JP5327964B2 - プレス成形用プリプレグ、及びそれを用いた成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、プレス成形用プリプレグ、及び該プレス成形用プリプレグを用いた成形品の
製造方法に関する。

繊維強化複合材料（以下、「ＦＲＰ」という。）は、軽量かつ高強度、高剛性であるた
め、釣り竿やゴルフシャフト等のスポーツ・レジャー用途、自動車や航空機等の産業用途
等の幅広い分野で用いられている。ＦＲＰの製造には、強化繊維等の長繊維からなる繊維
補強材に樹脂を含浸した中間材料であるプリプレグを使用する方法が好適に用いられる。
プリプレグを所望の形状に切断した後に賦形し、金型内で加熱硬化させることによりＦＲ
Ｐからなる成形品を得ることができる。

しかしながら、一般にエポキシ樹脂系のプリプレグの成形は、成形時間が長く自動車部
材のような量産性を求められる部材に使用することは難しかった。一方、高温高圧を用い
るハイサイクルプレス成形は、その生産性の高さから、自動車用途に多用される成形方法
として知られており、特許文献１には、プリプレグをプレス成形で成形する方法が示され
ている。
ハイサイクルプレス成形では、通常、１００〜１５０℃、１〜１５ＭＰａの高温高圧条
件が用いられる。これは、速硬化による硬化時間の短縮と、金型内においてプリプレグが
適度に流動することによる該金型内からのガスの排出のためである。

しかし、このように高温高圧でプレス成形する場合、プリプレグの樹脂温度が上昇する
ことにより樹脂粘度が低下し、金型の構造によってはシアエッジ部から激しい樹脂の流出
が見られる。そのため、得られた成形品の表面に樹脂が不足した樹脂枯れのような外観不
良、繊維蛇行等の性能上の不良、金型内のエジェクターピンやエアー弁等への樹脂流入に
よる金型の動作不良等の成形上の問題が生じることがあった。
一方、金型内における樹脂の流動を調整する方法としては、高粘度のエポキシ樹脂を用
いたり、エポキシ樹脂に熱可塑性樹脂を添加したりする方法が示されている（特許文献１、２）。

国際公開第２００４／４８４３５号パンフレット 特開２００５−２１３３５２号公報

高粘度のエポキシ樹脂を用いた場合は、常温時における樹脂粘度も高くなってしまうため、積層作業等の常温でのプリプレグの取り扱い性が著しく低下する。また、エポキシ樹脂への汎用の熱可塑性樹脂の添加は、該熱可塑性樹脂のエポキシ樹脂への溶解性が低く、また得られるエポキシ樹脂組成物のガラス転移温度（以下、「Ｔｇ」という。）の低下、硬化速度の低下等をもたらすため、ハイサイクルプレス成形に適用することが困難であった。また、エポキシ樹脂系プリプレグのハイサイクルプレス成形は一般的ではなかったため、ハイサイクルプレス成形に最適な成形温度域での樹脂の最低粘度は解明されておらず、樹脂粘度を最適粘度域にコントロールするための熱可塑性樹脂の使用法は見いだされていなかった。そのため、ハイサイクルプレス成形に適用することのできるプレス成形用プリプレグが望まれている。

そこで本発明は、常温時における取り扱い性に優れ、かつＴｇ及び硬化速度をほとんど
低下させることなく高温高圧成形時における樹脂の過剰な流動を抑え、得られる成形品の
外観不良、性能不良、及び金型の動作不良等を抑制することができるプレス成形用プリプ
レグを目的とする。また、本発明では、前記プレス成形用プリプレグを用いた高い生産性の成形品の製造方法を提供する。

本発明のプレス成形用プリプレグは、
ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂４５質量部を含むエポキシ樹脂（Ｘ）１００質量部と、
熱可塑性樹脂（Ｙ）５〜２５質量部と、
ジシアンジアミド（以下、「ＤＩＣＹ」という。）及びトルエンビスジメチルウレア（以下、「ＴＢＤＭＵ」という。）を含むエポキシ硬化剤（Ｚ）５〜１５質量部とを含み、
１００〜１５０℃における最低粘度が２〜２０Ｐａ・ｓであり、３０℃における粘度が１０，０００〜１００，０００Ｐａ・ｓのエポキシ樹脂組成物が、繊維補強材に含浸されたハイサイクルプレス成形用プリプレグである。
また、本発明のプレス成形用プリプレグに使用する熱可塑性樹脂（Ｙ）は質量平均分子量１０，０００〜６０，０００のポリエーテルスルホン樹脂であり、エポキシ樹脂（Ｘ）１００質量部に対して５〜１５質量部含まれる。

本発明の成形品の製造方法は、前記プレス成形用プリプレグを用いた成形材料を金型内で、１００〜１５０℃、１〜１５ＭＰａの条件下で１〜２０分間加熱加圧して硬化させる方法である。

本発明のプレス成形用プリプレグは、常温時における取り扱い性に優れ、かつＴｇ及び
硬化速度をほとんど低下させることなく高温高圧成形時における樹脂の過剰な流動を抑え
ることができる。そのため、高温高圧によるハイサイクルプレス成形であっても、得られ
る成形品の外観不良、性能不良、及び金型の不良等を抑制することができる。
また、本発明の製造方法によれば、高温高圧による硬化により、高い生産性で成形品を得ることができる。

本発明の成形品の製造に使用できる金型の一実施形態例を示した断面図である。（Ａ）金型が開いている状態。（Ｂ）金型が閉じている状態。

＜プレス成形用プリプレグ＞
本発明のプレス成形用プリプレグは、エポキシ樹脂（Ｘ）、熱可塑性樹脂（Ｙ）、及びエポキシ硬化剤（Ｚ）を含むエポキシ樹脂組成物を、繊維補強材に含浸したプリプレグである。本発明のプレス成形用プリプレグは、特に、高温高圧下に短時間で硬化させて成形品を得るハイサイクルプレス成形に好適に用いることができる。

［エポキシ樹脂組成物］
（エポキシ樹脂（Ｘ））
エポキシ樹脂（Ｘ）は、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂を含むことにより硬化時間を飛躍的に短縮することが出来る。エポキシ樹脂（Ｘ）１００質量部中に、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂が２０〜７０質量部含まれることが速硬化性の面で好ましい。２０質量部未満ではエポキシ樹脂（Ｘ）に含まれる量が少ないため、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂が有する分子間の凝集力が低下して速硬化性が低下する。７０質量部を超えるとエポキシ樹脂（Ｘ）の樹脂粘度の上昇に伴う分子間のモビリティー低下により速硬化性が低下する。
ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂として使用できるものは、ＤＩＣ株式会社製のＥＰＩＣＬＯＮ ＥＸＡ１５１４等が挙げられる。
ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂の他に使用できるエポキシ樹脂としては、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、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、テトラグリシジルアミンのようなグリシジルアミン型エポキシ樹脂、テトラキス（グリシジルオキシフェニル）エタンやトリス（グリシジルオキシメタン）のようなグリシジルエーテル型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらエポキシ樹脂は、１種のみを単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

（熱可塑性樹脂（Ｙ））
熱可塑性樹脂（Ｙ）は、エポキシ樹脂組成物の流動性を調整する役割を果たす樹脂である。また、本発明の熱可塑性樹脂（Ｙ）としては、ポリエーテルスルホン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリビニールホルマール樹脂、ポリエーテルイミド樹脂などエポキシ樹脂に溶解可能なものが使用できる。
ポリエーテルスルホン樹脂は、質量平均分子量が１０，０００〜６０，０００の樹脂であり、２０，０００〜５０，０００の樹脂であることが好ましい。
質量平均分子量が１０，０００以上であれば、エポキシ樹脂組成物の粘度が低くなりす
ぎることを防ぐことができ、適正な配合量でエポキシ樹脂組成物の粘度を本発明で規定す
る適正な粘度域とすることができる。質量平均分子量が６０，０００以下であれば、エポ
キシ樹脂への溶解が可能であり、極少量の配合でもエポキシ樹脂組成物の粘度が高くなり過ぎることを防ぐことができ、エポキシ樹脂組成物の粘度を本発明で規定する適正な粘度
域とすることができる。

ポリエーテルスルホン樹脂の具体例としては、例えば、ＢＡＳＦ社製ウルトラゾーンE１０１０、Ｅ２０２０Ｐ、Ｅ３０１０、Ｅ６０２０Ｐ、Ｓ３０１０、Ｓ６０１０、住友化学株式会社製スミカエクセルＰＥＳ３６００Ｐ、ＰＥＳ４８００Ｐ、ＰＥＳ５００３Ｐ等が挙げられる。なかでも、少量の添加でエポキシ樹脂組成物の粘度を本発明の規定する適正な粘度域に調整でき、またエポキシ樹脂（Ｘ）への溶解性にも優れる点から、ＢＡＳＦ社製Ｅ２０２０Ｐ（質量平均分子量３２，０００）であることが好ましい。

エポキシ樹脂組成物におけるポリエーテルスルホン樹脂の使用量は、エポキシ樹脂１００質量部に対して５〜１５質量部であり、７〜１３質量部であることが好ましい。ポリエーテルスルホン樹脂の使用量を５質量部以上とすることにより、高温高圧成形時においてエポキシ樹脂組成物が流動しすぎることによる金型からの流出を抑制でき、樹脂枯れ等の表面欠陥がない成形品を得ることができる。また、ポリエーテルスルホン樹脂の使用量を１５質量部以下とすることにより、エポキシ樹脂への溶解が容易で、またエポキシ樹脂組成物のＴｇの低下、硬化速度の低下を抑制することができる。

フェノキシ樹脂は質量平均分子量５０，０００〜８０，０００であることが好ましい。質量平均分子量５０，０００以上であれば、エポキシ樹脂組成物の粘度が低くなりすぎることを防ぐことができ、適正な配合量でエポキシ樹脂組成物の粘度を本発明で規定する適正な粘度域とすることができる。質量平均分子量が８０，０００以下であれば、エポキシ樹脂への溶解が可能であり、極少量の配合でもエポキシ樹脂組成物の粘度が高くなり過ぎることを防ぐことができ、エポキシ樹脂組成物の粘度を本発明で規定する適正な粘度域とすることができる。フェノキシ樹脂の具体例としては東都化成株式会社製のＹＰ５０，ＹＰ５０Ｓ，ＹＰ７０等が挙げられる。

エポキシ樹脂組成物におけるフェノキシ樹脂の使用量は、エポキシ樹脂１００質量部に対して５〜２５質量部であり、１０〜２０質量部であることが好ましい。フェノキシ樹脂の使用量を５質量部以上とすることにより、高温高圧成形時においてエポキシ樹脂組成物が流動しすぎることによる金型からの流出を抑制でき、樹脂枯れ等の表面欠陥がない成形品を得ることができる。フェノキシ樹脂の使用量を２５質量部以下にすることによりエポキシ樹脂組成物のＴｇの低下、硬化速度の低下及び成形品表面の硬化樹脂の濁りを抑制することができる。

（エポキシ硬化剤（Ｚ））
エポキシ硬化剤（Ｚ）は、エポキシ樹脂組成物の架橋密度や硬化速度を適切な範囲に保
つ役割を果たす。特にＤＩＣＹ、ＴＢＤＭＵを併用して使用することにより硬化時間を飛躍的に短縮することが出来る。ＤＩＣＹとしてはジャパンエポキシレジン株式会社製のｊＥＲキュアＤＩＣＹ１５等が使用できる。ＴＢＤＭＵとしてはピイ・ティ・アイ・ジャパン株式会社製のオミキュア２４等が使用できる。

エポキシ樹脂組成物におけるエポキシ硬化剤（Ｚ）の使用量は、エポキシ樹脂１００質
量部に対して５〜１５質量部である。エポキシ硬化剤（Ｚ）の使用量が５質量部以上であ
れば、架橋密度が充分になり、また充分な硬化速度が得られる。エポキシ硬化剤（Ｚ）が
１５質量部以下であれば、硬化剤が過剰に存在することによる硬化樹脂の機械物性の低下
や硬化樹脂の濁り等の不具合を抑制することができる。好ましくは、８〜１５質量部である。

その他の成分としては、微粉末状のシリカ等の無機質微粒子、顔料、エラストマー、難燃剤となる水酸化アルミニウムや臭素化合物又はリン系化合物、脱泡剤、硬化反応の触媒となるイミダゾール誘導体、金属錯体塩又は３級アミン化合物等がを使用してもよい。

本発明のエポキシ樹脂組成物は、前記エポキシ樹脂（Ｘ）１００質量部と、質量平均分子量１０，０００〜６０，０００のポリエーテルスルホン樹脂である熱可塑性樹脂（Ｙ）５〜１５質量部と、エポキシ硬化剤（Ｚ）５〜１５質量部とを含有する組成物である。本発明のエポキシ樹脂組成物の１００〜１５０℃における最低粘度は、２〜２０Ｐａ・ｓであり、３〜１８Ｐａ・ｓであることがより好ましい。１００〜１５０℃における最低粘度とは、エポキシ樹脂組成物を加熱した場合に１００℃から１５０℃までの温度範囲内における粘度（昇温粘度）の最低値を意味する。昇温粘度は、例えば、レオメトリック社製ＤＳＲ−２００又は同等の性能を有する装置を用いて、周波数１Ｈｚ、パラレルプレート（２５ｍｍφ、ギャップ０．５ｍｍ）で測定することができる。１００〜１５０℃における最低粘度を２Ｐａ・ｓ以上とすることにより、樹脂（エポキシ樹脂組成物）が適度な流動性を示し、高温高圧における成形時に金型内で過剰に流動することを抑えることができ、高品質な成形品が得られるとともに、金型のシアエッジ部から樹脂が流出して成形品に外観不良が生じたり、繊維蛇行が生じたりすることを抑制することができる。また、金型内のエジェクターピンやエアー弁等に樹脂が流入して金型の動作不良が生じることを防止できる。また、１００〜１５０℃における最低粘度を２０Ｐａ・ｓ以下とすることにより、成形時の粘度が高すぎるために樹脂の流動が不十分になり、成形品からガスが抜け難くなって欠陥になったり、成形品に未充填部分が残ったりすることを防止できる。

また、本発明のエポキシ樹脂組成物は、３０℃における粘度が１０，０００〜１００，
０００Ｐａ・ｓである。プリプレグのプレス成形においては成形前にプリプレグを所定の
形状に切断し、積層してプリフォームとする場合が多いが、３０℃における粘度が１０，
０００Ｐａ・ｓ以上であれば、常温における積層作業でプリプレグのベタツキが少なく、
良好な作業性が得られる。また、３０℃における粘度が１００，０００Ｐａ・ｓ以下であ
れば、プリプレグが十分な柔軟性を維持しており、プリフォーム作成作業でプリプレグを
金型の形状に合わせて積層していくために必要な賦形性が維持できる。

粘度は、前記昇温粘度と同様に、例えば、レオメトリック社製ＤＳＲ−２００又は同等
の性能を有する装置を用いて、周波数１Ｈｚ、パラレルプレート（２５ｍｍφ、ギャップ
０．５ｍｍ）で測定することができる。エポキシ樹脂組成物の１００〜１５０℃における最低粘度、及び３０℃における粘度は、エポキシ樹脂（Ｘ）の種類、並びに熱可塑性樹脂（Ｙ）、エポキシ硬化剤（Ｚ）の種類及び使用量により調節することができる。

また、本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物Ｔｇは、硬化温度の−３０℃以上であるこ
とが好ましい。エポキシ樹脂組成物の硬化物Ｔｇが硬化温度の−３０℃以上であれば、成
形型（金型）からの脱型が容易でかつ脱型後の変形が起こり難い。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物は、硬化温度１００〜１５０℃、成形圧力１〜１５
ＭＰａの条件で加熱加圧した際に１〜２０分間で硬化するものであることが好ましい。

（エポキシ樹脂組成物の製造方法）
本発明におけるエポキシ樹脂組成物の製造方法としては、例えば、前述のエポキシ樹脂
（Ｘ）、熱可塑性樹脂（Ｙ）、エポキシ硬化剤（Ｚ）、及び必要に応じて添加するその他の成分を適量ずつ添加して混合する方法が挙げられる。また、エポキシ硬化剤（Ｚ）が固体である場合には、液状のエポキシ樹脂（Ｘ）に予め均一混合した後に、残りの成分と混合してもよい。

また、これらの成分を混合する際の混合温度は、５０〜６５℃であることが好ましく、
５５〜６０℃であることがより好ましい。混合温度が５０℃以上であれば、前記成分の混
合が容易になる。また、混合温度が６５℃以下であれば、エポキシ樹脂組成物が硬化反応
を起こすことを抑制しやすい。

［繊維補強材］
本発明における繊維補強材としては、ＦＲＰの補強材として通常用いられる繊維を用い
ることができ、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、鉱物
繊維（例えば、バサルト繊維等）等が挙げられる。なかでも、軽量かつ高強度で高弾性率
を有し、耐熱性、耐薬品性にも優れる点から、炭素繊維が好ましい。
炭素繊維としては、ピッチ系、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、レーヨン系等の種
類が挙げられ、いずれの炭素繊維を用いてもよいが、炭素繊維の生産性の面から、ＰＡＮ
系炭素繊維の使用がより好ましい。
繊維補強材の形態としては、ミルドファイバー状、チョップドファイバー状、連続繊維
、各種織物等の形態が挙げられる。

［プレス成形用プリプレグの製造方法］
本発明のプレス成形用プリプレグは、これらの繊維補強材に前述のエポキシ樹脂組成物
が含浸されたプリプレグである。
プレス成形用プリプレグの製造方法は、繊維補強材にエポキシ樹脂組成物を含浸させる
ことができる方法であればよく、例えば、離型紙上に薄く塗布したエポキシ樹脂組成物と
各種形態の繊維強化材とを接触させて含浸させるプリプレグ法が挙げられる。

以上説明した本発明のプレス成形用プリプレグは、エポキシ樹脂組成物の３０℃におけ
る粘度及び１００〜１５０℃における最低粘度を制御していることから、常温における取
り扱い性に優れ、かつ成形時において金型内での樹脂の過剰な流動が抑制される。また、
エポキシ樹脂組成物が上記組成であるので、エポキシ樹脂組成物のＴｇの低下及び硬化速
度の低下を抑制することができる。そのため、高温高圧下における短時間の硬化によるハ
イサイクルプレス成形により、高品質な成形品を高い生産性で得ることができる。

＜成形品の製造方法＞
本発明の成形品の製造方法は、前述のプレス成形用プリプレグを用いた成形材料を、金
型により高温高圧で硬化させて成形することにより成形品を得る方法である。本発明の製
造方法は、特に、自動車部材等の用途の成形品（ＦＲＰ）のハイサイクルプレス成形に好
適に用いることができる。

［金型］
本発明の製造方法における金型としては、成形材料を高温高圧下で硬化させることので
きる金型であればよく、金型を閉じた時に該金型の内部を気密に保つことのできる構造を
有する金型を用いることが好ましい。ここで、気密とは、金型を満たすのに十分な量の成
形材料を金型内に入れ、加圧した際にも成形材料を構成するエポキシ樹脂組成物が金型か
ら実質的に漏れ出さないことをいう。
内部を気密に保つ金型としては、金型を締めた時に上型・下型（雄型・雌型）が接触す
る部分にシアエッジ構造（図１参照）やゴムシール構造を採用した金型が挙げられる。ま
た、金型の内部を気密に保つものであれば公知のいかなる構造を採用した金型であっても
よい。

図１は、本発明の製造方法に用いることのできる金型の一実施形態例を示した断面図で
ある。
金型１は、上型２（雌型）と下型３（雄型）とを有する。上型２には雌型シアエッジ部
４が設けられており、下型３には雄型シアエッジ部５が設けられている。そして、シアエ
ッジ構造（雌型シアエッジ部４及び雄型シアエッジ部５）により、上型２と下型３を閉じ
た際に金型１の内部が気密に保たれる。

また、金型１を閉じた時に金型１の内部に残存する空気は、成形品（ＦＲＰ）表面のピ
ンホールや成形品内部のボイドの原因となる場合があるが、金型１として脱気機構を有す
る金型を用い、金型１の内部のすべてを成形材料で満たす際に、脱気機構を用いて脱気す
ることにより、金型１の内部に残存する空気を効果的に脱気することが可能である。脱気
機構としては、例えば、金型１の下型３に開閉可能な孔（例えば、国際公開第２００４／
０４８４３５号パンフレットに記載の孔）を設けて空気を金型１外部に開放する機構や、
該孔に更にポンプを設け、減圧する機構等が挙げられる。この場合、脱気は、金型１の内
部全てを成形材料で満たす瞬間まで開孔しておき、加圧時に閉じることにより行なわれる
。

更に、成形品の成形終了後、該成形品の取り出しを容易にするために、エジェクターピ
ンやエアー弁等の成形品を脱型する機構を金型１に取り付けることもできる。この機構は
、金型１の冷却を待たずに容易に成形品を取り出すことが可能となるので大量生産に好適
である。なお、脱型する機構は、エジェクターピン、エアー弁以外の従来公知のいかなる
機構であっても構わない。

［製造方法］
以下、本発明の成形品の製造方法の実施形態の一例として、図１に例示した金型１を用
いた方法について説明する。
まず、金型１をエポキシ樹脂組成物の硬化温度以上まで調温した後、下型３上に成形材
料６（必要に応じてプレス成形用プリプレグ切断し、積層したもの）を配置する（図１（
Ａ））。ついで、上型２及び下型３を閉じ、加圧して成形する（図１（Ｂ））。樹脂（エ
ポキシ樹脂組成物）は金型１の外へはほとんど流出することはなく、成形材料６は加圧さ
れて金型１の内部の全てを満たすこととなる。

また、金型１内での樹脂の流動を抑えて成形品の繊維蛇行を抑制する点から、金型１に
入れる前の成形材料６（図１（Ａ）における成形材料６）の片面表面積を、金型１を閉じ
た時に成形材料６のその片面と接触する金型内部の表面積（得られる成形品の片面表面積
と同じ表面積である。）に近づけておくことが好ましい。ここで、成形材料の片面表面積
とは成形品を構成する２面（上型２及び下型３と接する面）のうちの一方の面の表面積で
あり、いずれの面についても同様のことが言える。

具体的には、成形材料６の片面表面積Ｓ_１と、金型１を閉じた時の金型内部における前
記成形材料の片面との接触面の表面積Ｓ_２との比Ｓ_１／Ｓ_２が０．８〜１であることが好
ましい。
Ｓ_１／Ｓ_２が０．８以上であれば、金型１の内部における樹脂の流動を抑えやすいため
、繊維蛇行が生じ難くなる。また、Ｓ_１／Ｓ_２が１以下であれば、成形材料の周縁部が金
型１からはみ出して金型１を閉じる際に障害や成形品内の成形材料不足が生じたりするこ
とを抑制しやすい。また、金型１内で成形材料が折り畳まれて繊維配向の乱れが生じるこ
とを防止しやすい。

また、特に高品質な成形品を得る場合は、成形材料６の体積及び高さについても、得ら
れる成形品（金型を閉じた時の金型内部の形状）に近いものを用いることが好ましい。具
体的には、金型の内部に入れる成形材料６の体積を得られる成形品の体積の１００〜１２
０％、成形材料６の厚みを得られる成形品の厚みの１００〜１５０％とすることが好まし
い。
金型１の内部に入れる成形材料６の体積が得られる成形品の体積の１００％未満である
と、成形材料６に十分な圧力がかかり難くなる。一方、金型１の内部に入れる成形材料６
の体積が得られる成形品の体積の１２０％を超えると、金型１を閉める際に金型１の気密
性が得られる以前に成形材料６が流出しやすくなる。
また、成形材料６の厚みが得られる成形品の厚みの１００％未満の場合、及び１５０％
を超える場合には、成形材料６の全面を均等に加圧することが難しくなる。ここで、成形
材料６の厚み及び得られる成形品の厚みとは、それぞれ成形材料及び得られる成形品の厚
みを平均した厚みである。

硬化温度は、１００〜１５０℃である。硬化温度が１００℃以上であれば、充分に硬化
反応を起こすことができ、高い生産性で成形品を得ることができる。また、成形温度が１
５０℃以下であれば、樹脂粘度が低くなり過ぎることによる金型１内における樹脂の過剰
な流動を抑えることができ、金型１からの樹脂の流出や繊維の蛇行を抑制できるため、高
品質な成形品が得られる。

また、成形時の圧力は、１〜１５ＭＰａである。圧力が１ＭＰａ以上であれば、樹脂の
適度な流動が得られ、ガス抜けが悪いことによる外観不良やボイドの発生を防ぐことがで
き、成形材料がしっかりと金型に密着するため良好な外観品質を得ることができる。また
、圧力が１５ＭＰａ以下であれば、樹脂を必要以上に流動させることによる外観不良や、
金型に必要以上の負荷をかけることによる変形等の問題を抑制できる。
また、本発明の製造方法における硬化時間は１〜２０分間である。これにより高い生産
性で優れた品質の成形品を製造することができる。

以上説明した本発明の製造方法によれば、成形時に金型に不良が生じることを抑制する
ことができ、また外観不良、性能不良等を抑えた高品質な成形品を高い生産性で得ること
ができる。
なお、本発明の製造方法は、図１に例示した金型１を用いる方法には限定されない。前
述の高温高圧下において短時間で硬化させることができる金型であれば、金型１以外の金
型を用いる方法であってもよい。

以下、実施例及び比較例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記
載によっては限定されない。
＜エポキシ樹脂組成物＞

［原料］
エポキシ樹脂組成物の製造に用いた原料を以下に示す。
（エポキシ樹脂（Ｘ））
ＥＸＡ１５１４：ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂（商品名：ＥＰＩＣＬＯＮ
ＥＸＡ１５１４、エポキシ当量３００ｇ／ｅｑ、ＤＩＣ株式会社製）
ｊＥＲ８２８：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（商品名：ｊＥＲ８２８、エポキシ当量１８９ｇ／ｅｑ、ジャパンエポキシレジン株式会社製）
ｊＥＲ１００１：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（商品名：ｊＥＲ１００１、エポキシ当量４７５ｇ／ｅｑ、ジャパンエポキシレジン株式会社製）
（熱可塑性樹脂（Ｙ））
Ｅ２０２０Ｐ：ポリエーテルスルホン（商品名：ウルトラゾーンＥ２０２０Ｐ、質量平均分子量３２，０００、ＢＡＳＦ社製）
ＹＰ５０Ｓ：フェノキシ樹脂（商品名フェノトートＹＰ５０Ｓ、質
量平均分子量５０，０００〜７０，０００、東都化成株式会社製）
（エポキシ硬化剤（Ｚ））
ＤＩＣＹ：ジシアンジアミド（商品名：ｊＥＲキュアＤＩＣＹ１５、ジャパンエポキ
シレジン株式会社製）
ＴＢＤＭＵ：トルエンビスジメチルウレア（商品名：オミキュア２４、ピイ・ティ・アイ・ジャパン株式会社製）
ＰＤＭＵ：フェニルジメチルウレア（商品名：オミキュア９４、ピイ・ティ・アイ・ジャパン株式会社製）

（エポキシ樹脂組成物の調製方法）
本発明のプリプレグに用いるエポキシ樹脂組成物の調製は、以下の方法で行った。

すなわち、ジャパンエポキシレジン株式会社製ｊＥＲ８２８を１２質量部と、ジャパンエポキシレジン株式会社製ｊＥＲキュアＤＩＣＹ１５を７質量部と、ピイ・ティ・アイ・ジャパン株式会社製オミキュア２４を４質量部とを配合し、三本ロールミルを用いて均一に分散させて、表１、表２に示した実施例１、参考例１および２、比較例１〜４に使用する触媒樹脂Ａを得た。

ジャパンエポキシレジン株式会社製ｊＥＲ８２８を１２質量部と、ジャパンエポキシレジン株式会社製ｊＥＲキュアＤＩＣＹ１５を７質量部と、ピイ・ティ・アイ・ジャパン株式会社製オミキュア９４を４質量部とを配合し、三本ロールミルを用いて均一に分散させて、表２に示した比較例５に使用する触媒樹脂Ｂを得た。

ジャパンエポキシレジン株式会社製ｊＥＲ８２８を５質量部と、ジャパンエポキシレジン株式会社製ｊＥＲキュアＤＩＣＹ１５を２質量部と、ピイ・ティ・アイ・ジャパン株式会社製オミキュア２４を２質量部とを配合し、三本ロールミルを用いて均一に分散させて、表２に示した比較例６に使用する触媒樹脂Ｃを得た。

ジャパンエポキシレジン（株）製ｊＥＲ８２８を２１質量部と、ジャパンエポキシレジン株式会社製ｊＥＲキュアＤＩＣＹ１５を１０質量部と、ピイ・ティ・アイ・ジャパン株式会社製オミキュア２４を１０質量部とを配合し、三本ロールミルを用いて均一に分散させて、表２に示した比較例７に使用する触媒樹脂Ｄを得た。

次に表１、表２に示した配合比に従いエポキシ樹脂、熱可塑性樹脂を配合させ１６０℃にて均一溶解させて各ベース樹脂を得た。各ベース樹脂、触媒樹脂を表１、表２に示した配合比に従い配合させ、６０℃にて均一に分散させてエポキシ樹脂組成物を得た。

［エポキシ樹脂組成物、測定方法］
本実施例、参考例、比較例における、１００〜１５０℃における最低粘度、３０℃における粘度は以下に示す方法で測定した。

（１００〜１５０℃における最低粘度及び３０℃における粘度）
装置：レオメトリックス株式会社製 ＤＳＲ−２００
測定モード：パラレルプレート（２５ｍｍφ、ギャップ０．５ｍｍ）
周波数：１Ｈｚ
温度設定：３０℃から２℃／分で１２０℃にまで昇温しながら粘度を測定した。
最低粘度については、１００℃付近で最低の粘度が確認され、それ以降粘度が上昇した
ため、１２０℃までの測定とした。

（キュラストメーターによる最大トルク値、最大トルク到達時間）
装置：日合商事株式会社製 キュラストメーター ＩＩＦ−ＨＴ
測定モード：Ｐ．Ｐ．（ピーク測定モード）
振動数：６ ＣＰＭ
振幅角度：±３°
測定温度：１４０℃
最大トルク値、最大トルク到達時間は日合商事株式会社製キュラストメーター ＩＩＦ−ＨＴを使用し、ダイ温度１４０℃でのトルク値（ｋｇｆ・ｃｍ）の変化を測定し、時間−トルク曲線を得る。ついで、該曲線からトルクが変化しなくなる最大トルク値（Ｔｍａｘ）、到達時間を求める。

＜成形品の製造＞
得られたエポキシ樹脂組成物（Ａ）を簡易型ロールコーターで離型紙上に樹脂目付１３３ｇ／ｍ^２で均一に塗布して樹脂層を形成した。ついで、前記樹脂層に三菱レイヨン株式会社製平織り炭素繊維クロスＴＲ３１１０Ｍを貼り付けた後、ローラーで１００℃、線圧０．１ＭＰａで加熱及び加圧してエポキシ樹脂組成物を炭素繊維に含浸させ、繊維目付が２００ｇ／ｍ^２、樹脂含有率が４０質量％のプレス成形用プリプレグを作製した。
ついで、前記プレス成形用プリプレグを縦２９８ｍｍ×横２９８ｍｍに切断し、繊維の配向方向が０°と９０°とが交互になるように１０枚積層したプリフォーム（厚さ２２ｍｍ、層体積１９５．４ｃｍ^３、片面表面積Ｓ_１（下面の表面積）８８８．０ｃｍ^２）を用意し
た。

金型は図１に例示した金型１を用いた。金型１の下型３のプリフォームと接触する面（
成形材料の厚み部分と接触する面を除く）の表面積Ｓ_２は９００．０ｃｍ^２であった。Ｓ
_１／Ｓ_２は、８８８．０／９００．０＝０．９８７であった。
金型１の上型２及び下型３を予め１４０℃に加熱し、下型３上に前記プリフォームを配
置し、すぐに上型２を降ろして金型１を閉め、１０ＭＰａの圧力をかけて比較例７は４分、実施例１，比較例２は５分、実施例２，３と比較例３，５は６分、比較例１，６は７分、比較例４は１０分間加熱加圧して硬化させ、硬化後に金型１から取り出して成形品を得た。

（金型シアエッジからの樹脂流出量（％））
Ｗ１；成形前のプリフォームの重量（ｇ）
Ｗ２；成形後の成形品（バリ除去後）の重量（ｇ）
樹脂流出量（％）＝（Ｗ２−Ｗ１）／Ｗ１×１００

（成形品表面の濁り有無）
プレス成形にて得られた成形品の表面を目視にて濁りの有無を確認した。
実施例１、参考例１および２、及び比較例１〜７についての評価結果を表１、表２に示す。

表１、表２に示すように、本発明のエポキシ樹脂組成物を用いた実施例１、参考例１および２では、金型のシアエッジからの樹脂流出量が抑えられており、成形品表面の濁りも無く、外観に優れていた。また、成形時間の目安となるキュラストメーター最大トルク到達時間も短かった。一方、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂を用いなかった比較例１では、金型のシアエッジからの樹脂流出量が多く、最大トルク到達時間も長かった。また、熱可塑性樹脂の添加量が少ない比較例２、３では、金型のシアエッジからの樹脂流出量が多かった。熱可塑性樹脂の添加量が過剰な比較例４では、最大トルク到達時間が実施例に比べて長かった。また、ＴＢＤＭＵを用いずにフェニルジメチルウレアを用いた比較例５では、金型のシアエッジからの樹脂流出量が多く、最大トルク到達時間が長く実施例に比べて劣っていた。エポキシ硬化剤の添加量が少ない比較例６では、金型のシアエッジからの樹脂流出量が多く、最大トルク到達時間が長く実施例に比べて劣っていた。エポキシ硬化剤の添加量が過剰な比較例７では、成形品表面が白濁が見られ実施例に比べて劣っていた。

本発明のプレス成形用プリプレグ及び該プレス成形用プリプレグを用いた成形品の製造
方法は、優れた品質の成形品を高い生産性で製造できるため、自動車部品等の用途のＦＲ
Ｐのハイサイクルプレス成形による製造に好適に使用できる。

１ 金型
２ 上型
３ 下型
４ 雌型シアエッジ部
５ 雄型シアエッジ部
６ 成形材料

Claims (2)

1. ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂４５質量部を含むエポキシ樹脂（Ｘ）１００質量部と、
   質量平均分子量１０，０００〜６０，０００のポリエーテルスルホン樹脂である熱可塑性樹脂（Ｙ）５〜１５質量部と、
   ジシアンジアミド及びトルエンビスジメチルウレアを含むエポキシ硬化剤（Ｚ）５〜１５質量部とを含み、
   １００〜１５０℃における最低粘度が２〜２０Ｐａ・ｓであり、３０℃における粘度が１０，０００〜１００，０００Ｐａ・ｓのエポキシ樹脂組成物が、繊維補強材に含浸されたハイサイクルプレス成形用プリプレグ。
2. 請求項１に記載のハイサイクルプレス成形用プリプレグを用いた成形材料を、金型内で、１００〜１５０℃、１〜１５ＭＰａの条件下で１〜２０分間加熱加圧して硬化させる成形品の製造方法。