JP3114741B2 - プリプレグ - Google Patents

プリプレグ

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JP3114741B2
JP3114741B2 JP03070811A JP7081191A JP3114741B2 JP 3114741 B2 JP3114741 B2 JP 3114741B2 JP 03070811 A JP03070811 A JP 03070811A JP 7081191 A JP7081191 A JP 7081191A JP 3114741 B2 JP3114741 B2 JP 3114741B2
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prepreg
thermoplastic resin
resin
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gpa
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多加志 村田
正裕 杉森
繁次 林
敏裕 服部
武 加藤
和也 後藤
尚 多田
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Mitsubishi Chemical Corp
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Mitsubishi Chemical Corp
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は航空機用構造材料や自動
車用途等に適する優れた熱的性質、機械的性質と靱性を
併せ有する複合材料用のプリプレグに関する。
【0002】
【従来の技術】炭素繊維等の高強度高弾性繊維を補強材
とする複合材料は、その比強度、比弾性に優れるという
特徴を活かしてスポーツ用途を中心に広く用いられてき
ている。通常マトリックス樹脂として用いられるエポキ
シ樹脂をはじめとする熱硬化性樹脂は種々の特長を有す
る一方で靱性に乏しいという欠点を有するためにその用
途はかなり制限されたものとなっていた。
【0003】この熱硬化性樹脂の欠点を改良する方法と
してはゴム成分や熱可塑性樹脂を添加する方法が一般的
であるが十分な靱性改良効果をあげるためには多量に添
加する必要があり、取り扱い性が著しく悪くなり耐熱
性、耐溶剤性等の低下を招く結果となっていた。また、
インターリーフと呼ばれる一種の接着剤層を層間に挿入
する方法も提案されているが繊維含有率が上げられない
などの理由から広く実用化されるに至っていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はマトリ
ックス樹脂の優れた熱的性質、機械的性質を損なうこと
なく、それから得られる成形物に優れた靱性を賦与出来
る繊維強化複合材料用プリプレグを提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、(A)
弾性率200GPa以上の補強用繊維 (B)弾性率100GPa以下の繊維状熱可塑性樹脂 (C)熱硬化性マトリックス樹脂 からなる繊維強化複合材料用プリプレグに於て、B)の
繊維状熱可塑性樹脂が補強用繊維と熱硬化性マトリック
ス樹脂とで形成されたシート層の片面もしくは両面に、
補強用繊維と同一方向で蛇行状かつ連続状に載置され一
体的に形成されてなることを特徴とするプリプレグにあ
り、更に好ましくはB)の繊維状熱可塑性樹脂が波長2
00mm以下であり、振幅0.5mm〜20mmで蛇行
して載置されていることを特徴とする。
【0006】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おけるA)の弾性率200GPa以上の補強用繊維とし
ては炭素繊維、ボロン繊維等通常の繊維強化複合材料に
用いられる補強用繊維がそのまま用いられる。
【0007】本発明におけるC)の熱硬化性マトリック
ス樹脂としてはエポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂等通
常の繊維強化複合材料に用いられるマトリックス樹脂が
そのまま用いられる。A)の弾性率200GPa以上の
補強用繊維とC)の熱硬化性マトリックス樹脂の比率は
その目的に応じて適宜設定することが可能であるが、重
量比でA)/C)=55/45〜85/15の範囲が適
当である。より好ましい範囲はA)/C)=60/40
〜75/25である。
【0008】本発明におけるB)の弾性率100GPa
以下の繊維状熱可塑性樹脂としては繊維状のポリアミ
ド、ポリエステルのほかポリエーテルエーテルケトン、
ポリエーテルイミド、ポリベンズイミダゾール、ポリイ
ミド等のいわゆるエンジニアリングプラスチック、ス−
パーエンジニアリングプラスチックを繊維状に賦形した
ものが好適に用いられる。繊維状熱可塑性樹脂の形態と
してはモノフィラメントあるいはそれらを束にしたもの
が好ましいが、必ずしもそれらに限定されるものではな
い。
【0009】繊維の直径としては100μ以下が好まし
く、50μ以下が特に好ましい。繊維状熱可塑性樹脂の
比率としてはC)の熱硬化性マトリックス樹脂100重
量部に対し0.5〜20重量部が好ましい。0.5重量
部未満では十分な靱性改良効果が得られないし、逆に2
0重量部より多いと耐熱性、耐溶剤性等の特性が大幅に
低下するだけでなくプリプレグ化のプロセッシングも困
難になるため好ましくない。
【0010】本発明のプリプレグにおける繊維状熱可塑
性樹脂はプリプレグ表面において補強用繊維と同一方向
で蛇行状かつ連続状に載置されている。この場合の具体
的な載置の方法としては、補強用繊維にマトリックス樹
脂を含浸したシートの表面に繊維状熱可塑性樹脂のガイ
ドをトラバースすることにより波長20cm以下、振幅
0.5mm〜20mmの蛇行状となりさらに各々の繊維
状熱可塑性樹脂束を補強用繊維と同一方向に0.1mm
〜10mmの間隔で配列させてなる。波長及び振幅は特
に限定されるものではないが、繊維状熱可塑性樹脂が補
強繊維と部分的に交差することが好しく、この観点から
波長20cm以下、振幅0.5〜20mmであることが
より好ましい。またその間隔はより好ましくは0.5〜
5mmであり、10mmを越えると、耐衝撃性に対する
効果が著しく低下し、また0.1mm未満であるとタッ
クが大幅に低下し取扱い性が著しく悪くなる。
【0011】なおこの際に束複数本が並列したものを一
定間隔で載置しても良い。本発明のプリプレグの製法に
ついては通常のプリプレグの製造方法に準じて行えば良
く、例えば補強用繊維束を並列に配置し上下より熱硬化
性樹脂のホットメルトフィルムではさみ、熱ロールによ
り含浸してシートを形成し、さらにシート表面に繊維状
熱可塑性樹脂を一定間隔にトラバースさせながら配置さ
せ再び熱ロールにより圧着せしめる等の方法を用いるこ
とが出来る。
【0012】以下実施例により本発明を具体的に説明す
る。 実施例1 テトラグリシジルアミン型エポキシ樹脂(YH434L
東都化成社製)27重量部、トリグリシジルアミン型エ
ポキシ樹脂(ELM−100住友化学社製)13重量
部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エピコート82
8油化シェル社製)27重量部、ジアミノジフェニルス
ルホン33重量部を60℃ニーダーで混合し、目付49
g/m2 のホットメルトフィルムを作製し、ついで高強
度中弾性炭素繊維(三菱レイヨン社製,MR60P,引
張強度5600MPa,弾性率310GPa,伸度1.
9%)を用いて一方向プリプレグを得た。このプリプレ
グのCF目付は190g/m2 、樹脂含有率は34重量
%であった。
【0013】このプリプレグにナイロン12のマルチフ
ィラメント(81d/36fil,弾性率2GPa)を
フィラメントワインディング法で繊維状熱可塑性樹脂の
ガイドをトラバースさせながら波長5mm振幅4mmの
蛇行状の繊維状熱可塑性樹脂を4mm間隔でシート材の
両面にワインドし、本発明のプリプレグを得た。このプ
リプレグから所定の寸法の小片を切り出し、積層後、オ
ートクレーブ成形で衝撃後圧縮強度測定用の試験片を成
形した(硬化条件:180℃×2時間)。この試験片を
用いて、SACMA(Suppliers of Ad
vanced Composite Material
s Association),Recommende
d Method SRM2−88に準拠して270l
b−in衝撃後の圧縮強度を測定し、表1に示す結果を
得た。
【0014】比較例1 実施例1と同じ樹脂組成物に平均粒径15μのナイロン
12微粉末(ダイセルヒュルス社製L1640)を7p
hr加え、均一に混合した後、実施例1と同一方法にて
CF目付190g/m2 、樹脂含有率36重量%のプリ
プレグを得た。このプリプレグを実施例1と同様の評価
を行い表1に示す結果を得た。表1から明らかなように
本発明のプリプレグから得られる成形体は取扱い性がよ
く衝撃後の圧縮強度が高く耐衝撃性に優れることが分
る。
【0015】
【表1】
【0016】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の繊維状熱可塑性樹脂の配列を示す模式
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 敏裕 愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目1番60 号 三菱レイヨン株式会社商品開発研究 所内 (72)発明者 加藤 武 愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目1番60 号 三菱レイヨン株式会社商品開発研究 所内 (72)発明者 後藤 和也 愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目1番60 号 三菱レイヨン株式会社商品開発研究 所内 (72)発明者 多田 尚 愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目1番60 号 三菱レイヨン株式会社商品開発研究 所内 審査官 天野 宏樹 (56)参考文献 特開 平3−234506(JP,A) 特開 平3−253308(JP,A) 特開 平3−253309(JP,A) 特開 平3−292111(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08J 5/04 - 5/10 C08J 5/24 B32B 27/12 B32B 27/38

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 A)弾性率200GPa以上の補強用繊
    維 B)弾性率100GPa以下の繊維状熱可塑性樹脂 C)熱硬化性マトリックス樹脂 からなる繊維強化複合材料用プリプレグに於て、B)の
    繊維状熱可塑性樹脂が補強用繊維と熱硬化性マトリック
    ス樹脂とで形成されたシート層の片面もしくは両面に、
    補強用繊維と同一方向で蛇行状かつ連続状に載置され一
    体的に形成されてなることを特徴とするプリプレグ。
  2. 【請求項2】 B)の繊維状熱可塑性樹脂が波長200
    mm以下であり、振幅0.5mm〜20mmに載置され
    ていることを特徴とする請求項1記載のプリプレグ。
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