JPH10158417A - プリプレグ - Google Patents
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- JPH10158417A JPH10158417A JP8333141A JP33314196A JPH10158417A JP H10158417 A JPH10158417 A JP H10158417A JP 8333141 A JP8333141 A JP 8333141A JP 33314196 A JP33314196 A JP 33314196A JP H10158417 A JPH10158417 A JP H10158417A
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Landscapes
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 マトリックス樹脂の優れた機械的特性及び熱
的特性を損ねることなく、靱性に優れ、かつ、耐熱性の
良好なプリプレグを提供すること。 【解決手段】 (A)長繊維からなる強化繊維、(B)
熱分解開始温度が300℃以上の有機繊維からなる不織
布及び(C)熱硬化マトリックス樹脂からなるプリプレ
グにおいて、(B)をプリプレグの表面に配置させる。
的特性を損ねることなく、靱性に優れ、かつ、耐熱性の
良好なプリプレグを提供すること。 【解決手段】 (A)長繊維からなる強化繊維、(B)
熱分解開始温度が300℃以上の有機繊維からなる不織
布及び(C)熱硬化マトリックス樹脂からなるプリプレ
グにおいて、(B)をプリプレグの表面に配置させる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐衝撃性に優れ、
衝撃時のクラック伝播を抑制する能力のある成形物を製
造するためのプリプレグ・成形物及びその成形方法に関
するものである。更に詳しくは、高強度炭素繊維などを
強化繊維とした場合に、マトリックス樹脂の優れた機械
的特性及び熱的特性を損ねることなく、靭性(タフネ
ス)が付与された成形物を得るためのプリプレグに関す
るものである。
衝撃時のクラック伝播を抑制する能力のある成形物を製
造するためのプリプレグ・成形物及びその成形方法に関
するものである。更に詳しくは、高強度炭素繊維などを
強化繊維とした場合に、マトリックス樹脂の優れた機械
的特性及び熱的特性を損ねることなく、靭性(タフネ
ス)が付与された成形物を得るためのプリプレグに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】近年、炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維
等を強化繊維として用いた複合材料は、その高い比強
度、比剛性を利用して、航空機等の構造材として多く用
いられてきている。
等を強化繊維として用いた複合材料は、その高い比強
度、比剛性を利用して、航空機等の構造材として多く用
いられてきている。
【0003】これらの複合材料は、強化材にマトリック
ス樹脂が含浸された中間製品であるプリプレグから、加
熱・加圧といった成形・加工工程を経て用いられる場合
が多い。
ス樹脂が含浸された中間製品であるプリプレグから、加
熱・加圧といった成形・加工工程を経て用いられる場合
が多い。
【0004】プリプレグにおけるマトリックス樹脂とし
ては、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂、ビスマレイミ
ド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂等が
用いられ、また、最近ではポリエ−テルエ−テルケトン
といった熱可塑性樹脂も用いられるようになってきてい
る。いずれの樹脂を用いた場合も、複合材料は、その優
れた機械的特性、寸法安定性、耐熱性、耐薬品性、耐候
性が特徴となっている。
ては、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂、ビスマレイミ
ド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂等が
用いられ、また、最近ではポリエ−テルエ−テルケトン
といった熱可塑性樹脂も用いられるようになってきてい
る。いずれの樹脂を用いた場合も、複合材料は、その優
れた機械的特性、寸法安定性、耐熱性、耐薬品性、耐候
性が特徴となっている。
【0005】熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂とした場
合、良好な耐熱性、機械的特性に加え複合材料の衝撃特
性も優れていることが期待されているが、プリプレグと
しての取扱性、例えばドレ−プ性に乏しいために、現状
の成形加工技術では取り扱いにくい材料であり、複雑形
状物への適用が難しい状況にある。
合、良好な耐熱性、機械的特性に加え複合材料の衝撃特
性も優れていることが期待されているが、プリプレグと
しての取扱性、例えばドレ−プ性に乏しいために、現状
の成形加工技術では取り扱いにくい材料であり、複雑形
状物への適用が難しい状況にある。
【0006】一方、エポキシ樹脂系プリプレグのように
熱硬化性樹脂をマトリックス樹脂に用いた場合、耐熱
性、機械的特性が良好であることが認められていたが、
反面、マトリックス樹脂の伸度が低く、脆いために複合
材料の靭性、耐衝撃性に劣ることが指摘され、その改善
が求められてきた。そこで、これらの複合材料に靭性、
耐衝撃性を付与させるため、種々の手法が提案されてい
る。
熱硬化性樹脂をマトリックス樹脂に用いた場合、耐熱
性、機械的特性が良好であることが認められていたが、
反面、マトリックス樹脂の伸度が低く、脆いために複合
材料の靭性、耐衝撃性に劣ることが指摘され、その改善
が求められてきた。そこで、これらの複合材料に靭性、
耐衝撃性を付与させるため、種々の手法が提案されてい
る。
【0007】例えば、 (1)リプレグ用マトリックス樹脂を高靭性化し、複合材
料の耐衝撃性を向上させる技術として、特開昭58−1
20639号、同61−250021号、同62−36
421号、同62−57417号、特開平1−1046
25号の公報等で知られるように、マトリックス樹脂に
特定のエラストマ−成分、高分子量ゴム成分、熱可塑性
樹脂微粉末を配合し、複合材料の靭性(耐衝撃性)を高
めたプリプレグ組成物も開発されている。
料の耐衝撃性を向上させる技術として、特開昭58−1
20639号、同61−250021号、同62−36
421号、同62−57417号、特開平1−1046
25号の公報等で知られるように、マトリックス樹脂に
特定のエラストマ−成分、高分子量ゴム成分、熱可塑性
樹脂微粉末を配合し、複合材料の靭性(耐衝撃性)を高
めたプリプレグ組成物も開発されている。
【0008】(2)また、複合材料の積層間に異種材料を
挿入して、複合材料の衝撃特性を向上させる技術とし
て、特開昭60−63229号、同63−162733
号の公報に示されるようなインタ−リ−フ技術がある。
インタ−リ−フ材料としては、一般に厚さ0.03〜
0.06mmの可撓性に優れたエポキシ樹脂層を用いた
り、厚さ0.01〜0.05mmの例えば、ポリエ−テ
ルイミド、ポリエ−テルサルホン、ポリエ−テルエ−テ
ルケトンのフィルムといった熱可塑性樹脂フィルムを使
用している。
挿入して、複合材料の衝撃特性を向上させる技術とし
て、特開昭60−63229号、同63−162733
号の公報に示されるようなインタ−リ−フ技術がある。
インタ−リ−フ材料としては、一般に厚さ0.03〜
0.06mmの可撓性に優れたエポキシ樹脂層を用いた
り、厚さ0.01〜0.05mmの例えば、ポリエ−テ
ルイミド、ポリエ−テルサルホン、ポリエ−テルエ−テ
ルケトンのフィルムといった熱可塑性樹脂フィルムを使
用している。
【0009】(3)また、複合材料用プリプレグの外表面
に繊維状の熱可塑性樹脂を配置させ、複合材料の靱性を
向上させる技術として、特開平4−292634号、同
4−292912号、同4−306238号、同4−3
25527号、同8−92392号の公報等が開示され
ている。
に繊維状の熱可塑性樹脂を配置させ、複合材料の靱性を
向上させる技術として、特開平4−292634号、同
4−292912号、同4−306238号、同4−3
25527号、同8−92392号の公報等が開示され
ている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の手法はいずれも多くの問題を抱えている。例えば、 (1)マトリックス樹脂に特定のエラストマ−成分、高分
子量ゴム成分を配合する手法では、複合材料の耐衝撃性
の改善効果が低かったり、マトリックス樹脂の粘度が著
しく上昇する等の問題を有している。
の手法はいずれも多くの問題を抱えている。例えば、 (1)マトリックス樹脂に特定のエラストマ−成分、高分
子量ゴム成分を配合する手法では、複合材料の耐衝撃性
の改善効果が低かったり、マトリックス樹脂の粘度が著
しく上昇する等の問題を有している。
【0011】マトリックス樹脂に熱可塑性樹脂微粉末を
配合する手法では、耐衝撃性は向上するものの、空気雰
囲気下の暴露によりプリプレグのタックが経時的に変化
する(徐々に低下する)という問題があった。
配合する手法では、耐衝撃性は向上するものの、空気雰
囲気下の暴露によりプリプレグのタックが経時的に変化
する(徐々に低下する)という問題があった。
【0012】(2)インタ−リ−フを用いる手法では、イ
ンタ−リ−フ材料に可撓性に優れたエポキシ樹脂、例え
ばエラストマ−成分の多いエポキシ樹脂層を用いた場
合、衝撃特性の向上を図るためにはエラストマ−成分を
多量配合することが必要であるが、そうすると、エラス
トマ−成分の種類や量により複合材料の耐熱性や機械的
特性の低下を招くことがあり、その種類や量に制限が加
えられるため、充分な効果を発揮できないことが多い。
ンタ−リ−フ材料に可撓性に優れたエポキシ樹脂、例え
ばエラストマ−成分の多いエポキシ樹脂層を用いた場
合、衝撃特性の向上を図るためにはエラストマ−成分を
多量配合することが必要であるが、そうすると、エラス
トマ−成分の種類や量により複合材料の耐熱性や機械的
特性の低下を招くことがあり、その種類や量に制限が加
えられるため、充分な効果を発揮できないことが多い。
【0013】また、複合材料の積層間に熱可塑性樹脂フ
ィルムを挿入した場合、複合材料の耐衝撃性を向上させ
る効果は認められているが、隣接した層と層との間が樹
脂フィルムにより完全に遮断されるため、プリプレグの
タックやマトリックス樹脂と熱可塑性樹脂フィルムとの
接着性に問題があり、コンポジットの靭性、特に歪エネ
ルギ−開放率(GIC)が低いという欠点を有してい
る。また積層間方向の樹脂フロ−が遮断されるため、不
均一な樹脂フロ−が起こり、成形物の変形を招いたり、
または、熱可塑性樹脂フィルムが比較的厚いために、マ
トリックス樹脂に対する熱可塑性樹脂フィルムの割合が
高くなり、それに伴う複合材料の性能(コンポジット性
能)の低下を引き起こす場合もあった。
ィルムを挿入した場合、複合材料の耐衝撃性を向上させ
る効果は認められているが、隣接した層と層との間が樹
脂フィルムにより完全に遮断されるため、プリプレグの
タックやマトリックス樹脂と熱可塑性樹脂フィルムとの
接着性に問題があり、コンポジットの靭性、特に歪エネ
ルギ−開放率(GIC)が低いという欠点を有してい
る。また積層間方向の樹脂フロ−が遮断されるため、不
均一な樹脂フロ−が起こり、成形物の変形を招いたり、
または、熱可塑性樹脂フィルムが比較的厚いために、マ
トリックス樹脂に対する熱可塑性樹脂フィルムの割合が
高くなり、それに伴う複合材料の性能(コンポジット性
能)の低下を引き起こす場合もあった。
【0014】(3)また、繊維状の熱可塑性樹脂を配置す
る手法では、一方向に引き揃えられた状態で繊維状の熱
可塑性樹脂をプリプレグの外表面に配置する手法が例示
されているが、この方法では、靱性を向上させるために
は、多くの繊維状の熱可塑性樹脂をプリプレグの外表面
に配置しなければならない。その結果、プリプレグのタ
ック性が低下するという問題があった。
る手法では、一方向に引き揃えられた状態で繊維状の熱
可塑性樹脂をプリプレグの外表面に配置する手法が例示
されているが、この方法では、靱性を向上させるために
は、多くの繊維状の熱可塑性樹脂をプリプレグの外表面
に配置しなければならない。その結果、プリプレグのタ
ック性が低下するという問題があった。
【0015】また、特開平4−325527号公報に例
示されている通り、充分な靱性改良効果を得るため、引
き揃えた繊維状の熱可塑性樹脂がプリプレグの中心部に
完全に埋没しないように留意して製造しなければならな
いという制約があった。更に、繊維状の熱可塑性樹脂を
使用すると、成形物が熱暴露された時、熱可塑性樹脂が
軟化して、マトリックス樹脂が本来持っていた優れた耐
熱性が損われるという問題があった。
示されている通り、充分な靱性改良効果を得るため、引
き揃えた繊維状の熱可塑性樹脂がプリプレグの中心部に
完全に埋没しないように留意して製造しなければならな
いという制約があった。更に、繊維状の熱可塑性樹脂を
使用すると、成形物が熱暴露された時、熱可塑性樹脂が
軟化して、マトリックス樹脂が本来持っていた優れた耐
熱性が損われるという問題があった。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述の問題を解決する
為、鋭意研究した結果、以下の手法を用いることで、樹
脂の粘度、タック性等の取扱性、複合材料の靭性、耐衝
撃性、耐熱性、機械的特性を兼備した優れたプリプレグ
を見出し、本発明に至った。
本発明者らは、上述の問題を解決する
為、鋭意研究した結果、以下の手法を用いることで、樹
脂の粘度、タック性等の取扱性、複合材料の靭性、耐衝
撃性、耐熱性、機械的特性を兼備した優れたプリプレグ
を見出し、本発明に至った。
【0017】即ち、本発明は、(A)長繊維からなる強
化繊維、(B)不織布及び(C)熱硬化性マトリックス
樹脂からなるプリプレグにおいて、(B)がプリプレグ
の表面に配置されていることを特徴とする。
化繊維、(B)不織布及び(C)熱硬化性マトリックス
樹脂からなるプリプレグにおいて、(B)がプリプレグ
の表面に配置されていることを特徴とする。
【0018】更に、具体的には本発明は次の態様を含
む。すなわち本発明は、 1:(A)長繊維からなる強化繊維、(B)不織布及び
(C)熱硬化性マトリックス樹脂からなるプリプレグに
おいて、(B)がプリプレグの表面に配置されたプリプ
レグ。
む。すなわち本発明は、 1:(A)長繊維からなる強化繊維、(B)不織布及び
(C)熱硬化性マトリックス樹脂からなるプリプレグに
おいて、(B)がプリプレグの表面に配置されたプリプ
レグ。
【0019】2:(B)が、熱分解開始熱温度が300
℃以上の有機繊維からなる不織布であることを特徴とす
る上記1記載のプリプレグ。
℃以上の有機繊維からなる不織布であることを特徴とす
る上記1記載のプリプレグ。
【0020】3:(B)が(C)の硬化後において分離
した相を形成することを特徴とする上記1又2記載のプ
リプレグ。
した相を形成することを特徴とする上記1又2記載のプ
リプレグ。
【0021】4:(B)がポリパラフェニレンベンゾビ
スオキサゾ−ル繊維又は/及びポリベンズイミダゾール
繊維の不織布であることを特徴とする上記1乃至3記載
のプリプレグ。
スオキサゾ−ル繊維又は/及びポリベンズイミダゾール
繊維の不織布であることを特徴とする上記1乃至3記載
のプリプレグ。
【0022】5:(B)がポリパラフェニレンベンゾビ
スオキサゾ−ル繊維からなる不織布であり、(C)がビ
スマレイミド樹脂であることを特徴とする上記1乃至3
記載のプリプレグ。
スオキサゾ−ル繊維からなる不織布であり、(C)がビ
スマレイミド樹脂であることを特徴とする上記1乃至3
記載のプリプレグ。
【0023】6:(A)長繊維からなる強化繊維と
(B)不織布とを含み、硬化した(C)熱硬化性マトリ
ックス樹脂からなる成形物であって、(A)と(B)と
が互いに隣接して配置された層を含み、(B)と(C)
とが互いに分離した相を形成していることを特徴とする
耐衝撃性に優れ、衝撃時のクラック伝播を抑制する能力
を有する成形物。
(B)不織布とを含み、硬化した(C)熱硬化性マトリ
ックス樹脂からなる成形物であって、(A)と(B)と
が互いに隣接して配置された層を含み、(B)と(C)
とが互いに分離した相を形成していることを特徴とする
耐衝撃性に優れ、衝撃時のクラック伝播を抑制する能力
を有する成形物。
【0024】7:(B)が熱分解開始熱温度が300℃
以上の有機繊維からなる不織布であり且つ(B)と
(C)とが互いに分離した相を形成していることを特徴
とする耐衝撃性に優れ、衝撃時のクラック伝播を抑制す
る能力を有する上記6記載の成形物。
以上の有機繊維からなる不織布であり且つ(B)と
(C)とが互いに分離した相を形成していることを特徴
とする耐衝撃性に優れ、衝撃時のクラック伝播を抑制す
る能力を有する上記6記載の成形物。
【0025】8:(B)がポリパラフェニレンベンゾビ
スオキサゾ−ル繊維又は/及びポリベンズイミダゾール
繊維であり且つ(B)不織布と硬化した(C)とが互い
に分離した相を形成していることを特徴とする耐衝撃性
に優れ、衝撃時のクラック伝播を抑制する能力を有する
上記6記載の成形物。
スオキサゾ−ル繊維又は/及びポリベンズイミダゾール
繊維であり且つ(B)不織布と硬化した(C)とが互い
に分離した相を形成していることを特徴とする耐衝撃性
に優れ、衝撃時のクラック伝播を抑制する能力を有する
上記6記載の成形物。
【0026】9:(B)と(C)とがそれぞれポリパラ
フェニレンベンゾビスオキサゾ−ル繊維とビスマレイミ
ド樹脂であり且つ(B)と(C)とが互いに分離した相
を形成していることを特徴とする耐衝撃性に優れ、衝撃
時のクラック伝播を抑制する能力を有する上記6記載の
成形物。
フェニレンベンゾビスオキサゾ−ル繊維とビスマレイミ
ド樹脂であり且つ(B)と(C)とが互いに分離した相
を形成していることを特徴とする耐衝撃性に優れ、衝撃
時のクラック伝播を抑制する能力を有する上記6記載の
成形物。
【0027】10:(A)長繊維からなる強化繊維、
(B)不織布及び(C)熱硬化性マトリックス樹脂から
なるプリプレグであって、(B)がプリプレグの表面に
配置されているプリプレグを積層し成形物を製造するに
当たり、(A)長繊維からなる強化繊維の層と(B)不
織布の層とが隣接するように配置して積層し成形するこ
とを特徴とする、耐衝撃性に優れ、衝撃時のクラック伝
播を抑制する能力を有する上記6記載の成形物の製造
法。 11:(B)不織布が熱分解開始温度が300℃以上の
有機繊維からなる不織布であることを特徴とする、耐衝
撃性に優れ、衝撃時のクラック伝播を抑制する能力を有
する上記6記載の成形物の製造法。
(B)不織布及び(C)熱硬化性マトリックス樹脂から
なるプリプレグであって、(B)がプリプレグの表面に
配置されているプリプレグを積層し成形物を製造するに
当たり、(A)長繊維からなる強化繊維の層と(B)不
織布の層とが隣接するように配置して積層し成形するこ
とを特徴とする、耐衝撃性に優れ、衝撃時のクラック伝
播を抑制する能力を有する上記6記載の成形物の製造
法。 11:(B)不織布が熱分解開始温度が300℃以上の
有機繊維からなる不織布であることを特徴とする、耐衝
撃性に優れ、衝撃時のクラック伝播を抑制する能力を有
する上記6記載の成形物の製造法。
【0028】
【発明の実施の形態】本発明に用いられる(A)長繊維
からなる強化繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド
繊維などの有機もしくは無機繊維の単独または2種類以
上の組合せである。特に本発明においては、引張強度4
00kgf/mm2 以上、引張弾性率29x103 kg
f/mm2 以上の、いわゆる高強度中弾性炭素繊維を用
いることが好ましい。繊維の形態としては、長繊維状モ
ノフィラメントあるいはこれらを束にしたものが使用さ
れる。
からなる強化繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド
繊維などの有機もしくは無機繊維の単独または2種類以
上の組合せである。特に本発明においては、引張強度4
00kgf/mm2 以上、引張弾性率29x103 kg
f/mm2 以上の、いわゆる高強度中弾性炭素繊維を用
いることが好ましい。繊維の形態としては、長繊維状モ
ノフィラメントあるいはこれらを束にしたものが使用さ
れる。
【0029】本発明における(B)不織布は、中でも熱
分解開始温度が300℃以上である有機繊維が好まし
い。例えば、メタ型アラミド繊維、パラ型アラミド繊
維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾ−ル繊維等
の有機繊維からなる不織布である。ポリパラフェニレン
ベンゾビスオキサゾ−ル繊維の不織布は、耐熱性があ
り、かつ、靭性の付与効果が大きいので、特に好まし
い。
分解開始温度が300℃以上である有機繊維が好まし
い。例えば、メタ型アラミド繊維、パラ型アラミド繊
維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾ−ル繊維等
の有機繊維からなる不織布である。ポリパラフェニレン
ベンゾビスオキサゾ−ル繊維の不織布は、耐熱性があ
り、かつ、靭性の付与効果が大きいので、特に好まし
い。
【0030】有機繊維として、繊維状の熱可塑性樹脂を
使用すると、成形物が熱暴露された時、熱可塑性樹脂が
軟化して、マトリックス樹脂が本来持っていた優れた耐
熱性が損われるので好ましくない。ここでいう熱可塑性
樹脂とは、岡村ら著「第2版高分子化学序論」化学同人
(1982)に定義されているように、加熱により流動
性をもち、冷却により固化するという可逆的性質を示す
樹脂であり、その流動性を利用して、型に押し込むなど
して形を与え、そのまま冷却して成形する樹脂である。
使用すると、成形物が熱暴露された時、熱可塑性樹脂が
軟化して、マトリックス樹脂が本来持っていた優れた耐
熱性が損われるので好ましくない。ここでいう熱可塑性
樹脂とは、岡村ら著「第2版高分子化学序論」化学同人
(1982)に定義されているように、加熱により流動
性をもち、冷却により固化するという可逆的性質を示す
樹脂であり、その流動性を利用して、型に押し込むなど
して形を与え、そのまま冷却して成形する樹脂である。
【0031】さらに詳しく説明すると、熱可塑性は、三
田監修「最新耐熱性高分子」総合技術センター(198
7)では、加熱により溶融可塑化し、流動することによ
り成形が可能になる性質と定義されており、有機繊維と
して、繊維状の熱可塑性樹脂を使用すると成形物の一部
が溶融可塑化するという不安定要因を抱えることになり
好ましくない。従って、明確な融点をもたない有機繊維
を用いることが好ましい。
田監修「最新耐熱性高分子」総合技術センター(198
7)では、加熱により溶融可塑化し、流動することによ
り成形が可能になる性質と定義されており、有機繊維と
して、繊維状の熱可塑性樹脂を使用すると成形物の一部
が溶融可塑化するという不安定要因を抱えることになり
好ましくない。従って、明確な融点をもたない有機繊維
を用いることが好ましい。
【0032】また、本発明における(B)熱分解開始温
度が300℃以上の有機繊維からなる不織布は、(C)
熱硬化性マトリックス樹脂の硬化後において分離した相
を形成することが好ましい。即ち、(B)熱分解開始温
度が300℃以上の有機繊維からなる不織布は、(C)
熱硬化性マトリックス樹脂に埋没し、一体化はしている
が、明確な境界があり、不織布部分とマトリックス樹脂
部分が識別できることが好ましい。
度が300℃以上の有機繊維からなる不織布は、(C)
熱硬化性マトリックス樹脂の硬化後において分離した相
を形成することが好ましい。即ち、(B)熱分解開始温
度が300℃以上の有機繊維からなる不織布は、(C)
熱硬化性マトリックス樹脂に埋没し、一体化はしている
が、明確な境界があり、不織布部分とマトリックス樹脂
部分が識別できることが好ましい。
【0033】この場合、不織布は繊維形状を留めていな
くてもよいが、配置した不織布の体積の90%以上がマ
トリックス樹脂と明確に相分離していることが好まし
い。分離した相を形成させるためには、不織布溶解能を
有しない熱硬化性マトリックス樹脂を選定することが好
ましい。不織布の目付は特に限定されないが、10〜5
0g/m2 が好ましい。その理由は10g/m2 未満で
は靭性の付与効果が不十分であり、50g/m2 を越え
ると、機械的特性が低下するからである。
くてもよいが、配置した不織布の体積の90%以上がマ
トリックス樹脂と明確に相分離していることが好まし
い。分離した相を形成させるためには、不織布溶解能を
有しない熱硬化性マトリックス樹脂を選定することが好
ましい。不織布の目付は特に限定されないが、10〜5
0g/m2 が好ましい。その理由は10g/m2 未満で
は靭性の付与効果が不十分であり、50g/m2 を越え
ると、機械的特性が低下するからである。
【0034】本発明における(C)熱硬化性マトリック
ス樹脂は、特に限定されないが、ビスマレイミド樹脂、
アセチレン末端を有するポリイミド樹脂及びポリイソイ
ミド樹脂、ナジック酸末端を有するポリイミド樹脂等が
好ましく用いられる。プリプレグに占める樹脂組成物
(不織布は除く)の含有率は好ましくは20〜60重量
%、更に好ましくは25〜45重量%である。
ス樹脂は、特に限定されないが、ビスマレイミド樹脂、
アセチレン末端を有するポリイミド樹脂及びポリイソイ
ミド樹脂、ナジック酸末端を有するポリイミド樹脂等が
好ましく用いられる。プリプレグに占める樹脂組成物
(不織布は除く)の含有率は好ましくは20〜60重量
%、更に好ましくは25〜45重量%である。
【0035】本発明のプリプレグを図1、図2、図3に
示す。図1、図2に示されるように、本発明では、
(A)長繊維からなる強化繊維、(B)熱分解開始温度
が300℃以上の有機繊維からなる不織布及び(C)熱
硬化性マトリックス樹脂からなるプリプレグにおいて、
(B)をプリプレグ表面の片面(図1)あるいは両面
(図2)に配置する。
示す。図1、図2に示されるように、本発明では、
(A)長繊維からなる強化繊維、(B)熱分解開始温度
が300℃以上の有機繊維からなる不織布及び(C)熱
硬化性マトリックス樹脂からなるプリプレグにおいて、
(B)をプリプレグ表面の片面(図1)あるいは両面
(図2)に配置する。
【0036】これら(A),(B),(C)からなるプ
リプレグは、一方向引き揃え、一方向織物、織物等の基
材の繊維間に未硬化の熱硬化性樹脂組成物を含浸させた
ものである。
リプレグは、一方向引き揃え、一方向織物、織物等の基
材の繊維間に未硬化の熱硬化性樹脂組成物を含浸させた
ものである。
【0037】本発明のプリプレグの製造法は特に限定さ
れないが、例えば、ホットメルト法あるいは溶剤法によ
り製造することができる。ホットメルト法を適用する場
合は、まず、調合した熱硬化性樹脂組成物をフィルムコ
−タ−等で樹脂フィルムにする。次いで、樹脂フィルム
上に長繊維からなる強化繊維と不織布を供給し、プレ−
ト、ロ−ラ−等で加熱・加圧し、プリプレグとする。
れないが、例えば、ホットメルト法あるいは溶剤法によ
り製造することができる。ホットメルト法を適用する場
合は、まず、調合した熱硬化性樹脂組成物をフィルムコ
−タ−等で樹脂フィルムにする。次いで、樹脂フィルム
上に長繊維からなる強化繊維と不織布を供給し、プレ−
ト、ロ−ラ−等で加熱・加圧し、プリプレグとする。
【0038】また、溶剤法を適用する場合は、不織布を
溶解しない溶剤を使用して樹脂溶液を作製し、強化繊維
と不織布を樹脂溶液に供給して、乾燥した後、プリプレ
グとする。
溶解しない溶剤を使用して樹脂溶液を作製し、強化繊維
と不織布を樹脂溶液に供給して、乾燥した後、プリプレ
グとする。
【0039】本発明のプリプレグを用いて成形された成
形物では、(A)長繊維からなる強化繊維と、(B)有
機繊維からなる不織布とが互いに隣接するように配置さ
れた積層構成とされる。具体的には、本発明のプリプレ
グの積層構成は、(B)をプリプレグ表面の両面に配置
し、2枚以上積層する場合は、特に制約はない。(B)
をプリプレグ表面の片面に配置し、2枚積層する場合
は、プリプレグの1枚目の不織布層に2枚目の炭素繊維
層を貼り合わせて、2枚のプリプレグの層間に不織布層
が配置されるように積層する。
形物では、(A)長繊維からなる強化繊維と、(B)有
機繊維からなる不織布とが互いに隣接するように配置さ
れた積層構成とされる。具体的には、本発明のプリプレ
グの積層構成は、(B)をプリプレグ表面の両面に配置
し、2枚以上積層する場合は、特に制約はない。(B)
をプリプレグ表面の片面に配置し、2枚積層する場合
は、プリプレグの1枚目の不織布層に2枚目の炭素繊維
層を貼り合わせて、2枚のプリプレグの層間に不織布層
が配置されるように積層する。
【0040】あるいは、プリプレグの1枚目の不織布層
に2枚目の不織布層を貼り合わせて、2枚のプリプレグ
の層間に不織布層が配置されるように積層してもよい。
に2枚目の不織布層を貼り合わせて、2枚のプリプレグ
の層間に不織布層が配置されるように積層してもよい。
【0041】(B)をプリプレグ表面の片面に配置し、
2枚以上、例えば、3枚積層する場合は、図3に示すよ
うにプリプレグの層間に必ず(B)層が配置されるよう
に積層する。
2枚以上、例えば、3枚積層する場合は、図3に示すよ
うにプリプレグの層間に必ず(B)層が配置されるよう
に積層する。
【0042】また、本発明のプリプレグは、一方向に積
層しても良いし、疑似等方性を有するように、例えば、
(+45O/0O/45O/90O)4S というように積層
しても良い。
層しても良いし、疑似等方性を有するように、例えば、
(+45O/0O/45O/90O)4S というように積層
しても良い。
【0043】また、プリプレグを3層以上積層する場
合、特にクラックの入りやすい部分にのみ本発明のプリ
プレグを積層し、それ以外の部分には、(B)の配置さ
れていないプリプレグを積層しても良い。例えば、積層
板が0Ox5層/90Ox1層/0Ox5層で構成されて
いる場合は、中央部の0O層/90O層/0O層の3層の
みに本発明のプリプレグを積層しても良い。
合、特にクラックの入りやすい部分にのみ本発明のプリ
プレグを積層し、それ以外の部分には、(B)の配置さ
れていないプリプレグを積層しても良い。例えば、積層
板が0Ox5層/90Ox1層/0Ox5層で構成されて
いる場合は、中央部の0O層/90O層/0O層の3層の
みに本発明のプリプレグを積層しても良い。
【0044】以上のようにして積層された後、マトリッ
クス樹脂の硬化温度にて、通常の成形方法に準じて成形
し、成形物とされる。
クス樹脂の硬化温度にて、通常の成形方法に準じて成形
し、成形物とされる。
【0045】
【発明の効果】本発明により得られたプリプレグは、優
れた機械的特性及び熱的特性と靭性、耐衝撃性が兼備さ
れた成形物が得られるプリプレグであり、しかも此のプ
リプレグを用いて成形された成形物は、発生したクラッ
クを伝播させにくい特性を有するため、航空機構造材
料、宇宙構造物材料等へ好適に使用される。
れた機械的特性及び熱的特性と靭性、耐衝撃性が兼備さ
れた成形物が得られるプリプレグであり、しかも此のプ
リプレグを用いて成形された成形物は、発生したクラッ
クを伝播させにくい特性を有するため、航空機構造材
料、宇宙構造物材料等へ好適に使用される。
【0046】
【実施例1】下記の組成よりなる樹脂組成物を用い、フ
ィルムコ−タ−にて樹脂フィルムを作製した。つぎにホ
ットメルト法にて、一方向に均一に配列させた炭素繊維
の片表面に不織布を供給し、100℃のホットロ−ラ−
に通し、未硬化の熱硬化性樹脂を繊維間及び不織布に含
浸させ、成形物中間体(プリプレグ)を作製した。
ィルムコ−タ−にて樹脂フィルムを作製した。つぎにホ
ットメルト法にて、一方向に均一に配列させた炭素繊維
の片表面に不織布を供給し、100℃のホットロ−ラ−
に通し、未硬化の熱硬化性樹脂を繊維間及び不織布に含
浸させ、成形物中間体(プリプレグ)を作製した。
【0047】1)ビスマレイミド樹脂(シェル社製、Co
mpimide 796)−60重量部 2)4,4'−ヒ゛ス(o-フ゜ロヘ゜ニルフェノキシ)ヘ゛ンソ゛フェノン(シェル社
製、Compimide TM-123)−40重量部
用いた炭素繊維(CF)は、ベス
ファイトIM−600(東邦レ−ヨン社製、引張強度5
80kgf/mm2 、引張弾性率29x103 kgf /mm2 )で
ある。
mpimide 796)−60重量部 2)4,4'−ヒ゛ス(o-フ゜ロヘ゜ニルフェノキシ)ヘ゛ンソ゛フェノン(シェル社
製、Compimide TM-123)−40重量部
用いた炭素繊維(CF)は、ベス
ファイトIM−600(東邦レ−ヨン社製、引張強度5
80kgf/mm2 、引張弾性率29x103 kgf /mm2 )で
ある。
【0048】また、不織布は熱分解開始温度が650℃
のポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾ−ル繊維から
なる不織布(日本バイリ−ン社製:略称PBO不織布)
を用いた。
のポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾ−ル繊維から
なる不織布(日本バイリ−ン社製:略称PBO不織布)
を用いた。
【0049】プリプレグのCF目付は150g/m2 、
PBO不織布の目付は25g/m2、プリプレグ全体の
樹脂含有率は32重量%(PBO不織布を除く)であっ
た。得られたプリプレグは、良好なタック、ドレ−プ性
を有していた。
PBO不織布の目付は25g/m2、プリプレグ全体の
樹脂含有率は32重量%(PBO不織布を除く)であっ
た。得られたプリプレグは、良好なタック、ドレ−プ性
を有していた。
【0050】このプリプレグ20枚をプリプレグの層間
に必ずPBO不織布層が配置されるように一方向に積層
し、オ−トクレ−ブ成形により昇温速度2℃/分、18
0℃で2時間の硬化条件で硬化した。その後、210℃
で9時間、250℃で10時間アフタ−キュアして(昇
温速度2℃/分)、成形板を作製した。
に必ずPBO不織布層が配置されるように一方向に積層
し、オ−トクレ−ブ成形により昇温速度2℃/分、18
0℃で2時間の硬化条件で硬化した。その後、210℃
で9時間、250℃で10時間アフタ−キュアして(昇
温速度2℃/分)、成形板を作製した。
【0051】この成形板より試験片を切り出し、歪エネ
ルギ−開放率(GIC)をNASARP1092に準拠
して測定した。また、このプリプレグ14枚をプリプレ
グの層間に必ずPBO不織布層が配置されるように一方
向に積層し、同条件で成形後、層間せん断強度(ILS
S)及びガラス転移温度(Tg)をそれぞれASTM
D2344、ASTM D3418に準拠して測定し
た。
ルギ−開放率(GIC)をNASARP1092に準拠
して測定した。また、このプリプレグ14枚をプリプレ
グの層間に必ずPBO不織布層が配置されるように一方
向に積層し、同条件で成形後、層間せん断強度(ILS
S)及びガラス転移温度(Tg)をそれぞれASTM
D2344、ASTM D3418に準拠して測定し
た。
【0052】また、このプリプレグの1枚目の不織布層
に2枚目の炭素繊維層を貼り合わせて、2枚のプリプレ
グの層間にPBO不織布層が配置されるように一方向に
積層し、同条件で成形後、T型剥離強さをJIS K 6
854に準拠して積層した。
に2枚目の炭素繊維層を貼り合わせて、2枚のプリプレ
グの層間にPBO不織布層が配置されるように一方向に
積層し、同条件で成形後、T型剥離強さをJIS K 6
854に準拠して積層した。
【0053】Tgは310℃、GICは790J/m
2 、T型剥離強さは17.4N/25mm幅、ILSS
は12.0kgf/mm2 であった。
2 、T型剥離強さは17.4N/25mm幅、ILSS
は12.0kgf/mm2 であった。
【0054】
【実施例2】実施例1に示したPBO不織布の目付を1
0g/m2 とし、実施例1と同様の手順を繰り返した。
得られたプリプレグは、良好なタック、ドレ−プ性を有
していた。このプリプレグを実施例1と同様に硬化した
成形物のTgは312℃ 、GICは762J/m2 、
T型剥離強さは10.2N/25mm幅、ILSSは1
3.5kgf/mm2 であった。
0g/m2 とし、実施例1と同様の手順を繰り返した。
得られたプリプレグは、良好なタック、ドレ−プ性を有
していた。このプリプレグを実施例1と同様に硬化した
成形物のTgは312℃ 、GICは762J/m2 、
T型剥離強さは10.2N/25mm幅、ILSSは1
3.5kgf/mm2 であった。
【0055】
【実施例3】実施例1に示したPBO不織布の目付を4
5g/m2 とし、実施例1と同様の手順を繰り返した。
得られたプリプレグは、良好なタック、ドレ−プ性を有
していた。このプリプレグを実施例1と同様に硬化した
成形物のTgは313℃ 、GICは885J/m2 、
T型剥離強さは19.2N/25mm幅、ILSSは
9.5kgf/ mm2 であった。
5g/m2 とし、実施例1と同様の手順を繰り返した。
得られたプリプレグは、良好なタック、ドレ−プ性を有
していた。このプリプレグを実施例1と同様に硬化した
成形物のTgは313℃ 、GICは885J/m2 、
T型剥離強さは19.2N/25mm幅、ILSSは
9.5kgf/ mm2 であった。
【0056】
【比較例1】不織布を加えず、実施例1と同様の手順に
よりプリプレグを作製した。得られたプリプレグのCF
目付は150g/m2 、樹脂含有量は32%であリ、良
好なタック、ドレ−プ性を有していた。このプリプレグ
を実施例1と同様に硬化した。この成形物のTgは31
0℃、GICは115J/m2 、T型剥離強さは2.2
N/25mm幅、ILSSは13.0kgf/mm2 で
あった。
よりプリプレグを作製した。得られたプリプレグのCF
目付は150g/m2 、樹脂含有量は32%であリ、良
好なタック、ドレ−プ性を有していた。このプリプレグ
を実施例1と同様に硬化した。この成形物のTgは31
0℃、GICは115J/m2 、T型剥離強さは2.2
N/25mm幅、ILSSは13.0kgf/mm2 で
あった。
【0057】測定結果を表1にまとめて示すが、実施例
1〜4は比較例1と比較すると、耐熱性(Tg)、機械
的特性(ILSS)が同等の優れたレベルを保持してい
ながら、靭性(GIC)、接着性(T型剥離強さ)が良
好であることが明らかとなった。
1〜4は比較例1と比較すると、耐熱性(Tg)、機械
的特性(ILSS)が同等の優れたレベルを保持してい
ながら、靭性(GIC)、接着性(T型剥離強さ)が良
好であることが明らかとなった。
【0058】
【表1】
【比較例2】熱分解開始温度が260℃のポリエステル
繊維からなる不織布を用いて、実施例1と同様の手順に
よりプリプレグを作製したが、ビスマレイミド樹脂の2
50℃x10時間のアフタ−キュア中に成形板が剥離
し、試験片を得ることができなかった。
繊維からなる不織布を用いて、実施例1と同様の手順に
よりプリプレグを作製したが、ビスマレイミド樹脂の2
50℃x10時間のアフタ−キュア中に成形板が剥離
し、試験片を得ることができなかった。
【0059】
【発明の効果】本発明により得られたプリプレグは、優
れた機械的特性及び熱的特性と靭性、耐衝撃性が兼備さ
れたものであり、しかも発生したクラックを伝播させに
くい特性を有するため、航空機構造材料、宇宙構造物材
料等へ好適に使用される。
れた機械的特性及び熱的特性と靭性、耐衝撃性が兼備さ
れたものであり、しかも発生したクラックを伝播させに
くい特性を有するため、航空機構造材料、宇宙構造物材
料等へ好適に使用される。
【0060】
【図1】本発明のプリプレグの一例の斜視図である。
【図2】本発明のプリプレグの一例の斜視図である。
【図3】本発明のプリプレグの一例の斜視図である。
1不織布層 2炭素繊維層
Claims (3)
- 【請求項1】(A)長繊維からなる強化繊維、(B)不
織布及び(C)熱硬化性マトリックス樹脂からなるプリ
プレグにおいて、(B)がプリプレグの表面に配置され
たプリプレグ。 - 【請求項2】請求項1記載の(B)が(C)の硬化後に
おいて分離した相を形成するプリプレグ。 - 【請求項3】請求項1記載の(B)がポリパラフェニレ
ンベンゾビスオキサゾ−ル繊維又は/及びポリベンズイ
ミダゾール繊維の不織布であることを特徴とするプリプ
レグ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8333141A JPH10158417A (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | プリプレグ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8333141A JPH10158417A (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | プリプレグ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10158417A true JPH10158417A (ja) | 1998-06-16 |
Family
ID=18262758
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8333141A Pending JPH10158417A (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | プリプレグ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10158417A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6818287B1 (en) | 1998-09-02 | 2004-11-16 | Nidec Copal Corporation | Light shielding blade material for optical apparatus |
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1996
- 1996-11-29 JP JP8333141A patent/JPH10158417A/ja active Pending
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