JP2012116916A - Carbon fiber-reinforced polypropylene resin molded article - Google Patents

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Kohei Kadokura
浩平 角倉
Toru Nishimura
西村  透
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carbon fiber-reinforced polypropylene resin molded article that has good flame retardancy and moldability, good interfacial adhesion between a polypropylene resin and carbon fibers, and excellent mechanical characteristics.SOLUTION: The carbon fiber-reinforced polypropylene resin molded article includes (A) 40-94.5 wt.% of a polypropylene resin, (B) 5-40 wt.% of carbon fibers, and (C) 0.5-20 wt.% of a flame retardant. In the molded article, (B) the carbon fibers are bent.

Description

本発明は、炭素繊維強化ポリプロピレン樹脂成形品に関するものであり、特に良好な難燃性と力学特性に優れた炭素繊維強化ポリプロピレン樹脂成形品に関する。 The present invention relates to a carbon fiber reinforced polypropylene resin molded article, and particularly to a carbon fiber reinforced polypropylene resin molded article excellent in good flame retardancy and mechanical properties.

強化繊維と熱可塑性樹脂からなる組成物は、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。これらの繊維強化熱可塑性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成形品を強化している。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。   Compositions composed of 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. Reinforcing fibers used in these fiber-reinforced thermoplastic resin compositions reinforce molded products in various forms depending on the intended use. These reinforcing fibers include metal fibers such as aluminum fibers and stainless fibers, organic fibers such as aramid fibers, inorganic fibers such as silicon carbide fibers, and carbon fibers. However, specific strength, specific rigidity and light weight are used. From the viewpoint of balance of properties, carbon fibers are preferred, and among them, polyacrylonitrile-based carbon fibers are suitably used.

マトリックス樹脂としても軽量なオレフィン系樹脂、とりわけポリプロピレン系樹脂が使用されるようになってきており、炭素繊維強化ポリプロピレン樹脂が自動車など輸送機械の材料として注目されている。   As a matrix resin, a lightweight olefin resin, in particular, a polypropylene resin has been used, and a carbon fiber reinforced polypropylene resin has attracted attention as a material for a transport machine such as an automobile.

一方、電気電子機器を構成する部品や車体構造部品には、軽量化とともに、高強度・高剛性を達成しつつ、高い難燃性を有することが要求される。しかしながら、プロピレン樹脂は高熱に弱く、易燃性樹脂であるため、難燃性に優れた成形品を得ることが困難であった。特に、炭素繊維強化ポリプロピレン樹脂についての難燃性付与の検討は不十分であった。   On the other hand, parts constituting electric and electronic devices and body structure parts are required to have high flame resistance while achieving high strength and high rigidity as well as weight reduction. However, since the propylene resin is vulnerable to high heat and is a flammable resin, it has been difficult to obtain a molded product having excellent flame retardancy. In particular, studies on imparting flame retardancy for carbon fiber reinforced polypropylene resins have been insufficient.

特許文献1には、ポリオレフィン樹脂、エラストマーと、多官能化合物によりサイジング処理された炭素繊維からなる樹脂組成物が開示されているが、その樹脂組成物の難燃性については、特に言及されていない。   Patent Document 1 discloses a resin composition comprising a polyolefin resin, an elastomer, and a carbon fiber sized by a polyfunctional compound, but is not particularly referred to the flame retardancy of the resin composition. .

特許文献2には、樹脂と炭素繊維および難燃剤を配合することにより、優れた難燃性を示す樹脂組成物が開示されているが、ポリプロピレン樹脂成形品として具体的に難燃性を付与することについては開示がされていない。
また、特許文献3には、有機リン系難燃剤と強化長繊維からなるポリアミド系樹脂組成物が開示されているが、ポリプロピレン樹脂の難燃化に関する内容は全く触れられていない。
Patent Document 2 discloses a resin composition that exhibits excellent flame retardancy by blending a resin, carbon fiber, and a flame retardant, but specifically imparts flame retardancy as a polypropylene resin molded article. This is not disclosed.
Patent Document 3 discloses a polyamide-based resin composition composed of an organic phosphorus-based flame retardant and reinforcing long fibers, but does not mention anything about the flame retardancy of polypropylene resin.

このように、従来技術では炭素繊維強化ポリプロピレン樹脂に対する効果的な難燃性の付加方法が明確化されておらず、難燃性に優れる長繊維強化プロピレン樹脂成形品の開発が望まれていた。   Thus, in the prior art, an effective method for adding flame retardancy to a carbon fiber reinforced polypropylene resin has not been clarified, and the development of a long fiber reinforced propylene resin molded product excellent in flame retardancy has been desired.

特開2010−248482号公報JP 2010-248482 A 特開2002−226713号公報JP 2002-226713 A 特開2010−31257号公報JP 2010-31257 A

本発明は、従来技術の背景に鑑み、難燃性に優れた炭素繊維強化ポリプロピレン樹脂成形品を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the carbon fiber reinforced polypropylene resin molded product excellent in the flame retardance in view of the background of a prior art.

本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、上記課題を達成することができる、次の炭素繊維強化ポリプロピレン樹脂成形品を見出した。
(1)(A)、(B)および(C)の合計を100重量%として、(A)ポリプロピレン樹脂40〜94.5重量%、(B)炭素繊維5〜40重量%、および(C)難燃剤0.5〜20重量%を含む炭素繊維強化ポリプロピレン樹脂成形品であり、成形品中において(B)炭素繊維が屈曲して存在していることを特徴とする炭素繊維強化ポリプロピレン樹脂成形品。
(2)成形品中における(B)炭素繊維の各繊維両端の直線距離をL1、繊維長をL2とし、その比率L2/L1を屈曲度とした場合、屈曲度の重量平均が1.2以上であることを特徴とする(1)記載の炭素繊維強化ポリプロピレン樹脂成形品。
(3)(B)炭素繊維が多官能性化合物でサイジング処理されていることを特徴とする(1)または(2)記載の炭素繊維強化ポリプロピレン樹脂成形品。
(4)前記(A)、(B)および(C)の合計100重量部に対して、(D)エラストマーを0.01〜30重量部を含む(1)〜(3)のいずれかに記載の炭素繊維強化プロピレン樹脂成形品。
(5)(A)ポリプロピレン樹脂、(B)炭素繊維、および(C)難燃剤を含む樹脂ペレットであって、(B)炭素繊維の繊維長が実質的にペレット長と等しい長繊維ペレットを射出成形することで得られることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の炭素繊維強化ポリプロピレン樹脂成形品。
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found the following carbon fiber reinforced polypropylene resin molded product that can achieve the above-mentioned problems.
(1) (A) 40-94.5% by weight of polypropylene resin, (B) 5-40% by weight of carbon fiber, and (C), where the total of (A), (B) and (C) is 100% by weight A carbon fiber reinforced polypropylene resin molded product containing 0.5 to 20% by weight of a flame retardant, wherein (B) the carbon fiber is bent and present in the molded product. .
(2) In the molded product, when the linear distance between both ends of the (B) carbon fiber is L1, the fiber length is L2, and the ratio L2 / L1 is the bending degree, the weight average of the bending degree is 1.2 or more. The carbon fiber reinforced polypropylene resin molded product according to (1), wherein
(3) The carbon fiber-reinforced polypropylene resin molded product according to (1) or (2), wherein the carbon fiber is sized with a polyfunctional compound.
(4) In any one of (1) to (3), 0.01 to 30 parts by weight of (D) elastomer is contained with respect to 100 parts by weight of the total of (A), (B) and (C). Carbon fiber reinforced propylene resin molded product.
(5) Resin pellets containing (A) polypropylene resin, (B) carbon fiber, and (C) flame retardant, and (B) carbon fiber fiber length is substantially equal to the pellet length. The carbon fiber reinforced polypropylene resin molded product according to any one of (1) to (4), which is obtained by molding.

本発明の炭素繊維強化ポリプロピレン樹脂成形品は、難燃性を有するとともに、成形性に優れ、炭素繊維とポリプロピレン樹脂との界面接着性が良好であるため、曲げ特性や耐衝撃特性などの力学特性に優れた成形品である。また、ポリプロピレン樹脂を用いているため、軽量性に優れた成形品を得ることができる。   The carbon fiber reinforced polypropylene resin molded product of the present invention has flame retardancy, excellent moldability, and good interfacial adhesion between the carbon fiber and the polypropylene resin, so that mechanical properties such as bending properties and impact resistance properties are obtained. Excellent molded product. Moreover, since the polypropylene resin is used, a molded product having excellent lightness can be obtained.

また、成形品中の屈曲した炭素繊維が燃焼時に、屈曲が解放されそれに伴う難燃性の向上効果が得られるため、少量の難燃剤の添加で、従来技術以上の難燃性を得ることができる。   In addition, when the bent carbon fiber in the molded product is burned, the bending is released and the effect of improving the flame retardancy is obtained, so that the addition of a small amount of flame retardant can provide flame retardance higher than that of the prior art. it can.

本発明の炭素繊維強化プロピレン樹脂組成物は、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。   The carbon fiber reinforced propylene resin composition of the present invention is extremely useful for various parts and members such as electrical / electronic equipment, OA equipment, home appliances, or automobile parts, internal members, and casings.

本発明の成形品中における炭素繊維の屈曲度を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the bending degree of the carbon fiber in the molded article of this invention. 成形品中における炭素繊維の屈曲度が1である場合の模式図である。It is a schematic diagram in case the bending degree of the carbon fiber in a molded article is 1.

本発明は、少なくとも次の構成成分(A)ポリプロピレン樹脂、(B)炭素繊維、および(C)難燃剤から構成される。まず、これらの構成要素について説明する。   This invention is comprised from the following structural component (A) polypropylene resin, (B) carbon fiber, and (C) a flame retardant. First, these components will be described.

本発明の(A)ポリプロピレン樹脂は、プロピレンの単独重合体またはプロピレンと少なくとも1種のα−オレフィン、共役ジエン、非共役ジエンなどとの共重合体が挙げられる。   Examples of the (A) polypropylene resin of the present invention include a homopolymer of propylene or a copolymer of propylene and at least one α-olefin, conjugated diene, non-conjugated diene and the like.

α−オレフィンを構成する単量体繰り返し単位には、例えば、エチレン、1−ブテン、3−メチル−1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ヘキセン、4,4ジメチル−1−ヘキセン、1−ノネン、1−オクテン、1−ヘプテン、1−ヘキセン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン等のプロピレンを除く炭素数2〜12のα−オレフィン、共役ジエン、非共役ジエンを構成する単量体繰り返し単位にはブタジエン、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン、1,5−ヘキサジエン等が挙げられ、これらその他の単量体繰り返し単位には、1種類または2種類以上を選択することができる。   Examples of the monomer repeating unit constituting the α-olefin include ethylene, 1-butene, 3-methyl-1-butene, 4-methyl-1-pentene, 3-methyl-1-pentene, 4-methyl- 2-12 carbon atoms excluding propylene such as 1-hexene, 4,4 dimethyl-1-hexene, 1-nonene, 1-octene, 1-heptene, 1-hexene, 1-decene, 1-undecene and 1-dodecene Examples of the monomer repeating unit constituting the α-olefin, conjugated diene, and non-conjugated diene include butadiene, ethylidene norbornene, dicyclopentadiene, 1,5-hexadiene, and the like. One type or two or more types can be selected.

(A)ポリプロピレン樹脂の骨格構造としては、プロピレンの単独重合体、プロピレンと前記その他の単量体のうちの1種類または2種類以上のランダムあるいはブロック共重合体、または他の熱可塑性単量体との共重合体等を挙げることができる。例えば、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体、プロピレン・1−ブテン共重合体、エチレン・プロピレン・1−ブテン共重合体などが好適なものとして挙げられる。   (A) As a skeleton structure of polypropylene resin, a homopolymer of propylene, one or two or more random or block copolymers of propylene and the above-mentioned other monomers, or other thermoplastic monomers And a copolymer thereof. For example, polypropylene, ethylene / propylene copolymer, propylene / 1-butene copolymer, ethylene / propylene / 1-butene copolymer, and the like are preferable.

一般的に、剛性が必要な場合にプロピレンの単独重合体を用い、衝撃特性が必要な場合にはプロピレンと前記その他の単量体のうちの1種類または2種類以上のランダムあるいはブロックポリプロピレンを用いる。   In general, a propylene homopolymer is used when rigidity is required, and one or two or more random or block polypropylenes of propylene and the other monomers are used when impact characteristics are required. .

また(A)ポリプロピレン樹脂は得られる成形品の力学特性を向上させる観点より、変性ポリプロピレン樹脂であることが好ましい。好ましくは酸変性ポリプロピレン樹脂であり、重合体鎖に結合したカルボン酸および/またはその塩の基を有してなるポリプロピレン樹脂である。上記酸変性ポリプロピレン樹脂は、種々の方法で得ることができ、例えば、前記(A)ポリプロピレン樹脂に、中和されているか、中和されていないカルボン酸基を有する単量体、および/またはケン化されているか、ケン化されていないカルボン酸エステルを有する単量体を、グラフト重合することにより得ることができる。   The (A) polypropylene resin is preferably a modified polypropylene resin from the viewpoint of improving the mechanical properties of the obtained molded product. An acid-modified polypropylene resin is preferred, and a polypropylene resin having a carboxylic acid and / or salt group bonded to a polymer chain. The acid-modified polypropylene resin can be obtained by various methods. For example, the (A) polypropylene resin has a neutralized or non-neutralized monomer having a carboxylic acid group, and / or A monomer having a carboxylic acid ester that has been converted to saponified or not saponified can be obtained by graft polymerization.

ここで、中和されているか、中和されていないカルボン酸基を有する単量体、およびケン化されているか、ケン化されていないカルボン酸エステル基を有する単量体としては、たとえば、エチレン系不飽和カルボン酸、その無水物が挙げられ、またこれらのエステル、さらにはオレフィン以外の不飽和ビニル基を有する化合物なども挙げられる。   Here, as the monomer having a neutralized or non-neutralized carboxylic acid group, and the monomer having a saponified or unsaponified carboxylic acid ester group, for example, ethylene System unsaturated carboxylic acids and anhydrides thereof, and esters thereof, and compounds having unsaturated vinyl groups other than olefins.

エチレン系不飽和カルボン酸としては、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、フマール酸、テトラヒドロフタル酸、イタコン酸、シトラコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸などが例示され、その無水物としては、ナジック酸TM(エンドシス−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボン酸)、無水マレイン酸、無水シトラコン酸などが例示できる。   Examples of the ethylenically unsaturated carboxylic acid include (meth) acrylic acid, maleic acid, fumaric acid, tetrahydrophthalic acid, itaconic acid, citraconic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, and the like. Examples thereof include (endocis-bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboxylic acid), maleic anhydride, citraconic anhydride and the like.

オレフィン以外の不飽和ビニル基を有する単量体としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、n−アミル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、ラウロイル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、イソボロニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類、ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、ラクトン変性ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート等の水酸基含有ビニル類、グリシジル(メタ)アクリレート、メチルグリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基含有ビニル類、ビニルイソシアナート、イソプロペニルイソシアナート等のイソシアナート基含有ビニル類、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、t−ブチルスチレン等の芳香族ビニル類、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、マレイン酸アミド等のアミド類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタアクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジプロピルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジヒドロキシエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のアミノアルキル(メタ)アクリレート類、スチレンスルホン酸、スチレンスルホン酸ソーダ、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸等の不飽和スルホン酸類、モノ(2−メタクリロイロキシエチル)アシッドホスフェート、モノ(2−アクリロイロキシエチル)アシッドホスフェート等の不飽和リン酸類等が挙げられる。   As monomers having unsaturated vinyl groups other than olefins, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, i-butyl (meth) acrylate, tert -Butyl (meth) acrylate, n-amyl (meth) acrylate, isoamyl (meth) acrylate, n-hexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, dodecyl (Meth) acrylate, octadecyl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, tridecyl (meth) acrylate, lauroyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, (Meth) acrylic acid such as nyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl (meth) acrylate, dicyclopentenyl (meth) acrylate, dimethylaminoethyl (meth) acrylate, diethylaminoethyl (meth) acrylate Esters, hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, lactone-modified hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate, etc. Hydroxyl group-containing vinyls, epoxy group-containing vinyls such as glycidyl (meth) acrylate, methyl glycidyl (meth) acrylate, vinyl isocyanate, isopropenyl Isocyanate group-containing vinyls such as cyanate, aromatic vinyls such as styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, and t-butylstyrene, acrylamide, methacrylamide, N-methylolmethacrylamide, N-methylolacrylamide, diacetoneacrylamide Amides such as maleic acid amide, vinyl esters such as vinyl acetate and vinyl propionate, N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-diethylaminoethyl (methacrylate, N, N-dimethylaminopropyl) Aminoalkyl (meta) such as (meth) acrylate, N, N-dipropylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-dibutylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-dihydroxyethylaminoethyl (meth) acrylate Acrylates, styrene sulfonic acid, sodium styrene sulfonate, unsaturated sulfonic acids such as 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, mono (2-methacryloyloxyethyl) acid phosphate, mono (2-acryloyloxyethyl) And unsaturated phosphates such as acid phosphates.

これらの単量体は単独で用いることもできるし、また2種類以上のものを用いることもできる。また、これらの中でも、酸無水物類が好ましく、さらには無水マレイン酸が好ましい。   These monomers can be used alone or in combination of two or more. Of these, acid anhydrides are preferable, and maleic anhydride is more preferable.

(A)ポリプロピレン樹脂が、重合体鎖に結合したカルボン酸および/またはその塩の基を有してなるポリプロピレン樹脂である場合には、該樹脂の力学特性を高く保つことと、原料コストを考慮し、無変性のポリプロピレン樹脂との混合物とすることが好ましい。具体的には、重合体鎖に結合したカルボン酸および/またはその塩の基を有するプロピレン樹脂(A−1)5〜50質量%と、カルボン酸および/またはその塩の基を有しないプロピレン樹脂(A−2)50〜95質量%とを有してなることが好ましい。より好ましくは成分(A−1)が5〜45質量%、成分(A−2)が55〜95質量%、さらに好ましくは成分(A−1)が5〜35質量%、成分(A−2)が65〜95質量%である。   (A) When the polypropylene resin is a polypropylene resin having a carboxylic acid and / or salt group bonded to the polymer chain, the mechanical properties of the resin are kept high, and the raw material cost is taken into consideration. It is preferable to use a mixture with an unmodified polypropylene resin. Specifically, 5 to 50% by mass of a propylene resin (A-1) having a carboxylic acid and / or salt group bonded to a polymer chain, and a propylene resin having no carboxylic acid and / or salt group thereof (A-2) It is preferable to have 50-95 mass%. More preferably, the component (A-1) is 5-45% by mass, the component (A-2) is 55-95% by mass, more preferably the component (A-1) is 5-35% by mass, and the component (A-2). ) Is 65 to 95% by mass.

本発明に用いられる(B)炭素繊維としては、PAN系、ピッチ系、レーヨン系などの炭素繊維が挙げられる。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。   Examples of the carbon fiber (B) used in the present invention include PAN-based, pitch-based and rayon-based carbon fibers. From the viewpoint of the balance between the strength and elastic modulus of the obtained molded product, PAN-based carbon fibers are more preferable. 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 kept at 1 × 10 8 Torr. The kinetic energy value (KE) of the main peak of C1s is adjusted to 1202 eV as a peak correction value associated with charging during measurement. The C1s peak area is expressed as K.S. E. Is obtained by drawing a straight base line in the range of 1191 to 1205 eV. The O1s peak area is expressed as K.I. 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、感度補正値を1.74とする。   Here, the surface oxygen concentration ratio is calculated as an atomic ratio by using a sensitivity correction value unique to the apparatus from the ratio of the O1s peak area to the C1s peak area. As an X-ray photoelectron spectroscopy apparatus, model ES-200 manufactured by Kokusai Electric Inc. is used, and 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、炭素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。強化繊維束とした場合の単糸数には、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。また強化繊維の生産性の観点からは、単糸数が多いものが好ましく、20,000〜100,000本の範囲内で使用することが好ましい。   The average fiber diameter of the carbon fibers is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 to 20 μm and preferably in the range of 3 to 15 μm from the viewpoint of the mechanical properties and surface appearance of the obtained molded product. More preferred. There is no restriction | limiting in particular in the single yarn number at the time of setting it as a reinforced fiber bundle, It can use within the range of 100-350,000, It is especially used within the range of 1,000-250,000. preferable. Further, from the viewpoint of productivity of reinforcing fibers, those having a large number of single yarns are preferable, and it is preferable to use them within a range of 20,000 to 100,000.

本発明に用いられる(B)炭素繊維は多官能化合物によりサイジング処理された炭素繊維であることが好ましい。多官能化合物としては、特に限定されないが、エポキシ基、ウレタン基、アミノ基、カルボキシル基等の官能基を1分子中に2個以上有する化合物が使用でき、これらは1種または2種以上を併用してもよい。官能基が2個未満であると、強化繊維とマトリックス樹脂との接着性を十分に発揮できない。したがって、官能基の数は、2個以上であることが必須であり、さらに好ましくは、3個以上である。   The (B) carbon fiber used in the present invention is preferably a carbon fiber sizing-treated with a polyfunctional compound. Although it does not specifically limit as a polyfunctional compound, The compound which has 2 or more functional groups, such as an epoxy group, a urethane group, an amino group, and a carboxyl group, can be used, and these are used together 1 type or 2 types or more. May be. When the number of functional groups is less than 2, the adhesiveness between the reinforcing fiber and the matrix resin cannot be sufficiently exhibited. Therefore, the number of functional groups is essential to be 2 or more, more preferably 3 or more.

具体的な化合物としては、多官能エポキシ樹脂、酸変性ポリプロピレン、酸変性ポリプロピレンの中和物が挙げられる。   Specific examples of the compound include polyfunctional epoxy resins, acid-modified polypropylene, and neutralized products of acid-modified polypropylene.

多官能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。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。   Examples of the polyfunctional 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 preferable. 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、好ましくは、反応性の高いグリシジル基を多数有する脂肪族のポリグリシジルエーテル化合物である。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ことから好ましい。   Among the aliphatic epoxy resins, an aliphatic polyglycidyl ether compound having many highly reactive glycidyl groups is preferable. 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.

酸変性ポリプロピレン、酸変性ポリプロピレンの中和物とは、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。酸変性ポリプロピレン、酸変性ポリプロピレンの中和物は、1分子中に多数の官能基を有しながら柔軟であり、さらに骨格がマトリックス樹脂と同様のポリプロピレンであることから、マトリックス樹脂との相溶性がよく、接着性を向上しやすく好ましい。   Acid-modified polypropylene, neutralized product of acid-modified polypropylene, for example, a polymer main chain mainly composed of hydrocarbon such as propylene, a carboxyl group formed by unsaturated carboxylic acid, or a metal salt or ammonium salt thereof And having a side chain containing. 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. Acid-modified polypropylene and neutralized product of acid-modified polypropylene are flexible while having many functional groups in one molecule, and since the skeleton is the same polypropylene as the matrix resin, compatibility with the matrix resin is high. It is preferable because it is easy to improve adhesiveness.

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。また、酸変性ポリプロピレンの中和物は、少なくとも一部のカルボキシル基が、Na、K、Li、Mg、Zn、Ca、Cu、Fe、Ba、Alなどの金属陽イオン又はアンモニウムイオンで中和されていることが好ましい。   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. In addition, in the neutralized product of acid-modified polypropylene, at least some of the carboxyl groups are neutralized with metal cations such as Na, K, Li, Mg, Zn, Ca, Cu, Fe, Ba, Al, or ammonium ions. It is preferable.

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、または酸変性ポリプロピレンの中和物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、ICP発光分析で塩を形成している金属種の検出を定量的に行う方法や、IR、NMRおよび元素分析等を用いてカルボン酸塩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、または酸変性ポリプロピレンの中和物がもろくなることがある。
Further, since it has two or more functional groups, the total amount is 0.05 to 5 mmol in terms of a group represented by -C (= O) -O- per 1 g of acid-modified polypropylene or neutralized product of acid-modified polypropylene. It is preferable that it is equivalent. 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, a method of quantitatively detecting a metal species forming a salt by ICP emission analysis, or a method using IR, NMR, elemental analysis, etc. A method for quantifying the carbonyl carbon of the acid salt is mentioned. When the total amount in terms of a group represented by —C (═O) —O— is 0.05 mmol equivalent or less, the adhesiveness tends to be difficult to be exhibited, and when it is 5 mmol equivalent or more, the acid-modified polypropylene or the acid-modified polypropylene The neutralized product may become brittle.

該多官能化合物をサイジング剤として、強化繊維に付与することで、添加量が少量であっても効果的に強化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。また、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しており、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る。   By applying the polyfunctional compound to the reinforcing fiber as a sizing agent, even if the addition amount is small, it effectively adapts to the surface properties such as functional groups on the surface of the reinforcing fiber and improves the adhesive properties and composite overall properties. Can be made. In addition, it improves bundling, bending resistance, and abrasion resistance, and suppresses the occurrence of fluff and yarn breakage in the high-order processing step. It can also improve the high-order workability as a so-called paste and bundling agent. it can.

サイジング剤付着量は、強化繊維のみの質量に対して、0.01質量%以上10質量%以下が好ましく、0.05質量%以上5質量%以下がより好ましく、0.1質量%以上2質量%以下付与することがさらに好ましい。0.01質量%以下では接着性向上効果が現れにくく、10質量%以上では、マトリックス樹脂の物性低下させることがある。   The sizing agent adhesion amount is preferably 0.01% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 0.05% by mass or more and 5% by mass or less, and more preferably 0.1% by mass or more and 2% by mass with respect to the mass of the reinforcing fiber alone. % Or less is more preferable. If it is 0.01% by mass or less, the effect of improving adhesiveness is hardly exhibited, and if it is 10% by mass or more, the physical properties of the matrix resin may be lowered.

また、サイジング剤には、ビスフェノール型エポキシ化合物、直鎖状低分子量エポキシ化合物、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他の成分を粘度調整、耐擦過性向上、耐毛羽性向上、集束性向上、高次加工性向上等の目的で加えてもよい。   The sizing agent also includes other components such as bisphenol-type epoxy compounds, linear low molecular weight epoxy compounds, polyethylene glycol, polyurethane, polyester, emulsifiers and surfactants, viscosity adjustment, improved scratch resistance, improved fuzz resistance, It may be added for the purpose of improving the focusing property and improving the high-order workability.

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、強化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強化繊維を超音波で加振させることはより好ましい。   There are no particular restrictions on the means for applying the sizing agent, but there are, for example, 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 reinforcing fiber is uniformly attached within an appropriate range. Moreover, it is more preferable to vibrate the reinforcing 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(B)で形成された強化繊維束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 is performed. From the viewpoint of preventing the reinforcing fiber bundle formed of the treated carbon fiber (B) from becoming hard and deteriorating the spreadability of the bundle, the drying temperature is preferably 150 ° C. or higher and 350 ° C. or lower. More preferably, the temperature is 180 ° C. or higher and 250 ° C. or lower.

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、ジメチルアセトアミド、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, dimethylacetamide, 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.

本発明の(B)炭素繊維は成形品中で屈曲していることが必要である。ここで屈曲しているとは、炭素繊維が折損することなく直線では無い状態で存在していることを示す。より具体的には炭素繊維1本の両端の直線距離をL1、繊維長をL2とした場合に、その比率L2/L1を屈曲度として定義することができる。屈曲度が1の場合は直線であり、屈曲度が1を超え大きい数値になるほど屈曲度が高いと言える。具体的な定量方法としては、成形品をX線CT装置を用い、比破壊で成形品中の炭素繊維の空間的位置を特定し、その末端の空間座標を求めることでL1およびL2を特定することができる。成形品の任意の空間で最低500本の炭素繊維についてL1およびL2を求め、その重量平均を求めることで当該成形品の屈曲度とする。その重量平均は1.2以上であることが好ましく、より好ましくは1.4以上である。L2/L1の重量平均値が1.2未満の場合には、難燃性が低下することがあり好ましくない。炭素繊維が成形品中で屈曲して存在していることで、燃焼時に樹脂が溶融した際に炭素繊維の屈曲歪みが解放され、溶融表面に炭素繊維が現れ、それが難燃剤と相乗的に作用して難燃性を高めることができる。   The (B) carbon fiber of the present invention needs to be bent in the molded product. Here, “bent” means that the carbon fiber is not broken and is not in a straight line. More specifically, when the linear distance between both ends of one carbon fiber is L1, and the fiber length is L2, the ratio L2 / L1 can be defined as the degree of bending. When the bending degree is 1, it is a straight line, and it can be said that the bending degree is higher as the bending degree exceeds 1 and becomes a larger value. As a specific quantification method, an X-ray CT apparatus is used for the molded product, the spatial position of the carbon fiber in the molded product is specified by specific fracture, and L1 and L2 are specified by obtaining the spatial coordinates of the end. be able to. L1 and L2 are obtained for a minimum of 500 carbon fibers in an arbitrary space of the molded product, and the weight average is obtained to obtain the degree of bending of the molded product. The weight average is preferably 1.2 or more, more preferably 1.4 or more. When the weight average value of L2 / L1 is less than 1.2, the flame retardancy may decrease, which is not preferable. Since the carbon fiber is bent in the molded product, the bending strain of the carbon fiber is released when the resin melts during combustion, and the carbon fiber appears on the molten surface, which synergizes with the flame retardant. It can act to increase flame retardancy.

本発明の成形品中における(B)炭素繊維の繊維長には特に制限はないが、重量平均繊維長で0.4〜2.0mm、好ましくは0.5〜1.5mmであることが好ましい。繊維長が0.4mm未満であると、成形品中で屈曲させることが難しくなり、また2.0mmを超えると成形加工性に問題が出るので好ましくない。   There is no particular limitation on the fiber length of the (B) carbon fiber in the molded article of the present invention, but the weight average fiber length is 0.4 to 2.0 mm, preferably 0.5 to 1.5 mm. . If the fiber length is less than 0.4 mm, it is difficult to bend in the molded product, and if the fiber length exceeds 2.0 mm, there is a problem in molding processability.

本発明の(B)炭素繊維を成形品中で屈曲させる方法についても、特に制限はないが、成形品を成形する際のポリプロピレン樹脂の配向を炭素繊維に伝播させることが重要である。このために炭素繊維が多官能化合物でサイジング処理されていることが好ましい。また、成形品の形状としても流動長が長く成形品の厚みが小さいなど成形時の樹脂圧力が高い状態であることが好ましい。また、(C)難燃剤成分が存在することも屈曲性を高めるために有効である。   The method of bending the carbon fiber (B) of the present invention in the molded product is not particularly limited, but it is important to propagate the orientation of the polypropylene resin in molding the molded product to the carbon fiber. For this reason, it is preferable that the carbon fiber is sized with a polyfunctional compound. Moreover, it is preferable that the resin pressure at the time of molding is high, such as the shape of the molded product is a long flow length and a small thickness of the molded product. In addition, the presence of the flame retardant component (C) is also effective for enhancing flexibility.

本発明で用いられる(C)難燃剤としては、公知の難燃剤を用いることができ、ハロゲン化合物、アンチモン化合物、リン化合物、窒素化合物、シリコーン化合物、フッ素化合物、金属水酸化物、ホウ素化合物などが挙げられる。   As the flame retardant (C) used in the present invention, known flame retardants can be used, and halogen compounds, antimony compounds, phosphorus compounds, nitrogen compounds, silicone compounds, fluorine compounds, metal hydroxides, boron compounds, etc. Can be mentioned.

かかるリン化合物とは、リンを含有する有機または無機化合物であれば特に制限はなく、例えばポリリン酸アンモニウム、ポリホスファゼン、ホスフェート、ホスホネート、ホスフィネート、ホスフィンオキシド、赤リンなどが挙げられ、これらを単独で用いても併用してもよい。中でもポリリン酸アンモニウム、芳香族ホスフェート、赤リンが好ましい。   Such a phosphorus compound is not particularly limited as long as it is an organic or inorganic compound containing phosphorus, and examples thereof include ammonium polyphosphate, polyphosphazene, phosphate, phosphonate, phosphinate, phosphine oxide, and red phosphorus. You may use or use together. Of these, ammonium polyphosphate, aromatic phosphate, and red phosphorus are preferable.

金属水酸化物としては水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムなどが挙げられる。   Examples of the metal hydroxide include magnesium hydroxide and aluminum hydroxide.

ホウ素化合物としては、ホウ酸亜鉛などが挙げられ、リン化合物あるいは窒素化合物との併用も好ましく用いることができる。   Examples of the boron compound include zinc borate, and a combination with a phosphorus compound or a nitrogen compound can also be preferably used.

(A)〜(C)に加え、さらに(D)エラストマーを有していることが好ましい。本発明において、エラストマーとは、一般的にガラス転移温度が室温より低い重合体を含有し、分子間の一部が共有結合・イオン結合・ファンデルワールス力・絡み合い等により、互いに拘束されている重合体である。   In addition to (A) to (C), it is preferable to further have (D) an elastomer. In the present invention, the elastomer generally contains a polymer having a glass transition temperature lower than room temperature, and a part of the molecules are constrained to each other by covalent bond, ionic bond, van der Waals force, entanglement, etc. It is a polymer.

(D)エラストマーとしては、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、エステル系エラストマー、アミド系エラストマー等が挙げられ、オレフィン系エラストマーとして具体的には、エチレン−α−オレフィン共重合体、エチレン−プロピレン−エチリデンノルボルネン共重合体、エチレン−プロピレン−ヘキサジエン共重合体などのエチレン−プロピレン非共役ジエン3元共重合体等が挙げられる。また、スチレン系エラストマーとして具体的には、スチレン−ブタジエン、スチレン−イソプレン−スチレン、スチレン−ブタジエン−スチレン、スチレン−エチレン−ブタジエン−スチレン、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレンのランダム共重合体、およびブロック共重合体、該ブロック共重合体の水素添加物、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体等が挙げられる。中でも、オレフィン系エラストマーとしてエチレン−α−オレフィン共重合体は、ポリプロピレンとの相溶性がよいために、効果的に耐衝撃性を向上でき好ましい。   Examples of (D) elastomers include olefin-based elastomers, styrene-based elastomers, urethane-based elastomers, ester-based elastomers, and amide-based elastomers. Specific examples of olefin-based elastomers include ethylene-α-olefin copolymers, ethylene. -Ethylene-propylene non-conjugated diene terpolymer such as propylene-ethylidene norbornene copolymer and ethylene-propylene-hexadiene copolymer. Specific examples of styrene elastomers include styrene-butadiene, styrene-isoprene-styrene, styrene-butadiene-styrene, styrene-ethylene-butadiene-styrene, styrene-ethylene-propylene-styrene random copolymers, and blocks. Examples thereof include a copolymer, a hydrogenated product of the block copolymer, and an acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer. Among these, ethylene-α-olefin copolymers as olefin-based elastomers are preferable because they have good compatibility with polypropylene and can effectively improve impact resistance.

これらのエラストマーは1種または2種以上を選択し用いることができる。   These elastomers can be used alone or in combination of two or more.

また、(A)ポリプロピレン樹脂のSP値は種類によるが、この値は通常8〜9程度であることから、(D)エラストマーのSP値としては、6.5〜9.5であることが好ましく、7〜9であるとより好ましい。(D)のSP値が6.5〜9.5の範囲以外では、(A)ポリプロピレン樹脂と相溶しにくい傾向にあり、相溶しない場合、ポリプロピレン樹脂組成物の粘度が増加傾向にあるため、成形性が低下することがある。   Moreover, although the SP value of (A) polypropylene resin depends on the type, this value is usually about 8 to 9, so that the SP value of (D) elastomer is preferably 6.5 to 9.5. 7-9 are more preferable. When the SP value of (D) is not in the range of 6.5 to 9.5, it tends to be incompatible with (A) polypropylene resin, and when not compatible, the viscosity of the polypropylene resin composition tends to increase. , The moldability may decrease.

また本発明のポリプロピレン樹脂成形品には、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、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。   Further, the polypropylene resin molded article of the present invention may contain other fillers and additives within a range not impairing the object of the present invention. Examples of these include inorganic fillers, conductivity imparting agents, crystal nucleating agents, ultraviolet absorbers, antioxidants, vibration damping agents, antibacterial agents, insect repellents, deodorants, coloring inhibitors, heat stabilizers, mold release agents Agents, antistatic agents, plasticizers, lubricants, colorants, pigments, dyes, foaming agents, antifoaming agents, or coupling agents.

本発明のポリプロピレン樹脂成形品は、少なくとも(A)ポリプロピレン樹脂、(B)炭素繊維、(C)難燃剤で構成される。このうち、(A),(B)および(C)の合計を100重量%として、(A)ポリプロピレン樹脂は40〜94.5重量%、好ましくは50〜90重量%、さらに好ましくは60〜80重量%である。40重量%未満では成形性が低下する傾向にあり、94.5%を超えると難燃性が低下する傾向にある。   The polypropylene resin molded article of the present invention comprises at least (A) a polypropylene resin, (B) carbon fiber, and (C) a flame retardant. Of these, the total of (A), (B) and (C) is 100% by weight, and (A) polypropylene resin is 40 to 94.5% by weight, preferably 50 to 90% by weight, more preferably 60 to 80%. % By weight. If it is less than 40% by weight, the moldability tends to decrease, and if it exceeds 94.5%, the flame retardancy tends to decrease.

(B)炭素繊維は5〜40重量%、好ましくは10〜35重量%、より好ましくは15〜30重量%である。(B)炭素繊維が5重量%未満では、成形品の力学特性が不十分となる場合があり、40重量%を超えると射出成形などの成形加工の際に流動性が低下する場合がある。   (B) Carbon fiber is 5 to 40 weight%, Preferably it is 10 to 35 weight%, More preferably, it is 15 to 30 weight%. (B) If the carbon fiber is less than 5% by weight, the mechanical properties of the molded product may be insufficient, and if it exceeds 40% by weight, the fluidity may be reduced during molding such as injection molding.

(C)難燃剤は0.5〜20重量%、好ましくは2〜15重量%、より好ましくは5〜12重量%である。(C)難燃剤が0.5重量%未満では、難燃性が低下し、20重量%を超えると成形性や機械特性が低下する場合がある。   (C) The flame retardant is 0.5 to 20% by weight, preferably 2 to 15% by weight, more preferably 5 to 12% by weight. (C) When the flame retardant is less than 0.5% by weight, the flame retardancy is lowered, and when it exceeds 20% by weight, the moldability and mechanical properties may be lowered.

また、前記成分(A)〜(C)に加えて、成分(D)を含有させる場合、(A)〜(C)の合計100重量部に対し、(D)エラストマーは、0.01〜30重量部、好ましくは0.5〜20重量部、より好ましくは1〜15重量部である。(D)エラストマーが30重量部を超えると、成形品の力学特性を低下させる場合がある。   Moreover, when the component (D) is contained in addition to the components (A) to (C), the (D) elastomer is 0.01 to 30 with respect to 100 parts by weight of the total of (A) to (C). Parts by weight, preferably 0.5 to 20 parts by weight, more preferably 1 to 15 parts by weight. (D) When an elastomer exceeds 30 weight part, the mechanical characteristics of a molded article may be reduced.

本発明のポリプロピレン樹脂成形品に用いられる成形材料の形態としては、ペレット、スタンパブルシート、プリプレグ、SMC、BMC等を使用することができるが、最も望ましい成形材料は、射出成形に用いられるペレットである。前記ペレットは、一般的には、所望量の樹脂とフィラーや繊維のチョップド糸または連続繊維とを押出機中で混練し、押出、ペレタイズすることによって得られたものを指す。特に炭素繊維を用いた場合、前述のペレットは、ペレットの長手方向の長さより、ペレット中の繊維長さの方が短くなるが、本発明でいうペレットには、長繊維ペレットも含まれ、好ましく使用することができる。   As the form of the molding material used for the polypropylene resin molded product of the present invention, pellets, stampable sheets, prepregs, SMC, BMC, etc. can be used, but the most desirable molding material is pellets used for injection molding. is there. The pellet generally refers to a pellet obtained by kneading a desired amount of resin, a filler, a chopped yarn of fibers, or continuous fibers in an extruder, and extruding and pelletizing. In particular, when carbon fiber is used, the above-mentioned pellet is shorter in the fiber length in the pellet than the length in the longitudinal direction of the pellet, but the pellet in the present invention includes a long fiber pellet, which is preferable. Can be used.

かかる長繊維ペレットとは、特公昭63−37694号公報に示されるような、繊維がペレットの長手方向に、ほぼ平行に配列し、ペレット中の繊維長さが、ペレット長さと同一またはそれ以上であるものを指す。この場合、樹脂は繊維束中に含浸されていても、繊維束に被覆されていてもよい。特に樹脂が被覆された長繊維ペレットの場合、繊維束には被覆されたものと同じか、あるいは被覆された樹脂よりも低粘度(または低分子量)の樹脂が、予め含浸されていてもよい。   Such a long fiber pellet is, as shown in Japanese Patent Publication No. 63-37694, in which fibers are arranged substantially parallel to the longitudinal direction of the pellet, and the fiber length in the pellet is equal to or longer than the pellet length. It points to something. In this case, the resin may be impregnated in the fiber bundle or may be coated on the fiber bundle. In particular, in the case of long fiber pellets coated with a resin, the fiber bundle may be impregnated in advance with a resin having the same viscosity as that of the coated fiber or a resin having a lower viscosity (or lower molecular weight) than the coated resin.

成形方法としてはプレス成形、トランスファー成形、射出成形や、これらの組合せ等が挙げられるが、成形品中で炭素繊維が屈曲した状態で存在させるため、成形時に樹脂組成物に配向が生じるように成形することが好ましい。この観点から射出成形が好ましく使用される。   Examples of the molding method include press molding, transfer molding, injection molding, and combinations thereof. Since the carbon fibers are bent in the molded product, molding is performed so that the resin composition is oriented during molding. It is preferable to do. From this viewpoint, injection molding is preferably used.

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等の自動車部品に好適である。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、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・電子機器用部材なども挙げられる。強化繊維に導電性を有する炭素繊維を使用した場合に、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。   As a molded article, it is suitable for automobile parts such as various modules such as an instrument panel, a door beam, an under cover, a lamp housing, a pedal housing, a radiator support, a spare tire cover, and a front end. In addition, home / office electrical product parts such as telephones, facsimiles, VTRs, copiers, televisions, microwave ovens, audio equipment, toiletries, refrigerators, air conditioners, and the like are also included. Further, there are a housing used for a personal computer, a mobile phone and the like, and a member for electric / electronic equipment represented by a keyboard support which is a member for supporting a keyboard inside the personal computer. When carbon fiber having conductivity is used as the reinforcing fiber, such a member for electrical / electronic equipment is more preferable because it imparts electromagnetic wave shielding properties.

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

(1)難燃性
FMVSS No.302延焼試験に準拠し、角板(100mm×150mm×3mmt)を用いて、ガスバーナーの3cm炎を角板の端部に、着火するまで接炎し、端部から50mmの標線までの延焼速度を測定した。
延焼速度の判定は以下の基準でおこない、◎と○を合格とした。
◎:接炎着火後に3分以内に自己消火
○:接炎着火後に7分以内に自己消火
△:31秒〜60秒接炎で着火
×:15秒〜30秒接炎で着火。
(1) Flame retardancy FMVSS No. In accordance with 302 fire spread test, using a square plate (100 mm x 150 mm x 3 mmt), a 3 cm flame of a gas burner was applied to the end of the square plate until it ignited, and the fire spread from the end to the 50 mm mark The speed was measured.
The fire spread rate was judged according to the following criteria, and ◎ and ○ were accepted.
A: Self-extinguishment within 3 minutes after flame contact ignition ○: Self-extinguishment within 7 minutes after flame contact ignition Δ: Ignition with flame contact for 31 seconds to 60 seconds x: Ignition with flame contact for 15 seconds to 30 seconds

(2)曲げ試験
ISO 178に準拠し、3点曲げ試験冶具(圧子半径5mm)を用いて支点距離を64mmに設定し、試験速度2mm/min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5566型(インストロン社製)を用いた。
(2) Bending test In accordance with ISO 178, using a three-point bending test jig (indenter radius 5 mm), the fulcrum distance is set to 64 mm, and the bending strength and bending elastic modulus are measured under test conditions of a test speed of 2 mm / min. did. As a testing machine, an “Instron (registered trademark)” universal testing machine type 5566 (manufactured by Instron) was used.

(3)衝撃試験
ISO 179に準拠し、加工ノッチ付きシャルピー衝撃試験を行った。シャルピー試験機は、CEAST社製 RESIL25 を用いた。試験片寸法は、厚み4mm、幅10mm、長さ80mmの試験片を用いた。試験温度は常温(23℃)と低温(−40℃)で行った。温度調整はタバイ製 PU−1K型 恒温器を用いて、恒温器内で40min以上静置して、温度一定にした後、試験を行った。
(3) Impact test Based on ISO 179, a Charpy impact test with a processed notch was performed. As the Charpy tester, RESIL25 manufactured by CEAST was used. As the test piece size, a test piece having a thickness of 4 mm, a width of 10 mm, and a length of 80 mm was used. The test temperature was normal temperature (23 ° C.) and low temperature (−40 ° C.). The temperature adjustment was carried out using a PU-1K type thermostat made by Tabai, and allowed to stand for 40 min or more in the thermostat to make the temperature constant, and then the test was performed.

(4)炭素繊維の屈曲度
X線CT解析装置はヤマトマテリアル(株)製 TDM―1000ISを使用した。難燃性試験用の角板成形品中央部を、1cm×1cm角に切り出し、X線CT解析を行った。またX線CT解析の結果をもとに、繊維長測定プログラムを併用して、繊維長測定を行った。これにより、繊維端部間の直線距離:L1、実繊維長:L2を測定し、それを最低500本の繊維について実施、重量平均をもとめ屈曲度の平均値とした。
(4) Flexion degree of carbon fiber As an X-ray CT analysis apparatus, TDM-1000IS manufactured by Yamato Material Co., Ltd. was used. The center part of the square plate molded product for the flame retardancy test was cut into a 1 cm × 1 cm square and subjected to X-ray CT analysis. Further, based on the results of X-ray CT analysis, fiber length measurement was performed using a fiber length measurement program in combination. Thus, the linear distance between the fiber ends: L1, and the actual fiber length: L2 were measured, and the measurement was carried out on a minimum of 500 fibers.

参考例1.炭素繊維
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、総単糸数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]:0.06
引張強度:4600MPa
引張弾性率:220GPa。
Reference Example 1 Carbon fiber Spinning, baking 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 yarns. 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]: 0.06
Tensile strength: 4600 MPa
Tensile modulus: 220 GPa.

参考例2.サイジング処理
多官能性化合物を2重量%になるように水に溶解、または分散させたサイジング剤母液を調整し、浸漬法により炭素繊維にサイジング剤を付与し、230℃で乾燥を行った。付着量は1.0重量%であった。
Reference Example 2 Sizing Treatment A sizing agent mother liquor in which a polyfunctional compound was dissolved or dispersed in water so as to be 2% by weight was prepared, a sizing agent was applied to the carbon fiber by a dipping method, and drying was performed at 230 ° C. The adhesion amount was 1.0% by weight.

実施例1
単軸押出機の吐出先端部に、溶融樹脂の被覆ダイス口を設置した、長繊維強化樹脂ペレット製造装置の、押出機シリンダー温度を220℃に設定し、ポリプロピレン樹脂(プライムポリマー(株)製プライムポリプロJ105G樹脂)とマレイン酸変性ポリプロピレン樹脂(三井化学(株)製アドマーQE840)を85:15の割合でペレットブレンドしてメインホッパーから供給し、さらに(C)難燃剤としてリン酸トリオクチル(和光純薬工業(株)製試薬)もメインホッパーから供給し、スクリュー回転数200rpmで溶融させ、押出機より上流側から多官能化合物として、(a−1)グリセロールトリグリシジルエーテルを用いて、参考例1および参考例2から得られた連続炭素繊維束を、溶融樹脂をから吐出するダイス口(直径3mm)へ供給して、樹脂を被覆したストランドを冷却後、ペレタイザーでペレット長10mm長さに切断してペレット状の成形材料とした。供給は、炭素繊維の含有率が20重量%になるように調整した。
Example 1
The extruder cylinder temperature of a long fiber reinforced resin pellet manufacturing apparatus, in which a molten resin coating die port is installed at the discharge tip of a single screw extruder, is set to 220 ° C., and polypropylene resin (Prime Polymer Co., Ltd. Prime) Polypro J105G resin) and maleic acid-modified polypropylene resin (Admer QE840 manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) are pellet-blended at a ratio of 85:15 and supplied from the main hopper. (C) Trioctyl phosphate (Wako Jun) as flame retardant (Reagent manufactured by Yakuhin Kogyo Co., Ltd.) was also supplied from the main hopper, melted at a screw rotation speed of 200 rpm, and (a-1) glycerol triglycidyl ether was used as a polyfunctional compound from the upstream side of the extruder as Reference Example 1. And the continuous carbon fiber bundle obtained from Reference Example 2 is a die port (direct And supplies to 3 mm), after cooling the strands coated with resin, and cut into pellet length 10mm length was pelletized molding material by a pelletizer. The supply was adjusted so that the carbon fiber content was 20% by weight.

次に押出工程で得られたペレット状の成形材料を、住友重機械工業社製SE75DUZ−C250型射出成形機を用いて、射出時間:10秒、保圧力:成形下限圧+10MPa、保圧時間:10秒、、シリンダー温度:230℃、金型温度:60℃で特性評価用試験片(成形品)を成形した。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。評価結果を、まとめて表1に示した。   Next, the pellet-shaped molding material obtained in the extrusion process was injected using a SE75DUZ-C250 injection molding machine manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd., injection time: 10 seconds, holding pressure: molding lower limit pressure + 10 MPa, holding pressure time: A test piece for characteristic evaluation (molded product) was molded at 10 seconds, a cylinder temperature: 230 ° C., and a mold temperature: 60 ° C. 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. The evaluation results are collectively shown in Table 1.

実施例2
(A)ポリプロピレン樹脂に、プロピレン単独重合体(プライムポリマー(株)製プライムポリプロJ105G樹脂)とマレイン酸変性ポリプロピレン樹脂(三井化学(株)製アドマーQE840)を85:15の割合でペレットブレンドしたもの75重量%と、(C)難燃剤(c−1)リン酸トリオクチル(和光純薬工業(株)製試薬)5重量%を、用いた以外は実施例1と同様にしてペレットを作成し、成形評価を行った。特性評価結果はまとめて表1に記載した。
Example 2
(A) Polypropylene resin blended with propylene homopolymer (Prime Polypro J105G resin manufactured by Prime Polymer Co., Ltd.) and maleic acid-modified polypropylene resin (Admer QE840 manufactured by Mitsui Chemicals Co., Ltd.) in a ratio of 85:15 A pellet was prepared in the same manner as in Example 1 except that 75% by weight and 5% by weight of (C) flame retardant (c-1) trioctyl phosphate (a reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were used, Molding evaluation was performed. The characteristic evaluation results are collectively shown in Table 1.

実施例3
(A)ポリプロピレン樹脂に、プロピレン単独重合体(プライムポリマー(株)製プライムポリプロJ105G樹脂)とマレイン酸変性ポリプロピレン樹脂(三井化学(株)製アドマーQE840)を85:15の割合でペレットブレンドしたもの70重量%と、(C)難燃剤(c−2)ほう酸亜鉛(和光純薬工業(株)製試薬 ほう酸亜鉛3.5水和物)10重量%を、用いた以外は実施例1と同様にしてペレットを作成し、成形評価を行った。特性評価結果はまとめて表1に記載した。
Example 3
(A) Polypropylene resin blended with propylene homopolymer (Prime Polypro J105G resin manufactured by Prime Polymer Co., Ltd.) and maleic acid-modified polypropylene resin (Admer QE840 manufactured by Mitsui Chemicals Co., Ltd.) in a ratio of 85:15 70% by weight and (C) flame retardant (c-2) zinc borate (reagent zinc borate 3.5 hydrate manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 10% by weight, except that the same as in Example 1 A pellet was prepared and evaluated for molding. The characteristic evaluation results are collectively shown in Table 1.

実施例4
(A)ポリプロピレン樹脂に、プロピレン単独重合体(プライムポリマー(株)製プライムポリプロJ105G樹脂)とマレイン酸変性ポリプロピレン樹脂(三井化学(株)製アドマーQE840)を85:15の割合でペレットブレンドしたもの75重量%と、(C)難燃剤(c−2)ほう酸亜鉛(和光純薬工業(株)製試薬 ほう酸亜鉛3.5水和物)5重量%を、用いた以外は実施例1と同様にしてペレットを作成し、成形評価を行った。特性評価結果はまとめて表1に記載した。
Example 4
(A) Polypropylene resin blended with propylene homopolymer (Prime Polypro J105G resin manufactured by Prime Polymer Co., Ltd.) and maleic acid-modified polypropylene resin (Admer QE840 manufactured by Mitsui Chemicals Co., Ltd.) in a ratio of 85:15 75% by weight, and (C) flame retardant (c-2) zinc borate (reagent zinc borate 3.5 hydrate, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 5% by weight A pellet was prepared and evaluated for molding. The characteristic evaluation results are collectively shown in Table 1.

実施例5
(A)ポリプロピレン樹脂に、プロピレン単独重合体(プライムポリマー(株)製プライムポリプロJ105G樹脂)とマレイン酸変性ポリプロピレン樹脂(三井化学(株)製アドマーQE840)を85:15の割合でペレットブレンドしたもの70重量%と、(C)難燃剤(c−3)水酸化アルミニウム(昭和電工(株)製ハイジライトH−32I)10重量%を、用いた以外は実施例1と同様にしてペレットを作成し、成形評価を行った。特性評価結果はまとめて表1に記載した。
Example 5
(A) Polypropylene resin blended with propylene homopolymer (Prime Polypro J105G resin manufactured by Prime Polymer Co., Ltd.) and maleic acid-modified polypropylene resin (Admer QE840 manufactured by Mitsui Chemicals Co., Ltd.) in a ratio of 85:15 A pellet was prepared in the same manner as in Example 1 except that 70% by weight and 10% by weight of (C) flame retardant (c-3) aluminum hydroxide (Hijilite H-32I manufactured by Showa Denko KK) were used. Then, molding evaluation was performed. The characteristic evaluation results are collectively shown in Table 1.

実施例6
(A)ポリプロピレン樹脂に、プロピレン単独重合体(プライムポリマー(株)製プライムポリプロJ105G樹脂)とマレイン酸変性ポリプロピレン樹脂(三井化学(株)製アドマーQE840)を85:15の割合でペレットブレンドしたもの70重量%と、(C)難燃剤(c−4)ハイドロタルサイト(協和化学工業(株)製ハイドロタルサイト化合物DHT−4A)10重量%を、用いた以外は実施例1と同様にしてペレットを作成し、成形評価を行った。特性評価結果はまとめて表1に記載した。
Example 6
(A) Polypropylene resin blended with propylene homopolymer (Prime Polypro J105G resin manufactured by Prime Polymer Co., Ltd.) and maleic acid-modified polypropylene resin (Admer QE840 manufactured by Mitsui Chemicals Co., Ltd.) in a ratio of 85:15 70% by weight and (C) flame retardant (c-4) hydrotalcite (hydrotalcite compound DHT-4A manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.) 10% by weight, except that it was used in the same manner as in Example 1. Pellets were prepared and evaluated for molding. The characteristic evaluation results are collectively shown in Table 1.

実施例7
(A)ポリプロピレン樹脂に、プロピレン単独重合体(プライムポリマー(株)製プライムポリプロJ105G樹脂)とマレイン酸変性ポリプロピレン樹脂(三井化学(株)製アドマーQE840)を85:15の割合でペレットブレンドしたもの70重量%と、(C)難燃剤(c−5)リン、窒素化合物((株)ADEKA製アデカスタブFP―2200)10重量%を、用いた以外は実施例1と同様にしてペレットを作成し、成形評価を行った。特性評価結果はまとめて表1に記載した。
Example 7
(A) A polypropylene resin blended with a propylene homopolymer (Prime Polypro J105G resin manufactured by Prime Polymer Co., Ltd.) and a maleic acid-modified polypropylene resin (Admer QE840 manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) in a ratio of 85:15. A pellet was prepared in the same manner as in Example 1 except that 70% by weight, (C) flame retardant (c-5) phosphorus, and nitrogen compound (ADEKA STAB FP-2200 manufactured by ADEKA Corporation) 10% by weight were used. Then, molding evaluation was performed. The characteristic evaluation results are collectively shown in Table 1.

実施例8
実施例1の配合組成に加え(D)エラストマーとしてエチレン−αオレフィン共重合体(住友化学(株)製CX5505)を20重量部追加する以外は同様にしてペレットを作成し、成形評価を行った。特性評価結果はまとめて表1に記載した。
Example 8
In addition to the blend composition of Example 1, (D) A pellet was prepared in the same manner except that 20 parts by weight of an ethylene-α-olefin copolymer (Sumitomo Chemical Co., Ltd. CX5505) was added as an elastomer, and molding evaluation was performed. . The characteristic evaluation results are collectively shown in Table 1.

比較例1
(A)ポリプロピレン樹脂に、プロピレン単独重合体(プライムポリマー(株)製プライムポリプロJ105G樹脂)とマレイン酸変性ポリプロピレン樹脂(三井化学(株)製アドマーQE840)を85:15の割合でペレットブレンドしたもの80質量%で、(C)難燃剤を添加しないこと以外は実施例1と同様にしてペレットを作成し、成形評価を行った。得られた成形品中の炭素繊維の割合は20質量%であり、(A)プロピレン樹脂は80質量%である。特性評価結果はまとめて表2に記載した。
Comparative Example 1
(A) Polypropylene resin blended with propylene homopolymer (Prime Polypro J105G resin manufactured by Prime Polymer Co., Ltd.) and maleic acid-modified polypropylene resin (Admer QE840 manufactured by Mitsui Chemicals Co., Ltd.) in a ratio of 85:15 A pellet was prepared in the same manner as in Example 1 except that 80% by mass and (C) the flame retardant was not added, and molding evaluation was performed. The ratio of the carbon fiber in the obtained molded product is 20% by mass, and (A) the propylene resin is 80% by mass. The characteristic evaluation results are collectively shown in Table 2.

比較例2
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)を使用し、(A)ポリプロピレン樹脂に、プロピレン単独重合体(プライムポリマー(株)製プライムポリプロJ105G樹脂)とマレイン酸変性ポリプロピレン樹脂(三井化学(株)製アドマーQE840)を85:15の割合でペレットブレンドしたもの70重量%と、(C)難燃剤(c−1)リン酸トリオクチル(和光純薬工業(株)製試薬)10重量%を、メインホッパーから供給し、次いで、その下流のサイドホッパーから(b)強化繊維として、(a)多官能化合物として、(a−1)グリセロールトリグリシジルエーテルを用いて、参考例1、から得られた連続炭素繊維束を、カートリッジカッターにて1/4インチにカットしたものを、供給し、バレル温度220℃、回転数150rpmで十分混練し、さらに下流の真空ベントより脱気を行った。供給は、重量フィーダーにより炭素繊維のみの含有率が20質量%になるように調整した。溶融樹脂をダイス口(直径5mm)から吐出し、得られたストランドを冷却後、カッターで切断してペレット状の成形材料を作成し、成形評価を行った。特性評価結果はまとめて表2に記載した。
Comparative Example 2
Nippon Steel Works Co., Ltd. TEX-30α type twin screw extruder (screw diameter 30mm, L / D = 32), (A) polypropylene resin, propylene homopolymer (Prime Polymer Co., Ltd. Prime Polypro J105G) Resin) and maleic acid-modified polypropylene resin (Admer QE840 manufactured by Mitsui Chemicals Co., Ltd.) in a pellet blend ratio of 85:15, (C) flame retardant (c-1) trioctyl phosphate (Wako Pure) 10% by weight of a reagent manufactured by Yakuhin Kogyo Co., Ltd. is supplied from the main hopper, then from the downstream side hopper, as (b) reinforcing fiber, (a) polyfunctional compound, (a-1) glycerol triglycidyl A continuous carbon fiber bundle obtained from Reference Example 1 was cut into 1/4 inch with a cartridge cutter using ether. Supplies, barrel temperature 220 ° C., sufficient kneading at a rotation speed of 150 rpm, was further degassed downstream of the vacuum vent. The supply was adjusted by a weight feeder so that the content of carbon fiber alone was 20% by mass. The molten resin was discharged from a die port (diameter 5 mm), and the obtained strand was cooled and then cut with a cutter to produce a pellet-shaped molding material, and molding evaluation was performed. The characteristic evaluation results are collectively shown in Table 2.

比較例3
実施例1と同様の配合処方、製造方法でペレット長10mm長さの長繊維ペレット成形材料を作製した。当該ペレットを熱板温度220℃に設定した加熱プレス機により、100mm×150mm×厚さ3mmの角板を成形し、燃焼試験を実施した。また同様にして機械物性測定用の試験片をプレス成形により作製し機械物性を評価した。特性評価結果はまとめて表2に記載した。
Comparative Example 3
A long fiber pellet molding material having a pellet length of 10 mm was prepared by the same formulation and manufacturing method as in Example 1. A square plate of 100 mm × 150 mm × thickness 3 mm was formed by a hot press machine in which the pellet was set to a hot plate temperature of 220 ° C., and a combustion test was performed. Similarly, a test piece for measuring mechanical properties was produced by press molding, and the mechanical properties were evaluated. The characteristic evaluation results are collectively shown in Table 2.

比較例4
(A)ポリプロピレン樹脂に、プロピレン単独重合体(プライムポリマー(株)製プライムポリプロJ105G樹脂)とマレイン酸変性ポリプロピレン樹脂(三井化学(株)製アドマーQE840)を85:15の割合でペレットブレンドしたもの70重量%と、(C)難燃剤(c−1)リン酸トリオクチル(和光純薬工業(株)製試薬)10重量%を、また(b)炭素繊維の代替として、ガラス繊維(日東紡績(株)製 ガラスロービングRS240PE−535)を、用いた以外は実施例1と同様にしてペレットを作成し、成形評価を行った。特性評価結果はまとめて表2に記載した。
Comparative Example 4
(A) Polypropylene resin blended with propylene homopolymer (Prime Polypro J105G resin manufactured by Prime Polymer Co., Ltd.) and maleic acid-modified polypropylene resin (Admer QE840 manufactured by Mitsui Chemicals Co., Ltd.) in a ratio of 85:15 70% by weight, (C) flame retardant (c-1) trioctyl phosphate (reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 10% by weight, and (b) as an alternative to carbon fiber, glass fiber (Nitto Boseki ( Pellets were prepared in the same manner as in Example 1 except that glass roving RS240PE-535) manufactured by the same company was used, and molding evaluation was performed. The characteristic evaluation results are collectively shown in Table 2.

Figure 2012116916
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Figure 2012116916
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本発明の炭素繊維強化ポリプロピレン樹脂成形品は、難燃性、成形性に優れており、強化繊維とポリプロピレン樹脂との界面接着性が良好であるため、曲げ特性や耐衝撃特性に優れるため、電気・電子機器、OA機器、家電機器または自動車の構造部品、内部部材および筐体などに好適に用いられる。   The carbon fiber reinforced polypropylene resin molded product of the present invention is excellent in flame retardancy and moldability, and has good interfacial adhesion between the reinforced fiber and polypropylene resin. -It is suitably used for electronic equipment, OA equipment, household electrical appliances or automobile structural parts, internal members and housings.

A、B 成形品中の炭素繊維の末端
L1 成形品中の炭素繊維の両端の直線距離
L2 炭素繊維の繊維長
A, B End L1 of carbon fiber in molded product L1 Linear distance L2 of carbon fiber in molded product Both ends of carbon fiber

Claims (5)

(A)、(B)および(C)の合計を100重量%として、(A)ポリプロピレン樹脂40〜94.5重量%、(B)炭素繊維5〜40重量%、および(C)難燃剤0.5〜20重量%を含む炭素繊維強化ポリプロピレン樹脂成形品であり、成形品中において(B)炭素繊維が屈曲して存在していることを特徴とする炭素繊維強化ポリプロピレン樹脂成形品。 (A) Polypropylene resin 40 to 94.5% by weight, (B) Carbon fiber 5 to 40% by weight, and (C) Flame retardant 0 with the total of (A), (B) and (C) as 100% by weight A carbon fiber reinforced polypropylene resin molded product containing 5 to 20% by weight, wherein (B) the carbon fiber is bent and present in the molded product. 成形品中における(B)炭素繊維の各繊維両端の直線距離をL1、繊維長をL2とし、その比率L2/L1を屈曲度とした場合、屈曲度の重量平均が1.2以上であることを特徴とする請求項1記載の炭素繊維強化ポリプロピレン樹脂成形品。 When the linear distance between both ends of each (B) carbon fiber in the molded product is L1, the fiber length is L2, and the ratio L2 / L1 is the degree of bending, the weight average of the degree of bending is 1.2 or more. The carbon fiber reinforced polypropylene resin molded product according to claim 1. (B)炭素繊維が多官能性化合物でサイジング処理されていることを特徴とする請求項1または2記載の炭素繊維強化ポリプロピレン樹脂成形品。 (B) The carbon fiber reinforced polypropylene resin molded product according to claim 1 or 2, wherein the carbon fiber is sizing treated with a polyfunctional compound. 前記(A)、(B)および(C)の合計100重量部に対して、(D)エラストマーを0.01〜30重量部を含む請求項1〜3のいずれかに記載の炭素繊維強化プロピレン系樹脂成形品。 The carbon fiber reinforced propylene according to any one of claims 1 to 3, comprising 0.01 to 30 parts by weight of (D) elastomer with respect to 100 parts by weight of the total of (A), (B) and (C). Resin molded products. (A)ポリプロピレン樹脂、(B)炭素繊維、および(C)難燃剤を含む樹脂ペレットであって、(B)炭素繊維の繊維長が実質的にペレット長と等しい長繊維ペレットを射出成形することで得られることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の炭素繊維強化ポリプロピレン樹脂成形品。 (A) A resin pellet containing a polypropylene resin, (B) carbon fiber, and (C) a flame retardant, and (B) injection molding a long fiber pellet in which the fiber length of the carbon fiber is substantially equal to the pellet length. The carbon fiber reinforced polypropylene resin molded product according to any one of claims 1 to 4, which is obtained by:
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