JP6947169B2 - プリプレグの製造方法および繊維強化複合材料の製造方法 - Google Patents
プリプレグの製造方法および繊維強化複合材料の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6947169B2 JP6947169B2 JP2018511188A JP2018511188A JP6947169B2 JP 6947169 B2 JP6947169 B2 JP 6947169B2 JP 2018511188 A JP2018511188 A JP 2018511188A JP 2018511188 A JP2018511188 A JP 2018511188A JP 6947169 B2 JP6947169 B2 JP 6947169B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resin
- prepreg
- coating
- fiber sheet
- reinforcing fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 53
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 16
- 239000003733 fiber-reinforced composite Substances 0.000 title claims description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 234
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 234
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 130
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 123
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 claims description 103
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 5
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000010096 film blowing Methods 0.000 claims 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 35
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 description 22
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 22
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 21
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 21
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 18
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 18
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 16
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 15
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 15
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 14
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 14
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 10
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 10
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 9
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 9
- MQJKPEGWNLWLTK-UHFFFAOYSA-N Dapsone Chemical class C1=CC(N)=CC=C1S(=O)(=O)C1=CC=C(N)C=C1 MQJKPEGWNLWLTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 8
- 229930185605 Bisphenol Natural products 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 6
- 150000004982 aromatic amines Chemical class 0.000 description 6
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 6
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 5
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 4
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 4
- -1 pressure vessels Substances 0.000 description 4
- 239000011208 reinforced composite material Substances 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 3
- 229920001652 poly(etherketoneketone) Polymers 0.000 description 3
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 3
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 3
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 2
- 239000004693 Polybenzimidazole Substances 0.000 description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 2
- 150000005415 aminobenzoic acids Chemical class 0.000 description 2
- PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N bisphenol F Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1CC1=CC=C(O)C=C1 PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N dicyandiamide Chemical compound NC(N)=NC#N QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 2
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 2
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 2
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 description 2
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 2
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 2
- IGALFTFNPPBUDN-UHFFFAOYSA-N phenyl-[2,3,4,5-tetrakis(oxiran-2-ylmethyl)phenyl]methanediamine Chemical compound C=1C(CC2OC2)=C(CC2OC2)C(CC2OC2)=C(CC2OC2)C=1C(N)(N)C1=CC=CC=C1 IGALFTFNPPBUDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920006260 polyaryletherketone Polymers 0.000 description 2
- 229920002480 polybenzimidazole Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N propane-1,3-diol Chemical compound OCCCO YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 description 2
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 2
- QTWJRLJHJPIABL-UHFFFAOYSA-N 2-methylphenol;3-methylphenol;4-methylphenol Chemical compound CC1=CC=C(O)C=C1.CC1=CC=CC(O)=C1.CC1=CC=CC=C1O QTWJRLJHJPIABL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003903 2-propenyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])=C([H])[H] 0.000 description 1
- RDIGYBZNNOGMHU-UHFFFAOYSA-N 3-amino-2,4,5-tris(oxiran-2-ylmethyl)phenol Chemical compound OC1=CC(CC2OC2)=C(CC2OC2)C(N)=C1CC1CO1 RDIGYBZNNOGMHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VPWNQTHUCYMVMZ-UHFFFAOYSA-N 4,4'-sulfonyldiphenol Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1S(=O)(=O)C1=CC=C(O)C=C1 VPWNQTHUCYMVMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CXXSQMDHHYTRKY-UHFFFAOYSA-N 4-amino-2,3,5-tris(oxiran-2-ylmethyl)phenol Chemical compound C1=C(O)C(CC2OC2)=C(CC2OC2)C(N)=C1CC1CO1 CXXSQMDHHYTRKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JHWNWJKBPDFINM-UHFFFAOYSA-N Laurolactam Chemical compound O=C1CCCCCCCCCCCN1 JHWNWJKBPDFINM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PEEHTFAAVSWFBL-UHFFFAOYSA-N Maleimide Chemical compound O=C1NC(=O)C=C1 PEEHTFAAVSWFBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000571 Nylon 11 Polymers 0.000 description 1
- 229920000299 Nylon 12 Polymers 0.000 description 1
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 1
- 229920002302 Nylon 6,6 Polymers 0.000 description 1
- 229920000572 Nylon 6/12 Polymers 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920012266 Poly(ether sulfone) PES Polymers 0.000 description 1
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 125000004018 acid anhydride group Chemical group 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 125000002723 alicyclic group Chemical group 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- IVRMZWNICZWHMI-UHFFFAOYSA-N azide group Chemical group [N-]=[N+]=[N-] IVRMZWNICZWHMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- NIDNOXCRFUCAKQ-UHFFFAOYSA-N bicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboxylic acid Chemical compound C1C2C=CC1C(C(=O)O)C2C(O)=O NIDNOXCRFUCAKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229930003836 cresol Natural products 0.000 description 1
- 238000007766 curtain coating Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 239000004643 cyanate ester Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- ZMUCVNSKULGPQG-UHFFFAOYSA-N dodecanedioic acid;hexane-1,6-diamine Chemical compound NCCCCCCN.OC(=O)CCCCCCCCCCC(O)=O ZMUCVNSKULGPQG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012770 industrial material Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- SLCVBVWXLSEKPL-UHFFFAOYSA-N neopentyl glycol Chemical compound OCC(C)(C)CO SLCVBVWXLSEKPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 239000011146 organic particle Substances 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 1
- 229920002577 polybenzoxazole Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000006748 scratching Methods 0.000 description 1
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B11/00—Making preforms
- B29B11/14—Making preforms characterised by structure or composition
- B29B11/16—Making preforms characterised by structure or composition comprising fillers or reinforcement
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B15/00—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00
- B29B15/08—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00 of reinforcements or fillers
- B29B15/10—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step
- B29B15/12—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length
- B29B15/122—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length with a matrix in liquid form, e.g. as melt, solution or latex
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/06—Fibrous reinforcements only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
Description
第1の態様として、態様Aを下記に説明する。まず、第1の塗布ヘッド20aから樹脂Aを面状に吐出しプリプレグ1bを形成することができる。ここで第1の塗布ヘッド20aの塗布角を65°、温度は90℃、樹脂Aの吐出量は360g/分とすることができる。その後、第2の塗布ヘッド20bは使用せず、搬送ロール13bにて樹脂が付与されたプリプレグ1b上面に離型紙3bが挿入され、第1の含浸機17aで含浸が行われ、第1の冷却装置19aで冷却されることができる。そして、搬送ロール13cで離型紙3bが剥がされ、第3の塗布ヘッド20cを用い、樹脂2cをプリプレグ1d上に塗布することができる。この時、樹脂2cとしては、硬化剤(ジアミノジフェニルスルホン)とポリエーテルスルホン、熱可塑樹脂製微粒子を含有した熱硬化性エポキシ樹脂(芳香族アミン型エポキシ樹脂+ビスフェノール型エポキシ樹脂の混合物)から成る樹脂Bを用いることができる。ここで、熱可塑樹脂製微粒子としては、特開2011−162619号公報実施例記載の「粒子3」を用いることができる。樹脂Bの105℃、3.14sec−1における粘度は15Pa・sとすることができる。第3の塗布ヘッド20bの塗布角を65°、温度は105℃、樹脂Bの吐出量は240g/分とすることができる。その後、搬送ロール13dにてプリプレグ1e上面に離型紙3cが挿入され、第2の含浸機17bで含浸が行われ、第2の冷却装置19bで冷却され、巻き取り装置16で巻き取ることができる。なお、プリプレグの搬送速度は20m/分とすることができる。このようにして、有機微粒子を含有するプリプレグを製造することができる。
態様Aとは別の態様である態様Bでは、第1の塗布ヘッド20aで塗布する樹脂2aとして芳香族アミン型エポキシ樹脂とポリエーテルスルホンの混合物から成る樹脂Cを用い、吐出量を280g/分、塗布ヘッド20a温度を120℃、塗布角を65°とすることができる。樹脂Cの120℃、3.14sec−1における粘度は7Pa・sとすることができる。この時は、樹脂Cが低粘度となるため塗布高さを低くし、5mmとすることができる。また、第2の塗布ヘッド20bで塗布する樹脂2bとして硬化剤(ジアミノジフェニルスルホン)を含有したビスフェノール型エポキシ樹脂から成る樹脂Dを用い、吐出量を320g/分、塗布ヘッド20b温度を30℃、塗布角を65°とすることができる。樹脂Dの30℃、3.14sec−1における粘度は15Pa・sとすることができる。ポリエーテルスルホンは分子鎖が長く絡み合いに起因して高粘度となるため、塗布のためには高温が必要であるが、一方で硬化剤は硬化反応を抑制するためになるべく低温で扱うことが好ましい。このため、本態様Bのようにポリエーテルスルホンのような高粘度起因物と硬化剤を分けると、それぞれの塗布ヘッドで好ましい温度に設定することができる。炭素繊維シートにそれぞれの樹脂を塗布し、樹脂が付与されたプリプレグ1dを形成し、離型紙3bを上面に挿入した後、第1の含浸機17aで含浸、第1の冷却装置19aで冷却を行うことができる。その後、離型紙3bを剥がし巻き取り装置16で巻き取ることができる。一般に、プリプレグ表面に貯蔵弾性率の高い樹脂が多いと貼りつき性(タック性)が低下するが。CFRP用のマトリックス樹脂では、ポリエーテルスルホンなどの熱可塑性樹脂の貯蔵弾性率がエポキシ樹脂に比べ高いため、これがプリプレグ表面に多いとタック性が低下する。上記様態Bで得られるプリプレグは、プリプレグ表面に存在するポリエーテルスルホン量を少なくできるため、タック性を高くすることができる。
炭素繊維“トレカ(登録商標)”T800S−24K(東レ(株)製))56糸条用い、図1中の配列装置12を用い、幅280mmのUDシートを形成した。
各実施例、比較例ではプリプレグのマトリックス樹脂として、以下の配合の樹脂Eを用いた。樹脂Eは、硬化剤(ジアミノジフェニルスルホン)、ポリエーテルスルホンを含有するエポキシ樹脂(芳香族アミン型エポキシ樹脂+ビスフェノール型エポキシ樹脂の混合物)から成る。
前記マトリックス樹脂の粘度は動的粘弾性測定装置(ARES:TAインスツルメント社製)を用いて測定した。該装置で、直径40mmのパラレルプレートを用い、プレート間ギャップを1mmとして、マトリックス樹脂をその間にセットする。そして、測定周波数0.5Hz(3.14sec−1)、昇温速度1.5℃/分で測定を行い、温度−粘度カーブを得た。前記樹脂Eの粘度は70℃で35Pa・sであった。本実施例・比較例に示すマトリックス樹脂の粘度は、ここで得た温度−粘度カーブにおいて、塗布部の設定温度での粘度を読み取ったものである。
塗布装置として、0.4mmの厚みで幅方向に300mmのスリット口金を持つダイコーターを使用した。樹脂はメルターで溶融し、その後、ギヤポンプで計量し、塗布部に供給した。なお、メルター〜供給部〜ダイコーターは同じ温度になるよう加温した。面部エア21は、塗布部直横に厚み0.1mmのスリットから供給した。また端部エア22はφ2mmの銅管を介して供給した(図9参照)。
得られたプリプレグを長手方向に少なくとも1m以上、かつプリプレグの面積で合計少なくとも1m2以上を引き出し、両条件を満たす概略最少量の試料を採取し、目視で表面観察を行った。繊維配列の乱れがない場合には○、一部に配列乱れが観察された場合は×として評価を行った。例えば280mm幅のプリプレグであれば、長手方向に4m以上引き出し、サンプリングを行って、目視で表面観察を行った。
樹脂膜破れなく製造し得る最高製造速度(走行速度)を評価し、△以上を合格とした。
◎:20m/分以上
○:10m/分以上20m/分未満
△:5m/分以上10m/分未満
×:5m/分未満。
プリプレグ製造安定性を搬送速度(走行速度)10m/分での連続走行可能時間で評価し、△以上を合格とした。
○:60分以上
△:10分以上60分未満
×:10分未満。
強化繊維シート上に樹脂を塗布した際の各々のネックインの量(G部分の長さ。図5、図6参照)を評価し、△以上を合格とした。
○:10mm未満
△:10mm以上20mm未満
×:20mm以上。
本実施例で用いた工程を図1(含浸機17は使用しなかった)、塗布装置を図9に示した。また、樹脂Eの吐出量は97g/分、塗布部温度は70℃、端部エア圧力は0.1MPa、面部エア圧は0.2MPaで作用させた。これにより、表1に記載の条件で炭素繊維シートに樹脂Eを走行速度20m/分で塗布したが、毛羽詰まりや糸切れは発生せず、また毛羽詰まりの兆候も見られず、優れたプリプレグ製造速度であった。さらに炭素繊維シート上は樹脂Eで塗れており、塗布欠点は見られなかった。ただし、塗布角θの大きい実施例1では、問題となるほどではないが、若干安定性が不安定であった。
塗布角、塗布高さを表1のように変更した以外は実施例1と同様にして塗布を行った。実施例4では塗布角が25°と小さいために塗布部が工程に干渉するおそれがあったので、塗布高さを20mmとした。このため、空中での樹脂膜の形成が若干不安定となり、問題となるほどではないが安定性が若干低下した。
塗布角を90°とした以外は実施例1と同様に塗布を行ったが、走行速度20m/分では樹脂膜の破れにより安定な塗布はできなかった。このため、樹脂Eの粘度を低下させるため、塗布部の温度を105℃まで上げ、さらに走行速度を低下させて塗布実験を行ったが、製造速度、安定性とも不良であり、安定な塗布はできなかった。
走行速度を10m/分とした以外は実施例2と同様にして塗布を行ったが、ネックインは抑制されていた。
端部エアを用いない以外は実施例5と同様にして塗布を行ったが、ネックインが大きくなる傾向が見られた。
含浸機17を用いて含浸を行った以外は実施例1〜6と同じ条件でプリプレグを作製した(実施例1が実施例7に対応し、実施例2が実施例8に対応する。以下同様)。さらに、これを擬似等方となるように積層、バギングした後、オートクレーブ中で、温度180℃、圧力6気圧で2時間硬化させて炭素繊維強化複合材料を得た。品位、力学特性とも良好なものが得られた。
炭素繊維を53糸条、マトリックス樹脂として下記に示す樹脂Fを用い、樹脂Fの吐出量を600g/分、塗布部温度を85℃として実施例1〜4と同様に表3記載の条件でプリプレグを作製した。樹脂Fは、硬化剤(ジアミノジフェニルスルホン)とポリエーテルスルホンを含むエポキシ樹脂(芳香族アミン型エポキシ樹脂+ビスフェノール型エポキシ樹脂の混合物)から成り、85℃、3.14sec−1での粘度は21Pa・sであった。
塗布角を90°とした以外は実施例14と同様に塗布を行ったが、走行速度20m/分では樹脂膜の破れにより安定な塗布はできなかった。このため、樹脂Eの粘度を低下させるため、塗布部の温度を105℃まで上げ、さらに走行速度を低下させて塗布実験を行ったが、製造速度、安定性とも不良であり、安定な塗布はできなかった。
端部エア圧力を0.02MPaとした以外は実施例14と同様にして塗布を行ったところ、問題となるほどではないがネックインが大きくなる傾向が見られた。
走行速度を10m/分とし、面部エア圧力を0.02MPaとした以外は実施例14と同様にして塗布を行ったところ、問題となるほどではないが走行安定性が実施例14には及ばなかった。
実施例19、24は樹脂Fの吐出量を300g/分で製造速度を10m/分、実施例20〜23は樹脂Fの吐出量を600g/分で製造速度を20m/分とし、また、これら全ての実施例で含浸機17を用いて含浸を行った以外は実施例13〜18と同じ条件でプリプレグを作製した(実施例13が実施例19に対応し、実施例14が実施例20に対応する。以下同様)。さらに、これを擬似等方となるように積層、バギングした後、オートクレーブ中で、温度180℃、圧力6気圧で2時間硬化させて炭素繊維強化複合材料を得た。品位、力学特性とも良好なものが得られた。
本出願は、2017年03月22日出願の日本国特許出願、特願2017−055613に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
1a 強化繊維シート
1b、1c、1d、1e 樹脂が付与された強化繊維シート(プリプレグ)
2、2a、2b、2c、2d 樹脂
3、3a、3b、3c 離型シート
11 クリール
12 配列装置
13a、13b、13c、13d、13e 搬送ロール
14a、14b、14c 離型シート供給装置
15、15a、15b 離型シート巻取装置
16 巻取り装置
17 含浸装置
18a、18b、18c テーブル
19、19a、19b 冷却装置
20 塗布部
20a 第1の塗布ヘッド
20b 第2の塗布ヘッド
20c 第3の塗布ヘッド
21 面部エア
22 端部エア
E 端部エアの吹き付け方向
F 面部エアの吹き付け方向
G ネックイン
H 塗布高さ
X 強化繊維シート1aの走行方向(水平方向)
B 強化繊維シート1aの走行方向(水平方向)に対し鉛直方向
θ 塗布角
Claims (6)
- 溶融された樹脂をスリットから面状に吐出し、形成された自由表面を有する樹脂膜を連続的に搬送される強化繊維シート上に塗布するプリプレグの製造方法において、強化繊維シートが、その搬送方向の水平面からのずれが15°以下、かつ、100m/分以下の速度で搬送され、前記スリットの吐出線中心と強化繊維シート間の距離が3mm以上、20mm以下であり、樹脂の吐出方向と強化繊維シート搬送方向の成す角度が80°以下であり、前記自由表面を有する樹脂膜の前面から樹脂膜の全面またはほぼ全面に向けて気流を吹き付けるプリプレグの製造方法。
- 樹脂膜を強化繊維シート上に塗布する際に、樹脂膜の幅方向の端部に気流を作用させる請求項1記載のプリプレグの製造方法。
- 塗布ヘッドを2台以上用い、強化繊維シートの両面に樹脂、樹脂と添加剤の混合物および添加剤からなる群から選ばれる物質を塗布する請求項1または2に記載のプリプレグの製造方法。
- 塗布ヘッドを2台以上用い、2種類以上の樹脂を塗布する請求項1〜3のいずれか1項記載のプリプレグの製造方法。
- 樹脂膜を強化繊維シート上に塗布した後、含浸を行う、請求項1〜4のいずれか1項記載のプリプレグの製造方法。
- 請求項1〜5のいずれか1項記載のプリプレグの製造方法でプリプレグを得た後、該プリプレグを硬化させる工程を有する繊維強化複合材料の製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017055613 | 2017-03-22 | ||
JP2017055613 | 2017-03-22 | ||
PCT/JP2018/006483 WO2018173618A1 (ja) | 2017-03-22 | 2018-02-22 | プリプレグの製造方法および繊維強化複合材料の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2018173618A1 JPWO2018173618A1 (ja) | 2020-02-20 |
JP6947169B2 true JP6947169B2 (ja) | 2021-10-13 |
Family
ID=63585428
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018511188A Active JP6947169B2 (ja) | 2017-03-22 | 2018-02-22 | プリプレグの製造方法および繊維強化複合材料の製造方法 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11806899B2 (ja) |
EP (1) | EP3603916B1 (ja) |
JP (1) | JP6947169B2 (ja) |
KR (1) | KR102351894B1 (ja) |
CN (1) | CN110461557B (ja) |
ES (1) | ES2943478T3 (ja) |
RU (1) | RU2019133119A (ja) |
WO (1) | WO2018173618A1 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2019133120A (ru) * | 2017-03-22 | 2021-04-22 | Торэй Индастриз, Инк. | Способ получения препрега и способ получения армированного волокном композиционного материала |
KR102124532B1 (ko) * | 2018-10-02 | 2020-06-18 | 주식회사 무창에프엔지 | 에어식 필름 부착장치 |
BE1028055B1 (nl) * | 2020-02-13 | 2021-09-13 | Basaltex Nv | Werkwijze voor het produceren van een brand- en warmtewerend voorgeïmpregneerd vezelmateriaal |
KR102265029B1 (ko) * | 2020-09-21 | 2021-06-14 | 김국진 | 복합재 라미네이팅 프리프레그 제조장치 |
CN113172906B (zh) * | 2021-04-26 | 2023-07-04 | 江苏奇一科技有限公司 | 一种压敏型连续纤维增强树脂预浸带的制备方法和设备 |
WO2023074733A1 (ja) | 2021-10-27 | 2023-05-04 | 東レ株式会社 | 炭素繊維強化複合材料 |
WO2024053388A1 (ja) * | 2022-09-08 | 2024-03-14 | 東レ株式会社 | スラリー含浸シートの製造装置 |
Family Cites Families (35)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01104624A (ja) | 1987-10-16 | 1989-04-21 | Toray Ind Inc | 樹脂微粒子を用いたプリプレグ |
JP3358849B2 (ja) * | 1993-08-17 | 2002-12-24 | 住友化学工業株式会社 | 長繊維強化熱可塑性樹脂組成物製造用被覆ダイ |
JPH07109670A (ja) | 1993-10-08 | 1995-04-25 | Toray Ind Inc | 布帛のピリング防止加工方法および抗ピル性布帛 |
JPH09225938A (ja) | 1996-02-23 | 1997-09-02 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | プリプレグの製造方法及び製造装置 |
JP3336911B2 (ja) * | 1996-06-20 | 2002-10-21 | 松下電工株式会社 | プリプレグの製造方法およびその装置 |
FR2807966B1 (fr) * | 2000-04-25 | 2003-01-17 | Vetrotex France Sa | Procede et dispositif de fabrication d'un profile composite forme de matiere organique thermoplastique renforcee par des fibres de renforcement |
US6632850B2 (en) * | 2001-04-04 | 2003-10-14 | 3M Innovative Properties Company | Microporous materials and methods of making the same |
US7344667B2 (en) | 2002-04-23 | 2008-03-18 | Toray Industries, Inc. | Prepreg, production process thereof, and molded article |
JP4152230B2 (ja) | 2003-03-26 | 2008-09-17 | 住友ベークライト株式会社 | 複合基材の製造方法 |
JP2007320038A (ja) * | 2006-05-30 | 2007-12-13 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 熱可塑性樹脂フィルムの製造装置および製造方法 |
JP2008247507A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Fujifilm Corp | ウェブ搬送装置及び溶液製膜方法 |
JP2009166325A (ja) * | 2008-01-15 | 2009-07-30 | Fujifilm Corp | 飽和ノルボルネン系樹脂フィルムの製造方法及び装置並びに延伸飽和ノルボルネン系樹脂フィルムの製造方法 |
EP2287236B1 (en) | 2008-05-21 | 2017-07-26 | Toray Industries, Inc. | Method for producing polymer fine particle |
JP5338183B2 (ja) * | 2008-08-05 | 2013-11-13 | トヨタ自動車株式会社 | 制振材塗布装置 |
JP5491767B2 (ja) | 2009-05-26 | 2014-05-14 | パナソニック株式会社 | プリント配線板用プリプレグの製造方法及びプリント配線板用プリプレグ製造装置 |
GB2471319A (en) | 2009-06-26 | 2010-12-29 | Hexcel Composites Ltd | Manufacturing composite materials containing conductive fibres |
JP5423387B2 (ja) | 2009-12-25 | 2014-02-19 | 東レ株式会社 | シート状プリプレグおよびその製造方法 |
JP2011162619A (ja) | 2010-02-08 | 2011-08-25 | Toray Ind Inc | エポキシ樹脂組成物、プリプレグおよび繊維強化複合材料 |
EP2377675A1 (en) * | 2010-04-19 | 2011-10-19 | 3B-Fibreglass SPRL | Impregnation assembly and method for manufacturing a composite structure reinforced with long fibers |
JP5874184B2 (ja) | 2010-05-06 | 2016-03-02 | 東洋紡株式会社 | 溶液製膜用コーティングダイおよび溶液製膜方法 |
DE102010031886A1 (de) * | 2010-07-14 | 2012-01-19 | Technische Universität München | Verfahren zum Herstellen eines Bauteils aus einem Faserverbundwerkstoff, Vorformling dafür sowie Bauteil |
TW201231244A (en) * | 2011-01-27 | 2012-08-01 | Fujifilm Corp | Drying device and drying method of casting film, and solution casting method |
JP5751063B2 (ja) | 2011-07-22 | 2015-07-22 | 住友ベークライト株式会社 | 積層シート連続体の製造方法および積層シート連続体 |
JP5598931B2 (ja) | 2012-03-07 | 2014-10-01 | 株式会社日本製鋼所 | 繊維強化された樹脂基材、樹脂成形体の製造方法及びその実施のための樹脂加工機 |
JP2014000496A (ja) | 2012-06-15 | 2014-01-09 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 塗膜を形成する方法 |
CN202668845U (zh) * | 2012-07-25 | 2013-01-16 | 成都慧成科技有限责任公司 | 一种可调节的流延膜铸片定边装置 |
JP6094792B2 (ja) | 2012-09-28 | 2017-03-15 | 三菱レイヨン株式会社 | プリプレグの製造方法 |
JP2014193533A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-09 | Nippon Zeon Co Ltd | 両面塗工装置、含浸物製造装置、含浸物の製造方法、プリプレグの製造装置、及びプリプレグの製造方法 |
WO2015060299A1 (ja) | 2013-10-22 | 2015-04-30 | 三菱レイヨン株式会社 | プリプレグの製造方法 |
RU2680505C1 (ru) | 2013-11-22 | 2019-02-21 | Сайтек Индастриз Инк. | Способ и система для пропитки волокон с получением препрега |
JP2016203397A (ja) | 2015-04-15 | 2016-12-08 | 東邦テナックス株式会社 | プリプレグ製造方法 |
US11534991B2 (en) * | 2015-07-08 | 2022-12-27 | Johns Manville | System for producing a fully impregnated thermoplastic prepreg |
JP6040299B1 (ja) | 2015-09-11 | 2016-12-07 | 住友電装株式会社 | シールド導電路 |
WO2017068159A1 (en) | 2015-10-21 | 2017-04-27 | Hexcel Composites Limited | Impregnation process using ultrasound energy |
JP6821922B2 (ja) | 2016-03-01 | 2021-01-27 | 三菱ケミカル株式会社 | 強化繊維中に樹脂を含浸させる装置および強化繊維中に樹脂を含浸させる方法。 |
-
2018
- 2018-02-22 EP EP18772497.6A patent/EP3603916B1/en active Active
- 2018-02-22 RU RU2019133119A patent/RU2019133119A/ru unknown
- 2018-02-22 CN CN201880018801.7A patent/CN110461557B/zh active Active
- 2018-02-22 KR KR1020197027222A patent/KR102351894B1/ko active IP Right Grant
- 2018-02-22 WO PCT/JP2018/006483 patent/WO2018173618A1/ja unknown
- 2018-02-22 ES ES18772497T patent/ES2943478T3/es active Active
- 2018-02-22 JP JP2018511188A patent/JP6947169B2/ja active Active
- 2018-02-22 US US16/494,824 patent/US11806899B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102351894B1 (ko) | 2022-01-14 |
CN110461557B (zh) | 2022-05-13 |
US11806899B2 (en) | 2023-11-07 |
EP3603916B1 (en) | 2023-03-22 |
ES2943478T3 (es) | 2023-06-13 |
CN110461557A (zh) | 2019-11-15 |
US20200276733A1 (en) | 2020-09-03 |
RU2019133119A (ru) | 2021-04-22 |
EP3603916A1 (en) | 2020-02-05 |
WO2018173618A1 (ja) | 2018-09-27 |
EP3603916A4 (en) | 2021-01-13 |
KR20190126810A (ko) | 2019-11-12 |
JPWO2018173618A1 (ja) | 2020-02-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6947169B2 (ja) | プリプレグの製造方法および繊維強化複合材料の製造方法 | |
US11224993B2 (en) | Production method and coating device for coating-liquid-impregnated sheet-like reinforcing-fiber bundle and sheet-like integrated object | |
KR102300301B1 (ko) | 도포액 함침 강화 섬유 패브릭, 시트상 일체물, 프리프레그, 프리프레그 테이프 및 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법 | |
JP7163927B2 (ja) | プリプレグの製造方法、プリプレグテープの製造方法および繊維強化複合材料の製造方法 | |
CN112533984B (zh) | 预浸料坯的制造方法、涂布装置及预浸料坯的制造装置 | |
EP3842202B1 (en) | Production method for prepreg, prepreg tape, and fiber reinforced composite material, and prepreg production device | |
JP6455631B1 (ja) | プリプレグの製造方法および繊維強化複合材料の製造方法 | |
JP2020028844A (ja) | 塗液含浸強化繊維シートおよびシート状一体物の製造方法、塗工装置 | |
JP2020028845A (ja) | 塗液含浸強化繊維シートおよびシート状一体物の製造方法、塗工装置 | |
JP2020028846A (ja) | 塗液含浸強化繊維シートおよびシート状一体物の製造方法、塗工装置 | |
JP2020029014A (ja) | プリプレグおよびシート状一体物の製造方法、塗工装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A529 | Written submission of copy of amendment under article 34 pct |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A5211 Effective date: 20190918 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201203 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20201203 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20201209 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210202 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210210 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210427 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210614 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210817 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210830 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6947169 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |