JP2001049013A - Prepreg and carbon fiber reinforced composite material - Google Patents

Prepreg and carbon fiber reinforced composite material

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JP2001049013A
JP2001049013A JP2000161826A JP2000161826A JP2001049013A JP 2001049013 A JP2001049013 A JP 2001049013A JP 2000161826 A JP2000161826 A JP 2000161826A JP 2000161826 A JP2000161826 A JP 2000161826A JP 2001049013 A JP2001049013 A JP 2001049013A
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carbon fiber
resin
epoxy resin
epoxy
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Hiroyuki Izumi
弘行 泉
Satoshi Mukai
聡 向井
Hiroyuki Takagishi
宏至 高岸
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Toray Industries Inc
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    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/24Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
    • C08J5/241Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08J2363/00Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a resin composition which cures to give a matrix resin excellent in adhesion to a reinforcing fiber, a prepreg using the composition and a carbon fiber reinforced composite material excellent in various properties obtained by using the prepreg. SOLUTION: A prepreg is obtained by impregnating a carbon fiber with an epoxy resin composition containing the following components (A), (B), (C) and (D), wherein the component (C) is dispersed with an average particle diameter of 10 μm or less in a carbon fiber reinforced composite material obtained by curing the prepreg. (A) an epoxy resin, (B) a curing agent, (C) a thermoplastic resin, and (D) a compound having a functional group capable of reacting with the epoxy resin or the curing agent and one or more amido bonds in the molecule.

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、スポーツ用途、航
空宇宙用途、一般産業用途に適したプリプレグ及び炭素
繊維強化複合材料に関するものである。
The present invention relates to a prepreg and a carbon fiber reinforced composite material suitable for sports use, aerospace use, and general industrial use.

【0002】さらに詳細には、例えば、航空機、船舶、
自動車、自転車等、及びポンプや刈払い機などの産業機
械における各種フレーム、パイプ、シャフト、さらにそ
れらの曲円板、または、ゴルフクラブ用シャフト、釣り
竿、スキーポール、バトミントンラケット用シャフト、
テントの支柱などの管状体、または、スキー板、スノー
ボード、ゴルフクラブ用ヘッドなどの各種スポーツ/レ
ジャー用品、または、土木建築用資材とその補修・補強
などに好適に使用できるプリプレグ及び炭素繊維強化複
合材料に関するものである。
More specifically, for example, aircraft, ships,
Various frames, pipes, and shafts in automobiles, bicycles, and other industrial machines such as pumps and brush cutters, and their curved disks, or golf club shafts, fishing rods, ski poles, badminton racket shafts,
Prepregs and carbon fiber reinforced composites that can be suitably used for tubular bodies such as tent posts, or various sports / leisure products such as skis, snowboards, golf club heads, etc., or materials for civil engineering and construction, and repair / reinforcement thereof It is about materials.

【0003】[0003]

【従来の技術】強化繊維とマトリックス樹脂とからなる
プリプレグを中間基材とする繊維強化複合材料は、特に
その機械強度特性が優れているために、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。特にスポーツ用途では、ゴルフクラブ用シャフ
ト、釣り竿、テニスやバトミントンなどのラケット、ホ
ッケーなどのスティックなどが重要な用途として挙げる
ことができる。
2. Description of the Related Art A fiber-reinforced composite material using a prepreg composed of a reinforcing fiber and a matrix resin as an intermediate base material has excellent mechanical strength characteristics, and is especially used for sports applications, aerospace applications, and general industrial applications. Widely used for Particularly in sports applications, golf club shafts, fishing rods, rackets such as tennis and badminton, and sticks such as hockey can be cited as important applications.

【0004】特にスポーツ用途では、強化繊維として炭
素繊維、マトリックス樹脂としてはエポキシ樹脂が主と
して用いられる。
[0004] Particularly in sports applications, carbon fibers are mainly used as reinforcing fibers, and epoxy resins are mainly used as matrix resins.

【0005】繊維強化複合材料の製造には、各種の方式
が用いられるが、強化繊維にマトリックス樹脂を含浸さ
れたシート状中間基材であるプリプレグを用いる方法が
広く用いられている。この方法ではプリプレグを複数枚
積層した後、加熱することによって成形体が得られる。
Various methods are used for producing a fiber-reinforced composite material, and a method using a prepreg, which is a sheet-like intermediate substrate in which a reinforcing fiber is impregnated with a matrix resin, is widely used. In this method, after laminating a plurality of prepregs, a molded article is obtained by heating.

【0006】スポーツ用の繊維強化複合材料すなわち、
ゴルフクラブ用シャフト、釣り竿などは、軽量化が特に
要求される分野であるが、軽量化の前提としては材料の
強度を高めることが必要になる。
A fiber reinforced composite material for sports,
Golf club shafts, fishing rods and the like are fields in which weight reduction is particularly required, but as a prerequisite for weight reduction, it is necessary to increase the strength of the material.

【0007】そのための対応としては、強化繊維、特に
炭素繊維の強度向上の努力が行われてきて、多くの成果
が挙げられてきた。
[0007] In order to cope with this, efforts have been made to improve the strength of reinforcing fibers, particularly carbon fibers, and many results have been obtained.

【0008】しかし、ゴルフクラブ用シャフトや釣り竿
の、特にそれらの軽量品種の破壊現象の精密な解析によ
ると、かならずしも炭素繊維の強度だけでは充分ではな
いことが明らかになってきた。
However, a precise analysis of the destruction phenomena of golf club shafts and fishing rods, especially of their lightweight varieties, has revealed that the strength of carbon fiber alone is not always sufficient.

【0009】ゴルフクラブ用シャフトや釣り竿は、通
常、一方向プリプレグを方向を変えて数層捲回し積層す
ることにより構成される。このような複合材料が破壊す
る場合は、材料の構成や外力のかかり方(曲げ、捻り、
圧環など)に依存して破壊モードが変化するが、いずれ
かの層の0度(強化繊維と平行な方向)圧縮または90
度(強化繊維と直交する方向)引張のいずれかの破壊モ
ードが支配要因であることが多く、これらに次いで剪断
による破壊モードが支配的である場合が見られる。
A golf club shaft and a fishing rod are usually formed by winding several layers of a unidirectional prepreg in different directions and stacking them. When such a composite material breaks down, the composition of the material and how external force is applied (bending, twisting,
The fracture mode changes depending on the compression ring, etc., but either 0 degree (in the direction parallel to the reinforcing fiber) compression or 90%
Either of the failure modes in the degree (in the direction perpendicular to the reinforcing fibers) tensile is often the dominant factor, and in some cases, the failure mode due to shear is dominant.

【0010】このうち、0度圧縮強度は、強化繊維の圧
縮強度、強化繊維とマトリックス樹脂との接着性、及び
マトリックス樹脂の弾性率に依存し、これらの値を高め
ることにより0度圧縮強度を高めることができる。
[0010] Of these, the 0-degree compressive strength depends on the compressive strength of the reinforcing fiber, the adhesiveness between the reinforcing fiber and the matrix resin, and the elastic modulus of the matrix resin. Can be enhanced.

【0011】90度引張強度は、マトリックス樹脂の引
張強度と強化繊維とマトリックス樹脂との接着性に依存
し、これらの値が高いほど、90度引張強度を高めるこ
とができる。さらに、マトリックス樹脂の引張強度は、
マトリックス樹脂の曲げ弾性率と引張伸度を高めること
により向上させることができる。
The 90-degree tensile strength depends on the tensile strength of the matrix resin and the adhesiveness between the reinforcing fiber and the matrix resin, and the higher these values, the higher the 90-degree tensile strength can be. Furthermore, the tensile strength of the matrix resin is
It can be improved by increasing the flexural modulus and tensile elongation of the matrix resin.

【0012】したがって、材料の構成に依存せず高い強
度特性を有する複合材料を安定して得るためには、強化
繊維とマトリックス樹脂との接着性を高めることは極め
て有効である。さらに、強化繊維とマトリックス樹脂と
の接着性を高めることは、複合材料の剪断強度を高める
効果をも有し、さらに、これら静的な強度特性ばかりで
はなく、耐衝撃性など動的な強度特性を高める効果も有
することが判っている。
Therefore, in order to stably obtain a composite material having high strength characteristics irrespective of the composition of the material, it is extremely effective to enhance the adhesiveness between the reinforcing fiber and the matrix resin. Furthermore, increasing the adhesion between the reinforcing fibers and the matrix resin has the effect of increasing the shear strength of the composite material, and furthermore, not only these static strength properties, but also dynamic strength properties such as impact resistance. It is also known to have the effect of increasing

【0013】強化繊維とマトリックス樹脂との接着性を
高めるために、強化繊維の表面処理が検討されており、
炭素繊維の場合は、電解処理などが知られている。
In order to enhance the adhesion between the reinforcing fiber and the matrix resin, surface treatment of the reinforcing fiber has been studied.
In the case of carbon fiber, electrolytic treatment and the like are known.

【0014】強化繊維の処理だけでは、前記接着性を向
上させるには限界があり、昨今ますます厳しくなりつつ
ある複合材料の物性向上への要求に応じるためには、樹
脂の改質による手法が考えられるが、現在のところ、マ
トリックス樹脂として繁用されるエポキシ樹脂につい
て、樹脂の改質により、強化繊維とマトリックス樹脂と
の接着性を高める手法としては、ある種の熱可塑性樹脂
を配合させるのが有効であるという知見はあるものの、
充分ではないのが現状である。
[0014] There is a limit in improving the adhesiveness only by treating the reinforcing fiber, and in order to meet the increasingly demanding physical property improvement of composite materials, a technique based on resin modification is required. Although it is conceivable, at present, for epoxy resins that are commonly used as matrix resins, as a method of improving the adhesion between the reinforcing fibers and the matrix resin by modifying the resin, a certain type of thermoplastic resin is blended. Although there is a finding that is effective,
At present it is not enough.

【0015】繊維強化複合材料は、用途により多様な形
状をとるが、形状が管状体の場合は、引張強度、圧縮強
度、曲げ強度、捻り強度などの強度特性が重視され、そ
れら強度特性を高めるために努力が払われている。
The fiber-reinforced composite material takes various shapes depending on the application. When the shape is a tubular body, strength characteristics such as tensile strength, compressive strength, bending strength, and torsional strength are emphasized, and these strength characteristics are enhanced. Efforts are being made for it.

【0016】近年、ゴルフクラブ用シャフトなど、設計
自由度が制限される軽量部材では、前記強度特性に加え
て、管状体の衝撃強度や、圧壊強度が注目されつつある
が、これら特性については、それらを高めるための要因
が各種試験によっても特定し難いため、改良を加え、充
分な強度特性を有するものを作り出すのが困難であっ
た。
In recent years, in the case of lightweight members, such as golf club shafts, having a limited degree of design freedom, in addition to the above-mentioned strength characteristics, the impact strength and crushing strength of a tubular body have been attracting attention. Since it is difficult to identify the factors for increasing these by various tests, it has been difficult to make improvements and to produce those having sufficient strength characteristics.

【0017】[0017]

【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、各種特性に優れた炭素繊維強化複合
材料を得ることができるプリプレグ、及びそのような優
れた特性を有する炭素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 provides a prepreg capable of obtaining a carbon fiber reinforced composite material excellent in various properties, and a carbon fiber reinforced composite material having such excellent properties. It is intended to provide a composite material.

【0018】さらに詳しくは、本発明の目的は、前述し
た従来の問題を解決し、優れた特性を持つプリプレグと
炭素繊維強化複合材料、例えば、曲げ強度、捻り強度に
優れながら、圧壊強度、衝撃強度に優れるゴルフクラブ
用シャフトを提供できるプリプレグと炭素繊維強化複合
材料を提供することにある。
More specifically, an object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to provide a prepreg and a carbon fiber reinforced composite material having excellent properties, for example, crushing strength, impact strength while being excellent in bending strength and torsion strength. An object of the present invention is to provide a prepreg and a carbon fiber reinforced composite material capable of providing a golf club shaft having excellent strength.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明は、前述した目的
を達成するために以下の構成を有する。すなわち、炭素
繊維に、下記構成要素(A)、(B)、(C)および
(D)を含むエポキシ樹脂組成物が含浸されてなるプリ
プレグであって、構成要素(C)が、該プリプレグを硬
化して得られる炭素繊維強化複合材料中において平均粒
径10μm以下で分散していることを特徴とするプリプ
レグおよびそれが硬化されてなる炭素繊維強化複合材料
である。
The present invention has the following arrangement to achieve the above-mentioned object. That is, a prepreg obtained by impregnating a carbon fiber with an epoxy resin composition containing the following components (A), (B), (C) and (D), wherein the component (C) comprises A prepreg characterized by being dispersed with an average particle size of 10 μm or less in a carbon fiber reinforced composite material obtained by curing, and a carbon fiber reinforced composite material obtained by curing the prepreg.

【0020】(A)エポキシ樹脂 (B)硬化剤 (C)熱可塑性樹脂 (D)分子内にエポキシ樹脂(A)または硬化剤(B)
と反応しうる官能基1個と1個以上のアミド結合を有す
る化合物
(A) Epoxy resin (B) Curing agent (C) Thermoplastic resin (D) Epoxy resin (A) or curing agent (B) in the molecule
Having one functional group and one or more amide bonds capable of reacting with

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】本発明者らは、前記課題につい
て、鋭意検討し、炭素繊維と特定の配合物から成るエポ
キシ樹脂組成物を構成要素とするプリプレグ及び炭素繊
維強化複合材料によって、かかる課題を一挙に解決する
ことを見い出し、本発明に到達した。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present inventors diligently studied the above-mentioned problems, and provided a prepreg and a carbon-fiber-reinforced composite material containing an epoxy resin composition comprising a carbon fiber and a specific compound as components. Were found to be solved all at once, and arrived at the present invention.

【0022】ゴルフクラブ用シャフトは、シャフト軸方
向に強化繊維を配向させたストレート層とシャフト軸方
向に対し30度から60度に強化繊維を配向させたバイ
アス層を有するのが一般的である。
A golf club shaft generally has a straight layer in which reinforcing fibers are oriented in the shaft axis direction and a bias layer in which reinforcing fibers are oriented at 30 to 60 degrees with respect to the shaft axis direction.

【0023】繊維強化複合材料が、前記ゴルフクラブ用
シャフトなどの管状体であるような場合、主として圧壊
応力はバイアス層によって負担される。このときバイア
ス層の各単位層には、0度方向における引張応力と圧縮
応力、90度方向における引張応力、圧縮応力、剪断応
力、及び剥離応力など多様な応力が作用するが、発明者
らの検討の結果、中でも剪断応力が強く作用する傾向が
あることが判明し、バイアス層に剪断強度に優れる材料
を採用することで、シャフトなどの管状体としての圧壊
強度が高まる事実を、見い出すに至った。
When the fiber-reinforced composite material is a tubular body such as the golf club shaft, the crushing stress is mainly borne by the bias layer. At this time, various stresses such as tensile stress and compressive stress in the 0-degree direction, tensile stress in the 90-degree direction, compressive stress, shear stress, and peeling stress act on each unit layer of the bias layer. As a result of the study, it was found that shear stress tended to act strongly, and it was found that the use of a material having excellent shear strength for the bias layer increased the crushing strength as a tubular body such as a shaft. Was.

【0024】さらに、ストレート層にもバイアス層との
応力の交換作用があるため、剪断強度が高い材料をスト
レート層に用いても管状体全体としての圧壊強度が高め
られることが判った。
Further, since the straight layer also has a stress exchange action with the bias layer, it has been found that the crushing strength of the entire tubular body can be increased even when a material having high shear strength is used for the straight layer.

【0025】一方、瞬時に作用する衝撃応力に対する強
度特性、即ち衝撃強度は、その評価試験時に、ストレー
ト層とバイアス層に応力が複雑に作用するため、強化繊
維複合材料が備える諸特性の中で、衝撃強度を高めるた
めの主要因を究明し難かった。衝撃強度は、従来、曲げ
強度と正の相関関係があると考えられていたが、曲げ強
度の強い材料を使用しても衝撃強度を高めることは困難
であった。しかし、ゴルフクラブ用シャフトなどの管状
体では、衝撃強度は、圧壊強度と正の相関関係があるた
め、衝撃強度を高めるに当たって剪断強度を高めること
が重要であることが判った。
On the other hand, the strength characteristics against the instantaneously acting impact stress, that is, the impact strength, during the evaluation test, the stress acts on the straight layer and the bias layer in a complicated manner. It was difficult to determine the main factors for increasing the impact strength. Conventionally, it has been considered that the impact strength has a positive correlation with the bending strength, but it has been difficult to increase the impact strength even if a material having a high bending strength is used. However, in the case of a tubular body such as a golf club shaft, the impact strength has a positive correlation with the crushing strength. Therefore, it has been found that it is important to increase the shear strength in increasing the impact strength.

【0026】かかる繊維強化複合材料の剪断強度、特に
面内剪断強度を向上させることで、圧壊強度、衝撃強
度、さらに捻り強度も著しく向上することを見い出し
た。
It has been found that by improving the shear strength, particularly the in-plane shear strength, of such a fiber-reinforced composite material, the crushing strength, the impact strength and the torsional strength are remarkably improved.

【0027】炭素繊維強化複合材料(以下、CFRPと
略記)の面内剪断強度S(MPa)は、炭素繊維の引張
弾性率E(GPa)とマトリックス樹脂含有率Wr(重
量%)に応じて変化し、一般に、炭素繊維の引張弾性率
E(GPa)が小さい程、また、マトリックス樹脂含有
率Wrが大きい程、高くなる傾向が認められる。
The in-plane shear strength S (MPa) of the carbon fiber reinforced composite material (hereinafter abbreviated as CFRP) varies depending on the tensile modulus E (GPa) of the carbon fiber and the matrix resin content Wr (% by weight). However, in general, the tendency tends to increase as the tensile modulus E (GPa) of the carbon fiber decreases and as the matrix resin content Wr increases.

【0028】本発明のプリプレグを硬化して得られるC
FRPは、高い圧壊強度、衝撃強度を実現するために、
マトリックス樹脂含有率Wr(重量%)、炭素繊維の引
張弾性率E(GPa)、面内剪断強度S(MPa)が次
式(1)および(2)を満足することが好ましい。ここ
でマトリックス樹脂含有率Wrとは、CFRP中におけ
る、エポキシ樹脂組成物が硬化してなるマトリックス樹
脂の含有率(重量%)である。
C obtained by curing the prepreg of the present invention
FRP is designed to achieve high crushing strength and impact strength.
It is preferable that the matrix resin content Wr (% by weight), the tensile modulus E (GPa) of the carbon fiber, and the in-plane shear strength S (MPa) satisfy the following expressions (1) and (2). Here, the matrix resin content Wr is the content (% by weight) of the matrix resin obtained by curing the epoxy resin composition in CFRP.

【0029】 S≧−205×LOG(E)+610 …(1) 15≦Wr≦40 …(2) CFRPの面内剪断強度Sが小さく上式(1)を満足し
ない場合、圧壊強度は小さくなり、変形応力に対する剛
性も低くなり、衝撃強度も小さくなる。
S ≧ −205 × LOG (E) +610 (1) 15 ≦ Wr ≦ 40 (2) When the in-plane shear strength S of CFRP is small and does not satisfy the above equation (1), the crushing strength becomes small. Also, the rigidity against deformation stress is reduced, and the impact strength is also reduced.

【0030】さらに、炭素繊維の引張弾性率E(GP
a)とCFRPの面内剪断強度S(MPa)は、次式
(3)を満たすのが好ましい。これにより、CFRP
に、より良好な圧壊強度、衝撃強度が得られる。
Further, the tensile modulus E (GP
The in-plane shear strength S (MPa) of a) and CFRP preferably satisfies the following expression (3). Thereby, CFRP
In addition, better crushing strength and impact strength can be obtained.

【0031】 S≧−205×LOG(E)+620 …(3) 本発明のプリプレグは、炭素繊維にエポキシ樹脂組成物
が含浸して構成されるものである。
S ≧ −205 × LOG (E) +620 (3) The prepreg of the present invention is formed by impregnating carbon fibers with an epoxy resin composition.

【0032】炭素繊維としては、具体的には、アクリル
系、ピッチ系、レーヨン系等の炭素繊維が使用できる。
中でも、引張強度の高いアクリル系が好ましい。炭素繊
維の形態としては、有撚糸、解撚糸、無撚糸などが使用
できるが、無撚糸又は解撚糸が、複合材料の成形性と強
度特性のバランスを考慮すると好ましい。また、本発明
における炭素繊維とは、黒鉛繊維を含むものである。
As the carbon fiber, specifically, an acrylic, pitch, rayon or other carbon fiber can be used.
Among them, an acrylic resin having a high tensile strength is preferable. As the form of the carbon fiber, twisted yarn, untwisted yarn, untwisted yarn and the like can be used, but untwisted yarn or untwisted yarn is preferable in consideration of the balance between the moldability and the strength characteristics of the composite material. The carbon fibers in the present invention include graphite fibers.

【0033】本発明における炭素繊維としては、ゴルフ
クラブ用シャフト、釣り竿などのスポーツ用品に、少量
の材料使用で充分な剛性を発現させ得るように、引張弾
性率の高い炭素繊維を用いることが好ましい。このよう
な炭素繊維の引張弾性率は200GPa以上であること
が好ましく、210〜800GPaであることがより好
ましい。
As the carbon fiber in the present invention, it is preferable to use a carbon fiber having a high tensile modulus so that a sufficient amount of material can be used for sports equipment such as a shaft for a golf club and a fishing rod with the use of a small amount of material. . The tensile modulus of such carbon fibers is preferably 200 GPa or more, and more preferably 210 to 800 GPa.

【0034】炭素繊維は、引張強度が高いほど剪断強度
も高くなる傾向があるが、このとき引張弾性率が低くな
る傾向にある。従って、剪断強度は引張弾性率とトレー
ドオフの関係があるため、炭素繊維の引張弾性率を高く
維持したままCFRPの剪断強度を向上させることが重
要である。
The higher the tensile strength of the carbon fiber, the higher the shear strength tends to be, but at this time, the tensile modulus tends to be low. Therefore, since the shear strength has a trade-off relationship with the tensile modulus, it is important to improve the shear strength of CFRP while keeping the tensile modulus of the carbon fiber high.

【0035】炭素繊維の形態としては、繊維方向がほぼ
同方向に引き揃えられたものや、織物が使用できる。織
物は、平織り、朱子織りなどいずれでも良い。
As the form of the carbon fibers, those in which the directions of the fibers are aligned in substantially the same direction, and woven fabrics can be used. The woven fabric may be any of plain weave and satin weave.

【0036】炭素繊維とマトリックス樹脂との接着性
(以下、単に接着性と称す)を高めることで、CFRP
の面内剪断強度は強くなる。接着性を高める手法として
は、主に炭素繊維の表面を改質する方法、マトリックス
樹脂を改質して炭素繊維との親和性や接着性を高める方
法がある。
By increasing the adhesion between the carbon fiber and the matrix resin (hereinafter simply referred to as adhesion), CFRP
Has an increased in-plane shear strength. Methods for improving the adhesiveness include a method of mainly modifying the surface of the carbon fiber and a method of modifying the matrix resin to enhance the affinity and the adhesiveness with the carbon fiber.

【0037】本発明における炭素繊維は、X線光電子分
光法により測定される表面比酸素濃度O/C(以下、O
/Cと略記)が、0.02以上のものが良く、好ましく
は0.04以上、より好ましくは0.06以上のものが
良い。ここでO/Cの上限値としては0.3が良く、好
ましくは0.25が良い。O/Cが0.02未満である
と、後述するマトリックス樹脂との親和性が低下し、C
FRPにおいて、面内剪断強度の向上が望めない場合が
ある。O/Cが0.3を超えると、炭素繊維とマトリッ
クス樹脂との親和性は強固になるものの、炭素繊維自体
の強度特性より大幅に低い強度特性を有する酸化物層が
炭素繊維の表面を被うことになるため、得られるCFR
Pの強度特性が損なわれてしまう場合がある。
In the present invention, the carbon fiber has a surface specific oxygen concentration O / C (hereinafter referred to as O / C) measured by X-ray photoelectron spectroscopy.
/ C) is preferably 0.02 or more, more preferably 0.04 or more, and even more preferably 0.06 or more. Here, the upper limit of O / C is preferably 0.3, and more preferably 0.25. When the O / C is less than 0.02, the affinity with a matrix resin described below is reduced, and
In FRP, improvement of in-plane shear strength may not be expected. When the O / C exceeds 0.3, the affinity between the carbon fiber and the matrix resin becomes strong, but the oxide layer having a strength characteristic significantly lower than that of the carbon fiber itself covers the surface of the carbon fiber. CFR obtained
The strength characteristics of P may be impaired.

【0038】また、本発明における炭素繊維は、化学修
飾X線光電子分光法により測定される表面カルボキシル
基濃度COOH/C(以下、COOH/Cと略記)が、0.2%
以上のものが良く、好ましくは0.5%以上のものが良
い。ここで、COOH/Cの上限値としては3.0%が良
く、好ましくは2.0%が良い。COOH/Cが0.2%未
満であると、後述するマトリックス樹脂との親和性が低
下し、CFRPにおいて、面内剪断強度の向上が望めな
い場合がある。COOH/Cが3.0%を超えると、炭素繊
維とマトリックス樹脂との親和性は強固になるものの、
炭素繊維自体の強度特性より大幅に低い強度特性を有す
る酸化物層が炭素繊維の表面を被うことになるため、得
られるCFRPの強度特性が損なわれる傾向があり、ま
たマトリックス樹脂の硬化速度を遅延させることもあ
る。
The carbon fiber according to the present invention has a surface carboxyl group concentration COOH / C (hereinafter abbreviated as COOH / C) of 0.2% as measured by chemically modified X-ray photoelectron spectroscopy.
The above is good, and preferably 0.5% or more. Here, the upper limit of COOH / C is preferably 3.0%, and more preferably 2.0%. If COOH / C is less than 0.2%, the affinity with the matrix resin described below decreases, and in CFRP, improvement in in-plane shear strength may not be expected. When COOH / C exceeds 3.0%, the affinity between the carbon fiber and the matrix resin becomes strong,
Since the oxide layer having a strength characteristic significantly lower than that of the carbon fiber itself covers the surface of the carbon fiber, the strength characteristics of the obtained CFRP tend to be impaired, and the curing speed of the matrix resin is reduced. May be delayed.

【0039】以下、アクリル系炭素繊維を例にとり、本
発明における炭素繊維の製造方法について、詳細に説明
する。
Hereinafter, the method for producing carbon fibers according to the present invention will be described in detail using acrylic carbon fibers as an example.

【0040】ポリマー成分には、95モル%以上、好ま
しくは98モル%以上のアクリロニトリル(AN)と、
5モル%以下、好ましくは2モル%以下の耐炎化を促進
し、アクリロニトリル(AN)と共重合性のある、耐炎
化促進成分を共重合したものが好適に使用できる。耐炎
化促進成分としては、ビニル基含有化合物(以下ビニル
系モノマーと云う)からなる共重合体が好適に使用でき
る。ビニル系モノマーの具体例としては、アクリル酸、
メタクリル酸、イタコン酸などが挙げられる。また、一
部又は全量を、アンモニアで中和したアクリル酸、メタ
クリル酸、又はイタコン酸のアンモニウム塩からなる共
重合体は、耐炎化促進成分としてより好適に使用でき
る。なお、重合法については、従来知られている溶液重
合法、懸濁重合法、乳化重合法などを適用することがで
きる。
The polymer component comprises 95 mol% or more, preferably 98 mol% or more of acrylonitrile (AN);
A material which promotes flame resistance of 5 mol% or less, preferably 2 mol% or less, and which is copolymerized with acrylonitrile (AN) and which has a flame retardation promoting component, can be suitably used. As the flame-resistance-promoting component, a copolymer comprising a vinyl group-containing compound (hereinafter, referred to as a vinyl monomer) can be suitably used. Specific examples of vinyl monomers include acrylic acid,
Examples include methacrylic acid and itaconic acid. Further, a copolymer composed of an ammonium salt of acrylic acid, methacrylic acid, or itaconic acid, which is partially or wholly neutralized with ammonia, can be more suitably used as a component for promoting flame resistance. As the polymerization method, a conventionally known solution polymerization method, suspension polymerization method, emulsion polymerization method and the like can be applied.

【0041】前記ポリマー成分から成る紡糸原液を、湿
式紡糸法、乾湿式紡糸法、乾式紡糸法、又は溶融紡糸法
により紡糸するが、中でも湿式紡糸法又は乾湿式紡糸法
が好ましく採用できる。紡糸原液に使用する溶媒として
は、有機、無機の従来公知の溶媒が使用できる。特に、
有機溶媒を使用するのが好ましく、具体的には、ジメチ
ルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセ
トアミドなどが挙げられる。硝酸、ロダンソーダ水溶
液、塩化亜鉛水溶液などの無機塩の濃厚水溶液を溶媒と
すると、所望する表面粗さを有する炭素繊維を得られな
いときがある。紡糸後の凝固糸を、水洗、延伸、乾燥及
び油剤付与などの製糸工程を経て、アクリル系プリカー
サーを製造する。
The spinning dope comprising the polymer component is spun by a wet spinning method, a dry spinning method, a dry spinning method, or a melt spinning method. Of these, the wet spinning method or the dry spinning method is preferably employed. As the solvent used for the spinning dope, conventionally known organic and inorganic solvents can be used. In particular,
It is preferable to use an organic solvent, and specific examples include dimethylsulfoxide, dimethylformamide, and dimethylacetamide. When a concentrated aqueous solution of an inorganic salt such as an aqueous solution of nitric acid, aqueous solution of soda, or aqueous solution of zinc chloride is used as a solvent, a carbon fiber having a desired surface roughness may not be obtained. The coagulated yarn after spinning is subjected to a spinning process such as washing with water, stretching, drying and application of an oil agent to produce an acrylic precursor.

【0042】さらにこのアクリル系プリカーサーを耐炎
化、炭化することによって、所望する性能を有する炭素
繊維が得られる。耐炎化に供されるプリカーサーは、生
産性の点から、その単糸繊度が3〜11μmのものが良
く、好ましくは3〜9μm、より好ましくは、3〜7μ
mのものが好ましい。また、1糸条当たりの単繊維本数
が10000〜60000本が好ましく、12000〜
48000本がより好ましい。
Further, by making the acrylic precursor flame-resistant and carbonized, carbon fibers having desired performance can be obtained. From the viewpoint of productivity, the precursor used for flame resistance is preferably one having a single-fiber fineness of 3 to 11 μm, preferably 3 to 9 μm, more preferably 3 to 7 μm.
m is preferred. Further, the number of single fibers per thread is preferably 10,000 to 60,000, and
48,000 are more preferable.

【0043】以下、耐炎化条件について具体的に示す。
なお、耐炎化条件としては、これに限定されるものでは
ない。
Hereinafter, the oxidation-resistant conditions will be specifically described.
Note that the flameproofing condition is not limited to this.

【0044】耐炎化の延伸比としては、0.85〜1.
0として耐炎化するのが好ましい。かかる延伸比は、糸
束としての焼けムラを抑制するために、0.87〜0.
94がより好ましい。かかる延伸比が0.85を下回る
と、プロセス性が低下し、1.0を超えると糸束内への
酸素の拡散が妨げられ、糸束中心部の焼けムラが顕著と
なる傾向がある。
The draw ratio for flame resistance is 0.85-1.
It is preferable to set the flame resistance to 0. The draw ratio is set to 0.87 to 0.5 to suppress burn unevenness as a yarn bundle.
94 is more preferred. If the draw ratio is less than 0.85, the processability decreases, and if it exceeds 1.0, the diffusion of oxygen into the yarn bundle is hindered, and the burn unevenness at the center of the yarn bundle tends to be remarkable.

【0045】耐炎化温度は、200〜300℃が良く、
それぞれの耐炎化進行度において、反応熱の蓄熱によっ
て糸切れが生じる温度より10〜20℃低い温度で、耐
炎化するのがコスト削減及び炭素繊維の性能を高める観
点から好ましい。耐炎化進行度は、得られる耐炎化糸に
ついて後述する方法によって測定される炎収縮保持率に
よって観測することができる。かかる炎収縮保持率は、
70〜90%となるように耐炎化するのが良く、好まし
くは74〜86%、より好ましくは76〜84%となる
ように耐炎化するのが良い。
The oxidization temperature is preferably 200 to 300 ° C.
In each degree of oxidization, oxidization at a temperature 10 to 20 ° C. lower than the temperature at which yarn breakage occurs due to heat storage of reaction heat is preferable from the viewpoint of cost reduction and enhancement of carbon fiber performance. The degree of progress of flame resistance can be observed by the flame shrinkage retention measured by the method described later for the flame resistant yarn obtained. Such flame shrinkage retention is
The flame resistance is preferably 70 to 90%, more preferably 74 to 86%, and more preferably 76 to 84%.

【0046】耐炎化時間は、生産性及び炭素繊維の性能
を高める観点から、10〜100分間が良く、好ましく
は30〜60分間が良い。この耐炎化時間とは、プリカ
ーサーが耐炎化炉内に滞留している全時間をいう。この
時間が短か過ぎると、焼けムラが顕著になり、得られる
炭素繊維の性能が低下する場合がある。
The oxidizing time is preferably from 10 to 100 minutes, and more preferably from 30 to 60 minutes, from the viewpoint of improving the productivity and the performance of the carbon fiber. This oxidization time refers to the entire time that the precursor stays in the oxidization furnace. If this time is too short, burn unevenness becomes remarkable, and the performance of the obtained carbon fiber may decrease.

【0047】このようにして、プリカーサーを耐炎化し
た後、続く炭化工程で炭化して炭素繊維とする。
After the precursor is made flame-resistant in this way, it is carbonized in the subsequent carbonization step to form carbon fibers.

【0048】炭化工程では、不活性雰囲気中、300〜
800℃で予備炭化し、さらに不活性雰囲気中、800
〜1600℃で炭化する必要がある。後者の炭化温度
は、1100℃以上が良く、好ましくは1200℃以上
が良い。すなわち、1100℃未満では、得られる炭素
繊維に含まれる水分率が高くなる場合がある。また、炭
化の温度は1600℃を上限値とするのが良く、好まし
くは1500℃を上限値とするのが良い。1600℃を
超えると、繊維内において結晶の成長が顕著となり、圧
縮強度、接着性が低下する傾向がある。
In the carbonization step, 300-
Preliminary carbonization at 800 ° C.
It is necessary to carbonize at 11600 ° C. The latter carbonization temperature is preferably 1100 ° C. or higher, and more preferably 1200 ° C. or higher. That is, when the temperature is lower than 1100 ° C., the moisture content contained in the obtained carbon fiber may increase. The upper limit of the carbonization temperature is preferably 1600 ° C., more preferably 1500 ° C. If it exceeds 1600 ° C., crystal growth in the fiber becomes remarkable, and the compressive strength and the adhesiveness tend to decrease.

【0049】予備炭化工程における延伸比としては、
1.0〜1.5が良く、好ましくは1.02〜1.3、
より好ましくは1.04〜1.15が良い。かかる延伸
比は高い程、引張弾性率発現の点で有利であるが、1.
5を超えるとプロセス性の低下が顕著となる場合があ
る。
The stretching ratio in the preliminary carbonization step is as follows:
1.0-1.5 is good, preferably 1.02-1.3,
More preferably, it is 1.04 to 1.15. The higher the draw ratio is, the more advantageous in terms of the tensile modulus, but the followings are possible.
If it exceeds 5, the processability may be significantly reduced.

【0050】炭化工程における昇温速度及び処理時間に
ついては、所望する炭素繊維の性能と所要コストを勘案
の上、適宜選択できる。特に、300〜500℃/分及
び1000〜1200℃/分の、通常採用する昇温速度
を、それぞれ1000℃/分以下にすることが好まし
く、500℃/以下がより好ましい。また、炭化の処理
時間は、炭化の程度が問題とならない範囲で、できるだ
け短くするのが、コスト削減の観点から好ましい。
The heating rate and the treatment time in the carbonization step can be appropriately selected in consideration of the desired performance of the carbon fiber and the required cost. In particular, it is preferable that the usually adopted heating rates of 300 to 500 ° C./min and 1000 to 1200 ° C./min are respectively 1000 ° C./min or less, more preferably 500 ° C./min. Further, it is preferable from the viewpoint of cost reduction that the carbonization treatment time be as short as possible within a range in which the degree of carbonization does not matter.

【0051】さらに、本発明における炭素繊維は、20
00〜3300℃、好ましくは2000〜3000℃、
より好ましくは2000〜2800℃の不活性雰囲気中
で黒鉛化することにより、従来の黒鉛繊維と比較して、
強度特性が飛躍的に優れる黒鉛繊維を得ることが可能と
なる。
Further, the carbon fiber in the present invention is
00 to 3300 ° C, preferably 2000 to 3000 ° C,
More preferably, by graphitizing in an inert atmosphere at 2000 to 2800 ° C., compared to conventional graphite fibers,
It is possible to obtain a graphite fiber having remarkably excellent strength characteristics.

【0052】前述したとおり、得られる繊維強化複合材
料において、0度圧縮強度、90度引張強度を高めるに
は、接着性を高めることが好ましい。接着性を高めるた
めに、炭素繊維としては、結晶が小さく、治性点が多い
ものが好ましい。かかる炭素繊維としては、広角X線に
より求めた炭素網面の結晶サイズLCが5〜40オング
ストロームである必要があり、好ましくは結晶サイズL
Cが10〜30オングストロームが良く、より好ましく
は15〜25オングストロームが良い。
As described above, in the obtained fiber-reinforced composite material, in order to increase the 0-degree compression strength and the 90-degree tensile strength, it is preferable to increase the adhesiveness. In order to enhance the adhesiveness, it is preferable that the carbon fiber has a small crystal and a large number of curing points. For such carbon fibers, the crystal size L C of the carbon network plane determined by wide-angle X-rays needs to be 5 to 40 Å, and preferably the crystal size L
C is preferably 10 to 30 angstroms, and more preferably 15 to 25 angstroms.

【0053】前記O/CやCOOH/Cが特定範囲にある炭
素繊維は、炭化後に電解酸化処理を施したり、気相また
は液相での酸化処理を施すことにより容易に得ることが
できる。
The carbon fibers having a specific range of O / C and COOH / C can be easily obtained by subjecting them to electrolytic oxidation treatment after carbonization or oxidation treatment in a gas phase or a liquid phase.

【0054】電解酸化処理の電解液としては酸性及びア
ルカリ性のどちらの水溶液でも良い。酸性水溶液の電解
質としては、硫酸、硝酸、塩酸などを使用することがで
きる。アルカリ水溶液の電解質としては、アンモニウム
イオンを含む化合物が好ましく、具体的には、炭酸水素
アンモニウム、炭酸アンモニウム、水酸化テトラアルキ
ルアンモニウム塩など、又はそれらの混合物を用いるこ
とができる。中でも、炭酸水素アンモニウム、炭酸アン
モニウムが好ましい。
The electrolytic solution for the electrolytic oxidation treatment may be either an acidic or alkaline aqueous solution. As the electrolyte of the acidic aqueous solution, sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, or the like can be used. As the electrolyte of the alkaline aqueous solution, a compound containing an ammonium ion is preferable, and specifically, ammonium hydrogen carbonate, ammonium carbonate, a tetraalkylammonium hydroxide salt, or a mixture thereof can be used. Among them, ammonium hydrogen carbonate and ammonium carbonate are preferred.

【0055】電解処理に要する電気量は、炭素繊維の炭
化度に合わせて最適化することが好ましいが炭素繊維基
質の引張強度の低下を抑止し、かつ炭素繊維の表層の結
晶性を低くする観点から、電解処理は小さい電気量で処
理を複数回に分けて行うのが好ましい。具体的には電解
槽1槽当たりの電気量は1クーロン/g・槽(炭素繊維
1g、1槽当たりのクーロン数)〜40クーロン/g・
槽が好ましい。
The amount of electricity required for the electrolytic treatment is preferably optimized in accordance with the degree of carbonization of the carbon fiber, but from the viewpoint of suppressing a decrease in the tensile strength of the carbon fiber substrate and lowering the crystallinity of the surface layer of the carbon fiber. Therefore, it is preferable that the electrolytic treatment is performed in a plurality of times with a small amount of electricity. Specifically, the amount of electricity per electrolytic cell is 1 coulomb / g · tank (1 g of carbon fiber, the number of coulombs per cell) to 40 coulombs / g ·
A bath is preferred.

【0056】通電方法としては、炭素繊維を電極ローラ
に直接接触させて通電させる直接通電、又は炭素繊維と
電極の間に電解液を介して通電させる間接通電のいずれ
も採用することができるが、炭素繊維基質に高い引張強
度を得るために、電解処理時の繊維束の毛羽立ち、電気
スパークが押さえられる間接通電が好ましい。
As an energizing method, either direct energizing in which the carbon fiber is brought into direct contact with the electrode roller and energizing, or indirect energizing in which an electrolytic solution is applied between the carbon fiber and the electrode, can be employed. In order to obtain a high tensile strength in the carbon fiber substrate, it is preferable to use indirect energization in which the fiber bundle is fluffed during the electrolytic treatment and the electric spark is suppressed.

【0057】また、電解処理後は、水洗、乾燥すること
が好ましい。この場合、後述する樹脂組成物との親和性
や接着性を向上させるため、炭素繊維の表層面に存在す
る官能基が熱分解しないように、できるだけ低い温度で
乾燥することが望ましく、具体的には乾燥温度は180
〜250℃が良く、好ましくは180〜210℃で乾燥
するのが良い。
After the electrolytic treatment, it is preferable to wash and dry. In this case, in order to improve the affinity and adhesion to the resin composition described below, it is desirable to dry the carbon fiber at a temperature as low as possible so that the functional group present on the surface layer of the carbon fiber is not thermally decomposed. The drying temperature is 180
The drying is preferably carried out at a temperature of 180 to 210 ° C.

【0058】本発明のプリプレグ及びCFRPにおける
マトリックス樹脂は、下記構成要素(A)、(B)、
(C)、(D)を含むエポキシ樹脂組成物からなるもの
である。
The matrix resin in the prepreg and CFRP of the present invention comprises the following components (A), (B),
It comprises an epoxy resin composition containing (C) and (D).

【0059】(A)エポキシ樹脂 (B)硬化剤 (C)熱可塑性樹脂 (D)分子内にエポキシ樹脂(A)または硬化剤(B)
と反応しうる官能基1個と1個以上のアミド結合を有す
る化合物 上記エポキシ樹脂組成物の構成要素(A)であるエポキ
シ樹脂とは、分子内に2個以上のエポキシ基を有する化
合物を意味する。
(A) Epoxy resin (B) Curing agent (C) Thermoplastic resin (D) Epoxy resin (A) or curing agent (B) in the molecule
Compound having one functional group and one or more amide bond capable of reacting with epoxy resin The epoxy resin which is a component (A) of the epoxy resin composition means a compound having two or more epoxy groups in a molecule. I do.

【0060】具体的には、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などが用いら
れる。
Specifically, glycidyl ether obtained from a polyol, glycidylamine obtained from an amine having a plurality of active hydrogens, glycidyl ester obtained from a polycarboxylic acid, and a compound having a plurality of double bonds in a molecule are oxidized. For example, a polyepoxide obtained by the above method is used.

【0061】グリシジルエーテルの具体例としては以下
のようなものが挙げられる。
The following are specific examples of the glycidyl ether.

【0062】まず、ビスフェノールAから得られるビス
フェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールFから得
られるビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノー
ルSから得られるビスフェノールS型エポキシ樹脂、テ
トラブロモビスフェノールAから得られるテトラブロモ
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
型エポキシ樹脂などが挙げられる。ビスフェノールA型
エポキシ樹脂の市販品としては、“エピコート”825
(エポキシ当量172〜178)、“エピコート”82
8(エポキシ当量184〜194)、“エピコート”8
34(エポキシ当量230〜270)、“エピコート”
1001(エポキシ当量450〜500)、“エピコー
ト”1002(エポキシ当量600〜700)、“エピ
コート”1003(エポキシ当量670〜770)、
“エピコート”1004(エポキシ当量875〜97
5)、“エピコート”1007(エポキシ当量1750
〜2200)、“エピコート”1009(エポキシ当量
2400〜3300)、“エピコート”1010(エポ
キシ当量3000〜5000)(以上登録商標、油化シ
ェルエポキシ(株)製)、“エポトート”YD−128
(エポキシ当量184〜194)“エポトート”YD−
011(エポキシ当量450〜500)、“エポトー
ト”YD−014(エポキシ当量900〜1000)、
“エポトート”YD−017(エポキシ当量1750〜
2100)、“エポトート”YD−019(エポキシ当
量2400〜3000)、“エポトート”YD−022
(エポキシ当量4000〜6000)、(以上、登録商
標東都化成(株)製)、“エピクロン”840(エポキ
シ当量180〜190)、“エピクロン”850(、エ
ポキシ当量184〜194)、“エピクロン”1050
(エポキシ当量450〜500)、“エピクロン”30
50(エポキシ当量740〜860)、“エピクロン”
HM−101(エポキシ当量3200〜3900)(以
上登録商標、大日本インキ化学工業(株)製)、“スミ
エポキシ”ELA−128(エポキシ当量184〜19
4、登録商標、住友化学工業(株)製)、DER331
(エポキシ当量182〜192、ダウケミカル社製)な
どを使用することができる。ビスフェノールF型エポキ
シ樹脂の市販品としては、“エピコート”806(エポ
キシ当量160〜170)、“エピコート”807(エ
ポキシ当量160〜175)、“エピコート”E400
2P(エポキシ当量610)、“エピコート”E400
3P(エポキシ当量800)、“エピコート”E400
4P(エポキシ当量930)、“エピコート”E400
7P(エポキシ当量2060)、“エピコート”E40
09P(エポキシ当量3030)、“エピコート”E4
010P(エポキシ当量4400)(以上登録商標、油
化シェルエポキシ(株)製)、“エピクロン”830
(エポキシ当量165〜180、登録商標、大日本イン
キ化学工業(株)製)、“エポトート”YDF−200
1(エポキシ当量450〜500)、“エポトート”Y
DF−2004(エポキシ当量900〜1000)(以
上登録商標、東都化成(株)製)などを使用することが
できる。ビスフェノールS型エポキシ樹脂の市販品とし
ては、“デナコール”EX−251(登録商標、ナガセ
化成工業(株)製、エポキシ当量189)などを使用す
ることができる。テトラブロモビスフェノールA型エポ
キシ樹脂の市販品としては、“エピコート”5050
(登録商標、油化シェルエポキシ(株)製、エポキシ当
量380〜410)、“エピクロン”152(登録商
標、大日本インキ化学工業(株)製、エポキシ当量34
0〜380)、“スミ−エポキシ”ESB−400T
(登録商標、住友化学工業(株)製、エポキシ当量38
0〜420)、“エポトート”YBD−360(登録商
標、東都化成(株)製、エポキシ当量350〜370)
などを使用することができる。
First, a bisphenol A type epoxy resin obtained from bisphenol A, a bisphenol F type epoxy resin obtained from bisphenol F, a bisphenol S type epoxy resin obtained from bisphenol S, and a tetrabromobisphenol A type obtained from tetrabromobisphenol A A bisphenol-type epoxy resin such as an epoxy resin is exemplified. A commercially available bisphenol A type epoxy resin is “Epicoat” 825
(Epoxy equivalent 172 to 178), "Epicoat" 82
8 (epoxy equivalents 184-194), "Epicoat" 8
34 (epoxy equivalent 230-270), "Epicoat"
1001 (epoxy equivalent 450-500), "Epicoat" 1002 (epoxy equivalent 600-700), "Epicoat" 1003 (epoxy equivalent 670-770),
"Epicoat" 1004 (epoxy equivalent 875-97
5), “Epicoat” 1007 (epoxy equivalent 1750)
22200), “Epicoat” 1009 (epoxy equivalent 2400 to 3300), “Epicoat” 1010 (epoxy equivalent 3000 to 5000) (registered trademark, manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.), “Epototo” YD-128
(Epoxy equivalent 184-194) "Epototo" YD-
011 (epoxy equivalent 450-500), "Epototo" YD-014 (epoxy equivalent 900-1000),
"Epototo" YD-017 (epoxy equivalent 1750-
2100), “Epototo” YD-019 (epoxy equivalent: 2400-3000), “Epotote” YD-022
(Epoxy equivalent 4000 to 6000), (the above-mentioned registered trademark made by Toto Kasei Co., Ltd.), "Epiclon" 840 (Epoxy equivalent 180 to 190), "Epiclon" 850 (Epoxy equivalent 184-194), "Epiclon" 1050
(Epoxy equivalent 450-500), "Epiclon" 30
50 (epoxy equivalent 740-860), "Epiclon"
HM-101 (Epoxy equivalent 3200-3900) (registered trademark, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.), "Sumi Epoxy" ELA-128 (Epoxy equivalent 184-19)
4, registered trademark, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), DER331
(Epoxy equivalents 182 to 192, manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.) and the like can be used. Commercially available bisphenol F type epoxy resins include “Epicoat” 806 (epoxy equivalent 160 to 170), “Epicoat” 807 (epoxy equivalent 160 to 175), and “Epicoat” E400.
2P (epoxy equivalent 610), "Epicoat" E400
3P (epoxy equivalent 800), "Epicoat" E400
4P (epoxy equivalent 930), "Epicoat" E400
7P (epoxy equivalent 2060), "Epicoat" E40
09P (Epoxy equivalent 3030), "Epicoat" E4
010P (epoxy equivalent 4400) (registered trademark, manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.), "Epiclon" 830
(Epoxy equivalent: 165 to 180, registered trademark, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.), "Epototo" YDF-200
1 (Epoxy equivalent 450-500), "Epototo" Y
DF-2004 (epoxy equivalent: 900 to 1000) (registered trademark, manufactured by Toto Kasei Co., Ltd.) or the like can be used. As a commercially available bisphenol S-type epoxy resin, "Denacol" EX-251 (registered trademark, manufactured by Nagase Kasei Kogyo Co., Ltd., epoxy equivalent: 189) can be used. A commercially available tetrabromobisphenol A type epoxy resin is “Epicoat” 5050
(Registered trademark, manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd., epoxy equivalent: 380-410), "Epiclon" 152 (registered trademark, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc., epoxy equivalent: 34)
0-380), "Sumi-Epoxy" ESB-400T
(Registered trademark, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., epoxy equivalent 38
0-420), "Epototo" YBD-360 (registered trademark, manufactured by Toto Kasei Co., Ltd., epoxy equivalent 350-370)
Etc. can be used.

【0063】また、フェノールやアルキルフェノール、
ハロゲン化フェノールなどのフェノール誘導体から得ら
れるノボラックのグリシジルエステルであるノボラック
型エポキシ樹脂が挙げられる。ノボラック型エポキシ樹
脂の市販品としては、“エピコート”152(エポキシ
当量172〜179)、“エピコート”154(エポキ
シ当量176〜181)(以上登録商標、油化シェルエ
ポキシ(株)製)、DER438(エポキシ当量176
〜181、登録商標、ダウケミカル社製)、“アラルダ
イト”EPN1138(エポキシ当量176〜181、
登録商標、チバ社製)、“アラルダイト”EPN113
9(エポキシ当量172〜179、登録商標、チバ社
製)、“エポトート”YCPN−702(エポキシ当量
200〜230、登録商標、東都化成(株)製)、BR
EN−105(エポキシ当量262〜278、登録商
標、日本化薬(株)製)などを使用することができる。
Further, phenol, alkylphenol,
A novolak-type epoxy resin which is a glycidyl ester of novolak obtained from a phenol derivative such as a halogenated phenol is exemplified. Commercial products of the novolak type epoxy resin include “Epicoat” 152 (epoxy equivalent 172 to 179), “Epicoat” 154 (epoxy equivalent 176 to 181) (registered trademark, manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.), DER438 ( Epoxy equivalent 176
181, registered trademark, manufactured by Dow Chemical Company), “Araldite” EPN1138 (epoxy equivalents 176 to 181,
Registered trademark, manufactured by Ciba Co., Ltd.), "Araldite" EPN113
9 (epoxy equivalent: 172 to 179, registered trademark, manufactured by Ciba), "Epototo" YCPN-702 (epoxy equivalent: 200 to 230, registered trademark, manufactured by Toto Kasei Co., Ltd.), BR
EN-105 (epoxy equivalents 262 to 278, registered trademark, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) or the like can be used.

【0064】その他にも、レゾルシンジグリシジルエー
テルである“デナコール”EX−201(登録商標、ナ
ガセ化成工業(株)製、エポキシ当量118)、ヒドロ
キノンジグリシジルエーテルである“デナコール”EX
−203(登録商標、ナガセ化成工業(株)製、エポキ
シ当量112)、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’,
5,5’−テトラメチルビフェニルジグリシジルエーテ
ルである“エピコート”YX4000(登録商標、油化
シェルエポキシ(株)製、エポキシ当量180〜19
2)、1,6−ジヒドロキシナフタレンのジグリシジル
エーテルである“エピクロン”HP−4032H(登録
商標、大日本インキ化学工業(株)製、エポキシ当量2
50)、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フル
エオレンのジグリシジルエーテルである“エポン”HP
Tレジン1079(登録商標、シェル社製、エポキシ当
量250〜260)、トリス(p−ヒドロキシフェニ
ル)メタンのトリグリシジルエーテルであるTACTI
X 742(ダウケミカル社製、エポキシ当量150〜
157)、テトラキス(p−ヒドロキシフェニル)エタ
ンのテトラグリシジルエーテルである“エピコート”1
031S(登録商標、油化シェルエポキシ(株)製、エ
ポキシ当量196)、グリセリンのトリグリシジルエー
テルである“デナコール”EX−314(登録商標、ナ
ガセ化成工業(株)製、エポキシ当量145)、ペンタ
エリスリトールのテトラグリシジルエーテルである“デ
ナコール”EX−411(登録商標、ナガセ化成工業
(株)製、エポキシ当量231)などを使用することが
できる。
In addition, resorcin diglycidyl ether “Denacol” EX-201 (registered trademark, manufactured by Nagase Kasei Kogyo Co., Ltd., epoxy equivalent 118), hydroquinone diglycidyl ether “Denacol” EX
-203 (registered trademark, manufactured by Nagase Kasei Kogyo Co., Ltd., epoxy equivalent 112), 4,4'-dihydroxy-3,3 ',
5,5'-tetramethylbiphenyldiglycidyl ether "Epicoat" YX4000 (registered trademark, manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd., epoxy equivalent 180 to 19)
2) “Epiclone” HP-4032H, a diglycidyl ether of 1,6-dihydroxynaphthalene (registered trademark, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc., epoxy equivalent 2)
50) "Epon" HP, a diglycidyl ether of 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene
T Resin 1079 (registered trademark, manufactured by Shell Co., epoxy equivalent 250-260), TACTI which is a triglycidyl ether of tris (p-hydroxyphenyl) methane
X742 (Dow Chemical Co., epoxy equivalent 150-
157), “Epicoat” 1 which is a tetraglycidyl ether of tetrakis (p-hydroxyphenyl) ethane
031S (registered trademark, manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd., epoxy equivalent: 196), "Denacol" EX-314, a triglycidyl ether of glycerin (registered trademark, manufactured by Nagase Kasei Kogyo Co., Ltd., epoxy equivalent: 145), penta "Denacol" EX-411 (registered trademark, manufactured by Nagase Kasei Kogyo Co., Ltd., epoxy equivalent: 231) which is a tetraglycidyl ether of erythritol can be used.

【0065】グリシジルアミンの具体例としては、ジグ
リシジルアニリン、テトラグリシジルジアミノジフェニ
ルメタンである“スミ−エポキシ”ELM434(登録
商標、住友化学工業(株)製、エポキシ当量110〜1
30)、テトラグリシジルm−キシリレンジアミンであ
る”TETRAD−X”(登録商標、三菱ガス化学
(株)製、エポキシ当量90〜105)などが挙げられ
る。
Specific examples of glycidylamine include “Sumi-Epoxy” ELM434 (registered trademark, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., epoxy equivalent: 110-1), which is diglycidylaniline and tetraglycidyldiaminodiphenylmethane.
30), tetraglycidyl m-xylylenediamine "TETRAD-X" (registered trademark, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc., epoxy equivalent: 90 to 105) and the like.

【0066】さらに、グリシジルエーテルとグリシジル
アミンの両構造を併せ持つエポキシ樹脂として、トリグ
リシジル−m−アミノフェノールである“スミ−エポキ
シ”ELM120(エポキシ当量118、登録商標、住
友化学工業(株)製)、及びトリグリシジル−p−アミ
ノフェノールである“アラルダイト”MY0510(登
録商標、チバガイギー社製、エポキシ当量94〜10
7)などが挙げられる。
Further, as an epoxy resin having both structures of glycidyl ether and glycidylamine, “Sumi-epoxy” ELM120 (epoxy equivalent 118, registered trademark, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) which is a triglycidyl-m-aminophenol , And "Araldite" MY0510 (registered trademark, manufactured by Ciba Geigy, epoxy equivalent 94 to 10), which is a triglycidyl-p-aminophenol
7) and the like.

【0067】グリシジルエステルの具体例としては、フ
タル酸ジグリシジルエステル、テレフタル酸ジグリシジ
ルエステル、ダイマー酸ジグリシジルエステルなどが挙
げられる。
Specific examples of glycidyl esters include diglycidyl phthalate, diglycidyl terephthalate, diglycidyl dimer, and the like.

【0068】さらに、これら以外のグリシジル基を有す
るエポキシ樹脂として、トリグリシジルイソシアヌレー
トなどが挙げられる。
Further, other epoxy resins having a glycidyl group include triglycidyl isocyanurate.

【0069】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としては、エポキシシ
クロヘキサン環を有するエポキシ樹脂などが挙げられ、
具体例としては、ユニオンカーバイド社のERL−42
06(エポキシ当量70〜74)、ERL−4221
(エポキシ当量131〜143)、ERL−4234
(エポキシ当量133〜154)などが挙げられる。さ
らにエポキシ化大豆油なども挙げられる。
The polyepoxide obtained by oxidizing a compound having a plurality of double bonds in the molecule includes an epoxy resin having an epoxycyclohexane ring.
A specific example is ERL-42 manufactured by Union Carbide.
06 (epoxy equivalent 70-74), ERL-4221
(Epoxy equivalents 131 to 143), ERL-4234
(Epoxy equivalents 133 to 154). Further, epoxidized soybean oil and the like are also included.

【0070】前記エポキシ樹脂組成物の構成要素(B)
である硬化剤としては、4,4’−ジアミノジフェニル
メタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,
3’−ジアミノジフェニルスルホン、m−フェニレンジ
アミン、m−キシリレンジアミンのような活性水素を有
する芳香族アミン、ジエチレントリアミン、トリエチレ
ンテトラミン、イソホロンジアミン、ビス(アミノメチ
ル)ノルボルナン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)
メタン、ポリエチレンイミンのダイマー酸エステルのよ
うな活性水素を有する脂肪族アミン、これらの活性水素
を有するアミンにエポキシ化合物、アクリロニトリル、
フェノールとホルムアルデヒド、チオ尿素などの化合物
を反応させて得られる変性アミン、ジメチルアニリン、
ジメチルベンジルアミン、2,4,6−トリス(ジメチ
ルアミノメチル)フェノールや1−置換イミダゾールの
ような活性水素を持たない第三アミン、ジシアンジアミ
ド、テトラメチルグアニジン、ヘキサヒドロフタル酸無
水物、テトラヒドロフタル酸無水物、メチルヘキサヒド
ロフタル酸無水物、メチルナジック酸無水物のようなカ
ルボン酸無水物、アジピン酸ヒドラジドやナフタレンジ
カルボン酸ヒドラジドのようなポリカルボン酸ヒドラジ
ド、ノボラック樹脂などのポリフェノール化合物、チオ
グリコール酸とポリオールのエステルのようなポリメル
カプタン、三フッ化ホウ素エチルアミン錯体のようなル
イス酸錯体、芳香族スルホニウム塩などが挙げられる。
Component (B) of the epoxy resin composition
Examples of the curing agent include 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenylsulfone,
Aromatic amine having active hydrogen such as 3'-diaminodiphenyl sulfone, m-phenylenediamine, m-xylylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, isophoronediamine, bis (aminomethyl) norbornane, bis (4-aminocyclohexyl) )
Methane, an aliphatic amine having an active hydrogen such as a dimer acid ester of polyethyleneimine, an epoxy compound, acrylonitrile,
Modified amine obtained by reacting a compound such as phenol with formaldehyde and thiourea, dimethylaniline,
Tertiary amines without active hydrogen such as dimethylbenzylamine, 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol and 1-substituted imidazole, dicyandiamide, tetramethylguanidine, hexahydrophthalic anhydride, tetrahydrophthalic acid Anhydrides, carboxylic anhydrides such as methylhexahydrophthalic anhydride and methylnadic anhydride, polycarboxylic acid hydrazides such as adipic hydrazide and naphthalenedicarboxylic acid hydrazide, polyphenol compounds such as novolak resins, and thioglycolic acid And polymer polyols such as esters of polyols, Lewis acid complexes such as boron trifluoride ethylamine complex, and aromatic sulfonium salts.

【0071】硬化剤(B)の配合量はエポキシ樹脂
(A)100重量部に対して2〜10重量部が好まし
く、3〜6重量部が更に好ましい。配合量が2重量部よ
り少ないと硬化が不十分で耐熱性が低くなりやすい、配
合量が10重量部より多いと反応性が高くなり、プリプ
レグの保存安定性が悪くなる場合がある。
The compounding amount of the curing agent (B) is preferably 2 to 10 parts by weight, more preferably 3 to 6 parts by weight, per 100 parts by weight of the epoxy resin (A). If the amount is less than 2 parts by weight, the curing is insufficient and the heat resistance tends to be low. If the amount is more than 10 parts by weight, the reactivity becomes high and the storage stability of the prepreg may deteriorate.

【0072】これらの硬化剤には、硬化活性を高めるた
めに適当な硬化助剤を組合わせることができる。好まし
い例としては、ジシアンジアミドに、3−フェニル−
1,1−ジメチル尿素、3−(3,4−ジクロロフェニ
ル)−1,1−ジメチル尿素(DCMU)、3−(3−
クロロ−4−メチルフェニル)−1,1−ジメチル尿
素、2,4−ビス(3,3−ジメチルウレイド)トルエ
ンのような尿素誘導体を硬化助剤として組合わせる例、
カルボン酸無水物やノボラック樹脂に第三アミンを硬化
助剤として組合わせる例などが挙げられる。
These curing agents can be combined with an appropriate curing aid to enhance the curing activity. Preferred examples include dicyandiamide with 3-phenyl-
1,1-dimethylurea, 3- (3,4-dichlorophenyl) -1,1-dimethylurea (DCMU), 3- (3-
Examples of combining urea derivatives such as chloro-4-methylphenyl) -1,1-dimethylurea, 2,4-bis (3,3-dimethylureido) toluene as curing aids,
Examples include combining a carboxylic acid anhydride or a novolak resin with a tertiary amine as a curing aid.

【0073】前記エポキシ樹脂組成物の構成要素(C)
である熱可塑性樹脂を配合することにより、樹脂の粘度
制御やプリプレグの取扱い性制御、あるいは接着性改善
の効果が増進される。
Component (C) of the epoxy resin composition
By blending a thermoplastic resin, the effects of controlling the viscosity of the resin, controlling the handling of the prepreg, and improving the adhesiveness are enhanced.

【0074】ここで用いる熱可塑性樹脂は、本発明の目
的である接着性の改善の相乗効果が期待できる水素結合
性の官能基を有する熱可塑性樹脂が特に好ましい。
The thermoplastic resin used here is particularly preferably a thermoplastic resin having a hydrogen-bonding functional group which can be expected to have a synergistic effect of improving the adhesiveness which is the object of the present invention.

【0075】水素結合性官能基としては、アルコール性
水酸基、アミド結合、スルホニル基などが挙げられる。
Examples of the hydrogen bonding functional group include an alcoholic hydroxyl group, an amide bond and a sulfonyl group.

【0076】アルコール性水酸基を有する熱可塑性樹脂
としては、ポリビニルホルマール樹脂やポリビニルブチ
ラール樹脂などのポリビニルアセタール樹脂、ポリビニ
ルアルコール、フェノキシ樹脂、アミド結合を有する熱
可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリイミド、スルホ
ニル基を有する熱可塑性樹脂としては、ポリスルホンな
どが挙げられる。ポリアミド、ポリイミド及びポリスル
ホンは主鎖にエーテル結合、カルボニル基などの官能基
を有してもよい。ポリアミドは、アミド基の窒素原子上
に置換基を有してもよい。
Examples of the thermoplastic resin having an alcoholic hydroxyl group include polyvinyl acetal resins such as polyvinyl formal resin and polyvinyl butyral resin, polyvinyl alcohol, phenoxy resin, and thermoplastic resins having an amide bond include polyamide, polyimide and sulfonyl groups. Examples of the thermoplastic resin include polysulfone. Polyamide, polyimide and polysulfone may have a functional group such as an ether bond or a carbonyl group in the main chain. The polyamide may have a substituent on the nitrogen atom of the amide group.

【0077】これらの中でも、ポリビニルホルマール樹
脂やポリビニルブチラール樹脂などのポリビニルアセタ
ール樹脂が好ましく、ポリビニルホルマール樹脂が特に
好ましい。さらに、ポリビニルホルマール樹脂の平均重
合度が2000以下であるとエポキシ樹脂と加熱混合し
た際に融解しやすいので好ましい。ポリビニルホルマー
ル樹脂の平均重合度は、より好ましくは1000以下で
あり、さらに好ましくは600以下である。
Of these, polyvinyl acetal resins such as polyvinyl formal resin and polyvinyl butyral resin are preferable, and polyvinyl formal resin is particularly preferable. Further, it is preferable that the average degree of polymerization of the polyvinyl formal resin is 2,000 or less, since the resin easily melts when mixed with the epoxy resin by heating. The average degree of polymerization of the polyvinyl formal resin is more preferably 1,000 or less, and still more preferably 600 or less.

【0078】エポキシ樹脂に可溶で、水素結合性官能基
を有する熱可塑性樹脂の市販品を例示すると、ポリビニ
ルアセタール樹脂として、“デンカブチラール”及び
“デンカホルマール”(登録商標、電気化学工業(株)
製)、“ビニレック”(登録商標、チッソ(株)製)、
フェノキシ樹脂として、“UCAR”PKHP(登録商
標、ユニオンカーバイド社製)、ポリアミド樹脂として
“マクロメルト”(登録商標、ヘンケル白水(株)
製)、“アミラン”CM4000(登録商標、東レ
(株)製)、ポリイミドとして“ウルテム”(登録商
標、ジェネラル・エレクトリック社製)、“Matri
mid”5218(登録商標、チバ社製)、ポリスルホ
ンとして“Victrex”(登録商標、三井化学
(株)製)、“UDEL”(登録商標、ユニオン・カー
バイド社製)などが挙げられる。
Commercially available thermoplastic resins having a hydrogen-bonding functional group which are soluble in an epoxy resin include, for example, "denkabutyral" and "denkaformal" (registered trademark, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as polyvinyl acetal resins. )
"Vinilec" (registered trademark, manufactured by Chisso Corporation),
"UCAR" PKHP (registered trademark, manufactured by Union Carbide) as a phenoxy resin, "Macromelt" (registered trademark, Henkel Hakusui Co., Ltd.) as a polyamide resin
"Amilan" CM4000 (registered trademark, manufactured by Toray Industries, Inc.), "Ultem" (registered trademark, manufactured by General Electric Co., Ltd.) as a polyimide, "Matri"
mid "5218 (registered trademark, manufactured by Ciba), and" Victrex "(registered trademark, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) and" UDEL "(registered trademark, manufactured by Union Carbide) as polysulfone.

【0079】熱可塑性樹脂(C)は、エポキシ樹脂
(A)100重量部に対して1〜20重量部含有するこ
とが、エポキシ樹脂組成物に適度な粘弾性を与え、良好
な複合材料物性が得られる点で好ましい。
When the thermoplastic resin (C) is contained in an amount of 1 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the epoxy resin (A), the epoxy resin composition imparts an appropriate viscoelasticity and good physical properties of the composite material. It is preferable in that it can be obtained.

【0080】ただし、プリプレグを硬化して炭素繊維強
化複合材料とする際にマトリックス樹脂中の熱可塑性樹
脂が層分離を生じる場合がある。この場合、炭素繊維強
化複合材料中における熱可塑性樹脂の平均粒径が大きい
と90度引張強度の向上効果が小さくなるため、平均粒
径10μm以下で分散していることが必要であり、平均
粒径5μm以下で分散していることがより好ましい。こ
のような点から、層分離を生じる熱可塑性樹脂を含有す
る場合、熱可塑性樹脂(C)をエポキシ樹脂(A)10
0重量部に対して1〜15重量部含有することが、良好
な複合材料物性が得られる点で好ましい。
However, when the prepreg is cured to form a carbon fiber reinforced composite material, the thermoplastic resin in the matrix resin may cause layer separation. In this case, if the average particle size of the thermoplastic resin in the carbon fiber reinforced composite material is large, the effect of improving the 90-degree tensile strength is reduced, so that it is necessary that the thermoplastic resin is dispersed at an average particle size of 10 μm or less. More preferably, the particles are dispersed with a diameter of 5 μm or less. From such a point, when a thermoplastic resin that causes layer separation is contained, the thermoplastic resin (C) is replaced with the epoxy resin (A) 10.
It is preferable that it is contained in an amount of 1 to 15 parts by weight with respect to 0 parts by weight in that good composite material properties are obtained.

【0081】ここで分散状態の評価には、例えば、Os
4染色超薄切片法による電子顕微鏡で行うことができ
る。また、大きく層分離するものは、光学顕微鏡でも観
察できる。例えば、平均粒径が5μmであるとは、球形
の均一分散の場合は、300μm四方の断面で全ての粒
子の直径の数平均が5μmということである。また、楕
円形や不規則な形の場合は、1つの粒子の仮の直径を
(最長径+最短径)/2で表し、300μm四方程度の
断面で全ての粒子の直径の数平均で表し、これが5μm
であるということである。また、分散状態は熱可塑性樹
脂の粒子の中にエポキシ樹脂を含む形の粒子でもよい。
Here, for example, Os
It can be performed by an electron microscope using an O 4 -stained ultrathin section method. In addition, a material that largely separates layers can be observed with an optical microscope. For example, an average particle diameter of 5 μm means that in the case of spherical uniform dispersion, the number average of the diameters of all particles in a 300 μm square cross section is 5 μm. In the case of an elliptical shape or an irregular shape, the temporary diameter of one particle is represented by (the longest diameter + the shortest diameter) / 2, and the cross section of about 300 μm square is represented by the number average of the diameters of all particles, This is 5 μm
That is. Further, the dispersed state may be particles in which the epoxy resin is contained in the thermoplastic resin particles.

【0082】前記エポキシ樹脂組成物の構成要素(D)
である分子内にエポキシ樹脂(A)または硬化剤(B)
と反応しうる官能基1個と1個以上のアミド結合を有す
る化合物は、接着性を高めるための高極性化合物として
配合される。
Constituent (D) of the epoxy resin composition
Epoxy resin (A) or curing agent (B) in the molecule
A compound having one functional group and one or more amide bonds capable of reacting with a compound is compounded as a highly polar compound for improving adhesion.

【0083】ここで言うアミド結合とは、カルボニル
基、チオカルボニル基、スルホニル基、ホスホリル基か
ら選ばれる基とその炭素に単結合で結合する窒素原子か
らなる部分構造を意味する。アミド結合を有する化合物
の典型的な化合物はカルボン酸アミドであるが、それ以
外にも環の一部にアミド結合を有しても良く、あるいは
さらに複雑な構造、例えば、イミド、ウレタン、尿素、
ビウレット、ヒダントイン、カルボン酸ヒドラジド、ヒ
ドロキサム酸、セミカルバジド、セミカルバゾンなどの
ような構造を有するものでもよい。
The amide bond referred to herein means a partial structure comprising a group selected from a carbonyl group, a thiocarbonyl group, a sulfonyl group, and a phosphoryl group, and a nitrogen atom bonded to the carbon by a single bond. A typical compound having an amide bond is a carboxylic acid amide, but may have an amide bond in a part of the ring, or may have a more complex structure such as imide, urethane, urea, or the like.
It may have a structure such as biuret, hydantoin, carboxylic acid hydrazide, hydroxamic acid, semicarbazide, semicarbazone and the like.

【0084】アミド結合のカルボニル酸素は酸素または
窒素に結合した水素原子と強い水素結合を作る。従っ
て、炭素繊維の表層面に存在するカルボキシル基や水酸
基などの水素原子との水素結合が生じ接着性を高める。
The carbonyl oxygen of the amide bond forms a strong hydrogen bond with a hydrogen atom bonded to oxygen or nitrogen. Therefore, a hydrogen bond with a hydrogen atom such as a carboxyl group or a hydroxyl group present on the surface layer of the carbon fiber is generated, and the adhesiveness is enhanced.

【0085】さらに、アミド結合のカルボニル基は強い
永久双極子であるため、炭素繊維のように分極率の高い
強化繊維に有機双極子を作り、双極子−双極子の電気的
引力により接着性を高める。
Further, since the carbonyl group of the amide bond is a strong permanent dipole, an organic dipole is formed on a reinforcing fiber having a high polarizability such as carbon fiber, and the adhesive property is improved by the electric attraction between the dipole and the dipole. Enhance.

【0086】もし、アミド結合を持つ化合物がエポキシ
樹脂(A)または硬化剤(B)と反応しうる官能基を持
たないと、相分離により接着性が充分発現しなかった
り、可塑剤として働き耐熱性が著しく低下したりする恐
れがあるが、アミド結合を持つ化合物がエポキシ樹脂
(A)または硬化剤(B)と反応しうる官能基を持つ場
合は、樹脂組成物の硬化に伴い、エポキシ樹脂硬化物の
ネットワークの一部となるため前記のような弊害を生じ
る恐れがない。
If the compound having an amide bond does not have a functional group capable of reacting with the epoxy resin (A) or the curing agent (B), adhesiveness may not be sufficiently exhibited due to phase separation, or the compound may act as a plasticizer and be heat resistant. If the compound having an amide bond has a functional group that can react with the epoxy resin (A) or the curing agent (B), the epoxy resin may be cured with the curing of the resin composition. Since it becomes a part of the network of the cured product, there is no possibility of causing the above-mentioned adverse effects.

【0087】エポキシ樹脂(A)または硬化剤(B)と
反応しうる2個以上の官能基と1個以上のアミド結合を
有する化合物を配合したエポキシ樹脂組成物をCFRP
に用いることは公知であるが、これらの公知技術では、
接着性の著しい改善は確認されていない。しかし、本発
明者らの見出した、分子内にエポキシ樹脂(A)または
硬化剤(B)と反応しうる官能基1個と1個以上のアミ
ド結合を有する化合物を配合したエポキシ樹脂組成物で
は、著しい効果を有する。
An epoxy resin composition containing a compound having two or more functional groups capable of reacting with the epoxy resin (A) or the curing agent (B) and one or more amide bonds is prepared by CFRP
It is known to be used, but in these known techniques,
No remarkable improvement in adhesion has been confirmed. However, the epoxy resin composition found by the present inventors in which a compound having one functional group capable of reacting with the epoxy resin (A) or the curing agent (B) and having one or more amide bonds in the molecule is blended. Has a remarkable effect.

【0088】この理由としては、エポキシ樹脂(A)ま
たは硬化剤(B)と反応しうる官能基を2個以上有する
化合物は、エポキシ樹脂のネットワークと2カ所以上で
化学結合するため、アミド結合の酸素原子が炭素繊維表
面に充分接近できないのに対し、エポキシ樹脂(A)ま
たは硬化剤(B)と反応しうる官能基を1個だけ有する
化合物は、エポキシ樹脂のネットワークと一カ所だけで
化学結合するため、その化合物に由来する部分構造の運
動の自由度が大きく、カルボニル基の酸素原子が炭素繊
維表面に接触しやすいためと本発明者らは推定してい
る。
The reason for this is that a compound having two or more functional groups capable of reacting with the epoxy resin (A) or the curing agent (B) is chemically bonded to the epoxy resin network at two or more places. The compound having only one functional group capable of reacting with the epoxy resin (A) or the curing agent (B) is chemically bonded to the epoxy resin network at only one place, while the oxygen atom cannot sufficiently access the carbon fiber surface. Therefore, the present inventors presume that the degree of freedom of movement of the partial structure derived from the compound is large, and the oxygen atom of the carbonyl group easily contacts the carbon fiber surface.

【0089】さらに構成要素(D)の配合は、接着性を
高めるだけではなく、エポキシ樹脂組成物の硬化物の曲
げ弾性率を高める効果も有する。これは、エポキシ樹脂
中に存在する水酸基とカルボニル基の酸素が強い水素結
合を作り分子運動を拘束するためと考えられる。
Further, the addition of the component (D) not only increases the adhesiveness but also has the effect of increasing the flexural modulus of the cured product of the epoxy resin composition. This is considered to be because the oxygen of the hydroxyl group and the carbonyl group present in the epoxy resin forms a strong hydrogen bond and restricts the molecular motion.

【0090】エポキシ樹脂(A)と反応しうる官能基と
しては、カルボキシル基、フェノール性水酸基、アミノ
基、2級アミン構造、メルカプト基などが挙げられる。
また硬化剤硬化剤と反応しうる官能基としては、エポキ
シ基、カルボニル基と共役した二重結合などが挙げられ
る。カルボニル基と共役した二重結合は、硬化剤中のア
ミノ基やメルカプト基とマイケル付加反応を行う。
Examples of the functional group capable of reacting with the epoxy resin (A) include a carboxyl group, a phenolic hydroxyl group, an amino group, a secondary amine structure, and a mercapto group.
In addition, examples of the functional group that can react with the curing agent include an epoxy group and a double bond conjugated to a carbonyl group. The double bond conjugated with the carbonyl group performs a Michael addition reaction with an amino group or a mercapto group in the curing agent.

【0091】カルボキシル基を1個有し、アミド結合を
有する化合物の具体例としては、スクシンアミド酸、オ
キサミン酸、N−アセチルグリシン、N−アセチルアラ
ニン、4−アセトアミド安息香酸、N−アセチルアント
ラニル酸、4−アセトアミド酪酸、6−アセトアミドヘ
キサン酸、馬尿酸、5−ヒダントイン酢酸、ピログルタ
ミン酸、2−(フェニルカルバモイルオキシ)プロピオ
ン酸などが挙げられる。
Specific examples of the compound having one carboxyl group and having an amide bond include succinamic acid, oxamic acid, N-acetylglycine, N-acetylalanine, 4-acetamidobenzoic acid, N-acetylanthranilic acid, 4-acetamidobutyric acid, 6-acetamidohexanoic acid, hippuric acid, 5-hydantoin acetic acid, pyroglutamic acid, 2- (phenylcarbamoyloxy) propionic acid and the like.

【0092】フェノール性水酸基を1個有し、アミド結
合を有する化合物の具体例としては、サリチルアミド、
4−ヒドロキシベンズアミド、4−ヒドロキシフェニル
アセトアミド、4−ヒドロキシアセトアニリド、3−ヒ
ドロキシアセトアニリドなどが挙げられる。
Specific examples of the compound having one phenolic hydroxyl group and having an amide bond include salicylamide and
4-hydroxybenzamide, 4-hydroxyphenylacetamide, 4-hydroxyacetanilide, 3-hydroxyacetanilide and the like.

【0093】アミノ基を1個有し、アミド結合を有する
化合物の具体例としては、4−アミノベンズアミド、3
−アミノベンズアミド、4’−アミノアセトアニリド、
4−アミノブチルアミド、6−アミノヘキサンアミド、
3−アミノフタルイミド、4−アミノフタルイミドなど
が挙げられる。
Specific examples of the compound having one amino group and having an amide bond include 4-aminobenzamide, 3
-Aminobenzamide, 4'-aminoacetanilide,
4-aminobutylamide, 6-aminohexaneamide,
Examples thereof include 3-aminophthalimide and 4-aminophthalimide.

【0094】2級アミン構造を1個有し、アミド結合を
有する化合物の具体例としては、ニペコタミド、N,N
−ジエチルニペコタミド、イソニペコタミド、1−アセ
チルピペラジンなどが挙げられる。
Specific examples of the compound having one secondary amine structure and having an amide bond include nipecotamide, N, N
-Diethylnipecotamide, isonipecotamide, 1-acetylpiperazine and the like.

【0095】メルカプト基を1個有し、アミド結合を有
する化合物の具体例としては、4−アセトアミドチオフ
ェノール、N−(2−メルカプトエチル)アセトアミド
などが挙げられる。
Specific examples of the compound having one mercapto group and having an amide bond include 4-acetamidothiophenol and N- (2-mercaptoethyl) acetamide.

【0096】エポキシ基を1個有し、アミド結合を有す
る化合物の具体例としては、グリシダミド、N−フェニ
ルグリシダミド、N,N−ジエチルグリシダミド、N−
メトキシメチルグリシダミド、N−ヒドロキシメチルグ
リシダミド、2,3−エポキシ−3−メチルブチルアミ
ド、2,3−エポキシ−2−メチルプロピオンアミド、
9,10−エポキシステアラミド、N−グリシジルフタ
ルイミドなどが挙げられる。
Specific examples of the compound having one epoxy group and having an amide bond include glycidamide, N-phenylglycidamide, N, N-diethylglycidamide,
Methoxymethylglycidamide, N-hydroxymethylglycidamide, 2,3-epoxy-3-methylbutyramide, 2,3-epoxy-2-methylpropionamide,
9,10-epoxystearamide, N-glycidylphthalimide and the like.

【0097】カルボニル基と共役した二重結合を1個有
し、アミド結合を有する化合物は、二重結合と共役する
カルボニル基がアミド結合のカルボニル基と同一であっ
てもよく、異なってもよい。二重結合と共役するカルボ
ニル基がアミド結合のカルボニル基と同一である化合物
としては、α,β−不飽和カルボン酸のアミド及びその
窒素原子上に置換基を有する誘導体が該当する。その具
体例としては、アクリルアミド、メタクリルアミド、
N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルア
クリルアミド、N−tert−ブチルアクリルアミド、
N−イソプロピルアクリルアミド、N−ブチルアクリル
アミド、N−ヒドロキシメチルアクリルアミド、N−メ
トキシメチルアクリルアミド、N−エトキシメチルアク
リルアミド、N−n−プロポキシメチルアクリルアミ
ド、N−n−ブトキシメチルアクリルアミド、N−イソ
ブトキシメチルアクリルアミド、N−ベンジロキシメチ
ルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、1−ア
クリロイルモルホリン、1−アクリロイルピペリジンな
どが挙げられる。またそれ以外にもマレイミド、N−エ
チルマレイミド、N−フェニルマレイミドのような不飽
和ジカルボン酸のイミドも該当する。二重結合と共役す
るカルボニル基がアミド結合のカルボニル基と同一でな
い化合物としては、2−(フェニルカルバモイルオキ
シ)エチルメタクリレートなどが挙げられる。
In the compound having one double bond conjugated to a carbonyl group and having an amide bond, the carbonyl group conjugated to the double bond may be the same as or different from the carbonyl group of the amide bond. . Compounds in which the carbonyl group conjugated to the double bond is the same as the carbonyl group of the amide bond include amides of α, β-unsaturated carboxylic acids and derivatives thereof having a substituent on the nitrogen atom. Specific examples include acrylamide, methacrylamide,
N, N-dimethylacrylamide, N, N-diethylacrylamide, N-tert-butylacrylamide,
N-isopropylacrylamide, N-butylacrylamide, N-hydroxymethylacrylamide, N-methoxymethylacrylamide, N-ethoxymethylacrylamide, Nn-propoxymethylacrylamide, Nn-butoxymethylacrylamide, N-isobutoxymethylacrylamide , N-benzyloxymethylacrylamide, diacetone acrylamide, 1-acryloylmorpholine, 1-acryloylpiperidine and the like. In addition, imides of unsaturated dicarboxylic acids such as maleimide, N-ethylmaleimide, and N-phenylmaleimide are also applicable. Examples of the compound in which the carbonyl group conjugated to the double bond is not the same as the carbonyl group of the amide bond include 2- (phenylcarbamoyloxy) ethyl methacrylate.

【0098】構成要素(D)である分子内にエポキシ樹
脂(A)または硬化剤(B)と反応しうる官能基1個と
1個以上のアミド結合を有する化合物は1種でも、複数
種配合してもよい。
Compounds having one functional group and one or more amide bonds capable of reacting with the epoxy resin (A) or the curing agent (B) in the molecule as the constituent element (D) may be used alone or in combination. May be.

【0099】構成要素(D)の配合量(複数種用いる場
合はその合計)は、構成要素(A)100重量部に対し
0.5〜15重量部であることが好ましい。0.5部よ
り少ないと接着性向上効果が充分に発現されず、15重
量部より多いと耐熱性低下などの弊害が生じる恐れがあ
る。
The amount of the component (D) (when a plurality of components are used, the total thereof) is preferably 0.5 to 15 parts by weight per 100 parts by weight of the component (A). When the amount is less than 0.5 part, the effect of improving the adhesiveness is not sufficiently exhibited, and when the amount is more than 15 parts by weight, adverse effects such as a decrease in heat resistance may be caused.

【0100】構成要素(D)は、室温で液状のものも固
形のものも使用できる。構成要素(D)として固形のも
のを用いる場合は、エポキシ樹脂組成物に配合した後、
加熱撹拌などの手段で溶解してもよく、溶解せずに配合
してもよい。固形の構成要素(D)を溶解せずに配合す
る場合は、粒径10μm以下に粉砕して使用することが
好ましい。
The component (D) may be a liquid or a solid at room temperature. When a solid component is used as the component (D), after blending in the epoxy resin composition,
You may melt | dissolve by means, such as heating stirring, and may mix | blend without melt | dissolving. When the solid component (D) is blended without dissolving, it is preferable to use the solid component (D) by pulverizing it to a particle size of 10 μm or less.

【0101】本発明においては、エポキシ樹脂組成物に
は、前記構成要素(A)、(B)、(C)、(D)の他
に、任意の成分として有機または無機の粒子などの他成
分を配合することができる。
In the present invention, in addition to the components (A), (B), (C), and (D), other components such as organic or inorganic particles may be added to the epoxy resin composition. Can be blended.

【0102】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用いられる。
これらの粒子は樹脂の靭性向上、CFRPの耐衝撃性向
上の効果を有する。
Rubber particles and thermoplastic resin particles are used as the organic particles to be added to the epoxy resin composition.
These particles have the effect of improving the toughness of the resin and the impact resistance of CFRP.

【0103】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。
As the 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.

【0104】市販の架橋ゴム粒子としては、カルボキシ
ル変性のブタジエン−アクリロニトリル共重合体の架橋
物からなるXER−91(日本合成ゴム工業(株)
製)、アクリルゴム微粒子からなるCX−MNシリーズ
(日本触媒(株)製)、YR−500シリーズ(東都化
成(株)製)などが挙げられる。
Commercially available crosslinked rubber particles include XER-91 (Nippon Synthetic Rubber Industry Co., Ltd.) comprising a crosslinked product of a carboxyl-modified butadiene-acrylonitrile copolymer.
CX-MN series (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.) composed of acrylic rubber fine particles, and the YR-500 series (manufactured by Toto Kasei Co., Ltd.).

【0105】市販のコアシェルゴム粒子としては、例え
ば、ブタジエン・メタクリル酸アルキル・スチレン共重
合体からなる“パラロイド”EXL−2655(登録商
標、呉羽化学工業(株)製)、アクリル酸エステル・メ
タクリル酸エステル共重合体からなる“スタフィロイ
ド”AC−3355、TR−2122(登録商標、武田
薬品工業(株)製)、アクリル酸ブチル・メタクリル酸
メチル共重合体からなる“PARALOID”EXL−
2611、EXL−3387(登録商標、Rohm &
Haas社製)などが挙げられる。
Examples of commercially available core-shell rubber particles include “paraloid” EXL-2655 (registered trademark, manufactured by Kureha Chemical Industry Co., Ltd.) made of butadiene / alkyl methacrylate / styrene copolymer, acrylate / methacrylic acid "STAPHYLOID" AC-3355 comprising an ester copolymer, TR-2122 (registered trademark, manufactured by Takeda Pharmaceutical Co., Ltd.), "PARALOID" EXL- comprising a butyl acrylate / methyl methacrylate copolymer
2611, EXL-3387 (registered trademark, Rohm &
Haas).

【0106】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。市販の
ポリアミド粒子として、東レ(株)製SP−500、A
TOCHEM社製“オルガソール”(登録商標)などが
挙げられる。
As the thermoplastic resin particles, polyamide or polyimide particles are preferably used. As commercially available polyamide particles, SP-500, A manufactured by Toray Industries, Inc.
"Orgasol" (registered trademark) manufactured by TOCHEM and the like.

【0107】無機粒子としては、シリカ、アルミナ、ス
メクタイト、合成マイカなど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すなわち
増粘や揺変性付与のために配合される。
As the inorganic particles, silica, alumina, smectite, synthetic mica and the like can be blended.
These inorganic particles are blended mainly for rheological control, that is, for thickening and imparting thixotropic properties.

【0108】CFRPの面内剪断強度を高めるために
は、接着性を高めると共に、樹脂組成物について、その
硬化物の曲げ弾性率が高く、かつ引張伸度が高いことが
好ましい。硬化物の曲げ弾性率は、3.1GPa以上で
あることが良く、好ましくは3.3GPa以上、より好
ましくは、3.3GPa以上であることが良い。また硬
化物の引張伸度は8%以上であることが良く、好ましく
は10%以上であることが良い。かかる引張伸度を得る
ためには、全エポキシ樹脂(A)中、70〜100重量
%が2官能エポキシ樹脂であることが好ましい。
In order to increase the in-plane shear strength of CFRP, it is preferred that the resin composition has a high flexural modulus and a high tensile elongation of the cured product of the resin composition. The flexural modulus of the cured product is preferably not less than 3.1 GPa, preferably not less than 3.3 GPa, and more preferably not less than 3.3 GPa. The cured product has a tensile elongation of preferably 8% or more, and more preferably 10% or more. In order to obtain such tensile elongation, it is preferable that 70 to 100% by weight of the total epoxy resin (A) is a bifunctional epoxy resin.

【0109】以下、本発明のプリプレグの製造方法、及
びこれを積層して加熱硬化してCFRPを得る方法につ
いて説明する。
Hereinafter, a method for producing the prepreg of the present invention and a method for laminating the same and heating and curing to obtain CFRP will be described.

【0110】プリプレグの製造方法は、マトリックス樹
脂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と、加熱により
低粘度化し、含浸させるホットメルト法などの方法によ
り製造される。
The prepreg is produced by a wet method in which a matrix resin is dissolved in a solvent such as methyl ethyl ketone or methanol to reduce the viscosity and impregnated, or a hot melt method in which the viscosity is reduced by heating and impregnated. .

【0111】ウェット法は、炭素繊維をエポキシ樹脂組
成物からなる液体に浸漬した後、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。
The wet method is a method in which carbon fibers are immersed in a liquid comprising an epoxy resin composition, pulled up, and the solvent is evaporated using an oven or the like to obtain a prepreg.

【0112】ホットメルト法は、加熱により低粘度化し
たエポキシ樹脂組成物を直接炭素繊維に含浸させる方
法、あるいは一旦エポキシ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、ついで炭素
繊維の両側ある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たプリプレグを製造す
る方法である。ホットメルト法には、プリプレグ中に残
留する溶媒がないため好ましい。
The hot melt method is a method of directly impregnating carbon fibers with an epoxy resin composition whose viscosity has been reduced by heating, or a method in which a film in which the epoxy resin composition is once coated on release paper is first prepared, This is a method of producing a prepreg impregnated with a resin by laminating the film from both sides or one side of the fiber and applying heat and pressure. The hot melt method is preferable because there is no solvent remaining in the prepreg.

【0113】プリプレグを用いたCFRPの成形は、プ
リプレグを積層後、積層物に圧力を付与しながら樹脂を
加熱硬化させる方法などにより作製できる。
The molding of CFRP using the prepreg can be carried out by laminating the prepreg and then heating and curing the resin while applying pressure to the laminate.

【0114】熱及び圧力を付与する方法には、プレス成
形法、オートクレーブ成形法、バッギング成形法、ラッ
ピングテープ法、内圧成形法などがあり、特にスポーツ
用品に関しては、ラッピングテープ法、内圧成形法が好
ましく採用される。
Examples of the method for applying heat and pressure include a press molding method, an autoclave molding method, a bagging molding method, a wrapping tape method, and an internal pressure molding method. Particularly, for sports goods, the wrapping tape method and the internal pressure molding method are used. It is preferably adopted.

【0115】ラッピングテープ法は、マンドレルなどの
芯金にプリプレグを巻いて、円筒状物を成形する方法で
あり、ゴルフクラブ用シャフト、釣り竿などの棒状体を
作製する際に好適である。具体的には、マンドレルにプ
リプレグを巻き付け、プリプレグの固定及び圧力付与の
ために、プリプレグの外側に熱可塑性樹脂フィルムから
なるラッピングテープを巻き付け、オーブン中で樹脂を
加熱硬化させた後、芯金を抜き去って円筒状成形体を得
る。
The wrapping tape method is a method in which a prepreg is wound around a core metal such as a mandrel to form a cylindrical material, and is suitable for producing a rod-like body such as a golf club shaft and a fishing rod. Specifically, a prepreg is wound around a mandrel, a wrapping tape made of a thermoplastic resin film is wound around the outside of the prepreg for fixing the prepreg and applying pressure, and after heating and curing the resin in an oven, the core metal is removed. Pull out to obtain a cylindrical molded body.

【0116】また、内圧成形法は、熱可塑性樹脂のチュ
ーブなどの内圧付与体にプリプレグを巻きつけたプリフ
ォームを金型中にセットし、次いで内圧付与体に高圧の
気体を導入して圧力をかけると同時に金型を加熱し成形
する方法である。ゴルフクラブ用シャフト、バット、テ
ニスやバトミントンなどのラケットのような複雑な形状
物を成形する際に好適に用いられる。
In the internal pressure forming method, a preform in which a prepreg is wound around an internal pressure applying body such as a thermoplastic resin tube is set in a mold, and then a high-pressure gas is introduced into the internal pressure applying body to reduce the pressure. This is a method in which the mold is heated and molded simultaneously with the application. It is suitably used when molding a complicated shape such as a golf club shaft, a bat, and a racket such as tennis and badminton.

【0117】[0117]

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。プリプレグの作製、円筒CFRPの作製、各種物性
測定は次の方法で行った。なお、物性測定はすべて温度
23℃、相対湿度50%の環境で行った。 (1)樹脂硬化物の物性測定 A.曲げ弾性率の測定 樹脂組成物を80℃に加熱してモールドに注入し、13
5℃の熱風乾燥機中で2時間加熱硬化して厚さ2mmの
樹脂硬化板を作製した。次に、樹脂硬化板から幅10m
m、長さ60mmの試験片を切り出し、試験速度2.5
mm、支点間距離32mmで3点曲げ試験を行い、JI
S K7203に従い曲げ弾性率を求めた。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to embodiments. Preparation of prepreg, preparation of cylindrical CFRP, and measurement of various physical properties were performed by the following methods. All the physical property measurements were performed in an environment at a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 50%. (1) Measurement of physical properties of cured resin A. Measurement of flexural modulus The resin composition was heated to 80 ° C and poured into a mold.
The resin was cured by heating in a hot-air dryer at 5 ° C. for 2 hours to produce a cured resin plate having a thickness of 2 mm. Next, 10m wide from the cured resin plate
m, a test piece having a length of 60 mm was cut out and tested at a test speed of 2.5
Bending test at a distance of 32 mm and a fulcrum distance of 32 mm.
The flexural modulus was determined according to SK7203.

【0118】B.引張伸度の測定 Aと同様にして作製した樹脂硬化板より、JIS K7
113に従い、小型1(1/2)号形試験片を切り出
し、引張伸度を求めた。 (2)炭素繊維の引張弾性率の測定 測定する炭素繊維に、ユニオンカーバイド(株)製”ベ
ークライト”(登録商標)ERL−4221を1000
g(100重量部)、三フッ化ホウ素モノエチルアミン
(BF3・MEA)を30g(3重量部)及びアセトン
を40g(4重量部)混合した樹脂組成物を含浸させ、
次に130℃で、30分間加熱し、硬化させ、樹脂含浸
ストランドを得た。樹脂含浸ストランド試験法(JIS
R7601)により引張弾性率を求めた。 (3)プリプレグの作製 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、樹脂フィルムを作製した。次に、シート状に
一方向に整列させた炭素繊維に樹脂フィルム2枚を炭素
繊維の両面から重ね、加熱加圧して樹脂組成物を含浸さ
せ、炭素繊維目付125g/m2のプリプレグを得た。 (4)面内剪断強度の測定 一方向プリプレグを炭素繊維の方向が±45°になるよ
う所定枚数積層し、オートクレーブ中で温度135℃、
圧力290Paで2時間加熱加圧して硬化して作製した
サンプルについて、JIS K7079に従って測定し
た。 (5)円筒CFRPの作製 下記(a)〜(e)の操作により、円筒軸方向に対して
[03/±453]の積層構成を有し、内径が6.3mm
及び10mmの2種類の円筒CFRPを作製した。マン
ドレルには直径6.3mm及び10mm(いずれも長さ
1000mm)のステンレス製丸棒を使用した。 (a)一方向プリプレグを繊維の方向がマンドレルの軸
方向に対して45度になるように、直径6.3mmのマ
ンドレルでは縦800mm×横68mm、直径10mm
のマンドレルでは縦800mm×横103mmの長方形
に2枚切り出した。この2枚を繊維方向が互いに交差す
るように、かつ横方向に直径6.3mmのマンドレルで
は10mm、直径10mmのマンドレルでは16mm
(マンドレル半周分に対応)ずらして貼り合わせた。 (b)貼り合わせたプリプレグを離型処理したマンドレ
ルに、プリプレグの縦方向とマンドレルの軸方向が一致
するように巻き付けた。(バイアス材) (c)その上に、プリプレグを繊維の方向が縦方向にな
るように、直径6.3mmのマンドレルでは縦800m
m×横77mm、直径10mmのマンドレルでは縦80
0mm×横112mmの長方形に切り出したものをプリ
プレグの縦方向とマンドレルの軸方向が一致するように
巻き付けた。(ストレート材) (d)ラッピングテープ(耐熱性フィルムテープ)を巻
きつけ、硬化炉中で130℃、2時間加熱成形した。 (e)成形後、マンドレルを抜き取り、ラッピングテー
プを除去して円筒CFRPを得た。 (6)円筒CFRPの物性測定 A.曲げ強度の測定 内径10mmの円筒CFRP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、該荷重値を曲げ強度とした。支点間距離300m
m、試験速度5mm/分とした。
B. Measurement of tensile elongation JIS K7
In accordance with No. 113, a small No. 1 (1/2) type test piece was cut out and the tensile elongation was determined. (2) Measurement of Tensile Modulus of Carbon Fiber "Bakelite" (registered trademark) ERL-4221 manufactured by Union Carbide Co., Ltd.
g (100 parts by weight), a resin composition obtained by mixing 30 g (3 parts by weight) of boron trifluoride monoethylamine (BF 3 .MEA) and 40 g (4 parts by weight) of acetone,
Next, the mixture was heated at 130 ° C. for 30 minutes and cured to obtain a resin-impregnated strand. Resin-impregnated strand test method (JIS
R7601) to determine the tensile modulus. (3) Preparation of prepreg The resin composition was applied on release paper using a reverse roll coater to prepare a resin film. Next, two resin films were overlaid on carbon fibers aligned in one direction in a sheet form from both sides of the carbon fibers, and heated and pressed to impregnate the resin composition, thereby obtaining a prepreg having a carbon fiber weight of 125 g / m 2 . . (4) Measurement of in-plane shear strength A predetermined number of unidirectional prepregs were laminated so that the direction of carbon fibers was ± 45 °, and the temperature was 135 ° C in an autoclave.
A sample prepared by curing by heating and pressing at a pressure of 290 Pa for 2 hours was measured according to JIS K7079. (5) by operating the fabrication of cylindrical CFRP following (a) ~ (e), it has a laminated structure of [0 3 / ± 45 3] with respect to the cylinder axis, an inner diameter of 6.3mm
And two types of 10 mm cylindrical CFRP. As the mandrel, a stainless steel round bar having a diameter of 6.3 mm and 10 mm (both having a length of 1000 mm) was used. (A) A mandrel having a diameter of 6.3 mm is 800 mm long × 68 mm wide and 10 mm in diameter so that the direction of the fiber is 45 ° with respect to the axial direction of the mandrel.
Was cut into two rectangular pieces of 800 mm length × 103 mm width. These two sheets are crossed so that the fiber directions cross each other, and are 10 mm in the lateral direction of the mandrel having a diameter of 6.3 mm, and 16 mm in the mandrel having the diameter of 10 mm.
(Corresponding to half the circumference of the mandrel) (B) The bonded prepreg was wound around a mandrel subjected to a release treatment so that the longitudinal direction of the prepreg coincided with the axial direction of the mandrel. (Bias material) (c) On the prepreg, a mandrel with a diameter of 6.3 mm is 800 m long so that the direction of the fiber is vertical.
mx 77 mm wide, 80 mm long for a 10 mm diameter mandrel
A rectangular cutout of 0 mm x 112 mm in width was wound so that the longitudinal direction of the prepreg coincided with the axial direction of the mandrel. (Straight material) (d) A wrapping tape (heat-resistant film tape) was wrapped around and heated and molded at 130 ° C. for 2 hours in a curing furnace. (E) After molding, the mandrel was pulled out and the wrapping tape was removed to obtain a cylindrical CFRP. (6) Measurement of physical properties of cylindrical CFRP Measurement of bending strength Using a cylindrical CFRP with an inner diameter of 10 mm, "Certification standards and standards confirmation method for golf club shafts" (edited by the Japan Society for Product Safety, approved by the Minister of International Trade and Industry, No. 5, 2087, 1993)
The bending fracture load was measured based on the three-point bending test method described in (1), and the load value was used as the bending strength. 300m between supporting points
m, and the test speed was 5 mm / min.

【0119】B.捻り強度の測定 内径10mmの円筒CFRPから長さ400mmの試験
片を切り出し、「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)に記載の方法に従い、
捻り試験を行った。試験片ゲージ長は300mmとし、
試験片両端の50mmを固定治具で把持した。捻り強度
は次式により求めた。
B. Measurement of torsional strength A test piece having a length of 400 mm was cut out from a cylindrical CFRP having an inner diameter of 10 mm. )
A torsion test was performed. The test piece gauge length is 300 mm,
50 mm at both ends of the test piece were gripped by a fixing jig. The torsional strength was determined by the following equation.

【0120】捻り強度(N・m・deg)=破壊トルク(N・m)
×破壊時の捻れ角(deg) C.圧壊強度の測定 内径10mmの円筒CFRPから長さ15mmの試験片
を切り出し、ステンレス平板を介して円筒の半径方向に
圧縮荷重を加えて破壊し、破壊時の荷重を圧壊強度とし
た。試験速度は5mm/分とした。
Torsional strength (N · m · deg) = breaking torque (N · m)
C. Torsion angle at break (deg) C. Measurement of crushing strength A test piece having a length of 15 mm was cut out from a cylindrical CFRP having an inner diameter of 10 mm, and was broken by applying a compressive load in the radial direction of the cylinder via a stainless steel plate, and the load at the time of breaking was defined as crushing strength. The test speed was 5 mm / min.

【0121】D.シャルピー衝撃強度の測定 円筒CFRPを試験片に用いたこと以外はJIS K7
077記載の方法に従い、シャルピー衝撃試験を行っ
た。内径6.3mmの円筒CFRPから長さ90mmの
試験片を切り出し、支点間距離40mm、ハンマー振り
上げ角135度、秤量300kg・cmで円筒軸方向と
垂直な方向から衝撃を与え、最大衝撃荷重を測定し、該
荷重値を衝撃強度とした。 (7)炭素繊維表面の官能基量測定 A.表面比酸素濃度O/C 表面比酸素濃度O/Cは、次の手順に従ってX線光電子
分光法により求めた。先ず、測定する炭素繊維束から、
溶媒でサイジング剤などを除去後、適当な長さにカット
してステンレス製の試料支持台上に拡げて並べた後、下
記条件にて測定した。
D. Measurement of Charpy impact strength JIS K7 except that cylindrical CFRP was used for the test piece
The Charpy impact test was performed according to the method described in No. 077. A test piece having a length of 90 mm is cut out from a cylindrical CFRP having an inner diameter of 6.3 mm, and an impact is applied from a direction perpendicular to the cylinder axis direction at a distance between fulcrums of 40 mm, a hammer swing angle of 135 degrees, and a weighing of 300 kg · cm, and the maximum impact load is measured The load value was defined as impact strength. (7) Measurement of Functional Group Amount on Carbon Fiber Surface Surface specific oxygen concentration O / C Surface specific oxygen concentration O / C was determined by X-ray photoelectron spectroscopy according to the following procedure. First, from the carbon fiber bundle to be measured,
After removing the sizing agent and the like with a solvent, the sample was cut into an appropriate length, spread on a stainless steel sample support table, and measured under the following conditions.

【0122】・光電子脱出角度:90度 ・X線源:MgKα1,2 ・試料チャンバー内真空度:1×10-8Torr 次に、測定時の帯電に伴うピークの補正のため、C1S
主ピークの結合エネルギー値B.E.を284.6eV
に合わせた。
[0122] - photoelectron escape angle: 90 ° · X-ray source: MgKarufa1,2-sample chamber vacuum: 1 × 10 -8 Torr Next, for the correction of the peak due to the measurement time of the charging, the main of C 1S B. Peak binding energy value E. FIG. 284.6 eV
I adjusted to.

【0123】次いで、C1sピーク面積[O1s]は、28
2〜296eVの範囲で直線のベースラインを引くこと
により求め、O1sピーク面積[C1s]は、528〜54
0eVの範囲で直線のベースラインを引くことにより求
めた。
Next, the C 1s peak area [O 1s ] is 28
Obtained by drawing a linear base line in the range of 2 to 296 eV, the O 1s peak area [C 1s ] is 528 to 54
It was determined by drawing a straight base line in the range of 0 eV.

【0124】表面比酸素濃度O/Cは、上記O1sピーク
面積[O1s]、C1sピーク面積[C 1s]の比、及び装置
固有の感度補正値より、次式により求めた。
The surface specific oxygen concentration O / C is calculated as follows.1speak
Area [O1s], C1sPeak area [C 1s] Ratio and apparatus
From the intrinsic sensitivity correction value, it was obtained by the following equation.

【0125】 O/C=([O1s]/[C1s])/(感度補正値) なお、ここでは、測定装置として島津製作所(株)製、
ESCA−750を用い、前記装置固有の感度補正値を
2.85とした。 B.表面カルボキシル基濃度COOH/C表面カルボキシル
基濃度COOH/Cは、次の手順に従って化学修飾X線光電
子分光法により求めた。
O / C = ([O 1s ] / [C 1s ]) / (sensitivity correction value) Here, as a measuring device, a product of Shimadzu Corporation is used.
Using ESCA-750, the sensitivity correction value unique to the device was set to 2.85. B. Surface carboxyl group concentration COOH / C Surface carboxyl group concentration COOH / C was determined by chemically modified X-ray photoelectron spectroscopy according to the following procedure.

【0126】先ず、測定する炭素繊維束から、溶媒でサ
イジング剤などを除去後、適当な長さにカットして白金
製の試料支持台上に拡げて並べた後、0.02モル/L
のジシクロヘキシルカルボジイミド気体及び0.04モ
ル/Lのピリジン気体を含む空気中に60℃で8時間曝
露して化学修飾処理した後、下記条件にて測定した。
First, a sizing agent or the like was removed from the carbon fiber bundle to be measured with a solvent, cut into an appropriate length, spread on a platinum sample support, and then arranged at 0.02 mol / L.
Was exposed to air containing 60% of dicyclohexylcarbodiimide gas and 0.04 mol / L of pyridine gas at 60 ° C. for 8 hours for chemical modification treatment, and then measured under the following conditions.

【0127】・光電子脱出角度:35度 ・X線源:AlKα1,2 ・試料チャンバー内真空度:1×10-8Torr 次に、測定時の帯電に伴うピークの補正のため、C1S
主ピークの結合エネルギー値B.E.を284.6eV
に合わせた。
Photoelectron escape angle: 35 degrees X-ray source: AlKα1, 2 Vacuum in sample chamber: 1 × 10 −8 Torr Next, the main component of C 1S was used to correct peaks due to charging during measurement. B. Peak binding energy value E. FIG. 284.6 eV
I adjusted to.

【0128】次いで、C1sピーク面積[C1s]は、28
2〜296eVの範囲で直線のベースラインを引くこと
により求め、F1sピーク面積[F1s]は、682〜69
5eVの範囲で直線のベースラインを引くことにより求
めた。
Next, the C 1s peak area [C 1s ] is 28
It is obtained by drawing a linear base line in the range of 2 to 296 eV, and the F 1s peak area [F 1s ] is 682 to 69
It was determined by drawing a straight base line in the range of 5 eV.

【0129】さらに、比較サンプルとして、化学修飾処
理したポリアクリル酸のC1sピーク分割から反応率r
を、O1sピーク分割からジシクロヘキシルカルボジイミ
ド誘導体の残存率mを求めた。次に、表面カルボキシル
基濃度COOH/Cを、次式により求めた。
[0129] Further, as a comparative sample, a chemical modification treatment polyacrylic acid C 1s peak splitting from the reaction rate r
And the residual ratio m of the dicyclohexylcarbodiimide derivative was determined from the O 1s peak splitting. Next, the surface carboxyl group concentration COOH / C was determined by the following equation.

【0130】COOH/C=[F1s]/[(3k[C1s]-(2+13m)
[F1s])r]×100(%) ここで、米国SSI社製モデルSSX−100−206
を用いた。本装置固有のC1sピーク面積に対するF1s
ーク面積の感度補正値kは3.919であった。 (8)熱可塑性樹脂(C)の平均粒径の測定 熱可塑性樹脂(C)の平均粒径の測定には、OsO4
色超薄切片法による電子顕微鏡観察を用いた。
COOH / C = [F 1s ] / [(3k [C 1s ]-(2 + 13m)
[F 1s ]) r] × 100 (%) Here, model SSX-100-206 manufactured by SSI, USA
Was used. The sensitivity correction value k of the F 1s peak area with respect to the C 1s peak area unique to this apparatus was 3.919. (8) Measurement of Average Particle Size of Thermoplastic Resin (C) The average particle size of the thermoplastic resin (C) was measured by electron microscopy using an OsO 4 -stained ultrathin section method.

【0131】サンプルを超薄切片に切り出し、OsO4
染色した後、電子顕微鏡で観察した。粒子が球形の場合
は、300μm四方の全ての粒子の直径の数平均を計算
して平均粒径とした。また、粒子が楕円形や不規則な形
の場合は、1つの粒子の仮の直径を(最長径+最短径)
/2で表し、300μm四方の全ての粒子の仮の直径の
数平均を計算して平均粒径とした。
The sample was cut into ultrathin sections, and OsO 4
After staining, the cells were observed with an electron microscope. When the particles were spherical, the number average of the diameters of all particles of 300 μm square was calculated to be the average particle diameter. If the particle is elliptical or irregular, the temporary diameter of one particle is (the longest diameter + the shortest diameter)
The average particle diameter was calculated by calculating the number average of the provisional diameters of all particles of 300 μm square.

【0132】以下、実施例、比較例について説明する。
実施例、比較例中に記載の部数はすべて重量部を表す。 (実施例1)下記原料をニーダーで混合して樹脂組成物
を得た。 構成要素(A); ビスフェノールA型エポキシ樹脂 40部 (“エピコート”828 (登録商標)、油化シェルエポキシ(株)製) ビスフェノールA型エポキシ樹脂 50部 (“エピコート”1001 (登録商標)、油化シェルエポキシ(株)製) フェノールノボラック型エポキシ樹脂 10部 (“エピコート”154 (登録商標)、油化シェルエポキシ(株)製) 構成要素(B); ジシアンジアミド 5部 (DICY7、油化シェルエポキシ(株)製) 硬化助剤; 3−(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチル尿素 3部 (DCMU99、保土ヶ谷化学工業(株)製) 構成要素(C); ポリビニルホルマール 5部 (“ビニレック”K (登録商標)、チッソ(株)製、平均重合度500) 構成要素(D); N−イソプロピルアクリルアミド 3部 ((株)興人製) この樹脂組成物と、引張弾性率294GPaの炭素繊維
を用いて、前記した方法に従い、マトリックス樹脂含有
率を24重量%として、樹脂硬化物、及びプリプレグを
作製した。プリプレグから得られたCFRPの面内剪断
強度は117MPaで、式(1)を満足した。
Examples and comparative examples will be described below.
All parts described in Examples and Comparative Examples represent parts by weight. Example 1 The following materials were mixed in a kneader to obtain a resin composition. Component (A): Bisphenol A type epoxy resin 40 parts ("Epicoat" 828 (registered trademark), manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) Bisphenol A type epoxy resin 50 parts ("Epicoat" 1001 (registered trademark), oil) Phenol novolak type epoxy resin 10 parts ("Epicoat" 154 (registered trademark), Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) Component (B); Dicyandiamide 5 parts (DICY7, Yuka Shell Epoxy) 3- (3,4-dichlorophenyl) -1,1-dimethylurea 3 parts (DCMU99, manufactured by Hodogaya Chemical Industry Co., Ltd.) Component (C); polyvinyl formal 5 parts (" Vinylek "K (registered trademark), manufactured by Chisso Corporation, average degree of polymerization 500) Component (D); N-isopropyl 3 parts of acrylamide (produced by Kojin Co., Ltd.) Using this resin composition and carbon fiber having a tensile modulus of elasticity of 294 GPa, a matrix resin content of 24% by weight was used to prepare a cured resin and a prepreg according to the method described above. Produced. The in-plane shear strength of CFRP obtained from the prepreg was 117 MPa, which satisfied the expression (1).

【0133】また、CFRP中のポリビニルホルマール
の平均粒径は0.5μmであった。
The average particle size of polyvinyl formal in CFRP was 0.5 μm.

【0134】また、ストレート材及びバイアス材として
このプリプレグを用いて得られた円筒CFRPの圧壊強
度と衝撃強度は良好であった。 (実施例2)下記原料をニーダーで混合して樹脂組成物
を得た。 構成要素(A); ビスフェノールA型エポキシ樹脂 40部 (“エピコート”828 (登録商標)、油化シェルエポキシ(株)製) ビスフェノールA型エポキシ樹脂 50部 (“エピコート”1001 (登録商標)、油化シェルエポキシ(株)製) フェノールノボラック型エポキシ樹脂 10部 (“エピコート”154 (登録商標)、油化シェルエポキシ(株)製) 構成要素(B); ジシアンジアミド 5部 (DICY7、油化シェルエポキシ(株)製) 硬化助剤; 3−(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチル尿素 3部 (DCMU99、保土ヶ谷化学工業(株)製) 構成要素(C); ポリビニルホルマール 15部 (“ビニレック”K (登録商標)、チッソ(株)製) 構成要素(D); N−イソプロピルアクリルアミド 3部 ((株)興人製) この樹脂組成物と、引張弾性率294GPaの炭素繊維
を用いて、前記した方法に従い、マトリックス樹脂含有
率を24重量%として、樹脂硬化物、及びプリプレグを
作製した。プリプレグから得られたCFRPの面内剪断
強度は115MPaで、式(1)を満足した。
Further, the crushing strength and impact strength of the cylindrical CFRP obtained by using this prepreg as the straight material and the bias material were good. Example 2 The following materials were mixed in a kneader to obtain a resin composition. Component (A): Bisphenol A type epoxy resin 40 parts ("Epicoat" 828 (registered trademark), manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) Bisphenol A type epoxy resin 50 parts ("Epicoat" 1001 (registered trademark), oil) Shell Epoxy Co., Ltd.) Phenol novolak type epoxy resin 10 parts (“Epicoat” 154 (registered trademark), Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) Component (B); Dicyandiamide 5 parts (DICY7, Yuka Shell Epoxy) 3- (3,4-dichlorophenyl) -1,1-dimethylurea 3 parts (DCMU99, manufactured by Hodogaya Chemical Industry Co., Ltd.) Component (C); polyvinyl formal 15 parts (“ Vinylek “K (registered trademark), manufactured by Chisso Corporation) Component (D); N-isopropylacrylamide 3 Part (manufactured by Kojin Co., Ltd.) Using this resin composition and carbon fibers having a tensile modulus of elasticity of 294 GPa, a resin cured product and a prepreg were prepared according to the method described above with a matrix resin content of 24% by weight. . The in-plane shear strength of CFRP obtained from the prepreg was 115 MPa, which satisfied the expression (1).

【0135】また、CFRP中のポリビニルホルマール
の平均粒径は5μmであった。
The average particle size of polyvinyl formal in CFRP was 5 μm.

【0136】また、ストレート材及びバイアス材として
このプリプレグを用いて得られた円筒CFRPの圧壊強
度と衝撃強度は良好であった。 (比較例1)下記原料をニーダーで混合して樹脂組成物
を得た。 構成要素(A); ビスフェノールA型エポキシ樹脂 40部 (“エピコート”828 (登録商標)、油化シェルエポキシ(株)製) ビスフェノールA型エポキシ樹脂 50部 (“エピコート”1001 (登録商標)、油化シェルエポキシ(株)製) フェノールノボラック型エポキシ樹脂 10部 (“エピコート”154 (登録商標)、油化シェルエポキシ(株)製) 構成要素(B); ジシアンジアミド 5部 (DICY7、油化シェルエポキシ(株)製) 硬化助剤; 3−(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチル尿素 3部 (DCMU99、保土ヶ谷化学工業(株)製) 構成要素(C); ポリビニルホルマール 20部 (“ビニレック”K (登録商標)、チッソ(株)製、平均重合度500) 構成要素(D); N−イソプロピルアクリルアミド 3部 ((株)興人製) この樹脂組成物と、引張弾性率294GPaの炭素繊維
を用いて、前記した方法に従い、マトリックス樹脂含有
率を24重量%として、樹脂硬化物、及びプリプレグを
作製した。プリプレグから得られたCFRPの面内剪断
強度は100MPaで、式(1)を満足した。
Further, the crushing strength and impact strength of the cylindrical CFRP obtained by using this prepreg as a straight material and a bias material were good. Comparative Example 1 A resin composition was obtained by mixing the following raw materials with a kneader. Component (A): Bisphenol A type epoxy resin 40 parts ("Epicoat" 828 (registered trademark), manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) Bisphenol A type epoxy resin 50 parts ("Epicoat" 1001 (registered trademark), oil) Phenol novolak type epoxy resin 10 parts ("Epicoat" 154 (registered trademark), Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) Component (B); Dicyandiamide 5 parts (DICY7, Yuka Shell Epoxy) 3- (3,4-dichlorophenyl) -1,1-dimethylurea 3 parts (DCMU99, manufactured by Hodogaya Chemical Industry Co., Ltd.) Component (C); polyvinyl formal 20 parts (“ Vinylek "K (registered trademark), manufactured by Chisso Corporation, average degree of polymerization 500) Component (D); N-Isopropyl Acrylamide 3 parts (produced by Kojin Co., Ltd.) Using this resin composition and carbon fiber having a tensile modulus of elasticity of 294 GPa, according to the above-mentioned method, and setting the matrix resin content to 24% by weight, a resin cured product and a prepreg are prepared. Produced. The in-plane shear strength of CFRP obtained from the prepreg was 100 MPa, which satisfied the expression (1).

【0137】また、CFRP中のポリビニルホルマール
の平均粒径は20μmであった。
The average particle size of polyvinyl formal in CFRP was 20 μm.

【0138】また、ストレート材及びバイアス材として
このプリプレグを用いて得られた円筒CFRPの圧壊強
度と衝撃強度は不良であった。 (実施例3)下記原料をニーダーで混合して樹脂組成物
を得た。 構成要素(A); ビスフェノールA型エポキシ樹脂 40部 (“エピコート”828 (登録商標)、油化シェルエポキシ(株)製) ビスフェノールA型エポキシ樹脂 50部 (“エピコート”1001 (登録商標)、油化シェルエポキシ(株)製) フェノールノボラック型エポキシ樹脂 10部 (“エピコート”154 (登録商標)、油化シェルエポキシ(株)製) 構成要素(B); ジシアンジアミド 5部 (DICY7、油化シェルエポキシ(株)製) 硬化助剤; 3−(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチル尿素 3部 (DCMU99、保土ヶ谷化学工業(株)製) 構成要素(C); ポリビニルホルマール 7部 (“ビニレック”K (登録商標)、チッソ(株)製、平均重合度500) 構成要素(D); N−n−ブトキシメチルアクリルアミド 5部 (笠野興産(株)製) この樹脂組成物と、引張弾性率294GPaの炭素繊維
を用いて、前記した方法に従い、マトリックス樹脂含有
率を24重量%として、樹脂硬化物、及びプリプレグを
作製した。プリプレグから得られたCFRPの面内剪断
強度は140MPaで、式(1)を満足した。
Further, the crushing strength and impact strength of the cylindrical CFRP obtained by using this prepreg as a straight material and a bias material were poor. Example 3 The following raw materials were mixed in a kneader to obtain a resin composition. Component (A): Bisphenol A type epoxy resin 40 parts ("Epicoat" 828 (registered trademark), manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) Bisphenol A type epoxy resin 50 parts ("Epicoat" 1001 (registered trademark), oil) Phenol novolak type epoxy resin 10 parts ("Epicoat" 154 (registered trademark), Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) Component (B); Dicyandiamide 5 parts (DICY7, Yuka Shell Epoxy) 3- (3,4-dichlorophenyl) -1,1-dimethylurea 3 parts (DCMU99, manufactured by Hodogaya Chemical Industry Co., Ltd.) Component (C); Polyvinylformal 7 parts (" Vinylek "K (registered trademark), manufactured by Chisso Corporation, average degree of polymerization 500) Component (D); Nn-butoxy Tylacrylamide 5 parts (manufactured by Kasano Kosan Co., Ltd.) Using this resin composition and carbon fibers having a tensile modulus of elasticity of 294 GPa, according to the above-mentioned method, setting the matrix resin content to 24% by weight, and setting the resin cured product and prepreg. Was prepared. The in-plane shear strength of CFRP obtained from the prepreg was 140 MPa, which satisfied the expression (1).

【0139】また、CFRP中のポリビニルホルマール
の平均粒径は3μmであった。
The average particle size of polyvinyl formal in CFRP was 3 μm.

【0140】また、ストレート材及びバイアス材として
このプリプレグを用いて得られた円筒CFRPの圧壊強
度と衝撃強度は良好であった。 (実施例4)下記原料をニーダーで混合して樹脂組成物
を得た。 構成要素(A); ビスフェノールA型エポキシ樹脂 40部 (“エピコート”828 (登録商標)、油化シェルエポキシ(株)製) ビスフェノールA型エポキシ樹脂 50部 (“エピコート”1001 (登録商標)、油化シェルエポキシ(株)製) フェノールノボラック型エポキシ樹脂 10部 (“エピコート”154 (登録商標)、油化シェルエポキシ(株)製) 構成要素(B); ジシアンジアミド 5部 (DICY7、油化シェルエポキシ(株)製) 硬化助剤; 3−(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチル尿素 3部 (DCMU99、保土ヶ谷化学工業(株)製) 構成要素(C); ポリビニルホルマール 7部 (“ビニレック”K (登録商標)、チッソ(株)製、平均重合度500) 構成要素(D); N,N−ジエチルアクリルアミド 5部 ((株)興人製) この樹脂組成物と、引張弾性率294GPaの炭素繊維
を用いて、前記した方法に従い、マトリックス樹脂含有
率を24重量%として、樹脂硬化物、及びプリプレグを
作製した。プリプレグから得られたCFRPの面内剪断
強度は150MPaで、式(1)を満足した。
Further, the crushing strength and impact strength of the cylindrical CFRP obtained by using this prepreg as the straight material and the bias material were good. Example 4 The following materials were mixed in a kneader to obtain a resin composition. Component (A): Bisphenol A type epoxy resin 40 parts ("Epicoat" 828 (registered trademark), manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) Bisphenol A type epoxy resin 50 parts ("Epicoat" 1001 (registered trademark), oil) Shell Epoxy Co., Ltd.) Phenol novolak type epoxy resin 10 parts (“Epicoat” 154 (registered trademark), Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) Component (B); Dicyandiamide 5 parts (DICY7, Yuka Shell Epoxy) 3- (3,4-dichlorophenyl) -1,1-dimethylurea 3 parts (DCMU99, manufactured by Hodogaya Chemical Industry Co., Ltd.) Component (C); Polyvinylformal 7 parts (" Vinylek "K (registered trademark), manufactured by Chisso Corporation, average degree of polymerization 500) Component (D); N, N-diethyl 5 parts of acrylamide (produced by Kojin Co., Ltd.) Using this resin composition and carbon fibers having a tensile modulus of elasticity of 294 GPa, the resin cured product and the prepreg were prepared according to the method described above, with the matrix resin content being 24% by weight. Produced. The in-plane shear strength of CFRP obtained from the prepreg was 150 MPa, which satisfied the expression (1).

【0141】また、CFRP中のポリビニルホルマール
の平均粒径は3μmであった。
The average particle size of polyvinyl formal in CFRP was 3 μm.

【0142】また、ストレート材及びバイアス材として
このプリプレグを用いて得られた円筒CFRPの圧壊強
度と衝撃強度は良好であった。 (実施例5)下記原料をニーダーで混合して樹脂組成物
を得た。 構成要素(A); ビスフェノールA型エポキシ樹脂 40部 (“エピコート”828 (登録商標)、油化シェルエポキシ(株)製) ビスフェノールA型エポキシ樹脂 50部 (“エピコート”1001 (登録商標)、油化シェルエポキシ(株)製) フェノールノボラック型エポキシ樹脂 10部 (“エピコート”154 (登録商標)、油化シェルエポキシ(株)製) 構成要素(B); ジシアンジアミド 5部 (DICY7、油化シェルエポキシ(株)製) 硬化助剤; 3−(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチル尿素 3部 (DCMU99、保土ヶ谷化学工業(株)製) 構成要素(C); ポリビニルホルマール 7部 (“ビニレック”K (登録商標)、チッソ(株)製、平均重合度500) 構成要素(D); N−イソプロピルアクリルアミド 5部 ((株)興人製) この樹脂組成物と、引張弾性率294GPaの炭素繊維
を用いて、前記した方法に従い、マトリックス樹脂含有
率を24重量%として、樹脂硬化物、及びプリプレグを
作製した。プリプレグから得ら れたCFRPの面内剪
断強度は120MPaで、式(1)を満足した。
Further, the crushing strength and impact strength of the cylindrical CFRP obtained by using this prepreg as a straight material and a bias material were good. Example 5 The following materials were mixed in a kneader to obtain a resin composition. Component (A): Bisphenol A type epoxy resin 40 parts ("Epicoat" 828 (registered trademark), manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) Bisphenol A type epoxy resin 50 parts ("Epicoat" 1001 (registered trademark), oil) Phenol novolak type epoxy resin 10 parts ("Epicoat" 154 (registered trademark), Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) Component (B); Dicyandiamide 5 parts (DICY7, Yuka Shell Epoxy) 3- (3,4-dichlorophenyl) -1,1-dimethylurea 3 parts (DCMU99, manufactured by Hodogaya Chemical Industry Co., Ltd.) Component (C); Polyvinylformal 7 parts (" Vinylek "K (registered trademark), manufactured by Chisso Corporation, average degree of polymerization 500) Component (D); N-isopropyl 5 parts of acrylamide (produced by Kojin Co., Ltd.) Using this resin composition and carbon fibers having a tensile modulus of elasticity of 294 GPa, the resin cured product and the prepreg were prepared according to the method described above, with the matrix resin content being 24% by weight. Produced. The in-plane shear strength of CFRP obtained from the prepreg was 120 MPa, which satisfied the expression (1).

【0143】また、CFRP中のポリビニルホルマール
の平均粒径は3μmであった。
The average particle size of polyvinyl formal in CFRP was 3 μm.

【0144】また、ストレート材及びバイアス材として
このプリプレグを用いて得られた円筒CFRPの圧壊強
度と衝撃強度は良好であった。 (比較例2)下記原料をニーダーで混合して樹脂組成物
を得た。 構成要素(A); ビスフェノールA型エポキシ樹脂 10部 (“エピコート”828 (登録商標)、油化シェルエポキシ(株)製) ビスフェノールA型エポキシ樹脂 40部 (“エピコート”1001 (登録商標)、油化シェルエポキシ(株)製) フェノールノボラック型エポキシ樹脂 10部 (“エピコート”154 (登録商標)、油化シェルエポキシ(株)製) レゾルシンジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂 20部 (“デナコール”EX201 (登録商標)、ナガセ化成工業(株)製) 臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂 10部 (“エピクロン”152 (登録商標)、大日本インキ化学工業(株)製) 構成要素(B); ジシアンジアミド 5部 (DICY7、油化シェルエポキシ(株)製) 硬化助剤; 3−(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチル尿素 3部 (DCMU99、保土ヶ谷化学工業(株)製) 構成要素(C); ポリビニルホルマール 20部 (“ビニレック”K (登録商標)、チッソ(株)製、平均重合度500) この樹脂組成物と、引張弾性率294GPaの炭素繊維
を用いて、前記した方法に従い、マトリックス樹脂含有
率を24重量%として、樹脂硬化物、及びプリプレグを
作製した。プリプレグから得られたCFRPの面内剪断
強度は95MPaで、式(1)を満足しなかった。
Further, the crushing strength and impact strength of the cylindrical CFRP obtained by using this prepreg as the straight material and the bias material were good. Comparative Example 2 The following materials were mixed in a kneader to obtain a resin composition. Constituent element (A): bisphenol A type epoxy resin 10 parts (“Epicoat” 828 (registered trademark), manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) bisphenol A type epoxy resin 40 parts (“epicoat” 1001 (registered trademark), oil) Shell Epoxy Co., Ltd.) Phenol novolak type epoxy resin 10 parts (“Epicoat” 154 (registered trademark), Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) Resorcin diglycidyl ether type epoxy resin 20 parts (“Denacol” EX201 (registered) Trade name), Nagase Kasei Kogyo Co., Ltd.) Brominated bisphenol A type epoxy resin 10 parts ("Epiclon" 152 (registered trademark), Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) Component (B); Dicyandiamide 5 parts ( DICY7, manufactured by Yuka Shell Epoxy) Curing aid; 3- (3,4-di Lorophenyl) -1,1-dimethylurea 3 parts (DCMU99, manufactured by Hodogaya Chemical Industry Co., Ltd.) Component (C); polyvinyl formal 20 parts (“Vinilec” K (registered trademark), manufactured by Chisso Corporation, average polymerization) Using the resin composition and carbon fibers having a tensile modulus of elasticity of 294 GPa, a cured resin and a prepreg were prepared according to the method described above, with the matrix resin content being 24% by weight. The in-plane shear strength of CFRP obtained from the prepreg was 95 MPa, which did not satisfy the expression (1).

【0145】また、CFRP中のポリビニルホルマール
の平均粒径は15μmであった。
The average particle size of polyvinyl formal in CFRP was 15 μm.

【0146】また、ストレート材及びバイアス材として
このプリプレグを用いて得られた円筒CFRPの圧壊強
度と衝撃強度は不良であった。 (比較例3)下記原料をニーダーで混合して樹脂組成物
を得た。 構成要素(A); ビスフェノールA型エポキシ樹脂 30部 (“エピコート”828 (登録商標)、油化シェルエポキシ(株)製) ビスフェノールA型エポキシ樹脂 40部 (“エピコート”1001 (登録商標)、油化シェルエポキシ(株)製) フェノールノボラック型エポキシ樹脂 30部 (“エピコート”154 (登録商標)、油化シェルエポキシ(株)製) 構成要素(B); ジシアンジアミド 5部 (DICY7、油化シェルエポキシ(株)製) 硬化助剤; 3−(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチル尿素 3部 (DCMU99、保土ヶ谷化学工業(株)製) 構成要素(C); ポリビニルホルマール 20部 (“ビニレック”K (登録商標)、チッソ(株)製、平均重合度500) この樹脂組成物と、引張弾性率294GPaの炭素繊維
を用いて、前記した方法に従い、マトリックス樹脂含有
率を24重量%として、樹脂硬化物、及びプリプレグを
作製した。プリプレグから得られたCFRPの面内剪断
強度は89MPaで、式(1)を満足しなかった。
Further, the crushing strength and impact strength of the cylindrical CFRP obtained by using this prepreg as a straight material and a bias material were poor. Comparative Example 3 The following materials were mixed in a kneader to obtain a resin composition. Component (A): bisphenol A type epoxy resin 30 parts ("Epicoat" 828 (registered trademark), manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) bisphenol A type epoxy resin 40 parts ("epicoat" 1001 (registered trademark), oil) Shell Epoxy Co., Ltd.) 30 parts of phenol novolak type epoxy resin (“Epicoat” 154 (registered trademark), manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) Component (B); 5 parts of dicyandiamide (DICY7, Yuka Shell Epoxy) 3- (3,4-dichlorophenyl) -1,1-dimethylurea 3 parts (DCMU99, manufactured by Hodogaya Chemical Industry Co., Ltd.) Component (C); polyvinyl formal 20 parts (“ (Vinilec®K (registered trademark), manufactured by Chisso Corp., average degree of polymerization: 500) Using carbon fibers 4 GPa, in accordance with the method described above, as a 24 weight percent matrix resin content, the cured resin, and to produce a prepreg. The in-plane shear strength of CFRP obtained from the prepreg was 89 MPa, which did not satisfy the expression (1).

【0147】また、CFRP中のポリビニルホルマール
の平均粒径は18μmであった。
The average particle size of polyvinyl formal in CFRP was 18 μm.

【0148】また、ストレート材及びバイアス材として
このプリプレグを用いて得られた円筒CFRPの圧壊強
度と衝撃強度は不良であった。 (実施例6)下記原料をニーダーで混合して樹脂組成物
を得た。 構成要素(A); ビスフェノールA型エポキシ樹脂 65部 (“エピコート”828 (登録商標)、油化シェルエポキシ(株)製) ビスフェノールA型エポキシ樹脂 25部 (“エピコート”1001 (登録商標)、油化シェルエポキシ(株)製) フェノールノボラック型エポキシ樹脂 10部 (“エピコート”154 (登録商標)、油化シェルエポキシ(株)製) 構成要素(B); ジシアンジアミド 5部 (DICY7、油化シェルエポキシ(株)製) 硬化助剤; 3−(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチル尿素 3部 (DCMU99、保土ヶ谷化学工業(株)製) 構成要素(C); ポリビニルホルマール 2部 (“ビニレック”E (登録商標)、チッソ(株)製、平均重合度1300) 構成要素(D); N−n−ブトキシメチルアクリルアミド 5部 (笠野興産(株)製) この樹脂組成物と、引張弾性率294GPaの炭素繊維
を用いて、前記した方法に従い、マトリックス樹脂含有
率を24重量%として、樹脂硬化物、及びプリプレグを
作製した。プリプレグから得られたCFRPの面内剪断
強度は132MPaで、式(1)を満足した。
The crushing strength and impact strength of the cylindrical CFRP obtained by using this prepreg as a straight material and a bias material were poor. Example 6 The following materials were mixed in a kneader to obtain a resin composition. Component (A): bisphenol A type epoxy resin 65 parts (“Epicoat” 828 (registered trademark), manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) bisphenol A type epoxy resin 25 parts (“epicoat” 1001 (registered trademark), oil) Phenol novolak type epoxy resin 10 parts ("Epicoat" 154 (registered trademark), Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) Component (B); Dicyandiamide 5 parts (DICY7, Yuka Shell Epoxy) 3- (3,4-dichlorophenyl) -1,1-dimethylurea 3 parts (DCMU99, manufactured by Hodogaya Chemical Industry Co., Ltd.) Component (C); polyvinyl formal 2 parts (“ Vinylect "E (registered trademark), manufactured by Chisso Corporation, average degree of polymerization 1300) Component (D); Nn-butoki Methylacrylamide 5 parts (manufactured by Kasano Kosan Co., Ltd.) Using this resin composition and carbon fiber having a tensile modulus of elasticity of 294 GPa, according to the above-mentioned method, setting the matrix resin content to 24% by weight, and setting the resin cured product and prepreg. Was prepared. The in-plane shear strength of CFRP obtained from the prepreg was 132 MPa, which satisfied the expression (1).

【0149】また、CFRP中のポリビニルホルマール
の平均粒径は5μmであった。
The average particle size of polyvinyl formal in CFRP was 5 μm.

【0150】また、ストレート材及びバイアス材として
このプリプレグを用いて得られた円筒CFRPの圧壊強
度と衝撃強度は良好であった。 (実施例7)実施例3と同一の樹脂組成物と、引張弾性
率377GPaの炭素繊維を用い、前記した方法に従
い、マトリックス樹脂含有率を24重量%として、プリ
プレグを作製した。プリプレグから得られた、CFRP
の面内剪断強度は92MPaで、式(1)を満足した。
The crushing strength and impact strength of the cylindrical CFRP obtained by using this prepreg as a straight material and a bias material were good. (Example 7) A prepreg was produced using the same resin composition as in Example 3 and carbon fibers having a tensile modulus of elasticity of 377 GPa according to the above-mentioned method with a matrix resin content of 24% by weight. CFRP obtained from prepreg
Had an in-plane shear strength of 92 MPa, which satisfied the expression (1).

【0151】また、CFRP中のポリビニルホルマール
の平均粒径は3μmであった。
The average particle size of polyvinyl formal in CFRP was 3 μm.

【0152】また、ストレート材として実施例3のプリ
プレグ、バイアス材としてこのプリプレグをそれぞれ用
いて得られた円筒CFRPの圧壊強度と衝撃強度は良好
であった。 (比較例4)比較例3と同一の樹脂組成物と、引張弾性
率377GPaの炭素繊維を用い、前記した方法に従
い、マトリックス樹脂含有率を24重量%として、プリ
プレグを作製した。プリプレグから得られた、CFRP
の面内剪断強度は68MPaで、式(1)を満足しなか
った。
The crushing strength and impact strength of the cylindrical CFRP obtained by using the prepreg of Example 3 as a straight material and this prepreg as a bias material were good. (Comparative Example 4) A prepreg was prepared using the same resin composition as in Comparative Example 3 and carbon fibers having a tensile modulus of 377 GPa, according to the method described above, with a matrix resin content of 24% by weight. CFRP obtained from prepreg
Had an in-plane shear strength of 68 MPa, which did not satisfy the expression (1).

【0153】また、CFRP中のポリビニルホルマール
の平均粒径は18μmであった。
The average particle size of polyvinyl formal in CFRP was 18 μm.

【0154】また、ストレート材として比較例3のプリ
プレグ、バイアス材としてこのプリプレグをそれぞれ用
いて得られた円筒CFRPの圧壊強度と衝撃強度は不良
であった。 (実施例8)実施例3と同一の樹脂組成物と、引張弾性
率475GPaの炭素繊維を用い、前記した方法に従
い、マトリックス樹脂含有率を24重量%として、プリ
プレグを作製した。プリプレグから得られた、CFRP
の面内剪断強度は90MPaで、式(1)を満足した。
The crushing strength and impact strength of the cylindrical CFRP obtained by using the prepreg of Comparative Example 3 as a straight material and the prepreg as a bias material, respectively, were poor. (Example 8) A prepreg was prepared using the same resin composition as in Example 3 and carbon fiber having a tensile modulus of 475 GPa, according to the method described above, with a matrix resin content of 24% by weight. CFRP obtained from prepreg
Had an in-plane shear strength of 90 MPa, which satisfied the expression (1).

【0155】また、CFRP中のポリビニルホルマール
の平均粒径は3μmであった。
The average particle size of polyvinyl formal in CFRP was 3 μm.

【0156】また、ストレート材として実施例3のプリ
プレグ、バイアス材としてこのプリプレグをそれぞれ用
いて得られた円筒CFRPの圧壊強度と衝撃強度は良好
であった。 (比較例5)比較例3と同一の樹脂組成物と、引張弾性
率475GPaの炭素繊維を用い、前記した方法に従
い、マトリックス樹脂含有率を24重量%として、プリ
プレグを作製した。プリプレグから得られた、CFRP
の面内剪断強度は55MPaで、式(1)を満足しなか
った。
The crushing strength and impact strength of the cylindrical CFRP obtained by using the prepreg of Example 3 as a straight material and this prepreg as a bias material, respectively, were good. (Comparative Example 5) A prepreg was prepared using the same resin composition as in Comparative Example 3 and carbon fibers having a tensile modulus of 475 GPa according to the method described above, with a matrix resin content of 24% by weight. CFRP obtained from prepreg
Had an in-plane shear strength of 55 MPa, which did not satisfy the expression (1).

【0157】また、CFRP中のポリビニルホルマール
の平均粒径は18μmであった。
The average particle size of polyvinyl formal in CFRP was 18 μm.

【0158】また、ストレート材として比較例3のプリ
プレグ、バイアス材としてこのプリプレグをそれぞれ用
いて得られた円筒CFRPの圧壊強度と衝撃強度は不良
であった。 (実施例9)実施例3と同一の樹脂組成物と、引張弾性
率539GPaの炭素繊維を用い、前記した方法に従
い、マトリックス樹脂含有率を33重量%として、プリ
プレグを作製した。プリプレグから得られた、CFRP
の面内剪断強度は63MPaで、式(1)を満足した。
Further, the crushing strength and impact strength of the cylindrical CFRP obtained by using the prepreg of Comparative Example 3 as a straight material and this prepreg as a bias material were poor. (Example 9) A prepreg was prepared using the same resin composition as in Example 3 and carbon fiber having a tensile modulus of elasticity of 539 GPa and a matrix resin content of 33% by weight according to the method described above. CFRP obtained from prepreg
Had an in-plane shear strength of 63 MPa, which satisfied the expression (1).

【0159】また、CFRP中のポリビニルホルマール
の平均粒径は3μmであった。
Further, the average particle size of polyvinyl formal in CFRP was 3 μm.

【0160】また、ストレート材として実施例3のプリ
プレグ、バイアス材としてこのプリプレグをそれぞれ用
いて得られた円筒CFRPの圧壊強度と衝撃強度は良好
であった。 (比較例6)比較例3と同一の樹脂組成物と、引張弾性
率539GPaの炭素繊維を用い、前記した方法に従
い、マトリックス樹脂含有率を33重量%として、プリ
プレグを作製した。プリプレグから得られた、CFRP
の面内剪断強度は45MPaで、式(1)を満足しなか
った。
The crushing strength and impact strength of the cylindrical CFRP obtained by using the prepreg of Example 3 as a straight material and this prepreg as a bias material, respectively, were good. (Comparative Example 6) A prepreg was prepared using the same resin composition as in Comparative Example 3 and carbon fibers having a tensile elasticity of 539 GPa, according to the method described above, with a matrix resin content of 33% by weight. CFRP obtained from prepreg
Had an in-plane shear strength of 45 MPa, and did not satisfy Expression (1).

【0161】また、CFRP中のポリビニルホルマール
の平均粒径は18μmであった。
Further, the average particle size of polyvinyl formal in CFRP was 18 μm.

【0162】また、ストレート材として比較例3のプリ
プレグ、バイアス材としてこのプリプレグをそれぞれ用
いて得られた円筒CFRPの圧壊強度と衝撃強度は不良
であった。
Further, the crushing strength and impact strength of the cylindrical CFRP obtained by using the prepreg of Comparative Example 3 as a straight material and the prepreg as a bias material, respectively, were poor.

【0163】[0163]

【表1】 [Table 1]

【0164】[0164]

【表2】 [Table 2]

【0165】[0165]

【発明の効果】本発明によれば、強化繊維とマトリック
ス樹脂との接着性、及びマトリックス樹脂の曲げ弾性率
と引張伸度に優れた樹脂組成物が得られる。この樹脂組
成物と炭素繊維とから良質なプリプレグを作製すること
ができ、さらにこのプリプレグを積層して成形すること
により、強度特性に優れた繊維強化複合材料を作製する
ことができる。
According to the present invention, a resin composition having excellent adhesion between the reinforcing fiber and the matrix resin, and excellent flexural modulus and tensile elongation of the matrix resin can be obtained. A high-quality prepreg can be produced from the resin composition and the carbon fiber, and a fiber-reinforced composite material having excellent strength properties can be produced by laminating and molding the prepreg.

【0166】本発明のプリプレグは高い面内剪断強度を
有するため、これにより、優れた圧壊強度や衝撃強度を
有し、軽量化も達成されたCFRP管状体が得られるよ
うになる。
Since the prepreg of the present invention has high in-plane shear strength, a CFRP tubular body having excellent crushing strength and impact strength and light weight can be obtained.

【0167】本発明によるプリプレグ及びCFRPは、
ゴルフクラブ用シャフト、釣り竿、自転車用フレーム、
バトミントンラケット用シャフト、自転車用フレーム・
ハンドル、車椅子用フレーム、ホッケー用スティックな
どに好適に用いることができる。
The prepreg and CFRP according to the present invention
Golf club shafts, fishing rods, bicycle frames,
Badminton racket shaft, bicycle frame
It can be suitably used for a handle, a wheelchair frame, a hockey stick, and the like.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4F072 AA02 AA07 AB10 AD08 AD24 AD25 AD28 AD29 AE01 AG03 AJ04 AL04 AL16 AL17 4J002 BE062 CD011 CD051 CD061 CD131 CL002 CM042 CN032 EL136 EN026 EN046 EN076 EN097 EN107 EN117 EP017 ET006 EU027 EU116 EV027 EV206 FD146 FD157 FD207 GC00 GL00 GM00 4J036 AC01 AD04 AD05 AD08 AD09 AF06 AH07 AH18 AJ17 DC02 DC06 DC21 DC31 DC41 FB02 FB13 FB14 FB15 JA11  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4F072 AA02 AA07 AB10 AD08 AD24 AD25 AD28 AD29 AE01 AG03 AJ04 AL04 AL16 AL17 4J002 BE062 CD011 CD051 CD061 CD131 CL002 CM042 CN032 EL136 EN026 EN046 EN076 EN097 EN107 EN117 EP017 ET006 EU0 EV27 FD157 FD207 GC00 GL00 GM00 4J036 AC01 AD04 AD05 AD08 AD09 AF06 AH07 AH18 AJ17 DC02 DC06 DC21 DC31 DC41 FB02 FB13 FB14 FB15 JA11

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭素繊維に、下記構成要素(A)、
(B)、(C)および(D)を含むエポキシ樹脂組成物
が含浸されてなるプリプレグであって、該構成要素
(C)が、該プリプレグを硬化して得られる炭素繊維強
化複合材料中において平均粒径10μm以下で分散して
いることを特徴とするプリプレグ。 (A)エポキシ樹脂 (B)硬化剤 (C)熱可塑性樹脂 (D)分子内にエポキシ樹脂(A)または硬化剤(B)
と反応しうる官能基1個と1個以上のアミド結合を有す
る化合物
1. A carbon fiber, comprising the following components (A):
A prepreg impregnated with an epoxy resin composition containing (B), (C) and (D), wherein the component (C) is a carbon fiber reinforced composite material obtained by curing the prepreg. A prepreg characterized by being dispersed with an average particle size of 10 μm or less. (A) Epoxy resin (B) Curing agent (C) Thermoplastic resin (D) Epoxy resin (A) or curing agent (B) in the molecule
Having one functional group and one or more amide bonds capable of reacting with
【請求項2】 構成要素(C)が、プリプレグを硬化し
て得られる炭素繊維強化複合材料中において平均粒径5
μm以下で分散している請求項1記載のプリプレグ。
2. The composition according to claim 1, wherein the component (C) has an average particle size of 5 in the carbon fiber reinforced composite material obtained by curing the prepreg.
The prepreg according to claim 1, wherein the prepreg is dispersed at a particle size of not more than μm.
【請求項3】 構成要素(C)が、その平均重合度が2
000以下のポリビニルホルマール樹脂であることを特
徴とする請求項1または2に記載のプリプレグ。
3. Component (C) having an average degree of polymerization of 2
The prepreg according to claim 1, wherein the prepreg is a polyvinyl formal resin having a molecular weight of 000 or less.
【請求項4】 構成要素(C)が、その平均重合度が1
000以下のポリビニルホルマール樹脂である請求項3
に記載のプリプレグ。
4. Component (C) having an average degree of polymerization of 1
A polyvinyl formal resin having a molecular weight of 000 or less.
The prepreg according to the above.
【請求項5】 構成要素(D)におけるエポキシ樹脂
(A)または硬化剤(B)と反応しうる官能基が、カル
ボキシル基、フェノール性水酸基、アミノ基、2級アミ
ン構造、メルカプト基、エポキシ基、及びカルボニル基
と共役した二重結合からなる群より選ばれる少なくとも
1種である請求項1〜4のいずれかに記載のプリプレ
グ。
5. The functional group capable of reacting with the epoxy resin (A) or the curing agent (B) in the component (D) is a carboxyl group, a phenolic hydroxyl group, an amino group, a secondary amine structure, a mercapto group, or an epoxy group. The prepreg according to any one of claims 1 to 4, wherein the prepreg is at least one selected from the group consisting of: and a double bond conjugated to a carbonyl group.
【請求項6】 プリプレグを硬化して得られる炭素繊維
強化複合材料のマトリックス樹脂含有率Wr(重量
%)、炭素繊維の引張弾性率E(GPa)及びプリプレ
グを硬化して得られる炭素繊維強化複合材料の面内剪断
強度S(MPa)が次式(1)および(2)を満足する
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。 S≧−205×LOG(E)+610 …(1) 15≦Wr≦40 …(2)
6. A carbon fiber reinforced composite material obtained by curing a prepreg, wherein the matrix resin content Wr (% by weight) of the carbon fiber reinforced composite material obtained by curing the prepreg, the tensile modulus E (GPa) of the carbon fiber, and the prepreg are cured. The prepreg according to any one of claims 1 to 5, wherein the in-plane shear strength S (MPa) of the material satisfies the following formulas (1) and (2). S ≧ −205 × LOG (E) +610 (1) 15 ≦ Wr ≦ 40 (2)
【請求項7】 請求項1〜6のいずれかに記載のプリプ
レグが硬化されてなることを特徴とする炭素繊維強化複
合材料。
7. A carbon fiber reinforced composite material obtained by curing the prepreg according to claim 1. Description:
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