JP2013256099A - Resin composite molding and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resin composite molding, the mechanical strength of which can be made higher by using a smaller amount of a filler, and to provide a method for producing the resin composite molding.SOLUTION: A resin composite molding 1 is produced by layering: a plurality of first layers 11, each of which contains a first thermoplastic resin 11a and a filler 15, which comprises a carbon material having a graphene structure, and in each of which the filler 15 is dispersed in the first thermoplastic resin 11a; and a plurality of second layers 12, each of which has a second thermoplastic resin 12a as a main component; wherein the filler 15 comprising the carbon material having the graphene structure is not incorporated in the second layer 12, or X>Y is satisfied when X is the amount of the filler 15 comprising the carbon material contained in the first layer 11, and Y is the amount of the filler 15 comprising the carbon material contained in the second layer 12. The method for producing the resin composite molding 1 is also provided.

Description

本発明は、熱可塑性樹脂にフィラーが分散されている樹脂複合成形体及びその製造方法に関し、特に、グラフェン構造を有するフィラーが熱可塑性樹脂中に分散されている樹脂複合成形体及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a resin composite molded body in which a filler is dispersed in a thermoplastic resin and a method for producing the same, and more particularly to a resin composite molded body in which a filler having a graphene structure is dispersed in a thermoplastic resin and a method for producing the same. .

従来、熱可塑性樹脂中に、各種フィラーを分散させた樹脂複合材料が種々提案されている。近年、このようなフィラーとして、数nmから数十nmの寸法のフィラーを熱可塑性樹脂中に分散させた樹脂複合材料がナノコンポジットとして注目されている。このようなナノレベルのフィラーとして、炭素カーボンファイバー、多層カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、薄片化グラフェン、粘土などが知られている。このようなナノレベルのフィラーを熱可塑性樹脂中に分散させることにより、得られる樹脂複合材料の機械的強度を高めることができる。   Conventionally, various resin composite materials in which various fillers are dispersed in a thermoplastic resin have been proposed. In recent years, a resin composite material in which a filler having a size of several nanometers to several tens of nanometers is dispersed in a thermoplastic resin has attracted attention as a nanocomposite. As such nano-level fillers, carbon carbon fibers, multi-walled carbon nanotubes, carbon fibers, exfoliated graphene, clay and the like are known. By dispersing such nano-level fillers in the thermoplastic resin, the mechanical strength of the resulting resin composite material can be increased.

しかしながら、上記のようなナノレベルのフィラーを熱可塑性樹脂中に分散させた場合には、熱可塑性樹脂中においてフィラーが凝集してしまうことがあった。そのため、上記のようなナノレベルのフィラーを熱可塑性樹脂中に均一に分散することが極めて困難であった。従って、樹脂複合材料の機械的強度を充分に高められないという問題があった。   However, when the nano-level filler as described above is dispersed in the thermoplastic resin, the filler sometimes aggregates in the thermoplastic resin. Therefore, it has been extremely difficult to uniformly disperse the nano-level filler as described above in the thermoplastic resin. Therefore, there is a problem that the mechanical strength of the resin composite material cannot be sufficiently increased.

このような問題を解決する方法として、分散剤を用いて上記フィラーの分散性を高める方法が知られている。例えば、下記の特許文献1,2では、分散剤として酸基または酸無水物基を有する樹脂を含んでいる樹脂複合材料が開示されている。上記ナノレベルのフィラーと、上記熱可塑性樹脂と、上記分散剤とを含む上記樹脂複合材料を成形することにより、得られる成形体の機械的強度を高めることができる。また、特許文献3には、カーボンナノファイバーを分散させた樹脂層を、繊維強化基材に含浸させ、これを複数層を積層することにより、得られた構成体の機械的強度を高めることが開示されている。   As a method for solving such a problem, a method of increasing the dispersibility of the filler by using a dispersant is known. For example, Patent Documents 1 and 2 below disclose resin composite materials containing a resin having an acid group or an acid anhydride group as a dispersant. By molding the resin composite material containing the nano-level filler, the thermoplastic resin, and the dispersant, the mechanical strength of the obtained molded body can be increased. Patent Document 3 discloses that a resin layer in which carbon nanofibers are dispersed is impregnated into a fiber reinforced base material, and by laminating a plurality of layers, the mechanical strength of the obtained structure is increased. It is disclosed.

特開2008−255230号公報JP 2008-255230 A 特開2006−124454号公報JP 2006-124454 A 特許第3735651号Japanese Patent No. 3735651

しかしながら、特許文献1,2の成形体の機械的強度をより高めるには、上記樹脂複合材料に大量のフィラーを添加する必要があった。そのため、上記成形体の機械的強度を高めることが困難であるという問題があった。また、特許文献3においても、炭素繊維織物や高濃度のカーボンナノファイバーを用いるため、製造コストが高くなるという問題がある。   However, in order to further increase the mechanical strength of the molded articles of Patent Documents 1 and 2, it is necessary to add a large amount of filler to the resin composite material. Therefore, there is a problem that it is difficult to increase the mechanical strength of the molded body. Also in Patent Document 3, there is a problem that the manufacturing cost is high because a carbon fiber fabric or a high concentration of carbon nanofibers is used.

本発明の目的は、より少ないフィラーにより機械的強度がより高められた樹脂複合成形体及びそのような樹脂複合成形体の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a resin composite molded body having a higher mechanical strength with fewer fillers and a method for producing such a resin composite molded body.

本発明の樹脂複合成形体では、第1の熱可塑性樹脂と、グラフェン構造を有する炭素材料からなるフィラーとを含み、前記フィラーが前記第1の熱可塑性樹脂中に分散されている複数の第1の層と、第2の熱可塑性樹脂を主成分とする複数の第2の層とが積層されている。本発明の樹脂複合成形体では、前記第2の層にはグラフェン構造を有する炭素材料からなるフィラーが含まれていない、または前記第1の層に含まれる炭素材料からなるフィラーの量をX、前記第2の層に含まれる炭素材料からなるフィラーの量をYとすると、X>Yである。   In the resin composite molded body of the present invention, a plurality of first thermoplastic resins including a first thermoplastic resin and a filler made of a carbon material having a graphene structure, the filler being dispersed in the first thermoplastic resin. And a plurality of second layers mainly composed of the second thermoplastic resin are laminated. In the resin composite molded body of the present invention, the second layer does not contain a filler made of a carbon material having a graphene structure, or the amount of filler made of a carbon material contained in the first layer is X, If the amount of filler made of the carbon material contained in the second layer is Y, X> Y.

本発明の樹脂複合成形体のある特定の局面では、前記複数の第1の層と前記複数の第2の層とが交互に積層されている。その場合には、樹脂複合成形体の機械的強度をより高めることができる。   In a specific aspect of the resin composite molded body of the present invention, the plurality of first layers and the plurality of second layers are alternately stacked. In that case, the mechanical strength of the resin composite molded body can be further increased.

本発明の樹脂複合成形体の他の特定の局面では、前記第2の層がグラフェン構造を有する炭素材料からなるフィラーを含まない。その場合には、樹脂複合成形体の機械的強度をさほど低めることなく、樹脂複合成形体に用いられるグラフェン構造を有する炭素材料からなるフィラーの量を効率的に減らすことができる。   In another specific aspect of the resin composite molded body of the present invention, the second layer does not include a filler made of a carbon material having a graphene structure. In that case, the amount of the filler made of a carbon material having a graphene structure used for the resin composite molded body can be efficiently reduced without significantly reducing the mechanical strength of the resin composite molded body.

本発明の樹脂複合成形体の別の特定の局面では、前記グラフェン構造を有する炭素材料が、グラフェン、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー及び薄片化黒鉛からなる群から選択された少なくとも1種の炭素材料である。その場合には、グラフェン構造を有する炭素材料はナノサイズを有し、かつ比表面積が大きい。そのため、樹脂複合成形体の機械的強度をより高めることができる。   In another specific aspect of the resin composite molded body of the present invention, the carbon material having the graphene structure is at least one carbon material selected from the group consisting of graphene, carbon nanotubes, carbon fibers, and exfoliated graphite. . In that case, the carbon material having a graphene structure has a nano size and a large specific surface area. Therefore, the mechanical strength of the resin composite molded body can be further increased.

本発明の樹脂複合成形体のさらに他の特定の局面では、前記第1の層において、前記フィラーが、前記第1の熱可塑性樹脂100重量部に対して1〜50重量部の割合で含有されている。その場合には、樹脂複合成形体の機械的強度をより効果的に高めることができる。   In still another specific aspect of the resin composite molded body of the present invention, in the first layer, the filler is contained in an amount of 1 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the first thermoplastic resin. ing. In that case, the mechanical strength of the resin composite molded body can be increased more effectively.

本発明の樹脂複合成形体のさらに別の特定の局面では、前記樹脂複合成形体の形状がシート状である。その場合には、シート状の複数の第1の層及び第2の層を積層することにより、樹脂複合成形体を容易に成形することができる。   In still another specific aspect of the resin composite molded body of the present invention, the resin composite molded body has a sheet shape. In that case, a resin composite molded body can be easily molded by laminating a plurality of sheet-like first layers and second layers.

本発明の樹脂複合成形体の製造方法は、前記第1の熱可塑性樹脂と前記フィラーとを含み、前記フィラーが前記第1の熱可塑性樹脂中に分散されている樹脂複合組成物を用意する工程と、前記樹脂複合組成物と前記第2の熱可塑性樹脂とを共押出し成形することにより、前記第1の層と前記第2の層との積層体を形成する工程と、上記積層体を分割し、分割された上記積層体をさらに積層する工程とを備える。上記製造方法によって、本発明の種々の樹脂複合成形体を製造することができる。   The method for producing a resin composite molded body of the present invention includes a step of preparing a resin composite composition that includes the first thermoplastic resin and the filler, and the filler is dispersed in the first thermoplastic resin. And forming the laminate of the first layer and the second layer by coextrusion molding of the resin composite composition and the second thermoplastic resin, and dividing the laminate And further laminating the divided laminate. Various resin composite molded articles of the present invention can be produced by the above production method.

本発明の樹脂複合成形体では、第1の層に分散されているグラフェン構造を有する炭素材料からなるフィラーの量が、第2の層に含まれるグラフェン構造を有する炭素材料からなるフィラーの量より多いため、第1の層の機械的強度が高められている。本発明の樹脂複合成形体は、複数の第1の層と複数の第2の層とが積層されているため、第1の層の機械的強度により、樹脂複合成形体全体の機械的強度を高めることができる。従って、本発明の樹脂複合成形体によれば、より少ないフィラー添加量で、樹脂複合成形体の機械的強度をより高めることができる。また、本発明の樹脂複合成形体の製造方法によれば、共押出し成形により第1の層と第2の層との積層体を形成した後、上記積層体を分割し、分割された上記積層体をさらに積層することにより多層成形するため、複数の第1の層と複数の第2の層とが多数積層された本発明の樹脂複合成形体を効率的に製造することができる。   In the resin composite molded body of the present invention, the amount of the filler made of the carbon material having a graphene structure dispersed in the first layer is larger than the amount of the filler made of the carbon material having a graphene structure contained in the second layer. In many cases, the mechanical strength of the first layer is increased. In the resin composite molded body of the present invention, since the plurality of first layers and the plurality of second layers are laminated, the mechanical strength of the entire resin composite molded body is increased by the mechanical strength of the first layer. Can be increased. Therefore, according to the resin composite molded body of the present invention, the mechanical strength of the resin composite molded body can be further increased with a smaller filler addition amount. Further, according to the method for producing a resin composite molded body of the present invention, after forming a laminate of the first layer and the second layer by coextrusion molding, the laminate is divided, and the divided laminate Since the multi-layer molding is performed by further laminating the bodies, the resin composite molded body of the present invention in which a plurality of first layers and a plurality of second layers are laminated can be efficiently produced.

本発明の樹脂複合成形体の模式的断面図である。It is typical sectional drawing of the resin compound molded object of this invention. 本発明の樹脂複合成形体の製造に際し、多層成形体を得るための各工程を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating each process for obtaining a multilayer molded object in the case of manufacture of the resin compound molded object of this invention. 本発明に係る樹脂複合成形体を形成するに際し複数の層を積層するのに用いられる分流アダプターを示す略図的斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the shunt adapter used in laminating | stacking a some layer in forming the resin compound molded object which concerns on this invention. 実施例3で多層構造を得るのに用いた分流アダプターを説明するための模式的正面図である。6 is a schematic front view for explaining a shunt adapter used to obtain a multilayer structure in Example 3. FIG.

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。   Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.

図1は、本発明の樹脂複合成形体の模式的断面図である。なお、図1においては、フィラー15の存在を明確にするため、断面であることを表すハッチングを省略している。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a resin composite molded body of the present invention. In FIG. 1, hatching indicating a cross section is omitted in order to clarify the presence of the filler 15.

図1に示すように、樹脂複合成形体1では、複数の第1の層11と複数の第2の層12とが積層されている。本実施形態では、複数の第1の層11と複数の第2の層12とが交互に積層されている。もっとも、樹脂複合成形体1の積層状態は特に限定されず、例えば、樹脂複合成形体1は、複数の第1の層11または複数の第2の層12が連続して積層された部分を備えていてもよい。   As shown in FIG. 1, in the resin composite molded body 1, a plurality of first layers 11 and a plurality of second layers 12 are laminated. In the present embodiment, a plurality of first layers 11 and a plurality of second layers 12 are alternately stacked. But the lamination | stacking state of the resin compound molded object 1 is not specifically limited, For example, the resin compound molded object 1 is provided with the part by which the some 1st layer 11 or the some 2nd layer 12 was laminated | stacked continuously. It may be.

樹脂複合成形体1の形状は特に限定されないが、例えば、シート状であることが好ましい。その場合には、薄いシート状の複数の第1の層11及び第2の層12を積層することにより、樹脂複合成形体1を容易に成形することができる。   Although the shape of the resin composite molded body 1 is not particularly limited, for example, a sheet shape is preferable. In that case, the resin composite molded body 1 can be easily molded by laminating a plurality of thin sheet-like first layers 11 and second layers 12.

第1の層11には、熱可塑性樹脂11aが含まれており、熱可塑性樹脂11a中にはフィラー15が分散されている。第2の層12は、本実施形態では、熱可塑性樹脂12aからなるが、熱可塑性樹脂12aを主成分とするものであってもよい。主成分とするとは、第2の層12の重量の半分以上が、第2の層12に含まれる熱可塑性樹脂12aの重量からなるものをいうものとする。熱可塑性樹脂11a,12aを用いた樹脂複合成形体1では、加熱により様々な成形方法を用いて、様々な成形品を容易に得ることができる。   The first layer 11 contains a thermoplastic resin 11a, and a filler 15 is dispersed in the thermoplastic resin 11a. The second layer 12 is made of the thermoplastic resin 12a in the present embodiment, but may be composed mainly of the thermoplastic resin 12a. The main component means that more than half of the weight of the second layer 12 is composed of the weight of the thermoplastic resin 12a contained in the second layer 12. In the resin composite molded body 1 using the thermoplastic resins 11a and 12a, various molded products can be easily obtained by using various molding methods by heating.

熱可塑性樹脂11a,12aとしては、特に限定されず、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニルなどを挙げることができる。好ましくは、熱可塑性樹脂11a,12aとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体などのポリオレフィンが用いられる。ポリオレフィンを用いることにより、樹脂複合成形体1のコストを低減でき、かつ樹脂複合成形体1をより容易に製造することができる。   The thermoplastic resins 11a and 12a are not particularly limited, and examples thereof include polyolefin, polyamide, polyester, polystyrene, polyvinyl chloride, and polyvinyl acetate. Preferably, polyolefins such as polypropylene, polyethylene, and ethylene-propylene copolymer are used as the thermoplastic resins 11a and 12a. By using polyolefin, the cost of the resin composite molded body 1 can be reduced, and the resin composite molded body 1 can be manufactured more easily.

また、熱可塑性樹脂11a,12aは同じ樹脂であってもよく、異なる樹脂であってもよい。熱可塑性樹脂11a,12aが同じ樹脂である場合には、第1の層11と第2の層12との密着性を高めることができる。また、熱可塑性樹脂11a,12aが異なる樹脂である場合には、例えば、熱可塑性樹脂11aを含む第1の層11と、熱可塑性樹脂12aを含む第2の層12との機能を分けることにより、樹脂複合成形体1に機械的強度以外の機能性を付与することができる。例えば、熱可塑性樹脂12aとしてガスバリア性の高いポリエチレンオキシドを用いることによって、ガスバリア性の高い樹脂複合成形体1を得ることができる。また、熱可塑性樹脂12aとして耐衝撃性の高いABSを用いることによって、耐衝撃性の高い樹脂複合成形体1を得ることができる。また、第1の層11には、フィラー15として、カーボンファイバー織布を用いてもよい。熱可塑性樹脂中にカーボンファイバー織布を挿入することによって、第1の層11の靭性を損なうことなく強度を高めることができる。また、第1の層11には、カーボンファイバー織布が積層されていてもよい。この場合にも、第1の層11の靭性を損なうことなく強度を高めることができる。   Further, the thermoplastic resins 11a and 12a may be the same resin or different resins. When the thermoplastic resins 11a and 12a are the same resin, the adhesion between the first layer 11 and the second layer 12 can be enhanced. Moreover, when the thermoplastic resins 11a and 12a are different resins, for example, by separating the functions of the first layer 11 including the thermoplastic resin 11a and the second layer 12 including the thermoplastic resin 12a. Functionalities other than mechanical strength can be imparted to the resin composite molded body 1. For example, the resin composite molded body 1 having a high gas barrier property can be obtained by using polyethylene oxide having a high gas barrier property as the thermoplastic resin 12a. Moreover, the resin composite molded object 1 with high impact resistance can be obtained by using ABS with high impact resistance as the thermoplastic resin 12a. Further, a carbon fiber woven fabric may be used for the first layer 11 as the filler 15. By inserting the carbon fiber woven fabric into the thermoplastic resin, the strength can be increased without impairing the toughness of the first layer 11. The first layer 11 may be laminated with a carbon fiber woven fabric. Even in this case, the strength can be increased without impairing the toughness of the first layer 11.

第1の層11では、グラフェン構造を有する炭素材料からなるフィラー15が上記熱可塑性樹脂11a中に分散されている。第2の層12は、本実施形態では、熱可塑性樹脂12aからなり、グラフェン構造を有する炭素材料からなるフィラーを含まない。もっとも、本発明の樹脂複合成形体1においては、第2の層12は、第1の層11に含まれるフィラー15の量よりも少ない量である限り、グラフェン構造を有する炭素材料からなるフィラーを含んでいてもよい。   In the first layer 11, a filler 15 made of a carbon material having a graphene structure is dispersed in the thermoplastic resin 11a. In the present embodiment, the second layer 12 is made of a thermoplastic resin 12a and does not include a filler made of a carbon material having a graphene structure. However, in the resin composite molded body 1 of the present invention, the second layer 12 is made of a filler made of a carbon material having a graphene structure as long as the amount is smaller than the amount of the filler 15 contained in the first layer 11. May be included.

本発明の樹脂複合成形体1では、第1の層11に含まれるフィラー15の量が、第2の層12に含まれるグラフェン構造を有する炭素材料からなるフィラーの量よりも重量基準において多い。すなわち、樹脂複合成形体1では、グラフェン構造を有する炭素材料からなるフィラーが、複数の第1の層11に偏在している。複数の第1の層11では、多くのフィラー15が熱可塑性樹脂11a中に均一に分散されているため、複数の第1の層11の機械的強度が高くなる。それによって、複数の第1の層11が積層されている樹脂複合成形体1全体の機械的強度をより高めることができる。すなわち、本発明によれば、少ないフィラーで樹脂複合成形体1の機械的強度をより高めることができる。   In the resin composite molded body 1 of the present invention, the amount of the filler 15 contained in the first layer 11 is larger on a weight basis than the amount of the filler made of a carbon material having a graphene structure contained in the second layer 12. That is, in the resin composite molded body 1, fillers made of a carbon material having a graphene structure are unevenly distributed in the plurality of first layers 11. In the plurality of first layers 11, since many fillers 15 are uniformly dispersed in the thermoplastic resin 11 a, the mechanical strength of the plurality of first layers 11 is increased. Thereby, the mechanical strength of the entire resin composite molded body 1 in which the plurality of first layers 11 are laminated can be further increased. That is, according to the present invention, the mechanical strength of the resin composite molded body 1 can be further increased with a small amount of filler.

第1の層11に含まれる熱可塑性樹脂11a中に含まれるフィラー15の量は、熱可塑性樹脂11a100重量部に対し、1〜50重量部の範囲とすることが好ましい。熱可塑性樹脂11a中に含まれるフィラー15の量を上記範囲とすることで、引張弾性率等の機械的強度の高められた樹脂複合成形体1を得ることができる。熱可塑性樹脂中11aに含まれるフィラー15の量が1重量部未満では、樹脂複合成形体1の機械的強度を充分に高められないことがある。熱可塑性樹脂11a中に含まれるフィラー15の量が50重量部を超えると、樹脂複合成形体1の剛性が高くなり、樹脂複合成形体1が脆くなることがある。   The amount of the filler 15 contained in the thermoplastic resin 11a contained in the first layer 11 is preferably in the range of 1 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic resin 11a. By setting the amount of the filler 15 contained in the thermoplastic resin 11a within the above range, it is possible to obtain the resin composite molded body 1 having an increased mechanical strength such as a tensile elastic modulus. When the amount of the filler 15 contained in the thermoplastic resin 11a is less than 1 part by weight, the mechanical strength of the resin composite molded body 1 may not be sufficiently increased. When the amount of the filler 15 contained in the thermoplastic resin 11a exceeds 50 parts by weight, the rigidity of the resin composite molded body 1 increases, and the resin composite molded body 1 may become brittle.

第2の層12に含まれるグラフェン構造を有する炭素材料からなるフィラーの量は、熱可塑性樹脂12a100重量部に対し、好ましくは、50重量部未満である。より好ましくは、第2の層12には、グラフェン構造を有する炭素材料からなるフィラーは含まれない。第2の層12に含まれるグラフェン構造を有する炭素材料からなるフィラーの量が少ないほど、樹脂複合成形体1の機械的強度をさほど低めることなく、グラフェン構造を有する炭素材料からなるフィラーの使用量を効率的に減らすことができる。   The amount of the filler made of the carbon material having a graphene structure contained in the second layer 12 is preferably less than 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic resin 12a. More preferably, the second layer 12 does not include a filler made of a carbon material having a graphene structure. The smaller the amount of the filler made of the carbon material having a graphene structure contained in the second layer 12, the less the amount of the filler made of the carbon material having a graphene structure without reducing the mechanical strength of the resin composite molded body 1. Can be reduced efficiently.

上記のように、本実施形態では、複数の第1の層11と複数の第2の層12とが交互に積層されている。この場合には、複数の第1の層11が樹脂複合成形体1全体の機械的強度をよりより高めることができる。   As described above, in the present embodiment, the plurality of first layers 11 and the plurality of second layers 12 are alternately stacked. In this case, the plurality of first layers 11 can further increase the mechanical strength of the entire resin composite molded body 1.

上記炭素材料としては、好ましくは、グラフェン、カーボンナノチューブ、グラファイト、カーボンファイバー及び薄片化黒鉛からなる群から選択された少なくとも1種を用いることができる。より好ましくは、上記炭素材料としては、複数のグラフェンシートの積層体、すなわち薄片化黒鉛が用いられる。本発明において、薄片化黒鉛とは、元の黒鉛を剥離処理して得られるものであり、元の黒鉛よりも薄いグラフェンシート積層体をいう。薄片化黒鉛におけるグラフェンシート積層数は、元の黒鉛より少なければよいが、通常数層〜200層程度である。上記薄片化黒鉛には薄いグラフェンシートが積層されており、上記薄片化黒鉛はアスペクト比が比較的大きい形状を有する。従って、本発明の樹脂複合成形体において、第1の層11に含まれる熱可塑性樹脂11a中に上記薄片化黒鉛からなるフィラー15が均一に分散された場合には、上記薄片化黒鉛の積層面に交差する方向に加わる外力に対する補強効果を効果的に高めることができる。   As the carbon material, preferably, at least one selected from the group consisting of graphene, carbon nanotube, graphite, carbon fiber, and exfoliated graphite can be used. More preferably, as the carbon material, a laminate of a plurality of graphene sheets, that is, exfoliated graphite is used. In the present invention, exfoliated graphite is obtained by exfoliating original graphite, and refers to a graphene sheet laminate that is thinner than the original graphite. The number of graphene sheets laminated in exfoliated graphite should be less than that of the original graphite, but is usually about several to 200 layers. A thin graphene sheet is laminated on the exfoliated graphite, and the exfoliated graphite has a shape with a relatively large aspect ratio. Accordingly, in the resin composite molded body of the present invention, when the filler 15 made of exfoliated graphite is uniformly dispersed in the thermoplastic resin 11a included in the first layer 11, the laminated surface of the exfoliated graphite is used. The reinforcing effect against the external force applied in the direction intersecting with can be effectively enhanced.

なお、アスペクト比とは、薄片化黒鉛の積層面方向における最大寸法の薄片化黒鉛の厚みに対する比をいうものとする。上記薄片化黒鉛のアスペクト比が低すぎると、上記積層面に交差する方向に加わった外力に対する補強効果が充分でないことがある。一方で、上記薄片化黒鉛のアスペクト比が高すぎても、効果が飽和してそれ以上の補強効果を望めないことがある。従って、アスペクト比の好ましい下限は70であり、好ましい上限は500である。   The aspect ratio refers to the ratio of the maximum dimension of the exfoliated graphite in the laminated surface direction to the thickness of the exfoliated graphite. If the aspect ratio of the exfoliated graphite is too low, the reinforcing effect against an external force applied in the direction intersecting the laminated surface may not be sufficient. On the other hand, even if the aspect ratio of the exfoliated graphite is too high, the effect may be saturated and a further reinforcing effect may not be expected. Therefore, the preferable lower limit of the aspect ratio is 70, and the preferable upper limit is 500.

第1の層11の厚みは特に限定されないが、フィラー15の厚みの1〜3倍であることが好ましい。その場合には、フィラー15が第1の層11の面と平行な方向へと配向する。そのため、第1の層11及び樹脂複合成形体1の引張弾性率をさらに高めることができる。より好ましくは、複数の第1の層11の厚みは、フィラー15の厚みの1〜2倍であってもよい。   The thickness of the first layer 11 is not particularly limited, but is preferably 1 to 3 times the thickness of the filler 15. In that case, the filler 15 is oriented in a direction parallel to the surface of the first layer 11. Therefore, the tensile elastic modulus of the first layer 11 and the resin composite molded body 1 can be further increased. More preferably, the thickness of the plurality of first layers 11 may be 1 to 2 times the thickness of the filler 15.

また、第2の層12の厚みは、第1の層11の厚みと同程度とすることができる。   In addition, the thickness of the second layer 12 can be approximately the same as the thickness of the first layer 11.

なお、第1の層11及び第2の層12の厚みから、樹脂複合成形体1を所望の厚みとするために必要な樹脂複合成形体の全層数を決定してもよい。   In addition, you may determine the total number of layers of the resin composite molded object required in order to make the resin composite molded object 1 into desired thickness from the thickness of the 1st layer 11 and the 2nd layer 12. FIG.

次に、本発明の樹脂複合成形体1の製造方法の一実施形態について説明する。   Next, an embodiment of a method for producing the resin composite molded body 1 of the present invention will be described.

まず、フィラー15を熱可塑性樹脂11a中に均一に分散することにより、フィラー15が熱可塑性樹脂11a中に均一に分散された熱可塑性樹脂組成物を得る。上記分散方法は、例えば、熱可塑性樹脂11aとフィラー15とを、プラストミル等の二軸スクリュー混練機や二軸押出機等を用いて、加熱下において混練することにより、フィラー15が熱可塑性樹脂11a中に均一に分散された上記熱可塑性樹脂組成物を得ることができる。   First, by uniformly dispersing the filler 15 in the thermoplastic resin 11a, a thermoplastic resin composition in which the filler 15 is uniformly dispersed in the thermoplastic resin 11a is obtained. In the dispersion method, for example, the thermoplastic resin 11a and the filler 15 are kneaded under heating using a twin screw kneader or a twin screw extruder such as a plast mill, so that the filler 15 becomes the thermoplastic resin 11a. The thermoplastic resin composition uniformly dispersed therein can be obtained.

次に、上記熱可塑性樹脂組成物と熱可塑性樹脂12aとを用いて、上記熱可塑性樹脂組成物からなる第1の層11と、熱可塑性樹脂12aからなる第2の層12とが積層された、2層〜数層の積層体を得る。上記積層体を得る方法は特に限定されず、例えば、プレス成形した積層板を積層する方法や、延伸したシートを積層する方法などが挙げられるが、好ましくは、ウェットラミネーション法、ドライラミネーション法、押出コーティング法、多層溶融押出法、ホットメルトラミネーション法及びヒートラミネーション法などが挙げられる。   Next, the first layer 11 made of the thermoplastic resin composition and the second layer 12 made of the thermoplastic resin 12a were laminated using the thermoplastic resin composition and the thermoplastic resin 12a. A laminate of two to several layers is obtained. The method for obtaining the laminate is not particularly limited, and examples thereof include a method of laminating a press-formed laminate, a method of laminating stretched sheets, and the like, and preferably a wet lamination method, a dry lamination method, an extrusion Examples thereof include a coating method, a multilayer melt extrusion method, a hot melt lamination method, and a heat lamination method.

より好ましくは、上記製造方法としては、本発明の樹脂複合成形体の製造が容易である多層溶融押出法を用いることができる。具体的には、2台の押出機を用いて、上記熱可塑性樹脂組成物と熱可塑性樹脂12aとを共押出し成形することにより、上記熱可塑性樹脂組成物からなる第1の層11と、熱可塑性樹脂12aからなる第2の層12とが積層された、2層〜数層の積層体を得ことができる。上記多層溶融押出法としては、例えば、マルチマニホールド法及びフィードブロック法などが挙げられる。   More preferably, as the above production method, a multilayer melt extrusion method in which the production of the resin composite molded body of the present invention is easy can be used. Specifically, by using the two extruders to co-extrusion the thermoplastic resin composition and the thermoplastic resin 12a, the first layer 11 made of the thermoplastic resin composition, A laminate of two to several layers in which the second layer 12 made of the plastic resin 12a is laminated can be obtained. Examples of the multilayer melt extrusion method include a multi-manifold method and a feed block method.

次に、上記積層体を、多層形成ブロックへと移送する。上記多層形成ブロックにおいて上記積層体を分割し、分割された上記積層体をさらに積層することにより多層成形して、層数が10層以上の樹脂複合成形体1を得ることができる。   Next, the laminate is transferred to a multilayer forming block. In the multilayer forming block, the laminated body is divided, and the divided laminated body is further laminated to form a multilayer, whereby the resin composite molded body 1 having 10 or more layers can be obtained.

上記10層以上の積層体からなる樹脂複合成形体を得る方法の一例を、図2を参照して説明する。図2に示すように、第1の層22と第2の層23とを積層してなる積層体21を押出機から押出す。該押出し方向において、I工程において積層体21を複数に分割する。すなわち、積層体21の押出し方向に平行な方向であり、かつ積層面に垂直な複数の面に沿って積層体21を分割する。このようにして、分割された積層体21A,21B,21C,21Dを得る。   An example of a method for obtaining a resin composite molded body composed of a laminate of 10 layers or more will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the laminated body 21 formed by laminating the first layer 22 and the second layer 23 is extruded from an extruder. In the extrusion direction, the laminate 21 is divided into a plurality of pieces in the step I. That is, the laminated body 21 is divided along a plurality of surfaces that are parallel to the extrusion direction of the laminated body 21 and are perpendicular to the laminated surface. In this way, divided laminates 21A, 21B, 21C, and 21D are obtained.

次に、II工程において、分流アダプターなどを用いて分割により得られた積層体21A〜21Dを積層方向に並ぶように移動させる。ここでは、上から順に積層体21B,積層体21D,積層体21A,積層体21Cの順に配置される。   Next, in step II, the laminated bodies 21A to 21D obtained by the division using a diversion adapter or the like are moved so as to be arranged in the lamination direction. Here, the laminated body 21B, the laminated body 21D, the laminated body 21A, and the laminated body 21C are arranged in this order from the top.

しかる後、III工程において、積層体21B,積層体21D,積層体21A及び積層体21Cを積層面に平行な方向に拡張する。次に、IV工程において、拡張された積層体21A〜21Dを重ね合わせた後、積層面に垂直な方向に圧縮する。このようにして、8層の積層体24を得ることができる。このI〜IV工程を繰り返すことにより、層数が10層以上の多層の成形体を得ることができる。   Thereafter, in step III, the stacked body 21B, the stacked body 21D, the stacked body 21A, and the stacked body 21C are expanded in a direction parallel to the stacked surface. Next, in the IV step, the expanded laminates 21A to 21D are superposed and then compressed in a direction perpendicular to the laminate surface. In this way, an eight-layer laminate 24 can be obtained. By repeating these steps I to IV, a multilayer molded article having 10 or more layers can be obtained.

なお、上記多層成形において上記積層体を分割及び積層する方法は特に限定されず、適宜の方法及び装置によって行うことができる。以下、本発明の具体的な実施例を挙げることにより、本発明を明らかにする。なお、本発明は下記実施例に限定されない。実施例1,2及び比較例1,2の多層成形体を、以下の方法により製造した。第1の層の材料と第2の層の材料とを、2台の押出機により押出して、第1の層及び第2の層を形成した。押し出された第1の層と第2の層とを、フィードブロック内において、第1の層と第2の層とを積層して、シート状の多層成形体を製造した。次に、複数の多層形成ブロックにおいて、上記積層体を分割し、分割された上記積層体をさらに積層することにより多層成形して、1層あたりの厚み0.3μm、層数900層の多層成形体を得た。   In addition, the method of dividing | segmenting and laminating | stacking the said laminated body in the said multilayer molding is not specifically limited, It can carry out with a suitable method and apparatus. Hereinafter, the present invention will be clarified by giving specific examples of the present invention. In addition, this invention is not limited to the following Example. The multilayer molded articles of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were produced by the following method. The material of the first layer and the material of the second layer were extruded by two extruders to form the first layer and the second layer. The extruded first layer and second layer were laminated in a feed block with the first layer and the second layer to produce a sheet-like multilayer molded body. Next, in a plurality of multilayer forming blocks, the laminate is divided, and the divided laminate is further laminated to form a multilayer, thereby forming a multilayer having a thickness of 0.3 μm per layer and 900 layers. Got the body.

(実施例1)
ポリプロピレン(日本ポリプロ社製、商品名:ノバテックEA9)100重量部と、薄片化黒鉛(xGScience社製、商品名「xGnP」、グラフェン層の層面の面方向における最大寸法=5μm、グラフェンの積層数:180層、アスペクト比:90)44重量部とを、230℃で溶融混練して、樹脂複合組成物を製造した。次に、第1の層の材料として上記樹脂複合組成物を、第2の層の材料としてポリプロピレン(日本ポリプロ社製、商品名:ノバテックEA9)を用いて、図3に示す分流アダプターを用いて、多層成形体を製造した。
Example 1
100 parts by weight of polypropylene (manufactured by Nippon Polypro Co., Ltd., trade name: Novatec EA9), exfoliated graphite (manufactured by xScience, trade name “xGnP”, maximum dimension in the plane direction of the layer surface of the graphene layer = 5 μm, number of graphene layers: 180 layers, aspect ratio: 90) 44 parts by weight were melt-kneaded at 230 ° C. to produce a resin composite composition. Next, using the resin composite composition as the material for the first layer, polypropylene (trade name: Novatec EA9, manufactured by Nippon Polypro Co., Ltd.) as the material for the second layer, and using the shunt adapter shown in FIG. A multilayer molded body was produced.

図3に示す分流アダプターでは、積層体26A〜26Dが、前述した図2に示した工程I〜IVに従って積層される。この分流アダプターを複数段用いて、多層成形体を得た。   In the shunt adapter shown in FIG. 3, the laminates 26A to 26D are laminated according to the steps I to IV shown in FIG. A multilayer molded body was obtained using a plurality of stages of the diversion adapter.

得られた多層成形体は、ポリプロピレン100重量部に対して、グラフェン18重量部を含んでいた。成形された多層成形体から試験片としてJIS K7113に規定の1号のダンベルを切り出し、引張弾性率を測定した。引張弾性率は2.4GPaであった。   The obtained multilayer molded body contained 18 parts by weight of graphene with respect to 100 parts by weight of polypropylene. No. 1 dumbbell defined in JIS K7113 was cut out as a test piece from the molded multilayer molded article, and the tensile modulus was measured. The tensile elastic modulus was 2.4 GPa.

(実施例2)
高密度ポリエチレン樹脂(日本ポリエチレン社製、商品名:HF560)100重量部と、薄片化黒鉛(xGScience社製、商品名「xGnP」、グラフェン層の層面の面方向における最大寸法=5μm、グラフェンの積層数:180層、アスペクト比:90)44重量部とを、230℃で溶融混練して、樹脂複合組成物を製造した。次に、第1の層の材料として上記樹脂複合組成物を、第2の層の材料として高密度ポリエチレン樹脂(日本ポリエチレン社製、商品名:HF560)を用いて、上記の方法でシート状の多層成形体を製造した。得られた多層成形体は、高密度ポリエチレン樹脂100重量部に対して、グラフェン18重量部を含んでいた。成形された多層成形体から試験片としてJIS K7113に規定の1号のダンベルを切り出し、引張弾性率を測定した。引張弾性率は2.2GPaであった。
(Example 2)
100 parts by weight of high-density polyethylene resin (manufactured by Nippon Polyethylene Co., Ltd., trade name: HF560), exfoliated graphite (manufactured by xGScience, trade name “xGnP”, maximum dimension in the plane direction of the layer surface of the graphene layer = 5 μm, lamination of graphene Number: 180 layers, aspect ratio: 90) 44 parts by weight were melt-kneaded at 230 ° C. to produce a resin composite composition. Next, the resin composite composition is used as the material for the first layer, and a high-density polyethylene resin (trade name: HF560, manufactured by Nippon Polyethylene Co., Ltd.) is used as the material for the second layer. A multilayer molded body was produced. The obtained multilayer molded body contained 18 parts by weight of graphene with respect to 100 parts by weight of the high-density polyethylene resin. No. 1 dumbbell defined in JIS K7113 was cut out as a test piece from the molded multilayer molded article, and the tensile modulus was measured. The tensile modulus was 2.2 GPa.

(実施例3)
図4に示す分流アダプターで多層構造を製造したこと以外は実施例1と同様にして、複合樹脂成形体を作成した。得られた多層成形体は、実施例1と同様の条件で測定したところ、引張弾性率は2.2GPaであった。
(Example 3)
A composite resin molded body was prepared in the same manner as in Example 1 except that a multilayer structure was manufactured using the shunt adapter shown in FIG. When the obtained multilayer molded article was measured under the same conditions as in Example 1, the tensile modulus was 2.2 GPa.

図4に示す分流アダプターは、供給部31と、供給部31につながる分割部31A〜31Dとを有する。図4では、分流アダプター内で行われる工程の位置を示すために、矢印a〜gで各工程が行われる位置を示す。すなわち、位置a〜位置bにかけての部分において、加熱状態の積層体が幅方向に拡張される。位置bでは位置aの場合よりも積層体が薄くなり、幅が大きくなっている。次に、位置b〜位置dにかけて、上記のように幅が拡げられた積層体が、さらに幅方向に拡張される。位置bにおいて2分割され、次に位置cで再度2分割される。したがって、積層体が4分割される。このようにして逐次分割されることにより、樹脂流が均等に分配されることになる。したがって、樹脂流の偏りが抑制される。   The diversion adapter illustrated in FIG. 4 includes a supply unit 31 and division units 31 </ b> A to 31 </ b> D connected to the supply unit 31. In FIG. 4, in order to show the position of the process performed within a shunt adapter, the position where each process is performed is shown by arrow ag. That is, in the portion from position a to position b, the stacked body in a heated state is expanded in the width direction. At position b, the laminate is thinner and wider than at position a. Next, from the position b to the position d, the stacked body whose width is expanded as described above is further expanded in the width direction. Divided into two at position b and then again into two at position c. Therefore, the laminate is divided into four. By sequentially dividing in this way, the resin flow is evenly distributed. Therefore, unevenness of the resin flow is suppressed.

位置d〜位置eにかけて、上記のようにして得られた各分割積層体が樹脂流の流れ方向を中心軸として90度捻転される。   From the position d to the position e, each of the divided laminates obtained as described above is twisted 90 degrees with the flow direction of the resin flow as the central axis.

位置e〜位置gにおいて、分割された複数の積層体が積層される。より具体的には、位置fにおいて、分割積層体2本ずつが積層され一体化される。さらに、位置gで、2本ずつ積層一体化された積層体がさらに積層される。このようにして、位置e〜位置gに至るにつれて、逐次積層工程が実施される。この場合、一度に全層を一体に積層する場合に比べ、層間の密着度をより一層高めることができる。さらに、得られた多層積層構造における品質性も高めることができる。実施例3では、上記分流アダプターを用い、積層構造を複数繰り返し、実施例1と同様にして多層成形体を作成した。   A plurality of divided laminates are laminated at positions e to g. More specifically, at the position f, two divided laminated bodies are laminated and integrated. Further, at the position g, a laminated body that is laminated and integrated two by two is further laminated. In this way, the stacking process is sequentially performed from the position e to the position g. In this case, the adhesion between the layers can be further increased as compared with the case where all the layers are laminated at once. Furthermore, the quality in the obtained multilayer laminated structure can also be improved. In Example 3, a multilayer molded body was prepared in the same manner as in Example 1 by repeating the laminated structure a plurality of times using the diversion adapter.

(実施例4)
ポリアミド(旭化成製 商品名「1300S」)100重量部と、上記薄片化黒鉛44重量部とを、270℃で溶融混練して、樹脂複合組成物を製造した。次に、第1の層の材料として上記樹脂複合組成物を、第2の層の材料として上記ポリアミドを用いて、図3に示す分流アダプターを用いて、多層成形体を製造した。得られた多層成形体は、ポリプロピレン100重量部に対して、グラフェン18重量部を含んでいた。成形された多層成形体から試験片としてJIS K7113に規定の1号のダンベルを切り出し、引張弾性率を測定した。引張弾性率は4.2GPaであった。
Example 4
100 parts by weight of polyamide (trade name “1300S” manufactured by Asahi Kasei) and 44 parts by weight of exfoliated graphite were melt-kneaded at 270 ° C. to produce a resin composite composition. Next, using the resin composite composition as the material for the first layer and the polyamide as the material for the second layer, a multi-layer molded article was produced using the shunt adapter shown in FIG. The obtained multilayer molded body contained 18 parts by weight of graphene with respect to 100 parts by weight of polypropylene. No. 1 dumbbell defined in JIS K7113 was cut out as a test piece from the molded multilayer molded article, and the tensile modulus was measured. The tensile elastic modulus was 4.2 GPa.

(実施例5)
ABS(UMG ABS社製 商品名「S210B」)100重量部と、上記薄片化黒鉛44重量部とを、130℃で溶融混練して、樹脂複合組成物を製造した。次に、第1の層の材料として上記樹脂複合組成物を、第2の層の材料として上記ポリアミドを用いて、図3に示す分流アダプターを用いて、多層成形体を製造した。得られた多層成形体は、ABS100重量部に対して、グラフェン18重量部を含んでいた。成形された多層成形体から試験片としてJIS K7113に規定の1号のダンベルを切り出し、引張弾性率を測定した。引張弾性率は3.5GPaであった。
(Example 5)
100 parts by weight of ABS (trade name “S210B” manufactured by UMG ABS) and 44 parts by weight of exfoliated graphite were melt-kneaded at 130 ° C. to produce a resin composite composition. Next, using the resin composite composition as the material for the first layer and the polyamide as the material for the second layer, a multi-layer molded article was produced using the shunt adapter shown in FIG. The obtained multilayer molded body contained 18 parts by weight of graphene with respect to 100 parts by weight of ABS. No. 1 dumbbell defined in JIS K7113 was cut out as a test piece from the molded multilayer molded article, and the tensile modulus was measured. The tensile elastic modulus was 3.5 GPa.

(実施例6)
上記ポリプロピレン100重量部と、カーボンナノチューブ(CNT社製、商品名「CTUBE」、平均外径25nm、平均長さ5um)44重量部とを、230℃で溶融混練して、樹脂複合組成物を製造した。次に、第1の層の材料として上記樹脂複合組成物を、第2の層の材料として上記ポリプロピレンを用いて、図3に示す分流アダプターを用いて、多層成形体を製造した。得られた多層成形体は、ポリプロピレン100重量部に対して、グラフェン18重量部を含んでいた。引張弾性率は1.9GPaであった。
(Example 6)
100 parts by weight of the above polypropylene and 44 parts by weight of carbon nanotubes (trade name “CTUBE”, average outer diameter 25 nm, average length 5 μm, manufactured by CNT) are melt-kneaded at 230 ° C. to produce a resin composite composition. did. Next, a multilayer molded article was produced using the resin composite composition as the material for the first layer and the polypropylene as the material for the second layer, and using the shunt adapter shown in FIG. The obtained multilayer molded body contained 18 parts by weight of graphene with respect to 100 parts by weight of polypropylene. The tensile elastic modulus was 1.9 GPa.

(実施例7)
上記ポリプロピレン100重量部と、カーボンナノファイバー(MD Nanotech社製、商品名「CNF−T」、平均外径15nm、平均長さ5um)44重量部とを、230℃で溶融混練して、樹脂複合組成物を製造した。次に、第1の層の材料として上記樹脂複合組成物を、第2の層の材料として上記ポリプロピレンを用いて、図3に示す分流アダプターを用いて、多層成形体を製造した。得られた多層成形体は、ポリプロピレン100重量部に対して、グラフェン18重量部を含んでいた。引張弾性率は2.0GPaであった。
(Example 7)
100 parts by weight of the above polypropylene and 44 parts by weight of carbon nanofiber (MD Nanotech, trade name “CNF-T”, average outer diameter 15 nm, average length 5 μm) are melt-kneaded at 230 ° C. to obtain a resin composite. A composition was prepared. Next, a multilayer molded article was produced using the resin composite composition as the material for the first layer and the polypropylene as the material for the second layer, and using the shunt adapter shown in FIG. The obtained multilayer molded body contained 18 parts by weight of graphene with respect to 100 parts by weight of polypropylene. The tensile elastic modulus was 2.0 GPa.

(実施例8)
上記ポリプロピレン100重量部と、カーボンファイバー(West One Corporation社製、商品名「ミルドカーボンファイバー」、平均外径5um、平均長さ100um)44重量部とを、230℃で溶融混練して、樹脂複合組成物を製造した。次に、第1の層の材料として上記樹脂複合組成物を、第2の層の材料として上記ポリプロピレンを用いて、図3に示す分流アダプターを用いて、多層成形体を製造した。得られた多層成形体は、ポリプロピレン100重量部に対して、グラフェン18重量部を含んでいた。引張弾性率は1.8GPaであった。
(Example 8)
100 parts by weight of the above polypropylene and 44 parts by weight of carbon fiber (manufactured by West One Corporation, trade name “milled carbon fiber”, average outer diameter 5 μm, average length 100 μm) are melt-kneaded at 230 ° C. to obtain a resin composite A composition was prepared. Next, a multilayer molded article was produced using the resin composite composition as the material for the first layer and the polypropylene as the material for the second layer, and using the shunt adapter shown in FIG. The obtained multilayer molded body contained 18 parts by weight of graphene with respect to 100 parts by weight of polypropylene. The tensile elastic modulus was 1.8 GPa.

(比較例1)
ポリプロピレン(日本ポリプロ社製、商品名:ノバテックEA9)100重量部と、薄片化黒鉛(xGScience社製、商品名「xGnP」、グラフェン層の層面の面方向における最大寸法=5μm、グラフェンの積層数:180層、アスペクト比:90)20重量部とを、230℃で溶融混練して、樹脂複合組成物を製造した。次に、第1の層の材料及び第2の層の材料の両方に上記樹脂複合組成物を用いて、上記の方法でシート状の多層成形体を製造した。成形された多層成形体から試験片としてJIS K7113に規定の1号のダンベルを切り出し、引張弾性率を測定した。引張弾性率は2.4GPaであった。
(Comparative Example 1)
100 parts by weight of polypropylene (manufactured by Nippon Polypro Co., Ltd., trade name: Novatec EA9), exfoliated graphite (manufactured by xScience, trade name “xGnP”, maximum dimension in the plane direction of the layer surface of the graphene layer = 5 μm, number of graphene layers: 180 layers, aspect ratio: 90) 20 parts by weight were melt-kneaded at 230 ° C. to produce a resin composite composition. Next, using the resin composite composition as both the first layer material and the second layer material, a sheet-like multilayer molded body was produced by the method described above. No. 1 dumbbell defined in JIS K7113 was cut out as a test piece from the molded multilayer molded article, and the tensile modulus was measured. The tensile elastic modulus was 2.4 GPa.

(比較例2)
高密度ポリエチレン樹脂(日本ポリエチレン社製、商品名:HF560)100重量部と、薄片化黒鉛(xGScience社製、商品名「xGnP」、グラフェン層の層面の面方向における最大寸法=5μm、グラフェンの積層数:180層、アスペクト比:90)21重量部とを、230℃で溶融混練して、樹脂複合組成物を製造した。次に、第1の層の材料及び第2の層の材料の両方に上記樹脂複合組成物を用いて、上記の方法でシート状の多層成形体を製造した。成形された多層成形体から試験片としてJIS K7113に規定の1号のダンベルを切り出し、引張弾性率を測定した。引張弾性率は2.2GPaであった。
(Comparative Example 2)
100 parts by weight of high-density polyethylene resin (manufactured by Nippon Polyethylene Co., Ltd., trade name: HF560), exfoliated graphite (manufactured by xGScience, trade name “xGnP”, maximum dimension in the plane direction of the layer surface of the graphene layer = 5 μm, lamination of graphene Number: 180 layers, aspect ratio: 90) 21 parts by weight were melt-kneaded at 230 ° C. to produce a resin composite composition. Next, using the resin composite composition as both the first layer material and the second layer material, a sheet-like multilayer molded body was produced by the method described above. No. 1 dumbbell defined in JIS K7113 was cut out as a test piece from the molded multilayer molded article, and the tensile modulus was measured. The tensile modulus was 2.2 GPa.

(比較例3)
実施例4において、薄片化黒鉛を21重量部添加し、270度で混練したことを除いては、実施例4と同様にして樹脂複合材料を得た。続いて、第1の層、第2の層の両方に上記複合樹脂を用いて、上記の方法でシート状の多層成形体を製造した。実施例4と同様の測定条件で引張弾性率を計測した。引張弾性率は4.2GPaであった。
(Comparative Example 3)
In Example 4, a resin composite material was obtained in the same manner as in Example 4 except that 21 parts by weight of exfoliated graphite was added and kneaded at 270 degrees. Subsequently, using the composite resin for both the first layer and the second layer, a sheet-like multilayer molded body was produced by the method described above. The tensile elastic modulus was measured under the same measurement conditions as in Example 4. The tensile elastic modulus was 4.2 GPa.

(比較例4)
実施例5において、薄片化黒鉛を20重量部添加し、130度で混練したことを除いては、実施例5と同様にして樹脂複合材料を得た。続いて、第1の層、第2の層の両方に上記複合樹脂を用いて、上記の方法でシート状の多層成形体を製造した。実施例5と同様の測定条件で引張弾性率を計測した。引張弾性率は3.5GPaであった。
(Comparative Example 4)
In Example 5, a resin composite material was obtained in the same manner as in Example 5 except that 20 parts by weight of exfoliated graphite was added and kneaded at 130 degrees. Subsequently, using the composite resin for both the first layer and the second layer, a sheet-like multilayer molded body was produced by the method described above. The tensile elastic modulus was measured under the same measurement conditions as in Example 5. The tensile elastic modulus was 3.5 GPa.

(比較例5)
実施例6において、カーボンナノチューブを20重量部添加したことを除いては、実施例6と同様にして樹脂複合材料を得た。続いて、第1の層、第2の層の両方に上記複合樹脂を用いて、上記の方法でシート状の多層成形体を製造した。実施例6と同様の測定条件で引張弾性率を計測した。引張弾性率は1.9GPaであった。
(Comparative Example 5)
In Example 6, a resin composite material was obtained in the same manner as in Example 6 except that 20 parts by weight of carbon nanotubes were added. Subsequently, using the composite resin for both the first layer and the second layer, a sheet-like multilayer molded body was produced by the method described above. The tensile elastic modulus was measured under the same measurement conditions as in Example 6. The tensile elastic modulus was 1.9 GPa.

(比較例6)
実施例7において、カーボンナノファイバーを21重量部添加したことを除いては、実施例7と同様にして樹脂複合材料を得た。続いて、第1の層、第2の層の両方に上記複合樹脂を用いて、上記の方法でシート状の多層成形体を製造した。実施例7と同様の測定条件で引張弾性率を計測した。引張弾性率は2.0GPaであった。
(Comparative Example 6)
In Example 7, a resin composite material was obtained in the same manner as in Example 7 except that 21 parts by weight of carbon nanofibers were added. Subsequently, using the composite resin for both the first layer and the second layer, a sheet-like multilayer molded body was produced by the method described above. The tensile elastic modulus was measured under the same measurement conditions as in Example 7. The tensile elastic modulus was 2.0 GPa.

(比較例7)
実施例8において、カーボンファイバーを21重量部添加したことを除いては、実施例8と同様にして樹脂複合材料を得た。続いて、第1の層、第2の層の両方に上記複合樹脂を用いて、上記の方法でシート状の多層成形体を製造した。実施例8と同様の測定条件で引張弾性率を計測した。引張弾性率は1.8GPaであった。
(Comparative Example 7)
In Example 8, a resin composite material was obtained in the same manner as in Example 8 except that 21 parts by weight of carbon fiber was added. Subsequently, using the composite resin for both the first layer and the second layer, a sheet-like multilayer molded body was produced by the method described above. The tensile elastic modulus was measured under the same measurement conditions as in Example 8. The tensile elastic modulus was 1.8 GPa.

上記のように、比較例1〜7に比べ実施例1、2、4〜8では、引張弾性率が同じあるにもかかわらず、使用した薄片化黒鉛の重量部数が約1割減少している。これは、第1の層に薄片化黒鉛を偏在化させたため、第1の層の機械的強度が高められたことによると考えられる。それによって、樹脂複合成形体全体の引張弾性率が高められたと考えられる。実施例及び比較例の結果を表1に示す。   As described above, in Examples 1, 2, 4 to 8 compared to Comparative Examples 1 to 7, the weight parts of exfoliated graphite used was reduced by about 10% despite the same tensile modulus. . This is probably because exfoliated graphite was unevenly distributed in the first layer, and thus the mechanical strength of the first layer was increased. Thereby, it is considered that the tensile elastic modulus of the entire resin composite molded body was increased. The results of Examples and Comparative Examples are shown in Table 1.

Figure 2013256099
Figure 2013256099

1…樹脂複合成形体
2…製造装置
11…第1の層
12…第2の層
11a,12a…熱可塑性樹脂
15…フィラー
21…積層体
21A,21B,21C,21D…積層体
22…第1の層
23…第2の層
24…積層体
26A,26B,26C,26D…積層体
31…供給部
31A,31B,31C,31D…分割部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Resin composite molded object 2 ... Manufacturing apparatus 11 ... 1st layer 12 ... 2nd layer 11a, 12a ... Thermoplastic resin 15 ... Filler 21 ... Laminated body 21A, 21B, 21C, 21D ... Laminated body 22 ... 1st Layer 23 ... Second layer 24 ... Laminated body 26A, 26B, 26C, 26D ... Laminated body 31 ... Supply part 31A, 31B, 31C, 31D ... Division part

Claims (7)

第1の熱可塑性樹脂と、グラフェン構造を有する炭素材料からなるフィラーとを含み、前記フィラーが前記第1の熱可塑性樹脂中に分散されている複数の第1の層と、
第2の熱可塑性樹脂を主成分とする複数の第2の層とが積層されている樹脂複合成形体であって、
前記第2の層にはグラフェン構造を有する炭素材料からなるフィラーが含まれていない、または前記第1の層に含まれる炭素材料からなるフィラーの量をX、前記第2の層に含まれる炭素材料からなるフィラーの量をYとすると、X>Yである、樹脂複合成形体。
A plurality of first layers including a first thermoplastic resin and a filler made of a carbon material having a graphene structure, wherein the filler is dispersed in the first thermoplastic resin;
A resin composite molded body in which a plurality of second layers mainly composed of a second thermoplastic resin are laminated,
The second layer does not contain a filler made of a carbon material having a graphene structure, or the amount of filler made of a carbon material contained in the first layer is X, and the carbon contained in the second layer A resin composite molded body where X> Y, where Y is the amount of filler made of the material.
前記複数の第1の層と前記複数の第2の層とが交互に積層されている、請求項1に記載の樹脂複合成形体。   The resin composite molded body according to claim 1, wherein the plurality of first layers and the plurality of second layers are alternately laminated. 前記第2の層がグラフェン構造を有する炭素材料からなるフィラーを含まない、請求項1または2に記載の樹脂複合成形体。   The resin composite molded article according to claim 1 or 2, wherein the second layer does not include a filler made of a carbon material having a graphene structure. 前記グラフェン構造を有する炭素材料が、グラフェン、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー及び薄片化黒鉛からなる群から選択された少なくとも1種の炭素材料である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の樹脂複合成形体。   The resin according to any one of claims 1 to 3, wherein the carbon material having the graphene structure is at least one carbon material selected from the group consisting of graphene, carbon nanotubes, carbon fibers, and exfoliated graphite. Composite molded body. 前記第1の層において、前記第1の熱可塑性樹脂100重量部に対し、前記フィラーが1〜50重量部の割合で含有されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の樹脂複合成形体。   The resin according to any one of claims 1 to 4, wherein in the first layer, the filler is contained in an amount of 1 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the first thermoplastic resin. Composite molded body. 前記樹脂複合成形体の形状がシート状である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の樹脂複合成形体。   The resin composite molded body according to any one of claims 1 to 5, wherein the resin composite molded body has a sheet shape. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の樹脂複合成形体の製造方法であって、
前記第1の熱可塑性樹脂と前記フィラーとを含み、前記フィラーが前記第1の熱可塑性樹脂中に分散されている樹脂複合組成物を用意する工程と、
前記樹脂複合組成物と前記第2の熱可塑性樹脂とを共押出し成形することにより、前記第1の層と前記第2の層との積層体を形成する工程と、
前記積層体を分割し、分割された前記積層体をさらに積層する工程とを備える、樹脂複合成形体の製造方法。
A method for producing a resin composite molded body according to any one of claims 1 to 6,
Preparing a resin composite composition comprising the first thermoplastic resin and the filler, wherein the filler is dispersed in the first thermoplastic resin;
Forming a laminate of the first layer and the second layer by co-extrusion molding the resin composite composition and the second thermoplastic resin;
Dividing the laminate, and further laminating the divided laminate. A method for producing a resin composite molded article.
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