JPH09255801A

JPH09255801A - プリプレグならびに繊維強化樹脂成形体およびその製造方法

Info

Publication number: JPH09255801A
Application number: JP8067848A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Takagishi; 宏至高岸; Hiroyuki Izumi; 弘行泉; Masazumi Enou; 正純得納
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1996-03-25
Filing date: 1996-03-25
Publication date: 1997-09-30

Abstract

(57)【要約】【課題】樹脂含有率のバラツキが小さく、曲げ強度の高
い繊維強化樹脂成形体および該成形体の成形に好適なガ
ラス繊維織物プリプレグを提供する。【解決手段】ガラス繊維織物にエポキシ樹脂組成物を含
浸してなる、カバーファクターが９３〜９９．８％であ
るプリプレグ、またはエポキシ樹脂組成物を炭素繊維に
含浸してなる一方向プリプレグを内層とし、前記プリプ
レグを外層として積層してなる繊維強化樹脂成形体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は成形時の樹脂フロー
をコントロールしたガラス織物プリプレグおよび繊維強
化樹脂成形体およびその製造方法に関するものであり、
さらに詳しくはスキー板、ゴルフシャフト、釣り竿、自
転車フレームおよびテニスラケットなどに用いる成形時
の樹脂フローをコントロールしたプリプレグならびに繊
維強化樹脂成形体およびその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】繊維強化樹脂成形体は、その優れた力学
特性を利用しサーフボード、スキー板スノーボード、ゴ
ルフシャフト、釣竿、自転車フレームおよびテニスラケ
ットなどに使用されている。近年、高性能化、軽量化の
極限性能を追求するためにますます薄肉化が進み、その
ために、成形時の系外に流出する樹脂の動き、いわゆる
樹脂フローを適正化して成形体中の樹脂含有率を精度良
くコントロールすることが強く望まれている。

【０００３】従来から、成形中の樹脂フローをコントロ
ールするためには、例えば特開平１−３１８５２７公報
や特開昭６３−１５２６４４公報に開示されているよう
に、ポリビニルホルマールなどの熱可塑性樹脂やニトリ
ルゴムなどをエポキシ樹脂に配合して樹脂粘度を高くす
る方法が利用されている。しかし、この場合配合樹脂の
耐熱性が不足するために成形体の曲げ強度が不足した
り、高粘度の樹脂を強化繊維に含浸する際に樹脂の流動
性が低いためにプリプレグの含浸性が不足するといった
欠点があった。

【０００４】さらに、得られた成形体に塗装をする際に
塗料の乗りを良くしたり、成形体表層の荒れを取り除く
ため、成形体の表面を研磨する場合があるが、かかる表
面研磨を行なう際に上記した熱可塑性樹脂やゴムなどを
添加した場合には、研磨時の発熱によって削り屑が融着
して研磨剤が目詰まりするという欠点が発生しやすかっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題を
解決し、樹脂含有率のバラツキが小さく、曲げ強度の高
い繊維強化樹脂成形体および該成形体の成形に好適なガ
ラス繊維織物プリプレグを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、次のいずれかの構成を有する。すなわち、
ガラス繊維織物にエポキシ樹脂組成物を含浸してなる、
カバーファクターが９３〜９９．８％であるプリプレ
グ、エポキシ樹脂組成物を炭素繊維に含浸してなる一方
向プリプレグを内層とし、上記プリプレグを外層として
積層してなる繊維強化樹脂成形体、または、エポキシ樹
脂組成物を炭素繊維に含浸してなる一方向プリプレグを
内層とし、上記プリプレグを外層として積層することを
特徴とする繊維強化樹脂成形体の製造方法である。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。

【０００８】本発明のプリプレグは、ガラス繊維織物に
エポキシ樹脂組成物を含浸してなるものであって、プリ
プレグのカバーファクターを９３〜９９．８％、好まし
くは９４〜９８％とするものである。プリプレグのカバ
ーファクターは、エポキシ樹脂組成物をガラス繊維織物
に含浸後のプリプレグにおける特性値である。プリプレ
グのカバーファクターは強化繊維織物の織目の大きさに
関連するもので、織物上に面積がＳ₁の領域を設定した
時、その面積Ｓ₁と、領域内に存在する織目の面積の総
和Ｓ₂とから、Ｃｆ＝［（Ｓ₁−Ｓ₂）／Ｓ₁］×１０
０によって求められるＣｆを任意の１０ヵ所について求
め、その単純平均値をカバーファクターとするものであ
る。カバーファクターが大きいほど織糸の開繊、拡幅・
偏平化が進んでいて織目が小さい。

【０００９】成形中の樹脂フローを極力小さくするとい
う意味では、カバーファクターは１００％、すなわち、
織目が完全に閉塞されているのが好ましいように考えが
ちであるが、そのような織物は織糸同士の拘束力が強す
ぎ織糸の移動の自由度が小さすぎるために、ドレープ性
に劣り皺などを発生しやすい。極めて僅かではあるが織
糸間に隙間を作り、変形の自由度を持たせておく必要が
ある。また完全に閉塞させるためにはコスト的に高くな
るにもかかわらず上述のように効果が少ないことも考慮
しなければならない。従って、本発明においては、上述
した織糸の開繊、拡幅・偏平化の程度とドレープ性のバ
ランスを考え、プリプレグのカバーファクターの上限を
９９．８％とする。プリプレグのカバーファクターが９
３％未満の場合には、ガラス繊維織物の経糸間と緯糸間
に形成される隙間である織目の潰れが不十分であり、成
形時に織目から樹脂が流れ出すために樹脂フローが大き
くなり、成形体中の樹脂含有率にムラが発生する。この
ため成形体の曲げ強度などの力学物性が著しく損なわれ
る。プリプレグのカバーファクターが９３〜９９．８％
の範囲にあることは、織物プリプレグ本来のドレープ性
を保持したまま成形時の樹脂フローが抑制されるため
に、得られた成形体は均一な樹脂含有率を有し力学物性
も良好なものとなる。

【００１０】本発明において、プリプレグのカバーファ
クターは具体的に次のようにして求めることができる。

【００１１】すなわち、先ず、実体顕微鏡、例えば株式
会社ニコン社製実体顕微鏡ＳＭＺ−１０−１を使用して
プリプレグの表面を織物の織り目が見えるよう撮影す
る。撮影倍率は、後の画像解析において解析範囲に経糸
および緯糸がそれぞれ２〜２０本入るよう１０倍以内に
設定する。次に、得られた写真から織目部分の面積を測
定する。この時、織目部分は近似的に長方形として扱
い、織目を構成する２辺の積を織目の面積とする。この
様にして測定した織目部分の面積の総和Ｓ₂と全体の面
積Ｓ₁とから、上述した式に基づいてＣｆを計算する。
同様の測定を、同じプリプレグについて１０ヵ所行な
い、その単純平均値をプリプレグのカバーファクターと
する。

【００１２】本発明で使用するガラス繊維織物の繊維素
材は用途に応じてあらゆる種類のガラス繊維を使用する
ことが可能である。また、目付け、糸密度および織組織
等も特に限定されるものではないが、織成操作の容易性
や後述する開繊、拡幅・偏平化処理における織糸内での
単繊維の分散の均一性を向上せしめる観点から、目付け
２０〜１５０ｇ／ｍ²、経糸及び緯糸密度２０〜８０本
／２５ｍｍの平織組織を有するガラス繊維織物を使用す
るのがよく、成形品の軽量化効果を考慮すると、目付け
３０〜１２０ｇ／ｍ²、経糸及び緯糸糸密度３０〜７０
本／２５ｍｍの平織組織を有するガラス繊維織物を使用
するのがよい。更に、経糸および緯糸に、同じ単繊維数
で繊度の等しい糸を使用し、かつ経糸方向と緯糸方向と
で糸密度を等しくすることが好ましい。このようなガラ
ス繊維織物のカバーファクターは通常７０〜９０％の範
囲にある。ここで、ガラス繊維織物のカバーファクター
は、前記プリプレグのカバーファクターの測定法におい
て、プリプレグのかわりにガラス繊維織物を被測定物と
する以外は同様にして求めることができる。

【００１３】さて、プリプレグのカバーファクターを前
記範囲とするガラス繊維織物プリプレグを得るために
は、ガラス織物自体を開繊、拡幅・偏平化処理してカバ
ーファクターを大きくした後にプリプレグ化することが
有効である。ガラス繊維織物を開繊、拡幅・偏平化する
方法としては、特開昭６１−１９４２５２号公報、特開
平３−７６８６２号公報、特開平４−１６３３６４号公
報または実開平５−２２５９０公報等に記載されている
ように、織物の緯糸方向に列状に配置した複数個のノズ
ルから噴出したウオータージェット流やエアジェット流
等の高圧流体により処理する、いわゆるウオータージェ
ットパンチング処理やエアジェットパンチング処理する
方法、ローラー間に挟んでニップする方法、超音波発信
子を接触させる方法、またはニードルパンチングやブラ
ッシング処理する方法などが用いられる。このような開
繊、拡幅・偏平化処理によって、８５〜９５％、好まし
くは９１〜９５％の範囲のカバーファクターを有するガ
ラス繊維織物とした後、エポキシ樹脂組成物を含浸せし
めてプリプレグとする。

【００１４】本発明において、エポキシ樹脂とは１分子
あたり平均２個以上のエポキシ基を有する樹脂をいう。
具体的には、アミン類を前駆体とするエポキシ樹脂とし
て、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリ
グリシジル−ｐ−アミノフェノール、トリグリシジル−
ｍ−アミノフェノール、トリグリシジルアミノクレゾー
ルの各種異性体が挙げられる。

【００１５】フェノール類を前駆体とするエポキシ樹脂
として、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、ビスフェノールＳ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、レゾルシノール型エポキシ
樹脂が挙げられる。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型エポキシ樹脂は低粘度である
ため、他のエポキシ樹脂や添加剤の配合に好ましい。

【００１６】炭素炭素二重結合を有する化合物を前駆体
とするエポキシ樹脂としては、脂環式エポキシ樹脂等が
挙げられる。また、これらのエポキシ樹脂をブロム化し
たブロム化エポキシ樹脂も、樹脂の吸水率が低下し耐環
境性が向上する観点から好ましく用いられる。

【００１７】これらエポキシ樹脂は２種以上の混合系で
用いてもよく、モノエポキシ化合物を含有してもよい。
耐熱性、耐水性および作業性のバランスを取る観点か
ら、特に好ましくは以下のエポキシ樹脂の組合わせが好
ましい。すなわち、各種エポキシ樹脂の組成割合を、次
の割合の範囲から選択するものである。

【００１８】ビスフェノールＡ型エポキシ（液状）１０〜４０％ビスフェノールＡ型エポキシ（固形）３０〜６０％フェノールノボラック型エポキシ１５〜４５％エポキシ樹脂のより好ましい組み合わせは、次の３種を
組み合わせることである。

【００１９】１つは、液状のビスフェノールＡ型液状エ
ポキシ樹脂であり、このエポキシ樹脂のエポキシ当量は
通常１５０以上、２３０以下であり、その好ましい使用
量はエポキシ樹脂１００重量部に対して１０〜２５重量
部である。このエポキシ樹脂の使用量が１０重量部より
少ないとプリプレグの粘着性が不足しがちであり、２５
重量部より多いと樹脂粘度が低下し成形時の樹脂フロー
が大きくなる傾向にある。液状のビスフェノールＡ型エ
ポキシ樹脂として、具体的には、エピコート８２８、エ
ピコート８２７（油化シェルエポキシ社製）、ＹＤ１１
５、ＹＤ１２８（東都化成社製）、ＥＰＣ８４０、ＥＰ
Ｃ８５５（大日本インキ化学社製）、ＧＹ２５０、ＧＹ
２６０（チバガイギー社製）、ＤＥＲ３１７、ＤＥＲ３
２４（ダウケミカル社製）等が挙げられる。

【００２０】２つ目は、固形のビスフェノールＡ型エポ
キシ樹脂であり、このエポキシ樹脂のエポキシ当量は通
常４００〜３, ０００であり、その好ましい使用量はエ
ポキシ樹脂１００重量部に対して４０〜６０重量部であ
る。このエポキシ樹脂の使用量が、４０重量部より少な
いと樹脂粘度が低下し成形時の樹脂フローが大きくなり
がちであり、６０部より多いとプリプレグの粘着性およ
び成形体の耐熱性が不足することがある。固形のビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂として、具体的にはエピコー
ト１００１、エピコート１００４、エピコート１００
７、エピコート１００９（油化シェルエポキシ社製）、
ＹＤ０１４、ＹＤ０１７（東都化成社製）、ＥＰＣ１０
５５、ＥＰＣ２０５５、ＥＰＣ７０５０（大日本インキ
化学社製）、ＤＥＲ６６１、ＤＥＲ６６７（ダウケミカ
ル社製）等が挙げられる。

【００２１】３つ目は、フェノールノボラック型エポキ
シ樹脂であり、その好ましい使用量はエポキシ樹脂１０
０重量部に対して１５〜４５重量部である。このエポキ
シ樹脂の使用量が３０重量部より少ないと成形体の耐熱
性が不足しがちであり、５０重量部より多いとプリプレ
グの粘着性が不足することがある。これらフェノールノ
ボラック型エポキシ樹脂としては、具体的にエピコート
１５２、エピコート１５４（油化シェルエポキシ社
製）、ＤＥＮ４３１、ＤＥＮ４３９（ダウケミカル社
製）、ＥＰＣＮ７３８、ＥＰＣＮ８６５（大日本インキ
化学社製）、ＥＰＮ１１３９、ＥＰＮ１２９９（チバガ
イギー社製）等が挙げられる。

【００２２】本発明に使用するエポキシ樹脂組成物を構
成する別の要素のひとつは硬化剤である。硬化剤はエポ
キシ基と反応し得る活性基を有する化合物であればこれ
を用いることができる。アミノ基、酸無水物基、アジド
基、水酸基を有する化合物が好ましく用いられる。

【００２３】例えば、ジシアンジアミド、ジアミノジフ
ェニルスルホンの各種異性体、アミノ安息香酸エステル
類、各種酸無水物、ポリアミド樹脂、フェノールノボラ
ック樹脂、クレゾールノボラック樹脂が挙げられる。ジ
シアンジアミドはプリプレグの保存性が優れるため本発
明には最も適している。その添加量はエポキシ樹脂１０
０部に対して２〜８部が好ましい。

【００２４】エポキシ樹脂芳香族ジアミンを硬化剤とし
て用いると耐熱性良好なエポキシ樹脂硬化物が得られ
る。特に、ジアミノジフェニルスルホンの各種異性体
は、耐熱性の良好な硬化物を必要とする場合に好ましく
使用される。

【００２５】アミノ安息香酸エステル類としては、トリ
メチレングリコールジ−ｐ−アミノベンゾエートやネオ
ペンチルグリコールジ−ｐ−アミノベンゾエートが好ん
で用いられ、ジアミノジフェノルスルホンに比較して耐
熱性に劣るものの、引張伸度、靭性に優れるため用途に
応じて選択して用いられる。メチルヘキサヒドロ無水フ
タル酸に代表される酸無水物を硬化剤として用いると、
耐熱性が高い硬化物を与え、低粘度で作業性に優れたエ
ポキシ樹脂組成物が得られる。フェノールノボラック樹
脂或はクレゾールノボラック樹脂は、これを硬化剤とし
て用いると、分子鎖中に耐加水分解性の優れたエーテル
結合が導入され硬化物の耐湿性が向上するため好まし
い。更に、種々の硬化触媒も併用することができる。そ
の代表的なものとしては、尿素化合物や三フッ化ホウ素
のモノエチルアミン錯体や三級アミン化合物が挙げられ
る。尿素化合物は、ジシアンジアミドを硬化剤として使
用する場合に好ましく使用される。かかる尿素化合物と
しては下式で表される化合物が好適に使用される。

【００２６】

【化１】（式中、ＸおよびＹは水素原子、塩素原子、臭素原子、
メチル基、メトキシ基、エトキシ基、ニトロ基又は−Ｎ
ＨＣＯＮＲ₁（Ｒ₂）、Ｒ₁およびＲ₂はアルキル基、
アリル基、アルコキシ基、アルケニル基またはアラルキ
ル基を示し、Ｒ₁とＲ₂は一緒になって複素環を形成し
てもよい。）このような化合物の具体例としては、次の化合物があげ
られる。すなはち、Ｎ−（３−クロロ−４−メトキシフ
ェニル）−Ｎ，Ｎ´−ジメチル尿素、Ｎ−（４−クロ
ロフェニル）−Ｎ，Ｎ´−ジメチル尿素、Ｎ−（３−ク
ロロ−４−エチルフェニル）−Ｎ，Ｎ´−ジメチル尿
素、Ｎ−（４−クロロフェニル）−Ｎ，Ｎ´−ジプロピ
ル尿素、Ｎ−（３−クロロ−４−メチルフェニル）−
Ｎ，Ｎ´−ジメチル尿素、Ｎ−（３，４−ジクロロフェ
ニル）−Ｎ，Ｎ´−ジメチル尿素、Ｎ−（４−メチル−
３−ニトロフェニル）−Ｎ，Ｎ´−ジメチル尿素、Ｎ−
（４−エトキシフェニル）−Ｎ，Ｎ´−ジメチル尿素、
Ｎ−（４−クロロフェニル−カルバモイル）ピペリジ
ン、Ｎ−（４−クロロフェニル−カルバモイル）モルホ
リンなどである。なかでも３−（３，４−ジクロロフェ
ニル）−１，１−ジメチル尿素が最も有効であり、その
添加量はエポキシ樹脂１００部に対して１〜８部が好ま
しい。

【００２７】プリプレグの成形時の樹脂フローを小さく
するためには、エポキシ樹脂組成物を高粘度化するのも
有効である。エポキシ樹脂組成物を高粘度化する手段と
しては、高分子量のエポキシ樹脂を使用する方法、ポリ
ビニルホルマールなどの熱可塑性樹脂やゴムなどのエラ
ストマーを添加する方法がある。一方、プリプレグはホ
ットメルト法で製造されることが多いが、ホットメルト
法では離型紙などの上に樹脂を均一にコーティングした
樹脂担持シートをシート状の強化繊維の片面または上下
面から挟み込んで加熱・加圧する。この時、樹脂に対し
て大きな剪断力が作用する。ここで、熱可塑性樹脂やエ
ラストマーを添加する方法で得られるエポキシ樹脂組成
物は剪断速度依存性が比較的小さいために、エポキシ樹
脂組成物に対する剪断応力速度が大きい、樹脂担持シー
トの製造時や強化繊維に対する樹脂の含浸時においても
樹脂の粘度が高く、特にコーティング厚みの小さい樹脂
担持シートの製造が困難になったり、強化繊維に対する
樹脂の含浸が困難になったりするという問題が発生する
こともある。また、ポリビニルホルマールなどの熱可塑
性樹脂やゴムなどのエラストマーを添加して高粘度化さ
れたエポキシ樹脂組成物からなるプリプレグを用いて、
釣竿、ゴルフシャフトなどの成形体を作製した場合、そ
の成形体の表面研磨を行なう工程で、研磨時の発熱によ
って削り屑が融着して研磨材が目詰まりするという問題
が発生しやすい。

【００２８】かかる観点から、上述したエポキシ樹脂組
成物において、樹脂フローを小さくし、成形品の表面を
研磨する際に削り屑が融着して研磨材が目詰りするとい
う欠点を解消し工程安定性を良好なものとする観点か
ら、シリカ粒子などの無機粒子を、添加するのがよい。
シリカ粒子を添加したエポキシ樹脂組成物の粘度は、大
きな剪断速度依存性を有し、剪断速度が小さな領域での
樹脂粘度は大きいが、剪断速度が大きくなるに従って樹
脂粘度は急激に小さくなる。したがって、エポキシ樹脂
組成物に対する剪断応力速度が大きい、樹脂担持シート
の製造時や強化繊維に対する樹脂の含浸時においては樹
脂粘度が低下して樹脂コーティングおよび強化繊維に対
する樹脂含浸が容易になるという利点がある。一方、プ
リプレグから繊維強化樹脂成形体を成形する過程では、
一般的な状況では樹脂に作用する剪断力は小さいため、
本発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、かかる場合には
樹脂粘度が高いので成形時における樹脂フローを小さく
できるのである。さらには、シリカ微粒子を添加したエ
ポキシ樹脂組成物では、シリカ粒子の耐熱性が大きいた
めに成形物の研磨時に目詰まりするという問題も解消す
ることができる。

【００２９】エポキシ樹脂組成物にシリカ粒子を添加す
る場合には、その添加量をエポキシ樹脂１００重量部に
対して１〜１５重量部とするのが好ましい。添加量が１
重量部より少ないと高粘度化の効果が不十分となりがち
であり、添加量が１５重量部よりも多くなると、得られ
る繊維強化樹脂成形体の力学物性が低下することがあ
る。シリカ粒子の１次粒径としては１μｍ以下であるこ
とが好ましく、粒径が１μｍよりも大きいと高粘度化の
効果が不十分となる場合がある。なお、通常シリカ粒子
の１次粒径は０．００５μｍ以上である。

【００３０】また、本発明において用いるエポキシ樹脂
組成物は、上記粘度の剪断速度依存性をより適正なもの
とする観点から、次式で示すチクソトロピー指数（Ｔ
Ｉ）を１．２以上、好ましくは１．５以上とするのがよ
い。

【００３１】ＴＩ＝η_0.1／η₁₀ ここで、η_0.1は、７０℃で測定した周波数０．１ヘル
ツにおけるエポキシ樹脂組成物の粘度、η₁₀は、７０℃
で測定した周波数１０ヘルツにおけるエポキシ樹脂組成
物の粘度である。

【００３２】本発明のプリプレグの製法としては、エポ
キシ樹脂組成物をマトリックス樹脂とした公知の技術が
採用できる。樹脂組成物を適当な溶媒に溶かした後にガ
ラス繊維織物に含浸する、いわゆる湿式法（ウエット
法）によってもプリプレグを製造できる。しかし、溶剤
を使用しないホットメルト法を用いると、含浸工程で織
物に対してプレス圧力を作用させられるために織物プリ
プレグのカバーファクターを更に大きくできるので有利
である。ホットメルト法でプリプレグを製造する場合、
エポキシ樹脂組成物を離型紙等の上に均一にコーティン
グした樹脂担持フィルムを織物の片面または両面に貼付
して、圧力と温度をかけて樹脂を織物中に含浸せしめ
る。かかるプリプレグ化工程を経ることによってガラス
繊維織物の開繊、拡幅・偏平化が更に促進され、最終的
にプリプレグのカバーファクターを前記範囲とする織物
プリプレグが製造できるのである。

【００３３】また、この時含浸時の線圧（最大接触圧
力）が１，０００〜４，０００Ｋｇ／ｃｍ、好ましく
は、１，５００〜３，０００Ｋｇ／ｃｍの範囲にあるこ
とが好ましい。線圧が１，０００Ｋｇ／ｃｍ未満である
とプリプレグの含浸性が不十分となることがある。ま
た、プリプレグのカバーファクターが所望の範囲となら
ない場合がある。逆に、線圧が４，０００Ｋｇ／ｃｍを
超えると含浸時に樹脂がはみ出してプリプレグの樹脂含
有率が極端に少なくなったり、ガラス織物を構成する織
糸が曲るという問題が生じる場合がある。

【００３４】ここで、含浸線圧（最大接触圧力）σH
（Ｋｇ／ｃｍ）は円筒−円筒状の同じ材質からなる２本
のロールの場合、Ｈｅｒｔｚの弾性接触論によって次式
で計算されるものである。

【００３５】 σH ＝０．４１８×（Ｐ×Ｅ／Ｌ×ｒ^*）^1/2 式中、Ｐはロールに与える荷重、Ｅはロールの弾性係
数、Ｌはロールの接触長さ、ｒ^*は２本のロールの半径
ｒ₁、ｒ₂から次式によって計算される曲率半径であ
る。

【００３６】（１／ｒ₁）＋（１／ｒ₂）＝１／ｒ^* 得られるプリプレグにおいて、プリプレグ中の樹脂含有
率は３０〜６０重量％であることが好ましい。樹脂含有
率が３０重量％未満であるとプリプレグの含浸性が悪く
なり、成形品中にボイドが発生し力学物性が損なわれる
ことがあり、樹脂含有率が６０重量％を超えると成形品
の重量が大きくなりすぎるので、軽量化の観点からは好
ましくない。

【００３７】本発明の繊維強化樹脂成形体は、エポキシ
樹脂組成物を炭素繊維に含浸してなる一方向プリプレグ
を内層とし、前記ガラス繊維織物プリプレグを外層とし
て積層してなるものである。

【００３８】内層に使用する一方向炭素繊維プリプレグ
においては、前記したガラス織物プリプレグと同様のエ
ポキシ樹脂組成物を用いることが好ましい。

【００３９】炭素繊維としては、ストランド引張試験に
より測定される引張弾性率が２００ＧＰａ以上、好まし
くは２８０ＧＰａ以上、引張強度が３９００ＭＰａ以
上、４４００ＭＰａ以上の物性を有するものが好まし
い。引張弾性率および引張強度がそれぞれ２００ＧＰａ
未満、３９００ＭＰａ未満では得られた繊維強化樹脂管
状体の曲げ強度が低いとともに、所望の特性を発現する
ために厚肉の複合材料を作る必要があり軽量化メリット
が小さくなりがちである。なお、炭素繊維の引張弾性
率、引張強度の上限は、特に限定されるものではない、
比較的入手しやすいのは、それぞれ８００〜９００ＧＰ
ａ以下、８０００〜１００００ＭＰａ以下のものであ
る。

【００４０】本発明において用いる一方向炭素繊維プリ
プレグの樹脂含有率は、プリプレグの含浸性と成形体の
軽量化を考慮すると、２４〜５０重量％であることが好
ましい。

【００４１】本発明の繊維強化樹脂成形体を得るには、
上記した一方向炭素繊維プリプレグをマンドレル等に積
層、巻き付け等の賦型工程を経た後、外層に前記したガ
ラス織物プリプレグを少なくとも１層以上巻き付けた後
に、プレス、オートクレーブあるいはラッピング成形な
どの方法によって加熱成形する。本発明のガラス繊維織
物プリプレグを外層に使用することによって、成形過程
における樹脂フローが抑制されるので、均一な樹脂含有
率を有する成形体を得ることができる。

【００４２】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明する。なお、実施例中、エポキシ樹脂組成物のチクソ
トロピー指数（ＴＩ）、ならびに炭素繊維のストランド
引張弾性率および強度は以下の方法により求めた。

【００４３】（１）エポキシ樹脂組成物のチクソトロピ
ー指数（ＴＩ）レオメトリック社製粘弾性装置ＲＤＡ−IIを使用し、半
径２０ｍｍの平行板間にエポキシ樹脂組成物を挟み込み
７０℃で周波数０．１〜１００Ｈｚまで変化させて得ら
れる周波数−粘度曲線から、周波数０．１Ｈｚの粘度
（η_0.1）と周波数１０Ｈｚの粘度（η₁₀）を読み取り
下式に従って計算した。

【００４４】ＴＩ＝η_0.1／η₁₀ （２）炭素繊維の引張弾性率および強度ＪＩＳＲ−７６０１の樹脂含浸ストランド試験方法に
準じて測定した。樹脂処方としては、“ＢＡＫＥＬＩＴ
Ｅ”ＥＲＬ４２２１／３フッ化ホウ素モノエチルアミン
／アセトン＝１００／３／４部を良く混合して用いた。

【００４５】（実施例１）エポキシ当量１８８である液
状のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エピコート８２
８、油化シェルエポキシ社製）２０Ｋｇ（２０部）、
エポキシ当量？である固形のビスフェノールＡ型エポキ
シ樹脂（エピコート１００１、油化シェルエポキシ社
製）５０Ｋｇ（５０部）、フェノールノボラック型エ
ポキシ樹脂（エピコート１５４、油化シェルエポキシ社
製）３０Ｋｇ（３０部）、ジシアンジアミド（ＤＩＣ
Ｙ−７、日本カーバイド社製）５Ｋｇ（５部）、３−
（３，４−ジクロロフェニル）−１，１−ジメチル尿素
（ＤＣＭＵ−９９、保土ケ谷化学社製）４Ｋｇ（４
部）をニーダー中で撹拌し樹脂組成物を得た。これを離
型紙にコーティングし樹脂担持シートとしたものを用い
た。次いで、一方向に引き揃えた引張強度４９００ＭＰ
ａ、引張弾性率２３０ＧＰａ、単繊維数１２，０００フ
ィラメントの炭素繊維（“トレカ”Ｔ７００ＳＣ、東レ
（株）製）の両側から樹脂担持シートで挟み込んで加熱
加圧含浸し、繊維目付け１００ｇ／ｍ²、樹脂量３５重
量％の一方向炭素繊維プリプレグを作製した。

【００４６】一方、ガラス繊維織物ＷＥＡ−０５Ｅ−１
０５−Ｆ２３６Ｎ（日東紡績社製、目付け４７ｇ／
ｍ²、たて密度５９本／２５ｍｍ、よこ密度４６本／２
５ｍｍ、カバーファクター８６．５％）を、経糸方向に
１．５ｍ／分の速度で走行させながらウオータージェッ
トを使用して開繊、拡幅・偏平化処理をしカバーファク
ター９４．２％のガラス織物を作製した。この時、織物
の緯糸方向に列状に配置した口径０．１ｍｍのノズル緯
糸方向に揺動させながら使用した。また、ノズルのピッ
チは、織物の経糸ピッチの１／３以下であり噴射圧力は
５０Ｋｇ／ｃｍ²とした。

【００４７】この織物を上記樹脂担持シートで両側から
挟み込み、８０℃、２，３００Ｋｇ／ｃｍの線圧で含浸
しカバーファクター９６．０％、樹脂量５０重量％のプ
リプレグを作製した。

【００４８】繊維強化樹脂成形体は以下の手順で成形し
た。すなわち、一方向炭素繊維プリプレグ２枚をお互い
の繊維軸が直交するように重ねあわせてプレスロールに
通し貼着しを得た。次に、外周面にシリコーン系離型剤
を塗布した外径２０ｍｍのマンドレルに、上記の２層プ
リプレグシートを一方の繊維軸とマンドレルの長手軸と
が一致するように３回巻き付けた。更に、マンドレルに
巻き付けた２層プリプレグの上にガラス織物プリプレグ
を１回巻き付け、ポリエステルテープを約２．４Ｋｇの
力を加えながら、かつ２ｍｍずつオーバーラップさせな
がら螺旋状に巻き付けた後、約１３０℃の加熱炉内で約
２時間加熱してエポキシ樹脂を硬化させた。この時の樹
脂フローは２．６％であり、成形体の断面を顕微鏡で観
察したところ樹脂リッチな部分や樹脂欠損部など欠点は
見られなかった。また、得られた１ｍ長さの成形体１０
０本を＃４００ベルトサンダーを使用して研磨したとこ
ろ、研磨材の目詰りによる交換は２回以内であった。

【００４９】（実施例２）実施例１で得られた一方向炭
素繊維プリプレグの２層プリプレグシートを４層に積層
し、実施例１で得られたガラス織物プリプレグ２枚で挟
み込んだ後、約１５０℃に加熱したプレス成形機を使用
して面厚７Ｋｇ／ｃｍ²、保持時間１５分で平板を成形
した。この時の樹脂フローは３．０％であり、成形体の
断面を顕微鏡で観察したところ樹脂リッチな部分や樹脂
欠損部など欠点は見られなかった。また、得られた成形
板１００枚について表面を＃２００サンダーを使用して
研磨したところ、研磨材の目詰りによる交換は不要であ
った。

【００５０】（実施例３）エポキシ樹脂組成物に１次粒
径０．０１２のシリカ微粒子（“アエロジル”２００、
日本アエロジル社製）を５部加えた以外は、実施例１と
同様にしてプリプレグおよび繊維強化樹脂成形体を製造
した。この時の樹脂フローは１．５％であり、成形体の
断面を顕微鏡で観察したところ樹脂リッチな部分や樹脂
欠損部など欠点は見られなかった。また、得られた成形
体１００本を＃４００ベルトサンダーを使用して研磨し
たところ、研磨材の目詰りによる交換は２回以内であっ
た。（比較例１）ガラス繊維織物ＷＥＡ−０５Ｅ−１０５−
Ｆ２３６Ｎ（日東紡績社製、目付け４７ｇ／ｍ²、たて
密度５９本／２５ｍｍ、よこ密度４６本／２５ｍｍ、カ
バーファクター８６．５％）を開繊、拡幅・偏平化処理
をせずにそのまま使用し、実施例１と同様の方法でプリ
プレグ化してカバーファクター８８％のガラス繊維織物
プリプレグを製造した。次いで、実施例１と同様の方法
で繊維強化樹脂成形体を作製した。この時の樹脂フロー
は１８．５％であり、成形体の断面を顕微鏡で観察した
ところ樹脂リッチな部分や樹脂欠損部などの欠点が多数
見られた。

【００５１】（比較例２）エポキシ樹脂組成物に、ポリ
ビニルホルマール（“ビニレックＫ”、チッソ社製）を
２０部加えた以外は、比較例１と同様にしてプリプレグ
および繊維強化樹脂成形体を製造した。この時の樹脂フ
ローは０．５％であり、成形体の断面を顕微鏡で観察し
たところ樹脂リッチな部分や樹脂欠損部など欠点は見ら
れなかった。しかし、得られた成形体１００本をベルト
サンダーを使用して研磨したところ、削り屑の融着によ
る研磨材の目詰りが顕著になり、研磨材の交換は３５回
にのぼった。

【００５２】

【発明の効果】本発明により、樹脂フローを小さくした
成形が可能となり、成形品の樹脂含有量のバラツキを小
さくし成型品の曲げ強度を高くすることできる。また、
樹脂フローを小さくするために熱可塑性樹脂やゴムなど
の添加を必要としないので、成形品の表面を研磨する際
に削り屑が融着して研磨材が目詰りするという欠点もな
くなる。さらに、本発明により、サーフボード、スキー
板、スノーボード、ゴルフシャフト、テニスラケット、
釣り竿、自転車フレームなどのスポーツ用途および産業
用途や航空宇宙用途に好適な、樹脂含有率のバラツキが
小さく曲げ強度の高い繊維強化樹脂成形体および該成形
体の成形に好適なプリプレグを提供することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｃ０８Ｋ 7/14 Ｂ２９Ｃ 67/14 Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス繊維織物にエポキシ樹脂組成物を含
浸してなる、カバーファクターが９３〜９９．８％であ
るプリプレグ。
【請求項２】エポキシ樹脂組成物を炭素繊維に含浸して
なる一方向プリプレグを内層とし、請求項１記載のプリ
プレグを外層として積層してなる繊維強化樹脂成形体。
【請求項３】エポキシ樹脂組成物を炭素繊維に含浸して
なる一方向プリプレグを内層とし、請求項１記載のプリ
プレグを外層として積層することを特徴とする繊維強化
樹脂成形体の製造方法。