JP2011037002A - Metal/fiber-reinforced resin composite and process for producing the same - Google Patents

Metal/fiber-reinforced resin composite and process for producing the same Download PDF

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Yoshio Natsuume
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a metal/fiber-reinforced resin composite which comprises a metallic sheet and a fiber-reinforced resin layer, is particularly excellent in adhesiveness between the metallic sheet and the fiber-reinforced resin layer and in energy absorbing property (impact resistance) and is free from problems of peeling, cracking, etc. in a severe thermal shock test. <P>SOLUTION: The metal/fiber-reinforced resin composite is obtained by integrating the fiber-reinforced resin layer containing a cross-linked cycloolefin polymer and a carbon fiber with the metallic sheet. The metal/fiber-reinforced resin composite can be produced by superposing a crosslinkable prepreg including a cycloolefin polymer, a cross-linking agent and the carbon fiber on the metallic sheet and cross-linking the prepreg superposed on the metallic sheet. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、金属板と繊維強化樹脂層からなる金属/繊維強化樹脂複合体及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、剛直な金属板と、シクロオレフィンポリマー、架橋剤及び炭素繊維を含んでなる繊維強化樹脂層とからなり、金属板と繊維強化樹脂層との密着性、耐衝撃性に優れ、且つ過酷な冷熱試験後にも金属板と繊維強化樹脂層との剥離及びクラックの発生のない金属/繊維強化樹脂複合体及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a metal / fiber reinforced resin composite comprising a metal plate and a fiber reinforced resin layer and a method for producing the same, and more specifically, a rigid metal plate, and a fiber comprising a cycloolefin polymer, a crosslinking agent and carbon fiber. Metal / consisting of a reinforced resin layer, which has excellent adhesion and impact resistance between the metal plate and the fiber reinforced resin layer, and does not cause peeling and cracking between the metal plate and the fiber reinforced resin layer even after a severe cooling test. The present invention relates to a fiber reinforced resin composite and a method for producing the same.

金属と繊維強化樹脂とを積層一体化した複合材料は、金属が有する優れた耐衝撃性と繊維強化樹脂が有する優れた軽量性、高力学特性の両方を発現し得る材料として知られている。とくに、軽量性、高強度特性、高エネルギー吸収性が求められる自動車や航空機等の構造体においては、スチール、アルミニウム合金、チタン合金などの金属と炭素繊維強化樹脂とを積層一体化した複合材料が使用されてきている。例えば、金属/繊維強化樹脂複合体から構成されるボンネットは、軽量で高剛性を有すると共に、衝撃時に高いエネルギー吸収特性が発揮できることが知られている。また、車体フレームなどを補強する目的で、金属フレームに繊維強化樹脂を接着一体化したり、あるいは、繊維強化樹脂からなる部品をボルトなどで機械接合するために、金属インサートを一体化するなどの目的により、繊維強化樹脂と金属を一体化することが知られている。   A composite material in which a metal and a fiber reinforced resin are laminated and integrated is known as a material that can exhibit both the excellent impact resistance of a metal and the excellent light weight and high mechanical properties of a fiber reinforced resin. In particular, in automobiles and aircraft structures that require lightness, high strength characteristics, and high energy absorption, composite materials in which metals such as steel, aluminum alloys, and titanium alloys and carbon fiber reinforced resins are laminated and integrated are used. Has been used. For example, it is known that a bonnet composed of a metal / fiber reinforced resin composite is lightweight and has high rigidity, and can exhibit high energy absorption characteristics upon impact. Also, for the purpose of reinforcing the body frame, etc., the purpose is to integrate the fiber insert into the metal frame, or to integrate the metal insert to mechanically join the parts made of fiber reinforced resin with bolts etc. Thus, it is known to integrate a fiber reinforced resin and a metal.

例えば、特許文献1には、ボンネット、ルーフ、トランクリッドなどの自動車用水平パネルに好適なアルミニウム合金と繊維強化樹脂とからなる複合材料が提案されている。また、特許文献2には、自動車用のドアパネル、フェンダー、リアハッチパネル等に好適なアルミニウム合金を繊維強化樹脂で補強した複合材料が提案されている。しかしながら、これら自動車などの構造体で使用されるアルミニウム合金等は剛性が高いため、過酷な条件下の、例えば、高温、低温の繰り返しの中で曲げ変形が生じ、繊維強化樹脂層との接着面にかかるせん断応力高くなり金属層と繊維強化樹脂層とが剥れてしまう等の問題が生じている。   For example, Patent Document 1 proposes a composite material made of an aluminum alloy and a fiber reinforced resin suitable for an automotive horizontal panel such as a bonnet, a roof, and a trunk lid. Patent Document 2 proposes a composite material in which an aluminum alloy suitable for automobile door panels, fenders, rear hatch panels and the like is reinforced with fiber reinforced resin. However, since aluminum alloys and the like used in structures such as automobiles have high rigidity, bending deformation occurs under severe conditions such as high temperature and low temperature repetition, and the adhesive surface with the fiber reinforced resin layer As a result, the shear stress increases and the metal layer and the fiber reinforced resin layer peel off.

かかる問題の改善としては、例えば、特許文献3には、エポキシ樹脂をマトリックス樹脂として繊維強化樹脂層と金属層をエポキシ樹脂、平均粒径3〜10μmの熱可塑性樹脂粒子及びイミダゾールシラン化合物とからなる中間層で接着してなる金属/繊維強化樹脂複合材料が開示されている。しかしながら、本方法では、金属と繊維強化樹脂層との引き剥がし強度は多少向上するが、過酷な温度条件に耐えうるかの冷熱試験等により、金属と繊維強化樹脂層とで剥れ、あるいは繊維強化樹脂層にクラックが発生する等の問題があった。   As an improvement of such a problem, for example, Patent Document 3 includes an epoxy resin as a matrix resin, a fiber reinforced resin layer and a metal layer as an epoxy resin, thermoplastic resin particles having an average particle diameter of 3 to 10 μm, and an imidazole silane compound. A metal / fiber reinforced resin composite material bonded by an intermediate layer is disclosed. However, in this method, the peel strength between the metal and the fiber reinforced resin layer is somewhat improved, but the metal and the fiber reinforced resin layer are peeled off or the fiber reinforced resin is subjected to a thermal test or the like to withstand severe temperature conditions. There was a problem that cracks occurred in the resin layer.

特開2001−191962号公報JP 2001-191962 A 特開2001−253371号公報JP 2001-253371 A 特開2006−297927号公報JP 2006-297927 A

本発明は、金属板と繊維強化樹脂層とからなる金属/繊維強化樹脂複合材に関し、特に金属板と繊維強化樹脂層との密着性、エネルギー吸収性(耐衝撃性)に優れ、しかも過酷な冷熱試験において剥れやクラック発生等の問題のない金属/繊維強化樹脂複合体を得ることを目的にする。   The present invention relates to a metal / fiber reinforced resin composite material comprising a metal plate and a fiber reinforced resin layer, and in particular, is excellent in adhesion between the metal plate and the fiber reinforced resin layer, energy absorption (impact resistance), and harsh. The object is to obtain a metal / fiber reinforced resin composite that is free from problems such as peeling and cracking in a cold test.

本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討の結果、繊維強化樹脂層の強化繊維として炭素繊維を用い、マトリックス樹脂をシクロオレフィンポリマーの架橋体とすることで、あるいはシクロオレフィンポリマー、架橋剤及び炭素繊維を含んでなる架橋可能なプリプレグを剛直な金属板に積層し、次いで硬化させることにより密着性と耐衝撃性に優れ、しかも過酷な冷熱試験において金属板と繊維強化樹脂層界面での剥離のない、また繊維強化樹脂層でのクラック発生のない金属/繊維強化樹脂複合体が得られることを見出した。また、金属板表面をシランカップリング処理することにより、特に、架橋剤と反応する反応性基を有するシランカップリング剤で処理することにより金属/繊維強化樹脂複合体の冷熱試験耐性が格段に向上することを見出した。さらに、プリプレグが、シクロオレフィンモノマー、重合触媒及び架橋剤とを含んでなる重合性組成物を炭素繊維存在下で重合することにより容易に製造でき、しかも得られるプリプレグを金属板に積層して硬化させることにより、密着性、耐衝撃性、冷熱試験耐性等の特性が格段に優れる金属/繊維強化樹脂複合体が得られることを見出した。本発明者らは、これらの知見に基づいて本発明を完成するに至ったものである。   As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventors have used carbon fibers as the reinforcing fibers of the fiber reinforced resin layer and made the matrix resin a crosslinked product of a cycloolefin polymer, or a cycloolefin polymer, a crosslinking agent, and A crosslinkable prepreg containing carbon fiber is laminated on a rigid metal plate and then cured to provide excellent adhesion and impact resistance, and peeling at the interface between the metal plate and the fiber reinforced resin layer in severe thermal tests It has been found that a metal / fiber reinforced resin composite free from cracks in the fiber reinforced resin layer can be obtained. In addition, by treating the surface of the metal plate with a silane coupling, especially with a silane coupling agent having a reactive group that reacts with the crosslinking agent, the metal / fiber reinforced resin composite has significantly improved resistance to cold tests. I found out. Furthermore, the prepreg can be easily produced by polymerizing a polymerizable composition comprising a cycloolefin monomer, a polymerization catalyst and a crosslinking agent in the presence of carbon fiber, and the obtained prepreg is laminated on a metal plate and cured. It has been found that a metal / fiber reinforced resin composite having excellent properties such as adhesion, impact resistance, and cold test resistance can be obtained. Based on these findings, the present inventors have completed the present invention.

かくして本発明によれば、下記(1)〜(11)が提供される。
(1) シクロオレフィンポリマーの架橋体および炭素繊維を含有する繊維強化樹脂層と、金属板とが一体化してなる金属/繊維強化樹脂複合体。
(2) 金属板が、鉄、アルミニウムもしくはチタン、またはそれらを含む合金からなるものである(1)記載の金属/繊維強化樹脂複合体。
(3) 繊維強化樹脂層が、充填剤を含むものである(1)または(2)に記載の金属/繊維強化樹脂複合体。
(4) 金属板と繊維強化樹脂層との剥離強度が10N・mm/mm以上である(1)乃至(3)のいずれかに記載の金属/繊維強化樹脂複合体。
(5) 乗物用部材である(1)乃至(4)のいずれかに記載の金属/繊維強化樹脂複合体。
(6) シクロオレフィンポリマー、架橋剤及び炭素繊維を含んでなる架橋可能なプリプレグを金属板に積層した後に架橋させることを特徴とする金属/繊維強化樹脂複合体の製造方法。
(7) 架橋可能なプリプレグが、シクロオレフィンモノマー、メタセシス重合触媒及び架橋剤を含有する重合性組成物を炭素繊維存在下に重合してなるものである(6)記載の製造方法。
(8) 架橋剤がラジカル発生剤である(6)または(7)記載の製造方法。
(9) 前記重合を、前記ラジカル発生剤の1分半減期温度以下の温度で行う(8)記載の製造方法。
(10) 金属板表面がシランカップリング剤で処理されたものである(6)乃至(9)のいずれかに記載の製造方法。
(11) シランカップリング剤が、架橋剤と反応する反応性基を有するものである(10)記載の製造方法。
Thus, according to the present invention, the following (1) to (11) are provided.
(1) A metal / fiber reinforced resin composite comprising a cross-linked cycloolefin polymer and a fiber reinforced resin layer containing carbon fibers and a metal plate.
(2) The metal / fiber reinforced resin composite according to (1), wherein the metal plate is made of iron, aluminum, titanium, or an alloy containing them.
(3) The metal / fiber reinforced resin composite according to (1) or (2), wherein the fiber reinforced resin layer contains a filler.
(4) The metal / fiber reinforced resin composite according to any one of (1) to (3), wherein the peel strength between the metal plate and the fiber reinforced resin layer is 10 N · mm / mm or more.
(5) The metal / fiber reinforced resin composite according to any one of (1) to (4), which is a vehicle member.
(6) A method for producing a metal / fiber reinforced resin composite, wherein a crosslinkable prepreg comprising a cycloolefin polymer, a crosslinking agent and carbon fibers is laminated on a metal plate and then crosslinked.
(7) The production method according to (6), wherein the crosslinkable prepreg is obtained by polymerizing a polymerizable composition containing a cycloolefin monomer, a metathesis polymerization catalyst, and a crosslinking agent in the presence of carbon fibers.
(8) The production method according to (6) or (7), wherein the crosslinking agent is a radical generator.
(9) The production method according to (8), wherein the polymerization is performed at a temperature equal to or lower than the 1 minute half-life temperature of the radical generator.
(10) The manufacturing method according to any one of (6) to (9), wherein the surface of the metal plate is treated with a silane coupling agent.
(11) The production method according to (10), wherein the silane coupling agent has a reactive group that reacts with the crosslinking agent.

本発明によれば、金属板と繊維強化樹脂層との密着性、エネルギー吸収性(耐衝撃性)、冷熱試験耐性に優れる金属/繊維強化樹脂複合体を容易に得ることができる。また、本発明の金属/繊維強化樹脂複合体は、金属層と繊維強化樹脂層との密着性、耐衝撃性、及び冷熱試験耐性等に優れるので、自動車や航空機などの乗物用部材、及びスポーツ、土木、建築などの分野において好適に使用することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the metal / fiber reinforced resin composite excellent in the adhesiveness of a metal plate and a fiber reinforced resin layer, energy absorptivity (impact resistance), and a cold test tolerance can be obtained easily. In addition, the metal / fiber reinforced resin composite of the present invention is excellent in adhesion between the metal layer and the fiber reinforced resin layer, impact resistance, resistance to cold test, and the like. It can be suitably used in fields such as civil engineering and construction.

本発明の金属/繊維強化樹脂複合体は、繊維強化樹脂層と金属板とが一体化され、特に、繊維強化樹脂層の強化繊維が炭素繊維で、マトリックス樹脂がシクロオレフィンポリマーの架橋体であるものを用いることを特徴とする。   In the metal / fiber reinforced resin composite of the present invention, the fiber reinforced resin layer and the metal plate are integrated, and in particular, the reinforced fiber of the fiber reinforced resin layer is a carbon fiber, and the matrix resin is a crosslinked product of a cycloolefin polymer. It is characterized by using a thing.

(シクロオレフィンポリマー)
本発明においては、マトリックス樹脂としてシクロオレフィンポリマーの架橋体を用いることを特徴とする。シクロオレフィンポリマーの架橋体は、シクロオレフィンポリマーを架橋してなるものであれば格別な限定はない。シクロオレフィンポリマーとしては、公知のシクロオレフィンモノマーの重合体を格別な限定がなく用いることができる。具体的には、シクロオレフィンモノマーの開環重合体、シクロオレフィンモノマーの付加重合体、シクロオレフィンモノマーと鎖状オレフィンとの付加共重合体、およびこれらの水素化物が挙げられる。
(Cycloolefin polymer)
In the present invention, a crosslinked product of cycloolefin polymer is used as the matrix resin. The crosslinked product of cycloolefin polymer is not particularly limited as long as it is obtained by crosslinking a cycloolefin polymer. As the cycloolefin polymer, a known polymer of cycloolefin monomer can be used without any particular limitation. Specific examples include a ring-opening polymer of a cycloolefin monomer, an addition polymer of a cycloolefin monomer, an addition copolymer of a cycloolefin monomer and a chain olefin, and a hydride thereof.

シクロオレフィンモノマーは、炭素原子で形成される環構造を有し、該環中に炭素−炭素二重結合を有する化合物である。その例として、ノルボルネン系モノマーおよび単環シクロオレフィンなどが挙げられ、ノルボルネン系モノマーが好ましい。ノルボルネン系モノマーは、ノルボルネン環を含むモノマーである。ノルボルネン系モノマーとしては、格別な限定はないが、例えば、2−ノルボルネン、ノルボルナジエンなどの二環体、ジシクロペンタジエン、ジヒドロジシクロペンタジエンなどの三環体、テトラシクロドデセン、エチリデンテトラシクロドデセン、フニルテトラシクロドデセンなどの四環体、トリシクロペンタジエンなどの五環体、テトラシクロペンタジエンなどの 七環体、及びこれらのアルキル置換体(メチル、エチル、プロピル、ブチル置換体など)、アルキリデン置換体(例えば、エチリデン置換体)、アリール置換体(例えば、フェニル、トリル置換体)、並びにエポキシ基、メタクリル基、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、シアノ基、ハロゲン基、エーテル基、エステル結合含有基などの極性基を有する誘導体などが挙げられる。   A cycloolefin monomer is a compound having a ring structure formed of carbon atoms and having a carbon-carbon double bond in the ring. Examples thereof include norbornene monomers and monocyclic cycloolefins, and norbornene monomers are preferred. The norbornene-based monomer is a monomer containing a norbornene ring. The norbornene-based monomer is not particularly limited. , Tetracycles such as funiltetracyclododecene, pentacycles such as tricyclopentadiene, heptacycles such as tetracyclopentadiene, and alkyl substitutions thereof (methyl, ethyl, propyl, butyl substitutions, etc.), Alkylidene substituted (eg ethylidene substituted), aryl substituted (eg phenyl, tolyl substituted), epoxy group, methacrylic group, hydroxyl group, amino group, carboxyl group, cyano group, halogen group, ether group, ester bond Derivatives with polar groups such as containing groups It is done.

単環シクロオレフィンとしては、例えば、シクロブテン、シクロペンテン、シクロオクテン、シクロドデセン、1,5−シクロオクタジエンなどの単環シクロオレフィン及び置換基を有するそれらの誘導体が挙げられる。これらのシクロオレフィンモノマーは、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。   Examples of the monocyclic cycloolefin include monocyclic cycloolefins such as cyclobutene, cyclopentene, cyclooctene, cyclododecene, 1,5-cyclooctadiene, and derivatives having a substituent. These cycloolefin monomers can be used alone or in combination of two or more.

シクロオレフィンポリマーの分子量は、使用目的に応じて適宜選択されればよいが、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィーで測定されるポリスチレン換算の重量平均分子量で、通常1,000〜1,000,000、好ましくは5,000〜500,000、より好ましくは10,000〜100,000の範囲である。   The molecular weight of the cycloolefin polymer may be appropriately selected according to the purpose of use, but is a polystyrene-equivalent weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography, usually 1,000 to 1,000,000, Preferably it is the range of 5,000-500,000, More preferably, it is the range of 10,000-100,000.

本発明に使用されるシクロオレフィンポリマーの架橋体は、上記シクロオレフィンポリマーを架橋したものであり、溶媒に溶解しないことで定義される。一方、未架橋のシクロオレフィンポリマーは、通常は溶媒に溶解する。かかる溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化水素、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル類、ジクロロメタン、クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素のなどの溶媒から適宜選択される。架橋の方法はラジカル架橋やイオン架橋などの公知の方法をいずれも採用することができ、限定されないが、ラジカル架橋が好ましい。   The crosslinked product of the cycloolefin polymer used in the present invention is obtained by crosslinking the cycloolefin polymer, and is defined by not dissolving in a solvent. On the other hand, the uncrosslinked cycloolefin polymer is usually dissolved in a solvent. Such a solvent is appropriately selected from solvents such as aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene, ethers such as diethyl ether and tetrahydrofuran, and halogenated hydrocarbons such as dichloromethane and chloroform. Any known method such as radical crosslinking or ionic crosslinking can be adopted as the crosslinking method, and it is not limited, but radical crosslinking is preferred.

(炭素繊維)
本発明では強化繊維として炭素繊維を用いることを特徴とする。炭素繊維の種類としては、格別な限定はなく、例えば、アクリル系、ピッチ系、レーヨン系等の各種の従来公知の方法で製造される炭素繊維が使用でき、中でも、アクリル系炭素繊維(PAN系炭素繊維)が、機械強度と耐衝撃性等の特性を高度に付与でき好適である。
(Carbon fiber)
In the present invention, carbon fibers are used as the reinforcing fibers. The type of carbon fiber is not particularly limited. For example, carbon fibers produced by various conventionally known methods such as acrylic, pitch-based, rayon-based, etc. can be used. Among them, acrylic carbon fiber (PAN-based) Carbon fiber) is preferable because it can impart high properties such as mechanical strength and impact resistance.

本発明に使用される炭素繊維の強度特性は、格別な限定はなく使用目的に応じて適宜選択される。引張強度としては、JIS R7601に従って測定されるストランド引張強度で、通常0.5〜50GPa、好ましくは1〜10GPa、より好ましくは2〜8GPaの範囲である。引張弾性率としては、JIS R7601に従って測定されるストランド引張弾性率で、通常100〜1,000GPa、好ましくは200〜800GPa、より好ましくは300〜700GPaの範囲である。伸びとしては、JIS R7601に従って測定されるストランド引張伸びで、通常0.1〜10%、好ましくは0.5〜5%、より好ましくは1〜3%の範囲である。炭素繊維の強度特性がこれらの範囲にあるときに、金属層との密着性、機械強度、耐衝撃性等の特性が高度にバランスされ好適である。   The strength characteristics of the carbon fibers used in the present invention are not particularly limited and are appropriately selected according to the purpose of use. The tensile strength is a strand tensile strength measured according to JIS R7601, and is usually 0.5 to 50 GPa, preferably 1 to 10 GPa, more preferably 2 to 8 GPa. The tensile modulus is a strand tensile modulus measured according to JIS R7601, and is usually in the range of 100 to 1,000 GPa, preferably 200 to 800 GPa, more preferably 300 to 700 GPa. The elongation is a strand tensile elongation measured according to JIS R7601, and is usually 0.1 to 10%, preferably 0.5 to 5%, more preferably 1 to 3%. When the strength characteristics of the carbon fiber are within these ranges, characteristics such as adhesion to the metal layer, mechanical strength, and impact resistance are highly balanced, which is preferable.

本発明に使用される炭素繊維の断面形状は、格別な限定はなく使用目的に応じて適宜選択すればよく、例えば、扁平、円形いずれの形状でもよい。例えば、断面形状が円形であると、樹脂を含浸させる際、フィラメントの再配列が起こりやすくなり、繊維間への樹脂の浸み込みが容易になり、また、繊維束の厚みを薄くすることが可能となるため、ドレープ製に優れたプリプレグを得やすい等の利点がある。   The cross-sectional shape of the carbon fiber used in the present invention is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose of use. For example, it may be flat or circular. For example, when the cross-sectional shape is circular, when the resin is impregnated, the filaments are easily rearranged, the resin can easily penetrate between the fibers, and the thickness of the fiber bundle can be reduced. Since it becomes possible, there are advantages such as easy to obtain a prepreg excellent in drape.

本発明に使用される炭素繊維の長さは、格別な限定無く使用目的に応じて適宜選択され、短繊維、長繊維のいずれをも用いることができるが、より高い機械強度と強靭性を得たい場合は、繊維の長さが1cm以上、好ましくは2cm以上、より好ましくは3cm以上、もっとも好ましくは連続繊維とするのがよい。   The length of the carbon fiber used in the present invention is appropriately selected according to the purpose of use without any particular limitation, and both short fibers and long fibers can be used, but higher mechanical strength and toughness are obtained. If desired, the length of the fiber is 1 cm or more, preferably 2 cm or more, more preferably 3 cm or more, and most preferably continuous fiber.

本発明に使用される炭素繊維の形態は、特に限定されず、織物、不織布、マット、ニット、組み紐、一方向ストランド、ロービング、チョップド等から適宜選択できる。これらの中でも、強靭性と耐衝撃性がより高い水準にある繊維強化樹脂を得るためには、繊維が織物、一方向ストランド、ロービング等連続繊維の形態であるのが良い。織物形態としては、従来公知のものが利用でき、例えば、平織、繻子織、綾織、3軸織物などの繊維が交錯する織り構造の全てが利用できる。また、織物形態としては、2次元だけでなく、織物の厚み方向に繊維が補強されているステッチ織物、3次元織物等も利用できる。   The form of the carbon fiber used in the present invention is not particularly limited, and can be appropriately selected from woven fabric, nonwoven fabric, mat, knit, braid, unidirectional strand, roving, chopped, and the like. Among these, in order to obtain a fiber reinforced resin having higher levels of toughness and impact resistance, the fibers are preferably in the form of continuous fibers such as woven fabrics, unidirectional strands, and rovings. As the woven form, conventionally known ones can be used. For example, all of woven structures in which fibers such as plain weave, satin weave, twill weave, and triaxial weave are interlaced can be used. Moreover, as a woven fabric form, not only two-dimensional but also a stitch woven fabric and a three-dimensional woven fabric in which fibers are reinforced in the thickness direction of the woven fabric can be used.

本発明に使用される炭素繊維は、織物等で使用する場合は繊維束糸条として利用する。その場合の繊維束糸条1本中のフィラメント数は、格別な限定はないが、1,000〜100,000本、好ましくは2,000〜20,000本、より好ましくは5,000〜15,000の範囲である。   The carbon fiber used in the present invention is used as a fiber bundle yarn when used in a woven fabric or the like. In this case, the number of filaments in one fiber bundle yarn is not particularly limited, but is 1,000 to 100,000, preferably 2,000 to 20,000, more preferably 5,000 to 15. , 000.

これらの炭素繊維は、それぞれ単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができ、その使用量は、使用目的に応じて適宜選択されるが、繊維強化樹脂層中の炭素繊維含有量が、通常10〜90重量%、好ましくは20〜80重量%、より好ましくは30〜70重量%の範囲になるように選択される。   These carbon fibers can be used alone or in combination of two or more, and the amount used is appropriately selected according to the purpose of use, but the carbon fiber content in the fiber reinforced resin layer is usually It is selected to be in the range of 10 to 90% by weight, preferably 20 to 80% by weight, more preferably 30 to 70% by weight.

(繊維強化樹脂層)
本発明に使用される繊維強化樹脂層は、上記強化繊維としての炭素繊維と、マトリックス樹脂としてのシクロオレフィンポリマー架橋体とを含有し、マトリックス樹脂は必要に応じてその他の配合剤が添加されていてもよい。
(Fiber reinforced resin layer)
The fiber reinforced resin layer used in the present invention contains carbon fiber as the reinforcing fiber and a cycloolefin polymer crosslinked product as the matrix resin, and other compounding agents are added to the matrix resin as necessary. May be.

その他の配合剤としては、使用目的に応じて適宜選択されるが、エラストマー材料、充填剤、老化防止剤、難燃剤、着色剤、光安定剤、顔料、発泡剤、高分子改質剤などを挙げることができる。   Other compounding agents are appropriately selected depending on the purpose of use, but include elastomer materials, fillers, anti-aging agents, flame retardants, colorants, light stabilizers, pigments, foaming agents, polymer modifiers, etc. Can be mentioned.

エラストマー材料としては、例えば、天然ゴム、ポリイソプレン、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエン共重合体、クロロプレン、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体及びこれらの水素添加物が挙げられる。これらのエラストマー材料は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。その配合量は、シクロオレフィンポリマーの架橋体100重量部に対して、通常0.1〜100重量部、好ましくは1〜50重量部、より好ましくは3〜30重量部の範囲である。エラストマー材料がこの範囲であるときに得られる金属/繊維強化樹脂複合体の靭性を高度に向上させることができ好適である。   Examples of the elastomer material include natural rubber, polyisoprene, polybutadiene, styrene-butadiene copolymer, chloroprene, acrylonitrile-butadiene copolymer, styrene-isoprene-styrene block copolymer, and styrene-butadiene-styrene block copolymer. , Ethylene-propylene copolymer, ethylene-propylene-diene terpolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, and hydrogenated products thereof. These elastomer materials can be used alone or in combination of two or more. The blending amount is usually 0.1 to 100 parts by weight, preferably 1 to 50 parts by weight, more preferably 3 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the crosslinked product of cycloolefin polymer. It is preferable because the toughness of the metal / fiber reinforced resin composite obtained when the elastomer material is in this range can be improved to a high degree.

充填剤としては、工業的に一般に使用されるものであれば格別な限定はなく、無機系充填剤や有機系充填剤のいずれも用いることができが、好適には無機系充填剤である。無機系充填剤としては、例えば、鉄、銅、ニッケル、金、銀、アルミニウム、鉛、タングステン等の金属粒子;カーボンブラック、グラファイト、活性炭、炭素バルーン等の炭素粒子;シリカ、シリカバルーン、アルミナ、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化すず、酸化ベリリウム、バリウムフェライト、ストロンチウムフェライト等の無機酸化物粒子;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸水素ナトリウム等の無機炭酸塩粒子;硫酸カルシウム等の無機硫酸塩粒子;タルク、クレー、マイカ、カオリン、フライアッシュ、モンモリロナイト、ケイ酸カルシウム、ガラス、ガラスバルーン等の無機ケイ酸塩粒子;チタン酸カルシウム、チタン酸ジルコン酸鉛等のチタン酸塩粒子、窒化アルミニウム、炭化ケイ素粒子やウィスカー等が挙げられる。有機系充填剤としては、例えば、木粉、デンプン、有機顔料、ポリスチレン、ナイロン、ポリエチレンやポリプロピレンのようなポリオレフィン、塩化ビニル、廃プラスチック等の粒子化合物が挙げられる。これらの充填剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができ、その配合量は、シクロオレフィンポリマー100重量部に対して、通常1〜1,000重量部、好ましくは10〜500重量部、より好ましくは50〜350重量部の範囲である。充填剤がこの範囲にあるときに金属/繊維強化樹脂複合体の機械強度、耐熱性、耐薬品性及び冷熱試験耐性等の特性を格段に向上させることができ好適である。   The filler is not particularly limited as long as it is generally used industrially, and either an inorganic filler or an organic filler can be used, but an inorganic filler is preferred. Examples of the inorganic filler include metal particles such as iron, copper, nickel, gold, silver, aluminum, lead, and tungsten; carbon particles such as carbon black, graphite, activated carbon, and carbon balloon; silica, silica balloon, alumina, Inorganic oxide particles such as titanium oxide, iron oxide, zinc oxide, magnesium oxide, tin oxide, beryllium oxide, barium ferrite, strontium ferrite; inorganic carbonate particles such as calcium carbonate, magnesium carbonate, sodium hydrogen carbonate; calcium sulfate, etc. Inorganic sulfate particles; inorganic silicate particles such as talc, clay, mica, kaolin, fly ash, montmorillonite, calcium silicate, glass, glass balloon; titanate particles such as calcium titanate and lead zirconate titanate, Aluminum nitride, silicon carbide particles Whiskers, and the like. Examples of the organic filler include particulate compounds such as wood flour, starch, organic pigments, polystyrene, nylon, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, vinyl chloride, and waste plastics. These fillers can be used alone or in combination of two or more, and the blending amount is usually 1 to 1,000 parts by weight, preferably 10 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the cycloolefin polymer. The amount is in the range of 500 parts by weight, more preferably 50 to 350 parts by weight. When the filler is in this range, the metal / fiber reinforced resin composite can be remarkably improved in properties such as mechanical strength, heat resistance, chemical resistance, and cold test resistance.

老化防止剤としては、一般的に樹脂工業で使用されるものであれば格別な限定なく使うことができるが、フェノール系老化防止剤、アミン系老化防止剤、リン系老化防止剤及びイオウ系老化防止剤からなる群から選ばれる少なくとも1種の老化防止剤を用いることにより、架橋反応を阻害しないで、得られる繊維強化樹脂層の耐酸化劣化性を高度に向上させることができ好適である。これらの中でも、フェノール系老化防止剤とアミン系老化防止剤が好ましく、フェノール系老化防止剤が特に好ましい。   Anti-aging agents can be used without particular limitation as long as they are generally used in the resin industry, but phenol-based anti-aging agents, amine-based anti-aging agents, phosphorus-based anti-aging agents and sulfur-based anti-aging agents. By using at least one anti-aging agent selected from the group consisting of inhibitors, it is preferable that the oxidation-deterioration resistance of the resulting fiber-reinforced resin layer can be highly improved without inhibiting the crosslinking reaction. Among these, a phenolic antiaging agent and an amine antiaging agent are preferable, and a phenolic antiaging agent is particularly preferable.

フェノール系老化防止剤としては、例えば、2−t−ブチル−6−(3−t−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート、2,4−ジ−t−アミル−6−(1−(3,5−ジ−t−アミル−2−ヒドロキシフェニル)エチル)フェニルアクリレート、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシアニソール、オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2,2’−メチレン−ビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデン−ビス(6−t−ブチル−m−クレゾール)、3,9−ビス(2−(3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ)−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、テトラキス(メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニルプロピオネート)メタン[すなわち、ペンタエリスリメチル−テトラキス(3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニルプロピオネート)]、6−(4−ヒドロキシ−3−メチル−5−t−ブチルアニリノ)−2,4−ビスオクチルチオ−1,3,5−トリアジン、2−オクチルチオ−4,6−ビス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−オキシアニリノ)−1,3,5−トリアジンなどが挙げられる。   Examples of phenolic anti-aging agents include 2-t-butyl-6- (3-t-butyl-2-hydroxy-5-methylbenzyl) -4-methylphenyl acrylate and 2,4-di-t-amyl. -6- (1- (3,5-di-t-amyl-2-hydroxyphenyl) ethyl) phenyl acrylate, 3,5-di-t-butyl-4-hydroxyanisole, octadecyl-3- (3,5 -Di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate, 2,2'-methylene-bis (4-methyl-6-t-butylphenol), 4,4'-butylidene-bis (6-t-butyl-m) -Cresol), 3,9-bis (2- (3- (3-t-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) propionyloxy) -1,1-dimethylethyl) -2,4,8,10 Tetraoxaspiro [5,5] undecane, tetrakis (methylene-3- (3 ′, 5′-di-t-butyl-4′-hydroxyphenylpropionate) methane [ie, pentaerythrimethyl-tetrakis (3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenylpropionate)], 6- (4-hydroxy-3-methyl-5-tert-butylanilino) -2,4-bisoctylthio-1,3 5-triazine, 2-octylthio-4,6-bis- (3,5-di-t-butyl-4-oxyanilino) -1,3,5-triazine and the like.

アミン系老化防止剤としては、例えば、1−[2−〔3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ〕エチル]−4−〔3−3,5−ジ−tブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ〕−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、2−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2−n−ブチルマロン酸−ビス−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)などが挙げられる。   Examples of the amine-based antiaging agent include 1- [2- [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionyloxy] ethyl] -4- [3-3,5-di (). -Tbutyl-4-hydroxyphenyl) propionyloxy] -2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 2- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) -2-n-butylmalon Acid-bis- (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) and the like.

リン系老化防止剤としては、例えば、トリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(ジノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド、4,4’−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−t−ブチルフェニル−ジ−トリデシルホスファイト)、テトラキス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(イソデシルホスファイト)、などが挙げられる。   Examples of phosphorus antioxidants include triphenyl phosphite, diphenylisodecyl phosphite, phenyl diisodecyl phosphite, tris (nonylphenyl) phosphite, tris (dinonylphenyl) phosphite, tris (2,4-di-). -T-butylphenyl) phosphite, 2,2-methylenebis (4,6-di-t-butylphenyl) octyl phosphite, 9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide, 4,4′-butylidene-bis (3-methyl-6-tert-butylphenyl-di-tridecyl phosphite), tetrakis (2,4-di-tert-butylphenyl) -4,4′-biphenylenediphos Fight, cyclic neopentanetetraylbis (isodecyl phosphite), etc. It is below.

イオウ系老化防止剤は、例えば、ジラウリル3,3−チオジプロピオネート、ジミリスチル3,3’−チオジプロピオネート、ジステアリル3,3−チオジプロピオネート、ラウリルステアリル3,3−チオジプロピオネート、ペンタエリスリトール−テトラキス−(β−ラウリル−チオ−プロピオネート)、3,9−ビス(2−ドデシルチオエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンなどを挙げられる。   Sulfur-based antioxidants include, for example, dilauryl 3,3-thiodipropionate, dimyristyl 3,3′-thiodipropionate, distearyl 3,3-thiodipropionate, lauryl stearyl 3,3-thiodipropio Nate, pentaerythritol-tetrakis- (β-lauryl-thio-propionate), 3,9-bis (2-dodecylthioethyl) -2,4,8,10-tetraoxaspiro [5,5] undecane It is done.

これらの老化防止剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。老化防止剤の使用量は、使用目的に応じて適宜選択されるが、シクロオレフィンポリマーの架橋体100重量部に対して、通常0.0001〜10重量部、好ましくは0.001〜5重量部、より好ましくは0.01〜1重量部の範囲である。   These anti-aging agents can be used alone or in combination of two or more. The amount of the anti-aging agent is appropriately selected according to the purpose of use, but is usually 0.0001 to 10 parts by weight, preferably 0.001 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the crosslinked product of the cycloolefin polymer. More preferably, it is in the range of 0.01 to 1 part by weight.

難燃剤としては、リン系難燃剤、窒素系難燃剤、ハロゲン系難燃剤、水酸化アルミニウムなどの金属水酸化物、三酸化アンチモンなどのアンチモン化合物などが挙げられる。着色剤としては、染料、顔料などが用いられる。染料の種類は多様であり、公知のものを適宜選択して使用すればよい。これらのその他の添加剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができ、その使用量は、本発明の効果を損ねない範囲で適宜選択される。   Examples of the flame retardant include phosphorus flame retardants, nitrogen flame retardants, halogen flame retardants, metal hydroxides such as aluminum hydroxide, and antimony compounds such as antimony trioxide. As the colorant, dyes, pigments and the like are used. There are various kinds of dyes, and known ones may be appropriately selected and used. These other additives can be used alone or in combination of two or more, and the amount used is appropriately selected within a range not impairing the effects of the present invention.

本発明に使用される繊維強化樹脂層の厚みは、使用目的の応じて適宜選択されるが、通常0.001〜10mm、好ましくは0.01〜1mm、より好ましくは0.05〜0.5mmの範囲である。この範囲であるときに、金属層との密着性、機械強度、靭性の特性が高度にバランスされ好適である。   The thickness of the fiber reinforced resin layer used in the present invention is appropriately selected according to the purpose of use, but is usually 0.001 to 10 mm, preferably 0.01 to 1 mm, more preferably 0.05 to 0.5 mm. Range. Within this range, the properties of adhesion to the metal layer, mechanical strength, and toughness are highly balanced and suitable.

(金属板)
本発明に使用される金属板の材料としては、鉄、ステンレス鋼、および炭素鋼などの鉄またはその合金;アルミニウムまたはその合金;チタンまたはその合金;マグネシウム合金;その他種々の金属及び合金;が用いられる。これらの中でも、鉄、アルミニウムもしくはチタン、またはそれらを含む合金が好ましく、ステンレス鋼、アルミニウム合金およびチタン合金がより好ましく、特にアルミニウム合金やチタン合金が軽量で高強度のため好適である。
(Metal plate)
As the material of the metal plate used in the present invention, iron or an alloy thereof such as iron, stainless steel, and carbon steel; aluminum or an alloy thereof; titanium or an alloy thereof; a magnesium alloy; and various other metals and alloys are used. It is done. Among these, iron, aluminum, titanium, or an alloy containing them is preferable, stainless steel, aluminum alloy, and titanium alloy are more preferable, and aluminum alloy and titanium alloy are particularly preferable because they are lightweight and have high strength.

本発明に使用される金属板の厚みは、使用目的に応じて適宜選択されるが、通常0.01〜10mm、好ましくは0.05〜5mm、より好ましくは0.1〜2mmの範囲である。金属板の厚みが過度に薄いと金属の負担できる過重が小さくなりすぎるため好ましくなく、逆に、過度に厚いと曲げ変形時に繊維強化樹脂接着面にかかるせん断応力が高くなりすぎてせん断破壊する懸念がでてくるため好ましくない。   Although the thickness of the metal plate used for this invention is suitably selected according to the intended purpose, it is 0.01-10 mm normally, Preferably it is 0.05-5 mm, More preferably, it is the range of 0.1-2 mm. . If the thickness of the metal plate is too thin, it is not preferable because the weight that the metal can bear is too small. On the contrary, if the thickness is excessively thick, the shear stress applied to the fiber-reinforced resin bonding surface during bending deformation becomes too high, and there is a concern of shear failure. It is not preferable because it comes out.

本発明の金属/繊維強化樹脂複合体は、上記繊維強化樹脂層と金属板が一体化されてなり、その製造方法について格別な限定はないが、例えば、シクロオレフィンポリマー、架橋剤及び炭素繊維を含んでなる架橋可能なプリプレグを上記特定な金属板に積層した後に架橋させる方法が、容易に製造することができるため好適である。   In the metal / fiber reinforced resin composite of the present invention, the fiber reinforced resin layer and the metal plate are integrated, and there is no particular limitation on the manufacturing method. For example, a cycloolefin polymer, a crosslinking agent, and carbon fiber are used. A method of cross-linking the cross-linkable prepreg comprising the above-described specific metal plate is preferable because it can be easily manufactured.

(架橋可能なプリプレグ)
本発明に使用される架橋可能なプリプレグは、前記のシクロオレフィンポリマー、架橋剤及び前記の炭素繊維を必須成分として、必要に応じてその他の配合剤を添加することができる。
(Crosslinkable prepreg)
The crosslinkable prepreg used in the present invention can contain the above-mentioned cycloolefin polymer, cross-linking agent and the above-mentioned carbon fiber as essential components and other compounding agents as necessary.

本発明に使用される架橋剤としては、シクロオレフィンポリマーを架橋できるものであれば格別な制限はないが、ラジカル発生剤が好ましい。ラジカル発生剤としては、有機過酸化物、ジアゾ化合物および非極性ラジカル発生剤などが挙げられ、好ましくは有機過酸化物や非極性ラジカル発生剤である。   The crosslinking agent used in the present invention is not particularly limited as long as it can crosslink a cycloolefin polymer, but a radical generator is preferable. Examples of the radical generator include organic peroxides, diazo compounds, and nonpolar radical generators, with organic peroxides and nonpolar radical generators being preferred.

有機過酸化物としては、例えば、t−ブチルヒドロペルオキシド、p−メンタンヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシドなどのヒドロペルオキシド類;ジクミルペルオキシド、t−ブチルクミルペルオキシド、α,α’−ビス(t−ブチルペルオキシ−m−イソプロピル)ベンゼン、ジ−t−ブチルペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルペルオキシ)−3−ヘキシン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルペルオキシ)ヘキサンなどのジアルキルペルオキシド類;ジプロピオニルペルオキシド、ベンゾイルペルオキシドなどのジアシルペルオキシド類;2,2−ジ(t−ブチルペルオキシ)ブタン、1,1−ジ(t−ヘキシルペルオキシ)シクロヘキサン、1,1−ジ(t−ブチルペルオキシ)−2−メチルシクロヘキサン、1,1−ジ(t−ブチルペルオキシ)シクロヘキサンなどのペルオキシケタール類;t−ブチルペルオキシアセテート、t−ブチルペルオキシベンゾエートなどのペルオキシエステル類;t−ブチルペルオキシイソプロピルカルボナート、ジ(イソプロピルペルオキシ)ジカルボナートなどのペルオキシカルボナート類;t−ブチルトリメチルシリルペルオキシドなどのアルキルシリルペルオキシド類;などが挙げられる。中でも、後述する重合反応に対する障害が少ない点で、ジアルキルペルオキシドおよびペルオキシケタール類が好ましい。   Examples of the organic peroxide include hydroperoxides such as t-butyl hydroperoxide, p-menthane hydroperoxide, cumene hydroperoxide; dicumyl peroxide, t-butylcumyl peroxide, α, α′-bis (t- Butylperoxy-m-isopropyl) benzene, di-t-butyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) -3-hexyne, 2,5-dimethyl-2,5-di ( dialkyl peroxides such as t-butylperoxy) hexane; diacyl peroxides such as dipropionyl peroxide and benzoyl peroxide; 2,2-di (t-butylperoxy) butane, 1,1-di (t-hexylperoxy) cyclohexane, 1,1-di (t-butylperoxy) -2-methyl Peroxyketals such as chlorocyclohexane and 1,1-di (t-butylperoxy) cyclohexane; peroxyesters such as t-butylperoxyacetate and t-butylperoxybenzoate; t-butylperoxyisopropylcarbonate, di (isopropylperoxy) ) Peroxycarbonates such as dicarbonate; alkylsilyl peroxides such as t-butyltrimethylsilyl peroxide; and the like. Of these, dialkyl peroxides and peroxyketals are preferable in that there are few obstacles to the polymerization reaction described later.

ジアゾ化合物としては、例えば、4,4’−ビスアジドベンザル(4−メチル)シクロヘキサノン、2,6−ビス(4’−アジドベンザル)シクロヘキサノンなどが挙げられる。   Examples of the diazo compound include 4,4'-bisazidobenzal (4-methyl) cyclohexanone and 2,6-bis (4'-azidobenzal) cyclohexanone.

非極性ラジカル発生剤としては、2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタン、3,4−ジメチル−3,4−ジフェニルヘキサン、1,1,2−トリフェニルエタン、1,1,1−トリフェニル−2−フェニルエタンなどが挙げられる。   Nonpolar radical generators include 2,3-dimethyl-2,3-diphenylbutane, 3,4-dimethyl-3,4-diphenylhexane, 1,1,2-triphenylethane, 1,1,1- And triphenyl-2-phenylethane.

本発明に使用される架橋剤がラジカル発生剤の場合の1分半減期温度は、架橋の条件により適宜選択されるが、通常、100〜300℃、好ましくは150〜250℃、より好ましくは160〜230℃の範囲である。ここで1分間半減期温度は、ラジカル発生剤の半量が1分間で分解する温度である。例えば、ジ−t−ブチルペルオキシドでは186℃、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルペルオキシ)−3−ヘキシンでは194℃である。   When the crosslinking agent used in the present invention is a radical generator, the one-minute half-life temperature is appropriately selected depending on the crosslinking conditions, but is usually 100 to 300 ° C, preferably 150 to 250 ° C, more preferably 160. It is in the range of ~ 230 ° C. Here, the half-life temperature for 1 minute is a temperature at which half of the radical generator decomposes in 1 minute. For example, it is 186 ° C. for di-t-butyl peroxide and 194 ° C. for 2,5-dimethyl-2,5-bis (t-butylperoxy) -3-hexyne.

これらの架橋剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。架橋剤の使用量は、シクロオレフィンポリマー100重量部に対して、通常0.01〜10重量部、好ましくは0.1〜10重量部、より好ましくは0.5〜5重量部の範囲である。   These crosslinking agents can be used alone or in combination of two or more. The amount of the crosslinking agent used is usually 0.01 to 10 parts by weight, preferably 0.1 to 10 parts by weight, more preferably 0.5 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the cycloolefin polymer. .

本発明に使用される上記プリプレグの製造方法としては、格別な限定はなく、例えば、シクロオレフィンポリマーと架橋剤とを溶媒に溶解して低粘度化し炭素繊維に含浸させた後に脱溶媒させるウェット法、リリースペーパー上に架橋剤を含むシクロオレフィンポリマーをコーティングし、その上に炭素繊維を引き揃え、加熱溶解したシクロオレフィンポリマーをロールあるいはドクターブレード等で加圧含浸させ、その後、放冷するホットメルト法(ドライ法)などが挙げられるが、好適には、シクロオレフィンモノマー、重合触媒及び架橋剤を含有する重合性組成物を炭素繊維存在下に重合する直接重合法である。直接重合法に用いられるシクロオレフィンモノマーおよび架橋剤は、前記と同様のものが用いられる。   The method for producing the prepreg used in the present invention is not particularly limited. For example, a wet method in which a cycloolefin polymer and a cross-linking agent are dissolved in a solvent to reduce the viscosity and impregnate the carbon fiber and then remove the solvent. A hot melt that coats a release paper with a cycloolefin polymer containing a crosslinking agent, aligns carbon fibers on the release paper, impregnates the heated and dissolved cycloolefin polymer with a roll or doctor blade, and then cools it. The method (dry method) can be used, and a direct polymerization method in which a polymerizable composition containing a cycloolefin monomer, a polymerization catalyst and a crosslinking agent is polymerized in the presence of carbon fibers is preferable. As the cycloolefin monomer and the crosslinking agent used in the direct polymerization method, the same ones as described above are used.

本発明に使用される重合触媒としては、シクロオレフィンモノマーを重合できるものであれば格別な限定はないが、通常はメタセシス重合触媒が用いられる。メタセシス重合触媒としては、シクロオレフィンモノマーをメタセシス開環重合できるものであり、通常遷移金属原子を中心原子として、複数のイオン、原子、多原子イオン及び/又は化合物が結合してなる錯体が挙げられる。遷移金属原子としては、5族、6族及び8族(長周期型周期表、以下同じ)の原子が使用される。それぞれの族の原子は特に限定されないが、5族の原子としては例えばタンタルが挙げられ、6族の原子としては、例えばモリブデンやタングステンが挙げられ、8族の原子としては、例えばルテニウムやオスミウムが挙げられる。これらの中でも、8族のルテニウムやオスミウムの錯体をメタセシス重合触媒として用いることが好ましく、ルテニウムカルベン錯体が特に好ましい。ルテニウムカルベン錯体は、塊状重合時の触媒活性が優れるため、架橋可能なプリプレグの生産性に優れ、得られるプリプレグの、未反応のモノマーに由来する臭気が少なく作業性に優れる。また、酸素や空気中の水分に対して比較的安定であって、失活しにくいので、大気下でも生産が可能である。   The polymerization catalyst used in the present invention is not particularly limited as long as it can polymerize a cycloolefin monomer, but a metathesis polymerization catalyst is usually used. The metathesis polymerization catalyst is capable of metathesis ring-opening polymerization of a cycloolefin monomer, and usually includes a complex formed by bonding a plurality of ions, atoms, polyatomic ions and / or compounds with a transition metal atom as a central atom. . As transition metal atoms, atoms of Group 5, Group 6, and Group 8 (long period periodic table, the same applies hereinafter) are used. Although the atoms of each group are not particularly limited, examples of the Group 5 atom include tantalum, examples of the Group 6 atom include molybdenum and tungsten, and examples of the Group 8 atom include ruthenium and osmium. Can be mentioned. Among these, a group 8 ruthenium or osmium complex is preferably used as a metathesis polymerization catalyst, and a ruthenium carbene complex is particularly preferable. Since the ruthenium carbene complex is excellent in catalytic activity during bulk polymerization, it is excellent in productivity of a crosslinkable prepreg, and the prepreg obtained has less odor derived from unreacted monomers and is excellent in workability. In addition, it is relatively stable against oxygen and moisture in the air and is not easily deactivated, so that it can be produced even in the atmosphere.

本発明においては、重合触媒としてヘテロ環構造を有する化合物を配位子として有するルテニウム触媒を用いることが、得られる金属/繊維強化樹脂複合材料の外観、強度、靭性等の特性が高度にバランスされ好適である。ヘテロ環構造を構成するヘテロ原子としては、例えば、酸素原子、窒素原子等が挙げられ、好ましくは窒素原子である。また、ヘテロ環構造としては、イミダゾリンやイミダゾリジン構造が好ましく、かかるヘテロ環構造を有する化合物の具体例としては、1,3−ジ(1−アダマンチル)イミダゾリジン−2−イリデン、1,3−ジメシチルオクタヒドロベンズイミダゾール−2−イリデン、1,3−ジ(1−フェニルエチル)−4−イミダゾリン−2−イリデン、1,3,4−トリフェニル−2,3,4,5−テトラヒドロ−1H−1,2,4−トリアゾール−5−イリデン、1,3−ジシクロヘキシルヘキサヒドロピリミジン−2−イリデン、N,N,N’,N’−テトライソプロピルホルムアミジニリデン、1,3−ジメシチルイミダゾリジン−2−イリデン、1,3−ジシクロヘキシルイミダゾリジン−2−イリデン、1,3−ジイソプロピル−4−イミダゾリン−2−イリデン、1,3−ジメシチル−2,3−ジヒドロベンズイミダゾール−2−イリデンなどが挙げられる。   In the present invention, the use of a ruthenium catalyst having a compound having a heterocyclic structure as a ligand as a polymerization catalyst provides a high balance of properties such as appearance, strength and toughness of the resulting metal / fiber reinforced resin composite material. Is preferred. As a hetero atom which comprises a heterocyclic structure, an oxygen atom, a nitrogen atom, etc. are mentioned, for example, Preferably it is a nitrogen atom. The heterocyclic structure is preferably an imidazoline or imidazolidine structure. Specific examples of the compound having such a heterocyclic structure include 1,3-di (1-adamantyl) imidazolidin-2-ylidene, 1,3- Dimesityloctahydrobenzimidazol-2-ylidene, 1,3-di (1-phenylethyl) -4-imidazoline-2-ylidene, 1,3,4-triphenyl-2,3,4,5-tetrahydro -1H-1,2,4-triazole-5-ylidene, 1,3-dicyclohexylhexahydropyrimidin-2-ylidene, N, N, N ', N'-tetraisopropylformamidinylidene, 1,3-di Mesitylimidazolidine-2-ylidene, 1,3-dicyclohexylimidazolidine-2-ylidene, 1,3-diisopropyl-4- Midazorin-2-ylidene, 1,3-dimesityl-2,3-dihydro-benzimidazol-2-ylidene and the like.

好ましいルテニウム触媒の例としては、ベンジリデン(1,3−ジメシチルイミダゾリジン−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド、(1,3−ジメシチルイミダゾリジン−2−イリデン)(3−メチル−2−ブテン−1−イリデン)(トリシクロペンチルホスフィン)ルテニウムジクロリド、ベンジリデン(1,3−ジメシチル−オクタヒドロベンズイミダゾール−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド、ベンジリデン[1,3−ジ(1−フェニルエチル)−4−イミダゾリン−2−イリデン](トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド、ベンジリデン(1,3−ジメシチル−2,3−ジヒドロベンズイミダゾール−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド、ベンジリデン(トリシクロヘキシルホスフィン)(1,3,4−トリフェニル−2,3,4,5−テトラヒドロ−1H−1,2,4−トリアゾール−5−イリデン)ルテニウムジクロリド、(1,3−ジイソプロピルヘキサヒドロピリミジン−2−イリデン)(エトキシメチレン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド、ベンジリデン(1,3−ジメシチルイミダゾリジン−2−イリデン)ピリジンルテニウムジクロリドなどの、配位子としてヘテロ環構造を有する化合物と中性の電子供与性化合物が結合したルテニウム錯体化合物が挙げられる。   Examples of preferred ruthenium catalysts include benzylidene (1,3-dimesitylimidazolidin-2-ylidene) (tricyclohexylphosphine) ruthenium dichloride, (1,3-dimesitylimidazolidin-2-ylidene) (3- Methyl-2-butene-1-ylidene) (tricyclopentylphosphine) ruthenium dichloride, benzylidene (1,3-dimesityl-octahydrobenzimidazol-2-ylidene) (tricyclohexylphosphine) ruthenium dichloride, benzylidene [1,3-di (1-phenylethyl) -4-imidazoline-2-ylidene] (tricyclohexylphosphine) ruthenium dichloride, benzylidene (1,3-dimesityl-2,3-dihydrobenzimidazol-2-ylidene) (tricyclohexyl) Phosphine) ruthenium dichloride, benzylidene (tricyclohexylphosphine) (1,3,4-triphenyl-2,3,4,5-tetrahydro-1H-1,2,4-triazol-5-ylidene) ruthenium dichloride, (1 , 3-Diisopropylhexahydropyrimidin-2-ylidene) (ethoxymethylene) (tricyclohexylphosphine) ruthenium dichloride, benzylidene (1,3-dimesitylimidazolidine-2-ylidene) pyridine ruthenium dichloride Examples thereof include a ruthenium complex compound in which a compound having a heterocyclic structure and a neutral electron donating compound are bonded.

これらの重合触媒は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いられる。重合触媒の使用量は、(触媒中の金属原子:シクロオレフィンモノマー)のモル比で、通常1:2,000〜1:2,000,000、好ましくは1:5,000〜1:1,000,000、より好ましくは1:10,000〜1:500,000の範囲である。   These polymerization catalysts are used alone or in combination of two or more. The polymerization catalyst is used in a molar ratio of (metal atom in catalyst: cycloolefin monomer), usually 1: 2,000 to 1: 2,000,000, preferably 1: 5,000 to 1: 1. The range is from 1,000,000, more preferably from 1: 10,000 to 1: 500,000.

重合触媒は必要に応じて、少量の不活性溶剤に溶解又は懸濁して使用することができる。かかる溶媒としては、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、流動パラフィン、ミネラルスピリットなどの鎖状脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、トリメチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、ジエチルシクロヘキサン、デカヒドロナフタレン、ジシクロヘプタン、トリシクロデカン、ヘキサヒドロインデン、シクロオクタンなどの脂環式炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素;インデン、テトラヒドロナフタレンなどの脂環と芳香環とを有する炭化水素;ニトロメタン、ニトロベンゼン、アセトニトリルなどの含窒素炭化水素;ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどの含酸素炭化水素;などが挙げられる。これらの中では芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、および脂環と芳香環とを有する炭化水素の使用が好ましい。   If necessary, the polymerization catalyst can be used by dissolving or suspending in a small amount of an inert solvent. Such solvents include chain aliphatic hydrocarbons such as n-pentane, n-hexane, n-heptane, liquid paraffin and mineral spirits; cyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, dimethylcyclohexane, trimethylcyclohexane, ethylcyclohexane, diethylcyclohexane , Decahydronaphthalene, dicycloheptane, tricyclodecane, hexahydroindene, cyclooctane and other alicyclic hydrocarbons; benzene, toluene, xylene and other aromatic hydrocarbons; indene, tetrahydronaphthalene and other alicyclic and aromatic rings A nitrogen-containing hydrocarbon such as nitromethane, nitrobenzene, and acetonitrile; an oxygen-containing hydrocarbon such as diethyl ether and tetrahydrofuran; and the like. Among these, it is preferable to use aromatic hydrocarbons, aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, and hydrocarbons having an alicyclic ring and an aromatic ring.

本発明に使用される重合性組成物は、シクロオレフィンモノマー、重合触媒及び架橋剤を必須成分として、必要に応じて、重合調整剤、連鎖移動剤、重合反応遅延剤、架橋助剤、その他の配合剤を添加することができる。その他の配合剤としては、前記と同様のエラストマー材料、充填剤、老化防止剤、難燃剤、着色剤、光安定剤、顔料、発泡剤、高分子改質剤などを挙げることができる。   The polymerizable composition used in the present invention comprises a cycloolefin monomer, a polymerization catalyst and a crosslinking agent as essential components, and if necessary, a polymerization regulator, a chain transfer agent, a polymerization reaction retarding agent, a crosslinking aid, A compounding agent can be added. Examples of other compounding agents include the same elastomer materials, fillers, anti-aging agents, flame retardants, colorants, light stabilizers, pigments, foaming agents, and polymer modifiers as described above.

重合調整剤は、重合活性を制御したり、重合反応率を向上させたりする目的で配合されるものであり、例えば、トリアルコキシアルミニウム、トリフェノキシアルミニウム、ジアルコキシアルキルアルミニウム、アルコキシジアルキルアルミニウム、トリアルキルアルミニウム、ジアルコキシアルミニウムクロリド、アルコキシアルキルアルミニウムクロリド、ジアルキルアルミニウムクロリド、トリアルコキシスカンジウム、テトラアルコキシチタン、テトラアルコキシスズ、テトラアルコキシジルコニウムなどが挙げられる。これらの重合調整剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。重合調整剤の使用量は、(重合触媒中の金属原子:重合調整剤)のモル比で、通常、1:0.05〜1:100、好ましくは1:0.2〜1:20、より好ましくは1:0.5〜1:10の範囲である。   The polymerization regulator is blended for the purpose of controlling the polymerization activity or improving the polymerization reaction rate. For example, trialkoxyaluminum, triphenoxyaluminum, dialkoxyalkylaluminum, alkoxydialkylaluminum, trialkyl Examples thereof include aluminum, dialkoxyaluminum chloride, alkoxyalkylaluminum chloride, dialkylaluminum chloride, trialkoxyscandium, tetraalkoxytitanium, tetraalkoxytin, and tetraalkoxyzirconium. These polymerization regulators can be used alone or in combination of two or more. The use amount of the polymerization regulator is usually 1: 0.05 to 1: 100, preferably 1: 0.2 to 1:20, in a molar ratio of (metal atom in the polymerization catalyst: polymerization regulator). Preferably it is the range of 1: 0.5-1: 10.

連鎖移動剤としては、通常は、置換基を有していてもよい鎖状のオレフィン類を用いることができる。その具体例としては、例えば、1−ヘキセン、2−ヘキセンなどの脂肪族オレフィン類;スチレン、ジビニルベンゼン、スチルベンなどの芳香族基を有するオレフィン類;ビニルシクロヘキサンなどの脂環式炭化水素基を有するオレフィン類;エチルビニルエーテルなどのビニルエーテル類;メチルビニルケトン、1,5−ヘキサジエン−3−オン、2−メチル−1,5−ヘキサジエン−3−オン、メタクリル酸ビニル、メタクリル酸アリル、メタクリル酸3−ブテン−1−イル、メタクリル酸3−ブテン−2−イル、メタクリル酸スチリル、アクリル酸アリル、アクリル酸3−ブテン−1−イル、アクリル酸3−ブテン−2−イル、アクリル酸1−メチル−3−ブテン−2−イル、アクリル酸スチリル、エチレングリコールジアクリレート、アリルトリビニルシラン、アリルメチルジビニルシラン、アリルジメチルビニルシラン、アクリル酸グリシジル、アリルグリシジルエーテル、アリルアミン、2−(ジエチルアミノ)エタノールビニルエーテル、2−(ジエチルアミノ)エチルアクリレート、4−ビニルアニリンなどが挙げられる。   As the chain transfer agent, chain olefins which may have a substituent can be usually used. Specific examples thereof include aliphatic olefins such as 1-hexene and 2-hexene; olefins having an aromatic group such as styrene, divinylbenzene and stilbene; and alicyclic hydrocarbon groups such as vinylcyclohexane. Olefins; Vinyl ethers such as ethyl vinyl ether; methyl vinyl ketone, 1,5-hexadien-3-one, 2-methyl-1,5-hexadien-3-one, vinyl methacrylate, allyl methacrylate, methacrylate 3- Buten-1-yl, 3-buten-2-yl methacrylate, styryl methacrylate, allyl acrylate, 3-buten-1-yl acrylate, 3-buten-2-yl acrylate, 1-methyl acrylate 3-buten-2-yl, styryl acrylate, ethylene glycol diacrylate Allyl trivinyl silane, allyl methyl divinyl silane, allyl dimethyl vinyl silane, glycidyl acrylate, allyl glycidyl ether, allylamine, 2- (diethylamino) ethanol vinyl ether, 2- (diethylamino) ethyl acrylate, and 4-vinyl aniline.

これらの連鎖移動剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上組み合わせて用いることができ、その添加量は、シクロオレフィンモノマー全体に対して、通常0.01〜10重量%、好ましくは0.1〜5重量%である。連鎖移動剤の添加量がこの範囲であるときに、重合反応率が高く、しかも架橋可能なプリプレグを効率よく得ることができる。連鎖移動剤の添加量が少なすぎると、重合と同時に架橋が進行し、架橋可能なプリプレグとならない場合がある。逆に添加量が多すぎると、架橋が困難になる場合がある。   These chain transfer agents can be used alone or in combination of two or more, and the addition amount is usually 0.01 to 10% by weight, preferably 0.1 to 10% by weight based on the whole cycloolefin monomer. 5% by weight. When the addition amount of the chain transfer agent is within this range, a prepreg having a high polymerization reaction rate and capable of crosslinking can be obtained efficiently. If the addition amount of the chain transfer agent is too small, crosslinking may proceed simultaneously with the polymerization, and a prepreg capable of crosslinking may not be obtained. Conversely, if the amount added is too large, crosslinking may be difficult.

本発明に用いる重合性組成物は、重合反応遅延剤を含有していると、その粘度増加を抑制でき、容易に強化繊維に均一に重合性組成物を含浸できるので、好ましい。重合反応遅延剤としては、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、ジシクロヘキシルホスフィン、ビニルジフェニルホスフィン、アリルジフェニルホスフィン、トリアリルホスフィン、スチリルジフェニルホスフィンなどのホスフィン化合物;アニリン、ピリジンなどのルイス塩基;等を用いることができる。   It is preferable that the polymerizable composition used in the present invention contains a polymerization reaction retarder because an increase in the viscosity can be suppressed and the reinforcing fiber can be easily impregnated with the polymerizable composition easily. Polymerization retarders include phosphine compounds such as triphenylphosphine, tributylphosphine, trimethylphosphine, triethylphosphine, dicyclohexylphosphine, vinyldiphenylphosphine, allyldiphenylphosphine, triallylphosphine, styryldiphenylphosphine; Lewis bases such as aniline and pyridine Etc. can be used.

これら重合反応遅延剤の中でも、室温以下での重合反応の進行を抑制する効果が大きいので、ホスフィン化合物が好ましく、トリフェニルホスフィン、トリエチルホスフィン、ジシクロヘキシルホスフィンおよびビニルジフェニルホスフィンがより好ましい。重合反応遅延剤の量は、(ルテニウム金属原子:重合反応遅延剤)のモル比で、通常、1:0.01〜1:100、好ましくは1:0.1〜1:10、より好ましくは1:0.1〜1:5の範囲である。   Among these polymerization reaction retarders, a phosphine compound is preferable because of its great effect of suppressing the progress of the polymerization reaction at room temperature or lower, and triphenylphosphine, triethylphosphine, dicyclohexylphosphine, and vinyldiphenylphosphine are more preferable. The amount of the polymerization reaction retarder is usually 1: 0.01 to 1: 100, preferably 1: 0.1 to 1:10, more preferably, in a molar ratio of (ruthenium metal atom: polymerization reaction retarder). It is in the range of 1: 0.1 to 1: 5.

本発明においては、架橋助剤を配合すると、重合性組成物に多量の無機充填材等を配合した場合も強化繊維への含浸性に優れ、また、金属板との密着性も向上できるため好適である。   In the present invention, when a crosslinking aid is blended, it is excellent because it is excellent in impregnation into reinforcing fibers even when a large amount of inorganic filler or the like is blended in the polymerizable composition, and can also improve the adhesion to the metal plate. It is.

本発明で使用される架橋助剤としては、一般的に用いられるものを格別な限定なく使用でき、例えば、炭素−炭素不飽和結合を2つ有する2官能性架橋助剤、炭素−炭素不飽和結合を3つ以上有する多官能架橋助剤などを挙げることができる。   As the crosslinking aid used in the present invention, those generally used can be used without any particular limitation, for example, a bifunctional crosslinking aid having two carbon-carbon unsaturated bonds, carbon-carbon unsaturated. A polyfunctional crosslinking aid having three or more bonds may be mentioned.

本発明に使用される架橋助剤の構造は、格別な限定はないが、対称性の高い構造を有する化合物であるときにシクロオレフィンモノマーを含む重合性組成物の炭素繊維への含浸性を高度に改善でき好適である。特に、架橋助剤が、炭化水素で、対称性の高い構造を有するものであるときに重合性組成物の炭素繊維への含浸性、及び硬化して得られる繊維強化樹脂層の機械的強度、強靭性及び耐熱性を高度に改善させ好適である。   The structure of the crosslinking aid used in the present invention is not particularly limited, but when it is a compound having a highly symmetric structure, the impregnation property of the polymerizable composition containing the cycloolefin monomer into the carbon fiber is enhanced. It is possible to improve it. In particular, when the crosslinking aid is a hydrocarbon and has a highly symmetric structure, the impregnation property of the polymerizable composition into the carbon fiber, and the mechanical strength of the fiber reinforced resin layer obtained by curing, It is suitable for improving toughness and heat resistance.

かかる架橋助剤の具体例としては、p−ジイソプロペニルベンゼン、m−ジイソプロペニルベンゼン、o−ジイソプロペニルベンゼンなどの2官能架橋助剤、トリイソプロペニルベンゼン、トリメタアリルイソシアネートなどの3官能架橋助剤等が挙げられる。中でも、トリイソプロペニルベンゼン、p−ジイソプロペニルベンゼン、m−ジイソプロペニルベンゼン、o−ジイソプロペニルベンゼンが好ましく、m−ジイソプロペニルベンゼンがより好ましい。   Specific examples of such a crosslinking aid include bifunctional crosslinking aids such as p-diisopropenylbenzene, m-diisopropenylbenzene and o-diisopropenylbenzene, 3 such as triisopropenylbenzene and trimethallyl isocyanate. Examples include functional crosslinking aids. Among these, triisopropenylbenzene, p-diisopropenylbenzene, m-diisopropenylbenzene, and o-diisopropenylbenzene are preferable, and m-diisopropenylbenzene is more preferable.

これらの架橋助剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。架橋助剤の使用量は、使用目的に応じて適宜選択されるが、シクロオレフィンモノマー100重量部に対し、通常0.1〜50重量部、好ましくは0.5〜30重量部、さらに好ましくは1〜20重量部、最も好ましくは5〜15重量部である。   These crosslinking aids can be used alone or in combination of two or more. The amount of the crosslinking aid is appropriately selected depending on the purpose of use, but is usually 0.1 to 50 parts by weight, preferably 0.5 to 30 parts by weight, more preferably 100 parts by weight of the cycloolefin monomer. 1 to 20 parts by weight, most preferably 5 to 15 parts by weight.

本発明に使用される重合性組成物は、上記成分を混合して得ることができる。混合方法としては、常法に従えばよく、例えば、重合触媒を適当な溶媒に溶解若しくは分散させた液(触媒液)をシクロオレフィンモノマと架橋剤に必要に応じてその他の添加剤を配合した液(モノマー液)に添加し、攪拌することによって調製することができる。   The polymerizable composition used in the present invention can be obtained by mixing the above components. As a mixing method, a conventional method may be followed. For example, a liquid (catalyst liquid) in which a polymerization catalyst is dissolved or dispersed in an appropriate solvent is mixed with a cycloolefin monomer and a crosslinking agent as needed. It can be prepared by adding to a liquid (monomer liquid) and stirring.

本発明に使用される架橋可能なプリプレグは、前記重合性組成物を上記炭素繊維存在下に重合して容易に得ることができる。重合方法は特に限定されないが、塊状重合が好ましい。塊状重合により、種々の形状の繊維強化樹脂(プリプレグ)を得ることができる。ここで、「存在下に」とは、炭素繊維と重合性組成物とが接触する状態で重合を行うことをいう。具体的には、炭素繊維が織物である場合には、炭素繊維に重合性組成物を含浸し、次いで塊状重合を行う方法が挙げられる。炭素繊維への重合性組成物の含浸は、支持体上または型内で行うことが好ましい。   The crosslinkable prepreg used in the present invention can be easily obtained by polymerizing the polymerizable composition in the presence of the carbon fiber. The polymerization method is not particularly limited, but bulk polymerization is preferable. Fiber reinforced resin (prepreg) of various shapes can be obtained by bulk polymerization. Here, “in the presence” means that the polymerization is performed in a state where the carbon fiber and the polymerizable composition are in contact with each other. Specifically, when the carbon fiber is a woven fabric, a method in which the carbon fiber is impregnated with a polymerizable composition and then bulk polymerization is used. The impregnation of the polymerizable composition into the carbon fiber is preferably performed on the support or in the mold.

重合性組成物の炭素繊維への含浸は、例えば、重合性組成物の所定量を、スプレーコート法、ディップコート法、ロールコート法、カーテンコート法、ダイコート法、スリットコート法等の公知の方法により炭素繊維に塗布し、必要に応じてその上に保護フィルムを重ね、上側からローラーなどで押圧することにより行うことができる。重合性組成物を炭素繊維に含浸させた後、含浸物を所定温度に加熱することにより、重合性組成物を塊状重合させることができ、それによってシート状又はフィルム状のプリプレグが得られる。   For impregnation of the polymerizable composition into the carbon fiber, for example, a predetermined amount of the polymerizable composition is applied to a known method such as a spray coating method, a dip coating method, a roll coating method, a curtain coating method, a die coating method, or a slit coating method. Can be applied by applying to a carbon fiber, overlaying a protective film on the carbon fiber as necessary, and pressing from above with a roller or the like. After impregnating the polymerizable composition into the carbon fiber, the polymerizable composition can be bulk polymerized by heating the impregnated product to a predetermined temperature, whereby a sheet-like or film-like prepreg is obtained.

含浸を型内で行う場合は、型内に炭素繊維を設置し、該型内に重合性組成物を注ぎ込み、次いで重合を行う。この方法によれば、任意の形状のプリプレグを得ることができる。その形状としては、シート状、フィルム状、柱状、円柱状、多角柱状等が挙げられる。ここで用いる型としては、従来公知の成形型、例えば、割型構造すなわちコア型とキャビティー型を有する成形型を用いることができ、それらの空隙部(キャビティー)に重合性組成物を注入して塊状重合させる。コア型とキャビティー型は、目的とするプリプレグの形状にあった空隙部を形成するように作製される。また、成形型の形状、材質、大きさなどは特に制限されない。また、ガラス板や金属板などの板状成形型と所定の厚さのスペーサーとを用意し、スペーサーを2枚の板状成形型で挟んで形成される空間内に重合性組成物を注入し、該型内で重合を行うことにより、シート状又はフィルム状のプリプレグを得ることができる。   When impregnation is performed in a mold, carbon fiber is placed in the mold, the polymerizable composition is poured into the mold, and then polymerization is performed. According to this method, a prepreg having an arbitrary shape can be obtained. Examples of the shape include a sheet shape, a film shape, a column shape, a columnar shape, and a polygonal column shape. As the mold used here, a conventionally known mold, for example, a mold having a split mold structure, that is, a core mold and a cavity mold, can be used, and a polymerizable composition is injected into these voids (cavities). And bulk polymerization is performed. The core mold and the cavity mold are produced so as to form a gap that matches the shape of the target prepreg. Further, the shape, material, size and the like of the mold are not particularly limited. Also, a plate-shaped mold such as a glass plate or a metal plate and a spacer having a predetermined thickness are prepared, and the polymerizable composition is injected into a space formed by sandwiching the spacer between two plate-shaped molds. By performing polymerization in the mold, a sheet-like or film-like prepreg can be obtained.

重合性組成物は従来のエポキシ樹脂等と比較して低粘度であり、炭素繊維に対する含浸性に優れるので、重合で得られる樹脂を炭素繊維材に均一に含浸させることができる。   Since the polymerizable composition has a lower viscosity than conventional epoxy resins and is excellent in impregnation with carbon fibers, the carbon fiber material can be uniformly impregnated with a resin obtained by polymerization.

また、塊状重合を行う場合には、重合性組成物は反応に関与しない溶媒等の含有量が少ないので、炭素繊維に含浸させた後に溶媒を除去するなどの工程が不要であり、生産性に優れ、残存溶媒による臭気やフクレ等も生じない。特に、炭素繊維は、その表面で重合反応を阻害することがなく、予備乾燥等が不要であるので、本発明の製造方法は生産性に優れる。さらに、重合で得られる樹脂は未反応のモノマーの含有量が少なく、臭気が少なく、また耐熱性が優れる。   In addition, when bulk polymerization is performed, the polymerizable composition has a low content of a solvent or the like that does not participate in the reaction. Therefore, a process such as removing the solvent after impregnating the carbon fiber is not necessary, which increases productivity. Excellent, no odor or swelling caused by residual solvent. In particular, since the carbon fiber does not hinder the polymerization reaction on its surface and does not require preliminary drying or the like, the production method of the present invention is excellent in productivity. Furthermore, the resin obtained by polymerization has a low content of unreacted monomers, a low odor, and excellent heat resistance.

炭素繊維がチョップなどの短繊維である場合には、炭素繊維を重合性組成物に混合し、次いで塊状重合を行う方法が挙げられる。炭素繊維は、モノマー液と触媒液を混合する前にモノマー液及び/又は触媒液に添加してもよいし、モノマー液と触媒液とを混合した後に添加してもよい。塊状重合の方法としては、上記と同様に型内で塊状重合を行う方法が挙げられる。また、短繊維と長繊維からなる織物とを併用し、炭素繊維の短繊維を含む重合性組成物を、上記と同様に長繊維からなる織物に含浸させてから重合してもよい。   When carbon fiber is short fibers, such as a chop, the method of mixing carbon fiber with polymeric composition and performing bulk polymerization is mentioned. The carbon fiber may be added to the monomer liquid and / or the catalyst liquid before mixing the monomer liquid and the catalyst liquid, or may be added after mixing the monomer liquid and the catalyst liquid. Examples of the bulk polymerization method include a method of performing bulk polymerization in a mold in the same manner as described above. Alternatively, short fibers and woven fabrics composed of long fibers may be used in combination, and a polymerizable composition containing short fibers of carbon fibers may be impregnated into the woven fabric composed of long fibers in the same manner as described above before polymerization.

上記いずれの方法においても、重合性組成物を重合させるための加熱温度は、通常50〜250℃、好ましくは100〜200℃、より好ましくは120〜170℃の範囲であり、また、前記架橋剤がラジカル発生剤を用いる場合は、通常ラジカル発生剤の1分半減期温度以下、好ましくは10℃以下、より好ましくは20℃以下である。重合時間は適宜選択すればよいが、通常、10秒間から20分間、好ましくは5分間以内である。重合組成物をこの範囲温度に加熱することにより未反応モノマーの少ないプリプレグが得られるので好適である。   In any of the above methods, the heating temperature for polymerizing the polymerizable composition is usually in the range of 50 to 250 ° C., preferably 100 to 200 ° C., more preferably 120 to 170 ° C., and the crosslinking agent. When a radical generator is used, it is usually at most 1 minute half-life temperature of the radical generator, preferably at most 10 ° C, more preferably at most 20 ° C. The polymerization time may be appropriately selected, but is usually 10 seconds to 20 minutes, preferably within 5 minutes. Heating the polymerization composition to a temperature in this range is preferable because a prepreg with little unreacted monomer can be obtained.

かくして得られる本発明に使用されるプリプレグの炭素繊維量は、使用目的に応じて適宜選択されるが、通常10〜90重量%、好ましくは20〜80重量%、より好ましくは30〜70重量%の範囲である。   The carbon fiber content of the prepreg used in the present invention thus obtained is appropriately selected according to the purpose of use, but is usually 10 to 90% by weight, preferably 20 to 80% by weight, more preferably 30 to 70% by weight. Range.

本発明に使用されるプリプレグの厚みは、使用目的の応じて適宜選択されるが、通常0.001〜10mm、好ましくは0.01〜1mm、より好ましくは0.05〜0.5mmの範囲である。この範囲であるときに、積層する金属層形状への追従が容易になり、また機械強度やエネルギー吸収等の特性が充分に発揮され好適である。   The thickness of the prepreg used in the present invention is appropriately selected according to the purpose of use, but is usually 0.001 to 10 mm, preferably 0.01 to 1 mm, more preferably 0.05 to 0.5 mm. is there. Within this range, it is easy to follow the shape of the metal layer to be laminated, and properties such as mechanical strength and energy absorption are sufficiently exhibited.

本発明に使用されるプリプレグの揮発成分量は、200℃×1時間で揮発される量で、通常5重量%以下、好ましくは3重量%以下、より好ましくは1重量%以下である。プリプレグの揮発成分量が過度に多いと、プリプレグのベタ付きが発生し操作性が悪くなり、また、架橋後の繊維強化樹脂層にボイドが発生し機械強度が低下したり、ブリードや耐熱性の低下等の問題が生じるおそれがある。かかる揮発成分量が少なく且つボイドの少ないプリプレグは、前記の直接重合法によって容易に得ることができる。ウェット法では、揮発成分及びボイドともに多量に残存する場合がある。また、ホットメルト法でも多量のボイド量が残存する場合がある。   The amount of volatile components of the prepreg used in the present invention is an amount volatilized at 200 ° C. for 1 hour, and is usually 5% by weight or less, preferably 3% by weight or less, more preferably 1% by weight or less. If the amount of volatile components in the prepreg is excessively large, stickiness of the prepreg will occur and the operability will deteriorate, and voids will occur in the fiber reinforced resin layer after crosslinking, resulting in a decrease in mechanical strength, bleed and heat resistance. There is a risk of problems such as degradation. A prepreg having a small amount of volatile components and a small amount of voids can be easily obtained by the direct polymerization method. In the wet method, a large amount of both volatile components and voids may remain. In addition, a large amount of voids may remain even in the hot melt method.

(金属/繊維強化樹脂複合体)
本発明の金属/繊維強化樹脂複合体は、上記プリプレグを前記金属板に積層した後、架橋させて得ることができる。
(Metal / fiber reinforced resin composite)
The metal / fiber reinforced resin composite of the present invention can be obtained by laminating the prepreg on the metal plate and then crosslinking the prepreg.

本発明に使用される金属板は、その表面をシランカップリング剤処理をすることが、冷熱試験耐性がより向上するため好適である。シランカップリング剤としては、工業的に一般に使用されているものを用いることができるが、好適には、前記架橋剤と反応する反応性基を有するシランカップリング剤が用いられる。架橋剤と反応する反応性基としては格別な限定はないが、ビニル基、メタクリロイル基、アクリロイル基、メルカプト基、アミノ基などが挙げられ、ビニル基が好適に用いられる。   The metal plate used in the present invention is preferably treated with a silane coupling agent on the surface because the resistance to cold test is further improved. Although what is generally used industrially can be used as a silane coupling agent, The silane coupling agent which has the reactive group which reacts with the said crosslinking agent is used suitably. Although there is no special limitation as a reactive group which reacts with a crosslinking agent, A vinyl group, a methacryloyl group, an acryloyl group, a mercapto group, an amino group etc. are mentioned, A vinyl group is used suitably.

かかるシランカップリング剤としては、例えば、アリルトリメトキシシラン、3−ブテニルトリメトキシシラン、スチリルトリメトキシシラン、N−β−(N−(ビニルベンジル)アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン及びその塩、アリルトリクロロシラン、アリルメチルジクロロシラン、スチリルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリクロロシランなどのビニル基を有するシランカップリング剤;β−メタクリロキシエチルトリメトキシシラン、β−メタクリロキシエチルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、δ−メタクリロキシブチルトリメトキシシランなどのメタクリロイル基を有するシランカップリング剤;γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシランなどのアクリロイル基を有するシランカップリング剤;γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシランなどのメルカプト基を有するシランカップリング剤;γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ基を有するシランカップリング剤;などが挙げられる。これらのシランカップリング剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上組み合わせて用いることができる。   Examples of such silane coupling agents include allyltrimethoxysilane, 3-butenyltrimethoxysilane, styryltrimethoxysilane, N-β- (N- (vinylbenzyl) aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane. And its salts, vinyl groups such as allyltrichlorosilane, allylmethyldichlorosilane, styryltrichlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, vinyltris (2-methoxyethoxy) silane, vinyltrichlorosilane Silane coupling agent; β-methacryloxyethyltrimethoxysilane, β-methacryloxyethyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, δ-methacryloxybutyltrimethoxysilane Silane coupling agent having any methacryloyl group; Silane coupling agent having acryloyl group such as γ-acryloxypropyltrimethoxysilane; Mercapto group such as γ-mercaptopropyltrimethoxysilane and γ-mercaptopropylmethyldimethoxysilane Silane coupling agent; Silane coupling having an amino group such as γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane Agents; and the like. These silane coupling agents can be used alone or in combination of two or more.

架橋させる方法としては、常法に従えはよく、例えば、平板成形用のプレス枠型を有する公知のプレス機、シートモールドコンパウンド(SMC)やバルクモールドコンパウンド(BMC)などのプレス成形機を用いて熱プレスを行なうことができる。加熱温度は、前記架橋剤の架橋の起こる温度であり、ラジカル発生剤を用いた場合は、該ラジカル発生剤の1分半減期温度以上、好ましくは1分半減期温度より5℃以上高い温度、より好ましくは1分半減期温度より10℃以上高い温度である。通常は、100〜300℃、好ましくは150〜250℃の範囲である。加熱時間は、0.1〜180分、好ましくは1〜120分、より好ましくは2〜20分の範囲である。プレス圧力としては、通常0.1〜20MPa、好ましくは1〜10MPa、より好ましくは2〜5MPaである。また、熱プレスは、真空または減圧雰囲気下で行ってもよい。   As a method of crosslinking, a conventional method may be followed, for example, using a known press having a press frame mold for flat plate molding, a press molding machine such as a sheet mold compound (SMC) or a bulk mold compound (BMC). Hot pressing can be performed. The heating temperature is a temperature at which crosslinking of the cross-linking agent occurs, and when a radical generator is used, the temperature is 1 minute half-life temperature of the radical generator, preferably 5 ° C. higher than the 1-minute half-life temperature, More preferably, the temperature is 10 ° C. or more higher than the 1 minute half-life temperature. Usually, it is 100-300 degreeC, Preferably it is the range of 150-250 degreeC. The heating time is in the range of 0.1 to 180 minutes, preferably 1 to 120 minutes, more preferably 2 to 20 minutes. As a press pressure, it is 0.1-20 MPa normally, Preferably it is 1-10 MPa, More preferably, it is 2-5 MPa. Further, the hot pressing may be performed in a vacuum or a reduced pressure atmosphere.

かくして得られる本発明の金属/繊維強化樹脂複合体の金属層と繊維強化層との剥離強度は、使用目的に応じて適宜選択されるが、各種構造部材に用いる場合には、通常10N・mm・mm以上である。   The peel strength between the metal layer and the fiber reinforced layer of the metal / fiber reinforced resin composite of the present invention thus obtained is appropriately selected according to the purpose of use, but is usually 10 N · mm when used for various structural members. -It is mm or more.

本発明の金属/繊維強化樹脂複合体は、機械強度、エネルギー吸収性、引き剥がし強度及び冷熱試験耐性に優れるので、例えば、OAやAV機器、自動車や鉄道などの乗物用部材、航空機内装部品などをはじめとして、ゴルフシャフトや釣竿等のスポーツ用途、その他一般産業用途に好適に用いられる。具体的の用途としては、例えば、釣竿、ゴルフクラブ用シャフト、テニスラケット、スキーストック等のスポーツ用途;ディスプレイ、FDDキャリッジ、シャーシ、HDD、MO、モーターブラッシュホルダー、パラボラアンテナ、ノートパソコン、携帯電話、デジタルスチルカメラ、PDA、ポータブルMD、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイなどの電気・電子機器;電話、ファクシミリ、VTR、コピー機、テレビ、アイロン、ヘアドライヤー、炊飯器、電子レンジ、音響機器、掃除機、トイレタリー用品、レザーディスク、コンパクトディスク、照明、冷蔵庫、エアコン、タイプライター、ワードプロセッサーなどのオフィスオートメーション機器および家電機器;アンダーカバー、スカッフプレート、ピラートリム、プロペラシャフト、ドライブシャフト、ホイール、ホイールカバー、フェンダー、ドアミラー、ルームミラー、フェシャー、バンパー、バンパービーム、ボンネット、トランクフード、エアロパーツ、プラットフォーム、カウルルーバー、ルーフ、インストルメントパネル、スピラーおよび各種モジュールなどの自動車部品;ランディングギアポッド、ウイングレッド、スポイラー、エッジ、ラダー、フェイリングなどの航空機部品およびパネルなどの建材などが挙げられる。これらの中でも、自動車や航空機などの乗物用部材として特に好適である。   The metal / fiber reinforced resin composite of the present invention is excellent in mechanical strength, energy absorption, peel strength, and cold test resistance. For example, OA and AV equipment, automobile and railroad vehicle members, aircraft interior parts, etc. In addition, it is suitably used for sports applications such as golf shafts and fishing rods and other general industrial applications. Specific applications include, for example, sports applications such as fishing rods, golf club shafts, tennis rackets, and skistocks; displays, FDD carriages, chassis, HDD, MO, motor brush holders, parabolic antennas, laptop computers, mobile phones, Electric / electronic devices such as digital still cameras, PDAs, portable MDs, liquid crystal displays, plasma displays; telephones, facsimiles, VTRs, photocopiers, televisions, irons, hair dryers, rice cookers, microwave ovens, audio equipment, vacuum cleaners, toiletries Supplies, leather discs, compact discs, lighting, refrigerators, air conditioners, typewriters, word processors, office automation equipment and household appliances; undercovers, scuff plates, pillar trims, professionals Automobiles such as rubber shafts, drive shafts, wheels, wheel covers, fenders, door mirrors, room mirrors, feshers, bumpers, bumper beams, bonnets, trunk hoods, aero parts, platforms, cowl louvers, roofs, instrument panels, spirals and various modules Parts; aircraft parts such as landing gear pods, wing reds, spoilers, edges, ladders, and failings; and building materials such as panels. Among these, it is particularly suitable as a member for vehicles such as automobiles and airplanes.

以下、実施例および比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例および比較例における部および%は、特に断りのない限り重量基準である。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further more concretely, this invention is not limited to these Examples. In the examples and comparative examples, “part” and “%” are based on weight unless otherwise specified.

実施例および比較例における各特性は、下記の方法に従い測定、評価した。
(1)揮発成分量:プリプレグの中央部分を一部切り取り、200℃×1時間で揮発する成分量をガスクロマトグラフィーで測定した。全重量中の揮発成分量で表示した。
Each characteristic in an Example and a comparative example was measured and evaluated according to the following method.
(1) Volatile component amount: A part of the central portion of the prepreg was cut off, and the component amount volatilized at 200 ° C. for 1 hour was measured by gas chromatography. It was expressed as the amount of volatile components in the total weight.

(2)密着性:ASTM D1781−76に従い、クライミングドラムピール法により金属層と繊維強化樹脂層との剥離強度を評価し、下記基準で判断した。
◎:10N・mm/mmの剥離トルクで剥離しない
×:10N・mm/mmの剥離トルクで剥離する
(2) Adhesion: According to ASTM D1781-76, the peel strength between the metal layer and the fiber reinforced resin layer was evaluated by a climbing drum peel method, and judged according to the following criteria.
A: No peeling with a peeling torque of 10 N · mm / mm ×: Peeling with a peeling torque of 10 N · mm / mm

(3)耐衝撃性:特開2005−161852号公報に記載される方法に準じて、金属/繊維強化樹脂複合体の試験片(100mm×100mm)に45gのゴルフボールを50m/秒の速度で20,000回衝突させた後、試験片を衝突箇所を中心に切断し、その断面を観察して下記基準で評価した。
◎:クラックが見られない
×:クラックが発生している
(3) Impact resistance: In accordance with the method described in JP-A-2005-161852, a 45 g golf ball is applied to a test piece (100 mm × 100 mm) of a metal / fiber reinforced resin composite at a speed of 50 m / sec. After impacting 20,000 times, the test piece was cut around the impact location, its cross section was observed and evaluated according to the following criteria.
◎: No cracks are observed ×: Cracks are generated

(4)冷熱試験耐性:金属/繊維強化樹脂複合体の試験片(100mm×100mm)に対し−65℃、150℃の冷熱試験200サイクルを行なった後のサンプルを観察し、下記基準で判断した。
◎:金属層と繊維強化樹脂層の剥離及びクラックともに認められない
△:金属層と繊維強化樹脂層の剥離、あるいはクラックのいずれか一方が認められる
×:金属層と繊維強化樹脂層の剥離及びクラックの両方とも認められる
(4) Resistance to cold test: A sample after performing 200 cycles of a -65 ° C. and 150 ° C. cooling test on a metal / fiber reinforced resin composite test piece (100 mm × 100 mm) was judged according to the following criteria: .
A: Neither peeling nor crack of the metal layer and the fiber reinforced resin layer is observed Δ: Either peeling of the metal layer and the fiber reinforced resin layer or crack is observed ×: Peeling of the metal layer and the fiber reinforced resin layer Both cracks are recognized

実施例1
ベンジリデン(1,3−ジメシチル−4−イミダゾリジン−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド51部と、トリフェニルホスフィン79部とを、トルエン952部に溶解させて触媒液を調製した。これとは別に、ジシクロペンタジエン(DCP)100部、連鎖移動剤としてアリルメタクリレート0.74部、架橋剤としてジ−t−ブチルペルオキシド(1分間半減期温度186℃)1.2部、架橋助剤としてm−ジイソプロペニルベンゼン20部、フェノール系老化防止剤として3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシアニソール1.0部、充填材としてシリカ(アドマファイン社製,平均粒径0.5μm)100部を混合してモノマー液を調製した。ここに上記触媒液をシクロオレフィンモノマー100gあたり0.12mlの割合で加えて撹拌して重合性組成物を調製した。
Example 1
A catalyst solution was prepared by dissolving 51 parts of benzylidene (1,3-dimesityl-4-imidazolidin-2-ylidene) (tricyclohexylphosphine) ruthenium dichloride and 79 parts of triphenylphosphine in 952 parts of toluene. Separately, 100 parts of dicyclopentadiene (DCP), 0.74 parts of allyl methacrylate as a chain transfer agent, 1.2 parts of di-tert-butyl peroxide (half-life temperature of 1 minute at 186 ° C.) as a crosslinking agent, crosslinking aid 20 parts of m-diisopropenylbenzene as an agent, 1.0 part of 3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyanisole as a phenolic antioxidant, silica as a filler (manufactured by Admafine, average particle size 0 0.5 μm) 100 parts were mixed to prepare a monomer solution. The above catalyst solution was added thereto at a rate of 0.12 ml per 100 g of cycloolefin monomer and stirred to prepare a polymerizable composition.

次いで、得られた重合性組成物100部をポリエチレンナフタレートフィルム(厚さ75μm)の上に流延し、その上に一方向に配列させた炭素繊維(連続繊維平織、繊維目付量:190g/m、繊維引張強度4,900MPa、繊維引張弾性率:294GPa)を敷いて、さらにその上に上記重合性組成物80部を流延し、その上からさらにポリエチレンナフタレートフィルムを被せ、ローラーを用いて重合性組成物を炭素繊維に含浸させた。次いで、これを150℃に熱した加熱炉中で、1分間加熱し、重合性組成物を塊状重合させて、厚さ0.13mmのプリプレグを得た。プリプレグの炭素繊維割合は70重量%、、揮発成分は0.7%であった。 Next, 100 parts of the resulting polymerizable composition was cast on a polyethylene naphthalate film (thickness 75 μm), and carbon fibers (continuous fiber plain weave, fiber weight per unit area: 190 g / m) arranged in one direction thereon. m 2 , fiber tensile strength 4,900 MPa, fiber tensile elastic modulus: 294 GPa), and then cast 80 parts of the polymerizable composition thereon, and further cover with a polyethylene naphthalate film, and a roller. Used to impregnate the carbon fiber with the polymerizable composition. Subsequently, this was heated for 1 minute in the heating furnace heated at 150 degreeC, the polymerizable composition was block-polymerized, and the prepreg with a thickness of 0.13 mm was obtained. The carbon fiber ratio of the prepreg was 70% by weight, and the volatile component was 0.7%.

このプリプレグを100mm角の大きさに切り出し、ポリエチレンナフタレートフィルムを剥離した後、それを6枚重ね、その6枚積層体の両表面にチタン合金板(Ti−15V−3Cr−3Al−3Sn,厚さ0.13mm:プリプレグと接触する面を、#800のサンディングペーパーにより研磨した後アセトン洗浄を行ったもの)を積層後、熱プレスにて、3MPa、200℃で15分間加熱圧着し金属/繊維強化樹脂複合体を作製した。この金属/繊維強化樹脂複合体の密着性、耐衝撃性、及び冷熱試験耐性を評価し、その結果を表1に示した。   This prepreg was cut into a 100 mm square size and the polyethylene naphthalate film was peeled off. Then, 6 sheets of the prepreg were stacked, and titanium alloy plates (Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn, thickness) were formed on both surfaces of the 6-sheet laminate. 0.13 mm: The surface in contact with the prepreg was polished with # 800 sanding paper and then washed with acetone), and then heat-pressed at 3 MPa and 200 ° C. for 15 minutes with a hot press to be metal / fiber A reinforced resin composite was produced. The adhesion, impact resistance, and cold test resistance of this metal / fiber reinforced resin composite were evaluated, and the results are shown in Table 1.

実施例2
チタン合金板を、アセトン洗浄後、シランカップリング剤(p−スチリルトリメトキシシラン;信越化学工業社製、製品名KBM−1403)で処理したものを用いる以外は実施例1と同様に行い各特性を評価しその結果を表1に示した。
Example 2
Each characteristic was performed in the same manner as in Example 1 except that the titanium alloy plate was washed with acetone and then treated with a silane coupling agent (p-styryltrimethoxysilane; manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., product name KBM-1403). The results are shown in Table 1.

実施例3
重合性組成物にポリブタジエン20部を添加した以外は実施例1と同様に行い各特性を評価しその結果を表1に示した。
Example 3
Each characteristic was evaluated in the same manner as in Example 1 except that 20 parts of polybutadiene was added to the polymerizable composition, and the results are shown in Table 1.

比較例1
エピコート1005F(2官能ビスフェノール型樹脂、エポキシ当量950〜1050)20部、エピコート828(2官能ビスフェノール型樹脂、エポキシ当量176〜180)80部、硬化剤としてジシアンジアミド5部、および硬化促進剤として1,1”−4(メチル−m−フェニレン)ビス(3,3”ジメチルウレア)4.2部からなるエポキシ樹脂組成物をリバースロールコーターを用いて離型紙上に薄く均一に塗布して樹脂フィルムを作製した。次にシート上に一方向に配列させた炭素繊維(繊維目付量:190g/m、繊維引張強度4,900MPa、繊維引張弾性率:294GPa)に該樹脂フィルム2枚を炭素繊維の両面から重ね、加熱、加圧することによりエポキシ樹脂組成物を含浸させ、一方向プリプレグを作製した。プリプレグの炭素繊維含有量は70重量%に調整した。
Comparative Example 1
Epicoat 1005F (bifunctional bisphenol type resin, epoxy equivalents 950 to 1050) 20 parts, Epicoat 828 (bifunctional bisphenol type resin, epoxy equivalents 176 to 180) 80 parts, dicyandiamide 5 parts as a curing agent, and 1, 1 as a curing accelerator An epoxy resin composition consisting of 4.2 parts of 1 "-4 (methyl-m-phenylene) bis (3,3" dimethylurea) is thinly and evenly applied onto a release paper using a reverse roll coater to form a resin film. Produced. Next, the two resin films are stacked on both sides of the carbon fiber on the carbon fiber (fiber basis weight: 190 g / m 2 , fiber tensile strength 4,900 MPa, fiber tensile elastic modulus: 294 GPa) arranged in one direction on the sheet. The epoxy resin composition was impregnated by heating and pressurizing to prepare a unidirectional prepreg. The carbon fiber content of the prepreg was adjusted to 70% by weight.

次いで、作製したプリプレグを0°方向に6層積層後、その6層積層体の両表面にチタン合金板(Ti−15V−3Cr−3Al−3Sn,厚さ0.13mm:プリプレグと接触する面を、#800のサンディングペーパーにより研磨した後アセトン洗浄を行ったもの)を積層し、熱プレス機を用いて温度150℃、成形圧力981KPaで2時間の圧縮成形を行った。脱型後、得られた金属/繊維強化樹脂複合体の各特性を評価しその結果を表1に示した。   Next, after stacking 6 layers of the prepared prepreg in the 0 ° direction, titanium alloy plates (Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn, thickness 0.13 mm: surfaces in contact with the prepreg are formed on both surfaces of the 6-layer stack. , Polished with # 800 sanding paper and then washed with acetone) was laminated, and compression molding was performed for 2 hours at a temperature of 150 ° C. and a molding pressure of 981 KPa using a hot press machine. After demolding, each characteristic of the obtained metal / fiber reinforced resin composite was evaluated, and the results are shown in Table 1.

Figure 2011037002
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表1の結果から、本発明の金属/繊維強化樹脂複合体は、いずれも密着性、耐衝撃性、冷熱試験耐性のいずれにも優れることがわかる(実施例1〜3)。一方、マトリックス樹脂としてエポキシ樹脂を用いたものは、密着性は高いものの、耐衝撃性および冷熱試験耐性に劣ることがわかった(比較例1)。   From the results in Table 1, it can be seen that the metal / fiber reinforced resin composites of the present invention are all excellent in adhesion, impact resistance, and cold test resistance (Examples 1 to 3). On the other hand, it was found that a resin using an epoxy resin as a matrix resin is inferior in impact resistance and cold test resistance although it has high adhesion (Comparative Example 1).

Claims (11)

シクロオレフィンポリマーの架橋体および炭素繊維を含有する繊維強化樹脂層と、金属板とが一体化してなる金属/繊維強化樹脂複合体。 A metal / fiber reinforced resin composite comprising a cross-linked cycloolefin polymer and a fiber reinforced resin layer containing carbon fibers and a metal plate. 金属板が、鉄、アルミニウムもしくはチタン、またはそれらを含む合金からなるものである請求項1記載の金属/繊維強化樹脂複合体。 The metal / fiber reinforced resin composite according to claim 1, wherein the metal plate is made of iron, aluminum, titanium, or an alloy containing them. 繊維強化樹脂層が、充填剤を含むものである請求項1または2に記載の金属/繊維強化樹脂複合体。 The metal / fiber reinforced resin composite according to claim 1 or 2, wherein the fiber reinforced resin layer contains a filler. 金属板と繊維強化樹脂層との剥離強度が10N・mm/mm以上である請求項1乃至3のいずれかに記載の金属/繊維強化樹脂複合体。 The metal / fiber reinforced resin composite according to any one of claims 1 to 3, wherein the peel strength between the metal plate and the fiber reinforced resin layer is 10 N · mm / mm or more. 乗物用部材である請求項1乃至4のいずれかに記載の金属/繊維強化樹脂複合体。 The metal / fiber reinforced resin composite according to any one of claims 1 to 4, which is a vehicle member. シクロオレフィンポリマー、架橋剤及び炭素繊維を含んでなる架橋可能なプリプレグを金属板に積層した後に架橋させることを特徴とする金属/繊維強化樹脂複合体の製造方法。 A method for producing a metal / fiber reinforced resin composite, wherein a crosslinkable prepreg comprising a cycloolefin polymer, a crosslinking agent and carbon fibers is laminated on a metal plate and then crosslinked. 架橋可能なプリプレグが、シクロオレフィンモノマー、メタセシス重合触媒及び架橋剤を含有する重合性組成物を炭素繊維存在下に重合してなるものである請求項6記載の製造方法。 The production method according to claim 6, wherein the crosslinkable prepreg is obtained by polymerizing a polymerizable composition containing a cycloolefin monomer, a metathesis polymerization catalyst and a crosslinking agent in the presence of carbon fiber. 架橋剤がラジカル発生剤である請求項6または7記載の製造方法。 The production method according to claim 6 or 7, wherein the crosslinking agent is a radical generator. 前記重合を、前記ラジカル発生剤の1分半減期温度以下の温度で行う請求項8記載の製造方法。 The production method according to claim 8, wherein the polymerization is performed at a temperature equal to or lower than a one-minute half-life temperature of the radical generator. 金属板表面がシランカップリング剤で処理されたものである請求項6乃至9のいずれかに記載の製造方法。 The method according to any one of claims 6 to 9, wherein the surface of the metal plate is treated with a silane coupling agent. シランカップリング剤が、架橋剤と反応する反応性基を有するものである請求項10記載の製造方法。 The production method according to claim 10, wherein the silane coupling agent has a reactive group that reacts with the crosslinking agent.
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