JPH07324119A - トウプリプレグ用エポキシ樹脂組成物およびトウプリプレグ - Google Patents

トウプリプレグ用エポキシ樹脂組成物およびトウプリプレグ

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JPH07324119A
JPH07324119A JP13956694A JP13956694A JPH07324119A JP H07324119 A JPH07324119 A JP H07324119A JP 13956694 A JP13956694 A JP 13956694A JP 13956694 A JP13956694 A JP 13956694A JP H07324119 A JPH07324119 A JP H07324119A
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JP
Japan
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epoxy resin
tow prepreg
weight
parts
resin composition
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JP13956694A
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Hideo Horii
英男 堀井
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Eneos Corp
Original Assignee
Nippon Oil Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 自己粘着性がなく、柔軟性を備え、かつボビ
ンからの繰り出し性が良く、またFRPにしたときの物
性にも優れ、なおかつ80℃程度の低温で硬化し貯蔵安
定性に優れたトウプリプレグ用エポキシ樹脂組成物およ
びこの樹脂組成物を強化繊維に含浸させてなるトウプリ
プレグを提供する。 【構成】 [A]エポキシ樹脂100重量部、および
[B]70〜90℃で活性化する硬化剤5〜50重量
部、よりなるトウプリプレグ用エポキシ樹脂組成物およ
び該樹脂組成物を強化繊維に含浸してなるトウプリプレ
グ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はボビンからの繰り出し性
に優れ、かつ繊維強化プラスチック(FRP)にしたと
きの物性にも優れ、かつ低温で硬化するトウプリプレグ
(tow prepreg)用エポキシ樹脂組成物およ
びこの樹脂組成物を強化繊維に含浸させてなるトウプリ
プレグに関するものである。
【0002】
【従来の技術】炭素繊維、ガラス繊維、芳香族ポリアミ
ド繊維等の強化繊維とエポキシ樹脂からなる複合材料
は、比重度、比弾性率に優れているため、ゴルフシャフ
ト、釣竿、テニスラケット等のプレミアムスポーツ用
途、航空機等の構造材料、土木材料、ロール等の分野に
広く使用されている。
【0003】通常、これらの材料を製造するためにはプ
リプレグと呼ばれる中間材料を積層して硬化する方法と
低粘度のエポキシ樹脂を強化繊維に含浸させた後、決め
られたパターンで強化繊維をマンドレル上に巻き付け硬
化するフィラメントワインディング法(F/W法)に大
別される。
【0004】F/W法に用いられるエポキシ樹脂は、通
常硬化剤として酸無水物が使用されるため、可使時間が
短く、エポキシ樹脂組成物を毎日交換する必要がある。
この欠点を改良するためにトウプリプレグが提案されて
いるが、従来のものはボビンから繰り出し性が悪かった
り、FRPにしたときの物性が不十分であったりした。
【0005】トウプリプレグは1本の繊維の直径が5〜
200μmである1000〜12万本のフィラメントか
らなる繊維束に樹脂を含浸させたものであるが、このも
のは離型紙等を介することなく直接ボビン巻きして用い
るため、自己粘着性がなく、かつ柔軟性を備えている必
要がある。
【0006】従来提案されているものとしては熱硬化性
樹脂に熱可塑性樹脂を配合する方法(特開昭55−15
870号公報)、分子量5000以上の高分子量エポキ
シ樹脂を配合する方法(特開昭58−113226号公
報)等があるが、上記課題を解決するには不十分である
上、硬化温度が100℃以上であり、成形するために多
くの工程、時間およびエネルギーコストが必要であっ
た。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、自己粘着性
がなく、柔軟性を備え、かつボビンからの繰り出し性が
良く、またFRPにしたときの物性にも優れ、なおかつ
80℃程度の低温で硬化し貯蔵安定性に優れたトウプリ
プレグ用エポキシ樹脂組成物およびこの樹脂組成物を強
化繊維に含浸させてなるトウプリプレグを提供すること
を目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、次
に示すトウプリプレグ用エポキシ樹脂組成物およびトウ
プリプレグによって達成される。
【0009】すなわち、本発明は、[A]エポキシ樹脂
100重量部、および[B]70〜90℃で活性化する
硬化剤5〜50重量部、よりなるトウプリプレグ用エポ
キシ樹脂組成物に関するものである。
【0010】また、本発明は、上記したエポキシ樹脂組
成物を強化繊維に含浸してなるトウプリプレグに関す
る。
【0011】本発明で用いられ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、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルアミ
ン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂
等が挙げられる。
【0012】特に好ましいエポキシ樹脂は常温で液状で
あるエポキシ樹脂であり、これらの例としては常温で液
状のビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノール
F型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂お
よびグリシジルエステル型エポキシ樹脂が挙げられる。
【0013】前記常温で液状のエポキシ樹脂のうち、ビ
スフェノールA型エポキシ樹脂として、好ましくは油化
シェルエポキシ(株)製のエピコート825、エピコー
ト828が用いられる。常温で液状のビスフェノールF
型エポキシ樹脂として、好ましくは油化シェルエポキシ
(株)製エピコート807、東都化成(株)製YDF1
70、大日本インキ化学工業(株)製エピクロン83
0、旭電化工業(株)製EP−4900、旭チバ(株)
製PY−306が用いられる。常温で液状のグリシジル
アミン型エポキシ樹脂として、好ましくは住友化学工業
(株)製のELM100、日本化薬(株)製のGANお
よびGOTが用いられる。常温で液状のグリシジルエス
テル型エポキシ樹脂として、好ましくは油化シェルエポ
キシ(株)製のエピコート191Pおよびエピコート1
90P、旭チバ(株)製のCY−184およびCY−1
92および日本化薬(株)製のAK−601が用いられ
る。なお、これらは何れも商品名である。
【0014】これらエポキシ樹脂は単独で用いることが
できるが、2種以上の混合物として使用することも可能
である。その場合の配合割合は、特に制限されるもので
はなく、トウプリプレグにしたときの繰り出し性、FR
Pにしたときの物性を考慮して、任意に決め得るもので
ある。
【0015】エポキシ樹脂の混合比の一例を示すと、ビ
スフェノールF型エポキシ樹脂を100重量部に対し
て、ビスフェノールA型エポキシ樹脂を0〜1000重
量部、グリシジルアミン型エポキシ樹脂を0〜1000
重量部、グリシジルエステル型樹脂0〜1000重量部
を混合する例が挙げられる。
【0016】あるいは、グリシジルアミン型エポキシ樹
脂を100重量部に対して、ビスフェノールA型エポキ
シ樹脂を0〜70重量部、ビスフェノールF型エポキシ
樹脂を0〜200重量部、グリシジルエステル型エポキ
シ樹脂を0〜70重量部を混合する例が挙げられる。
【0017】さらに、グリシジルエステル型エポキシ樹
脂を100重量部に対して、ビスフェノールA型エポキ
シ樹脂を0〜70重量部、ビスフェノールF型エポキシ
樹脂を0〜80重量部、グリシジルアミン型エポキシ樹
脂を0〜80重量部を混合する例も挙げられる。
【0018】また、本発明においては、その目的を損な
わない範囲で反応性希釈剤を用いることができる。反応
性希釈剤としてはアリルグリシジルエーテル、フェニル
グリシジルエーテル等が挙げられるが、その使用割合は
FRPにしたときの物性が低下しないようにエポキシ樹
脂100重量部に対して10重量部以下で使用すること
が好ましい。
【0019】成分[B]の70〜90℃で活性化する熱
硬化化型の硬化剤としては、アミンアダクト型の硬化剤
およびマイクロカプセル型硬化剤が挙げられる。
【0020】アミンアダクト型の硬化剤としては、味の
素(株)製のアミキュアおよび富士化成工業(株)製の
フジキュアが好ましく用いられ、マイクロカプセル型硬
化剤としては旭化成工業(株)製のノバキュアが好まし
く用いられる。なお、これらも商品名である。
【0021】これらの硬化剤はエポキシ樹脂と混合して
も、室温〜50℃までは比較的安定でほとんど反応しな
いが、70〜90℃、特に80℃付近(75〜85℃)
で活性化して反応が始まる、いわゆる熱硬化型の潜在性
硬化剤である。これらの硬化剤の添加量はエポキシ樹脂
100重量部に対して5〜50重量部が好ましい。添加
量が5重量部より少ないと硬化不十分となり、50重量
部を越えて添加すると硬化後の極端な物性低下や反応前
の室温の貯蔵安定性が1ケ月以内に低下し、好ましくな
い。
【0022】本発明の各成分の混合方法については特に
制限はないが、硬化剤の活性化温度を考慮すると50℃
以下で混合するのが好ましい。また、この硬化剤はエポ
キシ樹脂中に分散された状態で使用される。
【0023】また、本発明のエポキシ樹脂組成物をトウ
に含浸させる方法としては特に制限はないが、含浸量を
調節するためトウをエポキシ樹脂組成物の入ったレジン
バス中を通過させた後、オリフィスを通して付着樹脂量
をコントロールする方法、あるいはエポキシ樹脂を入れ
たレジンバスにドクターブレードを持つ回転ドラムを一
部浸漬させ、この回転ドラム上にトウを通過させて付着
樹脂量をコントロールする方法等が好ましく用いられ
る。また、含浸を容易にするために硬化温度以下で適度
に加熱することも好ましく用いられる。
【0024】本発明のエポキシ樹脂組成物を用いてFR
Pを製造する場合に強化材として使用される強化繊維は
特に制限されるものではないが、例えば、炭素繊維、ガ
ラス繊維、芳香族ポリアミド繊維、ボロン繊維、炭化ケ
イ素繊維、アルミナ繊維、チタン酸カリウム繊維、ポリ
エチレン繊維等が挙げられる。
【0025】また、本発明においてはその目的を損なわ
ない範囲で充填剤を使用することができる。充填剤の例
としてはクレー、珪酸、珪酸塩、炭酸カルシウム、チク
ソトロピー付与剤、アスベスト繊維、マイクロバルー
ン、ガラスビーズ、水酸化アルミニウム、マイカ、ガラ
スフレーク、カーボンブラック、ココナッツ・椰子殻
粉、コルク粉、木粉、有機質繊維粉(フロック)、スレ
ート粉、長石粉、セリサイト、スチール粉、銅粉、鉄
粉、銀粉、酸化鉄、二硫化モリブテン、酸化ジルコニウ
ム、酸化アンチモン、コロイダルシリカ、酸化マグネシ
ウム、酸化チタン、アルミニウム、シリカ、シリコンカ
ーバイド、硫酸カルシウム、タルク、水酸化カルシウ
ム、水酸化マグネシウム、塩基性炭酸マグネシウム、ア
タパルジャイト、スルフォアルミン酸カルシウム、亜硫
酸カルシウム、火山灰、石炭灰から得られるフライアッ
シュ(fly ash)およびPMP(process
ed milled fiberと呼ばれる炭素繊
維)等を挙げることができる。これらは1種または2種
以上用いることができる。特に好ましい充填剤は炭酸カ
ルシウム、タルクおよび無水珪酸塩である。
【0026】また、本発明のトウプリプレグは製織する
ことにより織物プリプレグにすることができる。織物の
組織は特に制限はないが平織、綾織、朱子織等が挙げら
れる。
【0027】
【実施例】以下に本発明について実施例で具体的に説明
するが、本発明はこれによって制限されるものではな
い。
【0028】実施例1 ビスフェノールF型エポキシ樹脂(商品名:エピコート
807、油化シェルエポキシ(株)製)を70重量部、
グリシジルアミン型エポキシ樹脂(商品名:GAN、日
本化薬(株)製)を30重量部、アミンアダクト型潜在
性硬化剤(商品名:アミキュアPN23、味の素(株)
製)を20重量部混合した。この樹脂組成物を炭素繊維
(商品名:T300、東レ(株)製)の6000フィラ
メントに含浸させ、内径8mmのオリフィスを通して熱
のかかっていないロールを通した後、ボビンに巻き取っ
た。このときの樹脂含有率は40wt%であった。この
トウプリプレグをF/W装置にかけ、ボビンから20m
/minの速度で繰り出したところ良好に作業が行え、
F/W操作中に糸切れすることもなく決められたパター
ンでマンドレルに巻くことができた。
【0029】また、このトウプリプレグのトウをドラム
ワインダ上で1方向に並べてシート状にしたプリプレグ
を積層し、オートクレーブ中で減圧脱泡した後、80℃
で1時間加熱して繊維含有率60vol%の一方向積層
板を得た。このシートの25℃における物性は0°曲げ
強さ140kgf/mm2、0°曲げ弾性率13.0t
f/mm2、層間せん断強さ(ILSS)9kgf/m
2であった。
【0030】実施例2 ビスフェノールF型エポキシ樹脂(商品名:エピコート
807)を50重量部、グリシジルアミン型エポキシ樹
脂(商品名:ELM100、住友化学工業(株)製)を
50重量部およびアミンアダクト型潜在性硬化剤(商品
名:フジキュアFXE1000、富士化成工業(株)
製)を15重量部混合してエポキシ樹脂組成物を得た。
このエポキシ樹脂組成物を使用した以外は実施例1と同
様にしてトウプリプレグを得た。このトウプリプレグを
F/W装置にかけ、ボビンから20m/minの速度で
繰り出したところ良好に作業が行え、F/W操作中に糸
切れすることもなく決められたパターンでマンドレルに
巻くことができた。
【0031】また、このトウプリプレグを用いて実施例
1と同様の方法によって一方向性積層板を得た。このシ
ートの25℃における物性は0°曲げ強さ140kgf
/mm2、0°曲げ弾性率13.0tf/mm2、層間せ
ん断強さ(ILSS)10kgf/mm2であった。
【0032】実施例3 ビスフェノールF型エポキシ樹脂(商品名:エピコート
807)を50重量部、グリシジルアミン型エポキシ樹
脂(商品名:ELM100)を30重量部、グリシジル
アミン型エポキシ樹脂(商品名:GOT、日本化薬
(株)製)を20重量部およびマイクロカプセル型潜在
性硬化剤(商品名:ノバキュアHX3722、旭化成工
業(株)製)を20重量部混合してエポキシ樹脂組成物
を得た。このエポキシ樹脂組成物を入れたレジンバス中
にドクターブレードとの間隔が0.15mmの回転ドラ
ムを一部浸漬させた後、回転ドラム上を炭素繊維(商品
名:M40J、東レ(株)製)の6000フィラメント
を通過させ、加熱していないロールを通した後、ボビン
に巻き取った。このときの樹脂含有率は40wt%であ
った。このトウプリプレグをF/W装置にかけ、ボビン
から20m/minの速度で繰り出したところに良好に
作業を行え、F/W操作中に糸切れすることもなく決め
られたパターンでマンドレルに巻くことができた。
【0033】また、このトウプリプレグを用いて実施例
1と同様の方法によって一方向性積層板を得た。このシ
ートの25℃における物性は0°曲げ強さ115kgf
/mm2、0°曲げ弾性率19.5tf/mm2、層間せ
ん断強さ(ILSS)8kgf/mm2であった。
【0034】比較例1 ビスフェノールF型エポキシ樹脂(商品名:エピコート
807)を70重量部、グリシジルアミン型エポキシ樹
脂(商品名:GAN)を30重量部、ジシアンジアミド
を4重量部および3−(3,4ジクロロフェニル)−
1,1ジメチルウレア(DCMU)を6重量部分散混合
してエポキシ樹脂組成物を得た。このエポキシ樹脂組成
物を使用した以外は実施例1と同様の方法でトウプリプ
レグを得た。このトウプリプレグはF/W作業に問題は
なかったが、シート状にしたプリプレグは80℃、1時
間では硬化しなかった。
【0035】
【発明の効果】本発明のエポキシ樹脂組成物を強化繊維
に含浸させることにより、自己粘着性がなく柔軟性を備
え、かつボビンからの繰り出し性が良く、またFRPに
したときの物性も強化繊維の性能を十分発揮し、しかも
70〜90℃、特に80℃付近で硬化するトウプリプレ
グが得られる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 [A]エポキシ樹脂100重量部、およ
    び[B]70〜90℃で活性化する硬化剤5〜50重量
    部、よりなるトウプリプレグ用エポキシ樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物を
    強化繊維に含浸してなるトウプリプレグ。
JP13956694A 1994-05-31 1994-05-31 トウプリプレグ用エポキシ樹脂組成物およびトウプリプレグ Pending JPH07324119A (ja)

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