JP6854244B2 - 繊維強化複合材料および繊維強化硬化性複合材料からの成形品の製造方法 - Google Patents

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Description

本特許出願は、その全体を本明細書に援用される2015年5月29日出願の係属英国特許出願第1509294.3号に対する優先権を主張するものである。
本発明は、プリプレグなどの低またはゼロ粘着性複合材料、および自動化製造、特にロボットによるピックアンドプレースでのそれらの使用に関する。本発明はさらに、繊維強化組成物材料からの、物品、特に成形品を製造するための自動化法に関する。
繊維強化複合材料(当技術分野では、プリプレグ、または樹脂含浸強化繊維布もしくはマットと一般に言われる)の自動化ハンドリングは、十分に確立されている。そのような方法およびデバイスを教示する開示には、米国特許出願公開第2005/0042323−A号明細書および米国特許第7,341,086号明細書が含まれる。しかし、従来型繊維強化複合材料は、さらなるツーリングでまたは硬化関連消耗品、真空バギングなどで硬化する前にその位置が確保されるまでプリプレグが適所にとどまるようなやり方で、プリプレグのプライが、金型などの、表面上へまたはプリプレグの他のプライ上に積層できるよう室温で粘り気のあるまたは粘着性があるように設計される。これは、手動積層を支援し得るし、実にいくつかの自動化法での必要条件であり得るが、それにもかかわらず、それは、材料が容易に広げられる、切り取られるおよび取り扱われるのを可能にするために、ポリマーシートまたは紙などの、保護用のインターリーブを必要とする。ロボットによるピックアンドプレースなどの、自動化法のためには、インターリーブを除去するという仕事は、複雑な、信頼できない、かつ、時間のかかる工程である。それ故、そのようなインターリーブの使用を回避することが望ましいであろう。
この問題の一解決策は、作業環境の温度を下げ、それによって繊維強化複合材料の粘度を増加させ、そして粘着性を低下させることであった。一定の温度よりも下で、プリプレグは、低下した粘着性を示すであろうが、さらに、それが流動的および樹脂状とは対照的にガラス状固体材料になるポイントに近づく樹脂の粘度のために脆いおよび堅くて曲がらないであろう。周囲温度で低い粘着性のまたは粘着性なしのプリプレグを達成することは、熱硬化性調合物が周囲温度で固体であるかまたは固体であることに非常に近いことを通常必要とするであろう。脆いおよび堅くて曲がらない、または脆いおよび堅くて曲がらない状態にあるプリプレグは、コアに巻き付けるおよびほどくのが困難であり、材料を金型上へ配置することを含む方法を典型的には損なう。さらに、繊維強化複合材料は典型的には、その粘着性の少なくともいくらかを保持し、製造装置上への樹脂ビルドアップおよび厳格な樹脂目付(areal weight)品質制御要件からの逸脱の可能性をもたらし、それ故にインターリーブの必要性が残る。さらに、この解決策は、製造コストを増加させ、水分および蒸気問題を導入し得るし、ならびに追加の機械適合と健康および安全性配慮とを必要とし得る。
そのような自動化法に使用される繊維強化複合材料が、これらの材料のハンドリングおよび切取りを大いに向上させ、ならびに特に可撓性を保持しながら、それから成形品を製造する場合に製造装置上への樹脂ビルドアップを減らすまたは排除するであろう、粘着性のない表面を示すことは望ましいであろう。粘着性および可撓性が独立して調整されることを可能にする繊維強化複合材料を提供することが望ましいであろう。繊維強化複合材料から製造される成形品の製造のスピードを増加させるおよび/または製造のコストを削減することが特に望ましい。
国際公開第2011/117643 A1号パンフレットは、硬化性樹脂を十分に含浸していない構造繊維の2つの層間に挟まれた硬化性樹脂の層を含み、そして構造繊維層の1つに隣接した樹脂バッキング層をさらに含む、硬化性のシート様複合材料を開示している。樹脂バッキング層は、剪断依存性レオロジーを有し、静止流をまったく示さないが、誘起剪断への粘性流応答を示す。巻かれるおよび広げられるときに、アンローリングからの誘起剪断は、樹脂バッキング層中に粘性流を引き起こし、粘性流は、材料が広げられるときにバッキング層からの樹脂を複合材料の反対面上へ付与する。アンローリング中の樹脂バッキング層の粘性流の結果として、複合材料は、両面上で粘着性があり、複合材料は、それが自動化製造中に接触する機械に樹脂を付与するであろう。
欧州特許出願公開第1 072 634 A1号明細書は、樹脂コアが硬化性外側樹脂の2つの層間に挟まれた状態の複合材料であって、外側樹脂が樹脂コアよりも低い粘着性を有する複合材料を開示している。外側樹脂は、例えばレイアップを製造するために、他の表面への層の表面の付着を容易にするための粘着性を持たなければならない。欧州特許出願公開第1 072 634 A1号明細書に開示されている複合材料は、ローリングおよび貯蔵中ならびにまた自動化製造中の剥離紙またはインターリーブの使用を必要とする。欧州特許出願公開第1 072 634 A1号明細書に開示されている複合材料は、2〜15時間の範囲の硬化時間を有する。
国際公開第2009/118536 A1号パンフレットは、複合材料の2つの層が積み重ねられたときに、表面が互いに軽く付着するかまたは付着しないように、室温で粘着性のおよび高粘度の樹脂を複合材料の表面に含む堅くて曲がらない複合材料を、とりわけ、開示している。この複合材料を加熱すると、樹脂の粘着性は増加し、樹脂の粘度は低下する。積み重ねられた複合材を加熱および真空にかけると、積み重ねられた複合材料の表面が互いに付着すること、および隣接複合材間の層間空気が漏れ出ることを可能にし、層間の間隙形成が減少したレイアップをもたらす。粘性樹脂が唯一の樹脂である十分に含浸したプリプレグは、ローリングおよびアンローリングを阻む、室温で脆くて、剛性であるが、複合材は、高温で粘性および粘着性が少なくなり、複合材が巻かれることを可能にするが、複合材が互いに付着するのを防ぐためにインターリーブを必要とする。国際公開第2009/118536 A1号パンフレットは、粘性の少ない樹脂の内部コア層を使って、高粘性樹脂が1つのもしくは両方の最外層を形成するよりドレープ性のプリプレグをさらに開示している。国際公開第2009/118536 A1号パンフレットに開示されている複合材料は、2〜15時間の範囲の硬化時間を有する。
本発明の第1態様によれば、複数のプリプレグから成形品を製造するための自動化法であって、
(a)金型を提供する工程と;
(b)薄層状プリプレグを、前記プリプレグに把握力を加えて前記プリプレグを開始位置から仕上げ位置(ここで、前記仕上げ位置は前記金型中にまたは前記金型上にある)まで搬送する自動化搬送部材によって前記金型中へまたは前記金型上へ配置する工程と;
(c)工程(b)を少なくとも1回繰り返して1つまたは複数のさらなるプリプレグを前記金型の中へまたは前記金型上へ配置する工程と
を含み、
前記薄層状プリプレグが、繊維強化硬化性複合材料であり、前記プリプレグが、第1表面および第2表面を有するコア層を含み、かつ、前記コア層の少なくとも1つの表面上に直接配置された表面層をさらに含み、前記コア層が、第1硬化性樹脂を含浸させた強化繊維の1つまたは複数の層を含み、前記表面層が第2硬化性樹脂を含み;そして
把握力が、前記自動化搬送部材によって前記プリプレグの前記表面層の外面に直接加えられる
自動化法が提供される。
本発明の第2態様によれば、繊維強化硬化性複合材料の薄層状プリプレグであって、前記プリプレグが、第1表面および第2表面を有するコア層を含み、かつ、前記コア層の少なくとも1つの表面上に直接配置された表面層をさらに含み、前記コア層が、第1硬化性樹脂を含浸させた強化繊維の1つまたは複数の層を含み、前記表面層が第2硬化性を含み、
(i)第2硬化性樹脂が、少なくとも500,000Pa.sの21℃での粘度および/または少なくとも8℃の未硬化ガラス転移温度(Tg)を示し;
(ii)第1硬化性樹脂が、500,000Pa.s未満の21℃での粘度および/または8℃未満の未硬化ガラス転移温度(Tg)を示し;
(iii)表面層が、約5〜約100g/mの目付を示し;
(iv)コア層が、約200〜約1500g/mの目付を示し;
(v)プリプレグの外面上に配置されたまたは外面と結合した保護用の除去可能なインターリーブがまったくなく;
(vi)好ましくはここで、第1硬化性樹脂が、硬化サイクルが30分以下、好ましくは15分以下、好ましくは10分以下、好ましくは5分以下の継続時間を有する、少なくとも100℃、好ましくは少なくとも120℃、好ましくは120℃超、好ましくは少なくとも125℃、好ましくは少なくとも130℃、好ましくは約130℃〜約150℃の範囲の硬化温度で硬化させられた場合に、少なくとも90%、好ましくは少なくとも95%、好ましくは少なくとも98%の硬化転化率を示すことを特徴とするプリプレグが提供される。
本発明では、伝統的な保護用のインターリーブを使用する必要性が排除される。表面層の外面は、搬送部材によって接触される表面である。表面層は、繊維強化複合材料の外面のそれぞれの上に配置されてもよく、それによって薄層状プリプレグの外面の1つまたは両方を形成する。プリプレグの外面はそれ故有利には、周囲温度(すなわち、約15〜約30℃、より典型的には18〜約23℃、好ましくは20℃の温度)で粘着性がない。したがって、硬化前の、プリプレグ、すなわち、本方法の工程(b)において金型中へまたは前記金型上へ配置されるプリプレグの外面は、粘着性がない。本明細書で用いるところでは、用語「粘着性がない」は、寸法100×100mmの2つのプリプレグ・プライが、20℃の周囲温度で1分間2−プライアセンブリの表面エリアの至る所に均等に適用される1kgの重りを経験した後に、手動により、1つを他の上に置いた場合に付着し合わないことを意味する。
表面層は、硬化ラミネートの一部となるべき繊維強化複合材料の表面と結合したままである。表面層は有利には、材料が、伝統的に用いられる保護用のインターリーブを除去する必要なしに自動化法によって取り扱われ、それによって繊維強化複合材料の切取りおよびハンドリングを簡単にし、製造装置上でのビルドアップを回避することを可能にする。さらに、伝統的な保護用のインターリーブの不在は、いったん除去されたインターリーブを廃棄処分することがもはや必要ではないので、廃棄物を減らし、それによって製造コストを削減する。さらに、繊維強化複合材料は、室温で取り扱われ、それによって冷えた作業環境に関連した問題を回避することができる。
真空カップ性能試験のための手順を例示する。 真空カップ性能試験に使用される吸盤を例示する。 真空カップ性能試験に使用される吸盤を例示する。 自動化試験製造設備を例示する。
コア層
本発明に使用される薄層状プリプレグのコア層は、第1硬化性樹脂を含浸させた強化繊維の1つまたは複数の層を含む、または層からなる。コア層は好ましくは、強化繊維の前記層が前記硬化性樹脂を十分に含浸させられている層である。本明細書で用いるところでは、用語「十分に含浸させられた」は、硬化性樹脂がコア層の横断面の全体にわたって存在する、すなわち、硬化性樹脂がコア層の横断面の全体にわたって強化繊維または強化繊維の束間の隙間に存在することを意味する。用語「十分に含浸させられた」は、コア層中のすべての強化繊維の全体表面積が硬化前にプリプレグ中で完全にウェットアウトされることを必要とせず、硬化性樹脂がコア層の横断面の全体にわたって分散していることだけを必要とすることが十分理解されるであろう。
強化繊維層中の繊維は好ましくは、連続繊維、フィラメント、トウ、束、シート、プライ、またはそれらの組み合わせの形態にある。繊維の正確な規格、例えばそれらの配向および/または密度は、プリプレグの意図される使用向けの最適性能を達成するために明記することができる。連続繊維は、一方向の(一方向に整列した)、多方向の(異なる方向に整列した)、不織の、織られた、編まれた、縫い合わされた、巻き取られた、および編組みされた構造のいずれかを採用してもよい。織られた繊維構造は、複数の織られたトウを含んでもよく、各トウは、複数のフィラメント、例えば数千のフィラメントからなってもよい。さらなる実施形態では、トウは、クロス−トウスチッチ、横糸挿入編みスチッチ、または熱可塑性樹脂などの、少量の樹脂結合材によって適所に保持され得る。好ましい一実施形態では、本発明に使用される強化繊維の層は、実質的に直角に配置された複数の織りトウを含む織り繊維構造を含む。さらなる好ましい実施形態では、本発明に使用される強化繊維の層は、繊維が一方向に配置されている繊維構造を含む。さらなる好ましい実施形態では、本発明に使用される強化繊維の層は、繊維が0°、+60°、−60°などの3つの方向に配置されている3軸方向などの、他の配向で配置されている繊維構造を含む。
強化繊維は好ましくは、ガラス(電気つまりE−ガラスなどの)、炭素(特に黒鉛)、アラミド、ポリアミド、高弾性率ポリエチレン(PE)、ポリエステル、ポリ−p−フェニレン−ベンゾオキサゾール(PBO)、ホウ素、石英、玄武岩、セラミック繊維、およびそれらの組み合わせから選択されるが、それらに限定されない。炭素繊維が特に好適である。例えば宇宙空間および自動車用途向けの、高強度複合材料の製造のためには、強化繊維は3500MPa超の引張強度を有することが好ましい。
第1硬化性樹脂は、当技術分野で従来既知の硬化性の熱硬化性樹脂から選択されてもよい。1つまたは複数の硬化性の熱硬化性樹脂が、コア層中に存在してもよい。硬化性樹脂の調合物は、プリプレグの意図される使用向けの最適性能を達成するために指定することができる。好適な硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、付加重合樹脂(例えばビスマレイミド樹脂)、ベンゾオキサジン樹脂、ホルムアルデヒド縮合物樹脂(とりわけ、ホルムアルデヒド−フェノールまたは尿素−ホルムアルデヒド樹脂)、ビニルエステル樹脂、1,3,5−トリアジン−2,4,6−トリアミン(メラミン)の樹脂、シアネート樹脂、イソシアネート樹脂、フェノール樹脂およびそれらの2つもしくはそれ以上の混合物からなる群から選択されてもよい。好ましくは硬化性樹脂は、エポキシ、フェノールまたはシアネートエステル樹脂、特にエポキシおよびフェノール樹脂、特にエポキシ樹脂から選択される。エポキシ樹脂は好ましくは、芳香族ジアミン、芳香族モノ第一級アミン、アミノフェノ−ル、多価フェノール、多価アルコール、ポリカルボン酸など、またはそれらの混合物からなる群の化合物の1つまたは複数のモノまたはポリ−グリシジル誘導体から誘導されるエポキシ樹脂である。付加重合樹脂の例は、アクリル、ビニル、ビスマレイミド、および不飽和ポリエステルである。ホルムアルデヒド縮合物樹脂の例は、尿素、メラミンおよびフェノールである。
特に好ましいエポキシ樹脂は、一官能性、二官能性、または多官能性エポキシ樹脂であってもよい。本明細書で用いるところでは、用語「多官能性」エポキシ樹脂は、2つ超の官能性を有する樹脂である。好ましい多官能性樹脂は、より大きい官能性を有するエポキシ樹脂、例えば5または6つのエポキシ基を有するものもまた使用されてもよいが、少なくとも三官能性、典型的には三官能性または四官能性である。用語「多官能性」は、非整数官能性を有する樹脂、例えば、当技術分野で知られているような、エポキシフェノールノボラック(EPN)樹脂を包含する。エポキシ樹脂は、一官能性、二官能性および/または多官能性(典型的には三官能性もしくは四官能性)エポキシ樹脂を含んでもよい。好ましくは硬化性樹脂は、任意選択的に1つまたは複数の多官能性(典型的には三官能性または四官能性)エポキシ樹脂と組み合わせて1つまたは複数の二官能性エポキシ樹脂(好ましくは少なくとも2つの二官能性エポキシ樹脂)を含む。好ましい実施形態では、硬化性樹脂は、任意選択的に1つまたは複数の三官能性エポキシ樹脂および/または1つまたは複数の四官能性エポキシ樹脂と組み合わせて1つまたは複数の二官能性エポキシ樹脂(好ましくは少なくとも2つの二官能性エポキシ樹脂)を含む。さらなる好ましい実施形態では、硬化性樹脂は、1つまたは複数の多官能性エポキシ樹脂(典型的には三官能性および/または四官能性)を含む。
好適な二官能性エポキシ樹脂には、ビスフェノールF、ビスフェノールA(任意選択的に臭素化された)のジグリシジルエーテル、フェノールおよびクレゾールエポキシノボラック、フェノール−アルデヒド付加体のグリシジルエーテル、脂肪族ジオールのグリシジルエーテル、ジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、芳香族エポキシ樹脂、脂肪族ポリグリシジルエーテル、エポキシ化オレフィン、臭素化樹脂、芳香族グリシジルアミン、複素環グリシジルイミジンおよびアミド、グリシジルエーテル、フッ素化エポキシ樹脂、またはそれらの任意の組み合わせをベースとするものが含まれる。二官能性エポキシ樹脂は好ましくは、ビスフェノールFのジグリシジルエーテル(DGEBF)、ビスフェノールAのジグリシジルエーテル(DGEBA)、ジグリシジルジヒドロキシナフタレン、またはそれらの任意の組み合わせから選択される。
好適な三官能性エポキシ樹脂には、例として、フェノールおよびクレゾールエポキシノボラック、フェノール−アルデヒド付加体のグリシジルエーテル、芳香族エポキシ樹脂、脂肪族トリグリシジルエーテル、ジ脂肪族トリグリシジルエーテル、脂肪族ポリグリシジルエーテル、エポキシ化オレフィン、臭素化樹脂、トリリシジルアミノフェノール、芳香族グリシジルアミン、複素環グリシジルイミジンおよびアミド、グリシジルエーテル、フッ素化エポキシ樹脂、またはそれらの任意の組み合わせをベースとするものが含まれる。
好適な四官能性エポキシ樹脂には、Ν,Ν,Ν’,Ν’−テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン(TGDDM)およびN,N,N’,N’−テトラグリシジル−m−キシレンジアミンが含まれる。
好ましい実施形態では、硬化性樹脂は、以下のエポキシ樹脂:
(i)ビスフェノールAエポキシ樹脂、好ましくはDGEBAから好ましくは選択される、第1の二官能性エポキシ樹脂成分(ここで、この第1の二官能性樹脂成分は、単一DGEBA樹脂またはそれらの平均EEWによって異なるDGEBA樹脂のブレンドから製造されてもよい);および/または
(ii)ビスフェノールFエポキシ樹脂、および好ましくはDGEBFから好ましくは選択される、第2の二官能性エポキシ樹脂成分(ここで、この第1の二官能性樹脂成分は、単一DGEBF樹脂またはそれらの平均EEWによって異なるDGEBF樹脂のブレンドから製造されてもよい)
の混合物であり、
それらは好ましくは、以下のエポキシ樹脂:
(iii)エポキシフェノールノボラック(EPN)樹脂;
(iv)エポキシクレゾールノボラック(ECN)樹脂;
(v)三官能性エポキシ樹脂、好ましくはトリグリシジルアミノフェノール(好ましくはトリグリシジルパラ−アミノフェノール(TGPAP);
(vi)四官能性エポキシ樹脂、好ましくはテトラグリシジルジアミノジフェニルメタン(TGDDM)
の1つまたは複数との組み合わせである。第1および第2の二官能性エポキシ樹脂成分は、異なる二官能性エポキシ樹脂である。
したがって、エポキシ樹脂は、Ν,Ν,Ν’,Ν’−テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン(例えば、銘柄MY 9663、MY 720またはMY 721;Huntsman);N,N,N’,N’−テトラグリシジル−ビス(4−アミノフェニル)−1,4−ジイソ−プロピルベンゼン(例えば、EPON 1071;Shell Chemical Co.);N,N,N’,N’−テトラグリシジル−ビス(4−アミノ−3,5−ジメチルフェニル)−1,4−ジイソプロピルベンゼン(例えば、EPON 1072;Shell Chemical Co.);p−アミノフェニルのトリグリシジルエーテル(例えば、MY 0510;Ciba−Geigy);2,2−ビス(4,4’−ジヒドロキシフェニル)プロパンなどのビスフェノールAベースの物質のジグリシジルエーテル(例えば、DE R 661(Dow)、またはEpikote 828(Shell))および400〜3500g/モルのエポキシ当量のものなどのビスフェノールAベースの物質の高分子量ジグリシジルエーテル(例えば、Epikote 1001およびEpikote 1009)、ならびに好ましくは25℃で粘度8〜20PaのNovolak樹脂のジグリシジルエーテル;フェノールNovolak樹脂のグリシジルエーテル(例えば、DEN 431またはDEN 438;Dow);ジグリシジル 1,2−フタレート(例えば、GLY CEL A−100);ジヒドロキシジフェニルメタン(ビスフェノールF)のジグリシジルエーテル誘導体(例えば、PY 306;Ciba Geigy)から選択されてもよい。他のエポキシ樹脂前駆体には、3’,4’−エポキシシクロヘキシル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレ−ト(例えば、CY 179;Ciba Geigy)などの脂環式化合物およびUnion Carbide Corporationの「Bakelite」範囲のものが含まれる。
シアネートエステル樹脂およびフェノール樹脂は、例えば国際公開第2012/100980−A号パンフレットに開示されているものなどの、当技術分野で従来使用されているものから選択されてもよい。
第1硬化性樹脂は好ましくはまた、特にエポキシ樹脂用の、当技術分野で知られているような、1つまたは複数の硬化剤を含む。好適な硬化剤は、例えば、欧州特許出願公開第A−03 1 1349号明細書、欧州特許出願公開第A−0486197号明細書、欧州特許出願公開第A−0365 168号明細書にまたは米国特許第6,013,730号明細書に開示されており、それらの開示は、参照により本明細書に援用される。触媒もまた、当技術分野で慣習的であるように、存在してもよい。好適な硬化剤には、酸無水物、特にポリカルボン酸無水物、およびアミンが含まれる。好適なアミン硬化剤は、1アミノ基当たり500以下の分子量を有する。芳香族アミンまたはグアニジン誘導体が特に好適である。芳香族アミンには、例えば、1,3−ジアミノベンゼン、4,4’−ジアミノジフェニルメタンが含まれる。硬化剤として特に有用なアミン化合物は、スルホン類、例えば、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン(4,4’ DDS)、および3,3’−ジアミノジフェニルスルホン(3,3’ DDS)である。他の硬化剤には、メチレンジアニリン;ビス(4−アミノ−3,5−ジメチルフェニル)−1,4−ジイソプロピルベンゼン(EPON 1062;Shell Chemical Co.);ビス(4−アミノフェニル)−1,4−ジイソプロピルベンゼン(EPON 1061;Shell Chemical Co.);4−クロロフェニル−N,N−ジメチル−尿素(例えば、Monuron);3,4−ジクロロフェニル−N,N−ジメチル−尿素(例えば、DiuronTM)およびジシアノジアミド(AmicureTM CG 1200;Pacific Anchor Chemical)が含まれる。ビスフェノール−Sまたはチオジフェノールなどの、ビスフェノール鎖延長剤もまた、エポキシ樹脂用の硬化剤として特に有用である。ジシアンジアミドと、イミダゾール類およびそれらの塩ならびに/または2,4−ジ(N,N−ジメチルウレイド)トルエン;2,6−ジ(N,N−ジメチルウレイド)トルエン(DyhardTM UR500)などのウロン類などの好適な触媒と一緒でのその使用とは、本発明で特に有用である。
第1硬化性樹脂は好ましくは、500,000Pa.s未満、好ましくは300,000Pa.s以下、好ましくは100,000Pa.s以下の21℃での粘度を示す。
第1硬化性樹脂は好ましくは、8℃未満、好ましくは6℃以下、好ましくは3℃以下の未硬化ガラス転移温度(Tg)を示す。
第1硬化性樹脂は好ましくは、硬化サイクルが30分以下、好ましくは15分以下、好ましくは10分以下、好ましくは5分以下の継続時間を有する、少なくとも100℃、好ましくは少なくとも120℃、好ましくは120℃超、好ましくは少なくとも125℃、好ましくは少なくとも130℃、好ましくは約130℃〜約150℃の範囲の硬化温度で硬化させられる場合に、少なくとも90%、好ましくは少なくとも95%、好ましくは少なくとも98%の硬化転化率(本明細書に記載されたように測定される)を示す。好ましくは、硬化転化率は、10分以下の期間、好ましくは5分以下の期間、130℃〜150℃の範囲の温度で硬化させられた場合に、少なくとも90%、好ましくは少なくとも95%、好ましくは少なくとも98%である。
硬化性樹脂は、微粒子強靱化剤などの、強靱化剤、例えばカラスビーズ、ゴム粒子およびゴム被覆カラスビーズなどのアグリゲート、ポリテトラフルオロエチレン、シリカ、黒鉛、窒化ホウ素、雲母、タルクおよびバーミキュライトなどの充填材、顔料、核形成剤、アルミナ三水和物(ATH)および水酸化マグネシウム(MDH)などの難燃剤、ならびにホスフェートなどの安定剤などの、相対的に少量の従来型添加剤をさらに含有してもよい。反応基を有する液体ゴムもまた使用されてもよい。熱可塑性強靱化添加剤には、ポリアリールエーテルスルホン(PES)、ポリスルホン(PSF)、ポリビニルホルマール(PVF)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルイミド(PEI)およびポリエチレンオキシド(PEO)が含まれる。そのような添加剤が存在する場合、それらが典型的には、第1硬化性樹脂へのそれらの組み込みによってプリプレグに添加されることは十分理解されるであろう。硬化性樹脂中の前記添加剤の総量は、前記添加剤がコア層の総重量の、典型的には約20重量%以下、より典型的には約10重量%以下を構成するようなものである。
コア層は好ましくは、コア層の総重量の、約40〜約80重量%の強化繊維を含む。コア層は好ましくは、コア層の総重量の約20〜約60重量%の前記第1硬化性樹脂を含む。強化繊維の量プラス前記第1硬化性樹脂(それは、本明細書で上に記載された任意選択の添加剤を含む)の量は、コア層の100重量%に等しいはずである。
好ましくは、コア層は、約200〜約1500g/m、好ましくは約300〜約1400g/m、好ましくは約400〜約1100g/m、好ましくは約600〜約1100g/mの目付を示す。コア層の目付が強化繊維ならびに第1硬化性樹脂(およびその中に含有されるあらゆる任意選択の添加剤)の重量を含むことは理解されるであろう。
好ましくは、コア層の厚さは、約1000μm以下、好ましくは約500μm以下、好ましくは少なくとも約130μm、好ましくは少なくとも約250μm、好ましくは少なくとも約400μm、好ましくは約400μm〜約500μmである。
プリプレグのコア層は、硬化性樹脂が、硬化性樹脂を流れさせるおよび浸出させるかまたは繊維に含浸させるのに十分な温度および圧力の条件下に、上に記された形態の1つまたは複数で繊維強化剤と接触させられるような、当技術分野で公知の任意の好適な技術によって製造される。用語「含浸させる」は、硬化性樹脂を繊維の隙間間に導入するおよび/または繊維を完全にもしくは部分的に封入するための強化繊維への硬化性樹脂組成物の導入を意味する。したがって、プリプレグは、
a.強化繊維の1つまたは複数の層からなるドライ繊維プレフォームを提供する工程;
b.前記ドライ繊維プレフォームに第1硬化性樹脂を含浸させる工程であって、前記第1硬化性樹脂が液体である工程
の一般的方法によって製造される。
一般論として、ドライ繊維プレフォームは、硬化性樹脂をその融解状態に加熱し、そして前記融解第1硬化性樹脂を前記ドライ繊維プレフォーム上におよび中へ配置することによって硬化性樹脂を含浸させられる。典型的な含浸方法は、
(1)溶媒和した樹脂組成物の浴を通して強化繊維を連続的に移動させて繊維を完全にもしくは実質的に完全にウェットアウトする工程;引き続き溶媒を蒸発させるための加熱;または
(2)トップおよび/またはボトム樹脂フィルムを高温下に強化繊維のウェブに押し付ける工程
を含む。
好ましくは、コア層は、ホットメルトキャスティング技術であって、特に、低い透過性が望ましい技術によって製造される。
結果として生じたコア層は典型的には、材料の柔軟な、粘着性のあるシートである。
表面層
表面層は好ましくは、約5〜約100g/m、好ましくは約20〜約60g/m、より好ましくは約25〜50g/mの目付を有する。
表面層は好ましくは、約85μm以下、好ましくは約4μm〜約85μm、好ましくは約15μm〜約50μm、好ましくは約20μm〜約45μmの厚さを有する。
好ましくは、表面層は強化繊維を含まない。
表面層は第2硬化性樹脂を含む。好ましくは、第2硬化性樹脂は、表面層の総重量の、少なくとも80重量%の量で表面層中に存在し、表面層の残りは、任意選択的に従来型添加剤を含む。
第2硬化性樹脂は好ましくは独立して、第1硬化性樹脂について本明細書で上に記載された熱硬化性樹脂の1つまたは複数から選択される。好ましい第2硬化性樹脂は、本明細書で上に記載された好ましいエポキシ樹脂であり、それらの好ましいエポキシ樹脂の本明細書で上の開示は、第2硬化性樹脂にも等しく適用できる。第2硬化性樹脂は好ましくは、第1硬化性樹脂の樹脂の分子量と比べて、比較的より高い分子量の熱硬化性樹脂を含む。
第2硬化性樹脂は好ましくは、少なくとも500,000Pa.s、好ましくは少なくとも約1,000,000Pa.s、好ましくは少なくとも約5,000,000Pa.sの21℃での粘度を示す。
第2硬化性樹脂は好ましくは、少なくとも8℃、好ましくは少なくとも12℃、典型的には30℃以下の未硬化ガラス転移温度(Tg)を示す。
表面層はまた、コア層について本明細書で上に記載されたような、1つまたは複数の硬化剤を含んでもよい。
第2硬化性樹脂は、第1硬化性樹脂について記載されたような硬化転化率特性を示してもよい。
あるいはまた、第2硬化性樹脂は、それ自体比較的より遅い硬化性樹脂であってもよく、代わりに、プリプレグが本明細書に記載される硬化サイクル内で硬化することを確実にするために第1硬化性樹脂からの硬化剤の拡散に頼ってもよい。
プリプレグ
本明細書に記載されるプリプレグは好ましくは、プリプレグの総重量の、約40〜約80重量%、好ましくは約40〜75重量%、好ましくは約45〜約70重量%、好ましくは約55%〜約70重量%、好ましくは約58〜約68重量%、好ましくは約58〜約64重量%の強化繊維を含む。薄層状プリプレグは好ましくは、薄層状プリプレグの総重量の、約20〜約60重量%、好ましくは約25〜約60重量%、好ましくは約30〜約55重量%、好ましくは約30%〜約45重量%、より好ましくは約32〜約42重量%、より好ましくは約36〜約42重量%の硬化性樹脂(すなわち、第1および第2硬化性樹脂)を含む。強化繊維の量プラス硬化性樹脂の量は、100%に等しいはずである。より好ましい、最も好ましい樹脂分率が、本明細書に記載される所望の透過性特性を達成するために特に有利である。
本明細書に記載されるプリプレグは好ましくは、低い通気性を示す。把握力が真空である、すなわち、収斂性エンドエフェクタが吸盤であるかまたは吸盤を含む、そのようなプリプレグが特に有利であることが分かった。プリプレグは好ましくは、プリプレグの100×100mm試料がプリプレグの表面との接触前の20リットル/分の開流量によって画定される真空レベルを与える外径22mmおよび機能内径20mmのシリコーン吸盤によって少なくとも60秒間保持されるような通気性を示す。
好ましくは、通気性は、前記プリプレグを通しての流量が、プリプレグがプリプレグの表面との接触前の20リットル/分の開流量によって画定される真空レベルを与える外径22mmおよび機能内径20mmのシリコーン吸盤によって60秒間保持された場合に測定される、18リットル/分以下、好ましくは15リットル/分以下であるようなものである。
さらに、本明細書に記載されるプリプレグはまた、ASTM D737−04に従って通気性について測定することができる。ASTM D737−04に従って測定されるプリプレグの通気性は、好ましくは4cm/s/cm以下、好ましくは1cm/s/cm以下、好ましくは0.1cm/s/cm以下、好ましくは0.01cm/s/cm以下である。
通気性は、周囲温度、すなわち、約15〜約30℃、より典型的には18〜約23℃、好ましくは20℃の温度で測定される。透過性が、本発明の方法におけるプリプレグの硬化前にこのようにして測定される、すなわち、透過性が、本方法の工程(b)において金型中へまたは前記金型上へ配置されるプリプレグの透過性であることは十分理解されるであろう。
本明細書に記載されるように、プリプレグの表面は低い粘着性を示す。好ましくは、プリプレグの表面の粘着性は、プリプレグの100×100mm試料がプリプレグの表面との接触前の20リットル/分の開流量によって画定される真空レベルを与える外径22mmおよび機能内径20mmのシリコーン吸盤によって60秒間保持された後に、プリプレグ試料が、真空の中止後1秒以下の期間内に吸盤から落下するようなものである。粘着性は、周囲温度、すなわち、約15〜約30℃、より典型的には18〜約23℃、好ましくは20℃の温度でこのようにして測定される。粘着性が、本発明の方法におけるプリプレグの硬化前にこのようにして測定される、すなわち、粘着性が、本方法の工程(b)において金型中へまたは前記金型上へ配置されるプリプレグの粘着性であることは十分理解されるであろう。
プリプレグは好ましくは、その未硬化状態において周囲温度で(好ましくは20℃で)可撓性である。本明細書に記載されるプリプレグは、ASTM D1388−96オプションAに従って剛性について測定することができる。好ましくはプリプレグは、ASTM D1388−96オプションAに従って測定される、250cm以下、好ましくは200cm以下、好ましくは150cm以下の曲げ長さを有する。別の実施形態では、好ましくはプリプレグは、ASTM D1388−96オプションAに従って測定される、175cm以下、好ましくは150cm以下、好ましくは125cm以下の曲げ長さを有する。
プリプレグは、当技術分野での任意の従来技術によって製造され得る。典型的には、表面層は、従来技術に従って、例えば、典型的には約50〜約100℃の範囲の、好適な温度でリバース・ロール塗布機を用いて剥離紙上へ樹脂組成物をキャストすることによってプレフォームされる(またはプレコートされる)。表面層は次に、コア層、すなわち、本明細書で上に記載された含浸ドライ繊維プレフォームの一面または両面上へ配置され得る。
好ましくは、表面層は、コア層の両面上に配置される。
成形品を製造するための自動化法
成形品を形成するために、複数のプリプレグが、「プリプレグ・レイアップ」を形成するための積み重ね配置において金型(多くの場合、成形型と言われる)中へまたは前記金型上へレイアップされる。レイアップ内のプリプレグ・プライは、互いに選択された配向で配置されてもよい。例えば、プリプレグ・レイアップは、繊維がレイアップの最大寸法(典型液には長さと画定される)に関して、選択された角度θ、例えば0°、45°、または90°で配向した状態で、一方向繊維配置を有するプリプレグ・プライを含んでもよい。適所ですぐに、レイアップ中のプリプレグは、本明細書で下に記載されるように硬化させられる。
本発明によれば、レイアップ・プロセスは、自動化プロセスである。
薄層状プリプレグは好ましくは、(典型的にはボール紙または他の好適な材料のコアに巻き取られた)プリプレグ材料の巻取ロールの形態で提供される。本発明の自動化法は典型的にはそれ故、プリプレグをフラットな、滑らかなベース上へ広げ、当技術分野で慣習的であるような好適な固定手段によってプリプレグ材料を適所に好適に固定する工程を含む。1つまたは複数の所定の造形品が次に、当技術分野で知られ、かつ、慣習的であるような機械化され、自動化された切取り手段を好適に用いて、プリプレグ材料のウェブから切り取られる。1つの好適な切取り手段は、高周波数回転動作振動鋸刃である。切取り工程中に、プリプレグのウェブは、好適な保持部材によって適所に支えられ、保持されてもよい。所定の切り取られた造形品は、残りのるプリプレグ材料のウェブの平面にとどまり、本方法におけるこの時点での所定の切り取られたプリプレグ造形品の位置が典型的には、前記開始位置を画定する。
プリプレグ(または所定の切り取られたプリプレグ造形品)は次に、前記開始位置から金型中のまたは前記金型上の仕上げ位置まで自動化搬送部材によって搬送される。任意選択的に、切り取られたプリプレグ造形品は、前記開始位置から、前記開始位置と仕上げ位置との中間位置まで、例えば、切り取られたプリプレグ造形品が積み重ねられる積み重ね場所、または切り取られたプリプレグ造形品が剥離フィルムまたはレイアップ金型または金型ローディング・デバイスの中にまたは上に堆積される積み重ね場所まで搬送され、次に中間位置から前記金型中のまたは前記金型上の前記仕上げ位置まで搬送されてもよい。プリプレグの積層は好適には、特に切り取られたプリプレグ造形品が剥離フィルムまたはレイアップ金型中にまたは上に堆積される、前記中間位置で達成されてもよい。あるいはまた、切り取られたプリプレグ造形品は、前記開始位置から前記仕上げ位置まで直接搬送されてもよく、それは、本方法のスピードおよび効率をさらに向上させ得る。
自動化搬送部材は、プリプレグ材料を、それに把握力を加えることによって握る。
本明細書で用いるところでは、用語「把握力」は、プリプレグ材料の複数の表面上への力の適用(すなわち、ラッピングアラウンド)を含むが、それに限定されない、任意の握る力を意味する。好ましくは、把握力は、真空、マグネト付着および電気付着の1つまたは複数から(好ましくは一つのみから)選択され、好ましくは前記把握力は真空である。好ましくは、用語「把握力」は、プリプレグ材料の単一表面上への力の適用を意味する。把握力は、プリプレグ材料の表面上の単一の付着点で作動してもよいし、またはプリプレグ材料の表面上の複数の付着点で同時に作動してもよい。把握力がプリプレグ材料の表面上の複数の付着点で作動する場合、前記複数の付着点は、プリプレグ材料の単一表面上にある。
したがって、本発明によれば、薄層状プリプレグは好ましくは、プリプレグ材料の表面(好ましくは単一表面)の1つまたは複数の付着点への吸引の適用によって前記開始位置から前記仕上げ位置まで搬送される。
プリプレグ材料が前記自動化搬送部材によって前記仕上げ位置まで搬送された後、把握力は中止される。
搬送シーケンスが次に、1つまたは複数のさらなる薄層状プリプレグについて繰り返される。
所望のまたは所定の数のプリプレグが金型中にまたは金型上に置かれた後、プリプレグは典型的には、複数のプリプレグが、例えば金型キャビティ中で、金型の所望のおよび適切な成形面とを接触するように、成形プレスによって圧縮される。金型の成形面は好ましくは、加熱され、好ましくは等温加熱される。したがって、好ましくは複数のプリプレグが、等温ツーリングと当技術分野で言われる、金型が固定された温度にあるプレス成形法で圧縮される。金型の成形面の、または金型の温度は、プリプレグを硬化させるために所定の温度に固定される。プリプレグは、急速に、そして金型が許す限り速く加熱される。
自動化搬送部材は好適には、多軸または多次元に沿って移動できる(回転移動を含む)回転または連結式ロボットアームである。
好ましくは、自動化搬送部材は、前記プリプレグを搬送するための1つまたは複数の収斂性エンドエフェクタを含む。好ましくは自動化搬送部材は、前記プリプレグを搬送するための1つまたは複数の吸盤を含む。吸盤は、任意の好適な形状のものであってもよく、典型的には実質的に球状の接触面をプリプレグに与える。吸盤は典型的には、約1cm〜約10cmの最大寸法(典型的には直径)を有するエリアを有するプリプレグの表面一面でプリプレグと接触し;このエリアが、吸盤の外周または円周によって規定されるエリアであることは十分理解されるであろう。収斂性エンドエフェクタまたは吸盤は、任意の好適なホース配置によって真空源に連結される。
本発明の自動化法は好ましくは、ロボットによるピックアンドプレース法であり、そのための自動化機械および制御システムは当技術分野で既に知られている。米国特許出願公開第2005/0042323号明細書は、例えば、複数の様々な真空グリッパを用いる従来型樹脂複合材料を取り扱うための自動化法を開示している。
本発明の利点の1つは、プリプレグが、プリプレグの外面上に配置される保護用の除去可能なインターリーブを必要としない(インターリーブを実に含まないかまたはさもなければそれと関係がない)ことである。したがって、本自動化法が保護用の除去可能なインターリーブをプリプレグの表面から除去する工程を含まないことは十分理解されるであろう。
本発明のさらなる利点は、プリプレグ材料の表面が周囲温度で粘着性がないことである。本発明の自動化法はそれ故、プリプレグ材料と接触したおよびそれを搬送した自動化搬送部材の表面からの残留樹脂の除去を必要としない(除去を含む工程を実に含まない)。
本自動化法は好ましくは、周囲温度以上での、好ましくは周囲温度での環境中で行われる。これに関連して、「周囲温度」は、位置し得るどの地域でも、製造設備内の周囲外気の温度であり、典型的には約15〜約30℃、より典型的には18〜約23℃の範囲の、典型的には約20℃の温度を意味する。用語「周囲温度での環境中で行われる」が、本明細書で下に記載される硬化サイクルと関係がある局部的な温度上昇を意味しないことは十分理解されるであろう。
所望のまたは所定の数のプリプレグ金型中にまたは金型上に置かれた後に、複数のプリプレグが硬化させられ、好ましくは熱硬化させられる。硬化は好ましくは、プリプレグが金型中にまたは金型上に置かれている間に、好ましくはプリプレグが金型キャビティ、好ましくは加熱された金型キャビティ、好ましくは等温加熱された金型キャビティ中で圧縮されている間に達成される。したがって、上に記載されたように、硬化は好ましくは、金型が固定温度にあるプレス成形法(等温ツーリング)で達成される。
本発明では、熱硬化は、少なくとも100℃、好ましくは少なくとも120℃、好ましくは120℃超、好ましくは少なくとも125℃、好ましくは少なくとも130℃、好ましくは約130℃〜約150℃の範囲の硬化温度で行われる。好ましくは、熱硬化は、30分以下、好ましくは15分以下、好ましくは10分以下、好ましくは5分以下の継続時間を有する硬化サイクルを用いて行われる。本明細書で定義されるような硬化サイクル継続時間は、複数のプリプレグが所定の硬化温度にさらされる期間である。硬化サイクル継続時間は、ランプ段階または冷却段階を含まない。本明細書で上に記されたように、本発明は第一に、金型が固定温度にある(等温ツーリング)、そしてプリプレグをできるだけ速く加熱するプレス成形法に関する。
代わりの実施形態では、熱硬化は、オーブンまたはオートクレーブで行われてもよく、真空下で(例えば、当技術分野で知られているような真空バッグ中で)行われても、好適には高圧で、例えば約2〜約10バールの圧力で行われてもよい。この実施形態では、本明細書で上に記載された硬化温度および硬化サイクル継続時間がまた適用できるが、典型的には加熱および冷却速度は制御される。好ましくは、ランプ段階中の加熱速度は、約1〜約5℃/分、好ましくは約1〜約3℃/分である。好ましくは、冷却段階中の冷却速度は、60℃まで約1〜約5℃/分、好ましくは約1〜約3℃/分である。
本方法は、成形された硬化プリプレグを金型から取り出して成形品を得る工程をさらに含む。
本発明の自動化法において、表面層が硬化中および硬化後に繊維強化複合材料の一部と結合したままであることは十分理解されるであろう。好ましくは、第1および第2硬化性樹脂は、樹脂が硬化中に互いに部分的に拡散するであろうように、混和性である。
用途
本明細書に記載される方法によって製造される成形品は、輸送用途、特に自動車工業向けの構成部品として特に好適である。本発明によって製造される自動車構成部品は、製造のコストおよびスピードが最重要である、中−または大量自動車部品として特に好適である。本発明は、プリプレグ材料の切取りおよびハンドリングが大いに簡単にされ、効率および経済性の利点を与える方法を提供する。本発明によるレイアップ時間は、著しく削減され、1構成部品当たりの単位原価の削減を可能にするおよび/または自動車工業において望まれる大量構成部品製造を可能にする。
本発明の様々な実施形態が本明細書に記載される。各実施形態において明記される特徴がさらなる実施形態を提供するために他の明記される特徴と組み合わせられてもよいことは認められるであろう。
測定方法
本明細書に記載されるプリプレグを以下の通り特性化した。
不粘着
試料を、次の試験によって粘着性について定性的に評価した。2つの100×100mm正方形を最終プリプレグから切り取り、互いに積み重ねた。1kg重りを、2−プライアセンブリのエリアの至る所に均等に適用し、除去前に1分間そのままの状態にした。この実験は20℃の周囲温度で行った。重りを排除すると、2つのプライを分離し、付着の程度を評価した。2つのプライが、それらの間に付着がまったくなしに、直ちに分離した場合、プリプレグは粘着性がないと考えられた。
真空カップ性能
特に明記しない限り、真空カップによって搬送される場合のプリプレグの透過性および粘着性性能は、周囲温度(すなわち、約15〜約30℃、より典型的には18〜約23℃、好ましくは20℃の温度)で行われる、以下のマルチパート試験において評価した。
パート(i):プリプレグの透過性は、シリコーン蛇腹吸盤(モデルB20;Piab,UKから入手可能な)をプリプレグ(試料サイズ100×100mm)の表面層と接触させることによって試験した。図2および3に例示される、吸盤は、22mmの外径および20mmの機能内径を有した。外径および内径は、非圧縮状態での吸盤のそれらであり、プリプレグに接触する吸盤の端(すなわち、プリプレグとの接触点に対して、近位端)で、そしてプリプレグとの接触面積によって画定される平面において測定される。吸盤は、1mmの肉厚を有した。吸盤の蛇腹の最も狭い部分は11mmであった。吸盤を、プリプレグとの接触点に対して吸盤の遠位端に置かれたおおよそ4.6mmの開口部を介して真空ポンプに取り付けた。吸盤は、試料の重量を60秒の期間保持し得るがどうかを評価するために、プリプレグの表面との接触前の20リットル/分の開流量によって画定される真空レベルを与えた。透過性を次の通り等級分けした:
良好な真空保持:試料は吸盤によって保持された
不十分な真空保持:試料は吸盤によって保持することができなかった。
本発明に有用なプリプレグは、良好な真空保持を示すべきである。
パート(ii):良好な真空保持を示したプリプレグについて、真空供給を次に、吸盤からの試料の剥離を評価するために、そしてそれ故にプリプレグ表面の粘着性の尺度を提供するために排除した。剥離性能は、次の通り等級分けした:
等級1−良好な剥離;試料は、真空カップにくっつかず、真空の中止で直ちに、または真空の中止後1秒以内に落下する
等級2−不十分な剥離;真空カップへのわずかにくっつく;真空の排除時の遅れた落下
等級3−非常に不十分な剥離;真空の排除時の真空カップにくっつく。
本発明に有用なプリプレグは、等級1の剥離を示すべきである。
図1に関連して、試験の手順は、次の通りであった。試験されるべき試料(10)を、垂直方向に移動できる架台式テーブル(9)上に置く。バルブAおよびB(2、5)が閉じ、バルブC(6)が開いた状態で、真空ポンプ(1)のスイッチを入れ、バルブA(2)を開け、開流量を、流量計(3)を用いて20リットル/分に設定する。架台式テーブル(9)を、試料(10)が吸盤(7)と接触するように上げる。吸盤(7)が試料の重量を60秒間保持するかどうかを判定するために、架台式テーブル(9)を吸盤(7)から離して下げる。吸盤によって架台式テーブルから持ち上げることができない試料は、本発明での有用性のためには余りにも透過性であるおよび/または余りにも粘着性である。試料が60秒間吸盤と接触したままである場合、60秒の時点での真空レベルを、真空計(4)によって記録し、60秒の時点での、すなわち、試料(10)が試料の透過性を評価するために開口部をブロックしている状態での流量を流量計(3)で記録する。より高い流量は、より高い透過性を示唆する。60秒の時点で流量計(3)で測定される流量は、プリプレグが本発明で有用性を有するためには、さもなければプリプレグが余りにも透過性であるので、好ましくは18リットル/分以下、好ましくは15リットル/分以下である。バルブ(2)を次に閉め、バルブB(5)を開けることによって真空を大気開放し、試料が吸盤から剥離するための時間を記録する。カップ(7)とカップ(8)との間のインライン距離(すなわち、配管長さ)は、おおよそ30cmである。プリプレグ試料は、本発明での有用性のためには真空の中止後1秒以下の剥離時間を有するべきであり、さもなければプリプレグは余りにも粘着性である。
真空カップ性能試験の修正版では、開流量を50リットル/分に設定し、試料(10)を従来通り吸盤に提供してもよい。少なくとも60秒間吸盤(7)によって保持されたそれらの試料については、流量計(3)の流量は、60秒の時点で、すなわち、試料(10)が試料の透過性を評価するために開口部をブロックしている状態で測定する。試料が吸盤から剥離する時間は、バルブA(2)を閉め、そしてバルブB(5)を開けることにより真空を大気開放することによって記録することができる。
ASTM D737−04による通気性
プリプレグの通気性はさらに、Shirley Air Permeability試験器を用いて、ならびに1インチ(おおよそ2.54cm)直径オリフィス(すなわち、5.07cmの試験エリア)、およびおおよそ125Paの水圧差を用いて20℃でASTM D737−04に従って測定した。
粘度
樹脂の粘度は、1%の歪み、1Hzの周波数および(500,000Pa.sよりも下の粘度については)500μmのギャップで、25mm直径平行板を用いて;または、1%の歪み、1hzの周波数および(500,000Pa.sを超える粘度については)1000μmのギャップで、8mm平行板を用いて、ASTM D4440に従うことによって、特に明記しない限り21℃で、測定した。
ガラス転移温度
樹脂の未硬化ガラス転移温度、Tは、ISO 11357−2:2013に従って、1分当たり10℃の加熱速度で示差走査熱量測定法(DSC)によって測定した。
硬化転化率
示差走査熱量測定法(DSC)を、ISO−11357−5:2013に実質的に従って、用いて所与のセットの硬化条件下で硬化転化率を測定した。DSC測定中に検出される残留エンタルピー(残っている反応熱)は、硬化反応の全エンタルピー(発生する熱)と関連している。DSC測定は、10℃/分の加熱速度で30℃から全体硬化反応を勝ち取るのに十分である温度まで(225℃が本明細書に記載される興味のある樹脂について十分である)加熱することによって行う。試料サイズは約5〜10mgである。硬化転化率(%)は、
Figure 0006854244
(式中:
ΔHiは、30℃から225℃まで加熱する間に未硬化試験試料によって発生するエンタルピーであり;
ΔHeは、30℃から225℃まで加熱される加熱走査の間に硬化試料によって発生するエンタルピーである)
の通り計算する。
可撓性
プリプレグの可撓性は、プリプレグを、4インチ(おおよそ10.16cm)の外径のボール紙コア上へ20℃の周囲温度で巻き付けることに対する抵抗を査定することによって定性的に評価した。さらに、プリプレグ可撓性はまた、それを180°耐折試験および拡大下で目視評価される繊維破損にかけることによって定性的に評価されてもよい。
さらに、プリプレグはまた、350×25mmの(すなわち、200mmの標準検体長さより長い)検体サイズを使用して、ASTM D 1388−96、オプションA−20℃の周囲温度でのカンチレバー(Cantilever)試験を用いて剛性についても測定した。
本発明はさらに、以下の非限定的な実施例に関連して例示される。
実施例1
21℃で85,000Pa.sの粘度および0℃の未硬化Tgを有する従来型粘着性エポキシ樹脂組成物(A)を、本明細書に定義されるような第1硬化性樹脂として使用した。プリプレグ中間体(A)を、75℃の含浸温度で従来型ホットメルト製造方法によって炭素繊維布(Sigmatexから入手可能なTC383;2×2綾織り;目付660g/m)に330g/mの樹脂組成物(A)を含浸させることによって製造した。
下表1に示される成分を有する樹脂組成物(B)を使用して35g/mフィルムを75℃のコーティング温度でリバース・ロール塗布機上に製造した。樹脂フィルムを従来技法に従って剥離紙上へキャストした。樹脂組成物(B)は、本明細書に記載されたように測定される、21℃で8,400,000Pa.sの粘度および14.5℃の未硬化Tgを有した。
Figure 0006854244
樹脂組成物(B)のフィルムを、本発明の表面層として使用する。したがって、樹脂組成物(B)の35g/mフィルムを、従来型プリプレグ製造装置を50℃の温度で用いてプリプレグ中間体(A)の各表面上へ貼り付け、強固にして最終プリプレグを得た。最終プリプレグは、38%樹脂材料対62%繊維材料の全体比(すなわち、38%樹脂重量または38%RW)を含有した。剥離紙は、最終プリプレグ中に存在しなかった(その目的は、樹脂組成物(B)の表面層の製造のためである)。
最終プリプレグは優れた可撓性を示した。例えば、それは、20℃の周囲温度でいかなる注目に値する抵抗もなしに4インチ(おおよそ10.16cm)の外径のボール紙のコア上へ巻き付けることができた。さらに、最終プリプレグは、180°折りでいかなる繊維破損をも示すことなくそれ自体上へきつく折り重ねることができた。さらに、20℃の周囲温度でASTM D 1388−96、オプションA−カンチレバー試験に従って試験されたときに、曲げ長さは175mmであることを分かった。プリプレグを、布の縦方向が試験方向に平行であるように切り取った。
最終プリプレグを、本明細書で上に記載された試験に従って粘着性について定性的に評価した。重りの排除後に、2つのプライは、互いに付着していなかった。
最終プリプレグをまた、本明細書で上に記載された試験に従って真空カップ性能について試験した。プリプレグは、良好な真空保持を示し、真空の排除時に直ちに剥離した。
試料を次に、自動化製造試験設備において試験した。装置配置については図4を参照されたい。試料(2)を巻く/広げるときに、プリプレグは、自己接着がまったくなしに、容易に広がった。自動化カッター(1)を用いてプレフォーム造形品を試料から切り取り、材料はきれいに切り取られた。125mm正方形試料(4)を、自動化カッターと、金型(5)での試料のレイアップのために用いられる吸盤エンドエフェクタ(3)付きロボットによるピックアンドプレースアームアクチュエータとによって切り取り;試料はきれいに剥離した。
比較例1〜4
一連のプリプレグを、特に明記しない限り38%RWを用いて、表2に記載されるように製造した。比較例1および2は、実施例1の繊維強化樹脂含浸コア層であるコア層と、その各側上に本発明によらない表面層とを含んだ。比較例3および4は、表面層を含まず、従来型繊維強化樹脂含浸プリプレグ製であり、プリプレグの中で樹脂は、本発明による第2硬化性樹脂の特性を示さなかった。プリプレグを、本明細書に記載されるようにそれらの真空カップ性能について試験した。
Figure 0006854244
実施例1ならびに比較例3および4をさらに、試料の通気性を評価するために試料が開口部をブロックする状態で、流量計(3)で60秒の時点で流量を測定することによって(50リットル/分の開流量を用いて)本明細書で上に記載された真空カップ性能試験において評価した。結果は、下表3にある。
Figure 0006854244
表3の結果は、本発明のプリプレグの低い透過性を実証する。
実施例2
150g/mの目付の炭素繊維の一方向テープに、一方向プリプレグ中間体(B)を与えるための製造用の従来装置を用いて実施例1で使用された64g/mの樹脂組成物(A)を含浸させた。一方向プリプレグ中間体(B)を、一方向繊維の長さに対して約45°の角度での平行切取りのパターンで国際公開第2007/135418−A1号パンフレットの図4に記載された方法で切り取った。切取りはすべて、実質的に同じ長さ(おおよそ20mm)のものであった。
プリプレグ中間体(C)を、一方向炭素繊維テープに84g/mの樹脂組成物Aを含浸させたことを除いて、プリプレグ中間体(B)と同じ方法および材料を用いて製造し、切り取った。
4層構造を次に、次の順に:
プリプレグ中間体B−繊維が0°で整列しているようにプライが配向した状態で;
プリプレグ中間体C−繊維が90°で整列しているようにプライが配向した状態で;
プリプレグ中間体C−繊維が0°で整列しているようにプライが配向した状態で;
プリプレグ中間体B−繊維が90°で整列しているようにプライが配向した状態で
中間体プリプレグのプライを積層することによって製造した。
25g/mフィルムを、実施例1で使用された樹脂組成物(B)から製造し、それを次に、50℃の温度で従来型プリプレグ製造装置を用いてプリプレグ中間体BおよびCを含む4層構造の各表面上へ貼り付け、強固にして最終プリプレグを得た。最終プリプレグは、37%樹脂材料対63%の繊維材料の全体比(37%RW)を含有した。
最終プリプレグを、本明細書で上に記載された試験に従って粘着性について定性的に評価した。重りの排除後に、2つのプライは、互いに付着していなかった。
最終プリプレグは、実施例1のそれに似た、優れた可撓性を示した。
実施例3
プリプレグを、表面層が下表4に定義されるような樹脂組成物(C)の50g/mフィルムであったことを除いて、実施例1に従って製造した。フィルムを、60℃のコーティング温度でリバース・ロール塗布機上に製造し、剥離紙上へキャストし、20℃で5週間熟成させた。樹脂組成物(C)は、14.5℃の未硬化Tgおよび500,000Pa.s超の21℃での粘度を示した。
Figure 0006854244
最終プリプレグは、38%の全体樹脂重量を有し、実施例1のそれに非常に似た粘着性および可撓性特性を実証した。
結果は、本発明によるプリプレグが、ポリマーインターリーブの使用なしに周囲温度でピックアンドプレース自動化法で取り扱われ得ることを実証する。
比較例5
実施例1との比較のために、プリプレグを、同じ炭素繊維布(Sigmatexから入手可能はTC383;2×2綾織り;目付660g/m)に合計400g/mの樹脂組成物(B)のみを含浸させることによって製造した。プリプレグは、38%樹脂材料対62%の繊維材料の全体比を含有した。プリプレグを製造するために、樹脂の200g/m層を、布の両面に適用し、従来型ホットメルト製造方法によって含浸させた。比較例5は、樹脂の表面層を含有しなかった。
20℃の周囲温度でのASTM 1388−96、オプションA−カンチレバー試験に従って試験されたときに、比較例5についての曲げ長さは275mmであることが分かった。プリプレグを、布の縦方向が試験方向に平行であるように切り取った。この曲げ長さは、実施例1よりも100mm大きく、このプリプレグが実施例1よりも可撓性が著しく少ないことを実証する。
実施例4
プリプレグを、表面層が下表5に定義されるような樹脂組成物(D)の50g/mフィルムであったことを除いて実施例1に従って製造した。樹脂組成物(D)は、16℃の未硬化Tgおよびおおよそ20,000,000Pa.sの21℃での粘度を示した。
Figure 0006854244
最終プリプレグは、38%の全体樹脂重量を有し、実施例1のそれに非常に似た粘着性および可撓性特性を実証した。
プリプレグは、20℃でASTM D1388−96、オプションAに従って剛性について試験されたときに、241mmの曲げ長さを有することが分かった。プリプレグを、布の縦方向が試験方向に平行であるように切り取った。
最終プリプレグを、本明細書で上に記載された試験に従って粘着性について定性的に評価した。重りの排除後に、2つのプライは、互いに付着していなかった。
最終プリプレグをまた、本明細書で上に記載された試験に従って真空カップ性能について試験した。プリプレグは、良好な真空保持を示し、真空の排除時に直ちに剥離された。
比較例6
プリプレグを、表面層が下表6に定義されるような樹脂組成物(E)の50g/mフィルムであったことを除いて実施例1に従って製造した。樹脂組成物(E)は、8℃の未硬化Tgを示した。
Figure 0006854244
最終プリプレグは、38%の全体樹脂重量を有した。最終プリプレグを、本明細書で上に記載された試験に従って粘着性について定性的に評価した。重りの排除後に、2つのプライは、互いに付着していた。

Claims (58)

  1. 複数のプリプレグから成形品を製造するための自動化法であって、
    (a)金型を提供する工程と;
    (b)薄層状プリプレグを、前記プリプレグに把握力を加えて前記プリプレグを開始位置から前記金型中のまたは前記金型上の仕上げ位置まで搬送する自動化搬送部材によって前記金型中へまたは前記金型上へ配置する工程と;
    (c)工程(b)を少なくとも1回繰り返して1つまたは複数のさらなるプリプレグを前記金型の中へまたは前記金型上へ配置する工程と
    を含み、
    前記薄層状プリプレグが、繊維強化硬化性複合材料であり、前記プリプレグが、第1表面および第2表面を有するコア層を含み、かつ、前記コア層の少なくとも1つの表面上に直接配置された表面層をさらに含み、前記コア層が、第1硬化性樹脂を含浸させた強化繊維の1つまたは複数の層を含み、前記表面層が第2硬化性樹脂を含み;
    前記第2硬化性樹脂が、少なくとも500,000Pa.sの21℃での粘度、および/または少なくとも8℃の未硬化Tgを示し;
    前記第1硬化性樹脂が、500,000Pa.s未満の21℃での粘度および/または8℃未満の未硬化Tgを示し;
    前記表面層が、5〜100g/mの目付を示し;
    前記コア層が、200〜1500g/mの目付を示し
    前記把握力が、前記自動化搬送部材によって前記プリプレグの前記表面層の外面に直接加えられ
    プリプレグの外面上に配置されたまたは外面と結合した保護用の除去可能なインターリーブが存在せず;かつ
    前記自動化法が前記保護用の除去可能インターリーブを除去する工程を含まない、
    自動化法。
  2. 前記把握力が、真空、マグネト付着および電気付着の1つまたは複数から選択される、請求項1に記載の自動化法。
  3. 前記把握力が真空力である、請求項2に記載の自動化法。
  4. 前記自動化搬送部材が、前記プリプレグを前記開始位置から前記金型中のまたは前記金型上の前記仕上げ位置まで搬送するための収斂性エンドエフェクタを含み、任意選択的に前記プリプレグが、前記開始位置から、前記開始位置と仕上げ位置との中間位置まで搬送され、前記中間位置が、前記プリプレグが積み重ねられる積み重ね場所であるか、または前記中間位置が、前記プリプレグが剥離フィルムまたはレイアップ金型または金型ローディング・デバイスの中にまたは上に堆積される場所であり、前記プリプレグが次に、前記中間位置から前記金型中のまたは前記金型上の前記仕上げ位置まで搬送される、請求項2又は3に記載の自動化法。
  5. 周囲温度以上での環境で行われる、請求項4に記載の自動化法。
  6. 前記方法が、前記複数のプリプレグを熱硬化させて成形品を形成する工程をさらに含み、熱硬化が、120℃超の硬化温度で行われる、請求項5に記載の自動化法。
  7. 熱硬化が、前記プリプレグが金型キャビティにおいて圧縮されている間に達成される、請求項6に記載の自動化法。
  8. 熱硬化が、等温加熱される金型キャビティにおいて圧縮されている間に達成される、請求項6又は7に記載の自動化法。
  9. 熱硬化が、130℃〜150℃の範囲の硬化温度で行われる、請求項6から8のいずれか一項に記載の自動化法。
  10. 複数のプリプレグが、10分以下の継続時間において前記硬化温度で保持される、請求項6から9のいずれか一項に記載の自動化法。
  11. 前記表面層が硬化中および硬化後に繊維強化複合材料の一部のままである、請求項6から10のいずれか一項に記載の自動化法。
  12. 前記第1硬化性樹脂が、エポキシ樹脂、ビスマレイミド、ビニルエステル樹脂、シアネートエステル樹脂、イソシアネート−変性エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ベンゾオキサジン、ホルムアルデヒド縮合物樹脂、ポリエステル、アクリル、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される1つまたは複数の硬化性の熱硬化性樹脂を含み、前記第2硬化性樹脂が、エポキシ樹脂、ビスマレイミド、ビニルエステル樹脂、シアネートエステル樹脂、イソシアネート−変性エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ベンゾオキサジン、ホルムアルデヒド縮合物樹脂、ポリエステル、アクリル、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される1つまたは複数の硬化性の熱硬化性樹脂を含む、請求項1から11のいずれか一項に記載の自動化法。
  13. 前記第1硬化性樹脂がエポキシ樹脂を含む、請求項12に記載の自動化法。
  14. 前記第2硬化性樹脂がエポキシ樹脂を含む、請求項12又は13に記載の自動化法。
  15. 前記第1および第2硬化性樹脂が独立して、一官能性、二官能性、および多官能性エポキシ樹脂、ならびにそれらの混合物からなる群から選択され、前記二官能性エポキシ樹脂が、ビスフェノールFのジグリシジルエーテル(DGEBF)、ビスフェノールAのジグリシジルエーテル(DGEBA)、ジグリシジルジヒドロキシナフタレン、またはそれらの任意の組み合わせから選択され;前記多官能性エポキシ樹脂が、フェノールおよびクレゾールエポキシノボラック、フェノール−アルデヒド付加体のグリシジルエーテル、芳香族エポキシ樹脂、脂肪族トリグリシジルエーテル、ジ脂肪族トリグリシジルエーテル、脂肪族ポリグリシジルエーテル、エポキシ化オレフィン、トリグリシジルアミノフェノール、芳香族グリシジルアミン、複素環グリシジルイミジンおよびアミド、グリシジルエーテル、フッ素化エポキシ樹脂、Ν,Ν,Ν’,Ν’−テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン(TGDDM)およびN,N,N’,N’−テトラグリシジル−m−キシレンジアミン、またはそれらの任意の組み合わせをベースとする樹脂から選択される請求項1から14のいずれか一項に記載の自動化法。
  16. 前記第1および第2硬化性樹脂が独立して、任意選択的に1つまたは複数の多官能性エポキシ樹脂と組み合わせて1つまたは複数の二官能性エポキシ樹脂を含む硬化性樹脂から選択される、請求項15に記載の自動化法。
  17. 前記第1および第2硬化性樹脂が独立して、
    (i)第1の二官能性エポキシ樹脂成分;および/または
    (ii)第2の二官能性エポキシ樹脂成分を;
    任意選択的に:
    (iii)エポキシフェノールノボラック(EPN)樹脂;
    (iv)エポキシクレゾールノボラック(ECN)樹脂;
    (v)三官能性エポキシ樹脂;および
    (vi)四官能性エポキシ樹脂
    から選択されるエポキシ樹脂の1つまたは複数と組み合わせて含む硬化性樹脂から選択される請求項15又は16に記載の自動化法。
  18. 第1の二官能性エポキシ樹脂成分が、ビスフェノールAエポキシ樹脂から選択される、請求項17に記載の自動化法。
  19. 第1の二官能性エポキシ樹脂成分が、DGEBAである、請求項18に記載の自動化法。
  20. 第2の二官能性エポキシ樹脂成分が、ビスフェノールFエポキシ樹脂から選択される、請求項17から19のいずれか一項に記載の自動化法。
  21. 第2の二官能性エポキシ樹脂成分が、DGEBFである、請求項20に記載の自動化法。
  22. 三官能性エポキシ樹脂が、トリグリシジルアミノフェノールである、請求項17から21のいずれか一項に記載の自動化法。
  23. 三官能性エポキシ樹脂が、トリグリシジルパラ−アミノフェノール(TGPAP)である、請求項22に記載の自動化法。
  24. 四官能性エポキシ樹脂が、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン(TGDDM)である、請求項17から23のいずれか一項に記載の自動化法。
  25. 前記第2硬化性樹脂が、少なくとも1,000,000Pa.sの21℃での粘度を示す、請求項1から24のいずれか一項に記載の自動化法。
  26. 前記第2硬化性樹脂が、少なくとも5,000,000Pa.sの21℃での粘度を示す、請求項1から25のいずれか一項に記載の自動化法。
  27. 前記第2硬化性樹脂が、12〜30℃の未硬化Tgを示す請求項1から26のいずれか一項に記載の自動化法。
  28. 前記第1硬化性樹脂が、300,000Pa.s以下の21℃での粘度を示す、請求項1から27のいずれか一項に記載の自動化法。
  29. 前記第1硬化性樹脂が、100,000Pa.s以下の21℃での粘度を示す、請求項1から28のいずれか一項に記載の自動化法。
  30. 前記第1硬化性樹脂が、6℃以下の未硬化Tgを示す、請求項1から29のいずれか一項に記載の自動化法。
  31. 前記第1硬化性樹脂が、3℃以下の未硬化Tgを示す、請求項1から30のいずれか一項に記載の自動化法。
  32. 前記第1硬化性樹脂が、10分以下の期間、130℃〜150℃の範囲の温度で硬化させられた場合に、少なくとも90%の硬化転化率を示す、請求項1から31に記載の自動化法。
  33. 前記第1硬化性樹脂が、5分以下の期間、130℃〜150℃の範囲の温度で硬化させられる、請求項32に記載の自動化法。
  34. 前記第1硬化性樹脂が、少なくとも95%の硬化転化率を示す、請求項32又は33に記載の自動化法。
  35. 前記第1硬化性樹脂が、少なくとも98%の硬化転化率を示す、請求項34に記載の自動化法。
  36. 表面層が前記コア層の両面上に配置され、かつ/又は前記表面層の厚さが85μm以下である、請求項11に記載の自動化法。
  37. 前記表面層が、20〜60g/mの目付を示す、請求項36に記載の自動化法。
  38. 前記表面層が、25〜50g/mの目付を示す、請求項37に記載の自動化法。
  39. 前記コア層の厚さが、1000μm以下である請求項1から38のいずれか一項に記載の自動化法。
  40. 前記コア層が、600〜1100g/mの目付を示す、請求項39に記載の自動化法。
  41. 前記コア層の厚さが、少なくとも130μmである請求項39又は40に記載の自動化法。
  42. 前記コア層の厚さが、250μm〜500μmである請求項41に記載の自動化法。
  43. 硬化前の前記プリプレグ表面が、前記プリプレグの100×100mm試料が前記プリプレグの表面との接触前の20リットル/分の開流量によって画定される真空レベルを与える外径22mmおよび機能内径20mmのシリコーン吸盤によって60秒間保持された後に、前記プリプレグ試料が、真空の中止後1秒以下の期間内に前記吸盤から落下するような周囲温度での粘着性を有する請求項1から42のいずれか一項に記載の自動化法。
  44. 前記プリプレグの前記表面層が、硬化前に粘着性がない請求項43に記載の自動化法。
  45. 硬化前の前記プリプレグが、プリプレグの100×100mm試料が前記プリプレグの表面との接触前の20リットル/分の開流量によって画定される真空レベルを与える外径22mmおよび機能内径20mmのシリコーン吸盤によって少なくとも60秒間保持されるような通気性を示す請求項1から44のいずれか一項に記載の自動化法。
  46. 硬化前の前記プリプレグが、
    (i)前記プリプレグを通しての流量が、前記プリプレグが前記プリプレグの表面との接触前の20リットル/分の開流量によって画定される真空レベルを与える外径22mmおよび機能内径20mmのシリコーン吸盤によって少なくとも60秒間保持された場合に測定される、18リットル/分以下であるような;および/または
    (ii)ASTM D737−04に従って測定される4cm/s/cm以下の通気性を示す請求項45に記載の自動化法。
  47. 硬化前の前記プリプレグが、
    (ii)ASTM D737−04に従って測定される1cm/s/cm以下の通気性を示す、請求項46に記載の自動化法。
  48. 硬化前の前記プリプレグが、
    (ii)ASTM D737−04に従って測定される0.1cm/s/cm以下の通気性を示す、請求項47に記載の自動化法。
  49. 硬化前の前記プリプレグが、
    (ii)ASTM D737−04に従って測定される0.01cm/s/cm以下の通気性を示す、請求項48に記載の自動化法。
  50. 前記プリプレグが、その未硬化状態において20℃で可撓性である、請求項1から49のいずれか一項に記載の自動化法。
  51. 前記プリプレグが、ASTM D1388−96オプションAに従って測定される、250cm以下の曲げ長さを有する請求項50に記載の自動化法。
  52. 前記プリプレグが、ASTM D1388−96オプションAに従って測定される、200cm以下の曲げ長さを有する請求項51に記載の自動化法。
  53. 前記プリプレグが、ASTM D1388−96オプションAに従って測定される、150cm以下の曲げ長さを有する請求項52に記載の自動化法。
  54. 繊維強化硬化性複合材料の薄層状プリプレグであって、前記プリプレグが、第1表面および第2表面を有するコア層を含み、かつ、前記コア層の少なくとも1つの表面上に直接配置された表面層をさらに含み、前記コア層が、第1硬化性樹脂を含浸させた強化繊維の1つまたは複数の層を含み、前記表面層が第2硬化性樹脂を含み、
    (i)前記第2硬化性樹脂が、少なくとも500,000Pa.sの21℃での粘度および/または少なくとも8℃の未硬化ガラス転移温度(Tg)を示し;
    (ii)前記第1硬化性樹脂が、500,000Pa.s未満の21℃での粘度および/または8℃未満の未硬化ガラス転移温度(Tg)を示し;
    (iii)前記表面層が、5〜100g/mの目付を示し;
    (iv)前記コア層が、200〜1500g/mの目付を示し;
    (v)プリプレグの外面上に配置されたまたは外面と結合した保護用の除去可能なインターリーブがまったくない;
    ことを特徴とするプリプレグ。
  55. (vi)前記第1硬化性樹脂が、硬化サイクルが10分以下の継続時間を有する130℃〜150℃の範囲の硬化温度で硬化させられた場合に、少なくとも90%の硬化転化率を示すことを特徴とする、請求項54に記載のプリプレグ。
  56. (vi)前記第1硬化性樹脂が、硬化サイクルが5分以下の継続時間を有する130℃〜150℃の範囲の硬化温度で硬化させられた場合に、少なくとも90%の硬化転化率を示すことを特徴とする、請求項54に記載のプリプレグ。
  57. 前記第1硬化性樹脂が、少なくとも95%の硬化転化率を示すことを特徴とする、請求項55又は56に記載のプリプレグ。
  58. 前記第1硬化性樹脂が、少なくとも98%の硬化転化率を示すことを特徴とする、請求項57に記載のプリプレグ。
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