JP5984933B2 - 樹脂で予備含浸した可撓性の強化繊維糸 - Google Patents
樹脂で予備含浸した可撓性の強化繊維糸 Download PDFInfo
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Description
・前記強化繊維フィラメントは、前記予備含浸された糸に浸漬した第一の樹脂組成物で含浸されており、かつ、前記予備含浸された糸のフィラメントは、第一の樹脂組成物によって少なくとも部分的に結合されており、かつ
・前記第一の樹脂組成物は、少なくとも2種のビスフェノールA系エピクロロヒドリン樹脂H1及びH2を、H1:H2の質量比の値が1.1〜1.4で含有し、
・H1はエポキシド値が1850〜2400mmol/kgであり、平均分子量MNが800〜1000g/molであり、かつ室温で固体であり、
・H2はエポキシド値が5000〜5600mmol/kgであり、平均分子量MNが700g/mol未満であり、かつ室温で液状である、
前記予備含浸された糸において、その特徴は以下の通りである:
・前記予備含浸された糸は、前記第一の樹脂組成物を、総質量に対して0.1〜2質量%含有し、
・前記第一の樹脂組成物はさらに、芳香族ポリヒドロキシエーテルP1を含有し、当該P1の酸価は40〜55mgKOH/gであり、かつ当該P1の平均分子量MNは4000〜5000g/molであり、かつ
・前記予備含浸された糸は、前記束の外側に第二の樹脂組成物を、前記強化繊維フィラメントに接着性の粒子又は滴の形で有し、
・前記第二の樹脂組成物は室温で固体であり、80〜150℃の範囲の溶融温度を有し、かつ前記束の外側に、前記予備含浸された糸の総質量に対して0.5〜10質量%の濃度で存在し、
・前記束の外側の面積の少なくとも50%が、前記第二の樹脂組成物不含であり、
・前記束の内側は、前記第二の樹脂組成物不含である。
a)本発明による糸を少なくとも1つ、置く工程、
b)少なくとも1つの糸を、所望の繊維予備成形体の形状に相当する形状に配置する工程、
c)工程b)で生じる形状を第二の樹脂組成物の融点を超える温度で加熱する工程、
d)工程c)で生じる形状を少なくとも第二の樹脂組成物の融点を下回る温度に冷却する工程。
引張剪断強度=Fmax[N]/A[mm2]
糸の番手が800texで12000フィラメントの炭素繊維フィラメント糸を乾燥状態で、速度が約100m/h、糸の張力が1800cNで、第一の樹脂組成物の水性分散液を含有する浴に通した。この浴は、20℃の温度に温度調整されていた。この水性分散液は、第一の樹脂組成物として第一のエポキシ樹脂H1と、第二のエポキシ樹脂H2を、1.6質量%の濃度で含有しており、ここで樹脂H1とH2との質量比の値は、1.2であった。第一のエポキシ樹脂H1は、エポキシ値が約2000mmol/kgであり、平均分子量MNが900g/molであり、室温で固体であった。第二のエポキシ樹脂H2は、エポキシ値が約5400mmol/kgであり、平均分子量MNが700g/mol未満であり、室温で液体であった。この水性分散液はさらに、14.4質量%の濃度で直鎖状の芳香族ポリヒドロキシエーテルP1を含有しており、これは酸価が50mgKOH/g、平均分子量MNが4600g/molであり、室温で固体であった。
実施例1と同じように行った。実施例1と異なるのは、第一及び第二のエポキシ樹脂(H1とH2)の濃度が1.65質量%であり、直鎖状の芳香族ポリヒドロキシエーテルP1の濃度が、14.85質量%であったことである。
実施例2と同じように行った。実施例2と異なるのは、粉末被覆により第一の樹脂組成物で浸漬した糸に塗布した第二の樹脂組成物として、エポキシ樹脂H3と、コポリアミドとの混合物を用いたことである。このエポキシ樹脂H3は、エポキシド値が500〜645mmol/kgであり、平均分子量MNが2900g/molであり、室温で固体であった。このコポリアミドは、カプロラクタムとラウリンラクタムとをベースとする脂肪族コポリマーであった。このコポリアミドは粒径分布が、平均粒径D50について50μmであり、D90が100μmであり、分子量が10,000g/molであった。これは室温で固体であり、融点が約135℃であった。第二の樹脂組成物の成分はともに、1:1の混合比で、平均粒径D50が45μm、D90が125μmで存在し、粉末被覆チャンバ内においてこの組成で第一の樹脂組成物で浸漬した糸に塗布した。第二の樹脂組成物の接着力又は付着力は、16Nと特定された。
糸の番手が400texで6000フィラメントの炭素繊維フィラメント糸を乾燥状態で、速度が約240m/h、糸の張力が340cNで、2種のビスフェノールA系エピクロロヒドリン樹脂H1*とH2*から成る樹脂組成物の水性分散液を含有し、温度が20℃に調整された浴に通した。この水性分散液は、第一の樹脂組成物H1*を8.4質量%の濃度で、そして第二のエポキシ樹脂H2*を6.9質量%の濃度で含有しており、ここで樹脂H1*とH2*との質量比の値は、1.2であった。第一のエポキシ樹脂H1*は、エポキシ値が約2000mmol/kgであり、平均分子量MNが900g/molであり、室温で固体であった。第二のエポキシ樹脂H2*は、エポキシ値が約5400mmol/kgであり、平均分子量MNが700g/mol未満であり、室温で液体であった。
実施例1により得られる予備含浸された糸を、両方の基底面がそれぞれ分離シートで覆われた金属プレートに、実験室用巻取り装置を用いて、糸速度23.1mm/秒、糸引張強度400cNで、それぞれ金属板の縁部まで巻取った。金属板の基底面は寸法が280×300mm2であり、それぞれ反対側の面の端部の間の中央に、それぞれ第一又は第二の巻取り軸を有していた。
実施例4と同じように行った。しかしながら予備含浸された糸としては、比較例1のようにして得られた糸を用いた。
実施例4と同様に製造した予備成形体ではあるが、糸の層の配向性が0°のみの8層構造を有するものから、正方形の断片を辺長200mmで切り取り、これを辺長が同じで高さが2mmの型に入れた。この型に、事前に80℃に温めたエポキシ樹脂(Hexcel社製のRTM6系)を、複合材料が60体積%の繊維体積を有するような量で注入した。樹脂で含浸された予備成形体は、180℃で硬化させた。糸の配向性が0°方向で8層構造を有する複合積層体が完成した。
Claims (15)
- 強化繊維フィラメントの束から成る予備含浸された糸であって、前記束には内側と外側があり、
・前記強化繊維フィラメントは、前記予備含浸された糸に浸漬した第一の樹脂組成物で含浸されており、かつ、前記予備含浸された糸のフィラメントは、前記第一の樹脂組成物によって少なくとも部分的に結合されており、かつ
・前記第一の樹脂組成物は、少なくとも2種のビスフェノールA系エピクロロヒドリン樹脂H1及びH2を、H1:H2の質量比の値が1.1〜1.4で含有し、
・H1はエポキシド値が1850〜2400mmol/kgであり、平均分子量MNが800〜1000g/molであり、かつ室温で固体であり、
・H2はエポキシド値が5000〜5600mmol/kgであり、平均分子量MNが700g/mol未満であり、かつ室温で液状である、
前記予備含浸された糸において、
・前記予備含浸された糸は、前記第一の樹脂組成物を、総質量に対して0.1〜2質量%含有し、
・前記第一の樹脂組成物はさらに、芳香族ポリヒドロキシエーテルP1を含有し、当該P1の酸価は40〜55mgKOH/gであり、かつ当該P1の平均分子量MNは4000〜5000g/molであり、かつ
・前記予備含浸された糸は、前記束の外側に第二の樹脂組成物を、前記強化繊維フィラメントに接着性の粒子又は滴の形で有し、
・前記第二の樹脂組成物は室温で固体であり、80〜150℃の範囲の溶融温度を有し、かつ前記束の外側に、前記予備含浸された糸の総質量に対して0.5〜10質量%の濃度で存在し、
・前記束の外側の面積の少なくとも50%が、前記第二の樹脂組成物不含であり、
・前記束の内側は、前記第二の樹脂組成物不含である、
前記予備含浸された糸。 - 前記第一の樹脂組成物が、ビスフェノールA系エピクロロヒドリン樹脂H1及びH2を、前記芳香族ポリヒドロキシエーテルP1に対して、(H1+H2):P1が0.05〜0.8の質量比の値で含有することを特徴とする、請求項1に記載の予備含浸された糸。
- 前記第一の樹脂組成物が、前記予備含浸された糸の総質量に対して0.4〜1.2質量%の濃度で存在することを特徴とする、請求項1又は2に記載の予備含浸された糸。
- 前記第二の樹脂組成物が、ビスフェノールA系エピクロロヒドリン樹脂H3であって、エポキシド値が480〜645mmol/kgであり、かつ平均分子量MNが2700〜4000g/molのもの、芳香族ポリヒドロキシエーテルP2、ポリアミド、ポリエチレン、エチレンコポリマー、若しくは熱可塑性ポリウレタン樹脂、又はこれらの化合物の混合物を少なくとも50質量%含有することを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項に記載の予備含浸された糸。
- 前記第二の樹脂組成物が、融点を20℃超える温度で、直径が25mmである接着面を基準として少なくとも5Nの接着強度を有することを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項に記載の予備含浸された糸。
- 前記強化繊維フィラメントに接着性である、前記第二の樹脂組成物の粒子又は滴のサイズが、300μm未満であることを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項に記載の予備含浸された糸。
- 前記強化繊維フィラメントに接着性である、前記第二の樹脂組成物の粒子又は滴の平均サイズが、20〜150μmの範囲であることを特徴とする、請求項6に記載の予備含浸された糸。
- 前記第二の樹脂組成物の濃度が、前記第一の樹脂組成物の濃度よりも高いことを特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項に記載の予備含浸された糸。
- 前記第一の樹脂組成物と、前記第二の樹脂組成物との合計濃度が、前記予備含浸された糸の総質量に対して、2〜7質量%の範囲であることを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項に記載の予備含浸された糸。
- 前記第一の樹脂組成物、及び/又は前記第二の樹脂組成物が、硬化剤不含であることを特徴とする、請求項1から9までのいずれか1項に記載の予備含浸された糸。
- 糸が、ピッチ予備生成物、ポリアクリロニトリル予備生成物、リグニン予備生成物、又はビスコース予備生成物から得られた炭素繊維糸であるか、又はアラミド繊維糸、ガラス繊維糸、セラミック繊維糸、若しくはホウ素繊維糸であるか、又は合成繊維糸、若しくは天然繊維糸、又はこれらの繊維一種以上の組み合わせであることを特徴とする、請求項1から10までのいずれか1項に記載の予備含浸された糸。
- 平らな帯状で存在し、かつ糸の幅の、糸の厚さに対する比の値が少なくとも20であることを特徴とする、請求項1から11までのいずれか1項に記載の予備含浸された糸。
- 前記平らな帯状の糸の幅の、糸の厚さに対する比の値が、25〜60の範囲であることを特徴とする、請求項12に記載の予備含浸された糸。
- 請求項1から13までのいずれか1項に記載の予備含浸された糸を有する、テキスタイル構造。
- 前記予備含浸された糸が、反対側の接触箇所で、少なくとも第二の樹脂組成物により相互に結合されていることを特徴とする、請求項14に記載のテキスタイル構造。
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