JPH08253604A - プリプレグ、繊維強化樹脂複合材料及びプリプレグを用いた構造体の補強方法 - Google Patents

プリプレグ、繊維強化樹脂複合材料及びプリプレグを用いた構造体の補強方法

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JPH08253604A
JPH08253604A JP7055581A JP5558195A JPH08253604A JP H08253604 A JPH08253604 A JP H08253604A JP 7055581 A JP7055581 A JP 7055581A JP 5558195 A JP5558195 A JP 5558195A JP H08253604 A JPH08253604 A JP H08253604A
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JP
Japan
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resin
component
prepreg
curing
reinforcing
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JP7055581A
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English (en)
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Seiichi Hino
征一 日野
Shoichi Sato
正一 佐藤
Takeo Sawanobori
丈夫 澤登
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 室温で安定であり、かつ低温で硬化すること
のできるプリプレグ及び繊維強化樹脂複合材料並びにプ
リプレグを用いた構造体の補強方法を提供する。 【構成】 2液硬化型樹脂の第一成分を、強化繊維を主
体とした補強基材に含浸してなるプリプレグ;該プリプ
レグに2液硬化型樹脂の第二成分を塗布し、必要に応じ
てこれを複数枚積層して、硬化して得られる繊維強化樹
脂複合材料;及び上記プリプレグに、2液硬化型樹脂の
第二成分を塗布して構造物の補強すべき構造要素の表面
に貼り付けて硬化させることを特徴とする構造物の補強
方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、強化繊維によって補強
されたプリプレグ、繊維強化樹脂複合材料に関し、更に
詳しくは室温で安定であり、かつ低温で硬化することの
できるプリプレグ及び繊維強化樹脂複合材料並びにプリ
プレグを用いた構造体の補強方法に関する。
【0002】
【従来の技術】炭素繊維に代表される強化繊維をマトリ
ックス樹脂で賦形した繊維強化樹脂複合材料が、高強
度、高弾性率という特徴を生かして航空・宇宙分野、ス
ポーツ分野及び工業分野で使用されている。これらの分
野で使用される繊維強化複合材料は、比較的貯蔵安定性
の良い熱硬化性樹脂が補強基材に含浸されたプリプレグ
を中間基材とし、それを賦形してオーブン、オートクレ
ーブ等により加熱硬化して所望の成形物を得るものであ
る。しかしこれらのプリプレグは比較的安定とはいえ、
室温で数ヶ月に及ぶ長期間の保存には耐え得ない。一
方、その高強度、高弾性率を利用して土木・建築分野で
も金属、コンクリートの代替、補強用にこの繊維強化複
合材料が利用され始めている。しかしこの分野では対象
物が大型になり、またその性格上現場施工が中心になる
ため、従来のプリプレグをこの分野へ適用することは困
難であり、加熱を必要としない常温硬化型のプリプレグ
が望まれている。
【0003】この問題を解決するために、プリプレグに
常温硬化型接着剤を塗布して硬化させる方法が提案され
ている(特開平3−208626号公報参照)。この方
法は特に屋外で作業を行う為には加熱処理が不要である
が、反面硬化時間が長くなる欠点がある。また接着剤中
の溶媒による作業環境の悪化、硬化物の表面性状の悪化
等問題が多い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、貯蔵
安定性が良く、溶媒による作業環境の悪化がなく、常温
で迅速に硬化し、表面性状が良好で、高度な機械的強度
を有する樹脂複合材料を得るためのプリプレグを提供す
ることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記目的を
達成すべく鋭意検討した結果、2液硬化型樹脂の第一成
分を、強化繊維を主体とした補強基材に含浸してプリプ
レグとし、賦形時に第二の樹脂成分を塗布して硬化させ
ることによって、プリプレグは室温で安定であり、硬化
時には特別な加熱を必要とすることなく高性能の繊維強
化樹脂複合材料が得られることを見出し、本発明に到達
した。
【0006】すなわち、本発明の第1の要旨は、2液硬
化型樹脂の第一成分を、強化繊維を主体とした補強基材
に含浸してなるプリプレグに存する。第2の要旨は、該
プリプレグに2液硬化型樹脂の第二成分を塗布し、必要
に応じてこれを複数枚積層して、硬化して得られる繊維
強化樹脂複合材料に存する。また、第3の要旨は、上記
プリプレグに、2液硬化型樹脂の第二成分を塗布して構
造物の補強すべき構造要素の表面に貼り付けて硬化させ
ることを特徴とする構造物の補強方法に存する。以下、
本発明を詳細に説明する。
【0007】本発明に使用される補強基材は、強化繊維
を一方向に配列した一方向材、強化繊維を縦糸、横糸に
使用した織物、また比較的短繊維をランダムに配向した
マット、シート等いずれの形態も使用できる。これらの
うち、機械的強度の観点からは一方向材が好ましい。ま
た、補強基材の厚みは5mm以下が好ましい。強化繊維
の種類は特に限定されず、例えば、ガラス繊維、炭素繊
維、アラミド繊維、アルミナ繊維、ポリエチレン繊維等
いずれも使用可能であり、用途により適宜選択すること
ができる。特に、比強度、比弾性率に優れ、低弾性率か
ら高弾性率まで幅広く選択可能な炭素繊維が、軽量な繊
維強化複合材料を製造する上で好ましい。補強基材中の
強化繊維の量は、後述する2液硬化型樹脂の浸透速度等
を考慮すると、50〜1000g/m2 が好ましく、特
に100〜500g/m2 が好ましい。
【0008】本発明で使用される2液硬化型樹脂とは、
2液を混合する前は室温付近では安定であるが、2液を
混合することによって、硬化する樹脂系をいう。通常は
2成分以上の硬化剤成分が、2分割された主剤にそれぞ
れ分割されて混合されており、混合によって硬化反応が
開始する。本発明では2液硬化型であれば特に限定され
ず、用いる樹脂は、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポ
リウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ビスマレイ
ミド樹脂、ポリイミド樹脂等が具体的には挙げられる
が、特にラジカル重合性樹脂が好ましい。
【0009】本発明に適したラジカル重合性の樹脂とし
て、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、不飽和単量
体及びこれらの混合物が挙げられる。不飽和ポリエステ
ルとしては、無水マレイン酸で代表される不飽和ジカル
ボン酸誘導体をジカルボン酸の一成分としたポリエステ
ルであり、ビニルエステルとしてはビスフェノールAの
ジグリシジルエーテルで代表されるポリエポキシ化合物
とアクリル酸、メタアクリル酸のような不飽和モノカル
ボン酸との反応生成物があり、更にジイソシアナート化
合物等で変性したものも含まれる。不飽和単量体はスチ
レン、ジビニルベンゼン等の芳香族ビニル化合物、メチ
ル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレー
ト、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、エチ
レングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロー
ルプロパントリ(メタ)アクリレート、ポリアルキレン
グリコールジ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリ
ル酸エステル、ジアリルフタレート、トリアリルイソシ
アヌレート等のアリル化合物等を挙げることができる。
これらは単独でも使用できるが、一般には2種以上を混
合して使用する。特に不飽和ポリエステル、ビニルエス
テルは不飽和単量体と混合することによりその粘度が低
下するため、取扱いが容易になり好ましい。また必要に
応じて、炭酸カルシウム、雲母、シリカ、カーボンブラ
ック、二酸化チタン、アルミナ粉末、三酸価アンチモ
ン、セルロース粉末、ポリビニルアセタール、ゴム等の
増量剤、充填剤、強化剤、着色剤、難燃剤、流動調節剤
等を適宜添加することができる。
【0010】本発明に使用される2液硬化型樹脂は硬化
剤と硬化促進剤の少なくとも2成分を必須とし、この硬
化剤、硬化促進剤をそれぞれ独立に上記ラジカル重合性
樹脂に溶解、分散した2成分系の樹脂組成物である。使
用される硬化剤としては、メチルエチルケトンパーオキ
サイド、シクロヘキサノンパーオキサイド等のケトンパ
ーオキサイド、1,1−ビス−(t−ブチルパーオキ
シ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン等のパーオ
キシケタール、キュメンハイドロパーオキサイド、p−
メンタンハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオキ
サイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、ジ−クミル−
パーオキサイド等のジアルキルパーオキサイド、ベンゾ
イルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド等のジ
アシルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシピバレー
ト、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキソエート等
のパーオキシエステル等を挙げることができる。また硬
化促進剤としてはジメチルアニリン、ジエチルアニリン
等の3級アミン、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸マン
ガン等の金属塩、ラウリルメルカプタン、ジフェニルジ
スルフィド等のメルカプタン、ジスルフィド化合物等を
挙げることができる。本発明で使用される硬化剤、硬化
促進剤の組合わせは任意に選択できる。ベンゾイルパー
オキサイドとジメチルアニリン、ケトンパーオキサイド
とナフテン酸コバルト等の組合せが一般的に使用され
る。
【0011】本発明では通常硬化剤を含有する樹脂液、
硬化促進剤を含有する樹脂液の2種類の樹脂液を用い
る。そしてこれらの樹脂液いずれか一方を第一成分とし
て補強基材に含浸してプリプレグとし、賦形時に他方の
樹脂液を第二成分としてプリプレグに塗布して硬化させ
るものである。しかしながら、プリプレグの保存安定性
の観点からは硬化促進剤の入っている樹脂液を第一成分
として補強基材に含浸させる方が好ましい。各樹脂液中
の硬化剤、硬化促進剤の量は成形物の大きさ、可使時
間、環境温度等により適宜決定でき、硬化剤、硬化促進
剤の好ましい量は樹脂100重量%に対して、10重量
%以下、特には5重量%以下である。用いる各樹脂液の
粘度は0.05〜1000ポイズが好ましい。プリプレ
グに塗布する第二成分の粘度は低い方が好ましく、特に
500ポイズ以下、更には100ポイズ以下が適してい
る。また硬化の際には必要に応じて加熱することによっ
て反応を促進することもできる。
【0012】
【実施例】以下、実施例によって本発明を更に詳細に説
明するが、本発明の要旨を越えない限り、これらの実施
例によって限定されるものではない。
【0013】実施例1 不飽和ポリエステル樹脂(日本ユピカ製、「ユピカ40
07A」)100重量部に、硬化剤(日本ユピカ製、
「パーキュア−A」)2.0重量部を混合して樹脂液A
を調製した。同じ不飽和ポリエステル樹脂100重量部
に、硬化促進剤(日本ユピカ製、「PR−M」)1.5
重量部を混合して樹脂液Bを調製した。100mm間隔
でガラス繊維で固定された、一方向に引き揃えられた炭
素繊維束のシートに樹脂液Bを含浸して本発明のプリプ
レグを製造した。得られたプリプレグの繊維含量は20
0g/m2 、樹脂量は15wt%であり、安定性は、2
3℃で1ヶ月放置してもタック性、ドレープ性に変化は
なく良好であった。前記プリプレグの両面に前記樹脂液
Aを塗布し、このプリプレグ10枚を順次重ね合せ、余
分の樹脂を除去した後型内で23℃、1kg/cm2
圧力で2時間放置した結果、形状保持可能な程度まで硬
化していた。型より取出し、更に23℃に7日間放置し
た後、ASTMD2344に準拠して硬化物の層間剪断
強度を測定したところ6.9kg/mm2 であった。
【0014】実施例2 ビニルエステル樹脂(昭和高分子製、「H600」)1
00重量部にケトンパーオキサイド(日本油脂製、「パ
ーキュアK」)3.0重量部を添加して樹脂液Aを、ま
たナフテン酸コバルト溶液(キシダ化学製、コバルト含
量6%)2.0重量部添加して樹脂液Bを調製した。こ
の樹脂液Bを用いて実施例1と同様の操作で本発明のプ
リプレグを製造した。得られたプリプレグの繊維含量は
200g/m2 、樹脂量は17wt%であり、安定性は
23℃で1ヶ月放置してもタック性、ドレープ性に変化
はなかった。前記プリプレグの両面に前記樹脂液Aを塗
布し、このプリプレグ10枚を用いて、実施例1と同様
の操作で得られた硬化物の層間剪断強度を測定したとこ
ろ7.0kg/mm2 であった。
【0015】実施例3 表面を平滑にする下地処理をした円筒状のコンクリート
構造体に、実施例1の樹脂液Bを塗布した。次いで実施
例1で得られた本発明のプリプレグの片面に樹脂液Aを
塗布し、この塗布面をコンクリート構造材に接するよう
に貼り付けた。そしてその貼り付けたプリプレグの表面
に樹脂液Aを塗布して、20〜25℃で7日放置したと
ころ完全に硬化した。硬化した炭素繊維シートを一部構
造体から引き剥がして引張強度を測定したところ、炭素
繊維換算で270kg/mm2 であった。
【0016】比較例1 実施例1で調製した樹脂液A、樹脂液Bを等量混合し、
実施例1で使用した炭素繊維シートに塗布、積層して成
形板を得ようとしたが、10分後には混合液の粘度が上
昇してシートに塗布することができなくなった。
【0017】比較例2 2液硬化型エポキシ樹脂(豊田合成製、「EA943
4」)100重量部をメチルエチルケトン50重量部に
溶解し、樹脂含浸プリプレグ(化成ファイバーライト社
製、「hyEJ25」)の両面に塗布して8枚積層し、
余分の樹脂を除去した後型内で23℃、1kg/cm2
の圧力で5時間放置したが硬化が不十分であり、形状保
持は不可能であった。更に7日放置した後、実施例1と
同様に層間剪断強度を測定したが、硬化不十分のために
剪断破壊はしなかった。
【0018】
【発明の効果】本発明のプリプレグは室温での貯蔵安定
性が良く、溶媒による作業環境の悪化がなく、かつ硬化
時には常温で迅速に硬化する。このプリプレグを用いた
繊維強化樹脂複合材料は表面性状が良好で、高度な機械
的強度を有し、構造体の補強材料として適したものであ
る。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2液硬化型樹脂の第一成分を、強化繊維
    を主体とした補強基材に含浸してなるプリプレグ。
  2. 【請求項2】 2液硬化型樹脂が、ラジカル重合性2液
    硬化型樹脂である請求項1記載のプリプレグ。
  3. 【請求項3】 2液硬化型樹脂が、不飽和ポリエステル
    樹脂又はビニルエステル樹脂である請求項2記載のプリ
    プレグ。
  4. 【請求項4】 2液硬化型樹脂の第一成分を強化繊維を
    主体とした補強基材に含浸してなるプリプレグに、2液
    硬化型樹脂の第二成分を塗布し、必要に応じてこれを複
    数枚積層して、硬化して得られる繊維強化樹脂複合材
    料。
  5. 【請求項5】 2液硬化型樹脂の第一成分を強化繊維を
    主体とした補強基材に含浸してなるプリプレグに、2液
    硬化型樹脂の第二成分を塗布して構造物の補強すべき構
    造要素の表面に貼り付けて硬化させることを特徴とする
    構造物の補強方法。
JP7055581A 1995-03-15 1995-03-15 プリプレグ、繊維強化樹脂複合材料及びプリプレグを用いた構造体の補強方法 Pending JPH08253604A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100367039B1 (ko) * 1995-11-01 2003-03-10 미쯔비시 레이온 가부시끼가이샤 기존구조물의보수보강방법및여기에사용되는이방성직물
KR100429959B1 (ko) * 1998-05-26 2004-05-03 미쯔비시 레이온 가부시끼가이샤 기존 콘크리트 구조물의 보수 보강 방법 및 수지

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