JP4000253B2

JP4000253B2 - Prepreg with carrier sheet and carrier sheet for prepreg

Info

Publication number: JP4000253B2
Application number: JP2001339420A
Authority: JP
Inventors: 貴之小田桐; 史朗浅田
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2001-11-05
Filing date: 2001-11-05
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2021-11-05
Also published as: JP2003138043A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、担持シートの片面に、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグが形成された担持シート付きプリプレグ、及びプリプレグ用担持シートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
強化繊維と熱硬化型樹脂とからなる繊維強化複合材は、軽量で優れた機械特性を有することから、釣竿、ゴルフシャフト等のスポーツレジャー用部材、航空機、自動車、船舶、建築物等の部材として広く用いられている。
かかる繊維強化複合材は、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等の強化繊維に含浸させ、半硬化状態とした、シート状等の繊維強化熱硬化性樹脂プリプレグを複数積層させた後、加熱・加圧し、プリプレグを硬化することにより製造されている。なお、本明細書では、「繊維強化熱硬化性樹脂プリプレグ」のことを単にプリプレグと称す。
【０００３】
このように繊維強化複合材を製造する際に用いて好適なプリプレグは、一般に、強化繊維若しくは強化繊維の織物等を、あらかじめ片面に熱硬化性樹脂を塗布しておいた２枚の担持シート間に挟持させ、加熱・加圧し、繊維に樹脂を含浸させた後、一方の担持シートを剥離し、プリプレグを１枚の担持シートに保持させた担持シート付きプリプレグの形態で製造されている。そして、この担持シート付きプリプレグの形態で、搬送・保管され、繊維強化複合材を製造する直前に、残りの担持シートを剥離して使用されるようになっている。
【０００４】
ところで、機械的特性の低下を防ぐためには、ボイドのない緻密な繊維強化複合材を製造することが重要である。しかしながら、複数のプリプレグを積層させて繊維強化複合材を製造する場合には、積層された複数のプリプレグの層間に、空気や熱硬化性樹脂から揮発した揮発物等の気体が取り込まれるため、この気体が成形後の繊維強化複合材内に残留し、比較的大きな層間ボイドが形成されやすいという問題があった。なお、ボイドとしては、プリプレグの層内に形成される層内ボイドもあるが、層内ボイドは微小であり、繊維強化複合材の機械的特性に対する影響は無視できる程度に小さい。
そのため、層間ボイドの形成を抑制するために、従来は、一枚若しくは複数枚のプリプレグを積層する度に、ピンやカツター刃などを用いて通気孔を形成したり、樹脂フィルム等により被覆し、内部を真空状態にするなどして、脱気を行う必要があり、製造プロセスが複雑化するという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明者らは、特許２８０７８９１号において、脱気作業を行うことなく、層間ボイドのない緻密な繊維強化複合材を製造することが可能なプリプレグとして、少なくとも片面に複数の溝部を有するプリプレグを提案している。本発明者らは、かかる構成のプリプレグを複数積層して繊維強化複合材を製造することにより、複数設けた溝部が積層されたプリプレグの層間の通気孔として機能し、自然に脱気が行われるため、脱気作業を行うことなく、簡易に層間ボイドのない緻密な繊維強化複合材を製造することができることを見出した。
なお、複数の溝部を有するプリプレグは、プリプレグの表面に、溝部の形状や形成位置に対応した凸部を有する溝付きロール等を押圧することにより、製造することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数の溝部を有するプリプレグでは、以下のような問題点があった。
すなわち、プリプレグは搬送・保管され、製造からある程度期間が経った後、繊維強化複合材の製造に使用されることが一般的であるが、プリプレグを構成する熱硬化性樹脂は上述のように半硬化状態であるため、プリプレグの製造時に複数の溝部を形成しても、時間の経過と共に、溝部の深さが浅くなり、繊維強化複合材を製造する際に、積層されたプリプレグの層間の通気孔としての機能が低下して、気体が残留し、層間ボイドが形成される恐れがあった。
【０００７】
また、プリプレグが溝部に沿って裂けるなど、機械的強度が低下する恐れや、製造される繊維強化複合材の表面に、僅かながらも溝部の形状が残ってしまう恐れもあった。また、溝付きロールが必要になるなど、従来に比較して、プリプレグの製造装置が複雑化するという問題もあった。
【０００８】
そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、（１）製造から長期間経過した場合においても、層間ボイドのない緻密な繊維強化複合材を簡易にかつ安定して製造することができると共に、（２）十分な機械的強度を有し、（３）製造される繊維強化複合材の表面形状に影響を与える恐れがなく、（４）簡易に製造することが可能なプリプレグを得ることが可能な手段を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記課題を解決するべく検討を行った結果、以下のプリプレグ用担持シート、及び担持シート付きプリプレグを発明するに到った。
本発明のプリプレグ用担持シートは、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを担持するためのプリプレグ用担持シートにおいて、少なくともプリプレグを担持する側の表面に多数の微細な凹凸が形成されており、その表面粗さが８μｍ以上であることを特徴とする。また、本発明のプリプレグ用担持シートにおいて、少なくともプリプレグを担持する側の表面の表面粗さが２０μｍ以下であることが好ましい。
なお、本明細書において、「表面粗さ」とは、（株）ミツトヨ製のｓｕｒｆｔｅｓｔ４０２を用い、ＪＩＳＢ０６０１に基づき、基準長さを２．５ｍｍとした時に測定される十点平均粗さ（Ｒｚ）を意味しているものとする。
【００１０】
上記構成のプリプレグ用担持シートを用いることにより、以下の本発明の担持シート付きプリプレグを提供することができる。
本発明の担持シート付きプリプレグは、担持シートの片面に、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグが形成された担持シート付きプリプレグにおいて、前記担持シートの前記プリプレグ側表面に多数の微細な凹凸が形成されており、その表面粗さが８μｍ以上であると共に、該担持シートの表面形状に沿って前記プリプレグが形成されていることを特徴とする。また、本発明の担持シート付きプリプレグにおいて、前記担持シートの前記プリプレグ側表面の表面粗さが２０μｍ以下であることが好ましい。
なお、本明細書において、「担持シート付きプリプレグ」とは、この形態で搬送・保管され、繊維強化複合材の製造直前に、担持シートを剥離してプリプレグを得ることが可能な形態のものを意味しているものとする。
【００１１】
また、本発明の担持シート付きプリプレグにおいて、前記担持シートとしては、少なくとも前記プリプレグ側表面が離型性を有する離型紙が特に好適である。また、本発明者は、このように、担持シートとして離型紙を用いる場合には、担持シートの膜厚を従来と同等の７０〜１４０μｍとしても、坪量を従来よりも軽い、６５〜１３０ｇ／ｍ²とすることができることを見出した。
【００１２】
本発明者は、以上の本発明のプリプレグ用担持シート、担持シート付きプリプレグを用いることにより、製造から長期間経過した場合においても、層間ボイドのない緻密な繊維強化複合材を簡易にかつ安定して製造することができると共に、十分な機械的強度を有し、製造される繊維強化複合材の表面形状に影響を与える恐れがないプリプレグを提供することができることを見出した。また、本発明のプリプレグ用担持シート、担持シート付きプリプレグを用いることにより、かかる特性を有するプリプレグを簡易に製造することができることを見出した。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
（プリプレグ用担持シート）
本発明のプリプレグ用担持シートは、少なくともプリプレグを担持する側の表面に多数の微細な凹凸が形成されており、その表面粗さが８μｍ以上であることを特徴としている。また、本発明のプリプレグ用担持シートにおいて、少なくともプリプレグを担持する側の表面の表面粗さが２０μｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
従来は、耐熱性を有することなどから、担持シートとして、シリコーン樹脂等の離型剤を含浸させた紙等からなり、少なくともプリプレグを担持する側の表面が離型性を有する離型紙が広く用いられている。離型紙は、最後に、スーパーカレンダーロールを用いて、表面の微細な凹凸を機械的に潰す艶出し工程を経て製造されるため、その表面は平滑なものとなっているが、本発明者が、市販のプリプレグ用の離型紙の表面粗さを測定したところ、６μｍ以下であることが判明した。したがって、本発明のプリプレグ用担持シートは、少なくともプリプレグを担持する側の表面が、従来の担持シートよりも粗面化されていることが特徴的なものとなっている。
なお、上述のように、担持シートとしては離型紙が特に好適であるが、表面に多数の微細な凹凸が形成され、表面粗さが８μｍ以上の離型紙は、離型紙を製造する際の最後の艶出し工程を省くことにより製造することができ、離型紙の製造プロセスをほとんど変えることなく簡易に製造することができる。
【００１５】
以上の構成の本発明のプリプレグ用担持シートを用いることにより、以下の本発明の担持シート付きプリプレグを提供することができる。
（担持シート付きプリプレグ）
本発明の担持シート付きプリプレグは、担持シートのプリプレグ側表面に多数の微細な凹凸が形成されており、その表面粗さが８μｍ以上であると共に、該担持シートの表面形状に沿ってプリプレグが形成されていることを特徴としている。また、本発明の担持シート付きプリプレグにおいて、担持シートのプリプレグ側表面の表面粗さが２０μｍ以下であることが好ましい。
つまり、本発明の担持シート付きプリプレグは、前述の本発明のプリプレグ用担持シートのプリプレグを担持する側の表面に、その表面形状に沿ってプリプレグが形成されたものである。
【００１６】
このように、本発明の担持シート付きプリプレグは、プリプレグが、粗面化された担持シートの表面形状に沿って形成されたものであるので、本発明の担持シート付きプリプレグを構成するプリプレグは、担持シート側の表面に、多数の微細な凹凸が形成され、粗面化されたものとなっている。また、プリプレグの表面粗さは担持シートの表面粗さと略同一になっている。
【００１７】
本発明者は、かかる構成の担持シート付きプリプレグを用いて繊維強化複合材を製造することにより、プリプレグの片面に形成された多数の微細な凹部が、積層されたプリプレグの層間の通気孔として機能するため、自然に脱気が行われ、脱気作業を行うことなく、層間ボイドのない緻密な繊維強化複合材を簡易にかつ安定して製造することができることを見出した。
また、本発明の担持シート付きプリプレグを構成するプリプレグには、その全面に渡って多数の微細な凹凸が形成されているので、繊維強化複合材の製造時に、全面に渡って自然に脱気を行うことができ、複数の溝部を設ける場合と比較して、脱気効率を向上できることを見出した。その結果、層間ボイドのない緻密な繊維強化複合材を、より簡易にかつ安定して製造することができることを見出した。
【００１８】
さらに、本発明の担持シート付きプリプレグは、この形態で搬送・保管され、繊維強化複合材の製造直前に担持シートを剥離して使用されるため、プリプレグに形成された多数の微細な凹凸は、繊維強化複合材の製造直前まで担持シートにより完全に保持されることになる。そのため、製造から長期間経過した場合においても、層間ボイドのない緻密な繊維強化複合材を安定して製造することができる。
【００１９】
また、本発明者は、本発明の担持シート付きプリプレグを構成するプリプレグには、その全面に渡って多数の微細な凹凸が形成されているので、複数の溝部を設ける場合に比較して、凹部の深さをはるかに浅くすることができ、表面粗さが８μｍ以上で上記効果が得られることを見出した。なお、担持シートの表面粗さが８μｍ未満では、プリプレグの片面に形成された微細な凹部の通気孔としての機能が低下し、上記効果を安定して得られない恐れがあり、好ましくない。
また、プリプレグに形成される凹部の深さを浅くすることができる結果、プリプレグに形成された多数の微細な凹凸の形状が、製造される繊維強化複合材の表面に残ってしまう恐れもない。また、複数の溝部を設ける場合と異なり、プリプレグが裂ける恐れもない。
【００２０】
また、担持シートの表面粗さが粗い程、プリプレグの表面粗さを粗くすることができ、繊維強化複合材の製造時に高い脱気効果が得られるが、担持シートの表面粗さが２０μｍ超になると、本発明の担持シート付きプリプレグから担持シートを剥離する際に、担持シートの微細な凹部に入り込んだプリプレグの熱硬化性樹脂が担持シート側に残留する恐れがあるため、好ましくない。また、担持シートとして、離型紙を用いる場合には、離型紙の表面粗さを２０μｍ超にすることが製造上困難であるという問題もある。
【００２１】
また、担持シートとしては離型紙が特に好適であり、表面に多数の微細な凹凸が形成され、表面粗さが８μｍ以上の離型紙は、離型紙を製造する際の最後の艶出し工程を省くことにより、簡易に製造することが可能であることを述べたが、一般に、離型紙を製造する際には、艶出し工程において、表面の微細な凹凸を機械的に潰して平滑化しているので、艶出し工程前に比較して艶出し工程後の離型紙の厚みは薄くなり、プリプレグ用に市販されている離型紙の厚みは、一般に７０〜１４０μｍ、坪量は７０〜１４０ｇ／ｍ²となっている。これに対して、本発明では、艶出し工程を経ずに製造される離型紙を担持シートとして用いれば良いので、従来と同等の厚みである７０〜１４０μｍとしても、坪量を従来よりも軽い、６５〜１３０ｇ／ｍ²とすることができる。したがって、離型紙の原料量を削減することができると共に、繊維強化複合材の製造時に廃棄される離型紙量を削減することができ、環境面からも優れている。
但し、従来と同程度の坪量としても良く、この場合には、従来よりも厚みが厚くなるので、離型紙の機械的強度を向上させることができる。
【００２２】
このように担持シートとして離型紙を用いることにより、離型紙を製造する際の艶出し工程を省くだけで、本発明のプリプレグ用担持シートを簡易に得ることができると共に、離型紙の原料量や繊維強化複合材の製造時に廃棄される離型紙量を削減することができるという効果が得られ、好適であるが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の担持シート付きプリプレグの製造プロセスにおける最高加熱温度に耐え得るだけの耐熱性を有し、少なくとも片面に多数の微細の凹凸が形成され、その表面粗さが８μｍ以上であり、離型性を有するものであれば、いかなる材質の担持シートを用いても良い。
【００２３】
また、本発明者は、表面が粗面化された担持シートを用いた本発明の担持シート付きプリプレグは、平滑な担持シートを用いたものに比較して、担持シートとプリプレグとの密着性が低く、繊維強化複合材の製造時に担持シートを剥離しやすく、繊維強化複合材の生産効率を向上できるという効果も得られることを見出した。
【００２４】
また、本発明の担持シート付きプリプレグは、担持シートを変えるだけで、従来のプリプレグの製造プロセスを何ら変えることなく簡易に製造することができるので、従来のプリプレグの製造装置をそのまま利用することができ、好適である。
【００２５】
以下、図１に基づいて、本発明の担持シート付きプリプレグを製造する際に用いて好適な製造装置、及びこの製造装置を用いた担持シート付きプリプレグの製造方法について簡単に説明する。なお、以下に説明する製造装置や製造方法は一例であって、本発明はこれに限定されるものではない。
図１に示す製造装置は、炭素繊維等の強化繊維を供給するクリール１と、クリール１から供給された強化繊維を一方向に揃えるためのコーム２と、片面にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が塗布された担持シートを供給する巻出しロール３、４と、所定の温度に加熱されたニップロール５、６、７と、巻出しロール３から供給された担持シートを巻取る巻取りロール８と、製造された担持シート付きプリプレグを巻取る巻取りロール９とを具備して構成されている。
【００２６】
以上のように概略構成された製造装置を用い、以下のようにして、担持シート付きプリプレグを製造することができる。
クリーム１から供給され、コーム２により一方向に揃えられた強化繊維１０に対して、巻出しロール３、４から、それぞれ片面に熱硬化性樹脂が塗布された担持シート２０、３０を供給し、片面に熱硬化性樹脂が塗布された２枚の担持シート２０、３０により、強化繊維１０を挟持させる。このとき、熱硬化性樹脂が塗布された側の面が強化繊維１０側に位置するように、熱硬化性樹脂が塗布された担持シート２０、３０を供給する。続いて、ニップロール５、６、７により加熱・加圧することにより、熱硬化性樹脂を強化繊維１０に含浸させ、２枚の担持シートに挟持されたプリプレグが得られる。次いで、巻出しロール３から供給された担持シートのみを剥離し、巻取りロール８により巻き取ることにより、担持シート付きプリプレグ１１が得られるので、これを巻取りロール９により巻き取ることにより、担持シート付きプリプレグ１１を製造することができる。
このように、図１に示す製造装置では、巻出しロール３から供給された担持シートは剥離され、巻出しロール４から供給された担持シートのみが残るので、少なくとも巻出しロール４から供給する担持シートとして、本発明の担持シートを用いることにより、本発明の担持シート付きプリプレグを簡易に製造することができる。
【００２７】
以上説明したように、本発明のプリプレグ用担持シート及び担持シート付きプリプレグを用いることにより、製造から長期間経過した場合においても、層間ボイドのない緻密な繊維強化複合材を簡易にかつ安定して製造することができると共に、十分な機械的強度を有し、製造される繊維強化複合材の表面形状に影響を与える恐れがないプリプレグを提供することができる。また、本発明のプリプレグ用担持シート及び担持シート付きプリプレグを用いることにより、かかる特性のプリプレグを、従来のプリプレグの製造プロセスを何ら変えることなく簡易に製造することができる。
【００２８】
なお、１枚の担持シートを有する担持シート付きプリプレグを取り上げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、２枚の担持シートでプリプレグを挟持した構造の担持シート付きプリプレグにも適用可能である。この場合には、担持シート付きプリプレグを製造する際に１枚の担持シートを剥離せずに、２枚の担持シートでプリプレグを挟持した状態で巻き取れば良い。
【００２９】
【実施例】
次に、本発明に係る実施例及び比較例について説明する。
（実施例）
本発明の担持シートとして、艶出し工程を省くことにより、表面粗さが１２μｍの２枚の離型紙を作製し、それぞれの片面に、２５０°Ｆ硬化型エポキシ樹脂を塗布した。この２枚の離型紙と、引張強度が４４１０ＭＰａ、弾性率が２３５ＧＰａ、１２０００フィラメントの炭素繊維とを用い、図１に示したのと同様の製造装置を用いて、本発明の担持シート付きプリプレグを製造した。なお、繊維目付１５０ｇ／ｍ²、樹脂含有率３５質量％のプリプレグを製造するように、製造条件を設定した。
得られた担持シート付きプリプレグから離型紙を剥離し、３枚のプリプレグを±４５°に積層した後、外径１０ｍｍφの鉄製マンドレルに巻き付け、最外層のプリプレグの外側にさらに、厚さ３０μｍ、幅１５ｍｍのポリプロピレンフィルムテープを張力４ｋｇ／１５ｍｍで巻き付けた。次いで、１３０℃で１時間加熱することにより、長さ５００ｍｍのパイプ状の繊維強化複合材を成形した。
【００３０】
（比較例）
担持シートとして、艶出し工程を経た、表面粗さが６μｍの市販の離型紙を用いた以外は実施例と同様にして、担持シート付きプリプレグ、及び繊維強化複合材を作製した。
【００３１】
（評価及び結果）
実施例、比較例において用いた離型紙の表面粗さ、得られたプリプレグの繊維目付、樹脂含有率を表１に示す。
また、得られた繊維強化複合材を長手方向に１００ｍｍ毎に４箇所切断し、各断面を研磨した後、光学顕微鏡により観察し、３０μｍ以上の径の層間ボイド数を数え、その平均を計算した結果を表１に合わせて示す。
表１に示すように、担持シートとして、表面粗さが１２μｍの離型紙を用いた実施例では、いずれの断面においても層間ボイドが全く観察されなかったのに対し、担持シートとして、表面粗さが６μｍの離型紙を用いた比較例では、層間ボイドが平均で１５個観察され、本発明によれば、層間ボイドのない繊維強化複合材を安定して製造することができることが判明した。
なお、本発明者は表面粗さが８μｍ以上の離型紙を用いることにより、同様の結果が得られることを確認している。
【００３２】
【表１】

【００３３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のプリプレグ用担持シート及び担持シート付きプリプレグを用いることにより、製造から長期間経過した場合においても、層間ボイドのない緻密な繊維強化複合材を簡易にかつ安定して製造することができると共に、十分な機械的強度を有し、製造される繊維強化複合材の表面形状に影響を与える恐れがないプリプレグを提供することができる。また、本発明のプリプレグ用担持シート及び担持シート付きプリプレグを用いることにより、かかる特性のプリプレグを、従来のプリプレグの製造プロセスを何ら変えることなく簡易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の担持シート付きプリプレグを製造する際に用いて好適な製造装置の構造を示す図である。
【符号の説明】
１０強化繊維
２０、３０熱硬化性樹脂を塗布した担持シート
１１担持シート付きプリプレグ
１クリール
２コーム
３、４巻出しロール
５、６、７ニップロール
８、９巻取りロール[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a prepreg with a carrier sheet in which a prepreg obtained by impregnating a reinforcing fiber with a thermosetting resin is formed on one side of a carrier sheet, and a carrier sheet for a prepreg.
[0002]
[Prior art]
Fiber reinforced composite materials composed of reinforced fibers and thermosetting resins are lightweight and have excellent mechanical properties. Therefore, they are used as members for sports and leisure such as fishing rods and golf shafts, aircraft, automobiles, ships, buildings, etc. Widely used.
Such fiber reinforced composite material is, for example, impregnated with a thermosetting resin such as an epoxy resin into a reinforced fiber such as carbon fiber, aramid fiber, or glass fiber to obtain a semi-cured fiber reinforced thermosetting property such as sheet. It is manufactured by laminating a plurality of resin prepregs and then heating and pressing them to cure the prepregs. In the present specification, the “fiber reinforced thermosetting resin prepreg” is simply referred to as a prepreg.
[0003]
Thus, a prepreg suitable for use in producing a fiber-reinforced composite material is generally a reinforcing fiber or a woven fabric of reinforcing fibers, between two supporting sheets that have been previously coated with a thermosetting resin on one side. It is manufactured in the form of a prepreg with a carrier sheet in which one carrier sheet is peeled off and the prepreg is held on a single carrier sheet after being sandwiched between, heated and pressurized, and impregnated with a resin. And in the form of this prepreg with a carrying sheet, it is conveyed and stored, and the remaining carrying sheet is peeled off and used immediately before producing the fiber-reinforced composite material.
[0004]
By the way, in order to prevent the deterioration of mechanical properties, it is important to manufacture a dense fiber-reinforced composite material without voids. However, when a fiber reinforced composite material is manufactured by laminating a plurality of prepregs, gas such as volatiles volatilized from air or thermosetting resin is taken in between layers of the laminated prepregs. There was a problem that the gas remained in the fiber-reinforced composite material after molding, and a relatively large interlayer void was easily formed. In addition, as the void, there is an intra-layer void formed in the layer of the prepreg, but the intra-layer void is minute, and the influence on the mechanical properties of the fiber reinforced composite material is small enough to be ignored.
Therefore, in order to suppress the formation of interlayer voids, each time one or a plurality of prepregs are laminated, a vent hole is formed using a pin, a cutter blade, or the like, or it is covered with a resin film or the like, There has been a problem that the manufacturing process becomes complicated because it is necessary to perform deaeration by making the inside vacuum.
[0005]
In view of this, the present inventors have disclosed a prepreg having a plurality of groove portions on at least one surface as a prepreg capable of producing a dense fiber-reinforced composite material without interlayer voids without performing a deaeration operation. Has proposed. By producing a fiber-reinforced composite material by laminating a plurality of prepregs having such a configuration, the present inventors function as air holes between layers of a prepreg in which a plurality of groove portions are laminated, and natural deaeration is performed. Therefore, it has been found that a dense fiber-reinforced composite material having no interlayer voids can be easily produced without performing a deaeration operation.
In addition, the prepreg which has a some groove part can be manufactured by pressing the roll with a groove | channel etc. which has the convex part corresponding to the shape and formation position of a groove part on the surface of a prepreg.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the prepreg having a plurality of grooves has the following problems.
In other words, the prepreg is generally transported and stored, and after a certain period of time has passed since the production, it is generally used for the production of a fiber-reinforced composite material. However, the thermosetting resin constituting the prepreg is semi-finished as described above. Even if a plurality of grooves are formed at the time of manufacturing the prepreg, the depth of the grooves decreases with time, and when the fiber-reinforced composite material is manufactured, the layers between the laminated prepreg layers are not cured. There was a possibility that the function as the pores was lowered, the gas remained, and interlayer voids were formed.
[0007]
In addition, the mechanical strength may be reduced, such as the prepreg tearing along the groove, and the shape of the groove may remain slightly on the surface of the fiber-reinforced composite material to be manufactured. In addition, there is a problem that a prepreg manufacturing apparatus becomes complicated as compared with the conventional case, such as requiring a grooved roll.
[0008]
Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems. (1) Even when a long time has passed since the production, a dense fiber-reinforced composite material having no interlayer voids can be produced easily and stably. (2) has sufficient mechanical strength, (3) has no risk of affecting the surface shape of the fiber-reinforced composite material to be manufactured, and (4) can be easily manufactured. It aims at providing the means which can obtain a prepreg.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As a result of studies to solve the above problems, the present inventors have invented the following prepreg carrier sheet and prepreg with carrier sheet.
The prepreg support sheet of the present invention is a prepreg support sheet for supporting a prepreg in which a reinforcing fiber is impregnated with a thermosetting resin, and at least a large number of fine irregularities are formed on the surface on which the prepreg is supported. The surface roughness is 8 μm or more. In the prepreg support sheet of the present invention, it is preferable that the surface roughness of at least the surface on which the prepreg is supported is 20 μm or less.
In this specification, “surface roughness” means a 10-point average roughness measured using a surftest 402 manufactured by Mitutoyo Corporation and a reference length of 2.5 mm based on JIS B 0601. It shall mean (Rz).
[0010]
By using the prepreg carrying sheet having the above configuration, the following prepreg with a carrying sheet of the present invention can be provided.
The prepreg with a carrying sheet of the present invention is a prepreg with a carrying sheet in which a prepreg obtained by impregnating a reinforcing fiber with a thermosetting resin is formed on one side of the carrying sheet, and a large number of fine prepregs on the prepreg side surface of the carrying sheet. Concavities and convexities are formed, the surface roughness is 8 μm or more, and the prepreg is formed along the surface shape of the carrying sheet. Moreover, in the prepreg with a carrying sheet of the present invention, it is preferable that the surface roughness of the carrying sheet on the prepreg side surface is 20 μm or less.
In the present specification, the “prepreg with a supporting sheet” means a form that can be transported and stored in this form and that can be obtained by peeling the supporting sheet immediately before the production of the fiber-reinforced composite material. It means.
[0011]
Moreover, in the prepreg with a carrying sheet of the present invention, as the carrying sheet, a release paper having release properties on at least the prepreg side surface is particularly suitable. In addition, when the release sheet is used as the carrier sheet, the present inventor has a basis weight of 65 to 130 g / lighter than that of the conventional sheet even when the thickness of the carrier sheet is set to 70 to 140 μm, which is the same as that of the conventional sheet. It was found that m ² can be obtained.
[0012]
The present inventor can easily and stably form a dense fiber-reinforced composite material having no interstitial voids even after a long period of time has elapsed by using the prepreg carrying sheet of the present invention and the prepreg with a carrying sheet. It has been found that it is possible to provide a prepreg that has sufficient mechanical strength and has no fear of affecting the surface shape of the manufactured fiber-reinforced composite material. Moreover, it discovered that the prepreg which has this characteristic can be easily manufactured by using the support sheet for prepregs of this invention, and the prepreg with a support sheet.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
(Support sheet for prepreg)
The prepreg carrying sheet of the present invention is characterized in that a large number of fine irregularities are formed on the surface on the side carrying the prepreg, and the surface roughness is 8 μm or more. In the prepreg support sheet of the present invention, it is preferable that the surface roughness of at least the surface on which the prepreg is supported is 20 μm or less.
[0014]
Conventionally, because it has heat resistance and the like, the carrier sheet is made of paper impregnated with a release agent such as silicone resin, and release paper having a release property at least on the surface carrying the prepreg is widely used. It has been. The release paper is finally manufactured using a super calender roll through a glazing process that mechanically crushes fine irregularities on the surface, so that the surface is smooth. When the surface roughness of the release paper for commercial prepreg was measured, it was found to be 6 μm or less. Therefore, the prepreg carrying sheet of the present invention is characterized in that at least the surface on the side carrying the prepreg is rougher than the conventional carrying sheet.
As described above, release paper is particularly suitable as the carrying sheet. However, release paper having a surface with a number of fine irregularities and having a surface roughness of 8 μm or more is the last for producing release paper. Can be manufactured by omitting the glazing process, and can be easily manufactured with almost no change in the manufacturing process of the release paper.
[0015]
By using the prepreg carrying sheet of the present invention having the above configuration, the following prepreg with a carrying sheet of the present invention can be provided.
(Prepreg with carrier sheet)
The prepreg with a carrier sheet of the present invention has a large number of fine irregularities formed on the prepreg side surface of the carrier sheet, the surface roughness is 8 μm or more, and the prepreg is formed along the surface shape of the carrier sheet. It is characterized by being. Moreover, in the prepreg with a carrying sheet of the present invention, the surface roughness of the prepreg side surface of the carrying sheet is preferably 20 μm or less.
That is, the prepreg with a carrying sheet of the present invention is obtained by forming a prepreg along the surface shape on the surface of the above-described carrying sheet for prepreg of the present invention on which the prepreg is carried.
[0016]
Thus, since the prepreg with a carrying sheet of the present invention is formed along the surface shape of the roughened carrying sheet, the prepreg constituting the prepreg with a carrying sheet of the present invention is A large number of fine irregularities are formed on the surface on the side of the carrier sheet, and are roughened. The surface roughness of the prepreg is substantially the same as the surface roughness of the carrier sheet.
[0017]
By producing a fiber-reinforced composite material using a prepreg with a carrier sheet having such a configuration, the present inventor has a large number of fine concave portions formed on one side of the prepreg function as air holes between layers of the laminated prepreg. Therefore, it has been found that a dense fiber-reinforced composite material without interlayer voids can be easily and stably produced without degassing naturally and without degassing work.
In addition, since the prepreg constituting the prepreg with a carrier sheet of the present invention has a large number of fine irregularities formed over the entire surface, it is naturally deaerated over the entire surface during the production of the fiber-reinforced composite material. It has been found that the deaeration efficiency can be improved as compared with the case of providing a plurality of grooves. As a result, it has been found that a dense fiber reinforced composite material having no interstitial voids can be produced more easily and stably.
[0018]
Furthermore, since the prepreg with a carrying sheet of the present invention is transported and stored in this form and is used by peeling the carrying sheet immediately before the production of the fiber reinforced composite material, many fine irregularities formed on the prepreg are It is completely held by the carrier sheet until just before the production of the fiber reinforced composite material. Therefore, even when a long time has passed since the production, a dense fiber-reinforced composite material having no interstitial voids can be produced stably.
[0019]
In addition, since the inventor has a large number of fine irregularities formed on the entire surface of the prepreg constituting the prepreg with a carrier sheet according to the present invention, the concave portions are formed in comparison with the case where a plurality of grooves are provided. It has been found that the above effect can be obtained when the surface roughness is 8 μm or more. In addition, if the surface roughness of the carrier sheet is less than 8 μm, the function as a vent of a fine recess formed on one side of the prepreg is lowered, and the above effect may not be stably obtained, which is not preferable.
Moreover, since the depth of the recessed part formed in a prepreg can be made shallow, there is no possibility that many fine uneven | corrugated shapes formed in the prepreg may remain on the surface of the fiber reinforced composite material manufactured. Further, unlike the case where a plurality of grooves are provided, there is no possibility that the prepreg is torn.
[0020]
Further, the rougher the surface roughness of the carrying sheet, the rougher the surface roughness of the prepreg can be made, and a high deaeration effect can be obtained at the time of manufacturing the fiber reinforced composite material, but the surface roughness of the carrying sheet exceeds 20 μm. This is not preferable because when the carrier sheet is peeled from the prepreg with a carrier sheet of the present invention, the thermosetting resin of the prepreg that has entered the fine recesses of the carrier sheet may remain on the carrier sheet side. Further, when a release paper is used as the carrying sheet, there is a problem that it is difficult to manufacture the release paper with a surface roughness of more than 20 μm.
[0021]
In addition, release paper is particularly suitable as the carrier sheet, and release paper having many fine irregularities on the surface and having a surface roughness of 8 μm or more omits the final glazing step when manufacturing the release paper. However, in general, when manufacturing release paper, the surface is finely crushed and smoothed in the polishing process. the thickness of the release paper after the polishing step as compared to the prior polishing step becomes thinner, the thickness of the release paper which is commercially available prepreg, generally 70～140Myuemu, basis weight and 70~140g / m ² It has become. In contrast, in the present invention, since the may be used release paper manufactured without passing through the glazing process as carrying sheet, even 70~140μm a conventional equivalent thickness, lighter than conventional basis weight 65-130 g / m ² . Therefore, it is possible to reduce the amount of the release paper raw material and to reduce the amount of release paper discarded when the fiber-reinforced composite material is manufactured, which is excellent from the environmental viewpoint.
However, the basis weight may be the same as that of the prior art. In this case, the thickness is thicker than that of the prior art, so that the mechanical strength of the release paper can be improved.
[0022]
In this way, by using the release paper as the support sheet, the prepreg support sheet of the present invention can be obtained simply by omitting the glazing step when producing the release paper, Although the effect that the amount of release paper discarded at the time of manufacture of a fiber reinforced composite material can be reduced is obtained and suitable, the present invention is not limited to this. It has heat resistance sufficient to withstand the maximum heating temperature in the production process of the prepreg with a carrier sheet of the present invention, has a large number of fine irregularities formed on at least one surface, and has a surface roughness of 8 μm or more. As long as it has, it is possible to use any material carrying sheet.
[0023]
In addition, the inventor of the present invention uses a carrier sheet with a roughened surface, and the prepreg with a carrier sheet of the present invention has a higher adhesion between the carrier sheet and the prepreg than the one using a smooth carrier sheet. It was found that the carrier sheet is easy to peel off during the production of the fiber reinforced composite material, and the production efficiency of the fiber reinforced composite material can be improved.
[0024]
In addition, the prepreg with a carrier sheet of the present invention can be easily manufactured without changing the manufacturing process of the conventional prepreg simply by changing the carrier sheet, so that the conventional prepreg manufacturing apparatus can be used as it is. It is possible and suitable.
[0025]
Hereinafter, based on FIG. 1, a manufacturing apparatus suitable for use in manufacturing the prepreg with a carrying sheet of the present invention and a method for manufacturing the prepreg with a carrying sheet using the manufacturing apparatus will be briefly described. In addition, the manufacturing apparatus and manufacturing method demonstrated below are examples, Comprising: This invention is not limited to this.
1 includes a creel 1 for supplying reinforcing fibers such as carbon fibers, a comb 2 for aligning the reinforcing fibers supplied from the creel 1 in one direction, and a thermosetting resin such as an epoxy resin on one side. Unwinding rolls 3 and 4 for supplying the carrier sheet coated with nip, nip

rolls

5, 6 and 7 heated to a predetermined temperature, and a winding roll 8 for winding the carrier sheet supplied from the unwinding roll 3 And a take-up roll 9 for taking up the produced prepreg with a carrier sheet.
[0026]
Using the manufacturing apparatus schematically configured as described above, a prepreg with a carrier sheet can be manufactured as follows.
Supplying the supporting

sheets

20 and 30 each coated with a thermosetting resin on one side from the unwinding rolls 3 and 4 to the reinforcing fibers 10 supplied from the cream 1 and aligned in one direction by the comb 2, The reinforcing fiber 10 is sandwiched between two carrying

sheets

20 and 30 each having a thermosetting resin applied on one side. At this time, the

carrier sheets

20 and 30 coated with the thermosetting resin are supplied so that the surface on which the thermosetting resin is coated is positioned on the reinforcing fiber 10 side. Subsequently, by heating and pressurizing with the nip rolls 5, 6, and 7, the thermosetting resin is impregnated into the reinforcing fiber 10, and a prepreg sandwiched between two carrying sheets is obtained. Next, only the carrier sheet supplied from the unwinding roll 3 is peeled off and taken up by the take-up roll 8 to obtain a prepreg 11 with a carrying sheet. The prepreg 11 with a sheet can be manufactured.
In this way, in the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, the carrier sheet supplied from the unwinding roll 3 is peeled off, and only the carrier sheet supplied from the unwinding roll 4 remains. By using the carrying sheet of the present invention as the sheet, the prepreg with the carrying sheet of the present invention can be easily produced.
[0027]
As described above, by using the prepreg carrying sheet of the present invention and the prepreg with a carrying sheet, a dense fiber-reinforced composite material without interstitial voids can be easily and stably even after a long period of time has elapsed since production. It is possible to provide a prepreg that can be manufactured and has sufficient mechanical strength and does not possibly affect the surface shape of the manufactured fiber-reinforced composite material. Moreover, by using the prepreg carrying sheet and the prepreg with the carrying sheet of the present invention, a prepreg having such characteristics can be easily produced without changing any conventional prepreg production process.
[0028]
In addition, although the prepreg with a carrying sheet which has one carrying sheet was taken up and demonstrated, this invention is not limited to this. The present invention is also applicable to a prepreg with a carrier sheet having a structure in which the prepreg is sandwiched between two carrier sheets. In this case, when manufacturing a prepreg with a supporting sheet, it is only necessary to wind the sheet while holding the prepreg between two supporting sheets without peeling off one supporting sheet.
[0029]
【Example】
Next, examples and comparative examples according to the present invention will be described.
(Example)
As the carrying sheet of the present invention, two release papers having a surface roughness of 12 μm were prepared by omitting the glazing step, and 250 ° F. curable epoxy resin was applied to each side. Using these two release papers and a carbon fiber having a tensile strength of 4410 MPa, an elastic modulus of 235 GPa, and 12000 filaments, and using the same manufacturing apparatus as shown in FIG. Manufactured. The production conditions were set so as to produce a prepreg having a fiber basis weight of 150 g / m ² and a resin content of 35% by mass.
The release paper is peeled off from the obtained prepreg with a carrier sheet, three prepregs are laminated at ± 45 °, and then wound around an iron mandrel having an outer diameter of 10 mmφ, further 30 μm in thickness and width outside the outermost prepreg. A 15 mm polypropylene film tape was wound at a tension of 4 kg / 15 mm. Subsequently, the pipe-shaped fiber reinforced composite material of length 500mm was shape | molded by heating at 130 degreeC for 1 hour.
[0030]
(Comparative example)
A prepreg with a supporting sheet and a fiber-reinforced composite material were prepared in the same manner as in the example except that a commercially available release paper having a surface roughness of 6 μm that had undergone a glazing process was used as the supporting sheet.
[0031]
(Evaluation and results)
Table 1 shows the surface roughness of the release paper used in Examples and Comparative Examples, the fiber basis weight of the obtained prepreg, and the resin content.
In addition, the obtained fiber reinforced composite material was cut in four portions every 100 mm in the longitudinal direction, and after polishing each cross section, the number of interlayer voids having a diameter of 30 μm or more was counted and the average was calculated. The results are shown in Table 1.
As shown in Table 1, in the examples using release paper having a surface roughness of 12 μm as the supporting sheet, no interlayer void was observed in any cross section, whereas the surface roughness of the supporting sheet was as follows. In the comparative example using a release paper having a thickness of 6 μm, 15 interlayer voids were observed on average, and it was found that according to the present invention, a fiber-reinforced composite material without interlayer voids can be produced stably.
In addition, this inventor has confirmed that the same result is obtained by using the release paper whose surface roughness is 8 μm or more.
[0032]
[Table 1]

[0033]
【The invention's effect】
As described above in detail, by using the prepreg carrying sheet of the present invention and the prepreg with a carrying sheet, a dense fiber-reinforced composite material without interstitial voids can be easily and stably obtained even after a long period of time has elapsed since production. It is possible to provide a prepreg that can be manufactured and that has sufficient mechanical strength and does not affect the surface shape of the manufactured fiber-reinforced composite material. Moreover, by using the prepreg carrying sheet and the prepreg with the carrying sheet of the present invention, a prepreg having such characteristics can be easily produced without changing any conventional prepreg production process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a structure of a production apparatus suitable for use in producing a prepreg with a carrier sheet according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Reinforcing

fiber

20, 30 Carrier sheet 11 coated with thermosetting resin 11 Prepreg with carrier sheet 1 Creel 2 Comb 3, 4 Unwinding rolls 5, 6, 7 Nip rolls 8, 9 Rewinding rolls

Claims

担持シートの片面に、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグが形成された担持シート付きプリプレグにおいて、
前記担持シートの前記プリプレグ側表面に多数の微細な凹凸が形成されており、その表面粗さが８μｍ以上であると共に、該担持シートの表面形状に沿って前記プリプレグが形成されていることを特徴とする担持シート付きプリプレグ。In a prepreg with a supporting sheet in which a prepreg in which a reinforcing fiber is impregnated with a thermosetting resin is formed on one side of the supporting sheet,
A number of fine irregularities are formed on the surface of the carrier sheet on the prepreg side, the surface roughness is 8 μm or more, and the prepreg is formed along the surface shape of the carrier sheet. A prepreg with a carrier sheet.

前記担持シートの前記プリプレグ側表面の表面粗さが２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の担持シート付きプリプレグ。2. The prepreg with a carrier sheet according to claim 1, wherein the prepreg side surface of the carrier sheet has a surface roughness of 20 μm or less.

前記担持シートが、少なくとも前記プリプレグ側表面が離型性を有する離型紙であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の担持シート付きプリプレグ。3. The prepreg with a carrier sheet according to claim 1, wherein the carrier sheet is a release paper having a releasability at least on a surface on the prepreg side.

前記担持シートの膜厚が７０〜１４０μｍ、坪量が６５〜１３０ｇ／ｍ²であることを特徴とする請求項３に記載の担持シート付きプリプレグ。The prepreg with a carrier sheet according to claim 3, wherein the carrier sheet has a film thickness of 70 to 140 µm and a basis weight of 65 to 130 g / m ² .

強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを担持するためのプリプレグ用担持シートにおいて、
少なくともプリプレグを担持する側の表面に多数の微細な凹凸が形成されており、その表面粗さが８μｍ以上であることを特徴とするプリプレグ用担持シート。In the prepreg support sheet for supporting the prepreg impregnated with the thermosetting resin in the reinforcing fiber,
A carrier sheet for prepreg, wherein a large number of fine irregularities are formed at least on the surface on the side carrying the prepreg, and the surface roughness is 8 μm or more.

少なくともプリプレグを担持する側の表面の表面粗さが２０μｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載のプリプレグ用担持シート。6. The prepreg carrying sheet according to claim 5, wherein the surface roughness of at least the surface carrying the prepreg is 20 [mu] m or less.