JP2016079337A - Carbon fiber-reinforced plastic and method for producing the same - Google Patents

Carbon fiber-reinforced plastic and method for producing the same Download PDF

Info

Publication number
JP2016079337A
JP2016079337A JP2014214229A JP2014214229A JP2016079337A JP 2016079337 A JP2016079337 A JP 2016079337A JP 2014214229 A JP2014214229 A JP 2014214229A JP 2014214229 A JP2014214229 A JP 2014214229A JP 2016079337 A JP2016079337 A JP 2016079337A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon fiber
fiber reinforced
carbon
reinforced plastic
sheet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014214229A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
松岡 英夫
Hideo Matsuoka
英夫 松岡
橋本 貴史
Takashi Hashimoto
貴史 橋本
舘山 勝
Masaru Tateyama
勝 舘山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
Priority to JP2014214229A priority Critical patent/JP2016079337A/en
Publication of JP2016079337A publication Critical patent/JP2016079337A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carbon fiber-reinforced plastic, while activating the size enlargement properties and moldability when a base material made of a discontinuous carbon fiber is used, having excellent mechanical properties in a desired direction in a reduced carbon fiber amount and further having satisfactory surface properties, and to provide a method for producing the same.SOLUTION: There is provided a carbon fiber reinforced plastic composed of a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition obtained by blending, to 100 pts.wt. of a polyamide resin (a), carbon fiber (b) of 10 to 120 pts.wt. and copper halide (c) and/or its derivative of 0.001 to 5 pts.wt., in which the weight average fiber length of the carbon fiber is 20 to 100 mm, and the average value of the orientation degree of the carbon fiber is 2.0 to 10.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、炭素繊維強化プラスチックおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a carbon fiber reinforced plastic and a method for producing the same.

熱可塑性樹脂を短繊維で強化した熱可塑性複合材料は、優れた機械特性と成形性から、電気・電子分野や自動車、建材、一般産業機器など、射出成形用途で幅広く使用されている。しかしながら、1mを超える大型成形品や、構造部材などの、特に強度が必要とされる部品には、成形上の制約やウエルドによる強度低下などが懸念され、適用できない場合がある。このため、これらの用途に対しては、ガラス繊維(GF)マットに樹脂を含浸したGMT(Glass-Mat reinforced Thermoplastics)や、短繊維チョップドに樹脂を含浸したSMC(Sheet Molding Compound)材を使用したスタンピング成形が行われてきた。従来、GMTやSMCの樹脂には熱硬化性樹脂が用いられていたが、近年、生産性の向上の観点から、熱可塑性樹脂による開発が進められている。 Thermoplastic composite materials reinforced with short fibers of thermoplastic resins are widely used in injection molding applications such as electrical and electronic fields, automobiles, building materials, and general industrial equipment because of their excellent mechanical properties and moldability. However, it may not be applicable to parts that require particularly high strength, such as large molded articles exceeding 1 m 2 and structural members, due to concerns regarding molding restrictions and strength reduction due to welds. For this reason, GMT (Glass-Mat reinforced Thermoplastics) impregnated with glass fiber (GF) mat and resin or SMC (Sheet Molding Compound) material impregnated with short fiber chopped resin are used for these applications. Stamping has been performed. Conventionally, thermosetting resins have been used for GMT and SMC resins, but in recent years, development with thermoplastic resins has been promoted from the viewpoint of improving productivity.

また、炭素繊維とマトリックス樹脂からなる炭素繊維強化プラスチック(CFRP[Carbon Fiber Reinforced Plastic]と言うこともある。)は、機械特性、軽量性、耐腐食性等に優れることから、種々の用途に幅広く展開されている。CFRPの製造方法としては、予め樹脂を含浸させた、いわゆるプリプレグを用いる方法もあるが、成形できるCFRPの形状の範囲をより広くし、成形に要する時間をより短くすることが要求される場合には、例えば、自動車用部品や電子機器部品等のように大量生産することが求められる場合には、実質的に樹脂を含まない炭素繊維基材(乾式の炭素繊維基材)を所定の形状に賦形し、それにマトリックス樹脂を含浸させて所望のCFRPを成形する方法が多く用いられる。   In addition, carbon fiber reinforced plastic (CFRP [Carbon Fiber Reinforced Plastic]) consisting of carbon fiber and matrix resin is excellent in mechanical properties, light weight, corrosion resistance, etc. Has been deployed. As a method for producing CFRP, there is a method using a so-called prepreg impregnated with a resin in advance, but when it is required to widen the range of the shape of CFRP that can be molded and to shorten the time required for molding. For example, when mass production is required, such as automobile parts and electronic equipment parts, a carbon fiber base material (dry carbon fiber base material) substantially free of resin is formed into a predetermined shape. A method of forming a desired CFRP by shaping and impregnating it with a matrix resin is often used.

このような乾式の炭素繊維基材にマトリックス樹脂を含浸させてCFRPを成形する方法において、連続した炭素繊維を用いて形成された基材を用いて成形したCFRPは、機械特性には優れるものの、賦形や成形の段階で連続炭素繊維が動きにくいため、所望の形状への成形性(賦形性)に課題があった。一方、不連続な炭素繊維を用いて形成された基材を用いて成形したCFRPは、炭素繊維が動きやすいため成形性(賦形性)には優れるが、機械特性の低いものしか得られなかった。   In such a method of molding CFRP by impregnating a dry carbon fiber base material with a matrix resin, CFRP formed using a base material formed using continuous carbon fibers is excellent in mechanical properties, Since the continuous carbon fiber is difficult to move at the stage of shaping or molding, there is a problem in moldability (shape shaping) into a desired shape. On the other hand, CFRP molded using a base material formed using discontinuous carbon fibers is excellent in moldability (formability) because carbon fibers are easy to move, but only those having low mechanical properties can be obtained. It was.

これに対して、シート状基材の賦形性、CFRPへの成形性と機械特性を向上させる技術として、例えば、不連続な炭素繊維からなるシート状基材にマトリックス樹脂を含浸させてなる、長さ10mm以上の炭素繊維の割合が炭素繊維全体の60重量%以上であり、シート状基材に含まれる炭素繊維の配向度の平均値が2〜10の範囲にある炭素繊維強化プラスチックが提案されている(例えば、特許文献1参照)。   On the other hand, as a technique for improving the formability of the sheet-like base material, moldability to CFRP and mechanical properties, for example, a sheet-like base material made of discontinuous carbon fibers is impregnated with a matrix resin, Proposed is a carbon fiber reinforced plastic in which the proportion of carbon fibers having a length of 10 mm or more is 60% by weight or more of the total carbon fibers, and the average value of the orientation degree of the carbon fibers contained in the sheet-like substrate is in the range of 2 to 10. (For example, refer to Patent Document 1).

一方、ポリアミド樹脂を用いた繊維強化複合材料の耐熱性等を向上させる技術として、強化繊維、ポリアミド樹脂および銅化合物を含む繊維強化複合材料が提案されている(例えば、特許文献2〜4参照)。   On the other hand, as a technique for improving the heat resistance and the like of a fiber reinforced composite material using a polyamide resin, a fiber reinforced composite material including a reinforced fiber, a polyamide resin, and a copper compound has been proposed (see, for example, Patent Documents 2 to 4). .

国際公開第2012/165076号International Publication No. 2012/165076 特開2014−118426号公報JP 2014-118426 A 特表2013−540884号公報Special table 2013-540884 gazette 特開2014−177117号公報JP 2014-177117 A

特許文献1記載の技術により、成形性(賦形性)と特定方向における機械特性を両立させることができるものの、炭素繊維の配向による成形収縮率の違いから、大型成形品においては、表面外観が低下する課題があった。また、特許文献2〜4記載の技術により、耐熱性を向上させることができるものの、これらの技術は、ランダム配向した炭素繊維基材や織物などの、元来外観不良が発生しにくい繊維強化複合材料を対象としており、炭素繊維の配向による表面外観不良の課題については、全く考慮されていない。   Although the technology described in Patent Document 1 can achieve both formability (shaping property) and mechanical properties in a specific direction, the surface appearance of a large molded product is different from the difference in molding shrinkage due to the orientation of carbon fibers. There was a problem to be reduced. In addition, although the heat resistance can be improved by the techniques described in Patent Documents 2 to 4, these techniques are fiber reinforced composites that are unlikely to cause poor appearance originally such as randomly oriented carbon fiber base materials and fabrics. The target is a material, and the problem of poor surface appearance due to the orientation of carbon fibers is not considered at all.

そこで、本発明の課題は、不連続炭素繊維からなる基材を用いる場合の良好な賦形性、成形性を活かしつつ、少ない炭素繊維量で所望の方向における優れた機械特性を有し、さらに表面外観の良好な炭素繊維強化プラスチックおよびその製造方法を提供することにある。   Therefore, the object of the present invention is to have excellent mechanical properties in a desired direction with a small amount of carbon fiber while taking advantage of good formability and moldability when using a base material composed of discontinuous carbon fibers, An object of the present invention is to provide a carbon fiber reinforced plastic having a good surface appearance and a method for producing the same.

上記課題を解決するために、本発明の炭素繊維強化プラスチックは、(a)ポリアミド樹脂100重量部に対して、(b)炭素繊維を10〜120重量部、(c)ハロゲン化銅および/またはその誘導体を0.001〜5重量部配合してなる炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物から構成される炭素繊維強化プラスチックであって、炭素繊維の重量平均繊維長が20〜100mmであり、炭素繊維の配向度の平均値が2.0〜10であることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the carbon fiber reinforced plastic of the present invention comprises (b) 10 to 120 parts by weight of carbon fiber, (c) copper halide and / or 100 parts by weight of polyamide resin. A carbon fiber reinforced plastic composed of a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition containing 0.001 to 5 parts by weight of the derivative, wherein the carbon fiber has a weight average fiber length of 20 to 100 mm, The average value of the degree of orientation is 2.0 to 10.

本発明により、機械特性、成形性(賦形性)、表面外観(意匠性)等に優れた炭素繊維強化プラスチックを提供することができる。そのため、本発明の炭素繊維強化プラスチックは、自動車部品、電気・電子部品、建築部材、スポーツ用品部品など、機械特性に加えて外観・意匠性が要求される各種用途に好適に用いることができる。   According to the present invention, it is possible to provide a carbon fiber reinforced plastic excellent in mechanical properties, moldability (shapeability), surface appearance (designability) and the like. Therefore, the carbon fiber reinforced plastic of the present invention can be suitably used for various applications that require appearance and design in addition to mechanical properties, such as automobile parts, electrical / electronic parts, building members, and sporting goods parts.

本発明の一実施態様に係る炭素繊維強化プラスチックの製造方法におけるカーディング工程に用いる装置の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the apparatus used for the carding process in the manufacturing method of the carbon fiber reinforced plastic which concerns on one embodiment of this invention. 配向度測定用サンプルの概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the sample for orientation degree measurement. 測定用サンプルをX線CTで撮影した3次元画像データから分割したブロック状の微小領域の概略斜視図およびそれに座標軸を設定した場合の模式図である。FIG. 4 is a schematic perspective view of a block-shaped minute region obtained by dividing a measurement sample from three-dimensional image data obtained by X-ray CT, and a schematic diagram when coordinate axes are set thereto. 設定した座標軸に対して、一つの軸からある角度φの走査線を平行に引いた状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state which pulled the scanning line of the angle (phi) from one axis | shaft in parallel with respect to the set coordinate axis. 微小領域内にある炭素繊維と走査線が交わる部分の平均横切長を求める様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that the average crossing length of the part where the carbon fiber in a micro area | region and a scanning line cross | intersect is calculated | required. 平均横切長を走査線の角度の関数としてプロットしたグラフである。FIG. 6 is a graph plotting average cross length as a function of scan line angle. FIG. 複数の平均横切長を走査線の角度の関数としてプロットする様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that several average crossing length is plotted as a function of the angle of a scanning line. 平均横切長を走査線の角度φの関数でプロットしたグラフにおいて、長径a、短径b、長径の角度φ0を求める様子を示す模式図である。It is a schematic diagram showing how to obtain the major axis a, minor axis b, and major axis angle φ0 in a graph in which the average crossing length is plotted as a function of the scanning line angle φ. 炭素繊維がランダムに配向している場合と完全に一方向に配向している場合の、平均横切長を走査線の角度φの関数でプロットしたグラフである。It is the graph which plotted the average transverse length by the function of the angle (phi) of a scanning line in the case where the carbon fiber is orientated at random, and when it is completely oriented in one direction. X線CT画像全体に対して微小領域を移動する様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that a micro area | region is moved with respect to the whole X-ray CT image. 主配向角と配向度の平均値を測定、算出した一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example which measured and computed the average value of the main orientation angle and orientation degree.

以下に、本発明について、実施の形態とともにより詳細に説明する。   Below, this invention is demonstrated in detail with embodiment.

本発明に係る炭素繊維強化プラスチックは、(a)ポリアミド樹脂、(b)炭素繊維および(c)ハロゲン化銅および/またはその誘導体を配合してなる炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物から構成され、炭素繊維の重量平均繊維長が20〜100mmであり、炭素繊維の配向度の平均値が2.0〜10であることを特徴とする。本発明者らは、炭素繊維の重量平均繊維長が20〜100mmであり、炭素繊維の配向度の平均値が2.0〜10である炭素繊維強化プラスチックにおいて、ハロゲン化銅および/またはその誘導体の配合により、特異的に表面外観が向上することを見出した。   The carbon fiber reinforced plastic according to the present invention is composed of a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition formed by blending (a) polyamide resin, (b) carbon fiber and (c) copper halide and / or a derivative thereof, The weight average fiber length of the carbon fiber is 20 to 100 mm, and the average value of the orientation degree of the carbon fiber is 2.0 to 10. In the carbon fiber reinforced plastic in which the weight average fiber length of the carbon fiber is 20 to 100 mm and the average value of the orientation degree of the carbon fiber is 2.0 to 10, the copper halide and / or its derivative It has been found that the surface appearance is specifically improved by blending of.

本発明に用いる(a)ポリアミド樹脂は、繰り返し構造中にアミド結合を有するものであれば、特に限定されない。(a)ポリアミド樹脂は、例えば、ラクタム類の開環重合、ジアミンとジカルボン酸の重縮合、アミノカルボン酸の重縮合等の方法により得ることができる。ラクタム類としては、例えば、ε−カプロラクタム、エナントラクタム、ω−ラウロラクタム等が挙げられる。ジアミンとしては、例えば、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、トリデカメチレンジアミン、1,9−ノナンジアミン、2−メチル−1,8−オクタンジアミン、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、5−メチルノナメチレンジアミンなどの脂肪族ジアミン、1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン、1,4−ビスアミノメチルシクロヘキサンなどの脂環式ジアミン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、m−キシリレンジアミン、p−キシリレンジアミン等の芳香族ジアミン等が挙げられる。ジカルボン酸としては、例えば、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ダイマー酸、ドデカン二酸、1,1,3−トリデカン二酸などの脂肪族ジカルボン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式ジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸等が挙げられる。アミノカルボン酸としては、例えば、ε−アミノカプロン酸、7−アミノヘプタン酸、8−アミノオクタン酸、9−アミノノナン酸、11−アミノウンデカン酸、12−アミノドデカン酸、13−アミノトリデカン酸等が挙げられる。   (A) Polyamide resin used for this invention will not be specifically limited if it has an amide bond in a repeating structure. (A) The polyamide resin can be obtained by a method such as ring-opening polymerization of lactams, polycondensation of diamine and dicarboxylic acid, polycondensation of aminocarboxylic acid, or the like. Examples of lactams include ε-caprolactam, enantolactam, and ω-laurolactam. Examples of the diamine include tetramethylene diamine, hexamethylene diamine, undecamethylene diamine, dodecamethylene diamine, tridecamethylene diamine, 1,9-nonane diamine, 2-methyl-1,8-octane diamine, 2,2,4. -Aliphatic diamines such as trimethylhexamethylenediamine, 2,4,4-trimethylhexamethylenediamine, 5-methylnonamethylenediamine, alicyclic rings such as 1,3-bisaminomethylcyclohexane, 1,4-bisaminomethylcyclohexane And aromatic diamines such as formula diamine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, m-xylylenediamine, and p-xylylenediamine. Examples of dicarboxylic acids include aliphatic dicarboxylic acids such as adipic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, dimer acid, dodecanedioic acid, 1,1,3-tridecanedioic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, and the like. And aromatic dicarboxylic acids such as alicyclic dicarboxylic acid, terephthalic acid, isophthalic acid and naphthalenedicarboxylic acid. Examples of the aminocarboxylic acid include ε-aminocaproic acid, 7-aminoheptanoic acid, 8-aminooctanoic acid, 9-aminononanoic acid, 11-aminoundecanoic acid, 12-aminododecanoic acid, 13-aminotridecanoic acid, and the like. Can be mentioned.

(a)ポリアミド樹脂の具体的な例としては、例えば、ナイロン6、ナイロン46、ナイロン66、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン6/66コポリマー、ナイロン6/612コポリマー、ナイロンMXD(m−キシリレンジアミン)6、ナイロン9T、ナイロン10T、ナイロン6T/66コポリマー、ナイロン6T/6Iコポリマー、ナイロン6T/M5Tコポリマー、ナイロン6T/12コポリマー、ナイロン66/6T/6Iコポリマー、ナイロン6T/6コポリマーなどが挙げられる。これらを2種以上配合してもよい。これらの中でも、(b)炭素繊維との密着性に優れるナイロン6、ナイロン66、ナイロン610が好ましく、炭素繊維強化プラスチックの強度、剛性および表面外観をより向上させることができる。   (A) Specific examples of the polyamide resin include, for example, nylon 6, nylon 46, nylon 66, nylon 11, nylon 12, nylon 610, nylon 612, nylon 6/66 copolymer, nylon 6/612 copolymer, nylon MXD (M-xylylenediamine) 6, nylon 9T, nylon 10T, nylon 6T / 66 copolymer, nylon 6T / 6I copolymer, nylon 6T / M5T copolymer, nylon 6T / 12 copolymer, nylon 66 / 6T / 6I copolymer, nylon 6T / 6 copolymers and the like. Two or more of these may be blended. Among these, (b) nylon 6, nylon 66, and nylon 610 that are excellent in adhesion to carbon fibers are preferable, and the strength, rigidity, and surface appearance of the carbon fiber reinforced plastic can be further improved.

(a)ポリアミド樹脂の重合度には特に制限はないが、樹脂濃度0.01g/mlの98%濃硫酸溶液中、25℃で測定した相対粘度が1.5〜7.0の範囲のものが好ましい。相対粘度は1.8以上がより好ましく、2.0以上がさらに好ましく、2.1以上がさらに好ましい。一方、相対粘度は6.0以下がより好ましく、5.0以下がさらに好ましく、3.0以下がさらに好ましい。   (A) The degree of polymerization of the polyamide resin is not particularly limited, but the relative viscosity measured at 25 ° C. in a 98% concentrated sulfuric acid solution having a resin concentration of 0.01 g / ml is in the range of 1.5 to 7.0. Is preferred. The relative viscosity is more preferably 1.8 or more, further preferably 2.0 or more, and further preferably 2.1 or more. On the other hand, the relative viscosity is more preferably 6.0 or less, further preferably 5.0 or less, and further preferably 3.0 or less.

本発明に用いる(b)炭素繊維は、特に限定されないが、コストと取り扱い性の観点から、PAN系またはピッチ系の炭素繊維が好ましく用いられる。炭素繊維の繊維径は、5〜15μmが好ましい。   The (b) carbon fiber used in the present invention is not particularly limited, but PAN-based or pitch-based carbon fibers are preferably used from the viewpoint of cost and handleability. The fiber diameter of the carbon fiber is preferably 5 to 15 μm.

(b)炭素繊維の配合量は、(a)ポリアミド樹脂100重量部に対して、10〜120重量部である。炭素繊維の配合量が10重量部未満であると、炭素繊維強化プラスチックの機械特性が低下する。炭素繊維の配合量は50重量部以上が好ましい。一方、炭素繊維の配合量が120重量部を超えると、炭素繊維強化プラスチックの表面外観が著しく低下する。炭素繊維の配合量は100重量部以下が好ましい。   (B) The compounding quantity of carbon fiber is 10-120 weight part with respect to 100 weight part of (a) polyamide resin. When the blending amount of the carbon fiber is less than 10 parts by weight, the mechanical properties of the carbon fiber reinforced plastic deteriorate. As for the compounding quantity of carbon fiber, 50 weight part or more is preferable. On the other hand, when the blending amount of the carbon fiber exceeds 120 parts by weight, the surface appearance of the carbon fiber reinforced plastic is remarkably deteriorated. The amount of carbon fiber is preferably 100 parts by weight or less.

本発明に用いられる炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物は、(c)ハロゲン化銅および/またはその誘導体を配合してなることを特徴とする。前述のとおり、炭素繊維の配向度の平均値が2.0〜10の範囲にある炭素繊維強化プラスチックは、成形性(賦形性)と特定方向における機械特性を両立させることができるものの、炭素繊維の配向による成形収縮率の違いから、大型成形品においては、表面外観が低下する課題があった。これに対して、本発明においては、炭素繊維の重量平均繊維長が20〜100mmであり、炭素繊維の配向度の平均値が2.0〜10である炭素繊維強化プラスチックにおいて、(c)ハロゲン化銅および/またはその誘導体を配合することにより、特異的に表面外観を向上させることができる。   The carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition used in the present invention is characterized by blending (c) copper halide and / or a derivative thereof. As described above, carbon fiber reinforced plastics having an average degree of orientation of carbon fibers in the range of 2.0 to 10 can achieve both formability (formability) and mechanical properties in a specific direction. Due to the difference in molding shrinkage due to fiber orientation, there has been a problem that the surface appearance of a large-sized molded product is lowered. On the other hand, in the present invention, in the carbon fiber reinforced plastic in which the weight average fiber length of the carbon fibers is 20 to 100 mm and the average value of the orientation degree of the carbon fibers is 2.0 to 10, (c) halogen The surface appearance can be specifically improved by blending copper chloride and / or its derivatives.

ハロゲン化銅としては、例えば、ヨウ化銅、臭化銅、塩化銅などが挙げられる。ハロゲン化銅の誘導体としては、例えば、これらのハロゲン化銅と、メルカプトベンズイミダゾールとの錯塩などが挙げられる。これらを2種以上配合してもよい。これらの中でも、ヨウ化銅、メルカプトベンズイミダゾールとヨウ化銅との錯塩が好ましい。   Examples of the copper halide include copper iodide, copper bromide, and copper chloride. Examples of the copper halide derivatives include complex salts of these copper halides with mercaptobenzimidazole. Two or more of these may be blended. Among these, copper iodide, a complex salt of mercaptobenzimidazole and copper iodide is preferable.

(c)ハロゲン化銅および/またはその誘導体の配合量は、(a)ポリアミド樹脂100重量部に対して、0.001〜5重量部である。(c)ハロゲン化銅および/またはその誘導体の配合量が0.001重量部未満であると、表面外観が低下する。(c)ハロゲン化銅および/またはその誘導体の配合量は0.002重量部以上が好ましい。一方、(c)ハロゲン化銅および/またはその誘導体を5重量部を超えて配合しても、表面外観の改善効果の向上は見られなくなる。(c)ハロゲン化銅および/またはその誘導体の配合量は1重量部以下が好ましい。なお、(c)ハロゲン化銅および/またはその誘導体の配合量は、ハロゲン化銅またはその誘導体のいずれか一方のみを配合する場合にはその配合量を指し、ハロゲン化銅およびその誘導体を両方配合する場合には、これらの総量を指す。   (C) The compounding quantity of a copper halide and / or its derivative (s) is 0.001-5 weight part with respect to 100 weight part of (a) polyamide resin. (C) When the blending amount of the copper halide and / or derivative thereof is less than 0.001 part by weight, the surface appearance is deteriorated. (C) The amount of copper halide and / or its derivative is preferably 0.002 parts by weight or more. On the other hand, even if the amount of (c) copper halide and / or its derivative exceeds 5 parts by weight, no improvement in the surface appearance improvement effect is observed. (C) The amount of copper halide and / or its derivative is preferably 1 part by weight or less. (C) The blending amount of copper halide and / or its derivative refers to the blending amount when blending only one of copper halide and its derivative, and blends both copper halide and its derivative. If so, refer to the total amount of these.

本発明の炭素繊維強化プラスチックに含まれる炭素繊維の重量繊維長は、20〜100mmである。炭素繊維の重量平均繊維長が20mm未満であると、炭素繊維強化プラスチックの機械特性が低下する。一方、炭素繊維の重量平均繊維長が100μmを超えると、成形性が低下する。   The weight fiber length of the carbon fiber contained in the carbon fiber reinforced plastic of the present invention is 20 to 100 mm. When the weight average fiber length of the carbon fibers is less than 20 mm, the mechanical properties of the carbon fiber reinforced plastic deteriorate. On the other hand, when the weight average fiber length of the carbon fibers exceeds 100 μm, the moldability is lowered.

ここで、炭素繊維の重量平均繊維長(Lw)は、以下の方法により求めることができる。炭素繊維強化プラスチックから150mm×150mmの板を切り出し、500℃に加熱した電気炉の中で1時間加熱してポリアミド樹脂等の有機物を焼き飛ばす。室温まで冷却してから、残った炭素繊維を少量サンプリングして水中に分散させる。その炭素繊維分散水を少量シャーレに乾固させて、マイクロスコープを用いて50〜100倍に拡大した画像を観察する。観察画像から無作為に選んだ100本の炭素繊維の長さを測定し、その測定値(mm)(小数点2桁が有効数字)を用いて以下の式に基づき計算する。
重量平均繊維長(Lw)=Σ(Wi×Li)/ΣWi
=Σ(πri×Li×ρ×ni×Li)/Σ(πri×Li×ρ×ni)
繊維径ri、および密度ρが一定である場合、上式は簡略化され、以下の式となる。
=Σ(Li×ni)/Σ(Li×ni)
Li:炭素繊維の繊維長
ni:繊維長Liの炭素繊維の本数
Wi:炭素繊維の重量
ri:炭素繊維の繊維径
ρ:炭素繊維の密度。
Here, the weight average fiber length (Lw) of the carbon fiber can be determined by the following method. A 150 mm × 150 mm plate is cut out from the carbon fiber reinforced plastic and heated for 1 hour in an electric furnace heated to 500 ° C. to burn off organic substances such as polyamide resin. After cooling to room temperature, a small amount of the remaining carbon fiber is sampled and dispersed in water. The carbon fiber-dispersed water is dried in a small petri dish, and an image magnified 50 to 100 times is observed using a microscope. The length of 100 carbon fibers randomly selected from the observed image is measured, and the measured value (mm) (2 decimal places are significant figures) is used for calculation based on the following formula.
Weight average fiber length (Lw) = Σ (Wi × Li) / ΣWi
= Σ (πri 2 × Li × ρ × ni × Li) / Σ (πri 2 × Li × ρ × ni)
When the fiber diameter ri and the density ρ are constant, the above expression is simplified and becomes the following expression.
= Σ (Li 2 × ni) / Σ (Li × ni)
Li: Fiber length of carbon fiber ni: Number of carbon fibers of fiber length Li Wi: Weight of carbon fiber ri: Fiber diameter of carbon fiber ρ: Density of carbon fiber.

本発明の炭素繊維強化プラスチックにおいて、炭素繊維の配向度の平均値は、2.0〜10である。炭素繊維の配向度の平均値が2.0未満であると、機械特性の異方性が低下する。一方、炭素繊維の配向度の平均値が10を超えると、成形性および表面外観が低下する。炭素繊維の配向度の平均値は5以下が好ましい。   In the carbon fiber reinforced plastic of the present invention, the average value of the degree of orientation of the carbon fibers is 2.0-10. When the average value of the degree of orientation of the carbon fibers is less than 2.0, the anisotropy of mechanical properties is lowered. On the other hand, if the average value of the degree of orientation of the carbon fibers exceeds 10, the moldability and the surface appearance deteriorate. The average value of the degree of orientation of the carbon fibers is preferably 5 or less.

ここで、炭素繊維の配向度の平均値は、以下の方法により求めることができる。炭素繊維強化プラスチックのシート状基材から、図2に示すような2.58mm×2.58mm×0.35mmのサイズの測定用サンプル11を切り出す。測定用サンプル11を基台12上に載せて、以下のように20×20×10分割したブロック状の領域に分割し(ピッチはブロックの大きさと同じ)、X線CT:ヤマト科学社製 TDM1000−ISを用いて、以下の方法により、配向度の測定、演算を行う。なお、図2におけるサンプル11の配向方向は、カーディングの方向および押出方向と一致している。また、配向度を計算するソフトウエアとして、ラトックシステムエンジニアリング社製TRI−3D VOL R8.0を使用する。
(1)図3に示すように、上記サンプルをX線CTで撮影した3次元画像データ13を微小なブロック状の領域(微小領域)14に分割する(分割数は上述)。ただし、微小領域の大きさは、炭素繊維の大きさとの兼ね合いで適宜調整すればよい。
(2)図3に示すように、上記3次元画像データ13から一つの微小領域14を取り出し、座標軸を設定する。ここでは、わかりやすくするため、X、Y軸の二次元で説明する。
(3)次に、図4に示すように、設定した座標軸に対して、一つの軸からある角度φの走査線15を平行に引く。走査線のピッチは、炭素繊維の大きさとの兼ね合いで適宜調整すればよい。
(4)次に、図5に示すように、微小領域14内にある炭素繊維16と、走査線15が交わる部分の平均長さ(=平均横切長L1)を求める。実際には複数の繊維があるので、走査線15と交わる部分の平均長さを求める。
(5)次に、図6に示すように、平均横切長L1を、走査線15の角度φの関数として、別のグラフにプロットする(図6では、走査線15のある角度φ1についてプロットされている)。
(6)次に、図7に示すように、走査線15の角度φを変更して、上記(4)(5)の操作を繰り返し、原点からの距離を平均横切長として、走査線の角度φの関数でプロットする。図7には、平均横切長L1、平均横切長L2についてプロットした図を示してある。
(7)次に、図8に示すように、平均横切長を走査線の角度φの関数でプロットしたグラフにおいて、長径a、短径b、長径の角度φ0を求める。長径の角度φ0を主配向方向、長径と短径の比a/bを本発明における配向度と定義する。本発明においては、この配向度の平均値を所定の範囲内に調整することになる。なお、炭素繊維が完全にランダムに配向している場合には、上記図8に示したグラフは、図9(A)に示すように真円になる(ランダム配向:a/b=1)。一方、炭素繊維が完全に一方向に配向している場合には、上記図8に示したグラフは、図9(B)に示すように直線になる(完全配向:a/b=∞)。
(8)次に、図10に示すように、微小領域14を移動して、X線CT画像13の全体に対して上記(2)〜(7)の作業を繰り返す。なお、移動の際に、移動前の領域とオーバーラップさせると、良い場合がある。
Here, the average value of the orientation degree of the carbon fiber can be obtained by the following method. A measurement sample 11 having a size of 2.58 mm × 2.58 mm × 0.35 mm as shown in FIG. 2 is cut out from the sheet-like base material of carbon fiber reinforced plastic. The measurement sample 11 is placed on the base 12 and divided into 20 × 20 × 10 block-like regions (the pitch is the same as the block size) as described below. X-ray CT: TDM1000 manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd. Using -IS, the degree of orientation is measured and calculated by the following method. Note that the orientation direction of the sample 11 in FIG. 2 coincides with the carding direction and the extrusion direction. As software for calculating the degree of orientation, TRI-3D VOL R8.0 manufactured by Ratok System Engineering Co., Ltd. is used.
(1) As shown in FIG. 3, the three-dimensional image data 13 obtained by photographing the sample with X-ray CT is divided into minute block-like regions (minute regions) 14 (the number of divisions is as described above). However, the size of the minute region may be appropriately adjusted in consideration of the size of the carbon fiber.
(2) As shown in FIG. 3, one minute area 14 is extracted from the three-dimensional image data 13 and a coordinate axis is set. Here, in order to make it easy to understand, the description will be made in two dimensions of the X and Y axes.
(3) Next, as shown in FIG. 4, with respect to the set coordinate axis, the scanning line 15 with a certain angle φ is drawn in parallel from one axis. The pitch of the scanning lines may be adjusted as appropriate in consideration of the size of the carbon fiber.
(4) Next, as shown in FIG. 5, the average length (= average crossing length L1) of the portion where the carbon fiber 16 in the minute region 14 and the scanning line 15 intersect is obtained. Since there are actually a plurality of fibers, the average length of the portion that intersects the scanning line 15 is obtained.
(5) Next, as shown in FIG. 6, the average transverse length L1 is plotted on another graph as a function of the angle φ of the scanning line 15 (in FIG. 6, plotted for an angle φ1 of the scanning line 15). Have been).
(6) Next, as shown in FIG. 7, the angle φ of the scanning line 15 is changed, and the operations (4) and (5) are repeated, and the distance from the origin is taken as the average transverse length, and the scanning line 15 Plot as a function of angle φ. In FIG. 7, the figure plotted about average crossing length L1 and average crossing length L2 is shown.
(7) Next, as shown in FIG. 8, in the graph in which the average transverse length is plotted as a function of the scanning line angle φ, the major axis a, minor axis b, and major axis angle φ0 are obtained. The major axis angle φ0 is defined as the main orientation direction, and the ratio of a major axis and minor axis a / b is defined as the degree of orientation in the present invention. In the present invention, the average value of the degree of orientation is adjusted within a predetermined range. When the carbon fibers are completely randomly oriented, the graph shown in FIG. 8 becomes a perfect circle as shown in FIG. 9A (random orientation: a / b = 1). On the other hand, when the carbon fibers are perfectly oriented in one direction, the graph shown in FIG. 8 is a straight line as shown in FIG. 9B (complete orientation: a / b = ∞).
(8) Next, as shown in FIG. 10, the microregion 14 is moved, and the operations (2) to (7) are repeated on the entire X-ray CT image 13. When moving, it may be preferable to overlap the area before the movement.

上記の手法により、主配向角、本発明における配向度の平均値を測定、算出した一例(本発明で規定した範囲内)を、図11に例示する。   An example (within the range defined in the present invention) in which the main orientation angle and the average value of the orientation degree in the present invention are measured and calculated by the above method is illustrated in FIG.

炭素繊維の重量平均繊維長および配向度の平均値を前述の範囲に調整する手段としては、例えば、前述の炭素繊維を用いて、後述の製造方法により製造する方法などが挙げられる。   Examples of means for adjusting the average value of the weight average fiber length and the degree of orientation of the carbon fibers to the above ranges include a method of producing the carbon fibers by the production method described later using the above carbon fibers.

本発明の炭素繊維強化プラスチックは、うねり曲線の算術平均高さ(Wa値)が3.0μm以下であることが好ましい。Wa値が3.0μm以下であれば、炭素繊維強化プラスチック表面に目視によって観察されるうねり状凹凸を低減することができ、表面外観・意匠性をより向上させることができる。より好ましくは2.8μm以下、さらに好ましくは2.5μm以下であり、特に好ましくは2.2μm以下である。また、Wa値の下限値は0μmであり特に限定されない。ここでのうねり曲線の算術平均高さ(Wa値)とは、JIS B0601で定義されるものであり、表面粗さ測定装置(ACCRTECH社製)を用いて、評価長さ20mm、試験速度0.6mm/secで、炭素繊維強化プラスチック表面を測定して得られるうねり曲線の算術平均高さ(Wa)である。   The carbon fiber reinforced plastic of the present invention preferably has an arithmetic average height (Wa value) of a waviness curve of 3.0 μm or less. When the Wa value is 3.0 μm or less, waviness-like irregularities visually observed on the surface of the carbon fiber reinforced plastic can be reduced, and the surface appearance and design can be further improved. More preferably, it is 2.8 micrometers or less, More preferably, it is 2.5 micrometers or less, Most preferably, it is 2.2 micrometers or less. The lower limit of the Wa value is 0 μm and is not particularly limited. Here, the arithmetic average height (Wa value) of the undulation curve is defined by JIS B0601, using a surface roughness measuring device (manufactured by ACCRTECH), an evaluation length of 20 mm, a test speed of 0. It is the arithmetic average height (Wa) of the undulation curve obtained by measuring the carbon fiber reinforced plastic surface at 6 mm / sec.

Wa値を3.0μm以下にする手段としては、例えば、前述の(c)ハロゲン化銅および/またはその誘導体を配合することにより、炭素繊維強化プラスチックのうねり凹凸の原因である炭素繊維の分散不良や成形収縮(異方性)を抑制する方法などが挙げられる。   As a means for reducing the Wa value to 3.0 μm or less, for example, by blending the above-mentioned (c) copper halide and / or a derivative thereof, poor dispersion of carbon fibers that cause waviness irregularities of the carbon fiber reinforced plastic And a method for suppressing molding shrinkage (anisotropy).

本発明の炭素繊維強化プラスチックは、表面粗さ(Ra値)が0.3μm以下であることが好ましい。Ra値が0.3μm以下であれば、炭素繊維強化プラスチック表面に目視によって観察される(b)炭素繊維の浮きを低減することができ、表面外観・意匠性をより向上させることができる。より好ましくは0.27μm以下、さらに好ましくは0.25μm以下であり、特に好ましくは0.22μm以下である。また、Ra値の下限値は0μmであり特に限定されない。ここで表面粗さは、表面粗さ測定装置(ACCRTECH社製)を用いて、評価長さ8mm、試験速度0.6mm/secの測定条件で炭素繊維強化プラスチック表面の算術平均粗さ(Ra)値を評価することにより求めることができる。   The carbon fiber reinforced plastic of the present invention preferably has a surface roughness (Ra value) of 0.3 μm or less. If Ra value is 0.3 micrometer or less, the float of carbon fiber observed visually on the carbon fiber reinforced plastic surface can be reduced, and surface appearance and design nature can be improved more. More preferably, it is 0.27 micrometer or less, More preferably, it is 0.25 micrometer or less, Most preferably, it is 0.22 micrometer or less. Moreover, the lower limit of Ra value is 0 micrometer, and is not specifically limited. Here, the surface roughness is an arithmetic average roughness (Ra) of the carbon fiber reinforced plastic surface under the measurement conditions of an evaluation length of 8 mm and a test speed of 0.6 mm / sec using a surface roughness measuring device (manufactured by ACCRTECH). It can be determined by evaluating the value.

本発明の炭素繊維強化プラスチックは、本発明の効果を損なわない範囲で、安定剤、離型剤、紫外線吸収剤、着色剤、難燃剤、難燃助剤、滴下防止剤、滑剤、蛍光増白剤、蓄光顔料、蛍光染料、流動改質剤、耐衝撃性改良剤、結晶核剤、無機または有機の抗菌剤、光触媒系防汚剤、赤外線吸収剤、フォトクロミック剤などの添加剤、炭素繊維以外の充填材、熱硬化性樹脂を配合してもよい。   The carbon fiber reinforced plastic of the present invention is a stabilizer, mold release agent, ultraviolet absorber, colorant, flame retardant, flame retardant aid, anti-dripping agent, lubricant, fluorescent whitening as long as the effects of the present invention are not impaired. Agents, luminous pigments, fluorescent dyes, flow modifiers, impact modifiers, crystal nucleating agents, inorganic or organic antibacterial agents, photocatalytic antifouling agents, infrared absorbers, photochromic agents and other additives, other than carbon fibers These fillers and thermosetting resins may be blended.

安定剤としては、例えば、酸化防止剤、光安定剤などを挙げることができる。これらの安定剤を配合することにより、機械特性、成形性、耐熱性および耐久性をより向上させることができる。   Examples of the stabilizer include an antioxidant and a light stabilizer. By blending these stabilizers, mechanical properties, moldability, heat resistance and durability can be further improved.

離型剤としては、例えば、脂肪酸、脂肪酸金属塩、オキシ脂肪酸、脂肪酸エステル、脂肪族部分鹸化エステル、パラフィン、低分子量ポリオレフィン、脂肪酸アミド、アルキレンビス脂肪酸アミド、脂肪族ケトン、変性シリコーンなどを挙げることができる。これらの離型剤を配合することにより、機械特性、成形性、耐熱性および耐久性をより向上させることができる。   Examples of mold release agents include fatty acids, fatty acid metal salts, oxy fatty acids, fatty acid esters, aliphatic partially saponified esters, paraffins, low molecular weight polyolefins, fatty acid amides, alkylene bis fatty acid amides, aliphatic ketones, modified silicones, and the like. Can do. By blending these release agents, mechanical properties, moldability, heat resistance and durability can be further improved.

難燃剤としては、例えば、臭素系難燃剤、塩素系難燃剤、リン系難燃剤、窒素化合物系難燃剤、シリコーン系難燃剤およびその他の無機系難燃剤などを挙げることができる。難燃性および機械特性をより向上させる観点から、上記難燃剤を2種以上組み合わせることが好ましい。   Examples of the flame retardant include bromine flame retardant, chlorine flame retardant, phosphorus flame retardant, nitrogen compound flame retardant, silicone flame retardant, and other inorganic flame retardants. From the viewpoint of further improving flame retardancy and mechanical properties, it is preferable to combine two or more of the above flame retardants.

(b)炭素繊維以外の充填材としては、特に限定されるものでなく、板状、粉末状、粒状などのいずれの充填材も使用することができる。具体的には、タルク、ゼオライト、セリサイト、マイカ、カオリン、クレー、パイロフィライト、ベントナイトなどの金属珪酸塩、酸化マグネシウム、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化鉄などの金属酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイトなどの炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウムなどの金属硫酸塩、ガラスビーズ、セラミックビーズ、窒化ホウ素、燐酸カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムなどの金属水酸化物、ガラスフレーク、ガラス粉、ガラスバルーン、カーボンブラック、シリカ、黒鉛、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイトなどのスメクタイト系粘土鉱物、バーミキュライト、ハロイサイト、カネマイト、ケニヤイト、燐酸ジルコニウム、燐酸チタニウムなどの各種粘土鉱物、Li型フッ素テニオライト、Na型フッ素テニオライト、Na型四珪素フッ素雲母、Li型四珪素フッ素雲母等の膨潤性雲母などの層状珪酸塩などが挙げられる。これらを2種以上配合してもよい。   (B) It is not specifically limited as fillers other than carbon fiber, Any fillers, such as plate shape, a powder form, and a granular form, can be used. Specifically, metal silicates such as talc, zeolite, sericite, mica, kaolin, clay, pyrophyllite, bentonite, metal oxides such as magnesium oxide, alumina, zirconium oxide, iron oxide, calcium carbonate, magnesium carbonate , Carbonates such as dolomite, metal sulfates such as calcium sulfate and barium sulfate, glass beads, ceramic beads, metal hydroxides such as boron nitride, calcium phosphate, calcium hydroxide, magnesium hydroxide and aluminum hydroxide, glass flakes , Glass powder, glass balloon, carbon black, silica, graphite, montmorillonite, beidellite, nontronite, saponite, hectorite, saconite, etc. And various clay minerals such as zeolite, zirconium phosphate and titanium phosphate, and lamellar silicates such as swellable mica such as Li type fluorine teniolite, Na type fluorine teniolite, Na type tetrasilicon fluorine mica, Li type tetrasilicon fluorine mica, etc. . Two or more of these may be blended.

次に、本発明の炭素繊維強化プラスチックの製造方法について説明する。(b)炭素繊維の重量平均繊維長を20〜100mmにする方法としては、例えば、不連続な炭素繊維が分散したシート状基材を用いる方法や、連続炭素繊維を押出機に投入して切断する方法などが挙げられ、本発明の炭素繊維強化プラスチックの製造方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。
(1)(b)炭素繊維の重量平均繊維長が20〜100mmであり、炭素繊維の配向度の平均値が2.0〜10であるシート状基材を形成した後、該シート状基材に(a)ポリアミド樹脂および(c)ハロゲン化銅および/またはその誘導体を配合してなる樹脂組成物を含浸させる方法。
(2)(a)ポリアミド樹脂および(c)ハロゲン化銅および/またはその誘導体と、連続炭素繊維を押出機に投入して、連続炭素繊維を切断しながら分散させて炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物を得て、該炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物を溶融状態で塊状またはシート状物に押出した後、所定の形状に賦形することにより、炭素繊維の重量平均繊維長を20〜100mm、炭素繊維の配向度の平均値を2.0〜10とする方法。
Next, the manufacturing method of the carbon fiber reinforced plastic of this invention is demonstrated. (B) Examples of a method for setting the weight average fiber length of carbon fibers to 20 to 100 mm include a method using a sheet-like base material in which discontinuous carbon fibers are dispersed, and cutting continuous carbon fibers into an extruder. Examples of the method for producing the carbon fiber reinforced plastic of the present invention include the following methods.
(1) (b) After forming a sheet-like substrate having a carbon fiber weight average fiber length of 20 to 100 mm and an average degree of carbon fiber orientation of 2.0 to 10, the sheet-like substrate. A method of impregnating a resin composition comprising (a) a polyamide resin and (c) a copper halide and / or a derivative thereof.
(2) (a) Polyamide resin and (c) Copper halide and / or derivative thereof and continuous carbon fiber are put into an extruder and dispersed while cutting the continuous carbon fiber, and a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition After obtaining the product and extruding the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition into a lump or sheet in a molten state, the carbon fiber weight average fiber length is 20 to 100 mm by shaping into a predetermined shape, The method which makes the average value of the orientation degree of carbon fiber 2.0-10.

上記(1)の方法において、シート状基材の形成をカーディングにより行うことが好ましい。本発明でいうカーディングとは、不連続な炭素繊維の集合体をくし状のもの等で概略同一方向に力を加えることにより、不連続な炭素繊維の方向を揃えたり、炭素繊維の方向を揃えるとともに炭素繊維を開繊する操作のことをいう。一般的には、針状の突起を表面に多数備えたロールおよび/またはのこぎりの刃状の突起を有するメタリックワイヤを巻きつけたロールを有するカーディング装置を用いて行う。カーディング装置全体の具体例については後述する。かかるカーディングを実施するにあたっては、炭素繊維が折れることを抑制するため、炭素繊維がカーディング装置の中に存在する時間(滞留時間)を短くすることが好ましい。具体的には、カーディング装置のシリンダーロールに巻かれたワイヤー上に存在する炭素繊維をできるだけ短時間で下流のドッファーロールに移行させることが好ましい。従って、かかる移行を促進するためにシリンダーロールの回転数は、例えば300rpm以上といった高い回転数で回転させることが好ましい。また、同様の理由で、ドッファーロールの表面速度は、例えば10m/分以上といった速い速度が好ましい。また、同様に炭素繊維へのダメージを減らし、かつ、シリンダーロールやワーカーロール、ストリッパーロール(後述の具体的構成例参照)等の表面に炭素繊維が押し付けられて沈み込むことを抑制するために、各ロール間のクリアランスを、通常の有機繊維をカーディングする場合と比較してある程度広くすることが好ましい。例えば、シリンダーロールやワーカーロール、ストリッパーロールそれぞれの間のクリアランスを0.5mm以上とすることが好ましく、0.7mm以上とすることがより好ましく、0.9mm以上とすることがさらに好ましい。   In the method (1), it is preferable to form the sheet-like substrate by carding. Carding as used in the present invention refers to discontinuous carbon fiber aggregates by applying a force in approximately the same direction with a comb-like aggregate or the like. It means the operation of aligning and opening carbon fibers. Generally, it is performed using a carding device having a roll having a large number of needle-like protrusions on the surface and / or a roll around which a metallic wire having a saw-like protrusion of a saw is wound. A specific example of the entire carding apparatus will be described later. In carrying out such carding, it is preferable to shorten the time during which the carbon fiber is present in the carding device (residence time) in order to prevent the carbon fiber from being broken. Specifically, it is preferable to transfer the carbon fiber present on the wire wound around the cylinder roll of the carding apparatus to the downstream doffer roll in the shortest possible time. Therefore, in order to promote such a transition, the rotation speed of the cylinder roll is preferably rotated at a high rotation speed such as 300 rpm or more. For the same reason, the surface speed of the doffer roll is preferably a high speed such as 10 m / min or more. Similarly, in order to reduce damage to the carbon fiber, and to suppress the carbon fiber from being depressed and sinking on the surface of a cylinder roll, a worker roll, a stripper roll (refer to a specific configuration example described later), The clearance between the rolls is preferably widened to some extent as compared with the case of carding ordinary organic fibers. For example, the clearance between each of the cylinder roll, worker roll, and stripper roll is preferably 0.5 mm or more, more preferably 0.7 mm or more, and further preferably 0.9 mm or more.

図1は、本発明の一実施態様に係る炭素繊維強化プラスチックの製造方法におけるカーディング工程に用いる装置の一例を示している。図1に示すカーディング装置1は、シリンダーロール2と、その外周面に近接して上流側に設けられたテイクインロール3と、テイクインロール3とは反対側の下流側においてシリンダーロール2の外周面に近接して設けられたドッファーロール4と、テイクインロール3とドッファーロール4との間においてシリンダーロール2の外周面に近接して設けられた複数のワーカーロール5と、ワーカーロールに近接して設けられたストリッパーロール6と、テイクインロール3と近接して設けられたフィードロール7およびベルトコンベアー8とから主として構成されている。   FIG. 1 shows an example of an apparatus used for a carding process in a method for producing a carbon fiber reinforced plastic according to an embodiment of the present invention. A carding apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a cylinder roll 2, a take-in roll 3 provided on the upstream side in the vicinity of the outer peripheral surface, and a cylinder roll 2 on the downstream side opposite to the take-in roll 3. A doffer roll 4 provided close to the outer peripheral surface, a plurality of worker rolls 5 provided close to the outer peripheral surface of the cylinder roll 2 between the take-in roll 3 and the doffer roll 4, and a worker roll Is mainly composed of a stripper roll 6 provided close to the take-in roll 3, a feed roll 7 and a belt conveyor 8 provided close to the take-in roll 3.

ベルトコンベアー8上に、好ましくは長さ20〜100mmの不連続な炭素繊維9の集合体が供給され、不連続な炭素繊維9はフィードロール7の外周面、次いでテイクインロール3の外周面を介してシリンダーロール2の外周面上に導入される。なお、不連続な炭素繊維9の集合体は、長さ20mm以上の炭素繊維の割合が炭素繊維全体の60重量%以上であることが好ましい。この段階までは、不連続な炭素繊維9は綿状の形態になっている。シリンダーロール2の外周面上に導入された綿状の炭素繊維の一部は、各ワーカーロール5の外周面上に巻き付くが、この炭素繊維は各ストリッパーロール6によって剥ぎ取られ再びシリンダーロール2の外周面上に戻される。フィードロール7、テイクインロール3、シリンダーロール2、ワーカーロール5、ストリッパーロール6のそれぞれのロールの外周面上には、多数の針、突起が立った状態で存在しており、上記工程で炭素繊維が針の作用により単繊維状に開繊されると同時に大半の炭素繊維の配向方向が特定の方向、つまり、シリンダーロール2の回転方向に揃えられる。かかる過程を経て開繊され繊維の配向が進められた炭素繊維は、炭素繊維集合体の一形態であるシート状のウエブ10としてドッファーロール4の外周面上に移動する。さらに、ウエブ10を、その幅を所定幅まで狭めながら引き取ることにより、本発明で言う不連続な炭素繊維からなるシート状基材が形成される。このカーディングが、シート状基材に含まれる炭素繊維の配向度の平均値を意図的に2.0〜10の範囲内とするように行われる。   On the belt conveyor 8, an aggregate of discontinuous carbon fibers 9 having a length of preferably 20 to 100 mm is supplied. The discontinuous carbon fibers 9 are disposed on the outer peripheral surface of the feed roll 7 and then on the outer peripheral surface of the take-in roll 3. Through the outer peripheral surface of the cylinder roll 2. In addition, it is preferable that the aggregate of the discontinuous carbon fibers 9 has a ratio of carbon fibers having a length of 20 mm or more of 60% by weight or more of the total carbon fibers. Up to this stage, the discontinuous carbon fibers 9 are in a cotton-like form. A part of the cotton-like carbon fiber introduced on the outer peripheral surface of the cylinder roll 2 is wound around the outer peripheral surface of each worker roll 5, but this carbon fiber is peeled off by each stripper roll 6 and again the cylinder roll 2. It is returned to the outer peripheral surface of. On the outer peripheral surface of each of the feed roll 7, take-in roll 3, cylinder roll 2, worker roll 5, and stripper roll 6, there are many needles and protrusions standing, The fibers are opened into a single fiber shape by the action of the needle, and at the same time, the orientation direction of most of the carbon fibers is aligned with a specific direction, that is, the rotation direction of the cylinder roll 2. The carbon fiber that has been opened through such a process and whose fiber orientation has been advanced moves onto the outer peripheral surface of the doffer roll 4 as a sheet-like web 10 that is one form of the carbon fiber aggregate. Further, by pulling the web 10 while narrowing the width to a predetermined width, a sheet-like base material made of discontinuous carbon fibers referred to in the present invention is formed. This carding is performed so that the average value of the orientation degree of the carbon fibers contained in the sheet-like base material is intentionally within a range of 2.0 to 10.

上記のようなカーディングにおいて、不連続な炭素繊維9の集合体は、炭素繊維のみから構成されていてもよいが、不連続な有機繊維、例えば、熱可塑性樹脂繊維を混合してカーディングを行うこともできる。特に、カーディングする際に熱可塑性樹脂繊維を添加することは、カーディングにおける炭素繊維の破断を抑制することができるため好ましい。炭素繊維は剛直で脆いため、絡まりにくく折れやすい。そのため、炭素繊維だけからなる炭素繊維集合体は、カーディング中に、炭素繊維が切れやすかったり、炭素繊維が脱落しやすいという課題がある。そこで、柔軟で折れにくく、絡みやすい熱可塑性樹脂繊維を含むことにより、炭素繊維が切れにくく、炭素繊維が脱落しにくい炭素繊維集合体を形成することができる。また、前述したように、このような有機繊維、例えば、熱可塑性樹脂繊維を混合してカーディングを行い、カーディング後に、有機繊維の少なくとも一部を溶融させた後、プレスを施すことも好ましい。すなわち、適度に少ない量の有機繊維を混合しておき、炭素繊維の配向度の平均値が前述の所定の範囲内になるように異方性を意図的に持たせて配向した状態で有機繊維の少なくとも一部を溶融させることにより、有機繊維に所定の配向度を有するシート状基材の形態を保持するためのバインダーの役目を担わせ、その状態でプレスを施すことにより、保持された形態に有機繊維を介して適度に固定することも好ましい。   In the carding as described above, the aggregate of discontinuous carbon fibers 9 may be composed of only carbon fibers, but the discontinuous organic fibers, for example, thermoplastic resin fibers are mixed to perform carding. It can also be done. In particular, it is preferable to add a thermoplastic resin fiber when carding, since the breakage of the carbon fiber in the carding can be suppressed. Since carbon fiber is rigid and brittle, it is difficult to be entangled and easily broken. For this reason, a carbon fiber aggregate composed only of carbon fibers has a problem that the carbon fibers are easily cut or the carbon fibers are easily dropped during carding. Therefore, by including thermoplastic resin fibers that are flexible, difficult to break, and easily entangled, it is possible to form a carbon fiber aggregate in which the carbon fibers are hardly cut and the carbon fibers are not easily dropped. Further, as described above, it is also preferable to perform carding by mixing such organic fibers, for example, thermoplastic resin fibers, and after carding, at least a part of the organic fibers is melted and then pressed. . That is, an organic fiber is mixed in a moderately small amount, and is oriented with intentionally having anisotropy so that the average value of the degree of orientation of the carbon fibers is within the above-mentioned predetermined range. By melting at least a part of the organic fiber, the organic fiber has a role of a binder for maintaining the form of the sheet-like base material having a predetermined degree of orientation, and is held by being pressed in that state. It is also preferable to fix it moderately via organic fibers.

カーディングにより形成されたシート状基材に、300本/cm以下のニードルパンチを施すことが好ましい。不連続な炭素繊維のシート状基材にニードルパンチを施すことにより、樹脂の含浸性を向上させることができる。本発明においては、不連続な炭素繊維の配向に意図的に所定範囲の異方性を持たせることとしているので、ニードルパンチを300本/cm以下とすることにより、所定範囲に調整された異方性を維持しながら、適度に樹脂含浸性を向上させることができる。 It is preferable to apply a needle punch of 300 pieces / cm 2 or less to the sheet-like substrate formed by carding. By impregnating a discontinuous carbon fiber sheet-like base material with a needle punch, the impregnation property of the resin can be improved. In the present invention, since the discontinuous carbon fiber orientation is intentionally given a predetermined range of anisotropy, the needle punch is adjusted to a predetermined range by setting it to 300 needles / cm 2 or less. While maintaining the anisotropy, the resin impregnation property can be appropriately improved.

炭素繊維シート状基材に、マトリックス樹脂を含浸する方法としては、特に限定されず、例えば、マトリックス樹脂をフィルムや不織布等のシートとし、かかるシートと炭素繊維シート状基材とを積層してからマトリックス樹脂を溶融し、必要に応じて加圧して含浸する方法が挙げられる。かかる方法によりシート状基材を製造する装置としては、例えば、ダブルベルトプレス機や間欠プレス機等が挙げられる。また、炭素繊維シート状基材にマトリックス樹脂を含浸させてプリプレグやセミプレグにした後にオートクレーブ中で加圧しながら加熱・固化させる成形方法、生産性の高いResin Transfer Molding(RTM)、Resin film Infusinon(RFI)、Reaction Injection Molding(RIM)、真空圧成形法等の注入成形方法などが挙げられる。これらの中でも、成形コストの面から、RTMと真空圧成形法が好ましく用いられる。RTMとしては、例えば、雄型および雌型により形成したキャビティ中にマトリックス樹脂を加圧して注入する方法が挙げられ、キャビティを減圧して樹脂注入することが好ましい。また、真空圧成形法としては、例えば、雄型または雌型のいずれか一方とフィルム等のバッグ材(例えば、ナイロンフィルムやシリコンラバー等)により形成したキャビティを減圧し、大気圧との差圧によりマトリックス樹脂を注入する方法が挙げられ、キャビティ内のプリフォームに樹脂拡散媒体(メディア)を配置して樹脂含浸を促進し、成形後に複合材料からメディアを分離することが好ましい。   The method for impregnating the carbon fiber sheet-shaped substrate with the matrix resin is not particularly limited. For example, the matrix resin is used as a sheet such as a film or a nonwoven fabric, and the sheet and the carbon fiber sheet-shaped substrate are laminated. A method of melting the matrix resin and impregnating it by applying pressure as necessary is mentioned. Examples of the apparatus for producing a sheet-like substrate by such a method include a double belt press machine and an intermittent press machine. In addition, a carbon fiber sheet-like base material is impregnated with a matrix resin to form a prepreg or semi-preg, and then heated and solidified while being pressurized in an autoclave, highly productive Resin Transfer Molding (RTM), Resin film Infusion (RFI) ), Reaction Injection Molding (RIM), injection molding methods such as vacuum pressure molding, and the like. Among these, RTM and vacuum pressure molding are preferably used from the viewpoint of molding cost. Examples of the RTM include a method in which a matrix resin is pressurized and injected into a cavity formed by a male mold and a female mold, and it is preferable that the cavity is decompressed and the resin is injected. In addition, as a vacuum pressure forming method, for example, a cavity formed by either a male mold or a female mold and a bag material such as a film (for example, nylon film or silicon rubber) is decompressed, and the pressure difference from the atmospheric pressure is achieved. A method of injecting a matrix resin is preferable, and it is preferable to dispose the resin diffusion medium (media) in the preform in the cavity to promote resin impregnation and to separate the media from the composite material after molding.

また、前記(2)の方法において、所定の形状に賦形する方法としては、塊状またはシート状物を溶融状態で賦形用金型にチャージし、型締めにより所定の形状に賦形する方法が挙げられる。   In the method (2), as a method for shaping into a predetermined shape, a lump or sheet is charged into a shaping mold in a molten state and shaped into a predetermined shape by clamping. Is mentioned.

本発明の炭素繊維強化プラスチックは、自動車部品、電気・電子部品、建築部材、スポーツ用品部品、各種容器、日用品、生活雑貨および衛生用品など各種用途に利用することができる。   The carbon fiber reinforced plastic of the present invention can be used for various applications such as automobile parts, electrical / electronic parts, building members, sporting goods parts, various containers, daily necessities, household goods and sanitary goods.

本発明をさらに具体的に説明するために、以下、実施例および比較例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   In order to describe the present invention more specifically, examples and comparative examples will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

使用原料としては下記のものを使用した。
(a)ポリアミド樹脂
ナイロン6樹脂“アミラン”(登録商標)CM1001(東レ株式会社製)
(b)炭素繊維
PAN系の炭素繊維“トレカ”(登録商標)T700S(密度1.8、直径7μm、フィラメント数12000本、東レ株式会社製)
(c)ハロゲン化銅またはその誘導体
・ヨウ化銅:CuI(試薬)
・銅錯体:2−メルカプトベンズイミダゾールとヨウ化銅の塩(試薬)
(d)その他添加剤
・助剤:ヨウ化カリウム:KI(試薬)
・耐熱安定剤:“アデカスタブ”AO80、PEP36(株式会社アデカ製)。
The following materials were used.
(A) Polyamide resin Nylon 6 resin “Amilan” (registered trademark) CM1001 (manufactured by Toray Industries, Inc.)
(B) Carbon fiber PAN-based carbon fiber “Torayca” (registered trademark) T700S (density 1.8, diameter 7 μm, number of filaments 12,000, manufactured by Toray Industries, Inc.)
(C) Copper halide or derivative thereof, copper iodide: CuI (reagent)
Copper complex: 2-mercaptobenzimidazole and copper iodide salt (reagent)
(D) Other additives / auxiliaries: Potassium iodide: KI (reagent)
Heat resistance stabilizer: “ADK STAB” AO80, PEP36 (manufactured by Adeka Corporation).

(製造例1)炭素繊維シート状基材B1の作製
炭素繊維を50mmに切断した後、開綿機に投入して開繊された炭素繊維を得た。この開繊された炭素繊維を再度開綿機に投入し、炭素繊維束がほとんど存在しない、綿状の炭素繊維を得た。この綿状の炭素繊維を、直径600mmのシリンダーロールを有する図1に示す構造を有するカーディング装置に投入し、炭素繊維からなるシート状のウエブを形成した。このときのシリンダーロールの回転数は350rpm、ドッファーロールの速度は15m/分であった。このカーディング工程において、炭素繊維の脱落やカーディング装置のロールへの巻き付きは発生しなかった。クロスラッパーにてこのウエブを積層した後、50本/cmのニードルパンチを施し、炭素繊維不織布(炭素繊維シート状基材B1)を得た。
(Production Example 1) Production of carbon fiber sheet-like base material B1 After carbon fibers were cut to 50 mm, they were put into a cotton opening machine to obtain opened carbon fibers. The opened carbon fiber was again put into a cotton opening machine to obtain a cotton-like carbon fiber having almost no carbon fiber bundle. This cotton-like carbon fiber was put into a carding apparatus having a structure shown in FIG. 1 having a cylinder roll having a diameter of 600 mm to form a sheet-like web made of carbon fiber. The rotation speed of the cylinder roll at this time was 350 rpm, and the speed of the doffer roll was 15 m / min. In this carding process, the carbon fiber was not dropped off or wound around the roll of the carding apparatus. After laminating this web with a cross wrapper, a needle punch of 50 / cm 2 was applied to obtain a carbon fiber nonwoven fabric (carbon fiber sheet-like substrate B1).

(製造例2)炭素繊維シート状基材B2の作製
カーディングの際に炭素繊維にナイロン6不連続繊維(単繊維繊度1.7dtex、カット長51mm、捲縮数12個/25mm、捲縮率15%)を質量比で90:10(炭素繊維:ナイロン6繊維)の割合で混合してB1と同じ方法で炭素繊維/ナイロン6混合不織布(炭素繊維シート状基材B2)を作製した。このときのクロスラッパーの振り幅は1.2m、不織布の巻き取り速度は1m/分であった。また、不織布を巻き取る前に280℃の熱風を不織布の両面から吹き当てた後、冷却水を内部に流した冷却ロールで挟んでナイロン6不連続繊維を溶融・固化させた。
(Production Example 2) Production of carbon fiber sheet-like base material B2 Nylon 6 discontinuous fibers (single fiber fineness 1.7 dtex, cut length 51 mm, crimp number 12/25 mm, crimp rate when carding) 15%) was mixed at a mass ratio of 90:10 (carbon fiber: nylon 6 fiber) to prepare a carbon fiber / nylon 6 mixed nonwoven fabric (carbon fiber sheet-like substrate B2) by the same method as B1. The swing width of the cross wrapper at this time was 1.2 m, and the winding speed of the nonwoven fabric was 1 m / min. Further, before winding the nonwoven fabric, hot air at 280 ° C. was blown from both sides of the nonwoven fabric, and then the nylon 6 discontinuous fibers were melted and solidified by being sandwiched between cooling rolls in which cooling water was flowed.

(製造例3)炭素繊維シート状基材B3の作製
ニードルパンチの本数を500本/cmとした以外は製造例1と同じ方法で炭素繊維不織布(炭素繊維シート状基材B3)を得た。
(Production Example 3) Production of carbon fiber sheet-like base material B3 A carbon fiber nonwoven fabric (carbon fiber sheet-like base material B3) was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that the number of needle punches was 500 / cm 2 . .

(製造例4)炭素繊維シート状基材B4の作製
ウエブ中の炭素繊維の配向を強化するため、カーディングの際のシリンダーロールの回転数を550rpmとし、また、シリンダーロールとワーカーロールの間隔を実施例1の場合の1/2とし、さらに、炭素繊維の投入量を1/2、不織布の巻き取り速度を0.5m/分として炭素繊維不織布(炭素繊維シート状基材B4)を作製した。
(Production Example 4) Production of carbon fiber sheet-like base material B4 In order to reinforce the orientation of carbon fibers in the web, the rotation speed of the cylinder roll during carding is set to 550 rpm, and the interval between the cylinder roll and the worker roll is set to A carbon fiber nonwoven fabric (carbon fiber sheet-like base material B4) was produced by setting the amount to 1/2 in the case of Example 1, and further setting the input amount of carbon fiber to 1/2 and the winding speed of the nonwoven fabric to 0.5 m / min. .

(製造例5)
(a)ポリアミド樹脂、(c)ハロゲン化銅またはその誘導体および(d)その他添加剤を表1記載の配合処方(A1〜A5)に予備ブレンドした後、250℃に昇温した1軸押出機で溶融混錬し、フイルムダイから膜状に押出し、肉厚100μmの樹脂フィルムA1〜A5を得た。
(Production Example 5)
(A) Polyamide resin, (c) Copper halide or derivative thereof and (d) Other additives are pre-blended into the compounding recipes (A1 to A5) shown in Table 1, and then the temperature is increased to 250 ° C. Was melt-kneaded and extruded into a film form from a film die to obtain resin films A1 to A5 having a thickness of 100 μm.

Figure 2016079337
Figure 2016079337

各実施例および比較例における特性評価は以下の方法により行った。   Characteristic evaluation in each example and comparative example was performed by the following method.

(1)炭素繊維の重量平均繊維長
炭素繊維強化プラスチックから150mm×150mmの板を切り出し、500℃に加熱した電気炉の中で1時間加熱してポリアミド樹脂等の有機物を焼き飛ばした。室温まで冷却してから、残った炭素繊維を少量サンプリングして水中に分散させた。その炭素繊維分散水を少量シャーレに乾固させて、マイクロスコープを用いて50〜100倍に拡大した画像を観察した。観察画像から無作為に選んだ100本の炭素繊維の長さを測定し、その測定値(mm)(小数点2桁が有効数字)を用いて以下の式に基づき計算した。
重量平均繊維長(Lw)=Σ(Li×ni)/Σ(Li×ni)
Li:炭素繊維の繊維長
ni:繊維長Liの炭素繊維の本数。
(1) Weight average fiber length of carbon fiber A 150 mm × 150 mm plate was cut out from carbon fiber reinforced plastic and heated in an electric furnace heated to 500 ° C. for 1 hour to burn off organic substances such as polyamide resin. After cooling to room temperature, a small amount of the remaining carbon fiber was sampled and dispersed in water. The carbon fiber-dispersed water was dried in a small petri dish, and an image magnified 50 to 100 times using a microscope was observed. The lengths of 100 carbon fibers randomly selected from the observed image were measured, and the measured values (mm) (2 decimal places were significant figures) were used for calculation based on the following formula.
Weight average fiber length (Lw) = Σ (Li 2 × ni) / Σ (Li × ni)
Li: Fiber length of carbon fiber ni: Number of carbon fibers of fiber length Li.

(2)炭素繊維の配向度の平均値
炭素繊維強化プラスチックのシート状基材から、図2に示す2.58mm×2.58mm×0.35mmのサイズの測定用サンプル11を切り出した。測定用サンプル11を基台12上に載せて、以下のように20×20×10分割したブロック状の領域に分割し(ピッチはブロックの大きさと同じ)、X線CT:ヤマト科学社製 TDM1000−ISを用いて、以下の方法により、配向度の測定、演算を行った。なお、図2におけるサンプル11の配向方向は、カーディングの方向および押出方向と一致している。また、配向度を計算するソフトウエアとして、ラトックシステムエンジニアリング社製TRI−3D VOL R8.0を使用した。
(2) Average value of orientation degree of carbon fiber Measurement sample 11 having a size of 2.58 mm × 2.58 mm × 0.35 mm shown in FIG. 2 was cut out from a carbon fiber reinforced plastic sheet-like substrate. The measurement sample 11 is placed on the base 12 and divided into 20 × 20 × 10 block-like regions (the pitch is the same as the block size) as described below. X-ray CT: TDM1000 manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd. Using -IS, the degree of orientation was measured and calculated by the following method. Note that the orientation direction of the sample 11 in FIG. 2 coincides with the carding direction and the extrusion direction. Further, TRI-3D VOL R8.0 manufactured by Ratoku System Engineering Co., Ltd. was used as software for calculating the degree of orientation.

(3)曲げ強度・曲げ弾性率
炭素繊維強化プラスチックから、実施例1〜6および比較例1〜4は配向方向(カーディングの方向)に、実施例7〜9および比較例5は配向方向(押出吐出方向)にサンプルを切り出し、ISO178に従い、23℃で曲げ強度および曲げ弾性率を評価した。
(3) Flexural strength and flexural modulus From carbon fiber reinforced plastics, Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4 are in the orientation direction (carding direction), Examples 7 to 9 and Comparative Example 5 are orientation directions ( Samples were cut out in the extrusion discharge direction), and bending strength and bending elastic modulus were evaluated at 23 ° C. according to ISO178.

(4)表面外観
表面粗さ測定装置(ACCRTECH社製)を用いて、評価長さ20mm、試験速度0.6mm/secで炭素繊維強化プラスチック表面を観察し、JIS B0601で定義されるうねり曲線の算術平均高さ(Wa値)を測定した。また、表面粗さ測定装置(ACCRTECH社製)を用いて、評価長さ8mm、試験速度0.6mm/secの測定条件で炭素繊維強化プラスチック表面を観察し、算術平均粗さ(Ra)値を測定した。
(4) Surface appearance Using a surface roughness measuring device (manufactured by ACCRTECH), the surface of the carbon fiber reinforced plastic was observed at an evaluation length of 20 mm and a test speed of 0.6 mm / sec, and the waviness curve defined by JIS B0601 The arithmetic average height (Wa value) was measured. Also, using a surface roughness measuring device (manufactured by ACCRTECH), the carbon fiber reinforced plastic surface was observed under the measurement conditions of an evaluation length of 8 mm and a test speed of 0.6 mm / sec, and the arithmetic average roughness (Ra) value was determined. It was measured.

[実施例1〜6、比較例1〜4]
製造例5により得られた表2に記載の樹脂フィルムと、炭素繊維シート状基材を積層して、上下260℃に昇温した熱板に挟み、3MPaで10分間プレスした後、常温まで冷却し、250mm×250mm×肉厚2mmtの炭素繊維強化プラスチックを作製した。上述の条件で各種特性評価を行った結果を表2に示す。
[Examples 1-6, Comparative Examples 1-4]
The resin film shown in Table 2 obtained in Production Example 5 and a carbon fiber sheet-like substrate were laminated, sandwiched between hot plates heated up and down to 260 ° C., pressed at 3 MPa for 10 minutes, and then cooled to room temperature. Thus, a carbon fiber reinforced plastic having a size of 250 mm × 250 mm × wall thickness 2 mmt was produced. Table 2 shows the results of various characteristic evaluations under the above conditions.

Figure 2016079337
Figure 2016079337

実施例1〜6、比較例1より、(a)ポリアミド樹脂、(b)炭素繊維に(c)ハロゲン化銅および/またはその誘導体を併用することで、機械特性を低下させることなく、表面粗さ、表面うねりが改善でき、金属並の機械特性と外観・意匠性を両立する炭素繊維強化プラスチックを得ることができることがわかる。比較例2のように炭素繊維配向度が低いと、機械特性が低下する。一方、比較例3のように炭素繊維配向度が高いと、外観・意匠性が低下する。比較例4のように銅系化合物以外の耐熱安定剤では、外観・意匠性の改善は見られない。   From Examples 1 to 6 and Comparative Example 1, (a) polyamide resin, (b) carbon fiber and (c) copper halide and / or a derivative thereof are used in combination to reduce surface roughness without deteriorating mechanical properties. It can be seen that the surface waviness can be improved, and a carbon fiber reinforced plastic having both mechanical properties comparable to metals and appearance / design can be obtained. If the degree of carbon fiber orientation is low as in Comparative Example 2, the mechanical properties deteriorate. On the other hand, when the degree of carbon fiber orientation is high as in Comparative Example 3, the appearance and design properties deteriorate. With the heat-resistant stabilizer other than the copper-based compound as in Comparative Example 4, the appearance and design properties are not improved.

[実施例7〜9、比較例5]
シリンダー温度260℃、スクリュー回転数150rpmに設定した2軸押出機(日本製鋼所製TEX30α)の主フィーダーより、表3記載の樹脂処方として表1記載の配合処方(A1〜A5)に予備ブレンドしたものを投入し、連続炭素繊維をサイドフィーダー孔より溶融樹脂中に供給した。押出機ダイより幅200mm、厚み3mmのシート形状で吐出し、続けて上下260℃に昇温した熱板に挟み、3MPaで10分間プレスした後、常温まで冷却し、250mm×250mm×肉厚2mmtの炭素繊維強化プラスチックを作製した。上述の条件で各種特性評価を行った結果を表3に示す。
[Examples 7 to 9, Comparative Example 5]
From the main feeder of a twin-screw extruder (TEX30α manufactured by Nippon Steel Works) set to a cylinder temperature of 260 ° C. and a screw rotation speed of 150 rpm, pre-blended to the compounding formulations (A1 to A5) described in Table 1 as a resin formulation described in Table 3. A continuous carbon fiber was fed into the molten resin from the side feeder holes. It is discharged from an extruder die in a sheet shape with a width of 200 mm and a thickness of 3 mm, sandwiched between hot plates heated up and down to 260 ° C., pressed at 3 MPa for 10 minutes, cooled to room temperature, 250 mm × 250 mm × wall thickness 2 mmt A carbon fiber reinforced plastic was prepared. Table 3 shows the results of various characteristic evaluations under the above conditions.

Figure 2016079337
Figure 2016079337

本発明に係る炭素繊維強化プラスチックは、自動車部品、電気・電子部品、建築部材、スポーツ用品部品、各種容器、日用品、生活雑貨および衛生用品など各種用途に利用することができる。   The carbon fiber reinforced plastic according to the present invention can be used in various applications such as automobile parts, electrical / electronic parts, building members, sporting goods parts, various containers, daily necessities, household goods and sanitary goods.

1 カーディング装置
2 シリンダーロール
3 テイクインロール
4 ドッファーロール
5 ワーカーロール
6 ストリッパーロール
7 フィードロール
8 ベルトコンベアー
9 不連続な炭素繊維
10 シート状のウエブ
11 測定用サンプル
12 基台
13 3次元画像データ
14 微小領域
15 走査線
16 炭素繊維
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Carding apparatus 2 Cylinder roll 3 Take-in roll 4 Doffer roll 5 Worker roll 6 Stripper roll 7 Feed roll 8 Belt conveyor 9 Discontinuous carbon fiber 10 Sheet-like web 11 Measurement sample 12 Base 13 Three-dimensional image data 14 Micro area 15 Scan line 16 Carbon fiber

Claims (7)

(a)ポリアミド樹脂100重量部に対して、(b)炭素繊維を10〜120重量部、(c)ハロゲン化銅および/またはその誘導体を0.001〜5重量部配合してなる炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物から構成される炭素繊維強化プラスチックであって、炭素繊維の重量平均繊維長が20〜100mmであり、炭素繊維の配向度の平均値が2.0〜10である炭素繊維強化プラスチック。 (A) Carbon fiber reinforcement obtained by blending 10 to 120 parts by weight of carbon fiber and (c) 0.001 to 5 parts by weight of copper halide and / or its derivative with respect to 100 parts by weight of polyamide resin A carbon fiber reinforced plastic composed of a thermoplastic resin composition, wherein the weight average fiber length of the carbon fibers is 20 to 100 mm, and the average value of the orientation degree of the carbon fibers is 2.0 to 10 plastic. 前記(c)ハロゲン化銅および/またはその誘導体が、ヨウ化銅、および/または、メルカプトベンズイミダゾールとヨウ化銅の錯体を含む請求項1に記載の炭素繊維強化プラスチック。 The carbon fiber reinforced plastic according to claim 1, wherein the (c) copper halide and / or a derivative thereof includes copper iodide and / or a complex of mercaptobenzimidazole and copper iodide. (b)炭素繊維の重量平均繊維長が20〜100mmであり、炭素繊維の配向度の平均値が2.0〜10であるシート状基材を形成した後、該シート状基材に(a)ポリアミド樹脂および(c)ハロゲン化銅および/またはその誘導体を配合してなる樹脂組成物を含浸させる請求項1または2に記載の炭素繊維強化プラスチックの製造方法。 (B) After forming a sheet-like substrate having a carbon fiber weight average fiber length of 20 to 100 mm and an average degree of carbon fiber orientation of 2.0 to 10, the sheet-like substrate is subjected to (a The method for producing a carbon fiber reinforced plastic according to claim 1 or 2, wherein a resin composition comprising (a) a polyamide resin and (c) a copper halide and / or a derivative thereof is impregnated. 前記シート状基材の形成をカーディングにより行う請求項3に記載の炭素繊維強化プラスチックの製造方法。 The manufacturing method of the carbon fiber reinforced plastics of Claim 3 which forms the said sheet-like base material by carding. 前記カーディングにより形成されたシート状基材に、300本/cm以下のニードルパンチを施す請求項3または4に記載の炭素繊維強化プラスチックの製造方法。 The manufacturing method of the carbon fiber reinforced plastics of Claim 3 or 4 which gives a needle punch of 300 pieces / cm < 2 > or less to the sheet-like base material formed by the said carding. 前記カーディングによりシート状基材を形成するに際し、不連続な炭素繊維に不連続な有機繊維を混合してカーディングを行い、カーディング後に、前記有機繊維の少なくとも一部を溶融させた後、プレスを施す請求項3〜5のいずれかに記載の炭素繊維強化プラスチックの製造方法。 When forming a sheet-like substrate by the carding, by performing a carding by mixing discontinuous carbon fibers and discontinuous organic fibers, after carding, after melting at least a part of the organic fibers, The manufacturing method of the carbon fiber reinforced plastic in any one of Claims 3-5 which gives a press. 前記(a)ポリアミド樹脂および(c)ハロゲン化銅および/またはその誘導体と、連続炭素繊維を押出機に投入して、連続炭素繊維を切断しながら分散させて炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物を得て、該炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物を溶融状態で塊状またはシート状物に押出した後、所定の形状に賦形することにより、炭素繊維の重量平均繊維長を20〜100mm、炭素繊維の配向度の平均値を2.0〜10とする請求項1または2に記載の炭素繊維強化プラスチックの製造方法。 The (a) polyamide resin and (c) copper halide and / or derivative thereof and continuous carbon fiber are put into an extruder and dispersed while cutting the continuous carbon fiber to obtain a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition. The carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition is extruded into a lump or sheet in a molten state, and then shaped into a predetermined shape, whereby the weight average fiber length of the carbon fibers is 20 to 100 mm, and the carbon fibers The manufacturing method of the carbon fiber reinforced plastics of Claim 1 or 2 which makes the average value of degree of orientation of 2.0-10.
JP2014214229A 2014-10-21 2014-10-21 Carbon fiber-reinforced plastic and method for producing the same Pending JP2016079337A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014214229A JP2016079337A (en) 2014-10-21 2014-10-21 Carbon fiber-reinforced plastic and method for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014214229A JP2016079337A (en) 2014-10-21 2014-10-21 Carbon fiber-reinforced plastic and method for producing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016079337A true JP2016079337A (en) 2016-05-16

Family

ID=55955867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014214229A Pending JP2016079337A (en) 2014-10-21 2014-10-21 Carbon fiber-reinforced plastic and method for producing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2016079337A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018088471A1 (en) * 2016-11-11 2018-05-17 株式会社イハラ合成 Carbon fiber reinforced plastics extruded material and method for manufacturing same
WO2018092686A1 (en) 2016-11-15 2018-05-24 東レ株式会社 Polyamide resin composition and molded article containing same
JP2018131572A (en) * 2017-02-17 2018-08-23 三菱ケミカル株式会社 Method for producing carbon fiber/polyamide resin composite prepreg, and carbon fiber/polyamide resin composite material
WO2019189314A1 (en) * 2018-03-27 2019-10-03 三菱ケミカル株式会社 Composite material molded article and method for manufacturing same
JP2019173274A (en) * 2018-03-26 2019-10-10 日鉄ケミカル&マテリアル株式会社 Frp lattice member having projection
JP2020029021A (en) * 2018-08-22 2020-02-27 三菱製紙株式会社 Carbon fiber unwoven fabric composite
JP7303354B2 (en) 2018-03-26 2023-07-04 日鉄ケミカル&マテリアル株式会社 Manufacturing method of FRP lattice material with projections
KR20230111011A (en) * 2022-01-17 2023-07-25 도레이첨단소재 주식회사 Cfrp foam-core sandwich structure and manufacturing method thereof

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018088471A1 (en) * 2016-11-11 2018-05-17 株式会社イハラ合成 Carbon fiber reinforced plastics extruded material and method for manufacturing same
JPWO2018088471A1 (en) * 2016-11-11 2018-11-08 株式会社イハラ合成 Carbon fiber reinforced resin extruded material and method for producing the same
US11136447B2 (en) 2016-11-15 2021-10-05 Toray Industries, Inc. Polyamide resin composition and molded article containing same
WO2018092686A1 (en) 2016-11-15 2018-05-24 東レ株式会社 Polyamide resin composition and molded article containing same
JP7003417B2 (en) 2017-02-17 2022-02-04 三菱ケミカル株式会社 Method for manufacturing carbon fiber polyamide resin composite prepreg, and carbon fiber polyamide resin composite material
JP2018131572A (en) * 2017-02-17 2018-08-23 三菱ケミカル株式会社 Method for producing carbon fiber/polyamide resin composite prepreg, and carbon fiber/polyamide resin composite material
JP2019173274A (en) * 2018-03-26 2019-10-10 日鉄ケミカル&マテリアル株式会社 Frp lattice member having projection
JP7149090B2 (en) 2018-03-26 2022-10-06 日鉄ケミカル&マテリアル株式会社 FRP lattice material with protrusions
JP7303354B2 (en) 2018-03-26 2023-07-04 日鉄ケミカル&マテリアル株式会社 Manufacturing method of FRP lattice material with projections
JPWO2019189314A1 (en) * 2018-03-27 2020-04-30 三菱ケミカル株式会社 Composite material molded product and method for producing the same
WO2019189314A1 (en) * 2018-03-27 2019-10-03 三菱ケミカル株式会社 Composite material molded article and method for manufacturing same
JP2020029021A (en) * 2018-08-22 2020-02-27 三菱製紙株式会社 Carbon fiber unwoven fabric composite
JP7019534B2 (en) 2018-08-22 2022-02-15 三菱製紙株式会社 Carbon fiber non-woven fabric complex
KR20230111011A (en) * 2022-01-17 2023-07-25 도레이첨단소재 주식회사 Cfrp foam-core sandwich structure and manufacturing method thereof
KR102584110B1 (en) * 2022-01-17 2023-09-27 도레이첨단소재 주식회사 Cfrp foam-core sandwich structure and manufacturing method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2016079337A (en) Carbon fiber-reinforced plastic and method for producing the same
Zhang et al. Fused deposition modeling 3D printing of polyamide-based composites and its applications
CN108602246B (en) Method for manufacturing three-dimensional structure
JP5551386B2 (en) Fiber / resin composite sheet and FRP molded body
JP6075094B2 (en) Method for producing molded product having rib structure
JP6507203B2 (en) METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING MOLDED ARTICLE
TWI649356B (en) Long fiber reinforced polyamine
KR20160042766A (en) Reinforced polyamide moulding compositions and injection mouldings produced therefrom
JP5900663B2 (en) Fiber reinforced resin laminate
JP7262479B2 (en) additive manufacturing composition
JP5694610B2 (en) Molding material, molded body thereof, and method for producing the molded body
JP2013203941A (en) Carbon fiber prepreg, carbon fiber prepreg tape, carbon fiber-reinforced composite material and automobile part that uses the carbon fiber-reinforced composite material
JP2012131918A (en) Resin composition for abrasion-resistant molding
WO2019208741A1 (en) Polyamide material for 3d printers
JP2015140353A (en) Fiber-reinforced thermoplastic resin composition, method for producing the same, and method for producing fiber-reinforced thermoplastic resin molding
JP2017105865A (en) Sheet-like molded article and manufacturing method therefor
JP5972721B2 (en) Thermoplastic resin composition
JP2009242616A (en) Resin injection-molded article and its molding method
JP2011201991A (en) Polyamide resin composition for gas injection
CN106750898A (en) A kind of High impact resistance nanometer composite material
EP3722089A1 (en) Composite laminate and method for producing same
JP2011062880A (en) Sandwich molding
JP2013528245A (en) Creep-resistant composite structures and methods for their production
WO2020250509A1 (en) Method for producing molded article
TWI701273B (en) Reinforced fiber composite