JPH0627207B2 - ポリイミド繊維強化プリプレグ及び積層体 - Google Patents
ポリイミド繊維強化プリプレグ及び積層体Info
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- JPH0627207B2 JPH0627207B2 JP21373188A JP21373188A JPH0627207B2 JP H0627207 B2 JPH0627207 B2 JP H0627207B2 JP 21373188 A JP21373188 A JP 21373188A JP 21373188 A JP21373188 A JP 21373188A JP H0627207 B2 JPH0627207 B2 JP H0627207B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、耐熱性樹脂であるビフェニルテトラカルボ
ン酸系の芳香族ポリイミドから形成されている有機繊維
と、熱硬化性樹脂とから形成されているポリイミド繊維
強化プリプレグ、ならびに、そのプリプレグの複数層が
積層され加熱硬化されている積層体に係る。
ン酸系の芳香族ポリイミドから形成されている有機繊維
と、熱硬化性樹脂とから形成されているポリイミド繊維
強化プリプレグ、ならびに、そのプリプレグの複数層が
積層され加熱硬化されている積層体に係る。
この発明のプリプレグから得られた積層体は、軽量で、
高強度，高弾性率、耐熱性などを有し、しかも、特に機
械加工性の優れた繊維強化積層体であり、スポーツまた
はレジャー用品をはじめとして、一般的な産業用資材、
更に、航空機用材料として使用できるものである。
高強度，高弾性率、耐熱性などを有し、しかも、特に機
械加工性の優れた繊維強化積層体であり、スポーツまた
はレジャー用品をはじめとして、一般的な産業用資材、
更に、航空機用材料として使用できるものである。
従来、熱硬化性樹脂と共に使用される耐熱性樹脂製の繊
維として、芳香族ポリアミド製繊維が用いられている
『繊維強化プリプレグ』の加熱硬化物からなる繊維強化
複合材料が、比強度、比弾性率などに優れていることか
ら、スポーツまたはレジャー用品、一般的な産業用資
材、航空機用の二次構造材などとして幅広く使用されて
いる。
維として、芳香族ポリアミド製繊維が用いられている
『繊維強化プリプレグ』の加熱硬化物からなる繊維強化
複合材料が、比強度、比弾性率などに優れていることか
ら、スポーツまたはレジャー用品、一般的な産業用資
材、航空機用の二次構造材などとして幅広く使用されて
いる。
しかしながら、前記の芳香族ポリアミド繊維は、ミクロ
フィブリルが繊維軸方向に高度に配向している高結晶構
造であるために、前記複合材料中などで座屈を起こし
て、容易にフィブリル化現象を生じやすいという欠点を
有しているので、芳香族ポリアミド繊維が配合された熱
硬化性樹脂のプリプレグから形成された繊維強化熱硬化
積層体は、切削加工、穿孔加工、研磨加工などの機械加
工時に、加工面の圧壊、ささくれ、ケバ立ちなどが生
じ、良好な加工製品が得られないという問題点があった
のである。
フィブリルが繊維軸方向に高度に配向している高結晶構
造であるために、前記複合材料中などで座屈を起こし
て、容易にフィブリル化現象を生じやすいという欠点を
有しているので、芳香族ポリアミド繊維が配合された熱
硬化性樹脂のプリプレグから形成された繊維強化熱硬化
積層体は、切削加工、穿孔加工、研磨加工などの機械加
工時に、加工面の圧壊、ささくれ、ケバ立ちなどが生
じ、良好な加工製品が得られないという問題点があった
のである。
従って、前述の芳香族ポリアミド繊維強化積層体の機械
加工においては、特殊な加工装置や加工方法が必要とな
り、芳香族ポリアミド繊維強化積層体は、必ずしも、実
用上満足できる材料とは言えなかったのである。
加工においては、特殊な加工装置や加工方法が必要とな
り、芳香族ポリアミド繊維強化積層体は、必ずしも、実
用上満足できる材料とは言えなかったのである。
この発明の目的は、前述のような耐熱性樹脂製の繊維を
用いた『公知の有機繊維強化複合材料』が有していた欠
点である『強化繊維のフィルブリル化などに基づく機械
加工性の低下』が大幅に改良された『軽量で高強度、高
弾性率を有する有機繊維強化複合材料』を提供すること
である。
用いた『公知の有機繊維強化複合材料』が有していた欠
点である『強化繊維のフィルブリル化などに基づく機械
加工性の低下』が大幅に改良された『軽量で高強度、高
弾性率を有する有機繊維強化複合材料』を提供すること
である。
この発明は、ビフェニルテトラカルボン酸類を主成分と
するテトラカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分とから
得られた芳香族ポリイミドからなる有機繊維と、熱硬化
性樹脂とから形成されていることを特徴とするポリイミ
ド繊維強化プリプレグに関するものであり、さらに、前
記のポリイミド繊維強化プリプレグの複数層が、一体に
積層されていると共に、前記熱硬化性樹脂が加熱硬化さ
れていることを特徴とする積層体に関するものである。
するテトラカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分とから
得られた芳香族ポリイミドからなる有機繊維と、熱硬化
性樹脂とから形成されていることを特徴とするポリイミ
ド繊維強化プリプレグに関するものであり、さらに、前
記のポリイミド繊維強化プリプレグの複数層が、一体に
積層されていると共に、前記熱硬化性樹脂が加熱硬化さ
れていることを特徴とする積層体に関するものである。
この発明のプリプレグは、前記の芳香族ポリイミドから
なる有機繊維の集合体に、熱硬化性樹脂が含浸されてい
るポリイミド繊維強化プリプレグであることが好まし
い。
なる有機繊維の集合体に、熱硬化性樹脂が含浸されてい
るポリイミド繊維強化プリプレグであることが好まし
い。
前記の芳香族ポリイミドからなる有機繊維は、特開昭５
６−１５９３１４号公報、特開昭６０−６５１１２号公
報、特開昭６０−２１５８１２号公報などに記載されて
いるものであればよい。
６−１５９３１４号公報、特開昭６０−６５１１２号公
報、特開昭６０−２１５８１２号公報などに記載されて
いるものであればよい。
即ち、前記有機繊維は、ビフェニルテトラカルボン酸類
を主成分とする、好ましくは６０モル％以上、特に好ま
しくは８０モル％以上含有するテトラカルボン酸成分
と、芳香族ジアミン成分、好ましくはベンゼン環を複数
有する芳香族ジアミンを主成分とする（特に好ましくは
６０モル％以上含有する）芳香族ジアミン成分とを、有
機溶媒中で重合およびイミド化して得られた可溶性の芳
香族ポリイミドの溶液を、紡糸用ドープ液として使用し
て、湿式または乾式紡糸法によって製造された芳香族ポ
リイミド繊維であればよい。
を主成分とする、好ましくは６０モル％以上、特に好ま
しくは８０モル％以上含有するテトラカルボン酸成分
と、芳香族ジアミン成分、好ましくはベンゼン環を複数
有する芳香族ジアミンを主成分とする（特に好ましくは
６０モル％以上含有する）芳香族ジアミン成分とを、有
機溶媒中で重合およびイミド化して得られた可溶性の芳
香族ポリイミドの溶液を、紡糸用ドープ液として使用し
て、湿式または乾式紡糸法によって製造された芳香族ポ
リイミド繊維であればよい。
前記のビフェニルテトラカルボン酸類としては、例え
ば、3,3′，4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸または
その酸二無水物、2,3,3′，４′−ビフェニルテトラカ
ルボン酸またはその酸二無水物などを好適に挙げること
ができる。
ば、3,3′，4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸または
その酸二無水物、2,3,3′，４′−ビフェニルテトラカ
ルボン酸またはその酸二無水物などを好適に挙げること
ができる。
前記のテトラカルボン酸成分としては、前記のビフェニ
ルテトラカルボン酸類と共に、ピロメリット酸またはそ
の酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸または
その酸二無水物などの他の芳香族テトラカルボン酸類
が、約５０モル％以下、特に好ましくは３０モル％以下
の割合で併用されていてもよい。
ルテトラカルボン酸類と共に、ピロメリット酸またはそ
の酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸または
その酸二無水物などの他の芳香族テトラカルボン酸類
が、約５０モル％以下、特に好ましくは３０モル％以下
の割合で併用されていてもよい。
また、前記のベンゼン環を複数有する芳香族ジアミンと
しては、4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、3,4′−
ジアミノジフェニルエーテル、3,3′−ジメチル−4,4′
−ジアミノジフェニルエーテル、3,3′−ジメトキシ−
4,4′−ジアミノジフェニルエーテルなどのジフェニル
エーテル化合物、4,4′−ジアミノジフェニルチオエー
テル、3,4′−ジアミノジフェニルチオエーテル、3,3′
−ジメチル−4,4′−ジアミノジフェニルチオエーテ
ル、3,3′−ジメトキシ−4,4′−ジアミノジフェニルチ
オエーテルなどのジフェニルチオエーテル化合物、4,
4′−ジアミノジフェニルスルホン、3,4′−ジアミノジ
フェニルスルホンなどのジフェニルスルホン化合物、4,
4′−ジアミノベンゾフェノン、3,3′−ジメチル−4,
4′−ジアミノベンゾフェノン、3,4′−ジアミノベンゾ
フェノンなどのベンゾフェノン化合物、4,4′−ジアミ
ノジフェニルメタン、3,3′−ジメチル−4,4′−ジアミ
ノジフェニルメタン、3,4′−ジアミノジフェニルメタ
ンなどのジフェニルメタン化合物、2,2-ビス（4-アミノ
フェニル）プロパン、2,2-ビス（3-アミノフェニル）プ
ロパンなどのジフェニルプロパン化合物、ベンチジン、
3,3′−ジメチルベンチジン（ｏ−トリジン）、3,3′−
ジエチルベンチジン、3,3′−ジメトキシベンチジン
（ｏ−ジアニシジン）、3,3′−ジアミノビフェニルな
どのビフェニル化合物、4,4′−ジアミノジフェニルス
ルホキシドなどを挙げることができる。
しては、4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、3,4′−
ジアミノジフェニルエーテル、3,3′−ジメチル−4,4′
−ジアミノジフェニルエーテル、3,3′−ジメトキシ−
4,4′−ジアミノジフェニルエーテルなどのジフェニル
エーテル化合物、4,4′−ジアミノジフェニルチオエー
テル、3,4′−ジアミノジフェニルチオエーテル、3,3′
−ジメチル−4,4′−ジアミノジフェニルチオエーテ
ル、3,3′−ジメトキシ−4,4′−ジアミノジフェニルチ
オエーテルなどのジフェニルチオエーテル化合物、4,
4′−ジアミノジフェニルスルホン、3,4′−ジアミノジ
フェニルスルホンなどのジフェニルスルホン化合物、4,
4′−ジアミノベンゾフェノン、3,3′−ジメチル−4,
4′−ジアミノベンゾフェノン、3,4′−ジアミノベンゾ
フェノンなどのベンゾフェノン化合物、4,4′−ジアミ
ノジフェニルメタン、3,3′−ジメチル−4,4′−ジアミ
ノジフェニルメタン、3,4′−ジアミノジフェニルメタ
ンなどのジフェニルメタン化合物、2,2-ビス（4-アミノ
フェニル）プロパン、2,2-ビス（3-アミノフェニル）プ
ロパンなどのジフェニルプロパン化合物、ベンチジン、
3,3′−ジメチルベンチジン（ｏ−トリジン）、3,3′−
ジエチルベンチジン、3,3′−ジメトキシベンチジン
（ｏ−ジアニシジン）、3,3′−ジアミノビフェニルな
どのビフェニル化合物、4,4′−ジアミノジフェニルス
ルホキシドなどを挙げることができる。
この発明において使用するポリイミド繊維としては、芳
香族ジアミン成分として、特に、4,4′−ジアミノジフ
ェニルエーテル、4,4′−ジアミノジフェニルチオエー
テル、4,4′−ジアミノジフェニルメタン、3,3′−ジメ
トキシベンチジン（オルソ−ジアニシジン）、3,3′−
ジメチルベンチジン（オルソ−トリジン）などからなる
群から選ばれた１種または２種以上の芳香族ジアミン
と、ビフェニルテトラカルボン酸類とから得られた芳香
族また、芳香族ジアミン成分としては、前記のベンゼン
環を複数有する芳香族ジアミンと共に、オルト、メタま
たはパラフェニレンジアミン、2,6-ジアミノピリジン、
3,6-ジアミノピリジン、2,5-ジアミノピリジン、3,4-ジ
アミノピリジンなどのピリジン系化合物などが併用され
てもよい。
香族ジアミン成分として、特に、4,4′−ジアミノジフ
ェニルエーテル、4,4′−ジアミノジフェニルチオエー
テル、4,4′−ジアミノジフェニルメタン、3,3′−ジメ
トキシベンチジン（オルソ−ジアニシジン）、3,3′−
ジメチルベンチジン（オルソ−トリジン）などからなる
群から選ばれた１種または２種以上の芳香族ジアミン
と、ビフェニルテトラカルボン酸類とから得られた芳香
族また、芳香族ジアミン成分としては、前記のベンゼン
環を複数有する芳香族ジアミンと共に、オルト、メタま
たはパラフェニレンジアミン、2,6-ジアミノピリジン、
3,6-ジアミノピリジン、2,5-ジアミノピリジン、3,4-ジ
アミノピリジンなどのピリジン系化合物などが併用され
てもよい。
前記の芳香族ポリイミドを製造する際には、前述のテト
ラカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分とを、実質的に
酸素および水分の遮断下に、有機極性溶媒中で、重合お
よびイミド化することが好ましい。
ラカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分とを、実質的に
酸素および水分の遮断下に、有機極性溶媒中で、重合お
よびイミド化することが好ましい。
前記の重合用の有機極性溶媒としては、例えば、ｐ−ク
ロルフェノール、フェノール、ｍ−クレゾール、ｐ−ク
レゾール、2,4-ジクロロフェノールなどのフェノール系
溶媒、あるいは、それらの混合物が、好適に挙げられ
る。
ロルフェノール、フェノール、ｍ−クレゾール、ｐ−ク
レゾール、2,4-ジクロロフェノールなどのフェノール系
溶媒、あるいは、それらの混合物が、好適に挙げられ
る。
前述の重合およびイミド化の反応温度は、１５０〜２５
０℃程度であることが好ましい。
０℃程度であることが好ましい。
この発明において用いられるポリイミド繊維の製造に使
用される芳香族ポリイミドは、繊維強度製造に使用され
る芳香族ポリイミドは、繊維強度の高いポリミド繊維を
得るために、高い分子量であることが好ましく、即ち、
その芳香族ポリイミドの対数粘度（濃度；0.５ｇ／ｄｌ
−溶媒、溶媒；９９〜１００重量％の濃硫酸、測定温
度；３０℃）が、1.５以上、特に2.０〜5.０程度である
ことが好ましい。
用される芳香族ポリイミドは、繊維強度製造に使用され
る芳香族ポリイミドは、繊維強度の高いポリミド繊維を
得るために、高い分子量であることが好ましく、即ち、
その芳香族ポリイミドの対数粘度（濃度；0.５ｇ／ｄｌ
−溶媒、溶媒；９９〜１００重量％の濃硫酸、測定温
度；３０℃）が、1.５以上、特に2.０〜5.０程度である
ことが好ましい。
ポリイミド繊維の製法においては、前述のようにして製
造した芳香族ポリイミドが前述の重合用の溶媒と同様の
有機極性溶媒中に均一に溶解しているポリイミド溶液
を、紡糸用のドープ液として用いることができ、例え
ば、前述のポリイミドの製造によって得られる重合溶液
を、そのまま、あるいは、濃度または粘度を溶媒などで
調整して、紡糸用ドープ液として使用することもでき
る。
造した芳香族ポリイミドが前述の重合用の溶媒と同様の
有機極性溶媒中に均一に溶解しているポリイミド溶液
を、紡糸用のドープ液として用いることができ、例え
ば、前述のポリイミドの製造によって得られる重合溶液
を、そのまま、あるいは、濃度または粘度を溶媒などで
調整して、紡糸用ドープ液として使用することもでき
る。
ポリイミド繊維の製法においては、例えば、前記のポリ
イミド溶液からなる紡糸用ドープ液を使用して、公知の
湿式紡糸法により、フィラメントに形成し、次いで、該
フェノール系溶媒などと相溶性の凝固液中に導入してフ
ィラメント状の凝固体とし、最後に、前記フィラメント
状凝固体を、乾燥炉で乾燥し、電気炉などの加熱炉内で
加熱処理し、さらに熱延伸してポリイミド繊維を製造す
る方法が好適である。
イミド溶液からなる紡糸用ドープ液を使用して、公知の
湿式紡糸法により、フィラメントに形成し、次いで、該
フェノール系溶媒などと相溶性の凝固液中に導入してフ
ィラメント状の凝固体とし、最後に、前記フィラメント
状凝固体を、乾燥炉で乾燥し、電気炉などの加熱炉内で
加熱処理し、さらに熱延伸してポリイミド繊維を製造す
る方法が好適である。
前記の凝固液としては、前述のドープ液中の有機極性溶
媒とは相溶性であって、しかも、ポリイミドを実質的に
溶解しない溶媒、例えば、メタノール、エタノール、メ
タノールと水との混合液、エタノールと水との混合液な
どを好適に挙げることができる。
媒とは相溶性であって、しかも、ポリイミドを実質的に
溶解しない溶媒、例えば、メタノール、エタノール、メ
タノールと水との混合液、エタノールと水との混合液な
どを好適に挙げることができる。
前述のようにして製造したポリイミド繊維は、優れた耐
熱性と共に、高い初期弾性率（約１０〜１５ｔ／mm2）
と、高い引張り強さ（約２００〜３３０kg／mm2）とを
有している芳香族ポリイミド繊維である。
熱性と共に、高い初期弾性率（約１０〜１５ｔ／mm2）
と、高い引張り強さ（約２００〜３３０kg／mm2）とを
有している芳香族ポリイミド繊維である。
この発明のプリプレグは、前述の芳香族ポリイミドから
なる有機繊維（ポリイミド繊維）と、熱硬化性樹脂とか
ら形成されているポリイミド繊維強化プリプレグであ
り、特に、前記の芳香族ポリイミドからなる有機繊維
（ポリイミド繊維）の集合体に、熱硬化性樹脂が含浸さ
れているポリイミド繊維強化プリプレグであることが好
ましい。
なる有機繊維（ポリイミド繊維）と、熱硬化性樹脂とか
ら形成されているポリイミド繊維強化プリプレグであ
り、特に、前記の芳香族ポリイミドからなる有機繊維
（ポリイミド繊維）の集合体に、熱硬化性樹脂が含浸さ
れているポリイミド繊維強化プリプレグであることが好
ましい。
この発明のプリプレグに使用されるポリイミド繊維は、
その繊維径が５〜１００μｍ、特に１０〜５０μｍ程度
であり、その繊維長さが約0.１〜１００mm、特に、１〜
５０mm程度である短繊維、又は前述の繊維径を有する長
繊維であることが好ましい。
その繊維径が５〜１００μｍ、特に１０〜５０μｍ程度
であり、その繊維長さが約0.１〜１００mm、特に、１〜
５０mm程度である短繊維、又は前述の繊維径を有する長
繊維であることが好ましい。
前記のポリイミド繊維の集合体としては、フィラメント
ヤーン、織布（平織、綾織、朱子織等の他多軸織等）な
どが代表的であるが、ポリイミド繊維がマット状（厚
さ；0.５〜５mm）、またはシート状（厚さ；0.０５〜0.
５mmに集束されていて、適当な接着剤（集束剤）で繊維
同士の一部が接着されているものであってもよい。
ヤーン、織布（平織、綾織、朱子織等の他多軸織等）な
どが代表的であるが、ポリイミド繊維がマット状（厚
さ；0.５〜５mm）、またはシート状（厚さ；0.０５〜0.
５mmに集束されていて、適当な接着剤（集束剤）で繊維
同士の一部が接着されているものであってもよい。
前記のポリイミド繊維の集合体として、フィラメントヤ
ーン、織布などを用いると、それぞれ繊維が一方向に引
き揃えられたプリプレグ、織布プリプレグが形成され
る。
ーン、織布などを用いると、それぞれ繊維が一方向に引
き揃えられたプリプレグ、織布プリプレグが形成され
る。
前記の熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイ
ミド樹脂、熱硬化性芳香族ポリイミド樹脂（末端変性ポ
リイミドオリゴマー樹脂）、シアネート樹脂、キノキサ
リン樹脂などの耐熱性の比較的高い熱硬化性樹脂を挙げ
ることができる。
不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイ
ミド樹脂、熱硬化性芳香族ポリイミド樹脂（末端変性ポ
リイミドオリゴマー樹脂）、シアネート樹脂、キノキサ
リン樹脂などの耐熱性の比較的高い熱硬化性樹脂を挙げ
ることができる。
この発明のプリプレグは、前記の熱硬化性樹脂を溶媒に
溶解して溶液を用いて、前述のポリイミド繊維の集合体
に含浸させ、その後、溶媒を乾燥によって除去する方法
（湿式法、溶液法）、および、溶媒を使用せずに熱硬化
性樹脂を加熱して溶融状態となし、前記のポリイミド繊
維の集合体に含浸させる方法（乾式法、ホットメルト
法）によって、製造することができる。
溶解して溶液を用いて、前述のポリイミド繊維の集合体
に含浸させ、その後、溶媒を乾燥によって除去する方法
（湿式法、溶液法）、および、溶媒を使用せずに熱硬化
性樹脂を加熱して溶融状態となし、前記のポリイミド繊
維の集合体に含浸させる方法（乾式法、ホットメルト
法）によって、製造することができる。
前者の湿式法において使用する溶媒は、例えば、アセト
ン、メチルエチルケトン、メチルセロソルブなどの低沸
点のものからジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−
ピロリドンなど高沸点のものまで使用することができ、
また、湿式法において使用する熱硬化性樹脂の溶液の濃
度は１０〜５０重量％、特に、２０〜４０重量％程度で
あることが好ましい。
ン、メチルエチルケトン、メチルセロソルブなどの低沸
点のものからジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−
ピロリドンなど高沸点のものまで使用することができ、
また、湿式法において使用する熱硬化性樹脂の溶液の濃
度は１０〜５０重量％、特に、２０〜４０重量％程度で
あることが好ましい。
また、後者の乾式法では、例えば、熱硬化性樹脂のドラ
イフィルムを使用し、シート状に引き揃えたポリイミド
繊維と前記ドライフィルム１枚又は複数枚とを重合わせ
た状態で、ドライフィルムを、５０〜１５０℃に加熱し
溶融して前記繊維シートに『溶融した熱硬化性樹脂』を
含浸させることによって製造することができる。
イフィルムを使用し、シート状に引き揃えたポリイミド
繊維と前記ドライフィルム１枚又は複数枚とを重合わせ
た状態で、ドライフィルムを、５０〜１５０℃に加熱し
溶融して前記繊維シートに『溶融した熱硬化性樹脂』を
含浸させることによって製造することができる。
この発明のプリプレグは、プリプレグ中に占めるポリイ
ミド繊維の含有割合が、４０〜７０重量％、特に４５〜
６５重量％程度であることが好ましい。
ミド繊維の含有割合が、４０〜７０重量％、特に４５〜
６５重量％程度であることが好ましい。
また、この発明のプリプレグは、厚さが２０〜３００μ
ｍ、特に好ましくは５０〜２００μｍの範囲であること
が好ましい。
ｍ、特に好ましくは５０〜２００μｍの範囲であること
が好ましい。
この発明の積層体は、前記のポリイミド繊維強化プリプ
レグの複数層が、一体に積層されていると共に、前記熱
硬化性樹脂が加熱硬化されていることを特徴とする積層
体である。
レグの複数層が、一体に積層されていると共に、前記熱
硬化性樹脂が加熱硬化されていることを特徴とする積層
体である。
前記の積層体は、オートクレーブ成形法、プレス成形
法、シートワインデイング成形法、シートラッピング成
形法などによって、プリプレグを複数枚重ね合わせた
後、熱硬化性樹脂を加熱硬化させて製造することができ
る。
法、シートワインデイング成形法、シートラッピング成
形法などによって、プリプレグを複数枚重ね合わせた
後、熱硬化性樹脂を加熱硬化させて製造することができ
る。
前述の積層体の製造の場合における成形条件について
は、用いられる熱硬化性樹脂によって適宜最適条件が選
ばれる。また、これらの成形によって一体に積層された
積層体は、続いてさらに加熱処理してポストキュアーを
してもよい。
は、用いられる熱硬化性樹脂によって適宜最適条件が選
ばれる。また、これらの成形によって一体に積層された
積層体は、続いてさらに加熱処理してポストキュアーを
してもよい。
以下、実施例および比較例を述べることにより、この発
明をさらに具体的に説明する。
明をさらに具体的に説明する。
まず、実施例中で行った各評価法について説明する。
(a)フィラメントヤーンの引張り特性 ＪＩＳ Ｌ１０１７ (b)プリプレグ中の樹脂の揮発分含有量 ＡＳＴＭ Ｃ６１３ (c)積層体中の繊維含量 ＡＳＴＭ Ｄ３１７１ (d)積層体の比重 ＡＳＴＭ Ｄ７９２ (e)積層体の圧縮特性 ＡＳＴＭ Ｄ６９５ (f)積層体の曲げ特性 ＡＳＴＭ Ｄ７９０ (g)積層体の層間剪断強度 ＡＳＴＭ Ｄ２３４４ (h)積層体の機械加工性 切削加工性 試料をダイヤモンド鋸で切断した時の切断のし易さ、及
び切断面の状態を肉眼で観察した。
び切断面の状態を肉眼で観察した。
穿孔加工性 ポンチで円形孔を穿孔した時の穿孔のし易さ及び穿孔の
状態を肉眼で観察した。
状態を肉眼で観察した。
研磨加工性 ＪＩＳ Ｋ７２０４に従って耐摩耗性テストをした後、
摩耗部の状態を走査型電子顕微鏡で観察した。
摩耗部の状態を走査型電子顕微鏡で観察した。
実施例１ 3,3′，4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、
ピロメリット酸二無水物、およびオルソ−トリジンを、
７：３：１０のモル比で、ｐ−クロルフェノールに溶解
させ、１９５℃で５時間攪拌下に重合反応させた後、ア
セトン中でポリマーを析出させ、粉末を単離し乾燥し
て、３０℃の対数粘度が5.２６ｄｌ／ｇの芳香族ポリイ
ミド粉末を得た。
ピロメリット酸二無水物、およびオルソ−トリジンを、
７：３：１０のモル比で、ｐ−クロルフェノールに溶解
させ、１９５℃で５時間攪拌下に重合反応させた後、ア
セトン中でポリマーを析出させ、粉末を単離し乾燥し
て、３０℃の対数粘度が5.２６ｄｌ／ｇの芳香族ポリイ
ミド粉末を得た。
この芳香族ポリイミド粉末のｐ−クロルフェノール溶液
（４重量％）を調製し、紡糸用のドープ液（紡糸原液）
とした。
（４重量％）を調製し、紡糸用のドープ液（紡糸原液）
とした。
この紡糸原液を用い、エタノール凝固液中に湿式紡糸し
た後、４５０℃で、3.３倍熱延伸を行い、繊維径１３μ
ｍで比重1.３５である芳香族ポリイミド繊維を得た。
た後、４５０℃で、3.３倍熱延伸を行い、繊維径１３μ
ｍで比重1.３５である芳香族ポリイミド繊維を得た。
このポリイミド繊維を３００本集束して、プリプレグ用
フィラメントヤーンとした。
フィラメントヤーンとした。
前記のフィラメントヤーンは、引張り試験を行った結
果、引張り強度が２９７kg／mm2であり、引張り弾性率
が１3.６ｔ／mm2であって、さらに、伸び率が2.３％で
あった。
果、引張り強度が２９７kg／mm2であり、引張り弾性率
が１3.６ｔ／mm2であって、さらに、伸び率が2.３％で
あった。
ビフェノールＡ型エポキシ樹脂（チバガイギー社製、グ
レード名：ＸＢ２８７９Ａ）１００重量部、および、ジ
シアンジアミド硬化剤（チバガイギー社製、グレード
名：ＸＢ２８７９Ａ）２０重量部を均一に混合した後、
その混合物を重量比で１：１のメチルセロソルブとアセ
トンとの混合溶媒に溶解して、前記エポキシ樹脂成分混
合物が３５重量％含有されているエポキシ樹脂溶液を調
製した。
レード名：ＸＢ２８７９Ａ）１００重量部、および、ジ
シアンジアミド硬化剤（チバガイギー社製、グレード
名：ＸＢ２８７９Ａ）２０重量部を均一に混合した後、
その混合物を重量比で１：１のメチルセロソルブとアセ
トンとの混合溶媒に溶解して、前記エポキシ樹脂成分混
合物が３５重量％含有されているエポキシ樹脂溶液を調
製した。
前記のポリイミド繊維のフィラメントヤーンに上記溶液
を含浸した後に、ドラムワインダーを用いて一方向に巻
き取り、熱風循環オーブン中で、１００℃４０分間加熱
することによって、熱硬化性樹脂が半硬化状態であっ
て、しかも、一方向に引き揃えたポリイミド繊維が含有
されている、厚さ１５０μｍのポリイミド繊維強化プリ
プレグを製造した。
を含浸した後に、ドラムワインダーを用いて一方向に巻
き取り、熱風循環オーブン中で、１００℃４０分間加熱
することによって、熱硬化性樹脂が半硬化状態であっ
て、しかも、一方向に引き揃えたポリイミド繊維が含有
されている、厚さ１５０μｍのポリイミド繊維強化プリ
プレグを製造した。
このプリプレグは、樹脂の含量が４０重量％であり、残
存揮発分の含量が1.４重量％であった。
存揮発分の含量が1.４重量％であった。
前述のようにして製造したプリプレグを１２枚一方向に
重ね合わせ、１３０℃の温度で、１１kg／cm2の圧で、
９０分間、プレス成形をして、加熱硬化させ、一方向積
層体を製造した。
重ね合わせ、１３０℃の温度で、１１kg／cm2の圧で、
９０分間、プレス成形をして、加熱硬化させ、一方向積
層体を製造した。
この積層体について、種々の評価を行って、その結果を
第１表に示す。
第１表に示す。
比較例１ エポキシ樹脂成分混合物の含有割合を２０重量％に変え
たほかは、実施例１と同様にして、エポキシ樹脂溶液を
調製した。
たほかは、実施例１と同様にして、エポキシ樹脂溶液を
調製した。
芳香族ポリアミド（デュポン社製、商品名：ケプラー＃
４９、繊維径：１２μｍ、比重：1.４４）からなるフィ
ラメントヤーン（フィラメント数：２６７本、引張り強
度：２８０kg／mm2、引張り弾性率：１3.４ｔ／mm2、伸
び率：2.４％）に、前述のようにして調製したエポキシ
樹脂溶液を含浸させた後に、ドラムワインダーを用いて
一方向に巻き取り、熱風循環オーブン中１００℃で３０
分間加熱することによって、熱硬化性樹脂が半硬化状態
であって、一方向に引き揃えられた芳香族ポリアミド繊
維が含有されている、厚さが１００μｍであるポリアミ
ド繊維強化プリプレグを製造した。
４９、繊維径：１２μｍ、比重：1.４４）からなるフィ
ラメントヤーン（フィラメント数：２６７本、引張り強
度：２８０kg／mm2、引張り弾性率：１3.４ｔ／mm2、伸
び率：2.４％）に、前述のようにして調製したエポキシ
樹脂溶液を含浸させた後に、ドラムワインダーを用いて
一方向に巻き取り、熱風循環オーブン中１００℃で３０
分間加熱することによって、熱硬化性樹脂が半硬化状態
であって、一方向に引き揃えられた芳香族ポリアミド繊
維が含有されている、厚さが１００μｍであるポリアミ
ド繊維強化プリプレグを製造した。
このプリプレグは、樹脂の含量が３８重量％であり、残
存揮発分の含量が1.３重量％であった。
存揮発分の含量が1.３重量％であった。
前述のようにして製造したプリプレグを２０枚一方向に
重ね合わせた他は実施例１と同様にして一方向積層体を
製造した。
重ね合わせた他は実施例１と同様にして一方向積層体を
製造した。
この積層体について、種々の評価を行って、その結果を
第１表に示す。
第１表に示す。
〔本発明の作用効果〕 この発明のプリプレグから得られた積層体は、高い強度
の耐熱性のポリイミド繊維で強化されている熱硬化性樹
脂の熱硬化体であるので、軽量で、高耐熱性、高強度お
よび高弾性率を有すると共に、切削、研磨、穿孔などの
機械加工性において極めて優れており、その結果、従来
公知の芳香族ポリアミド繊維などの耐熱性の有機繊維で
強化された熱硬化性樹脂のプリプレグから得られた積層
体の種々の問題点が改良されているのである。
の耐熱性のポリイミド繊維で強化されている熱硬化性樹
脂の熱硬化体であるので、軽量で、高耐熱性、高強度お
よび高弾性率を有すると共に、切削、研磨、穿孔などの
機械加工性において極めて優れており、その結果、従来
公知の芳香族ポリアミド繊維などの耐熱性の有機繊維で
強化された熱硬化性樹脂のプリプレグから得られた積層
体の種々の問題点が改良されているのである。
Claims (2)
- 【請求項１】ビフェニルテトラカルボン酸類を主成分と
するテトラカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分とから
得られた芳香族ポリイミドからなる有機繊維と、熱硬化
性樹脂とから形成されていることを特徴とするポリイミ
ド繊維強化プリプレグ。 - 【請求項２】ビフェニルテトラカルボン酸類を主成分と
するテトラカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分とから
得られた芳香族ポリイミドからなる有機繊維と、熱硬化
性樹脂とから形成されているポリイミド繊維強化プリプ
レグの複数層が、一体に積層されていると共に、前記熱
硬化性樹脂が加熱硬化されていることを特徴とする積層
体。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21373188A JPH0627207B2 (ja) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | ポリイミド繊維強化プリプレグ及び積層体 |
| EP89308706A EP0358395A3 (en) | 1988-08-30 | 1989-08-29 | Aromatic imide polymer fiber-reinforced prepreg and cured resinous laminate material derived from same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21373188A JPH0627207B2 (ja) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | ポリイミド繊維強化プリプレグ及び積層体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0264136A JPH0264136A (ja) | 1990-03-05 |
| JPH0627207B2 true JPH0627207B2 (ja) | 1994-04-13 |
Family
ID=16644065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21373188A Expired - Lifetime JPH0627207B2 (ja) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | ポリイミド繊維強化プリプレグ及び積層体 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0358395A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0627207B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2882114B2 (ja) * | 1991-06-07 | 1999-04-12 | 宇部興産株式会社 | 末端変性イミドオリゴマ−組成物 |
| WO2023243531A1 (ja) * | 2022-06-13 | 2023-12-21 | 株式会社アイ．エス．テイ | 繊維強化樹脂成形体 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56159314A (en) * | 1980-05-09 | 1981-12-08 | Ube Ind Ltd | Preparation of polyimide fiber |
-
1988
- 1988-08-30 JP JP21373188A patent/JPH0627207B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-08-29 EP EP89308706A patent/EP0358395A3/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0264136A (ja) | 1990-03-05 |
| EP0358395A3 (en) | 1990-05-23 |
| EP0358395A2 (en) | 1990-03-14 |
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