JPWO2018198795A1 - シートワインディング成形方法 - Google Patents

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Abstract

熱硬化性プリプレグを加熱しながら基体にワインディングするシートワインディング成形方法であって、ワインディングした熱硬化性プリプレグに、次の熱硬化性プリプレグを積層するまでの時間が、ワインディングした熱硬化性プリプレグの温度におけるゲルタイムよりも短いことを特徴とするシートワインディング成形方法を提供する。このシートワインディング成形方法は、生産性に優れ、層間せん断強度等の各種物性に優れる成形品が得られる。

Description

本発明は、生産性に優れるシートワインディング成形方法に関する。
炭素繊維やガラス繊維等の強化繊維にて強化した繊維強化樹脂複合材料は、軽量でありながら耐熱性や機械強度に優れる特徴が注目され、自動車や航空機の筐体或いは各種部材をはじめ、様々な構造体用途での利用が拡大している。この繊維強化樹脂複合材料の成形方法としては、例えば、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグと呼ばれる中間材料を用いて、オートクレーブ成形、プレス成形、ワインディング成形により、硬化、成形させる方法が用いられる。特に、筒状の成形物を得るためには、ワインディング成形が行なわれている。
プリプレグ用の樹脂としては、通常、安定性と加熱等による硬化性を兼ね備えた樹脂であることが必要であるため、一般にはエポキシ樹脂組成物を始めとする熱硬化性樹脂が多用されている。（例えば、特許文献１参照。）
しかしながら、このエポキシ樹脂組成物を用いたプリプレグは、安定性を持たせるために硬化が遅い問題があった。また、エポキシ樹脂を用いたプリプレグのワィンディング成形においては、ワインディング後、高温にて硬化させる際、粘度が低下し、ワインディングによって発生する残存張力の張力緩和により、繊維が乱れ、強度が低下する課題があった。
そこで、生産性に優れ、層間せん断強度等の各種物性に優れる成形品が得られる成形方法が求められていた。
特開２０１５−１２７３８６号公報
本発明が解決しようとする課題は、生産性に優れ、層間せん断強度等の各種物性に優れる成形品が得られるシートワインディング成形方法を提供することである。
本発明者等は、熱硬化性プリプレグを特定の条件で基体にワインディングすることを特徴とするシートワインディング成形方法が、生産性に優れるとともに、層間せん断強度等の各種物性に優れる成形品を得られることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、熱硬化性プリプレグを加熱しながら基体にワインディングするシートワインディング成形方法であって、ワインディングした熱硬化性プリプレグに、次の熱硬化性プリプレグを積層するまでの時間が、ワインディングした熱硬化性プリプレグの温度におけるゲルタイムよりも短いことを特徴とするシートワインディング成形方法に関する。
本発明のシートワインディング成形方法により得られる成形品は、層間せん断強度等に優れることから、自動車部材、鉄道車両部材、航空宇宙機部材、船舶部材、住宅設備部材、スポーツ部材、軽車両部材、建築土木部材、ＯＡ機器等の筐体等に好適に用いることができる。
本発明のシートワインディング成形方法は、熱硬化性プリプレグを加熱しながら基体にワインディングするシートワインディング成形方法であって、ワインディングした熱硬化性プリプレグに、次の熱硬化性プリプレグを積層するまでの時間が、ワインディングした熱硬化性プリプレグの温度におけるゲルタイムよりも短いものである。
本発明の成形方法は、硬化性に優れる熱硬化性プリプレグを加熱しながら基体にワインディングすることで、ワインディングと並行して硬化が進行するため、ワインディング終了後の硬化工程が不要となり生産性に優れる。また、張力緩和による繊維の乱れが抑えられ、層間せん断強度に優れる成形品が得られる。
また、ワインディングした熱硬化性プリプレグに、次の熱硬化性プリプレグを積層するまでの時間（以下、「プリプレグの積層時間」と略記する。）が、ワインディングした熱硬化性プリプレグのゲルタイムよりも短いため、層間の密着性が優れ、層間せん断強度に優れる成形品が得られる。
前記熱硬化性プリプレグは、熱硬化性樹脂組成物及び強化繊維を含有するものであるが、熱硬化性樹脂組成物としては、硬化性及び成形品の層間せん断強度がより向上することから、ラジカル重合性樹脂及び重合開始剤を含有するものが好ましい。
前記ラジカル重合性樹脂としては、例えば、エポキシ（メタ）アクリレート、ウレタン変性エポキシ（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート、不飽和ポリエステル等が挙げられるが、硬化性及び成形品の層間せん断強度がより向上することから、ウレタン変性エポキシ（メタ）アクリレート又はウレタン（メタ）アクリレートが好ましい。これらのラジカル重合性樹脂は、単独で用いることも２種以上併用することもできる。
前記ウレタン変性エポキシ（メタ）アクリレートとしては、作業性及び成形品の層間せん断強度がより向上することから、１分子当たりの平均水酸基数１．８〜２．６のエポキシ（メタ）アクリレートと１分子当たりの平均イソシアネート基数２〜３のポリイソシアネートとの反応により得られたものが好ましい。
前記エポキシ（メタ）アクリレートは、エポキシ樹脂と（メタ）アクリル酸及び／又は（メタ）アクリル酸無水物とを反応させて得ることができる。１分子当たりの平均水酸基数１．８〜２．６とするための手法の例としては、エポキシ樹脂の平均エポキシ基数と平均水酸基数と、（メタ）アクリル酸及び／又は（メタ）アクリル酸無水物の反応時のモル数の設定により制御できる。
前記エポキシ樹脂としては、例えば、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、ビスフェノールフルオレン型エポキシ樹脂、ビスクレゾールフルオレン型等のビスフェノール型エポキシ樹脂、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等のノボラック型エポキシ樹脂、オキゾドリドン変性エポキシ樹脂、これらの樹脂の臭素化エポキシ樹脂等のフェノールのグリシジルエーテル、ジプロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ビスフェノールＡのアルキレンオキサイド付加物のジグリシジルエーテル、水素化ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル等の多価アルコールのグリシジルエーテル、３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、１−エポシエチル−３，４−エポキシシクロヘキサン等の脂環式エポキシ樹脂、フタル酸ジグリシジルエステル、テトラヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、ジグリシジル−ｐ−オキシ安息香酸、ダイマー酸グリシジルエステルなどのグリシジルエステル、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、テトラグリシジル−ｍ−キシレンジアミン、トリグリシジル−ｐ一アミノフェノール、Ｎ，Ｎ−ジグリシジルアニリンなどのグリシジルアミン、１，３−ジグリシジル−５，５−ジメチルヒダントイン、トリグリシジルイソシアヌレートなどの複素環式エポキシ樹脂などが挙げられる。これらの中でも、より機械強度及び耐熱性に優れる成形品が得られることから、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂又はオキゾドリドン変性エポキシ樹脂がより好ましく、更に、層間せん断強度と機械強度とのバランスに優れる硬化物が得られることからビスフェノール型エポキシ樹脂又はオキゾドリドン変性エポキシ樹脂がより好ましい。エポキシ樹脂のエポキシ当量としては、１５０から４００までが耐熱性、硬化性の観点から好ましい。なお、これらのエポキシ樹脂は、単独で用いることも２種以上併用することもできる。
前記したエポキシ樹脂と（メタ）アクリル酸との反応は、好ましくは、６０〜１４０℃において、エステル化触媒を用いて行われる。また、重合禁止剤等を使用することもできる。
前記ウレタン変性エポキシ（メタ）アクリレートの製造に用いられるポリイソシアネートとしては、１分子当たりの平均イソシアネート基数が２〜３のものが好ましいが、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート（４，４’−体、２，４’−体、又は２，２’−体、若しくはそれらの混合物）、ジフェニルメタンジイソシアネートのカルボジイミド変性体、ヌレート変性体、ビュレット変性体、ウレタンイミン変性体、ジエチレングリコールやジプロピレングリコール等の数平均分子量１，０００以下のポリオールで変性したポリオール変性体等のジフェニルメタンジイソシアネート変性体、トリレンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート；イソホロンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート等の脂環式ポリイソシアネート；ヘキサメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートのヌレート変性体、ビュレット変性体、アダクト体、ダイマー酸ジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネートなどを用いることができる。また、これらのポリイソシアネートは、単独で用いることも２種以上併用することもできる。
前記ウレタン変性エポキシ（メタ）アクリレートの製造におけるポリイソシアネートのイソシアネート基（ＮＣＯ）と前記エポキシ（メタ）アクリレートの水酸基（ＯＨ）とのモル比（ＮＣＯ／ＯＨ）は、鎖伸張反応による高分子量化による作業性（タック性）と樹脂の流動性のバランスにより優れることから、０．６〜１．１の範囲が好ましく、０．７〜１．０の範囲がより好ましい。
前記ウレタン（メタ）アクリレートとしては、作業性及び成形性に優れ、層間せん断強度、耐熱性等の各種物性に優れる成形品を得られることから、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートを必須原料としたポリイソシアネート化合物と、水酸基及び（メタ）アクリロイル基を有する化合物を必須原料とした水酸基を有する化合物との反応物であるウレタン（メタ）アクリレートであることが好ましい。
前記ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートは下記一般式（１）で表されるものである。
Figure 2018198795
 （式中、ｎは１以上の整数である。）
前記ウレタン（メタ）アクリレートの水酸基及び（メタ）アクリロイル基を有する化合物としては、例えば、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート等が挙げられる。なお、これらの水酸基及び（メタ）アクリロイル基を有する化合物は、単独で用いることも２種以上併用することもできる。
前記ウレタン（メタ）アクリレート（Ａ）の原料となる、イソシアネート化合物のイソシアネート基（ＮＣＯ）と水酸基を有する化合物（ａ２）の水酸基（ＯＨ）とのモル比（ＮＣＯ／ＯＨ）は、０．１〜１．５が好ましく、０．３〜１．２がより好ましい。
前記熱硬化性樹脂組成物に含有される前記重合開始剤としては、有機過酸化物が好ましく、例えば、ジアシルパーオキサイド化合物、パーオキシエステル化合物、ハイドロパーオキサイド化合物、ケトンパーオキサイド化合物、アルキルパーエステル化合物、パーカーボネート化合物、パーオキシケタール等が挙げられ、成形条件に応じて適宜選択できる。これらの重合開始剤は、単独で用いることも２種以上併用することもできる。
また、これらの中でも、プリプレグの常温でのライフが長く、また加熱により短時間で硬化が進行することから、１０時間半減期を得るための温度が７０℃以上１００℃以下の重合開始剤が好ましい。これらの重合開始剤を使用することにより、優れた層間せん断強度を有する成形品を短時間で得ることができる。このような重合開始剤としては、例えば、１，６−ビス（ｔ−ブチルパーオキシカルボニロキシ）ヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−アミルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシジエチルアセテート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ｔ−アミルパーオキシイソプロピルカーボネート、ｔ−ヘキシルパーオキシイソプロピルカーボネート、ジーｔｅｒｔ−ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート、ｔ−アミルパーオキシトリメチルヘキサノエート、ｔ−ヘキシルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート等が挙げられる。
また、前記熱硬化性樹脂組成物には、硬化性及び成形品の層間せん断強度がより向上することから、エチレン性不飽和単量体を含有するものが好ましい。
前記エチレン性不飽和単量体としては、例えば、スチレン、メチルスチレン、ハロゲン化スチレン、ジビニルベンゼン等のスチレン化合物；メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルへキシル（メタ）アクリレート、シクロへキシル（メタ）アクリレート、イソボロニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、メチルベンジル（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、メチルフェノキシエチル（メタ）アクリレート、モルホリン（メタ）アクリレート、フェニルフェノキシエチルアクリレート、フェニルベンジル（メタ）アクリレート、フェニルメタクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニルメタクリレート等の単官能（メタ）アクリレート化合物；ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート等の水酸基含有（メタ）アクリレート化合物；エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールジ（メタ）アクリレート、１，４−シクロヘキサンジメタノールジ（メタ）アクリレート等のジ（メタ）アクリレート化合物等が挙げられる。これらは単独で用いることも、２種以上併用することもできる。
これらの中でも、作業環境時の臭気及び危険物の取り扱い上、成形体の機械強度及び耐熱性から、分子量１５０〜２５０の単官能（メタ）アクリレートが好ましく、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、メチルフェノキシエチル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、メチルベンジル（メタ）アクリレートがより好ましく、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレートがさらに好ましい。
前記強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、金属繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、テトロン繊維等の有機繊維などが挙げられるが、より高強度、高弾性の成形品が得られることから、炭素繊維又はガラス繊維が好ましく、炭素繊維がより好ましい。これらの強化繊維は単独で用いることも、２種以上併用することもできる。
前記熱硬化性プリプレグとしては、強化繊維トウを一方向に引き揃えた一方向材や一方向材を積層したもの、製織した織物又は短く裁断した強化繊維からなる不織布等を用いることができる。一方向のプリプレグの積層構成としては、０°、（０°、９０°）、（＋４５°／０°／−４５°／９０°）、（＋６０°／０°／−６０°）等が挙げられる。
また、前記熱硬化性プリプレグの厚さは、０．０２〜１ｍｍの範囲が好ましく、０．０５〜０．５ｍｍがより好ましい。
前記熱硬化性プリプレグの幅は、１００〜２０００ｍｍの範囲が好ましく、３００〜１５００ｍｍの範囲がより好ましい。
前記熱硬化性プリプレグは、生産性及び成形品の層間せん断強度がより向上することから、１５０℃におけるゲルタイムが、１０〜９０秒の範囲が好ましく、１５〜６０秒の範囲がより好ましい。
本発明におけるプリプレグのゲルタイム及びキュアタイムは、キュラストメーター７ ＴＹＰＥ Ｐ（ＪＳＲトレーディング株式会社製）で測定したものである。
熱硬化性プリプレグを基体にワインディングする速度は、プリプレグの積層時間が熱硬化性プリプレグのゲルタイムよりも短くなるように調整することが重要であるが、生産性及び成形品の層間せん断強度がより向上することから、８〜８５０ｍｍ／秒の範囲が好ましく、１５〜４００ｍｍ／秒の範囲がより好ましい。
前記プリプレグの積層時間は、生産性及び成形品の層間せん断強度がより向上することから、１〜９０秒の範囲が好ましく、１〜６０秒の範囲がより好ましい。
前記ワインディングした熱硬化性プリプレグの温度としては、生産性及び成形品の層間せん断強度がより向上することから、８０〜１６０℃の範囲が好ましく、１１０〜１６０℃の範囲がより好ましく、１２０〜１５０℃の範囲がさらに好ましい。
本発明における熱硬化性プリプレグの温度は、プリプレグの表面を熱電対型温度計で測定した温度である。
熱硬化性プリプレグの加熱方法としては、特に限定されないが、容易に加熱できることから、加熱した基材との接触、加熱ロールとの接触、加熱板との接触、赤外線ヒーター、マイクロ波、ハロゲンヒーターによる加熱が好ましい。
熱硬化性プリプレグをワインディングする基体としては、タンク、パイプ等の筒型形状の基体が好ましい。
前記基体の周長としては、ワインディング速度の調整がより容易なことから、３０〜３０００ｍｍの範囲が好ましい。
本発明のシートワインディング成形方法により得られる成形品の層間せん断強度がより向上することから、ワインディング終了後、熱硬化性プリプレグのキュアタイムが経過するまで、加熱を維持することが好ましい。
本発明のシートワインディング成形方法により得られる成形品は、層間せん断強度等に優れることから、自動車部材、鉄道車両部材、航空宇宙機部材、船舶部材、住宅設備部材、スポーツ部材、軽車両部材、建築土木部材、ＯＡ機器等の筐体等に好適に用いることができる。
以下に本発明を具体的な実施例を挙げてより詳細に説明する。
（製造例１：熱硬化性プリプレグ（１）の作製）
温度計、窒素及び空気導入管、撹拌機を設けた１Ｌのフラスコに、エポキシ樹脂（ＤＩＣ株式会社製「エピクロン８５０−Ｓ」、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、エポキシ当量１９０）３８０質量部、メタクリル酸１７０質量部、ｔ−ブチルハイドロキノン０．１６質量部を仕込み、窒素と空気とを１対１で混合したガス流通下で、９０℃まで昇温した。ここにトリスジメチルアミノフェノール１．１質量部を入れ、１１０℃に昇温して１０時間反応させると、酸価が４以下になったので、反応を終了した。６０℃付近まで冷却した後、反応容器より取り出し、エポキシメタアクリレート（１）を得た。
上記で得られたエポキシメタアクリレート（１）７５質量部とフェノキシエチル
メタアクリレート２５質量部とを予め混合した樹脂液１００質量部に、パラベンゾキノン０．０２質量部、重合開始剤（化薬アクゾ株式会社製「トリゴノックス２７」、有機過酸化物）１質量部を混合した後、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート２８質量部を混合し、熱硬化性樹脂組成物（１）を得た。
上記で得られた熱硬化性樹脂組成物（１）を、プリプレグ製造装置を用いて、炭素繊維（ＦＯＲＭＯＳＡ ＰＬＡＳＴＩＣ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ製「ＴＣ−３６Ｐ」）に炭素繊維の体積含有率６０％となるように含浸させ、熱硬化性プリプレグ（１）を得た。この熱硬化性プリプレグ（１）の厚さは０．０９ｍｍ、幅は３００ｍｍであった。また、１５０℃でのゲルタイムは２５秒であり、１４６℃でのゲルタイムは２９秒であり、１４６℃でのキュアタイムは４９秒であった。
（製造例２：熱硬化性プリプレグ（２）の作製）
ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートとジフェニルメタンジイソシアネートとの混合物（東ソー株式会社製「ミリオネート ＭＲ−２００」、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート含有量５６％；以下、「ポリメリックＭＤＩ混合物（１）」と略記する。）１００質量部とヒドロキシエチルメタアクリレート７５．５質量部と、ペンタエリスリトールポリオキシエチレンエーテル（日本乳化剤株式会社製「ＰＮＴ−４０」）１５質量部と、フェノキシエチルメタアクリレート２１質量部と、重合開始剤（化薬アクゾ株式会社製「トリゴノックス２７」、有機過酸化物）２質量部とを混合し、熱硬化性樹脂組成物（２）を得た。
上記で得られた熱硬化性樹脂組成物（２）を、プリプレグ製造装置を用いて、炭素繊維（ＦＯＲＭＯＳＡ ＰＬＡＳＴＩＣ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ製「ＴＣ−３６Ｐ」）に炭素繊維の体積含有率６０％となるように含浸させ、熱硬化性プリプレグ（２）を得た。この熱硬化性プリプレグ（２）の厚さは０．０９ｍｍ、幅は３００ｍｍであった。また、１５０℃でのゲルタイムは１９秒であり、１４６℃でのゲルタイムは２１秒であり、１２０℃でのゲルタイムは７０秒であり、１１６℃でのゲルタイムは、７６秒であり、１４６℃でのキュアタイムは４３秒であり、１１６℃でのキュアタイムは１０５秒であった。
（実施例１）
製造例１で得た３００ｍｍ幅の熱硬化性プリプレグ（１）を基体の巻き付け直前に、プリプレグの両側を１５０℃の赤外線ヒーターで加熱しながら、温度１５０℃の直径１００ｍｍ、幅５００ｍｍのパイプに、２２ｍｍ／秒（プリプレグの積層時間：１４秒）の速度で、同じ巻き付け幅で、３０周ワインディングし、その後、９０秒間、加熱を保持し、成形品（１）を得た。ワインディングしたプリプレグの温度は、１４６〜１５０℃であった。この成形品（１）の層間せん断強度は、３７ＭＰａであった。
（実施例２）
製造例１で得た３００ｍｍ幅の熱硬化性プリプレグ（１）を基材の巻き付け直前に、プリプレグの両側を１５０℃の赤外線ヒーターで加温しながら、温度１５０℃の直径１００ｍｍ、幅５００ｍｍのパイプに、６７ｍｍ／秒（プリプレグの積層時間：５秒）の速度で、同じ巻き付け幅で、３０周ワインディングし、その後、９０秒間、加温を保持し、成形品（２）を得た。ワインディングしたプリプレグの温度は、１４６〜１５０℃であった。この成形品（２）の層間せん断強度は、５２ＭＰａであった。
（実施例３）
製造例１で得た３００ｍｍ幅の熱硬化性プリプレグ（１）を基材の巻き付け直前に、プリプレグの両側を１５０℃の赤外線ヒーターで加温しながら、温度１５０℃の直径１００ｍｍ、幅５００ｍｍのパイプに、１２５ｍｍ／秒（プリプレグの積層時間：３秒）の速度で、同じ巻き付け幅で、３０周ワインディングし、その後、９０秒間、加温を保持し、成形品（３）を得た。ワインディングしたプリプレグの温度は、１４６〜１５０℃であった。この成形品（３）の層間せん断強度は、４２ＭＰａであった。
（実施例４）
製造例２で得た３００ｍｍ幅の熱硬化性プリプレグ（２）を基材の巻き付け直前に、プリプレグの両側を１５０℃の赤外線ヒーターで加温しながら、温度１５０℃の直径１００ｍｍ、幅５００ｍｍのパイプに、１２５ｍｍ／秒（プリプレグの積層時間：３秒）の速度で、同じ巻き付け幅で、３０周ワインディングし、その後、９０秒間、加温を保持し、成形品（４）を得た。ワインディングしたプリプレグの温度は、１４６〜１５０℃であった。この成形品（４）の層間せん断強度は、３２ＭＰａであった。
（実施例５）
製造例２で得た３００ｍｍ幅の熱硬化性プリプレグ（２）を基材の巻き付け直前に、プリプレグの両側を１２０℃の赤外線ヒーターで加温しながら、温度１２０℃の直径１００ｍｍ、幅５００ｍｍのパイプに、６７ｍｍ／秒（プリプレグの積層時間：５秒）の速度で、同じ巻き付け幅で、３０周ワインディングし、その後、１２０秒間、加温を保持し、成形品（５）を得た。ワインディングしたプリプレグの温度は、１１６〜１２０℃であった。この成形品（５）の層間せん断強度は、３８ＭＰａであった。
（比較例１）
製造例１で得た３００ｍｍ幅の熱硬化性プリプレグ（１）を基材の巻き付け直前に、プリプレグの両側を１５０℃の赤外線ヒーターで加温しながら、温度１５０℃の直径１００ｍｍ、幅５００ｍｍのパイプに、９ｍｍ／秒（プリプレグの積層時間：３５秒）の速度で、同じ巻き付け幅で、３０周ワインディングし、その後、９０秒間、加温を保持し、成形品（Ｒ１）を得た。ワインディングしたプリプレグの温度は、１４６〜１５０℃であった。この成形品（Ｒ１）の層間せん断強度は、１１ＭＰａであった。
（比較例２）
製造例１で得た３００ｍｍ幅の熱硬化性プリプレグ（１）を基材の巻き付け直前に、プリプレグの両側を１５０℃の赤外線ヒーターで加温しながら、温度１５０℃の直径１００ｍｍ、幅５００ｍｍのパイプに、２ｍｍ／秒（プリプレグの積層時間：１５７秒）の速度で、同じ巻き付け幅で、３０周ワインディングし、その後、９０秒間、加温を保持し、成形品（Ｒ２）を得た。ワインディングしたプリプレグの温度は、１４６〜１５０℃であった。この成形品（Ｒ２）の層間せん断強度は、２ＭＰａであった。
［成形品の層間せん断強度の評価］
上記で得られた成形品（１）から、幅１０ｍｍ、長さ２０ｍｍの試験片を切り出し、この試験片について、ＪＩＳ Ｋ７０７８に従い、層間せん断強度を測定し、下記の基準に従い評価した。
◎：５０ＭＰａ以上
○：１５ＭＰａ以上５０ＭＰａ未満
△：１０ＭＰａ以上１５ＭＰａ未満
×：１０ＭＰａ未満
上記で得られた成形品（１）〜（５）、及び成形品（Ｒ１）〜（Ｒ２）の評価結果を表１に示す。
Figure 2018198795
実施例１〜５の本発明のシートワインディング成形方法により得られた成形品は、層間せん断強度に優れることが確認された。
一方、比較例１及び２は、ワインディングした熱硬化性プリプレグに、次の熱硬化性プリプレグを積層するまでの時間が、ワインディングした熱硬化性プリプレグの温度におけるゲルタイムよりも長い例であるが、層間せん断強度に劣ることが確認された。

Claims (4)

  1. 熱硬化性プリプレグを加熱しながら基体にワインディングするシートワインディング成形方法であって、ワインディングした熱硬化性プリプレグに、次の熱硬化性プリプレグを積層するまでの時間が、ワインディングした熱硬化性プリプレグの温度におけるゲルタイムよりも短いことを特徴とするシートワインディング成形方法。
  2. 前記ワインディングした熱硬化性プリプレグの温度が、８０〜１６０℃の範囲である請求項１記載のシートワインディング成形方法。
  3. 前記熱硬化性プリプレグが、ラジカル重合性樹脂を含有するものである請求項１又は２記載のシートワインディング成形方法。
  4. 前記プリプレグの１５０℃におけるゲルタイムが１０〜９０秒の範囲である請求項１〜３いずれか１項記載のシートワインディング成形方法。
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