TWI512036B - 預浸體及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種於製造纖維強化複合材料時所使用的預浸體及其製造方法。
尤其是有關於:(1)容易製成積層體且藉由真空袋成型而提供孔隙(void)等缺陷極少的纖維強化複合材料的預浸體及其製造方法;(2)依存於按壓壓力而顯示出不同的黏度值的預浸體及其製造方法、以及上述預浸體捲繞多圈成為卷狀而形成多層的預浸體卷;(3)預浸體表面的黏性相對較低,但保護膜良好地密接於上述表面的帶有保護膜的預浸體及其製造方法;(4)包括將預浸體的製造步驟中所使用的光透過性膜以適合於再利用的狀態回收而於上述製造步驟中再利用的步驟的預浸體的製造方法。
本申請案主張基於2012年9月6日向日本提出申請的日本專利特願2012-196671號、2012年9月6日向日本提出申請的日本專利特願2012-196672號、2012年9月6日向日本提出申請的日
本專利特願2012-196673號、以及2013年8月30日向日本提出申請的日本專利特願2013-179583的優先權,將其內容併入本文中。
包含強化纖維及基質樹脂的纖維強化複合材料具有輕量且優異的機械特性。因此被廣泛用於飛機、風車翼、車輛、船舶、建造物等構造材料,高爾夫球桿(golf shaft)、釣竿、網球拍(tennis racket)等運動用具。
纖維強化複合材料的製造中使用各種方法。其中,廣泛使用如下方法:使強化纖維基材中含浸基質樹脂,形成片狀、帶狀或者結扣狀的預浸體,將其作為中間基材而利用。預浸體中使用的基質樹脂中使用熱硬化性樹脂或熱塑性樹脂,使用熱硬化性樹脂的情況多。
[專利文獻1]日本專利特開平9-100360號公報
[專利文獻2]日本專利特開平2-227212號公報
[專利文獻3]日本專利特開2002-327076號公報
[專利文獻4]日本專利特表2011-515531號公報
[專利文獻5]日本專利特開2002-105223號公報
[專利文獻6]日本專利特開平9-100360號公報
[專利文獻7]日本專利特開平7-227840號公報
[專利文獻8]日本專利特開平9-208838號公報
[非專利文獻1]第31次(1986年4月7日~10日召開)以及第32次(1987年4月6日~9日召開)的國際尖端材料科技協會(Society for the Advancement of Materials and Process Engineering,SAMPE)研討會所發表的論文(「未壓實且無孔隙的複合物零件的製造(Production of void free composite parts without debulking)」、「預浸體的浸潤度-對多孔性的影響(Degree of impregnation of prepregs-Effects on prosity)」)
預浸體單獨使用的情況少,通常將多片預浸體配置於成形模具上而積層後,進行加熱來製成纖維強化複合材料。該配置.積層時,若預浸體表面具有適度的黏著性(黏性),則容易進行對模具的配置及預浸體彼此的貼合。另外,於配置預浸體時的位置並不適當的情況下,為了修正位置,必須將預浸體剝離而再配置(替換),但於預浸體表面具有過度的黏性的情況下,難以剝離。
於成形物具有曲面形狀的情況下,必須於曲面的成形模具上配置預浸體,但若預浸體為剛直,則當配置於成形模具上時並不追隨成形模具的曲面形狀。因此預浸體需要適度的柔軟性。若預浸體的基質樹脂的黏度低,則強化纖維基材容易變形,預浸體的柔軟性提高,容易追隨成形模具的曲面形狀。
但,若基質樹脂的黏度低,則容易產生作業者或作業場
所容易附著預浸體的基質樹脂,或預浸體表面的黏性變得過大,或難以替換預浸體等問題。
另外,於基質樹脂的黏度低,預浸體具有過度的黏性的情況下,在所積層的預浸體與預浸體之間(層間)容易進入空氣。若於進入了空氣的狀態下使預浸體的積層體硬化,則有於所得的成形物(即纖維強化複合材料;以下相同)上作為孔隙而殘留痕跡的情況,若成形物中的孔隙成為應力集中部,則存在成形物的強度下降等損及功能的情況。
即,在預浸體對成形模具的追隨性、與預浸體的操作性或孔隙少的成形物的獲得容易度之間存在取捨(trade-off)的關係,僅藉由調整基質樹脂的黏度,無法使它們並存。
另外已知,於將多個預浸體積層並使其硬化而成形時,藉由加壓而使所得的硬化積層體即成形物的孔隙率減少。例如於飛機結構材料等要求高機械強度的用途中,為了獲得孔隙率低的纖維強化複合材料,例如實際的選擇為使用高壓釜,一邊對預浸體的積層體加壓一邊使其加熱硬化。
但是,使用高壓釜的成形既花費費用又花費時間,而且於大型成型物的情況下,高壓釜裝置亦成為大型,亦存在應用並不現實的情況。
更低壓下的成形,例如僅藉由真空壓的加熱成形(真空袋成形)是能夠更廉價且容易地形成大型成形物的代替成形方法,但亦給硬化積層體帶來比較高的孔隙率。
為了提高利用真空袋成形法所獲得的成形物的品質,藉由對硬化前的(即預浸體的)積層體的結構進行研究,而付出使孔隙率減少的努力。
例如有如下方法:使用自動疊層機(auto lay-up machine),於積層預浸體時一邊加壓加熱一邊去除預浸體之間的空氣,同時進行積層。但是,該自動疊層機是極昂貴的裝置,因此目前實際情況為,預浸體的積層作業大多是作業者的手工作業、或者使用簡易的夾具來進行。
專利文獻1揭示的方法中,於預浸體的表面附著滑石等的粉體,使預浸體的黏性下降而防止空氣進入。
然而,該使滑石附著的方法對於使預浸體的黏性下降而言有效,但由於滑石會包含於成形物中,因此於製造大型的成形物的情況下,會導致不必要的重量增加。另外,於滑石產生斑駁的情況下,亦有成形物的機械物性下降的顧慮。
或者,非專利文獻1中揭示有如下方法:並不採用使樹脂含浸於強化纖維片材的整體中的預浸體,而是採用偏向強化纖維片材的單側表面而含浸有樹脂的預浸體,防止層間孔隙。該偏向單側表面而含浸有樹脂的預浸體中,含浸於強化纖維片材中的樹脂少之側形成流路,該流路用於使在將多片預浸體積層時進入層間的空氣或揮發物在硬化時逸出,因此能夠防止成形物中產生孔隙。
該預浸體是利用如下方法來製造:將強化纖維片材介隔安裝
於塗佈有樹脂的脫模紙與未塗佈樹脂的脫模紙之間而成為一體,自兩面對其挾著.按壓。
然而,利用上述方法來製造的預浸體於剝取未塗佈樹脂之側的脫模紙時,強化纖維片材中的單紗會自強化纖維片材中抽出,進而該抽出的單紗不斷與其他單紗纏繞,最後產生於該部分產生開口的現象,會在成形品上產生缺陷。
另外,於該單側表面偏在有樹脂的預浸體於使含浸於強化纖維片材中的樹脂少的樹脂面彼此對向來積層的情況下,層間的相互黏著不充分,無法使作為積層體的形狀穩定。
另外,專利文獻2中揭示有:利用在圓周方向具有凹凸部的輥,於充分含浸有樹脂的預浸體的表面形成多個凹溝。若使凹溝的方向固定,將該預浸體積層多片來進行真空袋成形,則預浸體表面的凹溝形成流路,該流路用於使在積層多片預浸體時進入層間的空氣或揮發物在硬化時逸出,因此可防止成形物中產生孔隙。
然而,於將此種構成的預浸體積層多片而成形的情況下,由於凹溝的形態或重疊方式,用於使進入預浸體的層間的空氣或揮發物在硬化時逸出的流路會堵塞,反而容易封入空氣而形成孔隙。
或者專利文獻3揭示有以下的預浸體製造方法。
即,於強化纖維片材的內部以形成連續的樹脂層的方式含浸基質樹脂,然後,於含浸有上述樹脂的強化纖維片材的至少單側表面貼附具有凹凸面的保護膜。於上述強化纖維片材的密接有保
護膜的凸部的部分,含浸於強化纖維片材中的樹脂藉由表面張力而被吸引至保護膜之側,該部分的樹脂量增多,形成實質上存在含浸樹脂的部分。另一方面,於上述強化纖維片材的與保護膜的凹部對應的部位,上述表面張力並不發揮作用,對於存在於上述部位的基質樹脂而言,樹脂向上述凸部之側、或者向預浸體的內部移動。結果,在與凹部對應的部位的表面實質上不存在基質樹脂。
利用該現象而獲得如下預浸體,該預浸體於內部存在連續的樹脂層,且至少單側表面包括存在基質樹脂的樹脂含浸部分、與實質上不存在基質樹脂的纖維部分。該實質上不存在基質樹脂的纖維部分形成流路,該流路用於使在積層多片預浸體時進入層間的空氣或揮發物在硬化時逸出,因此可防止成形物中產生孔隙。
然而,如專利文獻3所述,藉由與保護膜的凸部接觸而形成的樹脂富集部根據積層預浸體時的壓接操作或作業溫度環境而流動變形,於樹脂富集部彼此熔著的情況下,存在使凹部的空隙內的空氣或揮發物在硬化時逸出的流路閉塞,而引起孔隙產生率增加的可能性。
專利文獻4中記載有:使強化纖維中含浸基質樹脂來製造預浸體後,藉由噴墨印刷等在上述預浸體表面堆積多種樹脂而形成隆起區域,由該隆起區域形成的預浸體相互的間隔形成流路,該流路用於使積層多片預浸體時進入層間的空氣或揮發物在硬化時逸出,因此可防止成形物中產生孔隙。
然而,如專利文獻4所述,可於由因堆積物引起的明顯隆起區域所形成的預浸體相互的間隔中,在真空袋成形中流入基質樹脂而於層間形成樹脂富集層。該層間的樹脂富集層存在引起成形物的物性下降的顧慮。
本發明的第1實施方式的目的為改良上述現有技術的缺點,提供一種預浸體、及上述預浸體的製造方法,上述預浸體的操作性優異,且不會於纖維強化複合材料中產生孔隙,亦可容易製造曲面形狀的成形品。
但,通常於使用預浸體來製造成形物(纖維強化複合材料)的情況下,首先將預浸體配置於成形模具上,繼而於上述預浸體上積層多片預浸體後,對其加熱而使其硬化。此種成形中,就積層的便利性而言,經常使用片狀的預浸體。
當將預浸體配置於成形模具上,於上述預浸體上積層多片預浸體時,若預浸體表面具有適度的黏著性(黏性),則可容易進行於成形模具上的配置或預浸體彼此的貼合。當將預浸體貼附於成形模具上時的、或將預浸體彼此積層時的位置不適當的情況下,為了修正為適當的位置,必須剝離預浸體而再次貼附(進行替換)。
若降低黏性、或者消除黏性,則容易修正位置,但會於在成形模具上的配置及預浸體彼此的貼合時產生不良情況。若提高黏性,則容易於成形模具上貼附預浸體或將預浸體彼此貼合,但會於位置的修正方面產生不良情況。
先前,這兩者難以並存,因此重視於成形模具上的貼附及預
浸體彼此的貼合,來設定黏性。結果,黏著程度(黏度)增強,因此預浸體層間的空氣難以排出,所得的纖維強化複合材料的強度下降的可能性變大。
另外,通常片狀的預浸體是以卷來供給,為了防止預浸體彼此的貼附,而以脫模紙及分隔膜(或者保護膜)來夾持預浸體,或於預浸體的單面貼上分隔膜(或者保護膜),將其製成卷。若僅將預浸體製成卷,則預浸體彼此貼附,成形時不會自卷上捲出預浸體。貼在預浸體上的脫模紙或分隔膜(或者保護膜)在積層預浸體時必須剝離,需要時間及勞力。另外,該些脫模紙或分隔膜(或者保護膜)亦存在成為廢棄物的問題。
作為解決上述課題或問題的手段,專利文獻5中揭示有如下方法:於使未硬化基質樹脂含浸於強化纖維中而成的強化纖維基質層的兩面貼附熱塑性樹脂膜,來提供不使用脫模紙,亦不使用分隔膜的預浸體。
然而,該於兩面整面貼附熱塑性樹脂膜而成的預浸體雖然容易替換,但不貼附於模具上,亦不貼附於相同構成的預浸體上,仍然無法解決預浸體替換的容易度、與在成形模具上的貼附以及預浸體彼此的貼附的堅固度(rigidity)並存的課題。
另外,由於在所得纖維強化複合材料的內部存在熱塑性樹脂膜,故而與內部不存在熱塑性樹脂膜的纖維強化複合材料相比,存在強化纖維含量的上限低、或層間剪切強度低的問題。
本發明的第2實施方式的目的在於提供一種可使預浸體
替換的容易度、與在成形模具上的貼附以及預浸體彼此的貼附的堅固度並存的預浸體。進而,目的還在於藉由提供不使用脫模紙或分隔膜的預浸體卷,來削減成形時的預浸體積層作業所需要的時間或勞力,同時可減少纖維強化複合材料製造步驟中的廢棄物。
進而,於表面積層有保護膜的預浸體中,若上述保護膜於預浸體的保管或者運輸中自其表面剝離,而於預浸體表面附著灰塵或纖維屑等外來物,則由於預浸體所具有的黏性而難以去除該外來物。若使用附著有外來物的狀態的預浸體來製造纖維強化複合體,則上述纖維強化複合材料中殘留外來物,產生纖維強化複合材料的強度下降、或者損及外觀的問題。另外,該保護膜若於將預浸體切出(圖案切割)為所需形狀時等應保護預浸體的時刻剝離,則會對作業性造成大的不良影響,因此重要的是在某種程度上牢牢地貼附於預浸體上(具有充分的貼附力)。
為了將保護膜牢牢地貼附於預浸體上,例如專利文獻6所記載般,通常使預浸體的黏性強化,或者對保護膜的表面實施電暈放電處理等來強化保護膜的貼附力。
然而,於提高預浸體的黏性,或者對保護膜的表面實施電暈放電處理等來強化保護膜的貼附的情況下,難以於預浸體積層之前剝離保護膜,或難以替換預浸體,給作業性明顯帶來障礙。
本發明的第3實施方式的目的為提供一種雖然預浸體的表面為低黏性,但於上述表面良好地密接有保護膜的帶有保護膜的預浸體以及上述帶有保護膜的預浸體的製造法。
但,預浸體通常是使用基質樹脂積層剝離紙來製造,該基質樹脂積層剝離紙是於對工程紙賦予了剝離性的工程剝離紙(與上述脫模紙含義相同)上,以一定的厚度塗佈經加熱熔融的基質樹脂,將其冷卻而形成半硬化狀態的樹脂層,使該樹脂層積層而形成。具體而言,預先於工程剝離紙上積層基質樹脂層來製備基質樹脂積層剝離紙,於使上述基質樹脂層對向的2片樹脂積層剝離紙之間放入包含強化纖維的片材等來夾入。若使用加熱器,自剝離紙外部將基質樹脂層及強化纖維升溫或以加壓輥來加壓,則使上述強化纖維之間含浸基質樹脂,形成強化纖維與基質樹脂一體化的預浸體。
繼而,將積層於預浸體上的工程剝離紙的其中一者剝離,於露出的預浸體表面載置聚乙烯膜等保護膜。若將其捲取於紙管上,則形成保護性或操作性良好的形態的預浸體。
以上述方式製造的預浸體如上所述,很少單獨使用,通常是將多片預浸體配置於模具上而積層後,進行加熱而製成纖維強化複合材料。該配置以及積層時,若預浸體表面具有適度的黏性,則可容易地進行於模具上的配置及預浸體彼此的貼合。
另外,於成形物具有曲面形狀的情況下,必須於曲面的成形模具上配置預浸體,但若預浸體為剛直,則當配置於成形模具上時並不追隨成形模具的曲面形狀。因此,預浸體亦需要適度的柔軟性(懸垂(drape)性)。若構成預浸體的基質樹脂的黏度低,則強化纖維基材容易變形,預浸體的柔軟性提高,變得容易追隨
成形模具的曲面形狀。
但,若基質樹脂的黏度低,則即便是使用工程剝離紙的情況,預浸體與工程剝離紙亦藉由基質樹脂而堅固地附著,無法良好地剝離預浸體,工程剝離紙的表層剝離而附著於預浸體上,引起預浸體的品質下降。或者於製造步驟中自預浸體的兩耳端部露出的基質樹脂會污染工程剝離紙,存在使工程剝離紙的回收再利用性下降的問題。
如專利文獻7所記載,通常於使用低黏度基質樹脂的預浸體的製造步驟中,為了自預浸體上良好地剝離工程剝離紙,而使用如下手法:利用經冷卻的板或輥將預浸體冷卻,提高基質樹脂的黏度後剝離。然而,若多使用冷卻板或冷卻輥,則存在結露水附著於預浸體上的可能性,且存在預浸體的品質下降的顧慮,或藉由結露而吸濕的工程剝離紙的回收再利用性差,為了回收,亦需要自工程剝離紙上擦去結露水的的步驟。另外,為了將預浸體充分冷卻,必須延長冷卻步驟長度,於步驟長度存在制約的情況下無法利用冷卻方法。進而,就消耗能量的損耗大,製造成本或環境性考慮的方面而言,製造步驟中反覆進行加熱或冷卻的情況亦欠佳。
如專利文獻8所記載,有以下手法:使熱硬化性樹脂的一部分熱硬化而增黏的手法;藉由所謂的B階段化,即便是使用低黏度基質樹脂的預浸體,亦可容易地剝離工程剝離紙的手法。然而,難以控制熱硬化條件來僅使熱硬化性基質樹脂的一部分熱
硬化,難以使品質穩定。另外,於預浸體要求懸垂性的情況下,由基質樹脂整體高黏度化引起的預浸體的懸垂性下降亦成為問題。進而,由於藉由熱硬化的B階段化需要時間,故而確保充分的製造步驟長度,或被限制於對低速下的製造步驟的應用。
本發明的第4實施方式的目的為提供一種預浸體的製造方法,其中基質樹脂為低黏度,即便在預浸體與工程剝離材料(以下有時簡稱為「剝離材料」)的界面形成堅固的黏著層,亦可將它們良好地剝離,另外,於滲出至預浸體兩耳端部的基質樹脂附著於剝離材料上的情況下,亦可容易地去除上述樹脂組成物,能夠以適合於再利用的狀態回收剝離材料而再利用。
本發明為解決上述各種課題的發明,在於以下的[1]。
[1]本發明在於一種預浸體、以及製造上述預浸體的方法,上述預浸體包含強化纖維、及基質樹脂組成物,並且上述基質樹脂組成物至少包含:成分(A):環氧樹脂、成分(B):自由基聚合性不飽和化合物、以及成分(E):上述成分(B)進行自由基聚合而成的聚合物。
更具體而言為以下(1)~(4)所述的實施方式。
(1)本發明的第1實施方式為提供容易製成積層體且藉由真空袋成型而提供孔隙等缺陷極少的纖維強化複合材料的預浸體及其製造方法,具體而言在於以下[2]~[4]。
[2]本發明的第1實施方式為如[1]所述的預浸體,其中上述
基質樹脂組成物進而包含成分(C):環氧樹脂硬化劑,上述預浸體為片狀或帶狀,且於上述預浸體的單面具有上述基質樹脂組成物的反應率相互不同的多個區域。
[3]本發明的第1實施方式的一方面為如[1]所述的預浸體,其中上述成分(B)為(甲基)丙烯酸酯樹脂。
[4]本發明的第1實施方式的另一方面為如[2]或[3]所述的預浸體的製造方法,其包括:使包含上述成分(A)、上述成分(B)、以及上述成分(C):環氧樹脂硬化劑的含浸用樹脂組成物含浸於包含上述強化纖維的強化纖維基材中而製作預浸體前驅物;對上述預浸體前驅物的至少單面,於表面的一部分上照射選自由紫外線、紅外線、可見光線以及電子束所組成組群中的至少1種能量波,使上述成分(B)的一部分進行反應,而於上述預浸體前驅物的表面生成上述成分(E)。
(2)本發明的第2實施方式為提供一種依存於按壓壓力而顯示出不同黏度值的預浸體及其製造方法、以及上述預浸體捲繞多圈成為卷狀而形成多層的預浸體卷,具體而言在於以下的[5]~[11]。
[5]本發明的第2實施方式為一種預浸體,其中上述基質樹脂組成物進而包含成分(C):環氧樹脂硬化劑、以及成分(D):產生自由基的聚合起始劑,並且上述預浸體為片狀或帶狀,於上述預浸體的至少單面,以按壓壓力40kPa測定的黏度值為70kPa以下,以按壓壓力80kPa
測定的黏度值為150kPa以上。
[6]本發明的第2實施方式的一方面為如[5]所述的預浸體,其中上述成分(E)集中於上述預浸體的表層部。
[7]本發明的第2實施方式的另一方面為如[5]或[6]所述的預浸體,其中於將上述成分(A)、上述成分(B)及上述成分(E)的合計設為100質量份的情況下,上述成分(B)與上述成分(E)的合計含量為10質量份~25質量份。
[8]本發明的第2實施方式的另一方面為如[5]至[7]中任一項所述的預浸體,其中上述強化纖維是將強化纖維束以縱向平行地成為片材之強化纖維片材。
[9]本發明的第2實施方式的另一方面為一種預浸體的製造方法,其包括:將強化纖維片材與含浸用樹脂組成物進行含浸來製作預浸體前驅物片材,其中該含浸用樹脂組成物包含成分(A):環氧樹脂、成分(B):自由基聚合性不飽和化合物、成分(C):環氧樹脂硬化劑、以及成分(D1):藉由紫外線或可見光線的照射而產生自由基的光聚合起始劑;對上述預浸體前驅物片材的至少單面,於表面的一部分上照射紫外線或可見光線。
[10]本發明的第2實施方式的另一方面為一種預浸體卷,其是連續的預浸體捲繞多圈成為卷狀而形成多層的預浸體卷,並且於上述預浸體卷中鄰接的上述預浸體之層彼此相互接觸。
[11]本發明的第2實施方式的另一方面為一種如[10]所述的預浸體卷,其包含如[1]至[3]以及[5]至[8]中任一項所述的預浸體。
(3)本發明的第3實施方式為提供一種帶有保護膜的預浸體及其製造方法,上述帶有保護膜的預浸體的預浸體表面的黏性相對較低,但於上述表面良好地密接有保護膜,具體而言在於以下的[12]~[13]。
[12]本發明的第3實施方式為如[1]所述的預浸體,其中上述預浸體為片狀或帶狀,於上述預浸體的至少單面積層有保護膜,且對上述預浸體進行黏性評價所得的黏性的指標為50g以上。
[13]本發明的第3實施方式的一方面為一種預浸體的製造方法,其包括:將片狀或帶狀的強化纖維與樹脂組成物進行含浸來製作預浸體前驅物,其中上述樹脂組成物包含成分(A):環氧樹脂、成分(B):自由基聚合性不飽和化合物、以及成分(C):環氧樹脂硬化劑;於上述預浸體前驅物的至少單面積層保護膜;對積層有上述保護膜的面的一部分照射選自由紫外線、紅外線、可見光線以及電子束所組成組群中的至少1種能量波,使上述成分(B)的一部分進行反應。
(4)本發明的第4實施方式為提供一種預浸體的製造方法,其包括將預浸體的製造步驟中使用的光透過性膜以適合於再利用的狀態回收,於上述製造步驟中再利用,具體而言在於以下的[14]~[16]。
[14]本發明的第4實施方式為一種預浸體的製造方法,其包
括以下步驟:製備含浸用樹脂組成物的步驟,將成分(A):環氧樹脂、成分(B):自由基聚合性不飽和化合物、成分(C):環氧樹脂硬化劑、以及成分(D):自由基聚合起始劑混合而製備含浸用樹脂組成物;製作第1積層體的步驟,所得的第1積層體為於如下述預浸體前驅物的至少一面上積層有光透過性膜而成,包括使上述含浸用樹脂組成物含浸於片狀或帶狀的強化纖維基材中而製作預浸體前驅物的含浸操作,且包括於上述含浸操作前在上述強化纖維基材的至少一面積層光透過性膜的操作,或者包括於上述含浸操作後所得的上述預浸體前驅物的至少一面積層光透過性膜的操作;製造第2積層體的步驟,所得的第2積層體為於至少一者的面上積層有上述光透過性膜而成對上述第1積層體的積層有上述光透過性膜的面中的至少一者,照射選自由紫外線、紅外線、可見光線以及電子束所組成組群中的至少1種能量線,使上述成分(B)進行反應,而成為上述第2積層體;以及回收步驟,自上述第2積層體上,將於作成上述第2積層體的步驟中經照射上述能量線的面的上述光透過性膜中的至少一者剝離後進行回收;
將藉由回收上述光透過性膜的步驟而回收的上述光透過性膜再利用的步驟。
[15]本發明的第3實施方式的一方面為如[14]所述的預浸體的製造方法,其中包括將藉由回收上述光透過性膜的步驟而回收的上述光透過性膜再利用的步驟。
[16]如[15]所述的預浸體的製造方法可將藉由回收上述光透過性膜的步驟而回收的上述光透過性膜作為製作上述第1積層體的步驟中的上述光透過性膜而再利用。
此外,上述本發明的第1實施方式至第4實施方式的強化纖維可均為碳纖維。
本發明第1實施方式的預浸體的基質樹脂組成物的黏度低,對成形模具的曲面的追隨性(懸垂性)良好,具有適度的黏度,且操作性優異。
依據本發明第1實施方式的預浸體,能夠容易地獲得孔隙率小、物性優異的纖維強化複合材料的成形體。即便將所積層的預浸體進行真空袋成形,預浸體表面亦平滑,故而不會於層間產生間隔,因此可藉由硬化時流入上述間隔中的樹脂而獲得不會形成樹脂富集層的纖維強化複合材料的成形體。
依據本發明第1實施方式的預浸體的製造方法,能夠容易地製造如下預浸體,該預浸體可容易獲得使良好的柔軟性及適度的黏性並存、孔隙率小、無樹脂富集層的物性優異的纖維強化
複合材料的成形體。
本發明的第2實施方式能夠使預浸體的替換的容易性、與在成形模具上的貼附以及預浸體彼此的貼附的堅固度並存。另外,本發明的第2實施方式藉由提供不使用脫模紙或分隔膜的預浸體卷,可削減預浸體積層作業所需要的時間或勞力,同時可減少複合材料製造步驟中的廢棄物。
依據本發明的第3實施方式的帶有保護膜的預浸體,能夠防止由於意外的保護膜剝離而產生的外來物對預浸體表層的附著,因此可獲得強度以及外觀良好的纖維強化複合材料。
另外,能夠獲得以下良好的作業性:抑制當將預浸體切割為所需圖案時等產生的膜剝離,進而於剝離保護膜後,預浸體的替換容易等。
依據本發明第3實施方式的帶有保護膜的預浸體的製造方法,即便所得的預浸體為低黏性,亦可獲得於預浸體表面良好地密接有保護膜的帶有保護膜的預浸體。
依據本發明第4實施方式的預浸體製造方法,即便為使用低黏度的含浸用樹脂組成物的情況,亦能夠自預浸體上容易地剝離工程剝離材料(光透過性膜)來回收及/或再利用。此時,對預浸體的表面賦予良好的外觀品質或穩定的黏性的均質的表層不會被部分性地剝奪,因此能夠獲得具有良好的外觀品質及操作性的預浸體。
另外,所回收的膜的預浸體表層的、或者自預浸體兩耳端部
露出(滲出)的基質樹脂組成物的附著亦得到抑制,具有良好的回收再利用性。
1‧‧‧基材
2‧‧‧遮光性的片材
10‧‧‧預浸體製造裝置
11a‧‧‧強化纖維片材(II-1)
11b‧‧‧強化纖維片材(II-2)
12‧‧‧附著裝置
12a‧‧‧樹脂塗佈模
13‧‧‧加壓裝置
13a、13b‧‧‧加壓輥
14‧‧‧分隔膜供給卷
14a、14b‧‧‧分隔膜
15‧‧‧驅動輥
16‧‧‧紫外線照射裝置
17‧‧‧分隔膜捲取裝置
18‧‧‧預浸體
19‧‧‧捲取機構
110‧‧‧預浸體製造裝置
111a‧‧‧強化纖維片材(III-1)
111b‧‧‧強化纖維片材(III-2)
112‧‧‧附著裝置
112a‧‧‧樹脂塗佈模
113‧‧‧加壓裝置
113a、113b‧‧‧加壓輥
114‧‧‧分隔膜供給卷
114a、114b‧‧‧分隔膜
115‧‧‧分隔膜捲取裝置
116‧‧‧能量線照射裝置
117‧‧‧保護膜
118‧‧‧驅動輥
119‧‧‧捲取機構
120‧‧‧預浸體
121‧‧‧保護膜壓接輥
131‧‧‧聚乙烯製膜
132‧‧‧預浸體
133‧‧‧不鏽鋼製板
134‧‧‧錘
135‧‧‧作業台面
136‧‧‧捏起聚乙烯製膜的指尖
141‧‧‧金屬板
142‧‧‧作業台面
143a、143b‧‧‧兩面帶
144‧‧‧預浸體
145‧‧‧保護膜
146‧‧‧金屬塊
210‧‧‧預浸體製造裝置
211a‧‧‧強化纖維片材(IV-1)
211b‧‧‧強化纖維片材(IV-2)
212‧‧‧附著裝置
212a‧‧‧樹脂塗佈模
213‧‧‧加壓裝置
213a、213b、213c‧‧‧加壓輥
214‧‧‧膜供給卷
214a、214b‧‧‧膜
215‧‧‧膜捲取裝置
216‧‧‧紫外線照射裝置
217‧‧‧剝膜導輥
218‧‧‧驅動輥
219‧‧‧捲取機構
220‧‧‧預浸體
221‧‧‧捲出機構
230‧‧‧光透過性膜回收裝置
圖1是表示海島結構圖案的一例,來作為本發明第1實施方式的預浸體的表面的成分(B)的含量相對較多的區域、與成分(E)的含量相對較多的區域的圖案的一例的圖。
圖2是表示不同的海島結構圖案的一例,來作為本發明第1實施方式的預浸體的表面的成分(B)的含量相對較多的區域、與成分(E)的含量相對較多的區域的圖案的一例的圖。
圖3是表示條紋結構圖案的一例,來作為本發明第1實施方式的預浸體的表面的成分(B)的含量相對較多的區域、與成分(E)的含量相對較多的區域的圖案的一例的圖。
圖4是表示不同的條紋結構圖案的一例,來作為本發明第1實施方式的預浸體的表面的成分(B)的含量相對較多的區域、與成分(E)的含量相對較多的區域的圖案的一例的圖。
圖5是表示本發明第2實施方式的預浸體的製造方法的一例的示意圖。
圖6是對於本發明第2實施方式的實施例與比較例,表示對預浸體的按壓壓力與黏度值的關係的圖。
圖7是表示本發明第3實施方式的預浸體的製造方法的一例的示意圖。
圖8是於本發明第3實施方式的黏性的評價方法中表示預浸體與聚乙烯製膜的配置的正面圖。
圖9是於本發明第3實施方式的黏性的評價方法中表示載置有錘的狀態的側面圖。
圖10是於本發明第3實施方式的黏性的評價方法中表示將要產生預浸體前的狀態的側面圖。
圖11是於本發明第3實施方式的黏性的評價方法中表示判定聚乙烯製膜是否在10秒以內剝離的狀態的側面圖。
圖12是表示本發明第3實施方式的保護膜的貼附力評價方法的正面圖。
圖13是表示本發明第4實施方式的實施例以及比較例中的預浸體的製造方法的示意圖。
圖14是表示本發明第4實施方式的實施例以及比較例中的用於剝膜性評價的剝膜裝置的示意圖。
本發明的實施方式在於預浸體、以及製造上述預浸體的方法,上述預浸體包含強化纖維、及基質樹脂組成物,並且上述基質樹脂組成物至少包含:成分(A):環氧樹脂、成分(B):自由基聚合性不飽和化合物、以及成分(E):上述成分(B)進行自由基聚合而成的聚合物。
此外,本發明的實施方式中,脫模紙與工程剝離紙含義相同,將它們與分隔膜統稱為「工程剝離材料」。任一者均為至少在預浸
體前驅物製作時或者預浸體製作時的任一者中使用的構件,不論是否在積層於所完成的預浸體上的狀態下保管或者運輸。
另外,所謂「保護膜」,是指積層於預浸體上,於保管或者運輸時發揮保護預浸體的作用,但於上述預浸體製造步驟、或其之前的預浸體前驅物製造步驟中,不論是否已積層於上述預浸體或預浸體前驅物的表面(即是否兼為工程剝離材料)、或者是否重新積層於完成後的預浸體上。
本發明的實施方式中的「含浸用樹脂組成物」表示含浸於後述強化纖維基材中而構成預浸體前驅物的樹脂組成物。另一方面,「基質樹脂組成物」表示預浸體中所含的樹脂組成物,是指上述含浸用樹脂組成物中所含的成分(B)的一部分進行反應(聚合)後的樹脂組成物。
此外,本說明書中,「~」包含該「~」的前後所記載的數值以及比等。
另外,本說明書中,黏度是以30℃下的值來定義。即,即便為本說明書所規定的範圍外的黏度,只要於修正為30℃下的黏度時為本說明書所規定的範圍的黏度範圍的值,則它們亦包含於本發明的範圍中。
另外,本說明書中,黏性以及黏度值的指標定義為在氣溫23±3℃、濕度50±10%RH的環境下測定的值。即,即便是本說明書所規定的範圍外的黏性的指標,只要於修正為氣溫23±3℃、濕度50±10%RH的環境下的黏性的指標時為本說明書所規定的範圍
的黏性的指標範圍的值,則它們亦包含於本發明的範圍中。
更具體且較佳為本發明的若干實施方式為以下(1)~(4)中記載的第1實施方式~第4實施方式。
以下,依次對本發明的實施方式進行詳細說明。
第1實施方式為包含強化纖維、及基質樹脂組成物的片狀或帶狀的預浸體,並且上述基質樹脂組成物至少包含成分(A):環氧樹脂、成分(B):自由基聚合性不飽和化合物、成分(C):環氧樹脂硬化劑、以及成分(E):上述成分(B)進行自由基聚合而成的聚合物,且於上述預浸體的至少單面具有基質樹脂組成物的反應率相互不同的多個區域。
此處,所謂第1實施方式的基質樹脂組成物的反應率,是指基質樹脂組成物中的成分(B)的反應率。即,所謂基質樹脂組成物的反應率,是指相對於基質樹脂組成物中所含的成分(B)整體,成分(B)進行反應而形成成分(E)的比例。成分(B)進行反應而形成成分(E),可藉由利用傅立葉變換紅外分光光度計(Fourier Transform-Infrared Spectrophotometer,FT-IR)的衰減全反射法(Attenuated Total Reflection Method,ATR法)的結構分析來確認。另外,藉由成分(B)進行反應而形成成分(E),基質樹脂組成物的黏度局部地變化,因此可藉由測定預浸體表面的黏度變化來確認。
另外,第1實施方式亦可以如下方式表現。
(1-i)一種預浸體,其包含強化纖維、以及含有環氧樹脂及(甲基)丙烯酸酯樹脂的基質樹脂,上述預浸體為片狀或帶狀,其至少單側的表面是由具有相互不同的上述基質樹脂的反應率的多個區域所形成。
(1-ii)一種預浸體的製造方法,上述預浸體包含強化纖維、以及含有環氧樹脂及(甲基)丙烯酸酯樹脂的基質樹脂,上述預浸體的製造方法是,對預浸體前驅物的至少單側的表面照射紫外線、紅外線、可見光線、電子束中的1種或者多種能量波,使上述基質樹脂的一部分進行反應。
(1-iii)如(1-ii)所述的製造方法,其進而包括使基質樹脂含浸於強化纖維中的步驟。
第1實施方式的預浸體的至少單面是於預浸體表面的基質樹脂組成物中所含的成分(B)的反應率的級別下,由被區分為多個的區域所構成。該多個區分中,反應率高的區域、即成分(E)的含量相對較多的區域成為上述表面的黏性低的區域。具有低黏性的區域於將上述預浸體的積層體進行真空袋成形之間,特別是壓實(debulk)或硬化之間,形成使取入至積層體中的空氣或揮發物逸出的路徑,使所得的成形體的孔隙率更低。
用於將基質樹脂組成物的反應率加以區分的級別數量除了成為基準的級別(即預浸體表面中,未照射後述能量線的部分的成分(B)的反應率;以下相同)以外,可為1以上的任意自然數,
藉由包括成為基準的級別而區分為2個級別,就實用的觀點而言能夠充分地獲得第1實施方式的效果。亦可增加級別數量,或形成更複雜的圖案,或以預浸體表面的反應率成為階梯(gradation)的方式來進行。
上述多個區域視需要具有任意的圖案形狀。例如,如圖1以及圖2所記載,預浸體表面的成分(B)的含量相對較多的區域2、與成分(E)的含量相對較多的區域1的圖案包括海島結構,該海盜結構不連續地分佈有由封閉的曲線或者摺線包圍的島區域。該情況下,各個島區域的大小較佳為0.01cm2
至100cm2
,較佳為成分(E)的含量相對較多的區域1(反應率相對較高的區域,即黏度降低的級別的區域)形成海區域。另外,島區域與島區域之間的海區域的寬度較佳為1mm至100mm,更佳為5mm至50mm。
如圖3以及圖4所記載,預浸體表面的成分(B)的含量相對較多的區域2、與成分(E)的含量相對較多的區域1的圖案可包括條紋結構,該條紋結構包含直線、曲線、摺線、波線等邊界線。該情況下,條紋結構的圖案的寬度(將相對於圖案長度方向的垂直方向的長度作為圖案的寬度)即成分(B)的含量相對較多的區域2(基質樹脂組成物的反應率相對較低的區域)以及成分(E)的含量相對較多的區域1(基質樹脂組成物的反應率相對較高的區域)的寬度分別較佳為1mm至100mm,更佳為5mm至50mm。
該些圖案可單獨使用1種,亦可將2種以上組合使用。
預浸體表面的成分(E)的含量相對較多的區域的比例可根據
所需的預浸體物性來自由設定,於將預浸體的積層體進行真空袋成形之間,特別是壓實或硬化之間形成使取入至積層體中的空氣或揮發物逸出的路徑,使所得成形體的孔隙率更低,因此較佳為成分(E)的含量相對較多的區域的面積相對於預浸體整個面積而於20%~95%之間設定。
第1實施方式若應用於強化纖維的基重為50g/m2
~2000g/m2
的預浸體,較佳為強化纖維的基重為250g/m2
~2000g/m2
的預浸體,則更有效果。進而有效果的是500g/m2
~2000g/m2
的預浸體,特別有效果的是600g/m2
~2000g/m2
的預浸體。
(基質樹脂組成物)
第1實施方式的基質樹脂組成物含有成分(A):環氧樹脂、成分(B):自由基聚合性不飽和化合物、以及成分(E):上述成分(B)進行自由基聚合而成的聚合物。
<成分(A):環氧樹脂>
成分(A):環氧樹脂(以下有時稱為「環氧樹脂(A)」)例如可使用:縮水甘油醚型、縮水甘油胺型、縮水甘油酯型、以及脂環式環氧型中任一類型的環氧基或者選自該些類型中的2種以上類型的環氧基存在於分子內的化合物。
具有縮水甘油醚型環氧基的環氧樹脂的具體例有:雙酚A型環氧樹脂(例如可列舉:三菱化學股份有限公司製造的「jER826」、「jER1001」、「EPON825」、「jER826」、「jER827」、「jER828」、「jER1001」,迪愛生(DIC)股份有限公司製造的
「Epicron 850」,新日鐵化學股份有限公司製造的「Epotohto YD-128」,陶氏化學(Dow Chemical)公司製造的「DER-331」、「DER-332」等)、雙酚F型環氧樹脂(例如可列舉:三菱化學股份有限公司製造的「jER806」、「jER807」、「jER1750」,迪愛生股份有限公司製造的「Epicron 830」,新日鐵化學股份有限公司製造的「Epotohto YD-170」、「Epotohto YD-175」等)、間苯二酚型環氧樹脂(例如可列舉:長瀨化成(Nagase ChemteX)股份有限公司製造的「Denacol EX-201」等)、苯酚酚醛清漆型環氧樹脂(例如可列舉:三菱化學股份有限公司製造的「jER152」、「jER154」,迪愛生股份有限公司製造的「Epicron 740」,亨斯邁先進材料(Huntsman Advanced Materials)股份有限公司製造的「EPN179」、「EPN180」等)、乙二醇或者聚乙二醇型環氧樹脂(例如可列舉:長瀨化成股份有限公司製造的「Denacol EX810」、「Denacol EX-861」,共榮社化學公司製造的「Epolite 200E」等)、丙二醇或者聚丙二醇型環氧樹脂(例如可列舉:長瀨化成股份有限公司製造的「Denacol EX-911」、「Denacol EX-941」、「Denacol EX-920」、「Denacol EX-921」、「Denacol EX-931」,共榮社化學股份有限公司製造的「Epolite 70P」、「Epolite 200P」、「Epolite 400P」,大賽璐(Daicel)股份有限公司製造的「Epolead NT228」等)、萘二醇型環氧樹脂(例如可列舉:新日鐵化學股份有限公司製造的「Epotohto ZX-1355」等)、異氰酸酯改質環氧樹脂(可列舉旭化成環氧股份有限公司製造的「AER4152」等)、二環戊二烯骨架型
環氧樹脂(例如:迪愛生股份有限公司製造的「Epicron HP-7200L」)、以及它們的位置異構物、以及具有烷基或鹵素原子等取代基的取代體等。
具有縮水甘油胺型環氧基的環氧樹脂的具體例有:四縮水甘油基二胺基二苯基甲烷(例如可列舉:住友化學股份有限公司製造的「Sumiepoxy ELM434」,亨斯邁先進材料股份有限公司製造的「Araldite MY720」、「Araldite MY721」、「Araldite MY9512」、「Araldite MY9612」、「Araldite MY9634」、「Araldite MY9663」,三菱化學股份有限公司製造的「jER604」等)、二縮水甘油基苯胺(例如可列舉:日本化藥股份有限公司製造的「GAN、GOT」等)、四縮水甘油基苯二甲胺(例如可列舉:三菱瓦斯化學股份有限公司製造的「TETRAD-X」等)等。
具有縮水甘油酯型環氧基的環氧樹脂的具體例有:鄰苯二甲酸二縮水甘油酯(例如可列舉:三井化學股份有限公司製造的「Epomik R508」,長瀨化成股份有限公司製造的「Denacol EX-721」等)、(甲基)四氫鄰苯二甲酸二縮水甘油酯、(甲基)六氫鄰苯二甲酸二縮水甘油酯(例如可列舉:三井化學股份有限公司製造的「Epomik R540」,日本化藥股份有限公司製造的「AK-601」等)、間苯二甲酸二縮水甘油酯、二聚酸二縮水甘油酯(例如可列舉:三菱化學股份有限公司製造的「jER871」,新日鐵化學股份有限公司製造的「Epotohto YD-171」等)、或各自的各種異構物等。
具有脂環式環氧型環氧基的環氧樹脂是以具有環氧環
己烷基(cyclohexene oxide group)、三環氧環癸烷基(tricyclodecene oxide group)、環氧環戊烷基(cyclopentene oxide group)等的化合物為代表,具體而言有:乙烯基環己烯二環氧化物、乙烯基環己烯單環氧化物、3,4-環氧環己烷羧酸(3',4'-環氧環己烷)甲酯(例如可列舉:大賽璐股份有限公司製造的「Celloxide 2021P」,亨斯邁先進材料股份有限公司製造的「CY179」等)、3,4-環氧環己烷羧酸(3',4'-環氧環己烷)辛酯(例如可列舉:大賽璐股份有限公司製造的「Celloxide 2081」等)、1-甲基-4-(2-甲基環氧乙烷基)-7-氧雜雙環[4.1.0]庚烷(例如可列舉:大賽璐股份有限公司製造的「Celloxide 3000」等)、2-(3,4-環氧環己基-5,5-螺環-3,4-環氧)環己烷-間二噁烷、雙(3,4-環氧環己基)己二酸酯、雙(3,4-環氧環己基亞甲基)己二酸酯、雙(2-甲基-4,5-環氧環己基亞甲基)己二酸酯等。
具有縮水甘油醚型及縮水甘油胺型這兩種類型的環氧基的環氧樹脂的具體例有:三縮水甘油胺基苯酚或三縮水甘油胺基甲酚(例如可列舉:住友化學股份有限公司製造的「Sumiepoxy ELM-100」、「Sumiepoxy ELM-120」,三菱化學股份有限公司製造的「jER630」,亨斯邁先進材料股份有限公司製造的「Araldite MY0500」、「Araldite MY0510」、「Araldite MY0600」、「Araldite MY0610」,新日鐵化學股份有限公司製造的「Epotohto YDCN-701」等)。
該些環氧樹脂可單獨使用1種,亦可併用2種以上。該
些環氧樹脂中,就硬化的基質樹脂組成物的耐熱性、韌性的觀點而言,較佳為包含雙酚A型環氧樹脂。進而更佳為包含雙酚A型環氧樹脂及異氰酸酯改質環氧樹脂。
<成分(B):自由基聚合性不飽和化合物>
所謂成分(B):自由基聚合性不飽和化合物(以下有時稱為「自由基聚合性不飽和化合物(B)」),是指分子內包含自由基聚合性不飽和鍵、即碳-碳雙鍵或者三鍵的低分子化合物、高分子化合物或者低聚物。此處所言的分子內包含碳-碳雙鍵或者三鍵的低分子化合物,是指分子內包含碳-碳雙鍵或者三鍵的單體,分子量通常大致為50~1000。低聚物是指多個(通常為2個~100個)單體聚合而成者。
分子內包含自由基聚合性不飽和鍵的低分子化合物可列舉分子內具有1個以上,例如1個~6個自由基聚合性不飽和鍵的低分子化合物。例如可列舉:(甲基)丙烯酸酯化合物、鄰苯二甲酸烯丙酯化合物、間苯二甲酸烯丙酯化合物、對苯二甲酸烯丙酯化合物、三聚氰酸烯丙酯化合物等。此外,本發明中所謂「(甲基)丙烯酸酯」,是指「丙烯酸酯或者甲基丙烯酸酯」。
較佳為丙烯酸酯化合物以及甲基丙烯酸酯化合物。
分子內具有1個自由基聚合性不飽和鍵的低分子化合物可列舉:丙烯酸苯氧基乙酯(例如:大阪有機化學工業股份有限公司製造的「Viscoat#192」)、乙氧基二乙二醇丙烯酸酯(例如:共榮社化學股份有限公司製造的「Light Acrylate EC-A」)、甲氧基
三乙二醇丙烯酸酯(例如:共榮社化學股份有限公司製造的「Light Acrylate MTG-A」)、甲氧基二丙二醇丙烯酸酯(例如:共榮社化學股份有限公司製造的「Light Acrylate DPM-A」)、丙烯酸異冰片酯(例如:共榮社化學股份有限公司製造的「Light Acrylate IB-XA」)、苯基縮水甘油醚丙烯酸加成物(例如:長瀨化成股份有限公司製造的「Denacol Acrylate DA-141」)等。
分子內具有2個自由基聚合性不飽和鍵的低分子化合物可列舉:三乙二醇二丙烯酸酯(例如:共榮社化學股份有限公司製造的「Light Ester 3EG-A」)、四乙二醇二丙烯酸酯(例如:東亞合成化學工業股份有限公司製造的「Aronix M-240」)、新戊二醇二丙烯酸酯(例如:共榮社化學股份有限公司製造的「Light Ester NP-A」)、1,6-己二醇二丙烯酸酯(例如:共榮社化學股份有限公司製造的「Light Ester 1,6HX-A」)、雙酚A環氧丙烷加成物二丙烯酸酯(例如:共榮社化學股份有限公司製造的「Light Ester BP-2PA」)、雙酚A環氧乙烷加成物二丙烯酸酯(例如:三洋化成工業股份有限公司製造的「Neomer BA-641」)、氫化雙酚A環氧丙烷加成物二丙烯酸酯(例如:三洋化成工業股份有限公司製造的「Neomer HA-605」)、氫化雙酚A環氧乙烷加成物二丙烯酸酯(例如:三洋化成工業股份有限公司製造的「Neomer HA-601」)、雙酚S環氧乙烷加成物二丙烯酸酯(例如:東亞合成化學工業股份有限公司製造的「Aronix M-205」)、二羥甲基丙烷三環癸烷二丙烯酸酯(例如:共榮社化學股份有限公司製造的「Light Ester
DCP-A」)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(例如:共榮社化學股份有限公司製造的「Light Ester EG」)、二乙二醇二甲基丙烯酸酯(例如:共榮社化學股份有限公司製造的「Light Ester 2EG」)、三乙二醇二甲基丙烯酸酯(例如:三洋化成工業股份有限公司製造的「Neomer PM-201」)、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯(例如:共榮社化學股份有限公司製造的「Light Ester 1.4BG」)、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯(例如:共榮社化學股份有限公司製造的「Light Ester 1.6HX」)、甘油二甲基丙烯酸酯(例如:共榮社化學股份有限公司製造的「Light Ester G-101P」)、雙酚A環氧乙烷加成物二甲基丙烯酸酯(例如:共榮社化學股份有限公司製造的「Light Ester BP-2EM」)、雙酚A環氧丙烷加成物二甲基丙烯酸酯、雙(2-丙烯醯氧基乙基)(2-羥基乙基)三聚氰酸酯(例如:東亞合成化學工業股份有限公司製造的「Aronix M-215」)、雙酚A二縮水甘油醚丙烯酸加成物(例如:共榮社化學股份有限公司製造的「Epoxy Ester 3000A」、三菱麗陽(Mitsubishi Rayon)股份有限公司製造的「Diabeam UK6105」)、雙酚A環氧乙烷加成物二縮水甘油醚丙烯酸加成物、雙酚A環氧乙烷加成物二縮水甘油醚甲基丙烯酸加成物、雙酚A環氧丙烷加成物二縮水甘油醚丙烯酸加成物(例如:共榮社化學股份有限公司製造的「Epoxy Ester 3002A」)、雙酚A環氧丙烷加成物二縮水甘油醚甲基丙烯酸加成物(例如:共榮社化學股份有限公司製造的「Epoxy Ester 3002M」)、甘油二縮水甘油醚丙烯酸加成物(例如:共榮社化學股份有限公司製造的「Epoxy Ester
80MFA」)、二縮水甘油基鄰苯二甲酸酯丙烯酸加成物(例如:長瀨化成股份有限公司製造的「Denacol Acrylate DA-721」)、二縮水甘油基四氫鄰苯二甲酸酯丙烯酸加成物(例如:長瀨化成股份有限公司製造的「Denacol Acrylate DA-722」)、間苯二酚二縮水甘油醚甲基丙烯酸加成物(例如:長瀨化成股份有限公司製造的「Denacol Acrylate DA-201」)、鄰苯二甲酸二烯丙酯、間苯二甲酸二烯丙酯、對苯二甲酸二烯丙酯等。
分子內具有3個自由基聚合性不飽和鍵的低分子化合物可列舉:三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(例如:東亞合成化學工業股份有限公司製造的「Aronix M-309」)、季戊四醇三丙烯酸酯(例如:東亞合成化學工業股份有限公司製造的「Aronix M-305」)、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(例如:共榮社化學股份有限公司製造的「Light Ester TMP」)、三(2-丙烯醯氧基乙基)三聚氰酸酯(例如:東亞合成化學工業股份有限公司製造的「Aronix M-315」)、三(2-丙烯醯氧基乙基)磷酸酯(例如:大阪有機化學工業股份有限公司製造的「Viscoat 3PA」)、甘油三縮水甘油醚丙烯酸加成物(例如:長瀨化成股份有限公司製造的「Denacol Acrylate DA-314」)、三聚氰酸三烯丙酯等。另外,分子內具有3個自由基聚合性不飽和鍵的低聚物可列舉:酚醛清漆型縮水甘油醚丙烯酸加成物(例如:迪愛生股份有限公司製造的「DICLITE UE-8740」)等。
分子內具有4個自由基聚合性不飽和鍵的低分子化合物可列舉:季戊四醇四丙烯酸酯(例如:共榮社化學股份有限公司
製造的「Light Ester BP-4A」)、甘油二甲基丙烯酸酯異佛爾酮二異氰酸酯加成物(例如:共榮社化學股份有限公司製造的「Urethan Acrylate UA-101I」)、甘油二甲基丙烯酸酯六亞甲基二異氰酸酯加成物(例如:共榮社化學股份有限公司製造的「Urethan Acrylate UA-101H」)、甘油二甲基丙烯酸酯甲苯二異氰酸酯加成物(例如:共榮社化學股份有限公司製造的「Urethan Acrylate UA-101T」)等。
分子內具有5個自由基聚合性不飽和鍵的低分子化合物可列舉:二季戊四醇五丙烯酸酯(例如:三洋化成工業股份有限公司製造的「Neomer DA-600」)等。
分子內具有6個自由基聚合性不飽和鍵的低分子化合物可列舉:二季戊四醇六丙烯酸酯(例如:共榮社化學股份有限公司製造的「Light Ester DPE-6A」)、季戊四醇三甲基丙烯酸酯異佛爾酮二異氰酸酯加成物(例如:共榮社化學股份有限公司製造的「Urethan Acrylate UA-306I」)、季戊四醇三甲基丙烯酸酯六亞甲基二異氰酸酯加成物(例如:共榮社化學股份有限公司製造的「Urethan Acrylate UA-306H」)、季戊四醇三甲基丙烯酸酯甲苯二異氰酸酯加成物(例如:共榮社化學股份有限公司製造的「Urethan Acrylate UA-306T」)等。
另外,本發明的第1實施方式的自由基聚合性不飽和化合物(B)可使用在末端、側鏈或者主鏈的至少任一者上具有自由基聚合性不飽和鍵的高分子化合物或者低聚物。此處,所謂高分
子化合物或者低聚物的主鏈,是指高分子化合物或者低聚物的最長的直鏈。所謂高分子化合物或者低聚物的側鏈,是指自主鏈中所含的取代基上擴展的直鏈。所謂高分子化合物或者低聚物的末端,是指主鏈的兩端。
末端具有自由基聚合性不飽和鍵者例如可列舉:以丙烯酸或者甲基丙烯酸將聚乙二醇或者聚丙二醇的末端羥基進行酯化而成的化合物,包含順丁烯二酸或者反丁烯二酸作為酸成分的聚酯,以具有自由基聚合性不飽和鍵的順丁烯二酸酐、耐地酸酐(nadic anhydride)或者乙炔基鄰苯二甲酸酐等將胺基末端封端的聚醯亞胺等。
主鏈上具有自由基聚合性不飽和鍵的不飽和聚酯樹脂例如可列舉:鄰苯二甲酸系樹脂、間苯二甲酸系樹脂、對苯二甲酸系樹脂、雙酚系樹脂、丙二醇-順丁烯二酸系樹脂、將二環戊二烯或其衍生物導入至不飽和聚酯組成中而得者。
此外,就樹脂組成物的高黏度化抑制的觀點而言,自由基聚合性不飽和化合物(B)較佳為上述低分子化合物或低聚物。
自由基聚合性不飽和化合物(B)亦可使用不僅具有自由基聚合性不飽和鍵,而且具有與環氧樹脂(A)反應的部分結構的低分子化合物、高分子化合物或者低聚物。若使用此種化合物,則基質樹脂的硬化物中於由環氧樹脂(A)構成的高分子嵌段與由自由基聚合性不飽和化合物(B)構成的高分子嵌段之間形成化學鍵,可改善形態(morphology)或物性。
與環氧樹脂(A)反應部分結構可列舉:環氧基、羧基、羥基、烷氧基甲基、一級或二級胺、醯胺、1,2-二羧酸酐結構、含氮雜環等。
作為該化合物,例如具有1個自由基聚合性不飽和鍵者可列舉:氫鄰苯二甲酸2-丙烯醯氧基乙酯(例如:大阪有機化學工業股份有限公司製造的「Viscoat#2000」)、氫鄰苯二甲酸2-丙烯醯氧基丙酯(例如:大阪有機化學工業股份有限公司製造的「Viscoat#2100」)、氫鄰苯二甲酸2-甲基丙烯醯氧基乙酯(例如:共榮社化學股份有限公司製造的「Light Ester HO-MP」)、丙烯酸4-羥基丁酯、2-羥基丙基鄰苯二甲酸2-丙烯醯氧基乙酯(例如:大阪有機化學工業股份有限公司製造的「Viscoat#2311HP」)、順丁烯二酸酐、耐地酸酐等。
另外,具有2個自由基聚合性不飽和鍵者可列舉:雙酚A二縮水甘油醚丙烯酸部分加成物(例如:昭和電工股份有限公司製造的「Ripoxy SP-1509H1」)、2-羥基乙基三聚氰酸雙(2-丙烯醯氧基乙基)酯(例如:東亞合成化學工業股份有限公司製造的「Aronix M-215」)等。
藉由後述預浸體表面的自由基聚合,所生成的高分子量成分具有交聯結構,就於預浸體表面獲得大的黏度增大效果的觀點而言,自由基聚合性不飽和化合物(B)較佳為使用分子內具有多個自由基聚合性不飽和鍵的化合物。
另外,與上述環氧樹脂(A)進行反應的部分結構更佳為具有
羥基、羧基或者胺基的化合物。這是由於環氧樹脂(A)中的環氧基容易與該些基團反應,或者由於藉由上述環氧基進行反應而生成的羥基、羧基等與該些基團的相互作用而親和性高。
第1實施方式中使用的自由基聚合性不飽和化合物(B)可單獨使用1種化合物,亦可併用2種以上的化合物。就聚合性以及所含的樹脂組成物的黏度上升的高度而言,較佳為雙酚A二縮水甘油醚(甲基)丙烯酸加成物。
含浸用樹脂組成物中,於將成分(A)與成分(B)的合計設為100質量份的情況下,成分(B)的含量較佳為10質量份至25質量份。若成分(B)的含量為10質量份以上,則容易控制預浸體的黏度值,因此較佳。若成分(B)的含量為25質量份以下,則將預浸體積層硬化後的纖維強化複合材料中不會殘存大量的成分(B),因此纖維強化複合材料的強度較佳。
<成分(C):環氧樹脂硬化劑>
第1實施方式的基質樹脂組成物以及含浸用樹脂組成物較佳為含有成分(C):環氧樹脂硬化劑(以下有時稱為「環氧樹脂硬化劑(C)」)。
環氧樹脂硬化劑(C)例如可列舉:胺型、酸酐(羧酸酐等)、苯酚(酚醛清漆樹脂等)、硫醇、路易斯酸胺錯合物、鎓鹽、咪唑等,只要是可使環氧樹脂(A)硬化者,則可為任一種結構。該些化合物中,較佳為胺型硬化劑。該些硬化劑可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
胺型硬化劑例如有:二胺基二苯基甲烷、二胺基二苯基碸等芳香族胺,二伸乙基三胺等脂肪族胺,2-乙基-4-甲基咪唑等咪唑衍生物,二氰二胺、四甲基胍、硫脲加成胺、以及它們的異構物、改質體等。該些化合物中,就預浸體的保存性優異的方面而言,特佳為二氰二胺。
為了提高環氧樹脂硬化劑(C)的硬化活性,亦可併用硬化助劑。例如,環氧樹脂硬化劑(C)為二氰二胺的情況下的硬化助劑較佳為3-苯基-1,1-二甲基脲、3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲(3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea,DCMU)、3-(3-氯-4-甲基苯基)-1,1-二甲基脲、2,4-雙(3,3-二甲基脲基)甲苯等脲衍生物,環氧樹脂硬化劑(C)為羧酸酐或酚醛清漆樹脂的情況下的硬化助劑較佳為三(二甲胺基甲基)苯酚等三級胺,環氧樹脂硬化劑(C)為二胺基二苯基碸的情況下的硬化助劑較佳為:2-乙基-4-甲基咪唑等咪唑化合物、苯基二甲基脲(PDMU)等脲化合物、三氟化硼單乙胺或三氯化硼胺錯合物等胺錯合物。
該些化合物中特佳為二氰二胺與DCMU的組合。
<成分(D):自由基聚合起始劑>
第1實施方式的基質樹脂組成物以及含浸用樹脂組成物較佳為含有成分(D):自由基聚合起始劑(以下有時稱為「自由基聚合起始劑(D)」)。
作為自由基聚合起始劑(D),例如於藉由紫外線或者可見光線的照射來進行用於產生自由基的刺激的情況下,聚合起始劑可
使用受到紫外線或者可見光線的照射而產生開裂、脫氫(hydrogen abstraction)、電子轉移等反應的光聚合起始劑。另外,於藉由紅外線或者超音波的照射、加熱板的按壓來進行的情況下,可使用藉由熱而產生自由基的熱聚合起始劑。
光聚合起始劑並無特別限制,可使用公知的光聚合起始劑。
具體而言,例如可列舉:二苯甲酮(benzophenone)、ω-溴苯乙酮、氯丙酮、苯乙酮、二乙氧基苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、對二甲胺基苯乙酮、對二甲胺基苯丙酮、2-氯二苯甲酮、4,4'-二氯二苯甲酮、4,4-雙(二乙胺基)二苯甲酮、2,4,6-三甲基二苯甲酮、4-苯基二苯甲酮、米其勒酮(Michler's ketone)、安息香甲醚、安息香異丁醚、安息香-正丁醚、苄基甲基縮酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮、1-羥基環己基苯基酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮、1-[4-(2-羥基乙氧基)-苯基]-2-羥基-2-甲基-1-丙烷-1-酮、2-羥基-1-{4-[4-(2-羥基-2-甲基-丙醯基)-苄基]苯基}-2-甲基-丙烷-1-酮、2-甲基-1-(4-甲基硫苯基)-2-嗎啉基丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁酮-1、2-(二甲胺基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1-丁酮等羰基系光聚合起始劑,但並不限定於該些化合物。
進而可列舉:二苯基二硫醚、二苄基二硫醚、四乙基甲基銨硫醚等硫醚系光聚合起始劑,苯醌(benzoquinone)、第三丁基蒽醌、2-乙基蒽醌等醌系光聚合起始劑,偶氮雙異丁腈、2,2'-偶氮雙
丙烷、肼(hydrazine)等偶氮系光聚合起始劑,硫雜蒽酮(thioxanthone)、2-氯硫雜蒽酮、2-甲基硫雜蒽酮等硫雜蒽酮系光聚合起始劑,過氧化苯甲醯(benzoyl peroxide)、二-第三丁基過氧化物等過氧化物系光聚合起始劑,1-[4-(苯基硫基)苯基]-1,2-辛二酮-2-(O-苯甲醯基肟)、O-乙醯基-1-[6-(2-甲基苯甲醯基)-9-乙基-9H-咔唑-3-基]乙酮肟等肟酯化合物系光聚合起始劑,氧苯基乙酸、2-[2-氧代-2-苯基乙醯氧基乙氧基]乙酯及氧苯基乙酸等氧苯基乙酸酯系光聚合起始劑等。
可將該些光聚合起始劑單獨使用或者將2種以上組合使用。
其中,由於藉由紫外線而產生自由基,對多種樹脂的溶解性高,故而較佳為1-羥基環己基苯基酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮、1-[4-(2-羥基乙氧基)-苯基]-2-羥基-2-甲基-1-丙烷-1-酮、2-羥基-1-{4-[4-(2-羥基-2-甲基-丙醯基)-苄基]苯基}-2-甲基-丙烷-1-酮之類的α-羥基烷基苯酮。
藉由加熱而產生自由基的熱聚合起始劑例如可使用偶氮化合物、有機過氧化物等。偶氮化合物可列舉:2,2'-偶氮雙(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)(例如可列舉:和光純藥工業股份有限公司製造的「V-70」等)、2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)(例如可列舉:和光純藥工業股份有限公司製造的「V-65」等)、2,2'-偶氮雙異丁腈(例如可列舉:和光純藥工業股份有限公司製造的「V-60」等)、2,2'-偶氮雙(2-甲基丁腈)(例如可列舉:和光純藥工業股份有限公司製造的「V-59」等)、1,1'-偶氮雙(環己烷-1-甲腈)(例如可列舉:
和光純藥工業股份有限公司製造的「V-40」等)、1-[(1-氰基-1-甲基乙基)偶氮]甲醯胺(例如可列舉:和光純藥工業股份有限公司製造的「V-30」等)、2-苯基偶氮-4-甲氧基-2,4-二甲基-戊腈(例如可列舉:和光純藥工業股份有限公司製造的「V-19」等)等偶氮腈化合物,2,2'-偶氮雙[2-甲基-N-[1,1-雙(羥基甲基)-2-羥基乙基]丙醯胺](例如可列舉:和光純藥工業股份有限公司製造的「VA-080」等)、2,2'-偶氮雙[2-甲基-N-[1,1-雙(羥基甲基)乙基]丙醯胺](例如可列舉:和光純藥工業股份有限公司製造的「VA-082」等)、2,2'-偶氮雙[2-甲基-N-[2-(1-羥基丁基)]-丙醯胺](例如可列舉:和光純藥工業股份有限公司製造的「VA-085」等)、2,2'-偶氮雙[2-甲基-N-(2-羥基乙基)-丙醯胺](例如可列舉:和光純藥工業股份有限公司製造的「VA-086」等)、2,2'-偶氮雙(2-甲基丙醯胺)二水合物(例如可列舉:和光純藥工業股份有限公司製造的「VA-088」等)、2,2'-偶氮雙[N-(2-丙烯基)-2-甲基丙醯胺](例如可列舉:和光純藥工業股份有限公司製造的「VF-096」等)、2,2'-偶氮雙(N-丁基-2-甲基丙醯胺)(例如可列舉:和光純藥工業股份有限公司製造的「VAm-110」等)、2,2'-偶氮雙(N-環己基-2-甲基丙醯胺)(例如可列舉:和光純藥工業股份有限公司製造的「VAm-111」等)等偶氮醯胺化合物,2,2'-偶氮雙(2,4,4-三甲基戊烷)(例如可列舉:和光純藥工業股份有限公司製造的「VR-110」等)、2,2'-偶氮雙(2-甲基丙烷)(例如可列舉:和光純藥工業股份有限公司製造的「VR-160」等)等烷基偶氮化合物等。有機過氧化物例如可使
用:1,1-雙(第三丁基過氧化)-2,2,5-三甲基環己烷(例如:日油股份有限公司製造的「Perhexa 3M-95」)、1,1-雙(第三丁基過氧化)環十二烷(例如:日油股份有限公司製造的「Perhexa CD」)、1,1,3,3-四甲基氫過氧化物(例如:日油股份有限公司製造的「Perocta H」)、1,1-二甲基丁基過氧化物(例如:日油股份有限公司製造的「Perhexyl H」)、雙(1-第三丁基過氧化-1-甲基乙基)苯(例如:日油股份有限公司製造的「Perbutyl P」)、二枯基過氧化物(例如:日油股份有限公司製造的「Percumyl D」)、2,5-二甲基-2,5-雙(第三丁基過氧化)己烷(例如:日油股份有限公司製造的「Perhexa 25B」)、第三丁基枯基過氧化物(例如:日油股份有限公司製造的「Perbutyl C」)、二-第三丁基過氧化物(例如:日油股份有限公司製造的「Perbutyl D」)、2,5-二甲基-2,5-雙(第三丁基過氧化)己炔(例如:日油股份有限公司製造的「Perhexyne 25B」)、苯甲醯基過氧化物、月桂醯基過氧化物(例如:日油股份有限公司製造的「Peroyl L」)、癸醯基過氧化物(例如:三建化工股份有限公司製造的「Sunperox-DPO」)、二環己基過氧化二碳酸酯(例如:三建化工股份有限公司製造的「Sunperox-CD」)、雙(4-第三丁基環己基)過氧化二碳酸酯(例如:日油股份有限公司製造的「Peroyl TCP」)、2-乙基過己酸第三丁酯(例如:日油股份有限公司製造的「Perbutyl O」)、2-乙基過己酸(1,1-二甲基丙基)酯(例如:化藥阿克佐(Kayaku Akzo)股份有限公司製造的「Trigonox 121」)、2-乙基過己酸(1,1-二甲基丁基)酯(例如:化藥阿克佐股份有限公司製造的「Kayaester
HO」)、3,5,5-三甲基過己酸第三丁酯(例如:日油股份有限公司製造的「Perbutyl 355」)、第三己基過氧化異丙基單碳酸酯(例如:日油股份有限公司製造的「Perhexyl I」)、第三丁基氧基異丙基碳酸酯(例如:日油股份有限公司製造的「Perbutyl I」)、第三丁基過氧化-2-乙基己基碳酸酯(例如:日油股份有限公司製造的「Perbutyl E」)、第三丁基過氧化順丁烯二酸(例如:日油股份有限公司製造的「Perbutyl MA」)、第三丁基過氧化月桂酸酯(例如:日油股份有限公司製造的「Perbutyl L」)、第三丁基過氧化苯甲酸酯(例如:日油股份有限公司製造的「Perbutyl Z」)等。該些熱聚合起始劑可單獨使用,亦可混合多種來使用。
另外,作為產生自由基的手段,亦可將光聚合起始劑與熱聚合起始劑併用。於將光聚合起始劑與熱聚合起始劑併用的情況下,藉由同時或者依次進行由光聚合起始劑產生自由基的紫外線或者可見光線的照射、以及由熱聚合起始劑產生自由基的紅外線或者超音波的照射、加熱板的按壓,可由光聚合起始劑與熱聚合起始劑這兩者產生自由基。
<成分(E):成分(B)進行自由基聚合而成的聚合物>
成分(E)是藉由上述成分(B):自由基聚合性不飽和化合物進行自由基聚合而獲得的聚合物。另外,上述成分(E)亦可與上述成分(A)或由成分(A)衍生的化合物形成化學鍵。
成分(E)較佳為局部存在於預浸體表層部。所謂預浸體的表層部,是指自預浸體的表面的任意點起,向預浸體的厚度方向進
行,至最初到達的強化纖維的表面為止的由基質樹脂組成物填充的空間。
若成分(E)局部存在於預浸體表層部,則預浸體表面的基質樹脂組成物的黏度高,內部的基質樹脂組成物的黏度降低,因此可保持預浸體的懸垂性,而且可控制預浸體表面的黏性。
於將成分(A)、成分(B)及成分(E)的合計設為100質量份的情況下,基質樹脂組成物中的成分(B)與成分(E)的合計含量較佳為10質量份~25質量份。於將成分(A)、成分(B)及成分(E)的合計設為100質量份的情況下,成分(B)與成分(E)的合計含量設為10質量份以上,藉此獲得充分的黏性控制效果,藉由設為25質量份以下,則於將預浸體重疊多片而使其硬化來製作纖維強化複合材料的情況下,其硬化度、強度、耐熱性以及層間結合力難以下降。
<其他成分(任意成分)>
第1實施方式的基質樹脂組成物亦可視需要在不損及第1實施方式的效果的範圍內,含有選自由熱塑性樹脂、熱塑性彈性體以及彈性體所組成組群中的1種以上成分。該些成分具有使基質樹脂組成物的黏度、儲藏彈性模數以及觸變性(thixotropy)適當化的作用,且具有使基質樹脂組成物的硬化物的黏彈性變化,或使靭性提高等的作用。該些成分可與上述各種成分一起混合,亦可預先溶解於環氧樹脂(A)中。
第1實施方式中可使用的熱塑性樹脂較佳為主鏈上具有
選自由碳-碳鍵、醯胺鍵、醯亞胺鍵、酯鍵、醚鍵、碳酸酯鍵、胺基甲酸酯鍵、脲鍵、硫醚鍵、碸鍵、咪唑鍵以及羰基鍵所組成組群中的鍵的熱塑性樹脂。此種熱塑性樹脂例如有:聚丙烯酸酯、聚醯胺、聚芳醯胺、聚酯、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚苯并咪唑、聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚碸以及聚醚碸等。該些化合物中,就耐熱性優異的方面而言,特佳為聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚碸以及聚醚碸。
於第1實施方式的基質樹脂組成物含有熱塑性樹脂的情況下,就提高硬化物的靭性以及維持耐環境性的觀點而言,上述熱塑性樹脂較佳為具有與環氧樹脂(A)所具有的環氧基的反應性的官能基。特佳的官能基為羧基、胺基以及羥基。
第1實施方式的基質樹脂組成物若於含浸於強化纖維基材中的時刻為液狀,則亦可含有於常溫下為固體狀的添加劑作為任意成分。第1實施方式中可使用的於常溫下為固體狀的添加劑例如可列舉:二氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、黏土礦物、滑石、雲母、鐵氧體(ferrite)等無機粒子,或碳奈米管(carbon nanotube)、富勒烯(fullerene)等碳質成分等。該些固體狀的添加劑具有:對未硬化的基質樹脂組成物賦予觸變性的效果,以及使基質樹脂組成物的硬化物的彈性模數、耐熱性、疲勞強度、及/或耐摩耗性提高的效果。另外,亦可為了提高導電性而含有金屬、碳黑、氧化銅、氧化錫等的粒子作為固體狀的添加劑。相對於基質樹脂組成物的總質量,固體狀的添加劑的含量較佳為設為1質
量%以上50質量%以下。
(含浸用樹脂組成物的黏度)
第1實施方式的含浸用樹脂組成物的30℃下的黏度較佳為12Pa.s~40000Pa.s,更佳為40Pa.s~30000Pa.s。若含浸用樹脂組成物的黏度的下限小於12Pa.s,則於在強化纖維基材中的含浸操作中,存在後述的預浸體前驅物難以保持其形狀的傾向。另外若超過40000Pa.s,則存在強化纖維基材中難以含浸有含浸用樹脂組成物的傾向。
含浸用樹脂組成物的30℃下的黏度的下限更佳為50Pa.s,尤佳為60Pa.s。另外,30℃下的黏度的上限更佳為20000Pa.s,尤佳為10000Pa.s。
特別是黏度低於上述上限值的含浸用樹脂組成物對後述FAW(Fiber Areal Weight)比較高的強化纖維基材的含浸性良好,能夠容易獲得適合於製造飛機、風車翼、船舶、車輛、建造物等大型構件的厚的預浸體,因此較佳。
(含浸用樹脂組成物的製備)
含浸用樹脂組成物是將上述環氧樹脂(A)、自由基聚合性不飽和化合物(B)、以及視需要來使用的環氧樹脂硬化劑(C)、自由基聚合起始劑(D)、其他成分(任意成分)混合而均勻調合所得者。只要各成分均勻混練,且含浸用樹脂組成物變得均勻,則可採用先前使用的一般方法。
例如,可將構成含浸用樹脂組成物的各成分同時混合來製
備,或者視需要,預先製備於環氧樹脂(A)或自由基聚合性不飽和化合物(B)中適當分散有環氧樹脂硬化劑(C)、自由基聚合起始劑(D)、其他添加物的母料(masterbatch),使用該母料來製備。混合操作中可使用:三輥磨機(three roll mill)、行星式混合機(planetary mixer)、捏合機(kneader)、萬能攪拌機、均質機(homogenizer)、均質分配器(homodispenser)等混合機。
(強化纖維基材)
所謂第1實施方式的強化纖維基材,是指包括多數強化纖維的片狀或帶狀基材。此外,為了方便起見,將寬度比較寬者稱為片材,將窄者稱為帶,但對強化纖維基材的尺寸並無限制。
第1實施方式中使用的強化纖維基材的形態可列舉:將連續纖維以縱向平行地成為向一方向的形態;將連續纖維製成經緯紗來製成織物的形態;將纖維束以縱向平行地成為向一方向後,以緯紗輔助紗來保持的形態;將多片一方向的強化纖維的片材在不同方向上重疊,以輔助紗縫合而製成固定多軸向經編針織物(multiaxial warp-knit)的形態;以及將強化纖維製成不織布的形態等。
其中較佳為:將連續纖維以縱向平行地成為向一方向的形態;將連續纖維製成經緯紗而製成織物的形態;將纖維束以縱向平行地成為向一方向後,以緯紗輔助紗來保持的形態;另外,將多片一方向的強化纖維的片材在不同的方向上重疊,以輔助紗縫合而製成固定多軸向經編針織物的形態。
就將第1實施方式的預浸體硬化而獲得的纖維強化複合材料的強度表現的觀點而言,更佳為將連續纖維以縱向平行地成為向一方向的形態。
強化纖維基材的基重可根據使用藉由第1實施方式而得的預浸體來形成的纖維強化複合材料的使用目的來自由設定,50g/m2
~2000g/m2
為在實用上較佳的範圍。
此外,為了對第1實施方式的預浸體賦予懸垂性,較佳為應用如上所述的30℃下的黏度為50Pa.s~20000Pa.s的低黏度的基質樹脂組成物,該情況下,強化纖維基材的基重較佳為250g/m2
~2000g/m2
,更佳為500g/m2
~2000g/m2
,特佳為600g/m2
~2000g/m2
。
構成第1實施方式的強化纖維基材的強化纖維可自廣泛範圍的適當材料中選擇,為了利用第1實施方式的製造方法來供給特別優異的預浸體,較佳為碳纖維或者黑鉛纖維。
第1實施方式中可使用的碳纖維或黑鉛纖維可根據用途來使用所有種類的碳纖維或黑鉛纖維,但就獲得高強度的纖維強化複合材料的方面而言,更佳為碳纖維。所使用的碳纖維的纖維徑為3μm~20μm者由於容易製造碳纖維,且強度高,故而較佳。此處所謂纖維徑,是指各個單纖維的剖面的等面積圓相當直徑。進而,拉伸伸長度為1.5%以上且小於3.0%的高強度碳纖維由於表現出纖維強化複合材料的強度而較佳。
(圖案)
第1實施方式的預浸體的至少單面於預浸體表面的基質樹脂組成物的反應率的級別下具有被區分為多個的多個區域作為圖案。即,第1實施方式的預浸體至少於單面具有基質樹脂組成物的反應率相互不同的多個區域。
上述區域的圖案形狀可視需要列舉任意的形狀,例如:圖3及圖4所示的由直線、曲線、摺線、波線等邊界線所構成的條紋結構,或者圖1及圖2所示的由封閉的曲線或者摺線來包圍的島區域不連續地分佈的海島結構。該些形狀可單獨使用1種,亦可將2種以上組合使用。
基質樹脂組成物的反應率高的區域,即成分(E)(即成分(B):自由基聚合性不飽和化合物進行自由基聚合而成的聚合物)的含量多的區域與基質樹脂組成物的反應率低的區域相比,黏性低。因此,若基質樹脂組成物的反應率高的區域到達預浸體的外周,則使取入至積層體(經積層的預浸體)中的空氣或揮發物逸出的路徑通到積層體外部,可抑制所得成形體中的孔隙產生,因此較佳。
將基質樹脂組成物的反應率加以區分的級別除了成為基準的級別以外,可為1以上的任意自然數,藉由包括成為基準的級別而區分為2個級別,就實用的觀點而言,能夠充分地獲得第1實施方式的效果。亦可增加級別數量,形成更複雜的圖案,或者以預浸體表面的反應率成為階梯的方式來進行。
於第1實施方式的預浸體的至少單面在預浸體表面的基
質樹脂組成物的反應率的級別中具有2個區分(反應率相對較高的區域與反應率為相對較低的區域)的實施形態的情況下,於條紋結構的圖案的情況下,條紋結構的圖案的寬度,即基質樹脂組成物的反應率相對較低的區域以及相對較高的區域的寬度分別較佳為1mm至100mm,更佳為5mm至50mm。於同樣的實施形態的情況下,在海島結構的圖案的情況下,各個島區域的大小較佳為0.01cm2
至100cm2
,較佳為反應率相對較高的區域(即黏度降低的級別的區域)形成海區域。另外,島區域與島區域之間的海區域的寬度較佳為1mm至100mm,更佳為5mm至50mm。
由較佳實施形態來獲得的預浸體中,對於基質樹脂組成物的反應率為特定級別的各個區域,將剖面積足夠小且具有平滑性高的底面的圓筒形棒,例如玻璃棒按壓於預浸體表面的圖案的區域,能夠以剝離時的觸感來確認黏度的差異。該黏度的差異的測定方法於後文詳細說明。
(預浸體的製造方法)
第1實施方式的預浸體是藉由如下方式來獲得:使包含上述強化纖維的強化纖維基材中含浸包含成分(A):環氧樹脂、成分(B):自由基聚合性不飽和化合物、以及成分(C):環氧樹脂的硬化劑的含浸用樹脂組成物來製作預浸體前驅物,對上述預浸體前驅物的至少單面,於表面的一部分上照射選自由紫外線、紅外線、可見光線以及電子束所組成組群中的至少1種能量波,藉此使成分(B)的一部分進行反應,使上述預浸體前驅物的表面生成
成分(E):上述成分(B)進行自由基聚合而成的聚合物。
預浸體前驅物是藉由利用公知的方法,使含浸用樹脂組成物含浸於強化纖維基材中而獲得。例如可藉由如下方式來製造:於脫模紙等工程剝離材料的表面塗佈規定量的含浸用樹脂組成物,對其表面供給強化纖維基材後,利用使按壓輥通過等手段而使含浸用樹脂組成物含浸於強化纖維基材中,或者於強化纖維基材上直接塗佈規定量的含浸用樹脂組成物後,視需要將上述強化纖維基材以工程剝離材料夾持後,利用使按壓輥通過等的手段而使含浸用樹脂組成物含浸於強化纖維基材中。
第1實施方式的預浸體至少於單面具有基質樹脂組成物的反應率不同的多個區域。
於上述預浸體前驅物表面,照射到上述能量波的區域中所含的上述成分(B)進行自由基聚合而成為成分(E),因此上述區域表面的黏性下降。
如上所述照射到能量波而黏性下降的區域、及未照射到能量波而保持高黏性的區域以上述方式於第1實施方式的預浸體的表面形成圖案。即,於上述預浸體的至少單面的反應率下,具有包括被區分為多個級別的多個區域的圖案。
上述圖案可藉由如下方式來獲得:對於含浸有包含可聚合的成分(即成分(B))的含浸用樹脂組成物的強化纖維基材的表面,對與所需圖案一致的形狀的區域賦予刺激(具體而言,照射上述能量波),控制含浸用樹脂組成物中的成分(B)的反應率。
於使用包含光聚合起始劑作為自由基聚合起始劑(D)的含浸用樹脂組成物的情況下,上述圖案可藉由如下的照射方法來獲得:隔著光罩來照射紫外線或可見光線,或者藉由雷射光線的掃描或快門來點亮熄滅。所使用的紫外線或可見光線的波長、照射量、照射時間只要以成為所需的預浸體表面狀態的方式來適當設定即可。
於使用包含熱聚合起始劑的含浸用樹脂組成物的情況下,上述圖案可藉由以下的加熱來獲得:藉由隔著遮罩的紅外電子束照射的局部加熱、藉由超音波喇叭(ultrasonic horn)的局部加熱、或者藉由具有圖案形狀的凹凸的加熱輥或加熱板的局部加熱。藉由上述加熱裝置來加熱的預浸體的溫度、時間只要以成為所需的預浸體表面狀態的方式適當設定即可。
進而,於不需要自由基聚合起始劑(D)的藉由電子束照射的圖案形成的情況下,上述圖案可藉由如下照射方法來獲得:對含浸有含浸用樹脂組成物的強化纖維片材,藉由電子束的掃描、或快門來點亮熄滅。所使用的電子束的照射能量、照射線量以成為所需的預浸體表面狀態的方式適當設定即可。
用於形成圖案的光罩例如是於由所照射的能量線的大部分透過的材質來形成的基材片材上,配置有將所照射的能量線吸收或遮蔽的材質來形成的吸收或遮蔽部者,例如於紫外線的情況下,可使用在石英板、或者聚酯等具有紫外線透過性的膜上由金屬箔或金屬粒子或者無機粒子等顏料來形成吸收及/或遮蔽部分
者。或者可使用在金屬板等將所照射的能量線遮蔽的材料上設置有開口部者。
藉由以吸收或遮蔽部分的材質或厚度來控制吸收或遮蔽部的能量線的透過率,可控制對含浸有第1實施方式的預浸體的前驅物即基質樹脂組成物的強化纖維片材所照射的能量線的線量。
第1實施方式的預浸體中較佳的實施形態為反應率高的基質樹脂組成物僅局部存在於預浸體的表層部(即,成分(E)局部存在於預浸體表層部)者。
因此,根據用於使上述成分(B)進行自由基反應的刺激(較佳為能量波照射)的種類,另外亦考慮到所得的成形品所要求的強度,只要選擇強化纖維的種類即可。
例如,於為了使成分(B)進行反應而照射可見光線或紫外線的情況下,較佳為使用不會透過該些能量線的碳纖維或黑鉛纖維等。另外,於照射紅外線,或使加熱輥或加熱板接觸的情況下,較佳為玻璃纖維等低導熱性的纖維。
第2實施方式是有關於一種包含強化纖維、及基質樹脂組成物的預浸體,上述強化纖維構成強化纖維片材,上述基質樹脂組成物包含成分(A):環氧樹脂、成分(B):自由基聚合性不飽和化合物、以及成分(E):上述成分(B)進行自由基聚合而成的聚合物,而且亦包含成分(C):環氧樹脂硬化劑以及成分(D)產生自由基的聚合起始劑,並且於上述預浸體的至少單面,以按壓壓
力40kPa來測定的黏度值為70kPa以下,以按壓壓力80kPa來測定的黏度值為150kPa以上。
另外,第2實施方式的預浸體卷是連續的預浸體捲繞數周成為卷狀而形成多層的預浸體卷,上述預浸體卷中形成鄰接的層的預浸體彼此相互接觸。此外,構成上述預浸體卷的預浸體較佳為上述第2實施方式的預浸體。
另外,本發明的第2實施方式亦可以如下方式來表現。
(2-i)一種預浸體,其包含基質樹脂組成物及強化纖維片材,並且於上述預浸體的至少單面,以對預浸體的按壓壓力40kPa來測定的預浸體的黏度值為70kPa以下,且以對預浸體的按壓壓力80kPa來測定的預浸體的黏度值為150kPa以上。
(2-ii)如上述(2-i)所述的預浸體,其中基質樹脂組成物(I)包含:成分(A):環氧樹脂、成分(B):自由基聚合性不飽和化合物、成分(C):環氧樹脂的硬化劑、成分(D):產生自由基的聚合起始劑、以及成分(E):將自由基聚合性不飽和化合物作為單體的聚合物。
(2-iii)如上述(2-ii)所述的預浸體,其中上述成分(E)集中於上述預浸體的表層部。
(2-iv)如上述(2-ii)或(2-iii)所述的預浸體,其中於將上述成分(A):環氧樹脂、成分(B):自由基聚合性不飽和化合物、成分(E):將自由基聚合性不飽和化合物作為單體的聚合物的合計設為100質量份的情況下,成分(B)與成分(E)的合計
含量為10質量份~25質量份。
(2-v)如上述(2-i)至(2-iv)中任一項所述的預浸體,其中上述強化纖維是將強化纖維束以縱向平行地成為片材之強化纖維片材。
(2-vi)一種預浸體的製造方法,其包括:使含浸用樹脂組成物含浸於強化纖維片材中來製作預浸體前驅物片材,上述含浸用樹脂組成物包含成分(A):環氧樹脂、成分(B):自由基聚合性不飽和化合物、成分(C):環氧樹脂的硬化劑、成分(D1):藉由紫外線或可見光線的照射而產生自由基的光聚合起始劑,對上述預浸體前驅物片材的至少單側,於表面的一部分上照射紫外線或可見光線。
(2-vii)一種預浸體卷,其是連續的預浸體捲繞數圈成為卷狀而形成多層的預浸體卷,並且上述預浸體卷中形成鄰接的層的預浸體與預浸體相互直接接觸。
(2-viii)如上述(2-vii)所述的預浸體卷,其中包含如上述(2-i)至(2-v)中任一項所述的預浸體。
通常,預浸體的黏性除了藉由觸感的官能試驗以外,還藉由傾斜式球黏度法(例如JIS Z 0237)、滾球黏度法(rolling ball tack method)、探針黏度法(probe tack method)(例如ASTM D 2979)等來評價以及測定。其中,探針黏度法可將預浸體的特定表面的黏性加以數值化,因此是指定預浸體的表面的特性的優異方法。第2實施方式的預浸體的黏度值的測定是藉由帶來與基於
ASTM D 2979的探針黏度法相同的結果的測定方法來進行。採用探針黏度法的黏度測定裝置市售有探針黏度試驗機(試驗機產業股份有限公司製造,製品名:TE-6001)或黏度試驗機(UBM公司製造,製品名:TA-500)等。
第2實施方式的預浸體的黏度值是利用探針黏度法來測定的後述測定條件下的探針與預浸體的每單位接觸面積的剝離阻力。上述黏度值的測定時使用的探針的其中一個尖端部為不鏽鋼製的規定直徑的圓柱狀,且端面與圓柱的軸垂直而成為平滑的檢測面。於規定的測定環境下,將預浸體以其表面與探針的檢測面平行的方式保持,使探針在探針圓柱的軸方向上於預浸體側以規定的速度前進,使檢測面密接於預浸體。對探針圓柱的軸方向預浸體側負載荷重,經過規定的加壓時間而使規定的按壓壓力發揮作用。然後立即使探針以規定的速度自預浸體後退而自預浸體表面上剝離。將該一系列的動作中將預浸體與探針剝離所需要的最大力的相對於探針的檢測面的單位面積的值作為黏度值。
黏度值的測定時使用的探針的檢測面的直徑為8mm或者20mm。測定環境設為25±3℃、濕度50±10%RH。探針的移動速度在前進、後退均採用0.2mm/s,若為0.02mm/s~2mm/s,則對黏度值的測定結果並無大的影響。使預浸體與探針的檢測面密接的加壓時間採用30秒,若為15秒~60秒,則對黏度值的測定結果並無大的影響。使預浸體與探針的檢測面密接的對預浸體的按壓壓力會對黏度值的測定值造成大的影響,因此必須於10kPa~500
kPa的範圍內精度良好地控制,較佳為以±1kPa的精度來控制。第2實施方式的預浸體的黏度值是於對預浸體的按壓壓力為40kPa的情況及80kPa的情況下測定的值。
若預浸體的黏度值為適當的值,則於預浸體的積層操作中,可藉由將預浸體牢固地按壓於成形模具或其他預浸體,而使對模具的貼附及預浸體彼此的貼附堅固。僅藉由將預浸體輕輕地加壓於成形模具或其他預浸體上,就可容易地暫時接合,另外亦可容易替換暫時接合狀態的上述預浸體。
具體而言,若以對預浸體的按壓壓力80kPa來測定的黏度值為150kPa以上,則藉由將上述預浸體加壓於成形模具或其他預浸體上,可使對成形模具的貼附及預浸體彼此的貼附堅固。對以按壓壓力80kPa來測定的黏度值的上限並無特別限制,該黏度值越高越好。
若以按壓壓力40kPa來測定的黏度值為70kPa以下,則僅藉由輕輕地加壓於成形模具或其他預浸體上,就可容易地暫時接合,且能夠容易地替換暫時接合狀態的上述預浸體。對以按壓壓力40kPa來測定的黏度值的下限值並無特別限制,若為1kPa以上,則僅藉由輕輕地加壓於成形模具或其他預浸體上,就可容易地暫時接合。即,以按壓壓力40kPa來測定的黏度值較佳為1kPa以上、70kPa以下。
此外,就可良好地進行暫時接合及替換的方面而言,以按壓壓力40kPa來測定的黏度值更佳為20kPa以上、70kPa以下。
(強化纖維片材)
構成第2實施方式的強化纖維片材的強化纖維可使用根據纖維強化複合材料的使用目的的各種強化纖維,具體例可列舉:碳纖維、黑鉛纖維、芳醯胺纖維、碳化矽纖維、氧化鋁纖維、硼纖維、碳化鎢(tungsten carbide)纖維、玻璃纖維等。該些強化纖維可單獨使用1種,亦可將2種以上組合使用。其中,就比強度、比彈性模數優異的方面而言,較佳為碳纖維或黑鉛纖維。
第2實施方式中可使用的碳纖維或黑鉛纖維可根據用途來使用所有種類的碳纖維或黑鉛纖維,拉伸伸長度為1.5%以上且小於3.0%的高強度碳纖維表現出纖維強化複合材料的強度,因此適合。
第2實施方式中使用的強化纖維片材的形態可列舉與上述第1實施方式的(強化纖維基材)的項中所述者相同的形態。較佳者亦與上述相同。
(基質樹脂組成物)
第2實施方式的基質樹脂組成物包含:成分(A):環氧樹脂、成分(B):自由基聚合性不飽和化合物、成分(C):環氧樹脂硬化劑、成分(D):產生自由基的聚合起始劑、以及成分(E):成分(B)進行自由基聚合而成的聚合物。
上述成分(A)~成分(E)與上述第1實施方式的(基質樹脂組成物)的項中所述者相同,較佳者亦相同。另外,第2實施方式的基質樹脂組成物可含有的任意成分亦與上述第1實施方式
的基質樹脂組成物中者相同。
此外,較佳為包含具有(甲基)丙烯酸酯基的化合物作為成分(B),且包含藉由紫外線而產生自由基的自由基聚合起始劑作為成分(D)。
(含浸用樹脂組成物的黏度)
第2實施方式的含浸用樹脂組成物的黏度與上述第1實施方式的含浸用樹脂組成物的黏度相同,較佳的黏度範圍或其原因亦相同。
(含浸用樹脂組成物的製備)
第2實施方式的含浸用樹脂組成物可利用與上述第1實施方式的含浸用樹脂組成物相同的方法來製備。
(預浸體的製造方法)
第2實施方式的預浸體可利用與上述第1實施方式的預浸體相同的方法來製造。即,藉由使基質樹脂組成物含浸於強化纖維片材中來製作預浸體前驅物,對上述預浸體前驅物照射能量波,而使上述預浸體前驅物表面所存在的成分(B)的一部分進行自由基聚合,來製作預浸體。能量波照射條件等具體的實施方式如上述第1實施方式的記載所述。
特別是第2實施方式的預浸體較佳為使用紫外線或者可見光線作為能量波。
具體而言為如下的預浸體的製造方法,其包括:將包含成分(A):環氧樹脂、成分(B):自由基聚合性不飽和化合物、成分
(C):環氧樹脂的硬化劑、成分(D1):藉由紫外線或可見光線的照射而產生自由基的光聚合起始劑的含浸用樹脂組成物,含浸於強化纖維片材中來製造預浸體前驅物片材,對上述預浸體前驅物片材的至少其中一個表面,於一部分上照射紫外線或可見光線。
於藉由紫外線或者可見光線的照射來製作預浸體的情況下,自由基聚合起始劑(D)是使用受到紫外線或者可見光線的照射而產生開裂、脫氫、電子轉移等反應的光聚合起始劑,即成分(D1):藉由紫外線或可見光線的照射而產生自由基的光聚合起始劑。藉由使用上述成分(D1),對預浸體前驅物照射紫外線或可見光線,能夠容易地實現製造在預浸體表面局部存在有成分(E)的預浸體,因此較佳。
若成分(E)集中於預浸體表層部,則表層部的基質樹脂組成物的黏度高,內部的基質樹脂組成物的黏度降低,因此就可保持預浸體的懸垂性,並且可控制預浸體表面的黏度的方面而言較佳。
紫外線或者可見光線的照射量只要以預浸體的黏度值中,以對預浸體的按壓壓力40kPa來測定的預浸體的黏度值成為70kPa以下,且以對預浸體的按壓壓力80kPa來測定的預浸體的黏度值成為150kPa以上的方式適當設定即可。紫外線或者可見光線的照射量較佳為300mJ/cm2
至700mJ/cm2
。
(預浸體卷)
第2實施方式的預浸體卷是連續的預浸體捲繞數圈成為卷狀的預浸體卷,並且上述預浸體卷中形成鄰接的層的預浸體與預浸
體相互接觸。
對上述預浸體卷的形態並無特別限定,例如可列舉:預浸體寬度為0.1m~2m、且預浸體長度為5m~200m左右的預浸體在直徑為20cm~100cm的芯上捲成卷狀的預浸體卷等。
第2實施方式的預浸體卷由於在預浸體表面未配置分隔膜或脫模紙,故而不需要將它們去除的作業時間或作業勞力。另外,由於不存在該些分隔膜或脫模紙,故而不會產生它們的廢棄物。
第2實施方式的預浸體卷是藉由將連續的預浸體捲附於圓筒或圓柱的芯材上而容易獲得。芯材可使用紙管、塑膠管、塑膠圓柱、金屬管、金屬圓柱等。芯材較佳為輕者,因此較佳為圓筒。其中由於能夠以低價獲取,故而特佳為紙管。
第2實施方式的預浸體卷中適宜使用上述第2實施方式的預浸體。
上述第2實施方式的預浸體由於其表面顯示出適度的黏性,故而可不積層分隔膜或脫模紙、保護膜等,僅將預浸體捲成卷狀來保管以及運輸。另外,卷中相互接觸的預浸體彼此不會堅固地過度黏著,因此可自卷狀的預浸體上容易地捲出來使用,可削減成形時的預浸體積層作業所需要的時間或勞力,同時可減少纖維強化複合材料製造步驟中的廢棄物。
第3實施方式為包含強化纖維、及基質樹脂組成物的預浸體,並且
上述預浸體為片狀或帶狀,於上述預浸體的至少單面積層有保護膜,且下述的上述預浸體的黏性評價中的黏性的指標為50g以上。
(黏性評價)
將厚度為25μm、寬度為50mm、長度為250mm的聚乙烯製膜與寬度及長分別為50mm以上的預浸體,以上述預浸體的一邊與上述聚乙烯製膜的長度方向正交且於寬度為50mm、長度為50mm的範圍內接觸的方式,僅利用上述聚乙烯膜的自重來重疊,以對其重疊的範圍均勻地施加荷重的方式載置錘,保持60秒鐘後,去除上述錘。
繼而,保持上述聚乙烯製膜的長度50mm的邊中不與上述預浸體接觸的邊,對上述聚乙烯製膜與上述預浸體的重疊的範圍內不負載剝離力的範圍內,使其向剝離的方向移動。
然後於3秒以內,將積層有上述聚乙烯製膜的上述預浸體緩慢地垂直立起而保持。
於開始垂直的保持後10秒以內,判斷上述聚乙烯製膜是否自上述預浸體上完全剝離。
使用5g、7g、15g、30g、60g、150g、300g、600g、以及1200g的9種錘來進行試驗,將10秒以內聚乙烯製膜不剝離的最輕的錘的重量作為黏性的指標的基礎值。另外,於使用1200g的錘來進行判定的情況下,上述聚乙烯製膜於10秒以內剝離時亦將1200g作為黏性的指標的基礎值。
將其反覆進行3次,將所得的黏性指標的基礎值的算術平均作為黏性的指標。
為了防止上述預浸體的彎曲,而於上述預浸體的與上述聚乙烯製膜積層面相反的面上,積層厚度為1mm、長度為35cm、寬度為20cm的不鏽鋼製的板。聚乙烯製膜是使用廣積化工股份有限公司的Polyron Film LD(製品名)。此外,本評價的環境設為氣溫23±3℃、濕度50±10%RH。
另外,第3實施方式亦可以如下方式表現。
(3-i)一種預浸體,其是包含強化纖維、及含有環氧樹脂及(甲基)丙烯酸酯樹脂的基質樹脂的片狀或帶狀預浸體,並且上述預浸體具有上述黏性評價中的黏性的指標為50g以上的相對較低的黏性,且至少於單面貼附有膜。
(3-ii)一種預浸體的製造方法,其包括於包含強化纖維、以及含有環氧樹脂及(甲基)丙烯酸酯樹脂的基質樹脂的片狀或帶狀預浸體前驅物上載置保護膜的步驟,並且對預浸體前驅物的至少載置有保護膜的單側的表面的一部分,照射紫外線、紅外線、可見光線、電子束中的1種或者多種能量波,藉此使基質樹脂進行反應。
(3-iii)上述預浸體的製造方法為如上述(3-ii)所述的製造方法,其包括在強化纖維中含浸基質樹脂的步驟。
即便剝離了保護膜的預浸體的表面具有低黏性,第3實施方式的帶有保護膜的預浸體是以於製造步驟中所載置的保護膜
良好地密接於預浸體表面的狀態來保持,由於保護膜難以剝離,故而預浸體表面不會附著外來物,能夠避免纖維強化複合材料的物性以及外觀品質的下降。另外,當將預浸體切割為所需的形狀時,保護膜難以剝離,因此操作性優異。
(基質樹脂組成物)
第3實施方式的帶有保護膜的預浸體中使用的基質樹脂組成物含有:成分(A):環氧樹脂、成分(B):自由基聚合性不飽和化合物、成分(C):環氧樹脂硬化劑、成分(D):自由基聚合起始劑、以及成分(E):成分(B)進行自由基聚合而成的聚合物。
上述成分(A)~成分(E)與上述第1發明中的(基質樹脂組成物)的項中所述者相同,較佳者亦相同。另外,關於第3發明的基質樹脂組成物可含有的任意成分,亦與上述第1發明的基質樹脂組成物中相同。
此外,較佳為包含具有(甲基)丙烯酸酯基的化合物作為成分(B),且包含藉由紫外線而產生自由基的自由基聚合起始劑作為成分(D)。
(強化纖維)
第3實施方式的預浸體中使用的強化纖維可列舉與上述第1實施方式的(強化纖維基材)的項中記載者相同者。較佳的材料亦相同。此外,上述強化纖維與第1實施方式相同,較佳為構成強化纖維基材。
(含浸用樹脂組成物的黏度)
第3實施方式的含浸用樹脂組成物的黏度與上述第1實施方式的含浸用樹脂組成物的黏度相同,較佳的黏度範圍或其原因亦相同。
(含浸用樹脂組成物的製備)
第3實施方式的含浸用樹脂組成物可利用與上述第1實施方式的含浸用樹脂組成物相同的方法來製備。
(保護膜)
對第3實施方式中使用的保護膜的材質並無特別限制。上述能量線(與上述第1實施方式的「能量波」含義相同)透過上述保護膜,只要可使基質樹脂中的自由基聚合起始劑(D)產生自由基即可。
此種材質具體而言可列舉:低密度聚乙烯(low density polyethylene,LDPE)、高密度聚乙烯(high density polyethylene,HDPE)、聚丙烯(polypropylene,PP)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)、離子聚合物(ionomer)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride)、聚偏二氯乙烯(polyvinylidene chloride)、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、各種聚醯胺、玻璃紙(cellophane)等。
保護膜的材質是根據所使用的能量線的透過性、及受到上述能量線的刺激而產生自由基的自由基聚合起始劑(D)的組合來選擇。
例如,於使用紫外線作為能量線的情況下,以水銀燈作為光源的紫外線的主波長365nm對於結構中不具有π電子共軛系的聚乙烯製膜或聚丙烯製膜具有充分的透過性,另外,如以金屬鹵化物燈作為光源的紫外線般包含遍及200nm至450nm的寬廣範圍的光譜的紫外線即便是具有如聚對苯二甲酸乙二酯製膜之類的π電子共軛系者,亦具有對於自由基聚合起始劑引發反應而言充分的紫外線透過性。
其中,保護膜適宜使用LDPE製膜或者PP製膜。
對保護膜的厚度並無特別限制,但若考慮到保護膜的保護功能或膜的操作容易度,則適宜使用20μm以上,更佳為25μm以上。若保護膜厚度過大,則即便保護功能優異,亦會白白增加帶有保護膜的預浸體的製品重量,不僅浪費資源,而且能量線的透過率亦下降,因此適宜使用100μm以下,尤佳為75μm以下。
(預浸體的製造方法)
第3實施方式的預浸體的製造方法包括:含浸用樹脂組成物調合步驟、含浸步驟、膜載置步驟、及能量線照射步驟。
<含浸用樹脂組成物調合步驟>
可藉由第1實施方式的(含浸用樹脂組成物的製備)的項中所述的方法來製備含浸用樹脂組成物。
<含浸步驟>
可藉由以下的含浸步驟來製造:於工程剝離紙或分隔膜等工程剝離材料的表面,塗佈規定量的上述含浸用樹脂組成物,對其
表面供給強化纖維基材後,利用使按壓輥通過等手段,使含浸用樹脂組成物含浸於強化纖維基材中;或者於強化纖維基材上直接塗佈規定量的含浸用樹脂組成物後,視需要將上述強化纖維基材以工程剝離材料夾持後,利用使按壓輥通過等手段,使含浸用樹脂組成物含浸於強化纖維基材中。
<保護膜積層步驟>
保護膜載置步驟是藉由在利用上述樹脂調合步驟、以及含浸步驟而獲得的預浸體前驅物上,密接性良好地載置保護膜,進行壓接來積層的步驟。
只要於預浸體前驅物與保護膜之間未進入空氣,載置操作則可採用先前使用的一般方法。例如可使用藉由金屬製的輥、或者對表面進行了橡膠捲繞處理的輥進行壓接等方法。
保護膜可載置以及壓接於預浸體前驅物的兩面,亦可僅載置以及壓接於單面。
此外,第3實施方式中,上述含浸步驟中使用保護膜作為分隔膜,藉此可省略本步驟。
<能量線照射步驟>
能量線照射步驟為如下步驟:對經過上述各步驟而獲得的積層有保護膜的預浸體前驅物的一部分,通過保護膜來照射能量線,使預浸體前驅物的積層有保護膜的面的表層部所存在的自由基聚合起始劑(D)產生自由基,藉此不會使預浸體前驅物的深部所存在的自由基聚合性不飽和化合物(B)進行聚合,而是獲得僅
於預浸體前驅物的表層部使成分(B)進行聚合而得的預浸體。
此處所謂預浸體前驅物的深部,是指相對於預浸體前驅物的厚度100%,較自預浸體前驅物的積層有保護膜的表面起的厚度40%更深的部分。另外,所謂預浸體前驅物的表層部,是指由自預浸體前驅物的與保護膜接觸的表面的任意點,向預浸體前驅物的厚度方向行進,至最初到達的強化纖維的表面為止的含浸用樹脂組成物來填充的空間。
能量線的照射線量、保護膜的能量線透過性、自由基聚合起始劑對能量線的反應性、自由基聚合性不飽和化合物的反應性、預浸體前驅物的能量線吸收係數等綜合地發揮作用,來決定能量線照射後的預浸體表層部以及預浸體深部的自由基聚合性不飽和化合物的反應率,因此能量線的照射條件是考慮到該些條件來適當決定。
能量線的吸收依據朗伯-比爾定律(Lambert-Beer's law)。即,若將Io設為入射前的能量線強度,將I設為透過過厚度為d的試樣的能量線強度,且將α設為吸收係數,則以下的關係成立。
Log(Io/I)=α.d
因此,該關係中,相對於特定的深度,即預浸體前驅物的厚度100%,預浸體前驅物的自與保護膜接觸的表面起厚度40%的深
度中I實質上為零,即,藉由在實質上未引發自由基聚合性不飽和化合物(B)的聚合反應的條件下照射能量線,不會使預浸體前驅物的深部所存在的自由基聚合性不飽和化合物(B)進行聚合,而是獲得僅於預浸體前驅物的表層部包含如下聚合物的預浸體,該聚合物是基質樹脂組成物中的上述成分(E):上述成分(B)進行自由基聚合而成。
第3實施方式的帶有保護膜的預浸體的製造方法中,能量線可使用選自紫外線、紅外線、可見光線、以及電子束所組成組群中的至少一種能量線。
此外,碳纖維以及黑鉛纖維由於不透過紫外線、紅外線以及可見光線,故而藉由對將碳纖維或者黑鉛纖維作為強化纖維的預浸體前驅物使用該些光線,容易實現僅於預浸體前驅物的表層部使自由基聚合性不飽和化合物(B)進行聚合的條件,因此較佳。
但,可見光線對於預浸體製造步驟的作業及監視而言為必需,因此僅於所需的階段進行照射,為了嚴密地控制照射線量而伴有技術性困難。另外,對紅外線產生反應的自由基聚合起始劑(D)亦可根據溫度來反應,因此為了控制預浸體前驅物的深度方向上的自由基聚合反應,必須進行紅外線照射時的熱去除。因此,第3實施方式中最適宜使用紫外線。
第4實施方式在於如下的預浸體的製造方法,其包括以下的步驟(1)~步驟(4),且將藉由上述步驟(4)而回收的光透過
性膜再利用。
(1)將成分(A):環氧樹脂、成分(B):自由基聚合性不飽和化合物、成分(C):環氧樹脂硬化劑(C)、以及成分(D):自由基聚合起始劑混合來製備含浸用樹脂組成物的步驟。
(2)製作於上述預浸體前驅物的至少一面積層有光透過性膜的第1積層體的步驟,該步驟包括使上述含浸用樹脂組成物含浸於片狀或帶狀的強化纖維基材中來製作預浸體前驅物的含浸操作,且於上述含浸操作前包括在上述強化纖維基材的至少一面積層光透過性膜的操作;或者包括於上述含浸操作後在所得的上述預浸體前驅物的至少一面積層光透過性膜的操作。
(3)對上述第1積層體的積層有光透過性膜的面中的至少一面,照射選自由紫外線、紅外線、可見光線以及電子束所組成組群中的至少1種能量線,使上述成分(B)進行反應來製作預浸體的步驟。
此外,上述預浸體是作為於其至少一面積層光透過性膜而成的第2積層體。
(4)自上述第2積層體上將於上述步驟(3)中照射到能量線的面的光透過性膜中至少一者剝離而進行回收的步驟。
此外,較佳為將上述步驟(4)中所回收的膜作為上述步驟(2)中的光透過性膜來再利用。
第4實施方式的光透過性膜相當於分隔膜中為光透過性者。另外,上述光透過性膜藉由作為預浸體前驅物以及預浸體製造時的分隔膜來使用後,不剝離,而形成積層的狀態,藉此亦可達成保護所得預浸體的作用(即,與上述第3實施方式的保護膜相同的作用)的項。
第4實施方式的預浸體製造方法中的步驟(4)中,即便為使用低黏度的基質樹脂組成物的情況,亦可自預浸體上容易地剝離光透過性膜,由於預浸體的外觀品質或對預浸體賦予穩定的黏性的均質表層樹脂不會被部分性奪去,因此可提供具有良好的外觀品質及操作性的預浸體。
另外,上述步驟(4)中所回收的光透過性膜抑制預浸體表層的、以及自預浸體兩耳端部露出(滲出)的基質樹脂組成物的附著,具有良好的回收再利用性。
以下,對第4實施方式進行詳細說明。
[步驟(1)]
第4實施方式的預浸體製造方法中的步驟(1)如以下所述。
(1)將成分(A):環氧樹脂、成分(B):自由基聚合性不飽和化合物、成分(C):環氧樹脂硬化劑、以及成分(D):自由基聚合起始劑混合來製備含浸用樹脂組成物的步驟。
(含浸用樹脂組成物)
第4實施方式的含浸用樹脂組成物含有成分(A):環氧樹脂、成分(B):自由基聚合性不飽和化合物、成分(C):環氧樹脂硬
化劑、以及成分(D):自由基聚合起始劑。
上述成分(A)~成分(D)與上述第1實施方式的(含浸用樹脂組成物)的項中所述者相同,較佳的材料亦相同。另外,關於第4實施方式的含浸用樹脂組成物可含有的任意成分,亦與上述第1實施方式的含浸用樹脂組成物中者相同。
(含浸用樹脂組成物的黏度)
第4實施方式的含浸用樹脂組成物的黏度如上述第1實施方式的(含浸用樹脂組成物的黏度)的項中所記載,特別是第4實施方式的預浸體的製造方法在使用低黏度的含浸用樹脂組成物的情況下,亦具有能夠將步驟中所使用的剝離材料(光透過性膜)適宜地再利用的優點。
例如,於使用30℃下的黏度為12Pa.s~1500Pa.s、特別是12Pa.s~1000Pa.s的低黏度的含浸用樹脂的情況下,亦能夠藉由後述步驟(4)來容易地自預浸體上剝離光透過性膜,預浸體的外觀品質或對預浸體賦予穩定的黏性的均質表層樹脂不會被部分性地奪去,因此可提供具有良好的外觀品質及操作性的預浸體。即,第4實施方式的效果更顯著。
(含浸用樹脂組成物的製備)
第4實施方式的含浸用樹脂組成物可利用與上述第1實施方式的含浸用樹脂組成物相同的方法來製備。
[步驟(2)]
第4實施方式的預浸體製造方法中的步驟(2)如以下所述。
(2)製作於上述預浸體前驅物的至少一面積層有光透過性膜的第1積層體的步驟,該步驟包括使上述基質樹脂組成物含浸於片狀或帶狀的強化纖維基材中來製作預浸體前驅物的含浸操作,且於上述含浸操作前包括在上述強化纖維基材的至少一面積層光透過性膜的操作,或於上述含浸操作後包括在所得的上述預浸體前驅物的至少一面積層光透過性膜的操作。
(強化纖維基材)
所謂第4實施方式的強化纖維基材,是指包括多數強化纖維的片狀或帶狀基材。此外為了方便起見,將寬度比較寬者稱為片材,將狹窄者稱為帶,但對強化纖維基材的尺寸並無限制。
關於上述強化纖維基材以及構成其的強化纖維,可列舉與上述第1實施方式的(強化纖維基材)的項中記載者相同者。較佳的材料亦相同。
(光透過性膜)
第4實施方式中使用的光透過性膜只要使紫外線透過即可,對材質並無特別限制,較佳為具有藉由至少於單面具有矽酮被膜等而帶來的脫模性,具有於溫度變化大的環境下的尺寸穩定性、拉伸彈性模數、拉伸強度、耐熱性,且可耐受預浸體製造步驟的通過者。另外,只要是具有對所得預浸體的品質造成影響的良好平滑性,於後述步驟(3)中透過所照射的能量線,基質樹脂組成物中的自由基聚合起始劑(D)開始自由基產生反應者即可。
若對能量線的波長、與上述能量線的光透過性以及膜透過性
進行說明,則例如以水銀燈作為光源的紫外線的主波長365nm對結構中不具有π電子共軛系的聚乙烯製膜或聚丙烯製膜具有充分的透過性,另外,如以金屬鹵化物燈作為光源的紫外線般包含遍及200nm至450nm的寬廣範圍的光譜的紫外線具有聚對苯二甲酸乙二酯製膜之類的π電子共軛系者,亦可具有對自由基聚合起始劑(D)引發反應而言充分的透過性。
適合於膜的熱塑性樹脂已知有:中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴樹脂,聚對苯二甲酸乙二酯、聚醯胺、聚碳酸酯、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚醯亞胺等。其中,就拉伸強度、耐熱性的方面而言,製造預浸體前驅物時用作剝離材料的光透過性膜適宜使用聚酯膜或聚丙烯膜。
對光透過性膜的厚度並無特別限制,若考慮到作為膜的強度或步驟通過可靠性、操作容易度,則適宜使用19μm以上,更佳為25μm以上。另一方面,若上述光透過性膜的厚度過大,則就彈性模數或強度的方面而言,即便步驟通過性的可靠性增加,載置有步驟膜的狀態的預浸體的製品重量亦白白增加而不僅浪費資源,而且基質樹脂組成物含浸於強化纖維中時所必需的導熱性、或對預浸體前驅物照射的光的透過性亦下降,因此適宜使用150μm以下,尤佳為100μm以下。即,光透過性膜的厚度較佳為19μm以上、150μm以下,更佳為25μm以上、100μm以下。
(第1積層體的製作方法)
第1積層體是使上述含浸用樹脂組成物含浸於上述強化纖維
基材中者,即於預浸體前驅物的至少一面積層有上述光透過性膜者。
對於使上述含浸用樹脂含浸於強化纖維基材中的操作並無特別限制,例如可列舉以下方法。
(a)於一對剝離材料的相互對向的面中的至少一面形成上述含浸用樹脂組成物的層後,於上述一對剝離材料之間夾持上述片狀或帶狀強化纖維基材,利用使按壓輥通過等的手段來加壓,從而使上述含浸用樹脂組成物含浸於上述強化纖維基材中的方法。
(b)於上述片狀或帶狀強化纖維基材的至少一面直接塗佈上述含浸用樹脂組成物,形成上述含浸用樹脂組成物層後,利用使按壓輥通過等手段來加壓,從而使上述含浸用樹脂組成物含浸於上述強化纖維基材中的方法。
上述(a)的方法中,剝離材料可使用上述光透過性膜或剝離紙。剝離紙可使用在至少一面具有矽酮被膜的優質紙(fine paper)等用於製造預浸體前驅物的公知的剝離紙(脫模紙)。此外,若使用光透過性膜作為剝離材料,則能夠以更少的操作來獲得第1積層體,因此較佳。
關於第4實施方式的步驟(2),以下示出更具體的例子作為步驟(2-1)~步驟(2-6)。
(2-1)如下步驟:使用其中一者為光透過性膜且另一者為光透過性膜或者剝離紙的一對剝離材料,於上述一對剝離材料的相互對向的面中的至少一面形成上述含浸用樹脂組成物的層後,於
上述一對剝離材料之間夾持片狀或帶狀的強化纖維基材來加壓,藉此使上述含浸用樹脂組成物含浸於上述強化纖維基材中來製作預浸體前驅物,從而製作於上述預浸體前驅物的至少一面積層有光透過性膜的第1積層體。
(2-2)如下步驟:於一對剝離紙相互對向的面中的至少一面形成上述含浸用樹脂組成物的層後,於上述一對剝離紙之間夾持片狀或帶狀的強化纖維基材來加壓,藉此使上述基質樹脂組成物含浸於上述強化纖維基材中來製作預浸體前驅物,自上述預浸體前驅物的至少一面剝離上述剝離紙,代替上述剝離紙而積層光透過性膜,從而製作第1積層體。
(2-3)如下步驟:使一對片狀或帶狀的強化纖維基材,於在相互對向的面中的至少一面形成上述含浸用樹脂組成物的層後密接,將上述密接的一對強化纖維基材以其中一者為光透過性膜且另一者為光透過性膜或者剝離紙的一對剝離材料夾持來加壓,藉此使上述基質樹脂組成物含浸於上述一對強化纖維基材中來製作預浸體前驅物,從而製作於上述預浸體前驅物的至少一面積層有光透過性膜的第1積層體。
(2-4)如下步驟:使一對片狀或帶狀的強化纖維基材,於在相互對向的面中的至少一面形成上述含浸用樹脂組成物的層後密接,進行加壓,藉此使上述含浸用樹脂組成物含浸於上述一對強化纖維基材中來製作預浸體前驅物,於上述預浸體前驅物的至少一面積層光透過性膜來製作第1積層體。
(2-5)如下步驟:於片狀或帶狀的強化纖維基材的至少一面形成上述含浸用樹脂組成物的層後,將上述強化纖維基材以其他的一對片狀或帶狀強化纖維基材來夾持,將其進而以其中一者為光透過性膜且另一者為光透過性膜或者剝離紙的一對剝離材料夾持來加壓,藉此使上述含浸用樹脂組成物含浸於上述3片強化纖維基材中來製作預浸體前驅物,從而製作於上述預浸體前驅物的至少一面積層有光透過性膜的第1積層體。
(2-6)如下步驟:於片狀或帶狀的強化纖維基材的至少一面形成上述含浸用樹脂組成物的層後,將上述強化纖維基材以其他的一對片狀或帶狀強化纖維基材夾持來加壓,藉此使上述含浸用樹脂組成物含浸於上述3片強化纖維基材中來製作預浸體前驅物,於上述預浸體前驅物的至少一面積層光透過性膜,來製作第1積層體。
藉由將含浸用樹脂組成物的層直接成形於強化纖維基材上,就可使用難以於剝離材料表面形成上述樹脂組成物膜的程度的黏度非常低的含浸用樹脂組成物的方面而言,較佳為步驟(2-3)、步驟(2-4)、步驟(2-5)以及步驟(2-6),更佳為步驟(2-3)。
另外,就可防止於剝離材料與預浸體前驅物的界面混入空氣,可抑制上述預浸體前驅物與剝離材料的密接性、或由氧引起的自由基聚合的阻礙的方面而言,較佳為步驟(2-1)、步驟(2-3)以及步驟(2-5),更佳為步驟(2-3)。
此外,於第1積層體為於預浸體前驅物的兩面積層有光透過性膜者的情況下,於後續的步驟(3)(預浸體前驅物的表面的增黏步驟)中,可使預浸體前驅物的兩面增黏。結果,所得的預浸體彼此不會相互熔著,當將其捲取而成為預浸體卷時,不需要作為分離材料的工程剝離材料等,因此較佳。
為了獲得此種第1積層體,例如於上述步驟(2)中的步驟(2-1)、步驟(2-3)或者步驟(2-5)中,均選擇光透過性膜作為上述一對剝離材料,或者上述步驟(2-2)、步驟(2-4)或者步驟(2-6)中,可藉由在製作上述預浸體前驅物後,於其兩面積層光透過性膜而獲得上述第1積層體。
第4實施方式的步驟(2)中,藉由適當選擇積層體中使用的光透過性膜的材質,則於後述步驟(3)中,可藉由能量線照射而使預浸體的表面增黏。即,可使預浸體前驅物的表層部中所含的含浸用樹脂組成物中存在的自由基聚合起始劑(D)產生自由基,僅於預浸體前驅物的表層部使自由基聚合性不飽和化合物(B)進行聚合。另外,上述光透過性膜可擔負作為利用第4實施方式的製造方法來獲得的預浸體的保護膜的作用。
[步驟(3)]
第4實施方式的預浸體製造方法中的步驟(3)如以下所述。
(3)如下步驟:對上述第1積層體的積層有光透過性膜的面中的至少一面照射紫外線、紅外線、可見光線以及電子束中的至少1種能量線,使上述成分(B)進行反應來製作預浸體。
此外,上述預浸體是作為於其至少一面積層光透過性膜而成的第2積層體來獲得。
(能量線)
上述步驟(3)中使用的能量線為選自紫外線、紅外線、可見光線以及電子束中的至少1種。該些能量線中,就僅使預浸體的表層的含浸用樹脂組成物進行反應來增黏,另一方面,內層(深部)的上述含浸用樹脂組成物未反應,容易獲得具有懸垂性的預浸體的方面而言,較佳為紫外線或者可見光線,就操作性或防止意外反應開始的反應控制的觀點而言,特佳為紫外線。
於使用紫外線的情況下,其光源並無特別限制,例如可列舉:氙燈、鹵素燈、鎢燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、金屬鹵化物燈、中壓水銀燈、低壓水銀燈、碳弧、螢光燈等燈光源,或氬離子雷射、釔鋁石榴石(yttrium aluminum garnet,YAG)雷射、準分子雷射、氮雷射、氦鎘雷射(helium cadmium laser)、半導體雷射等雷射光源等。
此外,如上所述,上述步驟(2)中獲得的第1積層體所具有的光透過性膜較佳為選擇源自對步驟(3)中使用的光源的光的透過率高者。
(表面增黏)
步驟(3)中,藉由對上述第1積層體(A)的積層有光透過性膜的面照射能量線,使上述預浸體前驅物的深部所存在的自由基聚合性不飽和化合物(B)進行聚合,僅使表層部所存在的自由
基聚合起始劑(D)產生自由基,僅於表層部獲得自由基聚合性不飽和化合物(B)進行聚合而得的預浸體。此外,僅於預浸體的表層部產生聚合反應,因此結果可以說預浸體的表面增黏。
此處所謂預浸體前驅物的深部,是指相對於預浸體前驅物的厚度100%,自預浸體前驅物的積層有光透過性膜的表面起,於預浸體前驅物的厚度方向上深於40%的部分。
另外,所謂預浸體前驅物的表層部,是指由自預浸體前驅物的積層有光透過性膜的表面的任意點起,向預浸體前驅物的厚度方向行進,至最初到達的強化纖維的表面為止的含浸用樹脂組成物來填充的空間。
能量線的照射線量(照射能量)、光透過性膜的能量線透過性、自由基聚合起始劑(D)對能量線的反應性、自由基聚合性不飽和化合物(B)的反應性、預浸體前驅物的能量線吸收係數等綜合地發揮作用,來決定能量線照射後的預浸體表層部以及深部的自由基聚合性不飽和化合物(B)的反應率,因此能量線的照射條件是考慮到該些條件來適當決定。
於能量線為紫外線的情況下,上述預浸體前驅物的紫外線吸收係數依據朗伯-比爾定律。即,若將Io設為入射前的紫外線強度,將I設為透過厚度為d的試樣的紫外線強度,將α設為吸收係數,則以下的關係成立。
Log(Io/I)=α.d
因此,該關係中,相對於特定的深度,即預浸體前驅物的厚度100%,自預浸體前驅物的積層有光透過性膜的表面起在預浸體前驅物的厚度方向上40%的深度中I實質上為零,即,藉由在實質上未引發自由基聚合性不飽和化合物的聚合反應的條件下照射紫外線,並不使預浸體前驅物的深部所存在的自由基聚合性不飽和化合物(B)進行聚合,可僅於表層部獲得自由基聚合性不飽和化合物(B)聚合而得的預浸體。
此外,碳纖維以及黑鉛纖維不透過紫外線,因此於使用紫外線作為步驟(3)中的能量線的情況下,藉由使用包含碳纖維或者黑鉛纖維的強化纖維基材,容易實現僅於包含其的預浸體前驅物的表層部使自由基聚合性不飽和化合物(B)進行聚合的條件,因此較佳。
於步驟(3)中使用的第1積層體為於預浸體前驅物的兩面積層有光透過性膜者的情況下,上述能量線較佳為對第1積層體的兩面照射。藉由對兩面照射,例如於後述步驟(4)中,預浸體的未剝離光透過性膜的面的黏性亦得到良好的控制,因此使用上述預浸體來製造纖維強化複合材料時的操作性進一步提高。
於工業上的預浸體製造製程中,當製作上述第1積層體時,有使用大於上述預浸體前驅物的光透過性膜的情況。此種第1積層體中,存在自上述預浸體前驅物的端部滲出含浸用樹脂組成物而附著於上述光透過性膜上的情況。
依據第4實施方式的預浸體製造方法,本步驟(3)中,藉由對該滲出而附著於光透過性膜上的含浸用樹脂組成物亦照射能量線,可使其硬化,可藉由後續的步驟(4)來回收未附著有基質樹脂組成物的適合於再利用的狀態的光透過性膜。
[步驟(4)]
第4實施方式的預浸體製造方法中的步驟(4)如以下所述。
(4)自上述第2積層體上,將上述步驟(3)中照射到能量線的面的光透過性膜中的至少一者剝離而進行回收的步驟。
光透過性膜的剝離操作中可採用先前使用的一般方法。例如可使用如下方法:一邊自第2積層體上拉取預浸體,一邊於第2積層體上按壓剝膜導輥,將光透過性膜拉伸,以與預浸體製造線相同的速度,利用捲取裝置來連續地剝離膜。
於上述第2積層體為於預浸體的兩面積層有光透過性膜者,且為對兩面照射能量線而獲得者的情況下,本步驟(4)中,較佳為僅將積層於其中一面的光透過性膜剝離來回收。
尤其於基質樹脂組成物為低黏度的情況下,預浸體中上述組成物將強化纖維彼此維繫的力弱,預浸體容易解開。藉由未將積層於另一面的光透過性膜剝離而殘留,上述膜成為支持體,具有提高預浸體的形態保持性的優點。
[光透過性膜的再利用]
上述步驟(4)中回收的光透過性膜抑制預浸體表層的、以及自預浸體兩耳端部露出的基質樹脂組成物的附著,具有良好的回
收再利用性。如上所述以良好的狀態回收的上述膜可作為上述步驟(2)中的光透過性膜來反覆再利用。此外,雖根據光透過性膜的種類、形狀、剝離材料的固著穩定性等而不同,但就光透過性膜的耐久性的方面而言,再利用的次數通常為1次~4次左右。
具體而言,上述步驟(2-1)、步驟(2-3)以及步驟(2-5)中,可作為基質樹脂於強化纖維基材中的含浸操作中所使用的剝離材料來利用,或者上述步驟(2-2)、步驟(2-4)以及步驟(2-6)中,亦可作為積層於所得預浸體前驅物的表面的光透過性膜。
另外,藉由上述步驟(3)而獲得的上述第2積層體是於預浸體的兩面積層有光透過性膜,且對上述兩面照射能量線而獲得者,於後續的上述步驟(4)中,在僅將積層於上述第2積層體的其中一面的光透過性膜剝離而回收的情況下,所回收的光透過性膜可作為未由上述步驟(4)回收的光透過性膜來再利用,亦可作為剝離回收的光透過性膜而再利用。此外,也可作為如上所述未自預浸體上剝離、未由上述步驟(4)回收(於積層於預浸體上的狀態下製成製品)的光透過性膜而再利用。
本實施形態中,已對將上述步驟(4)中回收的光透過性膜作為上述步驟(2)中的光透過性膜而反覆再利用的例子進行說明,但本實施形態並不限定於此。例如,所回收的光透過性膜亦可於其他製品的製造線中利用。
本發明的第1實施方式的另一方面為一種預浸體,包含強化纖維、及基質樹脂組成物的預浸體為片狀或帶狀的預浸體,
並且上述基質樹脂組成物至少包含:成分(A):雙酚A型環氧樹脂、成分(B):雙酚A型二縮水甘油醚(甲基)丙烯酸加成物、以及成分(E):上述成分(B)進行自由基聚合而成的聚合物,且於上述預浸體的單面包括上述基質樹脂組成物的反應率相互不同的多個區域。
該預浸體可進而包含成分(C):含有胺型環氧樹脂硬化劑的樹脂組成物。
該預浸體可進而包含成分(C):含有胺基二苯基碸的樹脂組成物。
本發明的第1實施方式的另一方面為一種預浸體,包含強化纖維、及基質樹脂組成物的預浸體為片狀或帶狀的預浸體,並且上述基質樹脂組成物至少包含:成分(A):異氰酸酯改質環氧樹脂、成分(B):雙酚A型二縮水甘油醚(甲基)丙烯酸加成物、以及成分(E):上述成分(B)進行自由基聚合而成的聚合物,且於上述預浸體的單面包括上述基質樹脂組成物的反應率相互不同的多個區域的預浸體。
該預浸體可進而包含成分(C):含有胺型環氧樹脂硬化劑的樹脂組成物。
該預浸體可進而包含成分(C):含有胺基二苯基碸的樹脂組成物。
本發明的第1實施方式的另一方面為一種預浸體,包含強化纖維、及基質樹脂組成物的預浸體為片狀或帶狀的預浸體,並且上述基質樹脂組成物至少包含:成分(A):雙酚A型環氧樹脂以及異氰酸酯改質環氧樹脂、成分(B):雙酚A型二縮水甘油醚(甲基)丙烯酸加成物、以及成分(E):上述成分(B)進行自由基聚合而成的聚合物,且於上述預浸體的單面包括上述基質樹脂組成物的反應率相互不同的多個區域的預浸體。
該預浸體可進而包含成分(C):含有胺型環氧樹脂硬化劑的樹脂組成物。
該預浸體可進而包含成分(C):含有胺基二苯基碸的樹脂組成物。
本發明的第1實施方式的另一方面為一種製造方法,其包括:使含浸用樹脂組成物含浸於包含強化纖維的強化纖維基材中來製作預浸體前驅物,上述含浸用樹脂組成物包含成分(A):雙酚A型環氧樹脂、成分(B):雙酚A型二縮水甘油醚(甲基)丙烯酸加成物、以及成分(C):胺型環氧樹脂硬化劑,
藉由對上述預浸體前驅物的至少單面的一部分照射選自由紫外線、紅外線、可見光線以及電子束所組成組群中的至少1種能
量波,而使上述成分(B)的一部分進行反應,於上述預浸體前驅物的表面生成上述成分(E):上述成分(B)進行自由基聚合而成的聚合物。
於製作上述預浸體前驅物的步驟中,含浸用樹脂組成物可進而包含脲衍生物。
本發明的第1實施方式的另一方面為一種製造方法,其包括:使含浸用樹脂組成物含浸於包含強化纖維的強化纖維基材中來製作預浸體前驅物,上述含浸用樹脂組成物包含成分(A):異氰酸酯改質環氧樹脂、成分(B):雙酚A型二縮水甘油醚(甲基)丙烯酸加成物、以及成分(C):胺型環氧樹脂硬化劑,
對上述預浸體前驅物的至少單面,於表面的一部分上照射選自由紫外線、紅外線、可見光線以及電子束所組成組群中的至少1種能量波,使上述成分(B)的一部分進行反應,於上述預浸體前驅物的表面生成上述成分(E):上述成分(B)進行自由基聚合而成的聚合物。
製作上述預浸體前驅物的步驟中,含浸用樹脂組成物可進而包含脲衍生物。
本發明的第1實施方式的另一方面為一種製造方法,其包括:使含浸用樹脂組成物含浸於包含強化纖維的強化纖維基材中來製作預浸體前驅物,上述含浸用樹脂組成物包含成分(A):雙酚A型環氧樹脂以及異氰酸酯改質環氧樹脂、成分(B):雙酚A型二縮水甘油醚(甲基)丙烯酸加成物、以及成分(C):胺型環氧
樹脂硬化劑,對上述預浸體前驅物的至少單面,於表面的一部分上照射選自由紫外線、紅外線、可見光線以及電子束所組成組群中的至少1種能量波,使上述成分(B)的一部分進行反應,於上述預浸體前驅物的表面生成上述成分(E):上述成分(B)進行自由基聚合而成的聚合物。
於製作上述預浸體前驅物的步驟中,含浸用樹脂組成物可進而包含脲衍生物。
本發明的第2實施方式的的另一方面為一種預浸體,包含強化纖維、及基質樹脂組成物的預浸體為片狀或帶狀的預浸體,並且上述基質樹脂組成物至少包含:成分(A):雙酚A型環氧樹脂、成分(B):雙酚A型二縮水甘油醚(甲基)丙烯酸加成物、以及成分(E):上述成分(B)進行自由基聚合而成的聚合物、成分(C):包含胺型環氧樹脂硬化劑的樹脂組成物、以及成分(D):α-羥基苯酮,且上述預浸體為片狀或帶狀,於上述預浸體的至少單面,以按壓壓力40kPa來測定的黏度值為70kPa以下,以按壓壓力80kPa來測定的黏度值為150kPa以上。
本發明的第2實施方式的的另一方面為一種預浸體,包含強化纖維、及基質樹脂組成物的預浸體為片狀或帶狀的預浸
體,並且上述基質樹脂組成物至少包含:成分(A):異氰酸酯改質環氧樹脂、成分(B):雙酚A二縮水甘油醚(甲基)丙烯酸加成物、以及成分(E):上述成分(B)進行自由基聚合而成的聚合物、成分(C):包含胺型環氧樹脂硬化劑的樹脂組成物、以及成分(D):α-羥基苯酮,且上述預浸體為片狀或帶狀,於上述預浸體的至少單面,以按壓壓力40kPa來測定的黏度值為70kPa以下,以按壓壓力80kPa來測定的黏度值為150kPa以上。
本發明的第2實施方式的另一方面為一種預浸體,包含強化纖維、及基質樹脂組成物的預浸體為片狀或帶狀的預浸體,並且上述基質樹脂組成物至少包含:成分(A):雙酚A型環氧樹脂以及異氰酸酯改質環氧樹脂、成分(B):雙酚A型二縮水甘油醚(甲基)丙烯酸加成物、以及成分(E):上述成分(B)進行自由基聚合而成的聚合物、成分(C):包含胺型環氧樹脂硬化劑的樹脂組成物、以及成分(D):α-羥基苯酮,且上述預浸體為片狀或帶狀,於上述預浸體的至少單面,以按壓壓力40kPa來測定的黏度值為70kPa以下,以按壓壓力80kPa來測定的黏度值為150kPa以上。
本發明的第2實施方式的另一方面為一種預浸體的製造
方法,其包括:將強化纖維片材與含浸用樹脂組成物進行含浸來製作預浸體前驅物片材,該含浸用樹脂組成物包含成分(A):雙酚A型環氧樹脂、成分(B):雙酚A二縮水甘油醚(甲基)丙烯酸加成物、成分(C):胺型的環氧樹脂硬化劑、以及成分(D1):α-羥基苯酮,對上述預浸體前驅物片材的至少單面的一部分照射紫外線或可見光線。
於製作上述預浸體前驅物片材的步驟中,含浸用樹脂組成物可進而包含脲衍生物。
本發明的第2實施方式的另一方面為一種預浸體的製造方法,其包括:將強化纖維片材與含浸用樹脂組成物進行含浸來製作預浸體前驅物片材,上述含浸用樹脂組成物包含成分(A):異氰酸酯改質環氧樹脂、成分(B):雙酚A型二縮水甘油醚(甲基)丙烯酸加成物、成分(C):胺型的環氧樹脂硬化劑、以及成分(D1):α-羥基苯酮,對上述預浸體前驅物片材的至少單面,於一部分上照射紫外線或可見光線。
於製作上述預浸體前驅物片材的步驟中,含浸用樹脂組成物可進而包含脲衍生物。
本發明的第2實施方式的另一方面為一種預浸體的製造方法,其包括:將強化纖維片材與含浸用樹脂組成物進行含浸來製作預浸體前驅物片材,上述含浸用樹脂組成物包含成分(A):雙酚A型環氧樹脂以及異氰酸酯改質環氧樹脂、成分(B):雙酚A型二縮水甘油醚(甲基)丙烯酸加成物、成分(C):胺型的環氧樹
脂硬化劑、以及成分(D1):α-羥基苯酮,對上述預浸體前驅物片材的至少單面,與一部分上照射紫外線或可見光線。
於製作上述預浸體前驅物片材的步驟中,含浸用樹脂組成物可進而包含脲衍生物。
本發明的第3實施方式的另一方面為一種預浸體,包含強化纖維、及基質樹脂組成物的預浸體為片狀或帶狀的預浸體,並且上述基質樹脂組成物至少包含:成分(A):雙酚A型環氧樹脂、成分(B):雙酚A型二縮水甘油醚(甲基)丙烯酸加成物、以及成分(E):上述成分(B)進行自由基聚合而成的聚合物,並且上述預浸體為片狀或帶狀,於上述預浸體的至少單面積層保護膜,且上述預浸體的黏性評價中的黏性的指標為50g以上。
本發明的第3實施方式的另一方面為一種預浸體,包含強化纖維、及基質樹脂組成物的預浸體為片狀或帶狀的預浸體,並且上述基質樹脂組成物至少包含:成分(A):異氰酸酯改質環氧樹脂、成分(B):雙酚A型二縮水甘油醚(甲基)丙烯酸加成物、以及成分(E):上述成分(B)進行自由基聚合而成的聚合物,
上述預浸體為片狀或帶狀,於上述預浸體的至少單面積層保護膜,且上述預浸體的黏性評價中的黏性的指標為50g以上。
本發明的第3實施方式的另一方面為一種預浸體,包含強化纖維、及基質樹脂組成物的預浸體為片狀或帶狀的預浸體,並且上述基質樹脂組成物至少包含:成分(A):雙酚A型環氧樹脂以及異氰酸酯改質環氧樹脂、成分(B):雙酚A型二縮水甘油醚(甲基)丙烯酸加成物、以及成分(E):上述成分(B)進行自由基聚合而成的聚合物,上述預浸體為片狀或帶狀,於上述預浸體的至少單面積層保護膜,上述預浸體的黏性評價中的黏性的指標為50g以上。
本發明的第3實施方式的另一方面為一種預浸體的製造方法,其包括:將片狀或帶狀的強化纖維與樹脂組成物進行含浸來製作預浸體前驅物,上述樹脂組成物包含成分(A):雙酚A型環氧樹脂、成分(B):雙酚A型二縮水甘油醚(甲基)丙烯酸加成物、以及成分(C):胺型環氧樹脂硬化劑,於上述預浸體前驅物的至少單面積層保護膜,對積層有上述保護膜的面的一部分照射選自由紫外線、紅外線、可見光線以及電子束所組成組群中的至少1種能量波,使上述成分(B)的一部分進行反應。
於製作上述預浸體前驅物片材的步驟中,含浸所用的樹脂組成物可進而包含成分(D):α-羥基苯酮。
於製作上述預浸體前驅物片材的步驟中,含浸所用的樹脂組成物可進而包含脲衍生物。
本發明的第3實施方式的另一方面為一種預浸體的製造方法,其包括:將片狀或帶狀的強化纖維與樹脂組成物進行含浸來製作預浸體前驅物,上述樹脂組成物包含成分(A):異氰酸酯改質環氧樹脂、成分(B):雙酚A型二縮水甘油醚(甲基)丙烯酸加成物、以及成分(C):胺型環氧樹脂硬化劑,於上述預浸體前驅物的至少單面積層保護膜,對積層有上述保護膜的面的一部分照射選自由紫外線、紅外線、可見光線以及電子束所組成組群中的至少1種能量波,使上述成分(B)的一部分進行反應。
於製作上述預浸體前驅物片材的步驟中,含浸所用的樹脂組成物可進而包含成分(D):α-羥基苯酮。
於製作上述預浸體前驅物片材的步驟中,含浸所用的樹脂組成物可進而包含脲衍生物。
本發明的第3實施方式的另一方面為一種預浸體的製造方法,其包括:將片狀或帶狀的強化纖維與樹脂組成物進行含浸來製作預浸體前驅物,上述樹脂組成物包含成分(A):雙酚A型環氧樹脂以及異氰酸酯改質環氧樹脂、成分(B):雙酚A二縮水甘油醚(甲基)丙烯酸加成物、以及成分(C):胺型環氧樹脂硬化
劑,
於上述預浸體前驅物的至少單面積層保護膜,
對積層有上述保護膜的面的一部分照射選自由紫外線、紅外線、可見光線以及電子束所組成組群中的至少1種能量波,使上述成分(B)的一部分進行反應。
於製作上述預浸體前驅物片材的步驟中,含浸所用的樹脂組成物可進而包含成分(D):α-羥基苯酮。
於製作上述預浸體前驅物片材的步驟中,含浸所用的樹脂組成物可進而包含脲衍生物。
本發明的第4實施方式的另一方面為一種預浸體的製造方法,其包括以下步驟:將成分(A):雙酚A型環氧樹脂、成分(B):雙酚A型二縮水甘油醚(甲基)丙烯酸加成物、成分(C):胺型的環氧樹脂硬化劑、以及成分(D)α-羥基苯酮混合來製備含浸用樹脂組成物的步驟;製作於上述預浸體前驅物的至少一面積層有上述光透過性膜而成的第1積層體的步驟,該步驟包括使上述含浸用樹脂組成物含浸於片狀或帶狀的強化纖維基材中來製作預浸體前驅物的含浸操作,且於上述含浸操作前包括在上述強化纖維基材的至少一面積層光透過性膜的操作,或者包括於上述含浸操作後在所得的上述預浸體前驅物的至少一
面積層上述光透過性膜的操作;對上述第1積層體的積層有上述光透過性膜的面中的至少一面,照射選自由紫外線、紅外線、可見光線以及電子束所組成組群中的至少1種能量線,使上述成分(B)進行反應,製作於該至少一面積層上述光透過性膜而成的第2積層體的步驟;自上述第2積層體上,將於製成上述第2積層體的步驟中照射到上述能量線的面的上述光透過性膜中的至少一者剝離而回收的步驟;以及將藉由回收上述光透過性膜的步驟而回收的上述光透過性膜再利用的步驟。
於上述製備含浸用樹脂組成物的步驟中,含浸用樹脂組成物可進而包含脲衍生物。
本發明的第4實施方式的另一方面為一種預浸體的製造方法,其包括以下步驟:將成分(A):異氰酸酯改質環氧樹脂、成分(B):雙酚A型二縮水甘油醚(甲基)丙烯酸加成物、成分(C):胺型的環氧樹脂硬化劑、以及成分(D)α-羥基苯酮混合來製備含浸用樹脂組成物的步驟;製作於上述預浸體前驅物的至少一面積層有上述光透過性膜而成的第1積層體的步驟,該步驟包括使上述含浸用樹脂組成物含浸於片狀或帶狀的強化纖維基材中來製作預浸體前驅物的含浸操作,且於上述含浸操
作前包括在上述強化纖維基材的至少一面積層光透過性膜的操作,或者於上述含浸操作後包括在所得的上述預浸體前驅物的至少一面積層上述光透過性膜的操作;對上述第1積層體的積層有上述光透過性膜的面中的至少一面,照射選自由紫外線、紅外線、可見光線以及電子束所組成組群中的至少1種能量線,使上述成分(B)進行反應,製作於該至少一面積層上述光透過性膜而成的第2積層體的步驟;自上述第2積層體上,將於製成上述第2積層體的步驟中照射到上述能量線的面的上述光透過性膜中至少一者剝離來回收的步驟;以及將藉由回收上述光透過性膜的步驟來回收的上述光透過性膜再利用的步驟。
於上述製備含浸用樹脂組成物的步驟中,含浸用樹脂組成物可進而包含脲衍生物。
本發明的第4實施方式的另一方面為一種預浸體的製造方法,其包括以下步驟:將成分(A):雙酚A型環氧樹脂及異氰酸酯改質環氧樹脂、成分(B):雙酚A型二縮水甘油醚(甲基)丙烯酸加成物、成分(C):胺型的環氧樹脂硬化劑、以及成分(D)α-羥基苯酮混合來製備含浸用樹脂組成物的步驟;製作於上述預浸體前驅物的至少一面積層有上述光透過性膜
而成的第1積層體的步驟,該步驟包括使上述含浸用樹脂組成物含浸於片狀或帶狀的強化纖維基材中來製作預浸體前驅物的含浸操作,且於上述含浸操作前包括在上述強化纖維基材的至少一面積層光透過性膜的操作,或者於上述含浸操作後包括在所得的上述預浸體前驅物的至少一面積層上述光透過性膜的操作;對上述第1積層體的積層有上述光透過性膜的面中的至少一面,照射選自由紫外線、紅外線、可見光線以及電子束所組成組群中的至少1種能量線,而使上述成分(B)進行反應,來製作於該至少一面積層上述光透過性膜而成的第2積層體的步驟;自上述第2積層體上,將於製成上述第2積層體的步驟中照射到上述能量線的面的上述光透過性膜中至少一者剝離來回收的步驟;以及將藉由回收上述光透過性膜的步驟而回收的上述光透過性膜再利用的步驟。
於上述製備含浸用樹脂組成物的步驟中,含浸用樹脂組成物可進而包含脲衍生物。
[(1)與第1實施方式對應的實施例以及比較例]
以下,藉由實施例來對本發明的若干實施方式進行具體說明,但本發明的若干實施方式不受該些實施例的任何限定。另外,
將各例中使用的原料(樹脂等)、強化纖維、以及各種測定及評價方法等示於以下。
(原料)
<環氧樹脂(A)(以下稱為「成分(A)」)>
.A-1:雙酚A型液狀環氧樹脂(三菱化學股份有限公司製造,製品名「jER828」)
.A-2:異氰酸酯改質環氧樹脂(旭化成環氧股份有限公司製造,製品名「AER4152」)
<自由基聚合性不飽和化合物(B)(以下稱為「成分(B)」)>
.B-1:雙酚A二縮水甘油醚丙烯酸加成物(三菱麗陽公司製造,製品名「Diabeam UK6105」)
.B-2:酚醛清漆型縮水甘油醚丙烯酸加成物(迪愛生股份有限公司製造,製品名「DICLITE UE-8740」)
<環氧樹脂硬化劑(C)>
.二氰二胺(三菱化學股份有限公司製造,製品名「Dicy 15」)
<硬化助劑>
.DCMU:二苯基二甲基脲(保土谷化學工業股份有限公司製造,製品名「DCMU99」)
<自由基聚合起始劑(D)>
.α-羥基烷基苯酮(巴斯夫(BASF)公司製造,製品名「Irgacure 184」)
(強化纖維基材)
.碳纖維束1:拉伸強度為4.2GPa,拉伸彈性模數為235GPa,長絲數為50000根,基重為3.8g/m(三菱麗陽股份有限公司製造)
(測定.評價方法)
<由紫外線照射引起的含浸用樹脂組成物的黏度變化的測定>
於以下的測定條件下測定含浸用樹脂組成物的由紫外線照射引起的黏度變化。
.測定機器:(Reologica Instruments A.B.公司製造,製品名「VAR-100」)
.試驗模式:高速振盪
.測定溫度:27℃
.板尺寸:8mmφ
.間隙:0.05mm
.應力:700Pa
.頻率:1.59Hz
.紫外線強度(λ=365nm):50mW/cm2
.每1次照射的照射時間:6秒
.照射間隔:120秒
<含浸用樹脂組成物的黏度測定>
於以下的測定條件下測定含浸用樹脂組成物的黏度。
.裝置:流變儀(TA儀器公司製造,製品名「DSR-200」)
.使用板:40φ平行板
.板間隙:0.5mm
.測定頻率:10rad/秒
.升溫速度:2℃/分鐘
.應力:3000dyne/cm2
<分佈於預浸體表面的樹脂的結構分析>
為了對藉由實施例而獲得的預浸體的表面的基質樹脂組成物的反應率進行評價,而於以下的測定條件下實施分佈於預浸體表面的樹脂的結構分析。此外所謂「基質樹脂組成物的反應率」,是指基質樹脂組成物中的成分(B)的反應率,藉由成分(B)進行反應而形成成分(E),基質樹脂組成物的黏度產生局部的變化,因此可藉由預浸體表面的黏度變化來確認。
.裝置:Varian 600 UMA FT-IR Microscope(Varian,Inc.製造)
.ATR使用結晶:Ge
.分解能力:4cm-1
.累計次數:128次
.測定波數範圍:4000cm-1
~700cm-1
.測定面積:120μm×70μm
[包含自由基聚合起始劑(D)以及環氧樹脂硬化劑(C)的母料的製備]
以表1所示的組成,於容器中秤量成分(B)、環氧樹脂硬化劑(C)、硬化助劑、以及自由基聚合起始劑(D),進行攪拌.混合。
利用三輥磨機將其更精細地混合,獲得母料1-1以及母料1-2。
[實施例1-1]
<樹脂組成物的製備>
於溶解釜中秤量50質量份的成分A-1以及40質量份的成分A-2作為成分(A)。將溶解釜加熱至130℃,使成分A-1與成分A-2混合後,將成分A-1與成分A-2的混合物冷卻至60℃左右。繼而,於該溶解釜中添加19質量份先前製備的母料1-1,於60℃下攪拌而獲得含浸用樹脂組成物1-11。
對所得的含浸用樹脂組成物1-11測定由紫外線照射引起的黏度變化,結果,30℃下的紫外線照射前的黏度為6×102
Pa.s,照射1次紫外線的情況下的黏度為9×103
Pa.s,照射2次紫外線的情況下的黏度為1.5×104
Pa.s。根據該些結果,可確認能夠藉由紫外線的照射時間或照射次數來控制樹脂的增黏。
<預浸體前驅物的製造>
以如下程序來製造作為預浸體前驅物的含浸有含浸用樹脂組成物1-11的強化纖維片材。使用2片將碳纖維束1以縱向平行地成為片材之碳纖維束片材作為強化纖維基材。分別稱為強化纖維
片材(I-1)以及強化纖維片材(I-2)。
將維持在60℃的含浸用樹脂組成物1-11自樹脂塗佈模中噴出,使含浸用樹脂組成物1-11連續地附著於強化纖維片材(I-1)的其中一面。繼而,將強化纖維片材(I-2)重疊於強化纖維片材(I-1)的附著有含浸用樹脂組成物1-11的面,於強化纖維片材(I-1)以及強化纖維片材(I-2)的外側的兩面供給保護膜而進一步夾持。
繼而,使由保護膜夾持的強化纖維片材(I-1)以及強化纖維片材(I-2)通過加壓輥3次,獲得使含浸用樹脂組成物1-11含浸於強化纖維基材中而得的預浸體前驅物。
對於所得的預浸體前驅物,利用溶劑法來測定強化纖維的基重(纖維單位面積重量(Fiber Areal Weight,FAW))及樹脂含有率,結果,FAW為600g/m2
,樹脂含有率為34質量%。
<圖案的形成>
藉由以下方法,來製造於單面具有在基質樹脂組成物的反應率中區分為2個級別的多個區域作為圖案的預浸體。
首先,準備圖1所示的形狀的光罩1。光罩1為於厚度為100μm的聚酯基材上以5mm的間隔貼附有直徑為5mm的圓形的遮光性片材者。於藉由上述操作而得的預浸體前驅物的表面載置光罩1,利用具備金屬鹵化物燈(Eye Graphics股份有限公司製造)的紫外線照射裝置,自光罩1上照射照射量為320mJ/cm2
(照度計是以奧珂製作所股份有限公司的「ORCUV-351」為基準)的紫
外線,去除光罩1。
如此一來,基質樹脂的反應率低的直徑為5mm的圓區域形成海島結構的島區域,獲得具有島區域與島區域的間隔為5mm的海島結構的圖案的預浸體1-12。
<構成圖案的各區域的基質樹脂組成物的結構分析>
利用上述ATR法(即<分佈於預浸體表面的樹脂的結構分析>中記載的方法),對預浸體1-12的紫外線非照射部分即海島結構的島區域、及紫外線照射部分即海島結構的海區域的樹脂結構進行分析,結果確認,由丙烯醯基中存在的羰基而來的1700cm-1
附近的峰值形狀有意變化。具體而言,確認到島區域即紫外線非照射部分中於1700cm-1
附近出現的雙峰的峰值於海區域即紫外線照射部分變化為單峰。該變化表示丙烯醯基中與碳-碳雙鍵共軛的羰基的雙鍵變化為無共軛的雙鍵,自預浸體1-12的紫外線照射部分即海區域的表面至利用ATR法來檢測的深度為止,顯示出由「藉由自由基聚合性不飽和化合物(B)的自由基聚合而生成的高分子量成分」(即成分(E))而來的羰基明顯多於自由基聚合性不飽和化合物(B)。
<圖案表面的黏度分析>
可將具有面積小於島區域且平滑性足夠高的底面的圓筒形玻璃棒(底面積為0.28cm2
(直徑為3mm),長度為15mm,重量約為10.6g)的玻璃棒的底面按壓於預浸體上,以剝離時的觸感來確認預浸體1-12的紫外線非照射部分即島區域、與照射部分即海
區域的黏性的差異,紫外線非照射部分的黏性高,紫外線照射部分的黏性弱。
[(2)與第2實施方式對應的實施例以及比較例]
以下示出所使用的原料(樹脂等)、強化纖維、以及各種測定.評價方法等。
(黏度值的測定)
於以下條件下進行預浸體的黏度的測定。
.裝置:黏度試驗機(UBM公司製造,製品名「TA-500」)
.溫度:25±3℃
.濕度:50±10%RH
.探針直徑:8mm或者20mm(於以探針直徑20mm來測定黏度值,所得結果為93.7kPa以下的情況下採用該測定值作為黏度值,於所得結果超過93.7kPa的情況下採用以探針直徑8mm來測定的結果作為黏度值)。
.對預浸體的按壓壓力:20kPa、40kPa、60kPa、80kPa、93kPa
.加壓時間:30秒
.探針移動速度:0.2mm/s
(預浸體卷的捲出性的評價)
將所製造的預浸體卷於溫度為23±3℃、濕度為50%±10RH的環境下水平放置來靜置,經過規定的時間後,評價預浸體是否自預浸體卷上捲出。將可無不良情況地容易捲出者評價為「○」,將
無法捲出者評價為「×」。
(預浸體的貼附的堅固度的評價)
將所評價的預浸體切割為長度(0°方向,與強化纖維平行的方向)300mm×寬度(90°方向,與強化纖維正交的方向)300mm,評價對模具的貼附及預浸體彼此的貼附的堅固度。以手將所評價的預浸體牢固地加壓於成形模具或其他預浸體上後,評價所加壓預浸體是否可以手來移動。將可移動者評價為「○」,將不可移動者評價為「×」。成形模具是使用鋁製模具。
(替換性的評價)
準備2片將所評價的預浸體切割為長度(0°方向,與強化纖維平行的方向)300mm×寬度(90°方向,與強化纖維正交的方向)300mm而得者,將其中一片牢固地加壓於成形模具上來貼附,而且將另一片預浸體輕輕地貼合。其後,評價是否可修正(替換)貼附於最上部的預浸體的位置。將容易替換者評價為「○」,將無法替換者評價為「×」。成形模具是使用鋁製模具。
[含浸用樹脂組成物]
含浸用樹脂組成物中使用的原料如以下所述。
(原料)
<成分(A):環氧樹脂>
.A-1:雙酚A型液狀環氧樹脂(三菱化學股份有限公司製造,製品名「jER828」)
.A-2:異氰酸酯改質環氧樹脂(旭化成環氧股份有限公司製
造,製品名「AER4152」)
<成分(B):自由基聚合性不飽和化合物>
.B-1:雙酚A二縮水甘油醚丙烯酸加成物(三菱麗陽公司製造,製品名「Diabeam UK6105」)
<成分(C):環氧樹脂硬化劑>
.硬化劑:二氰二胺(三菱化學股份有限公司製造,製品名「Dicy 15」)
<硬化助劑>
.二苯基二甲基脲(DCMU)(保土谷化學工業股份有限公司製造,製品名「DCMU99」)
<成分(D):自由基聚合起始劑>
.D-1:α-羥基烷基苯酮(巴斯夫公司製造,「Irgacure 184」)
(強化纖維基材)
.碳纖維束1:拉伸強度為4.2GPa,拉伸彈性模數為235GPa,長絲數為50000根,基重為3.8g/m(三菱麗陽股份有限公司製造)
<由紫外線照射引起的含浸用樹脂組成物的黏度變化的測定>
以與上述[(1)與第1實施方式對應的實施例以及比較例]中的<由紫外線照射引起的含浸用樹脂組成物的黏度變化的測定>相同的測定條件進行測定。
<含浸用樹脂組成物的黏度測定>
以與上述[(1)與第1實施方式對應的實施例以及比較例]中
的<含浸用樹脂組成物的黏度測定>相同的測定條件來測定。
[包含自由基聚合起始劑以及環氧樹脂硬化劑的母料的製備]
以表2所示的組成,將成分(B)、成分(C)、硬化助劑、以及成分(D)秤量於容器中,進行攪拌以及混合。利用三輥磨機將其進一步精細地混合,獲得包含自由基聚合起始劑以及環氧樹脂硬化劑的母料2-1。
[實施例2-1]
<含浸用樹脂組成物的製備>
於溶解釜中秤量50質量份的成分A-1及40質量份的成分A-2作為成分(A),將溶解釜加熱至130℃,使成分A-1與成分A-2混合後,將成分A-1與成分A-2的混合物冷卻至60℃左右。繼而,於該溶解釜中添加19質量份先前製備的母料2-1,於60℃下攪拌而獲得含浸用樹脂組成物2-11。
測定所得含浸用樹脂組成物2-11的由紫外線照射引起的黏度變化,結果為,30℃下的紫外線照射前的黏度為6×102
Pa.s,照射1次紫外線後的黏度為9×103
Pa.s,照射2次紫外線後的黏度為
1.5×104
Pa.s。根據該些結果可確認,能夠以紫外線的照射時間或照射次數來控制樹脂的增黏。
<預浸體前驅物的製造>
使用圖5所示的預浸體製造裝置10,以如下方式製造預浸體。使用2片將碳纖維束以縱向平行地成為片材之碳纖維束片材作為強化纖維基材。分別稱為強化纖維片材11a(II-1)以及強化纖維片材11b(II-2)。
將維持在60℃的含浸用樹脂組成物2-11自附著裝置12的樹脂塗佈模12a中噴出,使含浸用樹脂組成物2-11附著於強化纖維片材11a(II-1)的其中一面。繼而,將強化纖維片材11b(II-2)重疊於強化纖維片材11a(II-1)的附著有含浸用樹脂的面上,於重疊的強化纖維片材11a(II-1)與強化纖維片材11b(II-2)的外側的兩面,將厚度為25μm的聚對苯二甲酸乙二酯製膜(三菱樹脂股份有限公司製造,製品名「DIAFOIL MRF25」)作為分隔膜(14a、14b),分別由分隔膜供給卷14供給而進一步夾入。
繼而,將由分隔膜(14a、14b)夾入的強化纖維片材(II-1)以及強化纖維片材(II-2),自外側以加壓裝置13中的加壓輥13a、13b來加壓,使附著於上述強化纖維片材(II-1)上的含浸用樹脂組成物2-11含浸於強化纖維片材(II-1)以及強化纖維片材(II-2)中,獲得含有含浸用樹脂組成物2-11的預浸體前驅物2-12。此外,將預浸體的製造線速度設為5m/min。
對於所得的本發明的預浸體前驅物2-12,利用溶劑法來測定
基重,結果為FAW為596g/m2
、樹脂含有率為33.7質量%。以目視來確認外觀,結果確認到,無絨毛而均勻地含浸有含浸用樹脂。
<紫外線的照射>
藉由以下方法,對上述操作中所得的預浸體前驅物2-12照射紫外線,來製造預浸體2-13。
使預浸體前驅物2-12通過具備金屬鹵化物燈(Eye Graphics股份有限公司製造)的紫外線照射裝置16,照射照射量為320mJ/cm2
(照度計是以奧珂製作所股份有限公司的「ORCUV-351」為基準)的紫外線,利用分隔膜捲取裝置17來剝離兩面的分隔膜,獲得連續的預浸體18(2-13)。此外,圖5的符號15表示驅動輥。
<預浸體的捲取>
將上述操作中獲得的連續的預浸體2-13於外直徑為310mm的紙管(捲取機構19)上捲取約10m,獲得預浸體2-13捲繞多圈成為卷狀而形成多層的預浸體卷2-14。上述預浸體卷2-14中,形成鄰接的層的預浸體2-13彼此相互接觸。
對於所得的預浸體2-13,進行黏度值的測定、捲出性的評價、預浸體的貼附的堅固度的評價、替換性的評價。
於所得的預浸體2-13以及預浸體卷2-14上未配置脫模紙,亦未配置分隔膜,因此於預浸體2-13的積層時不會花費將它們剝離的時間及勞力。另外,亦未產生該些廢棄物。將結果示於圖6、表3。
[實施例2-2]
以與實施例2-1相同的方式製成預浸體2-23。但,本實施例中以紫外線照射量成為640mJ/cm2
的方式照射紫外線。將所得的預浸體2-23,以與實施例2-1相同的方式進行處理而獲得預浸體卷2-24。
對所得的預浸體2-23,進行黏度值的測定、捲出性的評價、預浸體的貼附的堅固度的評價、替換性的評價。
於所得的預浸體2-23以及預浸體卷2-24上未配置脫模紙,亦未配置分隔膜,因此於預浸體的積層時不會花費將它們剝離的時間及勞力。另外,亦不會產生該些廢棄物。將結果示於圖6、表3。
[比較例2-1]
將碳纖維預浸體(三菱麗陽公司製造,一方向碳纖維預浸體,製品名:TR350G175S,FAW為175g/m2
)切割為長度(0°方向,與碳纖維平行的方向)300mm×寬度(90°方向,與碳纖維正交的方向)300mm的圖案。對經圖案切割的TR350G175S進行預浸體的貼附的堅固度的評價、替換性的評價。
關於比較例1,代替預浸體卷的捲出性的評價,而以如下程序實施評價。
於溫度為23±3℃、濕度為50±10%RH的環境下,將以與上述相同的方式經圖案切割的預浸體的分隔膜剝離,準備2片沿著與碳纖維正交的1邊的全長而貼附有50mm×300mm的聚對苯二甲酸乙二酯製黏著帶(索尼化學(Sony Chemical)製造,製品名T4082S)者,以貼有黏著帶的部分重疊的方式使該2片面對面,
以施加相當於80kPa的壓力的方式進行壓接,然後立即打開黏著帶貼著部,以左右手把持,評價是否剝離為兩片。
藉由該評價,本比較例於兩片預浸體相互間觀察到纖維交聯,預浸體卷的捲出性未達到製作預浸體卷的程度,判定為「×」。
於TR350G175S預浸體以及預浸體卷上配置有脫模紙及分隔膜,因此預浸體的積層作業需要將它們剝離的時間及勞力,另外,它們成為廢棄物。將結果示於圖6及表3。
[(3)與第3實施方式對應的實施例以及比較例]
以下示出所使用的原料(樹脂等)、強化纖維、以及各種測定以及評價方法等。
(原料)
<環氧樹脂(A)(以下於實施例中稱為「成分(A)」)>
.A-1:雙酚A型液狀環氧樹脂(三菱化學股份有限公司製造,製品名「jER828」)
.A-2:異氰酸酯改質環氧樹脂(旭化成環氧股份有限公司製
造,製品名「AER4152」)
<自由基聚合性不飽和化合物(B)(以下於實施例中稱為成分(B))>
.B-1:雙酚A二縮水甘油醚丙烯酸加成物(三菱麗陽公司製造,製品名「Diabeam UK6105」)
<環氧樹脂硬化劑(C)>
.二氰二胺(三菱化學股份有限公司製造,製品名「Dicy15」)
<硬化助劑>
.DCMU:二苯基二甲基脲(保土谷化學工業股份有限公司製造,製品名「DCMU99」)
<自由基聚合起始劑(D)>
.α-羥基烷基苯酮(巴斯夫公司製造,「Irgacure 184」)
(強化纖維基材)
.碳纖維束1:拉伸強度為4.2GPa,拉伸彈性模數為235GPa,長絲數為50000根,基重為3.8g/m(三菱麗陽股份有限公司製造)
[包含自由基聚合起始劑(D)以及環氧硬化劑(C)的母料的製備]
以表4所示的組成,將成分(A)或者成分(B)與環氧樹脂硬化劑(C)、硬化助劑、以及自由基聚合起始劑(D)秤量於容器中,進行攪拌.混合。利用三輥磨機將其進一步精細地混合,獲得包含自由基聚合起始劑(D)以及環氧樹脂硬化劑(C)的母料3-1以及母料3-2。
<保護膜的耐拉伸剝離性評價>
如圖12所示,評價保護膜的耐拉伸剝離性。
將50mm×50mm、重量為200g的金屬板141放置於水平的作業台面142上,於該金屬板141的上表面整個面貼上兩面黏著帶143a,使50mm×50mm的尺寸的帶有保護膜的預浸體144的保護膜145朝下,於貼於金屬板141上的兩面黏著帶143a上將端部對齊來重疊貼合。
繼而,於50mm×50mm×50mm、重量為325g的金屬塊146的一面整個面貼上兩面黏著帶143b,使貼有兩面黏著帶143b的面朝下,於以兩面黏著帶143固定於金屬板141上的帶有保護膜的預浸體144的預浸體部分,將端部對齊來貼合。
如圖12所示,將帶有保護膜的預浸體144以金屬板141及金屬塊146夾持,於將金屬塊146載置於預浸體144上的狀態下靜置1分鐘來製成試驗體。
於該狀態下靜置1分鐘後,把持金屬塊146,以約2cm每秒的速度將試驗體垂直提拉至10cm的高度。根據自提拉開始起1分鐘後的試驗體的狀態,以如下所示的2個階段,來評價保護膜
對預浸體的貼附的耐拉伸剝離性。此外,本評價的環境設為氣溫23±3℃、濕度50±10%RH。
所謂耐拉伸剝離性良好(○),是指預浸體與保護膜貼附,提拉金屬板的狀態。
所謂耐拉伸剝離性不良(×),是指於預浸體與保護膜間產生剝離,金屬板落下的狀態。
實施例、比較例中,本評價所使用的兩面黏著帶143a、143b為日東電工股份有限公司製造的製品名No.5000NS(丙烯酸系黏著材料,厚度為0.16mm,175g/m2
)。
使用聚乙烯製膜(廣積化工股份有限公司製造,製品名為Polyron Film LD,厚度為25μm)以及聚對苯二甲酸乙二酯製膜(三菱樹脂股份有限公司製造,製品名為MRF75,以厚度75μm對單面進行脫模處理,使脫模面朝向預浸體側)作為保護膜,評價保護膜對預浸體的貼附的耐拉伸剝離性。
<保護膜的耐剪切剝離性評價>
將以300mm×600mm的尺寸切割出的帶有保護膜的預浸體,以保護膜面為下而載置於切繪機(cutting plotter)(Laserck股份有限公司製造的切繪機,L-2500)的帶有真空吸引固定功能的切割台上,藉由真空吸引來固定。
對於利用超硬刃以80m/分鐘的速度,在將強化纖維垂直切斷的方向上切斷後的預浸體,以如下所示的2階段來評價保護膜對預浸體的貼附力的耐剪切剝離性。此外,本評價的環境設為氣溫
23±3℃、濕度50±10%RH。
於耐剪切剝離性良好(○)的情況下,於預浸體上貼附有保護膜,可準確地切割預浸體。
於耐剪切剝離性不良(×)的情況下,於預浸體與保護膜間產生剝離,預浸體被刃拖拉而無法準確地切割。
使用聚乙烯製膜(廣積化工股份有限公司製造,製品名為Polyron Film LD,厚度為25μm)以及聚對苯二甲酸乙二酯製膜(三菱樹脂股份有限公司製造,製品名為MRF75,以厚度75μm對單面進行脫模處理,使脫模面朝向預浸體側)作為保護膜,評價保護膜對預浸體的貼附力的耐剪切剝離性。
<預浸體的黏性評價>
如圖8~圖11所示,評價預浸體的黏性。
將厚度為25μm、寬度為50mm、長度為250mm的聚乙烯製膜131,與寬度為以及長度分別為50mm以上的預浸體132,以上述預浸體的一邊與上述聚乙烯製膜131的長度方向正交,且於寬度為50mm、長度為50mm的範圍內接觸的方式,僅以上述聚乙烯製膜131的自重來重合。以對該重合範圍均勻地施加荷重的方式載置錘134,保持60秒鐘後,去除上述錘134。此外,圖9中的符號135表示作業台面。
繼而,如圖10所示,由手指136把持上述聚乙烯製膜的長度50mm的邊中不與上述預浸體接觸的邊,於上述聚乙烯製膜131與上述預浸體132的重合範圍不負載剝離力的範圍內,向將其剝
離的方向移動。
於其後3秒以內,如圖11所示,將積層有上述聚乙烯製膜131的上述預浸體132緩慢地垂直立起而保持。
判定於開始垂直的保持後10秒以內,上述聚乙烯製膜131是否自上述預浸體132上完全剝離。
使用5g、7g、15g、30g、60g、150g、300g、600g、以及1200g的9種錘134來進行試驗,將於10秒以內聚乙烯製膜131不剝離的最輕的錘134的重量作為黏性的指標的基礎值。另外,即便於使用1200g的錘來判定的情況下,當上述聚乙烯製膜131在10秒以內剝離時,亦將1200g作為黏性的指標的基礎值。
將其重複3次,將所得的黏性指標的基礎值的算術平均作為黏性的指標。
為了防止上述預浸體132的彎曲,而於上述預浸體132的與上述聚乙烯製膜131積層面相反的面上積層厚度為1mm、長度為35cm、寬度為20cm的不鏽鋼製的板133。聚乙烯製膜131使用廣積化工股份有限公司的Polyron Film LD(製品名)。此外,本評價的環境設為氣溫23±3℃、濕度50±10%RH。
[實施例3-1]
<含浸用樹脂組成物的製備>
於玻璃燒瓶中,秤量1.71質量份的成分A-1、2.29質量份的成分A-2,使用油浴加熱至130℃來混合,獲得基礎樹脂3-11。將上述基礎樹脂3-11冷卻至60℃左右。繼而,於玻璃燒瓶中,秤量
64.25質量份的基礎樹脂3-11、15.25質量份的成分A-1,且秤量16.00質量份預先製備的母料3-1,使用水浴加熱至60℃來混合後,於其中秤量添加4.50質量份的成分B-1,繼而於60℃下加熱攪拌,獲得表5所示的含浸用樹脂組成物3-12。
<預浸體的製造>
使用圖7所示的預浸體製造裝置110,以如下方式製造預浸體。使用2片將碳纖維束拉齊而獲得的碳纖維束片材作為強化纖維基材。分別稱為強化纖維片材111a(III-1)以及強化纖維片材111b(III-2)。
將維持在60℃的含浸用樹脂組成物3-12自附著裝置112的樹脂塗佈模112a中噴出,使含浸用樹脂組成物3-12附著於強化纖維片材111a(III-1)的其中一面。繼而,將強化纖維片材111b(III-2)重疊於強化纖維片材111a(III-1)的附著有含浸用樹脂組成物3-12的面上,於重疊的強化纖維片材111a(III-1)與強化纖維片材111b(III-2)的外側的兩面,分別由分隔膜供給卷114供給分隔膜(114a、114b)而進一步夾入。
繼而,利用加壓裝置113中的加壓輥113a、113b,自外側加壓由分隔膜(114a、114b)夾入的強化纖維片材111a(III-1)以及強化纖維片材111b(III-2),使附著於上述強化纖維片材111a(III-1)上的含浸用樹脂組成物3-12含浸於強化纖維片材111a(III-1)以及強化纖維片材111b(III-2)中,利用分隔膜捲取裝置115將兩面的分隔膜剝離而獲得預浸體前驅物3-13。此外,圖7
的符號118表示驅動輥。
繼而,於所得的預浸體前驅物3-13的兩面供給聚乙烯製的保護膜117(廣積化工股份有限公司製造,製品名為Polyron Film LD,厚度為25μm),通過保護膜壓接輥121而貼合於預浸體前驅物3-13上。
利用能量線照射裝置116,使用金屬鹵化物燈(Eye Graphics股份有限公司製造),於預浸體前驅物3-13的兩面分別照射照射量為320mJ/cm2
的紫外線而獲得預浸體120(3-14)。此外,將預浸體120的製造線速度設為5m/min。預浸體120是由捲取機構119來捲取。
對於所得的預浸體3-14,利用溶劑法來測定強化纖維的基重(FAW)及樹脂含有率,結果為,FAW為612g/m2
,樹脂含有率為31質量%。另外,將所得的預浸體3-14的保護膜貼附的耐拉伸剝離性評價、保護膜的耐剪切剝離性評價、預浸體的黏性評價的結果示於表6中。
[實施例3-2]
<含浸用樹脂組成物的製備>
於玻璃燒瓶中,秤量50質量份的成分A-1、及40質量份的成分A-2作為成分(A),使用油浴加熱至130℃而混合後,將成分A-1與成分A-2的混合物冷卻至60℃左右。將其轉移至捏合機中,添加19質量份先前製備的母料3-1,於60℃下攪拌,獲得表5所示的組成的含浸用樹脂組成物3-21。
<預浸體的製造>
使用圖7所示的預浸體製造裝置,且使用碳纖維束及含浸用樹脂組成物3-21,以與實施例1相同的方法製造預浸體3-24。
所得的預浸體3-24的FAW為595g/m2
,樹脂含有率為33質量%。另外,將所得的預浸體3-24的保護膜貼附的耐拉伸剝離性評價、保護膜的耐剪切剝離性評價、預浸體的黏性評價的結果示於表6。
[實施例3-3]
<含浸用樹脂組成物的製備>
利用與實施例3-2相同的方法,獲得表5所示的組成的含浸用樹脂組成物3-31。
<預浸體的製造>
使用圖7所示的預浸體製造裝置,且使用碳纖維束及含浸用脂組成物3-31,以與實施例3-1相同的方法製造預浸體3-34。
所得的預浸體3-34的FAW為598g/m2
,樹脂含有率為32質量%。另外,將所得的預浸體3-34的保護膜貼附的耐拉伸剝離性評價、保護膜的耐剪切剝離性評價、預浸體的黏性評價的結果示於表6。
[實施例3-4]
<含浸用樹脂組成物的製備>
利用與實施例3-2相同的方法,如表5所示變更組成而獲得基質樹脂組成物3-41。
<預浸體的製造>
使用圖7所示的預浸體製造裝置,且使用碳纖維束及基質樹脂組成物3-41,以與實施例3-1相同的方法製造預浸體3-44。
所得的預浸體3-44的FAW為599g/m2
,樹脂含有率為31質量%。另外,將所得的預浸體3-44的保護膜貼附的耐拉伸剝離性評價、保護膜的耐剪切剝離性評價、預浸體的黏性評價的結果示於表6。
[實施例3-5]
<預浸體的製造>
使用圖7所示的預浸體製造裝置,且使用碳纖維束及基質樹脂組成物3-21,進而使用聚對苯二甲酸乙二酯製膜(三菱樹脂股份有限公司製造,製品名為MRF75,以厚度75μm對單面進行脫模處理,使脫模處理面朝向預浸體側)代替聚乙烯製膜來作為保護膜,以與實施例3-1相同的方法製造預浸體3-54。
所得的預浸體3-54的FAW為601g/m2
,樹脂含有率為32質量%。另外,將所得的預浸體3-54的保護膜貼附的耐拉伸剝離性評價、保護膜的耐剪切剝離性評價的結果示於表6。
[實施例3-6]
<預浸體的製造>
使用圖7所示的預浸體製造裝置,以如下方式製造預浸體。使用碳纖維束作為強化纖維。
將維持在60℃的含浸用樹脂組成物3-21自樹脂塗佈模112a
中噴出,使含浸用樹脂組成物3-21附著於強化纖維片材111a(III-1)的其中一面。繼而,將強化纖維片材111b(III-2)重疊於強化纖維片材111a(III-1)的附著有含浸用樹脂組成物3-21的面上,於重疊的強化纖維片材111a(III-1)與強化纖維片材111b(III-2)的外側的兩面,分別供給聚對苯二甲酸乙二酯製膜(三菱樹脂股份有限公司製造,製品名為MRF75,以厚度75μm對單面進行脫模處理,使脫模面朝向預浸體側)作為分隔膜兼保護膜(114a、114b)來進一步夾入。
繼而,利用加壓裝置113中的加壓輥113a、113b,自外側加壓由膜(114a、114b)夾入的強化纖維片材111a(III-1)以及強化纖維片材111b(III-2),使附著於上述強化纖維片材111a(III-1)上的含浸用樹脂組成物3-21含浸於強化纖維片材111a(III-1)以及強化纖維片材111b(III-2)中,獲得預浸體前驅物3-63。
繼而,於保持貼附於預浸體前驅物3-63的表面的聚對苯二甲酸乙二酯製保護膜的狀態下(即未剝離),於能量線照射裝置116中使用金屬鹵化物燈(Eye Graphics股份有限公司製造),對預浸體前驅物3-63的兩面分別照射照射量為320mJ/cm2
的紫外線,獲得預浸體3-64。此外,將預浸體3-64的製造線速度設為5m/min。
對於所得的預浸體3-64,利用溶劑法來測定強化纖維的基重(FAW)及樹脂含有率,結果為,FAW為612g/m2
,樹脂含有率為31質量%。另外,將所得的預浸體3-64的保護膜貼附的耐拉伸
剝離性評價、保護膜貼附力耐剪切剝離性評價的結果示於表6。
[比較例3-1]
<預浸體的製造>
以與實施例3-1相同的方式製造預浸體前驅物,自上述預浸體前驅物的兩面剝離分隔膜(114a、114b)。
繼而,於上述預浸體前驅物的任一面上均未貼附保護膜,於能量線照射裝置116中使用金屬鹵化物燈(Eye Graphics股份有限公司製造),對預浸體前驅物的兩面分別照射照射量為320mJ/cm2
的紫外線,獲得預浸體3-74。此外,將預浸體的製造線速度設為5m/min。
所得預浸體3-74的FAW及樹脂含有率與預浸體3-14相同。另外,對於預浸體3-74,於進行保護膜的耐拉伸剝離性評價、保護膜的耐剪切剝離性評價之前,將聚乙烯製的保護膜(廣積化工股份有限公司製造,製品名為Polyron Film LD,厚度為25μm)載置以及壓接於預浸體3-74的表面。利用保護膜壓接輥121的預浸體與保護膜的壓接條件是以預浸體拉取速度5m/分鐘、線壓約600N/m來實施。
此外,於預浸體表面載置以及壓接保護膜的步驟的實施環境為氣溫15±5℃。將保護膜貼附的耐拉伸剝離性評價、保護膜的耐剪切剝離性評價的結果示於表7。
[比較例3-2]
<預浸體的製造>
使用圖7所示的預浸體製造裝置,且使用碳纖維束及含浸用樹脂組成物3-21,以與比較例3-1相同的方法來製造預浸體3-84。
所得預浸體3-84的FAW及樹脂含有率與預浸體3-24相同。
另外,保護膜的載置以及壓接亦以與比較例3-1相同的方式進行。將保護膜的耐拉伸剝離性評價、保護膜的耐剪切剝離性評價的結果示於表7。
[比較例3-3]
<預浸體的製造>
使用圖7所示的預浸體製造裝置,且使用碳纖維束及含浸用樹脂組成物3-31,以與比較例3-1相同的方法來製造預浸體3-94。
所得預浸體3-94的FAW及樹脂含有率與預浸體3-34相同。
另外,保護膜的載置以及壓接亦以與比較例3-1相同的方式進行。將保護膜的耐拉伸剝離性評價、保護膜的耐剪切剝離性評價的結果示於表7。
[比較例3-4]
<預浸體的製造>
使用圖7所示的預浸體製造裝置,且使用碳纖維束及含浸用樹脂組成物3-41,以與比較例3-1相同的方法來製造預浸體3-104。
所得預浸體3-104的FAW及樹脂含有率與預浸體3-44相同。
另外,保護膜的載置.壓接亦以與比較例3-1相同的方式進行。將保護膜的耐拉伸剝離性評價、保護膜的耐剪切剝離性評價的結果示於表7。
[比較例3-5]
<預浸體的製造>
使用圖7所示的預浸體製造裝置,且使用碳纖維束及含浸用樹脂組成物3-21,以與比較例3-1相同的方法來製造預浸體3-114。
所得預浸體3-114的FAW及樹脂含有率與預浸體3-24相同。
另外,保護膜的載置以及壓接亦以與比較例3-1相同的方式進行。但,對於預浸體3-114,使用聚對苯二甲酸乙二酯製膜(三菱樹脂股份有限公司製造,製品名為MRF75,以厚度75μm對單面進行脫模處理,使脫模面朝向預浸體側)作為保護膜。保護膜的耐拉伸剝離性評價、保護膜的耐剪切剝離性評價的結果示於表7。
[(4)與第4實施方式對應的實施例以及比較例]
以下示出本實施例以及比較例中使用的材料或資材、以及各種測定以及評價方法等。
(含浸用樹脂組成物的原料)
<環氧樹脂(A)(以下稱為「成分(A)」)>
.A-1:雙酚A型液狀環氧樹脂(三菱化學股份有限公司製造,製品名「jER828」)
.A-2:異氰酸酯改質環氧樹脂(旭化成環氧股份有限公司製造,製品名「AER4152」)
<自由基聚合性不飽和化合物(B)(以下稱為「成分(B)」)>
.B-1:雙酚A二縮水甘油醚丙烯酸加成物(三菱麗陽公司製
造,製品名「Diabeam UK6105」)
.B-2:酚醛清漆型縮水甘油醚丙烯酸加成物(迪愛生股份有限公司製造,「DICLITE UE-8740」)
<環氧樹脂硬化劑(C)>
.二氰二胺(三菱化學股份有限公司製造,製品名「Dicy 15」)
<硬化助劑>
.DCMU:二苯基二甲基脲(保土谷化學工業股份有限公司製造,製品名「DCMU99」)
<自由基聚合起始劑(D)>
.α-羥基烷基苯酮(巴斯夫公司製造,「Irgacure 184」)
(強化纖維基材)
.碳纖維束2:拉伸強度為4.1GPa,拉伸彈性模數為240GPa,長絲數為50000根,基重為3.75g/m(三菱麗陽股份有限公司製造)
(光透過性膜)
.F-1:厚度為25μm的聚酯製剝離膜(三菱樹脂公司製造,製品名「Diafoil MRF25」
.F-2:厚度為38μm的聚酯製剝離膜(三菱樹脂公司製造,製品名「Diafoil MRZ38」
.F-3:厚度為50μm的聚酯製剝離膜(三菱樹脂公司製造,製品名「Diafoil MRF50」
.F-4:厚度為75μm的聚酯製剝離膜(三菱樹脂公司製造,製
品名「Diafoil MRF75」
.F-5:厚度為100μm的聚酯製剝離膜(三菱樹脂公司製造,製品名「Diafoil MRV100」
(剝離紙)
.F-6:厚度為100μm的剝離紙(琳得科(Lintec)公司製造,製品名「CFP-45」)
(測定.評價方法)
<含浸用樹脂組成物的由紫外線照射引起的黏度變化測定>
於以下的測定條件下測定實施例以及比較例中獲得的含浸用樹脂組成物的、由紫外線照射引起的黏度變化。
.測定機器:(Reologica Instruments A.B.公司製造,製品名「VAR-100」)
.試驗模式:高速振盪
.測定溫度:30℃
.板尺寸:8mmφ
.間隙:0.05mm
.應力:700Pa
.頻率:1.59Hz
.紫外線強度(λ=365nm):50mW/cm2
.照射時間:6秒
.照射間隔以及次數:隔開120秒的間隔來照射2次。
.黏度測定:自紫外線照射前,持續地即時測定含浸用樹脂組
成物的黏度,將紫外線照射前、自第1次的紫外線照射起120秒後的黏度、自第2次的紫外線照射起120秒後的黏度作為代表值來記載於表9中。
<光透過性膜的剝離性評價>
將實施例以及比較例中獲得的第2積層體(由圖14的捲取機構219所捲取者)掛在光透過性膜回收裝置230的捲出機構221上,利用驅動輥218以5m/分鐘抽出,利用剝膜導輥217來剝離預浸體上表面的光透過性膜,以與預浸體製造速度相同的速度,利用膜捲取裝置215來回收光透過性膜(參照圖14)。
以如下基準,對剝膜性進行評價。此外,本評價的環境為氣溫30℃±10℃、濕度40%±15%。
於剝膜性良好(○)的情況下,自預浸體耳端部露出的基質樹脂組成物自所回收的膜側良好地剝離,以附著於預浸體的兩耳端部側的狀態保持。
於剝膜性不良(×)的情況下,自預浸體耳端部露出的基質樹脂組成物於附著於剝離的膜側的狀態下,捲取於膜捲取裝置上。
[包含自由基聚合起始劑(D)以及環氧樹脂硬化劑(C)的母料的製備]
以表8所示的組成,將成分(A)或者成分(B)與環氧樹脂硬化劑(C)、硬化助劑、以及自由基聚合起始劑(D)秤量於容器中,進行攪拌.混合。利用三輥磨機將其進一步精細地混合,獲得包含自由基聚合起始劑(D)以及環氧樹脂硬化劑(C)的母料4-1
~母料4-3。
[實施例4-1]
<含浸用樹脂組成物的製備>
於玻璃燒瓶中,秤量50質量份的成分A-1、及40質量份的成分A-2作為成分(A),使用油浴加熱至130℃來混合後,將成分A-1與成分A-2的混合物冷卻至60℃左右。將其轉移至捏合機中,添加19質量份先前製備的母料4-1,於60℃下攪拌,獲得表8所示的含浸用樹脂組成物4-11。對於含浸用樹脂組成物4-11,依據上述<含浸用樹脂組成物的由紫外線照射引起的黏度變化測定>來測定紫外線照射前後的黏度。將結果記載於表9中。
<預浸體(第2積層體B1)的製造方法>
使用圖13所示的預浸體製造裝置210,以如下方式製造第2積層體B1。此外,使用2片將碳纖維束拉齊而獲得的碳纖維束片材作為強化纖維基材。分別稱為強化纖維片材211a(IV-1)以及強化纖維片材211b(IV-2)。
將維持在60℃的含浸用樹脂組成物4-11自附著裝置212的樹脂塗佈模212a中噴出,使含浸用樹脂組成物4-11附著於強化纖維片材211a(IV-1)的其中一面。繼而,將強化纖維片材211b(IV-2)重疊於強化纖維片材211a(IV-1)的附著有含浸用樹脂組成物4-11的面上,於重疊的強化纖維片材211a(IV-1)與強化纖維片材211b(IV-2)的外側的兩面,由各膜供給卷214分別供給膜(214a、214b)而進一步夾入。使用聚酯膜F-1作為上述膜。
繼而,利用加壓裝置213,以加壓輥213a、213b以及213c,自膜214a以及214b的外側對強化纖維片材211a(IV-1)以及強化纖維片材211b(IV-2)加壓,使附著於上述強化纖維片材(IV-1)上的含浸用樹脂組成物4-11含浸於強化纖維片材211a(IV-1)以及強化纖維片材211b(IV-2)中。加壓輥213a、213b以及213c的直徑均為500mm,加壓力以所設置的荷重元(load cell)的值計設為1000Kgf。
另外,控制加壓輥213a、213b以及213c的各上下輥的空間距離,調整所得預浸體前驅物的寬度變化,加壓輥213a通過時,將強化纖維片材211a(IV-1)以及211b(IV-2)自290mm加寬至308mm,加壓輥213b通過時自308mm加寬至313mm,加壓輥213c通過時自313mm加寬至315mm,獲得第1積層體A1。
於所得第1積層體A1中的預浸體前驅物的兩耳端部,產生於含浸步驟時榨出的含浸用樹脂組成物4-11。於上述預浸體前驅物的兩耳端部外側,在寬度為15mm以內的範圍內滲出含浸用樹脂
組成物4-11。
繼而,於所得第1積層體A1的上表面以及上述滲出的含浸用樹脂組成物4-11部分,於紫外線照射裝置216中使用金屬鹵化物燈(Eye Graphics股份有限公司製造),照射照射量為320mJ/cm2
的紫外線,獲得第2積層體B1。所得的第2積層體B1由捲取機構219捲取。此外,將預浸體220的製造線速度設為5m/min。
第2積層體B1中的強化纖維片材(IV-1以及IV-2)的基重(FAW)及樹脂含有率為,FAW為600g/m2
,樹脂含有率為33質量%。
使用所得的第2積層體B1,依據上述<光透過性膜的剝離性評價>來評價光透過性膜的剝離性。將結果示於表10。
[實施例4-2]
除了將紫外線照射裝置216的紫外線照射量設為640mJ/cm2
以外,以與實施例4-1相同的方法製造第2積層體B2。
第2積層體B2中的強化纖維片材的FAW、樹脂含有率均與第2積層體B1相同。另外,滲出至預浸體前驅物的兩耳端部外側的含浸用樹脂組成物4-11的寬度亦與實施例4-1同樣,在15mm以內。對所得的第2積層體B2,以與實施例4-1相同的方式評價光透過性膜的剝離性。將結果示於表10。
[實施例4-3]
除了使用聚酯膜F-2作為由膜供給卷214供給的膜以外,以與實施例4-1相同的方法製造第2積層體B3。
第2積層體B3中的強化纖維片材的FAW、樹脂含有率均與第2積層體B1相同。另外,滲出至預浸體前驅物的兩耳端部外側的含浸用樹脂組成物4-11的寬度亦與實施例4-1同樣,在15mm以內。對所得的第2積層體B3,以與實施例4-1相同的方式評價光透過性膜的剝離性。將結果示於表10。
[實施例4-4]
除了使用聚酯膜F-2作為由膜供給卷214供給的膜,且將紫外線照射裝置216的紫外線照射量設為640mJ/cm2
以外,以與實施例4-1相同的方法製造第2積層體B4。
第2積層體B4中的強化纖維片材的FAW、樹脂含有率均與第2積層體B1相同。另外,滲出至預浸體前驅物的兩耳端部外側的含浸用樹脂組成物4-11的寬度亦與實施例4-1同樣,在15mm以內。對所得的第2積層體B4,以與實施例4-1相同的方式評價光透過性膜的剝離性。將結果示於表10。
[實施例4-5]
除了使用聚酯膜F-3作為由膜供給卷214供給的膜以外,以與實施例4-1相同的方法製造第2積層體B5。
第2積層體B5中的強化纖維片材的FAW、樹脂含有率均與第2積層體B1相同。另外,滲出至預浸體前驅物的兩耳端部外側的含浸用樹脂組成物4-11的寬度亦與實施例4-1同樣,在15mm以內。對所得的第2積層體B5,以與實施例4-1相同的方式評價光透過性膜的剝離性。將結果示於表10。
[實施例4-6]
除了使用聚酯膜F-3作為由膜供給卷214供給的膜,且將紫外線照射裝置216的紫外線照射量設為640mJ/cm2
以外,以與實施例4-1相同的方法製造第2積層體B6。
第2積層體B6中的強化纖維片材的FAW、樹脂含有率均與第2積層體B1相同。另外,滲出至預浸體前驅物的兩耳端部外側的含浸用樹脂組成物4-11的寬度亦與實施例4-1同樣,在15mm以內。對所得的第2積層體B6,以與實施例4-1相同的方式評價光透過性膜的剝離性。將結果示於表10。
[實施例4-7]
除了使用聚酯膜F-4作為由膜供給卷214供給的膜以外,以與實施例4-1相同的方法製造第2積層體B7。
第2積層體B7中的強化纖維片材的FAW、樹脂含有率均與第2積層體B1相同。另外,滲出至預浸體前驅物的兩耳端部外側的含浸用樹脂組成物4-11的寬度亦與實施例4-1同樣,在15mm以內。對所得的第2積層體B7,以與實施例4-1相同的方式評價光透過性膜的剝離性。將結果示於表10。
[實施例4-8]
除了使用聚酯膜F-4作為由膜供給卷214供給的膜,且將紫外線照射裝置216的紫外線照射量設為640mJ/cm2
以外,以與實施例4-1相同的方法製造第2積層體B8。
第2積層體B8中的強化纖維片材的FAW、樹脂含有率均與
第2積層體B1相同。另外,滲出至預浸體前驅物的兩耳端部外側的含浸用樹脂組成物4-11的寬度亦與實施例4-1同樣,在15mm以內。對所得的第2積層體B8,以與實施例4-1相同的方式評價光透過性膜的剝離性。將結果示於表10。
[實施例4-9]
除了使用聚酯膜F-5作為由膜供給卷214供給的膜以外,以與實施例4-1相同的方法製造第2積層體B9。
第2積層體B9中的強化纖維片材的FAW、樹脂含有率均與第2積層體B1相同。另外,滲出至預浸體前驅物的兩耳端部外側的含浸用樹脂組成物4-1的寬度亦與實施例4-1同樣,在15mm以內。對所得的第2積層體B9,以與實施例4-1相同的方式評價光透過性膜的剝離性。將結果示於表10。
[實施例4-10]
除了使用聚酯膜F-5作為由膜供給卷214供給的膜,且將紫外線照射裝置216的紫外線照射量設為640mJ/cm2
以外,以與實施例4-1相同的方法製造第2積層體B10。
第2積層體B10中的強化纖維片材的FAW、樹脂含有率均與第2積層體B1相同。另外,滲出至預浸體前驅物的兩耳端部外側的含浸用樹脂組成物4-1的寬度亦與實施例4-1同樣,在15mm以內。對所得的第2積層體B10,以與實施例4-1相同的方式評價光透過性膜的剝離性。將結果示於表10。
[實施例4-11]
<含浸用樹脂組成物4-21的製備>
於玻璃燒瓶中,秤量50質量份的成分A-1、及40質量份的A-2作為成分(A),使用油浴加熱至130℃來混合後,將成分A-1與成分A-2的混合物冷卻至60℃左右。將其轉移至捏合機中,添加19質量份先前製備的母料4-2,於60℃下攪拌,獲得表9所示的含浸用樹脂組成物4-21。對於含浸用樹脂組成物4-21,依據上述<含浸用樹脂組成物的由紫外線照射引起的黏度變化測定>來測定紫外線照射前後的黏度。將結果記載於表9中。
<預浸體(第2積層體B)的製造>
除了使用含浸用樹脂組成物4-21來代替含浸用樹脂組成物4-11以外,以與實施例4-1相同的方法製造第2積層體B11。
第2積層體B11中的強化纖維片材的FAW、樹脂含有率均與第2積層體B1相同。另外,滲出至預浸體前驅物的兩耳端部外側的含浸用樹脂組成物4-21的寬度亦與實施例4-1同樣,在15mm以內。對所得的第2積層體B11,以與實施例4-1相同的方式評價光透過性膜的剝離性。將結果示於表10。
[實施例4-12]
除了使用含浸用樹脂組成物4-21來代替含浸用樹脂組成物4-1,且將紫外線照射裝置216的紫外線照射量設為640mJ/cm2
以外,以與實施例4-1相同的方法製造第2積層體B12。
第2積層體B12中的強化纖維片材的FAW、樹脂含有率均與第2積層體B1相同。另外,滲出至預浸體前驅物的兩耳端部外側
的含浸用樹脂組成物4-21的寬度亦與實施例4-1同樣,在15mm以內。對所得的第2積層體B12,以與實施例4-1相同的方式評價光透過性膜的剝離性。將結果示於表10。
[比較例4-1]
<含浸用樹脂組成物4-31的製備>
於玻璃燒瓶中,秤量40質量份的成分A-1、及40質量份的成分A-2作為成分(A),使用油浴加熱至130℃來混合後,將成分A-1與成分A-2的混合物冷卻至60℃左右。將其轉移至捏合機中,添加19質量份先前製備的母料4-3,於60℃下攪拌,獲得表9所示的含浸用樹脂組成物4-31。對於含浸用樹脂組成物4-31,依據上述<含浸用樹脂組成物的由紫外線照射引起的黏度變化測定>來測定紫外線照射前後的黏度。將結果記載於表9中。
<預浸體(積層體B)的製造>
除了使用含浸用樹脂組成物4-31來代替含浸用樹脂組成物4-11,且將紫外線照射裝置216的紫外線照射量設為640mJ/cm2
以外,以與實施例4-1相同的方法製造第2積層體B13。
第2積層體B13中的強化纖維片材的FAW、樹脂含有率均與積層體B1相同。另外,滲出至預浸體前驅物的兩耳端部外側的含浸用樹脂組成物4-31的寬度亦與實施例4-1同樣,在15mm以內。對所得的第2積層體B13,以與實施例4-1相同的方式評價光透過性膜的剝離性。將結果示於表11。
[比較例4-2]
除了由膜供給卷214供給剝離紙F-6,且將紫外線照射裝置216的紫外線照射量設為640mJ/cm2
以外,以與實施例4-1相同的方法製造第2積層體B14。
第2積層體B14中的強化纖維片材的FAW、樹脂含有率均與第2積層體B1相同。另外,滲出至預浸體前驅物的兩耳端部外側的含浸用樹脂組成物4-11的寬度亦與實施例4-1同樣,在15mm以內。對所得的第2積層體B14,以與實施例4-1相同的方式評價光透過性膜的剝離性。將結果示於表11。
[比較例4-3]
除了不實施紫外線照射裝置216的紫外線照射(照射量為0mJ/cm2
)以外,以與實施例4-1相同的方法製造第2積層體B15。
第2積層體B15中的強化纖維片材的FAW、樹脂含有率均與第2積層體B1相同。另外,滲出至預浸體前驅物的兩耳端部外側的含浸用樹脂組成物4-11的寬度亦與實施例4-1同樣,在15mm以內。對所得的第2積層體B15,以與實施例4-1相同的方式評價光透過性膜的剝離性。將結果示於表11。
[比較例4-4]
除了使用含浸用樹脂組成物4-2來代替含浸用樹脂組成物4-11以外,以與比較例4-3相同的方法製造第2積層體B16。
第2積層體B16中的強化纖維片材的FAW、樹脂含有率均與第2積層體B1相同。另外,滲出至預浸體前驅物的兩耳端部外側的含浸用樹脂組成物4-21的寬度亦與比較例4-3同樣,在15mm
以內。對所得的第2積層體B16,以與比較例4-3相同的方式評價光透過性膜的剝離性。將結果示於表11。
依據本發明的實施方式,可製作操作性優異,且纖維強化複合材料不會產生孔隙,而且亦可容易製造曲面形狀的成形品的預浸體。
10‧‧‧預浸體製造裝置
11a‧‧‧強化纖維片材(II-1)
11b‧‧‧強化纖維片材(II-2)
12‧‧‧附著裝置
12a‧‧‧樹脂塗佈模
13‧‧‧加壓裝置
13a、13b‧‧‧加壓輥
14‧‧‧分隔膜供給卷
14a、14b‧‧‧分隔膜
15‧‧‧驅動輥
16‧‧‧紫外線照射裝置
17‧‧‧分隔膜捲取裝置
18‧‧‧預浸體
19‧‧‧捲取機構
Claims (3)
- 一種預浸體,包含強化纖維、及基質樹脂組成物,其中上述基質樹脂組成物至少包含:成分(A):環氧樹脂、成分(B):自由基聚合性不飽和化合物、成分(C):環氧樹脂硬化劑、以及成分(E):上述成分(B)進行自由基聚合而成的聚合物,上述預浸體為片狀或帶狀,至少於上述預浸體的單面具有上述基質樹脂組成物的反應率相互不同的多個區域,上述成分(E)的含量多的區域僅局部存在於預浸體的表層部,且上述成分(E)的含量多的區域到達預浸體的外周。
- 如申請專利範圍第1項所述的預浸體,其中上述成分(B)為丙烯酸酯樹脂或甲基丙烯酸樹脂。
- 一種預浸體的製造方法,其為如申請專利範圍第1項或第2項所述的預浸體的製造方法,其包括:使包含上述成分(A)、上述成分(B)、以及上述成分(C)的含浸用樹脂組成物含浸於包含上述強化纖維的強化纖維基材中而製作預浸體前驅物;對上述預浸體前驅物的至少單面,於表面的一部分上照射選自由紫外線、紅外線、可見光線以及電子束所組成組群中的至少1種能量波,使上述成分(B)的一部分進行反應,而於上述預浸體前驅物的表面生成上述成分(E)。
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