JP2005313607A - Reinforcing fiber base material, prepreg, fiber-reinforced plastic and manufacturing method of fiber-reinforced plastic - Google Patents

Reinforcing fiber base material, prepreg, fiber-reinforced plastic and manufacturing method of fiber-reinforced plastic Download PDF

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俊也 釜江
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reinforcing fiber base material and a prepreg each capable of making compression strength after impact and compression strength after water absorption under an environment of high temperature compatible with each other, and to provide an easily manufactured fiber reinforced plastic and a method of manufacturing the fiber reinforced plastic. <P>SOLUTION: In the reinforcing fiber base material containing a component element [A] and a component element [B], the component element [B] is a reinforcing fiber base material having a bending modulus of 2.0 to 5.0 GPa at 23°C and containing a crystalline polyamide showing water absorption of less than 1.2% after underwater immersion at 23°C for 24 hours. The fiber-reinforced plastic can be made by using the reinforcing fiber base material. The reinforcing fiber [A] or [B] or/and a film are also provided. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、衝撃後圧縮強度および吸水後高温環境下での圧縮強度に優れた繊維強化プラスチックを容易に得ることができる強化繊維基材と、プリプレグに関するものである。また、本発明は、衝撃後圧縮強度および吸水後高温環境下での圧縮強度に優れた繊維強化プラスチックとその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a reinforced fiber substrate and a prepreg that can easily obtain a fiber reinforced plastic excellent in compressive strength after impact and compressive strength in a high temperature environment after water absorption. The present invention also relates to a fiber reinforced plastic excellent in compressive strength after impact and compressive strength in a high temperature environment after water absorption, and a method for producing the same.

ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維およびボロン繊維などの強化繊維と、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂およびフェノール樹脂などのマトリックス樹脂の硬化物とからなる繊維強化プラスチックは、軽量であり、なおかつ、強度や弾性率などの機械特性が優れているため、航空宇宙用途、スポーツ用品用途および一般産業用途に広く用いられている。   Fiber reinforced plastic made of glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, alumina fiber, boron fiber and other reinforced fibers, and cured products of matrix resins such as unsaturated polyester resin, vinyl ester resin, epoxy resin and phenol resin are lightweight. In addition, because of its excellent mechanical properties such as strength and elastic modulus, it is widely used in aerospace applications, sports equipment applications and general industrial applications.

繊維強化プラスチックを航空機などの構造部材として用いる場合、耐衝撃性に優れていることが必要となる。この耐衝撃性の指標として重要なものに、衝撃後圧縮強度がある。繊維強化プラスチックでは、工具落下や小石の衝突などにより構造部材の圧縮強度が低下するという現象があるが、その圧縮強度の低下が著しいと、構造部材として用いることができなくなる。そのため、かかる構造部材においては、衝撃後の圧縮強度が優れていることが重要である。   When fiber reinforced plastic is used as a structural member such as an aircraft, it is necessary to have excellent impact resistance. An important index of impact resistance is post-impact compressive strength. In fiber reinforced plastics, there is a phenomenon that the compressive strength of the structural member is reduced due to tool dropping or pebbles collision, but if the compressive strength is significantly reduced, it cannot be used as the structural member. Therefore, in such a structural member, it is important that the compressive strength after impact is excellent.

繊維強化プラスチックの衝撃後圧縮強度を高めるために、繊維強化プラスチックの強化繊維層と強化繊維層との間に、熱可塑性樹脂からなる粒子、繊維またはフィルムを配置する方法が知られている。熱可塑性樹脂としては、強化繊維とマトリックス樹脂の硬化物との接着性に優れていることから、ポリアミドがよく用いられている。   In order to increase the compressive strength after impact of the fiber reinforced plastic, a method is known in which particles, fibers, or films made of a thermoplastic resin are disposed between the reinforced fiber layers of the fiber reinforced plastic. As the thermoplastic resin, polyamide is often used because of excellent adhesion between the reinforcing fiber and the cured product of the matrix resin.

この方法を用いる場合、層間に配置する粒子の径、繊維の径およびフィルム厚みが小さいことが重要となる。粒子の径、繊維の径およびフィルム厚みが大きくなると、層間の厚みが大きくなり、層間部分の体積が大きくなる。強化繊維の体積は変わらないので、層間部分の体積が大きくなると、強化繊維の体積含有率、すなわち繊維体積含有率(Vf)が小さくなる。繊維体積含有率が小さくなると、繊維強化プラスチックの強度や弾性率などの機械特性が低下してしまう。   When this method is used, it is important that the particle diameter, the fiber diameter, and the film thickness placed between the layers are small. As the particle diameter, fiber diameter, and film thickness increase, the interlayer thickness increases and the volume of the interlayer portion increases. Since the volume of the reinforcing fiber does not change, the volume content of the reinforcing fiber, that is, the fiber volume content (Vf) decreases when the volume of the interlayer portion increases. When the fiber volume content decreases, the mechanical properties such as strength and elastic modulus of the fiber reinforced plastic deteriorate.

従来、ポリアミドからなる微粒子を用いる方法として、結晶性ポリアミドであるポリアミド6、ポリアミド12、非晶性ポリアミドであるグリルアミドTR−55(三菱エンジニアリングプラスチックス社製)、トロガミド−T(ダイセル・ヒュルス社製)、非晶性ポリアミドイミドであるトーロン(アモコエンジニアリングポリマーズ社製)からなる微粒子を、マトリックス樹脂に分布させたプリプレグを用いることにより、衝撃後圧縮強度の優れた繊維強化プラスチックを得ることが提案されている(特許文献1参照)。なかでも、微粒子を層間に高濃度に分布させることにより、著しい効果が得られることも示されている。また、この方法では、粒径の小さな粒子を用いることにより、繊維体積含有率の大きな繊維強化プラスチックを得ることが可能である。しかしながら、この方法では、微粒子の製造が容易ではないという問題があった。   Conventionally, polyamide 6 and polyamide 12, which are crystalline polyamides, grillamide TR-55 (manufactured by Mitsubishi Engineering Plastics) and Trogamide-T (manufactured by Daicel Huls) are used as a method of using fine particles made of polyamide. ), It is proposed to obtain a fiber reinforced plastic with excellent compressive strength after impact by using prepreg in which fine particles made of amorphous polyamideimide Torlon (made by Amoco Engineering Polymers) are distributed in a matrix resin. (See Patent Document 1). In particular, it has been shown that a remarkable effect can be obtained by distributing fine particles in a high concentration between layers. Moreover, in this method, it is possible to obtain a fiber reinforced plastic having a large fiber volume content by using particles having a small particle diameter. However, this method has a problem that it is not easy to produce fine particles.

これに対し、ポリアミドからなる繊維やフィルムを用いる方法は、微粒子を用いる場合に比べて、繊維やフィルムの製造が比較的容易であるという利点を有する。   On the other hand, the method using a fiber or film made of polyamide has an advantage that the production of the fiber or film is relatively easy as compared with the case of using fine particles.

ポリアミドからなる繊維を用いる方法として、結晶性ポリアミドであるポリアミド66、ポリアミド612、ポリアミド11、ポリアミド12、非晶性ポリアミドであるグリルアミドTR−55、トロガミド−T(ダイセル・ヒュルス社製)、非晶性ポリアミドイミドであるトーロン(アモコエンジニアリングポリマーズ社製)からなる繊維を、プリプレグの表層近傍に一定方向に配列することで、衝撃後圧縮強度の優れた繊維強化プラスチックを得ることが提案されている(特許文献2〜特許文献7参照)。   Polyamide 66, polyamide 612, polyamide 11, polyamide 12, non-crystalline polyamide Grillamide TR-55, Trogamide-T (manufactured by Daicel Huls), amorphous It has been proposed to obtain a fiber reinforced plastic having excellent compressive strength after impact by arranging fibers made of Torlon (made by Amoco Engineering Polymers Co., Ltd.), which is a functional polyamideimide, in a certain direction in the vicinity of the surface layer of the prepreg ( Patent Literature 2 to Patent Literature 7).

また、結晶性ポリアミドであるポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド612、ポリアミド11、ポリアミド12、非晶性ポリアミドであるグリルアミドTR−55、トロガミド−T、非晶性ポリアミドイミドであるトーロンからなる織物状の繊維構造物を、プリプレグの表層近傍に配置することで、衝撃後圧縮強度の優れた繊維強化プラスチックを得ることが提案されている(特許文献8および特許文献9参照)。   In addition, a woven fabric composed of polyamide 6, which is crystalline polyamide, polyamide 66, polyamide 612, polyamide 11, polyamide 12, grill amide TR-55, which is amorphous polyamide, trogamide-T, and tolon which is amorphous polyamide imide. It has been proposed to obtain a fiber reinforced plastic having excellent compressive strength after impact by arranging the fiber structure in the vicinity of the surface layer of the prepreg (see Patent Document 8 and Patent Document 9).

また、結晶性ポリアミドであるポリアミド6またはポリアミド66からなる編物状の繊維構造物を、プリプレグの表層近傍に配置することで、衝撃後圧縮強度の優れた繊維強化プラスチックを得ることが提案されている(特許文献10参照)。   It has also been proposed to obtain a fiber-reinforced plastic having excellent compressive strength after impact by arranging a knitted fiber structure made of polyamide 6 or polyamide 66, which is a crystalline polyamide, in the vicinity of the surface layer of the prepreg. (See Patent Document 10).

また、結晶性ポリアミドであるポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド12、非晶性ポリアミドであるグリルアミドTR−55からなる不織布状の繊維構造物を、プリプレグの表層近傍に配置することで、衝撃後圧縮強度の優れた繊維強化プラスチックを得られることが提案されている(特許文献11参照)。   Further, a non-woven fiber structure composed of polyamide 6, polyamide 66, polyamide 12, which is crystalline polyamide, and grill amide TR-55, which is amorphous polyamide, is disposed in the vicinity of the surface layer of the prepreg so that the compressive strength after impact is increased. It is proposed that an excellent fiber-reinforced plastic can be obtained (see Patent Document 11).

ところが、これらの方法においては、次のように別の問題がある。それは、非晶性ポリアミドであるグリルアミドTR−55、トロガミド−T、および非晶性ポリアミドイミドであるトーロンを用いる場合、径の小さな繊維や膜厚の小さなフィルムを製造することが依然としてあまり容易でないということである。   However, these methods have another problem as follows. It is still not very easy to produce small diameter fibers and thin films when using amorphous polyamides GRILLAMID TR-55, Trogamide-T, and amorphous polyamideimide Torlon. That is.

この原因としては、次のような理由が考えられる。一般的な合成繊維の製造法である溶融紡糸により径の小さな繊維を製造しようとする場合、あるいは、一般的な熱可塑性フィルムの製造法であるTダイフィルム成形により膜厚の小さなフィルムを製造しようとする場合、溶融時の伸長粘度が低いことが必要となる。溶融時の伸長粘度が高いと、溶融破断が起こりやすくなり、繊維やフィルムの製造が困難になるからである。溶融時の伸長粘度を低くするには、分子量の小さな熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。結晶性の熱可塑性樹脂を用いる場合は、結晶部分が高強度でそして高弾性率であることを反映し、分子量が小さくても、十分な強度と弾性率が得られやすい。ところが、非晶性の熱可塑性樹脂を用いる場合は、強度と弾性率の発現を分子鎖の絡み合いに依存する割合が大きいので、分子量が小さいと、十分な強度と弾性率が得られにくい。つまり、非晶性の熱可塑性樹脂では、強度と弾性率などの物性と、溶融紡糸による繊維の製造の容易さ、あるいはTダイフィルム成形によるフィルムの製造の容易さを両立させにくいという課題がある。非晶性ポリアミドであるグリルアミドTR−55、トロガミド−T、および非晶性ポリアミドイミドであるトーロンは、強度と弾性率は十分であるものの、径の小さな繊維や膜厚の小さなフィルムを製造するには、なお課題があり困難性を伴うものであった。   The following reasons can be considered as this cause. When trying to manufacture small diameter fibers by melt spinning, which is a general synthetic fiber manufacturing method, or manufacturing thin films by T-die film molding, which is a general thermoplastic film manufacturing method. In this case, it is necessary that the elongational viscosity at the time of melting is low. This is because if the elongational viscosity at the time of melting is high, melt fracture tends to occur and it becomes difficult to produce fibers and films. In order to lower the elongational viscosity at the time of melting, it is preferable to use a thermoplastic resin having a small molecular weight. When a crystalline thermoplastic resin is used, sufficient strength and elastic modulus are easily obtained even if the molecular weight is small, reflecting that the crystal portion has high strength and high elastic modulus. However, when an amorphous thermoplastic resin is used, since the ratio of strength and elastic modulus depends on the entanglement of molecular chains is large, it is difficult to obtain sufficient strength and elastic modulus when the molecular weight is small. In other words, the amorphous thermoplastic resin has a problem that it is difficult to achieve both physical properties such as strength and elastic modulus, ease of fiber production by melt spinning, and film production by T-die film molding. . Amorphous polyamides such as Grillamide TR-55, Trogamide-T, and Amorphous polyamideimide Torlon have sufficient strength and elastic modulus, but they can produce small diameter fibers and thin films. Was still difficult and accompanied by difficulties.

一方、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド612、ポリアミド11およびポリアミド12等の結晶性ポリアミドを用いる場合は、径の小さな繊維も膜厚の小さなフィルムも、容易に製造することができる。しかしながら、これらの結晶性ポリアミドを用いた繊維強化プラスチックを航空機などの構造部材として用いる場合、衝撃後圧縮強度と同様に重要な特性である、吸水後高温環境下での圧縮強度が不十分となる。   On the other hand, when a crystalline polyamide such as polyamide 6, polyamide 66, polyamide 612, polyamide 11 and polyamide 12 is used, a fiber having a small diameter and a film having a small film thickness can be easily produced. However, when fiber reinforced plastics using these crystalline polyamides are used as structural members such as aircraft, the compressive strength under high temperature environment after water absorption, which is an important characteristic as well as the compressive strength after impact, becomes insufficient. .

このように、繊維強化プラスチックの衝撃後圧縮強度を高めるために、繊維強化プラスチックの層間に熱可塑性樹脂からなる繊維やフィルムを配置する方法においては、これまで、製造が容易であり、なおかつ、吸水後高温環境下での圧縮強度が十分となる熱可塑性樹脂の素材は見出されていなかったのである。
米国特許第5028478号明細書 特許第3137671号公報 特許第3137733号公報 特許第3238719号公報 特開平5−329838号公報 特開平6−25917号公報 特開平6−49709号公報 特許第3145182号公報 特許第3145183号公報 特開平7−149927号公報 特許第3387100号公報
As described above, in order to increase the compressive strength after impact of the fiber reinforced plastic, the method of arranging the fiber or film made of the thermoplastic resin between the layers of the fiber reinforced plastic has hitherto been easy to manufacture and also absorbs water. A thermoplastic resin material that has sufficient compressive strength in a high-temperature environment has not been found.
US Pat. No. 5,028,478 Japanese Patent No. 3137671 Japanese Patent No. 3137733 Japanese Patent No. 3238719 JP-A-5-329838 JP-A-6-25917 JP-A-6-49709 Japanese Patent No. 3145182 Japanese Patent No. 3145183 JP-A-7-149927 Japanese Patent No. 3387100

本発明の目的は、かかる従来技術の背景に鑑み、衝撃後圧縮強度と吸水後高温環境下での圧縮強度とを両立させ、なおかつ、容易に製造可能な強化繊維基材と、プリプレグを提供することにある。また、本発明の他の目的は、衝撃後圧縮強度と吸水後高温環境下での圧縮強度とを両立させ、なおかつ、容易に製造可能な繊維強化プラスチックとその製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a reinforced fiber base material and a prepreg that can achieve both compression strength after impact and compression strength in a high-temperature environment after water absorption, and can be easily manufactured, in view of the background of such prior art. There is. Another object of the present invention is to provide a fiber-reinforced plastic that can achieve both the compressive strength after impact and the compressive strength in a high-temperature environment after water absorption and can be easily manufactured, and a method for manufacturing the same.

本発明は、上記課題を解決するため、次のような手段を採用するものである。すなわち、本発明の強化繊維基材は、下記の構成要素[A]と構成要素[B]を含む強化繊維基材において、該構成要素[B]が、23℃の温度での曲げ弾性率が2.0〜5.0GPaであり、かつ、温度23℃の水中浸漬24時間後の吸水率が1.2%未満である結晶性ポリアミドを含むことを特徴とする強化繊維基材である。
[A]強化繊維
[B]繊維または/およびフィルム。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means. That is, the reinforcing fiber base material of the present invention is a reinforcing fiber base material including the following constituent element [A] and constituent element [B], wherein the constituent element [B] has a flexural modulus at a temperature of 23 ° C. A reinforcing fiber base material comprising a crystalline polyamide having a water absorption of less than 1.2% after immersion in water at a temperature of 23 ° C. in a range of 2.0 to 5.0 GPa.
[A] Reinforcing fiber [B] Fiber or / and film.

そして、本発明の上記の強化繊維基材は、次の好ましい態様を有している。
(a) 上記の構成要素[B]が芳香環を有する結晶性ポリアミドを含むこと。
(b) 上記の構成要素[B]が200〜350℃の温度範囲内に融点を有する結晶性ポリアミドを含むこと。
(c) 上記の構成要素[B]が、下記一般式(I)で示される結晶性ポリアミドを含むこと。
And said reinforcing fiber base material of this invention has the following preferable aspect.
(A) The constituent element [B] includes a crystalline polyamide having an aromatic ring.
(B) The constituent element [B] includes a crystalline polyamide having a melting point within a temperature range of 200 to 350 ° C.
(C) Said component [B] contains crystalline polyamide shown by the following general formula (I).

Figure 2005313607
Figure 2005313607

(式中、mは1〜12の整数、nは整数)
(d) 上記の構成要素[B]が、片面または両面の表面に分布すること。
(e) 上記の構成要素[B]が、織物状または編み物状または不織布状の繊維構造物であること。
(Wherein, m is an integer from 1 to 12, and n is an integer)
(D) The component [B] is distributed on one or both surfaces.
(E) The constituent element [B] is a fiber structure in a woven, knitted or non-woven shape.

また、本発明のプリプレグは、下記の構成要素[A]、構成要素[B]および構成要素[C]を含むプリプレグにおいて、該構成要素[B]が、23℃の温度での曲げ弾性率が2.0〜5.0GPaであり、かつ、温度23℃の水中浸漬24時間後の吸水率が1.2%未満である結晶性ポリアミドを含むことを特徴とするプリプレグである。
[A]強化繊維
[B]繊維または/およびフィルム
[C]マトリックス樹脂。
The prepreg of the present invention is a prepreg comprising the following component [A], component [B] and component [C], and the component [B] has a flexural modulus at a temperature of 23 ° C. A prepreg comprising a crystalline polyamide having a water absorption of less than 1.2% after immersion in water at a temperature of 23 ° C. in a range of 2.0 to 5.0 GPa.
[A] Reinforcing fiber [B] Fiber or / and film [C] Matrix resin.

そして、本発明の上記のプリプレグは、次の好ましい態様を有している。
(f) 上記の構成要素[B]が芳香環を有する結晶性ポリアミドを含むこと。
(g) 上記の構成要素[B]が200〜350℃の温度範囲内に融点を有する結晶性ポリアミドを含むこと。
(h) 上記の構成要素[B]が、下記の一般式(I)で表される結晶性ポリアミドを含むこと。
And said prepreg of this invention has the following preferable aspect.
(F) The constituent element [B] includes a crystalline polyamide having an aromatic ring.
(G) The constituent element [B] includes a crystalline polyamide having a melting point within a temperature range of 200 to 350 ° C.
(H) Said component [B] contains crystalline polyamide represented by the following general formula (I).

Figure 2005313607
Figure 2005313607

(式中、mは1〜12の整数、nは整数))
(i) 上記の構成要素[B]が片面または両面の表層近傍に分布すること。
(j) 上記の構成要素[B]が、織物状または編物状または不織布状の繊維構造物であること。
(Where m is an integer from 1 to 12, and n is an integer))
(I) The constituent element [B] is distributed in the vicinity of one or both surface layers.
(J) The above-mentioned component [B] is a fiber structure in the form of a woven fabric, a knitted fabric or a non-woven fabric.

また、本発明の繊維強化プラスチックは、下記の構成要素[A]、構成要素[B]および構成要素[D]を含む繊維強化プラスチックにおいて、該構成要素[B]が、23℃の温度での曲げ弾性率が2.0〜5.0GPaであり、かつ、温度23℃の水中浸漬24時間後の吸水率が1.2%未満である結晶性ポリアミドを含むことを特徴とする繊維強化プラスチックである。
[A]強化繊維
[B]繊維または/およびフィルム
[D]マトリックス樹脂の硬化物
また、本発明の繊維強化プラスチックの製造方法は、型内に配置した上記の強化繊維基材に、液状の熱硬化性樹脂組成物を含浸させた後、加熱して硬化させることを特徴とする繊維強化プラスチックの製造方法である。
The fiber reinforced plastic of the present invention is a fiber reinforced plastic including the following component [A], component [B] and component [D], wherein the component [B] is at a temperature of 23 ° C. A fiber-reinforced plastic comprising a crystalline polyamide having a flexural modulus of 2.0 to 5.0 GPa and a water absorption rate of less than 1.2% after immersion in water at a temperature of 23 ° C. for 24 hours. is there.
[A] Reinforced fiber [B] Fiber and / or film [D] Matrix resin cured product The method for producing a fiber-reinforced plastic according to the present invention includes a liquid heat applied to the above-mentioned reinforcing fiber substrate disposed in a mold. After impregnating a curable resin composition, the method is a method for producing a fiber-reinforced plastic, which is heated and cured.

本発明の強化繊維基材またはプリプレグを用いることにより、航空機などの構造部材として必要な衝撃後圧縮強度と吸水後高温環境下での圧縮強度とを両立させた繊維強化プラスチックを得ることができる。しかも、結晶性ポリアミドの繊維またはフィルムはその製造が容易であり、コスト低減にも寄与する。   By using the reinforced fiber base material or prepreg of the present invention, it is possible to obtain a fiber reinforced plastic having both the compression strength after impact necessary for a structural member such as an aircraft and the compression strength in a high temperature environment after water absorption. Moreover, crystalline polyamide fibers or films are easy to manufacture and contribute to cost reduction.

本発明は、繊維強化プラスチックの衝撃後圧縮強度を高めるために、繊維強化プラスチックの層間に、熱可塑性樹脂を含む繊維または/およびフィルムを配置する方法において、特定の結晶性ポリアミドを用いることにより、径の小さな繊維と膜厚の小さなフィルムを容易に製造することができ、かつ、衝撃後圧縮強度だけでなく、吸水後高温環境下での圧縮強度にも優れた繊維強化プラスチックが得られることを見出し、達成されたものである。   The present invention uses a specific crystalline polyamide in a method of disposing a fiber or / and a film containing a thermoplastic resin between layers of a fiber reinforced plastic in order to increase the compressive strength after impact of the fiber reinforced plastic. It is possible to easily produce fibers with small diameters and films with small film thickness, and to obtain fiber reinforced plastics that are excellent not only in compressive strength after impact but also in compressive strength under high temperature environment after water absorption. Headline, achieved.

これまで、結晶性ポリアミドを用いることにより、径の小さな繊維と膜厚の小さなフィルムの製造が容易であり、衝撃後圧縮強度が優れた繊維強化プラスチックが得られることは知られていたが、吸水後高温環境下での圧縮強度は低下するものと考えられていた。   So far, it has been known that by using crystalline polyamide, it is easy to produce a fiber having a small diameter and a film having a small film thickness, and a fiber reinforced plastic having excellent compressive strength after impact can be obtained. It was thought that the compressive strength under the high temperature environment was lowered.

本発明者らは、吸水後高温環境下での圧縮強度が低下する原因について検討した結果、結晶性ポリアミドの弾性率と吸水率が、吸水後高温環境下での繊維強化プラスチックの層間部分の弾性率と大きな相関があることを見出した。また、従来用いられていた結晶性ポリアミドは、弾性率が不十分であるか、あるいは、吸水率が大きいために、吸水後高温環境下での繊維強化プラスチックの層間部分の弾性率が低下していることも見出した。層間部分の弾性率が低下すると、強化繊維が坐屈破壊しやすくなり、繊維強化プラスチックの圧縮強度が低下するのである。この結果を踏まえて、本発明者らは、結晶性ポリアミドであっても、高弾性率で、かつ、低吸水率の結晶性ポリアミドを用いれば、吸水後高温環境下での圧縮強度の優れた繊維強化プラスチックが得られると考え、様々な結晶性ポリアミドについて検討した結果、本発明に至った。   As a result of examining the cause of the decrease in compressive strength in a high-temperature environment after water absorption, the present inventors have found that the elastic modulus and water absorption of crystalline polyamide indicate that the elasticity of the interlayer portion of the fiber-reinforced plastic in the high-temperature environment after water absorption. We found that there is a large correlation with the rate. In addition, crystalline polyamides that have been used in the past have an insufficient elastic modulus or a large water absorption rate, so that the elastic modulus of the interlayer portion of the fiber-reinforced plastic in a high-temperature environment after water absorption decreases. I also found out. When the elastic modulus of the interlayer portion is lowered, the reinforcing fibers are likely to buckle and break, and the compressive strength of the fiber reinforced plastic is lowered. Based on this result, the present inventors have excellent compressive strength in a high-temperature environment after water absorption, even if it is a crystalline polyamide, if a crystalline polyamide having a high elastic modulus and a low water absorption rate is used. As a result of studying various crystalline polyamides on the assumption that fiber reinforced plastics can be obtained, the present invention has been achieved.

本発明で用いられる強化繊維としては、具体例としては、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維およびボロン繊維などが挙げられる。なかでも、軽量でありながら、高強度で高弾性率であるという優れた特性を有するため、炭素繊維が好ましく用いられる。   Specific examples of the reinforcing fiber used in the present invention include glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, alumina fiber, and boron fiber. Among these, carbon fibers are preferably used because they have excellent properties of high strength and high elastic modulus while being lightweight.

強化繊維としては、短繊維および長繊維のいずれも用いることができる。なかでも、得られる繊維強化プラスチックの強度と弾性率が優れることから、5cm以上の長さの強化繊維を用いることが好ましい。   As the reinforcing fibers, both short fibers and long fibers can be used. Especially, since the intensity | strength and elastic modulus of the fiber reinforced plastic obtained are excellent, it is preferable to use the reinforced fiber of 5 cm or more in length.

強化繊維の配列構造としては、具体的には、単一方向、ランダム方向、シート状、マット状、織物状および編物状などの配列構造のものが挙げられる。なかでも、得られる繊維強化プラスチックの強度と弾性率が優れることから、単一方向に引き揃えられた配列構造のものが好ましい。また、取り扱い性に優れることから、織物状の配列構造のものも好ましく用いられる。   Specific examples of the arrangement structure of the reinforcing fibers include those having an arrangement structure such as a single direction, a random direction, a sheet shape, a mat shape, a woven shape, and a knitted shape. Especially, since the intensity | strength and elastic modulus of the fiber reinforced plastic which are obtained are excellent, the thing of the arrangement | sequence structure aligned in the single direction is preferable. Moreover, since it is excellent in handleability, the thing of a textile-like arrangement structure is also used preferably.

本発明で用いられる結晶性ポリアミドにおけるポリアミドとは、主鎖にアミド結合を有するポリマーのことを意味する。また、本発明で用いられる結晶性ポリアミドにおける結晶性とは、示差走査熱量分析装置(DSC)を用いて、10℃/分の昇温測定を行った際に、10J/g以上の結晶融解熱を示すものを意味する。結晶性を有するポリマーは、結晶部分の高強度と高弾性率を反映し、高強度と高弾性率を得やすい。このため、径の小さな繊維の製造、膜厚の小さなフィルムの製造が比較的容易である低分子量のポリマーを用いた場合にも、高強度と高弾性率が得やすいという利点を有する。   The polyamide in the crystalline polyamide used in the present invention means a polymer having an amide bond in the main chain. The crystallinity in the crystalline polyamide used in the present invention is the heat of crystal melting of 10 J / g or more when a temperature rise measurement is performed at 10 ° C./min using a differential scanning calorimeter (DSC). Means something. A polymer having crystallinity reflects the high strength and high elastic modulus of the crystal portion, and it is easy to obtain high strength and high elastic modulus. For this reason, even when a low molecular weight polymer, which is relatively easy to produce a fiber having a small diameter and a film having a small film thickness, is used, there is an advantage that high strength and a high elastic modulus are easily obtained.

本発明で用いられる結晶性ポリアミドは、ASTM D790−97に準拠して測定した23℃の温度での曲げ弾性率が2.0〜5.0GPaの範囲内であることが必要であり、2.5〜4.5GPaの範囲内であることが好ましい。曲げ弾性率が2.0GPaよりも小さいと、吸水後高温環境下での繊維強化プラスチックの層間部分の弾性率が低下し、強化繊維が坐屈破壊しやすくなり、吸水後高温環境下での圧縮強度が不足してしまう。ただし、曲げ弾性率が5.0GPaより大きいと、繊維強化プラスチックの層間部分の靭性が不足し、衝撃後圧縮強度が低下してしまう。   The crystalline polyamide used in the present invention needs to have a flexural modulus at a temperature of 23 ° C. measured in accordance with ASTM D790-97 within a range of 2.0 to 5.0 GPa. It is preferably within the range of 5 to 4.5 GPa. If the flexural modulus is less than 2.0 GPa, the elastic modulus of the fiber reinforced plastic interlayer between the water-absorbing high-temperature environment decreases, and the reinforcing fibers are likely to buckle and break. Insufficient strength. However, if the flexural modulus is higher than 5.0 GPa, the toughness of the interlayer portion of the fiber reinforced plastic is insufficient, and the compressive strength after impact is lowered.

曲げ弾性率を2.0〜5.0GPaの範囲内とするには、結晶性ポリアミドの分子鎖が適度に剛直であることが必要となる。分子鎖を剛直にするには、分子鎖中に芳香環を有することが好ましい。   In order to make the flexural modulus in the range of 2.0 to 5.0 GPa, the molecular chain of the crystalline polyamide needs to be moderately rigid. In order to make the molecular chain rigid, it is preferable to have an aromatic ring in the molecular chain.

また、本発明の結晶性ポリアミドは、ASTM D570−95に準拠して測定した温度23℃の水中浸漬24時間後の吸水率が、1.2%未満であることが必要であり、1.0%未満であることが好ましい。吸水率が1.2%以上であると、吸水後高温環境下での繊維強化プラスチックの層間部分の弾性率が不足し、強化繊維が坐屈破壊しやすくなり、吸水後高温環境下での圧縮強度が低下してしまう。   Further, the crystalline polyamide of the present invention needs to have a water absorption rate of less than 1.2% after 24 hours of immersion in water at a temperature of 23 ° C. measured in accordance with ASTM D570-95. It is preferable that it is less than%. If the water absorption is 1.2% or more, the elastic modulus of the fiber reinforced plastic between the layers in the high-temperature environment after water absorption is insufficient, and the reinforcing fibers are likely to buckle and break, and compression in the high-temperature environment after water absorption. Strength will fall.

吸水率を1.2%未満とするには、結晶性ポリアミドの分子鎖が極性の小さな基を多く含むことが必要となる。極性の小さな基の具体例としては、アルキレン基、シクロアルキレン基などが直鎖状脂肪族族基および環状脂肪族基などが挙げられる。   In order to make the water absorption rate less than 1.2%, it is necessary that the molecular chain of the crystalline polyamide contains a lot of small polar groups. Specific examples of the small polar group include a linear aliphatic group and a cyclic aliphatic group such as an alkylene group and a cycloalkylene group.

本発明で用いられる結晶性ポリアミドは、分子鎖中に芳香環を有することが好ましい。分子鎖中に芳香環を有すると、分子鎖が剛直となり、高弾性率が得られやすい。分子鎖中に芳香環を有する結晶性ポリアミドの具体例としては、下記一般式(II)〜(V)の構造を有する基とアミド基とを有するポリアミドなどが挙げられる。   The crystalline polyamide used in the present invention preferably has an aromatic ring in the molecular chain. When an aromatic ring is included in the molecular chain, the molecular chain becomes rigid and a high elastic modulus is easily obtained. Specific examples of the crystalline polyamide having an aromatic ring in the molecular chain include polyamides having a group having a structure of the following general formulas (II) to (V) and an amide group.

Figure 2005313607
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Figure 2005313607
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Figure 2005313607
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Figure 2005313607
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本発明で用いられる結晶性ポリアミドは、下記一般式(I)で示されるポリアミドを含むことが好ましい。理由は不明であるが、この構造を有するポリアミドは、高弾性率と低吸水率との両立が可能である。なかでも、適度に高い弾性率を得るために、メチレン鎖の繰り返し数mが、1〜6の範囲内であることが好ましい。mが6より大きいと、分子鎖が柔軟になり、弾性率が不十分となる場合がある。   The crystalline polyamide used in the present invention preferably contains a polyamide represented by the following general formula (I). The reason is unknown, but the polyamide having this structure can achieve both high elastic modulus and low water absorption. Especially, in order to obtain a moderately high elastic modulus, it is preferable that the m number of methylene chain repeats is in the range of 1-6. When m is larger than 6, the molecular chain becomes flexible and the elastic modulus may be insufficient.

Figure 2005313607
Figure 2005313607

(式中、nは整数)
本発明で用いられる結晶性ポリアミドは、200〜350℃の温度範囲内に融点を有することが好ましく、200〜300℃の温度範囲内に融点を有することがより好ましい。融点が200℃より低いと、繊維強化プラスチックの成形中に、結晶性ポリアミドが部分的に融解し、得られる繊維強化プラスチックの強度が成形条件の変動により不安定になる場合がある。また、融点が350℃よりも大きいと、径の小さな繊維、膜厚の小さなフィルムの製造があまり容易でなくなる場合がある。
(Where n is an integer)
The crystalline polyamide used in the present invention preferably has a melting point within a temperature range of 200 to 350 ° C, and more preferably has a melting point within a temperature range of 200 to 300 ° C. When the melting point is lower than 200 ° C., the crystalline polyamide is partially melted during the molding of the fiber reinforced plastic, and the strength of the resulting fiber reinforced plastic may become unstable due to variations in molding conditions. On the other hand, when the melting point is higher than 350 ° C., it may be difficult to produce a fiber having a small diameter and a film having a small film thickness.

本発明で用いられる結晶性ポリアミドの具体例としては、
・ポリアミド610(下記一般式(VI)で表される結晶性ポリアミド、23℃の温度での曲げ弾性率2.2GPa、温度23℃の水中浸漬24時間後の吸水率0.5%、融点213℃)
Specific examples of the crystalline polyamide used in the present invention include:
Polyamide 610 (crystalline polyamide represented by the following general formula (VI), flexural modulus 2.2 GPa at a temperature of 23 ° C., water absorption 0.5% after immersion in water at a temperature of 23 ° C., melting point 213 ℃)

Figure 2005313607
Figure 2005313607

(式中、nは整数)
・ポリアミド6T(下記一般式(VII)で表される結晶性ポリアミド、23℃の温度での曲げ弾性率3.0GPa、温度23℃の水中浸漬24時間後の吸水率0.3%)
(Where n is an integer)
Polyamide 6T (crystalline polyamide represented by the following general formula (VII), flexural modulus of 3.0 GPa at a temperature of 23 ° C., water absorption of 0.3% after 24 hours of immersion in water at a temperature of 23 ° C.)

Figure 2005313607
Figure 2005313607

(式中、nは整数)
・ポリアミド9T(下記一般式(VIII)で表される結晶性ポリアミド、23℃での曲げ弾性率2.5GPa、23℃水中浸漬24時間後の吸水率0.2%、融点308℃)
(Where n is an integer)
Polyamide 9T (crystalline polyamide represented by the following general formula (VIII), flexural modulus 2.5 GPa at 23 ° C., water absorption 0.2% after 24 hours of immersion in water at 23 ° C., melting point 308 ° C.)

Figure 2005313607
Figure 2005313607

(式中、nは整数)
・MXナイロン(下記一般(IX)で表される結晶性ポリアミド、23℃の温度での曲げ弾性率4.5GPa、温度23℃の水中浸漬24時間後の吸水率0.3%、融点243℃)
(Where n is an integer)
MX nylon (crystalline polyamide represented by the following general formula (IX), flexural modulus 4.5 GPa at a temperature of 23 ° C., water absorption 0.3% after immersion in water at a temperature of 23 ° C., melting point 243 ° C. )

Figure 2005313607
Figure 2005313607

などが挙げられる。 Etc.

また、本発明で用いられる結晶性ポリアミドは、単独で用いても良いし、複数で用いても良い。また、非晶性ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホンおよびポリエーテルケトンなどの結晶性ポリアミドとは異なる他の熱可塑性樹脂と共に用いても良い。この場合、熱可塑性樹脂全体に占める本発明で用いられる結晶性ポリアミドの比率が、50wt%以上であることが好ましく、70wt%以上であることがより好ましい。   In addition, the crystalline polyamide used in the present invention may be used alone or in combination. Along with other thermoplastic resins different from crystalline polyamides such as amorphous polyamide, polyamideimide, polycarbonate, polysulfone, polyacetal, polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyetherimide, polyethersulfone and polyetherketone It may be used. In this case, the ratio of the crystalline polyamide used in the present invention to the entire thermoplastic resin is preferably 50 wt% or more, and more preferably 70 wt% or more.

本発明において、上記の構成要素[B]が繊維である場合、繊維としては短繊維と長繊維のいずれも用いることができる。また、構成要素[B]が繊維である場合、繊維の直径は1〜15μmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは1〜10μmの範囲内である。繊維の直径が1μmよりも小さいと、繊維の製造が容易でない場合がある。ただし、繊維の直径が15μmより大きいと、層間の厚みが必要以上に大きくなり、繊維体積含有率(Vf)が小さくなるために、繊維強化プラスチックの強度や弾性率などの機械特性が低下する場合がある。   In the present invention, when the constituent element [B] is a fiber, both a short fiber and a long fiber can be used as the fiber. Moreover, when component [B] is a fiber, it is preferable that the diameter of a fiber exists in the range of 1-15 micrometers, More preferably, it exists in the range of 1-10 micrometers. If the fiber diameter is smaller than 1 μm, the fiber may not be easily manufactured. However, when the fiber diameter is larger than 15 μm, the thickness between layers becomes larger than necessary, and the fiber volume content (Vf) decreases, so that the mechanical properties such as strength and elastic modulus of the fiber reinforced plastic deteriorate. There is.

また、構成要素[B]が繊維である場合、構成要素[B]の形態は、様々なものが可能である。具体的には、構成要素[B]を一方向に引き揃える形態、また、構成要素[B]を織物状にした形態、また、構成要素[B]を編物状にした形態、また、構成要素[B]を平面上にランダムに配列した不織布状の形態などが挙げられる。なかでも、取り扱いが容易であることから、織物状、編み物状、不織布状の繊維構造物の形態が好ましい。さらには、厚みが均一なものの製造が比較的容易であることから、不織布状の形態が好ましい。   In addition, when the constituent element [B] is a fiber, various forms of the constituent element [B] are possible. Specifically, the configuration in which the component [B] is aligned in one direction, the configuration in which the component [B] is woven, the configuration in which the configuration [B] is knitted, and the configuration Examples include a non-woven form in which [B] is randomly arranged on a plane. Especially, since the handling is easy, the form of the fiber structure of a woven fabric shape, a knitted shape, and a nonwoven fabric shape is preferable. Furthermore, since the thing with uniform thickness is comparatively easy to manufacture, the form of a nonwoven fabric is preferable.

構成要素[B]が織物状、編物状、不織布状の繊維構造物である場合、構成要素[B]の単位面積当たりの重量、すなわち目付は1〜20g/mの範囲内であることが好ましく、より好ましくは1〜10g/mの範囲内である。目付が20g/mより大きいと、層間の厚みが必要以上に大きくなり、繊維体積含有率(Vf)が小さくなるために、繊維強化プラスチックの強度、弾性率などの機械特性が低下する場合がある。ただし、目付が1g/mより小さいと、層間の結晶性ポリアミドの量が少なく、繊維強化プラスチックの衝撃後圧縮強度が不十分となる場合がある。 When the component [B] is a woven, knitted or non-woven fiber structure, the weight per unit area of the component [B], that is, the basis weight may be in the range of 1 to 20 g / m 2. Preferably, it is in the range of 1 to 10 g / m 2 . When the basis weight is larger than 20 g / m 2 , the interlayer thickness becomes unnecessarily large and the fiber volume content (Vf) becomes small, so that the mechanical properties such as strength and elastic modulus of the fiber reinforced plastic may be lowered. is there. However, if the basis weight is less than 1 g / m 2 , the amount of the crystalline polyamide between layers is small, and the compressive strength after impact of the fiber reinforced plastic may be insufficient.

本発明において、上記の構成要素[B]がフィルムである場合、フィルムの厚みは1〜60μmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは1〜40μmの範囲内である。厚みが60μmより大きいと、層間の厚みが必要以上に大きくなり、繊維体積含有率(Vf)が小さくなるために、繊維強化プラスチックの強度や弾性率などの機械特性が低下する場合がある。ただし、厚みが1μmより小さいと、層間の結晶性ポリアミドの量が少なく、繊維強化プラスチックの衝撃後圧縮強度が不十分となる場合がある。   In this invention, when said structural element [B] is a film, it is preferable that the thickness of a film exists in the range of 1-60 micrometers, More preferably, it exists in the range of 1-40 micrometers. If the thickness is larger than 60 μm, the interlayer thickness becomes unnecessarily large and the fiber volume content (Vf) becomes small, so that mechanical properties such as strength and elastic modulus of the fiber reinforced plastic may be deteriorated. However, if the thickness is smaller than 1 μm, the amount of the crystalline polyamide between layers is small, and the compressive strength after impact of the fiber reinforced plastic may be insufficient.

また、構成要素[B]がフィルムである場合、フィルムをスリットしたものを一方向に引き揃える形態や、あるいは、フィルムに穴をあけた形態などで用いることも可能である。   Further, when the component [B] is a film, it can be used in a form in which a slit film is aligned in one direction, or a form in which a hole is formed in the film.

また、本発明で用いられるマトリックス樹脂としては、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂のいずれも用いることができる。なかでも、耐熱性、強度および弾性率などの機械特性が優れる硬化物が得られ、かつ、比較的低温での成形が可能であるという利点を有するという点から、熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。熱硬化性樹脂の具体例としては、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂およびフェノール樹脂などが挙げられる。なかでも、強化繊維および結晶性ポリアミドとの接着性が優れることから、エポキシ樹脂を用いることが好ましい。   Moreover, as a matrix resin used by this invention, both a thermosetting resin and a thermoplastic resin can be used. Among these, the use of a thermosetting resin is advantageous in that a cured product having excellent mechanical properties such as heat resistance, strength, and elastic modulus can be obtained and molding can be performed at a relatively low temperature. preferable. Specific examples of the thermosetting resin include unsaturated polyester resin, vinyl ester resin, epoxy resin, and phenol resin. Of these, it is preferable to use an epoxy resin because of its excellent adhesion to reinforcing fibers and crystalline polyamide.

本発明で用いられるマトリックス樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合、硬化剤と組み合わせて用いられる。硬化剤としては、エポキシ樹脂のエポキシ基と反応する活性基を有する化合物であれば良く、具体的には、ポリアミン、酸無水物、フェノール類およびメルカプタンなどが挙げられる。また、エポキシ樹脂の単独重合の開始剤である、3級アミンやイミダゾール類などの塩基性化合物、あるいは3フッ化ホウ素のアミン錯体などの酸性化合物などを用いることもできる。   When an epoxy resin is used as the matrix resin used in the present invention, it is used in combination with a curing agent. The curing agent may be a compound having an active group that reacts with the epoxy group of the epoxy resin, and specific examples thereof include polyamines, acid anhydrides, phenols, and mercaptans. In addition, basic compounds such as tertiary amines and imidazoles, which are initiators for homopolymerization of epoxy resins, or acidic compounds such as amine complexes of boron trifluoride can also be used.

また、本発明で用いられるマトリックス樹脂は、その他の成分として、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトンなどの熱可塑性樹脂、微粉末状のシリカなどの無機微粒子およびエラストマーなどを混合して改質することも可能である
本発明で用いられるマトリックス樹脂は、硬化物のASTM D790−97に準拠して測定した23℃の温度での曲げ弾性率が、3.0〜5.0GPaの範囲内であることが好ましく、3.2〜5.0GPaの範囲内であることがより好ましい。曲げ弾性率が3.0GPaよりも小さいと、吸水後高温環境下での繊維強化プラスチックの層間部分を含めた強化繊維まわり、すなわちマトリックス部分の弾性率が不足し、強化繊維が坐屈破壊しやすくなり、吸水後高温環境下での圧縮強度が低下する場合がある。ただし、曲げ弾性率が5.0GPaより大きいと、繊維強化プラスチックの層間部分を含めたマトリックス部分の靭性が不足し、衝撃後圧縮強度が低下する場合がある。
In addition, the matrix resin used in the present invention includes other components such as polyamide, polyamideimide, polycarbonate, polysulfone, polyacetal, polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyetherimide, polyethersulfone, and polyetherketone. It is also possible to mix and modify a plastic resin, inorganic fine particles such as fine powdered silica and an elastomer, etc. The matrix resin used in the present invention was measured in accordance with ASTM D790-97 of a cured product. The flexural modulus at a temperature of ° C is preferably in the range of 3.0 to 5.0 GPa, and more preferably in the range of 3.2 to 5.0 GPa. If the flexural modulus is less than 3.0 GPa, the elastic fiber around the reinforcing fiber including the interlayer part of the fiber reinforced plastic under the high temperature environment after water absorption, that is, the elastic modulus of the matrix part is insufficient, and the reinforcing fiber is likely to buckle and break. Thus, the compressive strength in a high temperature environment may be reduced after water absorption. However, if the flexural modulus is greater than 5.0 GPa, the toughness of the matrix portion including the interlayer portion of the fiber reinforced plastic may be insufficient, and the compressive strength after impact may decrease.

本発明で用いられるマトリックス樹脂は、硬化して得られる硬化物のASTM D570−95に準拠して測定した温度23℃水中浸漬24時間後の吸水率が、1.2%未満であることが好ましく、1.0%未満であることがより好ましい。吸水率が1.2%以上であると、吸水後高温環境下での繊維強化プラスチックの層間部分を含めた強化繊維まわり、すなわちマトリックス部分の弾性率が不足し、強化繊維が坐屈破壊しやすくなり、吸水後高温環境下での圧縮強度が低下する場合がある。   The matrix resin used in the present invention preferably has a water absorption rate of less than 1.2% after 24 hours of immersion in water at a temperature of 23 ° C. measured according to ASTM D570-95 of a cured product obtained by curing. More preferably, it is less than 1.0%. When the water absorption rate is 1.2% or more, the elastic fiber around the reinforcing fiber including the interlayer part of the fiber reinforced plastic under the high temperature environment after water absorption, that is, the elastic modulus of the matrix part is insufficient, and the reinforcing fiber is likely to buckle and break. Thus, the compressive strength in a high temperature environment may be reduced after water absorption.

本発明で用いられるのマトリックス樹脂は、硬化して得られる硬化物のASTM D638−91に準拠して測定して測定した23℃の温度での引張伸度が3%以上であることが好ましく、5%以上であることがより好ましい。引張伸度が3%より小さいと、繊維強化プラスチックの層間部分を含めた強化繊維まわり、すなわちマトリックス部分の靭性が低下し、衝撃後圧縮強度が低下する場合がある。   The matrix resin used in the present invention preferably has a tensile elongation of 3% or more at a temperature of 23 ° C. measured according to ASTM D638-91 of a cured product obtained by curing, More preferably, it is 5% or more. When the tensile elongation is less than 3%, the toughness around the reinforcing fiber including the interlayer portion of the fiber reinforced plastic, that is, the matrix portion may be lowered, and the compressive strength after impact may be lowered.

本発明の強化繊維基材は、下記の構成要素[A]と構成要素[B]を含み、その構成要素[B]が、23℃の温度での曲げ弾性率が2.0〜5.0GPaであり、かつ、温度23℃水中浸漬24時間後の吸水率が1.2%未満である結晶性ポリアミドを含むことを特徴とする。   The reinforcing fiber substrate of the present invention includes the following component [A] and component [B], and the component [B] has a flexural modulus of 2.0 to 5.0 GPa at a temperature of 23 ° C. And a crystalline polyamide having a water absorption rate of less than 1.2% after immersion in water at 23 ° C. for 24 hours.

[A]強化繊維
[B]繊維または/およびフィルム
本発明の強化繊維基材としては、層間に高密度に構成要素[B]が分布し、衝撃後圧縮強度が優れた繊維強化プラスチックが得られることから、構成要素[B]が片面または両面の表面に分布することが好ましい。ここで、構成要素[B]が表面に分布するとは、強化繊維層の平均厚みをtとすると、強化繊維層の表面から上下に0.3tの厚みの領域に、構成要素[B]の90%以上が存在することを意味する。
[A] Reinforcing fiber [B] Fiber or / and film As the reinforcing fiber substrate of the present invention, a fiber reinforced plastic having excellent compressive strength after impact is obtained in which constituent elements [B] are distributed at high density between layers. Therefore, it is preferable that the component [B] is distributed on one or both surfaces. Here, the component [B] is distributed on the surface. When the average thickness of the reinforcing fiber layer is t, 90% of the component [B] is formed in a region having a thickness of 0.3 t vertically from the surface of the reinforcing fiber layer. Means more than%.

強化繊維基材中の構成要素[B]の分布状態の評価は、次のようにして行うことができる。まず、強化繊維基材の断面を200倍以上に拡大して、200mm×200mm以上の写真を撮る。この断面写真を用い、まず平均的な強化繊維層の厚み(t)を求める。強化繊維層の厚みは、写真上で任意に選んだ少なくとも5箇所で測り、その平均をとる。次に、強化繊維層の表面の上下から0.3tの厚みの領域に存在する構成要素[B]の面積を、強化繊維基材の両面について定量し、これと、強化繊維基材の全幅にわたって存在する構成要素[B]の全面積を定量し、その比をとることにより強化繊維層の表面から0.3tの厚みの領域に存在する構成要素[B]の割合が算出される。面積定量は、重量法またはイメージアナライザーを用いた画像処理により行うこともできる。部分的な分布のばらつきの影響を排除するため、この評価は得られた写真の幅全域にわたって行い、かつ、任意に選んだ5箇所以上の写真について同様の評価を行い、その平均をとる必要がある。   Evaluation of the distribution state of the component [B] in the reinforcing fiber substrate can be performed as follows. First, the cross section of the reinforcing fiber base is enlarged 200 times or more, and a photograph of 200 mm × 200 mm or more is taken. First, the average thickness (t) of the reinforcing fiber layer is obtained using this cross-sectional photograph. The thickness of the reinforcing fiber layer is measured at at least five points arbitrarily selected on the photograph, and the average is taken. Next, the area of the component [B] existing in the region having a thickness of 0.3 t from the upper and lower sides of the surface of the reinforcing fiber layer is quantified on both sides of the reinforcing fiber base, and the entire width of the reinforcing fiber base is measured. By quantifying the total area of the existing component [B] and taking the ratio, the ratio of the component [B] existing in the region having a thickness of 0.3 t from the surface of the reinforcing fiber layer is calculated. The area quantification can also be performed by a gravimetric method or image processing using an image analyzer. In order to eliminate the influence of partial distribution variation, this evaluation should be performed over the entire width of the obtained photo, and the same evaluation should be made for five or more arbitrarily selected photos, and the average must be taken. is there.

本発明の強化繊維基材は、取り扱い性に優れることから、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂を含む粘着材を用いる方法、ステッチやパンチングなどの方法により、構成要素[A]と構成要素[B]が一体化されていることが好ましい。   Since the reinforcing fiber base material of the present invention is excellent in handleability, the component [A] and the component [B] are obtained by a method using an adhesive material containing a thermoplastic resin or a thermosetting resin, a method such as stitching or punching. ] Are preferably integrated.

本発明の強化繊維基材を用いた繊維強化プラスチックの製造方法としては、ハンドレイアップ法、型内に配置した強化繊維基材に、液状の熱硬化性樹脂組成物を含浸させた後、加熱して硬化させる方法、いわゆる、RTM(Resin Transfer Molding)法などを用いることができる。なかでも、複雑形状の部材を効率よく製造できるという利点を有するため、RTM法を用いることが好ましい。   As a method for producing a fiber reinforced plastic using the reinforced fiber substrate of the present invention, a hand lay-up method, a reinforced fiber substrate disposed in a mold is impregnated with a liquid thermosetting resin composition, and then heated. Then, a curing method such as a so-called RTM (Resin Transfer Molding) method can be used. Especially, since it has the advantage that a complicated-shaped member can be manufactured efficiently, it is preferable to use the RTM method.

次に、本発明の強化繊維基材を用いたRTM法による繊維強化プラスチックの製造方法について、工程順に説明する。   Next, the manufacturing method of the fiber reinforced plastic by RTM method using the reinforced fiber base material of this invention is demonstrated in order of a process.

1.強化繊維基材の準備工程
本発明の強化繊維基材は、所望の形状に裁断、積層したものを用いてもよい。さらには、裁断、積層後、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂を含む粘着剤を用いる方法、ステッチを用いる方法などにより、予め強化繊維基材を所望の形状に賦形したものを用いてもよい。また、強化繊維とコア材などのその他の材料とを組みあわせたものを用いてもよい。
1. Step of preparing reinforcing fiber substrate The reinforcing fiber substrate of the present invention may be cut and laminated into a desired shape. Furthermore, after cutting and laminating, a method in which a reinforcing fiber substrate is shaped into a desired shape in advance by a method using an adhesive containing a thermoplastic resin or a thermosetting resin, a method using a stitch, or the like may be used. . Moreover, you may use what combined the reinforcing fiber and other materials, such as a core material.

2.型の準備および含浸工程
本発明のRTM法において、型の構造に制限はないが、剛性材料からなる密閉型や、剛性材料とバギングフィルムからなる開放型などを用いることができる。剛性材料としては、例えば、炭素鋼、合金鋼、鋳鉄、アルミニウムおよびアルミニウムなどの金属、FRP(Fiber Reinforced Plastic)、木材、および石膏などを用いることができる。また、バギングフィルムの材料としては、例えば、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステルおよびシリコーンなどを用いることができる。
2. Mold Preparation and Impregnation Step In the RTM method of the present invention, the structure of the mold is not limited, but a closed mold made of a rigid material or an open mold made of a rigid material and a bagging film can be used. As the rigid material, for example, carbon steel, alloy steel, cast iron, metal such as aluminum and aluminum, FRP (Fiber Reinforced Plastic), wood, plaster and the like can be used. Moreover, as a material for the bagging film, for example, polyamide, polyimide, polyester, silicone, or the like can be used.

密閉型を用いる場合は、加圧して型締めし、液状の熱硬化性樹脂を加圧して注入することが通常行われる。このとき、吸引口に真空ポンプなどを接続して吸引を併用することも可能である。また、吸引のみを行い、液状の熱硬化性樹脂組成物を注入することも可能である。開放型を用いる場合は、通常、吸引のみを行い、液状の熱硬化性樹脂組成物を注入する。吸引のみによる注入で、良好な含浸を実現するためには、米国特許第4902215号明細書に示されるような、樹脂拡散媒体を用いる方法が有効である。   When using a sealed mold, it is usually performed by pressurizing and clamping and injecting a liquid thermosetting resin under pressure. At this time, it is possible to use suction by connecting a vacuum pump or the like to the suction port. It is also possible to inject a liquid thermosetting resin composition by performing only suction. When an open mold is used, usually only suction is performed and a liquid thermosetting resin composition is injected. In order to achieve good impregnation by injection only by suction, a method using a resin diffusion medium as shown in US Pat. No. 4,902,215 is effective.

3.加熱硬化工程
強化繊維基材に液状の熱硬化性樹脂を含浸した後、型内で熱硬化が行われる。型内の硬化条件は、注入時の型温を一定時間保持して硬化させる方法、最高硬化温度よりも低い温度まで昇温し、一定時間保持して硬化させる方法、最高硬化温度まで昇温し、一定時間保持して硬化させる方法などを用いることができる。型内での硬化が短時間であると、繊維強化プラスチックを効率よく製造できることから、型内で硬化させる時間が12時間以下であることが好ましく、さらには6時間以下であることが好ましい。
3. Heat-curing step After the reinforcing fiber base material is impregnated with a liquid thermosetting resin, thermosetting is performed in the mold. The curing conditions in the mold include a method in which the mold temperature at the time of pouring is maintained for a certain period of time, a method in which the temperature is raised to a temperature lower than the maximum curing temperature, a method in which the mold is retained for a certain period of time, and a temperature is increased to the maximum curing temperature. For example, a method of curing by holding for a certain time can be used. If the curing in the mold is short, the fiber-reinforced plastic can be efficiently produced. Therefore, the curing time in the mold is preferably 12 hours or less, and more preferably 6 hours or less.

型内で最高硬化温度よりも低い温度で硬化した場合は、脱型した後、最高硬化温度に保持したオーブンなどで一定時間保持し、後硬化することができる。後硬化を行う場合、最高硬化温度に保持する時間は4時間以下であることが好ましく、さらには3時間以下であることが好ましい。   When cured at a temperature lower than the maximum curing temperature in the mold, after demolding, it can be held for a certain period of time in an oven or the like maintained at the maximum curing temperature and post-cured. When post-curing is performed, the time for maintaining the maximum curing temperature is preferably 4 hours or less, and more preferably 3 hours or less.

いずれの場合も、最高硬化温度が160〜210℃であることが好ましく、さらには170〜190℃であることが好ましい。型の材質、副資材および熱源に安価なものを用いることができることから、型内の硬化温度は150℃以下であることが好ましく、さらに好ましくは130℃以下である。このため、型内では150℃以下の温度で硬化を行い、脱型後に後硬化を行う方法が好ましく用いられる。   In any case, the maximum curing temperature is preferably 160 to 210 ° C, and more preferably 170 to 190 ° C. Inexpensive materials can be used for the mold material, auxiliary material and heat source, so that the curing temperature in the mold is preferably 150 ° C. or lower, more preferably 130 ° C. or lower. For this reason, a method in which curing is performed at a temperature of 150 ° C. or less in the mold and post-curing is performed after demolding is preferably used.

本発明のプリプレグは、下記の構成要素[A]、構成要素[B]および構成要素[C]を含み、構成要素[B]が、23℃の温度での曲げ弾性率が2.0〜5.0GPaであり、かつ、温度23℃水中浸漬24時間後の吸水率が1.2%未満である結晶性ポリアミドを含むことを特徴とする。   The prepreg of the present invention includes the following component [A], component [B] and component [C], and the component [B] has a flexural modulus of 2.0 to 5 at a temperature of 23 ° C. A crystalline polyamide having a water absorption of less than 1.2% after being immersed in water at a temperature of 23 ° C. and 0.0 GPa is included.

[A]強化繊維
[B]繊維または/およびフィルム
[C]マトリックス樹脂
本発明のプリプレグは、層間に高密度に構成要素[B]が分布し、衝撃後圧縮強度が優れた繊維強化プラスチックが得られることから、構成要素[B]が片面または両面の表層近傍に分布することが好ましい。ここで、構成要素[B]が表層近傍に分布するとは、プリプレグの表面からプリプレグ厚みの30%までの領域に、構成要素[B]の90%以上が存在することを意味する。
[A] Reinforcing fiber [B] Fiber or / and film [C] Matrix resin The prepreg of the present invention provides a fiber reinforced plastic in which the constituent elements [B] are distributed at high density between layers and the compression strength after impact is excellent. Therefore, the constituent element [B] is preferably distributed in the vicinity of one or both surface layers. Here, that the constituent element [B] is distributed in the vicinity of the surface layer means that 90% or more of the constituent element [B] exists in a region from the surface of the prepreg to 30% of the prepreg thickness.

プリプレグ中の構成要素[B]の分布状態の評価は、次のようにして行うことができる。まず、プリプレグを二枚の平滑な支持板の間にはさんで密着させ、長時間かけて徐々に温度を上げて硬化させる。このときに重要なことは可能なかぎり低温でゲル化させることである。ゲル化しないうちに急に温度を上げるとプリプレグ中の樹脂が流動するため、プリプレグ中における正確な分布状態の評価ができない。ゲル化した後、さらに時間をかけて徐々に昇温しプリプレグを硬化させる。この硬化したプリプレグを切断し、その断面を200倍以上に拡大して、200mm×200mm以上の写真を撮る。構成要素[B]と構成要素[C]の見分けがつきにくいときは、一方を選択的に染色して観察する。顕微鏡としては、光学顕微鏡または電子顕微鏡のいずれか適したものを用いる。   The evaluation of the distribution state of the component [B] in the prepreg can be performed as follows. First, the prepreg is put in close contact between two smooth support plates, and is cured by gradually raising the temperature over a long period of time. What is important at this time is to make the gel as low as possible. If the temperature is suddenly raised before gelation, the resin in the prepreg will flow, and therefore an accurate distribution state in the prepreg cannot be evaluated. After gelation, the temperature is gradually raised over a further time to cure the prepreg. The cured prepreg is cut, the cross section is enlarged 200 times or more, and a photograph of 200 mm × 200 mm or more is taken. When it is difficult to distinguish between the component [B] and the component [C], one of them is selectively stained and observed. As the microscope, a suitable one of an optical microscope or an electron microscope is used.

この断面写真を用い、まず平均的なプリプレグの厚みを求める。プリプレグの平均厚みは写真上で、任意に選んだ少なくとも5箇所で測り、その平均をとる。次に、両方の支持板に接していた面からプリプレグの厚みの30%深さの位置にプリプレグの面方向と平行に線を引く。支持板に接していた面と30%の平行線の間に存在する構成要素[B]の面積をプリプレグの両面について定量し、これと、プリプレグの全幅にわたって存在する構成要素[B]の全面積を定量し、その比をとることによりプリプレグの表面から深さ30%以内に存在する構成要素[B]の割合が算出される。面積定量は、重量法またはイメージアナライザーを用いた画像処理により行うこともできる。部分的な分布のばらつきの影響を排除するため、この評価は得られた写真の幅全域にわたって行い、かつ、任意に選んだ5箇所以上の写真について同様の評価を行い、その平均をとる必要がある。   First, an average prepreg thickness is obtained using this cross-sectional photograph. The average thickness of the prepreg is measured on at least 5 points on the photograph and the average is taken. Next, a line is drawn in parallel to the surface direction of the prepreg at a position 30% deeper than the thickness of the prepreg from the surface in contact with both support plates. The area of the component [B] existing between the surface in contact with the support plate and 30% of the parallel line is quantified on both sides of the prepreg, and the total area of the component [B] existing over the entire width of the prepreg. , And taking the ratio, the ratio of the component [B] existing within a depth of 30% from the surface of the prepreg is calculated. The area quantification can also be performed by a gravimetric method or image processing using an image analyzer. In order to eliminate the influence of partial distribution variation, this evaluation should be performed over the entire width of the obtained photo, and the same evaluation should be made for five or more arbitrarily selected photos, and the average must be taken. is there.

本発明のプリプレグは、以下のような方法で製造することができる。   The prepreg of the present invention can be produced by the following method.

(方法1)構成要素[A]に構成要素[C]を含浸させたものの両面または片面に、構成要素[B]を配置あるいは貼りあわせてプリプレグを形成する。このとき、加熱加圧して、構成要素[B]に構成要素[C]を含浸させるようにすると、プリプレグの最表面に構成要素[C]が露出し、十分なタック性が得られる。構成要素[B]が織物状、編物状または不織布状の繊維構造物であるとき、あらかじめ構成要素[C]を含浸させておいてもよい。   (Method 1) The component [A] is impregnated with the component [C], and the component [B] is arranged or bonded on both sides or one side to form a prepreg. At this time, if the component [B] is impregnated with the component [C] by heating and pressing, the component [C] is exposed on the outermost surface of the prepreg, and sufficient tackiness is obtained. When the component [B] is a textile structure in the form of a woven fabric, a knitted fabric or a nonwoven fabric, the component [C] may be impregnated in advance.

(方法2)離型紙などの支持体に塗布することにより、フィルム状に成形した構成要素[C]の表面に、構成要素[B]を配置あるいは貼りあわせたものを作成し、これと構成要素[A]を貼りあわせて加熱加圧することによりプリプレグを形成する。この場合、構成要素[A]にあらかじめ構成要素[C]を含浸させておいてもよい。   (Method 2) By applying to a support such as a release paper, a component [C] is formed or placed on the surface of the component [C] formed into a film shape, and this and the component [A] is bonded and heated and pressed to form a prepreg. In this case, the constituent element [A] may be impregnated with the constituent element [C] in advance.

(方法3)構成要素[A]、フィルム状に成形した構成要素[C]、構成要素[B]を重ねあわせた後、同時に加熱加圧して含浸を行い、プリプレグを形成する。この場合、構成要素[A]、構成要素[B]および構成要素[C]を重ねあわせる位置関係、時間的順序は任意であるが、構成要素[B]が構成要素[A]と構成要素[C]にはさまれるような位置関係にすると、含浸が容易になる。この場合にも、構成要素[A]にあらかじめ構成要素[C]を含浸させておいてもよい。   (Method 3) After the constituent element [A], the constituent element [C] formed into a film shape, and the constituent element [B] are superposed, impregnation is performed by heating and pressing at the same time to form a prepreg. In this case, the positional relationship and temporal order in which the constituent element [A], the constituent element [B], and the constituent element [C] are superposed are arbitrary, but the constituent element [B] is the constituent element [A] and the constituent element [ Impregnation is facilitated when the positional relationship is such that it is sandwiched between C]. Also in this case, the component [A] may be impregnated with the component [C] in advance.

構成要素[B]の形態がランダム配置である場合、あらかじめ紡糸した長繊維を対象に吹き付ける、あるいは紡糸機から吐出された長繊維を対象に吹き付ける方法をとることができる。さらに、直接対象に吹き付けるかわりに、金網などの捕集体に捕集した後、対象物上に移す方法をとることもできる。   When the form of the component [B] is a random arrangement, it is possible to take a method in which long fibers spun in advance are sprayed on the target, or long fibers discharged from the spinning machine are sprayed on the target. Furthermore, instead of spraying directly on the object, it is possible to take a method of collecting on a collecting body such as a wire net and then transferring it onto the object.

本発明の繊維強化プラスチックは、軽量でありながら、強度や弾性率などの機械物性が優れることから、繊維強化プラスチックの繊維体積含有率(Vf)は、45〜85%の範囲内にあることが好ましく、さらには50〜85%の範囲内にあることが好ましい。   Since the fiber reinforced plastic of the present invention is lightweight and has excellent mechanical properties such as strength and elastic modulus, the fiber volume content (Vf) of the fiber reinforced plastic may be in the range of 45 to 85%. More preferably, it is in the range of 50 to 85%.

本発明の繊維強化プラスチックは、航空機や宇宙機の胴体、主翼、尾翼、動翼、フェアリング、カウルおよびドアなどや、自動車のプラットホームなどに好ましく用いられる。   The fiber-reinforced plastic of the present invention is preferably used for aircraft, spacecraft fuselage, main wing, tail wing, moving blade, fairing, cowl and door, automobile platform, and the like.

以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。実施例および比較例で用いた材料は以下のとおりである。   Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples. The materials used in Examples and Comparative Examples are as follows.

1.強化繊維
本発明における構成要素[A]である強化繊維には、ポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維である“トレカ”(登録商標)T800S、24,000フィラメント(東レ(株)製)を用いた。
1. Reinforcing fiber As the reinforcing fiber that is the constituent element [A] in the present invention, “Torayca” (registered trademark) T800S, which is a polyacrylonitrile (PAN) -based carbon fiber, 24,000 filaments (manufactured by Toray Industries, Inc.) was used. .

2.強化繊維織物
強化繊維織物には、上述のPAN系炭素繊維を、次のガラス繊維およびポリアミド66繊維とともにノンクリンプ構造に製織したものを用いた。
・ガラス繊維:“ECE”225 1/0、バインダータイプDP(日東紡績(株)製)
・ポリアミド66繊維:7フィラメント、繊度 1.7tex(東レ(株)製)
本実施例における強化繊維織物の製造法を示す。図1は、本発明のノンクリンプ構造を有する強化繊維織物の概略斜視図である。図1に示すように、PAN系炭素繊維1を1.8本/cmの密度で一方向に配列し、さらに、ガラス繊維2をPAN系炭素繊維の間にPAN系炭素繊維と平行になるように配列した。次に、ポリアミド66繊維3を、PAN系炭素繊維と直行し、かつ、PAN系炭素繊維1およびガラス繊維2と交錯するように配列させた。
2. Reinforcing fiber fabric For the reinforcing fiber fabric, the above-mentioned PAN-based carbon fiber woven together with the following glass fiber and polyamide 66 fiber into a non-crimp structure was used.
Glass fiber: “ECE” 225 1/0, binder type DP (manufactured by Nitto Boseki Co., Ltd.)
Polyamide 66 fiber: 7 filaments, fineness 1.7 tex (manufactured by Toray Industries, Inc.)
The manufacturing method of the reinforced fiber fabric in a present Example is shown. FIG. 1 is a schematic perspective view of a reinforcing fiber fabric having a non-crimp structure of the present invention. As shown in FIG. 1, the PAN-based carbon fibers 1 are arranged in one direction at a density of 1.8 fibers / cm, and the glass fibers 2 are parallel to the PAN-based carbon fibers between the PAN-based carbon fibers. Arranged. Next, the polyamide 66 fibers 3 were arranged so as to be orthogonal to the PAN-based carbon fibers and crossed with the PAN-based carbon fibers 1 and the glass fibers 2.

3.結晶性ポリアミドからなる繊維
(1)MXナイロンからなる不織布状の繊維構造物
MXナイロン6001(MX(メタキシレン型)ナイロン、三菱瓦斯化学(株)製)からなる不織布状の繊維構造物を、メルトブロー法により作製した。平均の繊維径は8μmであり、不織布状の繊維構造物の目付は7g/m であった。なお、MXナイロン6001の23℃の温度での曲げ弾性率は4.5GPaであり、温度23℃の水中浸漬24時間後の吸水率は0.3%であり、融点は243℃であった。
3. Fiber made of crystalline polyamide (1) Non-woven fiber structure made of MX nylon Non-woven fiber structure made of MX nylon 6001 (MX (metaxylene type) nylon, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) It was produced by the method. The average fiber diameter was 8 μm, and the basis weight of the non-woven fiber structure was 7 g / m 2 . The flexural modulus of MX nylon 6001 at a temperature of 23 ° C. was 4.5 GPa, the water absorption after 24 hours of immersion in water at a temperature of 23 ° C. was 0.3%, and the melting point was 243 ° C.

(2)ポリアミド610からなる不織布状の繊維構造物
“アミラン”(登録商標)CM2001(ポリアミド610、東レ(株)製)からなる不織布状の繊維構造物を、メルトブロー法により作製した。平均の繊維径は8μmであり、不織布状の繊維構造物の目付は7g/m であった。なお、“アミラン”(登録商標)CM2001の23℃の温度での曲げ弾性率は2.2GPaであり、温度23℃の水中浸漬24時間後の吸水率は0.5%であり、融点は213℃であった。
(2) Non-woven fiber structure made of polyamide 610 A non-woven fiber structure made of “Amilan” (registered trademark) CM2001 (polyamide 610, manufactured by Toray Industries, Inc.) was prepared by a melt blow method. The average fiber diameter was 8 μm, and the basis weight of the non-woven fiber structure was 7 g / m 2 . “Amilan” (registered trademark) CM2001 has a flexural modulus of 2.2 GPa at a temperature of 23 ° C., a water absorption rate of 0.5% after 24 hours of immersion in water at a temperature of 23 ° C., and a melting point of 213 ° C.

(3)ポリアミド12からなる不織布状の繊維構造物
“UBESTA”(登録商標)3014U(ポリアミド12、宇部興産(株)製)からなる不織布状の繊維構造物を、メルトブロー法により作製した。平均の繊維径は8μmであり、不織布状の繊維構造物の目付は7g/m であった。なお、“UBESTA”(登録商標)3014Uの23℃の温度での曲げ弾性率は1.4GPaであり、温度23℃の水中浸漬24時間後の吸水率は0.3%であり、融点は178℃であった。
(3) Non-woven fiber structure made of polyamide 12 A non-woven fiber structure made of “UBESTA” (registered trademark) 3014U (polyamide 12, manufactured by Ube Industries, Ltd.) was produced by a melt blow method. The average fiber diameter was 8 μm, and the basis weight of the non-woven fiber structure was 7 g / m 2 . “UBESTA” (registered trademark) 3014U has a flexural modulus of 1.4 GPa at a temperature of 23 ° C., a water absorption rate of 0.3% after 24 hours of immersion in water at a temperature of 23 ° C., and a melting point of 178 ° C.

(4)ポリアミド6からなる不織布状の繊維構造物
“アミラン”(登録商標)CM1007(ポリアミド6、東レ(株)製)からなる不織布状の繊維構造物を、メルトブロー法により作製した。平均の繊維径は8μmであり、不織布状の繊維構造物の目付は7g/m であった。なお、“アミラン”(登録商標)CM1007の23℃の温度での曲げ弾性率は2.6GPaであり、温度23℃の水中浸漬24時間後の吸水率は1.8%であり、融点は220℃であった。
(4) Non-woven fiber structure made of polyamide 6 A non-woven fiber structure made of “Amilan” (registered trademark) CM1007 (polyamide 6, manufactured by Toray Industries, Inc.) was prepared by a melt blow method. The average fiber diameter was 8 μm, and the basis weight of the non-woven fiber structure was 7 g / m 2 . “Amilan” (registered trademark) CM1007 has a flexural modulus of 2.6 GPa at a temperature of 23 ° C., a water absorption rate of 1.8% after immersion in water at a temperature of 23 ° C., and a melting point of 220%. ° C.

4.結晶性ポリアミドからなるフィルム
(1)MXナイロンからなるフィルム
MXナイロン6001(MXナイロン、三菱瓦斯化学(株)製)からなるフィルムをTダイ法により作製した。フィルムの厚みは10μmであり、フィルムの目付は12g/m であった。
4). Film made of crystalline polyamide (1) Film made of MX nylon
A film made of MX nylon 6001 (MX nylon, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) was produced by the T-die method. The thickness of the film was 10 μm, and the basis weight of the film was 12 g / m 2 .

(2)ポリアミド12からなるフィルム
“UBESTA”(登録商標)3014U(ポリアミド12、宇部興産(株)製)からなるフィルムをTダイ法により作製した。フィルムの厚みは10μmであり、目付は10g/m であった。
(2) Film made of polyamide 12 A film made of “UBESTA” (registered trademark) 3014U (polyamide 12, manufactured by Ube Industries, Ltd.) was produced by the T-die method. The thickness of the film was 10 μm, and the basis weight was 10 g / m 2 .

5.粘着材
以下の原料を用い、粒子状の粘着材を作製した。
5). Adhesive Material A particulate adhesive material was prepared using the following raw materials.

・”スミカエクセル”(登録商標)5003P(ポリエーテルスルホン、住友化学(株)製)
・”エピコート”(登録商標)806(ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ジャパンエポキシレジン(株)製)
・NC−3000(ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、日本化薬(株)製)
・”TEPIC”(登録商標)−P(イソシアヌレート型エポキシ樹脂、日産化学工業(株)製)
本実施例における粘着材の製造法を示す。”エピコート”(登録商標)806(23重量%)、NC−3000(13重量%)、”TEPIC”(登録商標)−P(4重量%)を、100℃の温度で均一になるまで混合し、エポキシ樹脂混合物を得た。次に、”スミカエクセル”(登録商標)5003P(60重量%)、エポキシ樹脂混合物(40重量%)を、2軸押出機にて溶融混練して相溶させたものを、冷凍粉砕して粒子にした。得られた粒子の平均粒子系D50は90μmであった(レーザー回折・散乱法を用いた(株)セイシン企業製LMS−24にて測定した。)。
"Sumika Excel" (registered trademark) 5003P (polyethersulfone, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.)
"Epicoat" (registered trademark) 806 (Bisphenol F type epoxy resin, manufactured by Japan Epoxy Resins Co., Ltd.)
NC-3000 (biphenyl aralkyl type epoxy resin, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.)
"TEPIC" (registered trademark) -P (isocyanurate type epoxy resin, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.)
The manufacturing method of the adhesive material in a present Example is shown. “Epicoat” (registered trademark) 806 (23 wt%), NC-3000 (13 wt%), “TEPIC” (registered trademark) -P (4 wt%) were mixed at a temperature of 100 ° C. until uniform. An epoxy resin mixture was obtained. Next, “Sumika Excel” (registered trademark) 5003P (60% by weight) and an epoxy resin mixture (40% by weight) melted and kneaded with a twin-screw extruder to be compatible with each other were frozen and pulverized into particles. I made it. The resulting average particle diameter D 50 of the particles was 90 [mu] m (as measured by using a laser diffraction scattering method, Ltd. Seishin Enterprise Co. LMS-24.).

6.マトリックス樹脂
本発明のマトリックス樹脂としては、次のRTM法用マトリックス樹脂とプリプレグ用マトリックス樹脂を用いた。
6). Matrix resin As the matrix resin of the present invention, the following matrix resin for RTM method and matrix resin for prepreg were used.

(1)RTM法用マトリックス樹脂
以下の原料を用い、RTM法用マトリックス樹脂を作製した。
・”アラルダイト”(登録商標)MY721(テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、Vantico社製)
・”エピコート”(登録商標)630(アミノフェノール型エポキシ樹脂、ジャパンエポキシレジン(株)製)
・”エピコート”(登録商標)825(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ジャパンエポキシレジン(株)製)
・GAN(ジグリシジルアニリン、日本化薬(株)製)
・”エピキュア”(登録商標)W(ジグリシジルアニリン、ジャパンエポキシレジン(株)製)
・”3,3’−DAS(3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、三井化学ファイン(株)製)
・”スミキュア”(登録商標)S(4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、住友化学(株)製)
本実施例におけるRTM法用マトリックス樹脂の製造法を示す。”アラルダイト”(登録商標)MY721(40重量%)、”エピコート”(登録商標)630(10重量%)、”エピコート”(登録商標)825(35重量%)、GAN(15重量%)を、70℃の温度で均一になるまで混合し、マトリックス樹脂組成物の主剤を得た。また、”エピキュア”(登録商標)W(70重量%)、3,3’−DAS(20重量%)、”スミキュア”(登録商標)S(10重量%)を、90℃の温度で均一になるまで混合し、マトリックス樹脂組成物の硬化剤を得た。次に、主剤100重量%に対して硬化剤を38重量%を加え、均一になるまで混合し、RTM法用マトリックス樹脂を得た。
(1) RTM method matrix resin A RTM method matrix resin was prepared using the following raw materials.
"Araldite" (registered trademark) MY721 (tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, manufactured by Vantico)
"Epicoat" (registered trademark) 630 (aminophenol type epoxy resin, manufactured by Japan Epoxy Resins Co., Ltd.)
"Epicoat" (registered trademark) 825 (bisphenol A type epoxy resin, manufactured by Japan Epoxy Resins Co., Ltd.)
・ GAN (Diglycidylaniline, Nippon Kayaku Co., Ltd.)
"Epicure" (registered trademark) W (diglycidyl aniline, manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.)
・ "3,3'-DAS (3,3'-diaminodiphenylsulfone, manufactured by Mitsui Chemicals Fine Co., Ltd.)
"SumiCure" (registered trademark) S (4,4'-diaminodiphenylsulfone, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.)
The manufacturing method of the matrix resin for RTM methods in a present Example is shown. "Araldite" (registered trademark) MY721 (40 wt%), "Epicoat" (registered trademark) 630 (10 wt%), "Epicoat" (registered trademark) 825 (35 wt%), GAN (15 wt%), The mixture was mixed until uniform at a temperature of 70 ° C. to obtain a main component of the matrix resin composition. In addition, “Epicure” (registered trademark) W (70 wt%), 3,3′-DAS (20 wt%), and “SumiCure” (registered trademark) S (10 wt%) were uniformly distributed at a temperature of 90 ° C. The resulting mixture was mixed to obtain a curing agent for the matrix resin composition. Next, 38% by weight of the curing agent was added to 100% by weight of the main agent, and mixed until uniform to obtain a matrix resin for RTM method.

(2)プリプレグ用マトリックス樹脂
以下の原料を用い、プリプレグ用マトリックス樹脂を作製した。
・”スミエポキシ”(登録商標)ELM434(テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、住友化学(株)製)
・”エピコート”(登録商標)825(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ジャパンエポキシレジン(株)製)
・”エピクロン”(登録商標)830(ビスフェノールF型エポキシ樹脂、大日本インキ化学工業(株)製)
・”スミキュア”(登録商標)S(4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、住友化学(株)製)
・”スミカエクセル”(登録商標)5003P(ポリエーテルスルホン、住友化学(株)製)
本実施例におけるプリプレグ用マトリックス樹脂の製造法を示す。”スミエポキシ”(登録商標)ELM434(60重量%)、”エピコート”(登録商標)825(30重量%)、”エピクロン”(登録商標)830(10重量%)、”スミキュア”(登録商標)S(45重量%)、および”スミカエクセル”(登録商標)5003P(16重量%)をよく混合し、プリプレグ用マトリックス樹脂を得た。
(2) Matrix resin for prepreg A matrix resin for prepreg was produced using the following raw materials.
"Sumiepoxy" (registered trademark) ELM434 (tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.)
"Epicoat" (registered trademark) 825 (bisphenol A type epoxy resin, manufactured by Japan Epoxy Resins Co., Ltd.)
"Epiclon" (registered trademark) 830 (bisphenol F type epoxy resin, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.)
"SumiCure" (registered trademark) S (4,4'-diaminodiphenylsulfone, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.)
"Sumika Excel" (registered trademark) 5003P (polyethersulfone, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.)
The manufacturing method of the matrix resin for prepregs in a present Example is shown. "Sumiepoxy" (registered trademark) ELM434 (60% by weight), "Epicoat" (registered trademark) 825 (30% by weight), "Epicron" (registered trademark) 830 (10% by weight), "SumiCure" (registered trademark) S (45% by weight) and “Sumika Excel” (registered trademark) 5003P (16% by weight) were mixed well to obtain a matrix resin for prepreg.

また、実施例および比較例での測定法を以下に示す。また、測定結果を次の表1と表2に示す。   Moreover, the measuring method in an Example and a comparative example is shown below. The measurement results are shown in Tables 1 and 2 below.

Figure 2005313607
Figure 2005313607

Figure 2005313607
Figure 2005313607

1.衝撃後圧縮強度
SACMA SRM 2R−94に準拠して、衝撃後圧縮強度を測定した。試験片に、5.4kgの錘を用い、6.7kJ/mの落錘衝撃を加えた後、インストロン4201(インストロン社製)により、23℃での圧縮強度を測定した。
1. Compressive strength after impact Based on SACMA SRM 2R-94, the compressive strength after impact was measured. A 5.4 kg weight was applied to the test piece, and a falling weight impact of 6.7 kJ / m was applied. Then, the compressive strength at 23 ° C. was measured by Instron 4201 (Instron).

2.吸水後高温環境下での0°圧縮強度
SACMA SRM 1R−94に準拠して、吸水後高温環境下での圧縮強度を測定した。試験片を70℃の温度の温水中に14日間浸漬した後、インストロン4208(インストロン社製)により、82℃の温度での圧縮強度を測定した。
2. 0 degree compressive strength in high temperature environment after water absorption Based on SACMA SRM 1R-94, the compressive strength in high temperature environment after water absorption was measured. After the test piece was immersed in warm water at a temperature of 70 ° C. for 14 days, the compressive strength at a temperature of 82 ° C. was measured with an Instron 4208 (manufactured by Instron).

(実施例1)
単位面積当たりの重量が27g/mになるように粘着材を強化繊維織物上に散布した後、強化繊維織物の表面が185℃の温度になるようにセットした遠赤外線ヒーターの下を0.3m/minで通過させ、粘着材を強化繊維織物上に固着させた。次に、MXナイロンの不織布状の繊維構造物を強化繊維織物の粘着材を固着させた面にのせ、160℃の温度にセットしたプレスローラーにて強化繊維織物上に固定させた。得られた強化繊維基材は、強化繊維織物とMXナイロンからなる不織布状の繊維構造物が一体化されており、取り扱い性に優れるものであった。
(Example 1)
After the adhesive material was sprayed on the reinforcing fiber woven so that the weight per unit area was 27 g / m 2 , the surface of the reinforcing fiber woven fabric was set to a temperature of 185 ° C. The adhesive was fixed on the reinforcing fiber fabric by passing it at 3 m / min. Next, the non-woven fabric structure of MX nylon was placed on the surface to which the adhesive material of the reinforcing fiber fabric was fixed, and fixed on the reinforcing fiber fabric with a press roller set at a temperature of 160 ° C. The obtained reinforcing fiber base material was excellent in handleability because a non-woven fiber structure composed of a reinforcing fiber fabric and MX nylon was integrated.

次に、得られた強化繊維基材を用い、衝撃後圧縮強度を測定するための繊維強化プラスチックを作製した。400mm×400mm×4.8mmの板状キャビティーを有する金型に、395mm×395mmに切り出した強化繊維基材を、PAN系炭素繊維の繊維方向を0°として、(45°/0°/−45°/90°)を3回繰り返して12枚積層した上に、(90°/−45°/0°/45°)を3回繰り返して12枚積層したものをセットし、型締めを行った。続いて、金型を60℃の温度に加温した後、予め別途60℃の温度に加温したRTM法用マトリックス樹脂を、樹脂注入装置を用い、注入圧0.2MPaで型内に注入し、強化繊維基材に含浸させた。含浸後、金型を速度1.5℃/minで140℃の温度まで昇温し、140℃の温度で2時間保持した後、30℃の温度にまで降温し、脱型した。脱型後、次の条件でオーブン中にて後硬化を行い、繊維強化プラスチックを得た。
(1)30℃から180℃の温度まで、速度1.5℃/minで昇温する。
(2)180℃の温度で2時間保持する。
(3)180℃から30℃の温度まで、速度2.5℃/minで降温する。
Next, using the obtained reinforcing fiber base material, a fiber reinforced plastic for measuring the compressive strength after impact was prepared. A reinforced fiber base material cut into 395 mm × 395 mm in a mold having a plate-like cavity of 400 mm × 400 mm × 4.8 mm, with the fiber direction of the PAN-based carbon fiber as 0 ° (45 ° / 0 ° / − (45 ° / 90 °) is repeated 3 times and 12 sheets are laminated, and (90 ° / -45 ° / 0 ° / 45 °) is repeated 3 times and 12 sheets are laminated and clamped. It was. Subsequently, after the mold is heated to a temperature of 60 ° C., a matrix resin for RTM method, which has been separately heated to a temperature of 60 ° C. in advance, is injected into the mold at an injection pressure of 0.2 MPa using a resin injection device. Then, the reinforcing fiber substrate was impregnated. After impregnation, the mold was heated to a temperature of 140 ° C. at a rate of 1.5 ° C./min, held at a temperature of 140 ° C. for 2 hours, then cooled to a temperature of 30 ° C. and demolded. After demolding, post-curing was performed in an oven under the following conditions to obtain a fiber reinforced plastic.
(1) The temperature is raised from 30 ° C. to 180 ° C. at a rate of 1.5 ° C./min.
(2) Hold at a temperature of 180 ° C. for 2 hours.
(3) The temperature is decreased from 180 ° C. to 30 ° C. at a rate of 2.5 ° C./min.

また、得られた強化繊維基材を用い、吸水後高温環境下での0°圧縮強度を測定するための繊維強化プラスチックを、上と同様の方法で作製した。ただし、金型として、400mm×400mm×1.2mmの板状キャビティーを有するものを用いた。また、395mm×395mmに切り出した強化繊維基材を、PAN系炭素繊維の繊維方向を0°として、0°方向の強化繊維基材を6枚積層したものをセットした。   Moreover, the fiber reinforced plastic for measuring the 0 degree compressive strength in the high temperature environment after water absorption was produced by the method similar to the above using the obtained reinforced fiber base material. However, a mold having a plate-like cavity of 400 mm × 400 mm × 1.2 mm was used. A reinforced fiber base material cut out to 395 mm × 395 mm was set by laminating six reinforcing fiber base materials in the 0 ° direction with the fiber direction of the PAN-based carbon fiber being 0 °.

得られた繊維強化プラスチックは、いずれも、未含浸部がなく、品位の良いものであった。また、強化繊維の繊維体積含有率(Vf)は53%であり、十分に高かった。   All of the obtained fiber reinforced plastics had no unimpregnated part and had good quality. The fiber volume content (Vf) of the reinforcing fiber was 53%, which was sufficiently high.

得られた繊維強化プラスチックを用い、衝撃後圧縮強度と吸水後高温環境下での0°圧縮強度を測定したところ、衝撃後圧縮強度は260GPaであり、吸水後高温環境下での0°圧縮強度は1010GPaであり、いずれも十分に高いことがわかった。   The obtained fiber reinforced plastic was used to measure the compressive strength after impact and the 0 ° compressive strength in a high temperature environment after water absorption. The compressive strength after impact was 260 GPa, and the 0 ° compressive strength in a high temperature environment after water absorption. Was 1010 GPa, which was found to be sufficiently high.

(実施例2)
ポリアミド610からなる不織布状の繊維構造物を用い、実施例1と同様の方法で、本発明の強化繊維基材を作製した。得られた強化繊維基材は、強化繊維織物とポリアミド610からなる不織布状の繊維構造物が一体化されており、取り扱い性に優れるものであった。
(Example 2)
A reinforcing fiber substrate of the present invention was produced in the same manner as in Example 1 using a nonwoven fabric-like fiber structure made of polyamide 610. The obtained reinforcing fiber base material was excellent in handleability because a nonwoven fiber structure composed of reinforcing fiber fabric and polyamide 610 was integrated.

得られた強化繊維基材を用い、実施例1と同様の方法で、衝撃後圧縮強度と吸水後高温環境下での0°圧縮強度を測定するための繊維強化プラスチックを作製した。得られた繊維強化プラスチックは、いずれも、未含浸部がなく、品位の良いものであった。また、強化繊維の繊維体積含有率(Vf)は53%であり、十分に高かった。得られた繊維強化プラスチックを用い、衝撃後圧縮強度と吸水後高温環境下での0°圧縮強度を測定したところ、衝撃後圧縮強度は270GPaであり、吸水後高温環境下での0°圧縮強度は960GPaであり、いずれも十分に高いことがわかった。   Using the obtained reinforcing fiber base material, a fiber-reinforced plastic for measuring the compressive strength after impact and the 0 ° compressive strength in a high-temperature environment after water absorption was produced in the same manner as in Example 1. All of the obtained fiber reinforced plastics had no unimpregnated part and had good quality. The fiber volume content (Vf) of the reinforcing fiber was 53%, which was sufficiently high. The obtained fiber reinforced plastic was used to measure the compressive strength after impact and the 0 ° compressive strength in a high temperature environment after water absorption. The compressive strength after impact was 270 GPa, and the 0 ° compressive strength in a high temperature environment after water absorption. Was 960 GPa, both of which were found to be sufficiently high.

(比較例1)
構成要素[B]を含まない繊維強化プラスチックを作製し、衝撃後圧縮強度、吸水後高温環境下での0°圧縮強度を測定した。ノンクリンプ構造を有する強化繊維織物を用い、実施例1と同様の方法で、衝撃後圧縮強度と吸水後高温環境下での0°圧縮強度を測定するための繊維強化プラスチックを作製した。得られた繊維強化プラスチックは、いずれも、未含浸部がなく、品位の良いものであった。また、強化繊維の繊維体積含有率(Vf)は53%であり、十分に高かった。得られた繊維強化プラスチックを用い、衝撃後圧縮強度と吸水後高温環境下での0°圧縮強度を測定したところ、吸水後高温環境下での0°圧縮強度は1,000GPaであり十分に高いが、衝撃後圧縮強度は130GPaであり不十分であることがわかった。
(Comparative Example 1)
A fiber reinforced plastic not containing the component [B] was produced, and the compressive strength after impact and the 0 ° compressive strength in a high temperature environment after water absorption were measured. Using a reinforced fiber fabric having a non-crimp structure, a fiber reinforced plastic for measuring compressive strength after impact and 0 ° compressive strength in a high temperature environment after water absorption was prepared in the same manner as in Example 1. All of the obtained fiber reinforced plastics had no unimpregnated part and had good quality. The fiber volume content (Vf) of the reinforcing fiber was 53%, which was sufficiently high. The obtained fiber reinforced plastic was used to measure the compressive strength after impact and the 0 ° compressive strength in a high temperature environment after water absorption. The 0 ° compressive strength in a high temperature environment after water absorption was 1,000 GPa and sufficiently high. However, it was found that the compressive strength after impact was 130 GPa, which was insufficient.

(比較例2)
ポリアミド12からなる不織布状の繊維構造物を用い、実施例1と同様の方法で、本発明の強化繊維基材を作製した。得られた強化繊維基材は、強化繊維織物とポリアミド12からなる不織布状の繊維構造物が一体化されており、取り扱い性に優れるものであった。
(Comparative Example 2)
A reinforcing fiber substrate of the present invention was produced in the same manner as in Example 1 using a nonwoven fabric-like fiber structure made of polyamide 12. The obtained reinforced fiber base material was excellent in handleability because the non-woven fiber structure composed of the reinforced fiber fabric and polyamide 12 was integrated.

得られた強化繊維基材を用い、実施例1と同様の方法で、衝撃後圧縮強度と吸水後高温環境下での0°圧縮強度を測定するための繊維強化プラスチックを作製した。得られた繊維強化プラスチックは、いずれも、未含浸部がなく、品位の良いものであった。また、強化繊維の繊維体積含有率(Vf)は53%であり、十分に高かった。得られた繊維強化プラスチックを用い、衝撃後圧縮強度と吸水後高温環境下での0°圧縮強度を測定したところ、衝撃後圧縮強度は280GPaであり十分に高いが、吸水後高温環境下での0°圧縮強度は790GPaであり不十分であることがわかった。   Using the obtained reinforcing fiber base material, a fiber-reinforced plastic for measuring the compressive strength after impact and the 0 ° compressive strength in a high-temperature environment after water absorption was produced in the same manner as in Example 1. All of the obtained fiber reinforced plastics had no unimpregnated part and had good quality. The fiber volume content (Vf) of the reinforcing fiber was 53%, which was sufficiently high. The obtained fiber reinforced plastic was used to measure the compressive strength after impact and the 0 ° compressive strength under high temperature environment after water absorption. The compressive strength after impact was 280 GPa, which is sufficiently high. The 0 ° compressive strength was 790 GPa, which was found to be insufficient.

(比較例3)
ポリアミド6からなる不織布状の繊維構造物を用い、実施例1と同様の方法で、本発明の強化繊維基材を作製した。得られた強化繊維基材は、強化繊維織物とポリアミド6からなる不織布状の繊維構造物が一体化されており、取り扱い性に優れるものであった。
(Comparative Example 3)
A reinforced fiber base material of the present invention was produced in the same manner as in Example 1 using a nonwoven fabric-like fiber structure made of polyamide 6. The obtained reinforced fiber base material was excellent in handleability because the non-woven fiber structure composed of the reinforced fiber fabric and polyamide 6 was integrated.

得られた強化繊維基材を用い、実施例1と同様の方法で、衝撃後圧縮強度と吸水後高温環境下での0°圧縮強度を測定するための繊維強化プラスチックを作製した。得られた繊維強化プラスチックは、いずれも、未含浸部がなく、品位の良いものであった。また、強化繊維の繊維体積含有率(Vf)は53%であり、十分に高かった。得られた繊維強化プラスチックを用い、衝撃後圧縮強度と吸水後高温環境下での0°圧縮強度を測定したところ、衝撃後圧縮強度は270GPaであり十分に高いが、吸水後高温環境下での0°圧縮強度は880GPaであり不十分であることがわかった。   Using the obtained reinforcing fiber base material, a fiber-reinforced plastic for measuring the compressive strength after impact and the 0 ° compressive strength in a high-temperature environment after water absorption was produced in the same manner as in Example 1. All of the obtained fiber reinforced plastics had no unimpregnated part and had good quality. The fiber volume content (Vf) of the reinforcing fiber was 53%, which was sufficiently high. The obtained fiber reinforced plastic was used to measure the compressive strength after impact and the 0 ° compressive strength in a high temperature environment after water absorption. The compressive strength after impact was 270 GPa, which is sufficiently high, but in a high temperature environment after water absorption. The 0 ° compressive strength was 880 GPa, which was found to be insufficient.

(実施例3)
プリプレグ用マトリックス樹脂をドラムワインディング法で一方向に配列させた強化繊維に含浸させ、プリプレグを作製した。単位面積当たりの強化繊維は190g/m、マトリックス樹脂量は92g/mであった。次に、プリプレグにMXナイロンからなる不織布状の繊維構造物をのせ、カレンダロールで加圧して固定した。得られたプリプレグは取り扱い性の良いものであった。
(Example 3)
A prepreg matrix resin for prepreg was impregnated into reinforcing fibers arranged in one direction by a drum winding method to prepare a prepreg. The reinforcing fiber per unit area was 190 g / m 2 , and the matrix resin amount was 92 g / m 2 . Next, a non-woven fiber structure made of MX nylon was placed on the prepreg and fixed by pressing with a calender roll. The obtained prepreg was easy to handle.

得られたプリプレグを用い、まず、衝撃後圧縮強度を測定するための繊維強化プラスチックを作製した。PAN系炭素繊維の繊維方向を0°として、(45°/0°/−45°/90°)を3回繰り返して12枚積層した上に、(90°/−45°/0°/45°)を3回繰り返して12枚積層したものをセットし 、バグした後、オートクレーブ中で0.6MPaに加圧しながら、次の条件で硬化を行い、繊維強化プラスチックを得た。
(1)30℃から180℃の温度まで、速度1.5℃/minで昇温する。
(2)180℃の温度で2時間保持する。
(3)180℃から30℃の温度まで、速度2.5℃/minで降温する
次に、吸水後高温環境下での0°圧縮強度を測定するための繊維強化プラスチックを、上と同様の方法で作製した。ただし、PAN系炭素繊維の繊維方向を0°として、0°方向の強化繊維基材を6枚積層したものをセットした。
Using the obtained prepreg, first, a fiber reinforced plastic for measuring the compressive strength after impact was prepared. The PAN-based carbon fiber has a fiber direction of 0 °, and (45 ° / 0 ° / −45 ° / 90 °) is repeated three times and 12 sheets are laminated, and then (90 ° / −45 ° / 0 ° / 45 After repeating 12 times, 12 layers were set, and after bugging, curing was performed under the following conditions while applying pressure to 0.6 MPa in an autoclave to obtain a fiber reinforced plastic.
(1) The temperature is raised from 30 ° C. to 180 ° C. at a rate of 1.5 ° C./min.
(2) Hold at a temperature of 180 ° C. for 2 hours.
(3) Decreasing the temperature from 180 ° C. to 30 ° C. at a rate of 2.5 ° C./min. Next, a fiber reinforced plastic for measuring 0 ° compressive strength in a high temperature environment after water absorption is the same as above. It was produced by the method. However, the fiber direction of the PAN-based carbon fiber was set to 0 °, and a laminate of 6 reinforcing fiber base materials in the 0 ° direction was set.

得られた繊維強化プラスチックは、いずれも、未含浸部がなく、品位の良いものであった。また、強化繊維の繊維体積含有率(Vf)は56%であり、十分に高かった。   All of the obtained fiber reinforced plastics had no unimpregnated part and had good quality. Further, the fiber volume content (Vf) of the reinforcing fibers was 56%, which was sufficiently high.

得られた繊維強化プラスチックを用い、衝撃後圧縮強度、吸水後高温環境下での0°圧縮強度を測定したところ、衝撃後圧縮強度は300GPaであり、吸水後高温環境下での0°圧縮強度は1120GPaであり、いずれも十分に高いことがわかった。   The obtained fiber reinforced plastic was used to measure the compressive strength after impact and the 0 ° compressive strength in a high temperature environment after water absorption. The compressive strength after impact was 300 GPa, and the 0 ° compressive strength in a high temperature environment after water absorption. Was 1120 GPa, all of which were found to be sufficiently high.

(実施例4)
ポリアミド610の不織布状の繊維構造物を用い、実施例3と同様の方法でプリプレグを作製した。得られたプリプレグは取り扱い性の良いものであった。次に、実施例3と同様の方法で繊維強化プラスチックを作製した。得られた繊維強化プラスチックは、いずれも、未含浸部がなく、品位の良いものであった。また、強化繊維の繊維体積含有率(Vf)は56%であり、十分に高かった。得られた繊維強化プラスチックを用い、衝撃後圧縮強度と吸水後高温環境下での0°圧縮強度を測定したところ、衝撃後圧縮強度は300GPaであり、吸水後高温環境下での圧縮強度は1080GPaであり、いずれも十分に高いことがわかった。
Example 4
A prepreg was produced in the same manner as in Example 3 using a non-woven fiber structure of polyamide 610. The obtained prepreg was easy to handle. Next, a fiber reinforced plastic was produced in the same manner as in Example 3. All of the obtained fiber reinforced plastics had no unimpregnated part and had good quality. Further, the fiber volume content (Vf) of the reinforcing fibers was 56%, which was sufficiently high. The obtained fiber reinforced plastic was used to measure the compressive strength after impact and the 0 ° compressive strength in a high temperature environment after water absorption. The compressive strength after impact was 300 GPa, and the compressive strength in a high temperature environment after water absorption was 1080 GPa. It was found that both were sufficiently high.

(実施例5)
MXナイロンのフィルムを用い、実施例3と同様の方法でプリプレグを作製した。得られたプリプレグは取り扱い性の良いものであった。次に、実施例3と同様の方法で繊維強化プラスチックを作製した。得られた繊維強化プラスチックは、いずれも、未含浸部がなく、品位の良いものであった。また、強化繊維の繊維体積含有率(Vf)は55%であり、十分に高かった。得られた繊維強化プラスチックを用い、衝撃後圧縮強度と吸水後高温環境下での0°圧縮強度を測定したところ、衝撃後圧縮強度は320GPaであり、吸水後高温環境下での0°圧縮強度は1120GPaであり、いずれも十分に高いことがわかった。
(Example 5)
A prepreg was produced in the same manner as in Example 3 using an MX nylon film. The obtained prepreg was easy to handle. Next, a fiber reinforced plastic was produced in the same manner as in Example 3. All of the obtained fiber reinforced plastics had no unimpregnated part and had good quality. The fiber volume content (Vf) of the reinforcing fiber was 55%, which was sufficiently high. The obtained fiber reinforced plastic was used to measure the compressive strength after impact and the 0 ° compressive strength in a high temperature environment after water absorption. The compressive strength after impact was 320 GPa, and the 0 ° compressive strength in a high temperature environment after water absorption. Was 1120 GPa, all of which were found to be sufficiently high.

(比較例4)
ポリアミド12の不織布状の繊維構造物を用い、実施例3と同様の方法でプリプレグを作製した。得られたプリプレグは取り扱い性の良いものであった。次に、実施例3と同様の方法で繊維強化プラスチックを作製した。得られた繊維強化プラスチックは、いずれも、未含浸部がなく、品位の良いものであった。また、強化繊維の繊維体積含有率(Vf)は56%であり、十分に高かった。得られた繊維強化プラスチックを用い、衝撃後圧縮強度と吸水後高温環境下での0°圧縮強度を測定したところ、衝撃後圧縮強度は320GPaであり十分に高いが、吸水後高温環境下での0°圧縮強度は870GPaであり不十分であることがわかった。
(Comparative Example 4)
A prepreg was produced in the same manner as in Example 3 using a nonwoven fabric-like fiber structure of polyamide 12. The obtained prepreg was easy to handle. Next, a fiber reinforced plastic was produced in the same manner as in Example 3. All of the obtained fiber reinforced plastics had no unimpregnated part and had good quality. Further, the fiber volume content (Vf) of the reinforcing fibers was 56%, which was sufficiently high. The obtained fiber reinforced plastic was used to measure the compressive strength after impact and the 0 ° compressive strength in a high temperature environment after water absorption. The compressive strength after impact was 320 GPa, which is sufficiently high. The 0 ° compressive strength was 870 GPa and was found to be insufficient.

(比較例5)
ポリアミド6の不織布状の繊維構造物を用い、実施例3と同様の方法でプリプレグを作製した。得られたプリプレグは取り扱い性の良いものであった。次に、実施例3と同様の方法で繊維強化プラスチックを作製した。得られた繊維強化プラスチックは、いずれも、未含浸部がなく、品位の良いものであった。また、強化繊維の繊維体積含有率(Vf)は56%であり、十分に高かった。得られた繊維強化プラスチックを用い、衝撃後圧縮強度と吸水後高温環境下での0°圧縮強度を測定したところ、衝撃後圧縮強度は310GPaであり十分に高いが、吸水後高温環境下での0°圧縮強度は920GPaであり不十分であることがわかった。
(Comparative Example 5)
A prepreg was produced in the same manner as in Example 3 using a polyamide 6 nonwoven fiber structure. The obtained prepreg was easy to handle. Next, a fiber reinforced plastic was produced in the same manner as in Example 3. All of the obtained fiber reinforced plastics had no unimpregnated part and had good quality. Further, the fiber volume content (Vf) of the reinforcing fibers was 56%, which was sufficiently high. The obtained fiber reinforced plastic was used to measure the compressive strength after impact and the 0 ° compressive strength in a high temperature environment after water absorption. The compressive strength after impact was 310 GPa, which is sufficiently high. The 0 ° compressive strength was 920 GPa, which was found to be insufficient.

(比較例6)
ポリアミド12のフィルムを用い、実施例3と同様の方法でプリプレグを作製した。得られたプリプレグは取り扱い性の良いものであった。次に、実施例3と同様の方法で繊維強化プラスチックを作製した。得られた繊維強化プラスチックは、いずれも、未含浸部がなく、品位の良いものであった。また、強化繊維の繊維体積含有率(Vf)は55%であり、十分に高かった。得られた繊維強化プラスチックを用い、衝撃後圧縮強度と吸水後高温環境下での0°圧縮強度を測定したところ、衝撃後圧縮強度は360GPaであり十分に高いが、吸水後高温環境下での0°圧縮強度は820GPaであり不十分であることがわかった。
(Comparative Example 6)
Using a polyamide 12 film, a prepreg was produced in the same manner as in Example 3. The obtained prepreg was easy to handle. Next, a fiber reinforced plastic was produced in the same manner as in Example 3. All of the obtained fiber reinforced plastics had no unimpregnated part and had good quality. The fiber volume content (Vf) of the reinforcing fiber was 55%, which was sufficiently high. The obtained fiber reinforced plastic was used to measure the compressive strength after impact and the 0 ° compressive strength in a high temperature environment after water absorption. The compressive strength after impact was 360 GPa, which is sufficiently high, but in a high temperature environment after water absorption. The 0 ° compressive strength was 820 GPa, which was found to be insufficient.

本発明の繊維強化プラスチックは、航空機や宇宙機の胴体、主翼、尾翼、動翼、フェアリング、カウルおよびドアなどや、自動車のプラットホームなどに好ましく用いることができる。   The fiber-reinforced plastic of the present invention can be preferably used for aircraft, spacecraft fuselage, main wing, tail wing, moving wing, fairing, cowl and door, automobile platform, and the like.

図1は、本発明のノンクリンプ構造を有する強化繊維織物の概略斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view of a reinforcing fiber fabric having a non-crimp structure of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:PAN系炭素繊維
2:ガラス繊維
3:ポリアミド66繊維
1: PAN-based carbon fiber 2: Glass fiber 3: Polyamide 66 fiber

Claims (14)

下記の構成要素[A]と構成要素[B]を含む強化繊維基材において、該構成要素[B]が、23℃の温度での曲げ弾性率が2.0〜5.0GPaであり、かつ、温度23℃の水中浸漬24時間後の吸水率が1.2%未満である結晶性ポリアミドを含むことを特徴とする強化繊維基材。
[A]強化繊維
[B]繊維または/およびフィルム
In the reinforcing fiber substrate including the following component [A] and component [B], the component [B] has a flexural modulus of 2.0 to 5.0 GPa at a temperature of 23 ° C., and A reinforced fiber base material comprising a crystalline polyamide having a water absorption rate of less than 1.2% after 24 hours of immersion in water at a temperature of 23 ° C.
[A] Reinforcing fiber [B] Fiber or / and film
構成要素[B]が芳香環を有する結晶性ポリアミドを含むことを特徴とする請求項1記載の強化繊維基材。   The reinforcing fiber substrate according to claim 1, wherein the constituent element [B] includes a crystalline polyamide having an aromatic ring. 構成要素[B]が200〜350℃の温度範囲内に融点を有する結晶性ポリアミドを含むことを特徴とする請求項1または2記載の強化繊維基材。   The reinforcing fiber substrate according to claim 1 or 2, wherein the constituent element [B] contains a crystalline polyamide having a melting point within a temperature range of 200 to 350 ° C. 構成要素[B]が下記一般式(I)で示される結晶性ポリアミドを含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の強化繊維基材。
Figure 2005313607
(式中、mは1〜12の整数、nは整数)
The reinforcing fiber substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein the constituent element [B] contains a crystalline polyamide represented by the following general formula (I).
Figure 2005313607
(Wherein, m is an integer from 1 to 12, and n is an integer)
構成要素[B]が、片面または両面の表面に分布することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の強化繊維基材。   The reinforcing fiber substrate according to any one of claims 1 to 4, wherein the constituent element [B] is distributed on one or both surfaces. 構成要素[B]が、織物状または編み物状または不織布状の繊維構造物であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の強化繊維基材。   The reinforcing fiber substrate according to any one of claims 1 to 5, wherein the constituent element [B] is a fiber structure in a woven, knitted or non-woven shape. 型内に配置した請求項1〜6のいずれかに記載の強化繊維基材に、液状の熱硬化性樹脂組成物を含浸させた後、加熱して硬化させることを特徴とする繊維強化プラスチックの製造方法。   A fiber reinforced plastic comprising: a reinforcing fiber substrate according to any one of claims 1 to 6 disposed in a mold, impregnated with a liquid thermosetting resin composition, and then cured by heating. Production method. 下記の構成要素[A]、構成要素[B]および構成要素[C]を含むプリプレグにおいて、該構成要素[B]が、23℃の温度での曲げ弾性率が2.0〜5.0GPaであり、かつ、温度23℃の水中浸漬24時間後の吸水率が1.2%未満である結晶性ポリアミドを含むことを特徴とするプリプレグ。
[A]強化繊維
[B]繊維または/およびフィルム
[C]マトリックス樹脂
In the prepreg including the following component [A], component [B] and component [C], the component [B] has a flexural modulus of 2.0 to 5.0 GPa at a temperature of 23 ° C. A prepreg comprising a crystalline polyamide having a water absorption of less than 1.2% after 24 hours of immersion in water at a temperature of 23 ° C.
[A] Reinforcing fiber [B] Fiber or / and film [C] Matrix resin
構成要素[B]が芳香環を有する結晶性ポリアミドを含むことを特徴とする請求項8記載のプリプレグ。   The prepreg according to claim 8, wherein the constituent element [B] contains a crystalline polyamide having an aromatic ring. 構成要素[B]が200〜350℃の温度範囲内に融点を有する結晶性ポリアミドを含むことを特徴とする請求項8または9記載のプリプレグ。   The prepreg according to claim 8 or 9, wherein the constituent element [B] includes a crystalline polyamide having a melting point within a temperature range of 200 to 350 ° C. 構成要素[B]が下記一般式(I)で表される結晶性ポリアミドを含むことを特徴とする請求項8〜10のいずれかに記載のプリプレグ。
Figure 2005313607
(式中、mは1〜12の整数、nは整数)
The prepreg according to any one of claims 8 to 10, wherein the constituent element [B] contains a crystalline polyamide represented by the following general formula (I).
Figure 2005313607
(Wherein, m is an integer from 1 to 12, and n is an integer)
構成要素[B]が片面または両面の表層近傍に分布することを特徴とする請求項8〜11のいずれかに記載のプリプレグ。   The prepreg according to any one of claims 8 to 11, wherein the component [B] is distributed in the vicinity of one or both surface layers. 構成要素[B]が、織物状または編物状または不織布状の繊維構造物であることを特徴とする請求項8〜12のいずれかに記載のプリプレグ。   The prepreg according to any one of claims 8 to 12, wherein the constituent element [B] is a fiber structure in the form of a woven fabric, a knitted fabric or a non-woven fabric. 下記の構成要素[A]、構成要素[B]および構成要素[D]を含む繊維強化プラスチックにおいて、該構成要素[B]が、23℃の温度での曲げ弾性率が2.0〜5.0GPaであり、かつ、温度23℃の水中浸漬24時間後の吸水率が1.2%未満である結晶性ポリアミドを含むことを特徴とする繊維強化プラスチック。
[A]強化繊維
[B]繊維または/およびフィルム
[D]マトリックス樹脂の硬化物
In the fiber reinforced plastic including the following constituent element [A], constituent element [B] and constituent element [D], the constituent element [B] has a flexural modulus of 2.0-5. A fiber-reinforced plastic comprising crystalline polyamide having a water absorption rate of less than 1.2% after immersion in water at 23 ° C. for 0 GPa.
[A] Reinforcing fiber [B] Fiber or / and film [D] Cured product of matrix resin
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