JP2003040973A - Resin composition for composite material, intermediate material for composite material and composite material - Google Patents
Resin composition for composite material, intermediate material for composite material and composite materialInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複合材料に大変形に対する優れた耐力を与え
る複合材料用樹脂組成物、複合材料用中間材および優れ
た機械的特性を有する複合材料を提供する。
【解決手段】 ビスフェノールA型エポキシ樹脂および
/またはビスフェノールF型エポキシ樹脂100重量部
に対して、イソシアネート変性エポキシ樹脂70〜15
0重量部、共重合ポリエステル樹脂3〜45重量部、お
よびエポキシ樹脂硬化剤5〜25重量部を含む複合材料
用樹脂組成物、これら樹脂成分に加えてフェノールノボ
ラック型エポキシ樹脂および/またはクレゾールノボラ
ック型エポキシ樹脂85重量部以下を含み、イソシアネ
ート変性エポキシ樹脂配合量が50〜150重量部の複
合材料用樹脂組成物、並びにこれら樹脂成分に加えて組
成物全量基準で消泡剤1〜1000ppmを含む複合材
料用樹脂組成物。PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resin material for composite material, an intermediate material for composite material, and a composite material having excellent mechanical properties, which give the composite material an excellent yield strength against large deformation. SOLUTION: An isocyanate-modified epoxy resin 70 to 15 parts per 100 parts by weight of bisphenol A type epoxy resin and / or bisphenol F type epoxy resin is used.
0 parts by weight, 3 to 45 parts by weight of a copolyester resin, and 5 to 25 parts by weight of an epoxy resin curing agent, a phenol novolak type epoxy resin and / or a cresol novolak type resin composition in addition to these resin components A resin composition for a composite material containing 85 parts by weight or less of an epoxy resin and containing 50 to 150 parts by weight of an isocyanate-modified epoxy resin, and a composite containing 1 to 1000 ppm of an antifoaming agent based on the total amount of the composition in addition to these resin components Resin composition for materials.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、複合材料用樹脂組
成物、該組成物を強化繊維に含浸して得られる複合材料
用中間材ならびに該複合材料用中間材を成形して得られ
る複合材料に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a resin composition for a composite material, an intermediate material for a composite material obtained by impregnating the composition with a reinforcing fiber, and a composite material obtained by molding the intermediate material for a composite material. Regarding
【0002】[0002]
【従来の技術】炭素繊維、ガラス繊維等を補強材とする
複合材料は、ゴルフシャフト、釣竿、テニスラケット等
のスポーツ・レジャー用品;航空機関係用途;印刷イン
キ用ロール;液晶基板等の搬送基材;圧力容器等の工業
材料および医療関係用途、橋梁の補修、土木補修等に使
用されている。さらに、近年においては、かかる複合材
料がスポーツ用品、特に、ゴルフシャフトに使用される
ことが多くなってきた。2. Description of the Related Art Composite materials having carbon fiber, glass fiber or the like as a reinforcing material are used for sports / leisure products such as golf shafts, fishing rods and tennis rackets; aircraft related applications; printing ink rolls; Used for industrial materials such as pressure vessels and medical applications, bridge repairs, civil engineering repairs, etc. Furthermore, in recent years, such composite materials have been increasingly used in sports equipment, particularly golf shafts.
【0003】強化繊維プラスチック(FRP)、炭素繊
維強化プラスチック(CFRP)などの複合材料は、炭
素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維等の強
化繊維基材にマトリックス樹脂を含浸してプリプレグと
なし、これらを積層して適当な温度で硬化させることに
より得られる。Composite materials such as reinforced fiber plastics (FRP) and carbon fiber reinforced plastics (CFRP) are made into prepreg by impregnating a matrix resin into a reinforced fiber base material such as carbon fiber, glass fiber, aramid fiber or boron fiber. It can be obtained by laminating these and curing at an appropriate temperature.
【0004】CFRPのマトリックス樹脂としては、炭
素繊維に対する接着性に優れるエポキシ樹脂が採用され
ている。近年、ゴルフシャフトが多様化し、軽量シャフ
ト、長尺シャフトが開発され、それとともにシャフトの
厚みは薄くなってきたため、シャフトにかかる変形は大
きく、破損することが懸念される。従来から主に用いら
れているビスフェノールA型エポキシ樹脂は、コンポジ
ット物性、特に層間剪断強度(ILSS)が低く、樹脂
の伸びが小さいため、変形に対し弱く、さらに、樹脂組
成物を強化繊維に含浸して得られるプリプレグのドレー
プ性が低いという問題を有している。As a matrix resin for CFRP, an epoxy resin having excellent adhesiveness to carbon fibers is adopted. In recent years, golf shafts have been diversified, lightweight shafts and long shafts have been developed, and the thickness of the shaft has become thinner. Therefore, there is a concern that the shaft will be greatly deformed and damaged. The bisphenol A type epoxy resin that has been mainly used from the past has a low composite physical property, particularly low interlaminar shear strength (ILSS) and a small elongation of the resin, so that it is weak against deformation. Furthermore, the reinforced fiber is impregnated with the resin composition. The resulting prepreg has a problem of low drapeability.
【0005】一方、多官能のエポキシ樹脂は架橋間距離
が小さいため、ガラス転移温度を高め、そのため、得ら
れる成形物の耐熱性、層間剪断強度(ILSS)および
曲げ強度が高くなる。反面、樹脂組成物を製造する場
合、その反応性が高いため、得られた樹脂組成物の品質
および配合時の安全性に問題を有している。さらに、多
官能エポキシ樹脂が主成分の場合には、硬化した樹脂が
脆くなり、スポーツ用途、特に、最近の軽量のCFRP
ゴルフシャフト用には好ましくない。On the other hand, the polyfunctional epoxy resin has a short inter-crosslinking distance, which raises the glass transition temperature, and therefore the heat resistance, the interlaminar shear strength (ILSS) and the bending strength of the obtained molding are increased. On the other hand, when a resin composition is produced, its reactivity is high, and thus there is a problem in the quality of the obtained resin composition and the safety at the time of compounding. Furthermore, when a polyfunctional epoxy resin is the main component, the cured resin becomes brittle, which makes it suitable for sports applications, especially the recent lightweight CFRP.
Not suitable for golf shafts.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように複合材料に高い曲げ強度や高い層間剪断強度を付
与するために、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、
グリシジルアミン型エポキシ樹脂等の多官能エポキシ樹
脂を、ビスフェノール型エポキシ樹脂に混合してなるマ
トリックス樹脂を使用して製造された複合材料は、大変
形に対する耐力、耐衝撃性は著しく低下するという問題
があった。However, in order to impart high bending strength and high interlaminar shear strength to the composite material as described above, a phenol novolac type epoxy resin,
A composite material produced by using a matrix resin formed by mixing a polyfunctional epoxy resin such as a glycidylamine type epoxy resin with a bisphenol type epoxy resin has a problem that the resistance to large deformation and the impact resistance are significantly reduced. there were.
【0007】また、大変形に対する耐力、耐衝撃性を向
上させるための手段として、ポリエーテルスルホン、ナ
イロン等の熱可塑性樹脂やゴム変性樹脂を添加したもの
が知られているが、このような系では樹脂の粘度が上昇
し、樹脂混合工程が非常に複雑になる。また、アクリル
系樹脂微粒子、ブタジエン系微粒子が靭性向上剤として
知られているが、樹脂混合の際、エアーの混入等が生
じ、プリプレグ用の樹脂としては満足なものが得られな
い。また、ゴルフシャフト等中空のパイプは一般的に
は、その用途により積層構成を種々変えて特徴を出して
いる。積層構成の一部にピッチ系の低弾性率および高弾
性率炭素繊維を用いたときには、汎用のプリプレグとの
相性が悪いためか、破損時に剥離を生じることがある。Further, as a means for improving the proof stress and the impact resistance against a large deformation, a thermoplastic resin such as polyether sulfone, nylon or the like or a rubber modified resin is added, and such a system is known. In this case, the viscosity of the resin increases, and the resin mixing process becomes very complicated. Further, acrylic resin fine particles and butadiene fine particles are known as toughness improvers, but when the resins are mixed, air is mixed and the like cannot be obtained as a satisfactory resin for the prepreg. Hollow pipes such as golf shafts are generally characterized by variously changing the laminated structure depending on the application. When pitch-based low elastic modulus and high elastic modulus carbon fibers are used as a part of the laminated structure, peeling may occur at the time of breakage, probably because of poor compatibility with general-purpose prepreg.
【0008】そこで、本発明は、上記のような問題点を
克服して、ビスフェノールA型エポキシ樹脂および/ま
たはビスフェノールF型エポキシ樹脂、イソシアネート
変性エポキシ樹脂、共重合ポリエステル樹脂を組み合わ
せることにより、大変形に対する耐力に優れ、たとえ大
変形により破損しても、亀裂や剥離が局部にとどまるこ
とができる複合材料をもたらす複合材料用樹脂組成物、
複合材料用中間材および複合材料を提供することを目的
とする。Therefore, the present invention overcomes the above problems and makes a large deformation by combining a bisphenol A type epoxy resin and / or a bisphenol F type epoxy resin, an isocyanate modified epoxy resin and a copolyester resin. Resin composition for a composite material, which is excellent in proof stress against, and even when broken by large deformation, brings about a composite material in which cracks and peeling can remain locally.
An object is to provide an intermediate material for a composite material and a composite material.
【0009】また本発明は、上記樹脂組成物にフェノー
ルノボラック型エポキシ樹脂および/またはクレゾール
ノボラック型エポキシ樹脂を組み合わせることにより、
大変形に対する耐力に優れ、たとえ大変形により破損し
ても、亀裂や剥離が局部にとどまることができる複合材
料をもたらす複合材料用樹脂組成物、複合材料用中間材
および複合材料を提供することを目的とする。Further, according to the present invention, a phenol novolac type epoxy resin and / or a cresol novolac type epoxy resin is combined with the above resin composition,
To provide a resin composition for a composite material, an intermediate material for a composite material, and a composite material, which have excellent proof stress against a large deformation and can provide a composite material in which cracks and peeling can remain locally even if broken due to the large deformation. To aim.
【0010】さらに本発明は、これら樹脂組成物に消泡
剤を組み合わせることにより、大変形に対する耐力に優
れ、たとえ大変形により破損しても、亀裂や剥離が局部
にとどまることができる複合材料をもたらす複合材料用
樹脂組成物、複合材料用中間材および複合材料を提供す
ることを目的とする。Furthermore, the present invention provides a composite material which is excellent in proof stress against large deformation by combining these resin compositions with an antifoaming agent, and in which even if the resin composition is broken due to large deformation, cracks and peeling remain locally. An object of the present invention is to provide a resin composition for composite material, an intermediate material for composite material, and a composite material.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明の第1発明は、
(A)ビスフェノールA型エポキシ樹脂および/または
ビスフェノールF型エポキシ樹脂100重量部、に対し
て(C)イソシアネート変性エポキシ樹脂70〜150
重量部、(D)共重合ポリエステル樹脂3〜45重量
部、および(E)エポキシ樹脂硬化剤5〜25重量部、
を必須成分として含む複合材料用樹脂組成物に関する。
本発明の第2発明は、第1発明の組成物にさらに(B)
フェノールノボラック型エポキシ樹脂および/またはク
レゾールノボラック型エポキシ樹脂85重量部以下を含
ませ、かつイソシアネート変性エポキシ樹脂の配合量が
50〜150重量部である複合材料用樹脂組成物に関す
る。本発明の第3発明は、第1発明または第2発明の組
成物にさらに(F)消泡剤1〜1000ppm(組成物
全量基準)を含ませた複合材料用樹脂組成物に関する。
本発明の第4発明は、第1発明〜第3発明いすれか1つ
の組成物を強化繊維に含浸して得られる複合材料用中間
材に関する。本発明の第5発明は、第4発明の中間材を
成形して得られる複合材料に関する。以下、本発明の内
容をより詳細に説明する。The first invention of the present invention comprises:
(A) 100 parts by weight of bisphenol A type epoxy resin and / or bisphenol F type epoxy resin, (C) isocyanate modified epoxy resin 70 to 150
Parts by weight, (D) 3 to 45 parts by weight of copolyester resin, and (E) 5 to 25 parts by weight of epoxy resin curing agent,
The present invention relates to a resin composition for a composite material containing as an essential component.
The second invention of the present invention further comprises (B) the composition of the first invention.
The present invention relates to a resin composition for a composite material containing 85 parts by weight or less of a phenol novolac type epoxy resin and / or a cresol novolac type epoxy resin, and a compounding amount of an isocyanate-modified epoxy resin of 50 to 150 parts by weight. A third invention of the present invention relates to a resin composition for a composite material, wherein the composition of the first invention or the second invention further contains (F) an antifoaming agent in an amount of 1 to 1000 ppm (composition total amount basis).
A fourth invention of the present invention relates to an intermediate material for a composite material obtained by impregnating a reinforcing fiber with the composition of any one of the first to third inventions. A fifth invention of the present invention relates to a composite material obtained by molding the intermediate material of the fourth invention. Hereinafter, the content of the present invention will be described in more detail.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】本発明における成分(A)のビス
フェノールA型エポキシ樹脂および/またはビスフェノ
ールF型エポキシ樹脂としては、固形状のもの、半固形
状のもの、20℃で液状のものを適宜組み合わせて使用
でき、好ましくは20℃で液状の、ビスフェノールA型
エポキシ樹脂あるいはビスフェノールF型エポキシ樹脂
を(A)成分の一部として使用すると、得られる本発明
の樹脂組成物の粘度調整が容易になる。ビスフェノール
A型エポキシ樹脂とビスフェノールF型エポキシ樹脂の
混合比率は、100:0〜0:100である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As the bisphenol A type epoxy resin and / or the bisphenol F type epoxy resin of the component (A) in the present invention, solid ones, semisolid ones, and liquid ones at 20 ° C. are appropriately used. When a bisphenol A type epoxy resin or a bisphenol F type epoxy resin which can be used in combination and is preferably liquid at 20 ° C. is used as a part of the component (A), the viscosity of the obtained resin composition of the present invention can be easily adjusted. Become. The mixing ratio of the bisphenol A type epoxy resin and the bisphenol F type epoxy resin is 100: 0 to 0: 100.
【0013】更に成分(A)に低粘度のビスフェノール
F型エポキシ樹脂を併用すれば、冬期において、ビスフ
ェノールA型エポキシ樹脂単独の場合のように樹脂成分
の結晶化が起きないので、混合槽への振り込み時の取り
扱いが困難とならない。Further, when a low-viscosity bisphenol F type epoxy resin is used in combination with the component (A), crystallization of the resin component does not occur in the winter as in the case of using the bisphenol A type epoxy resin alone. It is not difficult to handle when transferring money.
【0014】本発明で使用することのできるビスフェノ
ールA型エポキシ樹脂の例としては、20℃で液状のも
の、半固形のもの、固形のものがあり、例えば液状のも
のとしては、エピコート825、エピコート827、エ
ピコート828(各々商品名、ジャパンエポキシレジン
社製)、エポトートYD128(商品名、東都化成社
製)、エピクロン840、エピクロン850、エピクロ
ン855(各々商品名、大日本インキ化学工業社製)、
DER330、DER331、DER332(各々商品
名、ダウケミカル社製)、アラルダイトCY205、ア
ラルダイトCY230、アラルダイトCY232、アラ
ルダイトCY221、アラルダイトGY257、アラル
ダイトGY252、アラルダイトGY255、アラルダ
イトGY250、アラルダイトGY260、アラルダイ
トGY280(各々商品名、旭化成エポキシ社製)等が
使用でき、半固形のものとしては、エピコート834
(商品名、ジャパンエポキシレジン社製)等が使用で
き、固形のものとしてはエピコート1001、エピコー
ト1002、エピコート1004、エピコート1009
(各々商品名、ジャパンエポキシレジン社製)、エポト
ートYD011、エポトートYD012、エポトートY
D014、エポトートYD017、エポトートYD01
9、エポトートYD020(各々商品名、東都化成社
製)、エピクロン860、エピクロン1050、エピク
ロン3050、エピクロン4050、エピクロン705
0(各々商品名、大日本インキ化学工業社製)、DER
662、DER662U、DER663U(各々商品
名、ダウケミカル社製)、アラルダイトGY6071、
アラルダイトGY7071、アラルダイトGY7072
(各々商品名、旭化成エポキシ社製)等が使用できる。Examples of the bisphenol A type epoxy resin which can be used in the present invention include liquid ones at 20 ° C., semi-solid ones and solid ones. For example, liquid ones such as Epicoat 825 and Epicoat 827, Epicoat 828 (trade name, manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), Epotote YD128 (trade name, manufactured by Toto Kasei Co., Ltd.), Epicron 840, Epicron 850, Epicron 855 (trade name, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.),
DER330, DER331, DER332 (each trade name, manufactured by The Dow Chemical Company), Araldite CY205, Araldite CY230, Araldite CY232, Araldite CY221, Araldite GY257, Araldite GY252, Araldite GY255, Araldite GY250, Araldite GY260, Araldite GY280 (each product name, Asahi Kasei Epoxy Co., Ltd., etc. can be used.
(Trade name, manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.) and the like can be used, and as solid substances, Epicoat 1001, Epicoat 1002, Epicoat 1004, Epicoat 1009.
(Each brand name, manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), Epotote YD011, Epotote YD012, Epotote Y
D014, Epotote YD017, Epotote YD01
9, Epototo YD020 (each trade name, manufactured by Toto Kasei Co., Ltd.), Epicron 860, Epicron 1050, Epicron 3050, Epicron 4050, Epicron 705
0 (trade name, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.), DER
662, DER662U, DER663U (trade names, manufactured by Dow Chemical Co.), Araldite GY6071,
Araldite GY7071, Araldite GY7072
(Trade names, manufactured by Asahi Kasei Epoxy Co., Ltd.) and the like can be used.
【0015】前記ビスフェノールF型エポキシ樹脂の例
として、エピコート806、エピコート807(ジャパ
ンエポキシレジン社製)、エポトートYDF170(東
都化成社製)、エピクロン830、エピクロン830
S、エピクロン830LVP、エピクロン835、エピ
クロン835LV(大日本インキ化学工業社製)等の商
品名で市販されているものが挙げられ、これらは全て2
0℃で液状である。As examples of the bisphenol F type epoxy resin, Epicoat 806, Epicoat 807 (manufactured by Japan Epoxy Resins Co., Ltd.), Epotote YDF170 (manufactured by Toto Kasei Co., Ltd.), Epicron 830, Epicron 830.
S, Epicron 830LVP, Epicron 835, Epicron 835LV (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) and the like are commercially available, and these are all 2
It is liquid at 0 ° C.
【0016】本発明における成分(B)のフェノールノ
ボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポ
キシ樹脂としては、常温(20℃)で液状のもの、半固
形状のもの、固体状のものあるいはこれらを適宜組み合
わせたものを使用できる。成分(B)の配合割合は85
重量部以下であることが好ましく、より好ましくは20
〜55重量部である。The component (B) phenol novolac type epoxy resin and cresol novolac type epoxy resin used in the present invention are liquid at room temperature (20 ° C.), semi-solid, solid or a combination thereof. Can be used. Ingredient ratio of component (B) is 85
It is preferably not more than 20 parts by weight, more preferably 20 parts by weight.
˜55 parts by weight.
【0017】成分(B)を使用すると、ガラス転移温度
が向上し耐熱性を良くするという効果に優れ、成分
(B)が85重量部より多くなると、プリプレグにした
ときのタックが弱くなり、作業性に問題が生じ、また、
得られた成形体はガラス転移温度が高くなり過ぎ、樹脂
が脆くなるため好ましくない。When the component (B) is used, the glass transition temperature is improved and the heat resistance is improved. When the amount of the component (B) is more than 85 parts by weight, the tack of the prepreg becomes weak and the workability is improved. Sex problems, and
The obtained molded body is not preferable because the glass transition temperature becomes too high and the resin becomes brittle.
【0018】前記フェノールノボラック型エポキシ樹脂
としては20℃で液状のもの、半固形のもの、固形のも
のが使用でき、液状のものとしては、エピコート152
(商品名、ジャパンエポキシレジン社製)、DEN43
1、DEN438(各々商品名、ダウケミカル社製)、
エピクロンN−738(商品名、日本化薬社製)等が使
用でき、半固形のものとしては、エピコート154(商
品名、ジャパンエポキシレジン社製)、エポトートYD
PN−638(商品名、東都化成社製)、DEN439
(商品名、ダウケミカル社製)、エピクロンN−740
(商品名、日本化薬社製)等が使用でき、固形のものと
しては、エポトートYDPN−601、エポトートYD
PN−602(各々商品名、東都化成社製)、エピクロ
ンN−770、エピクロンN−775、EPPN−20
1(各々商品名、日本化薬社製)等が使用できる。As the above-mentioned phenol novolac type epoxy resin, those which are liquid at 20 ° C., semi-solid and solid can be used.
(Product name, made by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), DEN43
1, DEN438 (trade name, manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.),
Epiclon N-738 (trade name, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) and the like can be used, and as semi-solid ones, Epicoat 154 (trade name, manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), Epotote YD
PN-638 (trade name, manufactured by Tohto Kasei Co., Ltd.), DEN439
(Trade name, manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.), Epiclon N-740
(Trade name, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) can be used, and as solid ones, Epotote YDPN-601 and Epotote YD
PN-602 (trade name, manufactured by Tohto Kasei Co., Ltd.), Epicron N-770, Epicron N-775, EPPN-20
1 (each trade name, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) and the like can be used.
【0019】前記クレゾールノボラック型エポキシ樹脂
としては、通常20℃で固形のものが知られており、エ
ポトートYDCN701、エポトートYDCN702、
エポトートYDCN703、エポトートYDCN704
(各々商品名、東都化成社製)、エピクロンN−66
0、エピクロンN−665、エピクロンN−667、エ
ピクロンN−670、エピクロンN−673、エピクロ
ンN−680、エピクロンN−690、エピクロンN一
695(各々商品名、大日本インキ化学社製)、ESC
N−195X、ESCN−220(各々商品名、住友化
学工業社製)、EOCN−1020、EOCN−102
5、EOCN−1027、EOCN−102S、EOC
N−103S、EOCN−104S(各々商品名、日本
化薬社製)等が使用できる。As the cresol novolac type epoxy resin, those solid at 20 ° C. are generally known, and Epototo YDCN701, Epotote YDCN702,
Epotote YDCN703, Epotote YDCN704
(Each product name, manufactured by Tohto Kasei Co., Ltd.), Epicron N-66
0, Epicron N-665, Epicron N-667, Epicron N-670, Epicron N-673, Epicron N-680, Epicron N-690, Epicron N-1695 (each trade name, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.), ESC
N-195X, ESCN-220 (each trade name, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), EOCN-1020, EOCN-102.
5, EOCN-1027, EOCN-102S, EOC
N-103S, EOCN-104S (trade name, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) and the like can be used.
【0020】成分(C)のイソシアネート変性エポキシ
樹脂としては、XAC4151、AER4152(各々
商品名、旭化成エポキシ社製)等が使用できる。イソシ
アネート変性エポキシ樹脂とは、オキサゾリドン環を有
するエポキシ樹脂であり、このイソシアネート変性エポ
キシ樹脂のエポキシ当量の下限値は200、好ましくは
300とすることができ、このエポキシ当量の上限値は
850、好ましくは600とすることができる。As the isocyanate-modified epoxy resin as the component (C), XAC4151, AER4152 (each trade name, manufactured by Asahi Kasei Epoxy Co., Ltd.) and the like can be used. The isocyanate-modified epoxy resin is an epoxy resin having an oxazolidone ring, and the lower limit of the epoxy equivalent of this isocyanate-modified epoxy resin can be 200, preferably 300, and the upper limit of this epoxy equivalent is 850, preferably It can be 600.
【0021】本発明において成分(C)は、タック、接
着性の改良に用いられるが、成分(C)の配合割合は、
成分(B)の使用量によりやや異なる。成分(B)を使
用する場合で50〜150重量部であることが好まし
く、より好ましくは90〜125重量部であり、成分
(B)を使用しない場合で70〜150重量部であるこ
とが好ましく、より好ましくは90〜125重量部であ
る。In the present invention, the component (C) is used for improving tack and adhesiveness, and the blending ratio of the component (C) is
Slightly different depending on the amount of component (B) used. It is preferably 50 to 150 parts by weight, more preferably 90 to 125 parts by weight when the component (B) is used, and preferably 70 to 150 parts by weight when the component (B) is not used. , And more preferably 90 to 125 parts by weight.
【0022】成分(D)の共重合ポリエステル樹脂とし
ては、市販されているものを用いることができる。例と
して、ユニチカエリーテルUE3350、ユニチカエリ
ーテルUE3380、ユニチカエリーテルUE362
0、ユニチカエリーテルUE3660、ユニチカエリー
テルUE3203(各々商品名、ユニチカ社製)、バイ
ロンGM900(商品名、東洋紡社製)が使用できる。As the copolymerized polyester resin as the component (D), commercially available products can be used. As an example, Unitika Elitel UE3350, Unitika Elitel UE3380, Unitika Elitel UE362
0, Unitika Elitel UE3660, Unitika Elitel UE3203 (each product name, manufactured by Unitika), Byron GM900 (product name, manufactured by Toyobo Co., Ltd.) can be used.
【0023】成分(D)の共重合ポリエステル樹脂の分
子量は10000〜35000、好ましくは15000
〜30000にすることができる。分子量が10000
未満では硬化物のタックが強くなり過ぎ、35000を
超えるとエポキシ樹脂に溶解することが困難となるので
好ましくない。共重合ポリエステル樹脂のガラス転移温
度は−30〜90℃、好ましくは5〜65℃にすること
ができる。ガラス転移温度が−30℃未満ではタックが
強くなり過ぎ、90℃を超えるとエポキシ樹脂に溶解す
ることが困難となるので好ましくない。共重合ポリエス
テル樹脂の酸価は、1〜10、好ましくは1〜4にする
ことができる。10を超えるとエポキシ樹脂を加熱溶解
するときに加水分解を生じやすくなり、好ましくない。The molecular weight of the copolyester resin as the component (D) is 10,000 to 35,000, preferably 15,000.
Can be up to 30,000. Molecular weight is 10,000
If it is less than 3, the tack of the cured product becomes too strong, and if it exceeds 35,000, it becomes difficult to dissolve it in the epoxy resin, which is not preferable. The glass transition temperature of the copolyester resin can be -30 to 90 ° C, preferably 5 to 65 ° C. If the glass transition temperature is lower than -30 ° C, the tack becomes too strong, and if it exceeds 90 ° C, it becomes difficult to dissolve in the epoxy resin, which is not preferable. The acid value of the copolyester resin can be 1 to 10, preferably 1 to 4. If it exceeds 10, hydrolysis tends to occur when the epoxy resin is heated and dissolved, which is not preferable.
【0024】本発明においてタック調整用、ドレープ調
整用および樹脂配合物(樹脂組成物)の粘度調整用に用
いられる成分(D)の配合割合は、3〜45重量部であ
ることが好ましく、より好ましくは5〜25重量部であ
る。In the present invention, the blending ratio of the component (D) used for tack adjustment, drape adjustment and viscosity adjustment of the resin mixture (resin composition) is preferably 3 to 45 parts by weight, more preferably It is preferably 5 to 25 parts by weight.
【0025】成分(D)の配合割合が前記範囲未満では
添加効果が見られず、前記範囲より多くなると樹脂配合
物の製造時、該成分の混合性が悪くなり、また、樹脂中
に気泡が残存し易くなり、また、樹脂の物性低下、特に
ガラス転移温度および弾性率の低下を生じるため好まし
くない。If the blending ratio of the component (D) is less than the above range, the effect of addition is not observed, and if it exceeds the above range, the mixing property of the component is deteriorated during the production of the resin blend, and bubbles are contained in the resin. It is not preferable because it tends to remain, and the physical properties of the resin decrease, particularly the glass transition temperature and elastic modulus decrease.
【0026】本発明で用いるビスフェノールA型エポキ
シ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノール
ノボラック型エポキシ樹脂およびクレゾールノボラック
型エポキシ樹脂としては常温(20℃)で液状のもの、
半固形状のもの、固形状のものが使用できる。本発明に
おいては成分(A)あるいは/および成分(B)とし
て、20℃で液状、半固形状あるいは固形状の樹脂を適
宜混合することで、樹脂組成物の粘度を調整することが
できる。好ましくは成分(A)として20℃で液状の、
ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型
エポキシ樹脂を少なくとも一部に使用し、成分(B)と
して20℃で液状のもの、半固形状のものあるいは固形
状のものを適宜混合することで、取り扱いが容易なよう
に樹脂組成物の粘度を調整することができる。The bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin and cresol novolac type epoxy resin used in the present invention are liquid at room temperature (20 ° C.),
A semi-solid type or a solid type can be used. In the present invention, the viscosity of the resin composition can be adjusted by appropriately mixing a liquid, semi-solid, or solid resin at 20 ° C. as the component (A) and / or the component (B). Preferably, it is liquid as the component (A) at 20 ° C.,
The bisphenol A type epoxy resin and the bisphenol F type epoxy resin are used for at least a part, and as the component (B), a liquid type at 20 ° C., a semi-solid type or a solid type is appropriately mixed for handling. The viscosity of the resin composition can be easily adjusted.
【0027】例えば、成分(A)に液状樹脂であるエポ
トートYDF170(商品名、東都化成社製)またはエ
ピコート828(商品名、ジャパンエポキシレジン社
製)および固形のエピコート1001(商品名、ジャパ
ンエポキシレジン社製)を使用し、成分(B)として
(1)液状のエピコート152(商品名、ジャパンエポ
キシレジン社製)、DEN431(商品名、ダウケミカ
ル社製)、(2)半固形状のエピコート154(商品
名、ジャパンエポキシレジン社製)、エポトートYDP
N638(商品名、東都化成社製)またはDEN438
(商品名、ダウケミカル社製)、あるいは(3)固形の
エポトートYDCN701(商品名、東都化成社製)を
適宜組み合わせることができる。これら成分(A)と、
(1)〜(3)に例示した成分(B)の少なくとも1つ
と、成分(C)との混合成分に、更に成分(D)の共重
合ポリエステル樹脂を混合溶解して得られる樹脂組成物
の30℃の粘度が、10〜70kPa・sの範囲になる
よう粘度調整することができる。For example, liquid resin Epototo YDF170 (trade name, manufactured by Toto Kasei Co., Ltd.) or Epicoat 828 (trade name, manufactured by Japan Epoxy Resins Co., Ltd.) and solid Epicoat 1001 (trade name, Japan Epoxy Resins) are used as the component (A). (1) Liquid Epicoat 152 (trade name, manufactured by Japan Epoxy Resins Co., Ltd.), DEN431 (trade name, manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.), and (2) Semi-solid Epicoat 154 as component (B). (Product name, made by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), Epotote YDP
N638 (trade name, manufactured by Tohto Kasei Co., Ltd.) or DEN438
(Trade name, manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.) or (3) solid Epotote YDCN701 (trade name, manufactured by Toto Kasei Co., Ltd.) can be appropriately combined. With these components (A),
A resin composition obtained by further mixing and dissolving a copolymerized polyester resin of component (D) in a mixed component of at least one of component (B) exemplified in (1) to (3) and component (C). The viscosity can be adjusted so that the viscosity at 30 ° C. is in the range of 10 to 70 kPa · s.
【0028】なお、成分(B)として前記(1)〜
(3)に例示した物質はそれぞれ単独で用いても良い
し、2種以上を組み合わせて用いることもできる。成分
(E)のエポキシ樹脂硬化剤として、ジシアンジアミド
単独またはジシアンジアミドと硬化促進剤、例えば3−
(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチルウレ
ア、3−(4−クロロフェニル)−1,1−ジメチルウ
レア、3−フェニル−1,1−ジメチルウレア等の誘導
体とを併用したものを使用することができる。成分
(E)の配合割合は、5〜25重量部、好ましくは6〜
20重量部である。As the component (B), the above (1) to
The substances exemplified in (3) may be used alone or in combination of two or more. As the epoxy resin curing agent of the component (E), dicyandiamide alone or dicyandiamide and a curing accelerator, for example, 3-
Used in combination with derivatives of (3,4-dichlorophenyl) -1,1-dimethylurea, 3- (4-chlorophenyl) -1,1-dimethylurea, 3-phenyl-1,1-dimethylurea, etc. can do. The mixing ratio of the component (E) is 5 to 25 parts by weight, preferably 6 to
20 parts by weight.
【0029】エポキシ樹脂の硬化に用いられる成分
(E)が5重量部より少ないと、複合材料に成形加工す
る時、樹脂の硬化が遅くなり、成形に時間がかかり、し
かも、得られた硬化物(複合材料)のガラス転移温度は
低くなり、複合材料の優れた機械的物性が得られない。
25重量部を超えると、複合材料に成形加工する時、樹
脂の硬化が速くなりすぎて、安定的に成形物が得られに
くくなり好ましくない。また、成分(E)の硬化剤の
他、必要に応じて他の硬化剤、硬化促進剤をさらに配合
することができる。When the amount of the component (E) used for curing the epoxy resin is less than 5 parts by weight, the curing of the resin becomes slow when the composite material is molded and processed, and the molding takes time, and the obtained cured product is obtained. The glass transition temperature of (composite material) becomes low, and excellent mechanical properties of the composite material cannot be obtained.
If it exceeds 25 parts by weight, the resin will be hardened too quickly during molding into a composite material, and it will be difficult to stably obtain a molded product, which is not preferable. In addition to the curing agent of component (E), other curing agents and curing accelerators can be further added if necessary.
【0030】成分(E)以外にさらに配合できる硬化剤
としてイミダゾール化合物、ジアミノジフェニルスルホ
ン、ジアミノジエチルベンゼン等、成分(E)以外にさ
らに配合できる硬化促進剤としては、三フッ化ホウ素モ
ノエチルアミン錯体、三塩化ホウ素モノエチルアミン等
の三フッ化ホウ素錯体類、三塩化ホウ素錯体類等が挙げ
られる。As a curing agent which can be further compounded in addition to the component (E), imidazole compounds, diaminodiphenyl sulfone, diaminodiethylbenzene and the like can be further compounded as a curing accelerator in addition to the component (E). Examples thereof include boron trifluoride complexes such as boron chloride monoethylamine and boron trichloride complexes.
【0031】成分(F)の消泡剤としてはシリコン消泡
剤が好ましく、シリコン消泡剤のタイプとしてはオイル
型シリコン消泡剤、コンパウンド型シリコン消泡剤、溶
液型シリコン消泡剤等があるが、中でもオイル型シリコ
ン消泡剤、溶液型シリコン消泡剤が好ましく用いられ
る。シリコン消泡剤としては市販品を用いることがで
き、オイル型シリコン消泡剤の例としては信越シリコー
ンKF6702(商品名、信越化学工業社製)、SH2
00(商品名、東レ・ダウコーニング・シリコーン社
製)、溶液型シリコン消泡剤の例としては信越シリコー
ンKS603(商品名、信越化学工業社製)、SD55
91、SH7PA(各々商品名、東レ・ダウコーニング
・シリコーン社製)等を挙げることができる。As the defoaming agent of the component (F), a silicone defoaming agent is preferable, and as the type of the silicon defoaming agent, an oil type defoaming agent, a compound type defoaming agent, a solution type defoaming agent and the like are used. Among them, the oil type silicone defoaming agent and the solution type silicon defoaming agent are preferably used. Commercially available products can be used as the silicone antifoaming agent, and examples of the oil type silicone antifoaming agent are Shin-Etsu Silicone KF6702 (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), SH2.
00 (trade name, manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.), and Shinetsu Silicone KS603 (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), SD55 as an example of the solution type silicone defoaming agent.
91, SH7PA (each trade name, manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.) and the like.
【0032】成分(F)の配合割合は、組成物全量基準
で1〜1000ppm(0.0001〜0.1質量
%)、好ましくは20〜200ppm(0.002〜
0.02質量%)である。The blending ratio of the component (F) is 1 to 1000 ppm (0.0001 to 0.1% by mass), preferably 20 to 200 ppm (0.002 to 0.002) based on the total amount of the composition.
0.02% by mass).
【0033】エポキシ樹脂の消泡に用いられる成分
(F)が1000ppmを超えると、複合材料に成形加
工する時、硬化した成形体の表面にシリコーンが微量残
存し、これが他の基材を接着または塗装する際の障害と
なり、好ましくない。When the component (F) used for defoaming the epoxy resin exceeds 1000 ppm, a small amount of silicone remains on the surface of the cured molded body during molding of the composite material, which adheres to another substrate or It becomes an obstacle when painting and is not preferable.
【0034】本発明の複合材料用樹脂組成物(エポキシ
樹脂組成物)においては、その性能を損なわない範囲で
他のエポキシ樹脂、靭性付与樹脂、フィラー、着色剤等
を配合することができる。In the resin composition for composite materials (epoxy resin composition) of the present invention, other epoxy resins, toughness-imparting resins, fillers, colorants and the like can be blended within a range that does not impair the performance thereof.
【0035】本発明の樹脂組成物に所望に応じて含有す
ることのできるエポキシ樹脂としては、レゾルシン型エ
ポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、芳香族系
アミン型エポキシ樹脂、芳香族系グリシジルエステル型
エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル
型エポキシ樹脂等が使用できる。Epoxy resins which can be optionally contained in the resin composition of the present invention include resorcin type epoxy resins, hydroquinone type epoxy resins, aromatic amine type epoxy resins, aromatic glycidyl ester type epoxy resins. , Naphthalene type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin and the like can be used.
【0036】レゾルシン型エポキシ樹脂としては、デナ
コールEX−201(商品名、ナガセ化成工業社製)、
ハイドロキノン型エポキシ樹脂としてはデナコールEX
−203(商品名、ナガセ化成工業社製)等があげられ
る。As the resorcin-type epoxy resin, Denacol EX-201 (trade name, manufactured by Nagase Kasei Co., Ltd.),
Denacol EX as a hydroquinone type epoxy resin
-203 (trade name, manufactured by Nagase Chemical Industry Co., Ltd.) and the like.
【0037】芳香族系アミン型エポキシ樹脂としては、
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(商品名、住友化学社製)、エ
ポトートYH434L、エポトートYH434(商品
名、東都化成工業社製)、アラルダイトMY720(商
品名、旭化成エポキシ社製)、トリグリシジルアミノフ
ェノールであるスミ−エポキシELM100、スミ−エ
ポキシELM120(各々商品名、住友化学社製)、ジ
グリシジルアニリンであるGAN(商品名、日本化薬社
製)、ジグリシジルオルソトルイジンであるGOT(商
品名、日本化薬社製)等があげられる。As the aromatic amine type epoxy resin,
Sumi-epoxy ELM434 (trade name, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), which is tetraglycidyl diaminodiphenylmethane, Epototo YH434L, Epototo YH434 (trade name, manufactured by Toto Kasei Co., Ltd.), Araldite MY720 (trade name, manufactured by Asahi Kasei Epoxy Corporation), triglycidyl Aminophenol Sumi-epoxy ELM100, Sumi-epoxy ELM120 (each trade name, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), diglycidylaniline GAN (trade name, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), diglycidyl orthotoluidine GOT (product) Name, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., etc.
【0038】芳香族系グリシジルエステル型エポキシ樹
脂としては、o−フタル酸ジグリシジルエステルである
デナコールEX−721(商品名、ナガセ化成工業社
製)、テレフタル酸ジグリシジルエステルであるデナコ
ールEX−711(商品名、ナガセ化成工業社製)等が
あげられる。As the aromatic glycidyl ester type epoxy resin, o-phthalic acid diglycidyl ester Denacol EX-721 (trade name, manufactured by Nagase Kasei Co., Ltd.) and terephthalic acid diglycidyl ester Denacol EX-711 ( Product name, manufactured by Nagase Kasei Co., Ltd.) and the like.
【0039】ナフタレン型エポキシ樹脂としては、1,
6−ジヒドロキシナフタレンジグリシジルエーテルであ
るエピクロンHP−4032H(商品名、大日本インキ
化学工業社製)が挙げられる。The naphthalene type epoxy resin is 1,
Epiclon HP-4032H (trade name, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.), which is 6-dihydroxynaphthalene diglycidyl ether, may be mentioned.
【0040】ビフェニル型エポキシ樹脂としては、4,
4’−ジヒドロキシ−3,3’,5,5’−ビフェニル
ジグリシジルエーテルであるエピコートYX4000
(商品名、ジャパンエポキシレジン社製)、4,4’−
ジヒドロキシ−3,3’,5,5’−ビフェニルジグリ
シジルエーテルと4,4’−ジヒドロキシビフェニルジ
グリシジルエーテルの混合物であるエピコートYL61
21H(商品名、ジャパンエポキシレジン社製)等があ
げられる。As the biphenyl type epoxy resin, 4,
Epicoat YX4000 which is 4'-dihydroxy-3,3 ', 5,5'-biphenyldiglycidyl ether
(Product name, made by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), 4, 4'-
Epicoat YL61 which is a mixture of dihydroxy-3,3 ', 5,5'-biphenyl diglycidyl ether and 4,4'-dihydroxybiphenyl diglycidyl ether
21H (trade name, manufactured by Japan Epoxy Resins Co., Ltd.) and the like.
【0041】本発明の樹脂組成物に所望に応じて含有す
ることのできる靭性付与樹脂としては、反応性エラスト
マー、ハイカーCTBN変性エポキシ樹脂、ハイカーC
TB変性エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、ニ
トリルゴム添加エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ
樹脂、熱可塑性エラストマー添加エポキシ樹脂等が挙げ
られる。As the toughness-imparting resin which can be optionally contained in the resin composition of the present invention, reactive elastomer, Hiker CTBN-modified epoxy resin, Hiker C
Examples thereof include TB-modified epoxy resin, urethane-modified epoxy resin, nitrile rubber-added epoxy resin, silicone-modified epoxy resin, and thermoplastic elastomer-added epoxy resin.
【0042】本発明の樹脂組成物に所望に応じて含有す
ることのできるフィラーとしては、マイカ、アルミナ、
タルク、微粉状シリカ、ウォラストナイト、セピオライ
ト、塩基性硫酸マグネシウム、炭酸カルシウム、ポリテ
トラフルオロエチレン粉末、亜鉛末、アルミニウム粉、
有機微粒子すなわちアクリル微粒子、エポキシ樹脂微粒
子、ポリアミド微粒子、ポリウレタン微粒子等が挙げら
れる。As the filler which can be optionally contained in the resin composition of the present invention, mica, alumina,
Talc, finely divided silica, wollastonite, sepiolite, basic magnesium sulfate, calcium carbonate, polytetrafluoroethylene powder, zinc dust, aluminum powder,
Examples thereof include organic fine particles, that is, acrylic fine particles, epoxy resin fine particles, polyamide fine particles, polyurethane fine particles and the like.
【0043】本発明の樹脂組成物に所望に応じて含有す
ることのできる着色剤としては、有機顔料であるアゾ顔
料、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、アン
スラキノン系顔料等、無機顔料である二酸化チタン、黄
鉛、コバルトバイオレット、ベンガラ、カーボンブラッ
ク、パール顔料等が挙げられる。The colorant which can be optionally contained in the resin composition of the present invention includes organic pigments such as azo pigments, phthalocyanine pigments, quinacridone pigments, anthraquinone pigments, and other inorganic pigments such as dioxide. Titanium, yellow lead, cobalt violet, red iron oxide, carbon black, pearl pigment and the like can be mentioned.
【0044】本発明による樹脂組成物の製造法には特に
制限はないが、例えば、樹脂成分(A)、(C)および
(D)(第2の発明の場合はさらに成分(B)を混合)
を150〜200℃で加熱混合後、冷却あるいは自然放
熱によって樹脂温度が85℃以下に低下した後、硬化剤
成分(E)および消泡剤成分(F)を添加する方法が好
ましく用いられる。共重合ポリエステル樹脂の中の水分
と末端カルボキシル基があるため長時間加熱によって起
こる加水分解による劣化を抑えるため、ポリカルボジイ
ミド樹脂の粉体を成分(D)の量に対し、0.1〜1%
添加することにより、耐加水分解効果を発揮できる。成
分(E)がジシアンジアミドのような固体粉末状の時
は、前記混合前に成分(A)のような液状エポキシ樹脂
成分の一部に、成分(E)を混合しておくと、成分
(E)は樹脂組成物に容易に分散することができる。ま
た、成形後のボイドの発生を少なくする目的で攪拌しな
がら真空脱気して混合する方法が好ましく採用される。The method for producing the resin composition according to the present invention is not particularly limited. For example, the resin components (A), (C) and (D) (in the case of the second invention, the component (B) is further mixed). )
Is preferably mixed at 150 to 200 ° C., and then the resin temperature is lowered to 85 ° C. or lower by cooling or natural heat radiation, and then the curing agent component (E) and the defoaming agent component (F) are added. Since moisture and terminal carboxyl groups in the copolyester resin are used to prevent deterioration due to hydrolysis caused by heating for a long time, the polycarbodiimide resin powder is used in an amount of 0.1 to 1% with respect to the amount of the component (D).
By adding it, the hydrolysis resistance effect can be exhibited. When the component (E) is in the form of a solid powder such as dicyandiamide, if the component (E) is mixed with a part of the liquid epoxy resin component such as the component (A) before the mixing, the component (E) ) Can be easily dispersed in the resin composition. Further, a method of vacuum degassing and mixing while stirring is preferably adopted for the purpose of reducing the generation of voids after molding.
【0045】なお、樹脂温度が90℃より高い温度で硬
化剤成分(E)を添加・混合すると、硬化剤成分(E)
の一部が樹脂に溶解し、樹脂と硬化剤が反応し易くな
り、該樹脂組成物を強化繊維に含浸させてできる複合材
料用中間材の貯蔵安定性が著しく損なわれる。When the curing agent component (E) is added and mixed at a resin temperature higher than 90 ° C., the curing agent component (E)
Is partially dissolved in the resin, the resin and the curing agent are likely to react with each other, and the storage stability of the intermediate material for a composite material formed by impregnating the resin composition into the reinforcing fiber is significantly impaired.
【0046】本発明においては、前記成分(A)、
(C)、(D)および(E)(第2の発明の場合はさら
に前記成分(B)を含む)を含有する樹脂組成物または
前記成分(A)〜(F)を含有する樹脂組成物を強化繊
維に含浸させて、複合材料用中間材(プリプレグ)とす
る。In the present invention, the above component (A),
A resin composition containing (C), (D) and (E) (in the case of the second invention, further contains the component (B)) or a resin composition containing the components (A) to (F). Is impregnated into the reinforcing fiber to form an intermediate material (prepreg) for a composite material.
【0047】強化繊維としては特に限定されず、複合材
料の強化繊維として一般に用いられる全ての繊維を用い
ることができる。例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラ
ミド繊維、ボロン繊維、炭化珪素繊維、および表面処理
(オゾン処理、プラズマ処理)した有機繊維あるいは、
これらのうちから選ばれる2種類以上をハイブリッド構
造とした繊維を用いることができる。特に、ポリアクリ
ロニトリル系(PAN系)炭素繊維およびピッチ系炭素
繊維のような互いに弾性率の異なる炭素繊維に本樹脂配
合組成物を含浸させて得られるプリプレグを積層した積
層体が好ましく、中でも引張弾性率30〜200GPa
の低弾性率プリプレグ、引張弾性率200〜600GP
aのPAN系炭素繊維プリプレグおよび引張弾性率50
0〜1000GPaの高弾性率のピッチ系炭素繊維プリ
プレグを適宜組み合わせて積層した積層体、あるいは引
張弾性率30〜200GPaの低弾性率プリプレグおよ
び引張弾性率500〜1000GPaの高弾性率のピッ
チ系炭素繊維プリプレグを適宜組み合わせて積層した積
層体が、この各積層体から軽量で高機能性の成形物(複
合材料)が得られるので好ましく用いられる。The reinforcing fiber is not particularly limited, and all fibers generally used as the reinforcing fiber of the composite material can be used. For example, carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, boron fibers, silicon carbide fibers, and surface-treated (ozone-treated, plasma-treated) organic fibers, or
It is possible to use fibers having a hybrid structure of two or more selected from these. In particular, a laminated body in which prepregs obtained by impregnating carbon fibers having different elastic moduli such as polyacrylonitrile-based (PAN-based) carbon fibers and pitch-based carbon fibers with the resin-containing composition of the present invention are preferable, and particularly, tensile elasticity Rate 30-200 GPa
Low elastic modulus prepreg, tensile elastic modulus 200-600GP
a PAN-based carbon fiber prepreg and tensile modulus of 50
A laminate in which pitch-based carbon fiber prepregs having a high elastic modulus of 0 to 1000 GPa are appropriately combined and laminated, or a low-modulus prepreg having a tensile elastic modulus of 30 to 200 GPa and a pitch-based carbon fiber having a high elastic modulus of 500 to 1000 GPa. A laminate in which prepregs are appropriately combined and laminated is preferably used because a lightweight and highly functional molded product (composite material) can be obtained from each laminate.
【0048】強化繊維プリプレグの形態は特に限定され
ず、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、
一方向プリプレグ、織物プリプレグ、組紐状織物プリプ
レグ、不織布プリプレグ等を使用できる。The form of the reinforcing fiber prepreg is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example,
A unidirectional prepreg, a woven prepreg, a braided woven prepreg, a non-woven prepreg, or the like can be used.
【0049】本発明における、強化繊維に樹脂組成物を
含浸させる方法としては特に限定はないが、樹脂組成物
を通常60〜90℃に加温して強化繊維に含浸させる、
いわゆる、ホットメルト法が好ましく採用される。In the present invention, the method of impregnating the reinforcing fiber with the resin composition is not particularly limited, but the resin composition is usually heated to 60 to 90 ° C. to impregnate the reinforcing fiber.
A so-called hot melt method is preferably adopted.
【0050】このようにして製造された中間材の樹脂組
成物の含量は、強化繊維と樹脂組成物の総量に対して通
常、20〜50質量%、好ましくは25〜45質量%で
ある。The content of the resin composition of the intermediate material thus produced is usually 20 to 50% by mass, preferably 25 to 45% by mass, based on the total amount of the reinforcing fiber and the resin composition.
【0051】中間材は最終的に複合材料に成形される。
例えば中間材を積層して得られた積層体を、オートクレ
ーブ中または加圧プレス等により通常、110〜150
℃で30分〜3時間、加熱硬化させることにより複合材
料とすることができる。得られる複合材料は、硬化剤成
分(E)が分散系であるにもかかわらず、品質が安定
で、しかも均一でボイドの少ないものである。The intermediate material is finally formed into a composite material.
For example, a laminate obtained by laminating intermediate materials is usually used in an autoclave or a pressure press to obtain 110 to 150
A composite material can be obtained by heating and curing at 30 ° C. for 30 minutes to 3 hours. The obtained composite material has a stable quality, is uniform, and has few voids, even though the curing agent component (E) is a dispersion system.
【0052】複合材料の用途の一例として、ゴルフシャ
フト、テニスラケット、スキーストック、印刷インキ用
ロール、自転車パイプ、圧力容器、搬送用部材等が挙げ
られる。中でもゴルフシャフトには本発明の複合材料が
適している。すなわち、近年、ゴルフシャフトの軽量化
が進行し、しかも、その使用条件も過酷となり、従来の
シャフトでは軽量化と優れた衝撃性の両方を満足するこ
とが困難となってきている。Examples of the use of the composite material include golf shafts, tennis rackets, ski poles, printing ink rolls, bicycle pipes, pressure vessels, conveying members and the like. Above all, the composite material of the present invention is suitable for a golf shaft. That is, in recent years, the weight reduction of golf shafts has progressed, and the usage conditions thereof have become severe, making it difficult for conventional shafts to satisfy both weight reduction and excellent impact resistance.
【0053】本発明で得られたゴルフシャフトは従来品
と比べ、軽量であり、過酷な使用条件に耐え得るもので
ある。The golf shaft obtained according to the present invention is lighter in weight than conventional products and can withstand severe usage conditions.
【0054】[0054]
【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。実
施例および比較例で採用した試験法は以下の通りであ
る。EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto. The test methods used in Examples and Comparative Examples are as follows.
【0055】(長スパン曲げ試験)オリエンテック
(株)製万能力学試験機テンシロンを用い、ストレート
パイプ試験片の長スパン3点曲げ試験を行なった。試験
片のサイズは、内径φ10mm、1200mm長であ
り、支点間距離(スパン)は600mmで試験を行なっ
た。(Long-span Bending Test) A long-span three-point bending test of a straight pipe test piece was carried out by using Tensilon, a universal capability tester manufactured by Orientec Co., Ltd. The size of the test piece had an inner diameter of 10 mm and a length of 1200 mm, and the distance between the fulcrums (span) was 600 mm.
【0056】(ねじり試験)SG規格(ゴルフクラブ用
シャフトの認定基準および基準確認方法)準拠のねじり
試験機を用い、ストレートパイプ試験片のねじり試験を
行なった。試験片のサイズは、内径φ10mm、400
mm長であり、支点間距離(スパン)は300mmで試
験を行なった。(Torsion Test) A twist test of a straight pipe test piece was performed using a twist tester compliant with SG standard (certification standard and standard confirmation method for golf club shafts). The size of the test piece is 400 mm
The test was conducted with a length of mm and a distance (span) between fulcrums of 300 mm.
【0057】(衝撃試験)米倉製作所(株)製計装化落
錘衝撃試験機を用い、ストレートパイプ試験片の衝撃3
点曲げ試験を行なった。試験片のサイズは、内径φ10
mm、400mm長であり、支点間距離(スパン)は3
00mmで試験を行なった。(Impact Test) Impact of a straight pipe test piece 3 using an instrumentation falling weight impact tester manufactured by Yonekura Seisakusho Co., Ltd.
A point bending test was performed. The size of the test piece is φ10
mm, 400 mm length, distance between fulcrums (span) is 3
The test was performed at 00 mm.
【0058】実施例1−8および比較例1−4
表1〜3で示した組成でエポキシ樹脂組成物を調製し、
日本グラファイトファイバー(株)製低弾性率炭素繊維
(商品名:XN−05、XN−10)に前記樹脂組成物
を含浸させて一方向プリプレグ(繊維目付100g、樹
脂含量33%)を製造した。また、日本グラファイトフ
ァイバー(株)製高弾性率炭素繊維(商品名:YSH−
60、YS−80)に前記樹脂組成物を含浸させて一方
向プリプレグ(繊維目付100g、樹脂含量33%)を
製造した。 Examples 1-8 and Comparative Examples 1-4 Epoxy resin compositions having the compositions shown in Tables 1 to 3 were prepared,
A low elastic modulus carbon fiber (trade name: XN-05, XN-10) manufactured by Nippon Graphite Fiber Co., Ltd. was impregnated with the resin composition to produce a unidirectional prepreg (100 g of fiber weight, resin content 33%). In addition, Nippon Graphite Fiber Co., Ltd. high elastic modulus carbon fiber (trade name: YSH-
No. 60, YS-80) was impregnated with the resin composition to produce a unidirectional prepreg (100 g of fiber basis weight, resin content 33%).
【0059】外径10mmφの芯金に、YSH−60ま
たはYS−80を用いた前記一方向プリプレグを、芯金
の軸方向に対して炭素繊維が±45°方向に向くように
それぞれ2層ずつ巻き付け、その上からXN−05また
はXN−10を用いた前記一方向プリプレグを、炭素繊
維が0゜方向(軸方向)に向くように1層巻き付けた。
さらにその上から東レ(株)製の汎用プリプレグP30
52S−l2(T700S/繊維目付125g/樹脂含
量33%)を、強化繊維が0゜方向(軸方向)に向くよ
うに2層巻き付け、さらにその上からPP(ポリプロピ
レン)の一軸延伸テープを巻き付け、得られた積層体を
乾燥炉によって、130℃でl時間加熱し硬化させた。
得られた成形パイプを1200mm長および400mm
長にそれぞれ切り出し、試験片を得た。得られたパイプ
試験片の長スパン3点曲げ試験、ねじり試験および衝撃
試験を行なった。The unidirectional prepreg using YSH-60 or YS-80 was applied to a cored bar having an outer diameter of 10 mmφ, and two layers each were formed so that the carbon fibers were oriented in a direction of ± 45 ° with respect to the axial direction of the cored bar. A single layer of the unidirectional prepreg using XN-05 or XN-10 was wound so that the carbon fibers were oriented in the 0 ° direction (axial direction).
From above, a general-purpose prepreg P30 manufactured by Toray Industries, Inc.
Two layers of 52S-12 (T700S / 125 g of fiber weight / 33% of resin content) are wound so that the reinforcing fibers are oriented in the 0 ° direction (axial direction), and a uniaxially stretched tape of PP (polypropylene) is further wound on it. The obtained laminate was heated in a drying oven at 130 ° C. for 1 hour to be cured.
The obtained molded pipe is 1200 mm long and 400 mm
Each was cut into a length to obtain a test piece. The long-span three-point bending test, the twisting test, and the impact test of the obtained pipe test piece were performed.
【0060】[0060]
【表1】 [Table 1]
【0061】[0061]
【表2】 [Table 2]
【0062】[0062]
【表3】 [Table 3]
【0063】表中の成分(F)以外の各成分の数値単位
は重量部である。成分(F)の数値単位は質量%であ
る。表1および表2から明らかなごとく、ビスフェノー
ルA型エポキシ樹脂および/またはビスフェノールF型
エポキシ樹脂、イソシアネート変性エポキシ樹脂および
共重合ポリエステル樹脂を用いたプリプレグ、これら樹
脂に加えてフェノールノボラック型エポキシ樹脂および
/またはクレゾールノボラック型エポキシ樹脂を用いた
プリプレグ、さらにはこれら樹脂に消泡剤を加えて得た
プリプレグは、樹脂の伸びや靭性が高いため、長スパン
曲げ試験、ねじり試験、衝撃試験での破断時荷重が高
く、また破断時のたわみによるエネルギーを吸収できる
ため、破断後にプリプレグの層間での剥離はほとんど見
られなかった。パイプ試験片の一方の端部を固定し、他
方の端部にトルクをかけていき、このパイプ試験片がね
じり破壊を生じた時の荷重をねじり破断時荷重とし、そ
の時のねじり角度を破断時角度として表した。Numerical units of each component other than the component (F) in the table are parts by weight. The numerical unit of the component (F) is mass%. As is clear from Table 1 and Table 2, a prepreg using a bisphenol A type epoxy resin and / or a bisphenol F type epoxy resin, an isocyanate modified epoxy resin and a copolyester resin, and in addition to these resins, a phenol novolac type epoxy resin and / or Or prepregs using cresol novolac type epoxy resin, and further, prepregs obtained by adding an antifoaming agent to these resins have high elongation and toughness of the resin, so long-span bending test, torsion test, impact test Since the load was high and the energy due to the flexure at the time of breaking was able to be absorbed, almost no peeling between the layers of the prepreg was observed after the breaking. Fix one end of the pipe test piece and apply a torque to the other end.The load at the time when this pipe test piece breaks torsionally is defined as the load at the time of torsional breakage, and the twisting angle at that time Expressed as an angle.
【0064】一方、表3の比較例のように、イソシアネ
ート変性エポキシ樹脂および共重合ポリエステル樹脂を
用いないプリプレグ(比較例1)および、共重合ポリエ
ステル樹脂の代わりにフェノキシ樹脂を用いるプリプレ
グ(比較例2、3、4)では、樹脂の伸びや靭性が不足
するため、長スパン曲げ試験、ねじり試験、衝撃3点曲
げ試験における破断時荷重が低く、また破断時のたわみ
によるエネルギーを吸収しきれないため、破断後にプリ
プレグの層間で大きな剥離が起きた。On the other hand, as in the comparative example of Table 3, a prepreg which does not use an isocyanate-modified epoxy resin and a copolyester resin (Comparative Example 1) and a prepreg which uses a phenoxy resin instead of the copolyester resin (Comparative Example 2) In 3 and 4), since the elongation and toughness of the resin are insufficient, the load at break in the long span bending test, the torsion test, and the impact three-point bending test is low, and the energy due to deflection at break cannot be absorbed. However, after the breakage, large peeling occurred between the layers of the prepreg.
【0065】[0065]
【発明の効果】本発明の複合材料用樹脂組成物によれ
ば、従来のプリプレグ用エポキシ樹脂では達成でき得な
かった大変形に対する耐力の優れた複合材料を得ること
ができ、しかも本発明の樹脂組成物を用いて得られる複
合材料用中間材は取り扱い性に優れ、特に好適なドレー
プ性を有するものである。本発明の複合材料用樹脂組成
物は、複合材料および複合材料中間材用の樹脂組成物と
して優れるものであるが、特にFRP、CFRPやこれ
らのために使用する中間材用の樹脂組成物として優れる
ものである。According to the resin composition for a composite material of the present invention, it is possible to obtain a composite material having an excellent proof stress against a large deformation which cannot be achieved by the conventional epoxy resin for prepreg, and the resin of the present invention. The intermediate material for composite materials obtained by using the composition is excellent in handleability and has particularly suitable drapeability. INDUSTRIAL APPLICABILITY The resin composition for a composite material of the present invention is excellent as a resin composition for a composite material and an intermediate material for a composite material, and is particularly excellent as a resin composition for FRP, CFRP and an intermediate material used therefor. It is a thing.
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) //(C08L 63/00 B29K 63:00 67:00) B29C 67/14 W B29K 63:00 Fターム(参考) 4F072 AA04 AA07 AB10 AB22 AD27 AD28 AD33 AE01 AE06 AG03 AG17 AH02 AH21 AK06 AK11 AL05 4F205 AA24 AA39 AB03 AB10 HA19 HA33 HA35 4J002 CD05W CD063 CD20X CF004 CP035 ER026 ET016 FD010 FD090 FD140 FD146 FD150 FD205 GC00 GG01 GM00 4J036 AA06 AD08 AF06 AF07 CB20 DA01 DA05 DC25 DC31 FB11 FB16 JA11 Front page continuation (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) // (C08L 63/00 B29K 63:00 67:00) B29C 67/14 W B29K 63:00 F term (reference) 4F072 AA04 AA07 AB10 AB22 AD27 AD28 AD33 AE01 AE06 AG03 AG17 AH02 AH21 AK06 AK11 AL05 4F205 AA24 AA39 AB03 AB10 HA19 HA33 HA35 4J002 CD05W CD063 CD20X CF004 CP035 FD40 FD060 FD140 FD060 FD140 FD060 DC31 FB11 FB16 JA11
Claims (5)
および/またはビスフェノールF型エポキシ樹脂100
重量部、に対して(C)イソシアネート変性エポキシ樹
脂70〜150重量部、(D)共重合ポリエステル樹脂
3〜45重量部、および(E)エポキシ樹脂硬化剤5〜
25重量部、を必須成分として含む複合材料用樹脂組成
物。1. (A) Bisphenol A type epoxy resin and / or bisphenol F type epoxy resin 100
70 to 150 parts by weight of (C) isocyanate-modified epoxy resin, (D) 3 to 45 parts by weight of copolyester resin, and (E) 5 to 5 parts by weight of epoxy resin curing agent.
A resin composition for a composite material, containing 25 parts by weight as an essential component.
エポキシ樹脂および/またはクレゾールノボラック型エ
ポキシ樹脂85重量部以下を必須成分として含み、イソ
シアネート変性エポキシ樹脂の配合量が50〜150重
量部である、請求項1に記載の複合材料用樹脂組成物。2. Further, (B) a phenol novolac type epoxy resin and / or a cresol novolac type epoxy resin of 85 parts by weight or less is contained as an essential component, and the compounding amount of the isocyanate-modified epoxy resin is 50 to 150 parts by weight. Item 2. A resin composition for a composite material according to Item 1.
1〜1000ppmを必須成分として含む、請求項1ま
たは2に記載の複合材料用樹脂組成物。3. The resin composition for a composite material according to claim 1, further comprising 1 to 1000 ppm of (F) antifoaming agent as an essential component based on the total amount of the composition.
合材料用樹脂組成物を強化繊維に含浸して得られる複合
材料用中間材。4. An intermediate material for a composite material obtained by impregnating a reinforcing fiber with the resin composition for a composite material according to any one of claims 1 to 3.
形して得られる複合材料。5. A composite material obtained by molding the intermediate material for a composite material according to claim 4.
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|---|---|---|---|---|
| JP2010001403A (en) * | 2008-06-20 | 2010-01-07 | Taiyo Ink Mfg Ltd | Thermosetting resin composition |
| JP2016528361A (en) * | 2013-08-16 | 2016-09-15 | ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー | 1K thermosetting epoxy composition |
-
2001
- 2001-07-27 JP JP2001228473A patent/JP2003040973A/en active Pending
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| JP2016528361A (en) * | 2013-08-16 | 2016-09-15 | ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー | 1K thermosetting epoxy composition |
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