JPS585925B2 - Epoxy resin composition for carbon fiber prepreg - Google Patents

Epoxy resin composition for carbon fiber prepreg

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JPS585925B2
JPS585925B2 JP8960478A JP8960478A JPS585925B2 JP S585925 B2 JPS585925 B2 JP S585925B2 JP 8960478 A JP8960478 A JP 8960478A JP 8960478 A JP8960478 A JP 8960478A JP S585925 B2 JPS585925 B2 JP S585925B2
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epoxy resin
prepreg
resin
weight
manufactured
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孝之 田中
毅 南沢
芳泰 松本
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Teijin Ltd
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Toho Beslon Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は優れたコンポジット注能を有し、かつ比較的低
温で硬化し、同時に可使時間が長い新規な炭素繊維プリ
プレグ用エポキシ樹脂組成物に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a novel epoxy resin composition for carbon fiber prepreg that has excellent composite pourability, cures at a relatively low temperature, and has a long pot life.

炭素繊維は軽量でしかも高強度、高弾性を有するという
特徴をもつため複合材料の補強材として注目をあび、こ
れを用いる炭素繊維強化複合材料がスポーツ、レジャー
用品、航空機等に広く使用されつつある。
Because carbon fiber is lightweight, has high strength, and high elasticity, it has attracted attention as a reinforcing material for composite materials, and carbon fiber-reinforced composite materials using carbon fiber are being widely used in sports, leisure goods, aircraft, etc. .

従来、炭素繊維で補強された熱硬化注樹脂複合体で成形
物を製造する一方法として、一方向に配列された炭素繊
維にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた、いわ
ゆるプリプレグを作り、これを所定の角度に積層して加
熱加圧して硬化させ成形品とする方法が知られている。
Conventionally, one method of manufacturing molded products using a thermosetting resin composite reinforced with carbon fibers is to create a so-called prepreg in which carbon fibers arranged in one direction are impregnated with a thermosetting resin such as epoxy resin. A known method is to stack these materials at a predetermined angle and heat and press them to harden them to form a molded product.

このプリプレグに要求される諸特性としては、成形品の
物性が優れていることはもちろんであるが、同時に室温
でできる限り可使時間が長く、かつ硬化温度が低く硬化
速度が早いことが挙げられる。
The properties required of this prepreg include not only excellent physical properties of the molded product, but also a pot life as long as possible at room temperature, a low curing temperature, and a fast curing speed. .

すなわち、室温における可使時間が長いことは貯蔵安定
性に優れ取扱いを容易にする点で大きなメリットである
That is, a long pot life at room temperature is a great advantage in terms of excellent storage stability and ease of handling.

また硬化温度が低いことはプリプレグと他の材料、例え
ば金属とを同時接着硬化させる(コーキュアー)場合、
炭素繊維強化複合材料と金属との熱膨脹による残留応力
を少なくする等応用によっては必須条件であり、さらに
硬化速度はそのまま生産性につながるものである。
In addition, the low curing temperature means that when simultaneously adhering and curing prepreg and other materials such as metal (cocure),
This is an essential condition for some applications, such as reducing residual stress due to thermal expansion between the carbon fiber reinforced composite material and the metal, and the curing speed directly leads to productivity.

これらの条件を全て満足させることは極めて困難なこと
であるが、本発明者らは鋭意検討の結果、本発明に到達
したものである。
Although it is extremely difficult to satisfy all of these conditions, the present inventors have arrived at the present invention as a result of intensive studies.

すなわち、本発明は、下記〔A〕〔B〕〔C〕及びCD
)を含む炭素繊維プリプレグ用エポキシ樹脂組成物であ
って、 (A)フェノール・ノボラツク型エポキシ樹脂CB)ビ
スフェノールA型エポキシ樹脂 〔C〕ジシアンジアミド (D)3−(3.4ジクロルフエニル)−1.1−Nジ
メチル尿素 モして〔A〕+〔B〕の樹脂混合物は80℃における粘
度が30〜300ポイズでありフェノール・ノボラツク
型エポキシ樹脂を少なくとも50重量%含有し、かつ〔
A〕+〔B〕の樹脂混合物100重量部に対し〔C〕と
〔D〕をおのおの0.5〜6重量部含有してなるもので
ある。
That is, the present invention covers the following [A] [B] [C] and CD
) An epoxy resin composition for carbon fiber prepreg, comprising (A) phenol-novolak type epoxy resin CB) bisphenol A type epoxy resin [C] dicyandiamide (D) 3-(3.4 dichlorophenyl)-1.1 -N dimethyl urea, [A] + [B] resin mixture has a viscosity of 30 to 300 poise at 80°C, contains at least 50% by weight of a phenolic novolac type epoxy resin, and [
[C] and [D] are each contained in an amount of 0.5 to 6 parts by weight per 100 parts by weight of the resin mixture of A]+[B].

このような樹脂組成物は、炭素繊維を強化材としたコン
ポジット用プリプレグとしたときに可使時間が長く、適
度の粘着性を有し、取扱上好適であるとともに、硬化温
度が低くかつ硬化速度が早い。
Such a resin composition has a long pot life, moderate tackiness, and is suitable for handling when used as a prepreg for a composite reinforced with carbon fiber, and has a low curing temperature and a fast curing speed. is fast.

更にコンポジットとしたときに高い層間剪断強度(IL
SS)が得られる。
Furthermore, when made into a composite, it has high interlaminar shear strength (IL
SS) is obtained.

本発明におけるフェノール・ノボラツク型エポキシ樹脂
は公知のものを用いることができ、具体的には例えば、
エピコート152、エピコート154(シェル化学社製
)、アラルダイトEPN1138、EPN1139(チ
バガイギー社製)、ダウエポキシDEN431、DEN
438、DEN439(ダウケミカル社製)、EPPN
201(日本化薬社製)、エピクロンN740(大日本
インキ化学工業社製)等が挙げられる。
As the phenol-novolak type epoxy resin in the present invention, known ones can be used, and specifically, for example,
Epikote 152, Epicoat 154 (manufactured by Shell Chemical Co., Ltd.), Araldite EPN1138, EPN1139 (manufactured by Ciba Geigy), Dowepoxy DEN431, DEN
438, DEN439 (manufactured by Dow Chemical Company), EPPN
201 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), Epiclon N740 (manufactured by Dainippon Ink Chemical Industries, Ltd.), and the like.

また、ビスフェノールA型エポキシ樹脂は公知のものを
用いることができ、具体的には例えば、エピコート82
8、エピコート834、エピコート827、エピコート
1001、エピコート1002、エピコート1004、
エピコート1007、エピコート1009(シェル化学
社製)、 アラルダイトCY205,CY230,CY232,C
Y221,GY257,GY252,GY255,GY
250,GY260,GY280,アラルダイト607
1、アラルダイト7071、アラルダイ}7072(チ
バガイギー社製)、ダウエポキシDER331,DER
332,DER662,DER663U,DER662
U(ダウケミカル社製)、エピクロン840,850,
855,860,1050,3050,4050705
0,(大日本インキ化学工業社製)、エポトートYD−
115,YD−115CA,YD−117,YD−12
1,YD−127,YD−128,YD−128CA,
YD−128S,YD−134,YD−001Z,YD
−011,YD−012,YD−014,YD−014
ES,YD−017,YD−019,YD−020,Y
D−002(東都化成社製)等が挙げられる。
In addition, known bisphenol A epoxy resins can be used, and specifically, for example, Epicoat 82
8, Epicote 834, Epicote 827, Epicote 1001, Epicote 1002, Epicote 1004,
Epicoat 1007, Epicoat 1009 (manufactured by Shell Chemical Co., Ltd.), Araldite CY205, CY230, CY232, C
Y221, GY257, GY252, GY255, GY
250, GY260, GY280, Araldite 607
1. Araldite 7071, Araldite 7072 (manufactured by Ciba Geigy), Dowepoxy DER331, DER
332, DER662, DER663U, DER662
U (manufactured by Dow Chemical Company), Epicron 840, 850,
855, 860, 1050, 3050, 4050705
0, (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals), Epotote YD-
115, YD-115CA, YD-117, YD-12
1, YD-127, YD-128, YD-128CA,
YD-128S, YD-134, YD-001Z, YD
-011, YD-012, YD-014, YD-014
ES, YD-017, YD-019, YD-020, Y
Examples include D-002 (manufactured by Toto Kasei Co., Ltd.).

前記のフェノール・ノボラツク型エポキシ樹脂およびビ
スフェノールA型エポキシ樹脂はそれぞれ1種又は2種
以上用いることができる。
The above-mentioned phenol novolak type epoxy resin and bisphenol A type epoxy resin can each be used singly or in combination of two or more.

本発明のエポキシ樹脂組成物において、フェノール・ノ
ボラツク型エポキシ樹脂〔A〕とビスフェノールA型エ
ポキシ樹脂〔B〕の樹脂混合物に対し〔A〕のフェノー
ル・ノボラツク型エポキシ樹脂を少なくとも50重量%
含有させる必要がある。
In the epoxy resin composition of the present invention, at least 50% by weight of the phenol-novolac type epoxy resin [A] is contained in the resin mixture of the phenol-novolac type epoxy resin [A] and the bisphenol A-type epoxy resin [B].
It is necessary to contain it.

下表に示すように50重量%未満の場合には高いILS
S値が得られない。
As shown in the table below, if it is less than 50% by weight, the ILS is high.
S value cannot be obtained.

第1表から明らかなようにフェノール・ノボラツク型樹
脂の含有量は大きくなるとILSSが向上するが、該樹
脂のみでは耐衝撃性は劣るので、ビスフェノールA型樹
脂を含ませる必要がある。
As is clear from Table 1, the ILSS improves as the content of the phenol novolak type resin increases, but since the impact resistance is poor with this resin alone, it is necessary to include a bisphenol A type resin.

フェノール・ノボラツク型樹脂の含有量の上限は通常9
5重量%位までである。
The upper limit of the content of phenolic novolac type resin is usually 9
Up to about 5% by weight.

ビスフェノールA型エポキシ樹脂は種々のグレード(固
形、半固形、種々の粘度の液状)がそろっており、プリ
プレグのタック(1ack)を調整するのに好都合であ
る。
Bisphenol A type epoxy resins are available in various grades (solid, semi-solid, liquid with various viscosities) and are convenient for adjusting the tack (1ack) of prepregs.

本発明においてエポキシ樹脂混合物の粘度は30〜30
0ポイズ(80℃)である。
In the present invention, the viscosity of the epoxy resin mixture is 30 to 30
It is 0 poise (80°C).

プリプレグを用いて成形する場合、60〜90℃のいわ
ゆるプレキュア一段階で脱泡が行われるが、ここでの溶
融粘度が300ポイズ(80℃)を越えると、脱泡が困
難であり、DICYの粒径に関係なく、成形物中にボイ
ドが残りコンポジツト性能は低下する。
When molding using prepreg, defoaming is performed in a so-called precure step at 60 to 90°C, but if the melt viscosity exceeds 300 poise (80°C), defoaming is difficult, and DICY Regardless of particle size, voids remain in the molded product and composite performance deteriorates.

又このような高粘度の樹脂を含浸したプリプレグは、硬
く、タックが弱く、柔軟注に欠け取扱性が悪い。
Further, prepreg impregnated with such a high viscosity resin is hard, has weak tack, lacks flexibility and is difficult to handle.

更にこのような樹脂を用いホットメルト法でプリプレグ
とすると、樹脂の流動性が低くこのため繊維への含浸が
困難で、含浸時の温度、押圧力を高めなければならない
Furthermore, when such a resin is used to make a prepreg using a hot melt method, the fluidity of the resin is low, which makes it difficult to impregnate fibers, and the temperature and pressing force during impregnation must be increased.

一方、エポキシ樹脂混合物の粘度が30ポイズ(80℃
)未満では製造したプリプレグのタックが強すぎ、取扱
注が悪いとともに成形時樹脂の流失が多くコンポジット
性能が低下する。
On the other hand, the viscosity of the epoxy resin mixture was 30 poise (80°C
), the tack of the manufactured prepreg will be too strong, resulting in poor handling and resin loss during molding, resulting in poor composite performance.

特に好ましい樹脂粘度は150〜30ポイズ(80℃)
である。
Particularly preferred resin viscosity is 150 to 30 poise (80°C)
It is.

硬化剤としてジシンジアミド(以下DICYと記す)、
硬化促進剤として3−(3.4−ジクロルフエニル)−
1.1−Nジメチル尿素(以下DMUと記す)を用いる
ことにより室温(20℃)で2カ月の可使時間を有し、
かつ120〜135℃という比較的低い温度で60〜9
0分完全硬化する。
Disindiamide (hereinafter referred to as DICY) as a curing agent,
3-(3,4-dichlorophenyl)- as a curing accelerator
1. It has a pot life of 2 months at room temperature (20°C) by using 1-N dimethylurea (hereinafter referred to as DMU),
and 60-9 at a relatively low temperature of 120-135℃
Fully cure for 0 minutes.

従来、プリプレグは一般に可使時間が長い(1ケ月以上
)ものは硬化温度が高く(150〜200℃)、逆に低
温(100〜150℃)硬化性のものは、可使時間が短
かった(1週間以)が、本発明の組成物を用いたプリプ
レグは、硬化温度が低く且つ可使時間が長いという特注
を有している。
Previously, prepregs that had a long pot life (1 month or more) had a high curing temperature (150-200℃), and conversely, prepregs that could be cured at low temperatures (100-150℃) had a short pot life ( prepregs using the compositions of the present invention have the advantage of low curing temperatures and long pot life.

硬化促進剤としてはモノクロルフエニル−1.1一Nジ
メチル尿素、イミダゾール化合物(例えば2−エチル−
4−メチルイミダゾール、2−メチルイミダゾール)、
ベンジルジメチルアミン等が知られているが、低温硬化
性および可使時間の点で本発明の3−(3.4−ジクロ
ルフエニル)−1.1−Nジメチル尿素が最もすぐれて
いる。
As curing accelerators, monochlorophenyl-1.1-N dimethylurea, imidazole compounds (for example, 2-ethyl-
4-methylimidazole, 2-methylimidazole),
Although benzyldimethylamine and the like are known, the 3-(3.4-dichlorophenyl)-1.1-N dimethylurea of the present invention is the best in terms of low temperature curability and pot life.

本発明においてDICYおよびDMUはエポキシ樹脂混
合物100重量部に対しおのおの0.5〜6重量部含有
させる。
In the present invention, DICY and DMU are each contained in an amount of 0.5 to 6 parts by weight per 100 parts by weight of the epoxy resin mixture.

各0.5重量部未満の場合は、硬化速度が遅く成形に時
間がかかり、各6重量部を越える場合はコンポジツト性
能が低下する。
If the amount is less than 0.5 parts by weight, the curing speed will be slow and it will take time to mold, and if it exceeds 6 parts by weight, the composite performance will deteriorate.

このことを示すと下表の通りである。This is shown in the table below.

またDICYとDMUの重量比もコンポジット注能に影
響を与える。
The weight ratio of DICY and DMU also affects composite pourability.

コンポジット性能に関しては、DMUの方を多量用いる
と一層良好な結果が得られることを本発明者らは確認し
ている。
Regarding composite performance, the inventors have confirmed that better results can be obtained by using a larger amount of DMU.

すなわちDICY/DMU=3/5では低圧成形法(1
kg/cm2)でも得られた成形物中にはほとんどボイ
ドが存在せずコンポジット性能も優れている。
In other words, when DICY/DMU=3/5, the low pressure molding method (1
kg/cm2), there are almost no voids in the molded product obtained, and the composite performance is excellent.

本発明のエポキシ樹脂組成物は炭素繊維プリプレグの製
造に使用されるものである。
The epoxy resin composition of the present invention is used for producing carbon fiber prepreg.

プリプレグの製造法には溶剤法とホットメルト法とがあ
る。
Prepreg manufacturing methods include a solvent method and a hot melt method.

溶剤法は樹脂組成物を溶剤に溶かし樹脂溶液を炭素繊維
に含浸させてプリプレグを製造する。
In the solvent method, a prepreg is manufactured by dissolving a resin composition in a solvent and impregnating carbon fibers with the resin solution.

これに対しホットメルト法は、溶剤を用いないで、樹脂
組成物を加熱溶融しその状態で炭素繊維に含浸させるも
のである。
On the other hand, the hot-melt method involves heating and melting a resin composition and impregnating it into carbon fibers in that state, without using a solvent.

溶剤法とホットメルト法は、後述するように、それぞれ
特色を有し7ているが、本発明のエポキシ樹脂組成物を
使用していずれの方法によっても好適に炭素繊維プリプ
レグを製造することができる。
As described below, the solvent method and the hot melt method each have their own characteristics, but carbon fiber prepregs can be suitably produced using either method using the epoxy resin composition of the present invention. .

本発明の樹脂組成物を用いて溶剤法にてプリプレグを製
造する場合はDICYは樹脂とともに溶剤に溶解するか
らDICYの粒度は問題とはならないが、ホットメルト
法によりプリプレグを製造する場合には、プリプレグ中
のDICYの粒度がコンポジッ これは、樹脂組成物の加熱展延がDICYの融点(21
0℃)以下の温度で行われるため、DICYが固形のま
まプリプレグ中に分散するが、DICYの粒度が太きい
と硬化反応が不均一となり成形物ボイドが生じやすい。
When producing prepreg using the resin composition of the present invention by a solvent method, the particle size of DICY does not matter because DICY is dissolved in the solvent together with the resin, but when producing prepreg by a hot melt method, The particle size of DICY in the prepreg is composite.
Since the curing process is carried out at a temperature below 0° C., DICY is dispersed in the prepreg in a solid state. However, if the particle size of DICY is large, the curing reaction becomes uneven and voids are likely to occur in the molded product.

DICYの粒度を100μ以下、特に好ましくは10μ
以下にDICYの結晶を粉砕して細かくした場合プリプ
レグ中の空洞ならびに低圧成形物中のボイドがほとんど
なくなりコンポジット物注が一層向上する。
The particle size of DICY is 100μ or less, particularly preferably 10μ.
If the crystals of DICY are crushed into fine particles, the cavities in the prepreg and the voids in the low-pressure molded product will be almost eliminated, and the pourability of the composite will be further improved.

FRP成形物中のボイドの有無は、その成形物の性能へ
の信頼度にとって極めて重要な要因であり、品質検査の
最重点項目の一つであるため、超音波あるいはソフトX
線等を使ってその検出が行なわれている。
The presence or absence of voids in FRP molded products is an extremely important factor for reliability in the performance of the molded product, and is one of the most important items in quality inspection.
Detection is performed using lines, etc.

DICYとDMUの配合量と配合比ならびにDICYの
結晶を細かくすることにより、さらにプレキュア一段階
での樹脂組成物の溶融粘度を規定することにより、プリ
プレグ品質ならびにコンポジツト性能を高め成形物への
信頼度を高めることができ、本発明の意義は極めて大き
いものである。
By making the blending amount and blending ratio of DICY and DMU fine, as well as the crystals of DICY, and further regulating the melt viscosity of the resin composition at the first stage of precure, we can improve prepreg quality and composite performance, and improve the reliability of molded products. Therefore, the significance of the present invention is extremely large.

次に本発明の樹脂組成物を用いて炭素繊維プリプレグを
製造する方法について説明する。
Next, a method for producing carbon fiber prepreg using the resin composition of the present invention will be explained.

プリプレグの製造方法としては、一般に樹脂組成物を溶
剤に溶かして炭素繊維に含浸させて製造する、いわゆる
溶剤法と、溶剤を用いず樹脂組成物を加熱溶融した状態
で炭素繊維に含浸させる、いわゆるホットメルト法があ
る。
Prepreg manufacturing methods generally include the so-called solvent method, in which a resin composition is dissolved in a solvent and impregnated into carbon fibers, and the so-called solvent method, in which a resin composition is heated and melted without using a solvent and then impregnated into carbon fibers. There is a hot melt method.

溶剤を用いる方法は溶剤の蒸発拡散による作業環境の悪
化ならひにその防護対策設備による設備費の上昇、溶剤
の引火性による防災上の欠点、溶剤回収装置による設備
費の上昇および溶剤蒸発後プリプレグ中の残存する微量
の溶剤が成形物のボイド原因となり、物性の低下をきた
す等製造工程、経済性、プリプレグ品質の面からいくつ
かの根本的な欠点を有している。
Methods using solvents deteriorate the working environment due to evaporation and diffusion of the solvent, increase equipment costs due to protective equipment, drawbacks in terms of disaster prevention due to the flammability of the solvent, increase equipment costs due to solvent recovery equipment, and reduce prepreg after the solvent evaporates. The small amount of solvent remaining in the molded product causes voids in the molded product, resulting in deterioration of physical properties, and has some fundamental drawbacks from the aspects of the manufacturing process, economic efficiency, and prepreg quality.

しかるにホットメルト法は溶剤法のこれらの欠点を解決
できる利点をもっている。
However, the hot melt method has the advantage of overcoming these drawbacks of the solvent method.

しかしながら同時にホットメルト法では製造できない高
粘度の樹脂組成物を用いたプリプレグの製造あるいは織
物のごときホットメルト法では樹脂の含浸が困難な形態
をとる繊維のプリプレグ化の場合は溶剤法が有効である
However, at the same time, the solvent method is effective for manufacturing prepregs using highly viscous resin compositions that cannot be manufactured using the hot melt method, or for preparing prepregs for fibers that are difficult to impregnate with resin using the hot melt method, such as textiles. .

したがって用いる繊維の形態および樹脂の性質によって
どの方式をとるか決定するのが適当である。
Therefore, it is appropriate to decide which method to use depending on the form of the fibers used and the properties of the resin.

本発明樹脂組成物を用いて溶剤法によってプリプレグを
製造する場合には、アセトン、メチルエチルケトン、メ
チルセロソルブ等の溶剤に該樹脂組成物を、濃度40〜
60%に溶解し、通常の方法で炭素繊維の織物等に含浸
させる。
When producing a prepreg by a solvent method using the resin composition of the present invention, the resin composition is added to a solvent such as acetone, methyl ethyl ketone, or methyl cellosolve at a concentration of 40 to
It is dissolved in 60% and impregnated into carbon fiber fabrics etc. using a conventional method.

ホットメルト法による一方向炭素繊維プリブレグの製造
法について具体的に説明する。
A method for producing a unidirectional carbon fiber prepreg using a hot melt method will be specifically described.

フェノール・ノボラツク型エポキシ樹脂を50重量%以
上含有し、かつ80℃における溶融粘度が30〜300
ポイズになるよう配合調整された樹脂混合物に、まず、
予め100μ以下、特に好ましくは10μ以下に微粉化
されたDICYを添加し加熱下にロールミル又は二一グ
ーにて混練し、次いて所定量のDMUを添加して充分混
練する。
Contains 50% by weight or more of phenolic novolac type epoxy resin and has a melt viscosity of 30 to 300 at 80°C
First, add a resin mixture that has been blended to make a poise.
DICY, which has been pulverized in advance to 100 μm or less, particularly preferably 10 μm or less, is added and kneaded in a roll mill or a twenty-one gourd while heating, and then a predetermined amount of DMU is added and thoroughly kneaded.

この際DICYとDMUを同時に添加して混練すると勲
履歴により町使時間が短かくなるため好ましくない。
At this time, it is not preferable to add DICY and DMU at the same time and knead them because it will shorten the time required for the machining process.

混練された樹脂組成物はフイルムコーターにて離型紙(
シリコンでコーティングした紙)上にコーティングする
The kneaded resin composition is coated with release paper (
coated on silicone-coated paper).

この樹脂コーティングした離型紙上に炭素繊維を一定の
間隔で平行に導入し、その上に離型紙を導入し、80〜
150℃好ましくは100〜130℃に加熱された加熱
板上を5〜120秒通す。
Carbon fibers were introduced in parallel at regular intervals onto this resin-coated release paper, and the release paper was introduced on top of the carbon fibers.
Pass over a hot plate heated to 150°C, preferably 100 to 130°C, for 5 to 120 seconds.

この時80℃以下では樹脂が充分軟化せず次の工程で炭
素繊維への樹脂の含浸が不充分となるばかりでなく、炭
素繊維を充分押し広げることができず隣接した繊維と繊
維の密着、接合が不充分で製造したプリプレグに割れ目
が存在しやすい。
At this time, if the temperature is below 80°C, the resin will not be sufficiently softened and the carbon fibers will not be sufficiently impregnated with the resin in the next step, and the carbon fibers will not be able to be spread out sufficiently, resulting in adhesion between adjacent fibers. Cracks tend to exist in the manufactured prepreg due to insufficient bonding.

また150℃以上では樹脂の粘度が低すぎて流れやすく
なり、トラブルの原因となるばかりでなく硬化反応が急
速に進むおそれがある。
Moreover, at 150°C or higher, the viscosity of the resin is too low and it flows easily, which may not only cause trouble but also cause the curing reaction to proceed rapidly.

加熱板上を通って樹脂の粘度を下げた後40〜150℃
、好ましくは50〜90℃に加熱されたプレスローラー
で0.1〜100kg/cm、好ましくは2〜6kg/
cmの線圧でプレスし繊維に樹脂を含浸させ同時に繊維
を押し広げてシート状プリプレグを製造するものである
40-150℃ after passing over a heating plate to lower the viscosity of the resin
, preferably 0.1 to 100 kg/cm, preferably 2 to 6 kg/cm with a press roller heated to 50 to 90°C.
A sheet-like prepreg is produced by pressing with a linear pressure of cm to impregnate the fibers with resin and simultaneously pushing the fibers apart.

シート状プリプレグの品質のうち、割れ目が存在しない
ということは最も難しい点である。
The most difficult aspect of sheet prepreg quality is the absence of cracks.

特に炭素繊維の目付が80g/m2以下の非常に薄いブ
リプレグシ一トの製造の際は割れ目が発生しやすい。
In particular, cracks are likely to occur when manufacturing very thin brippreg sheets with a carbon fiber basis weight of 80 g/m2 or less.

本発明者らはこれら薄いブリプレグシートを割れ目がな
く安定して製造できる方法を鋭意検剖した結果、開繊注
の良好な炭素繊維を用いることにより炭素繊維への樹脂
の含浸ならびに炭素繊維の押し広げが非常にスムースに
行なわれ、隣接した炭素繊維ヤーンの密着・接合・重な
り合いが充分で、割れ目のないブリプレグシートがより
緩和な製造条件で安定して製造可能となった。
The inventors of the present invention have carefully investigated a method for stably manufacturing these thin Bripreg sheets without cracks, and found that by using carbon fibers with good opening properties, it is possible to impregnate carbon fibers with resin and to form carbon fibers. The spreading process was extremely smooth, and the adjoining carbon fiber yarns had sufficient adhesion, bonding, and overlapping, making it possible to stably produce a crack-free Bripreg sheet under milder production conditions.

以下本発明を実施例によって詳細に説明する。The present invention will be explained in detail below using examples.

実捲例 1 〔A〕アラルダイトEPN1138(フェノール・ノボ
ラツク型エポキシ樹脂、チバガイギー社製)70重量部
、〔B〕エピコート1002(ビスフェノールA型エポ
キシ樹脂、シェル化学社製20重量部、エピコート82
8(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、シェル化学社製
)10重量部を混合して樹脂混合物(100ポイズ、8
0℃)を得た。
Actual winding example 1 [A] Araldite EPN1138 (phenol novolac type epoxy resin, manufactured by Ciba Geigy) 70 parts by weight, [B] Epicoat 1002 (bisphenol A type epoxy resin, manufactured by Shell Chemical Co., Ltd. 20 parts by weight, Epicoat 82)
8 (bisphenol A type epoxy resin, manufactured by Shell Chemical Co., Ltd.) to form a resin mixture (100 poise, 8
0°C) was obtained.

これに硬化剤ジシアンジアミド3重量部硬化促進剤3−
(3.4ジクロルフエニル)−1.1−Nジメチル尿素
5重量部をアセトン/エチレングリコールモノメチルエ
ーテル=1/1の混合溶剤に溶かし40%溶液とした。
Add to this 3 parts by weight of the curing agent dicyandiamide and 3 parts by weight of the curing accelerator.
Five parts by weight of (3.4dichlorophenyl)-1.1-N dimethylurea was dissolved in a mixed solvent of acetone/ethylene glycol monomethyl ether=1/1 to form a 40% solution.

この樹脂溶液に炭素繊維織物(東邦ベスロン社製#31
00)を浸し樹脂を含浸させた後、90〜100℃に加
勲して脱溶剤し織物プリプレグを作成した。
Carbon fiber fabric (#31 manufactured by Toho Bethlon Co., Ltd.) was added to this resin solution.
00) and impregnated with resin, the fabric was heated to 90 to 100°C to remove the solvent, thereby producing a fabric prepreg.

この織物プリプレグは可使時間が2か月(20℃)であ
り、このものを130℃、7kg/cm2、90分の硬
化条件で成形し,た成形物の物性は次のとおりであった
This fabric prepreg had a pot life of 2 months (20°C), and was molded under curing conditions of 130°C, 7 kg/cm2, and 90 minutes, and the physical properties of the molded product were as follows.

なお、織物プリプレグを用いた場合は、織物がタテ、ヨ
コの二方向である関係上、一方向プリプレグの場合より
成形物の諸物性値はかなり低くなるのが本来である。
Note that when a woven prepreg is used, since the woven fabric is oriented in two directions, vertical and horizontal, the physical properties of the molded product are naturally much lower than in the case of a unidirectional prepreg.

したがって、例えば前記ILSSの6.3kg/mm2
はフェノール・ノボラツク型エポキシ樹脂を含有しない
従来の場合に比し優れたものである。
Therefore, for example, the ILSS of 6.3 kg/mm2
is superior to the conventional case which does not contain a phenolic novolac type epoxy resin.

特に高温におけるILSSの向上が著しい。In particular, the improvement in ILSS at high temperatures is remarkable.

実施例 2 CA)アラルダイトEPN1138(フエノール・ノボ
ラツク型エポキシ樹脂、チバガイギー社製)70重量部
、〔B〕エピコート1002(ビスフェノールA型エポ
キシ樹脂、シェル化学社製)20重量部、エピコート8
28(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、シェル化学社
製)10重量部よりなるエポキシ樹脂混合物を90℃で
ニーダーにて混練した。
Example 2 CA) Araldite EPN1138 (phenol novolak type epoxy resin, manufactured by Ciba Geigy) 70 parts by weight, [B] Epicoat 1002 (bisphenol A type epoxy resin, manufactured by Shell Chemical Co., Ltd.) 20 parts by weight, Epicoat 8
An epoxy resin mixture consisting of 10 parts by weight of Bisphenol A epoxy resin No. 28 (bisphenol A type epoxy resin, manufactured by Shell Chemical Co., Ltd.) was kneaded in a kneader at 90°C.

得られた樹脂混合物の粒度は100ポイズ(80℃)で
あった。
The particle size of the resulting resin mixture was 100 poise (80°C).

このものに100μ以下に微粉化した硬化剤ジシアンジ
アミド3重量部を添加してロールミル上で混練した。
To this was added 3 parts by weight of the curing agent dicyandiamide, which was pulverized to 100 μm or less, and kneaded on a roll mill.

次に硬化促進剤3−(3.4−ジクロルフエニル)−1
.1−Nジメチル尿素5重量部を添加して混練してエポ
キシ樹脂組成物を得た。
Next, the curing accelerator 3-(3.4-dichlorophenyl)-1
.. 5 parts by weight of 1-N dimethylurea was added and kneaded to obtain an epoxy resin composition.

この組成物をフイルムコーターにて離型紙上にコーティ
ングし、この上に等間隔で、かつ平行に炭素繊維(東邦
ベスロン社製、ベスファイトHTA−7−6000)を
配ダルその上に離型紙をおき、120℃に加熱された加
熱板上にローラーで軽く押えながら30秒間通し樹脂の
粘度を下げた後90℃に加熱されたプレスローラーによ
り4kg/cmの線圧でプレスしシート状プリプレグを
製造した。
This composition was coated on a release paper using a film coater, and carbon fibers (Besphite HTA-7-6000, manufactured by Toho Beslon Co., Ltd.) were coated on this at equal intervals and in parallel. The viscosity of the resin is lowered by passing it on a heating plate heated to 120°C for 30 seconds while lightly pressing it with a roller, and then pressing it with a linear pressure of 4 kg/cm using a press roller heated to 90°C to produce a sheet prepreg. did.

このブリプレグシ一トは電顕観察の結果、内部に空洞は
全く認められず、可使時間は2か月(20℃)であった
As a result of electron microscopy observation of this Bripreg sheet, no cavities were observed inside, and the pot life was 2 months (20° C.).

このものを用いて130℃、7kg/cm2、90分の
硬化条件で成形した成形物の物性は次のとおりであった
This material was molded under curing conditions of 130° C., 7 kg/cm 2 and 90 minutes, and the physical properties of the molded product were as follows.

曲げ強度 168kg/mm2 曲げ弾性率 13.5T/mm2 ILSS 9.9kg/mm2(室温)ILSS
7.6kg/mm2(80℃)Vf
60% また、このブリプレグシ一トを70℃、真空約1kg/
cm2、30分、次いで130℃、加圧1kg/cm2
、90分の低圧の硬化条件で成形した成形物中には電顕
観察の結果ボイドはほとんど認められず、物性も次のよ
うに前記高圧成形の場合とほぼ同等であった。
Bending strength 168kg/mm2 Bending modulus 13.5T/mm2 ILSS 9.9kg/mm2 (room temperature) ILSS
7.6kg/mm2 (80℃)Vf
60% In addition, this buripreg sheet was heated at 70°C in a vacuum at a rate of about 1 kg/kg.
cm2, 30 minutes, then 130℃, pressure 1kg/cm2
As a result of electron microscopy, almost no voids were observed in the molded product molded under low-pressure curing conditions of 90 minutes, and the physical properties were almost the same as in the case of high-pressure molding as described below.

曲げ強度 165kg/mm2 曲げ弾性率 12.8T/mm2 ILSS 9.8kg/mm2(室温)ILSS
7.4kg/mm2(80℃)Vf
60% 実施例 3 DEN438(フェノール・ノボラツク型エボキシ樹脂
、ダウケミカル社製)25重量部、DEN439(フェ
ノール・ノボラツク型エポキシ樹脂、ダウケミカル社製
)70重量部、DER331(ビスフェノールA型エポ
キシ樹脂、ダウケミカル社製)5重量部からなる樹脂混
合物(80℃における粘度110ポイズ)に粒径2〜5
0μのジシアンジアミド3重量部、3−(3.4−ジク
ロルフエニル)−1.1−Nジメチル尿素5重量部を添
加して樹脂組成物を得た。
Bending strength 165kg/mm2 Bending modulus 12.8T/mm2 ILSS 9.8kg/mm2 (room temperature) ILSS
7.4kg/mm2 (80℃)Vf
60% Example 3 25 parts by weight of DEN438 (phenol/novolac type epoxy resin, manufactured by Dow Chemical Company), 70 parts by weight of DEN439 (phenol/novolac type epoxy resin, manufactured by Dow Chemical Company), DER331 (bisphenol A type epoxy resin, manufactured by Dow Chemical Company) A resin mixture (viscosity at 80°C of 110 poise) consisting of 5 parts by weight (manufactured by Chemical Co., Ltd.) with a particle size of 2 to 5
A resin composition was obtained by adding 3 parts by weight of 0μ dicyandiamide and 5 parts by weight of 3-(3.4-dichlorophenyl)-1.1-N dimethylurea.

この樹脂組成物を使用し、実捲例2と同様にホットメル
ト法により一方向ブリプレグシ一トを製造した。
Using this resin composition, a unidirectional polyurethane sheet was manufactured by the hot melt method in the same manner as in Example 2.

このシートの可使時間は2か月(20℃)で、シート断
面に空洞は認められなかった。
The pot life of this sheet was 2 months (20° C.), and no cavities were observed in the cross section of the sheet.

このものを135℃、7kg/cm2、90分の硬化条
件で成形した成形物の物性は次のとおりであった。
This material was molded under curing conditions of 135°C, 7 kg/cm2, and 90 minutes, and the physical properties of the molded product were as follows.

曲げ強度 172kg/mm2 曲げ弾性率 13.1T/mm2 ILSS 10.2kg/mm2(室温)ILSS
8.2kg/mm2(80℃)Vf
61% また、このブリプレグシ一トを70℃、真空約1kg/
cm2、30分、次いで135℃、加圧1kg/cm2
、90分の低圧で成形した成形物の物性は次のように前
記高圧成形の場合とほぼ同等であった。
Bending strength 172kg/mm2 Bending modulus 13.1T/mm2 ILSS 10.2kg/mm2 (room temperature) ILSS
8.2kg/mm2 (80℃)Vf
61% In addition, this buripreg sheet was heated at 70°C in a vacuum at a rate of about 1 kg/kg.
cm2, 30 minutes, then 135℃, pressure 1kg/cm2
The physical properties of the molded product molded under low pressure for 90 minutes were almost the same as those in the case of high pressure molding, as described below.

内部にボイドは認められなかった。No voids were observed inside.

曲げ強度 171kg/mm2 曲げ弾性率 13.1T/mm2 ILSS 10.1kg/mm2(室温)ILSS
8.0kg/mm2(80℃)Vf
59% 比較例 1 (フェノール・ノボラツク型エポキシ樹脂不使用) エピコート828(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、
シエル化学社製)60重量部、エピコート1002(同
上)40重量部よりなるエポキシ樹脂混合物を90℃で
二一グーにて混練した後、10μ以下に粉砕したジシア
ンジアミド3重量部を添加してロールミルで混練した。
Bending strength 171kg/mm2 Bending modulus 13.1T/mm2 ILSS 10.1kg/mm2 (room temperature) ILSS
8.0kg/mm2 (80℃)Vf
59% Comparative Example 1 (No use of phenol/novolac type epoxy resin) Epicoat 828 (bisphenol A type epoxy resin,
After kneading an epoxy resin mixture consisting of 60 parts by weight of Epikote 1002 (manufactured by Ciel Kagaku Co., Ltd.) and 40 parts by weight of Epicoat 1002 (same as above) in a 21-glue at 90°C, 3 parts by weight of dicyandiamide pulverized to less than 10 μm was added and milled in a roll mill. Kneaded.

次いで3−(3.4−ジクロルフエニル)−1.1−N
ジメチル尿素5重量部を添加し混練した後、実施例2と
同様に一方向プリプレグを製造した。
Then 3-(3.4-dichlorophenyl)-1.1-N
After adding and kneading 5 parts by weight of dimethyl urea, a unidirectional prepreg was produced in the same manner as in Example 2.

このものを135℃、7kg/cm2、90分の硬化条
件で成形した成形物の物性は次のとおりであった。
This material was molded under curing conditions of 135°C, 7 kg/cm2, and 90 minutes, and the physical properties of the molded product were as follows.

曲げ強度 158kg/mm2 曲げ弾性率 12.7T/mm2 ILSS 8.4kg/mm2 ILSS 5.0kg/mm2 Vf 60% フェノール・ノボラツク型エポキシ樹脂を添加した実捲
例2,3の場合に比較しILSS値が低い。
Bending strength 158kg/mm2 Bending modulus 12.7T/mm2 ILSS 8.4kg/mm2 ILSS 5.0kg/mm2 Vf 60% ILSS value compared to actual winding examples 2 and 3 in which phenol-novolac type epoxy resin was added is low.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 フェノール・ノボラツク型エポキシ樹脂を少なくと
も50重量%含有するフェノール・ノボラツク型エポキ
シ樹脂とビスフェノールA型エポキシ樹脂との混合物で
80℃における粘度が30〜300ポイズである樹脂混
合物100重量部に対しジシアンジアミドと3−(3.
4ジクロルフエニル)−1.1−Nジメチル尿素とをお
のおの0.5〜6重量部含有してなることを特徴とする
炭素繊維プリプレグ用エポキシ樹脂組成物。
1. Dicyandiamide and 3-(3.
An epoxy resin composition for carbon fiber prepreg, characterized in that it contains 0.5 to 6 parts by weight of each of 4-dichlorophenyl-1.1-N dimethylurea.
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