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公開番号2024066308
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-15
出願番号2022175811
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、強化繊維が、繊維軸に対して垂直方向で計測したときに、20GPa以下の圧縮弾性率を有し、熱硬化性樹脂組成物が、エポキシ樹脂を含み、かつ、熱硬化性樹脂組成物は、130℃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。
【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、
前記強化繊維が、繊維軸に対して垂直方向で計測したときに、20GPa以下の圧縮弾性率を有し、
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℃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 770 文字)【請求項2】
前記圧縮弾性率が、10GPa~20GPaである、請求項1に記載のプリプレグ。
【請求項3】
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4】
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5】
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6】
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7】
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8】
請求項7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9】
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、
前記強化繊維が、繊維軸に対して垂直方向で計測したときに、20GPa以下の圧縮弾性率を有し、
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℃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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
(【0011】以降は省略されています)

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