KR102780211B1 - Toe Frere - Google Patents
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Abstract
보빈을 세웠을 때의 지관(紙管)으로부터의 흘러내림이 발생하지 않으며, 또한 해서(解舒) 시의 감김 체결이 적어 보빈의 형상 안정성이 좋기 때문에 취급성이 우수하고, 또한, 필라멘트 와인딩 성형 시의 토우의 확폭성(擴幅性)이 좋기 때문에, 공극(空隙)이 없어 품질이 좋은 성형품을 얻을 수 있는 토우프레그를 제공하는 것을 과제로 한다. 성분 [A] 에폭시 수지, [B] [A]에 상용하고 있는 에폭시 수지 경화제를 포함하며, 또한 조건 (Ⅰ)을 충족시키고, 또한 조건 (X) 또는 (Y) 중 어느 1개를 충족시키는 에폭시 수지 조성물이 강화 섬유 다발에 함침되어 이루어지는 토우프레그.The object is to provide a towpreg which does not cause flowing down from a paper tube when the bobbin is erected, and further has good shape stability of the bobbin because there is little winding during unwinding, so that handleability is excellent, and further has good tow expansion properties during filament winding molding, so that there are no voids and a high-quality molded product can be obtained. A towpreg comprising an epoxy resin composition comprising component [A] an epoxy resin, [B] an epoxy resin curing agent commonly used in [A], and further satisfying condition (I) and further satisfying either condition (X) or (Y), in which a reinforcing fiber bundle is impregnated.
Description
본 발명은, 특히, 섬유 강화 복합 재료로 구성된 중공(中空)의 용기나 원통의 제조에 호적(好適)하게 이용되는 토우프레그에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 취급성이 우수하고, 공극(空隙)이 적어 품질이 좋은 성형품을 얻을 수 있는 토우프레그에 관한 것이다.The present invention relates to a toupreg that is particularly suitable for the manufacture of hollow containers or cylinders made of fiber-reinforced composite materials. More specifically, the present invention relates to a toupreg that is excellent in handleability and has a small void space, thereby enabling the production of a molded product of good quality.
탄소 섬유, 유리 섬유 등의 강화 섬유를 이용한 섬유 강화 복합 재료는, 그 우수한 경량성으로부터, 항공·우주, 자동차, 철도 차량, 선박, 토목 건축 및 스포츠 용품 등의 수많은 분야에 적용되고 있다. 특히, 고성능이 요구되는 용도에서는, 연속한 강화 섬유를 이용한 섬유 강화 복합 재료가 이용되고, 강화 섬유로서는 비강도, 비탄성률이 우수한 탄소 섬유가, 그리고 열경화성 수지로서는, 탄소 섬유와의 접착성이 우수한 에폭시 수지가 많이 이용되고 있다.Fiber-reinforced composite materials using reinforcing fibers such as carbon fiber and glass fiber are used in numerous fields such as aerospace, automobiles, railway vehicles, ships, civil engineering and construction, and sporting goods due to their excellent lightness. In particular, in applications requiring high performance, fiber-reinforced composite materials using continuous reinforcing fibers are used, and carbon fibers, which have excellent specific strength and elastic modulus, are often used as reinforcing fibers, and epoxy resins, which have excellent adhesion to carbon fibers, are often used as thermosetting resins.
근년의 탄소 섬유의 용도 확대를 받아, 성형법도 확산을 보이고 있다. 이 중, 필라멘트 와인딩은, 압력 용기 등의 중공의 용기나 원통의 제조에 호적하게 이용되는 방법이다. 보빈으로부터 권출(卷出)한 강화 섬유 다발을 액상(液狀)의 열가소성 수지에 침지한 후, 틀 위에 감아올리는 종래의 웨트법을 대신하여, 열경화성 수지가 강화 섬유 다발에 미리 함침된 트우프리프레그, 얀(yarn) 프리프레그 혹은 스트랜드 프리프레그 등이라고 불리는 가는 폭의 중간 기재(이하, 토우프레그라고 기재함)를 공급하여 틀 위에 감아올려 이용하는 방법이, 생산성 및 품질의 관점에서, 주목받고 있다.In recent years, with the expansion of the use of carbon fibers, the molding method has also been spreading. Among these, filament winding is a method that is well suited to the manufacture of hollow containers such as pressure vessels and cylinders. Instead of the conventional wet method in which a bundle of reinforcing fibers unwound from a bobbin is immersed in a liquid thermoplastic resin and then wound on a frame, a method in which a thin intermediate substrate (hereinafter referred to as tow prepreg) in which a thermosetting resin is impregnated into a bundle of reinforcing fibers in advance is supplied and wound on a frame is attracting attention from the viewpoints of productivity and quality.
토우프레그는, 통상, 수백 내지 수천 미터를 지관(紙管)에 권취(卷取)한 보빈 형상으로 공급되고, 섬유 강화 복합 재료의 성형 공정에서 고속으로 해서(解舒)된다. 이때, 보빈을 세웠을 때의 지관으로부터의 흘러내림이 발생하지 않는 것이나, 해서 시의 감김 체결이 적어 보빈의 형상 안정성이 좋은 것에 더해, 필라멘트 와인딩 성형 시의 토우의 확폭성(擴幅性)이 좋아, 극간(隙間)이 생기기 어려운 것도 요구되고 있다. 또한, 품질이 안정된 토우프레그를 제공하기 위해, 토우에 함침하기 전의 에폭시 수지를 장기간 보관했을 때에, 에폭시 수지의 변질이 적은 것도 요구되고 있다.Towpregs are usually supplied in the form of bobbins wound on a paper tube for hundreds to thousands of meters, and are unwound at high speed in the molding process of fiber-reinforced composite materials. At this time, in addition to the fact that the bobbin does not flow down from the paper tube when it is erected and that the shape stability of the bobbin is good due to little winding during unwinding, the tow has good expandability during filament winding molding, and gaps are unlikely to form. In addition, in order to provide a towpreg with stable quality, it is also required that the epoxy resin before impregnation into the tow has little deterioration when stored for a long period of time.
특허문헌 1은, 고형 경화제인 디시안디아미드를 분산시킨 에폭시 수지 조성물을 강화 섬유 다발에 함침시켜 이루어지는 토우프레그를 개시하고 있지만, 이러한 토우프레그에서는, 보빈을 세웠을 때의 지관으로부터의 흘러내림이 발생하지 않지만, 필라멘트 와인딩 성형 시의 토우의 확폭성이 나빠, 극간이 생기기 쉽다는 과제가 있었다.Patent Document 1 discloses a towpreg formed by impregnating a bundle of reinforcing fibers with an epoxy resin composition in which dicyandiamide, a solid curing agent, is dispersed. However, in this towpreg, there is a problem in that, although no flow occurs from the core when the bobbin is erected, the tow has poor expansion properties during filament winding molding, and gaps are likely to form.
특허문헌 2에는, 경화제로서 할로겐화 붕소아민착체를 용해시킨 에폭시 수지 조성물을 강화 섬유 다발에 함침시켜 이루어지는 토우프레그를 개시하고 있지만, 이러한 토우프레그에서는, 필라멘트 와인딩 성형 시의 토우의 확폭성이 좋아, 극간이 생기기 어렵지만, 보빈을 세웠을 때의 지관으로부터의 흘러내림이 발생한다는 과제가 있었다.Patent Document 2 discloses a towpreg formed by impregnating a bundle of reinforcing fibers with an epoxy resin composition in which a halogenated boron amine complex is dissolved as a hardener. However, in this towpreg, the tow has good expansion properties during filament winding molding, and gaps are unlikely to form, but there is a problem that flow occurs from the core when the bobbin is raised.
본 발명은, 이러한 배경을 감안하여, 보빈을 세웠을 때의 지관으로부터의 흘러내림이 발생하지 않는 것, 해서 시의 감김 체결이 적어 보빈의 형상 안정성이 좋은 것, 필라멘트 와인딩 성형 시의 토우의 확폭성이 좋아, 극간이 생기기 어려운 것을 모두 충족시키는 토우프레그를 제공하는 것을 과제로 한다.The present invention, taking this background into consideration, aims to provide a tow prepreg that satisfies all of the following requirements: no flow from the bobbin when the bobbin is erected; good shape stability of the bobbin due to less winding and fixation of the bobbin; and good tow expansion during filament winding forming, making it difficult for gaps to form.
또한, 본 발명은, 장기간 보관한 에폭시 수지를 이용했을 경우에도, 보빈을 세웠을 때의 지관으로부터의 흘러내림이 발생하지 않는 것, 필라멘트 와인딩 성형 시의 토우의 확폭성이 좋아, 극간이 생기기 어려운 것을 양립하는 토우프레그를 제공하는 것을 과제로 한다.In addition, the present invention aims to provide a tow prepreg which, even when using an epoxy resin that has been stored for a long period of time, prevents the occurrence of flowing out of the bobbin when the bobbin is erected, has good tow expansion properties during filament winding molding, and makes it difficult for gaps to form.
본 발명은, 이러한 과제를 해결하기 위해 다음과 같은 수단을 채용하는 것이다. 즉, 본 발명의 토우프레그는, 하기 성분 [A], [B]를 포함하며, 또한 조건 (I)를 충족시키고, 또한 조건 (X) 또는 (Y) 중 어느 1개를 충족시키는 에폭시 수지 조성물이 강화 섬유 다발에 함침되어 이루어지는 토우프레그.The present invention adopts the following means to solve such a problem. That is, the toe-preg of the present invention is a toe-preg formed by impregnating a reinforcing fiber bundle with an epoxy resin composition that includes the following components [A] and [B], and further satisfies condition (I) and further satisfies either condition (X) or (Y).
[A] 에폭시 수지[A] Epoxy resin
[B] [A]에 상용하고 있는 에폭시 수지 경화제[B] Epoxy resin hardener used in [A]
(Ⅰ) (ⅰ) 성분 [A], [B] 및 하기 성분 [C], 또는, (ⅱ) 성분 [A], [B] 및 하기 성분 [C1]을 포함하는 상기 에폭시 수지 조성물을 조제한 직후에, 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 0.1㎐로 측정한 복소 전단 점도(η0.1)가 40 ∼ 300Pa·s이다.(Ⅰ) Immediately after preparing the epoxy resin composition comprising (i) components [A], [B] and the following component [C], or (ii) components [A], [B] and the following component [C1], the complex shear viscosity (η 0.1 ) measured at 25°C and a frequency of 0.1 Hz using a parallel plate vibration rheometer is 40 to 300 Pa s.
(X) (ⅰ) 성분 [A], [B] 및 하기 성분 [C]를 포함하며, 또한, 조건 (Ⅱ) 및 (Ⅲ)을 충족시킨다.(X) (ⅰ) Contains components [A], [B] and the following component [C], and also satisfies conditions (Ⅱ) and (Ⅲ).
[C] 요변성 부여제[C] Transition agent
(Ⅱ) 성분 [A], [B] 및 [C]를 포함하는 상기 에폭시 수지 조성물을 조제한 직후에, 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 10㎐로 측정한 복소 전단 점도(η10)가 50Pa·s 이하이다.(Ⅱ) Immediately after preparing the epoxy resin composition containing components [A], [B], and [C], the complex shear viscosity (η 10 ) measured at 25°C and a frequency of 10 Hz using a parallel plate vibration rheometer is 50 Pa·s or less.
(Ⅲ) 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 0.1㎐로 측정한 복소 전단 점도(η0.1)의, 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 10㎐로 측정한 복소 전단 점도(η10)에 대한 비(η0.1/η10)가 1.5 이상이다.(Ⅲ) The ratio (η 0.1 / η 10 ) of the complex shear viscosity (η 0.1 ) measured at 25°C and a frequency of 0.1 Hz using a parallel plate oscillation rheometer to the complex shear viscosity (η 10 ) measured at 25°C and a frequency of 10 Hz using a parallel plate oscillation rheometer is 1.5 or more.
(Y) (ⅱ) 성분 [A], [B] 및 하기 성분 [C1]을 포함하며, 또한, 조건 (Ⅳ) 및 (Ⅴ)를 충족시킨다.(Y) (ⅱ) Contains components [A], [B] and the following component [C1], and also satisfies conditions (Ⅳ) and (Ⅴ).
[C1] 소수성(疎水性) 요변성 부여제[C1] Hydrophobic thixotropic agent
(Ⅳ) 성분 [A], [C1]을 포함하는 주제(主劑)를 조제한 4일 후에 성분 [B]를 혼합하여 조제한 에폭시 수지 조성물의 틱소트로피 인덱스(TI4=η'0.1/η'10)가 1.5 이상이다.(여기에서, η'0.1은, 성분 [A], [C1]을 포함하는 주제를 조제한 4일 후에 성분 [B]를 혼합하고, 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 0.1㎐로 측정한 복소 전단 점도이며, η'10은, 성분 [A], [C1]을 포함하는 주제를 조제한 4일 후에 성분 [B]를 혼합하고, 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 10㎐로 측정한 복소 전단 점도이다.)(Ⅳ) The thixotropy index (TI 4 = η' 0.1 / η' 10 ) of an epoxy resin composition prepared by mixing component [B] 4 days after preparing a main agent containing components [A] and [C1] is 1.5 or more. (Here, η' 0.1 is the complex shear viscosity measured at 25°C and a frequency of 0.1 Hz using a parallel plate oscillation rheometer, after mixing component [B] 4 days after preparing a main agent containing components [A] and [C1], and η' 10 is the complex shear viscosity measured at 25°C and a frequency of 10 Hz using a parallel plate oscillation rheometer, after mixing component [B] 4 days after preparing a main agent containing components [A] and [C1].)
(Ⅴ) 성분 [C1]의 함유량이, 성분 [A] 100질량부에 대하여 1.0 ∼ 7.0질량부이다.(Ⅴ) The content of component [C1] is 1.0 to 7.0 parts by mass per 100 parts by mass of component [A].
본 발명의 토우프레그는, 보빈을 세웠을 때의 지관으로부터의 흘러내림이 발생하지 않는 것, 해서 시의 감김 체결이 적어 보빈의 형상 안정성이 좋은 것, 필라멘트 와인딩 성형 시의 토우의 확폭성이 좋아, 극간이 생기기 어려운 것을 모두 충족시키기 때문에, 필라멘트 와인딩법에 의한 압력 용기 등의 중공의 용기나 원통의 제조 시의 취급성이 우수하며, 또한, 공극이 적어 품질이 좋은 성형품을 얻을 수 있다.The towpreg of the present invention satisfies all of the following requirements: no flow from the bobbin when the bobbin is erected; little winding and tangling, thus providing good shape stability of the bobbin; good tow expansion during filament winding molding, thus making it difficult for gaps to form; and therefore, the towpreg of the present invention is excellent in handleability when manufacturing hollow containers such as pressure vessels or cylinders by the filament winding method, and further, a molded product of good quality can be obtained because there are few gaps.
또한, 본 발명의 토우프레그는, 장기간 보관한 에폭시 수지를 이용했을 경우에도, 보빈을 세웠을 때의 지관으로부터의 흘러내림이 발생하지 않는 것, 필라멘트 와인딩 성형 시의 토우의 확폭성이 좋아, 극간이 생기기 어려운 것을 양립할 수 있기 때문에, 필라멘트 와인딩법에 의한 압력 용기 등의 중공의 용기나 원통의 제조 시의 취급성이 우수하며, 또한, 공극이 적어 품질이 좋은 성형품을 얻을 수 있다.In addition, the towpreg of the present invention can achieve both the following characteristics: no flow from the bobbin when the bobbin is erected even when an epoxy resin that has been stored for a long period of time is used; good tow expansion during filament winding molding, and the formation of gaps is difficult; therefore, the handleability is excellent during the manufacture of hollow containers such as pressure vessels or cylinders by the filament winding method, and a molded product having good quality and few gaps can be obtained.
도 1은 토우프레그 보빈의 지관으로부터의 흘러내림 현상을 나타낸 모식도이다.
도 2는 토우프레그 보빈의 해서 시의 감김 체결 현상을 나타낸 모식도이다.
도 3은 요변성 부여제의 소수성 표면 처리의 화학 구조의 예를 나타낸 도면이다.Figure 1 is a schematic diagram showing the phenomenon of flowing out from the core of a towpreg bobbin.
Figure 2 is a schematic diagram showing the winding and fastening phenomenon of a towpreg bobbin.
Figure 3 is a drawing showing an example of the chemical structure of a hydrophobic surface treatment of a thixotropic agent.
본 발명은, 다음의 구성을 가지는 것이다. 즉, 본 발명의 토우프레그는, 하기 성분 [A], [B]를 포함하며, 또한 조건 (Ⅰ)을 충족시키고, 또한 조건 (X) 또는 (Y) 중 어느 1개를 충족시키는 에폭시 수지 조성물이 강화 섬유 다발에 함침되어 이루어지는 토우프레그이다.The present invention has the following composition. That is, the toe-preg of the present invention is a toe-preg formed by impregnating a reinforcing fiber bundle with an epoxy resin composition that includes the following components [A] and [B], and further satisfies condition (Ⅰ), and further satisfies either condition (X) or (Y).
[A] 에폭시 수지[A] Epoxy resin
[B] [A]에 상용하고 있는 에폭시 수지 경화제[B] Epoxy resin hardener used in [A]
(Ⅰ) (ⅰ) 성분 [A], [B] 및 하기 성분 [C], 또는, (ⅱ) 성분 [A], [B] 및 하기 성분 [C1]을 포함하는 상기 에폭시 수지 조성물을 조제한 직후에, 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 0.1㎐로 측정한 복소 전단 점도(η0.1)가 40 ∼ 300Pa·s이다.(Ⅰ) Immediately after preparing the epoxy resin composition comprising (i) components [A], [B] and the following component [C], or (ii) components [A], [B] and the following component [C1], the complex shear viscosity (η 0.1 ) measured at 25°C and a frequency of 0.1 Hz using a parallel plate vibration rheometer is 40 to 300 Pa s.
(X) (ⅰ) 성분 [A], [B] 및 하기 성분 [C]를 포함하며, 또한, 조건 (Ⅱ) 및 (Ⅲ)을 충족시킨다.(X) (ⅰ) Contains components [A], [B] and the following component [C], and also satisfies conditions (Ⅱ) and (Ⅲ).
[C] 요변성 부여제[C] Transition agent
(Ⅱ) 성분 [A], [B] 및 [C]를 포함하는 상기 에폭시 수지 조성물을 조제한 직후에, 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 10㎐로 측정한 복소 전단 점도(η10)가 50Pa·s 이하이다.(Ⅱ) Immediately after preparing the epoxy resin composition containing components [A], [B], and [C], the complex shear viscosity (η 10 ) measured at 25°C and a frequency of 10 Hz using a parallel plate vibration rheometer is 50 Pa·s or less.
(Ⅲ) 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 0.1㎐로 측정한 복소 전단 점도(η0.1)의, 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 10㎐로 측정한 복소 전단 점도(η10)에 대한 비(η0.1/η10)가 1.5 이상이다.(Ⅲ) The ratio (η 0.1 / η 10 ) of the complex shear viscosity (η 0.1 ) measured at 25°C and a frequency of 0.1 Hz using a parallel plate oscillation rheometer to the complex shear viscosity (η 10 ) measured at 25°C and a frequency of 10 Hz using a parallel plate oscillation rheometer is 1.5 or more.
(Y) (ⅱ) 성분 [A], [B] 및 하기 성분 [C1]을 포함하며, 또한, 조건 (Ⅳ) 및 (Ⅴ)를 충족시킨다.(Y) (ⅱ) Contains components [A], [B] and the following component [C1], and also satisfies conditions (Ⅳ) and (Ⅴ).
[C1] 소수성 요변성 부여제[C1] Hydrophobic thixotropic agent
(Ⅳ) 성분 [A], [C1]을 포함하는 주제를 조제한 4일 후에 성분 [B]를 혼합하여 조제한 에폭시 수지 조성물의 틱소트로피 인덱스(TI4=η'0.1/η'10)가 1.5 이상이다.(여기에서, η'0.1은, 성분 [A], [C1]을 포함하는 주제를 조제한 4일 후에 성분 [B]를 혼합하고, 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 0.1㎐로 측정한 복소 전단 점도이며, η'10은, 성분 [A], [C1]을 포함하는 주제를 조제한 4일 후에 성분 [B]를 혼합하고, 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 10㎐로 측정한 복소 전단 점도이다.)(Ⅳ) The thixotropy index (TI 4 = η' 0.1 / η' 10 ) of an epoxy resin composition prepared by mixing component [B] 4 days after preparing a subject matter including components [A] and [C1] is 1.5 or more. (Here, η' 0.1 is the complex shear viscosity measured at 25°C and a frequency of 0.1 Hz using a parallel plate oscillation rheometer, after mixing component [B] 4 days after preparing a subject matter including components [A] and [C1], and η' 10 is the complex shear viscosity measured at 25°C and a frequency of 10 Hz using a parallel plate oscillation rheometer, after mixing component [B] 4 days after preparing a subject matter including components [A] and [C1].)
(Ⅴ) 성분 [C1]의 함유량이, 성분 [A] 100질량부에 대하여 1.0 ∼ 7.0질량부이다.(Ⅴ) The content of component [C1] is 1.0 to 7.0 parts by mass per 100 parts by mass of component [A].
(성분 [A]에 대해서)(About ingredient [A])
본 발명에 있어서의 성분 [A]는, 에폭시 수지이다. 이러한 에폭시 수지로서는, 특별히 제한은 없고, 예를 들면, 비스페놀 A형, 비스페놀 F형, 비스페놀 S형 등의 비스페놀형 에폭시 수지, 글리시딜아닐린형, 디아미노디페닐메탄형, 디아미노디페닐설폰형, 아미노페놀형, 메타자일렌디아민형, 1,3-비스아미노메틸시클로헥산형 등의 글리시딜아민형 에폭시 수지, 이소시아누레이트형, 히단토인형, 페놀노볼락형, 오르토크레졸노볼락형, 디시클로펜타디엔노볼락형, 비페닐형, 트리스히드록시페닐메탄형 및 테트라페닐롤에탄형의 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들 에폭시 수지는, 단독으로 이용해도 되고, 적절히 혼합하여 이용해도 된다.Component [A] in the present invention is an epoxy resin. There is no particular limitation on such epoxy resin, and examples thereof include bisphenol type epoxy resins such as bisphenol A type, bisphenol F type, and bisphenol S type; glycidylamine type epoxy resins such as glycidylaniline type, diaminodiphenylmethane type, diaminodiphenylsulfone type, aminophenol type, metaxylenediamine type, and 1,3-bisaminomethylcyclohexane type; isocyanurate type, hydantoin type, phenol novolac type, orthocresol novolac type, dicyclopentadiene novolac type, biphenyl type, trishydroxyphenylmethane type, and tetraphenylolethane type epoxy resins. These epoxy resins may be used alone or may be used by appropriate mixing.
이들 에폭시 수지 중에서도, 에폭시 수지 조성물에 안정성을 부여하여, 에폭시 수지 조성물의 조제 공정, 토우프레그의 제조 공정, 토우프레그의 보존 기간에서의 에폭시 수지 조성물의 증점을 방지하는 효과가 있으므로, 글리시딜아민형 에폭시 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 공정·기간에서의 에폭시 수지 조성물의 증점을 방지함으로써, 토우프레그에 있어서의 에폭시 수지 조성물의 함침 상태를 양호하게 할 수 있으며, 성형 시의 해서성을 양호하게 유지할 수 있다. 글리시딜아민형 에폭시 수지로서는, 글리시딜아닐린형, 디아미노디페닐메탄형, 디아미노디페닐설폰형, 아미노페놀형, 메타자일렌디아민형, 1,3-비스아미노메틸시클로헥산형 등을 들 수 있다. 또한, 이러한 글리시딜아민형 에폭시 수지의 시판품으로서는, GAN(N,N-디글리시딜아닐린, 니혼가야쿠(주)제), GOT(N,N-디글리시딜-o-톨루이딘, 니혼가야쿠 가부시키가이샤제), “스미에폭시(등록상표)” ELM-434(테트라글리시딜디아미노디페닐메탄, 스미토모가가쿠 가부시키가이샤제), “Araldite(등록상표)” MY721(테트라글리시딜디아미노디페닐메탄, 한트만·쟈판 가부시키가이샤제), “ARALDITE(등록상표)” MY0510(테트라글리시딜-p-아미노페놀, 한트만·쟈판 가부시키가이샤제) 등을 들 수 있다.Among these epoxy resins, it is preferable to include a glycidylamine type epoxy resin because it has the effect of providing stability to the epoxy resin composition and preventing thickening of the epoxy resin composition during the preparation process of the epoxy resin composition, the manufacturing process of the toe prreg, and the preservation period of the toe prreg. By preventing thickening of the epoxy resin composition during these processes and periods, the impregnation state of the epoxy resin composition in the toe prreg can be improved, and the unwinding property during molding can be maintained well. Examples of the glycidylamine type epoxy resin include glycidylaniline type, diaminodiphenylmethane type, diaminodiphenylsulfone type, aminophenol type, metaxylenediamine type, and 1,3-bisaminomethylcyclohexane type. In addition, commercial products of such glycidylamine type epoxy resins include GAN (N,N-diglycidyl aniline, manufactured by Nihonga Yak Co., Ltd.), GOT (N,N-diglycidyl-o-toluidine, manufactured by Nihonga Yak Co., Ltd.), “Sumi Epoxy (registered trademark)” ELM-434 (tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), “Araldite (registered trademark)” MY721 (tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, manufactured by Huntman Japan Co., Ltd.), and “ARALDITE (registered trademark)” MY0510 (tetraglycidyl-p-aminophenol, manufactured by Huntman Japan Co., Ltd.).
글리시딜아민형 에폭시 수지의 함유량은, 성분 [A] 100질량부 중, 10질량부 이상인 것이 바람직하고, 10 ∼ 80질량부인 것이 보다 바람직하고, 20 ∼ 60질량부인 것이 특히 바람직하다. 글리시딜아민형 에폭시 수지의 함유량을, 성분 [A] 100질량부 중, 10질량부 이상으로 함으로써, 에폭시 수지 조성물의 증점을 방지하는 효과가 얻어진다. 또한, 글리시딜아민형 에폭시 수지의 함유량을, 성분 [A] 100질량부 중, 80질량부 이하로 함으로써, 역학 특성의 밸런스가 우수한 섬유 강화 복합 재료를 부여하는 토우프레그용 에폭시 수지 조성물을 얻을 수 있다.The content of the glycidylamine type epoxy resin is preferably 10 parts by mass or more, more preferably 10 to 80 parts by mass, and particularly preferably 20 to 60 parts by mass, per 100 parts by mass of component [A]. By setting the content of the glycidylamine type epoxy resin to 10 parts by mass or more per 100 parts by mass of component [A], the effect of preventing thickening of the epoxy resin composition can be obtained. Furthermore, by setting the content of the glycidylamine type epoxy resin to 80 parts by mass or less per 100 parts by mass of component [A], an epoxy resin composition for toe-preg which provides a fiber-reinforced composite material having excellent balance of mechanical properties can be obtained.
(성분 [B]에 대해서)(About ingredient [B])
본 발명에 있어서의 성분 [B]는, 본 발명의 토우프레그에 있어서 에폭시 수지 조성물에 포함되는 성분 [A]에 상용하고 있는 에폭시 수지 경화제이다. 여기에서, 성분 [A]에 상용하고 있다는 것은, 토우프레그에 함침시키는 에폭시 수지 조성물 중에 있어서, 실질적으로 고형(固形)의 에폭시 수지 경화제를 포함하지 않는 것을 의미하고, 광학 현미경에 의한 관찰이나, 광산란법에 의한 입도 분포 측정 등의 방법으로, 원료의 경화제에 유래하는 입자 성분이 검출되지 않으면, 상용하고 있는 것을 확인할 수 있다. 이 때문에 성분 [B]는, 성분 [A]와의 급격한 반응이 개시하지 않는 온도 범위에 있어서 성분 [A]에 용해할 수 있고, 25℃에서 상용 상태를 유지할 수 있는 고형 경화제, 또는 25℃에서 상용 상태를 유지할 수 있는 액상 경화제일 필요가 있으며, 고형분을 남기지 않는 관점에서, 액상인 것이 보다 바람직하다. 성분 [B]를 이용함으로써, 필라멘트 와인딩 성형 시의 토우의 확폭성이 좋아, 극간이 생기기 어려운 토우프레그를 얻을 수 있다. 이러한 성분 [B]로서는, 지방족 아민, 방향족 아민, 폴리페놀, 이미다졸, 카르복시산, 카르복시산무수물, 카르복시산아미드, 메르캅탄, 할로겐화 붕소아민착체와 같은 루이스산 등을 들 수 있다. 또한, 이들 에폭시 수지 경화제는, 단독으로 이용해도 되고, 적절히 혼합하여 이용해도 된다.In the present invention, component [B] is an epoxy resin curing agent that is compatible with component [A] included in the epoxy resin composition in the towpreg of the present invention. Here, being compatible with component [A] means that the epoxy resin composition to be impregnated into the towpreg does not substantially contain a solid epoxy resin curing agent, and compatibility can be confirmed when no particle component derived from the curing agent of the raw material is detected by a method such as observation using an optical microscope or particle size distribution measurement using a light scattering method. Therefore, component [B] needs to be a solid curing agent that can be dissolved in component [A] in a temperature range where a rapid reaction with component [A] does not begin and can maintain a compatible state at 25°C, or a liquid curing agent that can maintain a compatible state at 25°C, and from the viewpoint of not leaving a solid content, it is more preferable that it is liquid. By using component [B], it is possible to obtain a tow prefab which has good tow expansion properties during filament winding molding and which is unlikely to have gaps. Examples of such component [B] include aliphatic amines, aromatic amines, polyphenols, imidazoles, carboxylic acids, carboxylic anhydrides, carboxylic acid amides, mercaptans, and Lewis acids such as halogenated boron amine complexes. In addition, these epoxy resin curing agents may be used alone or as appropriate mixtures.
이들 에폭시 수지 경화제 중에서도, 역학 특성의 밸런스가 우수한 섬유 강화 복합 재료를 부여하는 토우프레그용 에폭시 수지 조성물을 얻을 수 있으므로, 방향족 아민이 특히 바람직하게 이용된다. 또한, 고형분을 남기지 않는 관점에서, 25℃에서 액상의 방향족 아민이 보다 바람직하다. 여기에서, 방향족 아민이란, 방향환과 직접 결합한 아미노기를 가지는 화합물의 총칭이다. 이러한 25℃에서 액상의 방향족 아민으로서는, 아미노벤질아민, 디에틸톨루엔디아민 등의, 방향환을 1개 가지는 화합물, 3,3'-디에틸-4,4'-디아미노디페닐메탄 등의, 방향환을 2개 가지는 화합물 등을 들 수 있다.Among these epoxy resin curing agents, aromatic amines are particularly preferably used because they can obtain an epoxy resin composition for towpregs that provides a fiber-reinforced composite material with excellent balance of mechanical properties. Furthermore, from the viewpoint of not leaving behind a solid content, aromatic amines that are liquid at 25°C are more preferable. Here, aromatic amines are a general term for compounds having an amino group directly bonded to an aromatic ring. Examples of such aromatic amines that are liquid at 25°C include compounds having one aromatic ring, such as aminobenzylamine and diethyltoluenediamine, and compounds having two aromatic rings, such as 3,3'-diethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane.
또한, 이러한 방향족 아민의 시판품으로서는, ABAm(아미노벤질아민, 미쓰이가가쿠파인 가부시키가이샤), “jER 큐어(등록상표)” WA(디에틸톨루엔디아민, 미쓰비시케미컬 가부시키가이샤제), “LONZACURE(등록상표)” DETDA80(디에틸톨루엔디아민, 론자쟈판 가부시키가이샤제), “KAYAHARD(등록상표)” A-A(3,3'-디에틸-4,4'-디아미노디페닐메탄, 니혼가야쿠 가부시키가이샤제) 등을 들 수 있다.In addition, commercial products of these aromatic amines include ABAm (aminobenzylamine, Mitsui Chemical Fine Co., Ltd.), “jER Cure (registered trademark)” WA (diethyltoluenediamine, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), “LONZACURE (registered trademark)” DETDA80 (diethyltoluenediamine, manufactured by Lonza Japan Co., Ltd.), and “KAYAHARD (registered trademark)” A-A (3,3'-diethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, manufactured by Nihon Kayaku Co., Ltd.).
이러한 25℃에서 액상의 방향족 아민의 함유량은, 성분 [A]에 포함되는 각 에폭시 수지 성분의 에폭시기에 대해, 활성 수소가 0.7 ∼ 2.0당량이 되는 양인 것이 바람직하고, 0.7 ∼ 1.8당량의 범위가 되는 양인 것이 보다 바람직하다. 25℃에서 액상의 방향족 아민의 함유량을 이러한 범위로 함으로써, 역학 특성의 밸런스가 우수한 섬유 강화 복합 재료를 부여하는 토우프레그용 에폭시 수지 조성물을 얻을 수 있다.The content of the liquid aromatic amine at 25°C is preferably an amount that provides 0.7 to 2.0 equivalents of active hydrogen for each epoxy resin component included in component [A], and is more preferably an amount that provides 0.7 to 1.8 equivalents. By setting the content of the liquid aromatic amine at 25°C to this range, an epoxy resin composition for towpreg that provides a fiber-reinforced composite material having excellent balance of mechanical properties can be obtained.
(조건 (Ⅰ)에 대해서)(About condition (Ⅰ))
본 발명의 토우프레그에 함침되는 에폭시 수지 조성물은, (ⅰ) 성분 [A], [B] 및 후술하는 성분 [C], 또는, (ⅱ) 성분 [A], [B] 및 후술하는 성분 [C1]을 포함하는 상기 에폭시 수지 조성물을 조제한 직후에, 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 0.1㎐로 측정한 복소 전단 점도(η0.1)가 40 ∼ 300Pa·s인 것이 필요하며, 100 ∼ 300Pa·s이면 보다 바람직하다. η0.1이 40Pa·s 이상이면, 보빈을 세웠을 때의 지관으로부터의 흘러내림, 및 해서 시의 감김 체결을 억제할 수 있다. 또한, η0.1이 300Pa·s 이하이면, 토우프레그 제조 공정에서의 송액(送液) 불량이나, 키스 롤 상에서의 수지 도막의 형성 불량을 방지할 수 있다.The epoxy resin composition to be impregnated into the towpreg of the present invention must have a complex shear viscosity (η 0.1 ) of 40 to 300 Pa·s, as measured at 25°C and a frequency of 0.1 Hz using a parallel plate vibration rheometer immediately after preparing the epoxy resin composition containing (i) components [A], [B] and a component [ C ] described later, or (ii) components [A], [B] and a component [C1] described later, more preferably 100 to 300 Pa·s. When η 0.1 is 40 Pa·s or more, flowing out of the bobbin when the bobbin is erected and winding and fastening during unwinding can be suppressed. In addition, when η 0.1 is 300 Pa·s or less, it is possible to prevent poor liquid feeding in the towpreg manufacturing process or poor formation of a resin film on a kiss roll.
조건 (I)에 있어서, 에폭시 수지 조성물을 조제한 직후란, 에폭시 수지 조성물이 (ⅰ) 성분 [A], [B] 및 후술하는 성분 [C]를 포함하는 것인 경우에는, 성분 [A] 및 [C]를 포함하는, 주제를 조제한 1시간 후에, 성분 [B]를 더 혼합하여 에폭시 수지 조성물의 조제를 완료한 30분 후인 것을 의미하고, 마찬가지로, 에폭시 수지 조성물이 (ⅱ) 성분 [A], [B] 및 후술하는 성분 [C1]을 포함하는 것인 경우에는, 성분 [A], 및 [C1]을 포함하는, 주제를 조제한 1시간 후에, 성분 [B]를 더 혼합하여 에폭시 수지 조성물의 조제를 완료한 30분 후인 것을 의미한다.In condition (I), immediately after preparing the epoxy resin composition means, in the case where the epoxy resin composition comprises (i) components [A], [B] and a component [C] described below, 1 hour after preparing the subject matter comprising components [A] and [C], 30 minutes after further mixing component [B] to complete the preparation of the epoxy resin composition; similarly, in the case where the epoxy resin composition comprises (ii) components [A], [B] and a component [C1] described below, 1 hour after preparing the subject matter comprising components [A] and [C1], 30 minutes after further mixing component [B] to complete the preparation of the epoxy resin composition.
(조건 (X)에 대해서)(about condition (X))
본 발명의 하나의 태양에 있어서, 조건 (X)를 충족시키는 것이 필요하다. 조건 (X)란, 에폭시 수지 조성물이 (ⅰ) 성분 [A], [B] 및 후술하는 성분 [C]를 포함하며, 또한 조건 (Ⅱ) 및 (Ⅲ)을 충족시키는 것이다.In one embodiment of the present invention, it is necessary to satisfy condition (X). Condition (X) means that the epoxy resin composition includes (i) components [A], [B] and component [C] described below, and also satisfies conditions (II) and (III).
[C] 요변성 부여제[C] Transition agent
(Ⅱ) 성분 [A], [B] 및 [C]를 포함하는 상기 에폭시 수지 조성물을 조제한 직후에, 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 10㎐로 측정한 복소 전단 점도(η10)가 50Pa·s 이하이다.(Ⅱ) Immediately after preparing the epoxy resin composition containing components [A], [B], and [C], the complex shear viscosity (η 10 ) measured at 25°C and a frequency of 10 Hz using a parallel plate vibration rheometer is 50 Pa·s or less.
(Ⅲ) 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 0.1㎐로 측정한 복소 전단 점도(η0.1)의, 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 10㎐로 측정한 복소 전단 점도(η10)에 대한 비(η0.1/η10)가 1.5 이상이다.(Ⅲ) The ratio (η 0.1 / η 10 ) of the complex shear viscosity (η 0.1 ) measured at 25°C and a frequency of 0.1 Hz using a parallel plate oscillation rheometer to the complex shear viscosity (η 10 ) measured at 25°C and a frequency of 10 Hz using a parallel plate oscillation rheometer is 1.5 or more.
(성분 [C]에 대해서)(About component [C])
본 발명에 있어서의 성분 [C]는, 본 발명의 토우프레그에 있어서 에폭시 수지 조성물에 포함되는 요변성 부여제이다. 여기에서, 요변성이란, 전단 응력을 더함으로써, 외관의 점도가 저하하고, 정치하여 시간이 경과하면 원래의 외관의 점도로 돌아오는 현상을 의미하는 것이다. 즉, 저주파수 조건 하에서는 점도가 높고, 고주파수 조건에서는 점도가 낮아지는 현상이다. 에폭시 수지 조성물에 요변성을 부여함으로써, 보빈을 세웠을 때의 지관으로부터의 흘러내림이 발생하지 않는 것, 해서 시의 감김 체결이 적어 보빈의 형상 안정성이 좋은 것, 필라멘트 와인딩 성형 시의 토우의 확폭성이 좋아, 극간이 생기기 어려운 것을 모두 충족시키는 토우프레그를 얻을 수 있다.Component [C] in the present invention is a thixotropic agent included in the epoxy resin composition in the towpreg of the present invention. Here, thixotropy means a phenomenon in which the apparent viscosity decreases by adding shear stress, and returns to the original apparent viscosity over time when left to stand. In other words, it is a phenomenon in which the viscosity is high under low-frequency conditions and low under high-frequency conditions. By imparting thixotropy to the epoxy resin composition, a towpreg can be obtained that satisfies all of the following: no flow from the bobbin when the bobbin is erected; little winding and entanglement during the winding process, so that the shape stability of the bobbin is good; and good tow expansion during filament winding molding, so that gaps are unlikely to form.
여기에서, 보빈을 세웠을 때의 지관으로부터의 흘러내림이란, 수백 내지 수천 미터의 토우프레그를 지관에 권취한, 보빈 형상의 토우프레그를, 지관 길이 방향이 작업대의 면에 대하여 수직이 되도록 설치하여 정치했을 때에, 토우프레그가 미끄러져, 보빈 형상이 무너지는 현상이다. 흘러내림 현상을 나타낸 모식도를 도 1에 나타낸다. 일단 흘러내림 현상이 발생하면, 형상이 무너진 보빈 단부(端部)에서 실이 풀리는 능락(綾落) 현상이 발생하기 때문에, 토우의 해서를 할 수 없게 된다. 흘러내림 현상은 비교적 장시간 동안에 발생하는 변형이기 때문에, 강화 섬유 다발에 함침시키는 에폭시 수지 조성물의 저주파수 조건 하에서의 점도가 높으면, 발생을 억제할 수 있다.Here, the flow-through from the bobbin when the bobbin is set up refers to a phenomenon in which, when a bobbin-shaped towpreg, in which a towpreg of several hundred to several thousand meters is wound on a bobbin and is set up so that the longitudinal direction of the bobbin is perpendicular to the surface of the work table, the towpreg slips and the bobbin shape collapses. A schematic diagram showing the flow-through phenomenon is shown in Fig. 1. Once the flow-through phenomenon occurs, a phenomenon in which the yarn is unraveled occurs at the end of the bobbin where the shape has collapsed, making it impossible to untie the tow. Since the flow-through phenomenon is a deformation that occurs over a relatively long period of time, its occurrence can be suppressed if the viscosity of the epoxy resin composition impregnated into the reinforcing fiber bundle is high under low-frequency conditions.
또한, 해서 시의 감김 체결이란, 수백 내지 수천 미터의 토우프레그를 지관에 권취한 보빈 형상의 토우프레그를, 필라멘트 와인딩 장치의 크릴에 장착하고, 장력을 부여하여 성형을 행했을 때에, 부여한 장력에 의해 보빈이 좁혀져 변형하여, 보빈 표면의 요철이나, 보빈 단부면의 부풀어 오름이 생기는 현상이다. 감김 체결 현상을 나타낸 모식도를 도 2에 나타낸다. 감김 체결 현상이 생기면, 부풀어 오른 보빈 단부에서 실이 풀리는 능락 현상이 발생하기 때문에, 토우프레그의 해서를 할 수 없게 된다. 감김 체결 현상은 비교적 장시간 동안에 발생하는 변형이기 때문에, 강화 섬유 다발에 함침시키는 에폭시 수지 조성물의 저주파수 조건 하에서의 점도가 높으면, 발생을 억제할 수 있다.In addition, the winding fastening in the seam refers to a phenomenon in which, when a bobbin-shaped towpreg, which is a towpreg of several hundred to several thousand meters wound on a core, is mounted on a creel of a filament winding device and tension is applied to form, the bobbin is narrowed and deformed by the applied tension, resulting in unevenness on the surface of the bobbin or bulging of the end face of the bobbin. A schematic diagram showing the winding fastening phenomenon is shown in Fig. 2. When the winding fastening phenomenon occurs, a loosening phenomenon occurs in which the yarn is unwound at the bulged end of the bobbin, making it impossible to unwind the towpreg. Since the winding fastening phenomenon is a deformation that occurs over a relatively long period of time, its occurrence can be suppressed if the viscosity of the epoxy resin composition impregnated into the reinforcing fiber bundle is high under low-frequency conditions.
또한, 필라멘트 와인딩 성형 시의 토우의 확폭이란, 압력 용기의 라이너나, 원통의 성형에 이용하는 맨드릴에 권부(卷付)했을 때의 압력으로, 토우프레그의 폭이 넓어지는 현상이다. 토우프레그의 확폭성이 부족하면, 성형품 중, 특히 압력 용기를 제조할 때에는 구금(口金) 가까이에 공극이 발생해, 파열 강도를 저하시키는 원인이 된다. 확폭 현상은 비교적 단시간 동안에 발생하는 변형이기 때문에, 강화 섬유 다발에 함침시키는 에폭시 수지 조성물의 고주파수 조건 하에서의 점도가 낮으면, 양호한 확폭성을 얻을 수 있다.In addition, the tow widening during filament winding molding refers to the phenomenon in which the width of the tow prreg widens due to the pressure applied when wound on a liner of a pressure vessel or a mandrel used for molding a cylinder. If the tow prreg widening property is insufficient, a gap occurs near the mouth of the molded product, especially when manufacturing a pressure vessel, which causes a reduction in the burst strength. Since the widening property is a deformation that occurs over a relatively short period of time, if the viscosity of the epoxy resin composition impregnated into the reinforcing fiber bundle is low under high-frequency conditions, good widening property can be obtained.
이와 같이, 보빈을 세웠을 때의 지관으로부터의 흘러내림이 발생하지 않는 것, 해서 시의 감김 체결이 적어 보빈의 형상 안정성이 좋은 것, 필라멘트 와인딩 성형 시의 토우의 확폭성이 좋아, 극간이 생기기 어려운 것을 모두 충족시키기 위해서는, 강화 섬유 다발에 함침시키는 에폭시 수지 조성물의 저주파수 조건 하에서의 점도가 높고, 고주파수 조건 하에서의 점도가 낮은 것이 필요하며, 요변성 부여제의 함유에 의해 이것을 달성할 수 있다.In order to satisfy all of the following requirements: no flow from the bobbin when the bobbin is erected; good shape stability of the bobbin due to less winding of the bobbin; good tow expansion during filament winding molding, and less formation of gaps; the epoxy resin composition impregnated into the reinforcing fiber bundle needs to have high viscosity under low-frequency conditions and low viscosity under high-frequency conditions, and this can be achieved by the inclusion of a thixotropic agent.
이러한 요변성 부여제로서는, 아마이드 왁스, 수첨 피마자유 등의 유기계의 것과, 실리카, 알루미나, 알루미늄과 규소의 혼합 산화물, 산화티탄, 경질 탄산칼슘, 스멕타이트계 점토 광물(몬모릴로나이트, 바이델라이트, 벤토나이트, 헥토라이트, 사포나이트 등), 세피오라이트, 카본 블랙 등의 무기계의 것을 들 수 있다. 이들 요변성 부여제 중에서도, 요변성 부여 효과가 큰 것이 요망된다. 이러한 관점에서, 벤토나이트, 미립자상 실리카 및 아마이드 왁스로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1개를 포함하는 것이 바람직하고, 소수성 미립자상 실리카를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 이들 요변성 부여제는, 단독으로 이용해도 되고, 적절히 혼합하여 이용해도 된다.Examples of such thixotropic agents include organic agents such as amide wax and hydrogenated castor oil, and inorganic agents such as silica, alumina, mixed oxides of aluminum and silicon, titanium oxide, light calcium carbonate, smectite clay minerals (montmorillonite, beidellite, bentonite, hectorite, saponite, etc.), sepiolite, and carbon black. Among these thixotropic agents, one having a large thixotropic effect is desired. From this viewpoint, it is preferable to include at least one selected from the group consisting of bentonite, particulate silica, and amide wax, and it is more preferable to include hydrophobic particulate silica. In addition, these thixotropic agents may be used alone or may be used in combination as appropriate.
아마이드 왁스계 요변성 부여제란, 지방산과 아민을 축합시킨 아미드 구조를 가지는 요변성 부여제이다. 이러한 아마이드 왁스계 요변성 부여제의 시판품으로서는 “디스파론(등록상표)” 6500(쿠스모토가세이 가부시키가이샤제), “타렌(등록상표)” VA-750B(교에이샤가가쿠 가부시키가이샤제) 등을 들 수 있다.An amide wax-based thixotropic agent is a thixotropic agent having an amide structure that is a condensation of a fatty acid and an amine. Commercially available products of such amide wax-based thixotropic agents include “Disparon (registered trademark)” 6500 (manufactured by Kusumoto Chemical Co., Ltd.) and “Taren (registered trademark)” VA-750B (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.).
벤토나이트계 요변성 부여제란, 층상 구조를 가지는 광물을 원료로 하는 요변성 부여제이다. 본 발명에 있어서는, 에폭시 수지 중에서 요변성 부여 효과가 커지도록 유기 화합물로 변성한 것이 바람직하다. 또한, 층상 구조 이외의 구조를 가지는 광물과의 혼합물이어도 된다. 이러한 벤토나이트계 요변성 부여제의 시판품으로서는 “TIXOGEL(등록상표)” MPZ(빅케미·쟈판 가부시키가이샤제), “GARAMITE(등록상표)” 7305(빅케미·쟈판 가부시키가이샤제) 등을 들 수 있다.A bentonite-based thixotropic agent is a thixotropic agent that uses a mineral having a layered structure as a raw material. In the present invention, an epoxy resin that has been modified with an organic compound so as to enhance the thixotropic effect is preferable. In addition, a mixture with a mineral having a structure other than a layered structure may also be used. Commercially available products of such bentonite-based thixotropic agents include “TIXOGEL (registered trademark)” MPZ (manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd.), “GARAMITE (registered trademark)” 7305 (manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd.), etc.
미립자상 실리카계 요변성 부여제란, 일차 입자경이 수 나노미터 내지 수십 나노미터인 미립자상 실리카이며, 연소 가열 분해법 등에 의해 얻어지는, 흄드 실리카가 바람직하게 이용된다. 이러한 미립자상 실리카계 요변성 부여제의 시판품으로서는 “AEROSIL(등록상표)” 130(니혼아엘로질 가부시키가이샤제), “AEROSIL(등록상표)” 300(니혼아엘로질 가부시키가이샤제) 등을 들 수 있다. 미립자상 실리카계 요변성 부여제 중에서도, 소수성 표면 처리를 실시한 소수성 미립자상 실리카를 이용한 요변성 부여제는, 요변성 부여 효과가 크기 때문에, 보다 바람직하다. 소수성 표면 처리란, 미립자상 실리카 표면의 실라놀기에 대하여, 디메틸실릴기, 트리메틸실릴기 등의 알킬실릴기, 디메틸폴리실록산 등의 소수성 치환기를 결합시키는 처리이다. 이러한 소수성 미립자상 실리카를 이용한 요변성 부여제의 시판품으로서는, “AEROSIL(등록상표)” R972(니혼아엘로질 가부시키가이샤제), “AEROSIL(등록상표)” R812(니혼아엘로질 가부시키가이샤제), “AEROSIL(등록상표)” RY200S(니혼아엘로질 가부시키가이샤제), “AEROSIL(등록상표)” R805(니혼아엘로질 가부시키가이샤제) 등을 들 수 있다.The particulate silica-based thixotropy-imparting agent is a particulate silica having a primary particle diameter of several nanometers to several tens of nanometers, and fumed silica obtained by a combustion heating decomposition method or the like is preferably used. Commercially available products of such particulate silica-based thixotropy-imparting agents include “AEROSIL (registered trademark)” 130 (manufactured by Nippon Aelosil Co., Ltd.), “AEROSIL (registered trademark)” 300 (manufactured by Nippon Aelosil Co., Ltd.), etc. Among the particulate silica-based thixotropy-imparting agents, a thixotropy-imparting agent using hydrophobic particulate silica that has been subjected to a hydrophobic surface treatment is more preferable because the thixotropy-imparting effect is large. The hydrophobic surface treatment is a treatment that bonds a hydrophobic substituent such as an alkylsilyl group such as a dimethylsilyl group or a trimethylsilyl group, or dimethylpolysiloxane, to the silanol groups on the surface of the particulate silica. Examples of commercially available thixotropic agents using such hydrophobic fine particle silica include “AEROSIL (registered trademark)” R972 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), “AEROSIL (registered trademark)” R812 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), “AEROSIL (registered trademark)” RY200S (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), and “AEROSIL (registered trademark)” R805 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.).
이러한 요변성 부여제의 함유량은, 성분 [A] 100질량부에 대하여, 1.0 ∼ 20질량부인 것이 바람직하고, 3.0 ∼ 7질량부인 것이 보다 바람직하다. 요변성 부여제의 함유량을 이러한 범위로 함으로써, 보빈을 세웠을 때의 지관으로부터의 흘러내림이 발생하지 않는 것, 해서 시의 감김 체결이 적어 보빈의 형상 안정성이 좋은 것, 필라멘트 와인딩 성형 시의 토우의 확폭성이 좋아, 극간이 생기기 어려운 것을, 보다 높은 레벨로 충족시키는 토우프레그를 얻을 수 있다.The content of the thixotropic agent is preferably 1.0 to 20 parts by mass, and more preferably 3.0 to 7 parts by mass, per 100 parts by mass of component [A]. By setting the content of the thixotropic agent in this range, a towpreg can be obtained that satisfies the following at a higher level: no flowing out of the core when the bobbin is erected; little winding and tangling during the bobbin is performed, so that the shape stability of the bobbin is good; and the tow expansion during filament winding is good, so that gaps are unlikely to form.
또, 여기에서는 일반적인 특성으로서의 「점도」를 이용하여 설명했지만, 본원에서는, 이러한 점도를 「복소 전단 점도」를 지표로 하여 평가하고 있다.In addition, although "viscosity" is explained here as a general characteristic, in this application, this viscosity is evaluated using "complex shear viscosity" as an indicator.
(조건 (Ⅱ)에 대해서)(About condition (Ⅱ))
본 발명의 토우프레그에 함침시키는 에폭시 수지 조성물은, 성분 [A], [B] 및 [C]를 포함하는 상기 에폭시 수지 조성물을 조제한 직후에, 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 10㎐로 측정한 복소 전단 점도(η10)가 50Pa·s 이하인 것이 필요하며, 바람직하게는 1.0 ∼ 50Pa·s, 보다 바람직하게는 4 ∼ 50Pa·s이다. η10이 50Pa·s 이하이면, 필라멘트 와인딩 성형 시의 토우의 확폭성을 양호하게 할 수 있으며, η10이 낮을수록 양호한 확폭성이 얻어진다. 또한, η10을 1.0 이상으로 함으로써, 수지의 비산 억제와 양호한 토우의 확폭성을 양립할 수 있다.The epoxy resin composition to be impregnated into the towpreg of the present invention must have a complex shear viscosity (η 10 ) of 50 Pa·s or less, as measured at 25°C and a frequency of 10 Hz using a parallel plate vibration rheometer immediately after preparing the epoxy resin composition containing components [A], [B] and [C], and is preferably 1.0 to 50 Pa·s, more preferably 4 to 50 Pa·s. When η 10 is 50 Pa·s or less, the expandability of the tow during filament winding molding can be improved, and the lower η 10 is, the better expandability is obtained. In addition, by setting η 10 to 1.0 or more, it is possible to achieve both suppression of resin flying and good expandability of the tow.
조건 (Ⅱ)에 있어서, 에폭시 수지 조성물을 조제한 직후란, 성분 [A] 및 [C]를 포함하는 에폭시 수지 조성물의 주제를 조제한 1시간 후에, 성분 [B]를 더 혼합하여 에폭시 수지 조성물의 조제를 완료한 30분 후인 것을 의미한다.In condition (II), immediately after preparing the epoxy resin composition means 1 hour after preparing the subject of the epoxy resin composition including components [A] and [C], and 30 minutes after further mixing component [B] to complete the preparation of the epoxy resin composition.
(조건 (Ⅲ)에 대해서)(About condition (Ⅲ))
본 발명의 토우프레그에 함침시키는 에폭시 수지 조성물은, 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 0.1㎐로 측정한 복소 전단 점도(η0.1)의, 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 10㎐로 측정한 복소 전단 점도(η10)에 대한 비(η0.1/η10)가 1.5 이상인 것이 필요하며, 바람직하게는 3.0 이상이다. η0.1/η10이 1.5 이상이면, 보빈을 세웠을 때의 지관으로부터의 흘러내림이 발생하지 않는 것, 해서 시의 감김 체결이 적어 보빈의 형상 안정성이 좋은 것, 필라멘트 와인딩 성형 시의 토우의 확폭성이 좋아, 극간이 생기기 어려운 것을 모두 충족시키는 토우프레그를 얻을 수 있고, η0.1/η10이 클수록, 이들 밸런스를 양호하게 할 수 있다. 또 상한에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 통상 300 이하이다.The epoxy resin composition to be impregnated into the towpreg of the present invention must have a ratio (η 0.1 /η 10 ) of the complex shear viscosity (η 0.1 ) measured at 25°C and a frequency of 0.1 Hz using a parallel plate oscillation rheometer to the complex shear viscosity (η 10 ) measured at 25°C and a frequency of 10 Hz using a parallel plate oscillation rheometer of 1.5 or more, and preferably 3.0 or more. If η 0.1 / η 10 is 1.5 or more, a tow preg can be obtained that satisfies all of the following: no flow from the core when the bobbin is set up, little winding of the bobbin, thus providing good shape stability of the bobbin, and good tow expansion during filament winding molding, making it difficult for gaps to form. The larger η 0.1 / η 10 , the better these balances can be maintained. Although there is no particular limitation on the upper limit, it is usually 300 or less.
여기에서, 조건 (Ⅲ)에 있어서의 복소 전단 점도(η0.1)는, 조건 (I)에 의해 얻은 복소 전단 점도(η0.1)이며, η10은, 조건 (Ⅱ)에 의해 얻은 복소 전단 점도(η10)를 의미하고, 에폭시 수지 조성물이 (ⅰ) 성분 [A], [B] 및 하기 성분 [C]를 포함할 경우에 있어서, 조건 (I)에 의해 얻은 복소 전단 점도(η0.1)의 조건 (Ⅱ)에 의해 얻은 복소 전단 점도(η10)에 대한 비를 특정하는 것이다.Here, the complex shear viscosity (η 0.1 ) in condition (III) is the complex shear viscosity (η 0.1 ) obtained by condition (I), and η 10 means the complex shear viscosity (η 10 ) obtained by condition (II), and when the epoxy resin composition includes (i) components [A], [B], and the following component [C], it specifies the ratio of the complex shear viscosity (η 0.1 ) obtained by condition (I) to the complex shear viscosity (η 10 ) obtained by condition (II).
(조건 (Y)에 대해서)(For condition (Y))
본 발명의 또 다른 태양에 있어서, 조건 (Y)를 충족시키는 것이 필요하다. 조건 (Y)란, (ⅱ) 성분 [A], [B] 및 하기 성분 [C1]을 포함하며, 또한 조건 (Ⅳ) 및 (Ⅴ)를 충족시키는 것이다.In another aspect of the present invention, it is necessary to satisfy condition (Y). Condition (Y) means that (ii) components [A], [B] and the following component [C1] are included, and conditions (IV) and (V) are also satisfied.
[C1] 소수성 요변성 부여제[C1] Hydrophobic thixotropic agent
(Ⅳ) 성분 [A], [C1]을 포함하는 주제를 조제한 4일 후에 성분 [B]를 혼합하여 조제한 에폭시 수지 조성물의 틱소트로피 인덱스(TI4=η'0.1/η'10)가 1.5 이상이다.(여기에서, η'0.1은, 성분 [A], [C1]을 포함하는 주제를 조제한 4일 후에 성분 [B]를 혼합하고, 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 0.1㎐로 측정한 복소 전단 점도이며, η'10은, 성분 [A], [C1]을 혼합한 4일 후에 성분 [B]를 혼합하고, 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 10㎐로 측정한 복소 전단 점도이다.)(Ⅳ) The thixotropy index (TI 4 = η' 0.1 / η' 10 ) of an epoxy resin composition prepared by mixing component [B] 4 days after preparing a subject matter including components [A] and [C1] is 1.5 or more. (Here, η' 0.1 is the complex shear viscosity measured at 25°C and a frequency of 0.1 Hz using a parallel plate oscillation rheometer, after mixing component [B] 4 days after preparing a subject matter including components [A] and [C1], and η' 10 is the complex shear viscosity measured at 25°C and a frequency of 10 Hz using a parallel plate oscillation rheometer, after mixing component [B] 4 days after mixing components [A] and [C1].)
(Ⅴ) 성분 [C1]의 함유량이, 성분 [A] 100질량부에 대하여 1.0 ∼ 7.0질량부.(Ⅴ) The content of component [C1] is 1.0 to 7.0 parts by mass per 100 parts by mass of component [A].
(성분 [C1]에 대해서)(About component [C1])
본 발명의 또 다른 양태에 있어서의 성분 [C1]은, 본 발명의 토우프레그에 있어서 에폭시 수지 조성물에 포함되는 소수성 요변성 부여제이다.In another aspect of the present invention, component [C1] is a hydrophobic thixotropic agent included in the epoxy resin composition in the toupreg of the present invention.
본 발명의 또 다른 양태에 있어서의 요변성 부여제는, 요변성 부여제 표면에 소수성 표면 처리를 실시한, 소수성 요변성 부여제이다. 요변성 부여제 표면을 소수성 표면 처리함으로써, 요변성의 경시적인 감쇠에 의한 에폭시 수지의 변질을 억제하여, 에폭시 수지 조성물의 품질을 장기간 유지할 수 있다. 여기에서, 소수성 표면 처리란, 요변성 부여제 표면의 반응성 관능기에 대하여, 소수성 관능기를 결합시키는 처리이다. 소수성 관능기란, 전기적으로 중성이고, 수소 결합에 의한 수화(水和)가 생기기 어려운 관능기이다. 소수성 관능기의 예로서는, 디메틸실릴기, 트리메틸실릴기, 부틸실릴기, 옥틸실릴기 등의 알킬실릴기, 디메틸폴리실록산 등을 들 수 있다. 도 3에, 요변성 부여제 표면에 소수성 표면 처리를 실시했을 경우의 화학 구조를 예시한다.In another aspect of the present invention, the thixotropic agent is a hydrophobic thixotropic agent having a hydrophobic surface treatment applied to the surface of the thixotropic agent. By applying a hydrophobic surface treatment to the surface of the thixotropic agent, deterioration of the epoxy resin due to the gradual attenuation of thixotropy can be suppressed, and the quality of the epoxy resin composition can be maintained for a long period of time. Here, the hydrophobic surface treatment is a treatment for bonding a hydrophobic functional group to a reactive functional group on the surface of the thixotropic agent. The hydrophobic functional group is a functional group that is electrically neutral and is unlikely to undergo hydration by hydrogen bonding. Examples of the hydrophobic functional group include alkylsilyl groups such as a dimethylsilyl group, a trimethylsilyl group, a butylsilyl group, and an octylsilyl group, and dimethylpolysiloxane. Fig. 3 shows an example of a chemical structure when a hydrophobic surface treatment is applied to the surface of the thixotropic agent.
이들 소수성 관능기 중에서도, 요변성의 경시적인 감쇠를 보다 억제할 수 있는 관점에서, 탄소 원자를 4개 이상 포함하는 소수성 관능기를 요변성 부여제 표면의 반응성 관능기에 결합시키는 것이 바람직하다. 결합시키는 소수성 관능기의 구체예로서는, 부틸실릴기, 옥틸실릴기 등의 알킬실릴기, 디메틸폴리실록산 등을 들 수 있다.Among these hydrophobic functional groups, from the viewpoint of further suppressing the gradual attenuation of thixotropy, it is preferable to bind a hydrophobic functional group containing four or more carbon atoms to a reactive functional group on the surface of the thixotropy-imparting agent. Specific examples of the hydrophobic functional group to be bound include alkylsilyl groups such as a butylsilyl group and an octylsilyl group, dimethylpolysiloxane, and the like.
소수성 표면 처리에는, 탄화수소 골격을 포함하는 관능기가 일반적으로 이용되기 때문에, 요변성 부여제의 탄소 함유율을, 요변성 부여제의 소수성의 지표로 할 수 있다. 요변성 부여제의 탄소 함유율이 0.6% 이상이면 요변성 부여제는 소수성을 가지기 때문에, 에폭시 수지 조성물 중에서의 요변성의 경시 변화를 억제할 수 있다. 여기에서, 탄소 함유율이 2.0% 이상이면 요변성의 경시 변화의 억제 효과가 크기 때문에 보다 바람직하고, 탄소 함유율이 3.0% 이상이면 더 바람직하다. 또한, 시판되고 있는 요변성 부여제의 탄소 함유율은 10% 이하이며, 이 범위의 것을 이용하는 것이 바람직하다.In hydrophobic surface treatment, since a functional group containing a hydrocarbon skeleton is generally used, the carbon content of the thixotropic agent can be used as an indicator of the hydrophobicity of the thixotropic agent. If the carbon content of the thixotropic agent is 0.6% or more, the thixotropic agent has hydrophobicity, so it can suppress the change in thixotropy with time in the epoxy resin composition. Here, if the carbon content is 2.0% or more, the effect of suppressing the change in thixotropy with time is large, so it is more preferable, and if the carbon content is 3.0% or more, it is even more preferable. In addition, the carbon content of a commercially available thixotropic agent is 10% or less, and it is preferable to use one in this range.
이러한 소수성 요변성 부여제로서는, 실리카나 경질 탄산칼슘 등을 들 수 있다. 이들 소수성 요변성 부여제 중에서도, 토우프레그 보빈 제작 직후의 흘러내림을 억제하기 위해, 요변성 부여 효과가 큰 것이 요망된다. 이러한 관점에서, 실리카가 바람직하다. 또한, 요변성의 경시적인 감쇠가 특히 적어, 에폭시 수지 조성물의 요변성을 장기간 유지할 수 있는 관점에서, 미립자상 실리카가 보다 바람직하다. 이러한 미립자상 실리카의 시판품으로서는, “AEROSIL(등록상표)” R972(디메틸실릴 처리 흄드 실리카, 소수성 관능기의 탄소 원자수: 2, 니혼아엘로질 가부시키가이샤제), “AEROSIL(등록상표)” R812(트리메틸실릴 처리 흄드 실리카, 소수성 관능기의 탄소 원자수: 3, 니혼아엘로질 가부시키가이샤제), “AEROSIL(등록상표)” RY200S(디메틸폴리실록산 처리 흄드 실리카, 소수성 관능기의 탄소 원자수: 400 ∼ 700, 니혼아엘로질 가부시키가이샤제), “AEROSIL(등록상표)” R805(옥틸실릴 처리 흄드 실리카, 소수성 관능기의 탄소 원자수: 8, 니혼아엘로질 가부시키가이샤제) 등을 들 수 있다. 이들 미립자상 실리카 중에서도, 요변성 부여제 표면의 소수성이 높아, 요변성의 경시적인 감쇠를 보다 억제할 수 있는 관점에서, “AEROSIL(등록상표)” RY200S(소수성 관능기의 탄소 원자수 400 ∼ 700), “AEROSIL(등록상표)” R805(소수성 관능기의 탄소 원자수 8) 등이 더 바람직하다.Examples of such hydrophobic thixotropic agents include silica and light calcium carbonate. Among these hydrophobic thixotropic agents, those with a large thixotropic effect are desired in order to suppress the flow-off immediately after the towpreg bobbin is manufactured. From this viewpoint, silica is preferable. In addition, fine particle silica is more preferable from the viewpoint that the thixotropic decay over time is particularly small and the thixotropic properties of the epoxy resin composition can be maintained for a long period of time. Examples of commercial products of such particulate silica include “AEROSIL (registered trademark)” R972 (dimethylsilyl-treated fumed silica, number of carbon atoms in hydrophobic functional group: 2, manufactured by Nippon Aelosil Co., Ltd.), “AEROSIL (registered trademark)” R812 (trimethylsilyl-treated fumed silica, number of carbon atoms in hydrophobic functional group: 3, manufactured by Nippon Aelosil Co., Ltd.), “AEROSIL (registered trademark)” RY200S (dimethylpolysiloxane-treated fumed silica, number of carbon atoms in hydrophobic functional group: 400 to 700, manufactured by Nippon Aelosil Co., Ltd.), “AEROSIL (registered trademark)” R805 (octylsilyl-treated fumed silica, number of carbon atoms in hydrophobic functional group: 8, manufactured by Nippon Aelosil Co., Ltd.). Among these fine particle silicas, “AEROSIL (registered trademark)” RY200S (hydrophobic functional group having 400 to 700 carbon atoms) and “AEROSIL (registered trademark)” R805 (hydrophobic functional group having 8 carbon atoms) are more preferable from the viewpoint of having high hydrophobicity on the surface of the thixotropic agent and thus being able to further suppress the gradual attenuation of thixotropy.
(조건 (Ⅳ)에 대해서)(About condition (Ⅳ))
본 발명의 토우프레그에 함침시키는 에폭시 수지 조성물은, 성분 [A], [C1]을 포함하는 주제를 조제한 4일 후에 성분 [B]를 혼합하여 조제한 에폭시 수지 조성물의 틱소트로피 인덱스(TI4=η'0.1/η'10)가 1.5 이상인 것이 필요하며, 바람직하게는 3.0 이상이다. 또 상한에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 통상 300 이하이다.(여기에서, η'0.1은, 성분 [A], [C1]을 함유하는 주제를 조제한 4일 후에 성분 [B]를 혼합하고, 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 0.1㎐로 측정한 복소 전단 점도이며, η'10은, 성분 [A], [C1]을 혼합한 4일 후에 성분 [B]를 혼합하고, 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 10㎐로 측정한 복소 전단 점도이다.).The epoxy resin composition to be impregnated into the towpreg of the present invention is an epoxy resin composition prepared by mixing component [B] 4 days after preparing the subject matter including components [A] and [C1], and the thixotropy index (TI 4 = η' 0.1 / η' 10 ) of the composition must be 1.5 or more, and preferably 3.0 or more. There is no particular limitation on the upper limit, but it is usually 300 or less. (Here, η' 0.1 is the complex shear viscosity measured at 25°C and a frequency of 0.1 Hz using a parallel plate oscillation rheometer, after mixing component [B] 4 days after preparing a subject matter containing components [A] and [C1], and η' 10 is the complex shear viscosity measured at 25°C and a frequency of 10 Hz using a parallel plate oscillation rheometer, after mixing component [B] 4 days after mixing components [A] and [C1].).
여기에서, 틱소트로피 인덱스(TI)를 계산하는 베이스가 되는 η'0.1, 및 η'10은, 성분 [A], [C1]을 포함하는 주제를 조제한 4일 후에 성분 [B]를 혼합하여 에폭시 수지 조성물을 조제한 30분 후에 측정한 값을 각각 이용하는 것으로 한다. 이러한, 틱소트로피 인덱스(TI)는, 에폭시 수지 조성물의 요변성의 대소(大小)의 지표이다. TI는, 「에폭시 수지 조성물의 25℃, 주파수 0.1㎐에서의 점도」를 「에폭시 수지 조성물의 25℃, 주파수 10㎐에서의 점도」로 나눔으로써 얻어진다. 요변성 부여제의 함유에 의해, 에폭시 수지 조성물의 주파수 0.1㎐에서의 점도가 크게 상승한다. 그러나, 요변성의 경시적인 감쇠가 생기면, 주파수 0.1㎐에서의 점도도 그에 수반하여 경시적으로 저하한다. 그 결과, TI가 경시적으로 저하한다. TI가 어느 일정 이상의 값을 유지하는 것은, 주파수 0.1㎐에서의 점도의 경시적인 감쇠가 작은 것을 의미하고 있으며, 주파수 0.1㎐에서의 점도가 조건 (Ⅰ)을 충족시킬 경우, TI4가 1.5 이상이면, 4일간 보관한 에폭시 수지를 이용하여 제작한 토우프레그에 있어서도 흘러내림을 억제할 수 있다.Here, η' 0.1 and η' 10 , which are the bases for calculating the thixotropy index (TI), are respectively used as the values measured 30 minutes after the epoxy resin composition was prepared by mixing component [B] 4 days after the subject matter including components [A] and [C1] was prepared. This thixotropy index (TI) is an indicator of the degree of thixotropy of the epoxy resin composition. TI is obtained by dividing "the viscosity of the epoxy resin composition at 25°C and a frequency of 0.1 Hz" by "the viscosity of the epoxy resin composition at 25°C and a frequency of 10 Hz." By the inclusion of the thixotropy-imparting agent, the viscosity of the epoxy resin composition at a frequency of 0.1 Hz greatly increases. However, when the thixotropy decreases over time, the viscosity at a frequency of 0.1 Hz also decreases over time. As a result, TI decreases over time. The fact that TI maintains a value above a certain level means that the viscosity decay over time at a frequency of 0.1 Hz is small, and if the viscosity at a frequency of 0.1 Hz satisfies condition (Ⅰ), if TI 4 is 1.5 or higher, the flow-through can be suppressed even in a towpreg manufactured using an epoxy resin that has been stored for 4 days.
(조건 (Ⅴ)에 대해서)(About condition (V))
성분 [C1]의 소수성 요변성 부여제의 함유량은, 성분 [A] 100질량부에 대하여, 1.0 ∼ 7.0질량부인 것이 필요하며, 2.5 ∼ 7.0질량부이면 바람직하다. 소수성 요변성 부여제의 함유량을 1.0질량부 이상으로 함으로써, 보빈을 세웠을 때의 지관으로부터의 흘러내림을 억제할 수 있다. 또한, 배합량이 7.0질량부 이하이면, 토우프레그 제조 공정에서의 송액 불량이나, 키스 롤 상에서의 수지 도막의 형성 불량을 방지할 수 있다.The content of the hydrophobic thixotropic agent of component [C1] must be 1.0 to 7.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of component [A], and is preferably 2.5 to 7.0 parts by mass. By setting the content of the hydrophobic thixotropic agent to 1.0 part by mass or more, it is possible to suppress flowing down from the core when the bobbin is erected. In addition, when the blending amount is 7.0 parts by mass or less, it is possible to prevent poor liquid feeding in the towpreg manufacturing process and poor formation of a resin film on the kiss roll.
(조건 (Ⅵ)에 대해서)(About condition (Ⅵ))
본 발명의 토우프레그에 함침시키는 에폭시 수지 조성물은, 성분 [A], [B] 및 성분 [C1]을 포함하는 에폭시 수지 조성물을 조제한 직후에, E형 점도계를 이용하여 측정한 40℃에서의 점도가 40Pa·s 이하인 것이 바람직하고, 0.5 ∼ 40Pa·s이면 보다 바람직하다.The epoxy resin composition to be impregnated into the toupreg of the present invention preferably has a viscosity of 40 Pa·s or less at 40°C as measured using an E-type viscometer immediately after preparing the epoxy resin composition containing components [A], [B] and component [C1], and more preferably 0.5 to 40 Pa·s.
조건 (Ⅵ)에 있어서 에폭시 수지 조성물을 조제한 직후란, 성분 [A], 및 [C1]을 포함하는, 에폭시 수지 조성물의 주제를 조제한 1시간 후에, 성분 [B]를 더 혼합하여 에폭시 수지 조성물의 조제를 완료한 30분 후이다.In condition (Ⅵ), immediately after preparing the epoxy resin composition means 1 hour after preparing the subject of the epoxy resin composition including components [A] and [C1], and 30 minutes after completing the preparation of the epoxy resin composition by further mixing component [B].
토우프레그의 제조는, 에폭시 수지 조성물을 40℃ 정도로 가온하여 행할 수 있지만, 에폭시 수지 조성물의 40℃에서의 점도가 높은 경우, 송액을 위해 비교적 높은 온도로 가온하여 점도를 낮출 필요가 생긴다. 온도가 높을수록 에폭시 수지 조성물이 빨리 증점(增粘)하여, 송액 불능이 될 때까지의 가사(可使) 시간이 짧아, 토우프레그의 생산성이 저하한다. 40℃에서의 점도가 40Pa·s 이하이면, 에폭시 수지 조성물을 높은 온도로 가온할 필요가 없기 때문에 증점하기 어려워, 토우프레그의 생산성이 향상하기 때문에 바람직하다.The production of toe-preg can be carried out by heating the epoxy resin composition to about 40°C, but when the viscosity of the epoxy resin composition at 40°C is high, it becomes necessary to lower the viscosity by heating at a relatively high temperature for liquid feeding. The higher the temperature, the faster the epoxy resin composition thickens, and the usable time until liquid feeding becomes impossible is short, which reduces the productivity of toe-preg. When the viscosity at 40°C is 40 Pa·s or less, the epoxy resin composition does not need to be heated to a high temperature, making it difficult to thicken, which improves the productivity of toe-preg, which is preferable.
(성분 [D]에 대해서)(About ingredient [D])
본 발명의 토우프레그에 이용하는 에폭시 수지 조성물은, 성분 [D]로서 코어 쉘 고무 및/또는 액상 고무를 강인화제(强靭化劑)로서 포함하는 것이 바람직하다. 여기에서, 강인화제란, 수지 경화물의 인성을 높이기 위해 일반적으로 이용되는 첨가제를 가리킨다. 성분 [D]를 포함함으로써, 수지 경화물의 변형 능력을 높일 수 있고, 반복적인 사용에 의한 성능 저하가 적은 압력 용기를 얻을 수 있다. 이러한 성분 [D]로서는, 예를 들면, 아크릴 고무 미립자, 부타디엔 고무 미립자, 부타디엔-스티렌 고무 미립자, 실리콘 고무 미립자 등의 고무 미립자를 이종(異種) 폴리머로 피복한 코어 쉘 구조를 가지는 코어 쉘 고무 미립자, 액상 NBR(니트릴-부타디엔 고무), CTBN(말단 카르복시기 변성 NBR), ATBN(말단 아미노기 변성 NBR), 주쇄 내 카르복시기 변성 NBR 등의 액상 고무로부터 선택하는 것이 바람직하다. 이러한 성분 [D]의 시판품으로서는, “카네에이스(등록상표)” MX-125(스티렌부타디엔 고무형 코어 쉘 고무 입자 25%의 액상 비스페놀 A형 에폭시 수지 마스터 배치, 가부시키가이샤 가네카제), “카네에이스(등록상표)” MX-150(폴리부타디엔 고무형 코어 쉘 고무 입자 40%의 액상 비스페놀 A형 에폭시 수지 마스터 배치, 가부시키가이샤 가네카제), “카네에이스(등록상표)” MX-267(폴리부타디엔 고무형 코어 쉘 고무 입자 37%의 액상 비스페놀 F형 에폭시 수지 마스터 배치, 가부시키가이샤 가네카제), “Hypro(등록상표)” 1300X13NA(말단 카르복시기 변성 부타디엔니트릴 고무, CVC Thermoset Specialties사제) 등을 들 수 있다. 이들 강인화제는, 단독으로 이용해도 되고, 적절히 혼합하여 이용해도 된다.The epoxy resin composition used in the towpreg of the present invention preferably contains core-shell rubber and/or liquid rubber as a toughening agent as component [D]. Here, the toughening agent refers to an additive generally used to increase the toughness of a cured resin product. By including component [D], the deformation ability of the cured resin product can be increased, and a pressure vessel with less performance degradation due to repeated use can be obtained. As such component [D], it is preferable to select from, for example, core-shell rubber particles having a core-shell structure in which rubber particles such as acrylic rubber particles, butadiene rubber particles, butadiene-styrene rubber particles, and silicone rubber particles are coated with a heterogeneous polymer, liquid rubber such as liquid NBR (nitrile-butadiene rubber), CTBN (terminal carboxyl group-modified NBR), ATBN (terminal amino group-modified NBR), and NBR with carboxyl groups modified in the main chain. Commercial products of such components [D] include “Kaneace (registered trademark)” MX-125 (liquid bisphenol A type epoxy resin master batch containing 25% styrene-butadiene rubber-type core shell rubber particles, manufactured by Kaneka Co., Ltd.), “Kaneace (registered trademark)” MX-150 (liquid bisphenol A type epoxy resin master batch containing 40% polybutadiene rubber-type core shell rubber particles, manufactured by Kaneka Co., Ltd.), “Kaneace (registered trademark)” MX-267 (liquid bisphenol F type epoxy resin master batch containing 37% polybutadiene rubber-type core shell rubber particles, manufactured by Kaneka Co., Ltd.), “Hypro (registered trademark)” 1300X13NA (terminal carboxyl group-modified butadiene nitrile rubber, manufactured by CVC Thermoset Specialties), etc. These hardeners can be used alone or in appropriate mixtures.
이러한 성분 [D] 중에서도, 미경화의 수지 조성물의 높은 요변성을 유지한 채로 수지 경화물의 변형 능력을 향상시키는 것이 가능하므로, 코어 쉘 고무 입자를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 코어 쉘 고무 입자란, 가교된 고무상 폴리머 또는 엘라스토머를 주성분으로 하는 입자상 코어 성분의 표면에, 코어 성분과는 이종인 쉘 성분 폴리머를 그래프트 중합함으로써, 입자상 코어 성분의 표면의 일부 혹은 전체를 쉘 성분으로 피복한 것이다.Among these components [D], it is more preferable to include core-shell rubber particles because it is possible to improve the deformation ability of the cured resin while maintaining the high thixotropy of the uncured resin composition. Core-shell rubber particles are particles in which a shell component polymer different from the core component is graft-polymerized onto the surface of a particulate core component mainly composed of a crosslinked rubber-like polymer or elastomer, thereby covering part or the entire surface of the particulate core component with the shell component.
또한, 이러한 성분 [D]의 배합량은, 성분 [A] 100질량부에 대하여, 3 ∼ 30질량부인 것이 바람직하다. 성분 [D]의 배합량을 이러한 범위로 함으로써, 에폭시 수지 조성물의 점도와 역학 특성의 밸런스가 우수한 섬유 강화 복합 재료를 부여하는 토우프레그용 에폭시 수지 조성물을 얻을 수 있다.In addition, the blending amount of this component [D] is preferably 3 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of component [A]. By setting the blending amount of component [D] within this range, an epoxy resin composition for toupreg that provides a fiber-reinforced composite material having an excellent balance of viscosity and mechanical properties of the epoxy resin composition can be obtained.
(그 외 첨가제 등)(Other additives, etc.)
본 발명의 토우프레그에 이용하는 에폭시 수지 조성물은, 본 발명의 효과를 잃지 않는 범위에 있어서, 열가소성 수지나 고무 성분, 소포제, 안정제, 난연제, 안료 등의 각종 첨가제를 함유할 수 있다. 열가소성 수지로서는, 에폭시 수지에 가용(可溶)인 열가소성 수지인 것이 바람직하다. 에폭시 수지에 가용인 열가소성 수지로서는, 예를 들면 폴리비닐포르말이나 폴리비닐부티랄 등의 폴리비닐아세탈 수지, 폴리비닐알코올, 페녹시 수지, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리설폰을 들 수 있다.The epoxy resin composition used in the toupreg of the present invention can contain various additives such as a thermoplastic resin, a rubber component, an antifoaming agent, a stabilizer, a flame retardant, a pigment, etc., within a range that does not lose the effects of the present invention. As the thermoplastic resin, a thermoplastic resin that is soluble in the epoxy resin is preferable. Examples of the thermoplastic resin that is soluble in the epoxy resin include polyvinyl acetal resins such as polyvinyl formal and polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, phenoxy resin, polyamide, polyimide, polyvinyl pyrrolidone, and polysulfone.
(에폭시 수지 조성물의 조제 방법에 대해서)(About the method for preparing an epoxy resin composition)
본 발명의 토우프레그에 이용하는 에폭시 수지 조성물의 조제에는, 다양한 공지의 방법을 이용할 수 있다. 예를 들면 니더, 플라네터리 믹서, 메카니컬 스터러, 디졸바, 3개 롤과 같은 기계를 이용하여 혼련해도 되고, 비커와 스파츄라 등을 이용하여, 손으로 섞어도 된다. 단, 본 발명의 성분 [C]인 요변성 부여제(성분 [C1]인 소수성 요변성 부여제도 포함함)는, 이용하는 제품마다 요변성을 발현하기 위한 적절한 혼련 방법이 지정되어 있는 경우가 있기 때문에, 적절히, 최적의 방법을 적용하는 것이 바람직하다.Various known methods can be used for preparing the epoxy resin composition used in the toupreag of the present invention. For example, the composition may be mixed using a machine such as a kneader, a planetary mixer, a mechanical stirrer, a dissolver, or a three-roll machine, or may be mixed by hand using a beaker, a spatula, or the like. However, since the thixotropic agent (including the hydrophobic thixotropic agent (C1) which is the component [C] of the present invention) has an appropriate mixing method for expressing thixotropic properties depending on the product to be used, it is preferable to apply an appropriate and optimal method.
(토우프레그의 제조 방법에 대해서)(About the manufacturing method of toupregue)
본 발명의 토우프레그는, 본 발명의 토우프레그에 이용하는 에폭시 수지 조성물을, 강화 섬유 다발에 함침한 것이다. 여기에서, 강화 섬유 다발로서는, 직경이 3 ∼ 100㎛인 필라멘트가 1,000 ∼ 70,000개 묶여 구성되는 강화 섬유 다발이 통상 이용된다.The toupreg of the present invention is obtained by impregnating a reinforcing fiber bundle with an epoxy resin composition used in the toupreg of the present invention. Here, as the reinforcing fiber bundle, a reinforcing fiber bundle composed of 1,000 to 70,000 filaments having a diameter of 3 to 100 ㎛ is usually used.
본 발명의 토우프레그에 이용하는 강화 섬유 다발로서는, 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 붕소 섬유, 알루미나 섬유, 탄화규소 섬유 등으로 이루어지는 섬유 다발을 들 수 있다. 이들 섬유 다발을 2종 이상 혼합하여 이용해도 상관없다. 이 중에서, 경량이며 또한 고강성인 섬유 강화 복합 재료가 얻어지기 때문에, 탄소 섬유 다발을 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 탄소 섬유 다발로서는, 구체적으로는 아크릴계, 피치계 및 레이온계 등의 탄소 섬유 다발을 들 수 있고, 특히 인장 강도가 높은 아크릴계의 탄소 섬유 다발이 바람직하게 이용된다.As the reinforcing fiber bundle used in the towpreg of the present invention, a fiber bundle composed of glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, boron fiber, alumina fiber, silicon carbide fiber, etc. may be exemplified. Two or more of these fiber bundles may be mixed and used. Among these, a carbon fiber bundle is preferably used because a lightweight and high-strength fiber-reinforced composite material can be obtained. Specific examples of such carbon fiber bundles include carbon fiber bundles such as acrylic, pitch, and rayon, and in particular, an acrylic carbon fiber bundle having high tensile strength is preferably used.
본 발명의 토우프레그에 있어서의, 에폭시 수지 조성물의 질량 함유율(Rc)은, 목적에 따라 특별히 제한 없이 설정할 수 있지만, 바람직하게는 20 ∼ 40%이며, 20 ∼ 30%가 더 바람직하고, 22 ∼ 28%가 가장 바람직하다. 에폭시 수지 조성물과 강화 섬유 다발과의 질량 비율이 20% 이상이면, 얻어지는 섬유 강화 복합 재료의 내부의 미함침 부분이나 보이드와 같은 결함이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 40% 이하이면 강화 섬유 다발의 체적 함유율을 높일 수 있기 때문에, 섬유 강화 복합 재료의 역학 특성을 효과적으로 발현할 수 있으며, 경량화에 기여할 수 있다.In the towpreg of the present invention, the mass content (Rc) of the epoxy resin composition can be set without particular limitation depending on the purpose, but is preferably 20 to 40%, more preferably 20 to 30%, and most preferably 22 to 28%. When the mass ratio of the epoxy resin composition to the reinforcing fiber bundle is 20% or more, the occurrence of defects such as unimpregnated portions or voids inside the obtained fiber-reinforced composite material can be suppressed. In addition, when it is 40% or less, since the volume content of the reinforcing fiber bundle can be increased, the mechanical properties of the fiber-reinforced composite material can be effectively expressed, and this can contribute to weight reduction.
본 발명의 토우프레그는, 다양한 공지의 방법으로 제조할 수 있다. 즉, 본 발명의 토우프레그에 이용하는 에폭시 수지 조성물을, 유기 용매를 이용하지 않고 가열에 의해 저점도화하고, 강화 섬유 다발을 침지시키면서 함침시키는 방법, 가열하여 저점도화한 상기 에폭시 수지 조성물을 회전 롤이나 이형지 상에 도막화하고, 그 다음에 강화 섬유 다발의 편면, 혹은 양면에 전사(轉寫)한 후, 굴곡 롤 혹은 압력 롤을 통과시킴으로써 가압하여 함침시키는 방법 등으로 제조할 수 있다. 고품위인 토우프레그를 제조할 수 있으므로, 본 발명의 토우프레그의 제조 방법은, 에폭시 수지 조성물로 피복된 회전 롤을, 강화 섬유 다발의 적어도 편면에 접촉시키는 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 토우프레그는, 통상, 수백 내지 수천 미터를 지관에 권취한 보빈 형상으로 공급된다.The toupreg of the present invention can be manufactured by various known methods. That is, the epoxy resin composition used in the toupreg of the present invention can be manufactured by a method in which the viscosity is lowered by heating without using an organic solvent, and a reinforcing fiber bundle is impregnated while being immersed, a method in which the epoxy resin composition that has been heated to lower the viscosity is applied as a film on a rotating roll or a release paper, and then transferred to one side or both sides of the reinforcing fiber bundle, and then pressurized and impregnated by passing it through a bending roll or a pressure roll, etc. Since a high-quality toupreg can be manufactured, the method for manufacturing the toupreg of the present invention preferably includes a step of bringing a rotating roll coated with the epoxy resin composition into contact with at least one side of the reinforcing fiber bundle. The toupreg is usually supplied in the shape of a bobbin wound on a core of several hundred to several thousand meters.
본 발명의 토우프레그는 항공·우주, 자동차, 철도 차량, 선박, 토목 건축 및 스포츠 용품 등의 수많은 분야에 사용할 수 있고, 특히, 압력 용기 등의 중공의 용기나, 원통의 제조에 호적하게 사용할 수 있다.The toe-preg of the present invention can be used in numerous fields such as aerospace, automobiles, railway vehicles, ships, civil engineering and construction, and sporting goods, and in particular, can be suitably used in the manufacture of hollow containers such as pressure vessels and cylinders.
(실시예)(Example)
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세하게 설명한다. 단, 본 발명의 범위는 이들 실시예에 한정되는 것이 아니다. 또, 조성비의 단위 「부」는, 특별히 주석이 없는 한 질량부를 의미한다. 또한, 각종 특성(물성)의 측정은, 특별히 주석이 없는 한 온도 23℃, 상대습도 50%의 환경 하에서, 측정 n수=1로 행했다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by examples. However, the scope of the present invention is not limited to these examples. In addition, the unit "part" of the composition ratio means a mass part unless otherwise specified. In addition, the measurement of various characteristics (physical properties) was performed under an environment of a temperature of 23°C and a relative humidity of 50%, with the number of measurements n = 1, unless otherwise specified.
<실시예 및 비교예에서 이용한 재료><Materials used in examples and comparative examples>
(1) 강화 섬유 다발(1) Reinforcing fiber bundle
·“토레카(등록상표)” T720SC-36K(인장 강도 5880㎫, 필라멘트 수 36000개, 총 섬도 1650tex, 밀도 1.8g/㎤, 도레이 가부시키가이샤제).·“Toreca (registered trademark)” T720SC-36K (tensile strength 5880 MPa, number of filaments 36000, total fineness 1650 tex, density 1.8 g/cm2, made by Toray Industries, Ltd.).
(2) 성분 [A]: 에폭시 수지(2) Component [A]: Epoxy resin
·“jER(등록상표)” 807(액상 비스페놀 F형 에폭시 수지, 미쓰비시케미컬 가부시키가이샤제)·“jER (registered trademark)” 807 (liquid bisphenol F type epoxy resin, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
·GAN(N,N-디글리시딜아닐린, 니혼가야쿠 가부시키가이샤제)·GAN (N,N-diglycidyl aniline, manufactured by Nihonga Yak Co., Ltd.)
·“스미에폭시(등록상표)” ELM-434(테트라글리시딜디아미노디페닐메탄).·“Sumiepoxy (registered trademark)” ELM-434 (Tetraglycidyldiaminodiphenylmethane).
(3) 성분 [B]: [A]에 상용하고 있는 에폭시 수지 경화제(3) Component [B]: Epoxy resin hardener used in [A]
·“jER 큐어(등록상표)” WA(디에틸톨루엔디아민, 미쓰비시케미컬 가부시키가이샤제)·“jER Cure (registered trademark)” WA (diethyltoluenediamine, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
·“DYHARD(등록상표)” Fluid 111(시아나미드, AlzChem사제)·“DYHARD (registered trademark)” Fluid 111 (cyanamide, manufactured by AlzChem)
·“KAYAHARD(등록상표)” MCD(메틸나딕산무수물, 니혼가야쿠 가부시키가이샤제)·“KAYAHARD (registered trademark)” MCD (methyl nadic anhydride, manufactured by Nihon Kayaku Co., Ltd.)
·Accelerator DY 9577(삼염화붕소아민착체, 한트만·쟈판 가부시키가이샤제).·Accelerator DY 9577 (boronic acid trichloride complex, manufactured by Huntmann Japan Co., Ltd.).
(4) 성분 [C]: 요변성 부여제(4) Component [C]: thixotropic agent
·“AEROSIL(등록상표)” RY200S(디메틸폴리실록산 처리 흄드 실리카(미립자상 실리카), 탄소 함유율: 3.5 ∼ 5.0%, 소수성 관능기의 탄소 원자수: 400 ∼ 700, 일차 입경 16나노미터, 니혼아엘로질 가부시키가이샤제)·“AEROSIL (registered trademark)” RY200S (dimethylpolysiloxane-treated fumed silica (fine particle silica), carbon content: 3.5 to 5.0%, number of carbon atoms in hydrophobic functional groups: 400 to 700, primary particle size: 16 nanometers, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.)
·“AEROSIL(등록상표)” 300(친수성 흄드 실리카(미립자상 실리카), 일차 입경 7나노미터, 니혼아엘로질 가부시키가이샤제)·“AEROSIL (registered trademark)” 300 (hydrophilic fumed silica (fine particle silica), primary particle size 7 nanometers, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.)
·“디스파론(등록상표)” 6500(지방산 아마이드 왁스, 쿠스모토가세이 가부시키가이샤제)·“Disparon (registered trademark)” 6500 (fatty acid amide wax, manufactured by Kusumoto Kasei Co., Ltd.)
·“GARAMITE(등록상표)” 7305(광물 및 유기 변성 벤토나이트의 혼합물, 빅케미·쟈판 가부시키가이샤제).·“GARAMITE (registered trademark)” 7305 (mixture of mineral and organic modified bentonite, manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd.).
(5) 성분 [C1]: 소수성 요변성 부여제(5) Component [C1]: Hydrophobic thixotropic agent
·“AEROSIL(등록상표)” RY200S(디메틸폴리실록산 처리 흄드 실리카(미립자상 실리카), 탄소 함유율: 3.5 ∼ 5.0%, 소수성 관능기의 탄소 원자수: 400 ∼ 700, 일차 입경 16나노미터, 니혼아엘로질 가부시키가이샤제)·“AEROSIL (registered trademark)” RY200S (dimethylpolysiloxane-treated fumed silica (fine particle silica), carbon content: 3.5 to 5.0%, number of carbon atoms in hydrophobic functional groups: 400 to 700, primary particle size: 16 nanometers, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.)
·“AEROSIL(등록상표)” R805(옥틸실릴 처리 흄드 실리카(미립자상 실리카), 탄소 함유율: 4.5 ∼ 6.5%, 소수성 관능기의 탄소 원자수: 8, 일차 입경 12나노미터, 니혼아엘로질 가부시키가이샤제)·“AEROSIL (registered trademark)” R805 (octylsilyl-treated fumed silica (fine particle silica), carbon content: 4.5 to 6.5%, number of carbon atoms in hydrophobic functional groups: 8, primary particle size: 12 nanometers, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.)
·“AEROSIL(등록상표)” R812(트리메틸실릴 처리 흄드 실리카(미립자상 실리카), 탄소 함유율: 2.0 ∼ 3.0%, 소수성 관능기의 탄소 원자수: 3, 일차 입경 7나노미터, 니혼아엘로질 가부시키가이샤제)·“AEROSIL (registered trademark)” R812 (trimethylsilyl-treated fumed silica (fine particle silica), carbon content: 2.0 to 3.0%, number of carbon atoms in hydrophobic functional groups: 3, primary particle size: 7 nanometers, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.)
(6) 성분 [D](6) Component [D]
·“카네에이스(등록상표)” MX-150(폴리부타디엔 고무형 코어 쉘 고무 입자 40%의 액상 비스페놀 A형 에폭시 수지 마스터 배치, 가부시키가이샤 가네카제)·“Kaneace (registered trademark)” MX-150 (liquid bisphenol A type epoxy resin master batch containing 40% polybutadiene rubber core shell rubber particles, manufactured by Kaneka Co., Ltd.)
·“카네에이스(등록상표)” MX-267(폴리부타디엔 고무형 코어 쉘 고무 입자 37%의 액상 비스페놀 F형 에폭시 수지 마스터 배치, 가부시키가이샤 가네카제),·“Kaneace (registered trademark)” MX-267 (liquid bisphenol F type epoxy resin master batch containing 37% polybutadiene rubber core shell rubber particles, manufactured by Kaneka Co., Ltd.)
·“Hypro(등록상표)” 1300X13NA(말단 카르복시기 변성 부타디엔니트릴 고무(액상 고무), CVC Thermoset Specialties사제)·“Hypro (registered trademark)” 1300X13NA (terminal carboxyl group modified butadiene nitrile rubber (liquid rubber), manufactured by CVC Thermoset Specialties)
(7) 그 외의 성분(7) Other ingredients
·“jER 큐어(등록상표)” DICY7(에폭시 수지 경화제, 디시안디아미드, 미쓰비시케미컬 가부시키가이샤제)·“jER Cure (registered trademark)” DICY7 (epoxy resin hardener, dicyandiamide, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
·DCMU99(에폭시 수지 경화 촉진제, 3-페닐-1,1-디메틸 요소, 3-(3,4-디클로로페닐)-1,1-디메틸 요소, 호도가야가가쿠고교 가부시키가이샤제)·DCMU99 (Epoxy resin curing accelerator, 3-phenyl-1,1-dimethyl urea, 3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethyl urea, manufactured by Hodogaya Chemical Industry Co., Ltd.)
·“U-CAT” SA 102(에폭시 수지 경화 촉진제, DBU의 옥틸산염, 산아프로 가부시키가이샤제)·“U-CAT” SA 102 (Epoxy resin curing accelerator, octylate of DBU, manufactured by San-Apro Co., Ltd.)
·“비닐렉” K(첨가제, 폴리비닐포르말 수지, JNC 가부시키가이샤제).·“Vinylec” K (additive, polyvinyl formal resin, manufactured by JNC Corporation).
·“에스렉”(등록상표) KS(첨가제, 폴리비닐아세탈 수지, 세키스이가가쿠고교 가부시키가이샤제)·“Srec” (registered trademark) KS (additive, polyvinyl acetal resin, manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.)
·“BYK”(등록상표) 1790(비실리콘계 소포제, 빅케미·쟈판 가부시키가이샤제)·“BYK” (registered trademark) 1790 (non-silicon-based foaming agent, manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd.)
·“DOWSIL”(등록상표) SH200Fluid(실리콘계 소포제, 다우·도레이 가부시키가이샤제)·“DOWSIL” (registered trademark) SH200Fluid (silicon-based defoaming agent, manufactured by Dow Toray Co., Ltd.)
<에폭시 수지 조성물의 조제 방법><Method for preparing epoxy resin composition>
비커 중에, 성분 [A], 및 필요에 따라 그 외 성분을 투입하여, 가열, 교반을 행한 후, 성분 [C]를 더해 교반을 행하여 주제를 조제했다. 다음으로 성분 [B]를 투입하고, 25℃ ∼ 65℃에서, 성분 [B](경화제)가 주제에 상용할 때까지 교반하여, 에폭시 수지 조성물을 얻었다. 성분 [B]가 성분 [A]에 상용한 것은, 고형 성분이 없는 것을, 광학 현미경에 의한 관찰로 확인했다. 또한, 성분 [B] 투입 후의 교반 온도는, 에폭시 수지와 에폭시 수지 경화제의 반응성을 고려하여, 급격한 반응이 개시하지 않는 온도 범위에서 행했다. 실시예 및 비교예의 성분 함유비에 대해서 표 1 ∼ 7에 나타냈다.In a beaker, component [A] and, if necessary, other components were added, heated and stirred, and then component [C] was added and stirred to prepare the main agent. Next, component [B] was added, and stirred at 25°C to 65°C until component [B] (curing agent) was dissolved in the main agent, thereby obtaining an epoxy resin composition. It was confirmed by observation using an optical microscope that component [B] was dissolved in component [A] and that there was no solid component. In addition, the stirring temperature after addition of component [B] was performed in a temperature range at which a rapid reaction did not start, taking into account the reactivity of the epoxy resin and the epoxy resin curing agent. The component content ratios of examples and comparative examples are shown in Tables 1 to 7.
<에폭시 수지 조성물의 점도의 측정 방법><Method for measuring viscosity of epoxy resin composition>
JIS K 7244-10(2005)에 따라, 이하에 나타내는 조건으로, 에폭시 수지 조성물의 점도의 주파수 의존성을 측정했다. 이 측정으로 얻어진, 성분 [A] 및 성분 [C] 또는 [C1]을 포함하는 주제를 조제하고, 1시간 후에, 성분 [B]를 혼합하여 조제한 에폭시 수지 조성물의 0.1㎐의 복소 점도치를 η0.1으로 하고, 10㎐의 복소 점도치를 η10으로 했다. 또한, 성분 [A], [C1]을 포함하는 주제를 조제한 후, 23℃, 50%RH에서 4일 정치한 후에, 성분 [B]를 혼합하여 조제한 에폭시 수지 조성물의 25℃, 주파수 0.1㎐에 있어서의 복소 전단 점도를 η'0.1, 25℃, 주파수 10㎐에 있어서의 복소 전단 점도를 η'10으로 표기했다. 또, 측정은, 주제에 성분 [B]를 혼합하여 에폭시 수지 조성물로 한 후 30분의 타이밍에 행했다.According to JIS K 7244-10 (2005), the frequency dependence of the viscosity of an epoxy resin composition was measured under the conditions shown below. The complex viscosity value at 0.1 Hz of the epoxy resin composition prepared by mixing component [B] after 1 hour by preparing a main agent containing component [A] and component [C] or [C1] obtained by this measurement was expressed as η 0.1 , and the complex viscosity value at 10 Hz was expressed as η 10. In addition, the complex shear viscosity at 25 °C and a frequency of 0.1 Hz of the epoxy resin composition prepared by mixing component [B] after preparing a main agent containing components [A] and [C1] and leaving it at 23 °C and 50% RH for 4 days was expressed as η' 0.1 , and the complex shear viscosity at 25 °C and a frequency of 10 Hz was expressed as η' 10 . In addition, the measurement was performed 30 minutes after mixing the component [B] into the subject to make an epoxy resin composition.
장치: ARES-G2(TA Instruments사제)Device: ARES-G2 (TA Instruments)
플레이트 구성: 알루미늄제 φ40㎜ 디스포 플레이트Plate composition: Aluminum φ40mm dispo plate
알루미늄제 φ42㎜ 디스포저블 컵Aluminum φ42mm disposable cup
갭: 1.0mmGap: 1.0mm
온도: 25℃Temperature: 25℃
측정 주파수: 0.1 ∼ 10㎐Measurement frequency: 0.1 to 10 Hz
변형: 10%.Variation: 10%.
<틱소트로피 인덱스(TI)의 계산 방법><Method for calculating thixotropy index (TI)>
상기 <에폭시 수지 조성물의 25℃ 점도의 측정 방법>에 따라 측정한, η0.1, η10, η'0.1, η'10을 이용하여 TI를 이하의 정의에 따라서 계산했다.TI was calculated according to the following definition using η 0.1 , η 10 , η' 0.1 , and η' 10 measured according to the above <Method for Measuring Viscosity at 25°C of Epoxy Resin Composition>.
TI0=η0.1/η10 TI 0 = η 0.1 / η 10
TI4=η'0.1/η'10 TI 4 = η' 0.1 /η' 10
여기에서, 주제를 조제하고 1시간 후에, 경화제와 혼합했을 때의 TI를 TI0로 표기하고, 주제를 조제한 후, 23℃, 50%RH에서 4일 정치한 후에 경화제를 혼합했을 경우의 TI를 TI4로 표기했다.Here, the TI when the subject was prepared and mixed with the hardener 1 hour later was expressed as TI 0 , and the TI when the subject was prepared and then left to stand at 23°C and 50% RH for 4 days and the hardener was mixed was expressed as TI 4 .
<에폭시 수지 조성물의 40℃ 점도의 측정 방법><Method for measuring viscosity at 40°C of epoxy resin composition>
JIS Z 8803(2011)에 따라, 이하에 나타내는 조건으로, 성분 [A] 및 성분 [C1]을 포함하는 주제를 조제 후 1일 이내에, 성분 [B]를 혼합하여 조제한 에폭시 수지 조성물의, 40℃에서의 에폭시 수지 조성물의 점도를 측정했다. 또, 에폭시 수지 조성물의 점도는, 측정 개시로부터 5분 후의 값을 채용했다.In accordance with JIS Z 8803 (2011), the viscosity of an epoxy resin composition at 40°C was measured within 1 day of preparing a subject matter containing component [A] and component [C1] by mixing component [B] under the conditions shown below. In addition, the viscosity of the epoxy resin composition was adopted as the value 5 minutes after the start of measurement.
장치: E형 점도계 TVE-22H(도키산교 가부시키가이샤제)Device: E-type viscometer TVE-22H (manufactured by Tokisangyo Co., Ltd.)
콘 로터: 로터 No. 3°×R9.7Cone Rotor: Rotor No. 3°×R9.7
로터 회전 속도: 50rpmRotor rotation speed: 50rpm
전단 속도: 100sec-1 Shear rate: 100sec -1
샘플량: 0.3mLSample volume: 0.3mL
온도: 40℃.Temperature: 40℃.
<에폭시 수지 조성물의 안정성 평가 방법><Method for evaluating the stability of epoxy resin composition>
본 발명의 토우프레그에 있어서의, 에폭시 수지 조성물의 안정성의 평가 방법으로서는, 주제와 경화제를 혼합하여 조제한 에폭시 수지 조성물을 25℃, 50%RH에서 24시간 정치한 후의 점도를, 조제한 직후(주제와 경화제를 혼합하여 조제한 30분 후)의 점도로 나누어 얻어지는, 증점 배율을 지표로 했다. 또, 에폭시 수지 조성물의 점도로서는, 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 10㎐로 측정한 복소 전단 점도(η10)를 이용하고, 결과를 나타내는 표 중에서는, 「25℃×24h 후의 증점 배율」이라고 표기했다.As a method for evaluating the stability of the epoxy resin composition in the towpreg of the present invention, the viscosity of an epoxy resin composition prepared by mixing a main agent and a curing agent and leaving it at 25°C and 50%RH for 24 hours was divided by the viscosity immediately after preparation (30 minutes after preparation by mixing the main agent and the curing agent), and the thickening ratio was obtained as an index. In addition, as the viscosity of the epoxy resin composition, the complex shear viscosity (η 10 ) measured at 25°C and a frequency of 10 Hz using a parallel plate vibration rheometer was used, and in the table showing the results, it was expressed as “thickening ratio after 25°C × 24 hours.”
<토우프레그의 제작 방법><How to make toupreg>
크릴, 키스 롤, 니프 롤, 와인더를 구비한 토우프레그 제조 장치를 이용하여, 탄소 섬유 “토레카(등록상표)” T720SC-36K의 편면에, 20 ∼ 60℃의 온도로 조정한 에폭시 수지 조성물을 도공한 후, 니프 롤을 통과시킴으로써 상기 에폭시 수지 조성물을 강화 섬유 다발 내부까지 함침하여 토우프레그를 얻었다. 토우프레그의 보빈은, 초기 장력을 600 ∼ 1000gf, 와인드비를 6 ∼ 10으로 하여, 감김 폭이 230 ∼ 260㎜의 원통형이 되도록, 2300m를 지관에 권취했다.Using a towpreg manufacturing device equipped with a creel, a kiss roll, a nip roll, and a winder, an epoxy resin composition adjusted to a temperature of 20 to 60°C was applied to one side of carbon fiber “Toreca (registered trademark)” T720SC-36K, and then passed through a nip roll to impregnate the inside of the reinforcing fiber bundle with the epoxy resin composition, thereby obtaining a towpreg. The bobbin of the towpreg was wound on a core of 2,300 m so as to have a cylindrical shape with a winding width of 230 to 260 mm at an initial tension of 600 to 1,000 gf and a wind ratio of 6 to 10.
<토우프레그의 Rc의 측정 방법><Method of measuring Rc of toe freige>
토우프레그의 Rc는, 토우프레그의 보빈 질량(WA), 지관의 질량(WB), 탄소 섬유의 단위 길이 당의 질량(WC), 보빈에 권취한 토우프레그의 길이(WD)로부터, 식(1)에 따라서 구했다. 실시예 및 비교예의 Rc에 대해서 표 1, 2, 5, 6에 나타냈다.The Rc of the towpreg was obtained from the mass of the towpreg bobbin (W A ), the mass of the core (W B ), the mass per unit length of the carbon fiber (W C ), and the length of the towpreg wound on the bobbin (W D ) according to Equation (1). The Rc of the examples and comparative examples are shown in Tables 1, 2, 5, and 6.
[수 1][Number 1]
<토우프레그의 흘러내림 현상의 평가 방법><Method for evaluating the flow-off phenomenon of toe-preg>
2300m를 권취한 토우프레그의 보빈을 25℃로 온도 조절한 후, 지관 길이 방향이 작업대의 면에 대하여 수직이 되도록 설치하여 10분 정치하고, 원통상의 보빈 하단의 이동량을 계측했다. 이동량이 0㎜ 이상 3㎜ 미만일 때를 A, 3㎜ 이상 10㎜ 미만일 때를 B, 10㎜ 이상일 때를 C로 하여 순위 매김했다. 평가 순위로서는 A가 가장 좋고, C가 가장 나쁘다.After adjusting the temperature of the bobbin of the towpreg wound at 2300 m to 25℃, it was installed so that the longitudinal direction of the pipe was perpendicular to the surface of the work table, and left to rest for 10 minutes, and the movement of the bottom of the cylindrical bobbin was measured. When the movement amount was 0 mm or more and less than 3 mm, it was assigned as A, when it was 3 mm or more and less than 10 mm, it was assigned as B, and when it was 10 mm or more, it was assigned as C, and the rankings were made. In terms of evaluation ranking, A is the best and C is the worst.
<압력 용기의 제작 방법><Method of making a pressure vessel>
필라멘트 와인딩 성형 장치에, 7.5L의 폴리에틸렌제 라이너를 설치하고, 본 발명의 토우프레그를 라이너 전체에 권부했다. 제1층으로서, 라이너의 축방향에 대하여 ±89°를 이루는 후프층을, 그 두께가 1.4㎜가 되도록 권부했다. 다음으로, 제2층으로서, 라이너의 축방향에 대하여 ±20°를 이루는 헤리컬층을, 그 두께가 2.2㎜가 되도록 권부했다. 또한, 제3층으로서, 라이너의 축방향에 대하여 ±89°를 이루는 후프층을, 그 두께가 0.6㎜가 되도록 권부하고, 중간체를 얻었다. 또, 각 층의 두께는, 노기스로 외경을 측정함으로써 구했다. 상기 중간체를 경화로 중에서 회전시키면서, 110℃에서 6시간 경화시켜, 압력 용기를 얻었다.A 7.5 L polyethylene liner was installed in a filament winding molding device, and the towpreg of the present invention was wound over the entire liner. As a first layer, a hoop layer forming ±89° with respect to the axial direction of the liner was wound so that its thickness was 1.4 mm. Next, as a second layer, a helical layer forming ±20° with respect to the axial direction of the liner was wound so that its thickness was 2.2 mm. Furthermore, as a third layer, a hoop layer forming ±89° with respect to the axial direction of the liner was wound so that its thickness was 0.6 mm, thereby obtaining an intermediate body. In addition, the thickness of each layer was obtained by measuring the outer diameter with a caliper. The intermediate body was cured at 110°C for 6 hours while rotating in a curing furnace, thereby obtaining a pressure vessel.
<토우프레그의 감김 체결 현상의 평가 방법><Method for evaluating the winding phenomenon of toe-preg>
압력 용기의 필라멘트 와인딩 성형 후, 이용한 보빈에 감김 체결이 생겼는지를 육안으로 판정했다. 감김 체결 현상이 발생했을 경우를 B 평가, 발생하지 않을 경우를 A 평가로 했다.After filament winding molding of the pressure vessel, whether or not a winding fastening occurred on the used bobbin was visually judged. If a winding fastening phenomenon occurred, it was evaluated as B, and if it did not occur, it was evaluated as A.
<토우프레그의 확폭성의 평가 방법><Method for evaluating the expansion of toe-preg>
토우프레그의 확폭성이 부족하면, 압력 용기의 구금 주변에 공극을 일으키기 때문에 파괴의 기점이 되기 쉽고, 파열 강도의 저하를 초래한다. 그래서, 제작한 압력 용기를 절단하여 구금 주변의 섬유 강화 복합 재료층의 단면을 관찰했을 때에 발견된 가장 큰 공극의 크기를 확폭성의 지표로 했다. 공극이 작고 품위가 양호한 것을 A 평가, 공극이 크고 품위가 나쁜 것을 C 평가, 공극이 A 평가인 것보다는 크지만 C 평가인 것보다는 작고, 실용상 허용되는 레벨인 것을 B 평가로 했다.If the toe-preg expansion is insufficient, it easily becomes a starting point of destruction because a void is created around the pressure vessel's capillary, resulting in a decrease in the burst strength. Therefore, when the manufactured pressure vessel was cut and the cross-section of the fiber-reinforced composite material layer around the capillary was observed, the size of the largest void found was used as an index of the expansion. A void with a small void and good quality was rated as A, a void with a large void and poor quality was rated as C, and a void larger than that rated as A but smaller than that rated as C and at a practically acceptable level was rated as B.
(실시예 1)(Example 1)
성분 [A]로서 “jER(등록상표)” 807을 100질량부, 성분 [B]로서 “jER 큐어(등록상표)” WA를 25.5질량부, 성분 [C](성분 [C1]에도 해당)로서 “AEROSIL”RY200S를 2.5질량부 이용하여, 상기 <에폭시 수지 조성물의 조제 방법>에 따라서 에폭시 수지 조성물을 조제했다. 성분 [C]의 혼련은, 니더를 이용하여 예비 혼련을 행한 후에, 3개 롤로 행했다. 이 에폭시 수지 조성물의, 25℃, 주파수 0.1㎐로 측정한 복소 전단 점도(η0.1)는 43Pa·s, 25℃, 주파수 10㎐로 측정한 복소 전단 점도(η10)는 2.4Pa·s이며, 혼합 직후의 틱소트로피 인덱스(이하, TI라고 약기함: TI0=η0.1/η10)는, 18이었다. 또한, 40℃에서의 점도는 3.3Pa·s이며, 25℃, 50%RH에서 24시간 정치한 후의 증점 배율은 2.0이었다.An epoxy resin composition was prepared according to the <Method for Preparing Epoxy Resin Composition> above, using 100 parts by mass of “jER (registered trademark)” 807 as component [A], 25.5 parts by mass of “jER Cure (registered trademark)” WA as component [B], and 2.5 parts by mass of “AEROSIL” RY200S as component [C] (also applicable to component [C1]). The mixing of component [C] was performed with 3 rolls after preliminary mixing was performed using a kneader. The complex shear viscosity (η 0.1 ) of this epoxy resin composition measured at 25°C and a frequency of 0.1 Hz was 43 Pa·s, the complex shear viscosity (η 10 ) measured at 25°C and a frequency of 10 Hz was 2.4 Pa·s, and the thixotropy index (hereinafter abbreviated as TI: TI 0 = η 0.1 / η 10 ) immediately after mixing was 18. In addition, the viscosity at 40°C was 3.3 Pa·s, and the thickening ratio after standing at 25°C and 50% RH for 24 hours was 2.0.
다음으로, 이 에폭시 수지 조성물을 이용하여, 상기 <토우프레그의 제작 방법>에 따라서, 토우프레그를 얻었다. 이 토우프레그에 대해서 흘러내림 현상의 평가를 행하면, 토우프레그의 원통상의 보빈 하단의 이동량은 9㎜이며, B 평가로 했다.Next, using this epoxy resin composition, a toupreg was obtained according to the above <Method for producing a toupreg>. When the flow phenomenon of this toupreg was evaluated, the amount of movement of the lower part of the cylindrical bobbin of the toupreg was 9 mm, which was evaluated as B.
계속해서, 성분 [A], [C1]을 혼합한 4일 후에 성분 [B]를 혼합하여 조제한 에폭시 수지 조성물에 대해서도 TI를 계산하고, 상기 <토우프레그의 제작 방법>에 따라서, 토우프레그를 제작했다. 그 결과, 혼합 4일 후의 TI(TI4)는 17이며, 토우프레그의 원통상의 보빈 하단의 이동량은 9㎜였다. 토우프레그의 흘러내림의 정도는, 에폭시 수지의 보관 전후에서 변화하지 않았다. 소수성 요변성 부여제를 이용함으로써, 에폭시 수지의 변질을 억제하고, 토우프레그 보빈의 흘러내림을 억제할 수 있었다.Next, TI was calculated for the epoxy resin composition prepared by mixing component [B] 4 days after mixing components [A] and [C1], and a toepreg was prepared according to the above <Method for producing toepreg>. As a result, the TI (TI 4 ) 4 days after mixing was 17, and the amount of movement of the lower end of the cylindrical bobbin of the toepreg was 9 mm. The degree of flowing out of the toepreg did not change before and after storage of the epoxy resin. By using a hydrophobic thixotropic agent, it was possible to suppress deterioration of the epoxy resin and suppress flowing out of the toepreg bobbin.
또한, 얻어진 토우프레그를 이용하여 압력 용기의 성형, 감김 체결 현상의 평가, 확폭성의 평가를 행한 결과, 감김 체결, 확폭성 모두 A 평가였다.In addition, as a result of evaluating the forming of pressure vessels, the winding fastening phenomenon, and the expansion property using the obtained toe preg, the winding fastening and the expansion property were both evaluated as A.
(실시예 2 ∼ 3)(Examples 2 to 3)
표 1 및 표 3에 나타낸 바와 같이, 성분 [C](성분 [C1]에도 해당)인 “AEROSIL(등록상표)” RY200S의 함유량을 변경한 것 이외는, 실시예 1과 같은 방법으로, 에폭시 수지 조성물, 토우프레그, 압력 용기를 제작, 평가했다. 평가 결과는, 표 1 및 표 3에 나타낸 바와 같이, 모든 항목에서 양호한 결과가 얻어졌다.An epoxy resin composition, a towpreg, and a pressure vessel were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the content of “AEROSIL (registered trademark)” RY200S, which is component [C] (also corresponding to component [C1]), was changed, as shown in Tables 1 and 3. As a result of the evaluation, good results were obtained in all items.
(실시예 4 ∼ 9)(Examples 4 to 9)
표 1 및 표 4에 나타낸 바와 같이, 성분 [A]로서, 글리시딜아민형 에폭시 수지를 포함하도록 조성을 변경한 것 이외는, 실시예 1과 같은 방법으로, 에폭시 수지 조성물, 토우프레그, 압력 용기를 제작, 평가했다. 평가 결과는, 표 1 및 표 4에 나타낸 바와 같이, 모든 항목에서 양호한 결과가 얻어졌다. 특히, 25℃, 50%RH에서 24시간 정치한 후의 증점 배율의 평가 결과가 양호하며, 글리시딜아민형 에폭시 수지를 포함하는 이들 조성에서는, 에폭시 수지 조성물의 안정성이 우수한 것을 알 수 있다.An epoxy resin composition, a towpreg, and a pressure vessel were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the composition was changed to include a glycidylamine type epoxy resin as component [A], as shown in Table 1 and Table 4. As a result of the evaluation, good results were obtained in all items, as shown in Table 1 and Table 4. In particular, the evaluation result of the thickening ratio after standing at 25°C and 50% RH for 24 hours was good, and it could be seen that these compositions including a glycidylamine type epoxy resin have excellent stability of the epoxy resin composition.
(실시예 10 ∼ 11)(Examples 10 to 11)
표 2에 나타낸 바와 같이, 성분 [C]로서, “디스파론(등록상표)” 6500을 이용하고, 상기 성분의 혼련을 니더를 이용하여, 90℃에서 30분간 행하고, 그 외 조성을 변경한 것 이외는, 실시예 1과 같은 방법으로, 에폭시 수지 조성물, 토우프레그, 압력 용기를 제작, 평가했다. 평가 결과는, 표 2에 나타낸 바와 같이, 모든 항목에서 양호한 결과가 얻어졌다.As shown in Table 2, as component [C], “Disparon (registered trademark)” 6500 was used, and the mixing of the above components was performed using a kneader at 90°C for 30 minutes, and other changes in the composition were made, and an epoxy resin composition, a towpreg, and a pressure vessel were produced and evaluated in the same manner as in Example 1. As a result of the evaluation, good results were obtained in all items, as shown in Table 2.
(실시예 12)(Example 12)
표 2에 나타낸 바와 같이, 성분 [C]로서, “GARAMITE(등록상표)” 7305를 이용하고, 그 외 조성을 변경한 것 이외는, 실시예 1과 같은 방법으로, 에폭시 수지 조성물, 토우프레그, 압력 용기를 제작, 평가했다. 평가 결과는, 표 2에 나타낸 바와 같이, 모든 항목에서 양호한 결과가 얻어졌다.As shown in Table 2, an epoxy resin composition, a towpreg, and a pressure vessel were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that “GARAMITE (registered trademark)” 7305 was used as component [C] and the other compositions were changed. As a result of the evaluation, good results were obtained in all items, as shown in Table 2.
(실시예 13)(Example 13)
표 2 및 표 4에 나타낸 바와 같이, 성분 [B]로서, “DYHARD(등록상표)”Fluid 111을 이용하고, 그 외 조성을 변경한 것 이외는, 실시예 1과 같은 방법으로, 에폭시 수지 조성물, 토우프레그, 압력 용기를 제작, 평가했다. 평가 결과는, 표 2 및 표 4에 나타낸 바와 같이, 모든 항목에서 양호한 결과가 얻어졌다.As shown in Table 2 and Table 4, an epoxy resin composition, a towpreg, and a pressure vessel were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that “DYHARD (registered trademark)” Fluid 111 was used as component [B] and the other compositions were changed. As a result of the evaluation, good results were obtained in all items, as shown in Table 2 and Table 4.
(실시예 14)(Example 14)
표 2에 나타낸 바와 같이, 성분 [B]로서, “DYHARD(등록상표)” Fluid 111을 이용하고, 성분 [C]로서, “AEROSIL(등록상표)” 300을 이용한 것 이외는, 실시예 1과 같은 방법으로, 에폭시 수지 조성물, 토우프레그, 압력 용기를 제작, 평가했다. 평가 결과는, 표 2에 나타낸 바와 같이, 모든 항목에서 양호한 결과가 얻어졌다.An epoxy resin composition, a towpreg, and a pressure vessel were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that “DYHARD (registered trademark)” Fluid 111 was used as component [B] and “AEROSIL (registered trademark)” 300 was used as component [C], as shown in Table 2. As a result of the evaluation, good results were obtained in all items.
(실시예 15)(Example 15)
표 2 및 표 4에 나타낸 바와 같이, 성분 [B]로서, “KAYAHARD(등록상표)”MCD를 이용하고, 경화 촉진제로서 “U-CAT(등록상표)” SA 102를 이용하고, 그 외 조성을 변경한 것 이외는, 실시예 1과 같은 방법으로, 에폭시 수지 조성물, 토우프레그, 압력 용기를 제작, 평가했다. 평가 결과는, 표 2 및 표 4에 나타낸 바와 같이, 모든 항목에서 양호한 결과가 얻어졌다.As shown in Table 2 and Table 4, an epoxy resin composition, a toepreg, and a pressure vessel were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that “KAYAHARD (registered trademark)” MCD was used as component [B], “U-CAT (registered trademark)” SA 102 was used as a curing accelerator, and other compositions were changed. As a result of the evaluation, good results were obtained in all items, as shown in Table 2 and Table 4.
(실시예 16)(Example 16)
표 2 및 표 4에 나타낸 바와 같이, 성분 [B]로서, Accelerator DY 9577을 이용하고, 그 외 조성을 변경한 것 이외는, 실시예 1과 같은 방법으로, 에폭시 수지 조성물, 토우프레그, 압력 용기를 제작, 평가했다. 평가 결과는, 표 2 및 표 4에 나타낸 바와 같이, 모든 항목에서 양호한 결과가 얻어졌다.As shown in Table 2 and Table 4, an epoxy resin composition, a towpreg, and a pressure vessel were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that Accelerator DY 9577 was used as component [B] and the other compositions were changed. As a result of the evaluation, good results were obtained in all items, as shown in Table 2 and Table 4.
(실시예 17)(Example 17)
표 3에 나타낸 바와 같이, 성분 [C1]로서, “AEROSIL(등록상표)” RY200S를 “AEROSIL(등록상표)” R805로 변경한 것 이외는 실시예 1과 같은 방법으로, 에폭시 수지 조성물, 토우프레그, 압력 용기를 제작, 평가했다. 그 결과, η0.1이 110Pa·s이며, 성분 [A] ∼ [C1]을 혼합한 직후에 제작한 토우프레그 보빈에서는, 보빈의 흘러내림 현상은 생기지 않았다. 다음으로, 성분 [A], [C1]을 혼합한 4일 후에 성분 [B]를 혼합하여 조제한 에폭시 수지 조성물을 평가한 바, TI4가 38(TI0=41)이며, 에폭시 수지 조성물의 요변성의 경시적인 감쇠가 억제되고 있었다. 이 수지를 이용하여 토우프레그를 제작, 평가한 바, 흘러내림 현상은 생기지 않고, 확폭성도 양호했다.As shown in Table 3, an epoxy resin composition, a towpreg, and a pressure vessel were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that “AEROSIL (registered trademark)” RY200S was changed to “AEROSIL (registered trademark)” R805 as the component [C1]. As a result, η 0.1 was 110 Pa s, and in the towpreg bobbin produced immediately after mixing components [A] to [C1], no bobbin flow-down phenomenon occurred. Next, an epoxy resin composition prepared by mixing component [B] 4 days after mixing components [A] and [C1] was evaluated, and TI 4 was 38 (TI 0 = 41), and the temporal attenuation of the thixotropy of the epoxy resin composition was suppressed. A towpreg was produced and evaluated using this resin, and no flow-down phenomenon occurred and the expandability was also good.
(실시예 18)(Example 18)
표 3에 나타낸 바와 같이, 성분 [C1]로서, “AEROSIL(등록상표)” RY200S를 “AEROSIL(등록상표)” R812로 변경한 것 이외는 실시예 1과 같은 방법으로, 에폭시 수지 조성물, 토우프레그, 압력 용기를 제작, 평가했다. 그 결과, η0.1이 145Pa·s이며, 성분 [A] ∼ [C1]을 혼합한 직후에 제작한 토우프레그 보빈에서는, 토우프레그 보빈의 흘러내림 현상은 생기지 않았다.As shown in Table 3, an epoxy resin composition, a towpreg, and a pressure vessel were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that “AEROSIL (registered trademark)” RY200S was changed to “AEROSIL (registered trademark)” R812 as the component [C1]. As a result, η 0.1 was 145 Pa·s, and in the towpreg bobbin produced immediately after mixing components [A] to [C1], no flowing-down phenomenon occurred in the towpreg bobbin.
다음으로, 성분 [A], [C1]을 혼합한 4일 후에 성분 [B]를 혼합하여 조제한 에폭시 수지 조성물을 평가한 바, TI4가 32(TI0=45)이며, 에폭시 수지 조성물의 요변성의 경시적인 감쇠가 생기고 있었다. 이 수지를 이용하여 토우프레그를 제작, 평가한 바, 흘러내림 현상의 평가는 A로부터 B로 변화했다. “AEROSIL(등록상표)” R812는, “AEROSIL(등록상표)” RY200S 및 “AEROSIL(등록상표)” R805와 비교하여 요변성 부여제의 표면에 결합해 있는 소수성 관능기의 탄소수가 적어, 에폭시 수지 조성물의 요변성의 경시적인 감쇠를 억제하는 효과가 작은 것을 알 수 있다.Next, when the epoxy resin composition prepared by mixing component [B] 4 days after mixing components [A] and [C1] was evaluated, TI 4 was 32 (TI 0 = 45), and the thixotropy of the epoxy resin composition was attenuated over time. When a towpreg was produced using this resin and evaluated, the evaluation of the flowing-down phenomenon changed from A to B. It can be seen that “AEROSIL (registered trademark)” R812 has a smaller carbon number of hydrophobic functional groups bonded to the surface of the thixotropy-imparting agent than “AEROSIL (registered trademark)” RY200S and “AEROSIL (registered trademark)” R805, and thus the effect of suppressing the thixotropy of the epoxy resin composition is small.
(실시예 19)(Example 19)
표 5에 나타낸 바와 같이, 성분 [A]로서, 글리시딜아민형 에폭시 수지를 포함하도록 조성을 변경한 것 이외는, 실시예 1과 같은 방법으로, 에폭시 수지 조성물, 토우프레그, 압력 용기를 제작, 평가했다. 평가 결과는, 표 5에 나타낸 바와 같이, 모든 항목에서 양호한 결과가 얻어졌다.As shown in Table 5, an epoxy resin composition, a towpreg, and a pressure vessel were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the composition was changed to include a glycidylamine type epoxy resin as component [A]. As a result of the evaluation, good results were obtained in all items, as shown in Table 5.
(실시예 20 ∼ 23)(Examples 20 to 23)
표 5에 나타낸 바와 같이, 성분 [D]로서, 코어 쉘 고무 입자를 포함하도록 조성을 변경한 것 이외는, 실시예 1과 같은 방법으로, 에폭시 수지 조성물, 토우프레그, 압력 용기를 제작, 평가했다. 평가 결과는, 표 5에 나타낸 바와 같이, 모든 항목에서 양호하며, 성분 [D]를 포함하는 이들 조성에서는, 수지 경화물의 굽힘 파괴 신도가 우수한 것을 알 수 있다.As shown in Table 5, an epoxy resin composition, a towpreg, and a pressure vessel were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the composition was changed to include core-shell rubber particles as component [D]. As shown in Table 5, the evaluation results were good in all items, and it could be seen that these compositions including component [D] had excellent flexural fracture elongation of the cured resin product.
(실시예 24 ∼ 26)(Examples 24 to 26)
표 5에 나타낸 바와 같이, 성분 [D]로서, 액상 고무인 말단 카르복시기 변성 부타디엔니트릴 고무를 포함하도록 조성을 변경한 것 이외는, 실시예 1과 같은 방법으로, 에폭시 수지 조성물, 토우프레그, 압력 용기를 제작, 평가했다. 평가 결과는, 표 5에 나타낸 바와 같이, 모든 항목에서 양호하며, 성분 [D]를 포함하는 이들 조성에서는, 수지 경화물의 굽힘 파괴 신도가 우수한 것을 알 수 있다. 그러나, 액상 고무를 이용했을 경우는, 코어 쉘 고무 입자를 이용했을 경우와 비교하여, 틱소트로피 인덱스가 작아지는 경향이 보였다.An epoxy resin composition, a towpreg, and a pressure vessel were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the composition was changed to include a terminal carboxyl group-modified butadiene nitrile rubber, which is a liquid rubber, as component [D], as shown in Table 5. The evaluation results are good in all items, as shown in Table 5, and it can be seen that the bending fracture elongation of the cured resin product is excellent in these compositions including component [D]. However, when liquid rubber was used, the thixotropy index tended to be smaller than when core-shell rubber particles were used.
(실시예 27)(Example 27)
표 7에 나타낸 바와 같이, 성분 [C]인 “AEROSIL(등록상표)” RY200S를 “AEROSIL(등록상표)” 300으로 변경하고, 그 함유량을 변경한 것 이외는, 실시예 1과 같은 방법으로, 에폭시 수지 조성물, 토우프레그, 압력 용기를 제작, 평가했다. 평가 결과는, η0.1, η10, TI0, η40, 증점 배율, 확폭성에서 양호한 결과가 얻어졌다. 그러나, 성분 [A], [C]를 혼합한 4일 후에 성분 [B]를 혼합하여 조제한 에폭시 수지 조성물을 평가한 바, TI4가 1.0(TI0=2.0)이며, 에폭시 수지 조성물의 요변성의 경시적인 감쇠가 생겨, 흘러내림 현상의 평가는 B로부터 C로 변화했다. “AEROSIL(등록상표)” 300은 친수성 요변성 부여제이기 때문에, 에폭시 수지 조성물의 요변성의 경시적인 감쇠를 억제할 수 없어, 흘러내림 현상이 생긴 것을 알 수 있다. 본 실시예는, 조건 (X)를 충족시키지만, 조건 (Y)를 충족시키지 않는 실시예이며, 조건 (Y)의 효과의 설명에 있어서는 충분한 효과를 나타내지 않는 예로서 취급된다.As shown in Table 7, an epoxy resin composition, a towpreg, and a pressure vessel were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that “AEROSIL (registered trademark)” RY200S, which is component [C], was changed to “AEROSIL (registered trademark)” 300 and that its content was changed. As a result of the evaluation, good results were obtained in η 0.1 , η 10 , TI 0 , η 40 , thickening ratio, and expandability. However, when an epoxy resin composition prepared by mixing component [B] 4 days after mixing components [A] and [C] was evaluated, TI 4 was 1.0 (TI 0 = 2.0), and the thixotropy of the epoxy resin composition decreased over time, so that the evaluation of the flowing phenomenon changed from B to C. Since “AEROSIL (registered trademark)” 300 is a hydrophilic thixotropic agent, it is understood that the epoxy resin composition cannot suppress the gradual decrease in thixotropy, resulting in the occurrence of a flowing phenomenon. This example satisfies condition (X) but does not satisfy condition (Y), and is treated as an example that does not exhibit a sufficient effect in explaining the effect of condition (Y).
(비교예 1)(Comparative Example 1)
표 6에 나타낸 바와 같이, 성분 [C]를 이용하지 않고, 3개 롤에 의한 혼련을 행하지 않았던 것 외, 그 외 조성을 변경한 것 이외는, 실시예 1과 같은 방법으로, 에폭시 수지 조성물, 토우프레그, 압력 용기를 제작, 평가했다. 평가 결과는, 표 6에 나타낸 바와 같이, η0.1이 낮아, 흘러내림 현상, 및 감김 체결 현상이 생겼다.An epoxy resin composition, a towpreg, and a pressure vessel were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the composition was changed except that component [C] was not used, mixing by three rolls was not performed, and other changes were made, as shown in Table 6. As a result of the evaluation, as shown in Table 6, η 0.1 was low, and a flowing phenomenon and a winding phenomenon occurred.
(비교예 2)(Comparative Example 2)
표 6에 나타낸 바와 같이, 성분 [C]인 “AEROSIL(등록상표)” RY200S의 함유량을 변경한 것 이외는, 실시예 1과 같은 방법으로, 에폭시 수지 조성물, 토우프레그, 압력 용기를 제작, 평가했다. 평가 결과는, 표 6에 나타낸 바와 같이, η0.1이 25Pa·s, 또한, η0.1/η10이 1.2로 낮아, 흘러내림 현상, 및 감김 체결 현상이 생겼다.As shown in Table 6, an epoxy resin composition, a towpreg, and a pressure vessel were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the content of “AEROSIL (registered trademark)” RY200S, which is the component [C], was changed. As a result of the evaluation, as shown in Table 6, η 0.1 was 25 Pa·s and η 0.1 / η 10 was low at 1.2, resulting in a flowing phenomenon and a coiling phenomenon.
(비교예 3)(Comparative Example 3)
표 6에 나타낸 바와 같이, 성분 [C]인 “AEROSIL(등록상표)” RY200S의 함유량을 변경하고, 그 외 조성을 변경한 것 이외는, 실시예 1과 같은 방법으로, 에폭시 수지 조성물, 토우프레그, 압력 용기를 제작, 평가했다. 평가 결과는, 표 6에 나타낸 바와 같이, η0.1/η10이 1.7이면서, η0.1이 32Pa·s로 낮아, 흘러내림 현상, 및 감김 체결 현상이 생겼다.As shown in Table 6, an epoxy resin composition, a towpreg, and a pressure vessel were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the content of “AEROSIL (registered trademark)” RY200S, which is component [C], was changed and other compositions were changed. As a result of the evaluation, as shown in Table 6, while η 0.1 /η 10 was 1.7, η 0.1 was low at 32 Pa·s, resulting in a flowing phenomenon and a coiling phenomenon.
(비교예 4)(Comparative Example 4)
표 6에 나타낸 바와 같이, 성분 [C]인 “AEROSIL(등록상표)” RY200S의 함유량을 변경하고, 그 외 조성을 변경한 것 이외는, 실시예 1과 같은 방법으로, 에폭시 수지 조성물, 토우프레그, 압력 용기를 제작, 평가했다. 평가 결과는, 표 6에 나타낸 바와 같이, η0.1이 500Pa·s로 높기 때문에, 토우프레그 제조 장치에서 에폭시 수지 조성물의 송액을 할 수 없어, 토우프레그를 제작할 수 없었다.As shown in Table 6, an epoxy resin composition, a toe prreg, and a pressure vessel were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the content of “AEROSIL (registered trademark)” RY200S, which is component [C], was changed and other compositions were changed. As a result of the evaluation, as shown in Table 6, since η 0.1 was as high as 500 Pa·s, the epoxy resin composition could not be sent from the toe prreg production device, and thus the toe prreg could not be produced.
(비교예 5)(Comparative Example 5)
표 6에 나타낸 바와 같이, 성분 [C]를 이용하지 않고, 첨가제인 “비닐렉(등록상표)” K를 이용하고, 3개 롤에 의한 혼련을 행하지 않았던 것 외, 그 외 조성을 변경한 것 이외는, 실시예 1과 같은 방법으로, 에폭시 수지 조성물, 토우프레그, 압력 용기를 제작, 평가했다. 평가 결과는, 표 6에 나타낸 바와 같이, 성분 [C]를 포함하지 않기 때문에 η0.1이 88Pa·s로 높음에도 불구하고, 흘러내림 현상 및 감김 체결 현상이 생겼다.An epoxy resin composition, a towpreg, and a pressure vessel were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the component [C] was not used, the additive “Vinylec (registered trademark)” K was used, mixing by three rolls was not performed, and other changes to the composition were made, as shown in Table 6. As a result of the evaluation, as shown in Table 6, although η 0.1 was high at 88 Pa s because component [C] was not included, a flowing phenomenon and a coiling phenomenon occurred.
(비교예 6)(Comparative Example 6)
표 6에 나타낸 바와 같이, 에폭시 수지 경화제로서 “jER 큐어(등록상표)” DICY7을 이용하고, 경화 촉진제로서 DCMU99를 이용한 것 이외는, 실시예 1과 같은 방법으로, 에폭시 수지 조성물, 토우프레그, 압력 용기를 제작, 평가했다. 평가 결과는, 표 6에 나타낸 바와 같이, η0.1이 5.7Pa·s, 또한, η0.1/η10이 1.0으로 낮지만, 흘러내림 현상, 및 감김 체결 현상이 생기지 않았다. 그러나, 확폭성은 C 평가이며, “jER 큐어(등록상표)” DICY7과 같은, 성분 [A]에 상용하고 있지 않은, 고형의 에폭시 수지 경화제를 이용했을 경우에는 토우프레그의 확폭성이 불충분해지는 것을 알 수 있다.As shown in Table 6, an epoxy resin composition, a toepreg, and a pressure vessel were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that “jER Cure (registered trademark)” DICY7 was used as an epoxy resin curing agent and DCMU99 was used as a curing accelerator. As a result of the evaluation, as shown in Table 6, although η 0.1 was 5.7 Pa s and η 0.1 / η 10 was low at 1.0, no flowing-down phenomenon or winding phenomenon occurred. However, the expandability was evaluated as C, and it can be seen that when a solid epoxy resin curing agent, such as “jER Cure (registered trademark)” DICY7, which is not commonly used in component [A], was used, the expandability of the toepreg became insufficient.
(비교예 7 ∼ 8)(Comparative examples 7 to 8)
표 7에 나타낸 바와 같이, 성분 [C1]을 이용하지 않고, 3개 롤에 의한 혼련을 행하지 않았던 것 외, 그 외 조성을 변경한 것 이외는, 실시예 1과 같은 방법으로, 에폭시 수지 조성물, 토우프레그, 압력 용기를 제작, 평가했다. 평가 결과는, 표 7에 나타낸 바와 같이, η0.1이 낮아, 흘러내림 현상이 생겼다.An epoxy resin composition, a towpreg, and a pressure vessel were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the composition was changed except that the component [C1] was not used, mixing was not performed with three rolls, and other changes were made, as shown in Table 7. As a result of the evaluation, as shown in Table 7, η 0.1 was low, and a flowing phenomenon occurred.
(비교예 9)(Comparative Example 9)
표 7에 나타낸 바와 같이, 성분 [C1]인 “AEROSIL(등록상표)” RY200S의 함유량과 그 외 조성을 변경한 것 이외는, 실시예 1과 같은 방법으로, 에폭시 수지 조성물, 토우프레그, 압력 용기를 제작, 평가했다. 평가 결과는, 표 7에 나타낸 바와 같이, η0.1이 24Pa·s로 낮아, 흘러내림 현상이 생겼다.As shown in Table 7, an epoxy resin composition, a towpreg, and a pressure vessel were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the content of “AEROSIL (registered trademark)” RY200S, which is a component [C1], and other compositions were changed. As a result of the evaluation, as shown in Table 7, η 0.1 was low at 24 Pa·s, and a flowing phenomenon occurred.
(비교예 10)(Comparative Example 10)
표 7에 나타낸 바와 같이, 성분 [C1]인 “AEROSIL(등록상표)” RY200S의 함유량을 변경한 것 이외는, 실시예 1과 같은 방법으로, 에폭시 수지 조성물, 토우프레그, 압력 용기를 제작, 평가했다. 평가 결과는, 표 7에 나타낸 바와 같이, η0.1이 776Pa·s로 높아져, 토우프레그 제조 장치에서 에폭시 수지 조성물의 송액 불량이 생겨, 토우프레그를 제작할 수 없었다.As shown in Table 7, an epoxy resin composition, a toe prreg, and a pressure vessel were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the content of “AEROSIL (registered trademark)” RY200S, which is the component [C1], was changed. As a result of the evaluation, as shown in Table 7, η 0.1 increased to 776 Pa·s, resulting in poor liquid transfer of the epoxy resin composition in the toe prreg production device, and making it impossible to produce the toe prreg.
(비교예 11)(Comparative Example 11)
표 7에 나타낸 바와 같이, 성분 [C1]을 이용하지 않고, 3개 롤에 의한 혼련을 행하지 않았던 것 외, 첨가제로서 “에스렉”(등록상표) KS를 이용하고, 그 외 조성을 변경한 것 이외는, 실시예 1과 같은 방법으로, 에폭시 수지 조성물을 제작, 평가했다. 그 결과, 40℃ 점도가 49Pa·s로 높아, 토우프레그의 제조 공정에 의해 40℃에서의 송액을 할 수 없었다. 60℃까지 가온한 바, 송액이 가능했지만, 에폭시 수지 조성물의 증점이 빨라, 토우프레그의 생산성이 저하했다. 또한, 얻어진 토우프레그의 흘러내림 현상을 평가한 결과, 성분 [C1]을 포함하지 않기 때문에 η0.1이 236Pa·s로 높음에도 불구하고, 흘러내림 현상이 생겼다.As shown in Table 7, an epoxy resin composition was produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the component [C1] was not used, mixing by three rolls was not performed, “Slex” (registered trademark) KS was used as an additive, and the other compositions were changed. As a result, the viscosity at 40°C was as high as 49 Pa·s, and liquid feeding at 40°C was not possible due to the manufacturing process of the toepreg. When heated to 60°C, liquid feeding was possible, but the viscosity of the epoxy resin composition was rapid, and the productivity of the toepreg decreased. In addition, when the flow phenomenon of the obtained toepreg was evaluated, a flow phenomenon occurred despite the fact that η 0.1 was as high as 236 Pa·s because it did not contain component [C1].
(비교예 12)(Comparative Example 12)
표 7에 나타낸 바와 같이, 에폭시 수지 경화제로서 “jER 큐어(등록상표)” DICY7을 이용하고, 경화 촉진제로서 DCMU99를 이용하고, 그 외 조성을 변경한 것 이외는, 실시예 1과 같은 방법으로, 에폭시 수지 조성물, 토우프레그, 압력 용기를 제작, 평가했다. 그 결과, η0.1이 24Pa·s, 또한, η0.1/η10이 1.0으로 낮지만, 흘러내림 현상은 생기지 않았다. 그러나, 확폭성은 C 평가이며, “jER 큐어(등록상표)” DICY7과 같은, 성분 [A]에 상용하고 있지 않은, 고형의 에폭시 수지 경화제를 이용했을 경우에는 토우프레그의 확폭성이 불충분해지는 것을 알 수 있다.As shown in Table 7, an epoxy resin composition, a toepreg, and a pressure vessel were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that “jER Cure (registered trademark)” DICY7 was used as an epoxy resin curing agent, DCMU99 was used as a curing accelerator, and other compositions were changed. As a result, although η 0.1 was 24 Pa s and η 0.1 / η 10 was low at 1.0, no flow phenomenon occurred. However, the expandability was evaluated as C, and it can be seen that the expandability of the toepreg became insufficient when a solid epoxy resin curing agent, such as “jER Cure (registered trademark)” DICY7, which is not commonly used in component [A], was used.
[표 1][Table 1]
[표 2][Table 2]
[표 3][Table 3]
[표 4][Table 4]
[표 5][Table 5]
[표 6][Table 6]
[표 7][Table 7]
1: 토우프레그
2: 지관1: Toe Frere
2: Branch
Claims (10)
[A] 에폭시 수지
[B] [A]에 상용하고 있는 에폭시 수지 경화제
(Ⅰ) (ⅰ) 성분 [A], [B] 및 하기 성분 [C], 또는, (ⅱ) 성분 [A], [B] 및 하기 성분 [C1]을 포함하는 상기 에폭시 수지 조성물을 조제한 직후에, 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 0.1㎐로 측정한 복소 전단 점도(η0.1)가 40 ∼ 300Pa·s이다.
(X) (ⅰ) 성분 [A], [B] 및 하기 성분 [C]를 포함하며, 또한, 조건 (Ⅱ) 및 (Ⅲ)을 충족시킨다.
[C] 요변성 부여제
(Ⅱ) 성분 [A], [B] 및 [C]를 포함하는 상기 에폭시 수지 조성물을 조제한 직후에, 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 10㎐로 측정한 복소 전단 점도(η10)가 50Pa·s 이하이다.
(Ⅲ) 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 0.1㎐로 측정한 복소 전단 점도(η0.1)의, 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 10㎐로 측정한 복소 전단 점도(η10)에 대한 비(η0.1/η10)가 1.5 이상이다.
(Y) (ⅱ) 성분 [A], [B] 및 하기 성분 [C1]을 포함하며, 또한, 조건 (Ⅳ) 및 (Ⅴ)를 충족시킨다.
[C1] 소수성(疎水性) 요변성 부여제
(Ⅳ) 성분 [A], [C1]을 포함하는 주제(主劑)를 조제한 4일 후에 성분 [B]를 혼합하여 조제한 에폭시 수지 조성물의 틱소트로피 인덱스(TI4=η'0.1/η'10)가 1.5 이상이다.(여기에서, η'0.1은, 성분 [A], [C1]을 포함하는 주제를 조제한 4일 후에 성분 [B]를 혼합하고, 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 0.1㎐로 측정한 복소 전단 점도이며, η'10은, 성분 [A], [C1]을 포함하는 주제를 조제한 4일 후에 성분 [B]를 혼합하고, 평행 평판 진동 레오 미터를 이용하여, 25℃, 주파수 10㎐로 측정한 복소 전단 점도이다.)
(Ⅴ) 성분 [C1]의 함유량이, 성분 [A] 100질량부에 대하여 1.0 ∼ 7.0질량부이다.A towpreg comprising an epoxy resin composition comprising the following components [A] and [B], and further satisfying condition (Ⅰ) and further satisfying either condition (X) or (Y) by impregnating a bundle of reinforcing fibers.
[A] Epoxy resin
[B] Epoxy resin hardener used in [A]
(Ⅰ) Immediately after preparing the epoxy resin composition comprising (i) components [A], [B] and the following component [C], or (ii) components [A], [B] and the following component [C1], the complex shear viscosity (η 0.1 ) measured at 25°C and a frequency of 0.1 Hz using a parallel plate vibration rheometer is 40 to 300 Pa s.
(X) (ⅰ) Contains components [A], [B] and the following component [C], and also satisfies conditions (Ⅱ) and (Ⅲ).
[C] Transition agent
(Ⅱ) Immediately after preparing the epoxy resin composition containing components [A], [B], and [C], the complex shear viscosity (η 10 ) measured at 25°C and a frequency of 10 Hz using a parallel plate vibration rheometer is 50 Pa·s or less.
(Ⅲ) The ratio (η 0.1 / η 10 ) of the complex shear viscosity (η 0.1 ) measured at 25°C and a frequency of 0.1 Hz using a parallel plate oscillation rheometer to the complex shear viscosity (η 10 ) measured at 25°C and a frequency of 10 Hz using a parallel plate oscillation rheometer is 1.5 or more.
(Y) (ⅱ) Contains components [A], [B] and the following component [C1], and also satisfies conditions (Ⅳ) and (Ⅴ).
[C1] Hydrophobic thixotropic agent
(Ⅳ) The thixotropy index (TI 4 = η' 0.1 / η' 10 ) of an epoxy resin composition prepared by mixing component [B] 4 days after preparing a main agent containing components [A] and [C1] is 1.5 or more. (Here, η' 0.1 is the complex shear viscosity measured at 25°C and a frequency of 0.1 Hz using a parallel plate oscillation rheometer, after mixing component [B] 4 days after preparing a main agent containing components [A] and [C1], and η' 10 is the complex shear viscosity measured at 25°C and a frequency of 10 Hz using a parallel plate oscillation rheometer, after mixing component [B] 4 days after preparing a main agent containing components [A] and [C1].)
(Ⅴ) The content of component [C1] is 1.0 to 7.0 parts by mass per 100 parts by mass of component [A].
상기 에폭시 수지 조성물이 조건 (X)를 충족시키고, 성분 [C]로서, 벤토나이트, 미립자상 실리카 및 아마이드 왁스로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1개를 포함하는, 토우프레그.In the first paragraph,
A towpreg, wherein the epoxy resin composition satisfies condition (X) and comprises, as component [C], at least one selected from the group consisting of bentonite, particulate silica, and amide wax.
성분 [C]로서, 소수성 미립자상 실리카를 포함하는, 토우프레그.In the second paragraph,
A toupreme comprising hydrophobic particulate silica as component [C].
상기 에폭시 수지 조성물이 조건 (X)를 충족시키고, 성분 [C]의 함유량이, 에폭시 수지 [A] 100질량부에 대하여 1.0 ∼ 20질량부인, 토우프레그.In any one of claims 1 to 3,
A toupreme, wherein the epoxy resin composition satisfies condition (X) and the content of component [C] is 1.0 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin [A].
상기 에폭시 수지 조성물이 조건 (Y)를 충족시키고, 또한, 에폭시 수지 조성물이 조건 (Ⅵ)을 충족시키는, 토우프레그.
(Ⅵ) 성분 [A], [B] 및 성분 [C1]을 포함하는 에폭시 수지 조성물을 조제한 직후에, E형 점도계를 이용하여 측정한 40℃에서의 점도가 40Pa·s 이하이다.In the first paragraph,
A toupreme, wherein the epoxy resin composition satisfies condition (Y) and further, the epoxy resin composition satisfies condition (Ⅵ).
(Ⅵ) Immediately after preparing an epoxy resin composition containing components [A], [B], and [C1], the viscosity at 40°C measured using an E-type viscometer is 40 Pa·s or less.
상기 에폭시 수지 조성물이 조건 (Y)를 충족시키고, 성분 [C1]이, 탄소 원자를 4개 이상 포함하는 소수성 관능기를 요변성 부여제 표면의 반응성 관능기에 결합시킨 소수성 요변성 부여제인, 토우프레그.In paragraph 1 or paragraph 5,
A toupreme, wherein the above epoxy resin composition satisfies condition (Y), and the component [C1] is a hydrophobic thixotropic agent in which a hydrophobic functional group containing 4 or more carbon atoms is bonded to a reactive functional group on the surface of the thixotropic agent.
상기 에폭시 수지 조성물이 조건 (Y)를 충족시키고, 성분 [C1]이, 미립자상 실리카인 토우프레그.In paragraph 1 or paragraph 5,
A toupreme wherein the above epoxy resin composition satisfies condition (Y) and the component [C1] is particulate silica.
성분 [B]로서, 25℃에서 액상(液狀)의 방향족 아민을 포함하는, 토우프레그.In any one of claims 1 to 3,
A toupreme comprising, as component [B], an aromatic amine in a liquid state at 25°C.
성분 [A]로서, 글리시딜아민형 에폭시 수지를 포함하는, 토우프레그.In any one of claims 1 to 3,
A toupreme comprising a glycidylamine type epoxy resin as component [A].
성분 [D]로서, 코어 쉘 고무 및 액상 고무 중 어느 하나 이상을 포함하는, 토우프레그.In any one of claims 1 to 3,
A towpreg comprising at least one of core shell rubber and liquid rubber as component [D].
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