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公開番号2024066304
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-15
出願番号2022175803
出願日2022-11-01
発明の名称圧力容器のためのプリプレグ
出願人帝人株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類C08J 5/24 20060101AFI20240508BHJP(有機高分子化合物;その製造または化学的加工;それに基づく組成物)
要約【課題】向上した機械的特性を有する繊維強化複合材料をもたらすことができるプリプレグを提供する。
【解決手段】強化繊維と熱硬化性樹脂組成物とを含み、強化繊維の単繊維径が、8.0μm未満であり、強化繊維の繊維表面における酸素原子と炭素原子との比(O/C比)が、0.16以上であり、強化繊維が(O/C比)≧0.10×(単繊維径(μm))-0.49の関係式を満たし、熱硬化性樹脂組成物が、エポキシ樹脂を含み、熱硬化性樹脂組成物は、130℃の温度で1時間にわたって硬化させて計測したときに、2.9GPa～3.1GPaの曲げ弾性率、及び15%超の曲げ破断伸度を有する、プリプレグ。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
強化繊維と熱硬化性樹脂組成物とを含み、
前記強化繊維の単繊維径が、８．０μｍ未満であり、
前記強化繊維の繊維表面における酸素原子と炭素原子との比（Ｏ／Ｃ比）が、０．１６以上であり、
前記強化繊維が
（Ｏ／Ｃ比）≧０．１０×（単繊維径（μｍ））－０．４９
の関係式を満たし、
前記熱硬化性樹脂組成物が、エポキシ樹脂を含み、かつ
前記熱硬化性樹脂組成物は、１３０℃の温度で１時間にわたって硬化させて計測したときに、２．９ＧＰａ～３．１ＧＰａの曲げ弾性率、及び１５％超の曲げ破断伸度を示す、
プリプレグ。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
前記単繊維径が、４．５μｍ～６．５μｍである、請求項１に記載のプリプレグ。
【請求項３】
前記Ｏ／Ｃ比が、０．１８～０．２５である、請求項１又は２に記載のプリプレグ。
【請求項４】
前記熱硬化性樹脂組成物が、下記の成分（Ａ）～（Ｄ）を含有する、請求項１又は２に記載のプリプレグ：
（Ａ）二官能のエポキシ樹脂
（Ｂ）三官能以上の脂肪族エポキシ樹脂
（Ｃ）アミン系硬化剤
（Ｄ）硬化促進剤。
【請求項５】
プリプレグ全体に対する前記強化繊維の繊維体積含有率が、４５～８０体積％である、請求項１又は２に記載のプリプレグ。
【請求項６】
圧力容器のための、請求項１又は２に記載のプリプレグ。
【請求項７】
前記強化繊維が、炭素繊維である、請求項１又は２に記載のプリプレグ。
【請求項８】
前記プリプレグが、トウプリプレグである、請求項１又は２に記載のプリプレグ。
【請求項９】
請求項８に記載のトウプリプレグを基材に巻き付けて、中間体を形成すること、及び、
前記中間体を熱硬化処理すること
を含む、
圧力容器の製造方法。
【請求項１０】
プリプレグを製造する方法であって、
強化繊維と熱硬化性樹脂組成物とを提供すること、及び、
前記強化繊維に前記熱硬化性樹脂組成物を含浸させること
を含み、
前記強化繊維の単繊維径が、８．０μｍ未満であり、
前記強化繊維の繊維表面における酸素原子と炭素原子との比（Ｏ／Ｃ比）が、０．１６以上であり、
前記強化繊維が
（Ｏ／Ｃ比）≧０．１０×（単繊維径（μｍ））－０．４９
の関係式を満たし、
前記熱硬化性樹脂組成物が、エポキシ樹脂を含み、かつ
前記熱硬化性樹脂組成物は、１３０℃の温度で１時間にわたって硬化させて計測したときに、２．９ＧＰａ～３．１ＧＰａの曲げ弾性率、及び１５％超の曲げ破断伸度を示す、
方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化繊維及び熱硬化性樹脂組成物を含むプリプレグに関する。特に、本発明は、圧力容器のためのプリプレグ（特にはトウプリプレグ）に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
炭素繊維は、比強度・比弾性率に優れ、軽量であるため、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂の強化繊維として、航空機、自動車、土木建築およびスポーツ用品等の幅広い用途に利用される。例えば、強化繊維としての炭素繊維にエポキシ樹脂などの樹脂を含浸させることによって得られるプリプレグを用いて、繊維強化複合材料を製造することができる。
【０００３】
繊維強化複合材料の用途の１つとして、圧力容器が挙げられる。圧力容器は、大気圧とは異なる特定の圧力で気体や液体を貯蔵するように設計された容器である。近年、燃料電池自動車の普及に伴って、車載用及び水素ステーション用などの目的のために十分な性能を有する圧力容器の開発が進められている。
【０００４】
圧力容器は、例えば、金属又は樹脂製の内枠（ライナー）と、強化繊維としての炭素繊維と樹脂とを含む炭素繊維強化複合材料の外層と、を有する。
【０００５】
このような圧力容器を製造する方法としては、炭素繊維に樹脂を付着させながらライナーに巻き付ける方法の他に、予め樹脂を付着させた炭素繊維（特にはトウプリプレグ）をライナーに巻き付け、その後に熱硬化処理する方法がある。
【０００６】
特許文献１は、特定の組成を有するエポキシ樹脂組成物と強化繊維とを含有するトウプリプレグを開示している。この文献は、トウプリプレグを用いて繊維強化複合材料を製造することを記載しており、この繊維強化複合材料を、燃料電池に使用されるような水素ガスなどを充填する高圧力容器に好適に使用することができるとしている。
【０００７】
特許文献２は、ビスフェノール型エポキシ樹脂（Ａ）、分子内に平均して２つ以上のエポキシ基を有する脂肪族エポキシ樹脂（Ｂ）、ジシアンジアミドまたはその誘導体（Ｃ）、固形の芳香族ウレア化合物（Ｄ）を必須成分とする硬化性樹脂組成物を記載している。この文献は、当該硬化性樹脂組成物に強化繊維を配合してなるトウプリプレグを記載している。
【０００８】
特許文献３は、特定のエポキシ樹脂組成物が強化繊維束に含浸させてなるトウプリプレグを開示している。このエポキシ樹脂組成物は、主成分の化学構造中にヒドロキシ基を有さないエポキシ樹脂、液状芳香族アミン及び強靭化剤を含む。このトウプリプレグは、繊維強化複合材料で構成された中空の容器や円筒の製造に好適に用いられるとしている。
【０００９】
特許文献４に係る発明は、特にフィラメントワインディング法において好適な繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物の硬化方法を提供することを目的としている。この文献は、エポキシ樹脂、特定のウレタン変性エポキシ樹脂、ジシアンジアミド、及び特定の硬化促進剤を必須成分とするエポキシ樹脂組成物と、強化繊維とを含む繊維強化複合材料を記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
国際公開第２０２０／２５０９５７号
特開２０２１－１６１２４２号公報
特開２０２１－１１６４０３号公報
特開２０２１－１６１２３９号公報
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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