JP2023147223A - Prepreg with release sheet, and fiber-reinforced composite material - Google Patents

Prepreg with release sheet, and fiber-reinforced composite material Download PDF

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JP2023147223A
JP2023147223A JP2023039383A JP2023039383A JP2023147223A JP 2023147223 A JP2023147223 A JP 2023147223A JP 2023039383 A JP2023039383 A JP 2023039383A JP 2023039383 A JP2023039383 A JP 2023039383A JP 2023147223 A JP2023147223 A JP 2023147223A
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竜生 小杉
Tatsuo Kosugi
貴久 石田
Takahisa Ishida
庸介 久米
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Abstract

To provide a reinforcement fiber prepreg which is excellent in peelability of a release sheet while keeping high tackiness, even if it has a low percentage content of a matrix resin, and a fiber-reinforced composite material.SOLUTION: A prepreg with a release sheet has a release sheet arranged on at least one surface of a prepreg in which a reinforcement fiber is impregnated with a matrix resin, and satisfies the following conditions (I), (II) and (III). (I) A matrix resin coverage rate x1 on the outermost surface facing the release sheet in the prepreg and peeling strength y1 when the release sheet is peeled from the prepreg satisfy a specific relation expression. (II) As for the prepreg from which the release sheet is peeled, a water absorption rate x2 and drape property y2 calculated from a water absorption test satisfy a specific relation expression. (III) x1 is 40% or more and less than 100%, and x2 is 0.0% or more and 20.0% or less.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、軽量かつ高性能な繊維強化複合材料を得るために好適に用いられる、取扱い性に優れた離型シート付きプリプレグと強化繊維プリプレグから得られる繊維強化複合材料に関する。 The present invention relates to a fiber-reinforced composite material obtained from prepreg with a release sheet and reinforcing fiber prepreg, which is suitably used to obtain a lightweight and high-performance fiber-reinforced composite material, and which has excellent handling properties.

ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維などの強化繊維とマトリックス樹脂からなる繊維強化複合材料は、軽量でありながら、強度、剛性、耐衝撃性、耐疲労性などの力学物性に優れており、特にマトリックス樹脂として不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂、ビスマレイミド樹脂などの熱硬化性樹脂を適用した繊維強化複合材料は耐熱性や耐腐食性にも優れることから、航空機、宇宙機、自動車、鉄道車両、船舶、土木建築、スポーツ用品、一般産業用品などの数多くの分野に応用されてきた。 Fiber-reinforced composite materials made of reinforcing fibers such as glass fibers, carbon fibers, and aramid fibers and matrix resins are lightweight but have excellent mechanical properties such as strength, rigidity, impact resistance, and fatigue resistance. Fiber-reinforced composite materials using thermosetting resins such as unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, epoxy resins, phenol resins, cyanate resins, and bismaleimide resins have excellent heat resistance and corrosion resistance, so they are used in aircraft. It has been applied in many fields such as spacecraft, automobiles, railway vehicles, ships, civil engineering and construction, sporting goods, and general industrial goods.

このような繊維強化複合材料の製造には、強化繊維とマトリックス樹脂からなる中間体である強化繊維プリプレグを作成し、得られた強化繊維プリプレグを所定枚数積層した後、加熱硬化する方法が広く用いられてきた。 In the production of such fiber-reinforced composite materials, a widely used method is to create reinforced fiber prepreg, which is an intermediate consisting of reinforcing fibers and matrix resin, to laminate a predetermined number of the resulting reinforced fiber prepregs, and then heat-cure them. I've been exposed to it.

強化繊維プリプレグとしては、強化繊維を一方向に引き揃えたシート状物にマトリックス樹脂を含浸した一方向プリプレグ、強化繊維からなる織物にマトリックス樹脂を含浸した織物プリプレグなどがあるが、特に高性能が要求される用途では、一方向プリプレグが好ましく用いられてきた。 Examples of reinforced fiber prepreg include unidirectional prepreg, which is a sheet-like material made of reinforcing fibers aligned in one direction and impregnated with matrix resin, and woven prepreg, which is a fabric made of reinforcing fibers impregnated with matrix resin. For demanding applications, unidirectional prepregs have been preferably used.

強化繊維プリプレグは、その製造過程において、強化繊維プリプレグの少なくとも片面に離型シートを配置したものが多く、前記したように繊維強化複合材料を製造する場合、強化繊維プリプレグを積層する前に、強化繊維プリプレグから離型シートを剥がす必要がある。近年、繊維強化複合材料の軽量化の要求が高まっており、プリプレグ中のマトリックス樹脂が占める割合が小さい強化繊維プリプレグへの要求が高まっている。そのような強化繊維プリプレグから離型シートを剥がす場合、強化繊維プリプレグの剛性が低いと、該プリプレグ端部が裁けることや、離型シートが剥ぎ辛いといった問題が発生する。 Many reinforced fiber prepregs have a release sheet placed on at least one side of the reinforced fiber prepreg during the manufacturing process, and when manufacturing fiber reinforced composite materials as described above, reinforcing fiber prepregs are It is necessary to peel off the release sheet from the fiber prepreg. In recent years, there has been an increasing demand for lightweight fiber-reinforced composite materials, and there has been an increasing demand for reinforced fiber prepregs in which the proportion of matrix resin in the prepregs is small. When peeling off a release sheet from such a reinforcing fiber prepreg, if the stiffness of the reinforcing fiber prepreg is low, problems occur such as the ends of the prepreg being torn and the release sheet being difficult to peel off.

これに対して、強化繊維プリプレグの剛性を高める手段として、強化繊維プリプレグの製造時に、マトリックス樹脂の強化繊維への含浸度を高める方法があるが、マトリックス樹脂の含浸度を高めすぎると、強化繊維プリプレグの表面に存在するマトリックス樹脂が極めて少なくなり、強化繊維プリプレグのタック性が不十分となる。 On the other hand, as a means to increase the rigidity of reinforced fiber prepreg, there is a method of increasing the degree of impregnation of matrix resin into reinforcing fibers during the production of reinforced fiber prepreg, but if the degree of impregnation of matrix resin is increased too much, The amount of matrix resin present on the surface of the prepreg becomes extremely small, and the tackiness of the reinforcing fiber prepreg becomes insufficient.

特許文献1には、低樹脂量でありながら、マンドレルへの巻き付け時に必要なプリプレグ両面でのタック性が確保され、かつ表面の離型紙の剥離抵抗が制御された、品位良好なシート状プリプレグが開示されている。 Patent Document 1 discloses a sheet-like prepreg with good quality, which has a low amount of resin, has the necessary tackiness on both sides of the prepreg when wrapped around a mandrel, and has controlled peeling resistance of the release paper on the surface. Disclosed.

また、特許文献2には、樹脂の改質や表面への粉体付着といった方法によらずに、加熱金属ロールを用いて熱硬化性樹脂を適切に含浸させて、表面樹脂被覆率を適正な範囲として、マンドレル巻きつけの際の取り扱い性が良好なプリプレグを得る発明が開示されている。 Furthermore, Patent Document 2 discloses that a thermosetting resin is appropriately impregnated using a heated metal roll to obtain an appropriate surface resin coverage, without using methods such as modifying the resin or adhering powder to the surface. As a scope, an invention is disclosed for obtaining a prepreg that is easy to handle when wound around a mandrel.

特開2011-132389号公報Japanese Patent Application Publication No. 2011-132389 特開2003-138041号公報Japanese Patent Application Publication No. 2003-138041

特許文献1に係るプリプレグは、両表面のタック値やプリプレグと離型シートの剥離抵抗を制御しているが、プリプレグの剛性を考慮しておらず、プリプレグから離型シートを剥がす際に、プリプレグ端部が裁けることに対しては、十分とは言えなかった。 The prepreg according to Patent Document 1 controls the tack value of both surfaces and the peeling resistance between the prepreg and the release sheet, but does not take into account the rigidity of the prepreg, and when peeling the release sheet from the prepreg, the prepreg It could not be said that the ability to trim the edges was sufficient.

特許文献2に係るプリプレグは、プリプレグ表面のマトリックス樹脂被覆率を制御してタック性を改善しているが、離型シートからの剥離性を考慮しておらず、プリプレグから離型シートを剥がす際に、剥ぎ辛くなることに対しては、十分とは言えなかった。 The prepreg according to Patent Document 2 improves tackiness by controlling the matrix resin coverage on the surface of the prepreg, but does not take into account the releasability from the release sheet, and when peeling the release sheet from the prepreg. However, it was not enough to prevent it from becoming difficult to peel.

そこで、本発明の目的は、マトリックス樹脂の含有率が低い強化繊維プリプレグであっても、高いタック性を保ちつつ、離型シートの剥離性に優れた強化繊維プリプレグ、およびこれを用いた繊維強化複合材料を提供することである。 Therefore, the object of the present invention is to provide a reinforced fiber prepreg that maintains high tackiness and has excellent releasability of a release sheet even if the reinforced fiber prepreg has a low matrix resin content, and to provide a fiber reinforced prepreg using the same. Our goal is to provide composite materials.

本発明の離型シート付きプリプレグは、以下1~9の構成により表される。
1.強化繊維にマトリックス樹脂が含浸したプリプレグの少なくとも片面に、離型シートが配置されており、以下の条件(I)、(II)および(III)を満たすものである。
(I)前記離型シート付きプリプレグの離型シート面の最表面におけるマトリックス樹脂被覆率をx、離型シート付きプリプレグより離型シートを剥がす際の剥離強度をyとした時、次の式(1)を満たす。
The prepreg with release sheet of the present invention is represented by configurations 1 to 9 below.
1. A release sheet is disposed on at least one side of a prepreg in which reinforcing fibers are impregnated with a matrix resin, and the following conditions (I), (II), and (III) are satisfied.
(I) When the matrix resin coverage on the outermost surface of the release sheet surface of the prepreg with a release sheet is x 1 and the peel strength when peeling the release sheet from the prepreg with a release sheet is y 1 , the following Formula (1) is satisfied.

Figure 2023147223000002
Figure 2023147223000002

(II)前記離型シート付きプリプレグから離型シートを剥がしたプリプレグの吸水試験により算出される吸水率をx、前記プリプレグのドレープ性をyとした時、次の式(2)を満たす。 (II) When the water absorption rate calculated by the water absorption test of the prepreg with the release sheet removed from the prepreg with the release sheet is x 2 and the drapeability of the prepreg is y 2 , the following formula (2) is satisfied. .

Figure 2023147223000003
Figure 2023147223000003

(III)xは40%以上100%未満であり、かつ、xは0.0%以上20.0%以下である。 (III) x 1 is 40% or more and less than 100%, and x 2 is 0.0% or more and 20.0% or less.

ここで、RAWはプリプレグの単位面積当たりのマトリックス樹脂質量[g/m]、FAWはプリプレグの単位面積当たりの強化繊維質量[g/m]であり、
G”はマトリックス樹脂の動的粘弾性測定における損失弾性率[MPa]、G’は前記測定における貯蔵弾性率[KPa]である。
2. 前記FAWが100g/m以上300g/m以下であり、
かつ、離型シート付きプリプレグから離型シートを剥がしたプリプレグ中に占める強化繊維の質量含有率が70質量%以上90質量%以下である、上記1に記載の離型シート付きプリプレグ。
3. 強化繊維が炭素繊維である、上記1または2に記載の離型シート付きプリプレグ。
4. マトリックス樹脂の25℃の温度における複素粘度が10,000Pa・s以上100,000Pa・s未満である、上記1~3のいずれかに記載の離型シート付きプリプレグ。
5. マトリックス樹脂が熱硬化性樹脂を主成分とする組成物である、上記1~4のいずれかに記載の離型シート付きプリプレグ。
6. マトリックス樹脂がエポキシ樹脂である、上記5に記載の離型シート付きプリプレグ。
7. 離型シートに粘着テープ(SUS304との接着力:6.9~7.3N/cm)を貼った後、引き剥がすときの剥離強度が0.5N/cm以上7.5N/cm以下である、上記1~6のいずれかに記載の離型シート付きプリプレグ。
8. 離型シートを剥がしたプリプレグの表面におけるタック係数が0.4kgf以上1.5kgf以下である、上記1~7のいずれかに記載の離型シートプリプレグ。
9. 前記プリプレグより離型シートを剥がす際の剥離強度が0.01N/25mm以上0.40N/25mm以下である、上記1~8のいずれかに記載の離型シート付きプリプレグ。
Here, RAW is the matrix resin mass per unit area of the prepreg [g/m 2 ], FAW is the reinforcing fiber mass per unit area of the prepreg [g/m 2 ],
G'' is the loss modulus [MPa] in the dynamic viscoelasticity measurement of the matrix resin, and G' is the storage modulus [KPa] in the measurement.
2. The FAW is 100 g/m 2 or more and 300 g/m 2 or less,
The prepreg with a release sheet according to 1 above, wherein the mass content of reinforcing fibers in the prepreg obtained by peeling off the release sheet from the prepreg with a release sheet is 70% by mass or more and 90% by mass or less.
3. 3. The prepreg with a release sheet according to 1 or 2 above, wherein the reinforcing fibers are carbon fibers.
4. 4. The prepreg with a release sheet according to any one of 1 to 3 above, wherein the matrix resin has a complex viscosity of 10,000 Pa·s or more and less than 100,000 Pa·s at a temperature of 25°C.
5. 5. The prepreg with a release sheet according to any one of 1 to 4 above, wherein the matrix resin is a composition containing a thermosetting resin as a main component.
6. 5. The prepreg with a release sheet as described in 5 above, wherein the matrix resin is an epoxy resin.
7. After applying the adhesive tape (adhesive strength with SUS304: 6.9 to 7.3 N/cm) to the release sheet, the peel strength when peeling off is 0.5 N/cm or more and 7.5 N/cm or less, The prepreg with a release sheet according to any one of 1 to 6 above.
8. 8. The release sheet prepreg according to any one of 1 to 7 above, wherein the tack coefficient on the surface of the prepreg from which the release sheet is peeled is 0.4 kgf or more and 1.5 kgf or less.
9. 9. The prepreg with a release sheet according to any one of 1 to 8 above, which has a peel strength of 0.01 N/25 mm or more and 0.40 N/25 mm or less when the release sheet is peeled off from the prepreg.

また、本発明における繊維強化複合材料は、かかる離型シート付きプリプレグより離型シートを剥がされたプリプレグが硬化されてなるものである。 Moreover, the fiber reinforced composite material in the present invention is obtained by curing the prepreg from which the release sheet has been peeled off from the prepreg with the release sheet.

本発明の離型シート付きプリプレグは、高いタック性を保ちつつ、離型シートの剥離性に優れるため、繊維強化複合材料の製造に用いることで、強化繊維プリプレグから離型シートを剥がす際に、該プリプレグ端部が裁けることや、離型シートが剥ぎ辛いことといった問題が発生する事なく、取扱い性に優れる。そのため、効率的に繊維強化複合材料を製造することができる。 The prepreg with a release sheet of the present invention maintains high tackiness and has excellent peelability of the release sheet, so when it is used in the production of fiber-reinforced composite materials, when the release sheet is peeled off from the reinforced fiber prepreg, There are no problems such as the ends of the prepreg being cut or the release sheet being difficult to peel off, and it is easy to handle. Therefore, fiber-reinforced composite materials can be efficiently produced.

本発明に係る剥離強度測定に用いる支持具の概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a support used for peel strength measurement according to the present invention. 本発明において剥離強度を測定している状態を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which peel strength is measured in the present invention. 本発明においてドレープ性を測定している状態を示す概略図である。It is a schematic diagram showing the state where drapability is being measured in the present invention.

以下、本発明をさらに詳しく説明する。 The present invention will be explained in more detail below.

本発明の離型シート付きプリプレグは、強化繊維にマトリックス樹脂が含浸したプリプレグの少なくとも片面に、離型シートが配置されたものである。 The prepreg with a release sheet of the present invention has a release sheet disposed on at least one side of a prepreg in which reinforcing fibers are impregnated with a matrix resin.

かかる強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、金属繊維など、あるいはこれらを組合せたものが用いられるが、軽量かつ高性能な複合材料を得るために、比強度、比弾性率に優れる炭素繊維が特に好ましく用いられる。かかる炭素繊維としては、特に限定されるものではなく、アクリル系、ピッチ系、レーヨン系等の公知の炭素繊維を用いることができ、これらの繊維を複数種組み合わせて用いても構わないが、特に引張強度に優れた複合材料が得られることから、アクリル系炭素繊維が好ましく用いられる。 As such reinforcing fibers, carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, metal fibers, etc., or combinations thereof are used, but in order to obtain lightweight and high-performance composite materials, it is necessary to use materials with excellent specific strength and specific modulus. Carbon fiber is particularly preferably used. Such carbon fibers are not particularly limited, and known carbon fibers such as acrylic, pitch, and rayon fibers can be used, and multiple types of these fibers may be used in combination, but in particular Acrylic carbon fibers are preferably used because a composite material with excellent tensile strength can be obtained.

かかる強化繊維は、JIS R 7608(2007)により求められる引張弾性率が200~900GPaであることが好ましく、200~400GPaであることがより好ましい。かかる引張弾性率を200GPa以上にすることで、釣り竿などの曲げ弾性率などの力学特性を高くしやすくなる。また900GPa以下とすることで、特に大径細肉の釣り竿の周方向にかかるプリプレグを積層した場合につぶれ変形を抑えやすくなる。 Such reinforcing fibers preferably have a tensile modulus of elasticity of 200 to 900 GPa, more preferably 200 to 400 GPa, as determined by JIS R 7608 (2007). By setting the tensile modulus to 200 GPa or more, it becomes easier to improve the mechanical properties such as the bending modulus of fishing rods. Further, by setting the pressure to 900 GPa or less, crushing deformation can be easily suppressed, especially when prepregs are laminated in the circumferential direction of a fishing rod with a large diameter and thin wall.

本発明の離型シート付きプリプレグの単位面積当たりに占める強化繊維の質量は、100g/m以上であることが好ましく、150g/m以下であるであることが好ましく、より好ましくは、300g/m以下である。かかる質量を100g/m以上にすることにより、プリプレグの厚み剛性を確保し、離型シートから剥離する際や、プリプレグ製造時、貯蔵および輸送時のプリプレグの変形を抑制できる。また、かかる質量を300g/m以下にすることより、得られる繊維強化複合材料の含浸性を良好にし、離型シートから剥離する際に繊維層間で裂けてしまうことを抑制でき、強度と軽量性に優れた繊維強化複合材料が得られる。 The mass of the reinforcing fibers per unit area of the prepreg with release sheet of the present invention is preferably 100 g/m 2 or more, preferably 150 g/m 2 or less, and more preferably 300 g/m 2 or less. m2 or less. By setting the mass to 100 g/m 2 or more, the thickness and rigidity of the prepreg can be ensured, and deformation of the prepreg can be suppressed when peeling from the release sheet, during prepreg production, storage, and transportation. In addition, by reducing the mass to 300 g/ m2 or less, the impregnation properties of the resulting fiber-reinforced composite material are improved, and tearing between the fiber layers when peeled off from the release sheet can be suppressed, resulting in increased strength and light weight. A fiber-reinforced composite material with excellent properties can be obtained.

本発明の離型シート付きプリプレグに用いられるマトリックス樹脂は、特に限定されるものではないが、熱硬化性樹脂を主成分とすることが好ましい。かかる熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂および熱硬化性ポリイミド樹脂等が挙げられ、これらの変性体および複数種組み合わせた混合物なども用いることができる。また、これらの熱硬化性樹脂は、加熱により自己硬化するものであっても良いし、硬化剤や硬化促進剤などを配合して硬化させるものであっても良い。 The matrix resin used in the prepreg with release sheet of the present invention is not particularly limited, but it is preferable that the main component is a thermosetting resin. Examples of such thermosetting resins include epoxy resins, unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, benzoxazine resins, phenol resins, urea resins, melamine resins, and thermosetting polyimide resins, and modified products and A mixture of multiple types can also be used. Further, these thermosetting resins may be ones that self-cure by heating, or may be ones that are cured by adding a curing agent, a curing accelerator, or the like.

エポキシ樹脂としては、特に限定されるものではなく、ビスフェノール型エポキシ樹脂、アミン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、レゾルシノール型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂、イソシアネート変性エポキシ樹脂、テトラフェニルエタン型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂などの中から1種以上を選択して用いることができる。 Epoxy resins are not particularly limited, and include bisphenol-type epoxy resins, amine-type epoxy resins, phenol novolac-type epoxy resins, cresol novolac-type epoxy resins, resorcinol-type epoxy resins, phenol aralkyl-type epoxy resins, and naphthol-type epoxy resins. , a dicyclopentadiene type epoxy resin, an epoxy resin having a biphenyl skeleton, an isocyanate-modified epoxy resin, a tetraphenylethane type epoxy resin, a triphenylmethane type epoxy resin, and the like.

ここで、ビスフェノール型エポキシ樹脂とは、ビスフェノール化合物の2つのフェノール性水酸基がグリシジル化されたものであり、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールAD型、ビスフェノールS型、もしくはこれらビスフェノールのハロゲン、アルキル置換体、水添品等が挙げられる。また、単量体に限らず、複数の繰り返し単位を有する高分子量体も好適に使用することができる。 Here, bisphenol type epoxy resin is a bisphenol compound in which two phenolic hydroxyl groups are glycidylated, and bisphenol A type, bisphenol F type, bisphenol AD type, bisphenol S type, or halogen or alkyl of these bisphenols. Examples include substituted products and hydrogenated products. Moreover, not only monomers but also polymers having a plurality of repeating units can be suitably used.

ビスフェノールA型エポキシ樹脂の市販品としては、“jER(登録商標)”825、828、834、1001、1002、1003、1003F、1004、1004AF、1005F、1006FS、1007、1009、1010(以上、三菱ケミカル(株)製)などが挙げられる。臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂としては、“jER(登録商標)”505、5050、5051、5054、5057(以上、三菱ケミカル(株)製)などが挙げられる。水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂の市販品としては、ST5080、ST4000D、ST4100D、ST5100(以上、日鉄ケミカル&マテリアル(株)製)などが挙げられる。 Commercially available bisphenol A epoxy resins include "jER (registered trademark)" 825, 828, 834, 1001, 1002, 1003, 1003F, 1004, 1004AF, 1005F, 1006FS, 1007, 1009, 1010 (all of which are manufactured by Mitsubishi Chemical). Co., Ltd.). Examples of the brominated bisphenol A epoxy resin include "jER (registered trademark)" 505, 5050, 5051, 5054, and 5057 (all manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation). Commercially available hydrogenated bisphenol A epoxy resins include ST5080, ST4000D, ST4100D, and ST5100 (all manufactured by Nippon Steel Chemical & Materials Co., Ltd.).

ビスフェノールF型エポキシ樹脂の市販品としては、“エピクロン(登録商標)”830(DIC(株)製)、“jER(登録商標)”806、807、4002P、4004P、4007P、4009P、4010P(以上、三菱ケミカル(株)製)、“エポトート(登録商標)”YDF2001、YDF2004(以上、日鉄ケミカル&マテリアル(株)製)などが挙げられる。テトラメチルビスフェノールF型エポキシ樹脂としては、YSLV-80XY(日鉄ケミカル&マテリアル(株)製)などが挙げられる。 Commercially available bisphenol F-type epoxy resins include "Epiclon (registered trademark)" 830 (manufactured by DIC Corporation), "jER (registered trademark)" 806, 807, 4002P, 4004P, 4007P, 4009P, 4010P (the above, (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), "Epotote (registered trademark)" YDF2001, YDF2004 (manufactured by Nippon Steel Chemical & Materials Corporation), and the like. Examples of the tetramethylbisphenol F-type epoxy resin include YSLV-80XY (manufactured by Nippon Steel Chemical & Materials Co., Ltd.).

ビスフェノールS型エポキシ樹脂としては、“エピクロン(登録商標)”EXA-1514(DIC(株)製)などが挙げられる。 Examples of the bisphenol S-type epoxy resin include "Epiclon (registered trademark)" EXA-1514 (manufactured by DIC Corporation).

中でも、弾性率、靭性と耐熱性のバランスが良いことから、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂が好ましい。 Among these, bisphenol A epoxy resin, bisphenol F epoxy resin, and bisphenol S epoxy resin are preferred because they have a good balance of elastic modulus, toughness, and heat resistance.

アミン型エポキシ樹脂としては、例えば、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジルアミノフェノール、トリグリシジルアミノクレゾール、テトラグリシジルキシリレンジアミンや、これらのハロゲン、アルキノール置換体、水添品などが挙げられる。 Examples of the amine type epoxy resin include tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, triglycidylaminophenol, triglycidylaminocresol, tetraglycidylxylylene diamine, and halogen- and alkynol-substituted products and hydrogenated products thereof.

テトラグリシジルジアミノジフェニルメタンの市販品としては、“スミエポキシ(登録商標)”ELM434(住友化学(株)製)、YH434L(日鉄ケミカル&マテリアル(株)製)、“jER(登録商標)”604(三菱ケミカル(株)製)、“アラルダイド(登録商標)”MY720、MY721(以上、ハンツマン・ジャパン(株)製)などが挙げられる。トリグリシジルアミノフェノールまたはトリグリシジルアミノクレゾールの市販品としては、“スミエポキシ(登録商標)”ELM100(以上、住友化学(株)製)、“アラルダイド(登録商標)”MY0500、MY0510、MY0600(以上、ハンツマン・ジャパン(株)製)、“jER(登録商標)”630(三菱ケミカル(株)製)などが挙げられる。テトラグリシジルキシリレンジアミンおよびその水素添加品の市販品としては、TETRAD-X、TETRAD-C(以上、三菱ガス化学(株)製)などが挙げられる。 Commercial products of tetraglycidyldiaminodiphenylmethane include "Sumi Epoxy (registered trademark)" ELM434 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), YH434L (manufactured by Nippon Steel Chemical & Materials Co., Ltd.), and "jER (registered trademark)" 604 (Mitsubishi Chemical Co., Ltd.). Chemical Co., Ltd.), "Araldide (registered trademark)" MY720, MY721 (manufactured by Huntsman Japan Co., Ltd.), and the like. Commercial products of triglycidylaminophenol or triglycidylaminocresol include "Sumiepoxy (registered trademark)" ELM100 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), "Araldide (registered trademark)" MY0500, MY0510, MY0600 (manufactured by Huntsman)・JER (registered trademark) 630 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), etc. Commercially available products of tetraglycidylxylylene diamine and hydrogenated products thereof include TETRAD-X and TETRAD-C (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.).

フェノールノボラック型エポキシ樹脂の市販品としては“jER(登録商標)”152、154(以上、三菱ケミカル(株)製)、“エピクロン(登録商標)”N-740、N-770、N-775(以上、DIC(株)製)などが挙げられる。 Commercial products of phenol novolac type epoxy resin include "jER (registered trademark)" 152, 154 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), "Epicron (registered trademark)" N-740, N-770, N-775 (all manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation). The above examples include those manufactured by DIC Corporation.

これらの熱硬化性樹脂の中でも、耐熱性、力学特性および炭素繊維との接着性のバランスに優れていることから、エポキシ樹脂を含むものが好ましく、エポキシ樹脂と硬化剤および/または硬化促進剤から構成されるマトリックス樹脂が好ましく用いられる。 Among these thermosetting resins, those containing epoxy resins are preferred because they have an excellent balance of heat resistance, mechanical properties, and adhesion to carbon fibers, and those containing epoxy resins and curing agents and/or curing accelerators are preferable. A matrix resin composed of the following is preferably used.

かかる硬化剤としては、特に限定されるものではないが、脂肪族アミン、芳香族アミンや脂環式アミンなどのアミン化合物、フェノール樹脂、ジシアンジアミドまたはその誘導体、酸無水物、ポリアミノアミド、有機酸ヒドラジド、イソシアネートを用いてもよい。 Such curing agents include, but are not limited to, amine compounds such as aliphatic amines, aromatic amines, and alicyclic amines, phenolic resins, dicyandiamide or its derivatives, acid anhydrides, polyaminoamides, and organic acid hydrazides. , isocyanate may also be used.

芳香族アミンとしては、例えば、キシレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルホン等が挙げられる。 Examples of aromatic amines include xylene diamine, diaminodiphenylmethane, phenylenediamine, diaminodiphenylsulfone, and the like.

これらの中でも、耐熱性に優れることから芳香族アミンやフェノール樹脂から選ばれる少なくとも1種を用いることが好ましく、耐熱性、保存安定性、力学特性のバランスに優れていることからより好ましくはジアミノジフェニルスルホンを用いることである。 Among these, it is preferable to use at least one selected from aromatic amines and phenolic resins because of their excellent heat resistance, and more preferably diaminodiphenyl because of its excellent balance of heat resistance, storage stability, and mechanical properties. The solution is to use sulfone.

また、かかる硬化剤の総量は、全エポキシ樹脂成分のエポキシ基1当量に対し、活性水素基が0.6~2.0当量の範囲となる量を含むことが好ましく、より好ましくは0.7~1.5当量の範囲となる量を含むことである。ここで、活性水素基とは、硬化剤成分のエポキシ基と反応しうる官能基を意味し、上記活性水素基を0.6当量以上にすることにより、反応率、耐熱性、弾性率、塑性変形能力に優れる樹脂硬化物が得られやすく、また、ガラス転移温度、強度、耐衝撃性に優れる繊維強化複合材料が得られやすい。また、上記活性水素基を2.0当量以下にすることにより、反応率、耐熱性、弾性率に優れる樹脂硬化物が得られやすく、また、ガラス転移温度と強度に優れる繊維強化複合材料が得られやすい。 Further, the total amount of the curing agent preferably includes an amount of active hydrogen groups in the range of 0.6 to 2.0 equivalents, more preferably 0.7 to 1 equivalent of epoxy groups in all epoxy resin components. to 1.5 equivalents. Here, the active hydrogen group means a functional group that can react with the epoxy group of the curing agent component, and by setting the active hydrogen group to 0.6 equivalent or more, the reaction rate, heat resistance, elastic modulus, plasticity It is easy to obtain a cured resin product with excellent deformability, and it is also easy to obtain a fiber-reinforced composite material with excellent glass transition temperature, strength, and impact resistance. In addition, by controlling the active hydrogen group to 2.0 equivalents or less, a cured resin product with excellent reaction rate, heat resistance, and elastic modulus can be easily obtained, and a fiber-reinforced composite material with excellent glass transition temperature and strength can be obtained. It's easy to get caught.

上記した硬化促進剤としては、ウレア化合物、第三級アミンとその塩、イミダゾールとその塩、トリフェニルホスフィンまたはその誘導体、カルボン酸金属塩や、ルイス酸類やブレンステッド酸類とその塩類などが挙げられる。中でも、保存安定性と触媒能力のバランスから、ウレア化合物が好適に用いられる。 Examples of the above-mentioned curing accelerator include urea compounds, tertiary amines and their salts, imidazole and its salts, triphenylphosphine or its derivatives, carboxylic acid metal salts, Lewis acids, Bronsted acids and their salts, etc. . Among these, urea compounds are preferably used because of their balance between storage stability and catalytic ability.

ウレア化合物としては、例えば、N,N-ジメチル‐N’-(3,4-ジクロロフェニル)ウレア、トルエンビス(ジメチルウレア)、4,4’-メチレンビス(フェニルジメチルウレア)、3-フェニル-1,1-ジメチルウレアなどを使用することができる。かかるウレア化合物の市販品としては、DCMU99(保土ヶ谷化学(株)製)、“Omicure(登録商標)”24、52、94(以上、Emerald Performance Materials, LLC製)などが挙げられる。 Examples of urea compounds include N,N-dimethyl-N'-(3,4-dichlorophenyl)urea, toluenebis(dimethylurea), 4,4'-methylenebis(phenyldimethylurea), 3-phenyl-1, 1-dimethylurea and the like can be used. Commercially available products of such urea compounds include DCMU99 (manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.), "Omicure (registered trademark)" 24, 52, 94 (all manufactured by Emerald Performance Materials, LLC), and the like.

ウレア化合物の配合量は、全エポキシ樹脂成分100質量部に対して1~6質量部含むことが好ましい。ウレア化合物の配合量を1質量部以上にすることにより、反応が十分に進行しやすく、弾性率と耐熱性に優れた樹脂硬化物を得られやすい。また、かかるウレア化合物の配合量を6質量部以下にすることにより、エポキシ樹脂と硬化剤との反応が進行しやすくなるため、靭性や弾性率に優れた樹脂硬化物が得られやすい。 The blending amount of the urea compound is preferably 1 to 6 parts by weight based on 100 parts by weight of the total epoxy resin component. By setting the amount of the urea compound to 1 part by mass or more, the reaction can proceed sufficiently and a cured resin product with excellent elastic modulus and heat resistance can be easily obtained. Furthermore, by controlling the amount of the urea compound to be 6 parts by mass or less, the reaction between the epoxy resin and the curing agent can proceed more easily, making it easier to obtain a cured resin product with excellent toughness and elastic modulus.

マトリックス樹脂として、熱硬化性樹脂を用いる場合、本発明の効果を失わない範囲で、靱性や流動性を調整するために、熱可塑性樹脂を配合してもよい。熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合、熱可塑性樹脂としては、エポキシ樹脂に可溶な熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂に部分的に可溶または不溶なゴム粒子や熱可塑性樹脂粒子等の有機粒子等を配合することができる。 When a thermosetting resin is used as the matrix resin, a thermoplastic resin may be blended in order to adjust toughness and fluidity within a range that does not impair the effects of the present invention. When using an epoxy resin as the thermosetting resin, the thermoplastic resin includes a thermoplastic resin that is soluble in the epoxy resin, and organic particles such as rubber particles and thermoplastic resin particles that are partially soluble or insoluble in the epoxy resin. can be blended.

エポキシ樹脂に可溶な熱可塑性樹脂としては、マトリックス樹脂と炭素繊維との接着性改善効果が期待できる水素結合性の官能基を有する熱可塑性樹脂が好ましく用いられる。水素結合性の官能基としては、アルコール性水酸基、アミド結合、スルホニル基、カルボキシル基などを挙げることができる。 As the thermoplastic resin soluble in the epoxy resin, a thermoplastic resin having a hydrogen-bonding functional group that can be expected to improve the adhesion between the matrix resin and the carbon fibers is preferably used. Examples of hydrogen-bonding functional groups include alcoholic hydroxyl groups, amide bonds, sulfonyl groups, and carboxyl groups.

アルコール性水酸基を有する熱可塑性樹脂としては、ポリビニルホルマールやポリビニルブチラールなどのポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルアルコール、フェノキシ樹脂を挙げることができる。 Examples of thermoplastic resins having alcoholic hydroxyl groups include polyvinyl acetal resins such as polyvinyl formal and polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, and phenoxy resins.

アミド結合を有する熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリビニルピロリドンを挙げることができる。 Examples of the thermoplastic resin having an amide bond include polyamide, polyimide, polyamideimide, and polyvinylpyrrolidone.

スルホニル基を有する熱可塑性樹脂としては、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンを挙げることができる。 Examples of the thermoplastic resin having a sulfonyl group include polysulfone and polyethersulfone.

カルボキシル基を有する熱可塑性樹脂としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリアミドイミドなどを挙げることができる。カルボキシル基は、主鎖または末端のいずれか、あるいはその両方に有していてもよい。 Examples of the thermoplastic resin having a carboxyl group include polyester, polyamide, polyamideimide, and the like. The carboxyl group may be present in either the main chain or the terminal, or both.

上記のうち、ポリアミド、ポリイミドおよびポリスルホンは、主鎖にエーテル結合、カルボニル基などの官能基を有してもよい。また、ポリアミドは、アミド基の窒素原子に置換基を有してもよい。 Among the above, polyamide, polyimide, and polysulfone may have a functional group such as an ether bond or a carbonyl group in the main chain. Moreover, the polyamide may have a substituent on the nitrogen atom of the amide group.

エポキシ樹脂に可溶で水素結合性官能基を有する熱可塑性樹脂の市販品としては、ポリビニルアセタール樹脂として、“Mowital(登録商標)”((株)クラレ製)、“ビニレック(登録商標)”(JNC(株)製)などを挙げることができる。 Commercially available thermoplastic resins that are soluble in epoxy resins and have hydrogen-bonding functional groups include "Mowital (registered trademark)" (manufactured by Kuraray Co., Ltd.) and "Vinylec (registered trademark)" (manufactured by Kuraray Co., Ltd.) as polyvinyl acetal resins. (manufactured by JNC Co., Ltd.).

また、エポキシ樹脂に可溶で水素結合性官能基を有する熱可塑性樹脂として、アクリル系樹脂は、エポキシ樹脂との相溶性が高く、増粘等の流動性調整のために好適に用いられる。 Further, as a thermoplastic resin that is soluble in epoxy resin and has a hydrogen-bonding functional group, acrylic resin has high compatibility with epoxy resin and is suitably used for fluidity adjustment such as thickening.

エポキシ樹脂に部分的に可溶または不溶なゴム粒子としては、架橋ゴム粒子、および架橋ゴム粒子の表面に異種ポリマーをグラフト重合したコアシェルゴム粒子が、取り扱い性等の観点から好ましく用いられる。 As the rubber particles that are partially soluble or insoluble in the epoxy resin, crosslinked rubber particles and core-shell rubber particles in which a different polymer is graft-polymerized on the surface of the crosslinked rubber particles are preferably used from the viewpoint of ease of handling.

エポキシ樹脂に部分的に可溶または不溶な熱可塑性樹脂粒子としては、ポリアミド粒子やポリイミド粒子が好ましく用いられる。 As the thermoplastic resin particles that are partially soluble or insoluble in the epoxy resin, polyamide particles and polyimide particles are preferably used.

本発明では、本発明の効果を損なわない範囲において、マトリックス樹脂に流動性調整のため、シリカ、カーボン、アルミナ、スメクタイトおよび合成マイカ等の無機粒子を配合することができる。 In the present invention, inorganic particles such as silica, carbon, alumina, smectite, and synthetic mica may be blended with the matrix resin to adjust fluidity within a range that does not impair the effects of the present invention.

本発明の離型シート付きプリプレグにおいて、マトリックス樹脂は、25℃での複素粘度が10,000Pa・s以上100,000Pa・s以下であることが好ましい。かかる粘度を10,000Pa・s以上にすることで、プリプレグと離型シートとの粘着保持力が十分になるため密着性が十分になり、また、プリプレグの剛性が十分になることで強化繊維プリプレグの形態保持性が十分になり、離型シートから剥離するときの変形を抑制できるので、剥離性が十分になる。一方、タック性を確保する観点から100,000Pa・s以下が好ましい。より好ましくは、下限側としては20,000Pa・s以上であり、上限側としては90,000Pa・s以下であり、さらに好ましい上限としては80,000Pa・s以下であり、この範囲にて強化繊維プリプレグの形態保持性とタック性を良好に両立できるため、プリプレグ同士を貼り合わせ、離型シートを剥がす際の作業性が向上する。 In the prepreg with a release sheet of the present invention, the matrix resin preferably has a complex viscosity at 25° C. of 10,000 Pa·s or more and 100,000 Pa·s or less. By setting the viscosity to 10,000 Pa・s or more, the adhesion between the prepreg and the release sheet will be sufficient, so the adhesion will be sufficient, and the rigidity of the prepreg will be sufficient, so the reinforced fiber prepreg The shape retention property of the film becomes sufficient, and deformation when peeled from the release sheet can be suppressed, so that the peelability becomes sufficient. On the other hand, from the viewpoint of ensuring tackiness, it is preferably 100,000 Pa·s or less. More preferably, the lower limit is 20,000 Pa·s or more, the upper limit is 90,000 Pa·s or less, and even more preferably the upper limit is 80,000 Pa·s or less, and within this range, the reinforcing fiber Since shape retention and tackiness of the prepregs can be achieved at the same time, workability when bonding the prepregs together and peeling off the release sheet is improved.

なお、ここでいう、マトリックス樹脂の複素粘度とは、動的粘弾性測定装置(例えば、ARES-G2:TA Instruments社製など)で、パラレルプレートを用い、温度を25℃に保持し、歪み0.1%、周波数0.5Hz、プレート間隔1mmで測定した複素粘性率η*をいう。 Here, the complex viscosity of the matrix resin is measured using a dynamic viscoelasticity measuring device (for example, ARES-G2: manufactured by TA Instruments) using a parallel plate, maintaining the temperature at 25°C, and measuring 0 strain. It refers to the complex viscosity η* measured at a frequency of 0.1%, a frequency of 0.5 Hz, and a plate spacing of 1 mm.

本発明の離型シート付きプリプレグは、プリプレグの形態保持、貯蔵、あるいは輸送のために、プリプレグの少なくとも片面に離型シートが配置される。離型シートがプリプレグの片面にのみ配置される場合は、離型シートを剥がさずにプリプレグ同士を貼り合わせできるため作業効率がよいが、離型シートがないプリプレグ表面の粘着性が経時変化しやすい傾向がある。一方で、離型シートがプリプレグの両面に配置される場合は、離型シートが両面に密着しているため、プリプレグ表面の粘着性が経時変化しにくいが、積層作業時に予め片面の離型シートを剥がしておく必要があり、作業量が多くなる。従って、使用目的に応じて、必要な形態を選択することが好ましい。かかる離型シートとしては、特に限定されるものではないが、熱可塑性樹脂シートやシリコーンコートしたプリプレグ用工程紙等を用いることができる。なかでも、形態安定性、強度、コストの観点から、シリコーンコートしたプリプレグ用工程紙が好ましく用いられる。 In the prepreg with a release sheet of the present invention, a release sheet is arranged on at least one side of the prepreg in order to maintain the shape of the prepreg, store it, or transport it. When the release sheet is placed only on one side of the prepreg, work efficiency is good because the prepregs can be bonded together without peeling off the release sheet, but the adhesiveness of the surface of the prepreg without the release sheet tends to change over time. Tend. On the other hand, when release sheets are placed on both sides of the prepreg, the adhesiveness of the prepreg surface is less likely to change over time because the release sheets are in close contact with both sides. must be peeled off, which increases the amount of work. Therefore, it is preferable to select the necessary form depending on the purpose of use. Such a release sheet is not particularly limited, but a thermoplastic resin sheet, silicone-coated processing paper for prepreg, etc. can be used. Among these, silicone-coated processing paper for prepreg is preferably used from the viewpoints of shape stability, strength, and cost.

離型シートとしてシリコーンコートしたプリプレグ用工程紙を用いる場合、離型剤として使用するシリコーンの組成、塗布量、コーティング後の乾燥、熱処理等の条件を調整することで、本発明のプリプレグとの剥離強度を調整できる。 When using silicone-coated processing paper for prepreg as a release sheet, it is possible to adjust the composition of the silicone used as a release agent, the amount of application, drying after coating, heat treatment, etc. to prevent release from the prepreg of the present invention. You can adjust the intensity.

かかる離型シートは、粘着テープから引き剥がすときの剥離強度が0.5N/cm以上であることが好ましく、より好ましくは、1.5N/cm以上である。また、7.5N/cm以下であることが好ましく、より好ましくは、6.0N/cm以下である。粘着テープから引き剥がすときの剥離強度を0.5N/cm以上7.5N/cm以下とすることで、本発明の強化繊維プリプレグと離型シートの密着性が十分になるため、プリプレグ製造時や貯蔵および輸送時に離型シートからプリプレグが剥離することを抑制できる。ここで使用する粘着テープは、SUS304との粘着力が6.9N/cm以上7.3N/cm以下であり、JIS Z0237(2009)に従ってSUS304ステンレス板に貼りつけたときの粘着力により求められる。粘着力が6.9N/cm以上7.3N/cm以下である粘着テープの市販品としては、“スコッチテープ(登録商標)”No.250、No.8916、No.8898(以上、スリーエム ジャパン(株)製)、“スリオンテック(登録商標)”No.8063、No.9241(以上、マクセル(株)製)、“DAITAC(登録商標)”PF-050H、PF-075H、E-2100LC、52050LA(以上、DIC(株)製)、“カラリアンテープ(登録商標)”#550(デンカ(株)製)、ラインテープNo.154(大協技研工業(株)製)等が挙げられる。 The release sheet preferably has a peel strength of 0.5 N/cm or more, more preferably 1.5 N/cm or more when peeled off from the adhesive tape. Further, it is preferably 7.5 N/cm or less, more preferably 6.0 N/cm or less. By setting the peel strength when peeling off from the adhesive tape to 0.5 N/cm or more and 7.5 N/cm or less, the adhesion between the reinforcing fiber prepreg of the present invention and the release sheet is sufficient, so it is possible to It is possible to prevent the prepreg from peeling off from the release sheet during storage and transportation. The adhesive tape used here has an adhesive force with SUS304 of 6.9 N/cm or more and 7.3 N/cm or less, and is determined by the adhesive force when attached to a SUS304 stainless steel plate according to JIS Z0237 (2009). As a commercially available adhesive tape having an adhesive force of 6.9 N/cm or more and 7.3 N/cm or less, "Scotch Tape (registered trademark)" No. 250, No. 8916, No. 8898 (manufactured by 3M Japan Ltd.), "Thuriontech (registered trademark)" No. 8063, No. 9241 (manufactured by Maxell Corporation), “DAITAC (registered trademark)” PF-050H, PF-075H, E-2100LC, 52050LA (manufactured by DIC Corporation), “Colalian Tape (registered trademark)” #550 (manufactured by Denka Co., Ltd.), line tape No. 154 (manufactured by Daikyo Giken Kogyo Co., Ltd.).

本発明の離型シート付きプリプレグは、ホットメルト法と呼ばれる、マトリックス樹脂を離型シート上にコーティングした樹脂フィルム付きの離型紙シート(以降、「樹脂フィルム」と表すこともある)を作製し、次いで強化繊維の両側あるいは片側から樹脂フィルムを強化繊維側に重ね、加熱加圧することにより強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させる方法によって作製することができる。より詳しくは、例えば、マトリックス樹脂からなる樹脂フィルムを強化繊維の両側あるいは片側から加熱加圧することにより、単段階でマトリックス樹脂を強化繊維に含浸させる、いわゆる1段含浸ホットメルト法、マトリックス樹脂からなる樹脂フィルムを強化繊維の両側あるいは片側から、多段階に分けて加熱加圧することにより含浸させる、多段含浸ホットメルト法である。本発明においては、強化繊維に低粘度のマトリックス樹脂を先に含浸させた後、さらに高粘度のマトリックス樹脂を含浸させることもできる多段含浸ホットメルト法が、離型シート剥離性に良好なプリプレグが得られやすく好ましい。 The prepreg with a release sheet of the present invention is produced by producing a release paper sheet with a resin film (hereinafter sometimes referred to as "resin film") in which a release sheet is coated with a matrix resin using a so-called hot melt method. Next, a resin film is placed on the reinforcing fiber side from both sides or one side of the reinforcing fiber, and the reinforcing fiber is impregnated with the matrix resin by heating and pressurizing the reinforcing fiber. More specifically, for example, the so-called one-stage impregnation hot melt method involves impregnating the reinforcing fibers with the matrix resin in a single step by heating and pressing a resin film made of the matrix resin from both sides or one side of the reinforcing fibers. This is a multi-stage impregnation hot-melt method in which the reinforcing fibers are impregnated with a resin film from both sides or one side by heating and pressing in multiple stages. In the present invention, a multi-stage impregnation hot-melt method in which reinforcing fibers are first impregnated with a low-viscosity matrix resin and then further impregnated with a high-viscosity matrix resin is used to create a prepreg with good release sheet releasability. It is preferred because it is easy to obtain.

強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させる際の温度については、50℃から150℃の範囲で調整することが好ましい。かかる範囲内で温度を調整することで、マトリックス樹脂の粘度を調整できることから、繊維層間へのマトリックス樹脂の含浸度合いを調整でき、高いタック性と良好な離型シートの剥離性を両立したプリプレグを得られ易い。マトリックス樹脂を含浸させる際の圧力については、線圧として1N/mから100N/mの範囲で調整することが好ましく、マトリックス樹脂を含浸させる際、強化繊維および樹脂をローラーで送り出す場合、その回転速度については、2m/minから30m/minの範囲で調整することが好ましい。圧力および速度を上記範囲内で調整することで、マトリックス樹脂の流動を調整でき、高いタック性と良好な離型シートの剥離性を両立したプリプレグを得られ易い。 The temperature at which the reinforcing fibers are impregnated with the matrix resin is preferably adjusted within the range of 50°C to 150°C. By adjusting the temperature within this range, the viscosity of the matrix resin can be adjusted, so the degree of impregnation of the matrix resin between the fiber layers can be adjusted, making it possible to create prepregs that have both high tackiness and good release properties of the release sheet. Easy to obtain. Regarding the pressure when impregnating the matrix resin, it is preferable to adjust the linear pressure in the range of 1 N/m to 100 N/m. When impregnating the matrix resin, when feeding the reinforcing fibers and resin with a roller, the rotation speed It is preferable to adjust the speed within a range of 2 m/min to 30 m/min. By adjusting the pressure and speed within the above ranges, the flow of the matrix resin can be adjusted, making it easy to obtain a prepreg that has both high tackiness and good releasability of the release sheet.

本発明の離型シート付きプリプレグは、離型シートを剥がす等して除いたプリプレグにおいて、強化繊維の質量含有率が、70質量%以上であることが好ましく、より好ましくは、75質量%以上である。また、90質量%以下であることが好ましく、より好ましくは、85質量%以下である。かかる強化繊維の質量含有率については、離型シートを剥がしたものであるか否かが不明であっても、離型シートのないプリプレグを用いて確認してもよい。強化繊維の質量含有率を70質量%以上にすることにより、プリプレグを適用した製品の軽量性を達成することができ、90質量%以下にすることより、得られる繊維強化複合材料の含浸性を良好にし、離型シートから剥がす際に繊維層間で裂ける現象も抑制しやすく、強度と軽量性に優れた繊維強化複合材料を得ることができる。 In the prepreg with a release sheet of the present invention, the mass content of reinforcing fibers in the prepreg removed by peeling off the release sheet is preferably 70% by mass or more, more preferably 75% by mass or more. be. Further, it is preferably 90% by mass or less, more preferably 85% by mass or less. The mass content of such reinforcing fibers may be confirmed using a prepreg without a release sheet, even if it is unclear whether or not the release sheet has been peeled off. By setting the mass content of the reinforcing fibers to 70% by mass or more, it is possible to achieve lightweight products using prepreg, and by setting the mass content to 90% by mass or less, the impregnability of the resulting fiber-reinforced composite material can be improved. It is possible to easily suppress the phenomenon of tearing between the fiber layers when peeled off from the release sheet, and to obtain a fiber reinforced composite material with excellent strength and lightness.

本発明の離型シート付きプリプレグは、プリプレグにおける離型シートに面する最表面のマトリックス樹脂被覆率をx[%]、プリプレグより離型シートを剥離する際の剥離強度をy[N/25mm]とした時、式(1)で表される条件(I)を満たす必要がある。 In the prepreg with a release sheet of the present invention, the matrix resin coverage of the outermost surface facing the release sheet in the prepreg is x 1 [%], and the peel strength when peeling the release sheet from the prepreg is y 1 [N/ 25 mm], it is necessary to satisfy condition (I) expressed by equation (1).

Figure 2023147223000004
Figure 2023147223000004

ここで、式(1)の右辺の第1項におけるRAW[g/m]とは、プリプレグの単位面積当たりのマトリックス樹脂質量をいい、第2項におけるG”[MPa]とは、マトリックス樹脂を、上述した動的粘弾性測定装置で、パラレルプレートを用い、温度を25℃に保持し、歪み0.1%、周波数100Hz、プレート間隔1mmで測定した損失弾性率をいう。 Here, RAW [g/m 2 ] in the first term on the right side of equation (1) refers to the matrix resin mass per unit area of the prepreg, and G'' [MPa] in the second term refers to the matrix resin mass per unit area of the prepreg. is the loss modulus measured using the above-mentioned dynamic viscoelasticity measuring device using parallel plates at a temperature of 25° C., a strain of 0.1%, a frequency of 100 Hz, and a plate spacing of 1 mm.

先に第2項から説明すると、周波数100Hzにおけるマトリックス樹脂の損失弾性率G”はマトリックス樹脂の粘性を表す指標であり、G”が一定値未満であると、後述の通り、タック性の観点からは好ましくない。ただし、プリプレグの剛性が高くなる方向である。したがって、G”が特定値より低いと、マトリックス樹脂被覆率xが大きく、離型シートとの接触部分が増すにつれて、剥離強度yも大きくなる方向であるものの、一方でyが高くても剥離性は良好なものとして許容される数値は高く、第2項によりその範囲が規定される。 To explain from the second term first, the loss modulus G'' of the matrix resin at a frequency of 100 Hz is an index representing the viscosity of the matrix resin, and if G'' is less than a certain value, the is not desirable. However, the rigidity of the prepreg is increasing. Therefore, when G'' is lower than a specific value, the matrix resin coverage x 1 increases, and as the contact area with the release sheet increases, the peel strength y 1 also increases, but on the other hand, if y 1 is high, However, the acceptable value for good peelability is high, and the range is defined by the second term.

一方で、G”が上記一定値を超え大きくなると、マトリックス樹脂は変形しやすくなり、プリプレグと離型シートとの密着性が上がるため、プリプレグから離型シートを剥がす際にプリプレグ端部が裁けることを抑制するように、剥離強度を小さくする必要がある。すなわち、プリプレグの剛性が低くなることから、xが大きく、離型シートとの接触部分が増すにつれて、剥離強度yも大きくなる方向となるとともに、yとして許容される数値が低く、離型シートが剥ぎ辛くなる方向である。したがって、式(1)を満たす範囲内で、RAW、xを設計できる範囲が限られることとなり、言い換えれば、これらの設計範囲が式(1)により規定される。本発明では、検討の結果、上記G”の一定値が2.7[MPa]との知見を得て、上式に到っており、実施例に示す通り、G”が2.7[MPa]を超えても、RAW、xを式(1)に沿って設計することで、剥離性に優れた離型シート付きプリプレグを得ている。 On the other hand, if G'' exceeds the above-mentioned certain value and becomes larger, the matrix resin becomes more easily deformed and the adhesion between the prepreg and the release sheet increases, so the ends of the prepreg may be cut when the release sheet is peeled off from the prepreg. It is necessary to reduce the peel strength so as to suppress this.In other words, as the rigidity of the prepreg decreases, x1 increases, and as the contact area with the release sheet increases, the peel strength y1 also increases. At the same time, the allowable value for y1 is low, making it difficult to peel off the release sheet.Therefore, the range in which RAW and x1 can be designed is limited within the range that satisfies formula (1). , in other words, these design ranges are defined by equation (1). In the present invention, as a result of study, we have found that the constant value of G" is 2.7 [MPa], and have arrived at the above equation. As shown in the example, even if G" exceeds 2.7 [MPa], by designing RAW , We are getting prepreg.

ここで、xは、40%以上100%未満であり、好ましくは45%以上であり、50%を超えることがより好ましい。また、80%未満であることが好ましく、より好ましくは70%未満であり、さらに好ましくは65%以下である。かかるxが40%以上であれば、マンドレルなどの芯材にプリプレグを巻き付ける際に必要なタック性を確保できる。 Here, x 1 is 40% or more and less than 100%, preferably 45% or more, and more preferably more than 50%. Further, it is preferably less than 80%, more preferably less than 70%, and still more preferably 65% or less. If x1 is 40% or more, the tackiness required when winding the prepreg around a core material such as a mandrel can be ensured.

また、yは、0.05N/25mm以上であることが好ましく、より好ましくは、0.10N/25mm以上である。また、1.00N/25m未満であることが好ましく、より好ましくは、0.80N/25mm未満、さらに好ましくは、0.50N/25mm未満である。かかるyが0.05N/25mm以上であれば、離型シートがプリプレグから自然に剥がれることなく密着しており、1.00N/25m未満であれば、プリプレグから離型シートを剥がす際に、プリプレグの繊維方向が乱れることやプリプレグ端部が裁けることなく手で容易に剥がすことができる。 Further, y 1 is preferably 0.05 N/25 mm or more, more preferably 0.10 N/25 mm or more. Further, it is preferably less than 1.00N/25m, more preferably less than 0.80N/25mm, even more preferably less than 0.50N/25mm. If y1 is 0.05N/25mm or more, the release sheet is in close contact with the prepreg without peeling off naturally, and if it is less than 1.00N/25m, when the release sheet is peeled off from the prepreg, It can be easily peeled off by hand without disturbing the fiber direction of the prepreg or cutting the ends of the prepreg.

次に、第1項について説明すると、剥離強度yは、マトリックス樹脂被覆率x1、損失弾性率G”以外にも、第1項における上記プリプレグの単位面積当たりのマトリックス樹脂質量RAWにも影響され、RAWを小さくすると、剥離強度yも小さくなる方向ではあるが、プリプレグにおいて繊維層内でマトリックス樹脂が含浸されていない部分が発生しやすくなるので、プリプレグから離型シートの剥がし始めにプリプレグ端部が裁けることを抑制するために、RAWによって変動する特定値よりもyは小さくなければならず、また、yに応じて、式(1)を満たすようにRAWが設計されるべきことが、第1項により示されている。なお、式(1)を満たす限り、RAWの範囲は規定されないが、上述した通り、プリプレグ中の強化繊維の質量含有率が、70質量%以上であることが好ましく、より好ましくは、75質量%以上である。また、90質量%以下であることが好ましく、より好ましくは、85質量%以下であり、かかる範囲内で設計されることが好ましい。なお、損失弾性率G”が上記一定値であると、第2項の影響がなくなるので、第1項におけるRAWの影響が大きくなる。 Next, to explain the first term, the peel strength y1 affects not only the matrix resin coverage x1 and the loss modulus G'' but also the matrix resin mass RAW per unit area of the prepreg in the first term. When RAW is made smaller, the peel strength y1 is also reduced, but since parts of the fiber layer in the prepreg that are not impregnated with the matrix resin tend to occur, the prepreg is In order to suppress the edges from being cut, y1 must be smaller than a specific value that varies depending on the RAW, and the RAW should be designed to satisfy equation ( 1 ) according to y1. This is shown by the first term.The range of RAW is not specified as long as formula (1) is satisfied, but as mentioned above, if the mass content of reinforcing fibers in the prepreg is 70% by mass or more, It is preferably at least 75% by mass, more preferably at least 75% by mass. It is also preferably at most 90% by mass, more preferably at most 85% by mass, and is preferably designed within this range. Note that when the loss elastic modulus G'' is the constant value, the influence of the second term disappears, so the influence of RAW on the first term increases.

また、上記の通り、G”は2.7MPa以上、2.7MPa未満いずれの場合であっても、式(1)による設計は可能であるが、2.7MPa以上であることが好ましく、2.7MPaよりも大きいと、タック性に優れたプリプレグが得られ易い。 Furthermore, as mentioned above, the design according to equation (1) is possible even if G'' is 2.7 MPa or more or less than 2.7 MPa, but it is preferably 2.7 MPa or more, and 2. When it is larger than 7 MPa, a prepreg with excellent tackiness is easily obtained.

本発明の離型シート付きプリプレグは、ウォーターピックアップ法(WPU法)と呼ばれる吸水試験により算出される吸水率をx[%]、離型シートを剥離したプリプレグのドレープ性をy[°]、とした時、式(2)を満たす必要がある。 The prepreg with a release sheet of the present invention has a water absorption rate calculated by a water absorption test called the water pickup method (WPU method) as x 2 [%], and a drape property of the prepreg from which the release sheet has been peeled off as y 2 [°]. , it is necessary to satisfy equation (2).

Figure 2023147223000005
Figure 2023147223000005

ここで、式(2)における右辺の第1項におけるFAW[g/m]とは、上述したプリプレグの単位面積当たりの強化繊維質量をいい、第2項におけるG’[KPa]とは、マトリックス樹脂を、上述した動的粘弾性測定装置で、パラレルプレートを用い、温度を25℃に保持し、歪み0.1%、周波数0.01Hz、プレート間隔1mmで測定した貯蔵弾性率をいう。 Here, FAW [g/m 2 ] in the first term on the right side of equation (2) refers to the reinforcing fiber mass per unit area of the prepreg mentioned above, and G' [KPa] in the second term is: It refers to the storage elastic modulus of the matrix resin measured using the above-mentioned dynamic viscoelasticity measuring device using parallel plates, maintaining the temperature at 25° C., strain 0.1%, frequency 0.01 Hz, and plate spacing 1 mm.

本発明に係るプリプレグは、吸水率xが、0.0%以上20.0%以下であることが必要であり、好ましくは0.1%以上であることが好ましく、より好ましくは、1.0%以上である。また、10.0%以下であることが好ましく、より好ましくは、7.0%以下である。かかる吸水率が20.0%以下であれば、繊維層間へのマトリックス樹脂の含浸が十分で、離型シートから剥離する際に繊維層間で裂けてしまうことを抑制できる。かかる吸水率は、繊維層間にマトリックス樹脂を含浸させる際の温度と圧力のうちいずれかの要素、もしくは両方を上げることや、含浸させる速度を下げることに加え、含浸させる際の温度領域における複素粘度が小さいマトリックス樹脂を選択することによっても、下げることが出来る。 The prepreg according to the present invention needs to have a water absorption rate x2 of 0.0% or more and 20.0% or less, preferably 0.1% or more, and more preferably 1. It is 0% or more. Moreover, it is preferably 10.0% or less, more preferably 7.0% or less. If the water absorption rate is 20.0% or less, the impregnation of the matrix resin between the fiber layers is sufficient, and tearing between the fiber layers when peeled from the release sheet can be suppressed. This water absorption rate can be determined by increasing the temperature and/or pressure when impregnating the matrix resin between the fiber layers, by decreasing the impregnation rate, and by increasing the complex viscosity in the temperature range during impregnation. It can also be lowered by selecting a matrix resin with a small value.

また、ドレープ性yは、10°以上であることが好ましく、50°未満であることが好ましく、より好ましくは、30°未満である。かかるyが10°以上であれば、マンドレルなどの芯材にプリプレグを巻き付ける際に必要な賦形性を確保でき、50°未満であれば、プリプレグから離型シートを剥がす際に、プリプレグ端部が裁けることを抑制できる。 Further, drapeability y2 is preferably 10° or more, preferably less than 50°, and more preferably less than 30°. If y2 is 10° or more, the shapeability required when wrapping the prepreg around a core material such as a mandrel can be ensured, and if it is less than 50°, the ends of the prepreg can be secured when the release sheet is peeled off from the prepreg. It is possible to prevent the department from making judgments.

式(2)の右辺の第1項について、FAWを大きくすると、プリプレグにおいて繊維層間にマトリックス樹脂が含浸されていない部分が発生しやすくなり、プリプレグから離型シートの剥がし始めにプリプレグ端部が裁けることを抑制するために、ドレープ性yを小さくすることの重要性が高いことを示している。FAWは、上述した通り、100g/m以上であることが好ましく、300g/m以下であることが好ましく、より好ましくは、150g/m以下である。 Regarding the first term on the right side of equation (2), when FAW is increased, parts of the prepreg where the matrix resin is not impregnated are likely to occur between the fiber layers, and the ends of the prepreg will be cut when the release sheet starts to be peeled off from the prepreg. This shows that it is highly important to reduce the drape property y2 in order to suppress this. As mentioned above, the FAW is preferably 100 g/m 2 or more, preferably 300 g/m 2 or less, and more preferably 150 g/m 2 or less.

第2項について、周波数0.01Hzにおける貯蔵弾性率G’はマトリックス樹脂の剛性を表す指標であり、G’を小さくすると、プリプレグ自身の剛性も下がる傾向となり得ることから、その場合は離型紙から剥離し難くなるので、プリプレグの剛性低下を抑制するため、ドレープ性yはより小さく設計する必要があり、具体的には、適切な強化繊維を選定する手段が挙げられる。すなわち、G’が一定値未満であると、プリプレグの剛性の観点からは、離型紙から剥離し難い方向である一方で、吸水率xが小さくなるにつれて、繊維層中に樹脂が十分に満たされている部分が多くなり、離型シートを剥離する際にプリプレグ端部が割れにくく、yとして許容される数値は高くなる。G’が一定値を超えると、プリプレグの剛性が高くなることから、xが大きくなると、離型紙から剥離し易い方向である。したがって、繊維層中に樹脂が十分に満たされていない部分が多くなるため、繊維層中で割れる可能性が高まりはするものの、yとして許容される数値は高くなる。本発明では、検討の結果、上記G’の一定値が3.0[KPa]との知見に到っている。なお、貯蔵弾性率G’が上記一定値であると、第2項の影響がなくなるので、FAWの影響が大きくなる。 Regarding the second term, the storage modulus G' at a frequency of 0.01 Hz is an index representing the rigidity of the matrix resin, and if G' is decreased, the rigidity of the prepreg itself may tend to decrease. Since it becomes difficult to peel off, in order to suppress a decrease in the rigidity of the prepreg, it is necessary to design the drape property y2 to be smaller, and specifically, means to select appropriate reinforcing fibers can be mentioned. In other words, if G' is less than a certain value, from the viewpoint of the rigidity of the prepreg, it will be difficult to peel off from the release paper, but as the water absorption rate The prepreg ends are less likely to break when the release sheet is peeled off, and the allowable value for y2 becomes higher. When G' exceeds a certain value, the rigidity of the prepreg becomes high, so when x2 becomes large, it is a direction in which it is easy to peel off from the release paper. Therefore, since there are many portions in the fiber layer that are not sufficiently filled with resin, the allowable value for y2 increases, although the possibility of cracking in the fiber layer increases. In the present invention, as a result of studies, it has been found that the constant value of G' is 3.0 [KPa]. Note that when the storage elastic modulus G' is the above-mentioned constant value, the influence of the second term disappears, so the influence of FAW becomes large.

なお、かかる吸水率x、ドレープ性yについては、離型シートを剥がしたものであるか否かが不明であっても、離型シートのないプリプレグを用いて確認してもよい。 Note that the water absorption rate x 2 and drapeability y 2 may be confirmed using a prepreg without a release sheet, even if it is unclear whether the release sheet is removed or not.

本発明の離型シート付きプリプレグは、25℃環境下において、離型シートを剥がした直後の離型シート側のタック係数が0.4kgf以上であることが好ましく、1.5kgf以下であることが好ましく、より好ましくは0.5kgf以上であり、また、上限側は、より好ましくは1.1kgf以下、さらに好ましくは0.9kgf以下である。タック係数について、測定方法の一例を実施例に後述する。かかるタック係数が0.4kgf以上であれば、マンドレルなどの芯材とプリプレグや、プリプレグ同士の間で剥がれや浮きが生じることなく、巻き付けることかできる。 The prepreg with a release sheet of the present invention preferably has a tack coefficient of 0.4 kgf or more on the release sheet side immediately after peeling off the release sheet in a 25°C environment, and preferably 1.5 kgf or less. It is preferably 0.5 kgf or more, and the upper limit is more preferably 1.1 kgf or less, still more preferably 0.9 kgf or less. Regarding the tack coefficient, an example of a measuring method will be described later in Examples. If the tack coefficient is 0.4 kgf or more, the prepreg can be wound without peeling or lifting between the core material such as a mandrel and the prepreg, or between the prepregs.

本発明に係る繊維強化複合材料は、上記したプリプレグから離型シートを剥がし、所定の条件で硬化してなるものであり、公知の硬化条件が採用される。 The fiber-reinforced composite material according to the present invention is obtained by peeling off the release sheet from the prepreg described above and curing it under predetermined conditions, using known curing conditions.

以上に記した数値範囲の上限及び下限は、任意に組み合わせることができる。 The upper and lower limits of the numerical ranges described above can be arbitrarily combined.

以下、実施例により本発明を詳細に記述する。なお、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。本実施例および比較例に用いたマトリックス樹脂、強化繊維、各種測定方法は以下の通りである。
<エポキシ樹脂>
・ビスフェノールA型液状エポキシ樹脂(“jER(登録商標)”828、三菱ケミカル(株)製)
・ビスフェノールA型固形エポキシ樹脂(“jER(登録商標)”1001、三菱ケミカル(株)製)
・ビスフェノールF型固形エポキシ樹脂(“エピクロン(登録商標)”830、DIC(株)製)
・ビスフェノールF型固形エポキシ樹脂(“jER(登録商標)”4007P、三菱ケミカル(株)製)
・フェノールノボラック型エポキシ樹脂(“エピクロン(登録商標)”N-740、DIC(株)製)
・トリグリシジルアミノフェノール(“アラルダイド(登録商標)”MY0600、ハンツマン・アドバンスドマテリアル(株)製)
<熱可塑性樹脂>
・ポリビニルホルマール(“ビニレック(登録商標)”K、jNC(株)製)
<硬化剤>
・ジシアンジアミド(DICY7、三菱ケミカル(株)製)
<硬化促進剤>
・ウレア化合物(DCMU99、保土ヶ谷化学工業(株)製)
<強化繊維>
・炭素繊維(“トレカ(登録商標)”T1100GC-12K、東レ(株)製、引張弾性率:324GPa、引張強度:7000MPa)
(1)マトリックス樹脂の動的粘弾性測定方法
マトリックス樹脂組成物を、動的粘弾性測定装置(ARES-G2:TA Instrument社製)にて、直径8mmのパラレルプレートを用い、パラレルプレート間のマトリックス樹脂組成物の厚みを1.0mmとし、測定温度25℃、歪み0.1%にて、周波数を0.01Hzから100Hzまで周波数を変化させながら、周波数0.01Hzで貯蔵弾性率(G’)[KPa]、周波数0.5Hzで複素粘性率[Pa・s]、100Hzにて損失弾性率(G”)[MPa]を測定した。
(2)プリプレグと離型シートの剥離強度(y)の測定方法
離型シート付きプリプレグを、繊維の軸方向を長さ方向として幅25mm、長さ300mmの短冊状に裁断し、試験片1を作製した。次に、図1に示すように、かかる試験片1を、試験片の一表面全体を覆うことのできる大きさの両面接着テープ3(ソニーケミカル製両面テープT4000、幅50mm)を用いて、折れ角θが165°のステンレス製の支持具2に、離型シートを外側にして貼り付けた。次に図2に示すように、試験片の支持具6を引張試験機の下側チャック8に装着し、プリプレグ4aから離型シート4bを10mm引き剥がし、離型シート4bの引き剥がし端をクリップ9、金属線10を介して上側チャック11に装着した。ついで、温度25±2℃、湿度50±5%RHの雰囲気にて引張速度10m/分の条件で、離型シート4bをプリプレグ4aから引き剥がし、離型シートを全て剥がしきるまで荷重を測定した。得られた測定結果から、剥がし始めの1秒間と剥がし終わりの1秒間を除いて、荷重の山の頂点を高い方から5点、荷重の谷底点を低い方から5点読み取り、それら10点の荷重の単純平均値を算出した。同測定を、プリプレグの任意の箇所で少なくとも5回行い、それら5回の単純平均値を求めて剥離強度[N/25mm]とした。
(3)粘着テープと離型シートの剥離強度の測定方法
粘着テープとしてスリーエム ジャパン(株)製スコッチテープNo.250(SUS304との接着力:7.06N/cm)を用い、0.1MPaで5分間離型シートへ圧着し、プリプレグを上記粘着テープに置き換えた以外は、(1)と同様の方法で測定し、粘着力[N/cm]とした。
(4)プリプレグの離型シート面の最表面におけるマトリックス樹脂被覆率(x
離型シート付きプリプレグから離型シートを剥離し、剥離した直後のプリプレグを、マイクロスコープ(VHX-5000:KEYENCE社製)を用いて平面方向から見て、10mm×10mm角の単位面積におけるプリプレグ表面に樹脂材料が存在する(カバーされている)部分を、光学的に取り込まれた画像を元に画像処理を行い、二値化法により百分率を算出した。かかる測定を、プリプレグの任意の5箇所以上で行い、それら5点の単純平均値を求めてマトリックス樹脂被覆率[%]とした。
(5)吸水試験
ウォーターピックアップ法(WPU法)による吸水率(x)とは、プリプレグにおける樹脂の含浸の度合いを示す指標である。離型シート付きプリプレグから繊維長手方向長さ×幅方向(繊維方向に直交する方向)長さが100mm×100mm角の大きさの試験片を切り取り、プリプレグ表面に貼り付けられた離型シートやカバーフィルムを剥離する。プリプレグの幅が100mmに満たない場合は、試験片の幅方向長さが100mm以下でもよいが、繊維方向長さは100mmとする。次に得られた試験片の質量W1を測定した後、試験片の一辺を、試験片の繊維方向が水面に対して垂直方向になるように配置し、試験片の端部から5mmの範囲(すなわち100mm×5mm)を、水に5分間浸漬する。5分間浸漬した試験片を水から取り出し、試験片の表面に付着した水分を、浸漬した面に触れないように注意しながらウェス等でふき取った後、試験片の質量W2を測定する。試験片が吸収した水の質量(W2-W1)をW1で除して百分率を算出した。測定は、プリプレグの任意の箇所で少なくとも5回行い、それら5点の単純平均値を求めて吸水率[%]とした。
(6)ドレープ性(y
離型シート付きプリプレグを、繊維の軸方向を長さ方向として幅25mm、長さ300mmの短冊状に裁断し、試験片を作製し、プリプレグ表面に貼り付けられた離型シートやカバーフィルムを剥離する。次に、図3に示すように、試験片の長手方向から100mmの部分を作業台の端に固定し、残りの200mmの部分は作業台から飛び出すように設置し、5分静置後に、台の水平方向の長さa、鉛直方向の長さbを測定し、式θ=tan-1(b/a)にて算出されるθをドレープ性[°]とした。
(7)タック係数
離型シート付きプリプレグより離型シートを剥離し、剥離した直後に、温度25±2℃、湿度50±5%RHの環境下で、タックテスター(例えば、EMX-1000N:株式会社イマダ製)を用い、18mm×18mm角のカバーガラスを0.5kgf(4.9N)の荷重で1秒間、水平に置いたプリプレグに真上から圧着し、当該カバーガラスを30m/minの速度にて真上に剥離し、剥がれる際の抵抗力を測定した。かかる測定は、プリプレグの任意の箇所で少なくとも5回行い、それら5回の単純平均値を求めてタック係数[kgf]とした。
(8)作業性の評価方法
1000mm×1000mm角にカットした離型シート付きプリプレグを、片面に離型シートが付いており、もう一方の面には離型シートが付いていない状態とし、離型シートが付いていない面同士を、繊維が互いに直行するように積層して貼り合わせ、ニップロールで圧着させた後、繊維方向に沿って幅100mm、長さ1000mmの短冊状に裁断した。次に、繊維の軸方向が長さ方向になっている面を上側にし、上側のプリプレグに担持されている離型シートを手で剥がし、作業性を評価した。プリプレグ同士の密着性が良好で、プリプレグの形態を保持したまま離型シートを剥離できるものを「A」、プリプレグ同士の密着性が良好であるが離型シート剥離時にプリプレグ端部が裁けるものを「B」、プリプレグ同士が密着していないものを「C」、作業前から離型シートとプリプレグが密着しておらず浮いているものを「D」とした。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples. Note that the present invention is not limited to the following examples. The matrix resins, reinforcing fibers, and various measurement methods used in the Examples and Comparative Examples are as follows.
<Epoxy resin>
・Bisphenol A type liquid epoxy resin (“jER (registered trademark)” 828, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
・Bisphenol A type solid epoxy resin (“jER (registered trademark)” 1001, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
・Bisphenol F type solid epoxy resin (“Epicron (registered trademark)” 830, manufactured by DIC Corporation)
・Bisphenol F type solid epoxy resin (“jER (registered trademark)” 4007P, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
・Phenol novolac type epoxy resin (“Epicron (registered trademark)” N-740, manufactured by DIC Corporation)
・Triglycidylaminophenol (“Araldide (registered trademark)” MY0600, manufactured by Huntsman Advanced Materials Co., Ltd.)
<Thermoplastic resin>
・Polyvinyl formal (“Vinylec (registered trademark)” K, manufactured by jNC Co., Ltd.)
<Curing agent>
・Dicyandiamide (DICY7, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
<Curing accelerator>
・Urea compound (DCMU99, manufactured by Hodogaya Chemical Industry Co., Ltd.)
<Reinforced fiber>
・Carbon fiber (“Torayca (registered trademark)” T1100GC-12K, manufactured by Toray Industries, Inc., tensile modulus: 324 GPa, tensile strength: 7000 MPa)
(1) Method for measuring dynamic viscoelasticity of matrix resin A matrix resin composition was measured using a dynamic viscoelasticity measuring device (ARES-G2: manufactured by TA Instrument) using parallel plates with a diameter of 8 mm. The thickness of the resin composition was 1.0 mm, the measurement temperature was 25 ° C., the strain was 0.1%, and the storage modulus (G') was measured at a frequency of 0.01 Hz while changing the frequency from 0.01 Hz to 100 Hz. [KPa], complex viscosity [Pa·s] at a frequency of 0.5 Hz, and loss modulus (G”) [MPa] at a frequency of 100 Hz.
(2) Method for measuring peel strength (y 1 ) between prepreg and release sheet The prepreg with release sheet was cut into strips with a width of 25 mm and a length of 300 mm with the axial direction of the fibers as the length direction. was created. Next, as shown in FIG. 1, the test piece 1 is folded using double-sided adhesive tape 3 (Sony Chemical double-sided tape T4000, width 50 mm) that is large enough to cover the entire surface of the test piece. It was attached to a stainless steel support 2 with an angle θ of 165° with the release sheet facing outside. Next, as shown in FIG. 2, the test piece support 6 is attached to the lower chuck 8 of the tensile testing machine, the release sheet 4b is peeled off by 10 mm from the prepreg 4a, and the peeled end of the release sheet 4b is clipped. 9. It was attached to the upper chuck 11 via the metal wire 10. Next, the release sheet 4b was peeled off from the prepreg 4a in an atmosphere with a temperature of 25±2°C and a humidity of 50±5% RH at a pulling speed of 10 m/min, and the load was measured until the release sheet was completely peeled off. . From the measurement results obtained, excluding the 1 second at the beginning of peeling and 1 second at the end of peeling, read 5 points from the top of the peak of the load and 5 points from the bottom of the load from the bottom, and calculate these 10 points. A simple average value of the loads was calculated. The same measurement was performed at least 5 times at any location on the prepreg, and the simple average value of the 5 measurements was determined to determine the peel strength [N/25 mm].
(3) Method for measuring peel strength of adhesive tape and release sheet Scotch Tape No. manufactured by 3M Japan Ltd. was used as an adhesive tape. 250 (adhesive strength with SUS304: 7.06 N/cm), was pressed to the release sheet at 0.1 MPa for 5 minutes, and the measurement was performed in the same manner as in (1), except that the prepreg was replaced with the above adhesive tape. The adhesive force was defined as [N/cm].
(4) Matrix resin coverage on the outermost surface of the prepreg release sheet surface (x 1 )
The release sheet is peeled off from the prepreg with a release sheet, and the prepreg immediately after peeling is viewed from the plane direction using a microscope (VHX-5000: manufactured by KEYENCE), and the prepreg surface in a unit area of 10 mm x 10 mm square. Image processing was performed on the part where the resin material existed (covered) based on the optically captured image, and the percentage was calculated by a binarization method. Such measurements were performed at five or more arbitrary locations on the prepreg, and the simple average value of those five points was determined to be the matrix resin coverage [%].
(5) Water Absorption Test The water absorption rate (x 2 ) measured by the water pickup method (WPU method) is an index indicating the degree of resin impregnation in the prepreg. A test piece with a square size of 100 mm x 100 mm (length in the fiber longitudinal direction x width direction (direction orthogonal to the fiber direction)) was cut from the prepreg with a release sheet, and a release sheet or cover was pasted on the surface of the prepreg. Peel off the film. When the width of the prepreg is less than 100 mm, the length of the test piece in the width direction may be 100 mm or less, but the length in the fiber direction is 100 mm. Next, after measuring the mass W1 of the obtained test piece, one side of the test piece is arranged so that the fiber direction of the test piece is perpendicular to the water surface, and a range of 5 mm from the end of the test piece ( That is, 100 mm x 5 mm) is immersed in water for 5 minutes. After immersing the test piece for 5 minutes, take it out of the water, wipe off the water adhering to the surface of the test piece with a cloth or the like, being careful not to touch the immersed surface, and then measure the mass W2 of the test piece. The percentage was calculated by dividing the mass of water absorbed by the test piece (W2-W1) by W1. The measurement was performed at least 5 times at any arbitrary location on the prepreg, and the simple average value of the 5 points was determined to determine the water absorption rate [%].
(6) Drapability (y 2 )
The prepreg with a release sheet was cut into strips with a width of 25 mm and a length of 300 mm with the axial direction of the fibers as the length direction, a test piece was prepared, and the release sheet and cover film affixed to the surface of the prepreg were peeled off. do. Next, as shown in Figure 3, a 100 mm portion from the longitudinal direction of the test piece was fixed to the edge of the work table, and the remaining 200 mm portion was placed so as to protrude from the work table. The horizontal length a and the vertical length b were measured, and θ calculated by the formula θ=tan −1 (b/a) was taken as drapability [°].
(7) Tack coefficient Peel the release sheet from the prepreg with a release sheet, and immediately after peeling, test it using a tack tester (for example, EMX-1000N: Stock A cover glass of 18 mm x 18 mm square was crimped from directly above onto the horizontally placed prepreg for 1 second under a load of 0.5 kgf (4.9 N), and the cover glass was pressed at a speed of 30 m/min. The film was peeled off directly above, and the resistance to peeling was measured. Such measurements were performed at least 5 times at arbitrary locations on the prepreg, and the simple average value of these 5 measurements was determined to be the tack coefficient [kgf].
(8) Workability evaluation method A prepreg with a release sheet cut into 1000 mm x 1000 mm squares was prepared with a release sheet attached to one side and no release sheet attached to the other side, and released from the mold. The surfaces with no sheets attached were laminated and bonded together so that the fibers were perpendicular to each other, pressed together with nip rolls, and then cut into strips with a width of 100 mm and a length of 1000 mm along the fiber direction. Next, the release sheet supported on the upper prepreg was peeled off by hand with the surface in which the axial direction of the fibers was the longitudinal direction facing upward, and the workability was evaluated. "A" indicates that the adhesion between the prepregs is good, and the release sheet can be peeled off while retaining the shape of the prepreg; "A" indicates that the adhesion between the prepregs is good, but the edges of the prepreg can be torn when the release sheet is peeled off. "B" was used when the prepregs were not in close contact with each other, "C" was given when the prepregs were not in close contact with each other, and "D" was given when the release sheet and the prepreg were not in close contact with each other before work and were floating.

上記方法により各実施例、比較例についてマトリックス樹脂、離型シート付きプリプレグの特性を測定した結果を表1、2にまとめて示す。
<実施例1>
表1に示す成分を混合させ、マトリックス樹脂を調製した。得られたマトリックス樹脂を粘度測定した結果、25℃における複素粘性率は、周波数0.5Hzにて40,000Pa・sであり、貯蔵弾性率は、周波数0.01Hzで2.95KPaであり、損失弾性率G”は、100Hzにて2.8MPaであった。得られたマトリックス樹脂組成物を、コーターを使用して離型シート上に塗布し、樹脂フィルムを作製した。離型シートには、粘着テープとの粘着力が4.8N/cmのものを用いた。次に、炭素繊維“トレカ(登録商標)”T1100GC-12Kを、単位面積あたりの炭素繊維質量(FAW)が150g/mとなるように一方向に引き揃えて、上記樹脂フィルムを上下に重ねた後、樹脂フィルムを多段含浸ホットメルト法にて加熱加圧含浸させ、炭素繊維の質量含有率が80%となるように離型シート付き一方向炭素繊維プリプレグを作製した。得られたプリプレグは、マトリックス樹脂被覆率x1が52%、吸水率が6.0%、離型シートとの剥離強度y1が0.33N/25mm、ドレープ性が18°であり、式(1)および式(2)を満たしていた。また、タック係数は0.5kgfで、作業性判定「A」であった。
<実施例2~6>
実施例1と同様のマトリックス樹脂組成物、炭素繊維を用い、炭素繊維に樹脂フィルムを加熱加圧含浸させる工程において、表に記載の特性が得られるよう、実施例1対比、実施例2、4は温度一定で圧力を上げ、実施例3は温度一定で圧力を下げ、実施例5,6は温度を下げ圧力を上げて、離型シート付き一方向炭素繊維プリプレグを作製した。評価結果を表1に示す。いずれの実施例も式(1)および式(2)を満たしており、作業性判定「A」であった。
<実施例7、8>
単位面積あたりの炭素繊維質量FAWがそれぞれ125g/m、100g/mとなるようにした以外は、実施例1と同様に離型シート付き一方向炭素繊維プリプレグを作製した。評価結果を表1に示す。いずれの実施例も式(1)および式(2)を満たしており、作業性判定「A」であった。
<実施例9、10>
表1に示す成分を混合させ、マトリックス樹脂組成物を調製した以外は、実施例1と同様に離型シート付き一方向炭素繊維プリプレグを作製した。評価結果を表1に示す。いずれの実施例も式(1)および式(2)を満たしており、作業性判定「A」であった。
<実施例11~14>
炭素繊維“トレカ(登録商標)”T1100GC-12Kを、単位面積あたりの炭素繊維質量FAWが100g/mとなるように一方向に引き揃えて、実施例1と同様のマトリックス樹脂組成物を用いた樹脂フィルムを上下に重ねた後、樹脂フィルムを多段含浸ホットメルト法にて加熱加圧含浸させ、炭素繊維の質量含有率が82%となるように離型シート付き一方向炭素繊維プリプレグを作製した。炭素繊維に樹脂フィルムを加熱加圧含浸させる工程において、表に記載の特性が得られるよう、実施例8対比、実施例11、12は強化繊維プリプレグの単位面積当たりに占める樹脂組成物の質量を下げ、実施例13、14は樹脂組成物の質量を下げたことに加えて、多段含浸ホットメルト法による加熱加圧含浸工程を2回通して、離型シート付き一方向炭素繊維プリプレグを作製した。評価結果を表1に示す。いずれの実施例も式(1)および式(2)を満たしており、作業性判定「A」であった。
<実施例15~17>
単位面積あたりの炭素繊維質量FAWが125g/m、となるようにした以外は、実施例1と同様に離型シート付き一方向炭素繊維プリプレグを作製した。実施例7対比、実施例15、16は強化繊維プリプレグの単位面積当たりに占める樹脂組成物の質量を下げ、実施例17は樹脂組成物の質量を下げたことに加えて、多段含浸ホットメルト法による加熱加圧含浸工程を2回通して、離型シート付き一方向炭素繊維プリプレグを作製した。評価結果を表1に示す。いずれの実施例も式(1)および式(2)を満たしており、作業性判定「A」であった。
<比較例1>
実施例1と同様のマトリックス樹脂組成物、炭素繊維を用い、炭素繊維に樹脂フィルムを加熱加圧含浸させる工程において、表に記載の特性が得られるよう、実施例1対比、温度・圧力ともに下げて、離型シート付き一方向炭素繊維プリプレグを作製した。評価結果を表1に示す。得られたプリプレグは、マトリックス樹脂被覆率xが75%、吸水率xが16.0%、離型シートとの剥離強度yが0.52N/25mm、ドレープ性yが32°であり、式(1)および式(2)をいずれも満たしていなかった。また、タック係数は1.1kgfで、離型シート剥離時にプリプレグ端部が裁けたため、作業性判定は「B」であった。
Tables 1 and 2 summarize the results of measuring the characteristics of the matrix resin and the prepreg with release sheet for each Example and Comparative Example using the above method.
<Example 1>
A matrix resin was prepared by mixing the components shown in Table 1. As a result of measuring the viscosity of the obtained matrix resin, the complex viscosity at 25°C was 40,000 Pa·s at a frequency of 0.5 Hz, the storage modulus was 2.95 KPa at a frequency of 0.01 Hz, and the loss The elastic modulus G" was 2.8 MPa at 100 Hz. The obtained matrix resin composition was applied onto a release sheet using a coater to produce a resin film. The release sheet contained the following: A tape with an adhesive strength of 4.8 N/cm was used.Next, carbon fiber "Torayka (registered trademark)" T1100GC-12K was used with a carbon fiber mass per unit area (FAW) of 150 g/m2 . After stacking the above resin films one above the other by aligning them in one direction so that A unidirectional carbon fiber prepreg with a release sheet was produced.The obtained prepreg had a matrix resin coverage x 1 of 52%, a water absorption rate of 6.0%, and a peel strength y 1 from the release sheet of 0.33N. /25 mm, drapeability was 18°, satisfying formulas (1) and (2).Furthermore, the tack coefficient was 0.5 kgf, and the workability rating was "A".
<Examples 2 to 6>
Using the same matrix resin composition and carbon fibers as in Example 1, in the step of impregnating the carbon fibers with a resin film under heat and pressure, comparisons with Example 1, Examples 2 and 4 were made so that the properties listed in the table could be obtained. In Example 3, the pressure was increased while keeping the temperature constant, and in Examples 5 and 6, the temperature was decreased and the pressure was increased to produce a unidirectional carbon fiber prepreg with a release sheet. The evaluation results are shown in Table 1. All Examples satisfied formula (1) and formula (2), and were evaluated as "A" in workability.
<Examples 7 and 8>
A unidirectional carbon fiber prepreg with a release sheet was produced in the same manner as in Example 1, except that the carbon fiber mass FAW per unit area was 125 g/m 2 and 100 g/m 2 , respectively. The evaluation results are shown in Table 1. All Examples satisfied formula (1) and formula (2), and were evaluated as "A" in workability.
<Examples 9 and 10>
A unidirectional carbon fiber prepreg with a release sheet was produced in the same manner as in Example 1, except that the components shown in Table 1 were mixed to prepare a matrix resin composition. The evaluation results are shown in Table 1. All Examples satisfied formula (1) and formula (2), and were evaluated as "A" in workability.
<Examples 11 to 14>
Carbon fibers "Torayka (registered trademark)" T1100GC-12K were aligned in one direction so that the carbon fiber mass FAW per unit area was 100 g/ m2 , and the same matrix resin composition as in Example 1 was used. After stacking the resin films on top of each other, the resin films were impregnated with heat and pressure using a multi-stage impregnation hot melt method to produce a unidirectional carbon fiber prepreg with a release sheet so that the carbon fiber mass content was 82%. did. In the process of impregnating carbon fibers with a resin film under heat and pressure, in order to obtain the properties listed in the table, in comparison with Example 8, Examples 11 and 12 have a weight of the resin composition per unit area of the reinforcing fiber prepreg. In Examples 13 and 14, in addition to lowering the mass of the resin composition, a unidirectional carbon fiber prepreg with a release sheet was produced by passing the heating and pressurizing impregnation process twice by the multi-stage impregnation hot melt method. . The evaluation results are shown in Table 1. All Examples satisfied formula (1) and formula (2), and were evaluated as "A" in workability.
<Examples 15 to 17>
A unidirectional carbon fiber prepreg with a release sheet was produced in the same manner as in Example 1, except that the carbon fiber mass FAW per unit area was 125 g/m 2 . In comparison with Example 7, Examples 15 and 16 lowered the mass of the resin composition per unit area of the reinforcing fiber prepreg, and Example 17 lowered the mass of the resin composition, and also used a multi-stage impregnation hot melt method. A unidirectional carbon fiber prepreg with a release sheet was produced by passing through the heating and pressurizing impregnation process twice. The evaluation results are shown in Table 1. All Examples satisfied formula (1) and formula (2), and were evaluated as "A" in workability.
<Comparative example 1>
Using the same matrix resin composition and carbon fiber as in Example 1, in the step of impregnating the carbon fiber with a resin film under heat and pressure, both the temperature and pressure were lowered compared to Example 1 so that the properties listed in the table could be obtained. A unidirectional carbon fiber prepreg with a release sheet was produced. The evaluation results are shown in Table 1. The obtained prepreg had a matrix resin coverage x 1 of 75%, a water absorption rate x 2 of 16.0%, a peel strength y 2 from the release sheet of 0.52 N/25 mm, and a drape property y 2 of 32°. Yes, neither formula (1) nor formula (2) was satisfied. Further, the tack coefficient was 1.1 kgf, and the end of the prepreg was torn when the release sheet was peeled off, so the workability rating was "B".

比較例1のプリプレグは、マトリックス樹脂被覆率xが実施例対比高く、かつ離型シートとの剥離強度yがマトリックス樹脂被覆率xを許容できるレベルでは無かったこと、吸水率xが実施例対比高く、かつドレープ性yが吸水率xを許容できるレベルでは無かったことから、マトリックス樹脂の繊維層中への含浸性が悪く、プリプレグ端部が裁けることに繋がったと考える。
<比較例2~5>
実施例1と同様のマトリックス樹脂組成物、炭素繊維を用い、炭素繊維に樹脂フィルムを加熱加圧含浸させる工程において、表に記載の特性が得られるよう、比較例1対比、温度一定で圧力を上げて、離型シート付き一方向炭素繊維プリプレグを作製した。評価結果を表1に示す。これらの比較例は、式(1)および式(2)のいずれか、もしくは両方を満たしておらず、作業性判定「B」または「C」であった。
In the prepreg of Comparative Example 1, the matrix resin coverage x 1 was higher than that of the example, the peel strength y 1 with the release sheet was not at a level that would allow the matrix resin coverage x 1 , and the water absorption rate x 2 was higher than that of the example. Since the drapeability y2 was higher than that of the example and the water absorption rate x2 was not at an acceptable level, it is thought that the impregnation of the matrix resin into the fiber layer was poor, leading to the prepreg edges being torn.
<Comparative Examples 2 to 5>
Using the same matrix resin composition and carbon fiber as in Example 1, in the process of impregnating the carbon fiber with a resin film under heat and pressure, in comparison to Comparative Example 1, pressure was applied at a constant temperature to obtain the properties listed in the table. Then, a unidirectional carbon fiber prepreg with a release sheet was produced. The evaluation results are shown in Table 1. These comparative examples did not satisfy either or both of formula (1) and formula (2), and were rated "B" or "C" for workability.

比較例2、3、5のプリプレグは、比較例1と同様に、マトリックス樹脂の繊維層中への含浸性が悪く、プリプレグ端部が裁けることに繋がったと考える。比較例4のプリプレグは、含浸性は問題ない一方で、マトリックス樹脂被覆率xが実施例対比低く、プリプレグのタック性低下に繋がったと考える。
<比較例6、7>
炭素繊維質量含有率が95%となるようにした以外は、実施例1と同様に離型シート付き一方向炭素繊維プリプレグを作製した。評価結果を表1に示す。これらの比較例は、式(1)および式(2)のいずれか、もしくは両方を満たしておらず、作業性判定「B」または「C」であった。
It is considered that the prepregs of Comparative Examples 2, 3, and 5 had poor impregnation of the matrix resin into the fiber layer, which led to the ends of the prepregs being cut, as in Comparative Example 1. Although the prepreg of Comparative Example 4 had no problem in impregnation, the matrix resin coverage x 1 was lower than that of the example, which is thought to have led to a decrease in the tackiness of the prepreg.
<Comparative Examples 6 and 7>
A unidirectional carbon fiber prepreg with a release sheet was produced in the same manner as in Example 1, except that the carbon fiber mass content was 95%. The evaluation results are shown in Table 1. These comparative examples did not satisfy either or both of formula (1) and formula (2), and were rated "B" or "C" for workability.

比較例6、7のプリプレグは、炭素繊維質量含有率が実施例対比高いことから、プリプレグ中の樹脂量が少なすぎて、マトリックス樹脂の繊維層中への含浸性が悪く、プリプレグ端部が裁けることに繋がった、もしくは、樹脂被覆率が低くなりプリプレグのタック性低下に繋がったと考える。
<比較例8~11>
表1に示す成分を混合させ、マトリックス樹脂組成物を調製した以外は、実施例1と同様に離型シート付き一方向炭素繊維プリプレグを作製した。評価結果を表1に示す。これらの比較例は、式(1)および式(2)のいずれか、もしくは両方を満たしておらず、作業性判定「B」または「C」であった。
Since the prepregs of Comparative Examples 6 and 7 had a higher carbon fiber mass content than the examples, the amount of resin in the prepregs was too small, the impregnation of the matrix resin into the fiber layer was poor, and the ends of the prepregs were cut. I believe that this may have led to a decrease in the tackiness of the prepreg due to a lower resin coverage.
<Comparative Examples 8 to 11>
A unidirectional carbon fiber prepreg with a release sheet was produced in the same manner as in Example 1, except that the components shown in Table 1 were mixed to prepare a matrix resin composition. The evaluation results are shown in Table 1. These comparative examples did not satisfy either or both of formula (1) and formula (2), and were rated "B" or "C" for workability.

比較例8~11に使用したマトリックス樹脂は、損失弾性率G”が実施例で使用した樹脂対比大きいことから、マトリックス樹脂はより変形しやすく、プリプレグと離型シートとの密着性が上がる傾向にある。それにより、プリプレグの剛性が低くなり、かつプリプレグが離型シートと強く密着していることで、剥離強度y1は高くないに関わらず、離型シートが剥ぎ辛くなることに繋がったと考える。
<比較例12、13>
離型シートに、粘着テープとの粘着力が0.8N/cmのものを用いた以外は、実施例1と同様に離型シート付き一方向炭素繊維プリプレグを作製した。評価結果を表1に示す。これらの比較例は、式(1)を満たしておらず、作業性判定「D」であった。
The matrix resins used in Comparative Examples 8 to 11 have a larger loss modulus G'' than the resin used in the examples, so the matrix resins are more easily deformed and the adhesion between the prepreg and the release sheet tends to increase. As a result, the rigidity of the prepreg is reduced, and the prepreg is in strong contact with the release sheet, which is thought to have led to the release sheet becoming difficult to peel off, even though the peel strength y1 is not high.
<Comparative Examples 12 and 13>
A unidirectional carbon fiber prepreg with a release sheet was produced in the same manner as in Example 1, except that the release sheet had an adhesive force of 0.8 N/cm with the adhesive tape. The evaluation results are shown in Table 1. These comparative examples did not satisfy formula (1) and were rated "D" in terms of workability.

比較例12,13に使用した離型シートは、粘着テープとの粘着力が実施例対比低いことから、プリプレグと離型シートとの密着性が悪くなり、離型シートが浮いた状態となったと考える。 The release sheets used in Comparative Examples 12 and 13 had lower adhesion to the adhesive tape than in the examples, so the adhesion between the prepreg and the release sheet deteriorated, causing the release sheet to float. think.

Figure 2023147223000006
Figure 2023147223000006

Figure 2023147223000007
Figure 2023147223000007

Figure 2023147223000008
Figure 2023147223000008

1:試験片(離型シート付きプリプレグ)
2:ステンレス製の支持具
3:両面接着テープ
θ:折れ角
4a:一方向プリプレグ
4b:離型シート
5:試験片(離型シート付きプリプレグ)
6:ステンレス製の支持具
7:両面接着テープ
8:下側チャック
9:クリップ
10:金属線
11:上側チャック
12:試験片(離型シート付きプリプレグ)
13:作業台
1: Test piece (prepreg with release sheet)
2: Stainless steel support 3: Double-sided adhesive tape θ: Bent angle 4a: Unidirectional prepreg 4b: Release sheet 5: Test piece (prepreg with release sheet)
6: Stainless steel support 7: Double-sided adhesive tape 8: Lower chuck 9: Clip 10: Metal wire 11: Upper chuck 12: Test piece (prepreg with release sheet)
13: Workbench

本発明の離型シート付きプリプレグは、タック性と、離型紙の剥離性を両立し、取扱い性に優れることから、軽量かつ高強度、高剛性な繊維強化複合材料として、釣り竿やゴルフシャフト等のスポーツ・レジャー用途のほか、自動車や航空機等の産業用途などの幅広い分野で好ましく用いられる。
The prepreg with a release sheet of the present invention has both tackiness and peelability of the release paper, and is excellent in handling, so it can be used as a lightweight, high-strength, and high-rigidity fiber-reinforced composite material for fishing rods, golf shafts, etc. In addition to sports and leisure applications, it is preferably used in a wide range of fields such as industrial applications such as automobiles and aircraft.

Claims (10)

強化繊維にマトリックス樹脂が含浸したプリプレグの少なくとも片面に、離型シートが配置されており、以下の条件(I)、(II)および(III)を満たす、離型シート付きプリプレグ。
(I)前記プリプレグにおける離型シートに面する最表面のマトリックス樹脂被覆率をx、前記プリプレグより離型シートを剥がす際の剥離強度をyとした時、次の式(1)を満たす、
Figure 2023147223000009
(II)前記離型シートを剥がしたプリプレグは、吸水試験により算出される吸水率をx、ドレープ性をyとした時、次の式(2)を満たす、
Figure 2023147223000010
(III)xは40%以上100%未満であり、かつ、xは0.0%以上20.0%以下である。

ここで、RAWはプリプレグの単位面積当たりのマトリックス樹脂質量[g/m]、FAWはプリプレグの単位面積当たりの強化繊維質量[g/m]であり、
G”はマトリックス樹脂の動的粘弾性測定における損失弾性率[MPa]、G’は前記測定における貯蔵弾性率[KPa]である。
A prepreg with a release sheet, which has a release sheet disposed on at least one side of a prepreg in which reinforcing fibers are impregnated with a matrix resin, and satisfies the following conditions (I), (II), and (III).
(I) When the matrix resin coverage of the outermost surface facing the release sheet in the prepreg is x 1 and the peel strength when peeling the release sheet from the prepreg is y 1 , the following formula (1) is satisfied. ,
Figure 2023147223000009
(II) The prepreg from which the release sheet has been removed satisfies the following formula (2), where x2 is the water absorption rate calculated by the water absorption test, and y2 is the drape property.
Figure 2023147223000010
(III) x 1 is 40% or more and less than 100%, and x 2 is 0.0% or more and 20.0% or less.

Here, RAW is the matrix resin mass per unit area of the prepreg [g/m 2 ], FAW is the reinforcing fiber mass per unit area of the prepreg [g/m 2 ],
G'' is the loss modulus [MPa] in the dynamic viscoelasticity measurement of the matrix resin, and G' is the storage modulus [KPa] in the measurement.
前記FAWが100g/m以上300g/m以下であり、
かつ、離型シート付きプリプレグから離型シートを剥がしたプリプレグ中に占める強化繊維の質量含有率が70質量%以上90質量%以下である、請求項1に記載の離型シート付きプリプレグ。
The FAW is 100 g/m 2 or more and 300 g/m 2 or less,
The prepreg with a release sheet according to claim 1, wherein the mass content of reinforcing fibers in the prepreg obtained by peeling off the release sheet from the prepreg with a release sheet is 70% by mass or more and 90% by mass or less.
強化繊維が炭素繊維である、請求項1または2に記載の離型シート付きプリプレグ。 The prepreg with a release sheet according to claim 1 or 2, wherein the reinforcing fibers are carbon fibers. マトリックス樹脂の25℃の温度における複素粘度が10,000Pa・s以上100,000Pa・s未満である、請求項1に記載の離型シート付きプリプレグ。 The prepreg with a release sheet according to claim 1, wherein the matrix resin has a complex viscosity of 10,000 Pa·s or more and less than 100,000 Pa·s at a temperature of 25°C. マトリックス樹脂が熱硬化性樹脂を主成分とする組成物である、請求項1または4に記載の離型シート付きプリプレグ。 The prepreg with a release sheet according to claim 1 or 4, wherein the matrix resin is a composition containing a thermosetting resin as a main component. 熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂である、請求項5に記載の離型シート付きプリプレグ。 The prepreg with a release sheet according to claim 5, wherein the thermosetting resin is an epoxy resin. 離型シートに粘着テープ(SUS304との接着力:6.9~7.3N/cm)を貼った後、引き剥がすときの剥離強度が0.5N/cm以上7.5N/cm以下である、請求項1に記載の離型シート付きプリプレグ。 After applying the adhesive tape (adhesive strength with SUS304: 6.9 to 7.3 N/cm) to the release sheet, the peel strength when peeling off is 0.5 N/cm or more and 7.5 N/cm or less, The prepreg with a release sheet according to claim 1. 離型シートを剥がしたプリプレグの表面におけるタック係数が0.4kgf以上1.5kgf以下である、請求項1または7に記載の離型シートプリプレグ。 The release sheet prepreg according to claim 1 or 7, wherein the tack coefficient on the surface of the prepreg from which the release sheet is peeled is 0.4 kgf or more and 1.5 kgf or less. 前記プリプレグより離型シートを剥がす際の剥離強度が0.01N/25mm以上0.40N/25mm以下である、請求項1または7に記載の離型シート付きプリプレグ。 The prepreg with a mold release sheet according to claim 1 or 7, wherein the peel strength when peeling the mold release sheet from the prepreg is 0.01 N/25 mm or more and 0.40 N/25 mm or less. 請求項1に記載の離型シート付きプリプレグにおけるプリプレグが硬化されてなる、繊維強化複合材料。
A fiber-reinforced composite material obtained by curing the prepreg in the prepreg with a release sheet according to claim 1.
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