JP2015127386A - Tow prepreg, composite material reinforcing pressure container and method of producing the same - Google Patents

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行弘 原田
Yukihiro Harada
行弘 原田
岡本 敏
Satoshi Okamoto
敏 岡本
絢太 成守
Kenta Shigemori
絢太 成守
杉浦 正行
Masayuki Sugiura
正行 杉浦
金子 学
Manabu Kaneko
学 金子
伊藤 彰浩
Akihiro Ito
彰浩 伊藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tow prepreg that is excellent in storage stability, unwindability from a bobbin, process passability, and a drape property, and can be cured in a short time at low temperature, a composite material reinforcing pressure container with high pressure resistance, and a method of producing the same.SOLUTION: A tow prepreg is obtained by impregnating a reinforced fiber bundle with an epoxy resin composition comprising the following components (A) and (B), with the content of the component (B) being 8-25 pts.mass based on the component (A) 100 pts.mass, wherein the component (A) is an alicyclic epoxy resin component and (B) is a boron trifluoride amine complex.

Description

本発明は、トウプリプレグ、及び複合材料補強圧力容器とその製造方法に関する。   The present invention relates to a tow prepreg, a composite material reinforced pressure vessel, and a manufacturing method thereof.

自動車等の移動体に搭載する天然ガスや水素ガスの貯蔵タンクには、その軽量性からタンクライナー(以下、「ライナー」という。)を繊維強化複合材料で補強した複合材料補強圧力容器(以下、「圧力容器」という。)が利用されている。繊維強化複合材料に使用される強化繊維としてはガラス繊維、炭素繊維等がある。中でも炭素繊維は比強度が高く、圧力容器を軽量化できる。そのため、炭素繊維は天然ガスの貯蔵タンクよりも高い耐圧性能が要求される水素ガスの貯蔵タンクの製造に、特に好適に使用されている。   Because of its light weight, natural gas and hydrogen gas storage tanks mounted on moving bodies such as automobiles have a composite material reinforced pressure vessel (hereinafter referred to as “liner”) reinforced with a fiber reinforced composite material. "Pressure vessel") is used. Examples of the reinforcing fiber used in the fiber reinforced composite material include glass fiber and carbon fiber. Among them, carbon fiber has a high specific strength and can reduce the weight of the pressure vessel. For this reason, carbon fibers are particularly preferably used in the production of hydrogen gas storage tanks that require higher pressure resistance than natural gas storage tanks.

圧力容器は、一般的にフィラメントワインディング成形(以下、「FW成形」という。)で製造される。FW成形とは、1本又は複数本引き揃えた強化繊維束にマトリックス樹脂組成物を供給、含浸させたものを、回転するタンクライナーへ所望の張力、角度で巻きつけていく成形法である。この場合は、強化繊維束にマトリックス樹脂組成物を供給、含浸させる工程(含浸工程)に引き続き、FW工程を連続して行うことになる。
また、FW工程の直前で強化繊維束にマトリックス樹脂組成物供給し、含浸させるのではなく、予め強化繊維束にマトリックス樹脂組成物を含浸させたトウプリプレグを用いることもできる。この場合、トウプリプレグを回転するタンクライナーへ、所望の張力、角度で巻きつけていく。
また、FW成形においてトウプリプレグを使用することで様々な利点を得ることができる。例えば、トウプリプレグを用いれば、圧力容器の製造過程で未硬化のマトリックス樹脂組成物を取り扱う必要がないため作業環境を向上させることができる。加えて、含浸工程を有さないので、圧力容器製造の工程速度を向上させることもできる。また、マトリックス樹脂組成物の含有率が管理されたトウプリプレグを使用することで高品位、高性能な圧力容器を得ることができる。
The pressure vessel is generally manufactured by filament winding molding (hereinafter referred to as “FW molding”). The FW molding is a molding method in which a matrix resin composition is supplied and impregnated into a bundle of reinforcing fibers bundled one or more, and wound around a rotating tank liner at a desired tension and angle. In this case, the FW process is continuously performed following the process (impregnation process) of supplying and impregnating the matrix resin composition to the reinforcing fiber bundle.
Further, instead of supplying and impregnating the reinforcing fiber bundle with the matrix resin composition immediately before the FW step, a tow prepreg in which the reinforcing fiber bundle is impregnated with the matrix resin composition in advance can also be used. In this case, the tow prepreg is wound around the rotating tank liner at a desired tension and angle.
Moreover, various advantages can be obtained by using a tow prepreg in FW molding. For example, if a tow prepreg is used, it is not necessary to handle an uncured matrix resin composition in the manufacturing process of the pressure vessel, so that the working environment can be improved. In addition, since there is no impregnation step, the process speed of pressure vessel production can be improved. Moreover, a high-quality and high-performance pressure vessel can be obtained by using a tow prepreg in which the content of the matrix resin composition is controlled.

圧力容器を補強する繊維強化複合材料に用いるマトリックス樹脂組成物としては、高物性であり、取り扱い性が良好なエポキシ樹脂組成物が一般的に使用されている。マトリックス樹脂組成物には、強化繊維束への含浸性が求められる。また、FW成形においてトウプリプレグを用いる場合には、トウプリプレグのボビン(紙管等)からの解舒性、工程通過性、ドレープ性を良好なものとする必要がある。そのため、圧力容器を補強する繊維強化複合材料に用いるエポキシ樹脂組成物は、一般的なプリプレグに用いるエポキシ樹脂組成物よりも粘度を低くする必要がある。   As a matrix resin composition used for a fiber reinforced composite material that reinforces a pressure vessel, an epoxy resin composition having high physical properties and good handleability is generally used. The matrix resin composition is required to be impregnated into the reinforcing fiber bundle. In addition, when a tow prepreg is used in FW molding, it is necessary that the tow prepreg has good unwindability, processability, and drapeability from the bobbin (paper tube or the like). Therefore, the epoxy resin composition used for the fiber reinforced composite material that reinforces the pressure vessel needs to have a lower viscosity than the epoxy resin composition used for a general prepreg.

粘度を低くするために、エポキシ樹脂組成物の硬化剤としては酸無水物が広く使用されている(例えば特許文献1〜3参照)。酸無水物は低粘度の液状の硬化剤であり、エポキシ樹脂組成物の粘度を低くすることができる。
しかし、酸無水物を使用したエポキシ樹脂組成物はそのポットライフが短く、エポキシ樹脂組成物そのものの保存安定性はもちろんのこと、トウプリプレグの保存安定性も低下させてしまう。よって、トウプリプレグのような中間基材への使用には不向きであった。
In order to lower the viscosity, acid anhydrides are widely used as curing agents for epoxy resin compositions (see, for example, Patent Documents 1 to 3). An acid anhydride is a low-viscosity liquid curing agent, and can lower the viscosity of the epoxy resin composition.
However, the epoxy resin composition using an acid anhydride has a short pot life, and the storage stability of the tow prepreg is lowered as well as the storage stability of the epoxy resin composition itself. Therefore, it is not suitable for use on an intermediate substrate such as tow prepreg.

また、硬化剤としてジシアンジアミドを使用したエポキシ樹脂組成物も提案されている(例えば特許文献4参照)。ジシアンジアミドは固形の硬化剤であり、酸無水物を使用した場合よりもポットライフが長いエポキシ樹脂組成物が得られる。
しかし、ジシアンジアミドを使用したエポキシ樹脂組成物は粘度が高くなる傾向にある。そのため、該エポキシ樹脂組成物を用いたトウプリプレグは、ボビンからの解舒性、工程通過性、ドレープ性に劣るものであった。
An epoxy resin composition using dicyandiamide as a curing agent has also been proposed (see, for example, Patent Document 4). Dicyandiamide is a solid curing agent, and an epoxy resin composition having a longer pot life than when an acid anhydride is used can be obtained.
However, an epoxy resin composition using dicyandiamide tends to have a high viscosity. Therefore, the tow prepreg using the epoxy resin composition is inferior in unwinding from the bobbin, process passability, and drape.

さらに、上述した一般的なエポキシ樹脂組成物を使用したトウプリプレグを硬化させるためには、通常、少なくとも130℃程度に加熱する必要がある。近年、圧力容器のより一層の軽量化を目的として金属製ライナーに代えて樹脂製ライナーが使用され始めている。樹脂製ライナーの原料としては、安価であり、かつ成形が容易なポリエチレンが広く使用されている。
しかしポリエチレン製のライナーは、130℃程度の高温に耐えることが困難であった。そのため、低温で硬化可能なトウプリプレグが求められている。
Furthermore, in order to cure the tow prepreg using the general epoxy resin composition described above, it is usually necessary to heat at least about 130 ° C. In recent years, resin liners have begun to be used in place of metal liners for the purpose of further reducing the weight of pressure vessels. As the raw material for the resin liner, polyethylene that is inexpensive and easy to mold is widely used.
However, it was difficult for a polyethylene liner to withstand a high temperature of about 130 ° C. Therefore, a tow prepreg that can be cured at a low temperature is demanded.

特開平8−219393号公報JP-A-8-219393 特開2012−56980号公報JP 2012-56980 A 特開2012−63015号公報JP 2012-63015 A 特開2011−157491号公報JP 2011-157491 A

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、保存安定性、ボビンからの解舒性、工程通過性、ドレープ性に優れ、低温で短時間に硬化可能であるトウプリプレグ、及び高い耐圧性能を有する複合材料補強圧力容器とその製造方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a tow prepreg that is excellent in storage stability, unwinding from a bobbin, process passability, drapeability, can be cured at low temperature in a short time, and has high pressure resistance. It is an object of the present invention to provide a composite material reinforced pressure vessel and a method for manufacturing the same.

本発明は以下の態様を有する。
[1] 下記成分(A)及び成分(B)を含み、成分(B)の含有量が成分(A)100質量部に対して8〜25質量部であるエポキシ樹脂組成物を強化繊維束に含浸してなる、トウプリプレグ。
成分(A):脂環式エポキシ樹脂
成分(B):三フッ化ホウ素アミン錯体
[2] 前記エポキシ樹脂組成物の30℃における粘度が300Pa・s以下である、[1]に記載のトウプリプレグ。
[3] 前記強化繊維束が炭素繊維束である、[1]または[2]に記載のトウプリプレグ。
The present invention has the following aspects.
[1] An epoxy resin composition containing the following component (A) and component (B) and having a content of component (B) of 8 to 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of component (A) is used as a reinforcing fiber bundle. An impregnated tow prepreg.
Component (A): Alicyclic epoxy resin Component (B): Boron trifluoride amine complex [2] The toe prepreg according to [1], wherein the epoxy resin composition has a viscosity at 30 ° C. of 300 Pa · s or less. .
[3] The tow prepreg according to [1] or [2], wherein the reinforcing fiber bundle is a carbon fiber bundle.

[4] [1]〜[3]のいずれか1つに記載のトウプリプレグを用いて製造された、複合材料補強圧力容器。
[5] 前記トウプリプレグを樹脂製ライナーに巻き付けて製造された、[4]に記載の複合材料補強圧力容器。
[6] 下記成分(A)及び成分(B)を含み、成分(B)の含有量が成分(A)100質量部に対して8〜25質量部であるエポキシ樹脂組成物を強化繊維束に含浸させる含浸工程と、エポキシ樹脂組成物が含浸した強化繊維束をライナーに巻き付けるフィラメントワインディング工程と、強化繊維束が巻き付いたライナーを加熱し、強化繊維束に含浸したエポキシ樹脂組成物を硬化させる硬化工程とを含む、複合材料補強圧力容器の製造方法。
成分(A):脂環式エポキシ樹脂
成分(B):三フッ化ホウ素アミン錯体
[4] A composite material reinforced pressure vessel manufactured using the tow prepreg according to any one of [1] to [3].
[5] The composite material reinforced pressure vessel according to [4], which is manufactured by winding the tow prepreg around a resin liner.
[6] An epoxy resin composition containing the following component (A) and component (B), wherein the content of the component (B) is 8 to 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A) in the reinforcing fiber bundle An impregnation step for impregnation, a filament winding step for winding the reinforcing fiber bundle impregnated with the epoxy resin composition around the liner, and a curing for heating the liner around the reinforcing fiber bundle to cure the epoxy resin composition impregnated in the reinforcing fiber bundle The manufacturing method of a composite material reinforcement | strengthening pressure vessel including a process.
Component (A): Alicyclic epoxy resin Component (B): Boron trifluoride amine complex

本発明のトウプリプレグは、保存安定性、ボビンからの解舒性、工程通過性、ドレープ性に優れ、低温で短時間に硬化可能である。
本発明の複合材料補強圧力容器は、高い耐圧性能を有する。
本発明の複合材料補強圧力容器の製造方法によれば、高い耐圧性能を有する複合材料補強圧力容器を低温で短時間の硬化で製造できる。
The tow prepreg of the present invention is excellent in storage stability, unwinding from a bobbin, process passability, and drapeability, and can be cured at a low temperature in a short time.
The composite material reinforced pressure vessel of the present invention has high pressure resistance.
According to the method for producing a composite material reinforced pressure vessel of the present invention, a composite material reinforced pressure vessel having high pressure resistance can be produced at a low temperature in a short time.

本発明の複合材料補強圧力容器の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the composite material reinforcement pressure vessel of this invention.

以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本発明において、「トウプリプレグ」とは、数千〜数万本の強化繊維のフィラメントが一方向に配列した強化繊維束(トウ)に、樹脂組成物を含浸させて得られる細幅の中間基材である。通常は、予め加熱したトウに樹脂組成物を含浸させ、冷却後、紙管等のボビンに巻き取ることにより得られる。使用時には、ボビンから必要量を巻き出して使用する。
また、「エポキシ樹脂」という用語は熱硬化性樹脂の一つのカテゴリーの名称、及び分子内に複数のエポキシ基を有する化合物という化学物質のカテゴリーの名称として用いられるが、本発明においては後者の意味で用いられる。また、「エポキシ樹脂組成物」という用語はエポキシ樹脂と硬化剤、場合により他の添加剤を含む組成物を意味する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the present invention, “toe prepreg” is a narrow width obtained by impregnating a resin composition into a reinforcing fiber bundle (tow) in which filaments of thousands to tens of thousands of reinforcing fibers are arranged in one direction. It is an intermediate substrate. Usually, it is obtained by impregnating a preheated tow with a resin composition, winding it on a bobbin such as a paper tube after cooling. When in use, the necessary amount is unwound from the bobbin.
In addition, the term “epoxy resin” is used as the name of one category of thermosetting resin and the name of the category of a chemical substance called compound having a plurality of epoxy groups in the molecule. Used in The term “epoxy resin composition” means a composition containing an epoxy resin and a curing agent, and optionally other additives.

「エポキシ樹脂組成物」
本発明のトウプリプレグに用いられるエポキシ樹脂組成物は、成分(A):脂環式エポキシ樹脂、及び成分(B):三フッ化ホウ素アミン錯体を含む。
以下、各成分について説明する。
"Epoxy resin composition"
The epoxy resin composition used for the tow prepreg of the present invention contains component (A): alicyclic epoxy resin and component (B): boron trifluoride amine complex.
Hereinafter, each component will be described.

<成分(A)>
成分(A)は、脂環式エポキシ樹脂である。成分(A)を用いることで、エポキシ樹脂組成物の粘度を低くすることができる。よって、ボビンからの解舒性、工程通過性、ドレープ性に優れるトウプリプレグが得られる。また、エポキシ樹脂組成物の粘度を低くすることができるので、エポキシ樹脂組成物の取り扱い性が容易となり、強化繊維束への含浸性が高まる。
また、後述する成分(B)を使用して成分(A)を硬化させる場合、成分(A)以外のエポキシ樹脂(他のエポキシ樹脂)を成分(B)で硬化させる場合と比較して、硬化反応が低温から開始し、短時間で終了する利点がある。
<Component (A)>
Component (A) is an alicyclic epoxy resin. By using a component (A), the viscosity of an epoxy resin composition can be made low. Therefore, a tow prepreg excellent in unwinding from the bobbin, process passability, and drape is obtained. Moreover, since the viscosity of an epoxy resin composition can be made low, the handleability of an epoxy resin composition becomes easy and the impregnation property to a reinforcing fiber bundle increases.
In addition, when the component (A) is cured using the component (B) described later, the curing is performed in comparison with the case of curing the epoxy resin (other epoxy resin) other than the component (A) with the component (B). There is an advantage that the reaction starts from a low temperature and ends in a short time.

脂環式エポキシ樹脂は、脂肪族環にエポキシ環が縮合した化合物であり、好ましくはエポキシシクロヘキサン環またはエポキシシクロペンタン環を部分構造として有する化合物である。脂環式エポキシ樹脂としては、エポキシシクロヘキサン環を部分構造として有する化合物がより好ましく、中でも、1分子中に2個のエポキシシクロヘキサン環を有し、これらが2価の連結基で結合した化合物が特に好ましい。また、成分(A)としては、常温(25℃程度)で液状の化合物が好ましい。
このような化合物としては、下記構造式(1)〜(8)で示される化合物が好ましい。成分(A)として下記構造式(1)〜(8)で示される化合物を使用することにより、得られるエポキシ樹脂組成物の粘度がより低くなる。また、硬化物の耐熱性が向上する。さらに、繊維強化複合材料を作製した場合、エポキシ樹脂組成物と強化繊維の表面との接着強さを適切に調整できる効果も得られる。
The alicyclic epoxy resin is a compound in which an epoxy ring is condensed to an aliphatic ring, and preferably a compound having an epoxycyclohexane ring or an epoxycyclopentane ring as a partial structure. As the alicyclic epoxy resin, a compound having an epoxycyclohexane ring as a partial structure is more preferable, and in particular, a compound having two epoxycyclohexane rings in one molecule and bonded by a divalent linking group is particularly preferable. preferable. Moreover, as a component (A), a liquid compound is preferable at normal temperature (about 25 degreeC).
As such a compound, compounds represented by the following structural formulas (1) to (8) are preferable. By using the compound shown by following Structural formula (1)-(8) as a component (A), the viscosity of the epoxy resin composition obtained becomes lower. In addition, the heat resistance of the cured product is improved. Furthermore, when a fiber reinforced composite material is produced, the effect which can adjust appropriately the adhesive strength of an epoxy resin composition and the surface of a reinforced fiber is also acquired.

Figure 2015127386
Figure 2015127386

これらの中でも、取り扱い性と物性とのバランスに優れる点で、上記構造式(1)で示される3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボン酸3,4−エポキシシクロヘキシルメチルが好ましい。   Among these, 3 ', 4'-epoxycyclohexanecarboxylate 3,4-epoxycyclohexylmethyl represented by the above structural formula (1) is preferable in terms of excellent balance between handleability and physical properties.

<成分(B)>
成分(B)は、三フッ化ホウ素アミン錯体である。成分(B)を用いることで、ポットライフが長いエポキシ樹脂組成物が得られる。よって、該エポキシ樹脂組成物を用いて得られるトウプリプレグは保存安定性に優れる。また、成分(B)を硬化剤として使用し作製された繊維強化複合材料は、エポキシ樹脂組成物と強化繊維の表面との接着強さにおいて、優れた引張強度を発現するのに適した強さを得ることができる。
<Component (B)>
Component (B) is a boron trifluoride amine complex. By using the component (B), an epoxy resin composition having a long pot life can be obtained. Therefore, the tow prepreg obtained using the epoxy resin composition is excellent in storage stability. In addition, the fiber reinforced composite material produced using the component (B) as a curing agent has a strength suitable for expressing excellent tensile strength in the adhesive strength between the epoxy resin composition and the surface of the reinforced fiber. Can be obtained.

三フッ化ホウ素アミン錯体は、三フッ化ホウ素と有機アミンからなる錯体である。このような錯体としては、例えば三フッ化ホウ素アニリン錯体、三フッ化ホウ素p−クロロアニリン錯体、三フッ化ホウ素エチルアミン錯体、三フッ化ホウ素イソプロピルアミン錯体、三フッ化ホウ素ベンジルアミン錯体、三フッ化ホウ素ジメチルアミン錯体、三フッ化ホウ素ジエチルアミン錯体、三フッ化ホウ素ジブチルアミン錯体、三フッ化ホウ素ピペリジン錯体、三フッ化ホウ素ジベンジルアミン錯体などが挙げられる。   The boron trifluoride amine complex is a complex composed of boron trifluoride and an organic amine. Examples of such complexes include boron trifluoride aniline complex, boron trifluoride p-chloroaniline complex, boron trifluoride ethylamine complex, boron trifluoride isopropylamine complex, boron trifluoride benzylamine complex, trifluoride. Examples thereof include boron dimethylamine complex, boron trifluoride diethylamine complex, boron trifluoride dibutylamine complex, boron trifluoride piperidine complex, and boron trifluoride dibenzylamine complex.

これらの中でも、得られるエポキシ樹脂組成物のポットライフをより長くでき、しかも工業的に入手が容易である点で、三フッ化ホウ素イソプロピルアミン錯体が好ましい。また、三フッ化ホウ素イソプロピルアミン錯体は、エポキシ樹脂に対する溶解性にも優れる。よって、三フッ化ホウ素イソプロピルアミン錯体を硬化剤として使用すれば、作製した繊維強化複合材料における空隙発生を抑制できるので、より優れた繊維強化複合材料の引張強度の発現効果を得ることができる。   Among these, a boron trifluoride isopropylamine complex is preferable in that the pot life of the obtained epoxy resin composition can be further extended and is easily available industrially. Further, the boron trifluoride isopropylamine complex is excellent in solubility in an epoxy resin. Therefore, if the boron trifluoride isopropylamine complex is used as a curing agent, void generation in the produced fiber-reinforced composite material can be suppressed, and therefore, a more excellent tensile strength expression effect of the fiber-reinforced composite material can be obtained.

成分(B)の含有量は、エポキシ樹脂組成物中に含まれる成分(A)100質量部に対して、8質量部以上であり、好ましくは9質量部以上である。また、上限値は25質量部以下であり、好ましくは20質量部以下であり、より好ましくは17質量部以下である。成分(B)の含有量が上記上限値より多い場合はエポキシ樹脂組成物のポットライフが短くなる傾向にあり、上記下限値より少ない場合は硬化物の耐熱性が低くなる傾向にある。   Content of a component (B) is 8 mass parts or more with respect to 100 mass parts of components (A) contained in an epoxy resin composition, Preferably it is 9 mass parts or more. Moreover, an upper limit is 25 mass parts or less, Preferably it is 20 mass parts or less, More preferably, it is 17 mass parts or less. When the content of the component (B) is more than the above upper limit value, the pot life of the epoxy resin composition tends to be short, and when it is less than the above lower limit value, the heat resistance of the cured product tends to be low.

<任意成分>
エポキシ樹脂組成物に含まれるエポキシ樹脂成分は、成分(A)である脂環式エポキシ樹脂のみからなることが好ましいが、本発明の効果を損なわない範囲であれば、エポキシ樹脂組成物は成分(A)以外のエポキシ樹脂(他のエポキシ樹脂)を含んでいてもよい。
上述したように、成分(B)を使用して成分(A)を反応させることにより、他のエポキシ樹脂よりも低温かつ短時間で硬化させることができる。よって、成分(A)と成分(B)を含むエポキシ樹脂組成物は低温で短時間に硬化する。一方、他のエポキシ樹脂、例えば芳香族環にグリシジル基等のエポキシ基を含む基が結合した化合物(具体的には、芳香族環を有する2官能のエポキシ樹脂であるビスフェノールAジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ビスフェノールFジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂など)を、成分(B)を使用して硬化させるには、より高温で反応させる必要がある。よって、エポキシ樹脂組成物は他のエポキシ樹脂を含まないことが好ましい。エポキシ樹脂組成物が他のエポキシ樹脂を含む場合、他のエポキシ樹脂の含有量の上限は、当該他のエポキシ樹脂の種類により異なるが、通常、成分(A)100質量部に対して、10質量部以下であることが好ましく、より好ましくは5質量部以下であり、さらに好ましくは0質量部(すなわち、他のエポキシ樹脂を含有しない)である。
<Optional component>
The epoxy resin component contained in the epoxy resin composition is preferably composed only of the alicyclic epoxy resin as the component (A), but the epoxy resin composition is a component (A) as long as the effects of the present invention are not impaired. Epoxy resins other than A) (other epoxy resins) may be included.
As described above, by reacting component (A) using component (B), it can be cured at a lower temperature and in a shorter time than other epoxy resins. Therefore, the epoxy resin composition containing the component (A) and the component (B) is cured at a low temperature in a short time. On the other hand, other epoxy resins, such as compounds in which an aromatic ring is bonded to a group containing an epoxy group such as a glycidyl group (specifically, a bisphenol A diglycidyl ether type epoxy which is a bifunctional epoxy resin having an aromatic ring) In order to cure resin, bisphenol F diglycidyl ether type epoxy resin, etc.) using component (B), it is necessary to react at a higher temperature. Therefore, it is preferable that an epoxy resin composition does not contain another epoxy resin. When the epoxy resin composition contains another epoxy resin, the upper limit of the content of the other epoxy resin varies depending on the type of the other epoxy resin, but is usually 10 masses per 100 parts by mass of the component (A). The amount is preferably 5 parts by weight or less, more preferably 5 parts by weight or less, and still more preferably 0 parts by weight (that is, no other epoxy resin is contained).

また、エポキシ樹脂組成物に含まれる硬化剤は、成分(B)である三フッ化ホウ素アミン錯体のみからなることが好ましいが、本発明の効果を損なわない範囲であれば、成分(B)以外の硬化剤(他の硬化剤)が含まれていてもよいし、硬化活性を高めるために硬化促進剤を併用してもよい。
ただし、成分(B)と他の硬化剤(例えばアミン系硬化剤、ウレア化合物、酸無水物系硬化剤)とを併用したり、成分(B)と硬化促進剤とを併用したりすると、成分(B)による硬化反応が阻害されることがあり、エポキシ樹脂組成物が硬化剤として成分(B)のみを含有する場合よりも高温での硬化が必要となる可能性がある。よって、成分(B)は他の硬化剤や硬化促進剤と併用しないこと、すなわち、エポキシ樹脂組成物は成分(B)以外の硬化剤や硬化促進剤は含まないことが好ましい。
Moreover, it is preferable that the hardening | curing agent contained in an epoxy resin composition consists only of a boron trifluoride amine complex which is a component (B), but if it is a range which does not impair the effect of this invention, except a component (B) The curing agent (other curing agent) may be contained, and a curing accelerator may be used in combination to increase the curing activity.
However, when the component (B) and another curing agent (for example, an amine curing agent, a urea compound, an acid anhydride curing agent) are used in combination, or when the component (B) and a curing accelerator are used in combination, The curing reaction by (B) may be inhibited, and curing at a higher temperature may be required than when the epoxy resin composition contains only the component (B) as a curing agent. Therefore, it is preferable that the component (B) is not used in combination with another curing agent or a curing accelerator, that is, the epoxy resin composition does not contain a curing agent or a curing accelerator other than the component (B).

エポキシ樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲内であれば、添加剤を含んでいてもよい。
添加剤としては、ゴム粒子、シリカ粉末、アエロジル(登録商標)、マイクロバルーン、三酸化アンチモン、アルミナ、酸化チタン等の無機粒子、リン化合物等の難燃剤、カーボンブラック、活性炭等の炭素粒子、消泡剤、湿潤剤などが挙げられる。これら添加剤は、目的に応じてエポキシ樹脂組成物に配合される。
なお、硬化樹脂の靱性を向上させる効果が得られる点では、エポキシ樹脂組成物にゴム粒子を配合することが好ましい。その一方で、エポキシ樹脂組成物にゴム粒子を配合すると、エポキシ樹脂組成物の粘度が上昇する傾向にもある。そのため、該エポキシ樹脂組成物の強化繊維束への含浸性や、得られる圧力容器の複合材料層におけるボイド発生の可能性を考慮する場合は、エポキシ樹脂組成物はゴム粒子を含まない方が好ましい。
The epoxy resin composition may contain an additive as long as the effects of the present invention are not impaired.
Additives include rubber particles, silica powder, Aerosil (registered trademark), microballoons, inorganic particles such as antimony trioxide, alumina and titanium oxide, flame retardants such as phosphorus compounds, carbon particles such as carbon black and activated carbon, Examples include foaming agents and wetting agents. These additives are blended in the epoxy resin composition depending on the purpose.
In addition, it is preferable to mix | blend rubber particles with an epoxy resin composition at the point from which the effect of improving the toughness of cured resin is acquired. On the other hand, when rubber particles are added to the epoxy resin composition, the viscosity of the epoxy resin composition tends to increase. Therefore, when considering the impregnation property of the epoxy resin composition into the reinforcing fiber bundle and the possibility of void generation in the composite material layer of the resulting pressure vessel, the epoxy resin composition preferably does not contain rubber particles. .

<製造方法>
本発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、公知の方法に従って製造でき、例えば特開2000−143939号公報や、国際公開第2011/037239号等に記載の方法に準じて製造すればよい。
<Manufacturing method>
The epoxy resin composition used for this invention can be manufactured in accordance with a well-known method, for example, should just manufacture according to the method as described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2000-143939, international publication 2011/037239, etc.

<物性>
エポキシ樹脂組成物の30℃における粘度は、300Pa・s以下であることが好ましく、 より好ましくは150Pa・s以下である。粘度が300Pa・sを超えると、取り扱い性や強化繊維束への含浸が困難となったり、トウプリプレグとした場合にボビンからの解舒性、工程通過性、ドレープ性が低下したりする場合がある。なお粘度の下限値は、通常0.1Pa・s程度である。粘度が0.1Pa・s以上であれば、トウプリプレグが工程を通過する際や、強化繊維束にエポキシ樹脂組成物を含浸させてからFW工程までの間にエポキシ樹脂組成物が脱落することを抑制できる。また、FW成形でマンドレルやライナーに、エポキシ樹脂組成物が含浸された強化繊維束(トウプリプレグを含む)を巻きつけていく際に、エポキシ樹脂組成物が垂れ落ちることも抑制できる。
<Physical properties>
The viscosity of the epoxy resin composition at 30 ° C. is preferably 300 Pa · s or less, and more preferably 150 Pa · s or less. When the viscosity exceeds 300 Pa · s, it may be difficult to impregnate the handleability and the reinforcing fiber bundle, or when the tow prepreg is used, the unwinding property from the bobbin, the process passability, and the draping property may be reduced. is there. The lower limit of the viscosity is usually about 0.1 Pa · s. If the viscosity is 0.1 Pa · s or more, the epoxy resin composition may fall off when the tow prepreg passes through the process, or after the reinforcing fiber bundle is impregnated with the epoxy resin composition and before the FW process. Can be suppressed. In addition, when a reinforcing fiber bundle (including a tow prepreg) impregnated with an epoxy resin composition is wound around a mandrel or liner by FW molding, dripping of the epoxy resin composition can be suppressed.

エポキシ樹脂組成物の30℃におる粘度は、粘弾性測定装置(例えばTAインスツルメント社製の「AR−G2」)を用い、34mmφパラレルプレートを用いて、プレートギャップ500μm、測定温度30℃、角速度10rad/s、ストレス300Paの測定条件で測定することができる。   The viscosity at 30 ° C. of the epoxy resin composition was measured using a viscoelasticity measuring device (for example, “AR-G2” manufactured by TA Instruments) using a 34 mmφ parallel plate, a plate gap of 500 μm, a measurement temperature of 30 ° C., It can be measured under measurement conditions of an angular velocity of 10 rad / s and a stress of 300 Pa.

「トウプリプレグ」
本発明のトウプリプレグは、上述したエポキシ樹脂組成物を強化繊維束に含浸してなるものであり、含浸後、ボビンに巻き取ることにより得られる。
"Toe prepreg"
The tow prepreg of the present invention is obtained by impregnating a reinforcing fiber bundle with the above-described epoxy resin composition, and is obtained by winding it on a bobbin after impregnation.

<強化繊維束>
強化繊維束を構成するフィラメントの直径及び本数としては特に制限されないが、通常、直径が3〜100μm程度であり、本数は1000〜70000本程度である。直径が3μm未満ではフィラメントの強力が小さく、フィラメントを横方向(長手方向と直交する方向。以下、同様)に動かした際に切断したり毛羽だまりが生じたりする場合があり、100μmを超えると硬くなりすぎて屈曲性が低下する傾向がある。
ここで、「直径」とは、フィラメントの断面の等面積円相当径(すなわち、フィラメントの断面の投影面積と同じ面積を持つ円の直径)のことである。
<Reinforced fiber bundle>
Although it does not restrict | limit especially as a diameter and the number of the filaments which comprise a reinforced fiber bundle, Usually, a diameter is about 3-100 micrometers and a number is about 1000-70000. When the diameter is less than 3 μm, the strength of the filament is small, and when the filament is moved in the lateral direction (direction perpendicular to the longitudinal direction; hereinafter the same), the filament may be cut or fluffed, and if it exceeds 100 μm, it will be hard There is a tendency that the flexibility becomes too low.
Here, the “diameter” is an equivalent area circle equivalent diameter of the cross section of the filament (that is, the diameter of a circle having the same area as the projected area of the cross section of the filament).

強化繊維としてはガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、黒鉛繊維、ボロン繊維など、通常の繊維強化複合材料に使用される補強用繊維を使用することができる。これらの中でも、JIS R 7601に準拠したストランド強度が3500MPa以上の炭素繊維、黒鉛繊維が好ましく、より好ましくはストランド強度4500MPa以上の炭素繊維、黒鉛繊維であり、さらに好ましくはストランド強度が5000MPa以上の炭素繊維である。
なお、強化繊維束が炭素繊維束である場合、フィラメントの直径は3〜12μm程度、本数は1000〜70000本程度であることが好ましい。
As the reinforcing fibers, reinforcing fibers used in ordinary fiber-reinforced composite materials such as glass fibers, carbon fibers, aramid fibers, graphite fibers, and boron fibers can be used. Among these, carbon fibers and graphite fibers having a strand strength of 3500 MPa or more in accordance with JIS R 7601 are preferable, carbon fibers and graphite fibers having a strand strength of 4500 MPa or more are more preferable, and carbon having a strand strength of 5000 MPa or more is more preferable. Fiber.
In addition, when a reinforcing fiber bundle is a carbon fiber bundle, it is preferable that the diameter of a filament is about 3-12 micrometers and a number is about 1000-70000.

<エポキシ樹脂組成物の含有量>
トウプリプレグに含まれるエポキシ樹脂組成物の含有量は、20質量%以上40質量%以下が好ましい。エポキシ樹脂組成物の含有量が20質量%以上であれば強化繊維束中にエポキシ樹脂組成物を十分に行き渡らせることができ、40質量%以下であれば繊維強化複合材料の繊維含有体積率が高くなるため、機械特性を効果的に発現できる。機械特性をより効果的に発現させるには、エポキシ樹脂組成物の含有量は20質量%以上30質量%以下であることがより好ましい。
<Content of epoxy resin composition>
The content of the epoxy resin composition contained in the tow prepreg is preferably 20% by mass or more and 40% by mass or less. If the content of the epoxy resin composition is 20% by mass or more, the epoxy resin composition can be sufficiently distributed in the reinforcing fiber bundle, and if it is 40% by mass or less, the fiber-containing volume ratio of the fiber-reinforced composite material is Since it becomes high, a mechanical characteristic can be expressed effectively. In order to express the mechanical characteristics more effectively, the content of the epoxy resin composition is more preferably 20% by mass or more and 30% by mass or less.

<トウプリプレグの製造方法>
本発明のトウプリプレグは、公知の製造方法により製造できるが、中でも以下の工程(1)〜(6)を経て製造することが好ましい。
工程(1):紙管等のボビンに巻き取られた強化繊維束(トウ)をクリールに配置して張力をかけた後、駆動ロール等を使用し強化繊維束を定速で巻き出す。
工程(2):クリールから定速で巻き出された強化繊維束を、必要に応じて加熱し、拡幅する。
工程(3):拡幅された強化繊維束の少なくとも片面に、必要に応じて加熱したエポキシ樹脂組成物を供給する。
工程(4):供給したエポキシ樹脂組成物を強化繊維束へ均一に含浸させる。
工程(5):前記エポキシ樹脂組成物が室温より高温であった場合、該エポキシ樹脂組成物が含浸された強化繊維束の温度を室温程度まで冷却する。
工程(6):エポキシ樹脂組成物含浸後、必要に応じて冷却された強化繊維束を紙管等のボビンに巻き取る。
<Method for producing tow prepreg>
Although the tow prepreg of the present invention can be produced by a known production method, it is preferably produced through the following steps (1) to (6).
Step (1): A reinforcing fiber bundle (tow) wound on a bobbin such as a paper tube is placed on a creel and tension is applied, and then the reinforcing fiber bundle is unwound at a constant speed using a drive roll or the like.
Step (2): The reinforcing fiber bundle unwound from the creel at a constant speed is heated and widened as necessary.
Process (3): The epoxy resin composition heated as needed is supplied to at least one side of the widened reinforcing fiber bundle.
Step (4): The reinforced fiber bundle is uniformly impregnated with the supplied epoxy resin composition.
Step (5): When the epoxy resin composition has a temperature higher than room temperature, the temperature of the reinforcing fiber bundle impregnated with the epoxy resin composition is cooled to about room temperature.
Step (6): After impregnation with the epoxy resin composition, the reinforcing fiber bundle cooled as necessary is wound on a bobbin such as a paper tube.

強化繊維束は拡幅され扁平形状であることが好ましい。強化繊維束が拡幅され扁平形状であれば、エポキシ樹脂組成物との接触面積が広くなる。
強化繊維束を拡幅する方法としては、円筒バーで擦過させる方法;振動を加える方法;押しつぶす方法などが挙げられる。さらに強化繊維束を拡幅する際は加熱しておくことが好ましく、炭素繊維に付着しているサイズ剤の種類によるが、通常、50〜150℃程度に強化繊維束を加熱することがより好ましい。さらに強化繊維束の予備加熱は、エポキシ樹脂組成物との接触後、強化繊維束内へのエポキシ樹脂組成物の浸透時に樹脂組成物の温度が低下しないように、予め強化繊維束の温度を上昇させておく意味もある。加熱方法としては加熱体との接触加熱、及び赤外線加熱、雰囲気加熱等の非接触加熱法がいずれも使用可能である。
The reinforcing fiber bundle is preferably widened and has a flat shape. If the reinforcing fiber bundle is widened and has a flat shape, the contact area with the epoxy resin composition becomes wide.
Examples of the method for widening the reinforcing fiber bundle include a method of rubbing with a cylindrical bar; a method of applying vibration; and a method of crushing. Further, when the reinforcing fiber bundle is widened, it is preferably heated, and depending on the type of sizing agent attached to the carbon fiber, it is usually more preferable to heat the reinforcing fiber bundle to about 50 to 150 ° C. Furthermore, preheating of the reinforcing fiber bundle is performed by increasing the temperature of the reinforcing fiber bundle in advance so that the temperature of the resin composition does not decrease when the epoxy resin composition penetrates into the reinforcing fiber bundle after contact with the epoxy resin composition. There is also a meaning to keep. As the heating method, any of contact heating with a heating body, and non-contact heating methods such as infrared heating and atmosphere heating can be used.

強化繊維束の拡幅は、インラインで実施してもオフラインで実施してもよい。例えば市販の拡幅されたテープ状強化繊維束はオフラインで拡幅された強化繊維束とみなされる。   The widening of the reinforcing fiber bundle may be performed inline or offline. For example, a commercially available widened tape-like reinforcing fiber bundle is regarded as a reinforcing fiber bundle widened off-line.

強化繊維束へのエポキシ樹脂組成物の供給方法としては、レジンバス法;回転ロール法;紙上転写法;特開平09−176346号公報、特開2005−335296号公報、特開2006−063173号公報に記載されたノズル滴下法;特開平08−073630号公報、特開平09−031219号公報、特開平8−73630号公報に記載された樹脂接触並びにトウ移動法などが挙げられる。   As a method for supplying the epoxy resin composition to the reinforcing fiber bundle, there are a resin bath method, a rotating roll method, a paper transfer method, JP-A Nos. 09-176346, 2005-335296, and 2006-0663173. Examples of the nozzle dropping method described above include the resin contact and tow movement methods described in JP-A-08-073630, JP-A-09-031219, and JP-A-8-73630.

これらの中でも、エポキシ樹脂組成物の供給量の制御や実施の容易さの点で、回転ロール法や樹脂接触並びにトウ移動法が、エポキシ樹脂組成物の供給方法として好ましい。また、強化繊維束の幅は通常安定しておらず、その広がり方にはばらつきがある。従って特開平8−73630号公報に記載の通り、強化繊維束を拡幅した後、エポキシ樹脂組成物の接触直前あるいは接触時にトウ幅を狭めて安定化することが効果的である。具体例としては、樹脂吐出口部又はその直前の位置に所定幅の溝を設けて、強化繊維束を、該溝内を走行させて強化繊維束の幅を狭める方法がある。   Among these, the rotating roll method, the resin contact method, and the tow movement method are preferable as the epoxy resin composition supply method in terms of control of the supply amount of the epoxy resin composition and ease of implementation. In addition, the width of the reinforcing fiber bundle is usually not stable, and the way in which the reinforcing fiber bundle spreads varies. Therefore, as described in JP-A-8-73630, after the reinforcing fiber bundle is widened, it is effective to narrow and stabilize the tow width immediately before or at the time of contact with the epoxy resin composition. As a specific example, there is a method in which a groove having a predetermined width is provided at the resin discharge port portion or at a position just before the resin discharge port, and the reinforcing fiber bundle is caused to travel in the groove to narrow the width of the reinforcing fiber bundle.

強化繊維束へのエポキシ樹脂組成物の含浸方法は、公知の含浸方法を使用することができる。中でも加熱ロールや熱板等の加熱体に擦過させる方法;エポキシ樹脂組成物が供給された強化繊維束が空走する際に加熱炉を通過させる方法;赤外線加熱等の非接触加熱手段で加熱する方法が好ましい。強化繊維束へエポキシ樹脂組成物が供給されてから加熱体により加熱されるまでの間、及び加熱体と加熱体との間で強化繊維束やエポキシ樹脂組成物の温度が下がらないように、非接触加熱手段で加熱しておくことがより一層好ましい。   As a method for impregnating the reinforcing fiber bundle with the epoxy resin composition, a known impregnation method can be used. Among them, a method of rubbing against a heating body such as a heating roll or a hot plate; a method of passing through a heating furnace when the reinforcing fiber bundle supplied with the epoxy resin composition runs idle; heating by non-contact heating means such as infrared heating The method is preferred. In order not to lower the temperature of the reinforcing fiber bundle or the epoxy resin composition between the time when the epoxy resin composition is supplied to the reinforcing fiber bundle and the time when the epoxy resin composition is heated by the heating body and between the heating body and the heating body. It is still more preferable to heat with a contact heating means.

また、強化繊維束へエポキシ樹脂組成物を含浸させる工程において、強化繊維束へ外力を加えて強化繊維束を構成するフィラメントを横方向に動かし、フィラメント間の相対位置を変化させてエポキシ樹脂組成物とフィラメントの接触機会を増やす工程を加えることが好ましい。これにより、単なる加圧や毛細管現象による含浸効果以上の均一な含浸効果を上げることができる。
具体的には、強化繊維束を折り畳む、強化繊維束を拡幅する、強化繊維束を縮幅する、又は強化繊維束を加撚する等の少なくとも一つの手段で行う。これらの手段において、折り畳み手段と加撚手段は、縮幅手段と同様に強化繊維束の幅を狭める傾向にある。そして強化繊維束の幅を狭める作用を有する手段と、強化繊維束の幅を拡大する手段とを併用すると、均一含浸の効果がより高くなる。なお、加撚はエポキシ樹脂組成物の含浸時に行なえばよく、含浸後に撚りのない状態が必要である場合には、含浸後に撚り戻しをすればよい。また、加撚と同時にあるいは直後に擦過を加えれば、強化繊維束の幅の広がる傾向となり、更に樹脂の厚さ方向の移動のため含浸の均一性は高くなる。
Further, in the step of impregnating the reinforcing fiber bundle with the epoxy resin composition, an external force is applied to the reinforcing fiber bundle to move the filaments constituting the reinforcing fiber bundle in the lateral direction and change the relative position between the filaments to change the epoxy resin composition. It is preferable to add a step of increasing the contact chance of the filament. Thereby, the uniform impregnation effect more than the impregnation effect by simple pressurization or a capillary phenomenon can be raised.
Specifically, it is performed by at least one means such as folding the reinforcing fiber bundle, widening the reinforcing fiber bundle, reducing the width of the reinforcing fiber bundle, or twisting the reinforcing fiber bundle. In these means, the folding means and the twisting means tend to narrow the width of the reinforcing fiber bundle in the same manner as the width reducing means. If the means for reducing the width of the reinforcing fiber bundle and the means for expanding the width of the reinforcing fiber bundle are used in combination, the effect of uniform impregnation becomes higher. The twisting may be performed at the time of impregnation with the epoxy resin composition, and when an untwisted state is necessary after the impregnation, the twisting may be performed after the impregnation. Further, if rubbing is applied simultaneously with or immediately after the twisting, the width of the reinforcing fiber bundle tends to increase, and the uniformity of the impregnation becomes higher due to the movement in the thickness direction of the resin.

フィラメントを横方向に動かすことによる均一含浸において、強化繊維束の走行速度未満の周速で回転するロールに強化繊維束を接触させて擦過させることは、毛羽の堆積やロールのクリーニング等にとって有用である。擦過されていれば強化繊維束はロール表面で絡まりつくこともなく、またロールは強化繊維束で擦られ、かつ回転しているので強化繊維束と接触する面は常にクリーニングされている状態となり、製造環境の向上にも有用である。ただしロールの周速は強化繊維束の走行速度の50%以上99%以下とすることが好ましく、80%以上95%以下とすることがより好ましい。ロールの周速が強化繊維束の走行速度に対し1/2未満であると強く擦過されることで強化繊維束が毛羽立つ場合があり、後の工程での巻きつきやボビンに巻き取られたトウプリプレグを解舒する際に問題が生じる場合がある。   In uniform impregnation by moving the filaments in the transverse direction, it is useful for fluff accumulation, roll cleaning, etc. to contact the rubbing fiber bundle with a roll rotating at a peripheral speed less than the running speed of the reinforcing fiber bundle. is there. If rubbed, the reinforcing fiber bundle does not get tangled on the roll surface, and the roll is rubbed by the reinforcing fiber bundle and is rotated so that the surface in contact with the reinforcing fiber bundle is always cleaned, It is also useful for improving the manufacturing environment. However, the peripheral speed of the roll is preferably 50% or more and 99% or less of the traveling speed of the reinforcing fiber bundle, and more preferably 80% or more and 95% or less. When the peripheral speed of the roll is less than ½ of the traveling speed of the reinforcing fiber bundle, the reinforcing fiber bundle may become fluffy due to strong rubbing, and the tow wound around the bobbin or the tow wound around the bobbin Problems may arise when unpacking the prepreg.

エポキシ樹脂組成物が強化繊維束に均一に含浸されると、作製した繊維強化複合材料の機械的特性が向上し、本発明の効果が十分に得られる。   When the reinforcing fiber bundle is uniformly impregnated with the epoxy resin composition, the mechanical properties of the produced fiber reinforced composite material are improved, and the effects of the present invention are sufficiently obtained.

エポキシ樹脂組成物を均一に含浸させた強化繊維束は、ボビンへの巻き取り工程までに冷却体への擦過や非接触冷却手段等の公知の冷却手段を使用して室温程度まで冷却しておくことが好ましい。十分に冷却しない状態で巻き取ってしまうと、エポキシ樹脂組成物が低粘度であるため巻き取る際に滑りが生じ、巻き形態が乱れてしまうことがある。また、一度巻き取ってしまうと中心部からは熱が逃げにくく、温度が高い状態が比較的長時間続いてしまうため、エポキシ樹脂組成物のポットライフが短くなり、トウプリプレグの保存安定性が低下することもある。   The reinforcing fiber bundle uniformly impregnated with the epoxy resin composition is cooled to about room temperature by using a known cooling means such as rubbing against a cooling body or a non-contact cooling means before the bobbin winding process. It is preferable. If it is wound in a state where it is not sufficiently cooled, the epoxy resin composition has a low viscosity, so that slipping may occur during winding and the winding form may be disturbed. In addition, once wound up, heat is difficult to escape from the center, and the high temperature state continues for a relatively long time, so the pot life of the epoxy resin composition is shortened and the storage stability of the tow prepreg is reduced. Sometimes.

<作用効果>
以上説明した本発明のトウプリプレグは、上述した特定のエポキシ樹脂組成物が強化繊維束に含浸してなるので、保存安定性、ボビンからの解舒性、工程通過性、ドレープ性に優れ、低温で短時間に硬化可能である。
また、本発明のトウプリプレグは、ボビンからの解舒性、工程通過性、ドレープ性に優れるという特性を有するため、フィラメントワインディング成形や引き抜き成形などに適する。
<Effect>
The above-described tow prepreg of the present invention is formed by impregnating a reinforcing fiber bundle with the above-described specific epoxy resin composition, so that it has excellent storage stability, unwinding from a bobbin, process passability, drapeability, and low temperature. And can be cured in a short time.
In addition, the tow prepreg of the present invention is suitable for filament winding molding, pultrusion molding, and the like because it has characteristics such as excellent unwinding from the bobbin, process passability, and drapeability.

ところで、上述したように、従来の一般的なエポキシ樹脂組成物を使用したトウプリプレグを硬化させるためには、少なくとも130℃程度に加熱する必要がある。しかし、複合材料補強圧力容器を製造する際に樹脂製ライナー(特にポリエチレン製のライナー)を用いる場合、樹脂製ライナーはトウプリプレグの硬化温度に耐えることが困難であった。
しかし、本発明のトウプリプレグは、130℃よりも低温で短時間に硬化可能であるため、ポリエチレン等の樹脂製ライナーを用いた複合材料補強圧力容器の製造にも好適に使用できる。
By the way, as mentioned above, in order to harden the tow prepreg using the conventional general epoxy resin composition, it is necessary to heat at least about 130 ° C. However, when a resin liner (especially a polyethylene liner) is used when producing a composite material reinforced pressure vessel, it is difficult for the resin liner to withstand the curing temperature of the tow prepreg.
However, since the tow prepreg of the present invention can be cured in a short time at a temperature lower than 130 ° C., it can be suitably used for the production of a composite material reinforced pressure vessel using a resin liner such as polyethylene.

また、本発明に用いるエポキシ樹脂組成物や、本発明のトウプリプレグから作製される繊維強化複合材料は引張強度発現に優れることから、複合材料補強圧力容器以外にも、例えば緊張材用途にも適している。   In addition, since the epoxy resin composition used in the present invention and the fiber reinforced composite material produced from the tow prepreg of the present invention are excellent in tensile strength expression, it is suitable not only for composite material reinforced pressure vessels but also for tension material applications, for example. ing.

「複合材料補強圧力容器」
複合材料補強圧力容器(以下、単に「圧力容器」ということがある。)は、通常、その内層に樹脂製や金属製のライナーを用い、当該ライナーの外面を複合材料層が覆うことにより形成されている。
ここで、「複合材料」という用語は繊維強化複合材料を意味する。本発明においては、本発明のトウプリプレグを加熱(及び必要に応じて加圧)し硬化させた後、冷却して得られる硬化物か、或いは強化繊維束にエポキシ樹脂組成物を含浸させた後、トウプリプレグを経ずに(すなわち、紙管等のボビンに巻き取らずに)加熱(及び必要に応じて加圧)し、硬化させた後、冷却して得られる硬化物を意味する。
複合材料は、スポーツ用品、自動車、圧力容器、航空機、緊張材等の一般産業用途に用いることができるが、特に圧力容器や緊張材に用いた場合、高い性能を示す。特に水素貯蔵用の圧力容器や自動車等の移動体に搭載する圧力容器として使用した場合に、少量の複合材料による補強で圧力容器として十分な性能を得られるため、より軽量な圧力容器を得ることができ、その長所が最も生かされる。
“Composite reinforced pressure vessel”
A composite material reinforced pressure vessel (hereinafter sometimes simply referred to as a “pressure vessel”) is usually formed by using a resin or metal liner for its inner layer and covering the outer surface of the liner with a composite material layer. ing.
Here, the term “composite material” means a fiber reinforced composite material. In the present invention, the tow prepreg of the present invention is heated (and pressurized if necessary) and cured, and then a cured product obtained by cooling or after impregnating an epoxy resin composition into a reinforcing fiber bundle. It means a cured product obtained by heating (and pressurizing as necessary) without passing through a tow prepreg (that is, without being wound around a bobbin such as a paper tube), and then cooling after curing.
The composite material can be used for general industrial applications such as sporting goods, automobiles, pressure vessels, aircraft, and tendons, but exhibits high performance particularly when used for pressure vessels and tendons. Especially when used as a pressure vessel for hydrogen storage or a moving body such as an automobile, sufficient performance as a pressure vessel can be obtained by reinforcement with a small amount of composite material, so a lighter pressure vessel is obtained. And the best of its strengths.

<ライナー>
本発明の圧力容器に用いるライナーとしては、用途によって樹脂製ライナーまたは金属製ライナーを選んで用いることができる。圧力容器を水素貯蔵用や自動車等の移動体に搭載する圧力容器として用いる場合には、より軽量化できるため樹脂製ライナーを使用することが好ましい。
樹脂製ライナーとしては、高密度ポリエチレン等の熱可塑性樹脂を回転成形やブロー成形にて容器形状に賦形したものに、金属製の口金をつけたものが使用できる。樹脂製ライナーは耐熱性が比較的低いためエポキシ樹脂組成物を硬化する際の反応発熱を低く抑える必要があるが、本発明のトウプリプレグは硬化時の発熱が小さいため、ライナーが樹脂製であっても好適に使用することができる。
一方、金属製ライナーは、アルミニウム合金製や鋼鉄製等のパイプ形状や板形状の部材からスピニング加工等により容器形状に賦形した後で、口金形状を付与して得られる。
<Liner>
As the liner used in the pressure vessel of the present invention, a resin liner or a metal liner can be selected and used depending on the application. When the pressure vessel is used as a pressure vessel for hydrogen storage or mounted on a moving body such as an automobile, it is preferable to use a resin liner because the weight can be further reduced.
As the resin liner, a material obtained by shaping a thermoplastic resin such as high-density polyethylene into a container shape by rotational molding or blow molding and a metal base can be used. Since the resin liner has a relatively low heat resistance, it is necessary to suppress the reaction heat generated when the epoxy resin composition is cured. However, since the tow prepreg of the present invention generates little heat during the curing, the liner is made of resin. However, it can be suitably used.
On the other hand, the metal liner is obtained by giving a die shape after shaping a pipe shape or plate shape member made of aluminum alloy or steel into a container shape by spinning or the like.

<複合材料補強圧力容器の製造方法>
本発明の複合材料補強圧力容器の製造方法は、上述したエポキシ樹脂組成物を強化繊維束に含浸させる含浸工程と、エポキシ樹脂組成物が含浸した強化繊維束をライナーに巻き付けるフィラメントワインディング工程(FW工程)と、強化繊維束が巻き付いたライナーを加熱し、強化繊維束に含浸したエポキシ樹脂組成物を硬化させる硬化工程とを含む。
<Production method of composite material reinforced pressure vessel>
The manufacturing method of the composite material reinforced pressure vessel of the present invention includes an impregnation step of impregnating a reinforcing fiber bundle with the above-described epoxy resin composition, and a filament winding step (FW step) of winding the reinforcing fiber bundle impregnated with the epoxy resin composition around a liner. And a curing step of heating the liner around which the reinforcing fiber bundle is wound to cure the epoxy resin composition impregnated in the reinforcing fiber bundle.

また、本発明の複合材料補強圧力容器の製造方法は、含浸工程とFW工程との間に、エポキシ樹脂組成物が含浸した強化繊維束(以下、「樹脂含浸強化繊維束」ともいう。)をボビンに巻き取る巻き取り工程を有していてもよい。巻き取り工程によりボビンに巻き取られた樹脂含浸強化繊維束は、ライナーに巻き付けられるまでトウプリプレグとして保管される。
複合材料補強圧力容器の製造方法が巻き取り工程を有さない場合、樹脂含浸強化繊維束はトウプリプレグを経ずにライナーに巻き付けられる。一方、複合材料補強圧力容器の製造方法が巻き取り工程を有する場合、樹脂含浸強化繊維束はトウプリプレグとしてライナーに巻き付けられる。
In the method for producing a composite material reinforced pressure vessel of the present invention, a reinforcing fiber bundle impregnated with an epoxy resin composition (hereinafter also referred to as “resin-impregnated reinforcing fiber bundle”) is impregnated between the impregnation step and the FW step. You may have the winding-up process wound up on a bobbin. The resin-impregnated reinforcing fiber bundle wound around the bobbin by the winding process is stored as a tow prepreg until wound around the liner.
When the manufacturing method of the composite material reinforced pressure vessel does not have a winding process, the resin-impregnated reinforcing fiber bundle is wound around the liner without passing through the tow prepreg. On the other hand, when the manufacturing method of the composite material reinforced pressure vessel includes a winding process, the resin-impregnated reinforcing fiber bundle is wound around the liner as a tow prepreg.

(含浸工程)
含浸工程は、エポキシ樹脂組成物を強化繊維束に含浸させる工程である。
複合材料補強圧力容器の製造方法が巻き取り工程を有さない場合、強化繊維束へのエポキシ樹脂組成物の供給方法及び含浸方法としては特に制限されないが、例えば以下の方法が挙げられる。すなわち、ドクターブレード等を使用して円柱状のドラムに一定厚みのエポキシ樹脂組成物を塗工して、その上に強化繊維束を接触させてエポキシ樹脂組成物を供給し、ローラー等によりエポキシ樹脂組成物を内部に含浸させる方法;エポキシ樹脂組成物を貯留した容器に強化繊維束を浸漬させた後、バーやガイド等により不要なエポキシ樹脂組成物をそぎ落とす方法;ディスペンサー等で定量的にエポキシ樹脂組成物を送液して強化繊維束に塗布する方法などが挙げられる。強化繊維束に余分な樹脂を供給せず、含浸量を目標とする値に正確に管理しつつポキシ樹脂組成物を強化繊維束に塗布できる点で、ドラムやディスペンサーを使用する方法が好ましい。
(Impregnation process)
The impregnation step is a step of impregnating the reinforcing fiber bundle with the epoxy resin composition.
When the manufacturing method of the composite material reinforced pressure vessel does not include a winding step, the method for supplying the epoxy resin composition to the reinforcing fiber bundle and the impregnation method are not particularly limited, and examples thereof include the following methods. That is, an epoxy resin composition having a certain thickness is applied to a cylindrical drum using a doctor blade, etc., and an epoxy resin composition is supplied by bringing a reinforcing fiber bundle into contact with the epoxy fiber composition. A method of impregnating the composition inside; a method of immersing the reinforcing fiber bundle in a container storing the epoxy resin composition, and then scraping off the unnecessary epoxy resin composition with a bar or a guide; Examples thereof include a method of feeding a resin composition and applying it to a reinforcing fiber bundle. A method of using a drum or a dispenser is preferable in that the excess resin is not supplied to the reinforcing fiber bundle, and the poxy resin composition can be applied to the reinforcing fiber bundle while accurately controlling the impregnation amount to a target value.

一方、複合材料補強圧力容器の製造方法が巻き取り工程を有する場合も、強化繊維束へのエポキシ樹脂組成物の供給方法及び含浸方法としては、巻き取り工程を有さない場合として前述したエポキシ樹脂組成物の供給方法及び含浸方法が挙げられる。   On the other hand, even when the manufacturing method of the composite material reinforced pressure vessel has a winding step, the epoxy resin composition described above as a case of not having a winding step is used as the method for supplying and impregnating the epoxy resin composition to the reinforcing fiber bundle. Examples thereof include a method for supplying the composition and a method for impregnation.

(巻き取り工程)
巻き取り工程は、樹脂含浸強化繊維束を紙管等のボビンに巻き取る工程である。樹脂含浸強化繊維束をボビンに巻き取る方法としては特に制限されない。ボビンに巻き取られた樹脂含浸強化繊維束は、トウプリプレグとして保管される。
(Winding process)
The winding process is a process of winding the resin-impregnated reinforcing fiber bundle around a bobbin such as a paper tube. The method for winding the resin-impregnated reinforcing fiber bundle around the bobbin is not particularly limited. The resin-impregnated reinforcing fiber bundle wound around the bobbin is stored as a tow prepreg.

(FW工程)
FW工程は、樹脂含浸強化繊維束(トウプリプレグから巻き出された樹脂含浸強化繊維束を含む)をライナーに、フィラメントワインディング法にて巻き付ける工程である。
上述したように、FW工程では、トウプリプレグを経ずに樹脂含浸強化繊維束をライナーに巻き付けてもよいし、紙管等のボビンに巻き取られた樹脂含浸強化繊維束(トウプリプレグ)をボビンから引き出しながらライナーに巻き付けてもよい。
(FW process)
The FW process is a process in which a resin-impregnated reinforcing fiber bundle (including a resin-impregnated reinforcing fiber bundle unwound from a tow prepreg) is wound around a liner by a filament winding method.
As described above, in the FW process, the resin-impregnated reinforcing fiber bundle may be wound around the liner without passing through the tow prepreg, or the resin-impregnated reinforcing fiber bundle (toe prepreg) wound around the bobbin such as a paper tube is bobbed. It may be wound around the liner while being pulled out from.

FW工程で用いるフィラメントワインディング機(FW機)としては、従来公知のものを使用できる。FW機は、1本の樹脂含浸強化繊維束を芯金または芯金に固定したライナーに巻き付けることができるものであってもよいし、複数本の樹脂含浸強化繊維束を芯金または芯金に固定したライナーに同時に巻き付けられるものであってもよい。   As a filament winding machine (FW machine) used in the FW process, a conventionally known machine can be used. The FW machine may be capable of winding a single resin-impregnated reinforcing fiber bundle around a core metal or a liner fixed to the core metal, or a plurality of resin-impregnated reinforcing fiber bundles as a core metal or a core metal. It may be one that is simultaneously wound around a fixed liner.

ライナーに樹脂含浸強化繊維束を巻き付ける際には、樹脂含浸強化繊維束の異方性材料としての特質を生かすため層構造となるように巻き付けることが好ましい。樹脂含浸強化繊維束からなる層、または該層が硬化したものを複合材料層という。
本発明においては、複合材料層の構成や厚み、樹脂含浸強化繊維束をライナーへ巻きつける角度や張力は、容器の用途や形状、内容物の種類等によって自由に選択することができる。
When winding the resin-impregnated reinforcing fiber bundle around the liner, it is preferable to wind the resin-impregnated reinforcing fiber bundle so as to have a layer structure in order to take advantage of the characteristics of the anisotropic material of the resin-impregnated reinforcing fiber bundle. A layer composed of a resin-impregnated reinforcing fiber bundle or a cured layer is referred to as a composite material layer.
In the present invention, the composition and thickness of the composite material layer, and the angle and tension for winding the resin-impregnated reinforcing fiber bundle around the liner can be freely selected depending on the use and shape of the container, the type of contents, and the like.

樹脂含浸強化繊維束の巻き付け方としては、フープ巻きとヘリカル巻きが知られている。樹脂含浸強化繊維束がライナーにフープ巻きされて形成された層を「フープ層」といい、ヘリカル巻きされて形成された層を「ヘリカル層」という。
例えば、図1に示す複合材料補強圧力容器10は、ライナー11の外面にフープ層12aとヘリカル層12bとからなる複合材料層12が形成されている。
As a method of winding the resin-impregnated reinforcing fiber bundle, hoop winding and helical winding are known. A layer formed by hoop-wrapping a resin-impregnated reinforcing fiber bundle around a liner is called a “hoop layer”, and a layer formed by helically winding is called a “helical layer”.
For example, in the composite material reinforced pressure vessel 10 shown in FIG. 1, a composite material layer 12 including a hoop layer 12 a and a helical layer 12 b is formed on the outer surface of the liner 11.

(硬化工程)
硬化工程は、樹脂含浸強化繊維束が巻き付いたライナーを加熱し、樹脂含浸強化繊維束に含まれるエポキシ樹脂組成物を硬化させる工程である。
硬化温度は、エポキシ樹脂組成物の配合組成に応じて決定される。上述した本発明に使用するエポキシ樹脂組成物は従来のエポキシ樹脂組成物よりも低い温度(具体的には130℃よりも低い温度)で硬化が可能である。よって、硬化温度を130℃よりも低い温度に設定することができ、ライナーが樹脂製であっても硬化温度に耐えることができる。
(Curing process)
The curing step is a step of heating the liner around which the resin-impregnated reinforcing fiber bundle is wound to cure the epoxy resin composition contained in the resin-impregnated reinforcing fiber bundle.
The curing temperature is determined according to the composition of the epoxy resin composition. The above-described epoxy resin composition used in the present invention can be cured at a temperature lower than that of a conventional epoxy resin composition (specifically, a temperature lower than 130 ° C.). Therefore, the curing temperature can be set to a temperature lower than 130 ° C., and the curing temperature can be endured even if the liner is made of resin.

<作用効果>
本発明の複合材料補強圧力容器は、少量の複合材料による補強により、圧力容器として十分な耐圧性能を有し、しかも軽量である。
本発明の複合材料補強圧力容器は、特に水素貯蔵用の圧力容器や自動車等の移動体に搭載する圧力容器として好適に使用される。
また、本発明の複合材料補強圧力容器の製造方法では、130℃よりも低い温度で樹脂含浸強化繊維束が巻き付いたライナーを加熱し、エポキシ樹脂組成物を硬化させることができる。よって、本発明の複合材料補強圧力容器の製造方法によれば、高い耐圧性能を有する複合材料補強圧力容器を低温で短時間の硬化で製造できる。
<Effect>
The composite material reinforced pressure vessel of the present invention has sufficient pressure resistance as a pressure vessel and is lightweight by reinforcement with a small amount of composite material.
The composite material reinforced pressure vessel of the present invention is suitably used as a pressure vessel mounted on a moving body such as a pressure vessel for storing hydrogen or an automobile.
In the method for producing a composite material reinforced pressure vessel of the present invention, the epoxy resin composition can be cured by heating the liner around which the resin-impregnated reinforcing fiber bundle is wound at a temperature lower than 130 ° C. Therefore, according to the method for manufacturing a composite material reinforced pressure vessel of the present invention, a composite material reinforced pressure vessel having high pressure resistance can be manufactured at a low temperature in a short time.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
各例で用いたエポキシ樹脂組成物の原料を以下に示す。
Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples, but the present invention is not limited thereto.
The raw material of the epoxy resin composition used in each example is shown below.

「原料」
<成分(A)>
2021P:3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボン酸3,4−エポキシシクロヘキシルメチル HTMLCONTROL Forms.HTML:Hidden.1 (株式会社ダイセル製、「セロキサイド2021P」、2官能の脂環式エポキシ樹脂、エポキシ当量:137g/eq)
2081:ε−カプロラクトン変性3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボン酸3,4−エポキシシクロヘキシルメチル HTMLCONTROL Forms.HTML:Hidden.1 (株式会社ダイセル製、「セロキサイド2081」、2官能の脂環式エポキシ樹脂、エポキシ当量:200g/eq)
8000:(3,3’,4,4’−ジエポキシ)ビシクロヘキシル HTMLCONTROL Forms.HTML:Hidden.1 (株式会社ダイセル製、「セロキサイド8000」、2官能の脂環式エポキシ樹脂、エポキシ当量:100g/eq)
"material"
<Component (A)>
2021P: 3,4-epoxycyclohexanecarboxylic acid 3,4-epoxycyclohexylmethyl HTMLCONTROL Forms.HTML: Hidden.1 (Dacel Co., Ltd., “Celoxide 2021P”, bifunctional alicyclic epoxy resin, epoxy equivalent: 137 g / eq)
2081: ε-caprolactone-modified 3 ′, 4′-epoxycyclohexanecarboxylic acid 3,4-epoxycyclohexylmethyl HTMLCONTROL Forms.HTML: Hidden.1 (Daicel Co., Ltd., “Celoxide 2081”, bifunctional alicyclic epoxy resin , Epoxy equivalent: 200 g / eq)
8000: (3,3 ′, 4,4′-diepoxy) bicyclohexyl HTMLCONTROL Forms.HTML: Hidden.1 (manufactured by Daicel Corporation, “Celoxide 8000”, bifunctional alicyclic epoxy resin, epoxy equivalent: 100 g / eq)

<成分(B)>
アンカー1115:三フッ化ホウ素イソプロピルアミン錯体(ピイ・ティ・アイ・ジャパン株式会社製、「アンカー1115」)
<Component (B)>
Anchor 1115: Boron trifluoride isopropylamine complex (manufactured by PTI Japan, "Anchor 1115")

<成分(A)以外のエポキシ樹脂>
jER828:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学株式会社製、「jER828」、芳香族環を有する2官能のエポキシ樹脂、エポキシ当量:189g/eq、120P/25℃)
<Epoxy resin other than component (A)>
jER828: bisphenol A type epoxy resin (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, “jER828”, bifunctional epoxy resin having an aromatic ring, epoxy equivalent: 189 g / eq, 120 P / 25 ° C.)

<成分(B)以外の硬化剤>
DICY:ジシアンジアミド(三菱化学株式会社製、「jERキュア DICY7」)
DCMU99:3,(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチルウレア(保土谷化学工業株式会社製、「DCMU99」)
XN1045:テトラヒドロメチル無水フタル酸(ナガセケムテックス株式会社製、「HARDENER XN1045」)
<Curing agent other than component (B)>
DICY: Dicyandiamide (Mitsubishi Chemical Corporation, “jER Cure DICY7”)
DCMU99: 3, (3,4-dichlorophenyl) -1,1-dimethylurea (Hodogaya Chemical Co., Ltd., “DCMU99”)
XN1045: Tetrahydromethylphthalic anhydride (manufactured by Nagase ChemteX Corporation, “HARDNER XN1045”)

「実施例1」
<エポキシ樹脂組成物の調製>
表1に記載の配合組成に従って各原料を容器に秤量した後、攪拌機(株式会社キーエンス製、「ハイブリッドミキサーHM−500」)を使用して内容物が均一となるまで攪拌・脱泡し、エポキシ樹脂組成物を調製した。
なお、表1中の各成分の数値は、エポキシ樹脂組成物に配合する各成分の質量部数を表す。
"Example 1"
<Preparation of epoxy resin composition>
Each raw material was weighed in a container according to the composition shown in Table 1, and then stirred and degassed using a stirrer (manufactured by Keyence Corporation, “Hybrid Mixer HM-500”) until the contents were uniform, and then epoxy. A resin composition was prepared.
In addition, the numerical value of each component in Table 1 represents the mass part number of each component mix | blended with an epoxy resin composition.

(エポキシ樹脂組成物の硬化性の確認)
直径50mmのアルミニウム製のカップにエポキシ樹脂組成物を10g秤量し、以下の条件にて熱風炉(楠本化成株式会社製、「ETAC HT−310S」)で加熱し、100℃での硬化の可否を確認した。硬化の可否は、以下の条件で加熱したエポキシ樹脂組成物の昇温DSCを測定し、総発熱量が40J/g以上の場合を「×(硬化不可)」、総発熱量が40J/g未満の場合を「○(硬化可能)」と評価した。結果を表1に示す。
昇温条件:室温から2℃/分で硬化温度(100℃)まで昇温
硬化条件:100℃で2時間保持
降温条件:硬化温度から50℃以下まで自然放冷
DSC測定装置:Q−1000(TAインスツルメント社製)
昇温速度:10℃/分
(Confirmation of curability of epoxy resin composition)
10 g of epoxy resin composition is weighed in an aluminum cup having a diameter of 50 mm and heated in a hot stove (“ETAC HT-310S” manufactured by Enomoto Kasei Co., Ltd.) under the following conditions to determine whether it can be cured at 100 ° C. confirmed. Whether or not curing is possible is determined by measuring the temperature rise DSC of the epoxy resin composition heated under the following conditions. When the total calorific value is 40 J / g or more, “× (cannot be cured)”, and the total calorific value is less than 40 J / g The case of was evaluated as “◯ (curable)”. The results are shown in Table 1.
Temperature rise condition: Temperature rise from room temperature to 2 ° C / min to curing temperature (100 ° C) Curing condition: Hold at 100 ° C for 2 hours Cooling condition: Natural cooling from curing temperature to 50 ° C or less DSC measuring device: Q-1000 ( TA Instruments)
Temperature increase rate: 10 ° C / min

<トウプリプレグの作製>
先に調製したエポキシ樹脂組成物と、強化繊維として高強度炭素繊維(グラフィル社製、「37−800」、引張強度:5520MPa、引張弾性率:255GPa)を用いて、以下のようにしてトウプリプレグを作製した。
紙管に巻き取られた強化繊維束(トウ)をクリールに配置して張力をかけた後、駆動ロールを使用し強化繊維束を定速で巻き出した。巻き出された強化繊維束を50〜100℃に加熱し、幅11〜15mmに拡幅させた。
拡幅させた強化繊維束(以下、単に「強化繊維束」と称す)に、トウプリプレグ中のエポキシ樹脂組成物の含有量が24質量%となるように、エポキシ樹脂組成物供給装置を用いて、45℃に調温したエポキシ樹脂組成物を定量的に供給し、さらに加熱ロールから構成される樹脂含浸装置を用いて、強化繊維束にエポキシ樹脂組成物を均一に含浸させた。エポキシ樹脂組成物が強化繊維束へ均一に含浸するよう含浸手段の一つとして、上記のフィラメントを横方向に動かす方法を採った。
エポキシ樹脂組成物が含浸した強化繊維束(樹脂含浸強化繊維束)を室温まで冷却した後、ボビンに巻き取り、トウプリプレグとした。
<Production of toe prepreg>
Using the previously prepared epoxy resin composition and high-strength carbon fiber (“37-800”, manufactured by Graphile Co., Ltd., tensile strength: 5520 MPa, tensile elastic modulus: 255 GPa) as a reinforcing fiber, a tow prepreg was prepared as follows. Was made.
The reinforcing fiber bundle (tow) wound around the paper tube was placed on the creel and tension was applied, and then the reinforcing fiber bundle was unwound at a constant speed using a driving roll. The unfolded reinforcing fiber bundle was heated to 50 to 100 ° C. and widened to a width of 11 to 15 mm.
Using the epoxy resin composition supply device so that the content of the epoxy resin composition in the tow prepreg is 24% by mass in the widened reinforcing fiber bundle (hereinafter simply referred to as “reinforcing fiber bundle”), The epoxy resin composition adjusted to 45 ° C. was quantitatively supplied, and the reinforcing fiber bundle was uniformly impregnated with the epoxy resin composition using a resin impregnation apparatus constituted by a heating roll. As one of the impregnation means, a method of moving the above filaments in the lateral direction was adopted so that the reinforcing fiber bundle was uniformly impregnated with the epoxy resin composition.
The reinforcing fiber bundle impregnated with the epoxy resin composition (resin-impregnated reinforcing fiber bundle) was cooled to room temperature and then wound on a bobbin to obtain a tow prepreg.

(保存安定性の評価)
得られたトウプリプレグの保存安定性を、該トウプリプレグに含まれるエポキシ樹脂組成物を用いて、以下のようにして評価した。トウプリプレグに含まれるエポキシ樹脂の増粘が進行すると、トウプリプレグのドレープ性の低下や、タック性の増加などが生じることとなる。エポキシ樹脂組成物の30℃における粘度が低いほど、該エポキシ樹脂組成物を用いて作製したトウプリプレグの保存安定性に優れることを意味する。
未硬化のエポキシ樹脂組成物を23℃、50%RHで1週間保持した後、エポキシ樹脂組成物の30℃における粘度を確認した。30℃におけるエポキシ樹脂組成物の粘度が300Pa・s超であった場合を「×(保存安定性が悪い)」、粘度が300Pa・s以下であった場合「○(保存安定性が良い)」と評価した。結果を表1に示す。
粘弾性測定装置:AR−G2(TAインスツルメント社製)
測定温度:30℃
メディア:34mmφパラレルプレート
プレートギャップ:500μm
ストレス:300Pa
角速度:10rad/s
(Evaluation of storage stability)
The storage stability of the obtained tow prepreg was evaluated using the epoxy resin composition contained in the tow prepreg as follows. When the thickening of the epoxy resin contained in the tow prepreg proceeds, the drapeability of the tow prepreg decreases and the tackiness increases. The lower the viscosity at 30 ° C. of the epoxy resin composition, the better the storage stability of the tow prepreg produced using the epoxy resin composition.
After holding the uncured epoxy resin composition at 23 ° C. and 50% RH for 1 week, the viscosity of the epoxy resin composition at 30 ° C. was confirmed. When the viscosity of the epoxy resin composition at 30 ° C. is more than 300 Pa · s, “× (poor storage stability)”, and when the viscosity is 300 Pa · s or less, “◯ (good storage stability)” It was evaluated. The results are shown in Table 1.
Viscoelasticity measuring device: AR-G2 (manufactured by TA Instruments)
Measurement temperature: 30 ° C
Media: 34mmφ parallel plate Plate gap: 500μm
Stress: 300Pa
Angular velocity: 10 rad / s

<複合材料補強圧力容器(圧力容器)の製造>
先に得られたトウプリプレグをフィラメントワインディング装置を用いて、図1に示すように、外径が160mmで、長さが515mmのアルミニウム製のライナー(容量9L)11に巻き付けた。使用したアルミニウム製のライナー11は、JIS H 4040のA6061−T6に規定されるアルミニウム素材に熱処理を施した材料でできており、胴部の厚みが約3.3mmであった。
トウプリプレグは、ボビンから巻き出し、ガイドロールを介して位置を調整した後に、以下のようにしてライナー11へ巻き付けた。
まず、ライナー11の胴部に接する第一層目として、胴部上にライナー11の回転軸方向に対し88.6°をなすフープ層12aをその厚みが0.63mmになるように形成した。その後、ライナー11の回転軸方向に対し14°の角度でライナー11の鏡部を補強するヘリカル層12bを積層し、胴部の複合材料層12の厚みが2.5mmとなるように巻き付けた。なお、複合材料層12の厚みはノギスで外径を測定することにより求めた。
上記の手順で複合材料層12を形成したライナー11を、フィラメントワインディング装置から外して熱風炉内に吊り下げ、表1に示す硬化温度になるまで炉内の温度を2℃/分間で昇温させた。複合材料層12の表面温度が硬化温度に到達したことを確認した後、2時間、炉内の温度を硬化温度に保ち、エポキシ樹脂組成物を硬化させた。その後、炉内温度を1℃/分間で60℃まで冷却し、圧力容器(9Lタンク)を得た。
<Manufacture of composite material reinforced pressure vessel (pressure vessel)>
As shown in FIG. 1, the tow prepreg obtained previously was wound around an aluminum liner (capacity 9 L) 11 having an outer diameter of 160 mm and a length of 515 mm as shown in FIG. The aluminum liner 11 used was made of a material obtained by heat-treating an aluminum material defined in A6061-T6 of JIS H 4040, and the thickness of the body portion was about 3.3 mm.
The tow prepreg was unwound from the bobbin, adjusted in position via a guide roll, and then wound around the liner 11 as follows.
First, as a first layer in contact with the body portion of the liner 11, a hoop layer 12a having an angle of 88.6 ° with respect to the rotation axis direction of the liner 11 was formed on the body portion so that the thickness thereof was 0.63 mm. Then, the helical layer 12b which reinforces the mirror part of the liner 11 at an angle of 14 ° with respect to the rotation axis direction of the liner 11 was laminated, and wound so that the thickness of the composite material layer 12 of the trunk part was 2.5 mm. The thickness of the composite material layer 12 was determined by measuring the outer diameter with a caliper.
The liner 11 on which the composite material layer 12 is formed by the above procedure is removed from the filament winding apparatus and suspended in the hot air furnace, and the temperature in the furnace is increased at 2 ° C./min until the curing temperature shown in Table 1 is reached. It was. After confirming that the surface temperature of the composite material layer 12 reached the curing temperature, the temperature in the furnace was kept at the curing temperature for 2 hours to cure the epoxy resin composition. Then, the furnace temperature was cooled to 60 ° C. at 1 ° C./min to obtain a pressure vessel (9 L tank).

(解舒性の評価)
トウプリプレグをボビンから巻き出す際に、強化繊維束の単糸(フィラメント)がボビン上のエポキシ樹脂組成物に絡め取られて単糸切れ等の問題が発生した場合を「×(解舒性が悪い)」、問題が起きなかった場合を「○(解舒性が良い)」と評価した。結果を表1に示す。
(Evaluation of unraveling properties)
When unwinding the tow prepreg from the bobbin, the single yarn (filament) of the reinforcing fiber bundle is entangled with the epoxy resin composition on the bobbin, causing problems such as single yarn breakage. "Poor)", and the case where no problem occurred was evaluated as "○ (good unraveling)". The results are shown in Table 1.

(工程通過性の評価)
圧力容器を製造する際に、ガイドロールとの擦過等でトウプリプレグ表面に毛羽立ちが確認された場合を「×(工程通過性が悪い)」、毛羽立ちが確認されなかった場合を「○(工程通過性が良い)」と評価した。結果を表1に示す。
(Evaluation of process passability)
When manufacturing a pressure vessel, when the fuzz is confirmed on the tow prepreg surface due to rubbing with a guide roll or the like, “× (poor process passability)” is indicated, and when fuzz is not confirmed, “○ (process pass is indicated) ) ". The results are shown in Table 1.

(ドレープ性の評価)
圧力容器を製造する際に、ライナー形状に沿ってトウプリプレグを十分に巻きつけることができなかった場合を「×(ドレープ性が悪い)」、ライナー形状に沿ってトウプリプレグを十分に巻きつけることができた場合を「○(ドレープ性が良い)」と評価した。結果を表1に示す。
(Drapability evaluation)
When manufacturing a pressure vessel, if the tow prepreg could not be wound sufficiently along the liner shape, “× (poor draping)”, sufficiently winding the tow prepreg along the liner shape Was evaluated as “◯ (good drape)”. The results are shown in Table 1.

(破裂圧力の測定)
水圧破壊試験機に圧力容器をセットし、圧力容器内に水を満たした後、昇圧速度15MPa/分間で圧力容器に水圧を負荷し、圧力容器が破裂したときの水圧を記録して圧力容器の実測の破裂圧力とした。結果を表1に示す。
また、フープ応力としては、ライナーの内圧に対する抵抗が無い、すなわち、ライナーに接するフープ層の径方向応力と圧力容器の内圧とが等しいと仮定し、さらにヘリカル層の周方向の弾性率が無視し得るほど小さい、すなわち、フープ層の最外層表面におけるフープ応力がゼロと仮定することによって、式(i)に示す厚肉円筒のフープ応力の算出式により、任意のフープ層におけるフープ応力を得ることができる。
σ=(P×r ×(r +r))/(r×(r −r )) ・・・(i)
[式(i)中、「σ」は厚肉円筒のフープ応力(MPa)であり、「P」は圧力容器の内圧(MPa)であり、「r」は圧力容器の軸に垂直な断面における中心からの任意の半径(mm)であり、「r」は圧力容器の軸に垂直な断面における中心からライナーに接するフープ層までの半径(mm)であり、「r」は圧力容器の軸に垂直な断面における中心から圧力容器の外壁までの半径(mm)である。]
(Measurement of burst pressure)
After setting the pressure vessel in the water pressure breaker and filling the pressure vessel with water, the water pressure was applied to the pressure vessel at a pressure increase rate of 15 MPa / min, and the water pressure when the pressure vessel ruptured was recorded, and the pressure vessel The measured burst pressure was used. The results are shown in Table 1.
As for the hoop stress, it is assumed that there is no resistance to the inner pressure of the liner, that is, the radial stress of the hoop layer in contact with the liner is equal to the inner pressure of the pressure vessel, and the elastic modulus in the circumferential direction of the helical layer is ignored. Assuming that the hoop stress on the outermost surface of the hoop layer is zero, the hoop stress in an arbitrary hoop layer is obtained from the calculation formula for the hoop stress of the thick-walled cylinder shown in equation (i). Can do.
σ = (P × r 1 2 × (r 2 2 + r 2 )) / (r 2 × (r 2 2 −r 1 2 )) (i)
[In formula (i), “σ” is the hoop stress (MPa) of the thick cylinder, “P” is the internal pressure (MPa) of the pressure vessel, and “r” is in a cross section perpendicular to the axis of the pressure vessel. Arbitrary radius (mm) from the center, “r 1 ” is the radius (mm) from the center to the hoop layer in contact with the liner in the cross section perpendicular to the axis of the pressure vessel, and “r 2 ” is the pressure vessel The radius (mm) from the center in the cross section perpendicular to the axis to the outer wall of the pressure vessel. ]

ここで、上記のとおり測定したフープ層の厚みが0.63mmのタンクの実測の破裂圧力(実測値)に基づいて算出されるライナーに接するフープ層の破壊フープ応力と、フープの厚みが2.80mmのタンクのライナーに接するフープ層のフープ応力とが等しくなる場合のタンク内圧を、破裂圧力(換算値)とする。破裂圧力(換算値)が複合材料補強圧力容器(9Lタンク)の仕様である70MPaに安全率2.25倍をかけた158MPaを超える場合を合格と判定した。結果を表1に示す。   Here, the fracture hoop stress of the hoop layer in contact with the liner calculated based on the actual burst pressure (actual measurement value) of the tank having the hoop layer thickness of 0.63 mm measured as described above, and the hoop thickness is 2. The tank internal pressure when the hoop stress of the hoop layer in contact with the 80 mm tank liner is equal is the burst pressure (converted value). The case where the burst pressure (converted value) exceeded 158 MPa obtained by multiplying 70 MPa, which is the specification of the composite material reinforced pressure vessel (9 L tank), by 2.25 times the safety factor, was determined to be acceptable. The results are shown in Table 1.

「実施例2」
<エポキシ樹脂組成物の調製>
配合組成を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にしてエポキシ樹脂組成物を調製し、硬化性を確認し、30℃における粘度を測定した。結果を表1に示す。
"Example 2"
<Preparation of epoxy resin composition>
Except for changing the formulation as shown in Table 1, an epoxy resin composition was prepared in the same manner as in Example 1, the curability was confirmed, and the viscosity at 30 ° C was measured. The results are shown in Table 1.

<複合材料補強圧力容器(圧力容器)の製造>
先に調製したエポキシ樹脂組成物と、強化繊維として高強度炭素繊維(グラフィル社製、「37−800」、引張強度:5520MPa、引張弾性率:255GPa)を用いて、以下のようにして圧力容器を製造した。
紙管から巻き出した強化繊維に、樹脂含浸強化繊維束中のエポキシ樹脂組成物の含有量が24質量%となるように、タッチロールを使用してエポキシ樹脂組成物を供給、含浸させ、引き続き、フィラメントワインディング装置を用いて、以下のようにしてアルミニウム製のライナーに巻き付けた。使用したアルミニウム製のライナーは、実施例1と同じものである。
圧力容器の製造工程中でエポキシ樹脂組成物を供給、含浸された強化繊維束(樹脂含浸強化繊維束)は、ガイドロールを介して位置を調整した後に、実施例1と同様にしてライナーへ巻き付けた。その後、複合材料層を形成したライナーをフィラメントワインディング装置から外して熱風炉内に吊り下げ、実施例1と同様にしてエポキシ樹脂組成物を硬化させ、複合材料補強圧力容器(9Lタンク)を得た。すなわち、本実施例ではトウプリプレグを介さずに複合材料補強圧力容器を製造した。
得られた圧力容器を用い、実施例1と同様にして破裂圧力を測定した。結果を表1に示す。
<Manufacture of composite material reinforced pressure vessel (pressure vessel)>
Using the epoxy resin composition prepared above and high-strength carbon fiber (“37-800”, manufactured by Graphile Co., Ltd., tensile strength: 5520 MPa, tensile elastic modulus: 255 GPa) as a reinforcing fiber, a pressure vessel is used as follows. Manufactured.
Supplying and impregnating the epoxy resin composition to the reinforcing fiber unwound from the paper tube using a touch roll so that the content of the epoxy resin composition in the resin-impregnated reinforcing fiber bundle is 24% by mass, and subsequently, Using a filament winding apparatus, it was wound around an aluminum liner as follows. The aluminum liner used was the same as in Example 1.
The reinforcing fiber bundle (resin impregnated reinforcing fiber bundle) supplied and impregnated with the epoxy resin composition during the manufacturing process of the pressure vessel is wound around the liner in the same manner as in Example 1 after adjusting the position via the guide roll. It was. Thereafter, the liner on which the composite material layer was formed was removed from the filament winding apparatus and suspended in the hot air furnace, and the epoxy resin composition was cured in the same manner as in Example 1 to obtain a composite material reinforced pressure vessel (9 L tank). . That is, in this example, a composite material reinforced pressure vessel was manufactured without using a tow prepreg.
The burst pressure was measured in the same manner as in Example 1 using the obtained pressure vessel. The results are shown in Table 1.

「実施例3」
<エポキシ樹脂組成物の調製>
配合組成を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にしてエポキシ樹脂組成物を調製し、硬化性を確認し、30℃における粘度を測定した。結果を表1に示す。
"Example 3"
<Preparation of epoxy resin composition>
Except for changing the formulation as shown in Table 1, an epoxy resin composition was prepared in the same manner as in Example 1, the curability was confirmed, and the viscosity at 30 ° C was measured. The results are shown in Table 1.

<複合材料補強圧力容器(圧力容器)の製造>
先に調製したエポキシ樹脂組成物を用いた以外は、実施例2と同様にして複合材料補強圧力容器を製造した。
得られた圧力容器を用い、実施例1と同様にして破裂圧力を測定した。結果を表1に示す。
<Manufacture of composite material reinforced pressure vessel (pressure vessel)>
A composite material reinforced pressure vessel was produced in the same manner as in Example 2 except that the previously prepared epoxy resin composition was used.
The burst pressure was measured in the same manner as in Example 1 using the obtained pressure vessel. The results are shown in Table 1.

「実施例4」
<エポキシ樹脂組成物の調製>
配合組成を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にしてエポキシ樹脂組成物を調製し、硬化性を確認し、30℃における粘度を測定した。結果を表1に示す。
Example 4
<Preparation of epoxy resin composition>
Except for changing the formulation as shown in Table 1, an epoxy resin composition was prepared in the same manner as in Example 1, the curability was confirmed, and the viscosity at 30 ° C was measured. The results are shown in Table 1.

<複合材料補強圧力容器(圧力容器)の製造>
先に調製したエポキシ樹脂組成物を用いた以外は、実施例2と同様にして複合材料補強圧力容器を製造した。
得られた圧力容器を用い、実施例1と同様にして破裂圧力を測定した。結果を表1に示す。
<Manufacture of composite material reinforced pressure vessel (pressure vessel)>
A composite material reinforced pressure vessel was produced in the same manner as in Example 2 except that the previously prepared epoxy resin composition was used.
The burst pressure was measured in the same manner as in Example 1 using the obtained pressure vessel. The results are shown in Table 1.

「比較例1」
<エポキシ樹脂組成物の調製>
表1に示す量のDICY、DCMU99の全てを、表1に示す量のjER828の一部へ三本ロールを使用して均一に分散させた。DICY、DCMU99を分散させたjER828と残りのjER828とをフラスコへ投入し、40℃〜50℃に加温しながら内容物が均一となるまで攪拌し、エポキシ樹脂組成物を調製した。
得られたエポキシ樹脂組成物について、実施例1と同様にして硬化性を確認し、30℃における粘度を測定した。結果を表1に示す。
"Comparative Example 1"
<Preparation of epoxy resin composition>
All of the amounts of DICY and DCMU99 shown in Table 1 were uniformly dispersed in a part of the amount of jER828 shown in Table 1 using three rolls. JER828 in which DICY and DCMU99 were dispersed and the remaining jER828 were put into a flask and stirred until the contents became uniform while heating to 40 ° C. to 50 ° C. to prepare an epoxy resin composition.
About the obtained epoxy resin composition, sclerosis | hardenability was confirmed like Example 1, and the viscosity in 30 degreeC was measured. The results are shown in Table 1.

<トウプリプレグの作製及び複合材料補強圧力容器(圧力容器)の製造>
得られたエポキシ樹脂組成物を用いた以外は、実施例1と同様にしてトウプリプレグを作製した。該トウプリプレグを用い、硬化温度を135℃に変更した以外は、実施例1と同様にして複合材料補強圧力容器(圧力容器)を製造した。
得られた圧力容器を用い、実施例1と同様にしてトウプリプレグの解舒性、工程通過性、ドレープ性を評価し、破裂圧力を測定した。結果を表1に示す。
<Production of tow prepreg and production of composite material reinforced pressure vessel (pressure vessel)>
A tow prepreg was produced in the same manner as in Example 1 except that the obtained epoxy resin composition was used. A composite material reinforced pressure vessel (pressure vessel) was produced in the same manner as in Example 1 except that the tow prepreg was used and the curing temperature was changed to 135 ° C.
Using the obtained pressure vessel, the tow prepreg was evaluated for unwinding property, process passing property, and drape property in the same manner as in Example 1, and the burst pressure was measured. The results are shown in Table 1.

「比較例2」
<エポキシ樹脂組成物の調製>
配合組成を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にしてエポキシ樹脂組成物を調製し、硬化性を確認し、30℃における粘度を測定した。結果を表1に示す。
"Comparative Example 2"
<Preparation of epoxy resin composition>
Except for changing the formulation as shown in Table 1, an epoxy resin composition was prepared in the same manner as in Example 1, the curability was confirmed, and the viscosity at 30 ° C was measured. The results are shown in Table 1.

<トウプリプレグの作製及び複合材料補強圧力容器(圧力容器)の製造>
得られたエポキシ樹脂組成物を用いた以外は、実施例1と同様にしてトウプリプレグを作製した。該トウプリプレグを用い、硬化温度を150℃に変更した以外は、実施例1と同様にして複合材料補強圧力容器(圧力容器)を製造した。
得られた圧力容器を用い、実施例1と同様にしてトウプリプレグの解舒性、工程通過性、ドレープ性を評価し、破裂圧力を測定した。結果を表1に示す。
<Production of tow prepreg and production of composite material reinforced pressure vessel (pressure vessel)>
A tow prepreg was produced in the same manner as in Example 1 except that the obtained epoxy resin composition was used. A composite material reinforced pressure vessel (pressure vessel) was produced in the same manner as in Example 1 except that the tow prepreg was used and the curing temperature was changed to 150 ° C.
Using the obtained pressure vessel, the tow prepreg was evaluated for unwinding property, process passing property, and drape property in the same manner as in Example 1, and the burst pressure was measured. The results are shown in Table 1.

「比較例3」
<エポキシ樹脂組成物の調製>
配合組成を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にしてエポキシ樹脂組成物を調製し、硬化性を確認し、30℃における粘度を測定した。結果を表1に示す。
“Comparative Example 3”
<Preparation of epoxy resin composition>
Except for changing the formulation as shown in Table 1, an epoxy resin composition was prepared in the same manner as in Example 1, the curability was confirmed, and the viscosity at 30 ° C was measured. The results are shown in Table 1.

Figure 2015127386
Figure 2015127386

表1の結果から明らかなように、実施例1〜4で調製したエポキシ樹脂組成物は、100℃での硬化が可能であった。また、30℃における粘度が300Pa・s以下であり、保存安定性にも優れていた。実施例1〜4の場合、複合材料補強圧力容器を製造する際に、比較例1、2よりも低温で(具体的には110℃)でエポキシ樹脂組成物を硬化することができた。また、各実施例で得られた複合材料補強圧力容器は、比較例1、2で得られた複合材料補強圧力容器よりも破壊圧力が高く、高い耐圧性能を有していた。
また、実施例1で得られたトウプリプレグは、保存安定性、ボビンからの解舒性、工程通過性、ドレープ性に優れも優れていた。
As is clear from the results in Table 1, the epoxy resin compositions prepared in Examples 1 to 4 could be cured at 100 ° C. Further, the viscosity at 30 ° C. was 300 Pa · s or less, and the storage stability was excellent. In the case of Examples 1 to 4, when producing the composite material reinforced pressure vessel, the epoxy resin composition could be cured at a lower temperature (specifically 110 ° C.) than Comparative Examples 1 and 2. Moreover, the composite material reinforced pressure vessel obtained in each Example had a higher breakdown pressure and higher pressure resistance than the composite material reinforced pressure vessels obtained in Comparative Examples 1 and 2.
Moreover, the tow prepreg obtained in Example 1 was excellent in storage stability, unzipping from the bobbin, process passability, and drapeability.

本発明のトウプリプレグは、スポーツ用品、自動車、圧力容器、航空機、緊張材等の一般産業用途に用いることができる。特に圧力容器や緊張材に用いた場合、高い性能を示す。   The tow prepreg of the present invention can be used for general industrial applications such as sports equipment, automobiles, pressure vessels, aircraft, and tendons. Especially when used for pressure vessels and tendons, it exhibits high performance.

10 複合材料補強圧力容器
11 ライナー
12 複合材料層
12a フープ層
12b ヘリカル層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Composite material reinforced pressure vessel 11 Liner 12 Composite material layer 12a Hoop layer 12b Helical layer

Claims (6)

下記成分(A)及び成分(B)を含み、成分(B)の含有量が成分(A)100質量部に対して8〜25質量部であるエポキシ樹脂組成物を強化繊維束に含浸してなる、トウプリプレグ。
成分(A):脂環式エポキシ樹脂
成分(B):三フッ化ホウ素アミン錯体
A reinforcing fiber bundle is impregnated with an epoxy resin composition containing the following component (A) and component (B), and the content of component (B) is 8 to 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of component (A). Become a tow prepreg.
Component (A): Alicyclic epoxy resin Component (B): Boron trifluoride amine complex
前記エポキシ樹脂組成物の30℃における粘度が300Pa・s以下である、請求項1に記載のトウプリプレグ。   The tow prepreg according to claim 1, wherein the epoxy resin composition has a viscosity at 30 ° C. of 300 Pa · s or less. 前記強化繊維束が炭素繊維束である、請求項1または2に記載のトウプリプレグ。   The tow prepreg according to claim 1 or 2, wherein the reinforcing fiber bundle is a carbon fiber bundle. 請求項1〜3のいずれか一項に記載のトウプリプレグを用いて製造された、複合材料補強圧力容器。   A composite material reinforced pressure vessel manufactured using the tow prepreg according to any one of claims 1 to 3. 前記トウプリプレグを樹脂製ライナーに巻き付けて製造された、請求項4に記載の複合材料補強圧力容器。   The composite material reinforced pressure vessel according to claim 4, which is manufactured by winding the tow prepreg around a resin liner. 下記成分(A)及び成分(B)を含み、成分(B)の含有量が成分(A)100質量部に対して8〜25質量部であるエポキシ樹脂組成物を強化繊維束に含浸させる含浸工程と、
エポキシ樹脂組成物が含浸した強化繊維束をライナーに巻き付けるフィラメントワインディング工程と、
強化繊維束が巻き付いたライナーを加熱し、強化繊維束に含浸したエポキシ樹脂組成物を硬化させる硬化工程とを含む、複合材料補強圧力容器の製造方法。
成分(A):脂環式エポキシ樹脂
成分(B):三フッ化ホウ素アミン錯体
Impregnation for impregnating reinforcing fiber bundles with an epoxy resin composition containing the following component (A) and component (B), wherein the content of component (B) is 8 to 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of component (A) Process,
A filament winding step of winding a reinforcing fiber bundle impregnated with an epoxy resin composition around a liner;
A method of manufacturing a composite material reinforced pressure vessel, comprising heating a liner around which a reinforcing fiber bundle is wound, and curing an epoxy resin composition impregnated in the reinforcing fiber bundle.
Component (A): Alicyclic epoxy resin Component (B): Boron trifluoride amine complex
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