invention, any resin can be used as long as it is cured by external energy such as heat or light to form at least partially three-dimensional crosslinks.
[0017]
(Form of prepreg)
The form of the prepreg before attaching the multifilament (described later) in the present invention is not particularly limited, and a so-called UD prepreg in which reinforcing fibers are aligned in one direction and impregnated with a thermosetting resin composition, A prepreg in which a reinforcing fiber is woven into a woven fabric and impregnated with a thermosetting resin composition may be used, and there is no particular limitation. The present invention is particularly suitable for a UD prepreg because the effect of reducing interlayer voids is great when laminating and molding a UD prepreg in which interlayer voids are likely to occur.
[0018]
(Multifilament)
The type of fiber of the multifilament used in the present invention is not particularly limited as long as the mechanical properties of the finally obtained FRP are not extremely reduced. When impact resistance is required for FRP, thermoplastic resin fibers are preferably used for the purpose of improving impact resistance and the like. As such a thermoplastic resin fiber, a fiber obtained by shaping an engineering plastic such as polyamide, polyimide, or polyamideimide into a fibrous shape is preferably used.
[0019]
When FRP is required to have good mechanical properties such as tensile strength and compressive strength, carbon fibers, aramid fibers, fibers having excellent mechanical properties, such as glass fibers, are preferably used. It is more preferably used because it has excellent mechanical properties such as modulus and strength.
[0020]
In the present invention, the diameter of the monofilament forming the multifilament is not particularly limited. The diameter of the monofilament is preferably in the range of 5 to 150 μm for obtaining the effects of the present invention. When the diameter of the monofilament is more than 150 μm, the unevenness of the FRP surface becomes large, which is not preferable. On the contrary, when it is less than 5 μm, the bulk of the multifilament becomes small, and it becomes difficult to secure a passage for air.
[0021]
There is no particular limitation on the form of application of the multifilament to the outer surface of the prepreg. The alignment direction of the multifilament is not particularly limited, and may be present at any angle with respect to the reinforcing fibers in the prepreg. If they are not adhered at an appropriate interval, a sufficient invention effect cannot be obtained, and therefore, it is preferable that they are present at equal intervals.
[0022]
(Method for producing prepreg of the present invention)
There is no particular limitation on the method for producing the prepreg of the present invention from the reinforcing fiber, the thermosetting resin composition and the multifilament, and the method of aligning and integrating the multifilament with the prepreg produced by a known method, and a drum winder To produce a prepreg, and then a multifilament is wound thereover and integrated.
[0023]
FIG. 1 shows a schematic view of a cross section of the
[0024]
FIG. 2 shows a schematic diagram of a cross section of a laminate in which the
[0025]
In the present invention, it is important that the multifilament is present on the outer surface of the prepreg, and that the thermosetting resin composition is not completely impregnated in the multifilament. Here, the state where the thermosetting resin composition is not completely impregnated means that the volume of the thermosetting resin composition contained in the multifilament arranged on the outer surface of the prepreg is 20 to the volume of the multifilament. % Is preferable. If the multifilament is completely impregnated with the thermosetting resin composition, a path for air between the layers cannot be secured, and a sufficient invention effect cannot be obtained. In order to obtain a sufficient inventive effect, the volume of the thermosetting resin composition in the multifilament is preferably 20% or less, more preferably 15% or less.
[0026]
The volume of the thermosetting resin composition contained in the multifilament (based on the volume of the multifilament) V R (vol%) is the weight WF + R (g) when the multifilament on the prepreg surface is carefully peeled off with tweezers. And a solvent that dissolves the thermosetting resin composition and does not dissolve the multifilament, for example, acetone or MEK, removes the thermosetting resin composition impregnated in the multifilament, and cleans and dries the multifilament. W measured F (g), is calculated using the following equation.
[0027]
V R = (ρ F (W F + R -W F) / ρ R W F) × 100 ( vol%)
here,
ρ F : density of multifilament (g / cm 3 )
ρ R : density of the thermosetting resin composition (g / cm 3 )
[0028]
The multifilament may be attached to only one outer surface of the prepreg, or may be attached to both outer surfaces. Is more preferable because the effect of suppressing the generation of voids is large.
[0029]
(Method of Forming FRP Using Prepreg of the Present Invention)
The prepreg of the present invention is preferably used in autoclave molding, but is more preferably used in a vacuum bag molding in which voids are easily generated during molding because a large void suppression effect is obtained.
[0030]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. The present invention is not limited by the embodiments.
[0031]
(Example 1)
A carbon fiber (Carbon Fiber MR50K manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd., fiber density: 1.80 g / cm 2 ) was used as a reinforcing fiber, and an epoxy resin composition cured at 180 ° C. was used as a thermosetting resin composition. (Reinforcement fiber weight: 190 g / cm 2 , resin content: 34% by weight, resin density: 1.25 g / cm 2 ).
On both surfaces, using a drum winder, nylon 12 fibers prepared as multifilaments (monofilament diameter: 35 μm, number of filaments: 24, fiber density: 1.12 g / cm) at intervals of 3 mm in the same direction as the reinforcing fiber direction using a drum winder 2 ) was wound, and a nylon 12 fiber on the surface was pressure-bonded to a unidirectional fiber-reinforced prepreg using a roller to prepare a prepreg of the present invention.
[0032]
This prepreg was cut into a square of 10 × 10 mm so that the reinforcing fibers were parallel to the edges, the multifilaments on the outer surface of the prepreg were carefully peeled off with tweezers, and the mass was measured. The peeled multifilament was put into a beaker containing acetone, and washed for 2 minutes while slightly stirring with tweezers. This washing operation was performed three times by replacing acetone, and the washed multifilament was dried by a dryer set at 80 ° C. for 3 hours, and then the mass was measured. From these weight measurement results, the volume of the thermosetting resin composition contained in the multifilament (based on the bulk of the multifilament) V R (vol%) was calculated, and the results are shown in Table 1.
[0033]
The prepreg has a laminated structure (based on the orientation of the reinforcing fibers) of (+ 45 ° / 0 ° / −45 ° / 90 ° / + 45 ° / 0 ° / −45 ° / 90 ° / + 45 ° / 0 ° / −). 45 ° / 90 ° / 90 ° / -45 ° / 0 ° / + 45 ° / 90 ° / -45 ° / 0 ° / + 45 ° / 90 ° / -45 ° / 0 ° / + 45 °) Then, the bag was sealed with the nylon bag shown in FIG. 4 and vacuum-packed with the temperature profile shown in FIG. 5 while evacuating to a vacuum degree of 750 mmHg or more (the size of the laminate was 200 mm (length) × 250 mm ( (Width) x about 4.5 mm (thickness).
[0034]
After cutting the obtained FRP at an arbitrary place, polishing the cut surface, observing from the upper part to the lower part of the panel cut surface with a width of about 1 mm by an optical microscope, counting the number of interlayer voids having a width of 50 μm or more, The results are shown in Table 1.
[0035]
(Example 2)
The UD prepreg obtained in Example 1 and carbon fibers (TR40S, manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd., fiber diameter: about 7 μm, number of filaments: 1000, fiber density: 1.80 g / cm 2 ) prepared as multifilaments were prepared. A multifilament was wound around both surfaces of the UD prepreg using a drum winder at an interval of about 6 mm in the same direction as the reinforcing fiber direction, and the fibers on the surface were pressed using a roller to produce a prepreg of the present invention.
Using this prepreg, it was molded in the same lamination configuration as in Example 1, and the same evaluation as in Example 1 was performed. The results are shown in Table 1.
[0036]
(Comparative Example 1)
Using the UD prepreg obtained in Example 1, an FRP was formed in the same laminated configuration as in Example 1. The same evaluation as in Example 1 was performed, and the results are shown in Table 1.
[0037]
(Comparative Example 2)
After the prepreg of the present invention was obtained in Example 1, using a fusing press (manufactured by Asahi Textile Industry Co., Ltd.), a multi-filament was impregnated with the thermosetting resin composition to prepare a prepreg integrally formed.
Using this prepreg, it was molded in the same lamination configuration as in Example 1, and the same evaluation as in Example 1 was performed. The results are shown in Table 1.
[0038]
[Table 1]
[0039]
【The invention's effect】
The prepreg of the present invention has few voids even when molded by a vacuum bag molding method, has the same mechanical properties as when molded by an autoclave, and has excellent moldability, so it is suitable as a structural material for aircraft, etc. Used for
[0040]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a cross section (a cross section perpendicular to the longitudinal direction of a reinforcing fiber) of a
FIG. 2 shows a schematic diagram of a cross section of a laminate obtained by laminating the prepreg of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional (partial) view of an FRP-molded vacuum bag performed in an example.
FIG. 4 is a graph showing a temperature profile of FRP molding performed in an example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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