JP2006281548A - 可視光硬化性繊維強化樹脂複合材の成形方法 - Google Patents
可視光硬化性繊維強化樹脂複合材の成形方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006281548A JP2006281548A JP2005103243A JP2005103243A JP2006281548A JP 2006281548 A JP2006281548 A JP 2006281548A JP 2005103243 A JP2005103243 A JP 2005103243A JP 2005103243 A JP2005103243 A JP 2005103243A JP 2006281548 A JP2006281548 A JP 2006281548A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- visible light
- prepreg
- light curable
- resin
- laminated
- 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
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 239000000805 composite resin Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 238000000465 moulding Methods 0.000 title claims description 26
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 38
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 38
- 238000005056 compaction Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 25
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 25
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 6
- 239000004850 liquid epoxy resins (LERs) Substances 0.000 claims description 5
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 abstract description 9
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 25
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 18
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 description 15
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical class I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 9
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 8
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 8
- 239000003733 fiber-reinforced composite Substances 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 5
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 5
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 5
- AHHWIHXENZJRFG-UHFFFAOYSA-N oxetane Chemical compound C1COC1 AHHWIHXENZJRFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 4
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 3
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 3
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 3
- -1 m-xylylene Chemical group 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 description 3
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 3
- HIXDQWDOVZUNNA-UHFFFAOYSA-N 2-(3,4-dimethoxyphenyl)-5-hydroxy-7-methoxychromen-4-one Chemical compound C=1C(OC)=CC(O)=C(C(C=2)=O)C=1OC=2C1=CC=C(OC)C(OC)=C1 HIXDQWDOVZUNNA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 2
- PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N bisphenol F Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1CC1=CC=C(O)C=C1 PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N diphenyl Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 2
- 238000009787 hand lay-up Methods 0.000 description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- IWDCLRJOBJJRNH-UHFFFAOYSA-N p-cresol Chemical compound CC1=CC=C(O)C=C1 IWDCLRJOBJJRNH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 2
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 2
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 2
- UNMJLQGKEDTEKJ-UHFFFAOYSA-N (3-ethyloxetan-3-yl)methanol Chemical compound CCC1(CO)COC1 UNMJLQGKEDTEKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLQMSBJFLQPLIJ-UHFFFAOYSA-N (3-methyloxetan-3-yl)methanol Chemical compound OCC1(C)COC1 NLQMSBJFLQPLIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LRIUTQPZISVIHK-FNORWQNLSA-N (3e)-tetradeca-1,3-diene Chemical compound CCCCCCCCCC\C=C\C=C LRIUTQPZISVIHK-FNORWQNLSA-N 0.000 description 1
- CCEFMUBVSUDRLG-KXUCPTDWSA-N (4R)-limonene 1,2-epoxide Natural products C1[C@H](C(=C)C)CC[C@@]2(C)O[C@H]21 CCEFMUBVSUDRLG-KXUCPTDWSA-N 0.000 description 1
- RBACIKXCRWGCBB-UHFFFAOYSA-N 1,2-Epoxybutane Chemical compound CCC1CO1 RBACIKXCRWGCBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SUDVPELGFZKOMD-UHFFFAOYSA-N 1,2-di(propan-2-yl)thioxanthen-9-one Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=C(C(C)C)C(C(C)C)=CC=C3SC2=C1 SUDVPELGFZKOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WEEGYLXZBRQIMU-UHFFFAOYSA-N 1,8-cineole Natural products C1CC2CCC1(C)OC2(C)C WEEGYLXZBRQIMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HECLRDQVFMWTQS-RGOKHQFPSA-N 1755-01-7 Chemical compound C1[C@H]2[C@@H]3CC=C[C@@H]3[C@@H]1C=C2 HECLRDQVFMWTQS-RGOKHQFPSA-N 0.000 description 1
- NQFUSWIGRKFAHK-UHFFFAOYSA-N 2,3-epoxypinane Chemical compound CC12OC1CC1C(C)(C)C2C1 NQFUSWIGRKFAHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BTJPUDCSZVCXFQ-UHFFFAOYSA-N 2,4-diethylthioxanthen-9-one Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC(CC)=CC(CC)=C3SC2=C1 BTJPUDCSZVCXFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LCHAFMWSFCONOO-UHFFFAOYSA-N 2,4-dimethylthioxanthen-9-one Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC(C)=CC(C)=C3SC2=C1 LCHAFMWSFCONOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- STMDPCBYJCIZOD-UHFFFAOYSA-N 2-(2,4-dinitroanilino)-4-methylpentanoic acid Chemical compound CC(C)CC(C(O)=O)NC1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1[N+]([O-])=O STMDPCBYJCIZOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BBBUAWSVILPJLL-UHFFFAOYSA-N 2-(2-ethylhexoxymethyl)oxirane Chemical compound CCCCC(CC)COCC1CO1 BBBUAWSVILPJLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YSUQLAYJZDEMOT-UHFFFAOYSA-N 2-(butoxymethyl)oxirane Chemical compound CCCCOCC1CO1 YSUQLAYJZDEMOT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HHRACYLRBOUBKM-UHFFFAOYSA-N 2-[(4-tert-butylphenoxy)methyl]oxirane Chemical compound C1=CC(C(C)(C)C)=CC=C1OCC1OC1 HHRACYLRBOUBKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KUAUJXBLDYVELT-UHFFFAOYSA-N 2-[[2,2-dimethyl-3-(oxiran-2-ylmethoxy)propoxy]methyl]oxirane Chemical compound C1OC1COCC(C)(C)COCC1CO1 KUAUJXBLDYVELT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCDADJXRUCOCJE-UHFFFAOYSA-N 2-chlorothioxanthen-9-one Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC(Cl)=CC=C3SC2=C1 ZCDADJXRUCOCJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MPGABYXKKCLIRW-UHFFFAOYSA-N 2-decyloxirane Chemical compound CCCCCCCCCCC1CO1 MPGABYXKKCLIRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AAMHBRRZYSORSH-UHFFFAOYSA-N 2-octyloxirane Chemical compound CCCCCCCCC1CO1 AAMHBRRZYSORSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KTALPKYXQZGAEG-UHFFFAOYSA-N 2-propan-2-ylthioxanthen-9-one Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC(C(C)C)=CC=C3SC2=C1 KTALPKYXQZGAEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CXURGFRDGROIKG-UHFFFAOYSA-N 3,3-bis(chloromethyl)oxetane Chemical compound ClCC1(CCl)COC1 CXURGFRDGROIKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVGLUKRYMXEQAH-UHFFFAOYSA-N 3,3-dimethyloxetane Chemical compound CC1(C)COC1 RVGLUKRYMXEQAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YRNCACXJEDBLDE-UHFFFAOYSA-N 3-(methoxymethyl)-3-methyloxetane Chemical compound COCC1(C)COC1 YRNCACXJEDBLDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BIDWUUDRRVHZLQ-UHFFFAOYSA-N 3-ethyl-3-(2-ethylhexoxymethyl)oxetane Chemical compound CCCCC(CC)COCC1(CC)COC1 BIDWUUDRRVHZLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JUXZNIDKDPLYBY-UHFFFAOYSA-N 3-ethyl-3-(phenoxymethyl)oxetane Chemical compound C=1C=CC=CC=1OCC1(CC)COC1 JUXZNIDKDPLYBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVWGMVUREJDENQ-UHFFFAOYSA-N 3-ethyl-3-[2-[2-(3-ethyloxetan-3-yl)ethoxy]ethyl]oxetane Chemical compound C(C)C1(COC1)CCOCCC1(COC1)CC BVWGMVUREJDENQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LMIOYAVXLAOXJI-UHFFFAOYSA-N 3-ethyl-3-[[4-[(3-ethyloxetan-3-yl)methoxymethyl]phenyl]methoxymethyl]oxetane Chemical compound C=1C=C(COCC2(CC)COC2)C=CC=1COCC1(CC)COC1 LMIOYAVXLAOXJI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OECTYKWYRCHAKR-UHFFFAOYSA-N 4-vinylcyclohexene dioxide Chemical compound C1OC1C1CC2OC2CC1 OECTYKWYRCHAKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FDWQGNULGGFFDP-UHFFFAOYSA-N 5-ethenyl-7-oxabicyclo[4.1.0]heptane Chemical compound C=CC1CCCC2OC12 FDWQGNULGGFFDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FIEKVYPYFQSFTP-UHFFFAOYSA-N 6-methyl-7-oxabicyclo[4.1.0]heptane Chemical compound C1CCCC2OC21C FIEKVYPYFQSFTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NHJIDZUQMHKGRE-UHFFFAOYSA-N 7-oxabicyclo[4.1.0]heptan-4-yl 2-(7-oxabicyclo[4.1.0]heptan-4-yl)acetate Chemical compound C1CC2OC2CC1OC(=O)CC1CC2OC2CC1 NHJIDZUQMHKGRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CAKHDJPNOKXIED-UHFFFAOYSA-N 7-oxabicyclo[4.1.0]heptan-5-ylmethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCC1CCCC2OC12 CAKHDJPNOKXIED-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VFRMHQBLJXEIDL-UHFFFAOYSA-N C1(CC2C(CC1)O2)CCCCCOC(=O)C1CC2C(CC1)O2 Chemical compound C1(CC2C(CC1)O2)CCCCCOC(=O)C1CC2C(CC1)O2 VFRMHQBLJXEIDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 0 CCC=C(C=CCC(C)C)Ic1ccc(**(C)C)cc1 Chemical compound CCC=C(C=CCC(C)C)Ic1ccc(**(C)C)cc1 0.000 description 1
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N Epichlorohydrin Chemical compound ClCC1CO1 BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- GXBYFVGCMPJVJX-UHFFFAOYSA-N Epoxybutene Chemical compound C=CC1CO1 GXBYFVGCMPJVJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CCEFMUBVSUDRLG-XNWIYYODSA-N Limonene-1,2-epoxide Chemical compound C1[C@H](C(=C)C)CCC2(C)OC21 CCEFMUBVSUDRLG-XNWIYYODSA-N 0.000 description 1
- FQYUMYWMJTYZTK-UHFFFAOYSA-N Phenyl glycidyl ether Chemical compound C1OC1COC1=CC=CC=C1 FQYUMYWMJTYZTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GHMLBKRAJCXXBS-UHFFFAOYSA-N Resorcinol Natural products OC1=CC=CC(O)=C1 GHMLBKRAJCXXBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018286 SbF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- AWMVMTVKBNGEAK-UHFFFAOYSA-N Styrene oxide Chemical compound C1OC1C1=CC=CC=C1 AWMVMTVKBNGEAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000010724 Wisteria floribunda Nutrition 0.000 description 1
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 1
- NQFUSWIGRKFAHK-BDNRQGISSA-N alpha-Pinene epoxide Natural products C([C@@H]1O[C@@]11C)[C@@H]2C(C)(C)[C@H]1C2 NQFUSWIGRKFAHK-BDNRQGISSA-N 0.000 description 1
- 229930006723 alpha-pinene oxide Natural products 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 description 1
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 1
- IDSLNGDJQFVDPQ-UHFFFAOYSA-N bis(7-oxabicyclo[4.1.0]heptan-4-yl) hexanedioate Chemical compound C1CC2OC2CC1OC(=O)CCCCC(=O)OC1CC2OC2CC1 IDSLNGDJQFVDPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- UIZLQMLDSWKZGC-UHFFFAOYSA-N cadmium helium Chemical compound [He].[Cd] UIZLQMLDSWKZGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- ZWAJLVLEBYIOTI-UHFFFAOYSA-N cyclohexene oxide Chemical compound C1CCCC2OC21 ZWAJLVLEBYIOTI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FWFSEYBSWVRWGL-UHFFFAOYSA-N cyclohexene oxide Natural products O=C1CCCC=C1 FWFSEYBSWVRWGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000009730 filament winding Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000001624 naphthyl group Chemical group 0.000 description 1
- PQZJTHGEFIQMCO-UHFFFAOYSA-N oxetan-2-ylmethanol Chemical compound OCC1CCO1 PQZJTHGEFIQMCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000016 photochemical curing Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 1
- YRHRIQCWCFGUEQ-UHFFFAOYSA-N thioxanthen-9-one Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3SC2=C1 YRHRIQCWCFGUEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AAAQKTZKLRYKHR-UHFFFAOYSA-N triphenylmethane Chemical compound C1=CC=CC=C1C(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 AAAQKTZKLRYKHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
- B29C70/38—Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
- B29C70/386—Automated tape laying [ATL]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
- B29C43/22—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of indefinite length
- B29C43/30—Making multilayered or multicoloured articles
- B29C43/305—Making multilayered articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
- B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
- B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
- B29C35/0805—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
- B29C2035/0833—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using actinic light
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
- B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
- B29K2105/0809—Fabrics
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
- B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
- B29K2105/0854—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns in the form of a non-woven mat
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Robotics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
【課題】可視光硬化プリプレグの粘着性を制御して生産性のよい可視光硬化繊維強化樹脂複合材の成形方法を提供する。
【解決手段】暗室でカチオン重合性化合物を含み所定温度以下で粘着性のないように調整された可視光硬化性樹脂が含浸された可視光硬化プリプレグを遮光性ボックス(暗箱)からなるカートリッジに充填し(P1)、カートリッジを自動積層装置に装填する(P2)。その後、自動積層装置が、カートリッジからプリプレグをフィードして取り出し(S1)、加熱されたコンパクションローラとの接触により加熱してタック性(粘着性)を付与し(S2)、コンパクションローラによりプリプレグを成形治具上に押圧して積層し(S3)、可視光ランプにより積層されたプリプレグに可視光を照射し硬化させる(S4)。S1〜S4を繰り返して多層に積層する。
【選択図】図1
【解決手段】暗室でカチオン重合性化合物を含み所定温度以下で粘着性のないように調整された可視光硬化性樹脂が含浸された可視光硬化プリプレグを遮光性ボックス(暗箱)からなるカートリッジに充填し(P1)、カートリッジを自動積層装置に装填する(P2)。その後、自動積層装置が、カートリッジからプリプレグをフィードして取り出し(S1)、加熱されたコンパクションローラとの接触により加熱してタック性(粘着性)を付与し(S2)、コンパクションローラによりプリプレグを成形治具上に押圧して積層し(S3)、可視光ランプにより積層されたプリプレグに可視光を照射し硬化させる(S4)。S1〜S4を繰り返して多層に積層する。
【選択図】図1
Description
本発明は、可視光硬化性樹脂が含浸された繊維強化樹脂複合材の成形方法に関する。
従来、市販されている光(可視光)硬化プリプレグは、一般用途(ガラス強化繊維または有機強化繊維)でハンドレイアップ用に限定されており、自動積層用に開発されたものがなかった。
特許文献1及び特許文献2には、炭素繊維を強化繊維とした光(可視光)硬化複合材が、樹脂及びその反応機構を含めて記載されているが、自動積層成形法に関するものではない。
炭素繊維を強化繊維とした光(可視光)硬化複合材の成形法は、特許文献3の中で、実施例として積層終了後、光(実施例では紫外線を使用)を照射して硬化させている。この時使用される材料は、ハンドレイアップの場合は、プリプレグであり、フィラメントワインディング成形の場合は、糸に樹脂を含浸後糸を巻きつけており、いずれの場合も、樹脂はタック性(粘着性)のあるWETタイプである。
特開平8-57971号公報
特開2001-2760号公報
特開平11-193322号公報
特開平11-263804号公報
大背戸浩樹、田中剛、富岡伸之、荒井信之(東レ)、中村裕之(富士重工業) 可視光硬化マトリックス樹脂の研究 第29回複合材料シンポジウム(2004年) 講演要旨集P91-92
特許文献1及び特許文献2には、炭素繊維を強化繊維とした光(可視光)硬化複合材が、樹脂及びその反応機構を含めて記載されているが、自動積層成形法に関するものではない。
炭素繊維を強化繊維とした光(可視光)硬化複合材の成形法は、特許文献3の中で、実施例として積層終了後、光(実施例では紫外線を使用)を照射して硬化させている。この時使用される材料は、ハンドレイアップの場合は、プリプレグであり、フィラメントワインディング成形の場合は、糸に樹脂を含浸後糸を巻きつけており、いずれの場合も、樹脂はタック性(粘着性)のあるWETタイプである。
従来より、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維などの強化繊維に熱硬化性又は熱可塑性のマトリックス樹脂が含浸されたプレプリグが、産業界で広く用いられている。例えば、熱硬化性のマトリックス樹脂を採用した熱硬化型プレプリグによって航空機翼の外板を成形する場合には、未硬化の状態の成形用中間基材であるプレプリグを所定の大きさに切り取って外板表面形状を有する成形治具上に積層し、オートクレーブで加圧・加熱して硬化成形しているために、コスト高、成形熱歪等の課題がある。
また近年では、これらの問題点を考慮して、自動積層法、加熱を必要としない成形法が開発されている。自動積層法については熱硬化及び熱可塑型プリプレグに関するもの、加熱を必要としない成形法については光硬化型プリプレグが開発されているが、ハンドレイアップに限定されているのが現状で、自動積層で光(可視光)硬化複合材料を成形する方法は開発されていない。
また、光硬化プレプリグの自動積層において、含浸した樹脂が常時タック性(粘着性)のあるWETタイプであるプレプリグを自動積層用として用いる場合は、プレプリグが自動積層装置中のガイド等を通過する時にガイドに粘着してしまうという問題があり、少なくともプレプリグの片面には離型紙または離型フィルムが必要となる。
また近年では、これらの問題点を考慮して、自動積層法、加熱を必要としない成形法が開発されている。自動積層法については熱硬化及び熱可塑型プリプレグに関するもの、加熱を必要としない成形法については光硬化型プリプレグが開発されているが、ハンドレイアップに限定されているのが現状で、自動積層で光(可視光)硬化複合材料を成形する方法は開発されていない。
また、光硬化プレプリグの自動積層において、含浸した樹脂が常時タック性(粘着性)のあるWETタイプであるプレプリグを自動積層用として用いる場合は、プレプリグが自動積層装置中のガイド等を通過する時にガイドに粘着してしまうという問題があり、少なくともプレプリグの片面には離型紙または離型フィルムが必要となる。
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、可視光硬化プリプレグの粘着性を積層直前に制御して積層し、可視光を照射して硬化させるという、自動積層で生産性のよい可視光硬化繊維強化樹脂複合材の成形方法を提供することを課題とする。
以上の課題を解決するための発明は、カチオン重合性化合物を含み所定温度以下で粘着性のないように調整された可視光硬化性樹脂が含浸された可視光硬化プリプレグを加熱し軟化させて粘着性を持たせコンパクションローラにより成形治具上に押圧して積層し、一層積層するごとに可視光を当てて硬化させることを特徴とする可視光硬化性繊維強化樹脂複合材の成形方法である。
本発明によれば、カチオン重合性化合物を含み所定温度以下で粘着性のないように調整された可視光硬化性樹脂が含浸されたプリプレグを加熱し軟化させて粘着性を持たせコンパクションローラにより成形治具上に押圧して積層するので、積層する直前にタック性(粘着性)を付与することができ、離型紙または離型フィルムが不要であるとともに、材料が自動積層装置中のガイド等を通過する場合にガイドに粘着しないという効果がある。
また本発明によれば、一層積層するごとに可視光を当てて硬化させるので、炭素繊維の様な可視光を通さない強化繊維を使用していても硬化させやすく、厚さに対する制限が少ないという効果がある。
プリプレグへの粘着性の付与は、積層する直前に加熱することにより行う。そのため、成形室の環境を一定の範囲の温度、湿度に保つ必要がないという効果がある。
また本発明によれば、一層積層するごとに可視光を当てて硬化させるので、炭素繊維の様な可視光を通さない強化繊維を使用していても硬化させやすく、厚さに対する制限が少ないという効果がある。
プリプレグへの粘着性の付与は、積層する直前に加熱することにより行う。そのため、成形室の環境を一定の範囲の温度、湿度に保つ必要がないという効果がある。
以下に本発明の一実施の形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
図1は、本実施形態の可視光硬化性繊維強化樹脂複合材の成形方法を示すフローチャートである。図2は、本実施形態の成形方法に適用する自動積層装置の正面図である。自動積層装置10には、プレプリグ供給部11、積層成形部12、照光部13が構成される。プレプリグ供給部11には、プレプリグを収めたカートリッジ1が装填される。プレプリグ供給部11は遮光ボックス2により覆われており、カートリッジ1からプレプリグ3を取り出して積層成形部12に供給する。積層成形部12は、成形治具に押圧されるコンパクションローラを備えたユニットをエアシリンダ6により上下動させる構成を有する。照光部13には、可視光照射ランプ8が備えられる。
まず、含有する全エポキシ樹脂中、60wt%〜90wt%の固形エポキシ樹脂と40wt%〜10wt%の液状エポキシ樹脂が配合され、通常の積層作業環境温度である30℃以下では粘着性のないように調整された樹脂が含浸されたプレプリグを暗室で遮光性のボックス(暗箱)からなるカートリッジに充填する(工程P1)。
次に、工程P1で作製された可視光硬化プレプリグが充填されたカートリッジ1を自動積層装置10のプレプリグ供給部11に装填する(工程P2)。
次に、工程P1で作製された可視光硬化プレプリグが充填されたカートリッジ1を自動積層装置10のプレプリグ供給部11に装填する(工程P2)。
その後、自動積層装置10による自動積層形成工程S1〜S4が行われる。
まず、自動積層装置10のプレプリグ供給部11は、カートリッジ1からプリプレグ3をフィードしてカートリッジ1から取り出す(工程S1)。
まず、自動積層装置10のプレプリグ供給部11は、カートリッジ1からプリプレグ3をフィードしてカートリッジ1から取り出す(工程S1)。
次に、工程S1でカートリッジ1から取り出したプリプレグ3をコンパクションローラ4で加熱しタック性(粘着性)を付与する(工程S2)。このとき、コンパクションローラ4の温度を40℃〜150℃に加熱し、より好ましくは60℃〜80℃に加熱しておく。すなわち、本工程のプリプレグの加熱は、成形治具の表面とコンパクションローラ4との間にプリプレグ3を挟む時のコンパクションローラ4のプリプレグ3への接触により行う。
コンパクションローラ4によりプリプレグ3を成形治具上に押圧して積層する(工程S3)。
コンパクションローラ4によりプリプレグ3を成形治具上に押圧して積層する(工程S3)。
次に、自動積層装置10の照光部13は可視光ランプ8により、工程3で積層されたプリプレグに可視光を照射し硬化させる(工程S4)。この可視光は、工程S2で成形治具表面とコンパクションローラ4に接触したプレプリグ3に加圧直前に照射してもよい。このときの光(可視光)は、波長400nm〜500nm、照度0.1W/cm2〜10W/cm2、露光量0.1J/cm2〜30J/cm2とすることが好ましい。
以上で、1層目のプリプレグが積層成形される。
以上で、1層目のプリプレグが積層成形される。
次に、2層目以降のプリプレグ3に対し、一層毎に、工程S1から工程S4を行う。
自動積層装置は必要な層数に達したら自動積層形成工程を終了する。
自動積層装置は必要な層数に達したら自動積層形成工程を終了する。
(1)使用する可視光硬化プリプレグは、積層作業環境温度以下でタック性(粘着性)のないDRYタイプの樹脂が含浸されたプリプレグである。したがって、離型紙またはフィルムが不要である。また、自動積層する上で以下の点で有利である。
・可視光硬化プリプレグが自動積層装置に入る直前に離型紙または離型フィルムを除去する必要がない。
・可視光硬化プリプレグが自動積層装置中のガイド等を通過する場合にガイドに粘着しない。
(2)自動積層により一層積層するごとに可視光を当てて硬化させるので、炭素繊維の様な可視光を通さない強化繊維を使用していても硬化させやすく、厚さに対する制限が少ない。
(3)材料への粘着性の付与は、コンパクションローラで自動積層する直前に加熱することにより、瞬時に粘着性を付与する。そのため、成形室の環境を一定の範囲の温度、湿度に保つ必要がない。
(4)可視光硬化プリプレグは、自動積層される直前まで、遮光されているので、成形室を暗室化しなくとも、不必要に光硬化されることがない。
・可視光硬化プリプレグが自動積層装置に入る直前に離型紙または離型フィルムを除去する必要がない。
・可視光硬化プリプレグが自動積層装置中のガイド等を通過する場合にガイドに粘着しない。
(2)自動積層により一層積層するごとに可視光を当てて硬化させるので、炭素繊維の様な可視光を通さない強化繊維を使用していても硬化させやすく、厚さに対する制限が少ない。
(3)材料への粘着性の付与は、コンパクションローラで自動積層する直前に加熱することにより、瞬時に粘着性を付与する。そのため、成形室の環境を一定の範囲の温度、湿度に保つ必要がない。
(4)可視光硬化プリプレグは、自動積層される直前まで、遮光されているので、成形室を暗室化しなくとも、不必要に光硬化されることがない。
上記可視光硬化プリプレグに含浸させた樹脂としては、非特許文献1に記載の樹脂を用いるが、以下にその詳細を説明する。
30℃以下で粘着性がなく40〜150℃で粘着性が出る可視光硬化性樹脂であれば、全て使用できるが、本実施形態の可視光硬化プリプレグ用樹脂組成物は、下記の構成要素(A)、(B)、(C)を含み、構成要素(B)の配合量が構成要素(A)に対して0.01〜20重量%であり、構成要素(B)と構成要素(C)とのモル比が5/1〜0.2/1の割合である。
(A)カチオン重合性化合物
(B) 一般式(I)で表されるヨードニウム塩
・・・(I)
(式中、R1、R2は水素原子、アルキル基、アルコキシ基のいずれかを示し、それぞれのR1、R2は互いに同一であっても異なっていてもよい。また、R3、R4、R5、R6は 水素原子、アルキル基のいずれかを示し、それぞれのR3,R4,R5,R6は互いに同一であっても異なっていてもよい。さらに、XはSbF6、B(C6F5)4のいずれかを示す。)
(C)一般式(II)または(III)で表される増感剤
・・・(II)
(式中、R7はハロゲン原子を示す。)
・・・(III)
(式中、R8およびR9は水素原子、アルキル基のいずれかを示し、それぞれのR8、R9は互いに同一であっても異なっていてもよい。)
(A)カチオン重合性化合物
(B) 一般式(I)で表されるヨードニウム塩
(式中、R1、R2は水素原子、アルキル基、アルコキシ基のいずれかを示し、それぞれのR1、R2は互いに同一であっても異なっていてもよい。また、R3、R4、R5、R6は 水素原子、アルキル基のいずれかを示し、それぞれのR3,R4,R5,R6は互いに同一であっても異なっていてもよい。さらに、XはSbF6、B(C6F5)4のいずれかを示す。)
(C)一般式(II)または(III)で表される増感剤
(式中、R7はハロゲン原子を示す。)
(式中、R8およびR9は水素原子、アルキル基のいずれかを示し、それぞれのR8、R9は互いに同一であっても異なっていてもよい。)
本可視光硬化プリプレグ用樹脂組成物により、低エネルギーな可視光照射で繊維強化複合材料の内部や裏面まで短時間に硬化できる可視光硬化プリプレグ用樹脂組成物を提供することができる。
さらに、様々なカチオン重合性化合物の配合量を変えることで、樹脂の粘度制御やプリプレグの取り扱い性の改善効果が発現される。
さらに、様々なカチオン重合性化合物の配合量を変えることで、樹脂の粘度制御やプリプレグの取り扱い性の改善効果が発現される。
カチオン重合性化合物(A)としては、一般に知られているカチオン重合性基を有するモノマー、オリゴマーやポリマーであれば特に限定されないが、例えば、ビニル樹脂、エポキシ樹脂、ビシクロオルソエステル樹脂、スピロオルソカーボネート樹脂、オキセタン樹脂などを挙げることができる。
なかでも、耐熱性および可視光硬化性をより有する点からエポキシ樹脂またはオキセタン樹脂が好ましく用いられる。
なかでも、耐熱性および可視光硬化性をより有する点からエポキシ樹脂またはオキセタン樹脂が好ましく用いられる。
エポキシ樹脂としては、フェニルグリシジルエーテル、p−tert−ブチルフェニルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、1,2−ブチレンオキサイド、1,3−ブタジエンモノオキサイド、1,2−ドデシレンオキサイド、エピクロロヒドリン、1,2−エポキシデカン、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、スチレンオキサイド、シクロヘキセンオキサイド、リモネンオキサイド、α−ピネンオキサイド、3−メタクリロイルオキシメチルシクロヘキセンオキサイド、3−アクリロイルオキシメチルシクロヘキセンオキサイド、3−ビニルシクロヘキセンオキサイドなどの単官能のモノマー、1,1,3−テトラデカジエンジオキサイド、リモネンジオキサイド、4−ビニルシクロヘキセンジオキサイド、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、3,4−エポキシシクロヘキシルペンチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ジ(3,4−エポキシシクロヘキシル)アジペート、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、o−,m−,p−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、多価アルコールのポリグリシジルエーテル、信越シリコーン社製のK−62−722や東芝シリコーン社製のUV9300などのエポキシシリコーンのような多官能エポキシ樹脂などを挙げることができる。
オキセタン樹脂としては、3,3−ジメチルオキセタン、3,3−ビス(クロロメチル)オキセタン、2−ヒドロキシメチルオキセタン、3−メチル−3−オキセタンメタノール、3−メチル−3−メトキシメチルオキセタン、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、1,4−ビス{〔(3−エチル−3−オキセタニル)メトキシ〕メチル}ベンゼン、3−エチル−3−フェノキシメチルオキセタン、レゾルシノールビス(3−メチル−3−オキセタニルエチル)エーテル、m−キシリレンビス(3−エチル−3−オキセタニルエチルエーテル)、ジ[1−エチル(3−オキセタニル)] メチルエーテル、3−エチル−3−(2−エチルヘキシロキシメチル)オキセタン、3−エチル−3−{[3−(トリエトキシシリル)プロポキシ]メチル}オキセタン、オキセタニルシルセスキオキサン、フェノールノボラック型オキセタンなどを挙げることができる。これらエポキシ樹脂およびオキセタン樹脂は、単独もしくは2種以上を併用して用いても差し支えない。
樹脂の粘度制御やプリプレグの取り扱い性の改善を行うためには、エポキシ樹脂のなかでも、固形エポキシ樹脂と液状エポキシ樹脂を配合することが好ましく用いられる。含有する全エポキシ樹脂100wt%に対して、固形エポキシ樹脂が60wt%〜90wt%であることが好ましい。固形エポキシ樹脂が60wt%未満であると、液状エポキシ樹脂の配合量が多く、常温(〜30℃)で粘着性を有する恐れがあり、固形エポキシ樹脂が90wt%を超えると、液状エポキシ樹脂の配合量が少ないために、強化繊維への樹脂含浸性が悪くなる恐れがある。
樹脂の粘度制御やプリプレグの取り扱い性の改善を行うためには、エポキシ樹脂のなかでも、固形エポキシ樹脂と液状エポキシ樹脂を配合することが好ましく用いられる。含有する全エポキシ樹脂100wt%に対して、固形エポキシ樹脂が60wt%〜90wt%であることが好ましい。固形エポキシ樹脂が60wt%未満であると、液状エポキシ樹脂の配合量が多く、常温(〜30℃)で粘着性を有する恐れがあり、固形エポキシ樹脂が90wt%を超えると、液状エポキシ樹脂の配合量が少ないために、強化繊維への樹脂含浸性が悪くなる恐れがある。
用いられるヨードニウム塩(B)としては、上記一般式(I)で表されるヨードニウム塩である。
一般式(I)で表されるヨードニウム塩の具体例としては、下記の化合物などをあげることが出来、これらを単独または複数種併用して使用することができる。
なかでも、可視光硬化性がより高い一般式(IV)が好ましく用いられる。
一般式(I)で表されるヨードニウム塩の具体例としては、下記の化合物などをあげることが出来、これらを単独または複数種併用して使用することができる。
なかでも、可視光硬化性がより高い一般式(IV)が好ましく用いられる。
用いられる増感剤(C)は、上記一般式(II)または(III)で表される増感剤である。
一般式(II)または(III)で表されるヨードニウム塩の具体例としては、チオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントンなどの化合物を挙げることが出来、これらを単独または複数種併用して使用することができる。
一般式(II)または(III)で表されるヨードニウム塩の具体例としては、チオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントンなどの化合物を挙げることが出来、これらを単独または複数種併用して使用することができる。
ヨードニウム塩(B)の配合量は、好ましくはカチオン重合性化合物(A)に対して0.01〜20重量%であり、より好ましくは0.1重量%〜10重量%である。ヨードニウム塩(B)が0.01重量%未満であると可視光硬化プリプレグ用樹脂組成物の可視光硬化性が低下し、20重量%を超えると可視光硬化プリプレグ用樹脂組成物の硬化物の機械特性が低下する。
また、ヨードニウム塩(B)と増感剤(C)とのモル比は、5/1〜0.2/1の割合である必要があり、より好ましくは2/1〜0.5/1の割合である。ヨードニウム塩(B)と増感剤(C)とのモル比が5/1より高いと、可視光硬化プリプレグ用樹脂組成物の可視光硬化性が低下し、モル比0.2/1より低いと可視光硬化プリプレグ用樹脂組成物の硬化物の機械特性が低下する。さらに、この範囲のモル比とすることで、特許文献4における構成要件である多環芳香族化合物がなくとも、ヨードニウム塩(B)の光反応性を十分に向上させることが可能である。
可視光硬化プリプレグ用樹脂組成物は、波長404nm、照度5.0mW/cm2、露光量200mJ/cm2の可視光を照射したとき、「示差走査熱量分析により得られる反応率」が、好ましくは50%以上であり、より好ましくは70%以上である。
反応率が50%未満であると炭素繊維に含浸してなるプリプレグの硬化を行った場合、繊維強化複合材料の成形時に多大な可視光照射エネルギーが必要となり、また得られた繊維強化複合材料も耐熱性や力学特性が不十分なものとなる。
反応率が50%未満であると炭素繊維に含浸してなるプリプレグの硬化を行った場合、繊維強化複合材料の成形時に多大な可視光照射エネルギーが必要となり、また得られた繊維強化複合材料も耐熱性や力学特性が不十分なものとなる。
次に、プリプレグにつき補足する。
可視光硬化プリプレグ用樹脂組成物を強化繊維に含浸し、プリプレグを構成する。可視光硬化プリプレグ用樹脂組成物をメチルエチルケトン、メタノールなどの溶媒に溶解して低粘度化し、含浸させるウエット法や、マトリックス樹脂を加熱により低粘度化し含浸させるホットメルト法(ドライ法)などの方法により製造される。
まず、ウェット法は、強化繊維を可視光硬化プリプレグ用樹脂組成物の溶液に浸漬した後引き上げ、オーブンなどを用いて溶媒を蒸発させてプリプレグを得る方法である。一方、ホットメルト法は、加熱により低粘度化した可視光硬化プリプレグ用樹脂組成物を直接強化繊維に含浸させる方法、または、一旦、可視光硬化プリプレグ用樹脂組成物を離型紙などの上にコーティングしたフィルムをまず作成し、次いで、強化繊維の両側或いは片側から該フィルムを重ね、加熱加圧することにより、樹脂を含浸させてプリプレグを得る方法である。これらの中でも、ホットメルト法がプリプレグ中に残留する溶媒がないため好ましい方法である。
かかるプリプレグに用いる強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、黒鉛繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維、あるいはこれらを組合せたものなどが使用される。なかでも、軽量化と高強度化が求められる用途(例えば、航空機や宇宙機部材など)においては、優れた比強度と比弾性率を有する炭素繊維が好ましく使用される。
かかるプリプレグに用いる強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、黒鉛繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維、あるいはこれらを組合せたものなどが使用される。なかでも、軽量化と高強度化が求められる用途(例えば、航空機や宇宙機部材など)においては、優れた比強度と比弾性率を有する炭素繊維が好ましく使用される。
強化繊維の形態は特に限定されるものではなく、例えば、一方向に引き揃えた長繊維、トウ、織物、マット、ニット、組み紐などが用いられる。また、特に、比強度、比弾性率が高いことを要求される用途には強化繊維が単一方向に引き揃えられた配列が最も適しているが、取り扱いの容易な織物状の配列も適している。
得られる可視光硬化繊維強化複合材料の強度と弾性率は、強化繊維量に大きく依存する。つまり一定量の強化繊維を含有する場合、組み合わせるマトリックス樹脂の量を少なくするほど、繊維強化複合材料や最終製品の性能をほぼ一定に維持したままで、製品重量を軽量化することができる。このような目的等のため、プリプレグおよび可視光硬化性繊維強化複合材料全重量に対する強化繊維の含有量は、好ましくは40〜90重量%であり、より好ましくは50〜80重量%であり、さらに好ましくは50〜70重量%である。強化繊維の含有量が40重量%未満の場合は、軽量化効果が十分でない場合があり、90重量%を超えると樹脂量が少ないため複合材料中にボイドが残存し、機械特性が低下する場合がある。
プリプレグに使用される強化繊維の目付は、好ましくは10〜400g/m2であり、より好ましくは50〜200g/m2である。強化繊維の目付が10g/m2に満たないと、プリプレグに割れが発生しやすく、取り扱い性が著しく悪化する。また、強化繊維の目付が400g/m2を超えると、マトリックス樹脂の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。「また、プリプレグの厚みは、適用用途に求められる力学特性や積層作業のし易さ等を考慮して決定されるので特に限定されるものではないが、好ましくは数μm〜300μmである。プリプレグの厚みが数μm未満であると、プリプレグに割れが発生しやすく、取り扱い性が著しく悪化し、300μmを超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ってしまう。
次に、図2に示した自動積層装置のコンパクションローラにつき補足する。
可視光硬化プリプレグへの粘着性付与に用いるコンパクションローラとして、加熱が可能であれば、材質はいずれでも良い。例えば、スチール、ステンレススチール、アルミニウム、ウレタン系樹脂、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂等が用いられる。特にステンレススチール、ウレタン系樹脂が用いられる。またコンパクションローラの温度を100℃以上にコントロールする必要がある場合はステンレススチールを用いる。コンパクションローラの温度を40℃〜150℃にコントロールして、常温では粘着性のない可視光硬化プリプレグに粘着性を付与することで、可視光硬化プリプレグが積層面に密着する。コンパクションローラの温度が40℃以下の場合は、可視光硬化プリプレグに十分な粘着性が発現しないため、積層面に密着しない。またコンパクションローラの温度が150℃より高い場合は可視光硬化プリプレグの粘度が低下しすぎるため、積層体の厚みを確保できない。
可視光硬化プリプレグへの粘着性付与に用いるコンパクションローラとして、加熱が可能であれば、材質はいずれでも良い。例えば、スチール、ステンレススチール、アルミニウム、ウレタン系樹脂、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂等が用いられる。特にステンレススチール、ウレタン系樹脂が用いられる。またコンパクションローラの温度を100℃以上にコントロールする必要がある場合はステンレススチールを用いる。コンパクションローラの温度を40℃〜150℃にコントロールして、常温では粘着性のない可視光硬化プリプレグに粘着性を付与することで、可視光硬化プリプレグが積層面に密着する。コンパクションローラの温度が40℃以下の場合は、可視光硬化プリプレグに十分な粘着性が発現しないため、積層面に密着しない。またコンパクションローラの温度が150℃より高い場合は可視光硬化プリプレグの粘度が低下しすぎるため、積層体の厚みを確保できない。
次に、光源について補足する。
可視光硬化性プリプレグ樹脂組成物の硬化に用いられる光源として、可視光を発すればいずれでも良い。例えば、太陽光、白熱電球、ハロゲンランプ、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、蛍光灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、カーボンアーク灯、マイクロ波発光無電極ランプなどが用いられ、また半導体レーザー、アルゴンレーザー、ヘリウム−カドミウムレーザーなどのレーザーを用いることもできる。特に、メタルハライドランプ、マイクロ波発光無電極ランプおよび高圧水銀灯が好ましく用いられる。
可視光硬化性樹脂組成物の硬化に用いられる可視光のスペクトルは特に限定されるものではないが、380nm〜500nmの範囲の光を含むことが好ましく、380〜450nmの範囲の光を含むことがさらに好ましい。500nm以下の光を含まない場合、感度が不十分となることがあり、硬化不良に陥りやすい。
可視光硬化性プリプレグ樹脂組成物の硬化に用いられる光源として、可視光を発すればいずれでも良い。例えば、太陽光、白熱電球、ハロゲンランプ、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、蛍光灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、カーボンアーク灯、マイクロ波発光無電極ランプなどが用いられ、また半導体レーザー、アルゴンレーザー、ヘリウム−カドミウムレーザーなどのレーザーを用いることもできる。特に、メタルハライドランプ、マイクロ波発光無電極ランプおよび高圧水銀灯が好ましく用いられる。
可視光硬化性樹脂組成物の硬化に用いられる可視光のスペクトルは特に限定されるものではないが、380nm〜500nmの範囲の光を含むことが好ましく、380〜450nmの範囲の光を含むことがさらに好ましい。500nm以下の光を含まない場合、感度が不十分となることがあり、硬化不良に陥りやすい。
1 カートリッジ
2 遮光ボックス
3 プリプレグ
4 コンパクションローラ
5 プリプレグ巻き込みガイド
6 エアシリンダ
7 プリプレグ供給ガイド
8 可視光ランプ
10 自動積層装置
11 プレプリグ供給部
12 積層成形部
13 照光部
2 遮光ボックス
3 プリプレグ
4 コンパクションローラ
5 プリプレグ巻き込みガイド
6 エアシリンダ
7 プリプレグ供給ガイド
8 可視光ランプ
10 自動積層装置
11 プレプリグ供給部
12 積層成形部
13 照光部
Claims (4)
- カチオン重合性化合物を含み所定温度以下で粘着性のないように調整された可視光硬化性樹脂が含浸された可視光硬化プリプレグを加熱し軟化させて粘着性を持たせコンパクションローラにより成形治具上に押圧して積層し、一層積層するごとに可視光を当てて硬化させることを特徴とする可視光硬化性繊維強化樹脂複合材の成形方法。
- 前記所定の温度が30℃以下であることを特徴とする請求項1記載の可視光硬化性繊維強化樹脂複合材の成形方法。
- 前記カチオン重合性化合物はエポキシ樹脂であり、該エポキシ樹脂は、60wt%〜90wt%の固形エポキシ樹脂と40wt%〜10wt%の液状エポキシ樹脂が配合されていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の可視光硬化性繊維強化樹脂複合材の成形方法。
- 前記可視光は、波長400nm〜500nm、照度0.1W/cm2〜10W/cm2、露光量0.1J/cm2〜30J/cm2であることを特徴とする請求項1から請求項3のうちいずれか一に記載の可視光硬化性繊維強化樹脂複合材の成形方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005103243A JP2006281548A (ja) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | 可視光硬化性繊維強化樹脂複合材の成形方法 |
EP06111786A EP1707343A1 (en) | 2005-03-31 | 2006-03-27 | Molding method of visible light curable fiber reinforced resin composite |
US11/391,855 US20060220278A1 (en) | 2005-03-31 | 2006-03-29 | Molding method of visible light curable fiber reinforced resin composite |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005103243A JP2006281548A (ja) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | 可視光硬化性繊維強化樹脂複合材の成形方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006281548A true JP2006281548A (ja) | 2006-10-19 |
Family
ID=36498711
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005103243A Pending JP2006281548A (ja) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | 可視光硬化性繊維強化樹脂複合材の成形方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20060220278A1 (ja) |
EP (1) | EP1707343A1 (ja) |
JP (1) | JP2006281548A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009190378A (ja) * | 2008-02-18 | 2009-08-27 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 透明積層板 |
KR101445571B1 (ko) * | 2013-01-21 | 2014-09-29 | 주식회사 디아이디 | 자외선 경화형 수지 조성물을 이용한 핸드레이업 성형방법 |
WO2015068734A1 (ja) | 2013-11-06 | 2015-05-14 | 三菱重工業株式会社 | プリプレグシート自動積層装置、及びプリプレグシート積層方法 |
JP2017061139A (ja) * | 2015-07-31 | 2017-03-30 | ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company | 複合部品を付加製造するためのシステム及び方法 |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101514527B (zh) * | 2008-02-18 | 2011-01-26 | 宁波荣溢化纤科技有限公司 | 一种制备聚乙烯纤维增强复合材料的复合机 |
WO2013077930A2 (en) * | 2011-11-29 | 2013-05-30 | Henkel Corporation | Self supporting prepreg with tack for use in automatic process for laying up prepreg to form three dimensional parts |
US9427943B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-08-30 | Henkel IP & Holding GmbH | Prepreg curing process for preparing composites having superior surface finish and high fiber consolidation |
GB2531539A (en) * | 2014-10-21 | 2016-04-27 | Hexcel Composites Ltd | A process for producing a composite article |
DE102015116837A1 (de) * | 2015-10-05 | 2017-04-06 | Airbus Defence and Space GmbH | Binderaktivierung mittels Leuchtdioden bei der Herstellung von faserverstärktem Kunststofflaminat |
US10940638B2 (en) * | 2017-01-24 | 2021-03-09 | Continuous Composites Inc. | Additive manufacturing system having finish-follower |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3574040A (en) * | 1967-06-29 | 1971-04-06 | Gen Dynamics Corp | Apparatus for making laminated structural shapes by the controlled detrusive placement and polymerization of tectonic filamentous tapes |
PT71757B (en) * | 1979-09-11 | 1981-07-09 | Scott Bader Co | Preimpregnated materials and methods of making and using them |
US4351688A (en) * | 1979-12-10 | 1982-09-28 | General Dynamics Corporation | Composite tape laying machine |
US4312212A (en) * | 1980-04-16 | 1982-01-26 | General Electric Company | Apparatus for testing the tack time of epoxy prepreg |
DE3370808D1 (en) * | 1982-06-10 | 1987-05-14 | Warwick Int Ltd | Photocurable resins and their use |
US6180317B1 (en) * | 1988-12-30 | 2001-01-30 | International Business Machines Corporation | Composition for photoimaging |
EP0798321A2 (en) * | 1989-06-30 | 1997-10-01 | Ligustica S.A. | Epoxy prepreg |
US5078821A (en) * | 1990-08-13 | 1992-01-07 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method and apparatus for producing composites of materials exhibiting thermoplastic properties |
EP0534092B1 (en) * | 1991-07-31 | 1996-09-18 | Hercules Incorporated | Cure-on-the-fly system |
ATE166661T1 (de) * | 1991-10-28 | 1998-06-15 | Ciba Geigy Ag | Lösungsmittelfreie härtbare harzzusammensetzung, insbesondere für die herstellung von prepregs |
JP3008820B2 (ja) * | 1994-06-17 | 2000-02-14 | 株式会社スリーボンド | 繊維強化複合材料及びその硬化方法 |
JP3431782B2 (ja) * | 1996-03-08 | 2003-07-28 | 昭和高分子株式会社 | 硬化性複合材料組成物及びその硬化方法 |
US6073670A (en) * | 1997-10-31 | 2000-06-13 | Isogrid Composites, Inc. | Multiple fiber placement head arrangement for placing fibers into channels of a mold |
US6316089B1 (en) * | 1997-12-05 | 2001-11-13 | Showa Denko K.K. | Photocurable prepreg sheet for waterproofing, method and apparatus for production of prepreg sheet, and waterproofing method using the sheet |
US20030082385A1 (en) * | 2001-07-13 | 2003-05-01 | Toray Composites (America), Inc. | Quick cure carbon fiber reinforced epoxy resin |
US7083698B2 (en) * | 2003-08-22 | 2006-08-01 | The Boeing Company | Automated composite lay-up to an internal fuselage mandrel |
-
2005
- 2005-03-31 JP JP2005103243A patent/JP2006281548A/ja active Pending
-
2006
- 2006-03-27 EP EP06111786A patent/EP1707343A1/en not_active Withdrawn
- 2006-03-29 US US11/391,855 patent/US20060220278A1/en not_active Abandoned
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009190378A (ja) * | 2008-02-18 | 2009-08-27 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 透明積層板 |
US9062176B2 (en) | 2008-02-18 | 2015-06-23 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Transparent film |
KR101445571B1 (ko) * | 2013-01-21 | 2014-09-29 | 주식회사 디아이디 | 자외선 경화형 수지 조성물을 이용한 핸드레이업 성형방법 |
WO2015068734A1 (ja) | 2013-11-06 | 2015-05-14 | 三菱重工業株式会社 | プリプレグシート自動積層装置、及びプリプレグシート積層方法 |
US9993979B2 (en) | 2013-11-06 | 2018-06-12 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Device for automatically layering prepreg sheets and method for layering prepreg sheets |
JP2017061139A (ja) * | 2015-07-31 | 2017-03-30 | ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company | 複合部品を付加製造するためのシステム及び方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1707343A1 (en) | 2006-10-04 |
US20060220278A1 (en) | 2006-10-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1707343A1 (en) | Molding method of visible light curable fiber reinforced resin composite | |
CN100387631C (zh) | 树脂固化方法及所用光聚合引发剂和树脂组合物、模塑制品以及模塑方法 | |
US20170240714A1 (en) | A process for producing a composite article | |
CN104903390B (zh) | 具有表面开孔的可固化预浸材 | |
CN106977754B (zh) | 预浸料及其制造方法 | |
US7785525B2 (en) | RTM molding method | |
CN108948279A (zh) | 一种光-热双固化树脂组合物及预浸布及3d打印方法 | |
JP6720967B2 (ja) | Frp前駆体の製造方法及びその製造装置 | |
US20140138872A1 (en) | Method and device configured to produce at least two products including fiber reinforced resin | |
WO2007013543A1 (ja) | 繊維強化プラスチックの積層成形方法及び積層成形装置 | |
CN100354345C (zh) | 增强聚合物组合物 | |
JP4805007B2 (ja) | ヤーンプリプレグ、繊維強化複合材料、自動積層成形方法及び繊維強化複合材料の製造方法 | |
CN114716703A (zh) | 多混合物纤维增强的复合材料及其制备方法 | |
JP2007002003A (ja) | 繊維強化複合材料用カチオン重合性樹脂組成物および繊維強化複合材料中間体 | |
JP4979318B2 (ja) | ラジカル重合性樹脂組成物 | |
JP4301865B2 (ja) | 活性エネルギー線硬化型プリプレグ用樹脂組成物 | |
JP2005256008A (ja) | Uv硬化樹脂を用いた繊維強化複合材料およびその製造方法 | |
JP2006070164A (ja) | 可視光硬化性樹脂組成物 | |
JPH1024496A (ja) | Uv硬化樹脂を用いた繊維強化複合材料およびその製造方法 | |
WO2013171994A1 (ja) | 積層シートの製造方法および積層シートの製造装置 | |
JP2006274148A (ja) | 光硬化性樹脂組成物およびプリプレグ | |
JP5283912B2 (ja) | ラジカル重合性樹脂組成物 | |
JP2011005736A (ja) | 複合材料の成形方法及び複合材料の製造装置 | |
JP2005297570A (ja) | 繊維強化プラスチック管状成形体の製造方法 |