JP2013173810A - Resin composition, molding material and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、樹脂組成物、成形材料およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、射出成形時の分散性が良好であり、成形時に発生するガスの少ない成形品を得ることができる樹脂組成物、成形材料およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a resin composition, a molding material, and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a resin composition, a molding material, and a method for producing the same, which can obtain a molded article that has good dispersibility during injection molding and generates less gas during molding.
強化繊維と熱可塑性樹脂からなる樹脂組成物は、軽量で優れた力学特性を有するために、スポーツ用品用途、航空宇宙用途および一般産業用途に広く用いられている。これらの樹脂組成物に使用される強化繊維は、その使用用途によって様々な形態で強化している。これらの強化繊維には、アルミニウム繊維やステンレス繊維などの金属繊維、アラミド繊維やPBO繊維などの有機繊維、およびシリコンカーバイド繊維などの無機繊維や炭素繊維などが使用されているが、比強度、比剛性および軽量性のバランスの観点から炭素繊維が好適であり、その中でもポリアクリロニトリル系炭素繊維が好適に用いられる。 Resin compositions comprising reinforcing fibers and thermoplastic resins are widely used in sports equipment applications, aerospace applications and general industrial applications because they are lightweight and have excellent mechanical properties. The reinforcing fibers used in these resin compositions are reinforced in various forms depending on their usage. These reinforcing fibers include metal fibers such as aluminum fibers and stainless fibers, organic fibers such as aramid fibers and PBO fibers, inorganic fibers such as silicon carbide fibers, and carbon fibers. Carbon fibers are preferred from the viewpoint of the balance between rigidity and lightness, and among them, polyacrylonitrile-based carbon fibers are suitably used.
さらに、連続した強化繊維と熱可塑性樹脂をマトリックスとする成形材料として、熱可塑性のプリプレグ、ヤーン、ガラスマット(GMT)など多種多様な形態が公知である。このような成形材料は、熱可塑性樹脂の特性を活かして成形を容易にし、熱硬化性樹脂のような貯蔵の負荷を必要とせず、また得られる成形品の靭性が高く、リサイクル性に優れるといった特徴がある。とりわけ、ペレット状に加工した成形材料は、射出成形やスタンピング成形などの経済性、生産性に優れた成形法に適用でき、工業材料として有用である。 Further, various forms such as thermoplastic prepregs, yarns, glass mats (GMT) and the like are known as molding materials using a continuous reinforcing fiber and a thermoplastic resin as a matrix. Such a molding material makes use of the properties of the thermoplastic resin to facilitate molding, does not require a storage load like a thermosetting resin, and the resulting molded product has high toughness and excellent recyclability. There are features. In particular, a molding material processed into a pellet can be applied to a molding method having excellent economic efficiency and productivity such as injection molding and stamping molding, and is useful as an industrial material.
しかしながら、成形材料を製造する過程で、連続した強化繊維に熱可塑性樹脂を含浸させるには、経済性、生産性の面で問題があり、それほど広く用いられていないのが現状である。例えば、樹脂の溶融粘度が高いほど強化繊維への含浸は困難とされることはよく知られている。靱性や伸度などの力学特性に優れた熱可塑性樹脂は、とりわけ高分子量体であり、プロセス温度も高温を必要とするため、成形材料を容易に、生産性よく製造することには不向きであった。そこで、含浸の容易さから低分子量化合物を含浸させた複合強化繊維を用いて、熱可塑性樹脂との混練を行う方法が用いられてきた。しかしながら、低分子量化合物は、高分子量化合物に比べて分解しやすく、高温における成形では、成形時にガスが発生しやすくなり、金型汚れが発生し、成形品外観を悪くすることがある。 However, impregnating a continuous reinforcing fiber with a thermoplastic resin in the process of producing a molding material has problems in terms of economy and productivity and is not widely used at present. For example, it is well known that the higher the melt viscosity of the resin, the more difficult it is to impregnate the reinforcing fibers. Thermoplastic resins with excellent mechanical properties such as toughness and elongation are high molecular weight polymers and require high process temperatures, making them unsuitable for producing molding materials easily and with high productivity. It was. Therefore, a method of kneading with a thermoplastic resin using a composite reinforcing fiber impregnated with a low molecular weight compound has been used because of easy impregnation. However, a low molecular weight compound is more easily decomposed than a high molecular weight compound, and in molding at a high temperature, gas is likely to be generated at the time of molding, mold fouling may occur, and the appearance of the molded product may be deteriorated.
特許文献1には、Tgが90℃以下のテルペン樹脂を含有するプロピレン系樹脂組成物に、無機フィラーを含有する樹脂組成物が開示されているが、成形時のガス低減に関することは記載されていない。 Patent Document 1 discloses a resin composition containing an inorganic filler in a propylene-based resin composition containing a terpene resin having a Tg of 90 ° C. or less, but it does not relate to gas reduction during molding. Absent.
また、特許文献2には、スチレン・メチルメタクリレート共重合樹脂が2〜40質量%で、サイジング剤処理された金属被覆炭素繊維チョップドストランドが開示され、それを、スチレン・メチルメタクリレート共重合樹脂を溶剤に溶解させたサイジング剤の溶液中に、金属被覆炭素繊維ストランドを導入し、乾燥することで、得ることが開示されている。得られたチョップドストランドは、ドライブレンド時に繊維がばらけることなく、安定的に成形機に供給でき、かつ成形機内では繊維が容易に分散する性質を合わせ持っている。 Patent Document 2 discloses a metal-coated carbon fiber chopped strand having a styrene / methyl methacrylate copolymer resin content of 2 to 40% by mass and treated with a sizing agent. The styrene / methyl methacrylate copolymer resin is used as a solvent. It has been disclosed that a metal-coated carbon fiber strand is introduced into a solution of a sizing agent dissolved in a solution and dried. The obtained chopped strand has a property that fibers can be stably supplied to the molding machine without being dispersed during dry blending, and the fibers can be easily dispersed in the molding machine.
また、特許文献3には、高弾性率繊維のチョップドファイバーを熱硬化性樹脂の溶液に浸漬してチョップドファイバーに樹脂溶液を含浸させ、含浸されたチョップドファイバーを分離後、これを水媒体中で撹拌して、含浸チョップドファイバーの分散とチョップドファイバーに含浸されている樹脂溶液からの水媒体への脱溶媒を行い、次いで脱溶媒後の樹脂で被覆されているチョップドファイバーを水媒体から分離及び乾燥することにより、高弾性率繊維チョップドファイバーの被覆方法が開示されている。ここで、熱硬化性樹脂としては、ノボラック型フェノール樹脂が用いられている。しかしながら、特許文献1、2いずれも、溶剤に溶解させたサイジング剤を用いていることから、強化繊維束内部に溶剤が残存しやすく、強化繊維束内部のボイドが発生しやすい傾向にあり、乾燥不十分なまま成形材料として用いた場合には、成形時の揮発分が多かったり、成形品内部の欠陥となることが有り、好ましくない。また、十分な乾燥を行うためには、ライン速度を向上することが困難であり、経済性、生産性の面から劣ることがある。
In
かかる状況において、強化繊維への熱可塑性樹脂の含浸性、また射出成形時の発生ガスが少なく、繊維分散が良好であり、かつ射出成形品内部にボイドの少ない樹脂組成物、成形材料、およびその製造方法開発が求められていた。 In such a situation, the resin composition, the molding material, and the impregnation property of the thermoplastic resin into the reinforcing fiber, the amount of gas generated at the time of injection molding is small, the fiber dispersion is good, and there are few voids inside the injection molded product. There was a need to develop manufacturing methods.
本発明は、従来技術が有する問題点に鑑み、射出成形時の繊維分散性が良好であり、かつ射出成形品内部のボイドが少なく、成形時の発生ガスが少ない樹脂組成物、成形材料およびその製造方法を製造することを目的とする。 In view of the problems of the prior art, the present invention provides a resin composition, a molding material, and a resin composition that has good fiber dispersibility at the time of injection molding, less voids inside the injection molded product, and less generated gas at the time of molding. It aims at manufacturing a manufacturing method.
本発明者らは、鋭意検討した結果、上記課題を解決することができる、次の樹脂組成物を発明するに至った。すなわち、成分(A)〜(C)の合計を100重量部として、強化繊維(A)5〜50重量部、エポキシ樹脂(B−1)とテルペン系樹脂(B−2)からなる化合物(B)1〜20重量部、熱可塑性樹脂(C)30〜94重量部からなる樹脂組成物であり、成分(B−1)/成分(B−2)=1/9〜9/1(重量比)の範囲内である樹脂組成物である。 As a result of intensive studies, the present inventors have invented the following resin composition that can solve the above problems. That is, the compound (B) consisting of reinforcing fiber (A) 5 to 50 parts by weight, epoxy resin (B-1) and terpene resin (B-2), with the total of components (A) to (C) being 100 parts by weight. ) 1-20 parts by weight, thermoplastic resin (C) 30-94 parts by weight of resin composition, component (B-1) / component (B-2) = 1 / 9-9 / 1 (weight ratio) ).
また、本発明者らは、鋭意検討した結果、上記課題を解決することができる、次の成形材料を発明するに至った。すなわち、前記成分(A)に前記成分(B)が含浸した複合繊維束(D)に、熱可塑性樹脂(C)が接着されている成形材料である。 In addition, as a result of intensive studies, the present inventors have invented the following molding material that can solve the above-described problems. That is, it is a molding material in which a thermoplastic resin (C) is bonded to a composite fiber bundle (D) in which the component (A) is impregnated with the component (B).
本発明の樹脂組成物により、射出成形時の繊維分散性が良好であり、かつ射出成形品内部のボイドが少なく、射出成形時の発生ガスが少ない樹脂組成物が得られる。本発明の成形材料を用いて射出成形された成形品は、電気・電子機器、OA機器、家電機器、または自動車の部品、内部部材および筐体などの各種部品・部材に極めて有用である。 With the resin composition of the present invention, a resin composition having good fiber dispersibility at the time of injection molding, less voids inside the injection molded product, and less generated gas at the time of injection molding can be obtained. The molded product injection-molded using the molding material of the present invention is extremely useful for various parts and members such as electrical / electronic equipment, OA equipment, home appliances, automobile parts, internal members, and housings.
本発明は、成分(A)〜(C)の合計を100重量部として、強化繊維(A)5〜50重量部、エポキシ樹脂(B−1)とテルペン系樹脂(B−2)からなる化合物(B)1〜20重量部、熱可塑性樹脂(C)30〜94重量部からなる樹脂組成物であり、成分(B−1)/成分(B−2)=1/9〜9/1(重量比)の範囲内である樹脂組成物である。まず、これらの構成要素について説明する。 The present invention relates to a compound comprising reinforcing fiber (A) 5 to 50 parts by weight, epoxy resin (B-1) and terpene resin (B-2), with the total of components (A) to (C) being 100 parts by weight. (B) A resin composition consisting of 1 to 20 parts by weight and 30 to 94 parts by weight of a thermoplastic resin (C). Component (B-1) / Component (B-2) = 1/9 to 9/1 ( It is a resin composition within the range of (weight ratio). First, these components will be described.
本発明に用いられる成分(A)を構成する強化繊維としては、特に限定されないが、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、ボロン繊維、金属繊維などの高強度、高弾性率繊維が使用でき、これらは1種または2種以上を併用してもよい。中でも、PAN系、ピッチ系、レーヨン系などの炭素繊維が力学特性の向上、成形品の軽量化効果の観点から好ましく、得られる成形品の強度と弾性率とのバランスの観点から、PAN系炭素繊維がさらに好ましい。また、導電性を付与する目的では、ニッケルや銅やイッテルビウムなどの金属を被覆した強化繊維を用いることもできる。 The reinforcing fiber constituting the component (A) used in the present invention is not particularly limited, but for example, high strength such as carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, alumina fiber, silicon carbide fiber, boron fiber, metal fiber, High elastic modulus fibers can be used, and these may be used alone or in combination of two or more. Among these, PAN-based, pitch-based and rayon-based carbon fibers are preferable from the viewpoint of improving the mechanical properties and reducing the weight of the molded product, and from the viewpoint of the balance between the strength and elastic modulus of the molded product obtained. More preferred are fibers. For the purpose of imparting conductivity, reinforcing fibers coated with a metal such as nickel, copper, or ytterbium can also be used.
さらに炭素繊維としては、X線光電子分光法により測定される繊維表面の酸素(O)と炭素(C)の原子数の比である表面酸素濃度比[O/C]が0.05〜0.5であるものが好ましく、より好ましくは0.08〜0.4であり、さらに好ましくは0.1〜0.3である。表面酸素濃度比が0.05以上であることにより、炭素繊維表面の官能基量を確保でき、熱可塑性樹脂とより強固な接着を得ることができる。また、表面酸素濃度比の上限には特に制限はないが、炭素繊維の取扱い性、生産性のバランスから一般的に0.5以下とすることが例示できる。 Further, as the carbon fiber, the surface oxygen concentration ratio [O / C], which is the ratio of the number of atoms of oxygen (O) and carbon (C) on the fiber surface measured by X-ray photoelectron spectroscopy, is 0.05-0. 5 is preferable, more preferably 0.08 to 0.4, and still more preferably 0.1 to 0.3. When the surface oxygen concentration ratio is 0.05 or more, the functional group amount on the surface of the carbon fiber can be secured, and a stronger adhesion to the thermoplastic resin can be obtained. Moreover, although there is no restriction | limiting in particular in the upper limit of surface oxygen concentration ratio, Generally it can be illustrated to 0.5 or less from the balance of the handleability of carbon fiber, and productivity.
炭素繊維の表面酸素濃度比は、X線光電子分光法により、次の手順にしたがって求めるものである。まず、溶剤で炭素繊維表面に付着しているサイジング剤などを除去した炭素繊維束を20mmにカットして、銅製の試料支持台に拡げて並べた後、X線源としてA1Kα1、2を用い、試料チャンバー中を1×108Torrに保つ。測定時の帯電に伴うピークの補正値としてC1sの主ピークの運動エネルギー値(K.E.)を1202eVに合わせる。C1sピーク面積をK.E.として1191〜1205eVの範囲で直線のベースラインを引くことにより求める。O1sピーク面積をK.E.として947〜959eVの範囲で直線のベースラインを引くことにより求める。 The surface oxygen concentration ratio of the carbon fiber is determined by X-ray photoelectron spectroscopy according to the following procedure. First, after cutting the carbon fiber bundle from which the sizing agent and the like adhering to the carbon fiber surface with a solvent was cut to 20 mm and spreading and arranging on a copper sample support base, using A1Kα1,2 as the X-ray source, The sample chamber is maintained at 1 × 10 8 Torr. The kinetic energy value (KE) of the main peak of C 1s is adjusted to 1202 eV as a peak correction value associated with charging during measurement. C 1s peak area E. Is obtained by drawing a straight base line in the range of 1191 to 1205 eV. O 1s peak area E. Is obtained by drawing a straight base line in the range of 947 to 959 eV.
ここで、表面酸素濃度比とは、上記O1sピーク面積とC1sピーク面積の比から装置固有の感度補正値を用いて原子数比として算出する。X線光電子分光法装置として、国際電気社製モデルES−200を用いる場合には、感度補正値を1.74とする。 Here, the surface oxygen concentration ratio is calculated as an atomic number ratio from the ratio of the O 1s peak area to the C 1s peak area using a sensitivity correction value unique to the apparatus. When the model ES-200 manufactured by Kokusai Electric Inc. is used as the X-ray photoelectron spectroscopy apparatus, the sensitivity correction value is set to 1.74.
表面酸素濃度比[O/C]を0.05〜0.5に制御する手段としては、特に限定されるものではないが、例えば、電解酸化処理、薬液酸化処理および気相酸化処理などの手法をとることができ、中でも電解酸化処理が好ましい。 The means for controlling the surface oxygen concentration ratio [O / C] to 0.05 to 0.5 is not particularly limited. For example, techniques such as electrolytic oxidation, chemical oxidation, and vapor phase oxidation are used. Among these, electrolytic oxidation treatment is preferable.
また、強化繊維の平均繊維径は特に限定されないが、得られる成形品の力学特性と表面外観の観点から、1〜20μmの範囲内であることが好ましく、3〜15μmの範囲内であることがより好ましい。 The average fiber diameter of the reinforcing fibers is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 to 20 μm and in the range of 3 to 15 μm from the viewpoint of mechanical properties and surface appearance of the obtained molded product. More preferred.
強化繊維束の単繊維数には、特に制限はなく、100〜350,000本の範囲内で使用することができ、とりわけ1,000〜250,000本の範囲内で使用することが好ましい。また、本発明によれば、単繊維数が多い強化繊維束であっても、十分に含浸された複合強化繊維束を得ることができるため、20,000〜100,000本の範囲で使用することが、生産性の観点からも好ましい。 There is no restriction | limiting in particular in the number of single fibers of a reinforced fiber bundle, It can use within the range of 100-350,000, It is preferable to use within the range of 1,000-250,000 especially. Further, according to the present invention, even a reinforcing fiber bundle having a large number of single fibers can be obtained in a range of 20,000 to 100,000 since a sufficiently impregnated composite reinforcing fiber bundle can be obtained. It is also preferable from the viewpoint of productivity.
また、成分(A)はサイジング剤が付与されてなることが、集束性、耐屈曲性や耐擦過性を改良し、高次加工工程において、毛羽、糸切れの発生を抑制でき、いわゆる糊剤、集束剤として高次加工性を向上させることもでき、好ましい。特に、炭素繊維の場合、サイジング剤を付与することで、炭素繊維表面の官能基等の表面特性に適合させて接着性およびコンポジット総合特性を向上させることができる。 In addition, the component (A) is provided with a sizing agent, which improves the bundling property, bending resistance and scratch resistance, and can suppress the occurrence of fluff and yarn breakage in a higher processing step. As a sizing agent, higher workability can be improved, which is preferable. In particular, in the case of carbon fiber, by applying a sizing agent, it is possible to improve the adhesion and composite overall characteristics by adapting to the surface characteristics such as functional groups on the surface of the carbon fiber.
サイジング剤の付着量は、特に限定しないが、強化繊維のみの質量に対して、0.01〜10質量%以下が好ましく、0.05〜5質量%以下がより好ましく、0.1〜2質量%以下付与することがさらに好ましい。0.01質量%未満では接着性向上効果が現れにくく、10質量%を越える付着量では、マトリックス樹脂の物性を低下させることがある。 Although the adhesion amount of a sizing agent is not specifically limited, 0.01-10 mass% or less is preferable with respect to the mass of only a reinforced fiber, 0.05-5 mass% or less is more preferable, 0.1-2 mass % Or less is more preferable. If the amount is less than 0.01% by mass, the effect of improving adhesiveness is hardly exhibited, and if the amount of adhesion exceeds 10% by mass, the physical properties of the matrix resin may be lowered.
さらに、成分(A)にサイジング剤が付与されてなる場合、サイジング剤と成分(B)との質量比が0.001〜0.5/1であることが好ましい。より好ましくは、0.005〜0.1/1であり、さらに好ましくは、0.01〜0.05/1である。各成分を範囲内で用いることで、界面接着性、繊維分散性、機械特性をバランス良く向上することができるため好ましい。 Furthermore, when a sizing agent is provided to the component (A), the mass ratio of the sizing agent to the component (B) is preferably 0.001 to 0.5 / 1. More preferably, it is 0.005-0.1 / 1, More preferably, it is 0.01-0.05 / 1. Use of each component within the range is preferable because the interfacial adhesiveness, fiber dispersibility, and mechanical properties can be improved in a balanced manner.
また、サイジング剤としては、エポキシ樹脂、ポリエチレングリコール、ポリウレタン、ポリエステル、乳化剤あるいは界面活性剤などが挙げられる。また、これらは1種または2種以上を併用してもよい。 Examples of the sizing agent include epoxy resin, polyethylene glycol, polyurethane, polyester, emulsifier, and surfactant. Moreover, these may use together 1 type, or 2 or more types.
また、サイジング剤のエポキシ当量は、成分(B)のエポキシ当量よりも小さいことが好ましい。ここでエポキシ当量が小さいとは、分子量あたりのエポキシ基の数が多いことを示す。サイジング剤のエポキシ当量は、成分(B)のエポキシ当量よりも小さくすることで、界面接着性、繊維分散性、機械特性をバランス良く向上することができる。 Moreover, it is preferable that the epoxy equivalent of a sizing agent is smaller than the epoxy equivalent of a component (B). Here, the small epoxy equivalent means that the number of epoxy groups per molecular weight is large. By making the epoxy equivalent of the sizing agent smaller than the epoxy equivalent of the component (B), the interfacial adhesion, fiber dispersibility, and mechanical properties can be improved in a well-balanced manner.
エポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。中でも、マトリックス樹脂との接着性を発揮しやすい脂肪族エポキシ樹脂が好ましい。通常、エポキシ樹脂はエポキシ基を多数有すると、架橋反応後の架橋密度が高くなるために、靭性の低い構造になりやすい傾向にあり、強化繊維とマトリックス樹脂間に存在させても、もろいために剥離しやすく、繊維強化複合材料の強度発現しないことがある。一方、脂肪族エポキシ樹脂は、柔軟な骨格のため、架橋密度が高くとも靭性の高い構造になりやすい。強化繊維とマトリックス樹脂間に存在させた場合、柔軟で剥離しにくくさせるため、繊維強化複合材料の強度を向上しやすく好ましい。 Examples of the epoxy resin include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, aliphatic epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, and the like. Among these, an aliphatic epoxy resin that easily exhibits adhesiveness with the matrix resin is preferable. In general, when an epoxy resin has a large number of epoxy groups, the crosslinking density after the crosslinking reaction becomes high, and therefore it tends to be a structure with low toughness, and even if it exists between the reinforcing fiber and the matrix resin, it is fragile. It is easy to peel off and the strength of the fiber reinforced composite material may not be expressed. On the other hand, since the aliphatic epoxy resin has a flexible skeleton, it tends to have a high toughness structure even if the crosslinking density is high. When it exists between a reinforced fiber and matrix resin, in order to make it soft and it is hard to peel, it is easy to improve the intensity | strength of a fiber reinforced composite material, and is preferable.
脂肪族エポキシ樹脂の具体例としては、例えば、ジグリシジルエーテル化合物では、エチレングリコールジグリシジルエーテル及び、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル類、プロピレングリコールジグリシジルエーテル及び、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル類、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル類等が挙げられる。また、ポリグリシジルエーテル化合物では、グリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル類、ソルビトールポリグリシジルエーテル類、アラビトールポリグリシジルエーテル類、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル類、トリメチロールプロパングリシジルエーテル類、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル類、脂肪族多価アルコールのポリグリシジルエーテル類等が挙げられる。 Specific examples of the aliphatic epoxy resin include, for example, ethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, 1,4-diglycidyl ether compound, and 1,4- Examples include butanediol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, polytetramethylene glycol diglycidyl ether, and polyalkylene glycol diglycidyl ether. Also, in the polyglycidyl ether compound, glycerol polyglycidyl ether, diglycerol polyglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, sorbitol polyglycidyl ether, arabitol polyglycidyl ether, trimethylolpropane polyglycidyl ether, trimethylolpropane Examples thereof include glycidyl ethers, pentaerythritol polyglycidyl ethers, polyglycidyl ethers of aliphatic polyhydric alcohols, and the like.
脂肪族エポキシ樹脂の中でも、3官能以上の多官能脂肪族エポキシ樹脂を用いるのが良く、さらには、反応性の高いグリシジル基を3個以上有する脂肪族のポリグリシジルエーテル化合物を用いるのがより好ましい。この中でも、さらに好ましくは、グリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールグリシジルエーテル類、ポリプロピレングリコールグリシジルエーテル類が好ましい。脂肪族のポリグリシジルエーテル化合物は、柔軟性、架橋密度、マトリックス樹脂との相溶性のバランスがよく、効果的に接着性を向上させることから好ましい。 Among the aliphatic epoxy resins, it is preferable to use a trifunctional or higher polyfunctional aliphatic epoxy resin, and it is more preferable to use an aliphatic polyglycidyl ether compound having three or more highly reactive glycidyl groups. . Among these, glycerol polyglycidyl ether, diglycerol polyglycidyl ether, polyethylene glycol glycidyl ether, and polypropylene glycol glycidyl ether are more preferable. Aliphatic polyglycidyl ether compounds are preferred because they have a good balance of flexibility, crosslink density, and compatibility with the matrix resin and effectively improve adhesion.
サイジング剤の付与手段としては特に限定されるものではないが、例えばローラーを介してサイジング液に浸漬する方法、サイジング液の付着したローラーに接する方法、サイジング液を霧状にして吹き付ける方法などがある。また、バッチ式、連続式いずれでもよいが、生産性がよくバラツキが小さくできる連続式が好ましい。この際、炭素繊維に対するサイジング剤有効成分の付着量が適正範囲内で均一に付着するように、サイジング液濃度、温度、糸条張力などをコントロールすることが好ましい。また、サイジング剤付与時に炭素繊維を超音波で加振させることはより好ましい。 The means for applying the sizing agent is not particularly limited. For example, there are a method of immersing in a sizing liquid through a roller, a method of contacting a roller to which the sizing liquid is adhered, and a method of spraying the sizing liquid in a mist form. . Moreover, although either a batch type or a continuous type may be sufficient, the continuous type which has good productivity and small variations is preferable. At this time, it is preferable to control the sizing solution concentration, temperature, yarn tension, and the like so that the amount of the sizing agent active ingredient attached to the carbon fiber is uniformly attached within an appropriate range. Moreover, it is more preferable to vibrate the carbon fiber with ultrasonic waves when applying the sizing agent.
乾燥温度と乾燥時間は化合物の付着量によって調整すべきであるが、サイジング剤の付与に用いる溶媒の完全な除去、乾燥に要する時間を短くし、一方、サイジング剤の熱劣化を防止し、サイジング処理された炭素繊維で形成された成分(A)が固くなって束の拡がり性が悪化するのを防止する観点から、乾燥温度は、150℃以上350℃以下であることがこのましく、180℃以上250℃以下であることがより好ましい。 The drying temperature and drying time should be adjusted according to the amount of the compound attached, but the time required for complete removal of the solvent used to apply the sizing agent and drying is shortened, while the thermal deterioration of the sizing agent is prevented, and sizing From the viewpoint of preventing the component (A) formed of the treated carbon fiber from becoming hard and deteriorating the spreadability of the bundle, the drying temperature is preferably 150 ° C. or higher and 350 ° C. or lower. It is more preferable that the temperature is not lower than 250 ° C and not higher than 250 ° C.
サイジング剤に使用する溶媒は、水、メタノール、エタノール、ジメチルホルムアミド、ジメリルアセトアミド、アセトン等が挙げられるが、取扱いが容易で防災の観点から水が好ましい。従って、水に不溶、若しくは難溶の化合物をサイジング剤として用いる場合には、乳化剤、界面活性剤を添加し、水分散して用いるのが良い。具体的には、乳化剤、界面活性剤としては、スチレン−無水マレイン酸共重合体、オレフィン−無水マレイン酸共重合体、ナフタレンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、ポリアクリル酸ソーダ等のアニオン系乳化剤、ポリエチレンイミン、ポリビニルイミダゾリン等のカチオン系乳化剤、ノニルフェノールエチレンオキサイド付加物、ポリビニルアルコール、ポリオキシエチレンエーテルエステル共重合体、ソルビタンエステルエチルオキサイド付加物等のノニオン系乳化剤等を用いることができるが、相互作用の小さいノニオン系乳化剤が多官能化合物の接着性効果を阻害しにくく好ましい。 Examples of the solvent used for the sizing agent include water, methanol, ethanol, dimethylformamide, dimethylallylacetamide, and acetone. Water is preferable from the viewpoint of easy handling and disaster prevention. Accordingly, when a compound insoluble or hardly soluble in water is used as a sizing agent, it is preferable to add an emulsifier and a surfactant and disperse in water. Specifically, as an emulsifier and a surfactant, styrene-maleic anhydride copolymer, olefin-maleic anhydride copolymer, formalin condensate of naphthalene sulfonate, anionic emulsifier such as sodium polyacrylate, Nonionic emulsifiers such as cationic emulsifiers such as polyethyleneimine and polyvinylimidazoline, nonylphenol ethylene oxide adducts, polyvinyl alcohol, polyoxyethylene ether ester copolymers, sorbitan ester ethyl oxide adducts, etc. can be used. A nonionic emulsifier having a small size is preferable because it hardly inhibits the adhesive effect of the polyfunctional compound.
ここで、本発明の樹脂組成物は、成分(A)は、成分(A)〜(C)の合計を100重量部として、5〜50重量部であることが好ましい。より好ましくは10〜40質量部であり、さらに好ましくは、13〜33質量部である。成分(A)が5質量部未満では、得られる成形品の力学特性が不十分となる場合があり、50質量部を超えると成形加工の際に流動性が低下する場合がある。 Here, as for the resin composition of this invention, it is preferable that a component (A) is 5-50 weight part by making the sum total of a component (A)-(C) into 100 weight part. More preferably, it is 10-40 mass parts, More preferably, it is 13-33 mass parts. If the component (A) is less than 5 parts by mass, the mechanical properties of the obtained molded product may be insufficient, and if it exceeds 50 parts by mass, the fluidity may be lowered during the molding process.
本発明に用いられる成分(B)を構成する化合物は、エポキシ樹脂(B−1)とテルペン系樹脂(B−2)を含む成分である。 The compound which comprises the component (B) used for this invention is a component containing an epoxy resin (B-1) and a terpene resin (B-2).
ここでいう、エポキシ樹脂(B−1)とは、グリシジル基を有する化合物である。グリシジル基を有することで、強化繊維と相互作用しやすくなり、含浸時に強化繊維と馴染みやすく、含浸しやすい。また、成形加工時の繊維分散性が良くなる。 The epoxy resin (B-1) here is a compound having a glycidyl group. By having a glycidyl group, it becomes easy to interact with a reinforcing fiber, and it is easy to become familiar with a reinforcing fiber at the time of impregnation and to be easily impregnated. Moreover, the fiber dispersibility at the time of a shaping | molding process becomes good.
またここでいう、エポキシ樹脂(B−1)とは、実質的に硬化剤が含まれておらず、加熱しても、いわゆる三次元架橋による硬化をしないものをいう。 In addition, the epoxy resin (B-1) referred to herein means a resin that does not substantially contain a curing agent and does not cure by so-called three-dimensional crosslinking even when heated.
ここで、グリシジル基を有する化合物としては、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂が挙げられる。 Here, examples of the compound having a glycidyl group include glycidyl ether type epoxy resins, glycidyl ether type epoxy resins, glycidyl ester type epoxy resins, and alicyclic epoxy resins.
グリシジルエーテル型エポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、ハロゲン化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、レゾルシノール型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂等が挙げられる。 The glycidyl ether type epoxy resin includes bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol AD type epoxy resin, halogenated bisphenol A type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, resorcinol type epoxy resin, hydrogenated bisphenol A type. Examples thereof include epoxy resins, aliphatic epoxy resins, phenol novolac type epoxy resins, cresol novolac type epoxy resins, naphthalene type epoxy resins, biphenyl type epoxy resins, biphenyl aralkyl type epoxy resins, and dicyclopentadiene type epoxy resins.
グリシジルエステル型エポキシ樹脂としては、ヘキサヒドロフタル酸グリシジルエステル、ダイマー酸ジグリシジルエーテル等が挙げられる。 Examples of the glycidyl ester type epoxy resin include hexahydrophthalic acid glycidyl ester and dimer acid diglycidyl ether.
グリシジルアミン型エポキシ樹脂としては、トリグリシジルイソシアヌレート、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、テトラグリシジルメタキシレンジアミン、アミノフェノール型エポキシ樹脂等が挙げられる。 Examples of the glycidylamine type epoxy resin include triglycidyl isocyanurate, tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, tetraglycidylmetaxylenediamine, and aminophenol type epoxy resin.
脂環式エポキシ樹脂としては、3,4エポキシ−6メチルシクロヘキシルメチルカルボキシレート、3,4エポキシシクロヘキシルメチルカルボキシレート等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、単独でも2種以上の混合物でも良い。 Examples of the alicyclic epoxy resin include 3,4 epoxy-6 methyl cyclohexyl methyl carboxylate, 3,4 epoxy cyclohexyl methyl carboxylate, and the like. These epoxy resins may be used alone or as a mixture of two or more.
中でも、粘度と耐熱性のバランスに優れるため、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂が好ましく、中でもビスフェノールA型、ビスフェノールF型が好ましい。 Among these, glycidyl ether type epoxy resins are preferable because of excellent balance between viscosity and heat resistance, and bisphenol A type and bisphenol F type are particularly preferable.
また、成分(B−1)の数平均分子量は、500〜5000であることが好ましい。より好ましくは、800〜4000であり、さらに好ましくは、1000〜3000である。数平均分子量が500未満では、成分(B−1)の機械強度が低いために、成形品の機械特性を損ねることがある。また、5000を越える場合では成分(B−1)の粘度が高く、含浸性、繊維分散性を向上できないことがある。 Moreover, it is preferable that the number average molecular weights of a component (B-1) are 500-5000. More preferably, it is 800-4000, More preferably, it is 1000-3000. When the number average molecular weight is less than 500, the mechanical properties of the component (B-1) are low, and the mechanical properties of the molded product may be impaired. On the other hand, when it exceeds 5000, the viscosity of the component (B-1) is high and impregnation and fiber dispersibility may not be improved.
なお数平均分子量の測定はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定することができる。 The number average molecular weight can be measured using gel permeation chromatography (GPC).
また、本発明に用いられるテルペン系樹脂(B−2)は、有機溶媒中でフリーデルクラフツ型触媒存在下、テルペン単量体単独若しくは、テルペン単量体と芳香族単量体等と共重合体して得られる重合体からなる樹脂が挙げられる。 Further, the terpene resin (B-2) used in the present invention is co-polymerized with a terpene monomer alone or with a terpene monomer and an aromatic monomer in the presence of a Friedel-Crafts type catalyst in an organic solvent. Examples thereof include a resin made of a polymer obtained by coalescence.
テルペン単量体としては、α−ピネン、β−ピネン、ジペンテン、d−リモネン、ミルセン、アロオシメン、オシメン、α−フェランドレン、α−テルピネン、γ−テルピネン、テルピノーレン、1,8−シネオール、1,4−シネオール、α−テルピネオール、β−テルピネオール、γ−テルピネオール、サビネン、パラメンタジエン類、カレン類等の単環式モノテルペンが挙げられる。また、芳香族単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン等が挙げられる。 As the terpene monomer, α-pinene, β-pinene, dipentene, d-limonene, myrcene, alloocimene, ocimene, α-ferrandrene, α-terpinene, γ-terpinene, terpinolene, 1,8-cineole, 1, Examples include monocyclic monoterpenes such as 4-cineole, α-terpineol, β-terpineol, γ-terpineol, sabinene, paramentadienes, and carenes. Examples of the aromatic monomer include styrene and α-methylstyrene.
中でも、α−ピネン、β−ピネン、ジペンテン、d−リモネンが熱可塑性樹脂(C)との相溶性がよく好ましく、さらに、該化合物の単独重合体がより好ましい。また、該テルペン系樹脂を水素添加処理して得られた水素化テルペン系樹脂が、より熱可塑性樹脂(C)、特にポリプロピレン樹脂との相溶性がよくなるため好ましい。 Among these, α-pinene, β-pinene, dipentene, and d-limonene are preferable because of good compatibility with the thermoplastic resin (C), and a homopolymer of the compound is more preferable. Further, a hydrogenated terpene resin obtained by hydrogenation treatment of the terpene resin is preferable because the compatibility with the thermoplastic resin (C), particularly, the polypropylene resin is improved.
また、成分(B−2)のガラス転移温度は、特に限定しないが、30〜100℃であることが好ましい。これは、本発明の樹脂組成物の取扱性を良好にするためである。ガラス転移温度が30℃以下であると、成形加工時に成分(B−2)が半固形、もしくは液状になり、定量的に材料投入できないことがある。また、ガラス転移温度が100℃以上であると、成形加工時の成分(B−2)の固化が早く、成形性を向上できないことがある。 Moreover, the glass transition temperature of a component (B-2) is although it does not specifically limit, It is preferable that it is 30-100 degreeC. This is for improving the handleability of the resin composition of the present invention. When the glass transition temperature is 30 ° C. or lower, the component (B-2) becomes semi-solid or liquid during the molding process, and the material may not be quantitatively charged. On the other hand, when the glass transition temperature is 100 ° C. or higher, the component (B-2) is rapidly solidified during the molding process, and the moldability may not be improved.
また、成分(B−2)の数平均分子量は、500〜5000であることが好ましい。より好ましくは、500〜1000である。数平均分子量が500以下では、テルペン系樹脂の機械強度が低いために、成形品の機械特性を損ねることがある。また、数平均分子量が500未満では、成分(B−2)の機械強度が低いために、成形品の機械特性を損ねることがある。また、5000を越える場合では成分(B−2)の粘度が高く、含浸性、繊維分散性を向上できないことがある。 Moreover, it is preferable that the number average molecular weights of a component (B-2) are 500-5000. More preferably, it is 500-1000. When the number average molecular weight is 500 or less, the mechanical properties of the molded product may be impaired because the mechanical strength of the terpene resin is low. On the other hand, when the number average molecular weight is less than 500, the mechanical properties of the molded product may be impaired because the mechanical strength of the component (B-2) is low. On the other hand, when it exceeds 5000, the viscosity of the component (B-2) is so high that impregnation and fiber dispersibility may not be improved.
なお数平均分子量の測定はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定することができる。 The number average molecular weight can be measured using gel permeation chromatography (GPC).
ここで、成分(B)を構成する化合物は、成分(B−1)/成分(B−2)=1/9〜9/1(重量比)の範囲内である。この範囲内で用いることで、成分(B−1)、成分(B−2)をそれぞれ単独で用いるよりも、加工性と耐熱性のバランスが良く、また熱可塑性樹脂への相溶性の観点から好ましい。より好ましくは、成分(B−1)/成分(B−2)=4/6〜8/2であり、さらに好ましくは、5/5〜7/3である。また、成分(B−1)と成分(B−2)の数平均分子量は、成分(B−1)>成分(B−2)であること、耐熱性と加工性、相溶性のバランスがより保ちやすいため、好ましい。 Here, the compound which comprises a component (B) exists in the range of a component (B-1) / component (B-2) = 1 / 9-9 / 1 (weight ratio). By using within this range, the balance between workability and heat resistance is better than using each of component (B-1) and component (B-2) alone, and from the viewpoint of compatibility with thermoplastic resins. preferable. More preferably, it is component (B-1) / component (B-2) = 4/6 to 8/2, and more preferably 5/5 to 7/3. The number average molecular weights of the component (B-1) and the component (B-2) are such that the component (B-1)> the component (B-2), and the balance between heat resistance, workability, and compatibility is more. It is preferable because it is easy to maintain.
また、成分(B)は、30℃から10℃/min昇温(空気中)したときの280℃における重量減少率が5%以下であることが好ましい。より好ましくは、3%以下である。かかる重量減少率が5%を越える場合では、強化繊維へ含浸した際に分解ガスが発生し易く、また、成形した際にボイドとなることがあり、また、高温における成形では、発生ガスが多くなることがある。 In addition, the component (B) preferably has a weight loss rate at 280 ° C. of 5% or less when heated from 30 ° C. to 10 ° C./min (in air). More preferably, it is 3% or less. When the weight reduction rate exceeds 5%, decomposition gas is likely to be generated when impregnating the reinforcing fiber, and may be a void when molded. In molding at a high temperature, a large amount of gas is generated. May be.
また、成分(B)の200℃における2時間加熱後の溶融粘度変化率は、好ましくは、1.5以下であり、より好ましくは、1.3以下である。200℃にて2時間加熱後の溶融粘度変化率が2を越える場合では、製造安定性を確保できず、付着むらが発生することがある。かかる溶融粘度変化率を2以下にすることで、安定した製造を確保できる。 The rate of change in melt viscosity after heating for 2 hours at 200 ° C. of component (B) is preferably 1.5 or less, and more preferably 1.3 or less. When the rate of change in melt viscosity after heating at 200 ° C. for 2 hours exceeds 2, production stability cannot be ensured, and uneven adhesion may occur. By making the rate of change in melt viscosity 2 or less, stable production can be ensured.
ここで、200℃にて2時間加熱後の溶融粘度変化率とは、次式から得られる。
粘度変化率=200℃にて2時間加熱後の200℃における溶融粘度/200℃にて2時間加熱前の200℃における溶融粘度
Here, the rate of change in melt viscosity after heating at 200 ° C. for 2 hours is obtained from the following equation.
Viscosity change rate = melt viscosity at 200 ° C. after heating for 2 hours at 200 ° C./melt viscosity at 200 ° C. before heating for 2 hours at 200 ° C.
また、200℃における溶融粘度は、好ましくは0.01〜10Pa・sであり、より好ましくは0.1〜8Pa・sである。さらに、好ましくは、2〜5Pa・sである。200℃における溶融粘度が0.001Pa・s未満では、成分(B)の機械強度が低いために、成形品の機械特性を損ねることがあり、10Pa・sを越える場合では、成分(B)の粘度が高く、強化繊維の分散性を確保できないことがある。 The melt viscosity at 200 ° C. is preferably 0.01 to 10 Pa · s, more preferably 0.1 to 8 Pa · s. Furthermore, it is preferably 2 to 5 Pa · s. If the melt viscosity at 200 ° C. is less than 0.001 Pa · s, the mechanical strength of the component (B) is low, so the mechanical properties of the molded product may be impaired. If it exceeds 10 Pa · s, the component (B) The viscosity is high and the dispersibility of the reinforcing fibers may not be ensured.
また、本発明の目的を損なわない範囲で、添加剤を成分(B)と混合しても良い。添加剤の例としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、または、無機充填材、難燃剤、導電性付与剤、結晶核剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、制振剤、抗菌剤、防虫剤、防臭剤、着色防止剤、熱安定剤、離型剤、帯電防止剤、可塑剤、滑剤、着色剤、顔料、染料、発泡剤、制泡剤、あるいは、カップリング剤が挙げられる。 Moreover, you may mix an additive with a component (B) in the range which does not impair the objective of this invention. Examples of additives include thermosetting resins, thermoplastic resins, or inorganic fillers, flame retardants, conductivity imparting agents, crystal nucleating agents, ultraviolet absorbers, antioxidants, vibration damping agents, antibacterial agents, insect repellents Agents, deodorants, anti-coloring agents, heat stabilizers, mold release agents, antistatic agents, plasticizers, lubricants, colorants, pigments, dyes, foaming agents, antifoaming agents, or coupling agents.
また、成分(B)は、1〜20重量%であることが好ましい。より好ましくは、2〜15重量%であり、さらに好ましくは、4〜12重量%である。成分(B)が1重量%未満では、成形加工の際に、成分(A)の流動性が不十分となり、分散性が劣る場合がある。 Moreover, it is preferable that a component (B) is 1 to 20 weight%. More preferably, it is 2 to 15% by weight, and further preferably 4 to 12% by weight. When the component (B) is less than 1% by weight, the fluidity of the component (A) is insufficient during the molding process, and the dispersibility may be inferior.
また、成分(A)と成分(B)が、成分(A)/成分(B)=5/1〜3/1(重量比)の範囲内であることが、効率よく繊維分散性を向上できるため、好ましい。範囲を外れて、成分(A)が成分(B)より多い場合には、繊維分散性を確保できないことがあり、また、成分(A)が成分(B)より少ない場合には、繊維分散性は十分であるが、射出成形時のガスが多かったり、成形品の強度が不足することがあり、好ましくない。 In addition, it is possible to improve the fiber dispersibility efficiently when the component (A) and the component (B) are within the range of component (A) / component (B) = 5/1 to 3/1 (weight ratio). Therefore, it is preferable. When the component (A) is more than the component (B) out of the range, the fiber dispersibility may not be ensured. When the component (A) is less than the component (B), the fiber dispersibility may be insufficient. Is sufficient, but it is not preferable because there are many gases at the time of injection molding and the strength of the molded product may be insufficient.
本発明で用いられる熱可塑性樹脂(C)としては、特に制限されるものではないが、ポリカーボネート樹脂(PC樹脂)、スチレン系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂(PPS樹脂)、変性ポリフェニレンエーテル樹脂(変性PPE樹脂)、ポリアセタール樹脂(POM樹脂)、液晶ポリエステル、ポリアリーレート、ポリメチルメタクリレート樹脂(PMMA)などのアクリル樹脂、塩化ビニル、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、変性ポリオレフィン、フェノール樹脂、フェノキシ樹脂、さらにはエチレン/プロピレン共重合体、エチレン/1−ブテン共重合体、エチレン/プロピレン/ジエン共重合体、エチレン/一酸化炭素/ジエン共重合体、エチレン/(メタ)アクリル酸エチル共重合体、エチレン/(メタ)アクリル酸グリシジル、エチレン/酢酸ビニル/(メタ)アクリル酸グリシジル共重合体、ポリエーテルエステルエラストマー、ポリエーテルエーテルエラストマー、ポリエーテルエステルアミドエラストマー、ポリエステルアミドエラストマー、ポリエステルエステルエラストマーなどの各種エラストマー類などが挙げられ、これらの1種または2種以上を併用しても良い。特に汎用性の高い、ポリプロピレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂が好ましい。中でも耐衝撃性の観点から、ポリプロピレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂が好ましい。なお、ポリプロピレン系樹脂を用いる場合には、酸変性ポリプロピレン樹脂を用いることが、接着性を向上しやすく好ましく。 The thermoplastic resin (C) used in the present invention is not particularly limited, but polycarbonate resin (PC resin), styrene resin, polyamide resin, polyester resin, polyphenylene sulfide resin (PPS resin), modified polyphenylene. Acrylic resins such as ether resin (modified PPE resin), polyacetal resin (POM resin), liquid crystal polyester, polyarylate, polymethyl methacrylate resin (PMMA), vinyl chloride, polyimide (PI), polyamideimide (PAI), polyether Polyimide such as imide (PEI), polysulfone, polyethersulfone, polyketone, polyetherketone, polyetheretherketone (PEEK), polyethylene, polypropylene, modified polyolefin, phenolic resin, Enoxy resin, ethylene / propylene copolymer, ethylene / 1-butene copolymer, ethylene / propylene / diene copolymer, ethylene / carbon monoxide / diene copolymer, ethylene / ethyl (meth) acrylate copolymer Polymer, ethylene / glycidyl (meth) acrylate, ethylene / vinyl acetate / glycidyl (meth) acrylate copolymer, polyether ester elastomer, polyether ether elastomer, polyether ester amide elastomer, polyester amide elastomer, polyester ester elastomer Various elastomers such as these may be mentioned, and one or more of these may be used in combination. In particular, polypropylene resins, polyamide resins, polycarbonate resins, and polyphenylene sulfide resins that are highly versatile are preferable. Of these, polypropylene resins and polycarbonate resins are preferred from the viewpoint of impact resistance. In addition, when using a polypropylene resin, it is preferable to use an acid-modified polypropylene resin because the adhesiveness is easily improved.
ここで、酸変性ポリプロピレン樹脂とは、例えば、プロピレンなどの主として炭化水素から構成される高分子主鎖と、不飽和カルボン酸により形成されるカルボキシル基又は、その金属塩、アンモニウム塩を含む側鎖とを有するものが挙げられる。高分子主鎖は、プロピレンと不飽和カルボン酸とを共重合させたランダム共重合体でもよいし、プロピレンに不飽和カルボン酸をグラフトしたグラフト共重合体でもよい。また、α−オレフィン、共役ジエン、非共役ジエンなどや1−ブテン等の共重合可能な共重合成分と共重合してもよい。 Here, the acid-modified polypropylene resin is, for example, a polymer main chain mainly composed of hydrocarbon such as propylene, a carboxyl group formed by unsaturated carboxylic acid, or a side chain including a metal salt or ammonium salt thereof. The thing which has these. The polymer main chain may be a random copolymer obtained by copolymerizing propylene and an unsaturated carboxylic acid, or may be a graft copolymer obtained by grafting an unsaturated carboxylic acid on propylene. Further, it may be copolymerized with a copolymerizable copolymer component such as α-olefin, conjugated diene, non-conjugated diene or 1-butene.
不飽和カルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマール酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、シトラコン酸、アリルコハク酸、メサコン酸、グルタコン酸、ナジック酸、メチルナジック酸、テトラヒドロフタル酸、メチルテトラヒドロフタル酸等を挙げることができる。特にマレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸が共重合反応させやすいことから好ましい。プロピレンとの共重合又はプロピレンへのグラフト共重合に使用する不飽和カルボン酸は1種のみでもよいし、2種以上の不飽和カルボン酸を使用しても良い。 Unsaturated carboxylic acids include acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, citraconic acid, allyl succinic acid, mesaconic acid, glutaconic acid, nadic acid, methyl nadic acid, tetrahydrophthalic acid And methyltetrahydrophthalic acid. In particular, maleic acid, acrylic acid, and methacrylic acid are preferable because they are easily copolymerized. Only one type of unsaturated carboxylic acid may be used for copolymerization with propylene or graft copolymerization with propylene, or two or more types of unsaturated carboxylic acids may be used.
また、官能基を2つ以上有するために、酸変性ポリプロピレン樹脂1g当たり、−C(=O)−O−で表される基換算で総量0.05〜5ミリモル当量であることが好ましい。より好ましくは0.1〜4ミリモル当量、さらに好ましくは0.3〜3ミリモル当量である。上記のようなカルボン酸塩の含有量を分析する手法としては、IR、NMRおよび元素分析等を用いてカルボン酸のカルボニル炭素の定量をおこなう方法が挙げられる。−C(=O)−O−で表される基換算で総量が0.05ミリモル当量以下では、接着性を発揮しにくい傾向にあり、5ミリモル当量以上では酸変性ポリプロピレン樹脂がもろくなることがある。 Moreover, since it has two or more functional groups, it is preferable that the total amount is 0.05 to 5 mmol equivalent in terms of a group represented by -C (= O) -O- per 1 g of the acid-modified polypropylene resin. More preferably, it is 0.1-4 mmol equivalent, More preferably, it is 0.3-3 mmol equivalent. As a method for analyzing the content of the carboxylate as described above, there is a method of quantifying the carbonyl carbon of the carboxylic acid using IR, NMR, elemental analysis or the like. When the total amount is 0.05 mmol equivalent or less in terms of a group represented by —C (═O) —O—, the adhesiveness tends to be hardly exhibited, and when it is 5 mmol equivalent or more, the acid-modified polypropylene resin may be brittle. is there.
また、成分(C)は、本発明の目的を損なわない範囲で、他の充填材や添加剤を含有しても良い。これらの例としては、無機充填材、難燃剤、導電性付与剤、結晶核剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、制振剤、抗菌剤、防虫剤、防臭剤、着色防止剤、熱安定剤、離型剤、帯電防止剤、可塑剤、滑剤、着色剤、顔料、染料、発泡剤、制泡剤、あるいは、カップリング剤が挙げられる。 Moreover, a component (C) may contain another filler and additive in the range which does not impair the objective of this invention. Examples of these include inorganic fillers, flame retardants, conductivity imparting agents, crystal nucleating agents, ultraviolet absorbers, antioxidants, vibration damping agents, antibacterial agents, insect repellents, deodorants, anti-coloring agents, heat stabilizers. , Release agents, antistatic agents, plasticizers, lubricants, colorants, pigments, dyes, foaming agents, antifoaming agents, or coupling agents.
ここで、成分(C)は、成分(A)〜(C)の合計を100重量部として、30〜94重量部であることが好ましい。この範囲内で用いることで、力学特性に優れる成形品を得ることができる。 Here, the component (C) is preferably 30 to 94 parts by weight, with the total of the components (A) to (C) being 100 parts by weight. By using within this range, a molded product having excellent mechanical properties can be obtained.
ここで、本発明の樹脂組成物を用いた成形材料としては、成分(A)に成分(B)が含浸した複合繊維束(D)を成分(C)で被覆した複合体を1〜50mmの長さでカットした成形材料が好ましい。 Here, as a molding material using the resin composition of the present invention, a composite obtained by coating a composite fiber bundle (D) impregnated with the component (B) into the component (A) with the component (C) is 1 to 50 mm. A molding material cut by length is preferred.
ここで、複合繊維束(D)は、成分(A)に成分(B)を供給し、成分(B)を100〜300℃の溶融状態で成分(A)と接触させる工程(I)と、成分(B)と接触している成分(A)を加熱して成分(B)の供給量の80〜100質量%を成分(A)に含浸させる工程(II)を有する。 Here, the composite fiber bundle (D) is a step (I) of supplying the component (B) to the component (A) and bringing the component (B) into contact with the component (A) in a molten state at 100 to 300 ° C. There is a step (II) in which the component (A) in contact with the component (B) is heated to impregnate the component (A) with 80 to 100% by mass of the supply amount of the component (B).
工程(I)とは、特に限定されないが、繊維束に油剤、サイジング剤、マトリックス樹脂を付与するような公知の製造方法を用いることができ、中でも、ディッピング、もしくは、コーティングが好ましく、具体的なコーティングとしては、リバースロール、正回転ロール、キスロール、スプレイ、カーテンが好ましく用いられる。 Although it does not specifically limit with process (I), The well-known manufacturing method which provides an oil agent, a sizing agent, and matrix resin to a fiber bundle can be used, Especially, dipping or coating is preferable, and concrete As the coating, a reverse roll, a normal rotation roll, a kiss roll, a spray, and a curtain are preferably used.
ここで、ディッピングとは、ポンプにて成分(B)を溶融バスに供給し、該溶融バス内で成分(A)を通過させる方法をいう。成分(A)を成分(B)の溶融バスに浸すことで、確実に成分(B)を成分(A)に付着させることができる。また、リバースロール、正回転ロール、キスロールとは、ポンプで溶融させた成分(B)をロールに供給し、成分(A)に成分(B)の溶融物を塗布する方法をいう。さらに、リバースロールは、2本のロールが互いに逆方向に回転し、ロール上に溶融した成分(B)を塗布する方法であり、正回転ロールは、2本のロールが同じ方向に回転し、ロール上に溶融した成分(B)を塗布する方法である。通常、リバースロール、正回転ロールでは、成分(A)を挟み、さらにロールを設置し、成分(B)を確実に付着させる方法が用いられる。一方で、キスロールは、成分(A)とロールが接触しているだけで、成分(B)を付着させる方法である。そのため、キスロールは比較的粘度の低い場合の使用が好ましいが、いずれのロールの方法を用いても、加熱溶融した成分(B)の所定量を塗布させ、成分(A)を接着させながら走らせることで、繊維束の単位長さ当たりに所定量の成分(B)を付着させることができる。スプレイは、霧吹きの原理を利用したもので、溶融した成分(B)を霧状にして成分(A)に吹き付ける方法であり、カーテンは、溶融した成分(B)を小孔から自然落下させ塗布する方法、または溶融槽からオーバーフローさせ塗布する方法である。塗布に必要な量を調節しやすいため、成分(B)の損失を少なくできる。 Here, dipping refers to a method in which the component (B) is supplied to the melting bath by a pump and the component (A) is passed through the melting bath. By immersing the component (A) in the melting bath of the component (B), the component (B) can be reliably attached to the component (A). Moreover, a reverse roll, a normal rotation roll, and a kiss roll mean the method of supplying the component (B) fuse | melted with the pump to a roll, and apply | coating the melt of a component (B) to a component (A). Furthermore, the reverse roll is a method in which two rolls rotate in opposite directions to each other and apply the melted component (B) on the roll, and the normal roll has two rolls rotated in the same direction, In this method, the molten component (B) is applied onto a roll. Usually, in the reverse roll and the forward rotation roll, a method is used in which the component (A) is sandwiched, and a roll is further installed so that the component (B) adheres securely. On the other hand, the kiss roll is a method of attaching the component (B) only by contacting the component (A) and the roll. Therefore, the kiss roll is preferably used when the viscosity is relatively low. However, any roll method is used, and a predetermined amount of the heated and melted component (B) is applied, and the component (A) is allowed to run. Thus, a predetermined amount of the component (B) can be adhered per unit length of the fiber bundle. Spray is a method that uses the principle of spraying, and is a method of spraying molten component (B) into component (A) and spraying it onto component (A). The curtain is applied by letting molten component (B) fall naturally from a small hole. Or a method of applying by overflowing from the melting tank. Since it is easy to adjust the amount required for coating, the loss of component (B) can be reduced.
また、成分(B)を供給する際の溶融温度としては、100〜300℃が好ましい。より安定して付着させるためには、180〜230℃であることが好ましい。100℃未満では、成分(B)の粘度が高くなり、供給する際に、付着むらが発生することがある。また、300℃を越えると、長時間にわたり製造した場合に、成分(B)が熱分解する可能性がある。100〜300℃の溶融状態で成分(A)と接触させることで、成分(B)を安定して供給することができる。 Moreover, as a melting temperature at the time of supplying a component (B), 100-300 degreeC is preferable. In order to adhere more stably, it is preferable that it is 180-230 degreeC. If it is less than 100 degreeC, the viscosity of a component (B) will become high and an adhesion nonuniformity may generate | occur | produce when supplying. Moreover, when it exceeds 300 degreeC, when manufacturing over a long time, a component (B) may thermally decompose. By contacting the component (A) in a molten state at 100 to 300 ° C., the component (B) can be stably supplied.
次いで、工程(II)として、工程(I)で得られた、成分(B)と接触した状態の成分(A)を、加熱して成分(B)の供給量の80〜100質量%を成分(A)に含浸させる。具体的には、成分(B)と接触した状態の成分(A)に対して、成分(B)が溶融する温度において、ロールやバーで張力をかける、拡幅、集束を繰り返す、圧力や振動を加えるなどの操作で成分(B)を成分(A)の内部まで含浸するようにする工程である。より具体的な例として、加熱された複数のロールやバーの表面に繊維束を接触するように通して拡幅などを行う方法を挙げることができ、中でも、絞り口金、絞りロール、ロールプレス、ダブルベルトプレスを用いて含浸させる方法が好適に用いられる。ここで、絞り口金とは、進行方向に向かって、口金径の狭まる口金のことであり、強化繊維束を集束させながら、余分に付着した成分(B)を掻き取ると同時に、含浸を促す口金である。また、絞りロールとは、ローラーで強化繊維束に張力をかけることで、余分に付着した成分(B)を掻き取ると同時に、含浸を促すローラーのことである。また、ロールプレスは、2つのロール間の圧力で連続的に強化繊維束内部の空気を除去するのと同時に、含浸を促す装置であり、ダブルベルトプレスとは、強化繊維束の上下からベルトを介してプレスすることで、含浸を促す装置である。 Next, as the step (II), the component (A) obtained in the step (I) in contact with the component (B) is heated to make 80 to 100% by mass of the supply amount of the component (B). Impregnation into (A). Specifically, with respect to component (A) in contact with component (B), at a temperature at which component (B) melts, tension is applied with a roll or bar, widening and focusing are repeated, pressure and vibration are applied. In this step, the component (B) is impregnated into the component (A) by an operation such as addition. As a more specific example, there can be mentioned a method of widening by passing the fiber bundle so as to contact the surface of a plurality of heated rolls or bars, among which, a drawing base, a drawing roll, a roll press, a double A method of impregnation using a belt press is preferably used. Here, the squeezing base is a base whose diameter decreases in the direction of travel. The base that promotes impregnation at the same time as scraping off the extra component (B) while converging the reinforcing fiber bundle. It is. Further, the squeeze roll is a roller that promotes impregnation at the same time as scraping off the excessively adhered component (B) by applying tension to the reinforcing fiber bundle with a roller. The roll press is a device that continuously removes the air inside the reinforcing fiber bundle by the pressure between the two rolls and at the same time promotes the impregnation. The double belt press is a device that pushes the belt from above and below the reinforcing fiber bundle. It is a device that promotes impregnation by pressing through.
また、工程(II)において、成分(B)の供給量の80〜100質量%が成分(A)に含浸されていることが必要である。収率に直接影響するため、経済性、生産性の観点から高いほど好ましい。より好ましくは、85〜100質量%であり、さらに好ましくは90〜100質量%である。また、80質量%未満では、経済性の観点からだけでなく、成分(B)が工程(II)において、揮発成分を発生させている可能性があり、成分(A)内部にボイドが残存する。 In step (II), it is necessary that 80 to 100% by mass of the supply amount of component (B) is impregnated in component (A). Since the yield is directly affected, the higher the yield from the viewpoints of economy and productivity, the better. More preferably, it is 85-100 mass%, More preferably, it is 90-100 mass%. Moreover, if it is less than 80 mass%, not only from an economical viewpoint, but a component (B) may have generated the volatile component in process (II), and a void remains in a component (A) inside. .
また、工程(II)において、成分(B)の最高温度が150〜400℃であることが好ましい。好ましくは180〜380℃であり、より好ましくは200℃〜350℃である。150℃未満では、成分(B)を十分に溶融できず、含浸不足の強化繊維束になる可能性があり、400℃以上では、成分(B)の分解反応を起こすなどの好ましくない副反応が生じる場合がある。 Moreover, in process (II), it is preferable that the maximum temperature of a component (B) is 150-400 degreeC. Preferably it is 180-380 degreeC, More preferably, it is 200 degreeC-350 degreeC. If it is less than 150 degreeC, a component (B) cannot fully be melt | dissolved and it may become a reinforcing fiber bundle with insufficient impregnation, and if it is 400 degreeC or more, undesirable side reactions, such as causing a decomposition reaction of a component (B), occur. May occur.
工程(II)における加熱方法としては、特に限定しないが、具体的には、加熱したチャンバーを用いる方法や、ホットローラーを用いて加熱と加圧を同時に行う方法が例示できる。 Although it does not specifically limit as a heating method in process (II), Specifically, the method of using a heated chamber and the method of heating and pressurizing simultaneously using a hot roller can be illustrated.
また、成分(B)の架橋反応や分解反応などの好ましくない副反応の発生を抑制する観点から、非酸化性雰囲気下で加熱することが好ましい。ここで、非酸化性雰囲気とは酸素濃度が5体積%以下、好ましくは2体積%以下、さらに好ましくは酸素を含有しない雰囲気、すなわち、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気であることを指し、この中でも特に経済性および取り扱いの容易さの面から、窒素雰囲気が好ましい。 Moreover, it is preferable to heat in non-oxidizing atmosphere from a viewpoint of suppressing generation | occurrence | production of undesirable side reactions, such as a crosslinking reaction of a component (B), and a decomposition reaction. Here, the non-oxidizing atmosphere is an atmosphere having an oxygen concentration of 5% by volume or less, preferably 2% by volume or less, more preferably an oxygen-free atmosphere, that is, an inert gas atmosphere such as nitrogen, helium or argon. Of these, a nitrogen atmosphere is particularly preferred from the standpoints of economy and ease of handling.
また、複合繊維束(D)の引取速度は、工程速度に直接影響するため、経済性、生産性の観点から高いほど好ましい。具体的には、引取速度としては、10〜100m/分が好ましい。より好ましくは、20〜100m/分であり、さらに好ましくは30〜100m/分である。引取方法としては、ニップローラーで引き出す方法や、ドラムワインダーで巻き取る方法や、直接ストランドカッターなどで、一定長に切断しながら複合繊維束(D)を引き取る方法が挙げられる。 Moreover, since the take-up speed of the composite fiber bundle (D) directly affects the process speed, it is preferably as high as possible from the viewpoints of economy and productivity. Specifically, the take-up speed is preferably 10 to 100 m / min. More preferably, it is 20-100 m / min, More preferably, it is 30-100 m / min. Examples of the pulling method include a method of drawing with a nip roller, a method of winding with a drum winder, and a method of pulling the composite fiber bundle (D) while cutting it to a certain length directly with a strand cutter or the like.
図1は、本発明で得られる複合強化繊維束の横断面形態の一例を示す概略図である。なお、本発明において、横断面とは、軸心方向に直交する面での断面を意味する。工程(I)、(II)から得られる複合繊維束(D)は、成分(A)に成分(B)を塗布、含浸せしめた複合体として形成されている。この複合繊維束(D)の形態は図1に示すようなものであり、成分(A)の各単繊維間に成分(B)が満たされている。すなわち、成分(B)の海に、成分(A)の各単繊維が島のように分散している状態である。 FIG. 1 is a schematic view showing an example of a cross-sectional form of a composite reinforcing fiber bundle obtained by the present invention. In the present invention, the transverse section means a section in a plane orthogonal to the axial direction. The composite fiber bundle (D) obtained from the steps (I) and (II) is formed as a composite in which the component (A) is coated and impregnated with the component (A). The form of this composite fiber bundle (D) is as shown in FIG. 1, and the component (B) is filled between the single fibers of the component (A). That is, each single fiber of component (A) is dispersed like islands in the sea of component (B).
上記複合体において、成分(B)が成分(A)に良好に含浸した複合繊維束(D)とすることで、例えば、熱可塑性樹脂(C)と共に射出成形すると、射出成形機のシリンダー内で溶融混練された、成分(B)が、成分(C)に拡散し、成分(A)が成分(C)に分散することを助け、同時に成分(C)が成分(A)に置換、含浸することを助ける、いわゆる含浸助剤・分散助剤としての役割を持つ。 In the composite, the composite fiber bundle (D) in which the component (B) is satisfactorily impregnated with the component (A), for example, when injection molding is performed together with the thermoplastic resin (C), in the cylinder of the injection molding machine The melt-kneaded component (B) diffuses into the component (C) and helps the component (A) to be dispersed in the component (C). At the same time, the component (C) is substituted and impregnated with the component (A). It plays the role of so-called impregnation aid and dispersion aid.
また、複合繊維束(D)においては、成分(A)が成分(B)によって完全に含浸されていることが望ましいが、現実的にそれは困難であり、複合体にはある程度の空隙(成分(A)も成分(B)も存在しない部分)が存在する。特に成分(A)の含有率が大きい場合には空隙が多くなるが、ある程度の空隙が存在する場合でも本発明の含浸・繊維分散促進の効果は示される。ただし空隙率が40%を超えると顕著に含浸・繊維分散促進の効果が小さくなるので、空隙率は40%未満が好ましい。より好ましい空隙率の範囲は20%以下である。空隙率は、複合体をASTM D2734(1997)試験法により測定するか、または複合繊維束(D)の横断面において、成分(A)と成分(B)により形成される複合部の全面積と空隙部の全面積とから次式を用いて算出することができる。
空隙率(%)=空隙部の全面積/(複合部の全面積+空隙部の全面積)×100。
In the composite fiber bundle (D), it is desirable that the component (A) is completely impregnated with the component (B). However, in reality, this is difficult, and the composite has a certain amount of voids (component ( A portion where neither A) nor component (B) is present. In particular, when the content of component (A) is large, the number of voids increases, but even when a certain amount of voids are present, the effect of promoting impregnation and fiber dispersion of the present invention is shown. However, if the porosity exceeds 40%, the effect of promoting impregnation and fiber dispersion is remarkably reduced, so the porosity is preferably less than 40%. A more preferable range of the porosity is 20% or less. The porosity is determined by measuring the composite according to ASTM D2734 (1997) test method, or the total area of the composite part formed by component (A) and component (B) in the cross section of the composite fiber bundle (D). It can be calculated from the total area of the gap using the following formula.
Porosity (%) = total area of void part / (total area of composite part + total area of void part) × 100.
さらに、得られた複合繊維束(D)の揮発分が少ないほど、成形時の揮発分が少なく、好ましい。200℃にて2時間乾燥させた後の重量減少が5%未満であることが好ましく、より好ましくは、3%未満であり、さらに好ましくは1%未満である。 Furthermore, the smaller the volatile content of the obtained composite fiber bundle (D), the less the volatile content during molding, which is preferable. The weight loss after drying at 200 ° C. for 2 hours is preferably less than 5%, more preferably less than 3%, and even more preferably less than 1%.
さらに、本発明の成形材料は、上記のようにして得られた複合繊維束(D)に成分(C)が接着されて構成される。なお、本発明において、成形材料とは、成形品を射出成形などで成形する際に用いる原材料を意味する。 Furthermore, the molding material of the present invention is constituted by adhering the component (C) to the composite fiber bundle (D) obtained as described above. In the present invention, the molding material means a raw material used when molding a molded product by injection molding or the like.
本発明の成形材料は、複合繊維束(D)と成分(C)とが適宜配置されて接着されているが、その配置工程としては、溶融した成分(C)を複合繊維束(D)に接するように配置する。特に限定されないが、より具体的には、押出機と電線被覆法用のコーティングダイを用いて、連続的に複合繊維束(D)の周囲に成分(C)を被覆するように配置していく方法や、ロール等で扁平化した複合体の片面あるいは両面から押出機とTダイを用いて溶融したフィルム状の成分(C)を配置し、ロール等で一体化させる方法を挙げることができる。 In the molding material of the present invention, the composite fiber bundle (D) and the component (C) are appropriately disposed and bonded. As the disposing step, the molten component (C) is used as the composite fiber bundle (D). Arrange to touch. Although not particularly limited, more specifically, using an extruder and a coating die for a wire coating method, the composite fiber bundle (D) is continuously disposed around the composite fiber bundle (D). Examples thereof include a method and a method in which a film-like component (C) melted using an extruder and a T-die is disposed from one side or both sides of a composite flattened by a roll or the like and integrated by a roll or the like.
図2は、本発明の成形材料の好ましい縦断面形態の一例を示す概略図である。なお、本発明において、縦断面とは、軸心方向を含む面での断面を意味する。本発明の成形材料の一例は、図2に示すように、成分(A)が成形材料の軸心方向にほぼ平行に配列され、かつ成分(A)の長さは成形材料の長さと実質的に同じ長さである。 FIG. 2 is a schematic view showing an example of a preferred longitudinal sectional form of the molding material of the present invention. In the present invention, the longitudinal section means a section in a plane including the axial direction. As shown in FIG. 2, an example of the molding material of the present invention is that the component (A) is arranged substantially parallel to the axial direction of the molding material, and the length of the component (A) is substantially equal to the length of the molding material. Are the same length.
ここで言う、「ほぼ平行に配列されて」いるとは、成分(A)の長軸の軸線と、成形材料の長軸の軸線とが、同方向を指向している状態を示し、軸線同士の角度のずれが、好ましくは20°以下であり、より好ましくは10°以下であり、さらに好ましくは5°以下である。また、「実質的に同じ長さ」とは、例えばペレット状の成形材料において、ペレット内部の途中で成分(A)が切断されていたり、ペレット全長よりも有意に短い成分(A)が実質的に含まれたりしないことである。特に、そのペレット全長よりも短い成分(A)の量について規定されているわけではないが、ペレット全長の50%以下の長さの成分(A)の含有量が30質量%以下である場合には、ペレット全長よりも有意に短い成分(A)が実質的に含まれていないと評価する。さらに、ペレット全長の50%以下の長さの成分(A)の含有量は20質量%以下であることが好ましい。なお、ペレット全長とはペレット中の成分(A)配向方向の長さである。成分(A)が成形材料と同等の長さを持つことで、成形品中の強化繊維長を長くすることが出来るため、優れた力学特性を得ることができる。 Here, “arranged substantially in parallel” means that the major axis of the component (A) and the major axis of the molding material are oriented in the same direction, The angle deviation is preferably 20 ° or less, more preferably 10 ° or less, and further preferably 5 ° or less. In addition, “substantially the same length” means that, for example, in a pellet-shaped molding material, the component (A) is cut in the middle of the pellet, or the component (A) significantly shorter than the total length of the pellet is substantially Is not included. In particular, the amount of the component (A) shorter than the total length of the pellet is not specified, but the content of the component (A) having a length of 50% or less of the total length of the pellet is 30% by mass or less. Evaluates that the component (A) significantly shorter than the whole pellet length is substantially not contained. Furthermore, the content of the component (A) having a length of 50% or less of the total length of the pellet is preferably 20% by mass or less. In addition, a pellet full length is the length of the component (A) orientation direction in a pellet. Since the component (A) has a length equivalent to that of the molding material, the reinforcing fiber length in the molded product can be increased, and thus excellent mechanical properties can be obtained.
図3〜6はそれぞれ、本発明の成形材料の縦断面形態の一例を模式的に表したものであり、図7〜11はそれぞれ、本発明の成形材料の横断面形態の一例を模式的に表したものである。 3 to 6 each schematically show an example of the longitudinal cross-sectional form of the molding material of the present invention, and FIGS. 7 to 11 schematically show examples of the cross-sectional form of the molding material of the present invention. It is a representation.
成形材料の断面形態は、成分(A)と成分(B)からなる複合体に、成分(C)が接着するように配置されていれば図に示されたものに限定されないが、好ましくは図3〜5に示されるように、複合体が芯材となり成分(C)で層状に挟まれて配置されている構成が好ましい。 The cross-sectional form of the molding material is not limited to that shown in the figure as long as the component (C) is disposed so as to adhere to the composite composed of the component (A) and the component (B). As shown in 3 to 5, a configuration in which the composite is a core material and is sandwiched and arranged in layers with the component (C) is preferable.
また図7〜9に示されるように、複合体を芯構造として、その周囲を成分(C)が被覆するような芯鞘構造に配置されている構成が好ましい。また、図11に示されるような複数の複合体を成分(C)が被覆するように配置する場合、複合体の数は2〜6程度が望ましい。 Moreover, as FIG. 7-9 shows, the structure arrange | positioned at the core sheath structure which makes the composite_body | complex a core structure and the circumference | surroundings coat | covers a component (C) is preferable. Moreover, when arrange | positioning so that a component (C) may coat | cover several composite_body | complexes as shown in FIG. 11, the number of composite_body | complexes is about 2-6.
複合繊維束(D)と成分(C)の境界は接着され、境界付近で部分的に成分(C)が複合体の一部に入り込み、複合体を構成する成分(B)と相溶しているような状態、あるいは強化繊維に含浸しているような状態になっていてもよい。 The boundary between the composite fiber bundle (D) and the component (C) is bonded, and the component (C) partially enters a part of the composite near the boundary and is compatible with the component (B) constituting the composite. Or a state in which the reinforcing fiber is impregnated.
本発明の成形材料は、例えば射出成形により混練されて最終的な成形品となる。成形材料の取扱性の点から、複合繊維束(D)と成分(C)は成形が行われるまでは接着されたまま分離せず、前述したような形状を保っていることが重要である。複合体と成分(C)では、形状(サイズ、アスペクト比)、比重、質量が全く異なるため、成形までの材料の運搬、取り扱い時、成形工程での材料移送時に分級し、成形品の力学特性にバラツキを生じたり、流動性が低下して金型詰まりを起こしたり、成形工程でブロッキングする場合がある。 The molding material of the present invention is kneaded by, for example, injection molding to become a final molded product. From the viewpoint of handleability of the molding material, it is important that the composite fiber bundle (D) and the component (C) are not separated while being bonded until molding is performed, and the shape as described above is maintained. The composite and component (C) are completely different in shape (size, aspect ratio), specific gravity, and mass, so they are classified at the time of transporting, handling, and transferring materials in the molding process. In some cases, the fluidity may be lowered, the mold may be clogged, and blocking may occur in the molding process.
かかる観点から、前記したような、図7〜9に例示されるような芯鞘構造に配置されている構成が好ましい。このような配置であれば、成分(C)が複合繊維束(D)を拘束し、より強固な複合化ができる。また、図7〜9に例示されるような芯鞘構造にするか、図10に例示されるような層状配置とするか、いずれが有利であるかについては、製造の容易さと、材料の取り扱いの容易さから、芯鞘構造とすることがより好ましい。 From such a viewpoint, the configuration arranged in the core-sheath structure as illustrated in FIGS. If it is such arrangement | positioning, a component (C) will restrain a composite fiber bundle (D), and a stronger composite can be performed. In addition, as to which of the core-sheath structure as illustrated in FIGS. 7 to 9 or the layered arrangement as illustrated in FIG. From the viewpoint of ease, a core-sheath structure is more preferable.
本発明の成形材料は、その軸心方向には、ほぼ同一の断面形状を保ち、ある長さに切断されてなっていることが好ましく、好ましくは1〜50mmの範囲の長さに切断されているのが良い。この長さに調製することにより、成形時の流動性、取扱性を十分に高めることができる。このように適切な長さに切断されてなる成形材料としてとりわけ好ましい態様は、射出成形用の長繊維ペレットが例示できる。 The molding material of the present invention is preferably cut to a certain length in the axial direction, and is preferably cut to a length in the range of 1 to 50 mm. It is good to be. By adjusting to this length, the fluidity and handleability during molding can be sufficiently enhanced. A particularly preferred embodiment of the molding material cut into an appropriate length in this way can be exemplified by long fiber pellets for injection molding.
本発明で得られる成形材料の成形方法としては、特に限定しないが、射出成形、オートクレーブ成形、プレス成形、フィラメントワインディング成形、スタンピング成形などの生産性に優れた成形方法に適用でき、これらを組み合わせて用いることもできる。また、インサート成形、アウトサート成形などの一体化成形も容易に実施できる。さらに、成形後にも加熱による矯正処置や、熱溶着、振動溶着、超音波溶着などの生産性に優れた接着工法を活用することもできる。 The molding method of the molding material obtained in the present invention is not particularly limited, but can be applied to molding methods having excellent productivity such as injection molding, autoclave molding, press molding, filament winding molding, stamping molding, etc. It can also be used. Also, integrated molding such as insert molding and outsert molding can be easily performed. Furthermore, it is possible to utilize an adhesive method having excellent productivity such as a correction treatment by heating, heat welding, vibration welding, ultrasonic welding, etc. after molding.
上記成形方法により得られる成形品としては、インストルメントパネル、ドアビーム、アンダーカバー、ランプハウジング、ペダルハウジング、ラジエータサポート、スペアタイヤカバー、フロントエンドなどの各種モジュール、シリンダーヘッドカバー、ベアリングリテーナ、インテークマニホールド、ペダル等の自動車部品、部材および外板、ランディングギアポッド、ウィングレット、スポイラー、エッジ、ラダー、フェイリング、リブなどの航空機関連部品、部材および外板、モンキー、レンチ等の工具類、さらに電話、ファクシミリ、VTR、コピー機、テレビ、電子レンジ、音響機器、トイレタリー用品、レーザーディスク(登録商標)、冷蔵庫、エアコンなどの家庭・事務電気製品部品も挙げられる。またパーソナルコンピューター、携帯電話などに使用されるような筐体や、パーソナルコンピューターの内部でキーボードを支持する部材であるキーボード支持体に代表されるような電気・電子機器用部材も挙げられる。本発明において、成分(A)として、導電性を有する炭素繊維束を使用した場合、このような電気・電子機器用部材では、電磁波シールド性が付与されるためにより好ましい。 Molded products obtained by the above molding methods include instrument panels, door beams, under covers, lamp housings, pedal housings, radiator supports, spare tire covers, front end and other various modules, cylinder head covers, bearing retainers, intake manifolds, pedals Aircraft parts such as automobile parts, parts and skins, landing gear pods, winglets, spoilers, edges, ladders, failings, ribs, etc., parts and skins, tools such as monkeys, wrenches, telephones, facsimiles , VTRs, photocopiers, televisions, microwave ovens, audio equipment, toiletries, laser discs (registered trademark), refrigerators, air conditioners, and other home / office electrical product parts. Further, there may be mentioned a housing used for a personal computer, a mobile phone or the like, or a member for electric / electronic equipment represented by a keyboard support which is a member for supporting a keyboard inside the personal computer. In this invention, when the carbon fiber bundle which has electroconductivity is used as a component (A), in such a member for electrical / electronic devices, since electromagnetic wave shielding property is provided, it is more preferable.
以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例の記載に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the description of these examples.
本実施例の使用原料としては、下記のものを使用した。 The following materials were used as raw materials used in this example.
エポキシ樹脂(B−1)としては、下記のものを使用した。
成分(B−1)−1 DIC(株)製フェノールノボラック型エポキシ樹脂 N−775
成分(B−1)−2 三菱化学(株)製ビスフェノールA型エポキシ樹脂 jER1007
成分(B−1)−3 三菱化学(株)製ビスフェノールF型エポキシ樹脂 jER4010P
The following were used as the epoxy resin (B-1).
Component (B-1) -1 Phenol novolac type epoxy resin N-775 manufactured by DIC Corporation
Ingredient (B-1) -2 Mitsubishi Chemical Corporation bisphenol A type epoxy resin jER1007
Component (B-1) -3 Bisphenol F type epoxy resin jER4010P manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
テルペン系樹脂(B−2)としては、下記のものを使用した。
成分(B−2)−1 ヤスハラケミカル(株)製 YSレジンPX1250
成分(B−2)−2 ヤスハラケミカル(株)製 P125
The following were used as the terpene resin (B-2).
Component (B-2) -1 YS Resin PX1250 manufactured by Yasuhara Chemical Co., Ltd.
Ingredient (B-2) -2 Yashara Chemical Co., Ltd. P125
熱可塑性樹脂(C)としては、下記のものを使用した。
成分(C)−1 プライムポリマー(株)製ポリプロピレン樹脂 J105G
成分(C)−2 三井化学(株)製酸変性ポリプロピレン樹脂 QE840
成分(C)−3 出光(株)製ポリカーボネート樹脂 A1900
The following were used as the thermoplastic resin (C).
Component (C) -1 Primer Polymer Co., Ltd. Polypropylene Resin J105G
Ingredient (C) -2 Acid-modified polypropylene resin QE840 manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.
Component (C) -3 Polycarbonate resin A1900 manufactured by Idemitsu Co., Ltd.
また、本実施例で用いる各種特性の測定方法について説明する。 A method for measuring various characteristics used in this embodiment will be described.
(1)数平均分子量測定
被測定試料をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)にて測定した。GPCカラムにはポリスチレン架橋ゲルを充填したものを用いた。溶媒にクロロホルムを用い、150℃にて測定した。分子量は標準ポリスチレン換算にて算出した。
(1) Number average molecular weight measurement The sample to be measured was measured by gel permeation chromatography (GPC). A GPC column packed with polystyrene cross-linked gel was used. Measurement was performed at 150 ° C. using chloroform as a solvent. The molecular weight was calculated in terms of standard polystyrene.
(2)溶融粘度測定、粘度変化率測定
被測定試料を粘弾性測定器にて測定した。40mmのパラレルプレートを用い、0.5Hzにて、200℃における溶融粘度測定をした。また、同様に被測定試料を200℃の熱風乾燥機に2時間放置後の粘度測定を行い、粘度変化率を算出した。
(2) Melt viscosity measurement, viscosity change rate measurement The sample to be measured was measured with a viscoelasticity meter. The melt viscosity was measured at 200 ° C. at 0.5 Hz using a 40 mm parallel plate. Similarly, the viscosity of the sample to be measured was measured after standing in a hot air dryer at 200 ° C. for 2 hours, and the viscosity change rate was calculated.
(3)重量減少測定
被測定試料を熱重量分析(TGA)にて測定した。白金サンプルパンを用いて、空気雰囲気下、10℃/分昇温にて測定し、280℃における重量減少率を測定した。
(3) Weight loss measurement The sample to be measured was measured by thermogravimetric analysis (TGA). Using a platinum sample pan, measurement was performed at an air temperature of 10 ° C./min in an air atmosphere, and the weight loss rate at 280 ° C. was measured.
(4)複合繊維束(D)の空隙率
ASTM D2734(1997)試験法に準拠して、複合体の空隙率(%)を算出した。
(4) Porosity of Composite Fiber Bundle (D) The porosity (%) of the composite was calculated based on the ASTM D2734 (1997) test method.
複合体の空隙率の判定は以下の基準でおこない、A〜Cを合格とした。
A:0〜5%未満
B:5%以上20%未満
C:20%以上40%未満
D:40%以上
Determination of the porosity of the composite was performed according to the following criteria, and A to C were determined to be acceptable.
A: 0 to less than 5% B: 5% to less than 20% C: 20% to less than 40% D: 40% or more
(5)発生ガスの測定
得られた成形材料を10g、空気中で280℃に熱したホットプレートにのせ、60min加熱した後の発生ガスを目視で判断した。発生ガスの判定は以下の基準品で行い、A〜Bを合格とした。また、基準品の間となった場合には、下の評価とし、例えば、BとCの間の発生ガスと判断された場合には、Cとして評価した。
A:ポリカーボネート樹脂同等の発生ガス量(基準品:出光(株)製A1900)
B:ポリプロピレン樹脂同等の発生ガス量(基準品:プライムポリマー(株)製J105G)
C:テルペン系樹脂同等の発生ガス量(基準品:ヤスハラケミカル(株)製YSレジンPX1250樹脂)
(5) Measurement of generated gas 10 g of the obtained molding material was placed on a hot plate heated to 280 ° C. in air, and the generated gas after heating for 60 minutes was judged visually. Judgment of generated gas was performed with the following reference products, and A to B were set as acceptable. Moreover, when it became between reference | standard goods, it was set as the lower evaluation, for example, when it was judged as the generated gas between B and C, it evaluated as C.
A: Gas generation amount equivalent to polycarbonate resin (reference product: A1900 manufactured by Idemitsu Co., Ltd.)
B: Generated gas equivalent to polypropylene resin (reference product: J105G manufactured by Prime Polymer Co., Ltd.)
C: Gas generation amount equivalent to terpene resin (reference product: YS resin PX1250 resin manufactured by Yasuhara Chemical Co., Ltd.)
(6)成形品の繊維分散性
100mm×100mm×2mmの成形品を成形し、表裏それぞれの面に存在する未分散CF束の個数を目視でカウントした。評価は50枚の成形品についておこない、その合計個数について繊維分散性の判定を以下の基準でおこない、A〜Cを合格とした。
A:未分散CF束が1個以下
B:未分散CF束が1個以上5個未満
C:未分散CF束が5個以上10個未満
D:未分散CF束が10個以上。
(6) Fiber dispersibility of molded product A molded product of 100 mm x 100 mm x 2 mm was molded, and the number of undispersed CF bundles present on the front and back surfaces was counted visually. The evaluation was performed on 50 molded products, the fiber dispersibility was determined for the total number based on the following criteria, and A to C were set as acceptable.
A: 1 or less undispersed CF bundle B: 1 or more and less than 5 undispersed CF bundles C: 5 or more and less than 10 undispersed CF bundles D: 10 or more undispersed CF bundles
(7)成形材料を用いて得られた成形品の曲げ試験
ASTM D790(1997)に準拠し、3点曲げ試験冶具(圧子10mm、支点10mm)を用いて支持スパンを100mmに設定し、クロスヘッド速度5.3mm/分の試験条件にて曲げ強度および曲げ弾性率を測定した。試験機として、“インストロン(登録商標)”万能試験機4201型(インストロン社製)を用いた。
(7) Bending test of molded product obtained using molding material In accordance with ASTM D790 (1997), a support span is set to 100 mm using a three-point bending test jig (indenter 10 mm, fulcrum 10 mm), and crosshead Bending strength and flexural modulus were measured under the test conditions of a speed of 5.3 mm / min. An “Instron (registered trademark)” universal testing machine 4201 type (manufactured by Instron) was used as a testing machine.
曲げ強度の判定は以下の基準でおこない、A〜Cを合格とした。
A:150MPa以上
B:130MPa以上150MPa未満
C:100MPa以上130MPa未満
D:100MPa未満。
Judgment of bending strength was performed according to the following criteria, and A to C were set as acceptable.
A: 150 MPa or more B: 130 MPa or more and less than 150 MPa C: 100 MPa or more and less than 130 MPa D: less than 100 MPa.
参考例1.炭素繊維−1
ポリアクリロニトリルを主成分とする共重合体から紡糸、焼成処理、表面酸化処理を行い、総単繊維数24,000本の連続炭素繊維を得た。この連続炭素繊維の特性は次に示す通りであった。
単繊維径:7μm
単位長さ当たりの質量:1.6g/m
比重:1.8
表面酸素濃度比 [O/C]:0.05
引張強度:4600MPa
引張弾性率:220GPa。
Reference Example 1 Carbon fiber-1
Spinning, firing treatment, and surface oxidation treatment were carried out from a copolymer containing polyacrylonitrile as a main component to obtain continuous carbon fibers having a total number of 24,000 single fibers. The characteristics of this continuous carbon fiber were as follows.
Single fiber diameter: 7μm
Mass per unit length: 1.6 g / m
Specific gravity: 1.8
Surface oxygen concentration ratio [O / C]: 0.05
Tensile strength: 4600 MPa
Tensile modulus: 220 GPa.
ここで、表面酸素濃度比は、表面酸化処理を行ったあとの炭素繊維を用いて、X線光電子分光法により、次の手順にしたがって求めた。まず、炭素繊維束を20mmにカットして、銅製の試料支持台に拡げて並べた後、X線源としてA1Kα1、2を用い、試料チャンバー中を1×108Torrに保った。測定時の帯電に伴うピークの補正値としてC1sの主ピークの運動エネルギー値(K.E.)を1202eVに合わせた。C1sピーク面積をK.E.として1191〜1205eVの範囲で直線のベースラインを引くことにより求めた。O1sピーク面積をK.E.として947〜959eVの範囲で直線のベースラインを引くことにより求めた。O1sピーク面積とC1sピーク面積の比から装置固有の感度補正値を用いて原子数比として算出した。X線光電子分光法装置として、国際電気社製モデルES−200を用い、感度補正値を1.74とした。 Here, the surface oxygen concentration ratio was determined according to the following procedure by X-ray photoelectron spectroscopy using the carbon fiber after the surface oxidation treatment. First, the carbon fiber bundle was cut to 20 mm, spread and arranged on a copper sample support, and then A1Kα1 and 2 were used as X-ray sources, and the inside of the sample chamber was kept at 1 × 10 8 Torr. The kinetic energy value (KE) of the main peak of C 1s was adjusted to 1202 eV as a peak correction value associated with charging during measurement. C 1s peak area E. As a linear base line in the range of 1191 to 1205 eV. O 1s peak area E. As a linear base line in the range of 947 to 959 eV. The atomic ratio was calculated from the ratio of the O 1s peak area to the C 1s peak area using the sensitivity correction value unique to the apparatus. As an X-ray photoelectron spectroscopy apparatus, Kokusai Denki Co., Ltd. model ES-200 was used, and the sensitivity correction value was set to 1.74.
参考例2.炭素繊維−2
ポリアクリロニトリルを主成分とする共重合体から紡糸、焼成処理、表面酸化処理を行い、総単繊維数48,000本の連続炭素繊維を得た。この連続炭素繊維の特性は次に示す通りであった。さらに、グリセロールトリグリシジルエーテルを水に溶解、または分散させ、サイジング剤母液として調整し、ローラーを介して、サイジング剤母液に浸漬する方法により強化繊維にサイジング剤を付与し、230℃で乾燥を行った。なお、サイジング剤の付着量は、0.5質量%とした。
単繊維径:7μm
単位長さ当たりの質量:1.6g/m
比重:1.8
表面酸素濃度比 [O/C]:0.14
引張強度:4600MPa
引張弾性率:220GPa。
Reference Example 2 Carbon fiber-2
Spinning, firing treatment, and surface oxidation treatment were carried out from a copolymer containing polyacrylonitrile as a main component to obtain continuous carbon fibers having a total number of single fibers of 48,000. The characteristics of this continuous carbon fiber were as follows. Furthermore, glycerol triglycidyl ether is dissolved or dispersed in water, adjusted as a sizing agent mother liquor, sizing agent is applied to the reinforcing fiber by a method of dipping in the sizing agent mother liquor via a roller, and drying is performed at 230 ° C It was. In addition, the adhesion amount of the sizing agent was 0.5 mass%.
Single fiber diameter: 7μm
Mass per unit length: 1.6 g / m
Specific gravity: 1.8
Surface oxygen concentration ratio [O / C]: 0.14
Tensile strength: 4600 MPa
Tensile modulus: 220 GPa.
参考例3.複合繊維束(D)
塗布温度に加熱されたロール上に、被含浸剤を加熱溶融した液体の被膜を形成させた。ロール上に一定した厚みの被膜を形成するためリバースロールを用いた。このロール上を連続した成分(A)を接触させながら通過させて被含浸剤を付着させた。次に、含浸温度に加熱されたチャンバー内にて、5組の直径50mmのロールプレス間を通過させた。この操作により、被含浸剤を繊維束の内部まで含浸させ、所定の配合量とした複合体を形成した。
Reference Example 3. Composite fiber bundle (D)
A liquid film obtained by heating and melting the impregnating agent was formed on a roll heated to the coating temperature. A reverse roll was used to form a film having a constant thickness on the roll. The continuous component (A) was passed through this roll while being in contact with it, and the impregnating agent was adhered. Next, it passed between 5 sets of 50 mm diameter roll presses in the chamber heated to the impregnation temperature. By this operation, the impregnating agent was impregnated to the inside of the fiber bundle to form a composite having a predetermined blending amount.
参考例4.複合繊維束(D)による成形材料(ペレット)の作製と特性評価用試験片(成形品)の作製
参考例3.で得られた複合繊維束(D)を、ストランドカッターにより、長さ6mmにカットしてチョップドストランドを得た。続いて、日本製鋼所(株)TEX−30α型2軸押出機(スクリュー直径30mm、L/D=32)を用いて、成分(C)とチョップドストランドを溶融混練した。この際、所望の強化繊維含有率になるように、複合繊維束(D)と成分(C)量を調整した。さらに、カッターで切断してペレット状の成形材料とした。次に得られたペレット状の成形材料を、日本製鋼所(株)製J350EIII型射出成形機を用いて、所定のシリンダー温度、および金型温度で特性評価用試験片(成形品)を成形した。ここで、シリンダー温度とは、射出成形機の成形材料を加熱溶融する部分を示し、金型温度とは、所定の形状にするための樹脂を注入する金型を示す。得られた試験片は、温度23℃、50%RHに調整された恒温恒湿室に24時間放置後に特性評価試験に供した。次に、得られた特性評価用試験片(成形品)を上記の射出成形品評価方法に従い評価した。
Reference Example 4 2. Production of molding material (pellet) from composite fiber bundle (D) and production of test piece for characteristic evaluation (molded product) Reference Example 3 The composite fiber bundle (D) obtained in (1) was cut into a length of 6 mm by a strand cutter to obtain a chopped strand. Subsequently, the component (C) and the chopped strand were melt-kneaded using a Nippon Steel Works TEX-30α type twin screw extruder (screw diameter 30 mm, L / D = 32). At this time, the amount of the composite fiber bundle (D) and the component (C) was adjusted so as to obtain a desired reinforcing fiber content. Furthermore, it was cut with a cutter to obtain a pellet-shaped molding material. Next, the obtained pellet-shaped molding material was molded into a characteristic evaluation test piece (molded product) at a predetermined cylinder temperature and mold temperature using a J350EIII type injection molding machine manufactured by Nippon Steel Co., Ltd. . Here, the cylinder temperature indicates a portion where the molding material of the injection molding machine is heated and melted, and the mold temperature indicates a mold for injecting a resin for forming a predetermined shape. The obtained test piece was subjected to a characteristic evaluation test after being left in a constant temperature and humidity chamber adjusted to a temperature of 23 ° C. and 50% RH for 24 hours. Next, the obtained test piece for characteristic evaluation (molded product) was evaluated according to the above-described injection molded product evaluation method.
参考例5.複合繊維束(D)による成形材料(長繊維ペレット)の作製と特性評価用試験片(成形品)の作製
参考例3.で得られた複合繊維束(D)を、日本製鋼所(株)TEX−30α型2軸押出機(スクリュー直径30mm、L/D=32)の先端に設置された電線被覆法用のコーティングダイ中に通し、押出機からダイ内に溶融させた成分(C)を吐出させて、複合体の周囲を被覆するように連続的に配置した。この際、所望の強化繊維含有率になるように、複合繊維束(D)と成分(C)量を調整した。得られた連続状の成形材料を冷却後、カッターで切断して7mmの長繊維ペレット状の成形材料とした。次に得られたペレット状の成形材料を、日本製鋼所(株)製J350EIII型射出成形機を用いて、所定のシリンダー温度、および金型温度で特性評価用試験片(成形品)を成形した。ここで、シリンダー温度とは、射出成形機の成形材料を加熱溶融する部分を示し、金型温度とは、所定の形状にするための樹脂を注入する金型を示す。得られた試験片は、温度23℃、50%RHに調整された恒温恒湿室に24時間放置後に特性評価試験に供した。次に、得られた特性評価用試験片(成形品)を上記の射出成形品評価方法に従い評価した。
Reference Example 5 2. Production of molding material (long fiber pellet) from composite fiber bundle (D) and production of test piece for characteristic evaluation (molded product) Reference Example 3 The composite fiber bundle (D) obtained in the above is coated with a coating die for a wire coating method installed at the tip of a TEX-30α type twin screw extruder (screw diameter 30 mm, L / D = 32). The melted component (C) was discharged from the extruder into the die and continuously disposed so as to cover the periphery of the composite. At this time, the amount of the composite fiber bundle (D) and the component (C) was adjusted so as to obtain a desired reinforcing fiber content. The obtained continuous molding material was cooled and then cut with a cutter to obtain a 7 mm long fiber pellet molding material. Next, the obtained pellet-shaped molding material was molded into a characteristic evaluation test piece (molded product) at a predetermined cylinder temperature and mold temperature using a J350EIII type injection molding machine manufactured by Nippon Steel Co., Ltd. . Here, the cylinder temperature indicates a portion where the molding material of the injection molding machine is heated and melted, and the mold temperature indicates a mold for injecting a resin for forming a predetermined shape. The obtained test piece was subjected to a characteristic evaluation test after being left in a constant temperature and humidity chamber adjusted to a temperature of 23 ° C. and 50% RH for 24 hours. Next, the obtained test piece for characteristic evaluation (molded product) was evaluated according to the above-described injection molded product evaluation method.
実施例1〜2、比較例1〜3
表1記載の組成について、表中に示す諸条件にて、参考例3、4に従い、ペレットを作製し、特性評価用試験片(成形品)を射出成形した。評価結果を、まとめて表1に示した。
Examples 1-2 and Comparative Examples 1-3
For the compositions shown in Table 1, pellets were prepared according to Reference Examples 3 and 4 under various conditions shown in the table, and test pieces for characteristic evaluation (molded products) were injection molded. The evaluation results are collectively shown in Table 1.
なお、比較例1では、強化繊維をチョップドストランドとして得ることができず、成形できなかった。 In Comparative Example 1, the reinforcing fibers could not be obtained as chopped strands and could not be molded.
実施例3〜5
表1記載の組成について、表中に示す諸条件にて、参考例3、5に従い、長繊維ペレットを作製し、特性評価用試験片(成形品)を射出成形した。評価結果を、まとめて表1に示した。
Examples 3-5
With respect to the composition shown in Table 1, long fiber pellets were produced in accordance with Reference Examples 3 and 5 under various conditions shown in the table, and test pieces for characteristic evaluation (molded products) were injection molded. The evaluation results are collectively shown in Table 1.
以上のように、実施例1〜5においては、本発明における樹脂組成物により、含浸性が良好であり、かつボイドの少ない成形材料が得られ、得られた成形材料は、成形時の発生ガスが少なく、強化繊維の成形品中への分散が良好であった。 As described above, in Examples 1 to 5, the resin composition according to the present invention provides a molding material with good impregnation and less voids, and the obtained molding material is a gas generated during molding. There was little, and dispersion | distribution in the molded article of a reinforced fiber was favorable.
一方比較例1〜3においては、成形できないか、成形可能であり繊維分散が良好であっても、成形時の発生ガスが多い樹脂組成物であった。 On the other hand, Comparative Examples 1 to 3 were resin compositions with a large amount of gas generated during molding, even though they could not be molded or could be molded and had good fiber dispersion.
本発明の樹脂組成物は、強化繊維への熱可塑性樹脂樹脂の含浸性、射出成形時の分散性が良好であり、かつボイドの少なく、成形時に発生ガスの少ない成形品を得ることができる樹脂組成物である。さらには、本発明の樹脂組成物を用いた成形材料およびその製造方法であり、強化繊維の成形品中への分散に優れた成形品を得ることが可能であり、種々の用途に展開できる。特に自動車部品、電気・電子部品、家庭・事務電気製品部品に好適である。 The resin composition of the present invention is a resin that has a good impregnation property of thermoplastic resin into reinforcing fibers and good dispersibility during injection molding, and that can obtain a molded product with less voids and less generated gas during molding. It is a composition. Furthermore, it is a molding material using the resin composition of the present invention and a method for producing the same, and a molded product excellent in dispersion of reinforcing fibers in the molded product can be obtained and can be developed for various uses. It is particularly suitable for automobile parts, electrical / electronic parts, household / office electrical product parts.
1 強化繊維(A)の単繊維
2 成分(B)(被含浸剤)
3 複合繊維束(D)
4 熱可塑性樹脂(C)
1 Reinforcing fiber (A) single fiber 2 Component (B) (impregnated agent)
3 Composite fiber bundle (D)
4 Thermoplastic resin (C)
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