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JP2003171483A - Prepreg and fiber-reinforced composite material - Google Patents

Prepreg and fiber-reinforced composite material

Info

Publication number
JP2003171483A
JP2003171483A JP2001372910A JP2001372910A JP2003171483A JP 2003171483 A JP2003171483 A JP 2003171483A JP 2001372910 A JP2001372910 A JP 2001372910A JP 2001372910 A JP2001372910 A JP 2001372910A JP 2003171483 A JP2003171483 A JP 2003171483A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
prepreg
fiber
epoxy resin
resin
weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001372910A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Etsuko Tanigaki
えつ子 谷垣
Ikuo Aoki
郁夫 青木
Hiroaki Fukui
裕明 福井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
Priority to JP2001372910A priority Critical patent/JP2003171483A/en
Publication of JP2003171483A publication Critical patent/JP2003171483A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an excellent prepreg not occurring a peeling in a work of winding the prepreg on a mandrel in the production of a light weight composite material, especially a tubular material, also having less void in a formed material after curing and less fluctuation in its physical properties of the cured material, and a fiber-reinforced composite material. <P>SOLUTION: This prepreg obtained by impregnating a resin into a reinforcing fiber having 67-87 wt.% reinforcing fiber and on setting T mm as a total thickness of the prepreg is characterized by a fact that ΔVr, a resin content volume ratio at a part of 0.1T mm surface thickness at least on the surface side satisfied the following formula (1): 1.2≤ΔVr/Vr≤1.5 (wherein, ΔVr: the resin content volume ratio in the part of 0.1T mm thickness at the surface layer to the T mm total thickness of the prepreg; Vr: The resin content volume ratio in the total prepreg). Also, the fiber-reinforced composite material is obtained by heating for curing the prepreg. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、巻き付け作業性に
優れる上に、硬化物にボイドが少なく、物性のバラツキ
が小さい優れたプリプレグおよび繊維強化複合材料に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an excellent prepreg and a fiber-reinforced composite material which are excellent in winding workability, have few voids in a cured product, and have little variation in physical properties.

【0002】[0002]

【従来の技術】強化繊維とマトリックス樹脂とからなる
繊維強化複合材料は、軽量で力学特性に優れるために、
スポーツ用途をはじめ、航空宇宙用途、一般産業用途に
広く用いられている。特に強化繊維を一方向に引き揃
え、樹脂を含浸させたプリプレグは、ゴルフシャフト、
釣竿、バドミントンシャフトやテニスラケットのフレー
ムなどの成形品の中間素材として、スポーツ、レジャー
用途に広く利用されている。釣り竿やゴルフシャフトの
ような管状の成形体(以下、管状体と記す)への適用
は、あらかじめ決まった長さ、直径、テーパーを備えた
マンドレルと呼ばれる金属製の芯材にプリプレグを必要
量巻き付けたのち、硬化させ、マンドレルを引き抜く方
法が広く用いられている。このようにして成形された管
状体は塗装等の後加工を施して最終製品に仕上げられ
る。
2. Description of the Related Art A fiber-reinforced composite material composed of reinforcing fibers and a matrix resin is lightweight and has excellent mechanical properties.
Widely used for sports, aerospace, and general industrial applications. In particular, prepregs in which reinforcing fibers are aligned in one direction and impregnated with resin are used for golf shafts,
It is widely used for sports and leisure as an intermediate material for molded products such as fishing rods, badminton shafts and tennis racket frames. For application to tubular molded bodies such as fishing rods and golf shafts (hereinafter referred to as tubular bodies), the required amount of prepreg is wound around a metal core called mandrel with a predetermined length, diameter and taper. After that, a method of hardening and then pulling out the mandrel is widely used. The tubular body formed in this way is subjected to post-processing such as painting to be finished into a final product.

【0003】マンドレルにプリプレグを巻き付けた後、
硬化させる管状体の作製において、プリプレグの接着性
が充分でなかったり、プリプレグの柔軟性が低いと、作
業途中に剥がれなどを生じ、作業効率を低下させる事と
なる。
After winding the prepreg around the mandrel,
In the production of a tubular body to be cured, if the adhesiveness of the prepreg is insufficient or the flexibility of the prepreg is low, the prepreg may be peeled off during the work and the work efficiency will be reduced.

【0004】近年、ゴルフシャフト、釣竿などで、成形
品をさらに軽量化するために、樹脂含有率の低い繊維強
化プリプレグが開発されてきている。一般的に樹脂含有
率が少ないと、プリプレグの接着性が低下するため、巻
き付け作業時の作業性が悪くなる。巻き付け作業性が悪
いと、均一な状態で巻き付けが出来ず、硬化物物性にも
バラツキを生じることになる。
In recent years, fiber reinforced prepregs having a low resin content have been developed in order to further reduce the weight of molded products such as golf shafts and fishing rods. Generally, when the resin content is low, the adhesiveness of the prepreg is deteriorated, and the workability during the winding operation is deteriorated. If the winding workability is poor, the winding cannot be performed in a uniform state, and the physical properties of the cured product will vary.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の背景に鑑み、軽量な複合材料、特に管状体の作製
において、マンドレルへのプリプレグの巻き付け作業中
に剥がれを生ずることがなく、かつ、硬化後の成形体に
ボイドが少なく、硬化物物性においてバラツキが小さい
優れたプリプレグおよび繊維強化複合材料を提供せんと
するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the background of the prior art, the present invention does not cause peeling during the operation of winding a prepreg around a mandrel in the production of a lightweight composite material, particularly a tubular body, and The object of the present invention is to provide an excellent prepreg and a fiber-reinforced composite material which have few voids in the molded product after curing and have little variation in physical properties of the cured product.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決するために、次のような手段を採用するものであ
る。すなわち、本発明のプリプレグは、強化繊維に樹脂
を含浸させてなるプリプレグにおいて、該強化繊維の重
量割合が67〜87重量%であり、かつ、該プリプレグ
の全厚みをT[mm]とすると、該プリプレグの少なく
とも表面側の表層厚み0.1T[mm]部分の樹脂体積
含有率ΔVrが、下記式(1)を満たすことを特徴とす
るものである。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems. That is, the prepreg of the present invention is a prepreg obtained by impregnating reinforcing fibers with a resin, wherein the weight ratio of the reinforcing fibers is 67 to 87% by weight, and the total thickness of the prepreg is T [mm], The resin volume content ΔVr of at least the surface layer thickness 0.1T [mm] portion on the surface side of the prepreg satisfies the following formula (1).

【0007】 1.2 ≦ ΔVr/Vr ≦ 1.5・・・(1) 式中、ΔVr:プリプレグの全厚みT[mm]に対して
表層厚み0.1T[mm]部分における樹脂体積含有率
を示す。
1.2 ≦ ΔVr / Vr ≦ 1.5 (1) In the formula, ΔVr: resin volume content in the surface layer thickness 0.1T [mm] portion with respect to the total thickness T [mm] of the prepreg. Indicates.

【0008】Vr:プリプレグ全体の樹脂体積含有率を
示す。
Vr: Shows the resin volume content of the entire prepreg.

【0009】また、本発明の繊維強化複合材料は、かか
るプリプレグを加熱硬化してなることを特徴とするもの
である。
The fiber-reinforced composite material of the present invention is characterized in that the prepreg is heat-cured.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明は、前記課題、つまり軽量
な管状体の作製において、マンドレルへのプリプレグの
巻き付け作業中に剥がれを生じず、かつ、硬化後の成形
体にボイドが少なく、硬化物物性にバラツキの小さい優
れたプリプレグについて、鋭意検討し、プリプレグを構
成する強化繊維に対する樹脂含浸量を、特定な部分にお
いて、特定な低含有量範囲にしてみたところ、かかる課
題を一挙に解決することを究明したものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention provides the above-mentioned object, that is, in the production of a lightweight tubular body, peeling does not occur during the work of winding a prepreg around a mandrel, and the molded body after curing has few voids and is cured. An excellent prepreg with little variation in physical properties was eagerly studied, and the resin impregnation amount for the reinforcing fibers constituting the prepreg was set to a specific low content range in a specific part, and such a problem was solved at once. It is a thing that has been clarified.

【0011】本発明のプリプレグは、強化繊維を一方向
に引き揃え、該強化繊維に樹脂を含浸させてなり、か
つ、カバーフィルムと離型紙に挟まれた形態で供される
一方向プリプレグである。本発明では、特に断らない限
り、この一方向プリプレグのことをプリプレグと言い、
また、該プリプレグのカバーフィルム側を表側、離型紙
側を裏側と定義する。該プリプレグは、一方向に引き揃
えた強化繊維に、樹脂を含浸させて製造する。樹脂含浸
の手法にはホットメルト法やウェット法があるが、本発
明プリプレグを得るためには、ホットメルト法にて、加
熱と加圧を独立して付与し、タイミングを、前後にずら
すことが好ましい。すなわち、先に加熱した後、非加熱
ロールで加圧することにより含浸させることが好まし
い。圧力を与えるタイミングと温度を与える際とを同時
にはせず、圧力を与えるタイミングを後ろにずらすこと
により、樹脂が繊維に含浸し過ぎずに、プリプレグ表面
に樹脂を多めに配分することが可能となる。
The prepreg of the present invention is a unidirectional prepreg obtained by aligning reinforced fibers in one direction and impregnating the reinforced fibers with a resin, and being sandwiched between a cover film and a release paper. . In the present invention, unless otherwise specified, this one-way prepreg is referred to as prepreg,
The cover film side of the prepreg is defined as the front side, and the release paper side is defined as the back side. The prepreg is manufactured by impregnating a reinforcing fiber aligned in one direction with a resin. Methods of resin impregnation include a hot melt method and a wet method, but in order to obtain the prepreg of the present invention, heating and pressurization can be independently applied by the hot melt method, and the timing can be shifted back and forth. preferable. That is, it is preferable to impregnate by first heating and then pressing with a non-heating roll. By not simultaneously applying pressure and applying temperature, but shifting the timing of applying pressure backward, it is possible to distribute the resin on the prepreg surface in a large amount without the resin impregnating the fiber too much. Become.

【0012】本発明のプリプレグでは、強化繊維と樹脂
の合計重量に対する、強化繊維の割合は67〜87重量
%であることが必要であり、80〜87重量%であれば
より好ましい。強化繊維と樹脂の合計重量に対する強化
繊維の割合が67重量%に満たないと、硬化物の成形時
に樹脂が流れ出て、強化繊維の配列が乱れ、強度低下に
つながる可能性がある。また、87重量%を超えると、
強化繊維間に樹脂が充分に行き渡らずに、ボイドとな
り、硬化物の強度低下を生じる場合がある。
In the prepreg of the present invention, the ratio of the reinforcing fibers to the total weight of the reinforcing fibers and the resin needs to be 67 to 87% by weight, more preferably 80 to 87% by weight. If the ratio of the reinforcing fibers to the total weight of the reinforcing fibers and the resin is less than 67% by weight, the resin may flow out during molding of the cured product, disturbing the arrangement of the reinforcing fibers and leading to a decrease in strength. Further, when it exceeds 87% by weight,
The resin may not sufficiently spread between the reinforcing fibers to form voids, resulting in a decrease in strength of the cured product.

【0013】また、本発明は、プリプレグの全厚みをT
[mm]とすると、該プリプレグ表層厚み0.1T[m
m]部分の樹脂体積含有率ΔVrが、該プリプレグ全体
の樹脂体積含有率Vrに対し(1)式を満たすことが必
要である。
In the present invention, the total thickness of the prepreg is T
[Mm], the surface layer thickness of the prepreg is 0.1 T [m
It is necessary that the resin volume content ΔVr of the [m] portion satisfies the expression (1) with respect to the resin volume content Vr of the entire prepreg.

【0014】本発明において、さらに好ましい態様とし
ては、該プリプレグの裏表両側のそれぞれ双方の表面か
ら0.1Tの部分において、下記式(1)を満たすこと
が、プリプレグの接着性が裏側と表側で差が小さくなる
ため、取り扱いがさらに容易となるので好ましい。
In a further preferred embodiment of the present invention, the following formula (1) is satisfied at 0.1T from both surfaces on both sides of the prepreg so that the adhesiveness of the prepreg on the back side and the front side is satisfied. Since the difference becomes small, the handling becomes easier, which is preferable.

【0015】 1.2≦ΔVr/Vr≦1.5・・・(1) ここで、樹脂体積含有率は、以下の方法で求める。プリ
プレグの状態では測定作業に不向きなため、一旦プリプ
レグを硬化させてから測定する。
1.2 ≦ ΔVr / Vr ≦ 1.5 (1) Here, the resin volume content is determined by the following method. Since the prepreg is unsuitable for measurement work, the prepreg is once cured and then measured.

【0016】手順としては、まずプリプレグを5cm角
のサイズに切り出し、離型紙を除き、カバーフィルムが
付いた状態で繊維方向を揃えて5〜10層重ね、4KP
aで1分間圧着する。次に、40℃で2週間硬化させた
後、130℃で2時間後硬化させる。硬化物の中央にお
いて繊維長手方向に対し90°方向の断面を研磨し、研
磨した面中央部を硬化物の全厚みに渡り100倍で写真
撮影する。この撮影した写真のプリプレグ全厚みT対応
部分と、表層0.1T対応部分について、繊維と樹脂の
面積比率を求め、繊維体積含有率を算出する。
The procedure is as follows. First, the prepreg is cut into a size of 5 cm square, the release paper is removed, and the fiber direction is aligned with the cover film attached to stack 5 to 10 layers, and 4 KP.
Press for 1 minute with a. Next, it is cured at 40 ° C. for 2 weeks and then at 130 ° C. for 2 hours. A cross section of the cured product in the direction of 90 ° with respect to the longitudinal direction of the fiber is ground, and the center of the polished surface is photographed at 100 times the thickness of the cured product. The area ratio of the fiber to the resin is calculated for the portion corresponding to the prepreg total thickness T and the portion corresponding to the surface layer 0.1T in the photographed image, and the fiber volume content is calculated.

【0017】かかる(1)式において、ΔVr/Vrが
1.2に満たないと、プリプレグ表面に存在する樹脂が
少なく、管状体成形過程における、マンドレルへのプリ
プレグ巻き付け時に剥がれを生じるため、頻繁に修正作
業が必要となり、作業性の点で問題となる。また、ΔV
r/Vrが1.5より高いと、プリプレグ内部の空隙
が、プリプレグを硬化させて成形体とした後も消滅せ
ず、ボイドが残存することになる。それ故、プリプレグ
全体の樹脂体積含有率Vrに対する、表層0.1T厚み
の部分の樹脂体積含有率ΔVrの割合は、1.2以上
1.5以下の範囲であることが必要である。
If ΔVr / Vr is less than 1.2 in the equation (1), the amount of resin existing on the surface of the prepreg is small and peeling occurs at the time of winding the prepreg around the mandrel during the tubular body forming process, so that it frequently occurs. Correction work is required, which causes a problem in workability. Also, ΔV
When r / Vr is higher than 1.5, the voids inside the prepreg do not disappear even after the prepreg is cured to form a molded body, and voids remain. Therefore, it is necessary that the ratio of the resin volume content ΔVr of the surface layer 0.1T thickness portion to the resin volume content Vr of the entire prepreg is in the range of 1.2 or more and 1.5 or less.

【0018】プリプレグを管状体に適用する際には、強
化繊維物性・強化繊維配向・巻回数等の設計に従い、プ
リプレグを必要な形状にカット(このカットしたプリプ
レグをパターンと呼ぶ)し、マンドレルと呼ばれる金属
製の芯材に、設計に従った強化繊維配向で巻き付け、管
状の形態を形成した後、加熱硬化することで管状体とす
る。
When the prepreg is applied to a tubular body, the prepreg is cut into a required shape according to the design of the physical properties of the reinforcing fiber, the orientation of the reinforcing fiber, the number of windings, etc. (this cut prepreg is called a pattern), and a mandrel is formed. A tubular body is formed by winding a so-called metallic core material in a reinforcing fiber orientation according to the design, forming a tubular form, and then heat-curing.

【0019】マンドレルへのパターンの巻き付けは、プ
リプレグの接着性が低かったり、柔軟性が低いと、貼り
付け難かったり、マンドレルの曲面に沿わせにくかった
りして、作業性が悪い。また、巻き付け時には、必要に
応じ、予めパターン同士を貼り合わせた後、この貼り合
わせたものをマンドレルに巻き付け、筒状の形状を整え
る等、様々な手法がある。ほとんどの場合、いくつかの
パターンに分けて巻き付けを行うことが多い。
When the pattern is wound around the mandrel, if the adhesiveness of the prepreg is low or the flexibility is low, it is difficult to attach the prepreg or it is difficult to follow the curved surface of the mandrel, resulting in poor workability. Further, at the time of winding, there are various methods such as pre-bonding patterns to each other, if necessary, and winding the bonded one around a mandrel to adjust the tubular shape. In most cases, winding is often done in several patterns.

【0020】複数本の管状体をまとめて作製する場合に
は、パターン同志を予め貼り合わせた後巻き付け作業に
移る際や、第1パターンを巻き付けた後、第2パターン
を巻き付けるまで等に時間が空く。このときに、プリプ
レグの接着力が弱かったり、プリプレグの柔軟性が低い
と、一度巻き付けたプリプレグが剥がれを生じ、剥がれ
部分で繊維配列が乱れる。また、剥がれが生じた部分の
修正が必要となり、追加の作業が必要となる他、修正作
業に伴う繊維配列の乱れのおそれもある。
In the case where a plurality of tubular bodies are produced in a lump, it may take time before starting the winding operation after pasting the patterns together, or after winding the first pattern and before winding the second pattern. Vacant At this time, if the adhesive strength of the prepreg is weak or the flexibility of the prepreg is low, the prepreg once wound causes peeling, and the fiber arrangement is disturbed at the peeled portion. In addition, it is necessary to correct the part where the peeling occurs, additional work is required, and the fiber arrangement may be disturbed due to the correction work.

【0021】巻き付け作業時の作業性は、以下に定義す
る巻き剥がれ指数により評価する。この巻き剥がれ指数
は以下の手順で測定する。
The workability during the winding work is evaluated by the winding peeling index defined below. The roll peeling index is measured by the following procedure.

【0022】すなわち、巻き剥がれ指数は、室温24
℃、湿度50%環境下において、プリプレグを直径18
mmのテーパ無し円柱形マンドレルに巻き付けて15分
間放置した後の、プリプレグの剥がれ度合いを定量化す
るものである。
That is, the peeling index is 24 at room temperature.
The prepreg has a diameter of 18 at ℃ and 50% humidity.
This is to quantify the degree of peeling of the prepreg after being wound on a cylindrical mandrel having no taper of mm and left for 15 minutes.

【0023】巻き付けるプリプレグの寸法は100mm
×54mmとし、n数=1について2枚切り出す。繊維
方向は切り出し長手方向に対して45度とする。次に、
円柱形マンドレルにプリプレグを巻き付ける。今1枚目
はプリプレグの裏側をマンドレル側とし、2枚目はプリ
プレグの表側をマンドレル側とする。2枚目は、1枚目
の巻き付け開始位置より180度ずらした位置を巻き付
け開始位置として巻き付ける。プリプレグ2枚目の巻き
付け完了後、プリプレグを巻き付けた円柱形マンドレル
を錘で10往復回転がし、巻き付け状態をなじませる。
錘は、150mm×250mm程度の大きさの平板にゴ
ムマットを貼り付け、反対面に円盤または平板状の錘お
よび取っ手を固定したもので、平板、ゴムマット、錘の
重量を合わせて60〜65Nとする。錘を用いて、錘の
重さのみがかかるように、プリプレグを巻き付けた円柱
形マンドレルを転がした後、該円柱形マンドレルを立て
掛けるなどして、巻き付けたプリプレグに力がかからな
いようにして15分間放置する。その後、15分後にお
けるプリプレグの剥がれ量を測定する。
The size of the prepreg to be wound is 100 mm
X 54 mm, 2 pieces are cut out for n = 1. The fiber direction is 45 degrees with respect to the cut-out longitudinal direction. next,
Wrap the prepreg around the cylindrical mandrel. For the first sheet, the back side of the prepreg is the mandrel side, and for the second sheet, the front side of the prepreg is the mandrel side. For the second sheet, the winding start position is a position shifted by 180 degrees from the winding start position of the first sheet. After the winding of the second prepreg is completed, the cylindrical mandrel around which the prepreg is wound is rotated back and forth by a weight 10 times to make the wound state even.
The weight is made by attaching a rubber mat to a flat plate having a size of about 150 mm × 250 mm and fixing a disc-shaped or flat plate-shaped weight and a handle on the opposite surface. The weight of the flat plate, the rubber mat and the weight is 60 to 65 N. . Using a weight, roll the cylindrical mandrel around which the prepreg is wound so that only the weight of the weight is applied, and then lean against the cylindrical mandrel and leave for 15 minutes so that no force is applied to the wound prepreg. To do. Then, the amount of peeling of the prepreg after 15 minutes is measured.

【0024】測定する箇所は、2枚目に巻き付けたプリ
プレグの巻き付け終了側の100mmの範囲とする。剥
がれの生じている部分について、1枚目のプリプレグと
2枚目のプリプレグの距離を測定する。
The position to be measured is within a range of 100 mm on the winding completion side of the second prepreg. The distance between the prepreg of the first sheet and the prepreg of the second sheet is measured for the part where the peeling occurs.

【0025】測定は、2枚目に巻き付けたプリプレグの
巻き付け完了位置から円柱形マンドレルの断面円中心に
向けた線における、1枚目のプリプレグ外層までを測定
する。1枚目のプリプレグと2枚目のプリプレグの距離
が0〜2mm以下である部分をS、2〜4mm以下であ
る部分をM、4mmより大きい部分をLとする。この
S、M、Lに値する部分の長さをそれぞれ測定(mm)
し、以下の式により巻剥がれ指数を算出する。
The measurement is performed from the winding completion position of the prepreg wound on the second sheet to the outer layer of the first prepreg on the line directed to the center of the cross section circle of the cylindrical mandrel. A portion in which the distance between the first prepreg and the second prepreg is 0 to 2 mm or less is S, a portion in which the distance is 2 to 4 mm or less is M, and a portion larger than 4 mm is L. Measure the lengths of the parts corresponding to S, M and L (mm)
Then, the peeling index is calculated by the following formula.

【0026】S:最大剥離高さが2mm未満のもの M:最大剥離高さが2mm以上、4mm未満のもの L:最大剥離高さが4mm以上のもの 巻き剥がれ指数=S+2M+4L この巻き剥がれ指数は0〜80の範囲にあることが好ま
しく、この範囲を超えるプリプレグは、巻きつけ時に接
着性の低さに起因する剥がれが生じるため修正が必要と
なる。
S: Maximum peeling height is less than 2 mm M: Maximum peeling height is 2 mm or more and less than 4 mm L: Maximum peeling height is 4 mm or more Rolling peeling index = S + 2M + 4L This rolling peeling index is 0 It is preferably in the range of -80, and prepregs exceeding this range need to be corrected because peeling occurs due to low adhesiveness during winding.

【0027】かかる成形体のボイドについては、実際の
成形体について判断することができる。すなわち、プリ
プレグを硬化させ、複合材料としたときに内部にボイド
を含んでいると、このボイドから破壊が進展しやすくな
るため、物性が充分に発現しないという問題がある。ボ
イドの有無は、成形体の断面を鏡面研磨し、光学顕微鏡
で50倍以上に拡大して観察する。
Regarding the voids of such a molded product, it is possible to judge the actual molded product. That is, when a prepreg is cured to form a composite material and a void is contained inside, the fracture easily progresses from this void, so that there is a problem that the physical properties are not sufficiently expressed. The presence or absence of voids is observed by magnifying the cross section of the molded product by 50 times or more with an optical microscope after mirror polishing the cross section of the molded product.

【0028】本発明に使用する強化繊維は、引張弾性率
が300〜800GPaの範囲であることが好ましく、
更に好ましくは300〜600GPaの範囲であるもの
が好ましい。
The reinforcing fiber used in the present invention preferably has a tensile elastic modulus in the range of 300 to 800 GPa,
More preferably, it is in the range of 300 to 600 GPa.

【0029】強化繊維の引張弾性率が300GPa未満
のプリプレグでは、目的とする物性を発現するために多
数層巻回が必要になり、物性のバラツキが大きくなるの
で好ましくない。かかる物性のバラツキは、標準偏差を
平均値で除した値の百分率であるC.V.値によって判
断することができるが、同一の設計上ではこのC.V.
値が大きくなるに従い物性のバラツキは増加し、不良率
も増加するため好ましくない。また、強化繊維の弾性率
が800GPaを越えると、繊維の剛性が高いためプリ
プレグが硬くなり、接着および巻きつけはできても、次
の工程に移るまでに剥がれてくる可能性がある。
A prepreg having a tensile elastic modulus of the reinforcing fiber of less than 300 GPa is not preferable because it requires a multi-layer winding in order to develop the desired physical properties and the physical properties vary greatly. The variation in physical properties is C.I. which is the percentage of the value obtained by dividing the standard deviation by the average value. V. It can be judged by the value, but under the same design, this C.I. V.
As the value increases, the variation in physical properties increases and the defective rate also increases, which is not preferable. If the elastic modulus of the reinforcing fiber exceeds 800 GPa, the prepreg becomes hard due to the high rigidity of the fiber, and even if the prepreg can be bonded and wound, it may come off by the time of the next step.

【0030】本発明のプリプレグに使用される強化繊維
の目付は、10〜150g/m2が好ましく、更に好ま
しくは50〜150g/m2がよい。強化繊維の目付が
10g/m2に満たないと、含浸時に強化繊維の乱れを
生じ、これを回避しようとすると、十分に含浸すること
ができない可能性が高い。また、強化繊維の目付が15
0g/m2を越えると、含浸時に樹脂が厚み方向の中央
部まで到達せず、未含浸部を有するプリプレグとなり、
硬化時にボイドが残存し、成形体の物性低下を招く可能
性がある。
The basis weight of the reinforcing fiber used in the prepreg of the present invention is preferably 10 to 150 g / m 2, and more preferably 50 to 150 g / m 2 . If the basis weight of the reinforcing fibers is less than 10 g / m 2 , the reinforcing fibers will be disturbed during the impregnation, and if it is attempted to avoid this, there is a high possibility that the impregnation cannot be performed sufficiently. In addition, the basis weight of the reinforcing fiber is 15
If it exceeds 0 g / m 2 , the resin does not reach the central portion in the thickness direction during impregnation, resulting in a prepreg having an unimpregnated portion,
Voids may remain during curing, which may lead to deterioration of the physical properties of the molded product.

【0031】かかる強化繊維としては、一般的には炭素
繊維、ガラス繊維、ケブラー繊維などが用いられるが、
特に炭素繊維は軽く、強度も高いことから有用である。
炭素繊維には、有撚糸、解撚糸および無撚糸などがある
が、中でも無撚糸は、撚りをかけないことにより糸に癖
が無く、拡がり性などの特性について優れているため、
無撚糸を用いることが好ましい。
As the reinforcing fiber, carbon fiber, glass fiber, Kevlar fiber, etc. are generally used.
Particularly, carbon fiber is useful because it is light and has high strength.
Carbon fibers include twisted yarns, untwisted yarns, and untwisted yarns. Among them, untwisted yarns have no peculiarity because they are not twisted and have excellent properties such as spreadability.
It is preferable to use untwisted yarn.

【0032】かかるマトリックス樹脂には、エポキシ樹
脂と硬化剤を含んでいることが好ましく、中でもエポキ
シ当量が450以上の高分子量2官能エポキシ樹脂を含
んでなるものであり、該高分子量2官能エポキシ樹脂が
全2官能エポキシ樹脂100重量%に対して、好ましく
は15〜70重量%、さらに好ましくは15〜55重量
%含まれているのがよい。15重量%未満であると、樹
脂の引張伸度が充分でない場合があり、このため円筒コ
ンポジット物性が充分に発現できないことがある。70
重量%を越えると、曲げ弾性率が低下し、円筒の曲げ特
性が充分発現されなかったり、耐熱性の低下を生じた
り、エポキシ樹脂組成物の粘度が高くなりすぎることが
ある。
It is preferable that the matrix resin contains an epoxy resin and a curing agent, and in particular, it contains a high molecular weight bifunctional epoxy resin having an epoxy equivalent of 450 or more. Is preferably 15 to 70% by weight, more preferably 15 to 55% by weight, based on 100% by weight of the total bifunctional epoxy resin. If it is less than 15% by weight, the tensile elongation of the resin may not be sufficient, so that the physical properties of the cylindrical composite may not be sufficiently exhibited. 70
If it exceeds 5% by weight, the flexural modulus may decrease, the bending properties of the cylinder may not be sufficiently exhibited, the heat resistance may decrease, and the viscosity of the epoxy resin composition may become too high.

【0033】本発明において使用するエポキシ樹脂の具
体例としては、ポリオールから得られるグリシジルエー
テル、活性水素を複数個有するアミンより得られるグリ
シジルアミン、ポリカルボン酸より得られるグリシジル
エステルや、分子内に複数の2重結合を有する化合物を
酸化して得られるポリエポキシド等が挙げられる。例え
ば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノール
F型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、
テトラブロモビスフェノールA型エポキシ樹脂などのビ
スフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型
エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂な
どのノボラック型エポキシ樹脂、テトラグリシジルジア
ミノジフェニルメタン、トリグリシジルアミノフェノー
ル、テトラグリシジルキシレンジアミンのようなグリシ
ジルアミン型エポキシ樹脂等あるいはこれらの組み合わ
せが好適に用いられる。
Specific examples of the epoxy resin used in the present invention include a glycidyl ether obtained from a polyol, a glycidyl amine obtained from an amine having a plurality of active hydrogens, a glycidyl ester obtained from a polycarboxylic acid, and a plurality of glycidyl esters in a molecule. And a polyepoxide obtained by oxidizing the compound having a double bond. For example, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin,
Bisphenol type epoxy resin such as tetrabromobisphenol A type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, novolac type epoxy resin such as cresol novolac type epoxy resin, tetraglycidyl diaminodiphenylmethane, triglycidyl aminophenol, glycidyl such as tetraglycidyl xylene diamine An amine type epoxy resin or the like or a combination thereof is preferably used.

【0034】かかるエポキシ樹脂組成物に使用される硬
化剤としては、エポキシ基と反応し得る活性基を有する
化合物であれば用いることができるが、アミノ基、酸無
水物基、アジド基を有する化合物が、好ましくは使用さ
れる。具体的には、ジシアンジアミド、ジアミノジフェ
ニルスルホンの各種異性体、アミノ安息香酸エステル類
が好ましく使用される。
As the curing agent used in such an epoxy resin composition, any compound having an active group capable of reacting with an epoxy group can be used, but a compound having an amino group, an acid anhydride group or an azide group can be used. Are preferably used. Specifically, dicyandiamide, various isomers of diaminodiphenyl sulfone, and aminobenzoic acid esters are preferably used.

【0035】かかるエポキシ樹脂組成物に、上記のエポ
キシ樹脂、硬化剤の他、高分子化合物、有機粒子、無機
粒子など、他の成分を適宜その目的に応じて配合するこ
とができる。
In addition to the above-mentioned epoxy resin and curing agent, other components such as polymer compounds, organic particles and inorganic particles can be appropriately added to the epoxy resin composition according to the purpose.

【0036】かかる高分子化合物としては、熱可塑性樹
脂が好ましく用いられる。かかる熱可塑性樹脂を配合す
れば、前記樹脂組成物の粘度やプリプレグの取り扱い性
の適性化、あるいは、接着性を改善する効果を増進する
作用があるので好ましい。
A thermoplastic resin is preferably used as the polymer compound. The blending of such a thermoplastic resin is preferable because it has the effect of optimizing the viscosity of the resin composition and the handleability of the prepreg, or enhancing the effect of improving the adhesiveness.

【0037】かかる熱可塑性樹脂としては、主鎖に、炭
素−炭素結合、アミド結合、イミド結合、エステル結
合、エーテル結合、カーボネート結合、ウレタン結合、
尿素結合、チオエーテル結合、スルホン結合、イミダゾ
ール結合、カルボニル結合から選ばれる結合を有する熱
可塑性樹脂が好ましく使用される。これら熱可塑性樹脂
の中でも、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリアラミ
ド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリフェニレン
スルフィド、ポリベンズイミダゾール、ポリイミド、ポ
リエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホ
ンのようなエンジニアリングプラスチックに属する熱可
塑性樹脂の一群がより好ましく使用される。特に好まし
くは、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホ
ン、ポリエーテルスルホンなどが、耐熱性にも優れるこ
とから好適に使用される。
Such a thermoplastic resin has a main chain having carbon-carbon bonds, amide bonds, imide bonds, ester bonds, ether bonds, carbonate bonds, urethane bonds,
A thermoplastic resin having a bond selected from a urea bond, a thioether bond, a sulfone bond, an imidazole bond and a carbonyl bond is preferably used. Among these thermoplastic resins, a group of thermoplastic resins belonging to engineering plastics such as polyacrylate, polyamide, polyaramid, polyester, polycarbonate, polyphenylene sulfide, polybenzimidazole, polyimide, polyetherimide, polysulfone, and polyethersulfone are more preferable. Preferably used. Particularly preferably, polyimide, polyetherimide, polysulfone, polyethersulfone and the like are preferably used because they have excellent heat resistance.

【0038】かかる熱可塑性樹脂の配合量は、エポキシ
樹脂組成物における全エポキシ樹脂100重量%に対し
て、好ましくは1〜20重量%配合するのが、エポキシ
樹脂組成物に適度な粘弾性を与え、得られる炭素繊維強
化プラスチックの機械強度を高める作用を有するのでよ
い。
The blending amount of such a thermoplastic resin is preferably 1 to 20% by weight based on 100% by weight of the total epoxy resin in the epoxy resin composition, so that the epoxy resin composition can have a proper viscoelasticity. It has the effect of increasing the mechanical strength of the obtained carbon fiber reinforced plastic.

【0039】また、かかるエポキシ樹脂組成物に配合す
る有機粒子としては、ゴム粒子及び熱可塑性樹脂粒子が
好ましく用いられる。これらの粒子は、樹脂の靭性向
上、炭素繊維強化プラスチック製部材の耐衝撃性向上の
効果を有するので好ましい。また、熱可塑性樹脂粒子と
しては、ポリアミドあるいはポリイミドの粒子が好まし
く用いられる。
Further, rubber particles and thermoplastic resin particles are preferably used as the organic particles to be blended in the epoxy resin composition. These particles are preferable because they have the effects of improving the toughness of the resin and the impact resistance of the carbon fiber reinforced plastic member. Further, as the thermoplastic resin particles, polyamide or polyimide particles are preferably used.

【0040】さらに、かかるゴム粒子としては、架橋ゴ
ム粒子、及び架橋ゴム粒子の表面に異種ポリマーをグラ
フト重合したコアシェルゴム粒子が好ましく用いられ
る。
Further, as such rubber particles, crosslinked rubber particles and core-shell rubber particles obtained by graft-polymerizing a different polymer on the surface of the crosslinked rubber particles are preferably used.

【0041】かかるエポキシ樹脂組成物に配合する無機
粒子としては、シリカ、アルミナ、スメクタイト、合成
マイカ等を配合することができる。これらの無機粒子
は、主としてレオロジー制御、即ち増粘や揺変性付与の
ために、エポキシ樹脂組成物に配合する。
As the inorganic particles to be added to the epoxy resin composition, silica, alumina, smectite, synthetic mica, etc. can be added. These inorganic particles are compounded in the epoxy resin composition mainly for rheology control, that is, for imparting thickening and thixotropy.

【0042】本発明のプリプレグを用いて成形した繊維
強化複合材料は、ボイドを生じず、優れた力学的特性有
するものを提供することができる。
The fiber-reinforced composite material molded by using the prepreg of the present invention can provide a material which has no void and has excellent mechanical properties.

【0043】また、本発明のプリプレグを用いた成形体
は、繊維配列の乱れやボイドに起因する強度低下のない
成形体が得られ、特に管状体は、釣竿やゴルフシャフト
に好適に使用されるものを提供することができる。
Further, the molded product using the prepreg of the present invention can obtain a molded product which is free from deterioration in strength due to disorder of fiber arrangement and voids. In particular, the tubular product is preferably used for fishing rods and golf shafts. Things can be provided.

【0044】かかる管状体の作製は、マンドレルへのプ
リプレグ巻き付けが完了した後に、巻き付けたパターン
上からラッピングテープを巻き付け、形状を保持し、硬
化炉に入れ加熱硬化させる。
In the production of such a tubular body, after the winding of the prepreg around the mandrel is completed, a wrapping tape is wound on the wound pattern, the shape is maintained, and the prepreg is placed in a curing oven and heated and cured.

【0045】このラッピングテープはポリプロピレン
製、ポリエステル製、ナイロン製などが用いられる。か
かるテープの材質、厚みや幅は、用途により選択して使
用される。硬化完了後、マンドレルを脱き、ラッピング
テープを剥がして管状体を取り出す。
This wrapping tape is made of polypropylene, polyester, nylon or the like. The material, thickness and width of the tape are selected and used according to the application. After the curing is completed, the mandrel is removed, the wrapping tape is peeled off, and the tubular body is taken out.

【0046】硬化の完了した管状体をゴルフシャフトに
使用する場合は、該管状体の表面に研磨および塗装の後
加工を施し、さらにゴルフクラブヘッドとグリップを取
り付け、ゴルフクラブシャフトとする。また、硬化の完
了した管状体を釣竿に適応する場合には、ゴルフクラブ
シャフトの場合と同様に、管状体表面に研磨および塗装
の後加工を施し、少しずつ径の異なる管状体をつなぎ合
わせ、糸通しおよびリールを取り付けて釣竿とする。
When the cured tubular body is used for a golf shaft, the surface of the tubular body is subjected to polishing and post-coating processing, and a golf club head and a grip are attached to form a golf club shaft. In addition, when applying the cured tubular body to a fishing rod, as in the case of a golf club shaft, the tubular body surface is subjected to polishing and painting post-processing, and tubular bodies of slightly different diameters are joined together, Attach a threader and reel to make a fishing rod.

【0047】[0047]

【実施例】以下、本発明を実施例により、具体的に説明
する。円筒曲げ試験については、内径10mmの円筒複
合材料を用い、「ゴルフクラブ用シャフトの認定基準及
び基準確認方法」(製品安全協会編、通商産業大臣承認
5産第2087号、1993年)に記載の3点曲げ試験
方法に基づき、曲げ破壊荷重を測定した。ここでは、支
点間距離を300mm、試験速度を10mm/分とし
た。C.V.値については、測定値の標準偏差を平均値
にて除した値を100分率で示したものである。実施例
および比較例の一覧を表1に示す。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples. For the cylindrical bending test, a cylindrical composite material with an inner diameter of 10 mm was used, and it is described in "Certification Standards for Golf Club Shafts and Standard Confirmation Methods" (Edited by the Product Safety Association, 5 Industry No. 2087 approved by the Minister of International Trade and Industry, 1993). The bending fracture load was measured based on the three-point bending test method. Here, the distance between fulcrums was 300 mm and the test speed was 10 mm / min. C. V. Regarding the value, the value obtained by dividing the standard deviation of the measured value by the average value is shown as a percentage. Table 1 shows a list of examples and comparative examples.

【0048】(実施例1)“エピコート”1001
(登録商標、ジャパンエポキシレジン株式会社製、ビス
フェノールA型エポキシ樹脂、2官能、エポキシ当量4
50〜500)をエポキシ樹脂100部に対しを50部
用いたエポキシ樹脂組成物をリバースロールコーターを
用いて離型紙上に塗布し、樹脂フィルムを作成した。次
に、炭素繊維”トレカ”(登録商標、東レ(株)製、引
張弾性率436GPa、無撚糸)を一方向に引き揃え、
均一に開繊した後、前述の樹脂フィルムを引き揃えた炭
素繊維の上下に配置し、ホットメルト法にてプリプレグ
を作製した。その際、温度と圧力をかけるタイミングを
前後させてプリプレグを作製した。その結果、炭素繊維
目付50g/m2、繊維含有率67重量%、ΔVr/V
r=1.5となるプリプレグを得た。このプリプレグに
ついての巻剥がれ指数は0であった。このプリプレグを
用い管状体の作製を行ったが、接着力高く、作業性良好
であった。また、この管状体について、断面観察および
曲げ試験を行ったが、ボイド無く、曲げ破壊荷重平均値
が1050Nであり、バラツキを示すC.V.値が1.
2%であった。
(Example 1) "Epicoat" 1001
(Registered trademark, Japan Epoxy Resin Co., Ltd., bisphenol A type epoxy resin, bifunctional, epoxy equivalent 4
50-500) was applied to release paper using a reverse roll coater using 50 parts by weight of 100 parts of epoxy resin to form a resin film. Next, the carbon fiber "Torayca" (registered trademark, manufactured by Toray Industries, Inc., tensile elastic modulus 436 GPa, untwisted yarn) is aligned in one direction,
After uniformly opening the fibers, the above-mentioned resin films were placed on the upper and lower sides of the aligned carbon fibers, and a prepreg was produced by a hot melt method. At that time, a prepreg was produced by changing the timing of applying temperature and pressure. As a result, carbon fiber areal weight is 50 g / m 2 , fiber content is 67% by weight, ΔVr / V
A prepreg with r = 1.5 was obtained. The roll peeling index of this prepreg was 0. A tubular body was produced using this prepreg, and the adhesive strength was high and the workability was good. In addition, a cross-section observation and a bending test were performed on this tubular body, but it was found that there was no void, the bending fracture load average value was 1050 N, and C.V. V. The value is 1.
It was 2%.

【0049】(実施例2)“エピコート”1001
(登録商標、ジャパンエポキシレジン株式会社製、ビス
フェノールA型エポキシ樹脂、2官能、エポキシ当量4
50〜500)をエポキシ樹脂100部に対しを35
部、“エピコート”1004 (登録商標、ジャパンエ
ポキシレジン株式会社製、ビスフェノールA型エポキシ
樹脂、2官能、エポキシ当量875〜975)をエポキ
シ樹脂100部に対しを20部用いたエポキシ樹脂組成
物をリバースロールコーターを用いて離型紙上に塗布
し、樹脂フィルムを作成した。次に、炭素繊維 ”トレ
カ”(登録商標、東レ(株)製、引張弾性率377GP
a、無撚糸)を用い、炭素繊維目付を150g/m2
繊維含有率を70重量%とするプリプレグを、実施例1
と同様にして作製した。その結果、ΔVr/Vr=1.
4となるプリプレグを得た。このプリプレグの巻剥がれ
指数は4であった。このプリプレグを用い管状体の作製
を行ったが、接着力高く、作業性良好であった。また、
この管状体について、断面観察および曲げ試験を行った
が、ボイド無く、曲げ破壊荷重平均値が1280Nであ
り、バラツキを示すC.V.値が0.7%であった。
(Embodiment 2) "Epicoat" 1001
(Registered trademark, Japan Epoxy Resin Co., Ltd., bisphenol A type epoxy resin, bifunctional, epoxy equivalent 4
50 to 500) to 35 parts of epoxy resin
Part, "Epicoat" 1004 (registered trademark, Japan Epoxy Resin Co., Ltd., bisphenol A type epoxy resin, bifunctional, epoxy equivalent of 875 to 975) is used to reverse the epoxy resin composition using 20 parts per 100 parts of the epoxy resin. A roll coater was used to apply it on release paper to form a resin film. Next, carbon fiber "Torayca" (registered trademark, manufactured by Toray Industries, Inc., tensile elastic modulus 377GP
a, non-twisted yarn), carbon fiber areal weight is 150 g / m 2 ,
A prepreg having a fiber content of 70% by weight was used in Example 1
Was prepared in the same manner as in. As a result, ΔVr / Vr = 1.
A prepreg of 4 was obtained. The roll peeling index of this prepreg was 4. A tubular body was produced using this prepreg, and the adhesive strength was high and the workability was good. Also,
A cross-section observation and a bending test were performed on this tubular body, but it was found that there was no void, the bending fracture load average value was 1280 N, and there was a variation in C.I. V. The value was 0.7%.

【0050】(実施例3)“エピコート”1001
(登録商標、ジャパンエポキシレジン株式会社製、ビス
フェノールA型エポキシ樹脂、2官能、エポキシ当量4
50〜500)をエポキシ樹脂100部に対しを46部
用いたエポキシ樹脂組成物をリバースロールコーターを
用いて離型紙上に塗布し、樹脂フィルムを作成した。次
に、炭素繊維”トレカ”(登録商標、東レ(株)製、引
張弾性率377GPa、解撚糸)と同一の炭素繊維を用
い、炭素繊維目付を75g/m2、繊維含有率を73重
量%とするプリプレグを、実施例1と同様にして作製し
た。その結果、ΔVr/Vr=1.3となるプリプレグ
を得た。本プリプレグの巻剥がれ指数は0であった。こ
のプリプレグを用い管状体の作製を行ったが、接着力高
く作業性良好であった。また、この管状体について、断
面観察および曲げ試験を行ったが、ボイド無く、曲げ破
壊荷重平均値が1490Nであり、バラツキを示すC.
V.値が2.5%であった。
(Example 3) "Epicoat" 1001
(Registered trademark, Japan Epoxy Resin Co., Ltd., bisphenol A type epoxy resin, bifunctional, epoxy equivalent 4
50-500) was coated on a release paper using a reverse roll coater, using 46 parts of epoxy resin to 100 parts of epoxy resin to prepare a resin film. Next, the same carbon fiber as the carbon fiber “Torayca” (registered trademark, manufactured by Toray Industries, Inc., tensile elastic modulus 377 GPa, untwisted yarn) was used, and the carbon fiber areal weight was 75 g / m 2 and the fiber content was 73% by weight. A prepreg of the above was prepared in the same manner as in Example 1. As a result, a prepreg with ΔVr / Vr = 1.3 was obtained. The winding peeling index of this prepreg was 0. A tubular body was produced using this prepreg, and it had high adhesive strength and good workability. In addition, a cross-section observation and a bending test were performed on this tubular body, but it was found that there was no void and the bending fracture load average value was 1490 N, which showed variation.
V. The value was 2.5%.

【0051】(実施例4)“エピコート”1001
(登録商標、ジャパンエポキシレジン株式会社製、ビス
フェノールA型エポキシ樹脂、2官能、エポキシ当量4
50〜500)をエポキシ樹脂100部に対しを35部
用いたエポキシ樹脂組成物をリバースロールコーターを
用いて離型紙上に塗布し、樹脂フィルムを作成した。次
に、炭素繊維”トレカ”(登録商標、東レ(株)製、引
張弾性率490GPa、無撚糸)を用い、炭素繊維目付
を100g/m2、繊維含有率を76重量%とするプリ
プレグを、実施例1と同様にして作製した。その結果、
ΔVr/Vr=1.3となるプリプレグを得た。本プリ
プレグの巻剥がれ指数は22であった。このプリプレグ
を用い管状体の作製を行ったが、作業性良好であった。
また、この管状体について、断面観察および曲げ試験を
行ったが、ボイド無く、曲げ破壊荷重平均値が1060
Nであり、バラツキを示すC.V.値が2.1%であっ
た。
(Embodiment 4) "Epicoat" 1001
(Registered trademark, Japan Epoxy Resin Co., Ltd., bisphenol A type epoxy resin, bifunctional, epoxy equivalent 4
50 to 500) was applied to release paper using a reverse roll coater using 35 parts of 100 parts of epoxy resin to form a resin film. Next, using a carbon fiber "Torayca" (registered trademark, manufactured by Toray Industries, Inc., tensile elastic modulus 490 GPa, untwisted yarn), a prepreg having a carbon fiber basis weight of 100 g / m 2 and a fiber content of 76% by weight was prepared. It was produced in the same manner as in Example 1. as a result,
A prepreg with ΔVr / Vr = 1.3 was obtained. The winding peeling index of this prepreg was 22. A tubular body was produced using this prepreg, and the workability was good.
In addition, a cross-section observation and a bending test were performed on this tubular body, and it was found that there was no void and the bending fracture load average value was 1060.
N.C., which shows variation. V. The value was 2.1%.

【0052】(実施例5)実施例2と同一のエポキシ樹
脂組成物をリバースロールコーターを用いて離型紙上に
塗布し、樹脂フィルムを作成した。次に、実施例2と同
一の炭素繊維を用い、炭素繊維目付を116g/m2
繊維含有率を80重量%とするプリプレグを、実施例1
と同様にして作製した。その結果、ΔVr/Vr=1.
2となるプリプレグを得た。本プリプレグの巻剥がれ指
数は34であった。このプリプレグを用い管状体の作製
を行ったが、ドレープ性高く作業性良好であった。ま
た、この管状体について、断面観察および曲げ試験を行
ったが、ボイド無く、曲げ破壊荷重平均値が1280N
であり、バラツキを示すC.V.値が1.3%であっ
た。
Example 5 The same epoxy resin composition as in Example 2 was applied onto release paper using a reverse roll coater to prepare a resin film. Next, using the same carbon fiber as in Example 2, the carbon fiber areal weight is 116 g / m 2 ,
A prepreg having a fiber content of 80% by weight was used in Example 1
Was prepared in the same manner as in. As a result, ΔVr / Vr = 1.
A prepreg of 2 was obtained. The winding peeling index of this prepreg was 34. A tubular body was produced using this prepreg, and the drapeability was high and the workability was good. In addition, a cross-section observation and a bending test were performed on this tubular body, and it was found that the bending fracture load average value was 1280 N without voids.
And C. showing variations. V. The value was 1.3%.

【0053】(実施例6)“エピコート”1009
(登録商標、ジャパンエポキシレジン株式会社製、ビス
フェノールA型エポキシ樹脂、2官能、エポキシ当量2
400〜3300)をエポキシ樹脂100部に対しを2
2部用いたエポキシ樹脂組成物をリバースロールコータ
ーを用いて離型紙上に塗布し、樹脂フィルムを作成し
た。次に、実施例1と同一の炭素繊維を用い、炭素繊維
目付を125g/m2、繊維含有率を87重量%とする
プリプレグを、実施例1と同様にして作製した。その結
果、ΔVr/Vr=1.4となるプリプレグを得た。本
プリプレグの巻剥がれ指数は60であった。このプリプ
レグを用い管状体の作製を行ったが、ドレープ性高く作
業性良好であった。また、この管状体について、断面観
察および曲げ試験を行ったが、ボイド少なく、曲げ破壊
荷重平均値が1160Nであり、バラツキを示すC.
V.値が1.6%であった。
(Embodiment 6) "Epicoat" 1009
(Registered trademark, Japan Epoxy Resin Co., Ltd., bisphenol A type epoxy resin, bifunctional, epoxy equivalent 2
400-3300) to 2 parts for 100 parts of epoxy resin
The epoxy resin composition used in 2 parts was applied onto release paper using a reverse roll coater to prepare a resin film. Next, using the same carbon fiber as in Example 1, a prepreg having a carbon fiber areal weight of 125 g / m 2 and a fiber content of 87% by weight was produced in the same manner as in Example 1. As a result, a prepreg with ΔVr / Vr = 1.4 was obtained. The winding peeling index of this prepreg was 60. A tubular body was produced using this prepreg, and the drapeability was high and the workability was good. Further, a cross-section observation and a bending test were carried out on this tubular body, but there were few voids, the bending fracture load average value was 1160 N, and C.V.
V. The value was 1.6%.

【0054】(比較例1)実施例2と同一のエポキシ樹
脂組成物をリバースロールコーターを用いて離型紙上に
塗布し、樹脂フィルムを作成した。次に、炭素繊維”ト
レカ”(登録商標、東レ(株)製、引張弾性率436G
Pa、解撚糸)を一方向に引き揃え、均一に開繊した
後、前述の樹脂フィルムを引き揃えた炭素繊維の上下に
配置し、ホットメルト法にてプリプレグを作製した。そ
の結果、炭素繊維目付が50g/m2、繊維含有率を6
7重量%であり、ΔVr/Vr=1.0とするプリプレ
グを得た。巻剥がれ指数は96であった。このプリプレ
グを用い管状体の作製を行ったが、ドレープ性低く、作
業性不良であった。また、この管状体について、断面観
察および曲げ試験を行ったが、ボイド多く、曲げ破壊荷
重平均値が1100Nであり、バラツキを示すC.V.
値が9.7%であった。
Comparative Example 1 The same epoxy resin composition as in Example 2 was applied onto release paper using a reverse roll coater to form a resin film. Next, carbon fiber "Torayca" (registered trademark, manufactured by Toray Industries, Inc., tensile elastic modulus 436G
(Pa, untwisted yarn) was aligned in one direction and uniformly opened, and then the above-mentioned resin film was placed above and below the aligned carbon fibers to prepare a prepreg by a hot melt method. As a result, the carbon fiber areal weight is 50 g / m 2 and the fiber content is 6
A prepreg having a content of 7% by weight and ΔVr / Vr = 1.0 was obtained. The roll peeling index was 96. A tubular body was produced using this prepreg, but the drapeability was low and the workability was poor. In addition, a cross-section observation and a bending test were performed on this tubular body, and it was found that the number of voids was large, the bending fracture load average value was 1100 N, and C.V. V.
The value was 9.7%.

【0055】(比較例2)“エピコート”1001
(登録商標、ジャパンエポキシレジン株式会社製、ビス
フェノールA型エポキシ樹脂、2官能、エポキシ当量4
50〜500)をエポキシ樹脂100部に対しを50
部、“エピコート”1009 (登録商標、ジャパンエ
ポキシレジン株式会社製、ビスフェノールA型エポキシ
樹脂、2官能、エポキシ当量2400〜3300)をエ
ポキシ樹脂100部に対しを30部用いたエポキシ樹脂
組成物をリバースロールコーターを用いて離型紙上に塗
布し、樹脂フィルムを作成した。次に、炭素繊維”トレ
カ”(登録商標、東レ(株)製、引張弾性率377GP
a、解撚糸)を用い、炭素繊維目付を150g/m2
繊維含有率を70重量%とするプリプレグを、比較例1
と同様にして作製した。その結果、ΔVr/Vr=1.
6となるプリプレグを得た。巻剥がれ指数は56であっ
た。このプリプレグを用い管状体の作製を行ったが、接
着力高く、作業性良好であった。また、この管状体につ
いて、断面観察および曲げ試験を行ったが、ボイド多
く、曲げ破壊荷重平均値が970Nであり、バラツキを
示すC.V.値が10.3%であった。
(Comparative Example 2) "Epicoat" 1001
(Registered trademark, Japan Epoxy Resin Co., Ltd., bisphenol A type epoxy resin, bifunctional, epoxy equivalent 4
50 to 500) to 50 parts of epoxy resin
Part, "Epicoat" 1009 (registered trademark, Japan Epoxy Resin Co., Ltd., bisphenol A type epoxy resin, bifunctional, epoxy equivalent 2400-3300) is used to reverse the epoxy resin composition using 30 parts per 100 parts of the epoxy resin. A roll coater was used to apply it on release paper to form a resin film. Next, carbon fiber "Torayca" (registered trademark, manufactured by Toray Industries, Inc., tensile elastic modulus 377GP
a, untwisted yarn), carbon fiber areal weight is 150 g / m 2 ,
A prepreg having a fiber content of 70% by weight was used in Comparative Example 1
Was prepared in the same manner as in. As a result, ΔVr / Vr = 1.
A prepreg of 6 was obtained. The roll peeling index was 56. A tubular body was produced using this prepreg, and the adhesive strength was high and the workability was good. In addition, a cross-section observation and a bending test were performed on this tubular body, but it was found that the number of voids was large and the bending fracture load average value was 970 N. V. The value was 10.3%.

【0056】(比較例3)“エピコート”1009
(登録商標、ジャパンエポキシレジン株式会社製、ビス
フェノールA型エポキシ樹脂、2官能、エポキシ当量2
400〜3300)をエポキシ樹脂100部に対しを1
4部用いたエポキシ樹脂組成物をリバースロールコータ
ーを用いて離型紙上に塗布し、樹脂フィルムを作成し
た。次に、比較例2と同一の炭素繊維を用い、炭素繊維
目付を75g/m2、繊維含有率を73重量%とするプ
リプレグを、比較例1と同様にして作製した。その結
果、ΔVr/Vr=0.9となるプリプレグを得た。巻
剥がれ指数は124であった。このプリプレグを用い管
状体の作製を行ったが、接着力低く、作業性不良であっ
た。また、この管状体について、断面観察および曲げ試
験を行ったが、ボイド多く、曲げ破壊荷重平均値が11
90Nであり、バラツキを示すC.V.値が6.7%で
あった。
(Comparative Example 3) "Epicoat" 1009
(Registered trademark, Japan Epoxy Resin Co., Ltd., bisphenol A type epoxy resin, bifunctional, epoxy equivalent 2
400-3300) to 1 part for 100 parts of epoxy resin
The epoxy resin composition used in an amount of 4 parts was applied onto release paper using a reverse roll coater to form a resin film. Next, using the same carbon fiber as in Comparative Example 2, a prepreg having a carbon fiber areal weight of 75 g / m 2 and a fiber content of 73 wt% was prepared in the same manner as in Comparative Example 1. As a result, a prepreg with ΔVr / Vr = 0.9 was obtained. The roll peeling index was 124. A tubular body was produced using this prepreg, but the adhesive strength was low and the workability was poor. In addition, a cross-section observation and a bending test were performed on this tubular body, but it was found that there were many voids and the bending fracture load average value was 11
C. 90 N, which shows variations. V. The value was 6.7%.

【0057】(比較例4)実施例4と同一のエポキシ樹
脂組成物をリバースロールコーターを用いて離型紙上に
塗布し、樹脂フィルムを作成した。次に、炭素繊維”ト
レカ”(登録商標、東レ(株)製、引張弾性率490G
Pa、解撚糸)を用い、炭素繊維目付を100g/
2、繊維含有率を76重量%とするプリプレグを、比
較例1と同様にして作製した。その結果、ΔVr/Vr
=1.0となるプリプレグを得た。巻剥がれ指数は35
6であった。このプリプレグを用い管状体の作製を行っ
たが、接着力低く、安定した巻きつけが出来なかった。
(Comparative Example 4) The same epoxy resin composition as in Example 4 was applied onto release paper using a reverse roll coater to prepare a resin film. Next, carbon fiber "Torayca" (registered trademark, manufactured by Toray Industries, Inc., tensile elastic modulus 490G
Pa, untwisted yarn) and carbon fiber areal weight of 100 g /
A prepreg having m 2 and a fiber content of 76% by weight was produced in the same manner as in Comparative Example 1. As a result, ΔVr / Vr
A prepreg of 1.0 was obtained. Unwinding index is 35
It was 6. A tubular body was produced using this prepreg, but the adhesive strength was low and stable winding was not possible.

【0058】(比較例5)実施例2と同一のエポキシ樹
脂組成物をリバースロールコーターを用いて離型紙上に
塗布し、樹脂フィルムを作成した。次に、比較例2と同
一の炭素繊維を用い、炭素繊維目付を116g/m2
繊維含有率を80重量%とするプリプレグを、比較例1
と同様にして作製した。その結果、ΔVr/Vr=1.
1となるプリプレグを得た。巻剥がれ指数は288であ
った。このプリプレグを用い管状体の作製を行ったが、
接着力低く、作業性不良であった。また、この管状体に
ついて、断面観察および曲げ試験を行ったが、ボイド多
く、曲げ破壊荷重平均値が1210Nであり、バラツキ
を示すC.V.値が8.8%であった。
(Comparative Example 5) The same epoxy resin composition as in Example 2 was applied onto release paper using a reverse roll coater to prepare a resin film. Next, using the same carbon fiber as in Comparative Example 2, the carbon fiber areal weight is 116 g / m 2 ,
A prepreg having a fiber content of 80% by weight was used in Comparative Example 1
Was prepared in the same manner as in. As a result, ΔVr / Vr = 1.
A prepreg of 1 was obtained. The roll peeling index was 288. A tubular body was produced using this prepreg,
The adhesive strength was low and the workability was poor. In addition, a cross-section observation and a bending test were performed on this tubular body, and it was found that the voids were large and the bending fracture load average value was 1210 N, which showed variation. V. The value was 8.8%.

【0059】(比較例6)実施例6と同一のエポキシ樹
脂組成物をリバースロールコーターを用いて離型紙上に
塗布し、樹脂フィルムを作成した。次に、比較例1と同
一の炭素繊維を用い、炭素繊維目付を125g/m2
繊維含有率を87重量%とするプリプレグを、比較例1
と同様にして作製した。その結果、ΔVr/Vr=0.
8となるプリプレグを得た。巻剥がれ指数は400であ
った。このプリプレグを用い管状体の作製を行ったが、
接着力低く、巻きつけ成形が出来なかった。
(Comparative Example 6) The same epoxy resin composition as in Example 6 was applied onto release paper using a reverse roll coater to prepare a resin film. Next, using the same carbon fiber as in Comparative Example 1, the carbon fiber areal weight is 125 g / m 2 ,
A prepreg having a fiber content of 87% by weight was used in Comparative Example 1
Was prepared in the same manner as in. As a result, ΔVr / Vr = 0.
A prepreg of 8 was obtained. The roll peeling index was 400. A tubular body was produced using this prepreg,
The adhesive strength was low, and winding molding was not possible.

【0060】[0060]

【表1】 [Table 1]

【0061】表1から明らかなように、比較例1〜6の
ものに比して実施例1〜6のものは、管状体の作製にお
いて、巻き付け作業中に剥がれを生じず、かつ、硬化後
の成形体にボイドが少なく、硬化物物性においてバラツ
キが小さいという特性を有することがわかる。
As is clear from Table 1, in Examples 1 to 6 as compared with those in Comparative Examples 1 to 6, peeling did not occur during the winding operation in the production of the tubular body and after curing. It can be seen that the molded body of 1 has the characteristics of few voids and little variation in the physical properties of the cured product.

【0062】[0062]

【発明の効果】本発明によれば、プリプレグ巻き付け作
業時に作業効率が低下すること無く、かつ硬化物にボイ
ドが少なく、物性にバラツキの少ないプリプレグを提供
することが可能となる。
According to the present invention, it is possible to provide a prepreg in which the work efficiency does not decrease during winding work of the prepreg, the cured product has few voids, and the physical properties are less varied.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4F072 AA04 AA07 AA09 AB10 AC01 AD28 AE01 AG03 AG12 AG22 AH06 AH12 AH18 AH48 AJ03 AK05 AL03 AL09 4F205 AA39 AD02 AD16 AM32 HA06 HA14 HA33 HA45 HB01 HC17 HT02 4J002 CD001 CD051 DA016 FA046 FD147    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 4F072 AA04 AA07 AA09 AB10 AC01                       AD28 AE01 AG03 AG12 AG22                       AH06 AH12 AH18 AH48 AJ03                       AK05 AL03 AL09                 4F205 AA39 AD02 AD16 AM32 HA06                       HA14 HA33 HA45 HB01 HC17                       HT02                 4J002 CD001 CD051 DA016 FA046                       FD147

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】強化繊維に樹脂を含浸させてなるプリプレ
グにおいて、該強化繊維の重量割合が67〜87重量%
であり、かつ、該プリプレグの全厚みをT[mm]とす
ると、該プリプレグの少なくとも表面側の表層厚み0.
1T[mm]部分の樹脂体積含有率ΔVrが、下記式
(1)を満たすことを特徴とするプリプレグ。 1.2 ≦ ΔVr/Vr ≦ 1.5・・・(1) 式中、ΔVr:プリプレグの全厚みT[mm]に対する
表層厚み0.1T[mm]部分における樹脂体積含有率
を示す。 Vr:プリプレグ全体の樹脂体積含有率を示す。
1. A prepreg obtained by impregnating reinforcing fibers with a resin, wherein the weight ratio of the reinforcing fibers is 67 to 87% by weight.
And the total thickness of the prepreg is T [mm], the surface layer thickness of at least the surface side of the prepreg is 0.
A prepreg characterized in that a resin volume content ΔVr of a 1 T [mm] portion satisfies the following formula (1). 1.2 ≤ ΔVr / Vr ≤ 1.5 (1) In the formula, ΔVr is the resin volume content in the surface layer thickness 0.1T [mm] portion with respect to the total thickness T [mm] of the prepreg. Vr: Shows the resin volume content of the entire prepreg.
【請求項2】該プリプレグの厚みT[mm]に対する、
表裏両面それぞれの表層厚み0.1T[mm]部分にお
ける樹脂体積含有率ΔVrが、前記式(1)を満たすこ
とを特徴とする、請求項1に記載のプリプレグ。
2. The thickness T [mm] of the prepreg,
The prepreg according to claim 1, characterized in that the resin volume content ΔVr in the surface layer thickness 0.1T [mm] portion of each of the front and back surfaces satisfies the formula (1).
【請求項3】該強化繊維が、300〜800GPaの範
囲の引張弾性率を有するものであることを特徴とする請
求項1または2に記載のプリプレグ。
3. The prepreg according to claim 1, wherein the reinforcing fiber has a tensile elastic modulus in the range of 300 to 800 GPa.
【請求項4】該強化繊維の目付が、10〜150g/m
2であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記
載のプリプレグ。
4. The basis weight of the reinforcing fiber is 10 to 150 g / m.
The prepreg according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is 2.
【請求項5】該強化繊維が、炭素繊維であることを特徴
とする請求項1〜4のいずれかに記載のプリプレグ。
5. The prepreg according to claim 1, wherein the reinforcing fiber is a carbon fiber.
【請求項6】該樹脂が、エポキシ樹脂および硬化剤を含
んでなるエポキシ樹脂組成物であることを特徴とする請
求項1〜5のいずれかに記載のプリプレグ。
6. The prepreg according to claim 1, wherein the resin is an epoxy resin composition containing an epoxy resin and a curing agent.
【請求項7】該エポキシ樹脂が、エポキシ当量が450
以上の高分子量2官能エポキシ樹脂を、全エポキシ樹脂
100重量%に対して、15〜70重量%含有するもの
であることを特徴とする請求項6に記載のプリプレグ。
7. The epoxy resin has an epoxy equivalent of 450.
The prepreg according to claim 6, wherein the high molecular weight bifunctional epoxy resin is contained in an amount of 15 to 70% by weight based on 100% by weight of the total epoxy resin.
【請求項8】請求項1〜7のいずれかに記載のプリプレ
グを加熱硬化してなることを特徴とする繊維強化複合材
料。
8. A fiber-reinforced composite material obtained by heat-curing the prepreg according to claim 1.
【請求項9】該繊維強化複合材料が、管状体である請求
項8に記載の繊維強化複合材料。
9. The fiber-reinforced composite material according to claim 8, wherein the fiber-reinforced composite material is a tubular body.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012051989A (en) * 2010-08-31 2012-03-15 Sumitomo Bakelite Co Ltd Prepreg, substrate, and semiconductor device
JP2017538830A (en) * 2014-12-18 2017-12-28 サイテック インダストリーズ インコーポレイテッド Modified resin system suitable for liquid resin injection

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