JP2020158780A - Tow prepreg and method for manufacturing composite material reinforced pressure container - Google Patents

Tow prepreg and method for manufacturing composite material reinforced pressure container Download PDF

Info

Publication number
JP2020158780A
JP2020158780A JP2020105358A JP2020105358A JP2020158780A JP 2020158780 A JP2020158780 A JP 2020158780A JP 2020105358 A JP2020105358 A JP 2020105358A JP 2020105358 A JP2020105358 A JP 2020105358A JP 2020158780 A JP2020158780 A JP 2020158780A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
component
resin composition
matrix resin
fiber bundle
reinforcing fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2020105358A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6915733B2 (en
Inventor
行弘 原田
Yukihiro Harada
行弘 原田
敏 岡本
Satoshi Okamoto
敏 岡本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Mitsubishi Chemical Group Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
Mitsubishi Chemical Holdings Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2015226076A external-priority patent/JP6720508B2/en
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp, Mitsubishi Chemical Holdings Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Priority to JP2020105358A priority Critical patent/JP6915733B2/en
Publication of JP2020158780A publication Critical patent/JP2020158780A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6915733B2 publication Critical patent/JP6915733B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)

Abstract

To provide a tow prepreg that is, due to the matrix resin composition that can be easily impregnated into the reinforcing fiber bundle, excellent in unwinding property from the spool, process passability in the FW process, and shape retention.SOLUTION: In the tow prepreg of the present invention, a matrix resin composition containing a component (A): an epoxy resin, a component (B): an epoxy resin curing agent, and a component (C): a particulate vinyl chloride-based copolymer is impregnated into a reinforced fiber bundle, in which the component (C) is not dissolved in the matrix resin composition containing the component (C).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、トウプリプレグ、複合材料補強圧力容器及びその製造方法に関するものであり、例えば、圧力容器、及び、スポーツ用品、自動車、航空機、緊張材等の一般産業用途に好適に利用することができるトウプリプレグ、複合材料補強圧力容器及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a tow prepreg, a composite material reinforced pressure vessel and a method for manufacturing the same, and can be suitably used for, for example, a pressure vessel and general industrial applications such as sports equipment, automobiles, aircraft, and tension materials. It relates to a tow prepreg, a composite material reinforced pressure vessel and a method for manufacturing the same.

自動車等の移動体に搭載する圧縮天然ガスや水素の貯蔵タンクには、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圧力容器が利用されている。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いため圧力容器軽量化のメリットが大きく、特に圧縮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、水素の貯蔵タンクに好適に使用されている。 A pressure vessel in which a tank liner (hereinafter referred to as "liner") is reinforced with a fiber-reinforced composite material is used for a storage tank for compressed natural gas or hydrogen mounted on a moving body such as an automobile because of its light weight. Examples of the reinforcing fibers used in the fiber-reinforced composite material include glass fibers and carbon fibers. Among them, carbon fiber has a great merit of reducing the weight of the pressure vessel because of its high specific strength, and is particularly preferably used for a hydrogen storage tank which requires higher pressure resistance than a compressed natural gas storage tank.

繊維強化複合材料を用いた圧力容器(以下、「複合材料補強圧力容器」と称することがある。)は一般に、フィラメントワインディング(FW)成形によって製造される。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し、含浸させたものを、回転するライナー等のマンドレルへ所定の張力、角度で巻き付けた後、該マトリックス樹脂組成物を硬化させる成形法である。多くの場合は、強化繊維束にマトリックス樹脂組成物を供給して、含浸させる工程(含浸工程)に引き続き、回転するライナー等のマンドレルにこれを巻き付ける工程(FW工程)を連続して行う。 A pressure vessel using a fiber-reinforced composite material (hereinafter, may be referred to as a “composite material-reinforced pressure vessel”) is generally manufactured by filament winding (FW) molding. In FW molding, a matrix resin composition is supplied to a bundle of reinforcing fibers in which one or a plurality of fibers are aligned, impregnated, wound around a mandrel such as a rotating liner at a predetermined tension and angle, and then the resin composition is wound. This is a molding method for curing a matrix resin composition. In many cases, the step of supplying the matrix resin composition to the reinforcing fiber bundle and impregnating it (impregnation step) is followed by a step of winding the matrix resin composition around a mandrel such as a rotating liner (FW step).

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を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作製しておき、これをFW工程で使用することもできる。この場合、トウプリプレグを回転するマンドレルへ所定の張力、角度で巻き付けていく。 Further, immediately before the FW step, instead of supplying the reinforcing fiber bundle with the matrix resin composition and impregnating it, a tow prepreg in which the reinforcing fiber bundle is impregnated with the matrix resin composition is prepared in advance, and this is used in the FW step. It can also be used. In this case, the tow prepreg is wound around the rotating mandrel with a predetermined tension and angle.

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ため、FW工程の工程速度を向上させることができる。さらに、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、安定的に高性能な成形品を得ることができる。 Various advantages can be obtained by using toe prepreg in FW molding. For example, if a tow prepreg is used, the working environment can be improved because it is not necessary to handle the uncured matrix resin composition in the manufacturing process of the pressure vessel. In addition, since it does not have an impregnation step, the process speed of the FW step can be improved. Further, by using a tow prepreg in which the content of the matrix resin composition is controlled, a stable and high-performance molded product can be obtained.

通常、トウプリプレグは紙管等のボビンに巻き取られ、使用する際には巻かれた状態から解舒される。このとき、高速で解舒するためにはトウプリプレグのタック(べたつき)が弱くなければならない。トウプリプレグのタックを弱くする方法の1つに、強化繊維束に含浸させるマトリックス樹脂組成物として低粘度の樹脂組成物を使用する方法がある(特許文献1)。また、トウプリプレグのタックを弱くし、かつトウプリプレグの柔軟性を良好に保つ方法として、マトリックス樹脂組成物の粘度をトウプリプレグの使用環境温度(通常室温)でべたつかない程度まで高くする方法がある(特許文献2)。 Normally, the tow prepreg is wound on a bobbin such as a paper tube, and when used, it is unwound from the wound state. At this time, the tack (stickiness) of the toe prepreg must be weak in order to unravel at high speed. One of the methods for weakening the tack of the tow prepreg is a method of using a low-viscosity resin composition as the matrix resin composition to be impregnated in the reinforcing fiber bundle (Patent Document 1). Further, as a method of weakening the tack of the toe prepreg and maintaining the flexibility of the toe prepreg, there is a method of increasing the viscosity of the matrix resin composition to such an extent that it is not sticky at the operating environment temperature (usually room temperature) of the toe prepreg. (Patent Document 2).

特開平9−087365号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-087365 特開昭55−015870号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 55-015870

トウプリプレグから圧力容器等の製品を製造するに当たり、次の特性が要求される。つまり、所定の量のマトリックス樹脂組成物が強化繊維束に十分含浸されていること、スプールに巻かれた状態から高速で解舒できること、FW工程中にトウプリプレグが折りたたまれたまま、ライナーに巻き付けられる等の不具合が生じないように優れた形態保持性を有すること、FW工程においてガード、ロール等を通過する際に強化繊維束が疵付かない工程通過性を有することが要求される。 The following characteristics are required in manufacturing products such as pressure vessels from tow prepreg. That is, the reinforcing fiber bundle is sufficiently impregnated with a predetermined amount of the matrix resin composition, it can be unwound at high speed from the state of being wound on the spool, and the toe prepreg is wound around the liner while being folded during the FW process. It is required to have excellent morphological retention so as not to cause problems such as being squeezed, and to have process passability in which the reinforcing fiber bundle does not get scratched when passing through a guard, a roll or the like in the FW process.

しかし、特許文献1に記載された技術のように、単に粘度の低いマトリックス樹脂組成物を使用するだけでは、FW工程中にガイドロール等でトウプリプレグが折りたたまれ、その形態が大きく変化してしまう場合がある。 However, if the matrix resin composition having a low viscosity is simply used as in the technique described in Patent Document 1, the toe prepreg is folded by a guide roll or the like during the FW process, and its form is significantly changed. In some cases.

なお、通常トウプリプレグは数百gから1kg程度の張力をかけて紙管に巻き取るが、この際にトウプリプレグからマトリックス樹脂組成物が絞り出され、紙管側に位置するトウプリプレグより、他方(外周側)に位置するトウプリプレグの方がマトリックス樹脂組成物の含有量が高くなる問題も起きる(以後、当該現象を「巻き絞り」と称す)。 Normally, the toe prepreg is wound around a paper tube by applying a tension of several hundred g to 1 kg. At this time, the matrix resin composition is squeezed out from the toe prepreg, and the other side of the toe prepreg is located on the paper tube side. There is also a problem that the content of the matrix resin composition is higher in the toe prepreg located on the (outer peripheral side) (hereinafter, the phenomenon is referred to as "winding").

一方、特許文献2に記載された高粘度のマトリックス樹脂組成物等は、強化繊維束に十分含浸させることが困難である。特許文献2ではマトリックス樹脂組成物を溶剤に溶かして強化繊維束に含浸させた後、加熱し乾燥することにより溶剤を除去しているが、この方法では得られたトウプリプレグ中に、溶剤が少なからず残存してしまう。残存した溶剤は当該トウプリプレグを使用して作製した繊維強化複合材料中に空隙を発生させ、その強度、品質を大きく落とす原因となってしまう。 On the other hand, it is difficult to sufficiently impregnate the reinforcing fiber bundle with the high-viscosity matrix resin composition or the like described in Patent Document 2. In Patent Document 2, the matrix resin composition is dissolved in a solvent, impregnated into the reinforcing fiber bundle, and then heated and dried to remove the solvent. However, in this method, the solvent is small in the obtained tow prepreg. It will remain. The remaining solvent causes voids in the fiber-reinforced composite material produced by using the tow prepreg, which causes a great decrease in strength and quality.

本発明は係る背景に鑑みて成されたものであり、強化繊維束に容易に含浸させることができるマトリックス樹脂組成物によって、スプールからの解舒性、FW工程における工程通過性及び形態保持性に優れたトウプリプレグを得ることを課題とする。 The present invention has been made in view of the above background, and a matrix resin composition that can be easily impregnated into a reinforcing fiber bundle is used to provide unwindability from a spool, process passability in a FW process, and shape retention. The challenge is to obtain an excellent toe prepreg.

上記課題を解決するため、鋭意検討の結果、本発明者らは特定の条件を満たすトウプリプレグを使用することにより上記課題を解決しうることを見出し、本発明に至った。 In order to solve the above problems, as a result of diligent studies, the present inventors have found that the above problems can be solved by using a tow prepreg that satisfies a specific condition, and have reached the present invention.

すなわち、本発明に係るトウプリプレグは、下記成分(A)、成分(B)及び成分(C)を含むマトリックス樹脂組成物が強化繊維束に含浸されてなるものである。
成分(A):エポキシ樹脂
成分(B):エポキシ樹脂硬化剤
成分(C):粒子状の塩化ビニル系共重合体。
That is, the tow prepreg according to the present invention is obtained by impregnating a reinforcing fiber bundle with a matrix resin composition containing the following components (A), component (B) and component (C).
Component (A): Epoxy resin component (B): Epoxy resin curing agent component (C): Particulate vinyl chloride-based copolymer.

下記成分(A)、成分(B)及び成分(C’)を含むマトリックス樹脂組成物が含浸しており、かつ、当該マトリックス樹脂組成物が硬化している強化繊維束を補強層とした複合材料補強圧力容器。
成分(A):エポキシ樹脂
成分(B):エポキシ樹脂硬化剤
成分(C’):塩化ビニル系共重合体。
A composite material in which a reinforcing fiber bundle containing the following component (A), component (B) and component (C') is impregnated and the matrix resin composition is cured is used as a reinforcing layer. Reinforced pressure vessel.
Component (A): Epoxy resin component (B): Epoxy resin curing agent component (C'): Vinyl chloride-based copolymer.

また、本発明に係る複合材料補強圧力容器の製造方法は、下記成分(A)、成分(B)及び成分(C)を含むマトリックス樹脂組成物を強化繊維束に含浸させる含浸工程と、マトリックス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マト
リックス樹脂組成物を硬化させる硬化工程とを含む。
成分(A):エポキシ樹脂
成分(B):エポキシ樹脂硬化剤
成分(C):粒子状の塩化ビニル系共重合体。
Further, the method for producing a composite material reinforced pressure vessel according to the present invention includes an impregnation step of impregnating a reinforcing fiber bundle with a matrix resin composition containing the following components (A), components (B) and components (C), and a matrix resin. A filament winding process in which the reinforcing fiber bundle impregnated with the composition is wound around the liner, and a mat that heats the liner around which the reinforcing fiber bundle is wound and impregnates the reinforcing fiber bundle.
It includes a curing step of curing the Rix resin composition.
Component (A): Epoxy resin component (B): Epoxy resin curing agent component (C): Particulate vinyl chloride-based copolymer.

本発明によれば、強化繊維束に容易に含浸させることができるマトリックス樹脂組成物によって、スプールからの解舒性、FW工程における工程通過性及び形態保持性に優れたトウプリプレグを提供できるという効果を奏する。 According to the present invention, the matrix resin composition that can be easily impregnated into the reinforcing fiber bundle has an effect that it is possible to provide a tow prepreg having excellent unwinding property from a spool, process passability in a FW process, and shape retention. Play.

成分(C)としてペースト塩化ビニル樹脂を採用した形態における、加熱温度と粘度の増加との関係を示したグラフである。It is a graph which showed the relationship between the heating temperature and the increase in viscosity in the form which adopted the paste vinyl chloride resin as a component (C).

<トウプリプレグ>
本発明に係るトウプリプレグは、下記成分(A)、成分(B)及び成分(C)を含むマトリックス樹脂組成物が強化繊維束に含浸されてなるものである。
成分(A):エポキシ樹脂
成分(B):エポキシ樹脂硬化剤
成分(C):粒子状の塩化ビニル系共重合体。
<Toup prepreg>
The tow prepreg according to the present invention is obtained by impregnating a reinforcing fiber bundle with a matrix resin composition containing the following components (A), component (B) and component (C).
Component (A): Epoxy resin component (B): Epoxy resin curing agent component (C): Particulate vinyl chloride-based copolymer.

成分(C):粒子状の塩化ビニル系共重合体は、常温ではマトリックス樹脂組成物中に粒子として存在する。この粒子によって、単繊維同士が密に充填することを防ぐ効果が得られる。これにより強化繊維束中の空隙の体積を大きくして、強化繊維束中により多くのマトリックス樹脂組成物を包含することが可能となる。従って、マトリックス樹脂組成物を強化繊維束に容易に十分な量を含浸させることができる。 Component (C): The particulate vinyl chloride-based copolymer is present as particles in the matrix resin composition at room temperature. The particles have the effect of preventing the single fibers from being densely packed together. This makes it possible to increase the volume of the voids in the reinforcing fiber bundle and to include more matrix resin compositions in the reinforcing fiber bundle. Therefore, the reinforcing fiber bundle can be easily impregnated with a sufficient amount of the matrix resin composition.

また、強化繊維束中により多くのマトリックス樹脂組成物を包含することが可能となることで、トウプリプレグ表層に露出するマトリックス樹脂組成物を減らすことができる。トウプリプレグ表層に露出するマトリックス樹脂組成物を減らすことで、トウプリプレグのタックを抑えることができる。このようにタックが抑えられるので、スプールからの解舒性、FW工程における工程通過性及び形態保持性に優れたトウプリプレグを提供できる。 Further, since it is possible to include a larger amount of the matrix resin composition in the reinforcing fiber bundle, the matrix resin composition exposed on the surface layer of the tow prepreg can be reduced. By reducing the matrix resin composition exposed on the surface layer of the toe prepreg, the tack of the toe prepreg can be suppressed. Since the tack is suppressed in this way, it is possible to provide a toe prepreg having excellent unwindability from the spool, process passability in the FW process, and morphological retention.

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に、マトリックス樹脂組成物を含浸させた後、これを紙管等のボビンに巻き取ることにより得られる細幅の中間基材である。なお、本明細書において、このようにボビンに巻き取られたもの、又は、巻き取られた後解舒されたものを「トウプリプレグ」といい、単にマトリックス樹脂組成物が含浸された強化繊維束を「樹脂含浸強化繊維束」という。つまり、「樹脂含浸強化繊維束」にはトウプリプレグから巻き出された、マトリックス樹脂組成物が含浸された強化繊維束も包含される。 Toup prepreg is obtained by impregnating a reinforcing fiber bundle in which thousands to tens of thousands of reinforcing fiber filaments are arranged in one direction with a matrix resin composition, and then winding this on a bobbin such as a paper tube. It is a narrow intermediate base material to be used. In the present specification, the one wound around the bobbin or the one unwound after being wound is called "toup prepreg", and is simply a bundle of reinforcing fibers impregnated with a matrix resin composition. Is called a "resin-impregnated reinforcing fiber bundle". That is, the "resin-impregnated reinforcing fiber bundle" also includes the reinforcing fiber bundle unwound from the tow prepreg and impregnated with the matrix resin composition.

本発明に係るトウプリプレグは、後述するマトリックス樹脂組成物を強化繊維束に含浸させることにより得られる。この強化繊維束を構成するフィラメントの繊維径及び本数に特に制限は無いが、繊維径は3μm以上であることが好ましく、また、100μm以下であることが好ましく、本数は1,000本以上であることが好ましく、また、70,000本以下であることが好ましい。なお、本明細書における「繊維径」とは、それぞれの繊維の断面の等面積円相当直径のことである。 The tow prepreg according to the present invention can be obtained by impregnating a reinforcing fiber bundle with a matrix resin composition described later. The fiber diameter and the number of filaments constituting the reinforcing fiber bundle are not particularly limited, but the fiber diameter is preferably 3 μm or more, preferably 100 μm or less, and the number is 1,000 or more. It is preferable that the number is 70,000 or less. In addition, the "fiber diameter" in this specification is the diameter corresponding to the equivalent area circle of the cross section of each fiber.

繊維径が3μm以上であれば十分な強度が得られ、例えばフィラメントが、各種加工プロセスにおいて、ロール及びボビン等の表面で横移動(繊維の長さ方向と直交する方向への移動。以下同様)を起こす際に、切断したり毛羽だまりが生じたりすることを抑制できる。繊維径が、100μm以下であれば、フィラメントが柔軟性を有するため、良好な屈曲性を有する。 Sufficient strength can be obtained if the fiber diameter is 3 μm or more. For example, in various processing processes, the filament moves laterally on the surface of a roll, bobbin, etc. (movement in a direction orthogonal to the fiber length direction. The same applies hereinafter). It is possible to prevent cutting and fluffing from occurring when the problem occurs. When the fiber diameter is 100 μm or less, the filament has flexibility and therefore has good flexibility.

本発明における強化繊維束としては、ガラス繊維、炭素繊維(なお本発明では、黒鉛繊維も炭素繊維に含まれるものとする)、アラミド繊維、ボロン繊維等、通常の繊維強化複合材料に使用される強化繊維を使用することができる。なかでも好ましくはJIS R 7601に準拠したストランド強度が3500MPa以上の炭素繊維、より好ましくはストランド強度4500MPa以上の炭素繊維、より一層好ましくはストランド強度が5000MPa以上の炭素繊維である。特に圧力容器や緊張材として使用する場合、使用する炭素繊維束のストランド強度は、強いほど好ましい。 The reinforcing fiber bundle in the present invention is used for ordinary fiber-reinforced composite materials such as glass fiber, carbon fiber (in the present invention, graphite fiber is also included in carbon fiber), aramid fiber, and boron fiber. Reinforcing fibers can be used. Of these, carbon fibers having a strand strength of 3500 MPa or more, more preferably carbon fibers having a strand strength of 4500 MPa or more, and even more preferably carbon fibers having a strand strength of 5000 MPa or more, in accordance with JIS R 7601. In particular, when used as a pressure vessel or a tensioning material, the stronger the strand strength of the carbon fiber bundle used, the more preferable.

なお、強化繊維束が炭素繊維束である場合、フィラメントの繊維径は3μm以上であることが好ましく、また、12μm以下であることが好ましい。また、本数は1,000本以上であることが好ましく、また、70,000本以下であることが好ましい。繊維径が3μm以上であれば十分な強度が得られ、例えばフィラメントが、各種加工プロセスにおいて、ロールやスプール等の表面で横移動を起こす際に、切断したり毛羽だまりが生じたりすることを抑制できる。上限については、炭素繊維の製造が容易であるという理由から、通常12μm程度である。 When the reinforcing fiber bundle is a carbon fiber bundle, the fiber diameter of the filament is preferably 3 μm or more, and preferably 12 μm or less. The number is preferably 1,000 or more, and preferably 70,000 or less. Sufficient strength can be obtained when the fiber diameter is 3 μm or more, and for example, when the filament causes lateral movement on the surface of a roll, spool, etc. in various processing processes, it suppresses cutting or fluffing. it can. The upper limit is usually about 12 μm because carbon fibers can be easily produced.

また、本明細書において「エポキシ樹脂」は、分子内に1つ以上のエポキシ基を有する樹脂をいう。 Further, in the present specification, "epoxy resin" refers to a resin having one or more epoxy groups in the molecule.

<トウプリプレグの解舒性>
トウプリプレグの製造方法に関しては後述するが、トウプリプレグはシート状のプリプレグとは異なり、フィルム又は離型紙で表面を覆われることなく、ガラス繊維束や炭素繊維束と同様にそのまま紙管等に巻き取って製造すればよい。そして紙管等に巻かれたトウプリプレグを解舒して使用すればよい。
<Unleashability of toe prepreg>
The method for producing the toe prepreg will be described later, but unlike the sheet-shaped prepreg, the toe prepreg is wound around a paper tube or the like as it is without being covered with a film or a release paper, like a glass fiber bundle or a carbon fiber bundle. You can take it and manufacture it. Then, the tow prepreg wrapped around a paper tube or the like may be unwound and used.

トウプリプレグのタック(べたつき)が強すぎると、解舒時の抵抗が強く高速で解舒ができなかったり、強化繊維束の単糸が取られて上手く解舒できなかったりする問題が生じるが、本発明によって、良好なタックを有するトウプリプレグを提供できる。 If the tack (stickiness) of the toe prepreg is too strong, there will be problems that the resistance at the time of unwinding is strong and it cannot be unraveled at high speed, or the single yarn of the reinforcing fiber bundle is taken and it cannot be unraveled well. The present invention can provide a toe prepreg with good tack.

<トウプリプレグの形態保持性>
また、トウプリプレグは紙管に、紙管の軸方向に往復させられながら巻き取られていることが多い。このため解舒する際には、解舒されるトウプリプレグの位置が紙管の軸方向に動くため、トウプリプレグの位置を固定するためのガイドを使用する必要がある。使用されるガイドの形状は様々であるが、一般に表面に周方向の溝を有し自由回転するロール又は櫛状のものが使用される。解舒されたトウプリプレグは、ロール表面の溝又は櫛の歯を通過することでその位置が固定される。ロール又は櫛に接触する際にトウプリプレグが折りたたまれることがあるが、トウプリプレグのタックが強いと折りたたまれたまま開かなくなってしまう。また、マトリックス樹脂組成物の粘度が低すぎる等の理由によりトウプリプレグが柔らかすぎると、ロール又は櫛に接触する際のトウプリプレグの形状が変化する場合がある。トウプリプレグの形状が大きく変化してしまうと、これを巻き付け、硬化させて得られる複合材料補強圧力容器の破壊圧力や耐圧サイクル特性に悪影響を及ぼす場合がある。しかし、本発明によれば形態保持性の優れたトウプリプレグを提供することができる。本明細書において「形態保持性」とは、トウプリプレグが他のものと接触した際に形態を保持する性質をいう。例えば、「形態保持性に優れている」とは、他のものと接触したときに、形態が崩れ難いこと、又は、形態が変形しても元の形態に戻り易いことを意味し、「形態保持性に劣る」とは、他のものと接触したときに形態が崩れ易いこと、又は、変形した後に元の形態に戻り難いことを意味する。
<Morphological retention of toe prepreg>
Further, the tow prepreg is often wound around a paper tube while being reciprocated in the axial direction of the paper tube. Therefore, when unwinding, the position of the toe prepreg to be unwound moves in the axial direction of the paper tube, so it is necessary to use a guide for fixing the position of the toe prepreg. The shape of the guide used varies, but generally a roll or comb-like one having a groove in the circumferential direction on the surface and rotating freely is used. The unraveled toe prepreg is fixed in position by passing through the grooves on the roll surface or the teeth of the comb. The toe prepreg may fold when it comes in contact with the roll or comb, but if the toe prepreg has a strong tack, it will remain folded and will not open. Further, if the toe prepreg is too soft because the viscosity of the matrix resin composition is too low, the shape of the toe prepreg when it comes into contact with a roll or a comb may change. If the shape of the toe prepreg changes significantly, it may adversely affect the breaking pressure and pressure resistance cycle characteristics of the composite material reinforcing pressure vessel obtained by winding and curing the tow prepreg. However, according to the present invention, it is possible to provide a tow prepreg having excellent morphological retention. As used herein, the term "morphological retention" refers to the property of a toe prepreg to retain its morphology when it comes into contact with something else. For example, "excellent in morphology retention" means that the morphology does not easily collapse when in contact with another object, or that the morphology easily returns to the original morphology even if the morphology is deformed. "Inferior in retention" means that the form is liable to collapse when in contact with another object, or it is difficult to return to the original form after being deformed.

<トウプリプレグの工程通過性>
FW工程において、一般にトウプリプレグはガイド又はいくつかのロールを通過してマンドレルへ巻き付けられる。トウプリプレグのタックが強すぎると工程中のロール表面等でトウプリプレグが強く擦過し、強化繊維束が疵付けられる場合がある。強化繊維束が疵付くと、これを用いて作製される複合材料補強圧力容器の破壊圧力や耐圧サイクル特性に悪影響を及ぼす場合がある。しかし、本発明によれば工程通過性の優れたトウプリプレグを提供することができる。本明細書において「工程通過性」とは、このようにトウプリプレグが加工される工程において、当該加工に用いる装置内を通過する際に、強化繊維束が損傷し難い性質をいう。例えば、「工程通過性に優れている」とは、加工等の工程のための装置内を通過した際に損傷が生じ難いことをいい、「工程通過性に劣る」とは、加工等の工程のための装置内を通過した際に損傷が生じ易いことをいう。
<Process passability of tow prepreg>
In the FW process, the toe prepreg is generally wound around the mandrel through a guide or some rolls. If the tack of the toe prepreg is too strong, the toe prepreg may be strongly rubbed on the roll surface or the like during the process, and the reinforcing fiber bundle may be damaged. If the reinforcing fiber bundle is flawed, it may adversely affect the fracture pressure and pressure resistance cycle characteristics of the composite material reinforcing pressure vessel produced by using the reinforcing fiber bundle. However, according to the present invention, it is possible to provide a tow prepreg having excellent process passability. As used herein, the term "process passability" refers to the property that the reinforcing fiber bundle is not easily damaged when passing through the apparatus used for the processing in the process of processing the tow prepreg. For example, "excellent in process passability" means that damage is unlikely to occur when passing through an apparatus for a process such as processing, and "poor in process passability" means a process such as processing. It means that damage is likely to occur when passing through the device for.

<トウプリプレグのタック>
トウプリプレグのタックは、平均最大ストレス値で表すことができる。なお、ストレス値とは、プランジャーと試料の接触面に生じる引張応力を意味し、平均最大ストレス値とは、以下に述べるタック試験により得られる値である。
<Tack of tow prepreg>
The tack of the toe prepreg can be expressed by the average maximum stress value. The stress value means the tensile stress generated on the contact surface between the plunger and the sample, and the average maximum stress value is a value obtained by the tack test described below.

(タック試験)
装置:タックテスターTA−500(株式会社ユービーエム製)
プランジャーの試料との接触面積:約3.1cm
プランジャー押しつけ時間:10秒間
プランジャー押しつけ圧力:90,000Pa
プランジャー上昇速度:1mm/秒
測定環境温度:23℃
測定環境湿度:50%RH
手順:
(1)トウプリプレグを試料台に置き固定する。この際、プランジャーと接触するトウプリプレグの面は、当該トウプリプレグが紙管に巻かれていたときの内側面(すなわち紙管側の面)とする。
(2)プランジャーに90,000Paの圧力をかけ、トウプリプレグに10秒間押し当てる。
(3)プランジャーを1mm/秒で上昇させる。
(4)プランジャーを上昇させる間のストレス値の最大値を最大ストレス値とし、合計3回測定して、得られた最大ストレス値の平均値を平均最大ストレス値とする。
(Tack test)
Equipment: Tuck tester TA-500 (manufactured by UBM Co., Ltd.)
Contact area of the plunger with the sample: Approximately 3.1 cm 2
Plunger pressing time: 10 seconds Plunger pressing pressure: 90,000 Pa
Plunger rising speed: 1 mm / sec Measurement environment temperature: 23 ° C
Measurement environment humidity: 50% RH
procedure:
(1) Place the toe prepreg on the sample table and fix it. At this time, the surface of the toe prepreg that comes into contact with the plunger is the inner surface (that is, the surface on the paper tube side) when the toe prepreg is wound around the paper tube.
(2) Apply a pressure of 90,000 Pa to the plunger and press it against the toe prepreg for 10 seconds.
(3) Raise the plunger at 1 mm / sec.
(4) The maximum value of the stress value while raising the plunger is set as the maximum stress value, and the average value of the obtained maximum stress values is set as the average maximum stress value after measuring three times in total.

本発明に係るトウプリプレグにおける平均最大ストレス値は、2kPa以上とすることが好ましく、10kPa以上とすることがより好ましく、また、65kPa以下とすることが好ましく、50kPa以下とすることがさらに好ましい。2kPaより大きくすることで、FW工程においてマンドレルに対する適度な粘着性を有することができ、マンドレルへの巻き付け時に滑る等の問題を回避できる。また平均最大ストレス値を65kPaより小さくすることで、ボビン巻きからの高速解舒が可能になり、また、解舒後のトウプリプレグが折りたたまれたまま、ライナーに巻き付けられることを防止できる。 The average maximum stress value in the tow prepreg according to the present invention is preferably 2 kPa or more, more preferably 10 kPa or more, more preferably 65 kPa or less, and even more preferably 50 kPa or less. By making it larger than 2 kPa, it is possible to have an appropriate adhesiveness to the mandrel in the FW process, and it is possible to avoid problems such as slipping when winding the mandrel. Further, by making the average maximum stress value smaller than 65 kPa, high-speed unwinding from bobbin winding becomes possible, and it is possible to prevent the toe prepreg after unwinding from being wound around the liner while being folded.

<トウプリプレグを使用する環境温度におけるマトリックス樹脂組成物の粘度>
トウプリプレグのタックの強弱に影響を与える大きな因子として、トウプリプレグが含有するマトリックス樹脂組成物の粘度が挙げられる。特にトウプリプレグを使用する環境温度でのマトリックス樹脂組成物の粘度が、トウプリプレグのタックに大きな影響を与える。スプールからの解舒性やFW工程における工程通過性、及び形態保持性に優れたトウプリプレグを得るためには、マトリックス樹脂組成物の30℃における粘度が3Pa・sec以上であることが好ましく、5Pa・sec以上であることがより好ましく、また、300Pa・sec以下であることが好ましく、200Pa・sec以下であることがより好ましい。
<Viscosity of matrix resin composition at ambient temperature using toe prepreg>
A major factor that affects the strength of the tack of the tow prepreg is the viscosity of the matrix resin composition contained in the tow prepreg. In particular, the viscosity of the matrix resin composition at the ambient temperature at which the tow prepreg is used has a great influence on the tack of the tow prepreg. The viscosity of the matrix resin composition at 30 ° C. is preferably 3 Pa · sec or more in order to obtain a tow prepreg having excellent unwindability from the spool, process passability in the FW process, and morphological retention. -It is more preferably sec or more, more preferably 300 Pa · sec or less, and even more preferably 200 Pa · sec or less.

マトリックス樹脂組成物の30℃における粘度を300Pa・sec以下とすることで、トウプリプレグのタックが強くなりすぎない。またトウプリプレグが適度なドレープ性を有するため、隣接するトウプリプレグ間に空隙を生じさせることなくライナーに巻き付けることができる。また、マトリックス樹脂組成物の30℃における粘度を3Pa・sec以上とすることで、これを含むトウプリプレグは適度なタックを有し、マンドレルに対する適度な粘着性を有することができるため、マンドレルへの巻き付け時に滑る等の問題を回避することができる。またトウプリプレグが柔らかくなりすぎないため、FW工程におけるガイド通過時のトウプリプレグの形状変化を防ぐことができる。 By setting the viscosity of the matrix resin composition at 30 ° C. to 300 Pa · sec or less, the tack of the tow prepreg does not become too strong. Further, since the tow prepreg has an appropriate drape property, it can be wound around the liner without forming a gap between adjacent toe prepregs. Further, by setting the viscosity of the matrix resin composition at 30 ° C. to 3 Pa · sec or more, the tow prepreg containing the matrix resin composition has an appropriate tack and can have an appropriate adhesiveness to the mandrel. Problems such as slipping during winding can be avoided. Further, since the toe prepreg does not become too soft, it is possible to prevent the shape of the toe prepreg from changing when passing through the guide in the FW process.

ただし30℃におけるマトリックス樹脂組成物の粘度が3Pa・s以上、300Pa・s以下であったとしても、当該マトリックス樹脂組成物が成分(C)粒子状の塩化ビニル系共重合体を含まない場合、マトリックス樹脂組成物の表面張力の影響が大きくなるため、上述のトウプリプレグの形態保持性、工程通過性、解舒性が低下してしまう。 However, even if the viscosity of the matrix resin composition at 30 ° C. is 3 Pa · s or more and 300 Pa · s or less, if the matrix resin composition does not contain the component (C) particulate vinyl chloride copolymer. Since the influence of the surface tension of the matrix resin composition becomes large, the morphological retention property, process passability, and unraveling property of the above-mentioned tow prepreg are deteriorated.

<マトリックス樹脂組成物の含有量>
トウプリプレグのタックの強弱に影響を与える他の大きな因子として、マトリックス樹脂組成物の含有量が挙げられる。
<Contents of matrix resin composition>
Another major factor that affects the strength of the toe prepreg tack is the content of the matrix resin composition.

本発明に係るトウプリプレグにおけるマトリックス樹脂組成物の含有量は、20質量%以上が好ましく、また、40質量%以下が好ましい。20質量%以上にすることで、強化繊維束中に、十分な量のマトリックス樹脂組成物を容易に行き渡らせることができ、成形品に多くの空隙が発生することを防ぐことができる。マトリックス樹脂組成物の含有量を40質量%以下にすることで、タックが強くなりすぎることを防ぐことができる。また繊維強化複合材料の繊維含有体積率を高くできるため、所望の機械的特性を効果的に発現できる。解舒性、工程通過性、形態保持性がより優れ、かつ機械的特性をより効果的に発現させるためには、トウプリプレグにおけるマトリックス樹脂組成物の含有量を20質量%以上、30質量%以下とすることがより好ましい。 The content of the matrix resin composition in the tow prepreg according to the present invention is preferably 20% by mass or more, and preferably 40% by mass or less. When the content is 20% by mass or more, a sufficient amount of the matrix resin composition can be easily distributed in the reinforcing fiber bundle, and it is possible to prevent a large number of voids from being generated in the molded product. By setting the content of the matrix resin composition to 40% by mass or less, it is possible to prevent the tack from becoming too strong. Further, since the fiber-containing volume fraction of the fiber-reinforced composite material can be increased, desired mechanical properties can be effectively exhibited. The content of the matrix resin composition in the tow prepreg should be 20% by mass or more and 30% by mass or less in order to have better unresolvability, process passability, and morphological retention, and to more effectively exhibit mechanical properties. Is more preferable.

<マトリックス樹脂組成物>
本発明に係るトウプリプレグに含まれるマトリックス樹脂組成物、及び、後述の本発明に係る複合材料補強圧力容器の製造方法で用いるマトリックス樹脂組成物は、下記の成分(A)〜(C)を含む。
<Matrix resin composition>
The matrix resin composition contained in the tow prepreg according to the present invention and the matrix resin composition used in the method for producing a composite material reinforced pressure vessel according to the present invention described later contain the following components (A) to (C). ..

成分(A):エポキシ樹脂
成分(B):エポキシ樹脂硬化剤
成分(C):粒子状の塩化ビニル系共重合体。
Component (A): Epoxy resin Component (B): Epoxy resin curing agent Component (C): Particulate vinyl chloride-based copolymer.

<成分(A)>
成分(A)はエポキシ樹脂であればよい。
<Ingredient (A)>
The component (A) may be an epoxy resin.

成分(A)としては、エポキシ樹脂の中でも、分子内に芳香族環を有する2官能のエポキシ樹脂を主として使用することが好ましい。分子内に芳香族環を有する2官能のエポキシ樹脂を使用することにより、マトリックス樹脂組成物の粘度を適した範囲に調整することができ、かつ硬化物の機械的特性を適正な範囲に調整することができる。なお、「主として」とは、最も量が多いことを意味し、ここでは、成分(A)を2官能のエポキシ樹脂単独とするか、或いは複数種のエポキシ樹脂を含む場合には2官能のエポキシ樹脂の量を最も多くすることが好ましいという意味である。 Among the epoxy resins, it is preferable to mainly use a bifunctional epoxy resin having an aromatic ring in the molecule as the component (A). By using a bifunctional epoxy resin having an aromatic ring in the molecule, the viscosity of the matrix resin composition can be adjusted to an appropriate range, and the mechanical properties of the cured product can be adjusted to an appropriate range. be able to. In addition, "mainly" means that the amount is the largest, and here, the component (A) is a bifunctional epoxy resin alone, or when a plurality of types of epoxy resins are contained, a bifunctional epoxy. It means that it is preferable to use the largest amount of resin.

また、本明細書において「2官能のエポキシ樹脂」とは、分子内に2個のエポキシ基を有する化合物を意味する。 Further, in the present specification, the "bifunctional epoxy resin" means a compound having two epoxy groups in the molecule.

分子内に芳香族環を有する2官能のエポキシ樹脂における芳香族環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、フルオレン環等が挙げられる。 Examples of the aromatic ring in the bifunctional epoxy resin having an aromatic ring in the molecule include a benzene ring, a naphthalene ring, a fluorene ring and the like.

分子内に芳香族環を有する2官能のエポキシ樹脂としては、例えば、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、ビスフェノールSジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、レゾルシンジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ヒドロキノンジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、テレフタル酸ジグリシジルエステル型エポキシ樹脂、ビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ビスフェノールフルオレンジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ビスクレゾールフルオレンジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ノボラックグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ヘキサヒドロフタル酸グリシジルエステル等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、エポキシ樹脂は1種のみを用いてもよく、2種以上のエポキシ樹脂を併用してもよい。 Examples of the bifunctional epoxy resin having an aromatic ring in the molecule include bisphenol A diglycidyl ether type epoxy resin, bisphenol F diglycidyl ether type epoxy resin, bisphenol S diglycidyl ether type epoxy resin, and resorcin diglycidyl ether type. Epoxy resin, hydroquinone diglycidyl ether type epoxy resin, terephthalic acid diglycidyl ester type epoxy resin, bisphenoloxyethanol full orange glycidyl ether type epoxy resin, bisphenol full orange glycidyl ether type epoxy resin, bisphenol full orange glycidyl ether type epoxy resin, Novorak Examples thereof include, but are not limited to, glycidyl ether type epoxy resin and hexahydrophthalic acid glycidyl ester. Further, only one type of epoxy resin may be used, or two or more types of epoxy resins may be used in combination.

分子内に芳香族環を有する2官能のエポキシ樹脂中でも、マトリックス樹脂組成物の粘度を適した範囲に調整することができ、かつ、硬化物の機械的特性を適正な範囲に調整することができる点から、エポキシ当量が170g/eq以上、200g/eq以下である液状のビスフェノールAジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂が特に好ましい。 Among bifunctional epoxy resins having an aromatic ring in the molecule, the viscosity of the matrix resin composition can be adjusted to an appropriate range, and the mechanical properties of the cured product can be adjusted to an appropriate range. From the point of view, a liquid bisphenol A diglycidyl ether type epoxy resin having an epoxy equivalent of 170 g / eq or more and 200 g / eq or less is particularly preferable.

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以外にも、耐熱性向上及び粘度調整を目的として、各種のエポキシ樹脂を用いることができる。例えば、3官能以上のエポキシ樹脂、脂肪族骨格をもつエポキシ樹脂等が挙げられる。 In addition to the bisphenol A diglycidyl ether type epoxy resin, various epoxy resins can be used for the purpose of improving heat resistance and adjusting the viscosity. For example, a trifunctional or higher functional epoxy resin, an epoxy resin having an aliphatic skeleton, and the like can be mentioned.

3官能のエポキシ樹脂としては、例えば、トリアジン骨格含有エポキシ樹脂、アミノフェノール型エポキシ樹脂、アミノクレゾール型エポキシ樹脂等が挙げられる。 Examples of the trifunctional epoxy resin include a triazine skeleton-containing epoxy resin, an aminophenol type epoxy resin, and an aminocresol type epoxy resin.

4官能以上のエポキシ樹脂としては、例えば、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、芳香族グリシジルアミン型エポキシ樹脂等が挙げられる。 Examples of the tetrafunctional or higher functional epoxy resin include a cresol novolac type epoxy resin, a phenol novolac type epoxy resin, and an aromatic glycidylamine type epoxy resin.

脂肪族骨格をもつエポキシ樹脂としては、例えば、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル等が挙げられる。 Examples of the epoxy resin having an aliphatic skeleton include cyclohexanedimethanol diglycidyl ether, butanediol diglycidyl ether, and hexahydrophthalic acid diglycidyl ester.

<成分(B)>
成分(B)は、エポキシ樹脂硬化剤であればよい。エポキシ樹脂硬化剤としては、一般にエポキシ樹脂を硬化させ得るものであればどのような構造のものでもよい。例えば、アミン、酸無水物(カルボン酸無水物)、フェノール(ノボラック樹脂等)、メルカプタン、ルイス酸アミン錯体、オニウム塩、イミダゾール等が挙げられる。これらの中でも、マトリックス樹脂組成物に均一に相溶可能であること、ポットライフに優れることから、酸無水物及びルイス酸アミン錯体が好ましい。
<Ingredient (B)>
The component (B) may be an epoxy resin curing agent. The epoxy resin curing agent may generally have any structure as long as it can cure the epoxy resin. Examples thereof include amines, acid anhydrides (carboxylic acid anhydrides), phenols (novolak resins and the like), mercaptans, amine Lewis acid complexes, onium salts, imidazoles and the like. Among these, acid anhydrides and amine Lewis acid complexes are preferable because they can be uniformly compatible with the matrix resin composition and have excellent pot life.

酸無水物としては、例えば、ヘキサヒドロフタル酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物、メチルナジック酸無水物等が挙げられる。 Examples of the acid anhydride include hexahydrophthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, methylnadic acid anhydride and the like.

ルイス酸アミン錯体としては、例えば、ハロゲン化ホウ素アミン錯体等が挙げられ、具体的には、例えば、三フッ化ホウ素・ピペリジン錯体、三フッ化ホウ素・モノエチルアミン錯体、三フッ化ホウ素・トリエタノールアミン錯体等の三フッ化ホウ素アミン錯体、三塩化ホウ素・オクチルアミン錯体等の三塩化ホウ素アミン錯体が挙げられる。これらのルイス酸アミン錯体の中でも、特に、エポキシ樹脂に対する溶解性が優れ、マトリックス樹脂組成物としたときのポットライフに優れ、硬化性に優れている点で、三塩化ホウ素アミン錯体が好ましい。 Examples of the amine leasate complex include a boron halide amine complex, and specifically, for example, a boron trifluoride / piperidine complex, a boron trifluoride / monoethylamine complex, and a boron trifluoride / triethanol. Examples thereof include a boron trifluoride amine complex such as an amine complex and a boron trifluoride amine complex such as a boron trifluoride / octylamine complex. Among these amine ruisate complexes, the boron trichloride amine complex is particularly preferable in that it has excellent solubility in an epoxy resin, excellent pot life when used as a matrix resin composition, and excellent curability.

<成分(C)>
成分(C)は粒子状の塩化ビニル系共重合体であればよい。成分(C)は、これを含むマトリックス樹脂組成物中に溶解せず、該マトリックス樹脂組成物を強化繊維束に含浸させた後も、粒子状のまま強化繊維束中に存在する。
<Component (C)>
The component (C) may be a particulate vinyl chloride-based copolymer. The component (C) is not dissolved in the matrix resin composition containing the component (C), and remains in the reinforcing fiber bundle in the form of particles even after the reinforcing fiber bundle is impregnated with the matrix resin composition.

成分(C)の粒子状の塩化ビニル系共重合体として、好ましくは粒子状のいわゆるペースト塩化ビニル樹脂が挙げられる。ペースト塩化ビニル樹脂は、可塑剤、安定剤等と混合することによりペースト状(塩化ビニルゾル)になる特性を持つ。ペースト塩化ビニル樹脂の製造方法としては、例えば、一般に乳化重合、ミクロ懸濁重合、又は、これの重合方法により得られた粒子を種粒子としてさらに肥大化させるシード乳化重合、シードミクロ懸濁重合で得られる塩化ビニル樹脂ラテックスを噴霧乾燥することにより製造する方法が挙げられる。 As the particulate vinyl chloride-based copolymer of the component (C), a so-called paste vinyl chloride resin in the form of particles is preferable. The paste vinyl chloride resin has a property of becoming a paste (vinyl chloride sol) when mixed with a plasticizer, a stabilizer, or the like. Examples of the method for producing the paste vinyl chloride resin include emulsion polymerization, microsuspension polymerization, or seed emulsion polymerization and seed microsuspension polymerization in which the particles obtained by the polymerization method are further enlarged as seed particles. Examples thereof include a method of producing by spray-drying the obtained vinyl chloride resin latex.

ペースト塩化ビニル樹脂は前述した通り可塑剤、安定剤等と混合することによりペースト状(塩化ビニルゾル)になる特性を持つが、エポキシ樹脂と混合し加熱することでも、加熱され低粘度化したエポキシ樹脂が可塑剤の役割を果たし同様にペースト状になる。 As described above, the paste vinyl chloride resin has the property of becoming a paste (vinyl chloride sol) when mixed with a plasticizer, stabilizer, etc., but it can also be heated by mixing with an epoxy resin to reduce its viscosity. Acts as a plasticizer and becomes a paste as well.

トウプリプレグ、及びトウプリプレグを介さず複合材料補強圧力容器の製造する際に形成される樹脂含浸強化繊維束では、成分(C)の粒子状の塩化ビニル系共重合体として使用したペースト塩化ビニル樹脂は粒子状で存在している。粒子として存在するペースト塩化ビニル樹脂を強化繊維束中に含むことで単繊維同士が密に充填することを防ぐ効果が得られる。これにより強化繊維束中の空隙の体積を大きくして、強化繊維束中により多くのマトリックス樹脂組成物を包含することが可能となる。従って、マトリックス樹脂組成物を強化繊維束に容易に十分な量を含浸させることができる。 In the resin-impregnated reinforcing fiber bundle formed during the production of the tow prepreg and the composite material reinforced pressure vessel without using the toe prepreg, the paste vinyl chloride resin used as the particulate vinyl chloride-based copolymer of the component (C). Exists in the form of particles. By including the paste vinyl chloride resin existing as particles in the reinforcing fiber bundle, the effect of preventing the single fibers from being densely packed with each other can be obtained. This makes it possible to increase the volume of the voids in the reinforcing fiber bundle and to include more matrix resin compositions in the reinforcing fiber bundle. Therefore, the reinforcing fiber bundle can be easily impregnated with a sufficient amount of the matrix resin composition.

また、十分な量のマトリックス樹脂組成物が強化繊維束に含浸されていればトウプリプレグ表層に露出するマトリックス樹脂組成物を減らすことができる。トウプリプレグ表層に露出するマトリックス樹脂組成物を減らすことで、トウプリプレグのタックを抑えることができる。このようにタックが抑えられるので、紙管等のスプールからの解舒性、FW成形等の加工工程における工程通過性、及び、形態保持性に優れたトウプリプレグを提供できる。 Further, if the reinforcing fiber bundle is impregnated with a sufficient amount of the matrix resin composition, the matrix resin composition exposed on the surface layer of the tow prepreg can be reduced. By reducing the matrix resin composition exposed on the surface layer of the toe prepreg, the tack of the toe prepreg can be suppressed. Since the tack is suppressed in this way, it is possible to provide a toe prepreg having excellent unwindability from a spool such as a paper tube, process passability in a processing process such as FW molding, and shape retention.

また、成分(C)は、常温では粒子として存在し、常温より高い温度で、より好適にはトウプリプレグの製造温度より高い温度で、且つ、マトリックス樹脂組成物の硬化温度より低い温度で、マトリックス樹脂組成物中の成分(A)に相溶するものであることがより好ましい。例えば、成分(C)は、このような温度で、成分(A)によって膨潤することにより、成分(C)と成分(A)とが相溶するもの、又は、このような温度で、成分(A)に溶解することで相溶するものであることより好ましい。また、相溶した際にはより均一に混ざり合う物同士であることがさらに好ましい。成分(A)及び成分(C)が十分に混ざった状態で硬化させることができるので、良好に成形物を製造することができる。例えば、質が安定し、かつ、破壊圧力が高い複合材料補強圧力容器を製造することができる。つまり、本発明に係るトウプリプレグとして、常温より高い温度、より好適にはトウプリプレグの製造温度より高く、マトリックス樹脂組成物の硬化温度より低い温度で成分(A)に相溶するものを用いることにより、解舒性、FW工程における工程通過性及び形態保持性に優れたトウプリプレグを使用することができ、且つ、優れた複合材料補強圧力容器を提供することができる。また、上述のペースト塩化ビニル樹脂は、常温では粒子として存在するが、常温より高い温度で、より好適にはトウプリプレグの製造温度より高い温度で、成分(A)のエポキシ樹脂によりペースト塩化ビニル樹脂が膨潤して、成分(A)のエポキシ樹脂と相溶することとなる。なお、上記のトウプリプレグの製造温度とは、例えば強化繊維束に対してマトリックス樹脂組成物を含浸させるときの温度であり、50℃以上150℃以下が好ましく、80℃以上130℃以下がより好ましい。 Further, the component (C) exists as particles at room temperature, and the matrix is present at a temperature higher than room temperature, more preferably at a temperature higher than the production temperature of the tow prepreg, and at a temperature lower than the curing temperature of the matrix resin composition. It is more preferable that the temperature is compatible with the component (A) in the resin composition. For example, the component (C) is swelled by the component (A) at such a temperature so that the component (C) and the component (A) are compatible with each other, or the component (C) is at such a temperature. It is more preferable that it is compatible with A). Further, it is more preferable that the substances are mixed more uniformly when they are compatible with each other. Since the component (A) and the component (C) can be cured in a sufficiently mixed state, a molded product can be satisfactorily produced. For example, it is possible to manufacture a composite material reinforced pressure vessel having stable quality and high breaking pressure. That is, as the tow prepreg according to the present invention, one that is compatible with the component (A) at a temperature higher than room temperature, more preferably higher than the production temperature of the tow prepreg and lower than the curing temperature of the matrix resin composition is used. Therefore, it is possible to use a tow prepreg having excellent unresolvability, process passability in the FW process, and morphological retention, and it is possible to provide an excellent composite material reinforced pressure vessel. Further, the above-mentioned paste vinyl chloride resin exists as particles at room temperature, but at a temperature higher than normal temperature, more preferably at a temperature higher than the production temperature of tow prepreg, the paste vinyl chloride resin is made of the epoxy resin of the component (A). Swells and becomes compatible with the epoxy resin of the component (A). The production temperature of the above-mentioned tow prepreg is, for example, the temperature at which the reinforcing fiber bundle is impregnated with the matrix resin composition, preferably 50 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, and more preferably 80 ° C. or higher and 130 ° C. or lower. ..

トウプリプレグの製造方法、及び複合材料補強圧力容器の製造方法に関しては後述するが、強化繊維束へマトリックス樹脂組成物を供給、含浸させる際にはマトリックス樹脂組成物の粘度をより低くするために加温することがより好ましい。成分(C)としてペースト塩化ビニル樹脂を採用する場合には、当該加温の温度で塩化ビニルゾルとならないことがより好ましい。具体的にはエポキシ当量が170g/eq以上、200g/eq以下である液状のビスフェノールAジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂中へ均一にペースト塩化ビニル樹脂を分散させたペースト塩化ビニル樹脂分散エポキシ樹脂が、40℃環境下で1時間加温されても塩化ビニルゾルとならない性質のものであることがより好ましい。当該性質を有することにより、トウプリプレグの製造時、又は、複合材料補強圧力容器の製造時における、マトリックス樹脂組成物の増粘を防止できるため、強化繊維束へマトリックス樹脂組成物を供給、含浸させることが容易となる。 The method for producing the tow prepreg and the method for producing the composite material reinforced pressure vessel will be described later, but when the matrix resin composition is supplied and impregnated into the reinforcing fiber bundle, it is added in order to lower the viscosity of the matrix resin composition. It is more preferable to warm it. When a paste vinyl chloride resin is used as the component (C), it is more preferable that the paste vinyl chloride resin does not form at the heating temperature. Specifically, 40 paste vinyl chloride resin-dispersed epoxy resins in which the paste vinyl chloride resin is uniformly dispersed in the liquid bisphenol A diglycidyl ether type epoxy resin having an epoxy equivalent of 170 g / eq or more and 200 g / eq or less. It is more preferable that the resin does not form a vinyl chloride sol even when heated in an environment of ° C. for 1 hour. By having this property, thickening of the matrix resin composition can be prevented during the production of the tow prepreg or the production of the composite material reinforcing pressure vessel, so that the matrix resin composition is supplied and impregnated into the reinforcing fiber bundle. It becomes easy.

また、トウプリプレグ、及びトウプリプレグを介さず直接、樹脂含浸強化繊維束から所望の成形物を得るためには、例えばマンドレルに巻かれたトウプリプレグ又は樹脂含浸強化繊維束に含まれるマトリックス樹脂組成物が硬化するよう加熱する。成分(C)が、この加熱によって成分(A)に相溶することを確認することがより好ましい。 Further, in order to obtain a desired molded product from the toe prepreg and the resin-impregnated reinforcing fiber bundle directly without going through the toe prepreg, for example, the matrix resin composition contained in the toe prepreg wound around the mandrel or the resin-impregnated reinforcing fiber bundle. Heat to cure. It is more preferable to confirm that the component (C) is compatible with the component (A) by this heating.

成分(C)が、加熱によって成分(A)に相溶することを確認する方法としては特に限定されないが、例えば、成分(C)としてペースト塩化ビニル樹脂を採用する場合、当該ペースト塩化ビニル樹脂が成分(A)に相溶しているかどうかは、未硬化のマトリックス樹脂組成物を昇温粘度測定することにより概ね判断可能である。具体的には以下の条件でマトリックス樹脂組成物の昇温粘度測定を行い、図1に示すように硬化反応に起因する粘度増加が生じるまでに、ペースト塩化ビニル樹脂が成分(A)に相溶することに起因する粘度増加が生じていれば、成形時の加熱・硬化の際に、当該ペースト塩化ビニル樹脂が成分(A)に概ね相溶可能であると判断できる。 The method for confirming that the component (C) is compatible with the component (A) by heating is not particularly limited. For example, when a paste vinyl chloride resin is used as the component (C), the paste vinyl chloride resin is used. Whether or not it is compatible with the component (A) can be roughly determined by measuring the temperature-raising viscosity of the uncured matrix resin composition. Specifically, the temperature-increasing viscosity of the matrix resin composition is measured under the following conditions, and as shown in FIG. 1, the paste vinyl chloride resin is compatible with the component (A) until the viscosity increases due to the curing reaction. If the viscosity increases due to the above, it can be determined that the paste vinyl chloride resin is substantially compatible with the component (A) during heating and curing during molding.

〔マトリックス樹脂組成物の昇温粘度測定条件〕
装置:AR−G2(ティー・エー・インスツルメント社製)
使用プレート:35mmΦパラレルプレート
プレートギャップ:0.5mm
測定周波数:10rad/秒
昇温速度:2℃/分
ストレス:3000dynes/cm
[Measurement conditions for temperature rise viscosity of matrix resin composition]
Equipment: AR-G2 (manufactured by TA Instruments)
Plate used: 35 mmΦ Parallel plate Plate gap: 0.5 mm
Measurement frequency: 10 rad / sec Heating rate: 2 ° C / min Stress: 3000 dynes / cm 2 .

なお、図1は、成分(C)としてペースト塩化ビニル樹脂を採用した形態において、成分(A)に相溶することを確認するために、加熱温度と粘度の増加との関係を示したグラフである。図1において、グラフ上の実線は成分(C)としてペーストPVC(塩化ビニル樹脂)を添加したマトリックス樹脂組成物の温度と粘度との関係を示し、破線は成分(C)を含まないマトリックス樹脂組成物の温度と粘度との関係を示す。図1に示すように、成分(C)としてペーストPVCを添加したマトリックス樹脂組成物の場合には、マトリックス樹脂組成物の硬化反応に起因する増粘が起こる温度より低い温度で、ペースト塩化ビニル樹脂が成分(A)に相溶することに起因する粘度増加が生じる。 Note that FIG. 1 is a graph showing the relationship between the heating temperature and the increase in viscosity in order to confirm that the paste vinyl chloride resin is used as the component (C) and is compatible with the component (A). is there. In FIG. 1, the solid line on the graph shows the relationship between the temperature and the viscosity of the matrix resin composition to which the paste PVC (vinyl chloride resin) is added as the component (C), and the broken line shows the matrix resin composition not containing the component (C). The relationship between the temperature and viscosity of an object is shown. As shown in FIG. 1, in the case of the matrix resin composition to which the paste PVC is added as the component (C), the paste vinyl chloride resin is at a temperature lower than the temperature at which the thickening occurs due to the curing reaction of the matrix resin composition. Causes an increase in viscosity due to the compatibility with the component (A).

成分(C)が、常温では粒子として存在し、常温より高い温度で、且つ、マトリックス樹脂組成物の硬化温度より低い温度で、マトリックス樹脂組成物中の成分(A)に相溶する性質を有するものである場合、常温、すなわち比較的低温のマトリックス樹脂組成物中には粒子状で存在する。そのため、当該マトリックス樹脂組成物を含浸させてなるトウプリプレグは、表面のタックが高くなり過ぎず、結果的に解舒性や取扱い性に優れたトウプリプレグが得られる。また、成分(C)として当該性質を有する物を用いて繊維強化複合材料を製造することで、成分(C)と成分(A)とが十分に混和されるので、粒子の存在に起因するボイドが発生することなく高強度な成形品を得ることができる。従って、本発明に係る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は、高い破壊圧力を達成することもできる。 The component (C) exists as particles at room temperature, and has a property of being compatible with the component (A) in the matrix resin composition at a temperature higher than room temperature and lower than the curing temperature of the matrix resin composition. If it is, it exists in the form of particles in the matrix resin composition at room temperature, that is, at a relatively low temperature. Therefore, the toe prepreg impregnated with the matrix resin composition does not have an excessively high surface tack, and as a result, a toe prepreg having excellent solvability and handleability can be obtained. Further, by producing the fiber-reinforced composite material using the material having the property as the component (C), the component (C) and the component (A) are sufficiently miscible, so that voids due to the presence of particles are produced. It is possible to obtain a high-strength molded product without the occurrence of. Therefore, the composite reinforced pressure vessel manufactured using the tow prepreg according to the present invention can also achieve a high breaking pressure.

成分(C)としては、上述の通りペースト塩化ビニル樹脂が望ましく、中でも好適に使用可能であるペースト塩化ビニル樹脂の、重合体組成、分子量、ガラス転移温度、溶解度パラメーター等の各種因子については特に限定されるものではないが、塩化ビニルと酢酸ビニルとの共重合により得られたペースト塩化ビニル樹脂がより好ましい。このようなペースト塩化ビニル樹脂は、成分(A)との膨潤による相溶をより容易に実現できる。従って、100℃以上、120℃以下の比較的低温から成分(A)と成分(B)との反応が進行する場合には、塩化ビニルと酢酸ビニルとの共重合により得られたペースト塩化ビニル樹脂がより好適に使用可能である。また、さらに成分(C)として2種以上のペースト塩化ビニル樹脂を併用してもよい。 As the component (C), as described above, a paste vinyl chloride resin is desirable, and among them, various factors such as the polymer composition, molecular weight, glass transition temperature, and solubility parameters of the paste vinyl chloride resin that can be preferably used are particularly limited. However, a paste vinyl chloride resin obtained by copolymerizing vinyl chloride and vinyl acetate is more preferable. Such a paste vinyl chloride resin can more easily realize compatibility with the component (A) due to swelling. Therefore, when the reaction between the component (A) and the component (B) proceeds from a relatively low temperature of 100 ° C. or higher and 120 ° C. or lower, the paste vinyl chloride resin obtained by copolymerization of vinyl chloride and vinyl acetate Can be used more preferably. Further, two or more kinds of paste vinyl chloride resins may be used in combination as the component (C).

マトリックス樹脂組成物中の成分(C)の配合量は、成分(A)100質量部に対して1質量部以上であることがより好ましく、また、30質量部以下であるがより好ましい。トウプリプレグが含むマトリックス樹脂組成物の含有量が多くなるほど、また、トウプリプレグが含むマトリックス樹脂組成物の粘度が高くなるほど、トウプリプレグのタックを上述の好適な範囲とするために成分(C)の粒子状の塩化ビニル系共重合体の配合量を多くする必要がある。成分(C)の配合量を、成分(A)100質量部に対して1質量部以上とすることで、トウプリプレグのタックが強くなりすぎることを防ぐことができ、30質量部以下とすることで、トウプリプレグのタックが弱くなりすぎることを防ぐことができ、また、当該トウプリプレグを使用して作製した成形品に空隙が多量に生じることを防ぐことができる。 The blending amount of the component (C) in the matrix resin composition is more preferably 1 part by mass or more, and more preferably 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the component (A). The higher the content of the matrix resin composition contained in the tow prepreg and the higher the viscosity of the matrix resin composition contained in the tow prepreg, the more the tack of the tow prepreg is within the above-mentioned preferable range of the component (C). It is necessary to increase the blending amount of the particulate vinyl chloride copolymer. By setting the blending amount of the component (C) to 1 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the component (A), it is possible to prevent the tack of the tow prepreg from becoming too strong, and the amount should be 30 parts by mass or less. Therefore, it is possible to prevent the tack of the toe prepreg from becoming too weak, and it is possible to prevent a large amount of voids from being generated in the molded product produced by using the toe prepreg.

成分(C)をマトリックス樹脂組成物の他の成分と混練する際には、公知の混練装置を用いることができる。当該公知の混練装置としては、例えば、らいかい機、アトライタ、プラネタリミキサー、ディゾルバー、三本ロール、ボールミル及びビーズミルが挙げられる。また、これらは2種以上を併用することができる。 When the component (C) is kneaded with other components of the matrix resin composition, a known kneading device can be used. Examples of the known kneading device include a raker, an attritor, a planetary mixer, a dissolver, a triple roll, a ball mill and a bead mill. In addition, two or more of these can be used in combination.

本発明に係るトウプリプレグに含まれるマトリックス樹脂組成物を得るための混練を行う場合には、成分(C)をマトリックス樹脂組成物中に均一に分散させるために、成分(C)を比較的濃度の高い(希釈率の低い)配合で混練を行なってマスターバッチ化しておき、後で他成分を追加することが好ましい。また、混練による剪断発熱等で、系内の温度が上がる場合には、冷却しながら混練する等の、混練中に温度を上げない操作をすることが好ましい。 When kneading to obtain the matrix resin composition contained in the tow prepreg according to the present invention, the component (C) is relatively concentrated in order to uniformly disperse the component (C) in the matrix resin composition. It is preferable to knead the mixture with a high concentration (low dilution ratio) to form a masterbatch, and then add other components later. Further, when the temperature in the system rises due to shearing heat generation due to kneading, it is preferable to perform an operation such as kneading while cooling so as not to raise the temperature during kneading.

成分(C)として好適に使用可能なペースト塩化ビニル樹脂は、市販品ではPCH−72、PCH−12、PCH−843、PCH−175、PSL−31、PSL−275、PSL−290R等のカネカ株式会社製のペーストPVC、R750、R751、R850、R950、R650等の東ソー株式会社製のリューロンペースト等が挙げられる。 The paste vinyl chloride resin that can be suitably used as the component (C) is a commercially available Kaneka stock such as PCH-72, PCH-12, PCH-843, PCH-175, PSL-31, PSL-275, PSL-290R. Examples thereof include pastes made by Tosoh Corporation such as PVC, R750, R751, R850, R950, and R650 manufactured by Tosoh Corporation.

<任意成分>
本発明に係るトウプリプレグに含まれるマトリックス樹脂組成物、及び、後述の本発明に係る複合材料補強圧力容器の製造方法で用いるマトリックス樹脂組成物は、必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で、周知の各種添加剤を含んでいてもよい。添加剤とは、熱可塑性エラストマー、エラストマー微粒子、コアシェル型エラストマー微粒子、希釈剤、シリカ等の無機粒子、カーボンナノチューブ等の炭素質成分、リン化合物等の難燃剤、脱泡剤等であるがこれらに限らない。
<Arbitrary ingredient>
The matrix resin composition contained in the tow prepreg according to the present invention and the matrix resin composition used in the method for producing a composite material reinforced pressure vessel according to the present invention described later do not impair the effects of the present invention, if necessary. To the extent, various well-known additives may be included. Additives include thermoplastic elastomers, elastomer fine particles, core-shell elastomer fine particles, diluents, inorganic particles such as silica, carbonaceous components such as carbon nanotubes, flame retardants such as phosphorus compounds, and defoaming agents. Not exclusively.

また、マトリックス樹脂組成物の耐熱性を低下させることなく靱性を向上させるために、コアシェル型エラストマー微粒子を添加することが好ましい。コアシェル型エラストマー微粒子として市販品として入手可能なものとしては「メタブレン」(三菱レイヨン株式会社製)や、「スタフィロイド」(アイカ工業株式会社製)、「パラロイド」(ダウケミカル社製)等が挙げられる。コアシェル型エラストマー微粒子はエポキシ樹脂に予め分散されたマスターバッチ型のエポキシ樹脂としても入手することができ、このようなコアシェル型エラストマー分散エポキシ樹脂としては、「カネエース」(株式会社カネカ製)や「アクリセットBPシリーズ」(株式会社日本触媒製)等が挙げられる。マトリックス樹脂組成物の調製時間を短縮するだけでなく、マトリックス樹脂組成物中のゴム粒子の分散状態を良好にすることができるのでコアシェル型エラストマー分散エポキシ樹脂を用いることが好ましい。 Further, in order to improve the toughness of the matrix resin composition without lowering the heat resistance, it is preferable to add the core-shell type elastomer fine particles. Examples of commercially available core-shell elastomer fine particles include "Metabrene" (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.), "Stafyroid" (manufactured by Aica Kogyo Co., Ltd.), and "Paraloid" (manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.). Be done. The core-shell type elastomer fine particles can also be obtained as a masterbatch type epoxy resin pre-dispersed in an epoxy resin, and such core-shell type elastomer-dispersed epoxy resin includes "Kaneace" (manufactured by Kaneka Corporation) and "Acrylic". "Set BP series" (manufactured by Nippon Kaneka Corporation) and the like can be mentioned. It is preferable to use a core-shell type elastomer-dispersed epoxy resin because not only the preparation time of the matrix resin composition can be shortened but also the dispersed state of the rubber particles in the matrix resin composition can be improved.

<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で作製することができるが、中でも以下の工程(1)〜(4)を経て製造することが好ましい。
工程(1):スプールから引き出した強化繊維束に張力をかけ、(必要に応じて加熱して)拡幅する。
工程(2):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)マトリックス樹脂組成物を定量(強化繊維束単位量当たり、マトリックス樹脂組成物が所定の量となるように)供給する。
工程(3):供給したマトリックス樹脂組成物を強化繊維束へ含浸させ、樹脂含浸強化繊維束とする。
工程(4):樹脂含浸強化繊維束を(必要に応じて室温程度まで冷却して)紙管等のボビンに巻き取る。
<Manufacturing method of tow prepreg>
The tow prepreg of the present invention can be produced by a known production method, but it is preferable to produce it through the following steps (1) to (4).
Step (1): Tension is applied to the reinforcing fiber bundle drawn from the spool, and the width is widened (heated as necessary).
Step (2): Quantify the matrix resin composition (heated as necessary) on at least one side of the widened reinforcing fiber bundle (so that the matrix resin composition becomes a predetermined amount per unit amount of the reinforcing fiber bundle). ) Supply.
Step (3): The supplied matrix resin composition is impregnated into the reinforcing fiber bundle to obtain a resin-impregnated reinforcing fiber bundle.
Step (4): The resin-impregnated reinforcing fiber bundle is wound around a bobbin such as a paper tube (cooled to about room temperature if necessary).

マトリックス樹脂組成物を含浸させる強化繊維束は、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、マトリックス樹脂組成物との接触面積が広くなる。 The reinforcing fiber bundle impregnated with the matrix resin composition 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 matrix resin composition becomes wide.

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;押しつぶす方法等が挙げられる。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い。加熱の温度は炭素繊維に付着しているサイズ剤の種類によるが、50℃以上がより好ましく、また、150℃以下がより好ましい。また拡幅時に強化繊維束を加熱しておくことにより、続く工程(3)において該強化繊維束に含浸させるマトリックス樹脂組成物の温度が低下しないという効果もある。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。 Examples of the method of widening the reinforcing fiber bundle include a method of scraping with a cylindrical bar; a method of applying vibration; a method of crushing and the like. Further, when widening the reinforcing fiber bundle, it is preferable to heat it. The heating temperature depends on the type of sizing agent adhering to the carbon fibers, but is more preferably 50 ° C. or higher, and more preferably 150 ° C. or lower. Further, by heating the reinforcing fiber bundle at the time of widening, there is also an effect that the temperature of the matrix resin composition impregnated in the reinforcing fiber bundle does not decrease in the subsequent step (3). As the heating method, contact heating with a heating element and non-contact heating methods such as infrared heating and atmospheric 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 carried out in-line or offline. For example, a commercially available widened tape-like reinforcing fiber bundle is regarded as an offline widened reinforcing fiber bundle.

強化繊維束へのマトリックス樹脂組成物の供給方法としては、トウをレジンバス内に通過させてマトリックス樹脂組成物を含浸させた後、オリフィス、ロール等によって余剰のマトリックス樹脂組成物を搾り取り樹脂含有量を調整する「レジンバス法」;回転ロール上にマトリックス樹脂組成物層を形成し、これをトウに転写するような転写ロール式の含浸法(例えばドクターブレードを持つ回転ドラムによる含浸法)である「回転ロール法」;紙上にマトリックス樹脂層を形成し、トウに転写する「紙上転写法」;特開平09−176346号公報、特開2005−335296号公報、特開2006−063173号公報等に記載された「ノズル滴下法」;特開平08−073630号公報、特開平09−031219号公報等に記載された「樹脂接触並びにトウ移動法」;等が挙げられる。 As a method of supplying the matrix resin composition to the reinforcing fiber bundle, the tow is passed through a resin bath to impregnate the matrix resin composition, and then the excess matrix resin composition is squeezed out by an orifice, a roll, or the like to obtain a resin content. "Resin bath method"; a transfer roll type impregnation method in which a matrix resin composition layer is formed on a rotating roll and transferred to a toe (for example, an impregnation method using a rotating drum having a doctor blade). "Rotary roll method"; "Paper transfer method" in which a matrix resin layer is formed on paper and transferred to a tow; JP-A-09-176346, JP-A-2005-335296, JP-A-2006-063173, etc. Examples thereof include the "nozzle dropping method"; the "resin contact and toe movement method" described in JP-A-08-073630, JP-A-09-031219, and the like.

これらの中でも、マトリックス樹脂組成物の供給量の制御や実施の容易さの点で、回転ロール法及び樹脂接触並びにトウ移動法が、マトリックス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、マトリックス樹脂組成物の接触直前又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、塗工部、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 rotary roll method, the resin contact method, and the toe movement method are preferable as the method for supplying the matrix resin composition from the viewpoint of controlling the supply amount of the matrix resin composition and easiness of implementation. In addition, the width of the reinforcing fiber bundle is usually not stable, and the way it spreads varies. Therefore, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-73630, it is effective to widen the reinforcing fiber bundle and then narrow the toe width to stabilize the matrix resin composition immediately before or at the time of contact. As a specific example, there is a method in which a groove having a predetermined width is provided at the resin discharge port portion, the coating portion, or a position immediately before the groove, and the reinforcing fiber bundle is allowed to run in the groove to narrow the width of the reinforcing fiber bundle. ..

強化繊維束へのマトリックス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。中でも加熱ロール又は熱板等の加熱体に擦過させる方法;マトリックス樹脂組成物が供給された強化繊維束を、加熱炉内すなわち加熱雰囲気内を空走させる方法;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。強化繊維束へマトリックス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マトリックス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 matrix resin composition, a known impregnation method can be used. Among them, a method of rubbing against a heating element such as a heating roll or a hot plate; a method of allowing the reinforcing fiber bundle to which the matrix resin composition is supplied to run idle in a heating furnace, that is, in a heating atmosphere; by a non-contact heating means such as infrared heating. The method of heating; is preferable. To prevent the temperature of the reinforcing fiber bundle and the matrix resin composition from dropping between the time when the matrix resin composition is supplied to the reinforcing fiber bundle and the time when it is heated by the heating element, and between the heating element and the heating element. It is even more preferable to heat it by contact heating means.

また、強化繊維束へマトリックス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ロール表面で横移動させること等により、強化繊維束の断面形状を変化させることが好ましい。このような操作により、フィラメント同士の相対位置を変化させて、マトリックス樹脂組成物とフィラメントの接触機会を増やすことができる。結果、単なる加圧や毛細管現象による含浸効果を上回る、均一な含浸効果を上げることができる。 Further, in the step of impregnating the reinforcing fiber bundle with the matrix resin composition, the cross-sectional shape of the reinforcing fiber bundle is changed by applying an external force to the reinforcing fiber bundle to laterally move the filament constituting the reinforcing fiber bundle on the roll surface. It is preferable to let it. By such an operation, the relative positions of the filaments can be changed to increase the chances of contact between the matrix resin composition and the filaments. As a result, a uniform impregnation effect that exceeds the impregnation effect due to simple pressurization or capillarity can be obtained.

フィラメント同士の相対位置を変化させる操作として、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が挙げられる。これらの操作において、折り畳み操作及び加撚操作は、縮幅操作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操作と、強化繊維束の幅を拡大する操作とを併用すると、均一含浸の効果がより高くなる。なお、加撚はマトリックス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、加撚と同時に又は直後に擦過を加えれば、強化繊維束の幅は広がる傾向となり、更に強化繊維束の厚さ方向にマトリックス樹脂組成物が移動するため、含浸の均一性は高くなる。 Specific examples of the operation of changing the relative positions of the filaments include folding the reinforcing fiber bundle, widening the reinforcing fiber bundle, narrowing the reinforcing fiber bundle, and twisting the reinforcing fiber bundle. In these operations, the folding operation and the twisting operation tend to narrow the width of the reinforcing fiber bundle as in the narrowing operation. When the operation of narrowing the width of the reinforcing fiber bundle and the operation of 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 of the matrix resin composition, and if a state without twisting is required after impregnation, untwisting may be performed after impregnation. Further, if rubbing is applied at the same time as or immediately after twisting, the width of the reinforcing fiber bundle tends to widen, and the matrix resin composition moves in the thickness direction of the reinforcing fiber bundle, so that the uniformity of impregnation becomes high.

フィラメントをロール表面で横移動させる際、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、毛羽の堆積防止及びロールのクリーニングの面から有用である。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%以上が好ましく、80%以上がより好ましく、また、99%以下が好ましく、95%以下がより好ましい。ロールの周速が強化繊維束の走行速度に対し50%以上とすることで、擦過の力が弱くなるため強化繊維束の毛羽立ちを抑制することができる。従って、後の工程での巻き付きの発生を抑え、ボビンに巻き取られたトウプリプレグを良好に解舒することができる。 When the filament is laterally moved on the roll surface, it is useful to bring the reinforcing fiber bundle into contact with a roll rotating at a peripheral speed lower than the traveling speed of the reinforcing fiber bundle and scrape it from the viewpoint of preventing fluff accumulation and cleaning the roll. is there. If it is abraded, the reinforcing fiber bundle will not be entangled on the surface of the roll, and since the roll is rubbed by the reinforcing fiber bundle and is rotating, the surface in contact with the reinforcing fiber bundle is always cleaned. .. However, the peripheral speed of the roll is preferably 50% or more, more preferably 80% or more, more preferably 99% or less, and more preferably 95% or less of the traveling speed of the reinforcing fiber bundle. By setting the peripheral speed of the roll to 50% or more of the traveling speed of the reinforcing fiber bundle, the scraping force is weakened, so that fluffing of the reinforcing fiber bundle can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of wrapping in the subsequent process and to satisfactorily unwind the tow prepreg wound on the bobbin.

マトリックス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 matrix resin composition, the mechanical properties of the produced fiber-reinforced composite material are improved, and the effects of the present invention can be sufficiently obtained.

マトリックス樹脂組成物を均一に含浸させた強化繊維束は、紙管への巻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。冷却することで、紙管等のボビンに巻き取る際に、マトリックス樹脂組成物が好適な高さの粘度を有するため、巻き取る際に滑って巻き形態が乱れることを抑制して、良好に巻き取ることができる。また、冷却することで、トウプリプレグのシェルフライフを長期に延ばすことができる。トウプリプレグのスプールの中では、温度が高い状態が比較的長時間続いてしまい、温度の高い部分が周囲に与える影響でシェルフライフが短くなるおそれがあるが、冷却しておけばこのような問題を生じないからである。 The reinforcing fiber bundle uniformly impregnated with the matrix resin composition is cooled to about room temperature by using known cooling means such as rubbing against a cooling body or non-contact cooling means before the winding process to the paper tube. It is preferable to keep it. By cooling, the matrix resin composition has a viscosity of a suitable height when it is wound on a bobbin such as a paper tube, so that it is prevented from slipping and the winding form is disturbed when it is wound, and it is wound well. Can be taken. In addition, by cooling, the shelf life of the tow prepreg can be extended for a long period of time. In the spool of the toe prepreg, the high temperature continues for a relatively long time, and the shelf life may be shortened due to the influence of the high temperature part on the surroundings, but if it is cooled, such a problem This is because it does not occur.

<複合材料補強圧力容器の製造方法>
本発明に係る複合材料補強圧力容器の製造方法は、上述したマトリックス樹脂組成物を強化繊維束に含浸させる含浸工程と、マトリックス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マトリックス樹脂組成物を硬化させる硬化工程とを含む。
<Manufacturing method of composite material reinforced pressure vessel>
The method for producing a composite material reinforced pressure vessel according to the present invention includes an impregnation step of impregnating a reinforcing fiber bundle with the above-mentioned matrix resin composition and a filament winding step (FW) of winding the reinforcing fiber bundle impregnated with the matrix resin composition around a liner. A step) and a curing step of heating the liner around which the reinforcing fiber bundle is wound to cure the matrix resin composition impregnated in the reinforcing fiber bundle.

また、本発明に係る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、マトリックス樹脂組成物が含浸した樹脂含浸強化繊維束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。 Further, the method for manufacturing a composite material reinforced pressure vessel according to the present invention includes a winding step of winding a resin-impregnated reinforcing fiber bundle impregnated with a matrix resin composition around a bobbin between an impregnation step and a FW step. You may. The resin-impregnated reinforced fiber bundle wound around the bobbin by the winding process is stored as a toe prepreg until it is wound around the liner.

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。 If the method of manufacturing the composite reinforced pressure vessel does not have a winding step, the resin impregnated reinforced fiber bundle is wound around the liner without going through the toe prepreg. On the other hand, when the manufacturing method of the composite material reinforcing pressure vessel includes a winding step, the resin-impregnated reinforcing fiber bundle is wound around the liner as a toe prepreg.

(含浸工程)
含浸工程は、マトリックス樹脂組成物を強化繊維束に含浸させる工程である。
(Immersion process)
The impregnation step is a step of impregnating the reinforcing fiber bundle with the matrix resin composition.

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、強化繊維束へのマトリックス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さのマトリックス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マトリックス樹脂組成物を供給し、ローラー等によりマトリックス樹脂組成物を内部に含浸させる方法;マトリックス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、バー又はガイド等により不要なマトリックス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マトリックス樹脂組成物を送液して強化繊維束に塗布する方法;等が挙げられる。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マトリックス樹脂組成物を強化繊維束に塗布できる点で、ドラム又はディスペンサーを使用する方法が好ましい。 When the method for producing the composite material reinforcing pressure vessel does not include a winding step, the method for supplying the matrix resin composition to the reinforcing fiber bundle and the method for impregnating the composite material are not particularly limited, and examples thereof include the following methods. That is, a matrix resin composition having a certain thickness is applied to a columnar drum using a doctor blade or the like, a reinforcing fiber bundle is brought into contact with the matrix resin composition, and the matrix resin composition is supplied, and the matrix is supplied by a roller or the like. A method of impregnating the inside with the resin composition; a method of immersing the reinforcing fiber bundle in a container storing the matrix resin composition and then scraping off the unnecessary matrix resin composition with a bar or a guide; quantitatively with a dispenser or the like. A method of feeding the matrix resin composition and applying it to the reinforcing fiber bundle; and the like can be mentioned. The method using a drum or a dispenser is preferable in that the matrix resin composition can be applied to the reinforcing fiber bundle without supplying excess resin to the reinforcing fiber bundle and 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、強化繊維束へのマトリックス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マトリックス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 method for manufacturing the composite material reinforcing pressure vessel has a winding step, the method for supplying the matrix resin composition to the reinforcing fiber bundle and the method for impregnating the composite material are as described above as a case where the method does not have a winding step. Examples thereof include a method for supplying the composition and a method for impregnating the composition.

(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 step is a step of winding a resin-impregnated reinforcing fiber bundle on a bobbin such as a paper tube. The method of 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)を回転するライナーに巻き付ける工程である。なお、樹脂含浸強化繊維束をライナーに巻き付けて得られたものを「圧力容器中間体」と称すことがある。
(FW process)
The FW step is a step of winding a resin-impregnated reinforcing fiber bundle (including a resin-impregnated reinforcing fiber bundle unwound from the tow prepreg) around a rotating liner. A product obtained by winding a resin-impregnated reinforcing fiber bundle around a liner may be referred to as a "pressure vessel intermediate".

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。 As described above, in the FW step, 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 (tow prepreg) wound around the bobbin such as a paper tube may be wound on the bobbin. You may wrap it around the liner while pulling it 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。複合材料補強圧力容器を作製する場合には、ライナーをマンドレルとして樹脂含浸強化繊維束を巻き付ける。FW機は、1本の樹脂含浸強化繊維束をマンドレルに巻き付け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マンドレルに同時に巻き付けるものであってもよい。 As the filament winding machine (FW machine) used in the FW process, a conventionally known one can be used. When producing a composite material reinforcing pressure vessel, a resin-impregnated reinforcing fiber bundle is wound around the liner as a mandrel. The FW machine may be one in which one resin-impregnated reinforcing fiber bundle is wound around the mandrel, or a plurality of resin-impregnated reinforcing fiber bundles may be wound around the mandrel at the same time.

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、異なる特性を有する複合材料が積層された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、又は、該層が硬化したものを複合材料層という。 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 laminated structure in which composite materials having different characteristics are laminated in order to take advantage of the characteristics of the resin-impregnated reinforcing fiber bundle as an anisotropic material. A layer made of a resin-impregnated reinforcing fiber bundle or a cured layer is called a composite material layer.

本発明においては、複合材料層の構成や厚さ、樹脂含浸強化繊維束をライナーへ巻き付ける角度や張力は、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。 In the present invention, the composition and thickness of the composite material layer, 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。慣用として、鏡部及び胴部を補強する繊維強化複合材料層を「ヘリカル層」、胴部を補強する繊維強化複合材料層を「フープ層」と称する。 Hoop winding and helical winding are known as methods for winding the resin-impregnated reinforcing fiber bundle. Conventionally, the fiber-reinforced composite material layer that reinforces the mirror portion and the body portion is referred to as a "helical layer", and the fiber-reinforced composite material layer that reinforces the body portion is referred to as a "hoop layer".

(硬化工程)
硬化工程は、圧力容器中間体を加熱し、樹脂含浸強化繊維束に含まれるマトリックス樹脂組成物を硬化させる工程である。硬化温度、硬化時間は、マトリックス樹脂組成物の配合組成に応じて決定される。加熱する方法は、真空バッグとヒーターを用いる方法、ラッピングテープを巻き付けて圧力を付与しオーブン中で加熱する方法、圧力容器内部に加圧物質を充填し内圧をかけながら加熱する方法等が用いられる。
(Curing process)
The curing step is a step of heating the pressure vessel intermediate to cure the matrix resin composition contained in the resin-impregnated reinforcing fiber bundle. The curing temperature and curing time are determined according to the compounding composition of the matrix resin composition. As a method of heating, a method of using a vacuum bag and a heater, a method of wrapping a wrapping tape to apply pressure and heating in an oven, a method of filling a pressure vessel with a pressurized substance and heating while applying internal pressure, etc. are used. ..

<複合材料補強圧力容器>
以上のようにして得られる複合材料補強圧力容器も本発明の範疇である。つまり、本発明に係る複合材料補強圧力容器は、強化繊維束を備え、前記強化繊維束には、下記成分(A)、成分(B)及び成分(C’)を含むマトリックス樹脂組成物が含浸しており、かつ、当該マトリックス樹脂組成物が硬化している強化繊維束を補強層としている。
成分(A):エポキシ樹脂
成分(B):エポキシ樹脂硬化剤
成分(C’):塩化ビニル系共重合体
成分(C’)は、上述の成分(C)に起因するものであり、複合材料補強圧力容器の一部となっているときには粒子状であった成分(C)が、溶解するなどして非粒子状となっており、好ましくは成分(A)と相溶している。
<Composite reinforcement pressure vessel>
The composite material reinforced pressure vessel obtained as described above is also within the scope of the present invention. That is, the composite material reinforcing pressure vessel according to the present invention includes a reinforcing fiber bundle, and the reinforcing fiber bundle is impregnated with a matrix resin composition containing the following components (A), component (B) and component (C'). The reinforcing fiber bundle in which the matrix resin composition is cured is used as the reinforcing layer.
Component (A): Epoxy resin component (B): Epoxy resin curing agent component (C'): Vinyl chloride-based copolymer component (C') is derived from the above-mentioned component (C) and is a composite material. The component (C), which was particulate when it was a part of the reinforcing pressure vessel, has become non-particulate by being dissolved, and is preferably compatible with the component (A).

〔付記事項〕
以上のように、本発明に係るトウプリプレグでは、前記マトリックス樹脂組成物の30℃における粘度が3Pa・s以上、300Pa・s以下であることがより好ましい。
[Additional notes]
As described above, in the tow prepreg according to the present invention, it is more preferable that the viscosity of the matrix resin composition at 30 ° C. is 3 Pa · s or more and 300 Pa · s or less.

また、本発明に係るトウプリプレグは、前記成分(B)が三塩化ホウ素アミン錯体であることがより好ましい。 Further, in the tow prepreg according to the present invention, it is more preferable that the component (B) is a boron trichloride amine complex.

また、本発明に係るトウプリプレグでは、前記成分(B)の配合量が、前記成分(A)100質量部に対して5質量部以上、20質量部以下であり、かつ、前記成分(C)の配合量が、前記成分(A)100質量部に対して1質量部以上、30質量部以下であることがより好ましい。 Further, in the tow prepreg according to the present invention, the blending amount of the component (B) is 5 parts by mass or more and 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the component (A), and the component (C). Is more preferably 1 part by mass or more and 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the component (A).

また、本発明に係るトウプリプレグでは、前記成分(C)は、常温で粒子状であり、常温より高い温度で、且つ、前記マトリックス樹脂組成物の硬化温度より低い温度で、前記成分(A)と相溶するものであることがより好ましい。 Further, in the tow prepreg according to the present invention, the component (C) is particulate at room temperature, is higher than room temperature, and is lower than the curing temperature of the matrix resin composition. It is more preferable that it is compatible with.

また、本発明に係るトウプリプレグでは、前記強化繊維束が炭素繊維束であることがより好ましい。 Further, in the tow prepreg according to the present invention, it is more preferable that the reinforcing fiber bundle is a carbon fiber bundle.

また、本発明に係る複合材料補強圧力容器では、前記トウプリプレグを硬化したものが、金属ライナー又は樹脂ライナーに巻き付いているものであることがより好ましい。 Further, in the composite material reinforced pressure vessel according to the present invention, it is more preferable that the cured tow prepreg is wound around a metal liner or a resin liner.

各例で用いた樹脂組成物の原料、調製方法、及び各物性の測定方法を以下に示す。各マトリックス樹脂組成物の組成、及び物性の測定結果を表1〜3にまとめて示す。なお、表1〜3中の各成分の数値は、マトリックス樹脂組成物に配合する各成分の質量部数を表す。但し、本発明の範囲を実施例に限定するものではない。 The raw materials, preparation methods, and methods for measuring each physical property of the resin composition used in each example are shown below. Tables 1 to 3 summarize the composition of each matrix resin composition and the measurement results of the physical properties. The numerical values of each component in Tables 1 to 3 represent the number of parts by mass of each component to be blended in the matrix resin composition. However, the scope of the present invention is not limited to the examples.

<原料>
<成分(A)>
・jER828
「製品名」jER828
「成分」ビスフェノールA型エポキシ樹脂(2官能エポキシ樹脂;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)
(エポキシ当量:189g/eq)
「供給元」三菱化学株式会社
・CY184
「製品名」アラルダイト
「成分」ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル
(エポキシ当量:158g/eq)
「供給元」ハンツマン・ジャパン株式会社。
<Raw materials>
<Ingredient (A)>
・ JER828
"Product name" jER828
"Ingredients" Bisphenol A type epoxy resin (bifunctional epoxy resin; bisphenol A diglycidyl ether type epoxy resin)
(Epoxy equivalent: 189 g / eq)
"Supplier" Mitsubishi Chemical Corporation, CY184
"Product name" Araldite "Ingredients" Hexahydrophthalic acid diglycidyl ester (epoxy equivalent: 158 g / eq)
"Supplier" Huntsman Japan Co., Ltd.

<任意成分を成分(A)に分散したマスターバッチ型のゴム粒子分散エポキシ樹脂>
・MX−257
「製品名」カネエースMX−257
「成分」ビスフェノールA型エポキシ樹脂(2官能エポキシ樹脂。エポキシ当量:189g/eq):63質量%、及びブタジエン系コアシェル型ゴム粒子(体積平均粒径:200nm):37質量%
「供給元」株式会社カネカ。
<Masterbatch type rubber particle dispersion epoxy resin in which arbitrary components are dispersed in component (A)>
・ MX-257
"Product name" Kane Ace MX-257
"Component" Bisphenol A type epoxy resin (bifunctional epoxy resin. Epoxy equivalent: 189 g / eq): 63% by mass, and butadiene-based core-shell type rubber particles (volume average particle size: 200 nm): 37% by mass.
"Supplier" Kaneka Corporation.

<成分(B)>
・DY9577
「製品名」DY9577
「成分」三塩化ホウ素アミン錯体
「供給元」ハンツマン・ジャパン株式会社。
<Ingredient (B)>
・ DY9577
"Product name" DY9577
"Ingredients" Boron trichloride amine complex "Supplier" Huntsman Japan Co., Ltd.

<成分(C)>
・PSL−290R
「製品名」PSL−290R(ペーストPVC)
「成分」塩化ビニル重合物
「供給元」株式会社カネカ
・PSL−675
「製品名」PSL−675(ペーストPVC)
「成分」塩化ビニル重合物
「供給元」株式会社カネカ
・PSH−24
「製品名」PSH−24(ペーストPVC)
「成分」塩化ビニル重合物
「供給元」株式会社カネカ
・PCH−72
「製品名」PCH−72(ペーストPVC)
「成分」塩化ビニル・酢酸ビニル共重合物
「供給元」株式会社カネカ
・PCH−12
「製品名」PCH−12(ペーストPVC)
「成分」塩化ビニル・酢酸ビニル共重合物
「供給元」株式会社カネカ
・PCH−843
「製品名」PCH−843(ペーストPVC)
「成分」塩化ビニル・酢酸ビニル共重合物
「供給元」株式会社カネカ。
<Component (C)>
・ PSL-290R
"Product name" PSL-290R (paste PVC)
"Ingredients" Vinyl chloride polymer "Supplier" Kaneka Corporation PSL-675
"Product name" PSL-675 (paste PVC)
"Ingredients" Vinyl chloride polymer "Supplier" Kaneka Corporation PSH-24
"Product name" PSH-24 (paste PVC)
"Ingredients" Vinyl chloride polymer "Supplier" Kaneka Corporation PCH-72
"Product name" PCH-72 (paste PVC)
"Ingredients" Vinyl chloride / vinyl acetate copolymer "Supplier" Kaneka Corporation PCH-12
"Product name" PCH-12 (paste PVC)
"Ingredients" Vinyl chloride / vinyl acetate copolymer "Supplier" Kaneka Corporation PCH-843
"Product name" PCH-843 (paste PVC)
"Ingredients" Vinyl chloride / vinyl acetate copolymer "Supplier" Kaneka Corporation.

<成分(C)に該当しない粒子>
・102A
「製品名」ポラライト102A
「成分」表面アミノシラン処理カオリン
「供給元」株式会社イメリス ミネラルズ・ジャパン。
<Particles that do not correspond to component (C)>
・ 102A
"Product name" Polarite 102A
"Ingredients" Surface aminosilane treated kaolin "Supplier" Imeris Minerals Japan Co., Ltd.

<任意成分>
・BYK−A506
「製品名」BYK−A506
「成分」破泡性ポリシロキサン溶液
「供給元」ビックケミージャパン株式会社。
<Arbitrary ingredient>
・ BYK-A506
"Product name" BYK-A506
"Ingredients" Foam-breaking polysiloxane solution "Supplier" Big Chemie Japan Co., Ltd.

〔実施例及び比較例〕
<実施例1>
(マトリックス樹脂組成物の調製)
75質量部のカネエースMX−257に対して5質量部のペースト塩化ビニル樹脂PCH−12を混合した。当該混合物を、三本ロールミルを使用してさらに混合して、マスターバッチとした。ガラスフラスコにマスターバッチと、25質量部のアラルダイトCY184と、10質量部のDY9577と、0.3質量部のBYK−A506とを秤量し、ウォーターバスを用いて40℃〜50℃程度に加温しながら均一になるまで撹拌し、マトリックス樹脂組成物を得た。
[Examples and Comparative Examples]
<Example 1>
(Preparation of matrix resin composition)
5 parts by mass of paste vinyl chloride resin PCH-12 was mixed with 75 parts by mass of Kaneace MX-257. The mixture was further mixed using a three-roll mill to form a masterbatch. A masterbatch, 25 parts by mass of Araldite CY184, 10 parts by mass of DY9577, and 0.3 parts by mass of BYK-A506 are weighed in a glass flask and heated to about 40 ° C. to 50 ° C. using a water bath. While stirring until uniform, a matrix resin composition was obtained.

(トウプリプレグの作製)
強化繊維束として、フィラメント数30,000本の炭素繊維「37−800WD」(三菱レイヨンカーボンファイバーアンドコンポジッツ株式会社製、引張強度5520MPa、引張弾性率255GPa)を用いてトウプリプレグを作製した。
(Making tow prepreg)
As a reinforcing fiber bundle, a tow prepreg was prepared using a carbon fiber "37-800WD" having 30,000 filaments (manufactured by Mitsubishi Rayon Carbon Fiber and Composits Co., Ltd., tensile strength 5520 MPa, tensile elastic modulus 255 GPa).

具体的な作製方法を以下に示す。クリールから強化繊維束を送り出し、表面温度が100℃程度に加温された開繊バーを通し、幅を10mmから15mmに拡幅させた。拡幅された強化繊維束を、40℃程度に加温されたマトリックス樹脂組成物が塗工されたタッチロールに接触させ、強化繊維束にマトリックス樹脂組成物を供給した。マトリックス樹脂組成物が供給された強化繊維束を、50〜60℃程度に加温された含浸ロールに擦過させることにより、マトリックス樹脂組成物を強化繊維束内部まで含浸させた後、ワインダーにて紙管に巻き取りトウプリプレグを得た。なお、ドクターブレードとタッチロールとの間のクリアランスを調整することによって、強化繊維束に対する樹脂の付着量(すなわちトウプリプレグの樹脂含有率)を約24質量%に調整した。 The specific production method is shown below. The reinforcing fiber bundle was sent out from the creel, and the width was widened from 10 mm to 15 mm through an opening bar whose surface temperature was heated to about 100 ° C. The widened reinforcing fiber bundle was brought into contact with a touch roll coated with the matrix resin composition heated to about 40 ° C., and the matrix resin composition was supplied to the reinforcing fiber bundle. The reinforcing fiber bundle to which the matrix resin composition is supplied is rubbed against an impregnated roll heated to about 50 to 60 ° C. to impregnate the inside of the reinforcing fiber bundle with the matrix resin composition, and then paper is used with a winder. A tow prepreg was obtained by winding it on a tube. By adjusting the clearance between the doctor blade and the touch roll, the amount of resin adhered to the reinforcing fiber bundle (that is, the resin content of the tow prepreg) was adjusted to about 24% by mass.

(複合材料補強圧力容器の製造)
得られたトウプリプレグを、FW装置を用いて、容量9リットルのアルミニウム製ライナー(全長:540mm、胴部長さ:415mm、胴部外径:163mm、胴部の中央での肉厚:3mm)に巻き付けた。使用したアルミニウム製のライナーは、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からなるものである。
(Manufacturing of composite material reinforced pressure vessel)
Using a FW device, the obtained tow prepreg was applied to an aluminum liner with a capacity of 9 liters (total length: 540 mm, body length: 415 mm, body outer diameter: 163 mm, wall thickness at the center of the body: 3 mm). Wrapped around. The aluminum liner used is made of a material obtained by heat-treating the aluminum material specified in JIS H 4040 A6061-T6.

トウプリプレグを、紙管から巻き出し、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へ巻き付けた。 The tow prepreg was unwound from the paper tube, adjusted in position via the guide roll, and then wound around the liner as follows.

まず、ライナーの胴部に接する一層目として、胴部上にライナーの回転軸方向に対し88.6°をなすよう、トウプリプレグを巻き付けた。その後、ライナーの回転軸方向に対し11.0°の角度でトウプリプレグを巻き付け、ライナーの鏡部を補強するヘリカル層を積層し、以降、表4に示す「ラミネートNo.3〜8」に記載の角度でトウプリプレグ順次をライナーに巻き付けて、圧力容器中間体を作製した。 First, as the first layer in contact with the body of the liner, a toe prepreg was wound around the body so as to form 88.6 ° with respect to the rotation axis direction of the liner. After that, the tow prepreg was wound at an angle of 11.0 ° with respect to the rotation axis direction of the liner, and a helical layer for reinforcing the mirror portion of the liner was laminated, and thereafter, described in "Laminate Nos. 3 to 8" shown in Table 4. A pressure vessel intermediate was prepared by winding the toe prepreg sequence around the liner at the angle of.

得られた圧力容器中間体をFW装置から外し、加熱炉内に吊り下げて、炉内温度を2℃/分で110℃まで昇温した後、110℃で2時間保持して硬化させた。その後、炉内温度を1℃/分で60℃まで冷却し、複合材料補強圧力容器を得た。 The obtained pressure vessel intermediate was removed from the FW device, suspended in a heating furnace, the temperature inside the furnace was raised to 110 ° C. at 2 ° C./min, and then held at 110 ° C. for 2 hours for curing. Then, the temperature in the furnace was cooled to 60 ° C. at 1 ° C./min to obtain a composite material reinforcing pressure vessel.

(トウプリプレグの解舒性、形態保持性、工程通過性の評価)
上記の通りに複合材料補強圧力容器を製造する際、トウプリプレグの解舒性、形態保持性、及び工程通過性のいずれも問題が生じることなく複合材料補強圧力容器を製造できた場合は「○」、少し問題はあるが凡そ安定して複合材料補強圧力容器を製造できた場合は「△」、いずれかに明らかな問題が生じた場合は「×」と評価した。結果を表2に示す。
(Evaluation of toe prepreg unresolvability, morphological retention, and process passability)
When manufacturing a composite material reinforced pressure vessel as described above, if the composite material reinforced pressure vessel can be manufactured without any problems in the unresolvability, shape retention, and process passability of the tow prepreg, "○" Although there were some problems, it was evaluated as "Δ" when the composite material reinforced pressure vessel could be manufactured in a stable manner, and as "x" when any obvious problem occurred. The results are shown in Table 2.

(複合材料補強圧力容器の破壊圧力測定試験)
水圧破壊試験機に複合材料補強圧力容器をセットし、複合材料補強圧力容器内に水を満たした後、昇圧速度15MPa/分で複合材料補強圧力容器に水圧を負荷し、複合材料補強圧力容器が破裂したときの水圧を記録して複合材料補強圧力容器の破壊圧力とした。結果を表3に示す。
(Breaking pressure measurement test of composite material reinforced pressure vessel)
After setting the composite material reinforced pressure vessel in the hydraulic failure tester and filling the composite material reinforced pressure vessel with water, the composite material reinforced pressure vessel is loaded with water pressure at a pressurization rate of 15 MPa / min to make the composite material reinforced pressure vessel. The water pressure at the time of rupture was recorded and used as the breaking pressure of the composite material reinforced pressure vessel. The results are shown in Table 3.

(タック試験)
トウプリプレグのタックは以下のタック試験で測定した。
(Tack test)
The tack of the toe prepreg was measured by the following tack test.

装置:タックテスターTA−500(株式会社ユービーエム製)
プランジャーの試料(測定対象であるトウプリプレグ)との接触面積:3.131cm
プランジャー押しつけ時間:10秒間
プランジャー押しつけ圧力:90,000Pa
プランジャー上昇速度:1mm/秒
測定温度:23℃
測定湿度:50%RH
手順:
(1)トウプリプレグを試料台に置き固定する。この際、プランジャーと接触するトウプリプレグの面は当該トウプリプレグが紙管に巻かれていたときに見えていなかった面(すなわち紙管側の面)とする。
(2)プランジャーを、トウプリプレグに90,000Paの圧力をかけて10秒間押し当てる。
(3)プランジャーを1mm/秒で上昇させる。
(4)プランジャーを上昇させる間のストレス値の最大値を最大ストレス値とし、合計5回測定して得られた最大ストレス値の平均値を平均最大ストレス値とした。結果を表1、2、3に示す。
Equipment: Tuck tester TA-500 (manufactured by UBM Co., Ltd.)
Contact area of the plunger with the sample (toe prepreg to be measured): 3.131 cm 2
Plunger pressing time: 10 seconds Plunger pressing pressure: 90,000 Pa
Plunger rising speed: 1 mm / sec Measurement temperature: 23 ° C
Measured humidity: 50% RH
procedure:
(1) Place the toe prepreg on the sample table and fix it. At this time, the surface of the toe prepreg that comes into contact with the plunger is the surface that was not visible when the toe prepreg was wound around the paper tube (that is, the surface on the paper tube side).
(2) The plunger is pressed against the toe prepreg with a pressure of 90,000 Pa for 10 seconds.
(3) Raise the plunger at 1 mm / sec.
(4) The maximum value of the stress value while raising the plunger was defined as the maximum stress value, and the average value of the maximum stress values obtained by measuring a total of 5 times was defined as the average maximum stress value. The results are shown in Tables 1, 2 and 3.

<実施例2>
実施例1で用いたペースト塩化ビニル樹脂PCH−12の配合量を10質量部とした以外は実施例1と同様にマトリックス樹脂組成物を調製し、トウプリプレグの作製、複合材料補強圧力容器の製造、トウプリプレグの解舒性、形態保持性、工程通過性の評価、タック試験を行った。結果を表1、2に示す。
<Example 2>
A matrix resin composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the paste vinyl chloride resin PCH-12 used in Example 1 was 10 parts by mass, preparation of a tow prepreg, and production of a composite material reinforced pressure vessel. , Evaluation of unresolvability, morphological retention, and process passability of toe prepreg, and tack test were performed. The results are shown in Tables 1 and 2.

<実施例3>
実施例1で用いたペースト塩化ビニル樹脂PCH−12の配合量を15質量部とした以外は実施例1と同様にマトリックス樹脂組成物を調製し、トウプリプレグの作製、タック試験を行った。結果を表1に示す。
<Example 3>
A matrix resin composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the paste vinyl chloride resin PCH-12 used in Example 1 was 15 parts by mass, and a tow prepreg was prepared and a tack test was carried out. The results are shown in Table 1.

<実施例4>
(マトリックス樹脂組成物の調製)
jER828とペースト塩化ビニル樹脂PCH−72とを1:1の比で混合した。当該混合物を三本ロールミルを使用してさらに混合して、マスターバッチとした。ガラスフラスコにマスターバッチ、jER828、DY9577、及びBYK−A506を表2に示す量になるように秤量し、ウォーターバスを用いて40℃〜50℃程度に加温しながら均一になるまで撹拌し、マトリックス樹脂組成物を得た。
<Example 4>
(Preparation of matrix resin composition)
jER828 and the paste vinyl chloride resin PCH-72 were mixed in a ratio of 1: 1. The mixture was further mixed using a three-roll mill to form a masterbatch. Weigh the masterbatch, jER828, DY9577, and BYK-A506 into a glass flask to the amounts shown in Table 2, and stir with a water bath while heating to about 40 ° C. to 50 ° C. until uniform. A matrix resin composition was obtained.

(トウプリプレグの作製、複合材料補強圧力容器の製造、トウプリプレグの解舒性、形態保持性、工程通過性の評価、破壊圧力測定試験、タック試験)
実施例1と同様に行った。結果を表1、2、3に示す。
(Manufacture of tow prepreg, manufacture of composite material reinforced pressure vessel, evaluation of toe prepreg unresolvability, morphological retention, process passability, fracture pressure measurement test, tack test)
This was done in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1, 2 and 3.

<実施例5>
(マトリックス樹脂組成物の調製)
jER828とペースト塩化ビニル樹脂PCH−72とを1:1の比で混合した。当該混合物を三本ロールミルを使用してさらに混合して、マスターバッチとした。ガラスフラスコにマスターバッチ、jER828、CY184、DY9577、及びBYK−A506を表2に示す量になるように秤量し、ウォーターバスを用いて40℃〜50℃程度に加温しながら均一になるまで撹拌し、マトリックス樹脂組成物を得た。
<Example 5>
(Preparation of matrix resin composition)
jER828 and the paste vinyl chloride resin PCH-72 were mixed in a ratio of 1: 1. The mixture was further mixed using a three-roll mill to form a masterbatch. Weigh the masterbatch, jER828, CY184, DY9577, and BYK-A506 into a glass flask to the amounts shown in Table 2, and stir until uniform while heating to about 40 ° C to 50 ° C using a water bath. Then, a matrix resin composition was obtained.

(トウプリプレグの作製、複合材料補強圧力容器の製造、トウプリプレグの解舒性、形態保持性、工程通過性の評価、タック試験)
実施例1と同様に行った。結果を表2に示す。
(Manufacture of tow prepreg, manufacture of composite material reinforced pressure vessel, unfoldability, morphological retention, process passability evaluation of tow prepreg, tack test)
This was done in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

<実施例6>
(マトリックス樹脂組成物の調製)
75質量部のカネエースMX−257に対して10質量部のペースト塩化ビニル樹脂PCH−72を混合した。当該混合物を三本ロールミルを使用してさらに混合して、マスターバッチとした。ガラスフラスコにマスターバッチ、CY184、DY9577、及びBYK−A506を表2に示す量になるように秤量し、ウォーターバスを用いて40℃〜50℃程度に加温しながら均一になるまで撹拌し、マトリックス樹脂組成物を得た。
<Example 6>
(Preparation of matrix resin composition)
10 parts by mass of the paste vinyl chloride resin PCH-72 was mixed with 75 parts by mass of Kaneace MX-257. The mixture was further mixed using a three-roll mill to form a masterbatch. Weigh the masterbatch, CY184, DY9577, and BYK-A506 into a glass flask to the amounts shown in Table 2, and stir with a water bath while heating to about 40 ° C. to 50 ° C. until uniform. A matrix resin composition was obtained.

(トウプリプレグの作製、複合材料補強圧力容器の製造、トウプリプレグの解舒性、形態保持性、工程通過性の評価、タック試験)
実施例1と同様に行った。結果を表2に示す。
(Manufacture of tow prepreg, manufacture of composite material reinforced pressure vessel, unfoldability, morphological retention, process passability evaluation of tow prepreg, tack test)
This was done in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

<実施例7>
(マトリックス樹脂組成物の調製)
75質量部のカネエースMX−257に対して5質量部のペースト塩化ビニル樹脂PCH−843を混合した。当該混合物を三本ロールミルを使用してさらに混合して、マスターバッチとした。ガラスフラスコにマスターバッチ、CY184、DY9577、及びBYK−A506を表2に示す量になるように秤量し、ウォーターバスを用いて40℃〜50℃程度に加温しながら均一になるまで撹拌し、マトリックス樹脂組成物を得た。
<Example 7>
(Preparation of matrix resin composition)
5 parts by mass of the paste vinyl chloride resin PCH-843 was mixed with 75 parts by mass of Kaneace MX-257. The mixture was further mixed using a three-roll mill to form a masterbatch. Weigh the masterbatch, CY184, DY9577, and BYK-A506 into a glass flask to the amounts shown in Table 2, and stir with a water bath while heating to about 40 ° C. to 50 ° C. until uniform. A matrix resin composition was obtained.

(トウプリプレグの作製、複合材料補強圧力容器の製造、トウプリプレグの解舒性、形態保持性、工程通過性の評価、破壊圧力測定試験、タック試験)
実施例1と同様に行った。結果を表2、3に示す。
(Manufacture of tow prepreg, manufacture of composite material reinforced pressure vessel, evaluation of toe prepreg unresolvability, morphological retention, process passability, fracture pressure measurement test, tack test)
This was done in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 2 and 3.

<実施例8>
(マトリックス樹脂組成物の調製)
75質量部のカネエースMX−257に対して10質量部のペースト塩化ビニル樹脂PCH−843を混合した。当該混合物を三本ロールミルを使用してさらに混合して、マスターバッチとした。ガラスフラスコにマスターバッチ、CY184、DY9577、及びBYK−A506を表2に示す量になるように秤量し、ウォーターバスを用いて40℃〜50℃程度に加温しながら均一になるまで撹拌し、マトリックス樹脂組成物を得た。
<Example 8>
(Preparation of matrix resin composition)
10 parts by mass of the paste vinyl chloride resin PCH-843 was mixed with 75 parts by mass of Kaneace MX-257. The mixture was further mixed using a three-roll mill to form a masterbatch. Weigh the masterbatch, CY184, DY9577, and BYK-A506 into a glass flask to the amounts shown in Table 2, and stir with a water bath while heating to about 40 ° C. to 50 ° C. until uniform. A matrix resin composition was obtained.

(トウプリプレグの作製、複合材料補強圧力容器の製造、トウプリプレグの解舒性、形態保持性、工程通過性の評価、タック試験)
実施例1と同様に行った。結果を表2に示す。
(Manufacture of tow prepreg, manufacture of composite material reinforced pressure vessel, unfoldability, morphological retention, process passability evaluation of tow prepreg, tack test)
This was done in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

<実施例9>
(マトリックス樹脂組成物の調製)
75質量部のカネエースMX−257に対して10質量部のペースト塩化ビニル樹脂PSL−290Rを混合した。当該混合物を三本ロールミルを使用してさらに混合して、マスターバッチとした。ガラスフラスコにマスターバッチ、CY184、DY9577、及びBYK−A506を表2に示す量になるように秤量し、ウォーターバスを用いて40℃〜50℃程度に加温しながら均一になるまで撹拌し、マトリックス樹脂組成物を得た。
<Example 9>
(Preparation of matrix resin composition)
10 parts by mass of paste vinyl chloride resin PSL-290R was mixed with 75 parts by mass of Kaneace MX-257. The mixture was further mixed using a three-roll mill to form a masterbatch. Weigh the masterbatch, CY184, DY9577, and BYK-A506 into a glass flask to the amounts shown in Table 2, and stir with a water bath while heating to about 40 ° C. to 50 ° C. until uniform. A matrix resin composition was obtained.

(トウプリプレグの作製、複合材料補強圧力容器の製造、トウプリプレグの解舒性、形態保持性、工程通過性の評価、タック試験)
実施例1と同様に行った。結果を表2に示す。
(Manufacture of tow prepreg, manufacture of composite material reinforced pressure vessel, unfoldability, morphological retention, process passability evaluation of tow prepreg, tack test)
This was done in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

<実施例10>
(マトリックス樹脂組成物の調製)
75質量部のカネエースMX−257に対して10質量部のペースト塩化ビニル樹脂PSL−675を混合した。当該混合物を三本ロールミルを使用してさらに混合して、マスターバッチとした。ガラスフラスコにマスターバッチ、CY184、DY9577、及びBYK−A506を表2に示す量になるように秤量し、ウォーターバスを用いて40℃〜50℃程度に加温しながら均一になるまで撹拌し、マトリックス樹脂組成物を得た。
<Example 10>
(Preparation of matrix resin composition)
10 parts by mass of the paste vinyl chloride resin PSL-675 was mixed with 75 parts by mass of Kaneace MX-257. The mixture was further mixed using a three-roll mill to form a masterbatch. Weigh the masterbatch, CY184, DY9577, and BYK-A506 into a glass flask to the amounts shown in Table 2, and stir with a water bath while heating to about 40 ° C. to 50 ° C. until uniform. A matrix resin composition was obtained.

(トウプリプレグの作製、複合材料補強圧力容器の製造、トウプリプレグの解舒性、形態保持性、工程通過性の評価、タック試験)
実施例1と同様に行った。結果を表2に示す。
(Manufacture of tow prepreg, manufacture of composite material reinforced pressure vessel, unfoldability, morphological retention, process passability evaluation of tow prepreg, tack test)
This was done in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

<実施例11>
(マトリックス樹脂組成物の調製)
75質量部のカネエースMX−257に対して10質量部のペースト塩化ビニル樹脂PSH−24を混合した。当該混合物を三本ロールミルを使用してさらに混合して、マスターバッチとした。ガラスフラスコにマスターバッチ、CY184、DY9577、及びBYK−A506を表2に示す量になるように秤量し、ウォーターバスを用いて40℃〜50℃程度に加温しながら均一になるまで撹拌し、マトリックス樹脂組成物を得た。
<Example 11>
(Preparation of matrix resin composition)
10 parts by mass of paste vinyl chloride resin PSH-24 was mixed with 75 parts by mass of Kaneace MX-257. The mixture was further mixed using a three-roll mill to form a masterbatch. Weigh the masterbatch, CY184, DY9577, and BYK-A506 into a glass flask to the amounts shown in Table 2, and stir with a water bath while heating to about 40 ° C. to 50 ° C. until uniform. A matrix resin composition was obtained.

(トウプリプレグの作製、複合材料補強圧力容器の製造、トウプリプレグの解舒性、形態保持性、工程通過性の評価、タック試験)
実施例1と同様に行った。結果を表2に示す。
(Manufacture of tow prepreg, manufacture of composite material reinforced pressure vessel, unfoldability, morphological retention, process passability evaluation of tow prepreg, tack test)
This was done in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

<比較例1>
(マトリックス樹脂組成物の調製)
ガラスフラスコにカネエースMX−257、CY184、DY9577、及びBYK−A506を表2に示す量になるように秤量し、ウォーターバスを用いて40℃〜50℃程度に加温しながら均一になるまで撹拌し、マトリックス樹脂組成物を得た。
<Comparative example 1>
(Preparation of matrix resin composition)
Weigh Kaneace MX-257, CY184, DY9577, and BYK-A506 in a glass flask to the amounts shown in Table 2, and stir while heating to about 40 ° C to 50 ° C using a water bath until uniform. Then, a matrix resin composition was obtained.

(トウプリプレグの作製、複合材料補強圧力容器の製造、トウプリプレグの解舒性、形態保持性、工程通過性の評価、タック試験)
実施例1と同様に行った。結果を表2に示す。
(Manufacture of tow prepreg, manufacture of composite material reinforced pressure vessel, unfoldability, morphological retention, process passability evaluation of tow prepreg, tack test)
This was done in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

<比較例2>
(マトリックス樹脂組成物の調製)
ガラスフラスコにjER828、DY9577、及びBYK−A506を表2に示す量になるように秤量し、ウォーターバスを用いて40℃〜50℃程度に加温しながら均一になるまで撹拌し、マトリックス樹脂組成物を得た。
<Comparative example 2>
(Preparation of matrix resin composition)
Weigh jER828, DY9577, and BYK-A506 into a glass flask to the amounts shown in Table 2, and stir with a water bath while heating to about 40 ° C. to 50 ° C. until uniform, and the matrix resin composition. I got something.

(トウプリプレグの作製、複合材料補強圧力容器の製造、トウプリプレグの解舒性、形態保持性、工程通過性の評価、タック試験)
実施例1と同様に行った。結果を表2に示す。
(Manufacture of tow prepreg, manufacture of composite material reinforced pressure vessel, unfoldability, morphological retention, process passability evaluation of tow prepreg, tack test)
This was done in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

<比較例3>
(マトリックス樹脂組成物の調製)
75質量部のカネエースMX−257に対して5質量部のポラライト102Aを混合した。当該混合物を三本ロールミルを使用してさらに混合して、マスターバッチとした。ガラスフラスコにマスターバッチ、CY184、DY9577、及びBYK−A506を表3に示す量になるように秤量し、ウォーターバスを用いて40℃〜50℃程度に加温しながら均一になるまで撹拌し、マトリックス樹脂組成物を得た。
<Comparative example 3>
(Preparation of matrix resin composition)
5 parts by mass of Polarite 102A was mixed with 75 parts by mass of Kaneace MX-257. The mixture was further mixed using a three-roll mill to form a masterbatch. Weigh the masterbatch, CY184, DY9577, and BYK-A506 into a glass flask to the amounts shown in Table 3, and stir until uniform while heating to about 40 ° C. to 50 ° C. using a water bath. A matrix resin composition was obtained.

(トウプリプレグの作製、複合材料補強圧力容器の製造、トウプリプレグの解舒性、形態保持性、工程通過性の評価、破壊圧力測定試験、タック試験)
実施例1と同様に行った。結果を表3に示す。
(Manufacture of tow prepreg, manufacture of composite material reinforced pressure vessel, evaluation of toe prepreg unresolvability, morphological retention, process passability, fracture pressure measurement test, tack test)
This was done in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.

Figure 2020158780
Figure 2020158780

Figure 2020158780
Figure 2020158780

Figure 2020158780
Figure 2020158780

Figure 2020158780
Figure 2020158780

表1から、マトリックス樹脂組成物中の成分(C)の添加量の増加に伴い、トウプリプレグの平均最大ストレス値(タック)が低下しており、マトリックス樹脂組成物への成分(C)の添加によりトウプリプレグの平均最大ストレス値(タック)を適正な範囲に調整可能であると分かる。 From Table 1, as the amount of the component (C) added to the matrix resin composition increased, the average maximum stress value (tack) of the tow prepreg decreased, and the addition of the component (C) to the matrix resin composition. It can be seen that the average maximum stress value (tack) of the toe prepreg can be adjusted within an appropriate range.

表2から、マトリックス樹脂組成物の30℃のときの粘度、及びトウプリプレグの平均最大ストレス値(タック)が上述の好ましい範囲である場合に、トウプリプレグの解舒性、形態保持性、及び工程通過性が好ましい状態にあることが分かる。比較例1はマトリックス樹脂組成物中に成分(C)を含まないためタックが強く、FW行程中にトウが折りたたまれたまま開かなくなる等の形態保持性、工程通過性で大きな問題が生じた。また、比較例2ではマトリックス樹脂組成物の30℃のときの粘度が低すぎるため、作製したトウプリプレグは非常に柔らかく、さらに成分(C)を含まないためトウプリプレグの平均最大ストレス値(タック)が上述の好ましい範囲であるにもかかわらず、FW行程中にトウプリプレグが折りたたまれたり、張力がかかったりすると、マトリックス樹脂組成物の表面張力の影響によりトウが非常に細くなり、形態保持性、及び工程通過性で大きな問題が生じた。またさらに、比較例2のトウプリプレグには上述の巻き絞りの現象も見られた。 From Table 2, when the viscosity of the matrix resin composition at 30 ° C. and the average maximum stress value (tack) of the tow prepreg are within the above-mentioned preferable ranges, the tow prepreg's unfoldability, morphological retention, and steps It can be seen that the passability is in a preferable state. In Comparative Example 1, since the matrix resin composition did not contain the component (C), the tack was strong, and there were major problems in morphological retention and process passability, such as the toe being folded and not opened during the FW process. Further, in Comparative Example 2, since the viscosity of the matrix resin composition at 30 ° C. was too low, the prepared tow prepreg was very soft, and since it did not contain the component (C), the average maximum stress value (tack) of the toe prepreg was obtained. However, when the tow prepreg is folded or tensioned during the FW stroke, the toe becomes very thin due to the influence of the surface tension of the matrix resin composition, and the shape retention property, And there was a big problem in process passability. Furthermore, the above-mentioned winding-drawing phenomenon was also observed in the toe prepreg of Comparative Example 2.

表3から、本発明に係る複合材料補強圧力容器は高品位であるため優れた破壊圧力を示すことが分かる。比較例3は成分(C)に含まれない粒子として無機粒子のポラライト102Aを使用した。無機粒子はトウプリプレグの解舒性、形態保持性、工程通過性の適正化といった観点では成分(C)と同様の効果を有していることが分かる。しかし、無機粒子のポラライト102Aは成分(C)と異なり複合材料補強圧力容器を成形した後もその粒子形状を維持しており、これに起因した多数空隙が比較例3の複合材料補強圧力容器中に生じている。当該空隙は複合材料補強圧力容器に内圧が付加された際に破壊の起点となるため複合材料補強圧力容器の破壊圧力を著しく低下させてしまう。実際に、比較例3の複合材料補強圧力容器の破壊圧力は低かった。 From Table 3, it can be seen that the composite material reinforced pressure vessel according to the present invention exhibits excellent breaking pressure because of its high quality. In Comparative Example 3, inorganic particles Polarite 102A were used as particles not contained in the component (C). It can be seen that the inorganic particles have the same effects as the component (C) in terms of optimizing the unfoldability, morphological retention, and process passability of the tow prepreg. However, unlike the component (C), the inorganic particle Polarite 102A maintains its particle shape even after the composite material reinforcing pressure vessel is molded, and a large number of voids resulting from this are present in the composite material reinforcing pressure vessel of Comparative Example 3. Is occurring in. Since the void becomes the starting point of fracture when the internal pressure is applied to the composite material reinforcing pressure vessel, the breaking pressure of the composite material reinforcing pressure vessel is remarkably lowered. In fact, the breaking pressure of the composite material reinforcing pressure vessel of Comparative Example 3 was low.

なお、いずれの実施例においても、上述の方法で容易に強化繊維束にマトリックス樹脂組成物を十分に含浸させることができた。 In any of the examples, the reinforcing fiber bundle could be sufficiently impregnated with the matrix resin composition by the above-mentioned method.

本発明に係るトウプリプレグ、複合材料補強圧力容器及びその製造方法は、圧力容器に利用することができ、また、スポーツ用品、自動車、航空機、緊張材等の一般産業用途にも利用することができる。 The tow prepreg, composite material reinforced pressure vessel and its manufacturing method according to the present invention can be used for a pressure vessel, and can also be used for general industrial applications such as sports equipment, automobiles, aircraft, and tension materials. ..

Claims (4)

マトリックス樹脂組成物を含み、
前記マトリックス樹脂組成物が下記成分(A)、成分(B)及び成分(C)を含み、
前記成分(C)が、前記成分(C)を含むマトリックス樹脂組成物中に溶解していない、
トウプリプレグ。
成分(A):エポキシ樹脂
成分(B):エポキシ樹脂硬化剤
成分(C):粒子状の塩化ビニル系共重合体
Contains a matrix resin composition
The matrix resin composition contains the following component (A), component (B) and component (C).
The component (C) is not dissolved in the matrix resin composition containing the component (C).
Tow prepreg.
Component (A): Epoxy resin Component (B): Epoxy resin curing agent Component (C): Particulate vinyl chloride-based copolymer
前記成分(B)の配合量が、前記成分(A)100質量部に対して5質量部以上、20質量部以下であり、かつ、前記成分(C)の配合量が、前記成分(A)100質量部に対して1質量部以上、30質量部以下である請求項1に記載のトウプリプレグ。 The blending amount of the component (B) is 5 parts by mass or more and 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the component (A), and the blending amount of the component (C) is the component (A). The tow prepreg according to claim 1, wherein the amount is 1 part by mass or more and 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass. 下記成分(A)、成分(B)及び成分(C)を含むマトリックス樹脂組成物を強化繊維束に含浸させる含浸工程と、
マトリックス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マトリックス樹脂組成物を硬化させる硬化工程とを含み、
前記成分(C)が、前記成分(C)を含むマトリックス樹脂組成物中に溶解していない、複合材料補強圧力容器の製造方法。
成分(A):エポキシ樹脂
成分(B):エポキシ樹脂硬化剤
成分(C):粒子状の塩化ビニル系共重合体
An impregnation step of impregnating a reinforcing fiber bundle with a matrix resin composition containing the following components (A), component (B) and component (C), and
A filament winding process in which a bundle of reinforcing fibers impregnated with a matrix resin composition is wound around a liner,
It includes a curing step of heating the liner around which the reinforcing fiber bundle is wound and curing the matrix resin composition impregnated in the reinforcing fiber bundle.
A method for producing a composite material reinforced pressure vessel in which the component (C) is not dissolved in a matrix resin composition containing the component (C).
Component (A): Epoxy resin Component (B): Epoxy resin curing agent Component (C): Particulate vinyl chloride-based copolymer
前記成分(B)の配合量が、前記成分(A)100質量部に対して5質量部以上、20質量部以下であり、かつ、前記成分(C)の配合量が、前記成分(A)100質量部に対して1質量部以上、30質量部以下である請求項3に記載の複合材料補強圧力容器の製造方法。 The blending amount of the component (B) is 5 parts by mass or more and 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the component (A), and the blending amount of the component (C) is the component (A). The method for manufacturing a composite material reinforced pressure vessel according to claim 3, wherein the amount is 1 part by mass or more and 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass.
JP2020105358A 2015-11-18 2020-06-18 Manufacturing method of toe prepreg and composite reinforced pressure vessel Active JP6915733B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020105358A JP6915733B2 (en) 2015-11-18 2020-06-18 Manufacturing method of toe prepreg and composite reinforced pressure vessel

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015226076A JP6720508B2 (en) 2015-11-18 2015-11-18 Tow prepreg, composite material reinforced pressure vessel and manufacturing method thereof
JP2020105358A JP6915733B2 (en) 2015-11-18 2020-06-18 Manufacturing method of toe prepreg and composite reinforced pressure vessel

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015226076A Division JP6720508B2 (en) 2015-11-18 2015-11-18 Tow prepreg, composite material reinforced pressure vessel and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020158780A true JP2020158780A (en) 2020-10-01
JP6915733B2 JP6915733B2 (en) 2021-08-04

Family

ID=72641982

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020105358A Active JP6915733B2 (en) 2015-11-18 2020-06-18 Manufacturing method of toe prepreg and composite reinforced pressure vessel

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6915733B2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5599629A (en) * 1984-03-01 1997-02-04 Amoco Corporation High modulus prepregable epoxy resin systems
JPH09228248A (en) * 1996-02-14 1997-09-02 Toray Ind Inc Carbon fiber, its production and prepreg produced by using the carbon fiber
JP2003049050A (en) * 2001-08-06 2003-02-21 Nagase Chemtex Corp Epoxy resin composition containing pre-gelatinizing agent
JP2007537331A (en) * 2004-05-14 2007-12-20 サイテク・テクノロジー・コーポレーシヨン Self-adhesive prepreg
JP2015048453A (en) * 2013-09-04 2015-03-16 三菱レイヨン株式会社 Epoxy resin composition, tow prepreg and pressure container
JP2015098584A (en) * 2013-10-17 2015-05-28 三菱レイヨン株式会社 Tow prepreg

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5599629A (en) * 1984-03-01 1997-02-04 Amoco Corporation High modulus prepregable epoxy resin systems
JPH09228248A (en) * 1996-02-14 1997-09-02 Toray Ind Inc Carbon fiber, its production and prepreg produced by using the carbon fiber
JP2003049050A (en) * 2001-08-06 2003-02-21 Nagase Chemtex Corp Epoxy resin composition containing pre-gelatinizing agent
JP2007537331A (en) * 2004-05-14 2007-12-20 サイテク・テクノロジー・コーポレーシヨン Self-adhesive prepreg
JP2015048453A (en) * 2013-09-04 2015-03-16 三菱レイヨン株式会社 Epoxy resin composition, tow prepreg and pressure container
JP2015098584A (en) * 2013-10-17 2015-05-28 三菱レイヨン株式会社 Tow prepreg

Also Published As

Publication number Publication date
JP6915733B2 (en) 2021-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6222387B1 (en) Toe prepreg, composite material reinforced pressure vessel, and method for manufacturing composite material reinforced pressure vessel
TWI545153B (en) Epoxy resin composition, tow prepreg, pressure vessel reinforced by composite material and tendon
JP6020734B2 (en) Toe prepreg, composite material pressure vessel and manufacturing method thereof
US10934406B2 (en) Prepreg tape and use thereof
JPWO2019225442A1 (en) Toupreg and its manufacturing method, and pressure vessel manufacturing method
JP6451106B2 (en) Manufacturing method of pressure vessel
JP7172995B2 (en) Prepregs and fiber reinforced composites
JP5757309B2 (en) Epoxy resin composition, tow prepreg and pressure vessel
JP6503683B2 (en) Tow prepreg
JP6523016B2 (en) Epoxy resin composition for tow prepreg and tow prepreg
JP2015127386A (en) Tow prepreg, composite material reinforcing pressure container and method of producing the same
JP2008095222A (en) Carbon fiber strand and prepreg
JP2018158963A (en) Tow prepreg, and composite material reinforcement pressure container
JP6915733B2 (en) Manufacturing method of toe prepreg and composite reinforced pressure vessel
JP6720508B2 (en) Tow prepreg, composite material reinforced pressure vessel and manufacturing method thereof
JP2016188271A (en) Manufacturing method of prepreg
JP2004043653A (en) Slit tape prepreg and its molded product
JP2020158594A (en) Towpreg and production method thereof and production method of pressure vessel
JP2014074130A (en) Tow prepreg
JPH09136976A (en) Tow prepreg and its manufacture

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200717

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210615

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210628

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6915733

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151