JP2012067401A - Selecting method for carbon fiber bundle and manufacturing method for prepreg - Google Patents

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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of efficiently selecting a carbon fiber bundle useful for manufacturing an excellent prepreg substantially without any crack of fibers, and a method of manufacturing a prepreg using the carbon fiber bundle selected by the above-mentioned selecting method.SOLUTION: A method of selecting a carbon fiber bundle comprises a step (1) of providing a carbon fiber bundle and a step (2) of pulling the carbon fiber bundle in the fiber direction at a tension of 5-20 N to fix it and bringing the carbon fiber bundle into contact with shock-applying means performing reciprocation at a vibration frequency of 10-15 Hz, for 5-10 seconds, or bringing the carbon fiber bundle into contact with vibration means vibrating at a vibration frequency of 10-15 Hz, for 5-10 seconds. In the method, after the step (2), the carbon fiber bundle is employed as reinforcing fibers for prepreg if a crack with a width of 1 mm or more and a length of 50 mm or more is not found between filament yarns of the carbon fiber bundle. And a method of manufacturing a prepreg comprises a step (I) of selecting a carbon fiber bundle according to the above-mentioned selecting method for the carbon fiber bundle, and a step (IIa) of opening the carbon fiber bundle selected in the step (I) to impregnate the opened carbon fibers with a resin composition including a cross-linkable resin to provide a prepreg, or a step (IIb) of opening the carbon fiber bundle selected in the step (I) to impregnate the opened carbon fibers with a polymerizable composition including cycloolefin monomer and a metathesis polymerization catalyst for performing massive polymerization on the polymerizable composition, thereby providing a prepreg.

Description

本発明は、プリプレグの製造に有用な炭素繊維束を効率的に選別する方法、及び、この選別方法により選別された炭素繊維束を使用するプリプレグの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for efficiently sorting carbon fiber bundles useful for the production of prepreg, and a method for producing a prepreg using the carbon fiber bundles sorted by this sorting method.

炭素繊維とは、アクリル繊維やピッチ(石油、石炭、コールタール等の副生成物)等を高温で炭化して得られる繊維である。近年、炭素繊維からなる、フィラメント数24,000以上の炭素繊維束、いわゆるラージトウタイプの炭素繊維束が上市されており、その繊維束を用い、プリプレグ用途等への事業展開が行われている。プリプレグは、通常、繊維強化複合体の製造に好適に用いられる。   Carbon fiber is a fiber obtained by carbonizing acrylic fiber or pitch (by-products such as petroleum, coal, coal tar, etc.) at a high temperature. In recent years, carbon fiber bundles of 24,000 or more filaments made of carbon fibers, so-called large tow type carbon fiber bundles, have been put on the market, and business development for prepreg use etc. is being performed using the fiber bundles. . A prepreg is normally used suitably for manufacture of a fiber reinforced composite.

ラージトウタイプの炭素繊維束を用いたプリプレグ製造においては、要求される品質・品位の確保、及び生産効率を上げ、製造コストを下げることが重要である。そのためには、厚み斑の少ない、低目付のプリプレグにする必要がある。
しかしながら、ラージトウタイプの炭素繊維束を用いてプリプレグを製造する場合には、(a)繊維のフィラメント数が多く、開繊性に劣るため、開繊糸幅が狭い部分が厚みを有し隣接糸条間に隙間が生じ、割れの原因となる、(b)また、厚み斑は、樹脂との含浸性を低下させ、離形紙との局部剥離や皺発生によって平滑性が悪くなり、プリプレグの品質欠陥につながる、(c)さらに、開繊性が劣る繊維束を用いる場合、プリプレグの加工速度を下げざるを得ず生産効率が低下する、という問題があった。
In prepreg manufacturing using large tow type carbon fiber bundles, it is important to ensure required quality and quality, increase production efficiency, and reduce manufacturing costs. For that purpose, it is necessary to make a prepreg having a low thickness and a small thickness unevenness.
However, when a prepreg is manufactured using a large tow type carbon fiber bundle, (a) the number of filaments of the fiber is large and the opening property is inferior, so that the portion where the opening yarn width is narrow has a thickness and is adjacent (B) Further, the thickness unevenness reduces the impregnation property with the resin, and the smoothness deteriorates due to local peeling from the release paper and generation of wrinkles. (C) Furthermore, when using a fiber bundle with inferior spreadability, the processing speed of the prepreg has to be reduced, resulting in a decrease in production efficiency.

これに対し、例えば、特許文献1には、ラージトウに特定のサイジング剤を付着させて用いることにより、プリプレグの製造にラージトウを用いる場合の問題を解決する方法が提案されている。
しかしながら、この方法では、特定のサイジング剤をラージトウに付着させる必要があり、その分、プリプレグの生産効率が低下する。
On the other hand, for example, Patent Document 1 proposes a method for solving the problem in the case of using large tow for manufacturing a prepreg by using a specific sizing agent attached to the large tow.
However, in this method, it is necessary to attach a specific sizing agent to the large tow, and accordingly, the production efficiency of the prepreg is lowered.

特開2003−2989号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-2898

本発明は、上記した従来技術に鑑みてなされたものであり、実質的に繊維割れのない優れたプリプレグを製造するのに有用な炭素繊維束を効率的に選別する方法、及びこの選別方法により選別された炭素繊維束を使用するプリプレグの製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described prior art, and a method for efficiently sorting carbon fiber bundles useful for producing an excellent prepreg substantially free of fiber cracks, and by this sorting method. It aims at providing the manufacturing method of the prepreg which uses the selected carbon fiber bundle.

本発明者らは、ラージトウを用いる場合であっても、開繊し、樹脂組成物を含浸させるだけで、所望のプリプレグが得られる場合があるという知見を得た。そして、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、炭素繊維束を所定の条件で固定し、炭素繊維束に対し、所定の条件で衝打手段を当接させるか、又は所定の条件で振動手段を接触させることにより、ラージトウであるか否かに拘らず、所望のプリプレグの製造に有用な炭素繊維束を簡便かつ効率よく選別する方法を見出し、本発明を完成するに至った。   The present inventors have found that even when large tow is used, a desired prepreg may be obtained only by opening and impregnating the resin composition. And as a result of earnest research to solve the above problems, the carbon fiber bundle is fixed under a predetermined condition, and the striking means is brought into contact with the carbon fiber bundle under the predetermined condition, or the vibration means is operated under the predetermined condition. Thus, a method for easily and efficiently selecting a carbon fiber bundle useful for producing a desired prepreg, regardless of whether it is a large tow, was found, and the present invention was completed.

かくして本発明の第1によれば、下記(i),(ii)の炭素繊維束の選別方法が提供される。
(i)炭素繊維束を提供する工程(1)、及び前記炭素繊維束を繊維方向に張力5〜20Nで引張って固定し、該炭素繊維束に対し、振動数10〜15Hzで往復動する衝打手段を5〜10秒間当接させるか、又は振動数10〜15Hzで振動する振動手段を5〜10秒間接触させる工程(2)を有し、工程(2)の後、炭素繊維束において、フィラメント糸条間に幅1mm以上かつ長さ50mm以上の割れが認められない場合、該炭素繊維束をプリプレグ用強化繊維として採用する、炭素繊維束の選別方法。
(ii)炭素繊維束のフィラメント数が40,000本以上である(i)に記載の炭素繊維束の選別方法。
Thus, according to the first aspect of the present invention, there is provided the following carbon fiber bundle selection method (i) or (ii).
(I) Step (1) of providing a carbon fiber bundle, and fixing the carbon fiber bundle by pulling the carbon fiber bundle at a tension of 5 to 20 N in the fiber direction and reciprocating the carbon fiber bundle at a frequency of 10 to 15 Hz. In the carbon fiber bundle, the step (2) of bringing the hitting means into contact for 5 to 10 seconds or contacting the vibration means vibrating at a frequency of 10 to 15 Hz for 5 to 10 seconds, after the step (2), A method for selecting a carbon fiber bundle, wherein a crack having a width of 1 mm or more and a length of 50 mm or more is not observed between filament yarns, and the carbon fiber bundle is employed as a prepreg reinforcing fiber.
(Ii) The method for selecting a carbon fiber bundle according to (i), wherein the number of filaments of the carbon fiber bundle is 40,000 or more.

本発明の第2によれば、下記(iii)、(iv)のプリプレグの製造方法が提供される。
(iii)前記(i)又は(ii)に記載の炭素繊維束の選別方法に従って炭素繊維束を選別する工程(I)、及び工程(I)で選別した炭素繊維束を開繊し、開繊した炭素繊維に架橋性樹脂を含有する樹脂組成物を含浸させることにより、プリプレグを得る工程(IIa)を有するプリプレグの製造方法。
(iv)前記(i)又は(ii)に記載の炭素繊維束の選別方法に従って炭素繊維束を選別する工程(I)、及び工程(I)で選別した炭素繊維束を開繊し、開繊した炭素繊維にシクロオレフィンモノマー及びメタセシス重合触媒を含有する重合性組成物を含浸させ、該重合性組成物を塊状重合させることにより、プリプレグを得る工程(IIb)を有するプリプレグの製造方法。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for producing the following prepregs (iii) and (iv).
(Iii) Step (I) of selecting a carbon fiber bundle according to the method for selecting a carbon fiber bundle described in (i) or (ii) above, and opening the carbon fiber bundle selected in step (I) The manufacturing method of a prepreg which has the process (IIa) which obtains a prepreg by making the carbon fiber impregnated the resin composition containing a crosslinkable resin.
(Iv) Step (I) of selecting a carbon fiber bundle according to the method for selecting a carbon fiber bundle described in (i) or (ii) above, and opening the carbon fiber bundle selected in step (I) The manufacturing method of a prepreg which has the process (IIb) which impregnates the polymerizable composition containing a cycloolefin monomer and a metathesis polymerization catalyst in the carbon fiber, and carries out bulk polymerization of this polymerizable composition.

本発明の選別方法によれば、実質的に繊維割れのない優れたプリプレグを製造するのに有用な炭素繊維束を簡便かつ効率よく選別することができる。
本発明のプリプレグの製造方法によれば、優れたプリプレグを効率よく製造することができる。
According to the sorting method of the present invention, it is possible to easily and efficiently sort carbon fiber bundles useful for producing an excellent prepreg substantially free from fiber cracking.
According to the method for producing a prepreg of the present invention, an excellent prepreg can be produced efficiently.

本発明の炭素繊維束の選別方法の一実施態様を示す図である。It is a figure which shows one embodiment of the selection method of the carbon fiber bundle of this invention. 本発明の炭素繊維束の選別方法に使用する衝打手段の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the hitting means used for the selection method of the carbon fiber bundle of this invention. 本発明の炭素繊維束の選別方法に使用する振動手段の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the vibration means used for the selection method of the carbon fiber bundle of this invention. 本発明のプリプレグの製造方法に用いられる曲面体の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the curved body used for the manufacturing method of the prepreg of this invention. 本発明のプリプレグの製造方法に用いられる重合性組成物充填部の一例を示す概略図である。(A)は、該充填部の横方向での断面を示し、(B)は、該充填部を前方から見た様子を示す。It is the schematic which shows an example of the polymeric composition filling part used for the manufacturing method of the prepreg of this invention. (A) shows the cross section in the horizontal direction of this filling part, (B) shows a mode that this filling part was seen from the front. 本発明のプリプレグの製造方法に用いられる製造装置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the manufacturing apparatus used for the manufacturing method of the prepreg of this invention.

以下、本発明を、1)炭素繊維束の選別方法、及び、2)プリプレグの製造方法に項分けして詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail by dividing it into 1) a method for selecting a carbon fiber bundle and 2) a method for producing a prepreg.

1)炭素繊維束の選別方法
本発明の第1は、炭素繊維束を提供する工程(1)、及び前記炭素繊維束を繊維方向に張力5〜20Nで引張って固定し、該炭素繊維束に対し、振動数10〜15Hzで往復動する衝打手段を5〜10秒間当接させるか、又は振動数10〜15Hzで振動する振動手段を5〜10秒間接触させる工程(2)を有し、工程(2)の後、炭素繊維束において、フィラメント糸条間に幅1mm以上かつ長さ50mm以上の割れが認められない場合、該炭素繊維束をプリプレグ用強化繊維として採用する、炭素繊維束の選別方法である。
1) Selection method of carbon fiber bundle The first of the present invention is a step (1) of providing a carbon fiber bundle, and the carbon fiber bundle is pulled and fixed in a fiber direction with a tension of 5 to 20 N. On the other hand, it has a step (2) of bringing a striking means reciprocating at a frequency of 10 to 15 Hz into contact for 5 to 10 seconds or contacting a vibration means vibrating at a frequency of 10 to 15 Hz for 5 to 10 seconds, After the step (2), in the carbon fiber bundle, when no cracks having a width of 1 mm or more and a length of 50 mm or more are observed between the filament yarns, the carbon fiber bundle is employed as a prepreg reinforcing fiber. This is a sorting method.

(i)工程(1)
工程(1)は、選別するための炭素繊維束を選別作業に提供する工程である。
本発明で用いる炭素繊維の種類としては、格別な限定はなく、例えば、アクリル系、ピッチ系、及びレーヨン系等の、従来公知の方法で製造される各種炭素繊維を任意に用いることができる。中でも、アクリル系炭素繊維(PAN系炭素繊維)は、それを用いて繊維強化複合体を製造した場合、その機械強度や靭性等の特性を高度に向上でき、好適である。
(I) Step (1)
Step (1) is a step of providing a sorting operation with a carbon fiber bundle for sorting.
The type of carbon fiber used in the present invention is not particularly limited, and various carbon fibers produced by a conventionally known method such as an acrylic type, a pitch type, and a rayon type can be arbitrarily used. Among these, acrylic carbon fibers (PAN-based carbon fibers) are suitable because they can improve properties such as mechanical strength and toughness to a high degree when a fiber-reinforced composite is produced using them.

本発明に用いる炭素繊維束は、炭素繊維からなる単繊維が任意のサイジング剤により束ねられたものである。そのような炭素繊維束は市販品として入手可能である。サイジング剤は、被処理炭素繊維の整形性を高めるために用いられる一種の糊剤である。サイジング剤は特に限定されず、樹脂によって適宜選択される。水溶性ウレタン、ウレタン、ビニルエステル、エポキシ、及びポリプロピレンなどから適宜選択されるが、通常、ウレタン及びエポキシが好適に用いられる。また、サイジング剤の付着量は、炭素繊維100重量部に対して、通常、0.1〜3重量部、好ましくは0.2〜1重量部である。シクロオレフィンモノマーを含む重合性組成物は低粘度であるため、炭素繊維に対する含浸性に優れており、炭素繊維束が膨潤しやすく、単繊維間の結合力が緩むものと推定される。それゆえ、炭素繊維束に該重合性組成物を均一に含浸させることができる。   The carbon fiber bundle used in the present invention is obtained by bundling single fibers made of carbon fibers with an arbitrary sizing agent. Such a carbon fiber bundle is commercially available. A sizing agent is a kind of paste used to improve the formability of carbon fibers to be treated. The sizing agent is not particularly limited and is appropriately selected depending on the resin. Although appropriately selected from water-soluble urethane, urethane, vinyl ester, epoxy, and polypropylene, urethane and epoxy are usually preferably used. Moreover, the adhesion amount of a sizing agent is 0.1-3 weight part normally with respect to 100 weight part of carbon fibers, Preferably it is 0.2-1 weight part. Since the polymerizable composition containing a cycloolefin monomer has a low viscosity, the carbon fiber bundle is excellent in impregnation property, the carbon fiber bundle is likely to swell, and the bonding force between single fibers is estimated to be loosened. Therefore, the polymerizable composition can be uniformly impregnated into the carbon fiber bundle.

炭素繊維の強度特性としては格別な限定はない。例えば、以下の通りの強度特性を有する炭素繊維から、目的に応じ、所望の強度特性を有するものを適宜選択して用いれば、剛性に優れたプリプレグが得られる。引張強度としては、JIS R7601に従って測定されるストランド引張強度で、通常、0.5〜50GPa、好ましくは1〜10GPa、より好ましくは2〜8GPaの範囲である。引張弾性率としては、JIS R7601に従って測定されるストランド引張弾性率で、通常、100〜1,000GPa、好ましくは200〜800GPa、より好ましくは300〜700GPaの範囲である。伸びとしては、JIS R7601に従って測定されるストランド引張伸びで、通常、0.1〜10%、好ましくは0.5〜5%、より好ましくは1〜3%の範囲である。また、炭素繊維の強度特性がこれらの範囲にあるとき、それを用いて得られる繊維強化複合体において外観性、機械強度、及び靭性が高度にバランスされ、好適である。
これらの炭素繊維は、それぞれ単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
There is no particular limitation on the strength characteristics of the carbon fiber. For example, a prepreg having excellent rigidity can be obtained by appropriately selecting and using carbon fibers having the following strength characteristics according to the purpose. The tensile strength is a strand tensile strength measured according to JIS R7601, and is usually 0.5 to 50 GPa, preferably 1 to 10 GPa, more preferably 2 to 8 GPa. The tensile modulus is a strand tensile modulus measured according to JIS R7601, and is usually in the range of 100 to 1,000 GPa, preferably 200 to 800 GPa, more preferably 300 to 700 GPa. The elongation is a strand tensile elongation measured according to JIS R7601, and is usually 0.1 to 10%, preferably 0.5 to 5%, more preferably 1 to 3%. Further, when the strength characteristics of the carbon fiber are in these ranges, the appearance, mechanical strength, and toughness are highly balanced in the fiber reinforced composite obtained using the carbon fiber, which is preferable.
These carbon fibers can be used alone or in combination of two or more.

本発明に用いられる炭素繊維束を構成する、炭素繊維からなる単繊維(フィラメント)の太さとしては、一般的なものであればよく、特に限定されない。一方、炭素繊維束1本中のフィラメント数としては、格別な限定はないが、通常、1,000〜100,000本、好ましくは6,000〜80,000本、より好ましくは12,000〜60,000本の範囲である。本発明は、ラージトウと称される炭素繊維束、特に、炭素繊維束のフィラメント数が40,000本以上のラージトウを選別する場合に特に好適である。   The thickness of the single fiber (filament) made of carbon fiber that constitutes the carbon fiber bundle used in the present invention is not particularly limited as long as it is general. On the other hand, the number of filaments in one carbon fiber bundle is not particularly limited, but is usually 1,000 to 100,000, preferably 6,000 to 80,000, more preferably 12,000 to The range is 60,000. The present invention is particularly suitable for sorting carbon fiber bundles called large tows, particularly large tows having 40,000 or more filaments in carbon fiber bundles.

また、本発明に用いる炭素繊維束としては、炭素繊維前駆体繊維を合糸した後、耐炎化処理を施して得られる炭素繊維束(特開2003−2989号公報、特開2007−92218号公報)であっても、炭素繊維前駆体繊維に耐炎化処理を施して炭素化繊維を得た後、合糸して得られる炭素繊維束(特開2001−214334号公報)であってもよいが、より割れの少ない炭素繊維束を効率よく得る上では、前者の炭素繊維束を用いるのが好ましい。   Further, as the carbon fiber bundle used in the present invention, carbon fiber bundles obtained by combining a carbon fiber precursor fiber and then applying a flame resistance treatment (JP 2003-2989 A, JP 2007-92218 A). Or a carbon fiber bundle (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-214334) obtained by subjecting the carbon fiber precursor fiber to flameproofing to obtain carbonized fiber, and then combining them. In order to efficiently obtain a carbon fiber bundle with fewer cracks, it is preferable to use the former carbon fiber bundle.

(2)工程(2)
工程(2)は、工程(1)で提供された炭素繊維束を繊維方向に張力5〜20Nで引張って固定し、該炭素繊維束に対し、振動数10〜15Hzで往復動する衝打手段を5〜10秒間当接させるか、又は振動数10〜15Hzで振動する振動手段を5〜10秒間接触させる工程である。炭素繊維束のフィラメント糸条間における所定の割れを指標にして、プリプレグ用強化繊維として好適に用いうる炭素繊維束を選別するにあたっては、上記条件にて、固定した炭素繊維束を衝打するか、又は振動させることが必要である。上記条件を逸脱すると選別精度が低下する。
(2) Step (2)
In step (2), the carbon fiber bundle provided in step (1) is pulled and fixed in the fiber direction with a tension of 5 to 20 N, and the striking means reciprocates at a frequency of 10 to 15 Hz with respect to the carbon fiber bundle. Is contacted for 5 to 10 seconds, or a vibrating means that vibrates at a frequency of 10 to 15 Hz is contacted for 5 to 10 seconds. When selecting a carbon fiber bundle that can be suitably used as a reinforcing fiber for prepreg, using a predetermined crack between filament yarns of the carbon fiber bundle as an index, whether the fixed carbon fiber bundle is struck under the above conditions Or it is necessary to vibrate. When deviating from the above conditions, the sorting accuracy decreases.

この工程は、例えば、図1に示すように行われる。すなわち、炭素繊維束1を、一対の支持体3に、繊維方向に所定の張力で引っ張って固定する。次いで、固定された炭素繊維束1に対し、所定の振動数にて上下方向(矢印の示す方向)に往復動する衝打手段2を所定時間当接させる。衝打手段2は、例えば、モーターなどの公知の駆動源により駆動される。一方、衝打手段2に替えて振動手段を用いる場合には、前記の通り固定された炭素繊維束1に対し、所定の振動数で振動する振動手段を所定時間接触させればよい。振動手段も衝打手段2と同様にして駆動される。   This step is performed, for example, as shown in FIG. That is, the carbon fiber bundle 1 is fixed to the pair of supports 3 by pulling with a predetermined tension in the fiber direction. Next, the hitting means 2 that reciprocates in the vertical direction (direction indicated by the arrow) at a predetermined frequency is brought into contact with the fixed carbon fiber bundle 1 for a predetermined time. The striking means 2 is driven by a known drive source such as a motor. On the other hand, when using vibration means instead of the striking means 2, the vibration means that vibrates at a predetermined frequency may be brought into contact with the carbon fiber bundle 1 fixed as described above for a predetermined time. The vibration means is also driven in the same manner as the striking means 2.

本発明において衝打手段としては、特に限定されるものではないが、炭素繊維束の繊維方向に対し上下方向に往復動し、炭素繊維束に当接させて炭素繊維束を衝打する手段が好ましい。一方、振動手段としては、特に限定されるものではないが、炭素繊維束の繊維方向に対し、上下方向あるいは横方向に振動し、炭素繊維束に接触させて炭素繊維束に振動を与える手段が好ましい。前記好適な衝打手段の例としては、図2において(10a)に示すごとく棒状物、(10b)に示すごとく円柱状物、(10c)と(10d)に示すごとく板状物等が挙げられる。また、後者の例としては、図3において(10e)に示すごとき凸状物が挙げられる。図2と図3中、各手段の長さに相当する幅Wは少なくとも炭素繊維束の幅と同じである。
炭素繊維束は、前記図1に示すように、支持体に、通常、たるみなく固定されることになる。当該炭素繊維束において衝打手段が当接される部位の、炭素繊維束の繊維方向に対する上下方向の変位としては、フィラメント糸条間の所定の割れの存在をより見極めやすくする観点から、5〜10mmの範囲であるのが好ましい。振動手段を用いる場合、炭素繊維束の繊維方向に対して上下方向あるいは横方向に炭素繊維束が変位するが、当該変異の範囲も、同様の観点から、前記範囲であるのが好ましい。
In the present invention, the striking means is not particularly limited, and means for reciprocating vertically with respect to the fiber direction of the carbon fiber bundle and striking the carbon fiber bundle in contact with the carbon fiber bundle. preferable. On the other hand, the vibration means is not particularly limited, and means for vibrating the carbon fiber bundle in the vertical direction or the lateral direction with respect to the fiber direction of the carbon fiber bundle and bringing the carbon fiber bundle into contact with the carbon fiber bundle. preferable. Examples of the suitable striking means include a rod-shaped object as shown in FIG. 2 (10a), a cylindrical object as shown in (10b), and a plate-like object as shown in (10c) and (10d). . Moreover, as an example of the latter, a convex object as shown to (10e) in FIG. 3 is mentioned. 2 and 3, the width W corresponding to the length of each means is at least the same as the width of the carbon fiber bundle.
As shown in FIG. 1, the carbon fiber bundle is usually fixed to the support body without slack. As the displacement in the vertical direction with respect to the fiber direction of the carbon fiber bundle at the portion where the striking means abuts in the carbon fiber bundle, from the viewpoint of making it easier to determine the presence of a predetermined crack between filament yarns, A range of 10 mm is preferred. When the vibration means is used, the carbon fiber bundle is displaced in the vertical direction or the horizontal direction with respect to the fiber direction of the carbon fiber bundle.

工程(2)は、フィラメント糸条間の所定の割れの存在をより見極めやすくする観点から、温度が18〜30℃、及び湿度が40〜90%RHの環境条件にて実施するのが好ましい。   The step (2) is preferably performed under environmental conditions of a temperature of 18 to 30 ° C. and a humidity of 40 to 90% RH from the viewpoint of making it easier to determine the presence of a predetermined crack between filament yarns.

図1のようにして工程(2)を行った後、任意の判別手段により、フィラメント糸条間に幅1mm以上かつ長さ50mm以上の割れが認められるか否かが判断される。すなわち、判別の結果、フィラメント糸条間に幅1mm以上かつ長さ50mm以上の割れが認められない場合には、該炭素繊維束をプリプレグ用強化繊維として採用すると判断し、一方、フィラメント糸条間に幅1mm以上かつ長さ50mm以上の割れが認められる場合には、該炭素繊維束をプリプレグ用強化繊維として採用しないと判断する。   After performing the step (2) as shown in FIG. 1, it is determined by any discriminating means whether or not a crack having a width of 1 mm or more and a length of 50 mm or more is recognized between the filament yarns. That is, as a result of the determination, if no cracks having a width of 1 mm or more and a length of 50 mm or more are observed between the filament yarns, it is determined that the carbon fiber bundle is adopted as a reinforcing fiber for prepreg. When a crack having a width of 1 mm or more and a length of 50 mm or more is observed, it is determined that the carbon fiber bundle is not adopted as a prepreg reinforcing fiber.

判別手段としては、炭素繊維束に前記の通りの割れがあるか否かを判別できるものであれば、特に限定されない。例えば、肉眼による目視観察、拡大鏡を使用する目視観察、光の透過率の変化等を利用した判別手段等が挙げられる。   The discriminating means is not particularly limited as long as it can discriminate whether or not there is a crack as described above in the carbon fiber bundle. For example, visual observation with the naked eye, visual observation using a magnifying glass, discrimination means using a change in light transmittance, and the like can be given.

本発明の選別方法によれば、実質的に繊維割れのない優れたプリプレグが得られうる炭素繊維束を簡便かつ効率よく選別することができる。   According to the sorting method of the present invention, it is possible to easily and efficiently sort a carbon fiber bundle from which an excellent prepreg substantially free of fiber cracks can be obtained.

2)プリプレグの製造方法
本発明のプリプレグの製造方法は、上記本発明の選別方法に従って炭素繊維束を選別する工程(I)、及び工程(I)で選別した炭素繊維束を開繊し、開繊した炭素繊維に架橋性樹脂を含有する樹脂組成物を含浸させることにより、プリプレグを得る工程(IIa)、又は、工程(I)で選別した炭素繊維束を開繊し、開繊した炭素繊維にシクロオレフィンモノマー及びメタセシス重合触媒を含有する重合性組成物を含浸させ、該重合性組成物を塊状重合させることにより、プリプレグを得る工程(IIb)を有する。
2) Manufacturing method of prepreg The manufacturing method of the prepreg of the present invention includes a step (I) of selecting a carbon fiber bundle according to the above-described selection method of the present invention, and opening the carbon fiber bundle selected in the step (I). Carbon fiber obtained by opening the carbon fiber bundle selected in the step (IIa) or the step (I) of obtaining a prepreg by impregnating a fiber composition containing a crosslinkable resin into the fiber A step (IIb) of obtaining a prepreg by impregnating with a polymerizable composition containing a cycloolefin monomer and a metathesis polymerization catalyst and bulk polymerizing the polymerizable composition.

(I)工程(I)
工程(I)では、上述した本発明の炭素繊維束の選別方法に従って炭素繊維束を選別する。工程(I)の詳細は、上述した本発明の選別方法で述べたとおりである。
本発明のプリプレグの製造方法において、工程(I)と、工程(IIa)又は工程(IIb)とは、別々に行っても、連続して行っても良い。別々に行う場合、工程(I)で炭素繊維束を予め選別しておき、次いで、選別された炭素繊維束を工程(IIa)又は工程(IIb)に供し、プリプレグを製造すればよい。この場合の態様としては、例えば、図1のようにして予め選別された炭素繊維束を、図6に示すようなプリプレグの製造装置に供してプリプレグを製造することが挙げられる。連続して行う場合は、工程(I)に供された炭素繊維束を連続的に工程(IIa)又は工程(IIb)に供し、プリプレグを製造すればよい。この場合の態様としては、例えば、図1に示すような炭素繊維束の選別手段と、図6に示すようなプリプレグの製造装置とを、この順で適宜組合わせることによりプリプレグを製造することが挙げられる。なお、連続して行う場合、選別手段において炭素繊維束に所定の割れの発生が認められた場合、該炭素繊維束を用いたプリプレグの製造は中止されることになる。従って、この場合の選別手段は炭素繊維束の品質確認としての意義が大きい。
(I) Step (I)
In step (I), the carbon fiber bundle is selected according to the above-described method for selecting a carbon fiber bundle of the present invention. The details of the step (I) are as described in the above-described screening method of the present invention.
In the method for producing a prepreg of the present invention, the step (I) and the step (IIa) or the step (IIb) may be performed separately or continuously. When performing separately, the carbon fiber bundle is previously selected in step (I), and then the selected carbon fiber bundle is subjected to step (IIa) or step (IIb) to produce a prepreg. As an aspect in this case, for example, a carbon fiber bundle that has been preliminarily selected as shown in FIG. 1 is used in a prepreg manufacturing apparatus as shown in FIG. 6 to manufacture a prepreg. When performing continuously, the carbon fiber bundle subjected to step (I) may be continuously subjected to step (IIa) or step (IIb) to produce a prepreg. As an aspect in this case, for example, a prepreg can be manufactured by appropriately combining a carbon fiber bundle sorting unit as shown in FIG. 1 and a prepreg manufacturing apparatus as shown in FIG. Can be mentioned. In addition, when performing continuously, when the generation | occurrence | production of a predetermined crack is recognized in the carbon fiber bundle in the selection means, manufacture of the prepreg using this carbon fiber bundle will be stopped. Therefore, the selection means in this case is significant as a quality confirmation of the carbon fiber bundle.

(II)工程(IIa)又は工程(IIb)
本発明のプリプレグの製造方法において、工程(IIa)は、工程(I)で選別した炭素繊維束を開繊し、開繊した炭素繊維に架橋性樹脂を含有する樹脂組成物を含浸させてプリプレグを得る工程である。また、工程(IIb)は、工程(I)で選別した炭素繊維束を開繊し、開繊した炭素繊維にシクロオレフィンモノマー及びメタセシス重合触媒を含有する重合性組成物を含浸させ、該重合性組成物を塊状重合させることにより、プリプレグを得る工程である。
(II) Step (IIa) or Step (IIb)
In the method for producing a prepreg of the present invention, in the step (IIa), the carbon fiber bundle selected in the step (I) is opened, and the opened carbon fiber is impregnated with a resin composition containing a crosslinkable resin. It is the process of obtaining. In step (IIb), the carbon fiber bundle selected in step (I) is opened, and the opened carbon fiber is impregnated with a polymerizable composition containing a cycloolefin monomer and a metathesis polymerization catalyst. This is a step of obtaining a prepreg by bulk polymerization of the composition.

前記工程(IIa)及び(IIb)の前段に行う、「工程(I)で選別した炭素繊維束を開繊する」とは、工程(I)で選別した炭素繊維束をほぐし、連続して幅広く、薄い状態にすることをいう。炭素繊維束を開繊することにより、厚み方向の繊維本数を少なくして、炭素繊維束中への、架橋性樹脂を含有する樹脂組成物、又は、シクロオレフィンモノマー及びメタセシス重合触媒を含有する重合性組成物の含浸を、より短時間でより均一に行わせることができる。   “Opening the carbon fiber bundle selected in step (I)” performed before the steps (IIa) and (IIb) means that the carbon fiber bundle selected in step (I) is loosened and continuously widened. To make it thin. Polymerization containing a resin composition containing a crosslinkable resin or a cycloolefin monomer and a metathesis polymerization catalyst into the carbon fiber bundle by reducing the number of fibers in the thickness direction by opening the carbon fiber bundle. The impregnation of the adhesive composition can be performed more uniformly in a shorter time.

炭素繊維束を開繊する方法としては、特に制限されず、例えば、丸棒で繊維をしごく方法(特開昭60−9961号公報)、水流や高圧空気流をあて各繊維をばらけさせる方法(特開昭52−151362号公報、特開昭57−77342号公報)、超音波で各繊維を振動させる方法(特開平1−282362号公報)、表面処理を施した2本のロール間に一定速度の空気を一方向に流しながら、繊維束を一方向に一定速度で走行させる方法(特許3063019)、連続的に走行する繊維束を衝打した後、ロール軸方向に振動する横振動ロール、及び/又は繊維束の走行方向に関して上下方向に振動するたて振動ロールを用いて開繊する方法(特開2004−225222号公報)等が挙げられる。   The method for opening the carbon fiber bundle is not particularly limited. For example, a method of squeezing the fiber with a round bar (Japanese Patent Laid-Open No. 60-9961), a method of spreading each fiber by applying a water stream or a high-pressure air stream. (Japanese Patent Laid-Open No. 52-151362, Japanese Patent Laid-Open No. 57-77342), a method of vibrating each fiber with ultrasonic waves (Japanese Patent Laid-Open No. 1-282362), between two rolls subjected to surface treatment A method of running a fiber bundle at a constant speed in one direction while flowing air at a constant speed (Patent 3063019), a transverse vibrating roll that vibrates in the roll axis direction after striking a continuously running fiber bundle And / or a method of opening using a vertical vibrating roll that vibrates in the vertical direction with respect to the traveling direction of the fiber bundle (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-225222).

工程(IIa)で用いる架橋性樹脂としては、架橋可能な官能基又は架橋性の炭素―炭素不飽和結合を有する樹脂であればよく、特に限定されない。当該樹脂としては、例えば、シクロオレフィンポリマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、トリアジン樹脂、メラミン樹脂や、これらを変性して得られる変性樹脂等が挙げられ、これらは、それぞれ単独で、あるいは2種以上組み合わせて用いることができる。   The crosslinkable resin used in step (IIa) is not particularly limited as long as it is a resin having a crosslinkable functional group or a crosslinkable carbon-carbon unsaturated bond. Examples of the resin include a cycloolefin polymer, an epoxy resin, a phenol resin, a polyimide resin, a triazine resin, a melamine resin, a modified resin obtained by modifying these, and these may be used alone or 2 It can be used in combination of more than one species.

これらの中でも、炭素繊維への含浸性が良いことから、シクロオレフィンポリマーが好ましい。また、シクロオレフィンポリマーとしては、シクロオレフィンモノマーを公知の方法により開環重合することにより得られるものを用いることがより好ましい。
前記架橋可能な官能基としては、例えば、エポキシ基、水酸基、イソシアネート基、及びスルホン酸基等が挙げられる。架橋性の炭素―炭素不飽和結合については後述する。
Among these, cycloolefin polymers are preferred because of their good impregnation into carbon fibers. Moreover, as a cycloolefin polymer, it is more preferable to use what is obtained by ring-opening-polymerizing a cycloolefin monomer by a well-known method.
Examples of the crosslinkable functional group include an epoxy group, a hydroxyl group, an isocyanate group, and a sulfonic acid group. The crosslinkable carbon-carbon unsaturated bond will be described later.

本発明においては、炭素繊維束に含浸させる樹脂組成物は、得られる繊維強化複合体の線膨張率を低減させ、かつ弾性率を向上させ、機械強度を高める観点から、前記架橋性樹脂に加えて無機充填剤を含有することが好ましい。   In the present invention, the resin composition to be impregnated into the carbon fiber bundle is added to the crosslinkable resin from the viewpoint of reducing the linear expansion coefficient of the obtained fiber-reinforced composite and improving the elastic modulus and increasing the mechanical strength. It is preferable to contain an inorganic filler.

用いる無機充填剤としては、特に限定されない。例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の水酸化物;酸化ケイ素(シリカ)、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン等の酸化物;マイカ、カオリン、フライアッシュ、タルク、雲母等のケイ酸塩;チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム等のチタン酸塩;炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム等の炭酸塩;炭化ケイ素、炭化硼素等の炭化物;窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素等の窒化物;ガラス粉末;カーボンブラック;アルミニウムやニッケル等の金属粒子;等が挙げられる。これらの無機充填剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上組み合わせて用いることができる。また、これらの無機充填剤として、公知の、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、及びアルミニウム系カップリング剤等で表面処理したものを用いることもできる。   The inorganic filler to be used is not particularly limited. For example, hydroxides such as aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide; oxides such as silicon oxide (silica), aluminum oxide, magnesium oxide, zinc oxide, titanium oxide; mica, kaolin, fly ash, talc, Silicates such as mica; titanates such as barium titanate, strontium titanate and calcium titanate; carbonates such as sodium carbonate and calcium carbonate; carbides such as silicon carbide and boron carbide; aluminum nitride, boron nitride and nitride Examples thereof include nitrides such as silicon; glass powder; carbon black; metal particles such as aluminum and nickel; These inorganic fillers can be used alone or in combination of two or more. Moreover, what was surface-treated with a well-known silane coupling agent, titanate coupling agent, aluminum coupling agent, etc. can also be used as these inorganic fillers.

無機充填剤の平均粒子径は、好ましくは、0.005μm以上100μm未満であり、より好ましくは0.01μm以上50μm未満、さらに好ましくは0.05μm以上25μm未満である。無機充填剤の平均粒子径が大きすぎると、炭素繊維束を構成する単繊維間に入り込み難くなり、機械強度の向上効果が得難くなる。なお、無機充填剤の平均粒子径は、無機充填剤を構成する各粒子を三次元的にみたときの長手方向と短手方向の長さの平均値である。   The average particle diameter of the inorganic filler is preferably 0.005 μm or more and less than 100 μm, more preferably 0.01 μm or more and less than 50 μm, still more preferably 0.05 μm or more and less than 25 μm. When the average particle diameter of the inorganic filler is too large, it becomes difficult to enter between the single fibers constituting the carbon fiber bundle, and it is difficult to obtain an effect of improving the mechanical strength. The average particle diameter of the inorganic filler is an average value of the lengths in the longitudinal direction and the short direction when each particle constituting the inorganic filler is viewed three-dimensionally.

無機充填剤の含有量は、樹脂組成物100体積%中、通常、0.5〜50体積%である。無機充填剤の含有量が少なすぎると、また、多すぎても、無機充填剤の炭素繊維への分散性が低下し、得られる繊維強化複合体において機械強度の向上効果が得にくくなる。   Content of an inorganic filler is 0.5-50 volume% normally in 100 volume% of resin compositions. If the content of the inorganic filler is too small or too large, the dispersibility of the inorganic filler in the carbon fiber is lowered, and it is difficult to obtain the effect of improving the mechanical strength in the obtained fiber-reinforced composite.

前記樹脂組成物には、所望により、架橋剤や架橋助剤を含有させてもよい。
架橋剤は、架橋性樹脂において架橋反応を誘起させる目的で使用される。架橋剤を含有させることにより、架橋性樹脂の架橋性を効果的に高めることができる。
If desired, the resin composition may contain a crosslinking agent or a crosslinking aid.
The crosslinking agent is used for the purpose of inducing a crosslinking reaction in the crosslinkable resin. By containing a crosslinking agent, the crosslinkability of the crosslinkable resin can be effectively enhanced.

用いる架橋剤としては、特に限定されないが、通常、ラジカル発生剤が好適に用いられる。ラジカル発生剤としては、例えば、有機過酸化物、ジアゾ化合物、及び非極性ラジカル発生剤等が挙げられ、好ましくは有機過酸化物、及び非極性ラジカル発生剤である。   Although it does not specifically limit as a crosslinking agent to be used, Usually, a radical generator is used suitably. Examples of the radical generator include organic peroxides, diazo compounds, and nonpolar radical generators, and organic peroxides and nonpolar radical generators are preferable.

有機過酸化物としては、例えば、t−ブチルヒドロペルオキシド、p−メンタンヒドロペルオキシド、及びクメンヒドロペルオキシド等のヒドロペルオキシド類;ジクミルペルオキシド、t−ブチルクミルペルオキシド、α,α’−ビス(t−ブチルペルオキシ−m−イソプロピル)ベンゼン、ジ−t−ブチルペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルペルオキシ)−3−ヘキシン、及び2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルペルオキシ)ヘキサン等のジアルキルペルオキシド類;ジプロピオニルペルオキシドやベンゾイルペルオキシド等のジアシルペルオキシド類;2,2−ジ(t−ブチルペルオキシ)ブタン、1,1−ジ(t−ヘキシルペルオキシ)シクロヘキサン、1,1−ジ(t−ブチルペルオキシ)−2−メチルシクロヘキサン、及び1,1−ジ(t−ブチルペルオキシ)シクロヘキサン等のペルオキシケタール類;t−ブチルペルオキシアセテートやt−ブチルペルオキシベンゾエート等のペルオキシエステル類;t−ブチルペルオキシイソプロピルカルボナートやジ(イソプロピルペルオキシ)ジカルボナート等のペルオキシカルボナート類;t−ブチルトリメチルシリルペルオキシド等のアルキルシリルペルオキシド類;3,3,5,7,7−ペンタメチル−1,2,4−トリオキセパン、3,6,9−トリエチル−3,6,9−トリメチル−1,4,7−トリパーオキソナン、及び3,6−ジエチル−3,6−ジメチル−1,2,4,5−テトロキサン等の環状パーオキサイド類;が挙げられる。なかでも、重合反応に対する障害が少ない点で、ジアルキルペルオキシド類、ペルオキシケタール類、及び環状パーオキサイド類が好ましい。   Examples of the organic peroxide include hydroperoxides such as t-butyl hydroperoxide, p-menthane hydroperoxide, and cumene hydroperoxide; dicumyl peroxide, t-butylcumyl peroxide, α, α′-bis (t -Butylperoxy-m-isopropyl) benzene, di-t-butyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) -3-hexyne, and 2,5-dimethyl-2,5- Dialkyl peroxides such as di (t-butylperoxy) hexane; diacyl peroxides such as dipropionyl peroxide and benzoyl peroxide; 2,2-di (t-butylperoxy) butane, 1,1-di (t-hexylperoxy) Cyclohexane, 1,1-di (t-butylperoxy) -2-me Peroxyketals such as tilcyclohexane and 1,1-di (t-butylperoxy) cyclohexane; peroxyesters such as t-butylperoxyacetate and t-butylperoxybenzoate; t-butylperoxyisopropylcarbonate and di (isopropyl) Peroxycarbonates such as peroxy) dicarbonate; alkylsilyl peroxides such as t-butyltrimethylsilyl peroxide; 3,3,5,7,7-pentamethyl-1,2,4-trioxepane, 3,6,9-triethyl- Cyclic peroxides such as 3,6,9-trimethyl-1,4,7-triperoxonane and 3,6-diethyl-3,6-dimethyl-1,2,4,5-tetroxane; It is done. Of these, dialkyl peroxides, peroxyketals, and cyclic peroxides are preferred in that there are few obstacles to the polymerization reaction.

ジアゾ化合物としては、例えば、4,4’−ビスアジドベンザル(4−メチル)シクロヘキサノンや2,6−ビス(4’−アジドベンザル)シクロヘキサノン等が挙げられる。   Examples of the diazo compound include 4,4'-bisazidobenzal (4-methyl) cyclohexanone and 2,6-bis (4'-azidobenzal) cyclohexanone.

非極性ラジカル発生剤としては、2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタン、3,4−ジメチル−3,4−ジフェニルヘキサン、1,1,2−トリフェニルエタン、及び1,1,1−トリフェニル−2−フェニルエタン等が挙げられる。   Nonpolar radical generators include 2,3-dimethyl-2,3-diphenylbutane, 3,4-dimethyl-3,4-diphenylhexane, 1,1,2-triphenylethane, and 1,1,1 -Triphenyl-2-phenylethane and the like.

ラジカル発生剤を架橋剤として使用する場合、1分間半減期温度は、硬化(プリプレグの架橋)の条件により適宜選択されるが、通常、100〜300℃、好ましくは150〜250℃、より好ましくは160〜230℃の範囲である。ここで1分間半減期温度は、ラジカル発生剤の半量が1分間で分解する温度である。ラジカル発生剤の1分間半減期温度は、例えば、各ラジカル発生剤メーカー(例えば、日本油脂株式会社)のカタログやホームページを参照すればよい。
上記ラジカル発生剤は、それぞれ単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
When a radical generator is used as a crosslinking agent, the 1 minute half-life temperature is appropriately selected depending on the conditions of curing (crosslinking of the prepreg), but is usually 100 to 300 ° C, preferably 150 to 250 ° C, more preferably. It is the range of 160-230 degreeC. Here, the half-life temperature for 1 minute is a temperature at which half of the radical generator decomposes in 1 minute. The 1-minute half-life temperature of the radical generator may be referred to, for example, a catalog or homepage of each radical generator manufacturer (for example, Nippon Oil & Fats Co., Ltd.).
The above radical generators can be used alone or in combination of two or more.

ラジカル発生剤の配合量としては、架橋性樹脂100重量部に対して、通常、0.01〜10重量部、好ましくは0.1〜10重量部、より好ましくは0.5〜5重量部の範囲である。   The blending amount of the radical generator is usually 0.01 to 10 parts by weight, preferably 0.1 to 10 parts by weight, more preferably 0.5 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the crosslinkable resin. It is a range.

架橋助剤としては、架橋性樹脂の架橋反応に関与可能な架橋性の炭素−炭素不飽和結合を2以上有する多官能化合物が挙げられる。架橋助剤を構成する化合物中に含有される架橋性の炭素−炭素不飽和結合は、例えば、分子末端に存在するビニリデン基として存在することが好ましく、特に、イソプロペニル基やメタクリル基として存在することがより好ましく、メタクリル基として存在することがさらに好ましい。   Examples of the crosslinking assistant include polyfunctional compounds having two or more crosslinkable carbon-carbon unsaturated bonds that can participate in the crosslinking reaction of the crosslinkable resin. The crosslinkable carbon-carbon unsaturated bond contained in the compound constituting the crosslinking aid is preferably present, for example, as a vinylidene group present at the molecular end, and particularly as an isopropenyl group or a methacryl group. It is more preferable that it exists as a methacryl group.

架橋助剤の具体例としては、p−ジイソプロペニルベンゼン、m−ジイソプロペニルベンゼン、及びo−ジイソプロペニルベンゼン等の、イソプロペニル基を2つ有する多官能化合物等の、イソプロペニル基を2以上有する多官能化合物;エチレンジメタクリレート、1,3−ブチレンジメタクリレート、1,4−ブチレンジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、及び2,2’−ビス(4−メタクリロキシジエトキシフェニル)プロパン等の、メタクリル基を2つ有する多官能化合物や、トリメチロ−ルプロパントリメタクリレートやペンタエリトリトールトリメタクリレート等の、メタクリル基を3つ有する多官能化合物等の、メタクリル基を2以上有する多官能化合物;等を挙げることができる。これらの中でも、架橋助剤としては、得られる繊維強化複合体の耐熱性や耐クラック性を向上させる観点から、メタクリル基を2以上有する多官能化合物が好ましい。メタクリル基を2以上有する多官能化合物の中では、特に、トリメチロ−ルプロパントリメタクリレートやペンタエリトリトールトリメタクリレート等の、メタクリル基を3つ有する多官能化合物がより好適である。
これらの架橋助剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
Specific examples of the crosslinking aid include isopropenyl groups such as polyfunctional compounds having two isopropenyl groups such as p-diisopropenylbenzene, m-diisopropenylbenzene, and o-diisopropenylbenzene. 2 or more polyfunctional compounds; ethylene dimethacrylate, 1,3-butylene dimethacrylate, 1,4-butylene dimethacrylate, 1,6-hexanediol dimethacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, ethylene glycol dimethacrylate Polyfunctional compounds having two methacrylic groups such as triethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, and 2,2′-bis (4-methacryloxydiethoxyphenyl) propane, and trimethylo- And polyfunctional compounds having two or more methacrylic groups, such as polyfunctional compounds having three methacrylic groups, such as rupropane trimethacrylate and pentaerythritol trimethacrylate. Among these, as the crosslinking aid, a polyfunctional compound having two or more methacryl groups is preferable from the viewpoint of improving the heat resistance and crack resistance of the obtained fiber-reinforced composite. Among polyfunctional compounds having two or more methacrylic groups, polyfunctional compounds having three methacrylic groups such as trimethylolpropane trimethacrylate and pentaerythritol trimethacrylate are more preferable.
These crosslinking aids can be used alone or in combination of two or more.

架橋助剤の配合量は、架橋性樹脂100重量部に対して、通常、0.1〜100重量部、好ましくは0.5〜50重量部、より好ましくは1〜30重量部である。   The amount of the crosslinking aid is usually 0.1 to 100 parts by weight, preferably 0.5 to 50 parts by weight, and more preferably 1 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the crosslinkable resin.

前記樹脂組成物には、例えば、老化防止剤、着色剤、光安定剤、及び発泡剤等の上記以外の配合剤をさらに含有させてもよい。
老化防止剤としては、フェノール系老化防止剤、アミン系老化防止剤、リン系老化防止剤及びイオウ系老化防止剤からなる群から選ばれる少なくとも1種の老化防止剤が挙げられる。これら老化防止剤を配合することにより、架橋反応を阻害しないで、得られる繊維強化複合体の耐熱性を高度に向上させることができ、好適である。
着色剤としては、染料や顔料等が用いられる。染料の種類は多様であり、公知のものを適宜選択して使用すればよい。これらのその他の配合剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができ、その使用量は、本発明の効果を損ねない範囲で適宜選択される。
For example, the resin composition may further contain a compounding agent other than the above, such as an anti-aging agent, a colorant, a light stabilizer, and a foaming agent.
Examples of the anti-aging agent include at least one anti-aging agent selected from the group consisting of a phenol-based anti-aging agent, an amine-based anti-aging agent, a phosphorus-based anti-aging agent and a sulfur-based anti-aging agent. By blending these anti-aging agents, the heat resistance of the fiber-reinforced composite obtained can be highly improved without inhibiting the crosslinking reaction, which is preferable.
As the colorant, a dye or a pigment is used. There are various kinds of dyes, and known ones may be appropriately selected and used. These other compounding agents can be used alone or in combination of two or more, and the amount used is appropriately selected within a range not impairing the effects of the present invention.

前記樹脂組成物を調製するために用いる溶剤としては特に限定されないが、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;酢酸エチル等のエステル類;エチレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル類;N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド類;メタノール、エタノール等のアルコール類;が挙げられる。   Although it does not specifically limit as a solvent used in order to prepare the said resin composition, For example, Ketones, such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone; Aromatic hydrocarbons, such as toluene and xylene; Esters, such as ethyl acetate; And ethers such as ethylene glycol monomethyl ether; amides such as N, N-dimethylformamide; alcohols such as methanol and ethanol.

前記樹脂組成物を炭素繊維へ含浸させる方法としては特に限定されないが、例えば、樹脂組成物を、スプレーコート法、ディップコート法、ロールコート法、カーテンコート法、ダイコート法、及びスリットコート法等の公知の方法により炭素繊維に塗布し、所望によりその上に保護フィルムを重ね、上側からローラー等で押圧することにより行うことができる。   The method for impregnating the carbon fiber with the resin composition is not particularly limited. For example, the resin composition may be spray coating, dip coating, roll coating, curtain coating, die coating, and slit coating. It can apply by apply | coating to a carbon fiber by a well-known method, stacking a protective film on it as needed, and pressing with a roller etc. from an upper side.

一方、前記工程(IIb)では、工程(I)で選別した炭素繊維束を開繊し、開繊した炭素繊維に、シクロオレフィンモノマー及びメタセシス重合触媒を含有する重合性組成物を含浸させ、該重合性組成物を塊状重合させることにより、プリプレグを得る。   On the other hand, in the step (IIb), the carbon fiber bundle selected in the step (I) is opened, and the opened carbon fiber is impregnated with a polymerizable composition containing a cycloolefin monomer and a metathesis polymerization catalyst, A prepreg is obtained by bulk polymerization of the polymerizable composition.

前記重合性組成物を構成するシクロオレフィンモノマーは、炭素原子で形成される脂環構造を有し、かつ該脂環構造中に開環重合性の炭素−炭素二重結合を1つ有する化合物である。   The cycloolefin monomer constituting the polymerizable composition is a compound having an alicyclic structure formed of carbon atoms and having one ring-opening polymerizable carbon-carbon double bond in the alicyclic structure. is there.

シクロオレフィンモノマーの脂環構造としては、単環、多環、縮合多環、橋かけ環及びこれらの組み合わせ多環等が挙げられる。各脂環構造を構成する炭素数に特に限定はないが、通常、4〜30個、好ましくは5〜20個、より好ましくは5〜15個である。
シクロオレフィンモノマーは、アルキル基、アルケニル基、アルキリデン基、及びアリール基等の、炭素数1〜30の炭化水素基や、カルボキシル基又は酸無水物基等の極性基を置換基として有していてもよい。
Examples of the alicyclic structure of the cycloolefin monomer include monocycles, polycycles, condensed polycycles, bridged rings, and combination polycycles thereof. Although there is no limitation in particular in carbon number which comprises each alicyclic structure, Usually, 4-30 pieces, Preferably it is 5-20 pieces, More preferably, it is 5-15 pieces.
The cycloolefin monomer has a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms such as an alkyl group, an alkenyl group, an alkylidene group, and an aryl group, and a polar group such as a carboxyl group or an acid anhydride group as a substituent. Also good.

シクロオレフィンモノマーとしては、単環のシクロオレフィンモノマーと多環のシクロオレフィンモノマーのいずれをも用いることができる。得られる繊維強化複合体の耐熱性を向上させる観点から、多環のシクロオレフィンモノマーが好ましい。多環のシクロオレフィンモノマーとしては、特にノルボルネン系モノマーが好ましい。
「ノルボルネン系モノマー」とは、ノルボルネン環構造を分子内に有するシクロオレフィンモノマーをいう。例えば、ノルボルネン類、ジシクロペンタジエン類、及びテトラシクロドデセン類等が挙げられる。
As the cycloolefin monomer, either a monocyclic cycloolefin monomer or a polycyclic cycloolefin monomer can be used. From the viewpoint of improving the heat resistance of the obtained fiber-reinforced composite, a polycyclic cycloolefin monomer is preferable. As the polycyclic cycloolefin monomer, a norbornene-based monomer is particularly preferable.
The “norbornene monomer” refers to a cycloolefin monomer having a norbornene ring structure in the molecule. For example, norbornenes, dicyclopentadiene, tetracyclododecenes and the like can be mentioned.

シクロオレフィンモノマーとしては、架橋性の炭素−炭素不飽和結合を持たないものと、架橋性の炭素−炭素不飽和結合を1以上有するもののいずれをも用いることができる。
本明細書において「架橋性の炭素−炭素不飽和結合」とは、開環重合には関与せず、架橋反応に関与可能な炭素−炭素不飽和結合をいう。架橋反応とは橋架け構造を形成する反応であり、縮合反応、付加反応、ラジカル反応、及びメタセシス反応等、種々の形態のものが存在するが、本発明においては、通常、ラジカル架橋反応又はメタセシス架橋反応、特にラジカル架橋反応をいう。架橋性の炭素−炭素不飽和結合としては、芳香族炭素−炭素不飽和結合を除く炭素−炭素不飽和結合、すなわち、脂肪族炭素−炭素二重結合又は三重結合が挙げられ、本発明においては、通常、脂肪族炭素−炭素二重結合をいう。架橋性の炭素−炭素不飽和結合を1以上有するシクロオレフィンモノマー中、不飽和結合の位置は特に限定されるものではなく、炭素原子で形成される脂環構造内の他、該脂環構造以外の任意の位置、例えば、側鎖の末端や内部に存在していてもよい。例えば、前記脂肪族炭素−炭素二重結合は、ビニル基(CH=CH−)、ビニリデン基(CH=C<)、又はビニレン基(−CH=CH−)として存在し得、良好にラジカル架橋性を発揮することから、ビニル基及び/又はビニリデン基として存在するのが好ましく、ビニリデン基として存在するのがより好ましい。
As the cycloolefin monomer, any of those having no crosslinkable carbon-carbon unsaturated bond and those having one or more crosslinkable carbon-carbon unsaturated bonds can be used.
As used herein, “crosslinkable carbon-carbon unsaturated bond” refers to a carbon-carbon unsaturated bond that does not participate in ring-opening polymerization and can participate in a crosslinking reaction. The crosslinking reaction is a reaction that forms a bridge structure, and there are various forms such as a condensation reaction, an addition reaction, a radical reaction, and a metathesis reaction. However, in the present invention, a radical crosslinking reaction or a metathesis is usually performed. It refers to a crosslinking reaction, particularly a radical crosslinking reaction. Examples of the crosslinkable carbon-carbon unsaturated bond include carbon-carbon unsaturated bonds other than aromatic carbon-carbon unsaturated bonds, that is, aliphatic carbon-carbon double bonds or triple bonds. Usually refers to an aliphatic carbon-carbon double bond. In the cycloolefin monomer having one or more crosslinkable carbon-carbon unsaturated bonds, the position of the unsaturated bond is not particularly limited, and in addition to the alicyclic structure formed by carbon atoms, other than the alicyclic structure It may be present at any position of, for example, at the end or inside of the side chain. For example, the aliphatic carbon-carbon double bond may exist as a vinyl group (CH 2 ═CH—), a vinylidene group (CH 2 ═C <), or a vinylene group (—CH═CH—). Since it exhibits radical crosslinkability, it preferably exists as a vinyl group and / or vinylidene group, and more preferably as a vinylidene group.

架橋性の炭素−炭素不飽和結合を持たないシクロオレフィンモノマーとしては、例えば、シクロペンテン、3−メチルシクロペンテン、4−メチルシクロペンテン、3,4−ジメチルシクロペンテン、3,5−ジメチルシクロペンテン、3−クロロシクロペンテン、シクロへキセン、3−メチルシクロへキセン、4−メチルシクロヘキセン、3,4−ジメチルシクロヘキセン、3−クロロシクロヘキセン、及びシクロへプテン等の単環シクロオレフィンモノマー;ノルボルネン、5−メチル−2−ノルボルネン、5−エチル−2−ノルボルネン、5−プロピル−2−ノルボルネン、5,6−ジメチル−2−ノルボルネン、1−メチル−2−ノルボルネン、7−メチル−2−ノルボルネン、5,5,6−トリメチル−2−ノルボルネン、5−フェニル−2−ノルボルネン、テトラシクロドデセン、1,4,5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレン(TCD)、2−メチル−1,4,5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレン、2−エチル−1,4,5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレン、2,3−ジメチル−1,4,5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレン、2−ヘキシル−1,4,5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレン、2−エチリデン−1,4,5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレン、2−フルオロ−1,4,5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレン、1,5−ジメチル−1,4,5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレン、2−シクロへキシル−1,4,5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレン、2,3−ジクロロ−1,4,5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレン、2−イソブチル−1,4,5,8−ジメタノ−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレン、1,2−ジヒドロジシクロペンタジエン、5−クロロ−2−ノルボルネン、5,5−ジクロロ−2−ノルボルネン、5−フルオロ−2−ノルボルネン、5,5,6−トリフルオロ−6−トリフルオロメチル−2−ノルボルネン、5−クロロメチル−2−ノルボルネン、5−メトキシ−2−ノルボルネン、5,6−ジカルボキシル−2−ノルボルネンアンハイドレート、5−ジメチルアミノ−2−ノルボルネン、及び5−シアノ−2−ノルボルネン等のノルボルネン系モノマー;を挙げることができ、好ましくは架橋性の炭素−炭素不飽和結合を持たないノルボルネン系モノマーである。   Examples of cycloolefin monomers having no crosslinkable carbon-carbon unsaturated bond include cyclopentene, 3-methylcyclopentene, 4-methylcyclopentene, 3,4-dimethylcyclopentene, 3,5-dimethylcyclopentene, and 3-chlorocyclopentene. Monocyclic cycloolefin monomers such as cyclohexene, 3-methylcyclohexene, 4-methylcyclohexene, 3,4-dimethylcyclohexene, 3-chlorocyclohexene, and cycloheptene; norbornene, 5-methyl-2-norbornene, 5-ethyl-2-norbornene, 5-propyl-2-norbornene, 5,6-dimethyl-2-norbornene, 1-methyl-2-norbornene, 7-methyl-2-norbornene, 5,5,6-trimethyl- 2-norbornene, 5-fu Nyl-2-norbornene, tetracyclododecene, 1,4,5,8-dimethano-1,2,3,4,4a, 5,8,8a-octahydronaphthalene (TCD), 2-methyl-1, 4,5,8-dimethano-1,2,3,4,4a, 5,8,8a-octahydronaphthalene, 2-ethyl-1,4,5,8-dimethano-1,2,3,4 4a, 5,8,8a-octahydronaphthalene, 2,3-dimethyl-1,4,5,8-dimethano-1,2,3,4,4a, 5,8,8a-octahydronaphthalene, 2- Hexyl-1,4,5,8-dimethano-1,2,3,4,4a, 5,8,8a-octahydronaphthalene, 2-ethylidene-1,4,5,8-dimethano-1,2, 3,4,4a, 5,8,8a-octahydronaphthalene, 2-fluoro-1,4 5,8-dimethano-1,2,3,4,4a, 5,8,8a-octahydronaphthalene, 1,5-dimethyl-1,4,5,8-dimethano-1,2,3,4 4a, 5,8,8a-octahydronaphthalene, 2-cyclohexyl-1,4,5,8-dimethano-1,2,3,4,4a, 5,8,8a-octahydronaphthalene, 2, 3-dichloro-1,4,5,8-dimethano-1,2,3,4,4a, 5,8,8a-octahydronaphthalene, 2-isobutyl-1,4,5,8-dimethano-1, 2,3,4,4a, 5,8,8a-octahydronaphthalene, 1,2-dihydrodicyclopentadiene, 5-chloro-2-norbornene, 5,5-dichloro-2-norbornene, 5-fluoro-2 -Norbornene, 5,5,6-trifluoro-6-trif Fluoromethyl-2-norbornene, 5-chloromethyl-2-norbornene, 5-methoxy-2-norbornene, 5,6-dicarboxyl-2-norbornene anhydrate, 5-dimethylamino-2-norbornene, and 5-cyano Norbornene monomers such as -2-norbornene; and preferred are norbornene monomers having no crosslinkable carbon-carbon unsaturated bond.

架橋性の炭素−炭素不飽和結合を1以上有するシクロオレフィンモノマーとしては、例えば、3−ビニルシクロヘキセン、4−ビニルシクロヘキセン、1,3−シクロペンタジエン、1,3−シクロへキサジエン、1,4−シクロへキサジエン、5−エチル−1,3−シクロへキサジエン、1,3−シクロへプタジエン、及び1,3−シクロオクタジエン等の単環シクロオレフィンモノマー;5−エチリデン−2−ノルボルネン、5−メチリデン−2−ノルボルネン、5−イソプロピリデン−2−ノルボルネン、5−ビニル−2−ノルボルネン、5−アリル−2−ノルボルネン、5,6−ジエチリデン−2−ノルボルネン、ジシクロペンタジエン、及び2,5−ノルボルナジエン等のノルボルネン系モノマー;を挙げることができ、好ましくは架橋性の炭素−炭素不飽和結合を1以上有するノルボルネン系モノマーである。
これらのシクロオレフィンモノマーは、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
Examples of the cycloolefin monomer having one or more crosslinkable carbon-carbon unsaturated bonds include 3-vinylcyclohexene, 4-vinylcyclohexene, 1,3-cyclopentadiene, 1,3-cyclohexadiene, 1,4- Monocyclic cycloolefin monomers such as cyclohexadiene, 5-ethyl-1,3-cyclohexadiene, 1,3-cycloheptadiene, and 1,3-cyclooctadiene; 5-ethylidene-2-norbornene, 5- Methylidene-2-norbornene, 5-isopropylidene-2-norbornene, 5-vinyl-2-norbornene, 5-allyl-2-norbornene, 5,6-diethylidene-2-norbornene, dicyclopentadiene, and 2,5- Norbornene monomers such as norbornadiene; Crosslinkable carbon - is a norbornene-based monomer having one or more carbon unsaturated bond.
These cycloolefin monomers can be used alone or in combination of two or more.

本発明に使用されるシクロオレフィンモノマーとしては、架橋性の炭素−炭素不飽和結合を1以上有するシクロオレフィンモノマーを含むものが好ましい。このようなシクロオレフィンモノマーを用いると、得られる繊維強化複合体において耐クラック性等の信頼性が向上し、好適である。
シクロオレフィンポリマーを形成するためのシクロオレフィンモノマー中、架橋性の炭素−炭素不飽和結合を1以上有するシクロオレフィンモノマーと架橋性の炭素−炭素不飽和結合を持たないシクロオレフィンモノマーとの配合割合は所望により適宜選択すればよいが、重量比(架橋性の炭素−炭素不飽和結合を1以上有するシクロオレフィンモノマー/架橋性の炭素−炭素不飽和結合を持たないシクロオレフィンモノマー)で、通常、5/95〜100/0、好ましくは10/90〜90/10、より好ましくは15/85〜70/30の範囲である。当該配合割合がかかる範囲にあれば、得られる繊維強化複合体において耐熱性や耐クラック性等が向上し、好適である。
The cycloolefin monomer used in the present invention preferably includes a cycloolefin monomer having one or more crosslinkable carbon-carbon unsaturated bonds. When such a cycloolefin monomer is used, reliability such as crack resistance is improved in the obtained fiber-reinforced composite, which is preferable.
In the cycloolefin monomer for forming the cycloolefin polymer, the blending ratio of the cycloolefin monomer having one or more crosslinkable carbon-carbon unsaturated bonds and the cycloolefin monomer having no crosslinkable carbon-carbon unsaturated bonds is The weight ratio (cycloolefin monomer having at least one crosslinkable carbon-carbon unsaturated bond / cycloolefin monomer having no crosslinkable carbon-carbon unsaturated bond) is usually 5 / 95 to 100/0, preferably 10/90 to 90/10, more preferably 15/85 to 70/30. If the said mixture ratio exists in this range, in the fiber reinforced composite obtained, heat resistance, crack resistance, etc. will improve and it is suitable.

なお、重合性組成物には、本発明の効果の発現が阻害されない限り、上述したシクロオレフィンモノマーと共重合可能な任意のモノマーが含まれていてもよい。   In addition, as long as expression of the effect of this invention is not inhibited, the polymerizable composition may contain the arbitrary monomers copolymerizable with the cycloolefin monomer mentioned above.

前記重合性組成物を構成するメタセシス重合触媒としては、上述したシクロオレフィンモノマーをメタセシス開環重合可能な、通常、遷移金属原子を中心原子として、複数のイオン、原子、多原子イオン、及び化合物等が結合してなる錯体が挙げられる。遷移金属原子としては、5族、6族及び8族(長周期型周期表による。以下、同じ。)の原子が使用される。それぞれの族の原子は特に限定されないが、5族の原子としては、例えば、タンタルが挙げられ、6族の原子としては、例えば、モリブデンやタングステンが挙げられ、8族の原子としては、例えば、ルテニウムやオスミウムが挙げられる。遷移金属原子の中でも、8族のルテニウムやオスミウムが好ましい。すなわち、本発明に使用されるメタセシス重合触媒としては、ルテニウム又はオスミウムを中心原子とする錯体が好ましく、ルテニウムを中心原子とする錯体がより好ましい。ルテニウムを中心原子とする錯体としては、カルベン化合物がルテニウムに配位してなるルテニウムカルベン錯体が好ましい。   As the metathesis polymerization catalyst constituting the polymerizable composition, the above-mentioned cycloolefin monomer can be subjected to metathesis ring-opening polymerization, usually a transition metal atom as a central atom, a plurality of ions, atoms, polyatomic ions, compounds, etc. And a complex formed by bonding. As transition metal atoms, atoms of Group 5, Group 6, and Group 8 (according to the long-period periodic table; the same applies hereinafter) are used. Although the atoms of each group are not particularly limited, examples of the Group 5 atom include tantalum, examples of the Group 6 atom include molybdenum and tungsten, and examples of the Group 8 atom include: Examples include ruthenium and osmium. Of the transition metal atoms, Group 8 ruthenium and osmium are preferred. That is, the metathesis polymerization catalyst used in the present invention is preferably a complex having ruthenium or osmium as a central atom, and more preferably a complex having ruthenium as a central atom. As the complex having ruthenium as a central atom, a ruthenium carbene complex in which a carbene compound is coordinated to ruthenium is preferable.

ここで、「カルベン化合物」とは、メチレン遊離基を有する化合物の総称であり、(>C:)で表されるような電荷のない2価の炭素原子(カルベン炭素)を持つ化合物をいう。ルテニウムカルベン錯体は、塊状重合時の触媒活性に優れるため、第1重合性組成物を塊状重合させた場合に、未反応のモノマーに由来する臭気が少なく、生産性良く良質な成形体を得ることができる。また、酸素や空気中の水分に対して比較的安定であって、失活しにくいので、大気下でも使用可能である。   Here, the “carbene compound” is a general term for compounds having a methylene free group, and refers to a compound having an uncharged divalent carbon atom (carbene carbon) as represented by (> C :). Since the ruthenium carbene complex is excellent in catalytic activity during bulk polymerization, when the first polymerizable composition is bulk polymerized, there is little odor derived from unreacted monomers, and a high-quality molded product with good productivity can be obtained. Can do. In addition, it is relatively stable to oxygen and moisture in the air and is not easily deactivated, so that it can be used even in the atmosphere.

ルテニウムカルベン錯体の具体例としては、下記一般式(1)又は(2)で表される錯体が挙げられる。   Specific examples of the ruthenium carbene complex include complexes represented by the following general formula (1) or (2).

Figure 2012067401
Figure 2012067401

上記一般式(1)及び(2)において、R及びRは、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、又はハロゲン原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、リン原子若しくは珪素原子を含んでもよい、環状又は鎖状の、炭素数1〜20の炭化水素基を表す。X及びXは、それぞれ独立して任意のアニオン性配位子を示す。L及びLはそれぞれ独立して、ヘテロ原子含有カルベン化合物又はヘテロ原子含有カルベン化合物以外の中性電子供与性化合物を表す。また、RとRは互いに結合して、ヘテロ原子を含んでいてもよい脂肪族環又は芳香族環を形成してもよい。さらに、R、R、X、X、L及びLは、任意の組合せで互いに結合して多座キレート化配位子を形成してもよい。 In the general formulas (1) and (2), R 1 and R 2 may each independently contain a hydrogen atom, a halogen atom, or a halogen atom, oxygen atom, nitrogen atom, sulfur atom, phosphorus atom, or silicon atom. It represents a good cyclic or chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. X 1 and X 2 each independently represent an arbitrary anionic ligand. L 1 and L 2 each independently represent a hetero atom-containing carbene compound or a neutral electron donating compound other than the hetero atom-containing carbene compound. R 1 and R 2 may be bonded to each other to form an aliphatic ring or an aromatic ring that may contain a hetero atom. Furthermore, R 1 , R 2 , X 1 , X 2 , L 1 and L 2 may be bonded together in any combination to form a multidentate chelating ligand.

ヘテロ原子とは、周期律表15族及び16族の原子を意味し、具体的には、窒素原子(N)、酸素原子(O)、リン原子(P)、硫黄原子(S)、砒素原子(As)、セレン原子(Se)等を挙げることができる。これらの中でも、安定なカルベン化合物が得られる観点から、N、O、P、及びS等が好ましく、Nが特に好ましい。   A heteroatom means an atom of groups 15 and 16 of the periodic table, and specifically, a nitrogen atom (N), an oxygen atom (O), a phosphorus atom (P), a sulfur atom (S), an arsenic atom (As), selenium atom (Se), and the like. Among these, N, O, P, and S are preferable, and N is particularly preferable from the viewpoint of obtaining a stable carbene compound.

上記ルテニウムカルベン錯体としては、ヘテロ原子含有カルベン化合物としてヘテロ環構造を有するカルベン化合物を配位子として少なくとも1つ有するものが好ましい。
ヘテロ環構造としては、イミダゾリン環構造又はイミダゾリジン環構造が好ましい。
As said ruthenium carbene complex, what has at least one carbene compound which has a heterocyclic structure as a hetero atom containing carbene compound as a ligand is preferable.
As the heterocyclic structure, an imidazoline ring structure or an imidazolidine ring structure is preferable.

ヘテロ環構造を有するカルベン化合物としては、下記一般式(3)又は(4)で示される化合物が挙げられる。   Examples of the carbene compound having a heterocyclic structure include compounds represented by the following general formula (3) or (4).

Figure 2012067401
Figure 2012067401

上記一般式(3)又は(4)において、R〜Rは、それぞれ独立して水素原子;ハロゲン原子;又はハロゲン原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、リン原子若しくは珪素原子を含んでもよい、環状又は鎖状の、炭素数1〜20個の炭化水素基を表す。また、R〜Rは任意の組合せで互いに結合して環を形成していてもよい。 In the general formula (3) or (4), R 3 to R 6 each independently include a hydrogen atom; a halogen atom; or a halogen atom, an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a phosphorus atom, or a silicon atom. Represents a good cyclic or chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R 3 to R 6 may be bonded to each other in any combination to form a ring.

上記一般式(3)又は(4)で表される化合物としては、1,3−ジメシチルイミダゾリジン−2−イリデン、1,3−ジ(1−アダマンチル)イミダゾリジン−2−イリデン、1,3−ジシクロヘキシルイミダゾリジン−2−イリデン、1,3−ジメシチルオクタヒドロベンズイミダゾール−2−イリデン、1,3−ジイソプロピル−4−イミダゾリン−2−イリデン、1,3−ジ(1−フェニルエチル)−4−イミダゾリン−2−イリデン、1,3−ジメシチル−2,3−ジヒドロベンズイミダゾール−2−イリデン等が挙げられる。   Examples of the compound represented by the general formula (3) or (4) include 1,3-dimesitylimidazolidin-2-ylidene, 1,3-di (1-adamantyl) imidazolidin-2-ylidene, 1 , 3-dicyclohexylimidazolidine-2-ylidene, 1,3-dimesityloctahydrobenzimidazol-2-ylidene, 1,3-diisopropyl-4-imidazoline-2-ylidene, 1,3-di (1-phenyl) Ethyl) -4-imidazoline-2-ylidene, 1,3-dimesityl-2,3-dihydrobenzimidazol-2-ylidene and the like.

また、上記一般式(3)又は(4)で示される化合物のほかに、1,3,4−トリフェニル−2,3,4,5−テトラヒドロ−1H−1,2,4−トリアゾール−5−イリデン、1,3−ジシクロヘキシルヘキサヒドロピリミジン−2−イリデン、N,N,N’,N’−テトライソプロピルホルムアミジニリデン、1,3,4−トリフェニル−4,5−ジヒドロ−1H−1,2,4−トリアゾール−5−イリデン、3−(2,6−ジイソプロピルフェニル)−2,3−ジヒドロチアゾール−2−イリデン等のヘテロ原子含有カルベン化合物を用いることもできる。   In addition to the compound represented by the general formula (3) or (4), 1,3,4-triphenyl-2,3,4,5-tetrahydro-1H-1,2,4-triazole-5 -Iridene, 1,3-dicyclohexylhexahydropyrimidin-2-ylidene, N, N, N ', N'-tetraisopropylformamidinylidene, 1,3,4-triphenyl-4,5-dihydro-1H- Hetero atom-containing carbene compounds such as 1,2,4-triazole-5-ylidene and 3- (2,6-diisopropylphenyl) -2,3-dihydrothiazol-2-ylidene can also be used.

上記一般式(1)及び(2)において、アニオン(陰イオン)性配位子X、Xは、中心金属原子から引き離されたときに負の電荷を持つ配位子である。例えば、弗素原子(F)、塩素原子(Cl)、臭素原子(Br)、及び沃素原子(I)等のハロゲン原子、ジケトネート基、置換シクロペンタジエニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、及びカルボキシル基等を挙げることができる。これらの中でもハロゲン原子が好ましく、塩素原子がより好ましい。 In the general formulas (1) and (2), the anionic (anionic) ligands X 1 and X 2 are ligands having a negative charge when separated from the central metal atom. For example, halogen atoms such as fluorine atom (F), chlorine atom (Cl), bromine atom (Br), and iodine atom (I), diketonate group, substituted cyclopentadienyl group, alkoxy group, aryloxy group, and carboxyl Groups and the like. Among these, a halogen atom is preferable and a chlorine atom is more preferable.

また、中性の電子供与性化合物は、中心金属から引き離されたときに中性の電荷を持つ配位子であればいかなるものでもよい。その具体例としては、カルボニル類、アミン類、ピリジン類、エーテル類、ニトリル類、エステル類、ホスフィン類、チオエーテル類、芳香族化合物、オレフィン類、イソシアニド類、チオシアネート類等が挙げられる。これらの中でも、ホスフィン類、エーテル類及びピリジン類が好ましく、トリアルキルホスフィンがより好ましい。   The neutral electron-donating compound may be any ligand as long as it has a neutral charge when it is separated from the central metal. Specific examples thereof include carbonyls, amines, pyridines, ethers, nitriles, esters, phosphines, thioethers, aromatic compounds, olefins, isocyanides, thiocyanates, and the like. Among these, phosphines, ethers and pyridines are preferable, and trialkylphosphine is more preferable.

上記一般式(1)で表される錯体化合物としては、ベンジリデン(1,3−ジメシチル−4−イミダゾリジン−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド、ベンジリデン(1,3−ジメシチル−4,5−ジブロモ−4−イミダゾリン−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド、(1,3−ジメシチル−4−イミダゾリン−2−イリデン)(3−フェニル−1H−インデン−1−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド、(1,3−ジメシチルイミダゾリジン−2−イリデン)(3−メチル−2−ブテン−1−イリデン)(トリシクロペンチルホスフィン)ルテニウムジクロリド、ベンジリデン(1,3−ジメシチル−オクタヒドロベンズイミダゾール−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド、ベンジリデン[1,3−ジ(1−フェニルエチル)−4−イミダゾリン−2−イリデン](トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド、ベンジリデン(1,3−ジメシチル−2,3−ジヒドロベンズイミダゾール−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド、ベンジリデン(トリシクロヘキシルホスフィン)(1,3,4−トリフェニル−2,3,4,5−テトラヒドロ−1H−1,2,4−トリアゾール−5−イリデン)ルテニウムジクロリド、(1,3−ジイソプロピルヘキサヒドロピリミジン−2−イリデン)(エトキシメチレン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド、ベンジリデン(1,3−ジメシチルイミダゾリジン−2−イリデン)ピリジンルテニウムジクロリド、(1,3−ジメシチルイミダゾリジン−2−イリデン)(2−フェニルエチリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド、(1,3−ジメシチル−4−イミダゾリン−2−イリデン)(2−フェニルエチリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド、(1,3−ジメシチル−4,5−ジブロモ−4−イミダゾリン−2−イリデン)[(フェニルチオ)メチレン](トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド、(1,3−ジメシチル−4,5−ジブロモ−4−イミダゾリン−2−イリデン)(2−ピロリドン−1−イルメチレン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド等の、ヘテロ原子含有カルベン化合物及び該化合物以外の中性の電子供与性化合物が各々1つ結合したルテニウム錯体化合物;   Examples of the complex compound represented by the general formula (1) include benzylidene (1,3-dimesityl-4-imidazolidine-2-ylidene) (tricyclohexylphosphine) ruthenium dichloride, benzylidene (1,3-dimesityl-4, 5-dibromo-4-imidazoline-2-ylidene) (tricyclohexylphosphine) ruthenium dichloride, (1,3-dimesityl-4-imidazoline-2-ylidene) (3-phenyl-1H-indene-1-ylidene) (tri Cyclohexylphosphine) ruthenium dichloride, (1,3-dimesitylimidazolidine-2-ylidene) (3-methyl-2-buten-1-ylidene) (tricyclopentylphosphine) ruthenium dichloride, benzylidene (1,3-dimesityl- Octahydrobenzimidazo -2-ylidene) (tricyclohexylphosphine) ruthenium dichloride, benzylidene [1,3-di (1-phenylethyl) -4-imidazoline-2-ylidene] (tricyclohexylphosphine) ruthenium dichloride, benzylidene (1,3-dimesityl) -2,3-dihydrobenzimidazol-2-ylidene) (tricyclohexylphosphine) ruthenium dichloride, benzylidene (tricyclohexylphosphine) (1,3,4-triphenyl-2,3,4,5-tetrahydro-1H-1 , 2,4-triazole-5-ylidene) ruthenium dichloride, (1,3-diisopropylhexahydropyrimidin-2-ylidene) (ethoxymethylene) (tricyclohexylphosphine) ruthenium dichloride, benzylidene (1 3-Dimesitylimidazolidin-2-ylidene) pyridine ruthenium dichloride, (1,3-Dimesitylimidazolidine-2-ylidene) (2-phenylethylidene) (tricyclohexylphosphine) ruthenium dichloride, (1,3- Dimesityl-4-imidazoline-2-ylidene) (2-phenylethylidene) (tricyclohexylphosphine) ruthenium dichloride, (1,3-dimesityl-4,5-dibromo-4-imidazoline-2-ylidene) [(phenylthio) methylene ] (Tricyclohexylphosphine) ruthenium dichloride, (1,3-dimesityl-4,5-dibromo-4-imidazoline-2-ylidene) (2-pyrrolidone-1-ylmethylene) (tricyclohexylphosphine) ruthenium dichloride, etc. original A ruthenium complex compound in which each of a child-containing carbene compound and a neutral electron-donating compound other than the compound is bonded;

ベンジリデンビス(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド、(3−メチル−2−ブテン−1−イリデン)ビス(トリシクロペンチルホスフィン)ルテニウムジクロリド等の、2つの中性電子供与性化合物が結合したルテニウム化合物;   A ruthenium compound in which two neutral electron-donating compounds such as benzylidenebis (tricyclohexylphosphine) ruthenium dichloride and (3-methyl-2-buten-1-ylidene) bis (tricyclopentylphosphine) ruthenium dichloride are bonded;

ベンジリデンビス(1,3−ジシクロヘキシルイミダゾリジン−2−イリデン)ルテニウムジクロリド、ベンジリデンビス(1,3−ジイソプロピル−4−イミダゾリン−2−イリデン)ルテニウムジクロリド等の、2つのヘテロ原子含有カルベン化合物が結合したルテニウム錯体化合物;等が挙げられる。   Two heteroatom-containing carbene compounds such as benzylidenebis (1,3-dicyclohexylimidazolidine-2-ylidene) ruthenium dichloride and benzylidenebis (1,3-diisopropyl-4-imidazoline-2-ylidene) ruthenium dichloride are bonded Ruthenium complex compounds; and the like.

上記一般式(2)で表される錯体化合物としては、(1,3−ジメシチルイミダゾリジン−2−イリデン)(フェニルビニリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド、(t−ブチルビニリデン)(1,3−ジイソプロピル−4−イミダゾリン−2−イリデン)(トリシクロペンチルホスフィン)ルテニウムジクロリド、ビス(1,3−ジシクロヘキシル−4−イミダゾリン−2−イリデン)フェニルビニリデンルテニウムジクロリド等が挙げられる。   Examples of the complex compound represented by the general formula (2) include (1,3-dimesityrylimidazolidine-2-ylidene) (phenylvinylidene) (tricyclohexylphosphine) ruthenium dichloride, (t-butylvinylidene) (1 , 3-diisopropyl-4-imidazoline-2-ylidene) (tricyclopentylphosphine) ruthenium dichloride, bis (1,3-dicyclohexyl-4-imidazoline-2-ylidene) phenylvinylidene ruthenium dichloride, and the like.

これらの錯体化合物の中でも、上記一般式(1)で表され、かつ配位子として上記一般式(4)で表される化合物を1つ有するものが最も好ましい。   Among these complex compounds, those having one compound represented by the general formula (1) and represented by the general formula (4) as a ligand are most preferable.

これらのルテニウムカルベン錯体は、Org.Lett.,1999年,第1巻,953頁や、Tetrahedron.Lett.,1999年,第40巻,2247頁等に記載された方法によって製造することができる。   These ruthenium carbene complexes are described in Org. Lett. 1999, Vol. 1, page 953, and Tetrahedron. Lett. 1999, Vol. 40, page 2247, and the like.

メタセシス重合触媒は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。メタセシス重合触媒の使用量は、モル比(メタセシス重合触媒中の金属原子:シクロオレフィンモノマー)で、通常、1:2,000〜1:2,000,000、好ましくは1:5,000〜1:1,000,000、より好ましくは1:10,000〜1:500,000の範囲である。   The metathesis polymerization catalysts can be used alone or in combination of two or more. The amount of the metathesis polymerization catalyst used is a molar ratio (metal atom in the metathesis polymerization catalyst: cycloolefin monomer) and is usually from 1: 2,000 to 1: 2,000,000, preferably from 1: 5,000 to 1. : 1,000,000, more preferably in the range of 1: 10,000 to 1: 500,000.

メタセシス重合触媒は所望により、少量の不活性溶媒に溶解又は懸濁して使用することができる。このような溶媒としては、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、流動パラフィン、及びミネラルスピリット等の鎖状脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、トリメチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、ジエチルシクロヘキサン、デカヒドロナフタレン、ジシクロヘプタン、トリシクロデカン、ヘキサヒドロインデン、及びシクロオクタン等の脂環式炭化水素;ベンゼン、トルエン、及びキシレン等の芳香族炭化水素;インデンやテトラヒドロナフタレン等の脂環と芳香環とを有する炭化水素;ニトロメタン、ニトロベンゼン、及びアセトニトリル等の含窒素炭化水素;ジエチルエーテルやテトラヒドロフラン等の含酸素炭化水素;等が挙げられる。これらの中では、鎖状脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、及び脂環と芳香環とを有する炭化水素の使用が好ましい。   If desired, the metathesis polymerization catalyst can be used dissolved or suspended in a small amount of an inert solvent. Examples of such solvents include chain aliphatic hydrocarbons such as n-pentane, n-hexane, n-heptane, liquid paraffin, and mineral spirits; cyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, dimethylcyclohexane, trimethylcyclohexane, and ethylcyclohexane. , Alicyclic hydrocarbons such as diethylcyclohexane, decahydronaphthalene, dicycloheptane, tricyclodecane, hexahydroindene, and cyclooctane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene; such as indene and tetrahydronaphthalene And hydrocarbons having an alicyclic ring and an aromatic ring; nitrogen-containing hydrocarbons such as nitromethane, nitrobenzene, and acetonitrile; oxygen-containing hydrocarbons such as diethyl ether and tetrahydrofuran; Among these, it is preferable to use a chain aliphatic hydrocarbon, an alicyclic hydrocarbon, an aromatic hydrocarbon, and a hydrocarbon having an alicyclic ring and an aromatic ring.

前記重合性組成物には、重合調整剤、重合反応遅延剤、連鎖移動剤、架橋剤、架橋助剤、及び/又は老化防止剤をさらに含有させてもよい。   The polymerizable composition may further contain a polymerization regulator, a polymerization reaction retarding agent, a chain transfer agent, a crosslinking agent, a crosslinking assistant, and / or an antiaging agent.

重合調整剤は、重合活性を制御したり、重合反応率を向上させたりする目的で配合されるものであり、例えば、トリアルコキシアルミニウム、トリフェノキシアルミニウム、ジアルコキシアルキルアルミニウム、アルコキシジアルキルアルミニウム、トリアルキルアルミニウム、ジアルコキシアルミニウムクロリド、アルコキシアルキルアルミニウムクロリド、ジアルキルアルミニウムクロリド、トリアルコキシスカンジウム、テトラアルコキシチタン、テトラアルコキシスズ、及びテトラアルコキシジルコニウム等が挙げられる。これらの重合調整剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。重合調整剤の配合量は、例えば、モル比(メタセシス重合触媒中の金属原子:重合調整剤)で、通常、1:0.05〜1:100、好ましくは1:0.2〜1:20、より好ましくは1:0.5〜1:10の範囲である。   The polymerization regulator is blended for the purpose of controlling the polymerization activity or improving the polymerization reaction rate. For example, trialkoxyaluminum, triphenoxyaluminum, dialkoxyalkylaluminum, alkoxydialkylaluminum, trialkyl Examples thereof include aluminum, dialkoxyaluminum chloride, alkoxyalkylaluminum chloride, dialkylaluminum chloride, trialkoxyscandium, tetraalkoxytitanium, tetraalkoxytin, and tetraalkoxyzirconium. These polymerization regulators can be used alone or in combination of two or more. The blending amount of the polymerization regulator is, for example, in a molar ratio (metal atom in the metathesis polymerization catalyst: polymerization regulator), usually 1: 0.05 to 1: 100, preferably 1: 0.2 to 1:20. More preferably, it is in the range of 1: 0.5 to 1:10.

重合反応遅延剤は、重合性組成物の粘度増加を抑制し得るものである。重合反応遅延剤としては、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、ジシクロヘキシルホスフィン、ビニルジフェニルホスフィン、アリルジフェニルホスフィン、トリアリルホスフィン、及びスチリルジフェニルホスフィン等のホスフィン化合物;アニリンやピリジン等のルイス塩基;等を用いることができる。その配合量は、所望により適宜調整すればよい。   The polymerization reaction retarder can suppress an increase in the viscosity of the polymerizable composition. Polymerization reaction retarders include phosphine compounds such as triphenylphosphine, tributylphosphine, trimethylphosphine, triethylphosphine, dicyclohexylphosphine, vinyldiphenylphosphine, allyldiphenylphosphine, triallylphosphine, and styryldiphenylphosphine; Lewis such as aniline and pyridine Base; etc. can be used. What is necessary is just to adjust the compounding quantity suitably as needed.

連鎖移動剤としては、1−ヘキセン、2−ヘキセン、スチレン、ビニルシクロヘキサン、アリルアミン、アクリル酸グリシジル、アリルグリシジルエーテル、エチルビニルエーテル、メチルビニルケトン、2−(ジエチルアミノ)エチルアクリレート、及び4−ビニルアニリン等の、架橋性の炭素−炭素不飽和結合を持たない連鎖移動剤;ジビニルベンゼン、メタクリル酸ビニル、メタクリル酸アリル、メタクリル酸スチリル、アクリル酸アリル、メタクリル酸ウンデセニル、アクリル酸スチリル、及びエチレングリコールジアクリレート等の、架橋性の炭素−炭素不飽和結合を1つ有する連鎖移動剤;アリルトリビニルシランやアリルメチルジビニルシラン等の、架橋性の炭素−炭素不飽和結合を2以上有する連鎖移動剤;等が挙げられる。これらの中でも、得られる繊維強化複合体において耐熱性や耐クラック性をバランスよく向上させる観点から、架橋性の炭素−炭素不飽和結合を1以上有するものが好ましく、架橋性の炭素−炭素不飽和結合を1つ有するものがより好ましい。このような連鎖移動剤の中でも、ビニル基とメタクリル基とを1つずつ有する連鎖移動剤が好ましく、メタクリル酸ビニル、メタクリル酸アリル、メタクリル酸スチリル、及びメタクリル酸ウンデセニル等が特に好ましい。
これらの連鎖移動剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
Examples of chain transfer agents include 1-hexene, 2-hexene, styrene, vinylcyclohexane, allylamine, glycidyl acrylate, allyl glycidyl ether, ethyl vinyl ether, methyl vinyl ketone, 2- (diethylamino) ethyl acrylate, and 4-vinylaniline. Chain transfer agents having no crosslinkable carbon-carbon unsaturated bonds; divinylbenzene, vinyl methacrylate, allyl methacrylate, styryl methacrylate, allyl acrylate, undecenyl methacrylate, styryl acrylate, and ethylene glycol diacrylate A chain transfer agent having one crosslinkable carbon-carbon unsaturated bond; a chain transfer agent having two or more crosslinkable carbon-carbon unsaturated bonds, such as allyltrivinylsilane and allylmethyldivinylsilane; Be mentioned Among these, from the viewpoint of improving the heat resistance and crack resistance in a balanced manner in the obtained fiber-reinforced composite, those having one or more crosslinkable carbon-carbon unsaturated bonds are preferable, and the crosslinkable carbon-carbon unsaturated is preferable. Those having one bond are more preferred. Among such chain transfer agents, chain transfer agents having one vinyl group and one methacryl group are preferable, and vinyl methacrylate, allyl methacrylate, styryl methacrylate, and undecenyl methacrylate are particularly preferable.
These chain transfer agents can be used alone or in combination of two or more.

重合性組成物の重合時、連鎖移動剤は生ずる重合体に結合しうるが、連鎖移動剤が架橋性の炭素−炭素不飽和結合を有すると、かかる炭素−炭素不飽和結合により、得られる重合体に架橋性が付与されうる。
本発明に用いる重合性組成物への連鎖移動剤の配合量としては、シクロオレフィンモノマー100重量部に対して、通常、0.01〜10重量部、好ましくは0.1〜5重量部である。
During the polymerization of the polymerizable composition, the chain transfer agent can be bonded to the resulting polymer. However, if the chain transfer agent has a crosslinkable carbon-carbon unsaturated bond, the carbon-carbon unsaturated bond yields Crosslinkability can be imparted to the coalescence.
As a compounding quantity of the chain transfer agent to the polymeric composition used for this invention, it is 0.01-10 weight part normally with respect to 100 weight part of cycloolefin monomers, Preferably it is 0.1-5 weight part. .

架橋剤、架橋助剤及び老化防止剤は、前記樹脂組成物に配合することができるものとして列記したものと同様のものを使用することができる。   As the cross-linking agent, the cross-linking aid, and the anti-aging agent, the same ones listed as those that can be blended in the resin composition can be used.

また、重合性組成物には、例えば、着色剤、光安定剤、及び発泡剤等の上記以外の配合剤を含有していてもよい。これらの具体例も、前記樹脂組成物に配合することができるものとして列記したものと同様のものが挙げられる。   The polymerizable composition may contain other compounding agents such as a colorant, a light stabilizer, and a foaming agent. These specific examples also include the same ones listed as those that can be blended in the resin composition.

本発明で用いる重合性組成物は、上記成分を混合して得ることができる。混合方法としては、常法に従えばよく、例えば、メタセシス重合触媒を適当な溶媒に溶解若しくは分散させた液(触媒液)を調製し、別にシクロオレフィンモノマー、及び所望により添加されるその他の配合剤等を配合した液(モノマー液)を調製し、該モノマー液に該触媒液を添加し、攪拌することによって調製することができる。   The polymerizable composition used in the present invention can be obtained by mixing the above components. As a mixing method, a conventional method may be followed. For example, a liquid (catalyst liquid) in which a metathesis polymerization catalyst is dissolved or dispersed in an appropriate solvent is prepared, and a cycloolefin monomer is added separately as needed. It can be prepared by preparing a liquid (monomer liquid) containing an agent and the like, adding the catalyst liquid to the monomer liquid, and stirring.

前記工程(IIb)において、重合性組成物を炭素繊維へ含浸させる方法としては特に限定されないが、例えば、重合性組成物を、スプレーコート法、ディップコート法、ロールコート法、カーテンコート法、ダイコート法、及びスリットコート法等の公知の方法により炭素繊維に塗布し、所望によりその上に保護フィルムを重ね、上側からローラー等で押圧することにより行うことができる。これにより、炭素繊維束を開繊しつつ重合性組成物を炭素繊維中に含浸させることができる。   In the step (IIb), the method for impregnating the polymerizable composition into the carbon fiber is not particularly limited. For example, the polymerizable composition may be spray-coated, dip-coated, roll-coated, curtain-coated, or die-coated. This method can be carried out by applying the carbon fiber to the carbon fiber by a known method such as a method and a slit coating method, overlaying a protective film thereon if desired, and pressing with a roller or the like from above. Thereby, the polymerizable composition can be impregnated in the carbon fiber while opening the carbon fiber bundle.

また、炭素繊維に含浸させた重合性組成物を重合させるための加熱温度は、通常、30〜250℃、好ましくは50〜200℃、より好ましくは90〜150℃の範囲であり、かつ架橋剤としてラジカル発生剤を含有する場合には、通常、ラジカル発生剤の1分間半減期温度以下、好ましくは1分間半減期温度の10℃以下、より好ましくは1分間半減期温度の20℃以下である。また、重合時間は適宜選択すればよいが、通常、1秒間から20分間、好ましくは10秒間から5分間である。重合性組成物をこのような条件で加熱することにより未反応モノマーの少ないプリプレグが得られるので好適である。   Moreover, the heating temperature for polymerizing the polymerizable composition impregnated in the carbon fiber is usually in the range of 30 to 250 ° C., preferably 50 to 200 ° C., more preferably 90 to 150 ° C., and a crosslinking agent. In the case of containing a radical generator, it is usually 1 minute half-life temperature or less of the radical generator, preferably 1 minute half-life temperature of 10 ° C. or less, more preferably 1 minute half-life temperature of 20 ° C. or less. . The polymerization time may be appropriately selected, but is usually 1 second to 20 minutes, preferably 10 seconds to 5 minutes. Heating the polymerizable composition under such conditions is preferable because a prepreg with less unreacted monomer can be obtained.

本発明において、前記工程(IIb)は、連続的に走行する炭素繊維束を、本発明に用いる前記重合性組成物中に浸漬させつつ、炭素繊維束の走行方向と交差する面との交線が炭素繊維束側に凸である曲線となる曲面に接触させて、炭素繊維束への重合性組成物の含浸と炭素繊維束の開繊とを、重合性組成物の塊状重合が生じない温度範囲下にて同時に行う工程(a)と、工程(a)に続いて、重合性組成物が含浸し、かつ開繊された炭素繊維束を加熱して重合性組成物の塊状重合を行う工程(b)を有するものであることが好ましい。   In the present invention, the step (IIb) is a line of intersection with a surface intersecting with the traveling direction of the carbon fiber bundle while the carbon fiber bundle traveling continuously is immersed in the polymerizable composition used in the present invention. Is brought into contact with a curved surface that is convex toward the carbon fiber bundle side, and the impregnation of the polymerizable composition into the carbon fiber bundle and the opening of the carbon fiber bundle are performed at a temperature at which bulk polymerization of the polymerizable composition does not occur. The step (a) performed simultaneously under the range, and the step of performing bulk polymerization of the polymerizable composition by heating the opened carbon fiber bundle impregnated with the polymerizable composition and following the step (a). It is preferable to have (b).

上記方法は、炭素繊維束への前記重合性組成物の含浸と炭素繊維束の開繊とを、重合性組成物の塊状重合が生じない温度範囲下、炭素繊維束を、重合性組成物中に浸漬させつつ、所定の曲面に接触させることにより、同時に行うものである。炭素繊維束を、用いる重合性組成物に浸漬すると、炭素繊維束が膨潤し、単繊維間の結合力が緩み、その結果、所定の曲面と接触させるだけで容易に単繊維間の幅を拡張できることによる、と推定される。かかる作用は、本発明に用いる重合性組成物に特有の性質であると思われる。従って、この方法によれば、重合性組成物を塊状重合してなるシクロオレフィンポリマーが、適度に開繊した炭素繊維束に充分含浸してなる、優れた剛性を有するプリプレグを連続的に効率よく製造することができる。   In the above method, the carbon fiber bundle is impregnated into the carbon fiber bundle and the carbon fiber bundle is opened, and the carbon fiber bundle is put into the polymerizable composition under a temperature range in which bulk polymerization of the polymerizable composition does not occur. It is performed at the same time by bringing it into contact with a predetermined curved surface while being immersed in the substrate. When the carbon fiber bundle is immersed in the polymerizable composition to be used, the carbon fiber bundle swells and the bonding force between the single fibers is loosened. As a result, the width between the single fibers can be easily expanded simply by contacting with a predetermined curved surface. It is estimated that it is possible. Such an action is considered to be a characteristic characteristic of the polymerizable composition used in the present invention. Therefore, according to this method, a cycloolefin polymer obtained by bulk polymerization of the polymerizable composition is continuously and efficiently provided with a prepreg having excellent rigidity formed by sufficiently impregnating a carbon fiber bundle that has been appropriately opened. Can be manufactured.

前記工程(a)では、連続的に走行する炭素繊維束を、前記重合性組成物中に浸漬させつつ、炭素繊維束の走行方向と交差する面との交線が炭素繊維束側に凸である曲線となる曲面に接触させて、炭素繊維束への前記重合性組成物の含浸と炭素繊維束の開繊とを、前記重合性組成物の塊状重合が生じない温度範囲下にて同時に行う。   In the step (a), a carbon fiber bundle that runs continuously is immersed in the polymerizable composition, and an intersection line with a surface that intersects the running direction of the carbon fiber bundle is convex to the carbon fiber bundle side. The carbon fiber bundle is impregnated with the polymerizable composition in contact with a curved surface having a certain curve and the carbon fiber bundle is opened at the same time in a temperature range in which bulk polymerization of the polymerizable composition does not occur. .

炭素繊維束は、例えば、炭素繊維束の送り出し手段から、得られるプリプレグの巻き取り手段に向って連続的に走行させる。その際、単繊維のもつれなく、炭素繊維束を充分に開繊させる観点から、炭素繊維束がたるまない程度に、炭素繊維束に適度に緊張を与えるのが好ましい。緊張の程度としては、通常、各単繊維に平均して0.01〜0.1gの張力が加わるような程度であるのが好ましい。走行する炭素繊維束への緊張の付与は、例えば、走行速度の調整や、ニップロール又はダンサーロールを用いることにより適宜行うことができる。炭素繊維束は、1本で用いてもよいし、又は複数本を一方向に互いに平行かつシート状に引き揃えて用いてもよい。   For example, the carbon fiber bundle is continuously run from the feeding means of the carbon fiber bundle toward the winding means of the obtained prepreg. At that time, from the viewpoint of sufficiently opening the carbon fiber bundle without entanglement of the single fiber, it is preferable to moderately tension the carbon fiber bundle to such an extent that the carbon fiber bundle does not sag. The degree of tension is usually preferably such that an average tension of 0.01 to 0.1 g is applied to each single fiber. The tension applied to the traveling carbon fiber bundle can be appropriately performed by, for example, adjusting the traveling speed or using a nip roll or a dancer roll. One carbon fiber bundle may be used, or a plurality of carbon fiber bundles may be used in parallel with each other in one direction and in a sheet shape.

炭素繊維束の重合性組成物への浸漬は、例えば、該組成物中を、炭素繊維束を通過させることにより行うことができる。重合性組成物を炭素繊維束に充分に含浸させる観点から、その走行速度としては、通常、0.5〜30m/分、好ましくは1〜10m/分である。本発明においては、そのようにして炭素繊維束を重合性組成物中に浸漬させつつ、炭素繊維束の走行方向と交差する面との交線が炭素繊維束側に凸である曲線となる曲面に接触させて、炭素繊維束への重合性組成物の含浸と同時に、炭素繊維束の開繊を行う。炭素繊維束への重合性組成物の含浸と炭素繊維束の開繊とは実質的に同時に行われればよく、炭素繊維束の重合性組成物中への浸漬と、炭素繊維束の前記曲面との接触とは、必ずしも同時である必要はないが、炭素繊維束の適度な開繊と重合性組成物の充分な含浸を得る観点から、同時に行うのが好ましい。   The immersion of the carbon fiber bundle in the polymerizable composition can be performed, for example, by passing the carbon fiber bundle through the composition. From the viewpoint of sufficiently impregnating the carbon fiber bundle with the polymerizable composition, the running speed is usually 0.5 to 30 m / min, preferably 1 to 10 m / min. In the present invention, while the carbon fiber bundle is soaked in the polymerizable composition as described above, a curved surface in which the intersection line with the surface intersecting the running direction of the carbon fiber bundle is a curve convex toward the carbon fiber bundle side. The carbon fiber bundle is opened simultaneously with the impregnation of the polymerizable composition into the carbon fiber bundle. The impregnation of the polymerizable composition into the carbon fiber bundle and the opening of the carbon fiber bundle may be performed substantially simultaneously, soaking the carbon fiber bundle in the polymerizable composition, and the curved surface of the carbon fiber bundle; Although it is not always necessary to carry out the contact, it is preferable to carry out simultaneously from the viewpoint of obtaining an appropriate opening of the carbon fiber bundle and sufficient impregnation of the polymerizable composition.

炭素繊維束の走行方向と交差する面としては、通常、その交差角が60〜120度になるような面であるが、特に炭素繊維束の走行方向と直交するような面であるのが好ましい。かかる面と前記曲面との交線はいずれも、炭素繊維束側に凸である曲線となるが、かかる曲線は、通常、炭素繊維束側に極大点を一つ有する曲線である。炭素繊維束の走行方向と交差する面との交線が、そのような曲線となる曲面であれば、その勾配が、極大点付近では小さく、端部にいくほど大きくなるので、炭素繊維束を構成する単繊維間の幅を一様に充分拡張することができる。   The surface intersecting with the traveling direction of the carbon fiber bundle is usually a surface having an intersection angle of 60 to 120 degrees, and particularly preferably a surface orthogonal to the traveling direction of the carbon fiber bundle. . The intersecting line between the surface and the curved surface is a curve that is convex toward the carbon fiber bundle side, but such a curve is usually a curve that has one maximum point on the carbon fiber bundle side. If the intersecting line with the surface intersecting the running direction of the carbon fiber bundle is a curved surface having such a curve, the gradient is small near the maximum point and increases toward the end. The width between the single fibers to be formed can be uniformly and sufficiently expanded.

炭素繊維束と前記曲面との接触は、通常、かかる曲面を表面に有する曲面体の該表面と炭素繊維束とを接触させることにより行われる。そのような曲面体としては、その中央部が高く、炭素繊維束の走行方向に対し左右対称になる曲面を有するものが好ましい。かかる曲面体の例としては、図4に示すかまぼこ状曲面体11が挙げられる。なお、図4には、曲面体11の表面に炭素繊維束1を接触させた状態の例を模式的に示す。本発明において、曲面体は固定されていてもよく、また、形態に応じて、回転するように設置されていてもよい。かかる曲面体の曲面の材質としては、特に限定されるものではなく、任意の金属やセラミック等が挙げられる。また、該曲面は、例えば、フッ素樹脂等の合成樹脂により被覆処理されていてもよい。   The contact between the carbon fiber bundle and the curved surface is usually performed by bringing the surface of the curved body having such a curved surface into contact with the carbon fiber bundle. As such a curved body, one having a curved surface that is high in the center and symmetrical to the running direction of the carbon fiber bundle is preferable. As an example of such a curved body, there is a kamaboko-shaped curved body 11 shown in FIG. In addition, in FIG. 4, the example of the state which made the carbon fiber bundle 1 contact the surface of the curved body 11 is shown typically. In the present invention, the curved body may be fixed, or may be installed so as to rotate depending on the form. The material of the curved surface of such a curved body is not particularly limited, and examples thereof include arbitrary metals and ceramics. The curved surface may be coated with a synthetic resin such as a fluororesin.

工程(a)は、例えば、炭素繊維束の送り出し手段から、得られるプリプレグの巻き取り手段の間に、重合性組成物を充填するための空洞部と、炭素繊維束の走行方向と交差する面との交線が炭素繊維束側に凸である曲線となる曲面をその表面に有し、前記空洞部内に突出してなる曲面体部と、を有する重合性組成物充填部を設け、該空洞部内に充填された重合性組成物中を、連続的に走行する炭素繊維束を該曲面体部の表面に接触させながら通過させることにより好適に行うことができる。図5に、かかる重合性組成物充填部の一例を示す。図5(A)は、該充填部中央の横方向での断面を示し、(B)は、該充填部を前方から見た様子を示す。図5に示す重合性組成物充填部は、炭素繊維束1の導入口13と導出口14、重合性組成物注入口(図示せず。)、重合性組成物充填用空洞部15、及び該空洞部の中に突出した、図4に示す形状を有する曲面体部12を有する。図5における矢印は、炭素繊維束1が走行する向きを示す。   Step (a) includes, for example, a hollow portion for filling the polymerizable composition between the carbon fiber bundle feeding means and the resulting prepreg winding means, and a surface intersecting the running direction of the carbon fiber bundle. Provided with a polymerizable composition filling portion having a curved surface portion having a curved surface whose convex line is convex toward the carbon fiber bundle side, and a curved body portion projecting into the cavity portion, The carbon fiber bundle that continuously travels can be suitably passed through the polymerizable composition packed in while being in contact with the surface of the curved body portion. FIG. 5 shows an example of such a polymerizable composition filling part. FIG. 5A shows a cross section in the lateral direction at the center of the filling portion, and FIG. 5B shows a state in which the filling portion is viewed from the front. The polymerizable composition filling portion shown in FIG. 5 includes an inlet 13 and an outlet 14 of the carbon fiber bundle 1, a polymerizable composition inlet (not shown), a polymerizable composition filling cavity 15, and the It has the curved-surface body part 12 which protrudes in a cavity part and has the shape shown in FIG. The arrows in FIG. 5 indicate the direction in which the carbon fiber bundle 1 travels.

工程(a)は、重合性組成物の塊状重合が生じない温度範囲下にて行われる。重合性組成物の塊状重合が生ずると重合性組成物の粘度が上昇し、該組成物の炭素繊維束への含浸が阻害されるためである。かかる温度範囲としては、重合性組成物の塊状重合が実質的に開始されない温度範囲であればよく、工程(a)を効率よく行う観点から、通常、−10〜+20℃の範囲が好適である。   Step (a) is performed under a temperature range in which bulk polymerization of the polymerizable composition does not occur. This is because when bulk polymerization of the polymerizable composition occurs, the viscosity of the polymerizable composition increases, and impregnation of the carbon fiber bundle with the composition is inhibited. Such a temperature range may be a temperature range in which bulk polymerization of the polymerizable composition is not substantially started, and a range of −10 to + 20 ° C. is usually preferable from the viewpoint of efficiently performing the step (a). .

工程(b)は、工程(a)に続いて、重合性組成物が含浸し、かつ開繊された炭素繊維束を加熱して重合性組成物の塊状重合を行うものである。   In the step (b), subsequent to the step (a), the polymer composition is impregnated and the opened carbon fiber bundle is heated to perform bulk polymerization of the polymerizable composition.

工程(b)における、重合性組成物の塊状重合は、炭素繊維束の送り出し手段から、得られるプリプレグの巻き取り手段の間において、前記重合性組成物充填部の後に加熱炉をさらに設け、当該加熱炉中を、重合性組成物が含浸し、かつ開繊された炭素繊維束を通過させ、加熱することにより行うことができる。   In the step (b), the bulk polymerization of the polymerizable composition is further performed by providing a heating furnace after the polymerizable composition filling portion between the carbon fiber bundle feeding means and the prepreg winding means obtained. The heating can be performed by passing the heated carbon fiber bundle impregnated with the polymerizable composition and opening the fiber bundle and heating.

工程(a)により、重合性組成物が含浸し、かつ開繊された炭素繊維束が連続的に得られるため、当該繊維束を、重合性組成物の塊状重合が開始される温度以上に加熱して、重合性組成物の塊状重合を行う。重合性組成物の塊状重合により得られる重合体はプリプレグのマトリックス樹脂となる。該マトリックス樹脂を架橋性樹脂とする観点から、加熱温度としては、実質的に塊状重合のみが進行して、架橋反応が生じない温度とするのが好ましい。そのような加熱条件は前記した通りである。   Since the carbon fiber bundle impregnated and opened by the polymerizable composition is continuously obtained by the step (a), the fiber bundle is heated to a temperature higher than the temperature at which the bulk polymerization of the polymerizable composition is started. Then, bulk polymerization of the polymerizable composition is performed. The polymer obtained by bulk polymerization of the polymerizable composition becomes a matrix resin for the prepreg. From the viewpoint of using the matrix resin as a crosslinkable resin, it is preferable that the heating temperature is such that substantially only bulk polymerization proceeds and no crosslinking reaction occurs. Such heating conditions are as described above.

工程(a)と工程(b)とは、以上のようにして行われるが、その実施にあたっては、例えば、図6に示すような装置が好適に用いられる。かかる装置では、炭素繊維束1の送り出し手段としての送出機21、重合性組成物充填部22、加熱炉23、及びプリプレグの巻き取り手段としての巻取り機24が、この順序で直列に配置されている。重合性組成物充填部22には、チューブポンプ26を介してモノマー液タンク25と、チューブポンプ28を介して触媒液タンク27とが連結されたミキサー29が、該充填部22の重合性組成物注入口(図示せず。)に連結されている。また、炭素繊維束1は、重合性組成物充填部22を通過した後、カバーフィルム30と支持体31とにより挟まれるようになっている。なお、図6における矢印は、炭素繊維束1が走行する向きを示す。   Step (a) and step (b) are performed as described above. For the implementation, for example, an apparatus as shown in FIG. 6 is preferably used. In such an apparatus, a delivery machine 21 as a delivery means for the carbon fiber bundle 1, a polymerizable composition filling unit 22, a heating furnace 23, and a take-up machine 24 as a prepreg winding means are arranged in series in this order. ing. The polymerizable composition filling unit 22 includes a mixer 29 in which a monomer liquid tank 25 and a catalyst liquid tank 27 are connected via a tube pump 26 and a tube pump 28, respectively. It is connected to an inlet (not shown). The carbon fiber bundle 1 is sandwiched between the cover film 30 and the support 31 after passing through the polymerizable composition filling portion 22. 6 indicates the direction in which the carbon fiber bundle 1 travels.

図6の態様では、炭素繊維束1は、重合性組成物充填部22を通過後、カバーフィルム30と支持体31とにより挟まれるが、カバーフィルムや支持体の供給手段を設けるのは任意である。カバーフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリアリレートフィルム、ナイロンフィルム、及びポリテトラフルオロエチレンフィルム等が挙げられる。また、カバーフィルムとして離型紙を用いてもよい。支持体としては、上記フィルムの他、銅、アルミニウム、ニッケル、クロム、金、及び銀等からなる金属箔等が挙げられる。金属箔は、その表面がシランカップリング剤、チオール系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、及び各種接着剤等で処理されていてもよい。上記フィルム及び金属箔の厚さは、特に限定されないが、通常、1〜150μmである。   In the embodiment of FIG. 6, the carbon fiber bundle 1 is sandwiched between the cover film 30 and the support 31 after passing through the polymerizable composition filling portion 22, but it is optional to provide a supply means for the cover film and the support. is there. Examples of the cover film include a polyethylene terephthalate film, a polypropylene film, a polyethylene film, a polycarbonate film, a polyethylene naphthalate film, a polyarylate film, a nylon film, and a polytetrafluoroethylene film. Moreover, you may use a release paper as a cover film. Examples of the support include a metal foil made of copper, aluminum, nickel, chromium, gold, silver, and the like in addition to the above film. The surface of the metal foil may be treated with a silane coupling agent, a thiol coupling agent, a titanate coupling agent, and various adhesives. Although the thickness of the said film and metal foil is not specifically limited, Usually, it is 1-150 micrometers.

図6に示すプリプレグ製造装置では、炭素繊維束1を送出機21により送り出し、炭素繊維束1がたるまない程度に適度に緊張を付与した状態で、巻取り機24に向って走行させる。送出機21により送り出された炭素繊維束1は重合性組成物充填部22を通過し、炭素繊維束1への重合性組成物の含浸と炭素繊維束1の開繊とが実質的に同時に行われる。なお、重合性組成物は、モノマー液が、モノマー液タンク25から、チューブポンプ26による送液制御の下、ミキサー29に送られ、触媒液が、触媒液タンク27から、チューブポンプ28による送液制御の下、ミキサー29に送られ、ミキサー29によるモノマー液と触媒液との混合により調製され、重合性組成物注入口から重合性組成物充填部22に供給される。重合性組成物の調製後、重合性組成物充填部22に供給するまでの時間としては、通常、重合性組成物の可使時間(モノマー液と触媒液との混合開始時点から、混合液が液体状からプリン状に変化して流動しなくなるまでの時間。ポットライフともいう。)未満が好ましく、可使時間の60%以下の時間内であるのが好ましい。   In the prepreg manufacturing apparatus shown in FIG. 6, the carbon fiber bundle 1 is sent out by the delivery machine 21 and is run toward the winder 24 in a state where the carbon fiber bundle 1 is moderately tensioned so as not to sag. The carbon fiber bundle 1 sent out by the delivery machine 21 passes through the polymerizable composition filling part 22, and the impregnation of the polymerizable composition into the carbon fiber bundle 1 and the opening of the carbon fiber bundle 1 are performed substantially simultaneously. Is called. In the polymerizable composition, the monomer liquid is sent from the monomer liquid tank 25 to the mixer 29 under liquid feed control by the tube pump 26, and the catalyst liquid is fed from the catalyst liquid tank 27 by the tube pump 28. Under control, it is sent to the mixer 29, prepared by mixing the monomer liquid and the catalyst liquid by the mixer 29, and supplied to the polymerizable composition filling unit 22 from the polymerizable composition inlet. After the preparation of the polymerizable composition, the time until it is supplied to the polymerizable composition filling unit 22 is generally the pot life of the polymerizable composition (from the start of mixing the monomer liquid and the catalyst liquid, The time from the liquid state to the purine state and no longer flowing (also called pot life) is preferably less than 60% of the pot life.

重合性組成物充填部22を通過し、重合性組成物が含浸し、かつ開繊された炭素繊維束1(プリプレグ前駆体)は、カバーフィルム30と支持体31とにより挟まれた状態で加熱炉23に達する。加熱炉23で重合性組成物の塊状重合が行われてプリプレグとなり、巻取り機24により巻き取られる。なお、プリプレグ前駆体にカバーフィルム等を付着させた後、加熱炉23に送る前に、例えば、対向する1対のロールを設置し、該ロール間を通して該前駆体の厚さ調整を行ってもよい。   The carbon fiber bundle 1 (prepreg precursor) that has passed through the polymerizable composition filling portion 22, is impregnated with the polymerizable composition, and has been opened is heated between the cover film 30 and the support 31. Reach furnace 23. Bulk polymerization of the polymerizable composition is performed in the heating furnace 23 to form a prepreg, which is wound up by the winder 24. In addition, after attaching a cover film etc. to a prepreg precursor, before sending to the heating furnace 23, for example, a pair of opposing rolls may be installed, and the thickness of the precursor may be adjusted between the rolls. Good.

以上のようにして得られるプリプレグは、マトリックス樹脂としてのシクロオレフィンポリマーが、適度に開繊した炭素繊維束に充分含浸されており、優れた剛性を有する。また、重合性組成物の塊状重合は完結されているため、保管中にさらに重合反応が進行するという恐れがない。さらに、ラジカル発生剤等の架橋剤を含有する場合があるが、架橋反応を生ずる温度以上に加熱しない限り、表面硬度が変化する等の不具合を生じず、保存安定性にも優れる。   The prepreg obtained as described above has excellent rigidity because a cycloolefin polymer as a matrix resin is sufficiently impregnated in a carbon fiber bundle that has been appropriately opened. Further, since the bulk polymerization of the polymerizable composition is completed, there is no fear that the polymerization reaction further proceeds during storage. Furthermore, it may contain a crosslinking agent such as a radical generator, but unless it is heated to a temperature that causes a crosslinking reaction, it does not cause problems such as changes in surface hardness and is excellent in storage stability.

前記シクロオレフィンポリマーは、実質的に架橋構造を有さず、例えば、トルエンに可溶である。架橋性樹脂の分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(溶離液:トルエン)で測定されるポリスチレン換算の重量平均分子量で、通常、1,000〜1,000,000、好ましくは5,000〜500,000、より好ましくは10,000〜100,000の範囲である。ただし、架橋性樹脂は、その一部が架橋されたものであってもよい。   The cycloolefin polymer has substantially no cross-linked structure and is soluble in, for example, toluene. The molecular weight of the crosslinkable resin is a weight average molecular weight in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (eluent: toluene), and is usually 1,000 to 1,000,000, preferably 5,000 to It is in the range of 500,000, more preferably 10,000 to 100,000. However, the crosslinkable resin may be partially crosslinked.

本発明の製造方法により得られるプリプレグ中の炭素繊維含有量としては、目的に応じて適宜選択されるが、通常、10〜90重量%、好ましくは20〜85重量%、より好ましくは30〜80重量%の範囲である。炭素繊維含有量がこの範囲にあるとき、得られる繊維強化複合体において機械強度や靭性が高度にバランスされ、好適である。   The carbon fiber content in the prepreg obtained by the production method of the present invention is appropriately selected according to the purpose, but is usually 10 to 90% by weight, preferably 20 to 85% by weight, more preferably 30 to 80%. It is in the range of wt%. When the carbon fiber content is within this range, the mechanical strength and toughness are highly balanced in the obtained fiber-reinforced composite, which is preferable.

本発明により得られるプリプレグの厚さは、所望により適宜選択すればよいが、通常、0.001〜10mm、好ましくは0.01〜1mm、より好ましくは0.05〜0.5mmの範囲である。   The thickness of the prepreg obtained by the present invention may be appropriately selected as desired, but is usually in the range of 0.001 to 10 mm, preferably 0.01 to 1 mm, more preferably 0.05 to 0.5 mm. .

以上のように、本発明の選別方法により選別された炭素繊維束を使用して、優れたプリプレグを効率よく製造することができる。   As described above, an excellent prepreg can be efficiently produced using the carbon fiber bundles selected by the selection method of the present invention.

本発明により得られるプリプレグは、繊維強化複合体の製造に好適に用いられる。かかる繊維強化複合体は、例えば、該プリプレグを、所望により賦形した後に架橋硬化することで得られる。また、該プリプレグを複数枚積層して、若しくは該プリプレグと他材料とを積層して、所望により賦形した後に架橋硬化することで、繊維強化複合体を含んでなる積層体が得られる。前記他材料としては、所望により適宜選択すればよいが、例えば、公知の熱可塑性樹脂材料や金属材料等が挙げられる。   The prepreg obtained by the present invention is suitably used for producing a fiber-reinforced composite. Such a fiber reinforced composite can be obtained, for example, by forming the prepreg as desired and then crosslinking and curing it. Also, a laminate comprising a fiber-reinforced composite can be obtained by laminating a plurality of the prepregs, or laminating the prepreg and another material, and forming the prepreg as desired, followed by crosslinking and curing. The other material may be appropriately selected as desired, and examples thereof include known thermoplastic resin materials and metal materials.

架橋硬化は、例えば、平板成形用のプレス枠型を有する公知のプレス機、シートモールドコンパウンド(SMC)やバルクモールドコンパウンド(BMC)等のプレス成形機を用い、熱プレスすることで行なうことができる。加熱温度は、プリプレグで架橋反応が生ずる温度以上であり、プリプレグが架橋剤としてラジカル発生剤を含む場合、該ラジカル発生剤の1分間半減期温度以上、好ましくは1分間半減期温度より5℃以上高い温度、より好ましくは1分間半減期温度より10℃以上高い温度である。通常、100〜300℃、好ましくは150〜250℃の範囲である。加熱時間は、0.1〜180分間、好ましくは1〜120分間、より好ましくは2〜20分間の範囲である。プレス圧力としては、通常、0.1〜20MPa、好ましくは1〜10MPa、より好ましくは2〜5MPaである。熱プレスは、真空又は減圧雰囲気下で行ってもよい。   Crosslinking and curing can be performed by, for example, hot pressing using a known press having a press frame mold for flat plate molding, a press molding machine such as a sheet mold compound (SMC) or a bulk mold compound (BMC). . The heating temperature is equal to or higher than the temperature at which a crosslinking reaction occurs in the prepreg. When the prepreg contains a radical generator as a crosslinking agent, the radical generator has a half-life temperature of 1 minute or more, preferably 5 ° C or more from the 1-minute half-life temperature. A higher temperature, more preferably a temperature that is 10 ° C. or more higher than the 1 minute half-life temperature. Usually, it is in the range of 100 to 300 ° C, preferably 150 to 250 ° C. The heating time is in the range of 0.1 to 180 minutes, preferably 1 to 120 minutes, more preferably 2 to 20 minutes. As a press pressure, it is 0.1-20 MPa normally, Preferably it is 1-10 MPa, More preferably, it is 2-5 MPa. The hot pressing may be performed in a vacuum or a reduced pressure atmosphere.

本発明のプリプレグを用いて得られる繊維強化複合体は、軽量且つ外観性に優れ、しかも機械強度と靭性に優れるので、例えば、OAやAV機器の筐体、自動車や鉄道等の車両用構造体材、航空機内装部品等をはじめとして、ゴルフシャフトや釣竿等のスポーツ用途、その他一般産業用途に好適に用いられる。   The fiber reinforced composite obtained by using the prepreg of the present invention is lightweight and excellent in appearance, and excellent in mechanical strength and toughness. For example, a housing for OA or AV equipment, a vehicle structural body such as an automobile or a railway It is suitably used for sports applications such as golf shafts and fishing rods, and other general industrial applications as well as materials and aircraft interior parts.

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。以下において「部」及び「%」は特に断りのない限り重量基準である。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited to this. In the following, “parts” and “%” are based on weight unless otherwise specified.

本実施例では以下の方法に従って評価を行った。
(1)数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)は、トルエンを展開溶媒とする、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィーによる測定結果を標準ポリスチレンの分子量に換算して求めた。
(2)重合転化率は、重合反応物のガスクロマトグラフィーにより残留モノマーを定量して求めた。
(3)引張り試験は、繊維方向0°としてISO 527−5に準じた条件で行った。
(4)得られた一方向プリプレグ中の繊維割れの程度は、100平方mm当たりに存在する1平方mm以上の欠陥(繊維の抜け)を目視によりカウントした数値を欠陥数として示した。
In this example, evaluation was performed according to the following method.
(1) Number average molecular weight (Mn), weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (Mw / Mn) are converted from the measurement results by gel permeation chromatography using toluene as a developing solvent to the molecular weight of standard polystyrene. And asked.
(2) The polymerization conversion rate was determined by quantifying the residual monomer by gas chromatography of the polymerization reaction product.
(3) The tensile test was performed under the conditions according to ISO 527-5 with the fiber direction set to 0 °.
(4) The degree of fiber cracking in the obtained unidirectional prepreg was expressed as the number of defects by visually counting defects (missing fibers) of 1 square mm or more present per 100 square mm.

実施例1
(炭素繊維束の選別)
図1に示すようにして炭素繊維束の選別を行った。炭素繊維束として、全長500mmの炭素繊維トウ(フィラメント数:60,000本;商品名「TRH50 60M」、三菱レイヨン社製)を準備した。これを繊維方向に張力10Nで引っ張って支持体に固定し、振動数10〜15Hzで、繊維方向に対し上下方向に往復動する、図2の(10b)に示す形状の衝打手段を5秒間当接させ、炭素繊維束を衝打した。その際の炭素繊維束の上下方向の変異は8mmであった。衝打後の炭素繊維束には、幅1mm以上かつ長さ50mm以上の割れは認められなかったため、プリプレグ用強化繊維として採用した。次いで、当該炭素繊維束を用いてプリプレグを製造した。
Example 1
(Selection of carbon fiber bundles)
The carbon fiber bundles were selected as shown in FIG. As a carbon fiber bundle, a carbon fiber tow having a total length of 500 mm (number of filaments: 60,000; trade name “TRH50 60M”, manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) was prepared. This is fixed to the support by pulling it in the fiber direction with a tension of 10 N, and the striking means having the shape shown in FIG. 2 (10b), which reciprocates in the vertical direction with respect to the fiber direction at a frequency of 10 to 15 Hz, is applied for 5 seconds. The carbon fiber bundle was beaten. The variation in the vertical direction of the carbon fiber bundle at that time was 8 mm. Since the carbon fiber bundle after impact was not cracked with a width of 1 mm or more and a length of 50 mm or more, it was adopted as a reinforcing fiber for prepreg. Next, a prepreg was produced using the carbon fiber bundle.

(プリプレグの作製)
ガラス製フラスコ中で、ベンジリデン(1,3−ジメシチル−4−イミダゾリン−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド 0.04部と、ビニルジフェニルホスフィン 0.08部を、テトラヒドロフラン 0.7部に溶解させて触媒液を調製した。200mLの金属容器にテトラシクロ[4.4.0.12,5 .17,10]−ドデカ−3−エン 50部、ジシクロペンタジエン 50部、2,6―ビス(1,1―ジメチルエチル)−4−メチルフェノール 0.3部を入れ、均一に混合してモノマー液を得た。
(Preparation of prepreg)
In a glass flask, 0.04 part of benzylidene (1,3-dimesityl-4-imidazoline-2-ylidene) (tricyclohexylphosphine) ruthenium dichloride and 0.08 part of vinyldiphenylphosphine are added to 0.7 part of tetrahydrofuran. A catalyst solution was prepared by dissolution. In a 200 mL metal container, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] -dodec-3-ene 50 parts, dicyclopentadiene 50 parts, 2,6-bis (1,1-dimethylethyl) -4-methylphenol 0.3 part and mixed uniformly. A monomer liquid was obtained.

次いで、ポリエチレン製の瓶に、前記モノマー液80部、連鎖移動剤としてメタクリル酸アリル(三菱ガス化学社製)2.5部、過酸化物としてジ−t−ブチルパーオキサイド(商品名「カヤブチルD」(登録商標)、化薬アクゾ社製) 3部、トリメタクリル酸2−エチル−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール 8部および上記触媒液0.7部を攪拌しながら加えて、重合性組成物を得た。   Next, in a polyethylene bottle, 80 parts of the monomer solution, 2.5 parts of allyl methacrylate (Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) as a chain transfer agent, and di-t-butyl peroxide (trade name “Kayabutyl D” as a peroxide) "(Registered trademark), manufactured by Kayaku Akzo Co., Ltd.) 3 parts, 8 parts of 2-ethyl-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol trimethacrylate and 0.7 parts of the catalyst solution were added with stirring. A polymerizable composition was obtained.

次いで、この重合性組成物をポリエチレンナフタレートフィルム(商品名「タイプQ51」、厚さ75μm、帝人デュポンフィルム社製)の上に流延し、その上に前記で選別した炭素繊維トウを敷いて、さらにその上に上記重合性組成物を流延した。その上からさらにポリエチレンナフタレートフィルムをかぶせ、ローラーを用いて、炭素繊維束を開繊しつつ重合性組成物を炭素繊維織物全体に含浸させた。次いで、これを95℃に加熱したアルミニウム板に1分間貼り付けて、重合性組成物を塊状重合させてプリプレグを得た。このプリプレグの欠陥数は2個であった。また、このプリプレグのマトリックス樹脂(シクロオレフィンポリマー)の分子量を測定したところ、Mw=32,000、Mw/Mn=2.15であった。そして、得られたプリプレグをトルエンに溶解させ、ガスクロマトグラフィーにより残留モノマーを定量して重合転化率を計算したところ99.2%であった。プリプレグ中の炭素繊維含有量は75%であった。   Next, this polymerizable composition was cast on a polyethylene naphthalate film (trade name “Type Q51”, thickness 75 μm, manufactured by Teijin DuPont Films), and the carbon fiber tow selected above was laid thereon. Further, the polymerizable composition was cast thereon. A polyethylene naphthalate film was further covered from above, and the entire carbon fiber fabric was impregnated with the polymerizable composition while opening the carbon fiber bundle using a roller. Subsequently, this was affixed on the aluminum plate heated at 95 degreeC for 1 minute, the polymerizable composition was bulk-polymerized, and the prepreg was obtained. The number of defects in this prepreg was two. Moreover, when the molecular weight of the matrix resin (cycloolefin polymer) of this prepreg was measured, they were Mw = 32,000 and Mw / Mn = 2.15. The obtained prepreg was dissolved in toluene, the residual monomer was quantified by gas chromatography and the polymerization conversion was calculated to be 99.2%. The carbon fiber content in the prepreg was 75%.

このプリプレグを200mm角の大きさに切り出し、それを繊維方向が一方向になるように4枚重ねにし、その両面をアルミニウム箔で挟み、熱プレスで、3MPa、200℃で15分間加熱し、200mm×200mm×1mmの積層体を作製し、引張り試験を行った。その結果を表1に示す。   This prepreg is cut into a 200 mm square size, and four sheets of the prepreg are stacked so that the fiber direction is one direction. Both surfaces of the prepreg are sandwiched between aluminum foils, heated with a hot press at 3 MPa and 200 ° C. for 15 minutes, and 200 mm A laminate of × 200 mm × 1 mm was produced and a tensile test was performed. The results are shown in Table 1.

実施例2
(炭素繊維束の選別)
全長500mmの炭素繊維トウ(フィラメント数:50,000本;商品名「SIGRAFIL C C30」、SGLカーボン社製)を実施例1と同様にして衝打した。衝打後の炭素繊維束には、幅1mm以上かつ長さ50mm以上の割れは認められなかったため、プリプレグ用強化繊維として採用した。次いで、当該炭素繊維束を用いてプリプレグを製造した。
Example 2
(Selection of carbon fiber bundles)
A carbon fiber tow having a total length of 500 mm (number of filaments: 50,000; trade name “SIGRAFIL C C30”, manufactured by SGL Carbon Co., Ltd.) was hit in the same manner as in Example 1. Since the carbon fiber bundle after impact was not cracked with a width of 1 mm or more and a length of 50 mm or more, it was adopted as a reinforcing fiber for prepreg. Next, a prepreg was produced using the carbon fiber bundle.

(プリプレグの作製)
前記で選別した炭素繊維トウを用いた以外は、実施例1と同様の方法でプリプレグの作製を行った。得られたプリプレグの欠陥数は3個、マトリックス樹脂の分子量はMw=31,000、Mw/Mn=2.08、重合転化率は98.9%であった。プリプレグ中の炭素繊維含有量は75%であった。
(Preparation of prepreg)
A prepreg was prepared in the same manner as in Example 1 except that the carbon fiber tow selected above was used. The number of defects of the obtained prepreg was 3, the molecular weight of the matrix resin was Mw = 31,000, Mw / Mn = 2.08, and the polymerization conversion rate was 98.9%. The carbon fiber content in the prepreg was 75%.

実施例1と同様の方法で積層体を作製し、引張り試験を行った。その結果を表1に示す。   A laminate was produced in the same manner as in Example 1, and a tensile test was performed. The results are shown in Table 1.

参考例1
(炭素繊維束の選別)
全長500mmの炭素繊維トウ(フィラメント数:50,000本;商品名「PANEX 35−50K#13」、Zoltek社製)を実施例1と同様にして衝打した。衝打後の炭素繊維束には、幅1mm以上かつ長さ50mm以上の割れが認められた。次いで、比較のため、当該炭素繊維束を用いてプリプレグを製造した。
Reference example 1
(Selection of carbon fiber bundles)
A carbon fiber tow having a total length of 500 mm (number of filaments: 50,000; trade name “PANEX 35-50K # 13”, manufactured by Zoltek) was hit in the same manner as in Example 1. Cracks having a width of 1 mm or more and a length of 50 mm or more were observed in the carbon fiber bundle after the impact. Next, for comparison, a prepreg was produced using the carbon fiber bundle.

(プリプレグの作製)
前記炭素繊維トウを用いた以外は、実施例1と同様の方法でプリプレグの作製を行った。得られたプリプレグの欠陥数は10個以上であり、マトリックス樹脂の分子量はMw=31,000、Mw/Mn=2.12、重合転化率は99.4%であった。プリプレグ中の炭素繊維含有量は75%であった。
(Preparation of prepreg)
A prepreg was produced in the same manner as in Example 1 except that the carbon fiber tow was used. The number of defects of the obtained prepreg was 10 or more, the molecular weight of the matrix resin was Mw = 31,000, Mw / Mn = 2.12, and the polymerization conversion rate was 99.4%. The carbon fiber content in the prepreg was 75%.

実施例1と同様の方法で積層体を作製し、引張り試験を行った。その結果を表1に示す。   A laminate was produced in the same manner as in Example 1, and a tensile test was performed. The results are shown in Table 1.

参考例2
(炭素繊維束の選別)
全長500mmの炭素繊維トウ(フィラメント数:50,000本;商品名「PANEX 35−50K#32」、Zoltek社製)を実施例1と同様にして衝打した。衝打後の炭素繊維束には、幅1mm以上かつ長さ50mm以上の割れが認められた。次いで、比較のため、当該炭素繊維束を用いてプリプレグを製造した。
Reference example 2
(Selection of carbon fiber bundles)
A carbon fiber tow having a total length of 500 mm (number of filaments: 50,000; trade name “PANEX 35-50K # 32”, manufactured by Zoltek) was hit in the same manner as in Example 1. Cracks having a width of 1 mm or more and a length of 50 mm or more were observed in the carbon fiber bundle after the impact. Next, for comparison, a prepreg was produced using the carbon fiber bundle.

(プリプレグの作製)
前記炭素繊維トウを用いた以外は、実施例1と同様の方法でプリプレグの作製を行った。得られたプリプレグの欠陥数は10個以上であり、マトリックス樹脂の分子量はMw=33,000、Mw/Mn=2.09、重合転化率は98.8%であった。プリプレグ中の炭素繊維含有量は76%であった。
(Preparation of prepreg)
A prepreg was produced in the same manner as in Example 1 except that the carbon fiber tow was used. The number of defects of the obtained prepreg was 10 or more, the molecular weight of the matrix resin was Mw = 33,000, Mw / Mn = 2.09, and the polymerization conversion rate was 98.8%. The carbon fiber content in the prepreg was 76%.

実施例1と同様の方法で積層体を作製し、引張り試験を行った。その結果を表1に示す。   A laminate was produced in the same manner as in Example 1, and a tensile test was performed. The results are shown in Table 1.

Figure 2012067401
Figure 2012067401

表1より、本発明の炭素繊維束の選別方法に従ってプリプレグ用強化繊維として採用された炭素繊維束を用いて一方向プリプレグを作製した場合(実施例1,2)、得られるプリプレグには欠陥数が少なく、当該プリプレグによれば引張り強度が高い積層体が得られることが分かる。一方、所定の割れが生じた炭素繊維束を用いた場合(参考例1,2)、得られるプリプレグには欠陥数が多く、当該プリプレグでは引張り強度が低い積層体しか得られないことが分かる。   From Table 1, when the unidirectional prepreg was produced using the carbon fiber bundle employed as the prepreg reinforcing fiber according to the carbon fiber bundle sorting method of the present invention (Examples 1 and 2), the number of defects in the obtained prepreg It can be seen that, according to the prepreg, a laminate having high tensile strength can be obtained. On the other hand, when the carbon fiber bundle in which the predetermined crack occurred is used (Reference Examples 1 and 2), it can be seen that the obtained prepreg has a large number of defects, and the prepreg can obtain only a laminate having a low tensile strength.

実施例3
実施例1においてプリプレグ用強化繊維として採用した炭素繊維束を用い、図6に示す装置により、連続的にプリプレグの製造を行った。
シクロオレフィンモノマーとして、ジシクロペンタジエン 50部及びテトラシクロドデセン 50部、架橋助剤としてトリメチロ−ルプロパントリメタクリレート 8部、連鎖移動剤としてメタクリル酸アリル 2.5部、並びに架橋剤としてジ−t−ブチルパーオキサイド 3部を攪拌しながら混合して、モノマー液を調製した。
Example 3
Using the carbon fiber bundle adopted as the prepreg reinforcing fiber in Example 1, the prepreg was continuously produced by the apparatus shown in FIG.
As cycloolefin monomer, 50 parts of dicyclopentadiene and 50 parts of tetracyclododecene, 8 parts of trimethylolpropane trimethacrylate as a crosslinking aid, 2.5 parts of allyl methacrylate as a chain transfer agent, and di-t as a crosslinking agent -3 parts of butyl peroxide was mixed with stirring to prepare a monomer solution.

これとは別に、メタセシス重合触媒としてベンジリデン(1,3−ジメシチル−4−イミダゾリジン−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド 15部を、トルエン 40部に溶解させて触媒液を調製した。   Separately, 15 parts of benzylidene (1,3-dimesityl-4-imidazolidin-2-ylidene) (tricyclohexylphosphine) ruthenium dichloride as a metathesis polymerization catalyst was dissolved in 40 parts of toluene to prepare a catalyst solution.

図6に示す装置のモノマー液タンク25及び触媒液タンク27に、上記で得たモノマー液及び触媒液を入れ、各タンクを10℃に冷却した。モノマー液及び触媒液をそれぞれ、モノマー液タンク25及び触媒液タンク27からチューブポンプ26及び28を介して15mL/分及び0.15mL/分の流速でミキサー29に送って混合し、得られる重合性組成物を、重合性組成物充填部22内の、10℃に保たれた重合性組成物充填用空洞部に送液した。なお、ミキサー29として小型スタティックミキサーを用いた。   The monomer solution and the catalyst solution obtained above were placed in the monomer solution tank 25 and the catalyst solution tank 27 of the apparatus shown in FIG. 6, and each tank was cooled to 10 ° C. The monomer liquid and the catalyst liquid are respectively sent from the monomer liquid tank 25 and the catalyst liquid tank 27 through the tube pumps 26 and 28 to the mixer 29 at a flow rate of 15 mL / min and 0.15 mL / min, and are mixed. The composition was fed into the polymerizable composition filling cavity maintained at 10 ° C. in the polymerizable composition filling part 22. Note that a small static mixer was used as the mixer 29.

一方、炭素繊維束送出機21から前記炭素繊維束を送り出し、各単繊維に平均して0.1gの張力が加わるようにして1m/分の速度で走行させた。炭素繊維束は、重合性組成物充填部7を通過する際、重合性組成物充填用空洞部5にて、重合性組成物中に浸漬されつつ、かまぼこ状の曲面体部11’表面の曲面に接触して、重合性組成物の含浸と開繊を受け、プリプレグ前駆体を形成した。続いて、厚さ25μmの長尺状の連続したポリエチレンナフタレートフィルムをプリプレグ前駆体の両面に重ね合わせ、95±5℃に保たれた加熱炉223に連続的に送った。加熱炉23でプリプレグ前駆体を3分間加熱し、重合性組成物を塊状重合してプリプレグとし、前記フィルムごとプリプレグ巻取り機9で巻き取った。プリプレグの厚さは0.1mm、幅は300mmであった。得られたプリプレグ中の炭素繊維含有量は73%であり、該繊維束にはシクロオレフィンポリマーが充分に含浸していた。なお、プリプレグの膜厚精度は±5μm以内であった。また、単糸切れや毛羽立ちは実質的に認められなかった。以上により、剛性に優れたプリプレグを連続的に効率よく製造することができた。   On the other hand, the carbon fiber bundle was sent out from the carbon fiber bundle sending machine 21 and was run at a speed of 1 m / min so that an average tension of 0.1 g was applied to each single fiber. When the carbon fiber bundle passes through the polymerizable composition filling portion 7, the carbon fiber bundle is immersed in the polymerizable composition in the polymerizable composition filling cavity 5, and the curved surface of the surface portion 11 ′ of the kamaboko-shaped curved body portion 11 ′. Was subjected to impregnation and opening of the polymerizable composition to form a prepreg precursor. Subsequently, a long continuous polyethylene naphthalate film having a thickness of 25 μm was superposed on both surfaces of the prepreg precursor and continuously sent to a heating furnace 223 maintained at 95 ± 5 ° C. The prepreg precursor was heated in the heating furnace 23 for 3 minutes, and the polymerizable composition was bulk polymerized to form a prepreg. The whole film was wound up by the prepreg winder 9. The thickness of the prepreg was 0.1 mm and the width was 300 mm. The carbon fiber content in the obtained prepreg was 73%, and the cycloolefin polymer was sufficiently impregnated in the fiber bundle. The film thickness accuracy of the prepreg was within ± 5 μm. In addition, breakage of single yarn and fuzzing were not substantially observed. As described above, a prepreg having excellent rigidity could be continuously and efficiently produced.

1・・・炭素繊維束、2・・・衝打手段、11・・・かまぼこ状曲面体、12・・・かまぼこ状曲面体部、13・・・炭素繊維束1の導入口、14・・・導出口、15・・・重合性組成物充填用空洞部、21・・・送出機、22・・・重合性組成物充填部、23・・・加熱炉、24・・・プリプレグ巻取り機、25・・・モノマー液タンク、26,28・・・チューブポンプ、27・・・触媒液タンク、29・・・ミキサー、30・・・カバーフィルム、31・・・支持体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Carbon fiber bundle, 2 ... Impacting means, 11 ... Kamaboko-shaped curved surface body, 12 ... Kamaboko-shaped curved body part, 13 ... Introducing port of carbon fiber bundle 1, 14 ... -Outlet port, 15 ... cavity for filling the polymerizable composition, 21 ... delivery device, 22 ... filling portion for the polymerizable composition, 23 ... heating furnace, 24 ... prepreg winder 25 ... Monomer liquid tank, 26, 28 ... Tube pump, 27 ... Catalyst liquid tank, 29 ... Mixer, 30 ... Cover film, 31 ... Support

Claims (4)

炭素繊維束を提供する工程(1)、及び前記炭素繊維束を繊維方向に張力5〜20Nで引張って固定し、該炭素繊維束に対し、振動数10〜15Hzで往復動する衝打手段を5〜10秒間当接させるか、又は振動数10〜15Hzで振動する振動手段を5〜10秒間接触させる工程(2)を有し、工程(2)の後、炭素繊維束において、フィラメント糸条間に幅1mm以上かつ長さ50mm以上の割れが認められない場合、該炭素繊維束をプリプレグ用強化繊維として採用する、炭素繊維束の選別方法。   A step (1) of providing a carbon fiber bundle, and a striking means for reciprocating the carbon fiber bundle at a frequency of 10 to 15 Hz by pulling and fixing the carbon fiber bundle at a tension of 5 to 20 N in the fiber direction. A step (2) of contacting a vibrating means that vibrates at a frequency of 10 to 15 Hz for 5 to 10 seconds, or a filament yarn in the carbon fiber bundle after the step (2). A method for selecting a carbon fiber bundle, in which when the crack having a width of 1 mm or more and a length of 50 mm or more is not observed, the carbon fiber bundle is employed as a reinforcing fiber for prepreg. 炭素繊維束のフィラメント数が40,000本以上である請求項1記載の炭素繊維束の選別方法。   The method for selecting a carbon fiber bundle according to claim 1, wherein the number of filaments of the carbon fiber bundle is 40,000 or more. 請求項1又は2に記載の炭素繊維束の選別方法に従って炭素繊維束を選別する工程(I)、及び工程(I)で選別した炭素繊維束を開繊し、開繊した炭素繊維に架橋性樹脂を含有する樹脂組成物を含浸させることにより、プリプレグを得る工程(IIa)を有するプリプレグの製造方法。   The step (I) of selecting a carbon fiber bundle according to the method for selecting a carbon fiber bundle according to claim 1 or 2, and the carbon fiber bundle selected in step (I) is opened and crosslinkable to the opened carbon fiber. The manufacturing method of a prepreg which has the process (IIa) which obtains a prepreg by impregnating the resin composition containing resin. 請求項1又は2に記載の炭素繊維束の選別方法に従って炭素繊維束を選別する工程(I)、及び工程(I)で選別した炭素繊維束を開繊し、開繊した炭素繊維にシクロオレフィンモノマー及びメタセシス重合触媒を含有する重合性組成物を含浸させ、該重合性組成物を塊状重合させることにより、プリプレグを得る工程(IIb)を有するプリプレグの製造方法。   The step (I) of selecting a carbon fiber bundle according to the method for selecting a carbon fiber bundle according to claim 1 or 2, and the carbon fiber bundle selected in step (I) is opened, and the opened carbon fiber is subjected to cycloolefin. A method for producing a prepreg having a step (IIb) of obtaining a prepreg by impregnating a polymerizable composition containing a monomer and a metathesis polymerization catalyst and subjecting the polymerizable composition to bulk polymerization.
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