JP2013018858A - Premolded body, and its manufacturing method - Google Patents

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健 佐々木
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英輔 和田原
Rinako Eto
理那子 江藤
Michiyoshi Morihara
理圭 森原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a premolded body, capable of controlling so that a sufficiently high adhesive strength can easily be acquired between a resin supplied for insert molding of a matrix resin of the premolded body and only a joining portion of the premolded body with the supplied resin; and to provide a premolded body manufactured by the method.SOLUTION: A fiber-reinforced resin A including a matrix resin which is a crystalline thermoplastic resin is made a premolded body. The method is for manufacturing the premolded body for insert molding the fiber-reinforced resin A by supplying a liquefied resin B. At least a part of a joining surface of the fiber-reinforced resin A with the resin B is controlled in the range of a crystallinity degree of 5 to 15%, for example, by quenching. The molded body is manufactured by the method.

Description

本発明は、樹脂を供給して予備成形体をインサート成形するための、繊維強化樹脂からなる予備成形体およびその製造方法に関し、とくに、供給樹脂との接着性を向上し、成形性を改良可能な予備成形体の製造方法と、その方法により製造された予備成形体に関する。   The present invention relates to a preform made of a fiber-reinforced resin for insert molding of a preform by supplying a resin, and a method for manufacturing the preform, and in particular, can improve the adhesiveness with the supplied resin and improve the moldability. The present invention relates to a method for manufacturing a preform, and a preform manufactured by the method.

予め成形した繊維強化樹脂の予備成形体の周りに溶融樹脂を供給して複合成形体をインサート成形する方法はよく知られている。このようなインサート成形に用いられる予備成形体は、通常、例えば図2に示すように、強化繊維101(例えば、一方向に並行に配置された強化繊維)に単にマトリックスとなる樹脂102を含浸させた、成形体またはプリプレグの予備成形体100からなる。このような予備成形体100を、例えば型内に配置しておき、その周囲に溶融樹脂を例えば射出により供給してインサート成形を行い、予備成形体100と供給樹脂とが一体化された成形品を得るようにしている。   A method of insert molding a composite molded body by supplying a molten resin around a preformed fiber reinforced resin preform is well known. For example, as shown in FIG. 2, the preform used for such insert molding is usually impregnated with a resin 102 as a matrix in a reinforcing fiber 101 (for example, a reinforcing fiber arranged in parallel in one direction). It consists of a preform or a prepreg preform 100. Such a preform 100 is placed in a mold, for example, and a molten resin is supplied around it by injection, for example, to perform insert molding, and the preform 100 and the supply resin are integrated. Like to get.

しかし、上記のような予備成形体100を用いたインサート成形においては、とくに予備成形体100を構成しているマトリックス樹脂102とその周囲に供給される樹脂が異なる場合、それらの界面の接着性が問題となる。すなわち、界面における接着性が低いと、成形中に予備成形体が剥離したり、成形された複合材料が全体として所望の機械特性(強度、弾性率)を発現できなくなったりする。また、成形中に界面で剥離やずれが生じると、成形性が著しく損なわれることになる。   However, in insert molding using the preform 100 as described above, particularly when the matrix resin 102 constituting the preform 100 and the resin supplied to the periphery thereof are different, the adhesiveness at the interface between them is different. It becomes a problem. That is, if the adhesiveness at the interface is low, the preform may be peeled off during molding, or the molded composite material as a whole cannot exhibit desired mechanical properties (strength, elastic modulus). Further, if peeling or deviation occurs at the interface during molding, the moldability is significantly impaired.

特許文献1には、強化繊維とバインダーの繊維強化樹脂からなる予備成形体としての補強材を金型内に配置し、樹脂を供給して複合成形体をインサート成形する方法が例示されている。しかしこの特許文献1に開示の方法においても、予備成形体のマトリックス樹脂とインサート成形用に供給される樹脂には基本的に異なる樹脂が用いられており、これら樹脂が直接接合されるため、これら樹脂の組み合わせによっては両樹脂間に十分に高い接着強度が達成されず、予備成形体による複合成形体全体に対する十分に高い補強効果が得られないことがある。また、接着性が不足すると、上述の如く良好な成形性が得られない。   Patent Document 1 exemplifies a method in which a reinforcing material as a preform formed of reinforcing fibers and a fiber reinforced resin of a binder is placed in a mold, and a resin is supplied to insert-mold a composite molded body. However, even in the method disclosed in Patent Document 1, basically different resins are used for the matrix resin of the preform and the resin supplied for insert molding, and these resins are directly bonded. Depending on the combination of the resins, a sufficiently high adhesive strength between the two resins may not be achieved, and a sufficiently high reinforcing effect on the entire composite molded body by the preform may not be obtained. Further, if the adhesiveness is insufficient, good moldability cannot be obtained as described above.

予備成形体のマトリックス樹脂と周囲に供給される樹脂との接着性を改善するために、予備成形体の表面に周囲に供給される樹脂との接着性の高い別の樹脂層をあらかじめ設けておくことも考えられるが、その別の樹脂層を設けるための工程が増えて生産性が低下するとともに、その別の樹脂層と予備成形体のマトリックス樹脂との間の接合性に配慮する必要が新たに生じ、この接合性が低いと、結局、前記同様の剥離やずれの問題、成形性低下の問題が生じることになる。したがって、理想的には、予備成形体のマトリックス樹脂は1種類のものを使用し、インサート成形時に周囲に供給される樹脂との接合面についてのみ、接着性を向上させることが望まれる。   In order to improve the adhesion between the matrix resin of the preform and the resin supplied to the surroundings, another resin layer having a high adhesiveness to the resin supplied to the surroundings is provided in advance on the surface of the preform. However, there is an increase in the number of steps for providing the other resin layer, resulting in a decrease in productivity, and a new need to consider the bondability between the other resin layer and the matrix resin of the preform. If the bondability is low, eventually, the same problems as peeling and misalignment as described above, and the problem of deterioration of moldability will occur. Therefore, ideally, it is desired to use only one type of matrix resin for the preform and to improve the adhesiveness only on the joint surface with the resin supplied to the surroundings at the time of insert molding.

特開2001−293746号公報JP 2001-293746 A

そこで本発明の課題は、繊維強化樹脂の予備成形体を用いてインサート成形する場合の上記のような問題点に着目し、予備成形体のマトリックス樹脂のインサート成形用に供給される樹脂に接合される部分についてのみ、その特性を、供給される樹脂との間で容易に十分に高い接着強度が得られるように制御可能な予備成形体の製造方法、およびその方法により製造された予備成形体を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to focus on the above-mentioned problems when insert molding is performed using a preform of a fiber reinforced resin, and is bonded to a resin supplied for insert molding of a matrix resin of the preform. A method for producing a preform that can be easily controlled so that sufficiently high adhesive strength can be obtained with a supplied resin, and a preform produced by the method. It is to provide.

上記課題を解決するために、本発明に係る予備成形体の製造方法は、マトリックス樹脂が結晶性の熱可塑性樹脂である繊維強化樹脂Aを予備成形体とし、液状化した樹脂Bを供給して前記繊維強化樹脂Aをインサート成形するための前記予備成形体の製造方法であって、前記繊維強化樹脂Aの前記樹脂Bと接合される面の少なくとも一部を結晶化度5〜15%の範囲内に制御することを特徴とする方法からなる。   In order to solve the above-mentioned problems, a method for producing a preform according to the present invention includes a fiber reinforced resin A whose matrix resin is a crystalline thermoplastic resin as a preform, and a liquefied resin B is supplied. A method for manufacturing the preform for insert molding the fiber reinforced resin A, wherein at least a part of a surface of the fiber reinforced resin A to be bonded to the resin B is in a range of 5 to 15% in crystallinity. It consists of the method characterized by controlling inside.

ここで、結晶化度について説明するに、結晶化度は理論的には以下のように定義できる。すなわち、熱可塑性樹脂には、結晶性樹脂と非晶性樹脂の二種類があり、結晶性樹脂にのみ、「結晶」と呼ばれる規則構造を伴ってポリマー鎖が配列(配向)した領域が存在する。一方で非晶性樹脂には、そのような規則的な構造はなく、糸くずが絡み合ったように無配向・ランダムな状態になっている。結晶化度とは、樹脂固体の結晶領域と非晶領域との全体の中で、結晶領域が占める重量の割合を以下のように算出したものである。
結晶化度(%)=結晶領域の重量/(結晶領域の重量+非晶領域の重量)×100
本発明では、この結晶化度が樹脂の接着性に大きな影響を及ぼすことに着目し、結晶化度を適切な範囲内に制御することで、優れた接着性を実現させたものである。
Here, the crystallinity will be described. The crystallinity can theoretically be defined as follows. That is, there are two types of thermoplastic resins, crystalline resins and amorphous resins, and only crystalline resins have a region in which polymer chains are arranged (oriented) with an ordered structure called “crystal”. . On the other hand, the amorphous resin does not have such a regular structure, and is in a non-oriented / random state such that lint is entangled. The degree of crystallinity is a ratio of the weight occupied by the crystalline region in the entire crystalline region and amorphous region of the resin solid, calculated as follows.
Crystallinity (%) = weight of crystalline region / (weight of crystalline region + weight of amorphous region) × 100
In the present invention, paying attention to the fact that this crystallinity has a great influence on the adhesiveness of the resin, excellent adhesiveness is realized by controlling the crystallinity within an appropriate range.

理論的にはこの結晶化度は上記式で定義できるが、現実的には結晶領域の重量と非晶領域の重量を正確に測定することは困難であるので、結晶化度を精度よく定量的に測定する手法として、(1)X線回折法:X線回折を測定し、観測される全回折ピーク面積に占める結晶性構造に由来するピーク面積比(%)により、結晶化度を算出する方法、(2)熱分析法とがある。本発明では、繊維強化樹脂を対象としているので、後者の熱分析法にて結晶化度を測定することとした。
(2)熱分析法
DSC(示差走査熱量計)を用いて、結晶化に起因する発熱ピーク及び結晶融解に起因する吸熱ピークを測定し、ピーク面積J(縦軸:W[重量]×横軸:時間)と試料量(g)より融解熱量(J/g)を算出し、以下の式により結晶化度を算出した。
結晶化度(%)=(測定融解熱量−結晶生成に伴う発熱量)/完全結晶体融解熱量×100
Theoretically, this crystallinity can be defined by the above formula, but in reality, it is difficult to accurately measure the weight of the crystalline region and the weight of the amorphous region. (1) X-ray diffraction method: X-ray diffraction is measured, and the crystallinity is calculated from the peak area ratio (%) derived from the crystalline structure in the total diffraction peak area observed. And (2) thermal analysis. In the present invention, since fiber reinforced resin is targeted, the crystallinity is measured by the latter thermal analysis method.
(2) Thermal analysis method Using DSC (differential scanning calorimeter), an exothermic peak caused by crystallization and an endothermic peak caused by crystal melting were measured, and peak area J (vertical axis: W [weight] × horizontal axis : Time) and the amount of sample (g), the amount of heat of fusion (J / g) was calculated, and the crystallinity was calculated by the following equation.
Crystallinity (%) = (Measured heat of fusion-calorific value associated with crystal formation) / complete crystal melting heat × 100

上記本発明に係る予備成形体の製造方法においては、このような結晶化度を適切な範囲内に制御することにより、他の樹脂との接着性を向上できることを見出したものである。すなわち、予備成形体を構成する繊維強化樹脂Aのマトリックス樹脂を全体として一種類の結晶性の熱可塑性樹脂とした上で(つまり、別の樹脂の層等を設けることなく)、繊維強化樹脂Aの樹脂Bと接合される面の少なくとも一部(つまり、樹脂Bと接合されるマトリックス樹脂の表層の一部)を結晶化度5〜15%の範囲内に制御するようにしている。同じマトリックス樹脂でありながら表層の特定部位のみ特定範囲の結晶化度に制御することにより、マトリックス樹脂中に特別な界面を生じさせることなく表層の特定部位のみの接着性を向上することができる。したがって、この予備成形体を用いたインサート成形品の機械特性を損なうことなく、インサート成形における樹脂Bとの接着性を向上することが可能になり、成形後の成形品の優れた機械特性の確保が可能になるとともに、成形を不都合なく容易に行うことが可能になって、成形性も大幅に改善される。また、繊維強化樹脂Aのマトリックス樹脂として同じ樹脂を用い、繊維強化樹脂Aの表層の特定部位の特性(結晶化度)を変化させるだけであるから、本発明に係る予備成形体は容易にかつ安価に製造可能である。   In the method for producing a preform according to the present invention, it has been found that the adhesiveness with other resins can be improved by controlling the crystallinity within an appropriate range. That is, after making the matrix resin of the fiber reinforced resin A constituting the preform as a whole into one kind of crystalline thermoplastic resin (that is, without providing another resin layer or the like), the fiber reinforced resin A At least a part of the surface to be bonded to the resin B (that is, a part of the surface layer of the matrix resin to be bonded to the resin B) is controlled within the range of 5 to 15% of crystallinity. By controlling only a specific part of the surface layer to a crystallinity within a specific range even though they are the same matrix resin, the adhesiveness of only the specific part of the surface layer can be improved without causing a special interface in the matrix resin. Therefore, it becomes possible to improve the adhesiveness with the resin B in insert molding without impairing the mechanical properties of the insert molded product using this preform, and ensure excellent mechanical properties of the molded product after molding. In addition, the molding can be easily performed without any inconvenience, and the moldability is greatly improved. Moreover, since the same resin is used as the matrix resin of the fiber reinforced resin A and only the characteristic (crystallinity) of the specific part of the surface layer of the fiber reinforced resin A is changed, the preform according to the present invention is easily and It can be manufactured at low cost.

このような本発明に係る予備成形体の製造方法において、上記結晶化度は冷却速度、特に急冷によって所望の範囲内に制御することが可能である。例えば、上記繊維強化樹脂Aの強化繊維に上記マトリックス樹脂を含浸させた後、その表層部を急冷することにより、上記繊維強化樹脂Aの上記樹脂Bと接合される面の少なくとも一部を結晶化度5〜15%の範囲内に制御し、かつ、上記樹脂Bと接合されない面の少なくとも一部を結晶化度15%を越えるように制御することができる。すなわち、冷却速度を速めることにより結晶化度を低下する方向に制御できるので、特定の表層部を急冷して結晶化度5〜15%の範囲内に制御し、樹脂Bと接合されない面の少なくとも一部については(つまり、樹脂Bとの高い接着性が要求されない部位に対しては)、とくに冷却速度を速めることなく、結果的に結晶化度15%を越えるように制御するのである。このような制御により、必要な部位のみ樹脂Bとの接着性を確実に向上することができ、接着性の向上が不要な部位に対しては単に所望の機械特性を確保できるようにすればよい。   In such a method for producing a preform according to the present invention, the crystallinity can be controlled within a desired range by a cooling rate, particularly rapid cooling. For example, after impregnating the reinforced fiber of the fiber reinforced resin A with the matrix resin, the surface layer portion is rapidly cooled to crystallize at least a part of the surface of the fiber reinforced resin A bonded to the resin B. The degree can be controlled within a range of 5 to 15%, and at least a part of the surface not bonded to the resin B can be controlled to exceed the degree of crystallinity of 15%. That is, since the crystallinity can be controlled to decrease by increasing the cooling rate, the specific surface layer portion is rapidly cooled to control the crystallinity within a range of 5 to 15%, and at least the surface not bonded to the resin B For a part (that is, for a part that does not require high adhesiveness with the resin B), the crystallinity is controlled to exceed 15% without increasing the cooling rate. By such control, it is possible to reliably improve the adhesiveness with the resin B only at a necessary portion, and simply ensure desired mechanical properties for a portion that does not require an improvement in adhesiveness. .

本発明に係る予備成形体の製造方法においては、繊維強化樹脂Aの形態はとくに限定されないが、インサート成形のための予備成形体であること、特定の表層部の結晶化度を制御すること、とくに特定の表層部を急冷して結晶化度を特定の範囲内に制御することを考慮すれば、繊維強化樹脂Aが板状またはシート状の成形体またはプリプレグからなることが好ましい。   In the method for producing a preform according to the present invention, the form of the fiber reinforced resin A is not particularly limited, but is a preform for insert molding, controlling the crystallinity of a specific surface layer part, In particular, considering that the specific surface layer portion is rapidly cooled to control the crystallinity within a specific range, the fiber reinforced resin A is preferably formed of a plate-shaped or sheet-shaped molded body or prepreg.

また、繊維強化樹脂Aの樹脂Bと接合される面の少なくとも一部を結晶化度5〜15%の範囲内に制御できれば、繊維強化樹脂Aのマトリックス樹脂はとくに限定されず、例えば、結晶性の熱可塑性樹脂であるポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン等を用いることができるが、結晶化度をより確実にこの特定範囲内に制御し、それによって良好な接着性を発現させるためには、繊維強化樹脂Aのマトリックス樹脂の主成分が重量平均分子量10,000以上の高分子量ポリフェニレンスルフィドからなることが好ましい。なお、ここで、主成分とは、重量平均分子量10,000以上の高分子量ポリフェニレンスルフィドを50wt%以上含む樹脂組成物を指し、例えば、その他のポリマーやエラストマーに加え、酸化防止剤、熱安定剤、可塑剤、滑剤、着色剤、相溶化剤、フィラー等も配合することができる。もちろん、重量平均分子量10,000以上の高分子量ポリフェニレンスルフィドが100wt%でもよい。   Further, the matrix resin of the fiber reinforced resin A is not particularly limited as long as at least a part of the surface to be bonded to the resin B of the fiber reinforced resin A can be controlled within a range of 5 to 15% of crystallinity. Polypropylene, polyethylene, polyamide, polyacetal, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyphenylene sulfide, polyetheretherketone, etc., which are thermoplastic resins, can be used, but the crystallinity is more reliably controlled within this specific range. In order to exhibit good adhesiveness, the main component of the matrix resin of the fiber reinforced resin A is preferably made of a high molecular weight polyphenylene sulfide having a weight average molecular weight of 10,000 or more. Here, the main component refers to a resin composition containing 50 wt% or more of high molecular weight polyphenylene sulfide having a weight average molecular weight of 10,000 or more. For example, in addition to other polymers and elastomers, antioxidants and heat stabilizers Plasticizers, lubricants, colorants, compatibilizers, fillers, and the like can also be blended. Of course, the high molecular weight polyphenylene sulfide having a weight average molecular weight of 10,000 or more may be 100 wt%.

前記繊維強化樹脂Aの前記樹脂Bと接合される面の少なくとも一部におけるマトリックス樹脂が、重量平均分子量10,000以上の高分子量ポリフェニレンスルフィドと、下記一般式(1)で表される環状ポリフェニレンスルフィドとのポリフェニレンスルフィド樹脂組成物からなることが好ましい。前記ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物は、環状ポリフェニレンスルフィドが1〜40wt%の範囲内であるのが好ましい。より好ましくは4〜30wt%、更に好ましくは7〜20wt%の範囲内である。かかる環状ポリフェニレンスルフィドを上記範囲内で配合することにより、より容易に上記結晶化度を5〜15%の範囲内に制御することが可能となる。   The matrix resin on at least a part of the surface of the fiber reinforced resin A bonded to the resin B is a high molecular weight polyphenylene sulfide having a weight average molecular weight of 10,000 or more and a cyclic polyphenylene sulfide represented by the following general formula (1) And a polyphenylene sulfide resin composition. The polyphenylene sulfide resin composition preferably contains 1 to 40 wt% of cyclic polyphenylene sulfide. More preferably, it is 4-30 wt%, More preferably, it exists in the range of 7-20 wt%. By blending such cyclic polyphenylene sulfide within the above range, the crystallinity can be more easily controlled within the range of 5 to 15%.

Figure 2013018858
Figure 2013018858

前記繊維強化樹脂Aの前記樹脂Bと接合される面の少なくとも一部におけるマトリックス樹脂と、前記樹脂Bと接合されない面の少なくとも一部におけるマトリックス樹脂とでは、異なるマトリックス樹脂の組成物を適用するのが好ましい。例えば、ポリフェニレンスルフィドを適用する場合では、前述の高分子量ポリフェニレンスルフィドと環状ポリフェニレンスルフィドとのポリフェニレンスルフィド樹脂組成物を、前記繊維強化樹脂Aの前記樹脂Bと接合される面の少なくとも一部に偏在するように配置されるのが好ましい態様である一方、高分子量ポリフェニレンスルフィドを前記繊維強化樹脂Aの前記樹脂Bと接合されない面の少なくとも一部に偏在するように配置されるのも好ましい態様といえる。前記態様とすることにより、結晶化度を特定の範囲内に制御することによりインサート成形において接着性を向上させつつ、また、機械特性を低下させることなく、収縮を制御して外観品位や耐環境特性にも優れる複合材料を得ることができる。   Different matrix resin compositions are applied to the matrix resin on at least a part of the surface of the fiber reinforced resin A bonded to the resin B and the matrix resin on at least a part of the surface not bonded to the resin B. Is preferred. For example, when polyphenylene sulfide is applied, the polyphenylene sulfide resin composition of the high molecular weight polyphenylene sulfide and the cyclic polyphenylene sulfide described above is unevenly distributed on at least a part of the surface of the fiber reinforced resin A to be bonded to the resin B. On the other hand, it is a preferable embodiment that the high molecular weight polyphenylene sulfide is arranged so as to be unevenly distributed on at least a part of the surface of the fiber reinforced resin A that is not joined to the resin B. By controlling the degree of crystallinity within a specific range and improving the adhesiveness in insert molding, and controlling the shrinkage without deteriorating the mechanical properties, the above-described aspect allows the appearance quality and environmental resistance to be controlled. A composite material having excellent characteristics can be obtained.

また、繊維強化樹脂Aの強化繊維の形態についてもとくに限定されないが、予備成形体がインサート成形における補強材の役目を担うことを考慮すれば、繊維強化樹脂Aは、繊維長1mm以上の強化繊維を含む繊維強化樹脂からなることが好ましい。また、繊維強化樹脂Aの強化繊維が一方向に配向されていると、成形品に対し特定の方向について効率よく補強して高い機械強度を発現させることができるので、このような要求がある場合にとくに好ましい。ただし、強化繊維織物等の他の形態も採用可能である。   Further, the form of the reinforcing fiber of the fiber reinforced resin A is not particularly limited, but considering that the preform plays a role of a reinforcing material in insert molding, the fiber reinforced resin A is a reinforced fiber having a fiber length of 1 mm or more. It is preferable to consist of a fiber reinforced resin containing. Further, when the reinforcing fibers of the fiber reinforced resin A are oriented in one direction, the molded product can be efficiently reinforced in a specific direction to express high mechanical strength. Particularly preferred. However, other forms such as a reinforced fiber fabric can be used.

また、繊維強化樹脂Aの強化繊維の種類も特に限定されず、炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維、あるいはこれらのいずれかを組み合わせた混在形態の強化繊維等が適用可能であるが、強化繊維が炭素繊維を含む構成であると、容易に高い機械特性(強度、弾性率)を得ることができる   Further, the type of the reinforcing fiber of the fiber reinforced resin A is not particularly limited, and carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, or a mixed form of reinforcing fiber in combination of any of these can be applied. High mechanical properties (strength, elastic modulus) can be easily obtained when the structure includes carbon fibers.

また、インサート成形のために供給される液状化した(とくに、溶融された)樹脂Bについては、成形の容易化、さらには大量生産へも対応できることから、射出により型内に供給されることが好ましい。   In addition, the liquefied (particularly melted) resin B supplied for insert molding can be easily molded, and can also be used for mass production. preferable.

この樹脂Bの種類はインサート成形できるものであれば特に限定されないが、樹脂Bが熱可塑性樹脂からなると、結晶性の熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂とする繊維強化樹脂Aとの良好な接着性が得られやすく、また、射出成形等における成形性も良好に保たれる。   The type of the resin B is not particularly limited as long as it can be insert-molded. However, when the resin B is made of a thermoplastic resin, good adhesion to the fiber reinforced resin A using a crystalline thermoplastic resin as a matrix resin is obtained. In addition, the moldability in injection molding or the like is kept good.

この樹脂Bは樹脂単独でもよく、強化繊維(例えば、短繊維の強化繊維)を含むものであってもよい。樹脂Bが強化繊維を含むと、成形品全体としての機械強度をより高く保つことが可能になる。樹脂Bの強化繊維としても、上記同様に理由から炭素繊維であることが好ましい。   The resin B may be a resin alone or may contain reinforcing fibers (for example, short fiber reinforcing fibers). When the resin B contains reinforcing fibers, the mechanical strength of the entire molded product can be kept higher. The reinforcing fiber of the resin B is preferably a carbon fiber for the same reason as described above.

本発明は、上記のような方法により製造されたインサート成形用の予備成形体についても提供する。この予備成形体は、繊維強化樹脂Aの樹脂Bと接合される面の少なくとも一部が結晶化度5〜15%の範囲内に制御されているので、インサート成形の際、樹脂Bとの間に優れた接着性を発揮でき、成形性を改善できるとともに、得られる成形品についても高い機械特性が実現される。   The present invention also provides a preform for insert molding produced by the method as described above. Since this preform is controlled so that at least a part of the surface of the fiber reinforced resin A joined to the resin B is within a range of 5 to 15% of crystallinity, In addition to being able to exhibit excellent adhesion, the moldability can be improved, and high mechanical properties can also be realized for the obtained molded product.

このように、本発明に係る予備成形体およびその製造方法によれば、予備成形体を構成する繊維強化樹脂Aの特定の表層部位の結晶化度を適切な範囲内に制御するようにしたので、インサート成形時に供給される樹脂Bに対し優れた接着性を発現でき、成形性を向上できるとともに、得られる成形品の高い機械特性を達成することができる。   As described above, according to the preform and the manufacturing method thereof according to the present invention, the crystallinity of a specific surface layer portion of the fiber reinforced resin A constituting the preform is controlled within an appropriate range. In addition, it is possible to exhibit excellent adhesiveness to the resin B supplied at the time of insert molding, improve the moldability, and achieve high mechanical properties of the obtained molded product.

本発明の一実施態様に係る予備成形体の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the preforming body which concerns on one embodiment of this invention. 従来一般の予備成形体の概略断面図であるIt is a schematic sectional drawing of the conventional general preform.

以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施態様に係る予備成形体1の概略断面を示している。本実施態様では、予備成形体1はシート状の成形体またはプリプレグとして構成されている。この予備成形体1は、全体として、強化繊維2(本実施態様では炭素繊維、例えば、一方向に配向された炭素繊維)と、結晶性の熱可塑性樹脂からなるマトリックス樹脂3(本実施態様では、重量平均分子量が10,000以上の高分子量ポリフェニレンスルフィド)とで構成される繊維強化樹脂Aからなる。この繊維強化樹脂Aの、インサート成形の際に繊維強化樹脂A周りに供給される液状化した(とくに、溶融した)樹脂Bと接合される面の少なくとも一部(図示例では、上下面)が、結晶化度5〜15%の範囲内に制御された低結晶化度層4に構成されている。この結晶化度の5〜15%の範囲内への制御は、前述したように、例えば、繊維強化樹脂Aの強化繊維2に上記マトリックス樹脂3を含浸させた後、その表層部を急冷することにより、行われている。図示例では、上下の低結晶化度層4の結晶化度が、それらの間に位置する内層の結晶化度よりも低くされている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic cross section of a preform 1 according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, the preform 1 is configured as a sheet-like molded body or prepreg. The preform 1 as a whole is composed of a reinforcing fiber 2 (in this embodiment, carbon fiber, for example, carbon fiber oriented in one direction) and a matrix resin 3 (in this embodiment) made of a crystalline thermoplastic resin. , High-molecular-weight polyphenylene sulfide having a weight average molecular weight of 10,000 or more). At least a part (upper and lower surfaces in the illustrated example) of the surface joined to the liquefied (particularly molten) resin B supplied around the fiber reinforced resin A during insert molding of the fiber reinforced resin A The low crystallinity layer 4 is controlled to have a crystallinity of 5 to 15%. Control of the crystallinity within the range of 5 to 15% is, as described above, for example, by impregnating the matrix resin 3 in the reinforcing fiber 2 of the fiber reinforced resin A and then rapidly cooling the surface layer portion. It is done by. In the illustrated example, the crystallinity of the upper and lower low crystallinity layers 4 is lower than the crystallinity of the inner layer located between them.

このように構成された予備成形体1を、例えば型内の所定位置に配置し、その周りに樹脂Bを射出により供給してインサート成形すると、繊維強化樹脂Aの樹脂Bと接合される面の少なくとも一部(図示例では、上下の低結晶化度層4で形成される上下面)の樹脂Bとの接着性が大幅に向上される。接着性の向上により、インサート成形における成形性が改善されるとともに、成形される成形品の機械特性が向上される。   When the preform 1 thus configured is placed at a predetermined position in a mold, for example, and the resin B is supplied around the mold by injection and insert molding is performed, the surface of the surface to be joined to the resin B of the fiber reinforced resin A At least a part (in the illustrated example, the upper and lower surfaces formed by the upper and lower low crystallinity layers 4) of the adhesiveness with the resin B is greatly improved. By improving the adhesiveness, the moldability in insert molding is improved, and the mechanical properties of the molded product to be molded are improved.

また、この予備成形体1は、基本的には全体が繊維強化樹脂Aで構成され、その特定の表層部のみ低結晶化度層4として構成されているので、結晶化度以外、全体にわたって同一のマトリックス樹脂3が用いられている。したがって、低結晶化度層4を異なる樹脂種の層として設ける必要はなく、実質的に予備成形体1の製造工程の複雑化を招くことなく、容易にかつ安価に製造できる。さらに、全体にわたって同一のマトリックス樹脂3からなるので、内部で剥離が生じたりすることもない。   The preform 1 is basically composed entirely of the fiber reinforced resin A, and only the specific surface layer portion is composed of the low crystallinity layer 4. The matrix resin 3 is used. Therefore, it is not necessary to provide the low crystallinity layer 4 as a layer of a different resin species, and the low crystallinity layer 4 can be easily and inexpensively manufactured without substantially complicating the manufacturing process of the preform 1. Furthermore, since it consists of the same matrix resin 3 as a whole, peeling does not occur inside.

したがって、インサート成形の際に望まれる優れた接着性と成形性、インサート成形後の成形品に望まれる高い機械特性を、ともに容易にかつ効率よく達成できる。   Therefore, it is possible to easily and efficiently achieve both excellent adhesiveness and moldability desired during insert molding and high mechanical properties desired for a molded article after insert molding.

本発明に係る予備成形体およびその製造方法は、結晶性の熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂とした繊維強化樹脂Aを予備成形体として用いるあらゆるインサート成形に適用可能である。具体的には、自動車、航空機、船舶等の輸送機器、レジャー・スポーツ部材、圧力容器、油田掘削、土木建築の構造部材・準構造部材などに好適に使用することができる。   The preformed body and the manufacturing method thereof according to the present invention can be applied to any insert molding using a fiber reinforced resin A using a crystalline thermoplastic resin as a matrix resin as a preformed body. Specifically, it can be suitably used for transportation equipment such as automobiles, airplanes, ships, etc., leisure / sports members, pressure vessels, oil field excavation, and structural / quasi-structural members for civil engineering.

1 予備成形体
2 強化繊維
3 マトリックス樹脂
4 低結晶化度層
1 Preliminary body 2 Reinforcing fiber 3 Matrix resin 4 Low crystallinity layer

Claims (13)

マトリックス樹脂が結晶性の熱可塑性樹脂である繊維強化樹脂Aを予備成形体とし、液状化した樹脂Bを供給して前記繊維強化樹脂Aをインサート成形するための前記予備成形体の製造方法であって、前記繊維強化樹脂Aの前記樹脂Bと接合される面の少なくとも一部を結晶化度5〜15%の範囲内に制御することを特徴とする、予備成形体の製造方法。   This is a method for producing the preform, in which the fiber reinforced resin A whose matrix resin is a crystalline thermoplastic resin is used as a preform, the liquefied resin B is supplied and the fiber reinforced resin A is insert-molded. Then, at least a part of the surface of the fiber reinforced resin A joined to the resin B is controlled within a range of 5 to 15% of crystallinity. 前記繊維強化樹脂Aの強化繊維に前記マトリックス樹脂を含浸させた後、その表層部を急冷することにより、前記繊維強化樹脂Aの前記樹脂Bと接合される面の少なくとも一部を結晶化度5〜15%の範囲内に制御し、かつ、前記樹脂Bと接合されない面の少なくとも一部を結晶化度15%を越えるように制御する、請求項1に記載の予備成形体の製造方法。   After impregnating the matrix resin into the reinforced fiber of the fiber reinforced resin A, the surface layer portion is rapidly cooled, so that at least a part of the surface of the fiber reinforced resin A bonded to the resin B has a crystallinity of 5 2. The method for producing a preform according to claim 1, wherein the preform is controlled to be within a range of ˜15%, and at least a part of the surface not bonded to the resin B is controlled to exceed a crystallinity of 15%. 前記繊維強化樹脂Aが板状またはシート状の成形体またはプリプレグからなる、請求項1または2に記載の予備成形体の製造方法。   The manufacturing method of the preforming body of Claim 1 or 2 with which the said fiber reinforced resin A consists of a plate-shaped or sheet-shaped molded object or a prepreg. 前記繊維強化樹脂Aのマトリックス樹脂の主成分が重量平均分子量10,000以上の高分子量ポリフェニレンスルフィドからなる、請求項1〜3のいずれかに記載の予備成形体の製造方法。   The method for producing a preform according to any one of claims 1 to 3, wherein a main component of the matrix resin of the fiber reinforced resin A is a high molecular weight polyphenylene sulfide having a weight average molecular weight of 10,000 or more. 前記繊維強化樹脂Aの前記樹脂Bと接合される面の少なくとも一部におけるマトリックス樹脂が、重量平均分子量10,000以上の高分子量ポリフェニレンスルフィドと、環状ポリフェニレンスルフィドとの樹脂組成物からなる、請求項1〜4のいずれかに記載の予備成形体の製造方法。   The matrix resin in at least a part of the surface joined to the resin B of the fiber reinforced resin A is composed of a resin composition of high molecular weight polyphenylene sulfide having a weight average molecular weight of 10,000 or more and cyclic polyphenylene sulfide. The manufacturing method of the preform in any one of 1-4. 前記繊維強化樹脂Aが、繊維長1mm以上の強化繊維を含む繊維強化樹脂からなる、請求項1〜5のいずれかに記載の予備成形体の製造方法。   The method for producing a preform according to any one of claims 1 to 5, wherein the fiber reinforced resin A is made of a fiber reinforced resin containing reinforcing fibers having a fiber length of 1 mm or more. 前記繊維強化樹脂Aの強化繊維が一方向に配向されている、請求項1〜6のいずれかに記載の予備成形体の製造方法。   The method for producing a preform according to any one of claims 1 to 6, wherein the reinforcing fibers of the fiber reinforced resin A are oriented in one direction. 前記繊維強化樹脂Aの強化繊維が炭素繊維を含む、請求項1〜7のいずれかに記載の予備成形体の製造方法。   The manufacturing method of the preform in any one of Claims 1-7 in which the reinforced fiber of the said fiber reinforced resin A contains carbon fiber. 前記液状化した樹脂Bが射出により型内に供給される、請求項1〜8のいずれかに記載の予備成形体の製造方法。   The method for producing a preform according to any one of claims 1 to 8, wherein the liquefied resin B is supplied into a mold by injection. 前記樹脂Bが熱可塑性樹脂からなる、請求項1〜9のいずれかに記載の予備成形体の製造方法。   The method for producing a preform according to any one of claims 1 to 9, wherein the resin B is made of a thermoplastic resin. 前記樹脂Bが強化繊維を含む、請求項1〜10のいずれかに記載の予備成形体の製造方法。   The manufacturing method of the preform in any one of Claims 1-10 in which the said resin B contains a reinforced fiber. 前記樹脂Bの強化繊維が炭素繊維を含む、請求項11に記載の予備成形体の製造方法。   The method for producing a preform according to claim 11, wherein the reinforcing fibers of the resin B include carbon fibers. 請求項1〜12のいずれかに記載の方法により製造されたインサート成形用の予備成形体。   The preform for insert molding manufactured by the method in any one of Claims 1-12.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017503691A (en) * 2013-12-24 2017-02-02 ダハー エアロスペイス Method and apparatus for hot stamping a composite blank using a thermoplastic matrix that is not joined and merged

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