JP2019093646A - Intermediate base material formed of composite material containing reinforcement fiber and resin and molded body, method for manufacturing the molded body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、強化繊維及び樹脂を含む複合材料からなる中間基材及び成形体並びに当該成形体の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an intermediate substrate and a molded body made of a composite material containing a reinforcing fiber and a resin, and a method of manufacturing the molded body.
当該技術分野においては、例えば、軽量であり且つ高い機械的強度を有する材料として、母材(マトリックス)としての樹脂と炭素繊維(CF:Carbon Fiber)との複合材料である炭素繊維強化プラスチック(CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastic)等の炭素繊維強化樹脂複合材料を始めとする「強化繊維及び樹脂を含む複合材料」(以降、「繊維強化樹脂複合材料」と称呼される場合がある。)の開発が盛んに行われている。母材としての樹脂中にCF等の強化繊維を混入させて複合材料とすることにより、当該複合材料の曲げ強度及び衝撃強度等の機械的強度を向上させることができる。 In the art, for example, a carbon fiber reinforced plastic (CFRP), which is a composite material of resin as a matrix (CF) and carbon fiber (CF), as a material which is lightweight and has high mechanical strength. : Development of “composites containing reinforcing fibers and resins” (hereinafter sometimes referred to as “fiber-reinforced resin composites”) including carbon fiber reinforced resin composites such as Carbon Fiber Reinforced Plastics. It is popular. By mixing reinforcing fibers such as CF in a resin as a base material to make a composite material, mechanical strength such as bending strength and impact strength of the composite material can be improved.
しかしながら、従来の炭素繊維強化樹脂複合材料においては、樹脂とCFとの界面における密着が不十分であり、ナノメートル(nm)レベルの隙間が生じがちであった。このため、図1に示すように、当該複合材料10からなる製品に応力が作用すると樹脂20とCF30との界面において剥離が生じ、当該剥離が亀裂に発展して、複合材料としての機能を充分に発揮することができない場合があった。
However, in the conventional carbon fiber reinforced resin composite material, the adhesion at the interface between the resin and CF is insufficient, and a gap at the nanometer (nm) level tends to occur. For this reason, as shown in FIG. 1, when stress is applied to the product made of the
そこで、母材からのCFの剥離を低減して上記のような課題を解決すべく、図2に示すように、カーボンナノチューブ(CNT:Carbon NanoTube)41を含む構造体(ネットワーク構造)を樹脂20とCF30との界面に配することにより、樹脂20とCF30との密着性を向上させる技術が提案されている(例えば、特許文献1を参照。)。CFとCNTとは何れも炭素からなるため互いに親和性(濡れ性)が良く、また共有π結合を介してCFの表面にCNTが結合するアンカー効果により、CFと樹脂との密着性が向上し、また、CFの繊維軸に直交する方向におけるCFと樹脂との滑りも抑制することができる。その結果、CFと樹脂との間の層間剥離を抑制することができ、曲げ強度及び衝撃強度等の機械的強度を向上することができる。
Therefore, in order to reduce the exfoliation of CF from the base material and solve the above problems, as shown in FIG. 2, the structure (network structure) including carbon nanotubes (CNT: Carbon NanoTube) 41 is made of
特許文献1に記載された発明においては、互いに直接接続されたCNTのネットワーク構造がCFに直接的に接続されている付着部以外にも、結着部材を介してCFとCNTとが物理的に結合され、CFとCNTとの結合が補強されている。しかしながら、そもそもCNTと樹脂(特に、CFRPにおいて多用されるエポキシ樹脂)との親和性(濡れ性)は低く、CNTと樹脂とは密着し難い。更に、CNTのネットワーク構造の内部の空気は真空引きによっても抜け難く、CNTのネットワーク構造の凹凸の内部にまで樹脂を含浸させることは困難である。 In the invention described in Patent Document 1, in addition to the adhesion portion where the network structure of CNTs directly connected to each other is directly connected to CF, CF and CNT are physically separated via the binding member. It is bonded and the bond between CF and CNT is reinforced. However, the affinity (wettability) between CNT and resin (particularly, epoxy resin frequently used in CFRP) is low, and CNT and resin hardly adhere to each other. Furthermore, it is difficult for air inside the CNT network structure to escape even by vacuum suction, and it is difficult to impregnate the resin to the inside of the unevenness of the CNT network structure.
また、CNTのネットワーク構造の凹凸の内部にまで樹脂が一旦入り込んでも、例えば熱硬化性樹脂の硬化等に伴う樹脂の収縮により、周辺の樹脂によって樹脂が凹凸から引き出され、CNTのネットワーク構造の内部の空隙が大きくなるという問題もある。加えて、CNTのネットワーク構造自体が硬く脆いため、図3に示すように、当該複合材料10からなる製品に応力が作用すると樹脂20とCF30との界面において剥離が生じ、当該剥離が亀裂に発展する場合があった。
In addition, even if the resin once enters the inside of the unevenness of the network structure of CNT, for example, the resin is pulled out from the unevenness by the peripheral resin due to the contraction of the resin accompanying curing of the thermosetting resin, etc. There is also a problem that the air gap of the In addition, since the CNT network structure itself is hard and brittle, as shown in FIG. 3, when stress is applied to the product made of the
一方、当該技術分野においては、例えば王水等の強酸を使用する表面処理等によりCNT自体に官能基を修飾する化学的修飾法が知られているが、このような過酷な表面処理はCNTの構造にダメージを与え、構造上の欠陥を生ずるという問題があり、工業的な実用化は困難である。 On the other hand, in the art, there is known a chemical modification method of modifying functional groups in the CNT itself by, for example, surface treatment using strong acid such as aqua regia. There is a problem of damaging the structure and causing structural defects, and industrial practical application is difficult.
そこで、当該技術分野においては、官能基によって修飾されたナノセルロース(NCe:NanoCellulose)とナノカーボン(NC:NanoCarbon)とを母材としての樹脂に含有させることによりCFRPとしての機械的強度を向上させる技術が開示されている(例えば、特許文献2を参照。)。当該技術によれば、樹脂に対する高い親和性を有する官能基によって修飾されたNCeと、CFに対する高い親和性を有するNCとを混合して得られる複合体を樹脂に含有させることにより、当該複合体を介して樹脂とCFとの密着性を高めると共にNCの凝集を低減し、結果としてCFRPの機械的強度を安定的且つ均一的に増大させることができる。 Therefore, in the art, mechanical strength as CFRP is improved by incorporating nanocellulose (NCe: NanoCellulose) and nanocarbon (NC: NanoCarbon) modified by functional groups into a resin as a base material. A technology is disclosed (see, for example, Patent Document 2). According to this technique, the complex obtained by mixing NCe modified by a functional group having high affinity to the resin with NC having high affinity to CF is contained in the resin, thereby making the complex The adhesion between the resin and the CF can be enhanced and the cohesion of the NC can be reduced, and as a result, the mechanical strength of the CFRP can be stably and uniformly increased.
更に、上記複合体におけるNCeとNCとの物理的結合(絡み付き)に起因する柔軟性により、CFRPの衝撃強度を高めると共に、CFRPを金属及び/又は他の樹脂等の異種材料と接合した場合における線膨張係数の違いに起因する変形及び/又は寸法変化を良好に緩和することができる。 Furthermore, the flexibility resulting from the physical bond (entanglement) of NCe and NC in the above composite enhances the impact strength of the CFRP, and joins the CFRP with dissimilar materials such as metals and / or other resins. The deformation and / or the dimensional change caused by the difference in linear expansion coefficient can be favorably mitigated.
ところで、CFRPの技術分野においては、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂のプレポリマーをCF等の強化繊維に含浸させることによって得られる中間基材であるプリプレグが多用されている。プレポリマーは最終的な樹脂として硬化される前の段階にあるため粘度が低く、強化繊維に容易に含浸させることができる。しかしながら、一般に、プレポリマーを硬化させて最終的な樹脂とするには長い時間を要するため、熱硬化性樹脂からなる成形体の生産効率は、熱可塑性樹脂からなる成形体の生産効率に比べて低い。 By the way, in the technical field of CFRP, for example, a prepreg which is an intermediate base material obtained by impregnating a thermosetting resin such as epoxy resin with a reinforcing fiber such as CF is widely used. The prepolymer has a low viscosity because it is in a stage before being cured as a final resin, and can be easily impregnated into reinforcing fibers. However, since it generally takes a long time to cure the prepolymer into the final resin, the production efficiency of the molded article made of thermosetting resin is higher than the production efficiency of the molded article made of thermoplastic resin. Low.
上記のような背景から、昨今では、例えば炭素繊維強化熱可塑性プラスチック(CFRTP:Carbon Fiber Reinforced ThermoPlastic)等、熱可塑性樹脂を母材として含む「強化繊維及び熱可塑性樹脂を含む複合材料」の開発が盛んに行われている。CFRTPは、熱可塑性樹脂を母材として採用することにより、熱硬化性樹脂を母材として含む複合材料に比べて、成形に要する時間が短く、成形体の生産効率が高い。 From the above background, nowadays, for example, development of “composite material including reinforcing fiber and thermoplastic resin” including thermoplastic resin as a base material, such as carbon fiber reinforced thermoplastic (CFRTP), is under development. It is popular. By adopting a thermoplastic resin as a base material, CFRTP reduces the time required for molding as compared with a composite material containing a thermosetting resin as a base material, and has high production efficiency of a molded product.
上記のように母材としての熱可塑性樹脂と強化繊維とを含む複合材料においても、上述したようなNCeとNCとの複合体を添加することにより、当該複合体を介して強化繊維と樹脂との密着性を高め、当該複合材料からなる成形体の機械的強度を安定的且つ均一的に増大させることができる。しかしながら、熱可塑性樹脂は熔融時においても粘度が高く、上記複合体を母材に均一に分散させることは困難である。その結果、例えばCF等の強化繊維と母材としての樹脂との界面における強化繊維と樹脂との密着性の向上に十分に寄与することができず、成形体の機械的強度を十分に向上させることは困難である。 Also in the composite material including the thermoplastic resin as a base material and the reinforcing fiber as described above, by adding the above-described composite of NCe and NC, the reinforcing fiber and the resin can be obtained via the composite. The mechanical strength of the compact made of the composite material can be stably and uniformly increased. However, thermoplastic resins have high viscosity even during melting, and it is difficult to uniformly disperse the composite in the base material. As a result, for example, it can not sufficiently contribute to the improvement of the adhesion between the reinforcing fiber and the resin at the interface between the reinforcing fiber such as CF and the resin as the base material, and the mechanical strength of the molded body is sufficiently improved. It is difficult.
以上のように、当該技術分野においては、高い生産効率を維持しつつ、繊維強化樹脂複合材料からなる成形体の曲げ強度及び衝撃強度等の機械的強度を効果的に向上させることができる技術が求められている。 As described above, in the relevant technical field, there is provided a technique capable of effectively improving the mechanical strength such as bending strength and impact strength of a molded article made of a fiber-reinforced resin composite material while maintaining high production efficiency. It has been demanded.
上述したように、当該技術分野においては、高い生産効率を維持しつつ、繊維強化樹脂複合材料からなる成形体の曲げ強度及び衝撃強度等の機械的強度を効果的に向上させることができる技術が要求されている。 As described above, in the relevant technical field, there is provided a technique capable of effectively improving the mechanical strength such as bending strength and impact strength of a molded article made of a fiber-reinforced resin composite while maintaining high production efficiency. It is required.
上記課題に鑑み、本発明者は、鋭意研究の結果、熱硬化性樹脂のプレポリマーとナノセルロース(NCe)及びナノカーボン(NC)からなる複合体とを含む部分と、熱可塑性樹脂と強化繊維とを含む部分と、を含む中間基材から成形体を製造することにより、上記要求に応えることができることを見出した。 In view of the above problems, as a result of earnest research, the inventor of the present invention has found that a part including a thermosetting resin prepolymer and a composite composed of nanocellulose (NCe) and nanocarbon (NC), a thermoplastic resin and a reinforcing fiber It has been found that the above requirements can be met by producing a molded article from an intermediate substrate comprising a portion comprising
そこで、本発明に係る中間基材(以降、「本発明基材」と称呼される場合がある。)は、熱硬化性樹脂のプレポリマーである第1母材とナノセルロース(NCe)及びナノカーボン(NC)からなる複合体とを含む第1材料からなる第1部分と、熱可塑性樹脂である第2母材と強化繊維とを含む第2材料からなる第2部分と、を含む中間基材である。前記ナノセルロース(NCe)は官能基によって修飾されていてもよい。 Therefore, the intermediate base material according to the present invention (hereinafter sometimes referred to as "the present invention base material") is a first base material which is a prepolymer of a thermosetting resin, nanocellulose (NCe) and nano An intermediate group comprising: a first portion comprising a first material comprising a composite comprising carbon (NC); and a second portion comprising a second material comprising a second matrix which is a thermoplastic resin and a reinforcing fiber It is a material. The nanocellulose (NCe) may be modified by a functional group.
好ましくは、前記ナノセルロース(NCe)はセルロースナノファイバ(CeNF)であり、前記ナノカーボン(NC)はカーボンナノチューブ(CNT)であり、前記複合体は、前記セルロースナノファイバ(CeNF)が前記カーボンナノチューブ(CNT)の表面に絡み付いた錯綜体である。 Preferably, the nanocellulose (NCe) is a cellulose nanofiber (CeNF), the nanocarbon (NC) is a carbon nanotube (CNT), and in the composite, the cellulose nanofiber (CeNF) is the carbon nanotube It is a complex entangled on the surface of (CNT).
強化繊維、第1母材、及び第2母材として選択される材料、本発明基材における複合体の配置、第2部分における強化繊維の配置、並びに本発明基材における第1部分と第2部分との配置等、本発明基材の詳細については、本発明の種々の実施形態に関する説明において詳細に述べる。 Material selected as reinforcing fiber, first base material, and second base material, disposition of composite in inventive substrate, disposition of reinforcing fiber in second portion, and first portion and second portion of the inventive substrate Details of the inventive substrate, such as placement with parts, will be described in detail in the description of the various embodiments of the invention.
更に、本発明に係る成形体(以降、「本発明成形体」と称呼される場合がある。)は、樹脂と、強化繊維と、ナノセルロース(NCe)及びナノカーボン(NC)からなる複合体と、を含む複合材料によって形成されており、前記樹脂は、熱硬化性樹脂である第1樹脂と熱可塑性樹脂である第2樹脂とを含む、成形体である。典型的には、本発明成形体は、上述した本発明基材から製造される。加えて、本発明に係る成形体の製造方法(以降、「本発明方法」と称呼される場合がある。)は、上述した本発明成形体の製造方法である。具体的には、本発明方法は、上述した本発明基材を前記第2母材の融点以上の所定の温度に加熱すること、及び前記中間基材を前記所定の温度において所定の圧力によって加圧すること、を含む、成形体の製造方法である。 Furthermore, a molded article according to the present invention (hereinafter sometimes referred to as “the molded article of the present invention”) is a composite comprising a resin, a reinforcing fiber, nanocellulose (NCe) and nanocarbon (NC). And the resin is a molded body including a first resin which is a thermosetting resin and a second resin which is a thermoplastic resin. Typically, the inventive moldings are produced from the inventive substrates described above. In addition, the method for producing a molded article according to the present invention (hereinafter sometimes referred to as “the method of the present invention”) is a method for producing the molded article of the present invention described above. Specifically, the method of the present invention comprises heating the above-described substrate of the present invention to a predetermined temperature above the melting point of the second base material, and applying the intermediate substrate at a predetermined temperature by a predetermined pressure. It is a manufacturing method of a forming object including pressing.
上記のように、本発明基材は、熱硬化性樹脂のプレポリマーとナノセルロース(NCe)及びナノカーボン(NC)からなる複合体とを含む部分と、熱可塑性樹脂と強化繊維とを含む部分と、を含む中間基材である。プレポリマーは最終的な樹脂として硬化される前の段階にあるため粘度が低く、本発明基材を加熱及び加圧して所望の形状を有する成形体を製造する過程において、熔融状態にある熱可塑性樹脂中に上記複合体と共に容易に混入することができる。従って、成形体を構成する母材中に上記複合体を容易に分散させ、上記複合体を強化繊維の近傍に到達させることができる。その結果、成形体の曲げ強度及び衝撃強度等の機械的強度を効果的に向上させることができる。 As described above, the substrate of the present invention comprises a portion comprising a thermosetting resin prepolymer and a composite comprising nanocellulose (NCe) and nanocarbon (NC), and a portion comprising a thermoplastic resin and reinforcing fibers. And an intermediate base material. The prepolymer has a low viscosity because it is in a stage before being cured as a final resin, and the thermoplastic resin in the molten state is in the process of heating and pressing the substrate of the present invention to produce a molded product having a desired shape. It can be easily mixed with the above complex in the resin. Therefore, the composite can be easily dispersed in the matrix constituting the molded body, and the composite can be made to reach the vicinity of the reinforcing fiber. As a result, mechanical strength such as bending strength and impact strength of the molded body can be effectively improved.
また、本発明基材の母材は熱硬化性樹脂のプレポリマー及び熱可塑性樹脂によって構成されている。即ち、熱硬化性樹脂のプレポリマーは本発明基材の母材の一部に過ぎないため、熱硬化性樹脂のみを母材として含む従来技術に係る複合材料からなる中間基材に比べて、より速くプレポリマーを硬化させることができるので、成形に要する時間が短く、成形体の生産効率が高い。 In addition, the base material of the base material of the present invention is composed of a thermosetting resin prepolymer and a thermoplastic resin. That is, since the prepolymer of the thermosetting resin is only a part of the base material of the substrate of the present invention, compared to the intermediate base material made of the composite material according to the prior art including only the thermosetting resin as the base material, Since the prepolymer can be cured faster, the time required for molding is short, and the production efficiency of the molded body is high.
以上のように、本発明によれば、高い生産効率を維持しつつ、繊維強化樹脂複合材料からなる成形体の曲げ強度及び衝撃強度等の機械的強度を効果的に向上させることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to effectively improve the mechanical strength such as bending strength and impact strength of a molded article made of a fiber-reinforced resin composite material while maintaining high production efficiency.
本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の各実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。 Other objects, other features and attendant advantages of the present invention will be readily understood from the description of embodiments of the present invention which will be described with reference to the following drawings.
《第1実施形態》
以下、本発明の第1実施形態に係る中間基材(以降、「第1基材」と称呼される場合がある。)について説明する。
First Embodiment
Hereinafter, the intermediate base material (it may be called a "1st base material" hereafter) concerning a 1st embodiment of the present invention is explained.
〈構成〉
第1基材は、熱硬化性樹脂のプレポリマーである第1母材とナノセルロース(NCe)及びナノカーボン(NC)からなる複合体とを含む第1材料からなる第1部分と、熱可塑性樹脂である第2母材と強化繊維とを含む第2材料からなる第2部分と、を含む中間基材である。
<Constitution>
The first substrate comprises a first portion comprising a first material comprising a first base material, which is a prepolymer of a thermosetting resin, and a composite comprising nanocellulose (NCe) and nanocarbon (NC); It is an intermediate base material containing the 2nd portion which consists of the 2nd material which contains the 2nd base material and resin which are resin.
第1母材は、例えば、第1基材から製造される成形体の用途及び製造条件等に応じて、例えば炭素繊維強化プラスチック(CFRP)及びガラス繊維強化プラスチック(GFRP)等の種々の繊維強化樹脂複合材料における母材として使用される熱硬化性樹脂を始めとする多種多様な熱硬化性樹脂のプレポリマーの中から適宜選択することができる。第1母材の具体例については後に詳しく説明する。 The first base material is, for example, various fiber reinforcements such as carbon fiber reinforced plastic (CFRP) and glass fiber reinforced plastic (GFRP) according to the application and manufacturing conditions of the molded body manufactured from the first base material, etc. It can be suitably selected from a wide variety of thermosetting resin prepolymers including thermosetting resins used as a base material in resin composite materials. Specific examples of the first base material will be described in detail later.
ナノセルロース(NCe)としては、例えば、α−セルロース等の市販のセルロースを採用することができる。或いは、例えばTEMPO酸化等の手法によりセルロースをナノファイバ化することによって得られるミクロフィブリル等をNCeとして採用してもよい。好ましくは、NCeは、セルロースナノファイバ(CeNF:Cellulose NanoFiber)である。 As nanocellulose (NCe), commercially available celluloses, such as alpha-cellulose, can be adopted, for example. Alternatively, for example, microfibrils obtained by forming cellulose into nanofibers by a technique such as TEMPO oxidation may be adopted as NCe. Preferably, NCe is a cellulose nanofiber (CeNF: Cellulose NanoFiber).
NCeの直径は1nm乃至800nm程度、平均長さは100nm乃至1000μm程度であることが望ましい。入手したセルロースの直径及び/又は長さが過大である場合は、例えばミル及びアトライタ等の微細化処理装置(粉砕機)を用いて微細化することができる。ミルの具体例としては、例えば、ボールミル、ビーズミル、サンドミル、及びブレードミル等を挙げることができる。 It is desirable that the diameter of NCe be about 1 nm to 800 nm, and the average length be about 100 nm to 1000 μm. If the diameter and / or length of the obtained cellulose is too large, it can be refined using a micronizing apparatus (mill) such as a mill and attritor. Specific examples of the mill include, for example, a ball mill, a bead mill, a sand mill, and a blade mill.
ナノカーボン(NC)としては、例えば、カーボンナノチューブ(CNT)、フラーレン、グラフェン、酸化グラフェン、カーボンブラック、及び活性炭、並びにこれらの混合物を採用することができる。NCは、好ましくはカーボンナノチューブ(CNT)であり、より好ましくは節状カーボンナノチューブ(節状又は釣鐘状の構造が複数連結しているカーボンナノチューブ)である。NCの平均直径は1nm乃至1μm程度であり、平均長さは1nm乃至100μm程度であることが望ましく、より好ましくは平均長さが1nm乃至1μm程度)である。 As nanocarbon (NC), for example, carbon nanotube (CNT), fullerene, graphene, graphene oxide, carbon black, and activated carbon, and a mixture thereof can be adopted. NC is preferably a carbon nanotube (CNT), more preferably a node-like carbon nanotube (a carbon nanotube in which a plurality of node-like or bell-like structures are connected). The average diameter of NC is preferably about 1 nm to 1 μm, and the average length is preferably about 1 nm to 100 μm, and more preferably the average length is about 1 nm to 1 μm).
上記複合体は、ナノセルロース(NCe)とナノカーボン(NC)とを上述したような微細化処理装置によって混合することによって得ることができる。NCeとNCとの接続形態は特に限定されないが、例えば、NCeが有する官能基とNCの表面に存在する官能基との反応によって生成される結合及びNCeとNCとの物理的な絡み付き等を挙げることができる。 The above-mentioned complex can be obtained by mixing nanocellulose (NCe) and nanocarbon (NC) by the above-described micronizing treatment apparatus. The form of connection between NCe and NC is not particularly limited. Examples thereof include a bond formed by the reaction of a functional group possessed by NCe with a functional group present on the surface of NC and physical entanglement between NCe and NC. be able to.
第1部分の構成は、上記のような第1母材と複合体とを含む第1材料からなる限り、特に限定されない。具体的には、第1部分は、例えば、熱硬化性樹脂の原料(例えば、モノマー等)を上記複合体に含浸させた後に半硬化状態とすることによって得られるプリプレグであってもよい。或いは、例えば図4に示すように、第1部分110は、熱硬化性樹脂の原料の中に上記複合体112を分散させた後に当該原料を半硬化状態のプレポリマー(第1母材111)としたものであってもよい。尚、図4において、複合体112は黒い点及び曲線によって表されている。或いは、例えば図5に示すように、第1部分110は、半硬化状態にある熱硬化性樹脂の原料(第1母材111)の表面が上記複合体112によって被覆されたものであってもよい。尚、図5において、複合体112は第1母材111よりも濃い色を有する層として表されている。
The configuration of the first part is not particularly limited as long as it is made of the first material including the first base material and the composite as described above. Specifically, the first portion may be, for example, a prepreg obtained by impregnating the above-described composite with a raw material (for example, a monomer or the like) of a thermosetting resin and then setting it in a semi-cured state. Alternatively, for example, as shown in FIG. 4, the
第2母材は、例えば、第1基材から製造される成形体の用途及び製造条件等に応じて、例えば炭素繊維強化熱可塑性プラスチック(CFRTP)及びガラス繊維強化熱可塑性プラスチック(GFRTP)等の種々の繊維強化樹脂複合材料における母材として使用される熱可塑性樹脂を始めとする多種多様な熱可塑性樹脂の中から適宜選択することができる。第2母材の具体例については後に詳しく説明する。 The second base material may be, for example, a carbon fiber reinforced thermoplastic (CFRTP), a glass fiber reinforced thermoplastic (GFRTP), etc., depending on the application and production conditions of the molded product produced from the first base material. It can be suitably selected from a wide variety of thermoplastic resins including thermoplastic resins used as a base material in various fiber reinforced resin composite materials. Specific examples of the second base material will be described in detail later.
強化繊維は、例えば、第1基材から製造される成形体の用途及び製造条件等に応じて、例えば炭素繊維強化プラスチック(CFRP)、ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)、炭素繊維強化熱可塑性プラスチック(CFRTP)及びガラス繊維強化熱可塑性プラスチック(GFRTP)等の種々の繊維強化樹脂複合材料における強化繊維として使用される種々の強化繊維から適宜選択することができる。強化繊維の具体例については後に詳しく説明する。 Reinforcing fibers are, for example, carbon fiber reinforced plastic (CFRP), glass fiber reinforced plastic (GFRP), carbon fiber reinforced thermoplastic (for example, depending on the application and production conditions of the molded body manufactured from the first base material, etc. It can be suitably selected from various reinforcing fibers used as reinforcing fibers in various fiber reinforced resin composite materials such as CFRTP) and glass fiber reinforced thermoplastic (GFRTP). Specific examples of the reinforcing fiber will be described in detail later.
第2部分の構成は、上記のような第2母材と強化繊維とを含む第2材料からなる限り、特に限定されない。具体的には、第2部分は、例えば、熔融状態にある熱可塑性樹脂を強化繊維に含浸させた後に冷却・固化させて熱可塑性樹脂と強化繊維とを一体化したものであってもよい。或いは、第2部分は、例えば、熱可塑性樹脂の粉末、繊維又はシートと強化繊維との混合物であってもよい。或いは、第2部分は、例えば、熱可塑性樹脂の粉末、繊維又はシート等と強化繊維との混合物を加熱して熱可塑性樹脂を熔解させた後に冷却・固化させて熱可塑性樹脂と強化繊維とを一体化したものであってもよい。 The configuration of the second portion is not particularly limited as long as it is made of the second material including the second base material and the reinforcing fiber as described above. Specifically, the second part may be, for example, one in which a thermoplastic resin in a molten state is impregnated into a reinforcing fiber and then cooled and solidified to integrate the thermoplastic resin and the reinforcing fiber. Alternatively, the second part may be, for example, a powder of thermoplastic resin, a mixture of fibers or sheets and reinforcing fibers. Alternatively, for example, the second part heats the mixture of thermoplastic resin powder, fiber or sheet, etc. and reinforcing fibers to melt the thermoplastic resin, and then cools and solidifies it to obtain thermoplastic resin and reinforcing fibers. It may be integrated.
図6及び図7は、第1基材の第2部分の構成を例示する模式図である。図6は、熱可塑性樹脂である第2母材121の中に強化繊維122が分散された一体物として構成された第2部分120を示している。一方、図7は、熱可塑性樹脂である第2母材121からなる繊維(母材繊維)と強化繊維122との混合物として構成された第2部分120を示している。尚、図6及び図7においては、全ての繊維が同じ方向を向いているかのように描かれているが、必ずしも全ての繊維が同じ方向を向いている必要は無い。
6 and 7 are schematic views illustrating the configuration of the second portion of the first base material. FIG. 6 shows the
尚、第1材料及び/又は第2材料は、上述した各種構成要素に加えて、親和性結合剤を更に含んでもよい。親和性結合剤は、上述した各種構成要素の間の親和性を高める機能を有するものであれば特に限定されない。例えば、NCeとNCとの間の親和性を高める機能を有する親和性結合剤の具体例としては、例えば、リグニン、アミロース、及びアミロペクチン等を挙げることができる。また、第1材料は、必要に応じて、例えば重合及び/又は架橋等により第1母材としてのプレポリマーを更に硬化させるための硬化剤等を更に含んでもよい。 In addition to the various components described above, the first material and / or the second material may further include an affinity binder. The affinity binder is not particularly limited as long as it has a function of enhancing the affinity between the various components described above. For example, specific examples of the affinity binder having the function of enhancing the affinity between NCe and NC include lignin, amylose, and amylopectin. In addition, the first material may further contain a curing agent for further curing the prepolymer as the first base material, for example, by polymerization and / or crosslinking, as necessary.
例えば、図9の(a)は、図4に示したシート状の第1部分110と図6に示したシート状の第2部分120との積層体として構成された第1基材100の構成を示す模式図である。また、図9の(b)は、図6に示したシート状の第2部分120の対によって図4に示したシート状の第1部分110が挟まれているサンドイッチ状の積層体として構成された第1基材100の構成を示す模式図である。更に、図9の(c)は、第2母材とは異なる熱可塑性樹脂である第3母材と強化繊維とを含む第3材料からなる第3部分130と図6に示したシート状の第2部分120とによって図4に示したシート状の第1部分110が挟まれているサンドイッチ状の積層体として構成された第1基材100の構成を示す模式図である。
For example, FIG. 9A shows a configuration of the
尚、図9においては、上記のように、シート状の第1部分110及び第2部分120(及び第3部分130)の積層体として第1基材100が描かれている。しかしながら、第1基材100は必ずしも積層体に限定されるものではなく、第1部分110及び第2部分120(及び第3部分130)もまた必ずしもシート状の形状に限定されるものではない。また、第2部分120における第2母材121と強化繊維122との混合形態もまた特に限定されず、例えば図6に示した第2部分120のように第2母材121としての熱可塑性樹脂の中に強化繊維122が分散されていてもよい。
In addition, in FIG. 9, as described above, the
或いは、第2部分120(及び第3部分130)は、図7及び図8に示した第2部分120のように第2母材121としての熱可塑性樹脂の繊維と強化繊維122とが混繊された混合繊維(例えば、コミングルヤーン)であってもよい。このような混合繊維として構成された第2部分を有する第1基材の構成の一例を図10に示す。図10に示す例における第1基材100は、混合繊維として構成された第2部分120によって挟まれた第1部分110を含む。
Alternatively, in the second portion 120 (and the third portion 130), fibers of thermoplastic resin as the
一方、図9において描かれた第1部分110は、図4に示したように、第1母材111である熱硬化性樹脂のプレポリマーの中に複合体112が分散された一体物として描かれている。しかしながら、第1部分110は、図5に示したように、第1母材111である熱硬化性樹脂のプレポリマーの表面が複合体112によって被覆されたものであってもよい。
On the other hand, as shown in FIG. 4, the
〈効果〉
上記のように、第1基材は、熱硬化性樹脂のプレポリマーである第1母材とナノセルロース(NCe)及びナノカーボン(NC)からなる複合体とを含む第1材料からなる第1部分と、熱可塑性樹脂である第2母材と強化繊維とを含む第2材料からなる第2部分と、を含む。例えば、図9の(a)は、図4に示したシート状の第1部分110と図6に示したシート状の第2部分120との積層体として構成された第1基材100の構成を示す模式図である。また、図9の(b)は、一対の図6に示したシート状の第2部分120によって図4に示したシート状の第1部分110が挟まれているサンドイッチ状の積層体として構成された第1基材100の構成を示す模式図である。更に、図9の(c)は、第2母材とは異なる熱可塑性樹脂である第3母材と強化繊維とを含む第3材料からなる第3部分130と図6に示したシート状の第2部分120とによって図4に示したシート状の第1部分110が挟まれているサンドイッチ状の積層体として構成された第1基材100の構成を示す模式図である。第1基材の構成は上記に限定されず、上述した構成を更に組み合わせてもよい。
<effect>
As described above, the first base material is made of the first material including the first base material, which is a prepolymer of a thermosetting resin, and the composite of nanocellulose (NCe) and nanocarbon (NC). And a second portion made of a second material including a second base material, which is a thermoplastic resin, and a reinforcing fiber. For example, FIG. 9A shows a configuration of the
第1母材としての熱硬化性樹脂のプレポリマーは最終的な樹脂として硬化される前の段階にあるため粘度が低く、第1基材を加熱及び加圧して所望の形状を有する成形体を製造する過程において、熔融状態にある熱可塑性樹脂中に上記複合体と共に容易に混入することができる。従って、成形体を構成する母材中に上記複合体を容易に分散させ、上記複合体を強化繊維の近傍に到達させることができる。その結果、成形体の曲げ強度及び衝撃強度等の機械的強度を効果的に向上させることができる。 The prepolymer of the thermosetting resin as the first base material has a low viscosity because it is at a stage before it is cured as a final resin, and the first base material is heated and pressed to form a molded body having a desired shape. In the production process, it can be easily mixed with the above-mentioned complex into the thermoplastic resin in the molten state. Therefore, the composite can be easily dispersed in the matrix constituting the molded body, and the composite can be made to reach the vicinity of the reinforcing fiber. As a result, mechanical strength such as bending strength and impact strength of the molded body can be effectively improved.
また、第1基材の母材は熱硬化性樹脂のプレポリマー及び熱可塑性樹脂によって構成されている。即ち、熱硬化性樹脂のプレポリマーは第1基材の母材の一部に過ぎないため、熱可塑性樹脂のみを母材として含む従来技術に係る複合材料からなる中間基材に比べて、より速くプレポリマーを硬化させることができるので、成形に要する時間が短く、成形体の生産効率が高い。 Further, the base material of the first base material is composed of a thermosetting resin prepolymer and a thermoplastic resin. That is, since the prepolymer of the thermosetting resin is only a part of the base material of the first base material, the prepolymer of the thermosetting resin is more than the intermediate base material made of the composite material according to the prior art including only the thermoplastic resin as the base material. Since the prepolymer can be cured rapidly, the time required for molding is short, and the production efficiency of the molded body is high.
更に、第1基材から製造される成形体においては熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とが母材として混在することから、これらの異なる種類の樹脂の複合に起因して、例えば、母材の柔軟性が高まり、成形体としての衝撃強度及び柔軟性等が高まる。加えて、第1基材から製造される成形体においては母材中にナノカーボン(NC)が分散されることから、例えば成形体の機械的強度の増大等の効果を達成することができる。 Furthermore, in the molded article produced from the first base material, since the thermosetting resin and the thermoplastic resin are mixed as a base material, for example, due to the composite of these different types of resins, for example, Flexibility is enhanced, and impact strength and flexibility as a molded body are enhanced. In addition, since the nanocarbon (NC) is dispersed in the base material in the molded body produced from the first base material, an effect such as an increase in the mechanical strength of the molded body can be achieved.
以上のように、第1基材によれば、高い生産効率を維持しつつ、繊維強化樹脂複合材料からなる成形体の曲げ強度及び衝撃強度等の機械的強度を効果的に向上させることができる。 As described above, according to the first base material, it is possible to effectively improve the mechanical strength such as bending strength and impact strength of the molded product made of the fiber-reinforced resin composite material while maintaining high production efficiency. .
《第2実施形態》
以下、本発明の第2実施形態に係る中間基材(以降、「第2基材」と称呼される場合がある。)について説明する。
Second Embodiment
Hereinafter, an intermediate base material (hereinafter, may be referred to as “second base material”) according to the second embodiment of the present invention will be described.
例えば、第1母材としてエポキシ樹脂を、第2母材としてポリアミド樹脂を、及び強化繊維として炭素繊維(CF)をそれぞれ採用する場合、前述したように、樹脂とCFとの界面における密着が不十分である。しかしながら、NCeが分子構造中に有するヒドロキシル基によりNCeと樹脂との密着性が高まり、複合体と樹脂との密着性が高まる。一方、CF及びNCは何れも炭素からなり互いに対して高い親和性を有する。従って、CFとNCとの密着性が高まり、複合体とCFとの密着性が高まる。即ち、本発明基材によれば、上記複合体を介して、CFと母材樹脂との良好な密着性が達成される。 For example, in the case of employing an epoxy resin as the first base material, a polyamide resin as the second base material, and carbon fibers (CF) as the reinforcing fibers, as described above, adhesion at the interface between the resin and CF is not sufficient. It is enough. However, due to the hydroxyl group that NCe has in the molecular structure, the adhesion between NCe and the resin is enhanced, and the adhesion between the composite and the resin is enhanced. On the other hand, CF and NC are both carbon and have high affinity to each other. Therefore, the adhesion between CF and NC is enhanced, and the adhesion between the composite and CF is enhanced. That is, according to the base material of the present invention, good adhesion between CF and the matrix resin is achieved through the above-mentioned composite.
ところが、例えば、第1母材及び/又は第2母材として高い疎水性を有する熱硬化性樹脂のプレポリマー及び/又は熱可塑性樹脂を採用した場合、NCeと樹脂との密着性が低く、上記複合体を介してCFと母材樹脂との良好な密着性を達成することが困難となる虞がある。また、例えばガラス繊維及び樹脂繊維等、CF以外の強化繊維を採用した場合、当該強化繊維を構成する材料の特性によっては、上記複合体を介して強化繊維と母材としての樹脂との良好な密着性を達成することが困難となる虞がある。 However, for example, when using a prepolymer of a thermosetting resin having high hydrophobicity and / or a thermoplastic resin as the first base material and / or the second base material, the adhesion between the NCe and the resin is low, and It may be difficult to achieve good adhesion between CF and the matrix resin through the composite. Also, for example, when reinforcing fibers other than CF, such as glass fibers and resin fibers, are adopted, depending on the properties of the material constituting the reinforcing fibers, it is preferable to use the composite as a component of reinforcing fibers and resin as a base material. There is a risk that it will be difficult to achieve adhesion.
〈構成〉
そこで、第2基材は、上述した第1基材であって、前記ナノセルロース(NCe)は官能基によって修飾されている、中間基材である。
<Constitution>
Thus, the second base material is the above-described first base material, and the nanocellulose (NCe) is an intermediate base material modified by a functional group.
NCeを修飾する官能基としては、第1母材に対する高い親和性を有する官能基が好ましい。具体的には、高い親水性を有する熱硬化性樹脂のプレポリマーが第1母材として採用される場合、上記官能基としては、例えば、ヒドロキシル基、アルコール基、(第1級、第2級、第3級、及び第4級のアミノ基を含む)アミノ基、カルボキシル基、及びカルボニル基等の親水性基を挙げることができる。逆に、高い疎水性を有する熱硬化性樹脂のプレポリマーが第1母材として採用される場合、上記官能基としては、例えば、アルキル基(特に、長鎖アルキル基)及びアリール基等の疎水性基を挙げることができる。 As a functional group for modifying NCe, a functional group having high affinity to the first matrix is preferable. Specifically, when a prepolymer of a thermosetting resin having high hydrophilicity is adopted as the first base material, examples of the functional group include a hydroxyl group, an alcohol group, and the like ((primary, secondary) And hydrophilic groups such as amino group, carboxyl group, and carbonyl group. Conversely, when a prepolymer of a thermosetting resin having high hydrophobicity is adopted as the first base material, the functional group may be, for example, hydrophobicity such as alkyl group (especially long chain alkyl group) and aryl group. Mention may be made of the sex group.
更に、上記官能基は、第1基材から製造される成形体の特性に何らかの悪影響を及ぼさない限り、第1母材との反応により第1母材を構成する分子及び/又は第1母材を硬化させることによって得られる熱硬化性樹脂を構成する分子との共有結合を生成することができる官能基であってもよい。このような官能基の具体例としては、例えば、シリコーン樹脂との間にシロキサン結合を生成することができるアルコキシシリル基等を挙げることができる。NCeは、このような官能基のうち異なる2種以上の官能基によって修飾されていてもよい。 Furthermore, as long as the functional group does not adversely affect the properties of a molded article produced from the first base material, the molecule and / or the first base material constituting the first base material by reaction with the first base material Or a functional group capable of forming a covalent bond with a molecule constituting the thermosetting resin obtained by curing As a specific example of such a functional group, the alkoxy silyl group etc. which can form a siloxane bond, for example with a silicone resin can be mentioned. NCe may be modified by two or more different functional groups among such functional groups.
上記に加えて、NCeは、第2母材として採用される熱可塑性樹脂に対する高い親和性を有する官能基によって更に修飾されていてもよい。具体的には、高い親水性を有する熱可塑性樹脂が第2母材として採用される場合、上記官能基としては、例えば、ヒドロキシル基、アルコール基、(第1級、第2級、第3級、及び第4級のアミノ基を含む)アミノ基、カルボキシル基、及びカルボニル基等の親水性基を挙げることができる。逆に、高い疎水性を有する熱可塑性樹脂が第2母材として採用される場合、上記官能基としては、例えば、アルキル基(特に、長鎖アルキル基)及びアリール基等の疎水性基を挙げることができる。 In addition to the above, NCe may be further modified by a functional group having high affinity to the thermoplastic resin employed as the second base material. Specifically, when a thermoplastic resin having high hydrophilicity is adopted as the second base material, examples of the functional group include a hydroxyl group and an alcohol group (primary, secondary, tertiary) And hydrophilic groups such as amino groups, carboxyl groups, and carbonyl groups, which contain quaternary amino groups. Conversely, when a thermoplastic resin having high hydrophobicity is employed as the second base material, examples of the functional group include hydrophobic groups such as alkyl groups (particularly long-chain alkyl groups) and aryl groups. be able to.
更に、上記官能基は、第1基材から製造される成形体の特性に何らかの悪影響を及ぼさない限り、第1基材から成形体が製造される過程において、第2母材との反応により第2母材としての熱硬化性樹脂を構成する分子との共有結合を生成することができる官能基であってもよい。NCeは、このような官能基のうち異なる2種以上の官能基によって修飾されていてもよい。 Furthermore, as long as the functional group does not adversely affect the properties of the molded article produced from the first base material, the functional group is reacted with the second base material in the process of producing the molded article from the first base material. It may be a functional group capable of generating a covalent bond with a molecule constituting a thermosetting resin as a base material. NCe may be modified by two or more different functional groups among such functional groups.
異なる2種以上の官能基によってNCeが修飾されている場合、これらの異なる2種以上の官能基によって修飾された1種類のNCeを使用してもよく、或いは、これらの異なる2種以上の官能基の何れか1種類のみによって修飾された2種以上のNCeを使用してもよい。 When NCe is modified with two or more different functional groups, one NCe modified with these two or more different functional groups may be used, or these two or more different functional groups may be used. Two or more NCe modified with only one of the groups may be used.
〈効果〉
ナノセルロース(NCe)は分子構造中にヒドロキシル基(OH基)を有するので、例えばカルボニル基及びヒドロキシル基等の極性の高い官能基を分子構造中に有する母材に対しては比較的良好な親和性を呈する。しかしながら、上述したように、多種多様な材料が第1母材、第2母材及び強化繊維として採用され得る。そこで、これらの材料に対する高い親和性を有する官能基によってNCeを修飾することにより、これらの材料とNCeとの密着性を高めることができる。その結果、上記複合体を介して、これらの材料同士の良好な密着性が達成される。
<effect>
Since nanocellulose (NCe) has a hydroxyl group (OH group) in its molecular structure, it has relatively good affinity to a matrix having a highly polar functional group such as a carbonyl group and a hydroxyl group in its molecular structure. To have sex. However, as mentioned above, a wide variety of materials may be employed as the first and second matrix and reinforcing fibers. Therefore, the adhesion between these materials and NCe can be enhanced by modifying NCe with a functional group having high affinity to these materials. As a result, good adhesion between these materials is achieved via the above-mentioned composite.
しかも、前述したようなCNTへの過酷な表面処理を行うのではなく、第1母材、第2母材及び/又は強化繊維に対する高い親和性を有する官能基によってNCeを修飾するので、CNTの構造にダメージを与えること無く、第2基材を構成する材料同士の良好な密着性を達成することができる。 In addition, since the NCe is modified with a functional group having high affinity to the first base material, the second base material and / or the reinforcing fiber instead of performing the severe surface treatment to the CNT as described above, the CNT Good adhesion of the materials constituting the second substrate can be achieved without damaging the structure.
更に、第1母材に対する高い親和性を有する官能基によってNCeを修飾する場合、複合体を構成するNCの間への第1母材の含浸が促進されるので、第1母材とNCとの界面における隙間の発生を低減することができる(高いアンカー効果)。加えて、一般的にNCeはNCよりも柔軟であるため、複合体においてNCeがナノメートル(nm)レベルの緩衝材(クッション)としても機能することができる。これらにより、第2基材から製造される成形体における層間剥離を抑制することができるので、当該成形体の曲げ強度及び衝撃強度等の機械的強度を向上させることができる。 Furthermore, when the NCe is modified with a functional group having a high affinity to the first matrix, the impregnation of the first matrix between NCs constituting the complex is promoted, so that the first matrix and the NC and Generation of a gap at the interface of (high anchor effect). In addition, since NCe is generally softer than NC, NCe can also function as a nanometer (nm) level buffer (cushion) in the composite. Since the delamination in the molded object manufactured from a 2nd base material can be suppressed by these, mechanical strengths, such as flexural strength and impact strength of the said molded object, can be raised.
以上のように、第2基材によれば、高い生産効率を維持しつつ、繊維強化樹脂複合材料からなる成形体の曲げ強度及び衝撃強度等の機械的強度をより効果的に向上させることができる。 As described above, according to the second base material, it is possible to more effectively improve the mechanical strength such as the bending strength and the impact strength of the molded product made of the fiber-reinforced resin composite material while maintaining high production efficiency. it can.
《第3実施形態》
以下、本発明の第3実施形態に係る中間基材(以降、「第3基材」と称呼される場合がある。)について説明する。
Third Embodiment
Hereinafter, an intermediate base material (hereinafter, may be referred to as “third base material”) according to the third embodiment of the present invention will be described.
〈構成〉
第3基材は、上述した第1基材又は第2基材であって、前記ナノセルロース(NCe)はセルロースナノファイバ(CeNF)であり、前記ナノカーボン(NC)はカーボンナノチューブ(CNT)であり、前記複合体は、前記セルロースナノファイバ(CeNF)が前記カーボンナノチューブ(CNT)の表面に絡み付いた錯綜体である、中間基材である。
<Constitution>
The third substrate is the first or second substrate described above, wherein the nanocellulose (NCe) is a cellulose nanofiber (CeNF), and the nanocarbon (NC) is a carbon nanotube (CNT) The composite is an intermediate base material which is a complex in which the cellulose nanofibers (CeNF) are entangled on the surface of the carbon nanotubes (CNT).
図11は、上記錯綜体の構造を示す模式図である。図11に示すように、第3基材の第1部分を構成する複合体112である錯綜体112aにおいては、複数のCeNF113がCNT114の表面に絡み付いている。このような錯綜体112aもまた、上述したように、例えばミル及びアトライタ等の微細化処理装置によってCeNFとCNTとを混合することによって得ることができる。
FIG. 11 is a schematic view showing the structure of the complex. As shown in FIG. 11, in the complex 112 a that is a complex 112 constituting the first portion of the third base, a plurality of
〈効果〉
上記のようにCeNFが絡み付いてCNTの表面を覆うことにより、CNT同士の凝集の原因である分子間力が低減され、第1部分におけるCNTの分散性が高まり、その結果として第3基材から製造される成形体におけるCNTの分散性が高まる。これにより、上述したように複合体を介して第1母材、第2母材及び強化繊維の間の密着性を高める効果を良好に発揮することができる。
<effect>
As described above, by intertwining CeNF and covering the surface of CNTs, the intermolecular force which is the cause of aggregation of CNTs is reduced, and the dispersibility of CNTs in the first portion is enhanced, and as a result, from the third base material The dispersibility of the CNTs in the molded body to be produced is enhanced. Thereby, as described above, the effect of enhancing the adhesion between the first base material, the second base material, and the reinforcing fiber can be favorably exhibited via the composite.
尚、CeNFによるCNTの被覆率には自ずと上限があり、CNTの全表面をCeNFによって覆い尽くすことは困難である。しかしながら、CeNFによってCNTの表面を過剰に覆ってしまうと炭素繊維(CF)とCNTとの結合が妨げられる。従って、CeNFとCNTとの配合比には適正値が存在する。この適正値は、例えば、様々な配合比にてCeNFとCNTとを配合して錯綜体(複合体)を調製し、それぞれの錯綜体を用いて調製された複合材料の機械的強度等を測定する事前実験等によって確かめることができる。 Incidentally, there is an upper limit to the coverage of CNT by CeNF, and it is difficult to cover the entire surface of CNT with CeNF. However, if the CeNF excessively covers the surface of the CNT, the bonding between the carbon fiber (CF) and the CNT is hindered. Therefore, there is an appropriate value for the blending ratio of CeNF and CNT. For this appropriate value, for example, CeNF and CNT are mixed at various compounding ratios to prepare a complex (complex), and the mechanical strength and the like of the composite material prepared using each complex are measured. It can be confirmed by prior experiments.
また、CeNFがCNTの表面に物理的に絡み付いている部分においては、第3基材から製造される成形体に応力が作用した場合、母材と密着しているCeNFがCNTの表面を滑り、衝撃を吸収することができる。これにより、CeNFを伴わずにCNTのみをバインダとした場合に比べて、当該成形体はより高い柔軟性及び耐衝撃性を発揮することができる。 Further, in the portion where CeNF is physically entangled on the surface of CNT, when stress acts on the molded body produced from the third substrate, CeNF in close contact with the base material slides on the surface of CNT, It can absorb shocks. Thereby, compared with the case where only CNT is used as a binder without CeNF, the said molded object can exhibit higher flexibility and impact resistance.
以上のように、第2材料によれば、第1材料と同様に、CFRP及びCFRTP等の炭素繊維強化樹脂複合材料の曲げ強度及び衝撃強度等の機械的強度を効果的に向上させることができる。これに加えて、第2材料によれば、上述した錯綜体の構造上の特徴により、母材樹脂とCFとの密着性が高く、優れた耐衝撃性を有する複合材料成形体を製造することができる。 As described above, according to the second material, similar to the first material, mechanical strength such as bending strength and impact strength of carbon fiber reinforced resin composite materials such as CFRP and CFRTP can be effectively improved. . In addition to this, according to the second material, due to the structural feature of the complex as described above, a composite material molded body having high adhesion between the matrix resin and CF and having excellent impact resistance is manufactured. Can.
《第4実施形態》
以下、本発明の第4実施形態に係る中間基材(以降、「第4基材」と称呼される場合がある。)について説明する。上述したように、本発明基材の第2部分を構成する強化繊維は、例えば、本発明基材から製造される成形体の用途及び製造条件等に応じて、繊維強化樹脂複合材料における強化繊維として使用される種々の強化繊維から適宜選択することができる。このような強化繊維の中でも、炭素繊維(CF)、ガラス繊維(GF)、及び用途に照らして十分な強度を有する樹脂繊維(RF)が特に好ましい。
Fourth Embodiment
Hereinafter, an intermediate base material (hereinafter, may be referred to as “fourth base material”) according to the fourth embodiment of the present invention will be described. As described above, the reinforcing fibers constituting the second part of the substrate of the present invention are, for example, reinforcing fibers in a fiber-reinforced resin composite material according to the application and production conditions of a molded article produced from the substrate of the present invention. It can be appropriately selected from various reinforcing fibers used as Among such reinforcing fibers, carbon fibers (CF), glass fibers (GF), and resin fibers (RF) having sufficient strength in view of applications are particularly preferable.
〈構成〉
そこで、第4基材は、上述した第1基材乃至第3基材の何れかに該当する中間基材であって、前記強化繊維は、炭素繊維(CF)、ガラス繊維(GF)、並びにポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリイミド繊維、及びポリアミドイミド繊維を含む樹脂繊維(RF)からなる群より選ばれる少なくとも1種の繊維である、中間基材である。
<Constitution>
Therefore, the fourth base material is an intermediate base material corresponding to any of the first to third base materials described above, and the reinforcing fibers are carbon fibers (CF), glass fibers (GF), and The intermediate base material is at least one fiber selected from the group consisting of resin fibers (RF) including polyester fibers, polyamide fibers, polyimide fibers, and polyamideimide fibers.
CFとしては、例えば、アクリル繊維を原料とするPAN(PolyAcryloNitrile)系炭素繊維及びピッチを原料とするピッチ(PITCH)系炭素繊維の中から、例えば第4基材から製造される成形体の用途等に応じて、好適な太さ、長さ、及び強度等を有するものを適宜選択することができる。GF及びRFについても、例えば第4基材から製造される成形体の用途等に応じて、当該技術分野において強化繊維として広く使用されているものの中から適宜選択することができる。 As CF, for example, PAN (PolyAcryloNitrile) carbon fiber which uses acrylic fiber as a raw material and pitch (PITCH) carbon fiber which uses pitch as a raw material In accordance with the above, one having a suitable thickness, length, strength and the like can be appropriately selected. GF and RF can also be appropriately selected from among those widely used as reinforcing fibers in the relevant technical field, depending on, for example, the use of the molded article produced from the fourth base material.
〈効果〉
第4基材の第2部分に含まれる強化繊維は、上述したように、当該技術分野において強化繊維として広く使用されているものの中から適宜選択することができる。従って、例えば第4基材から製造される成形体の用途等に応じて、好適な太さ、長さ、及び強度等を有する強化繊維を適宜選択することができる。即ち、コストの過剰な増大を招くこと無く、第4基材から製造される成形体の特性(例えば、機械的強度等)を高い自由度にて設計することができる。
<effect>
The reinforcing fibers contained in the second portion of the fourth base can be appropriately selected from among those widely used as reinforcing fibers in the relevant technical field as described above. Therefore, for example, a reinforcing fiber having a suitable thickness, length, strength, and the like can be appropriately selected according to the application of the molded body produced from the fourth base material and the like. That is, the characteristics (for example, mechanical strength and the like) of the molded article produced from the fourth base material can be designed with a high degree of freedom without causing an excessive increase in cost.
尚、強化繊維の選択に当たっては、例えば、第4基材から製造される成形体において母材となる第1母材に由来する熱硬化樹脂及び第2母材に由来する熱可塑性樹脂との親和性の高い強化繊維を選択することが望ましい。或いは、上記成形体における母材に対する強化繊維の親和性が低い場合は、複合体を構成するナノセルロース(NCe)及びナノカーボン(NC)の何れか一方又は両方の当該強化繊維及び母材に対する親和性が高くなるように構成することが望ましい。 In the selection of the reinforcing fiber, for example, the affinity for the thermosetting resin derived from the first base material as the base material and the thermoplastic resin derived from the second base material in the molded article produced from the fourth base material It is desirable to select a highly reinforced fiber. Alternatively, when the affinity of the reinforcing fiber to the matrix in the molded body is low, the affinity to either the reinforcing fiber and the matrix of either one or both of the nanocellulose (NCe) and the nanocarbon (NC) constituting the composite is It is desirable to configure so as to have high quality.
《第5実施形態》
以下、本発明の第5実施形態に係る中間基材(以降、「第5基材」と称呼される場合がある。)について説明する。上述したように、本発明基材の第1部分を構成する第1母材は、例えば、本発明基材から製造される成形体の用途及び製造条件等に応じて、繊維強化樹脂複合材料における母材として使用される熱硬化性樹脂を始めとする多種多様な熱硬化性樹脂のプレポリマーの中から適宜選択することができる。また、本発明基材の第2部分を構成する第2母材もまた、例えば、第1基材から製造される成形体の用途及び製造条件等に応じて、繊維強化樹脂複合材料における母材として使用される熱可塑性樹脂を始めとする多種多様な熱可塑性樹脂の中から適宜選択することができる。
Fifth Embodiment
Hereinafter, an intermediate base material (hereinafter, may be referred to as “fifth base material”) according to the fifth embodiment of the present invention will be described. As described above, the first base material constituting the first portion of the base of the present invention is, for example, in the fiber-reinforced resin composite material according to the application and production conditions of the molded article produced from the base of the present invention. It can be suitably selected from a wide variety of thermosetting resin prepolymers including thermosetting resins used as a base material. In addition, the second base material constituting the second portion of the base material of the present invention is also a base material in the fiber reinforced resin composite material according to, for example, the application and production conditions of the molded article produced from the first base material. It can be suitably selected from a wide variety of thermoplastic resins including thermoplastic resins used as
〈構成〉
そこで、第5基材においては、第1母材及び第2母材として選択され得る種々の材料を具体的に規定する。第5基材は、上述した第1基材乃至第4基材の何れかに該当する中間基材である。
<Constitution>
Therefore, in the fifth base material, various materials that can be selected as the first base material and the second base material are specifically defined. The fifth base material is an intermediate base material corresponding to any of the first to fourth base materials described above.
第5基材において、前記第1母材は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド樹脂、及びシリコーン樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の熱硬化性樹脂のプレポリマーである。また、前記第2母材は、当該技術分野において広く使用されている種々の汎用プラスチック、種々の汎用エンジニアリングプラスチック、及び種々のスーパーエンジニアリングプラスチックからなる群より選ばれる少なくとも1種の熱可塑性樹脂である。 In the fifth base material, the first base material is a group consisting of epoxy resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester resin, vinyl ester resin, bismaleimide resin, cyanate resin, polyimide resin, and silicone resin. It is a prepolymer of at least one thermosetting resin selected from among these. The second base material is at least one thermoplastic resin selected from the group consisting of various general purpose plastics widely used in the art, various general purpose engineering plastics, and various super engineering plastics. .
汎用プラスチックの具体例としては、例えば、ポリエチレン(PE)樹脂及びポリプロピレン(PP)樹脂を含むポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル(PVC)樹脂、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)樹脂、ポリスチレン樹脂(PS)、アクリロニトリル・スチレン樹脂(AS)及びアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン(ABS)樹脂を含むスチレン系樹脂等を挙げることができる。また、汎用エンジニアリングプラスチックの具体例としては、例えば、ポリアミド(PA)樹脂、ポリアセタール(POM)樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂及びポリエチレンナフタレート(PEN)樹脂を含むポリエステル系樹脂、ポリフェニレンエーテル(PPE)樹脂等を挙げることができる。更に、スーパーエンジニアリングプラスチックの具体例としては、例えば、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、ポリアリレート(PAR)樹脂、ポリアミドイミド(PAI)樹脂、熱可塑性ポリイミド(TPI)樹脂、ポリエーテルイミド(PEI)樹脂、ポリエーテルケトン(PEK)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリスルホン(PSF)樹脂、ポリエーテルスルホン(PES)樹脂等を挙げることができる。 Specific examples of general purpose plastics include, for example, polyolefin resins including polyethylene (PE) resin and polypropylene (PP) resin, polyvinyl chloride (PVC) resin, polyvinylidene chloride (PVDC) resin, polyethylene terephthalate (PET) resin, Polymethyl methacrylate (PMMA) resin, polystyrene resin (PS), acrylonitrile-styrene resin (AS), styrene-based resin including acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin, and the like can be mentioned. In addition, as a specific example of the general-purpose engineering plastic, for example, a polyester type including polyamide (PA) resin, polyacetal (POM) resin, polycarbonate (PC) resin, polybutylene terephthalate (PBT) resin and polyethylene naphthalate (PEN) resin Resin, polyphenylene ether (PPE) resin, etc. can be mentioned. Furthermore, specific examples of super engineering plastics include, for example, polyphenylene sulfide (PPS) resin, polyarylate (PAR) resin, polyamide imide (PAI) resin, thermoplastic polyimide (TPI) resin, polyether imide (PEI) resin, Polyether ketone (PEK) resin, polyether ether ketone (PEEK) resin, polysulfone (PSF) resin, polyether sulfone (PES) resin etc. can be mentioned.
〈効果〉
第5基材における第1母材及び第2母材は、上記のように当該技術分野において広く流通している周知の材料の中から適宜選択することができる。従って、例えば第5基材から製造される成形体の用途等に応じて、好適な性質(例えば、機械的強度、耐熱性、耐久性及び審美性等)を有する材料を適宜選択することができる。即ち、コストの過剰な増大を招くこと無く、第5基材から製造される成形体の特性(例えば、機械的強度等)を高い自由度にて設計することができる。
<effect>
The first and second base materials in the fifth base material can be appropriately selected from well-known materials widely distributed in the relevant technical field as described above. Therefore, for example, a material having suitable properties (for example, mechanical strength, heat resistance, durability, aesthetics, etc.) can be appropriately selected according to the application of the molded body produced from the fifth base material, etc. . That is, the characteristics (for example, mechanical strength, etc.) of the molded article produced from the fifth base material can be designed with a high degree of freedom without causing an excessive increase in cost.
尚、一般的には、例えば、第5基材から製造される成形体において母材となる第1母材に由来する熱硬化樹脂と第2母材に由来する熱可塑性樹脂との親和性が高くなるように、第1母材及び第2母材を選択することが望ましい。しかしながら、例えば、第5基材から製造される成形体に求められる特性を達成し得る限り、これらの樹脂同士の親和性は必ずしも高くなくてもよい場合もあり得る。尚、上記成形体において高い機械的強度を達成する観点からは、強化繊維に対する高い親和性を有する第1母材及び第2母材を選択することが望ましい。この場合もまた、上記成形体における強化繊維に対する母材の親和性が低い場合は、複合体を構成するナノセルロース(NCe)及びナノカーボン(NC)の何れか一方又は両方の当該強化繊維及び母材に対する親和性が高くなるように構成することが望ましい。 In general, for example, the affinity between the thermosetting resin derived from the first base material as the base material and the thermoplastic resin derived from the second base material in the molded article produced from the fifth base material is It is desirable to select the first and second base materials to be high. However, in some cases, the affinity between these resins may not necessarily be high as long as the properties required for a molded article produced from the fifth base material can be achieved, for example. From the viewpoint of achieving high mechanical strength in the molded article, it is desirable to select a first base material and a second base material having high affinity to reinforcing fibers. Also in this case, when the affinity of the matrix to the reinforcing fibers in the molded body is low, the reinforcing fibers and the matrix of either or both of nanocellulose (NCe) and nanocarbon (NC) constituting the complex It is desirable to be configured to have a high affinity to the material.
《第6実施形態》
以下、本発明の第6実施形態に係る中間基材(以降、「第6基材」と称呼される場合がある。)について説明する。第1母材と複合体とを含む第1部分は、例えば図5を参照しながら上述したように、半硬化状態にある熱硬化性樹脂のプレポリマーである第1母材の表面が複合体によって被覆されたものであってもよい。この場合、本発明基材は第1部分と熱可塑性樹脂である第2母材及び強化繊維を含む第2材料からなる第2部分とを含むことから、ナノセルロース(NCe)及びナノカーボン(NC)からなる複合体は主として第1部分と第2部分との界面に存在することとなる。
Sixth Embodiment
Hereinafter, the intermediate base material (it may be called a "sixth base material" hereafter) concerning a 6th embodiment of the present invention is explained. For example, as described above with reference to FIG. 5, the first part including the first base material and the composite has the surface of the first base material which is a prepolymer of the thermosetting resin in a semi-cured state. It may be coated by In this case, since the substrate of the present invention includes the first portion and the second portion made of the second material including the second base material that is a thermoplastic resin and the reinforcing fiber, the nanocellulose (NCe) and the nanocarbon (NC) The complex consisting of) is mainly present at the interface between the first part and the second part.
〈構成〉
そこで、第6基材は、上述した第1基材乃至第5基材の何れかに該当する中間基材であって、少なくとも前記第1部分と前記第2部分との界面の一部に前記複合体が配設されている、中間基材である。
<Constitution>
Therefore, the sixth base material is an intermediate base material corresponding to any one of the first base material to the fifth base material described above, and at least a part of the interface between the first part and the second part is the intermediate base material. An intermediate substrate on which the composite is disposed.
〈効果〉
上記のように第1部分と第2部分との界面に配設された複合体も、第6基材を加熱及び加圧して所望の形状を有する成形体を製造する過程において、熱硬化性樹脂のプレポリマーである第1母材が熔融状態にある第2母材(熱可塑性樹脂)中に混入するときに第1母材と共に第2母材の中に混入することができる。
<effect>
The composite provided at the interface between the first portion and the second portion as described above is also a thermosetting resin in the process of heating and pressing the sixth base material to produce a molded product having a desired shape. When the first base material, which is a prepolymer of (1), is mixed into the second base material (thermoplastic resin) in a molten state, it can be mixed with the first base material into the second base material.
従って、第6基材によれば、成形体を構成する母材中に上記複合体を容易に分散させ、上記複合体を強化繊維の近傍に到達させることができる。その結果、成形体の曲げ強度及び衝撃強度等の機械的強度を効果的に向上させることができる。 Therefore, according to the sixth base material, the composite can be easily dispersed in the base material constituting the molded body, and the composite can be made to reach the vicinity of the reinforcing fiber. As a result, mechanical strength such as bending strength and impact strength of the molded body can be effectively improved.
《第7実施形態》
以下、本発明の第7実施形態に係る中間基材(以降、「第7基材」と称呼される場合がある。)について説明する。上記のように、第6基材においてはナノセルロース(NCe)及びナノカーボン(NC)からなる複合体が少なくとも第1部分と第2部分との界面の一部に配設されている。この複合体は、第6基材を加熱及び加圧して所望の形状を有する成形体を製造する過程において、熱硬化性樹脂のプレポリマーである第1母材が熔融状態にある第2母材(熱可塑性樹脂)中に混入するときに第1母材と共に第2母材の中に混入することができる。しかしながら、上記複合体の少なくとも一部は高い粘度を有する第2母材中に直接(複合体単独で)混入することとなるため、第2母材の中に均一に分散することは困難である。
Seventh Embodiment
Hereinafter, an intermediate base material (hereinafter, may be referred to as “seventh base material”) according to the seventh embodiment of the present invention will be described. As described above, in the sixth base material, the composite of nanocellulose (NCe) and nanocarbon (NC) is disposed at least at part of the interface between the first portion and the second portion. This composite is a second base material in which the first base material, which is a prepolymer of a thermosetting resin, is in a molten state in the process of producing a molded product having a desired shape by heating and pressing the sixth base material. When it mixes in (thermoplastic resin), it can mix in a 2nd base material with a 1st base material. However, it is difficult to uniformly disperse in the second matrix because at least a part of the above-mentioned complex is directly (in the complex alone) mixed in the second matrix having high viscosity. .
ところで、例えば図4を参照しながら上述したように、第1母材と複合体とを含む第1材料からなる第1部分は、熱硬化性樹脂の原料の中に複合体を分散させた後に当該原料を半硬化状態のプレポリマー(第1母材)としたものであってもよい。この場合、ナノセルロース(NCe)及びナノカーボン(NC)からなる複合体は主として第1部分において第1母材の中に存在する(分散される)こととなる。 By the way, for example, as described above with reference to FIG. 4, the first portion made of the first material including the first base material and the composite is obtained by dispersing the composite in the thermosetting resin raw material. The raw material may be a semi-cured prepolymer (first base material). In this case, the composite composed of nanocellulose (NCe) and nanocarbon (NC) is present (dispersed) in the first base material mainly in the first part.
〈構成〉
そこで、第7基材は、上述した第1基材乃至第6基材の何れかに該当する中間基材であって、前記第1部分において前記第1母材の中に前記複合体が分散されている、中間基材である。
<Constitution>
Therefore, the seventh base material is an intermediate base material corresponding to any of the first base material to the sixth base material described above, and the composite is dispersed in the first base material in the first portion. It is an intermediate base material.
〈効果〉
上記のように第7基材においては第1母材の中に複合体が分散されている。このように第1母材の中に分散された複合体は、第7基材を加熱及び加圧して所望の形状を有する成形体を製造する過程において、高い粘度を有する第2母材に直接(複合体単独で)混入するのではなく、低い粘度を有する第1母材(熱硬化性樹脂のプレポリマー)と共に第2母材の中に混入する。その結果、複合体同士の凝集が低減されるので、第2母材の中に複合体を均一に分散させることが容易である。
<effect>
As described above, in the seventh base material, the composite is dispersed in the first base material. The composite thus dispersed in the first base material is directly applied to the second base material having a high viscosity in the process of heating and pressing the seventh base material to produce a molded product having a desired shape. Rather than being incorporated (in the composite alone), it is incorporated into the second matrix together with a first matrix (prepolymer of a thermosetting resin) having a low viscosity. As a result, since aggregation of the complexes is reduced, it is easy to uniformly disperse the complexes in the second base material.
従って、第7基材によれば、成形体を構成する母材中に上記複合体をより容易に分散させ、上記複合体を強化繊維の近傍に到達させることができる。その結果、成形体の曲げ強度及び衝撃強度等の機械的強度を効果的に向上させることができる。 Therefore, according to the seventh base material, the composite can be more easily dispersed in the base material constituting the molded body, and the composite can be made to reach the vicinity of the reinforcing fiber. As a result, mechanical strength such as bending strength and impact strength of the molded body can be effectively improved.
《第8実施形態》
以下、本発明の第8実施形態に係る中間基材(以降、「第8基材」と称呼される場合がある。)について説明する。前述したように、第2部分における第2母材と強化繊維との混合形態は特に限定されず、例えば図6を参照しながら上述したように、第2母材としての熱可塑性樹脂の中に強化繊維が分散されていてもよい。
Eighth Embodiment
Hereinafter, an intermediate base material (hereinafter, may be referred to as “eighth base material”) according to the eighth embodiment of the present invention will be described. As described above, the mixing form of the second base material and the reinforcing fibers in the second portion is not particularly limited, and, for example, in the thermoplastic resin as the second base material as described above with reference to FIG. Reinforcing fibers may be dispersed.
〈構成〉
そこで、第8基材は、上述した第1基材乃至第7基材の何れかに該当する中間基材であって、前記第2部分において、前記第2母材中に前記強化繊維が混入されている、中間基材である。
<Constitution>
Therefore, the eighth base material is an intermediate base material corresponding to any of the first base material to the seventh base material described above, and in the second portion, the reinforcing fiber is mixed in the second base material It is an intermediate base material.
〈効果〉
上記のように第8基材の第2部分においては、第2母材の中に強化繊維が混入されている。このような第2部分としては、例えば、所謂「プリプレグ」、「プリフォーム」及び「スタンパブルシート」等として流通しているものの中から適宜選択することができる。即ち、コストの過剰な増大を招くこと無く、第8基材から製造される成形体の特性(例えば、機械的強度等)を高い自由度にて設計することができる。
<effect>
As described above, in the second portion of the eighth base material, reinforcing fibers are mixed in the second base material. As such a second part, for example, it can be appropriately selected from among those distributed as so-called "prepreg", "preform", "stampable sheet" and the like. That is, the characteristics (for example, mechanical strength, etc.) of the molded article produced from the eighth base material can be designed with a high degree of freedom without causing an excessive increase in cost.
《第9実施形態》
以下、本発明の第9実施形態に係る中間基材(以降、「第9基材」と称呼される場合がある。)について説明する。前述したように、第2部分における第2母材と強化繊維との混合形態は特に限定されず、例えば図7及び図8を参照しながら上述したように、第2母材としての熱可塑性樹脂の繊維と強化繊維とが混繊された混合繊維(例えば、コミングルヤーン)であってもよい。
The ninth embodiment
Hereinafter, the intermediate base material (Hereafter, it may be called a "9th base material.") Which concerns on 9th Embodiment of this invention is demonstrated. As described above, the mixing form of the second base material and the reinforcing fibers in the second portion is not particularly limited. For example, as described above with reference to FIGS. 7 and 8, the thermoplastic resin as the second base material The fiber may be a mixed fiber (e.g., combing yarn) in which the fibers of the above and the reinforcing fiber are mixed.
〈構成〉
そこで、第9基材は、上述した第1基材乃至第7基材の何れかに該当する中間基材であって、前記第2部分は、前記第2母材からなる繊維と前記強化繊維とからなるコミングルヤーンとして構成されている、中間基材である。
<Constitution>
Therefore, the ninth base material is an intermediate base material corresponding to any of the first base material to the seventh base material described above, and the second portion is a fiber made of the second base material and the reinforcing fiber And an intermediate substrate configured as a commingle yarn.
〈効果〉
上記のように第9基材の第2部分においては、第2母材からなる繊維と強化繊維とがコミングルヤーンとして混繊されている。このような第2母材からなる繊維としては、例えば、熱可塑性樹脂繊維として流通しているものの中から適宜選択することができる。また、第2母材からなる繊維と強化繊維との混繊比率、それぞれの繊維の配向、及び織り方等を適宜調整することにより、コストの過剰な増大を招くこと無く、第9基材から製造される成形体の特性(例えば、機械的強度等)を高い自由度にて設計することができる。
<effect>
As described above, in the second portion of the ninth base material, the fibers made of the second base material and the reinforcing fibers are mixed as a commingle yarn. As a fiber which consists of such a 2nd base material, it can select suitably from what is distribute | circulating as a thermoplastic resin fiber, for example. In addition, by appropriately adjusting the mixing ratio of the fibers of the second base material and the reinforcing fibers, the orientation of the respective fibers, the method of weaving, and the like, the ninth base material can be obtained without causing an excessive increase in cost. Properties (for example, mechanical strength etc.) of the molded body to be manufactured can be designed with a high degree of freedom.
例えば、第9基材は、強化繊維が単一の方向に配向するように第2部分を構成することができる。このような第9基材を加熱及び加圧することによって製造される成形体においては、強化繊維が単一の方向に配向している。従って、このようにして製造される成形体は所謂「UD材」として使用することができる。或いは、強化繊維が単一の方向に配向しないように第2部分を構成することもできる。このような第9基材から製造される成形体においては、強化繊維が単一の方向に配向していないので、例えば機械的強度等の特性において異方性を示さない。従って、このような成形体は、例えば機械的強度等の特性において異方性を有することが望ましくないとされる用途等において使用することができる。 For example, the ninth substrate can constitute the second portion such that the reinforcing fibers are oriented in a single direction. In a molded article produced by heating and pressing such a ninth base material, the reinforcing fibers are oriented in a single direction. Therefore, the molded body produced in this manner can be used as a so-called "UD material". Alternatively, the second portion can be configured such that the reinforcing fibers are not oriented in a single direction. In a molded article produced from such a ninth base material, since the reinforcing fibers are not oriented in a single direction, they do not exhibit anisotropy in properties such as mechanical strength. Accordingly, such a molded body can be used, for example, in applications where it is not desirable to have anisotropy in properties such as mechanical strength.
更に、強化繊維が織物を構成するように第2部分を構成することもできる。このような第9基材から製造される成形体においては強化繊維が織物を構成している。即ち、このような成形体は所謂「クロス材」として使用することができる。従って、このような成形体は、例えば機械的強度等の特性において異方性を有することが望ましくないとされ且つより高い機械的強度が求められる用途等において使用することができる。 Furthermore, the second part can also be configured such that the reinforcing fibers constitute the fabric. In a molded article produced from such a ninth base material, reinforcing fibers constitute a woven fabric. That is, such a molded body can be used as a so-called "cross material". Accordingly, such a shaped body can be used in applications where it is not desirable to have anisotropy in properties such as mechanical strength, and where higher mechanical strength is required.
《第10実施形態》
以下、本発明の第10実施形態に係る中間基材(以降、「第10基材」と称呼される場合がある。)について説明する。本発明基材の形状及び大きさ、本発明基材における第1部分及び第2部分の形状、大きさ及び配置等は、本発明基材から製造される基材から製造される成形体の用途及び製造条件等に応じて適宜設計することができ、特に限定されない。例えば、本発明基材は、図9を参照しながら上述したように、シート状(層状)の第1部分及び第2部分の積層体として構成することができる。
Tenth Embodiment
Hereinafter, an intermediate base material (hereinafter, may be referred to as “tenth base material”) according to the tenth embodiment of the present invention will be described. The shape and size of the substrate of the present invention, and the shape, size and arrangement of the first portion and the second portion of the substrate of the present invention are applications of the molded article produced from the substrate produced from the substrate of the present invention And it can design suitably according to manufacturing conditions etc., and is not limited in particular. For example, the substrate of the present invention can be configured as a laminate of sheet-like (layered) first and second portions as described above with reference to FIG.
〈構成〉
そこで、第10基材は、上述した第1基材乃至第9基材の何れかに該当する中間基材であって、前記第1部分からなる第1層と前記第2部分からなる第2層とが隣接して積層された積層体を含む、シート状中間基材である。
<Constitution>
Therefore, the tenth base material is an intermediate base material corresponding to any of the first base material to the ninth base material described above, and the second base material is composed of the first layer consisting of the first part and the second part A sheet-like intermediate substrate comprising a laminate in which layers are adjacently laminated.
第1層及び第2層のそれぞれの厚み及び厚みの比については特に限定されないが、熱硬化性樹脂のプレポリマーを第1母材として含む第1層(第1部分)の厚みが大きいほど、第10基材において硬化処理を必要とする材料が占める割合が増え、硬化処理に要する時間が長くなる。従って、第10基材からの成形体の生産効率を維持する観点からは、第1層の厚みは薄い方が望ましい。 The thickness and thickness ratio of each of the first layer and the second layer are not particularly limited, but as the thickness of the first layer (first portion) containing the prepolymer of the thermosetting resin as the first base material increases, The proportion of the material requiring the curing treatment in the tenth base material increases, and the time required for the curing treatment becomes long. Therefore, from the viewpoint of maintaining the production efficiency of the molded body from the tenth base material, it is desirable that the thickness of the first layer be thin.
〈効果〉
上記のように、第10基材は、熱硬化性樹脂のプレポリマー及び熱可塑性樹脂を母材とするシート状の中間基材である。従って、第10基材は、例えば、所謂「プリプレグ」、「プリフォーム」、及び「スタンパブルシート」等として使用することができる。
<effect>
As described above, the tenth base material is a sheet-like intermediate base material having a thermosetting resin prepolymer and a thermoplastic resin as a base material. Therefore, the tenth base material can be used as, for example, so-called "prepreg", "preform", and "stampable sheet".
《第11実施形態》
以下、本発明の第11実施形態に係る成形体(以降、「第11成形体」と称呼される場合がある。)について説明する。本明細書の冒頭において述べたように、本発明は、強化繊維及び樹脂を含む複合材料からなる中間基材のみならず、強化繊維及び樹脂を含む複合材料からなる成形体にも関する。
Eleventh Embodiment
Hereinafter, the molded object (Hereafter, it may be called a "11th molded object.") Which concerns on 11th Embodiment of this invention is demonstrated. As mentioned at the beginning of this specification, the present invention relates not only to an intermediate substrate consisting of a composite material containing reinforcing fibers and a resin, but also to a molded body consisting of a composite material containing reinforcing fibers and a resin.
〈構成〉
第11成形体は、樹脂と、強化繊維と、ナノセルロース(NCe)及びナノカーボン(NC)からなる複合体と、を含む複合材料によって形成されており、前記樹脂は、熱硬化性樹脂である第1樹脂と熱可塑性樹脂である第2樹脂とを含む、成形体である。
<Constitution>
The eleventh molded body is formed of a composite material including a resin, a reinforcing fiber, and a composite composed of nanocellulose (NCe) and nanocarbon (NC), and the resin is a thermosetting resin. It is a molded object containing 1st resin and 2nd resin which is a thermoplastic resin.
第11成形体の製造方法は特に限定されないが、例えば、第11成形体は、上述した第1基材乃至第10基材を始めとする本発明に係る中間基材(本発明基材)を加熱及び加圧して所望の形状を有する成形体として成形することによって製造することができる。 Although the method for producing the eleventh molded article is not particularly limited, for example, the eleventh molded article is an intermediate base (the present invention base) according to the present invention including the first base to the tenth base described above. It can manufacture by shape | molding as a molded object which has a desired shape by heating and pressurizing.
上記「第1樹脂」は、本発明基材の第1部分を構成する第1母材としての熱硬化性樹脂のプレポリマーに由来し、上記「第2樹脂」は、本発明基材の第2部分を構成する第2母材としての熱可塑性樹脂に由来する。従って、第1樹脂及び第2樹脂については、本発明基材における第1母材及び第2母材に関する説明から明らかであるので、ここでの説明は割愛する。 The “first resin” is derived from a prepolymer of a thermosetting resin as a first base material constituting the first portion of the present invention base, and the “second resin” is the first base material of the present invention It originates in the thermoplastic resin as a 2nd base material which constitutes 2 parts. Therefore, the first resin and the second resin are apparent from the description of the first base material and the second base material in the base material of the present invention, and thus the description herein is omitted.
また、ナノセルロース(NCe)及びナノカーボン(NC)からなる複合体並びに強化繊維は、本発明基材の第1部分を構成する複合体及び第2部分を構成する強化繊維に由来する。従って、複合体及び強化繊維についても、本発明基材における複合体及び強化繊維に関する説明から明らかであるので、ここでの説明は割愛する。 Further, the composite composed of nanocellulose (NCe) and nanocarbon (NC) and the reinforcing fiber are derived from the composite forming the first part of the substrate of the present invention and the reinforcing fiber forming the second part. Therefore, since the composite and the reinforcing fiber are also apparent from the description of the composite and the reinforcing fiber in the substrate of the present invention, the description herein is omitted.
〈効果〉
上記のように、第11成形体は、樹脂と強化繊維とを含む所謂「繊維強化樹脂複合材料」によって形成された成形体であり、NCe及びNCからなる複合体を更に含む。従って、第11成形体によれば、本発明基材に関して上述したように、樹脂と強化繊維との親和性が高められ、曲げ強度及び衝撃強度等の機械的強度が効果的に向上される。
<effect>
As described above, the eleventh molded body is a molded body formed of a so-called "fiber-reinforced resin composite material" including a resin and a reinforcing fiber, and further includes a composite formed of NCe and NC. Therefore, according to the eleventh molded body, as described above in relation to the substrate of the present invention, the affinity between the resin and the reinforcing fiber is enhanced, and the mechanical strength such as bending strength and impact strength is effectively improved.
更に、第11成形体においては熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とが母材として混在することから、これらの異なる種類の樹脂の複合に起因して、例えば、母材の柔軟性が高まり、成形体としての衝撃強度及び柔軟性等が高まる。加えて、第11成形体においては、樹脂中にナノカーボン(NC)が分散されることから、例えば成形体の硬度の増大等の効果を達成することができる。 Furthermore, in the eleventh molded body, since a thermosetting resin and a thermoplastic resin are mixed as a base material, for example, the flexibility of the base material is increased due to the composite of these different types of resins, and molding is performed. The impact strength and flexibility as a body increase. In addition, in the eleventh molded body, since nanocarbon (NC) is dispersed in the resin, an effect such as an increase in hardness of the molded body can be achieved.
以上のように、第11成形体によれば、繊維強化樹脂複合材料からなる成形体の曲げ強度及び衝撃強度等の機械的強度を効果的に向上させることができる。尚、第11成形体の母材が熱可塑性を呈する場合は、当該成形体を中間素材として更なる加工工程に供することができる。即ち、第11成形体は、更なる加工に供される中間基材としても使用することができる。 As described above, according to the eleventh molded body, mechanical strength such as bending strength and impact strength of a molded body made of a fiber-reinforced resin composite material can be effectively improved. When the base material of the eleventh molded body exhibits thermoplasticity, the molded body can be subjected to a further processing step as an intermediate material. That is, the eleventh molded body can also be used as an intermediate base to be subjected to further processing.
《第12実施形態》
以下、本発明の第12実施形態に係る成形体(以降、「第12成形体」と称呼される場合がある。)について説明する。尚、第12成形体は、上述した第2基材に対応する。従って、第12成形体の構成及び第12成形体によって達成される効果等については、第2基材に関する説明から明らかであるので、ここでの説明は割愛し、第12成形体の構成についてのみ簡潔に述べる。
<< 12th embodiment >>
Hereinafter, a molded body (hereinafter sometimes referred to as “the twelfth molded body”) according to the twelfth embodiment of the present invention will be described. The twelfth molded body corresponds to the above-described second base material. Accordingly, the structure of the twelfth molded body and the effects achieved by the twelfth molded body are apparent from the description of the second base material, so the description herein is omitted and only the structure of the twelfth molded body is described. Briefly describe.
〈構成〉
第12成形体は、上述した第11成形体であって、前記ナノセルロース(NCe)は官能基によって修飾されている、成形体である。
<Constitution>
The twelfth molded body is the eleventh molded body described above, wherein the nanocellulose (NCe) is modified by a functional group.
《第13実施形態》
以下、本発明の第13実施形態に係る成形体(以降、「第13成形体」と称呼される場合がある。)について説明する。尚、第13成形体は、上述した第3基材に対応する。従って、第13成形体の構成及び第13成形体によって達成される効果等については、第3基材に関する説明から明らかであるので、ここでの説明は割愛し、第13成形体の構成についてのみ簡潔に述べる。
<< 13th Embodiment >>
Hereinafter, a formed body according to the thirteenth embodiment of the present invention (hereinafter, may be referred to as "the thirteenth formed body") will be described. The thirteenth molded body corresponds to the above-described third base material. Therefore, the configuration of the thirteenth molded body and the effects achieved by the thirteenth molded body are apparent from the description of the third base material, so the description herein is omitted, and only the configuration of the thirteenth molded body is described. Briefly describe.
〈構成〉
第13成形体は、上述した第11成形体又は第12成形体であって、前記ナノセルロース(NCe)はセルロースナノファイバ(CeNF)であり、前記ナノカーボン(NC)はカーボンナノチューブ(CNT)であり、前記複合体は、前記セルロースナノファイバ(CeNF)が前記カーボンナノチューブ(CNT)の表面に絡み付いた錯綜体である、成形体である。
<Constitution>
A thirteenth molded body is the eleventh molded body or the twelfth molded body described above, wherein the nanocellulose (NCe) is a cellulose nanofiber (CeNF), and the nanocarbon (NC) is a carbon nanotube (CNT) The composite is a formed body in which the cellulose nanofibers (CeNF) are entangled on the surface of the carbon nanotubes (CNTs).
《第14実施形態》
以下、本発明の第14実施形態に係る成形体(以降、「第14成形体」と称呼される場合がある。)について説明する。尚、第14成形体は、上述した第4基材に対応する。従って、第14成形体の構成及び第14成形体によって達成される効果等については、第4基材に関する説明から明らかであるので、ここでの説明は割愛し、第14成形体の構成についてのみ簡潔に述べる。
Fourteenth Embodiment
Hereinafter, the molded object (Hereafter, a "14th molded object" may be called.) Which concerns on 14th Embodiment of this invention is demonstrated. The fourteenth molded body corresponds to the fourth base described above. Accordingly, the configuration of the fourteenth molded body and the effects achieved by the fourteenth molded body are apparent from the description of the fourth base material, so the description herein is omitted and only the configuration of the fourteenth molded body is described. Briefly describe.
〈構成〉
第14成形体は、上述した第11成形体乃至第13成形体の何れかに該当する成形体であって、前記強化繊維は、炭素繊維(CF)、ガラス繊維(GF)、並びにポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリイミド繊維、及びポリアミドイミド繊維を含む樹脂繊維(RF)からなる群より選ばれる少なくとも1種の繊維である、成形体である。
<Constitution>
The fourteenth molded article is a molded article corresponding to any of the eleventh molded article to the thirteenth molded article described above, wherein the reinforcing fiber is carbon fiber (CF), glass fiber (GF), and polyester fiber, It is a molded object which is at least one fiber selected from the group consisting of resin fibers (RF) including polyamide fibers, polyimide fibers, and polyamideimide fibers.
《第15実施形態》
以下、本発明の第15実施形態に係る成形体(以降、「第15成形体」と称呼される場合がある。)について説明する。尚、第15成形体は、上述した第5基材に対応する。従って、第15成形体の構成及び第15成形体によって達成される効果等については、第5基材に関する説明から明らかであるので、ここでの説明は割愛し、第15成形体の構成についてのみ簡潔に述べる。但し、上述したように、以下の説明において、「第1樹脂」は本発明基材の第1部分を構成する第1母材としての熱硬化性樹脂のプレポリマーに由来し、「第2樹脂」は本発明基材の第2部分を構成する第2母材としての熱可塑性樹脂に由来する。
«Fifteenth embodiment»
Hereinafter, a formed body according to the fifteenth embodiment of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “the 15th formed body”) will be described. The fifteenth formed body corresponds to the above-described fifth base material. Accordingly, the configuration of the fifteenth molded body and the effects achieved by the fifteenth molded body are apparent from the description of the fifth base material, so the description herein is omitted and only the configuration of the fifteenth molded body is given. Briefly describe. However, as described above, in the following description, the "first resin" is derived from the prepolymer of the thermosetting resin as the first base material constituting the first portion of the inventive substrate, and the "second resin""Is derived from the thermoplastic resin as a second base material constituting the second part of the base material of the present invention.
〈構成〉
第15成形体は、上述した第11成形体乃至第14成形体の何れかに該当する成形体である。
<Constitution>
The fifteenth molded body is a molded body corresponding to any of the eleventh molded body to the fourteenth molded body described above.
第15成形体において、前記第1樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド樹脂、及びシリコーン樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の熱硬化性樹脂である。また、前記第2母材は、当該技術分野において広く使用されている種々の汎用プラスチック、種々の汎用エンジニアリングプラスチック、及び種々のスーパーエンジニアリングプラスチックからなる群より選ばれる少なくとも1種の熱可塑性樹脂である。 In the fifteenth molded body, the first resin is a group consisting of an epoxy resin, a phenol resin, a urea resin, a melamine resin, an unsaturated polyester resin, a vinyl ester resin, a bismaleimide resin, a cyanate resin, a polyimide resin, and a silicone resin. It is at least one thermosetting resin selected. The second base material is at least one thermoplastic resin selected from the group consisting of various general purpose plastics widely used in the art, various general purpose engineering plastics, and various super engineering plastics. .
汎用プラスチックの具体例としては、例えば、ポリエチレン(PE)樹脂及びポリプロピレン(PP)樹脂を含むポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル(PVC)樹脂、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)樹脂、ポリスチレン樹脂(PS)、アクリロニトリル・スチレン樹脂(AS)及びアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン(ABS)樹脂を含むスチレン系樹脂等を挙げることができる。また、汎用エンジニアリングプラスチックの具体例としては、例えば、ポリアミド(PA)樹脂、ポリアセタール(POM)樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂及びポリエチレンナフタレート(PEN)樹脂を含むポリエステル系樹脂、ポリフェニレンエーテル(PPE)樹脂等を挙げることができる。更に、スーパーエンジニアリングプラスチックの具体例としては、例えば、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、ポリアリレート(PAR)樹脂、ポリアミドイミド(PAI)樹脂、熱可塑性ポリイミド(TPI)樹脂、ポリエーテルイミド(PEI)樹脂、ポリエーテルケトン(PEK)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリスルホン(PSF)樹脂、ポリエーテルスルホン(PES)樹脂等を挙げることができる。 Specific examples of general purpose plastics include, for example, polyolefin resins including polyethylene (PE) resin and polypropylene (PP) resin, polyvinyl chloride (PVC) resin, polyvinylidene chloride (PVDC) resin, polyethylene terephthalate (PET) resin, Polymethyl methacrylate (PMMA) resin, polystyrene resin (PS), acrylonitrile-styrene resin (AS), styrene-based resin including acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin, and the like can be mentioned. In addition, as a specific example of the general-purpose engineering plastic, for example, a polyester type including polyamide (PA) resin, polyacetal (POM) resin, polycarbonate (PC) resin, polybutylene terephthalate (PBT) resin and polyethylene naphthalate (PEN) resin Resin, polyphenylene ether (PPE) resin, etc. can be mentioned. Furthermore, specific examples of super engineering plastics include, for example, polyphenylene sulfide (PPS) resin, polyarylate (PAR) resin, polyamide imide (PAI) resin, thermoplastic polyimide (TPI) resin, polyether imide (PEI) resin, Polyether ketone (PEK) resin, polyether ether ketone (PEEK) resin, polysulfone (PSF) resin, polyether sulfone (PES) resin etc. can be mentioned.
《第16実施形態乃至第19実施形態》
以下、本発明の第16実施形態乃至第19実施形態に係る成形体(以降、「第16成形体」乃至「第19成形体」と称呼される場合がある。)について説明する。上述したように、本発明に係る成形体(本発明成形体)は、上述した第1基材乃至第10基材を始めとする本発明に係る中間基材(本発明基材)を加熱及び加圧して所望の形状を有する成形体として成形することによって製造することができる。
Sixteenth to nineteenth embodiments
The molded articles according to the sixteenth to nineteenth embodiments of the present invention (hereinafter sometimes referred to as "the sixteenth molded article" to the "19th molded article") will be described. As described above, the molded product according to the present invention (the molded product according to the present invention) comprises heating the intermediate base according to the present invention (the base according to the present invention) including the first base to the tenth base described above. It can manufacture by pressurizing and shape | molding as a molded object which has a desired shape.
上記製造過程においては、熱硬化性樹脂のプレポリマーである第1母材と加熱によって熔解した熱可塑性樹脂である第2母材とが少なくとも部分的に混ざり合う。これに伴い、第1部分を構成していた(ナノセルロース(NCe)及びナノカーボン(NC)からなる)複合体の少なくとも一部は第2部分へと混入し、第2部分を構成していた強化繊維の少なくとも一部は第1部分へと混入する。このように、本発明基材から本発明成形体を製造する過程において、本発明基材を構成していた第1部分と第2部分とが少なくとも部分的に混ざり合う。 In the manufacturing process, the first base material, which is a prepolymer of a thermosetting resin, and the second base material, which is a thermoplastic resin melted by heating, are at least partially mixed. At the same time, at least a part of the composite (made of nanocellulose (NCe) and nanocarbon (NC)) that made up the first part was mixed into the second part and made up the second part At least a portion of the reinforcing fibers are incorporated into the first portion. Thus, in the process of producing the molded article of the present invention from the substrate of the present invention, the first portion and the second portion, which constitute the substrate of the present invention, are at least partially mixed.
上記混ざり合いの程度は、例えば、本発明基材から本発明成形体を製造する過程における各種条件(例えば、温度及び圧力、本発明基材を構成する各種材料の特性等)によって種々に変化する。例えば、図12に示すように、一対のシート状の第2部分120によってシート状の第1部分110が挟まれているサンドイッチ状の積層体として構成された第1基材100を加熱及び加圧して本発明成形体を製造する場合を想定する。尚、図12においては、第1基材100を構成する第1部分110と第2部分120との間に空隙があるが、実際の製造過程においては第1部分110と第2部分120とは互いに接触して、積層された状態にて加熱及び加圧に付される。このとき、例えば温度及び圧力等の製造条件並びに本発明基材を構成する各種材料の特性等により、本発明基材を構成していた第1部分と第2部分との混ざり合いの程度が種々に変化する。
The degree of mixing varies, for example, depending on various conditions (for example, temperature and pressure, characteristics of various materials constituting the present invention substrate, etc.) in the process of producing the formed article of the present invention substrate from the present invention substrate. . For example, as shown in FIG. 12, the
図13の(a)は、製造された本発明成形体200において、本発明基材を構成していた第1部分110と第2部分120とが十分に混ざり合い混合層210が形成され、複合体112及び強化繊維122も混合層210の全体に亘ってほぼ均質に分散している状態を示す。また、(b)は、第1部分110の全体が第2部分120に混入して混合層210が形成され、これに伴って複合体112が主として混合層210へと拡散すると共に、第1部分110であった領域にも強化繊維122が拡散しているものの、一部の第2部分120は第1部分110とは混ざり合わず第2部分120のまま残っており、この第2部分120の領域には複合体112が到達していない状態を示す。更に、(c)は、第1部分110の一部のみが第2部分120に混入して混合層210が形成され、これに伴って複合体112が主として混合層210へと拡散すると共に、第1部分110であった領域にも強化繊維122が拡散しているものの、一部の第1部分110及び一部の第2部分120は混ざり合わないまま残っており、このうち第2部分120の領域には複合体112が到達していない状態を示す。
In (a) of FIG. 13, in the molded article of the
上記のように、同じ本発明基材から製造された本発明成形体であっても、例えば温度及び圧力等の製造条件並びに本発明基材を構成する各種材料の特性等により、本発明基材を構成していた第1部分と第2部分との混ざり合いの程度が種々に変化する。その結果として、異なる内部構造及び特性を有する本発明成形体が同じ本発明基材から製造され得る。 As described above, even if the molded article of the present invention is produced from the same base material of the present invention, the base material of the present invention can be obtained, for example, according to manufacturing conditions such as temperature and pressure and characteristics of various materials constituting the base material of the present invention. The degree of mixing of the first part and the second part which have made up variously changes. As a result, inventive moldings with different internal structures and properties can be produced from the same inventive substrate.
従って、例えば温度及び圧力等の製造条件並びに本発明基材を構成する各種材料の特性等を調整することにより、様々な内部構造及び特性を有する本発明成形体を同じ本発明基材から製造することができる。 Therefore, for example, by adjusting the production conditions such as temperature and pressure, and the characteristics of various materials constituting the substrate of the present invention, the molded article of the present invention having various internal structures and characteristics is produced from the same substrate of the present invention be able to.
〈構成〉
そこで、第16成形体は、上述した第11成形体乃至第15成形体の何れかに該当する成形体であって、前記樹脂は、前記第1樹脂と前記第2樹脂とが均質に混合されている領域を含む、成形体である。
また、第17成形体は、上述した第16成形体であって、前記樹脂は、前記第2樹脂のみからなる領域を更に含む、成形体である。
更に、第18成形体は、上述した第17成形体であって、前記樹脂は、前記第1樹脂のみからなる領域を更に含む、成形体である。
加えて、第19成形体は、上述した第11成形体乃至第15成形体の何れかに該当する成形体であって、前記樹脂の全体に亘って、前記第1樹脂と前記第2樹脂とが均質に混合されている、成形体である。
<Constitution>
Therefore, the sixteenth molded body is a molded body corresponding to any of the eleventh molded body to the fifteenth molded body described above, and in the resin, the first resin and the second resin are homogeneously mixed. A molded body that includes the
The seventeenth molded body is the sixteenth molded body described above, and the resin is a molded body further including a region formed of only the second resin.
Furthermore, an eighteenth molded body is the seventeenth molded body described above, and the resin is a molded body further including a region formed only of the first resin.
In addition, the nineteenth molded body is a molded body corresponding to any of the eleventh molded body to the fifteenth molded body described above, and the first resin and the second resin are provided over the entire resin. Is a compact which is homogeneously mixed.
第16成形体においては、第1樹脂と第2樹脂とが少なくとも部分的には均質に混合されている。従って、図13を参照しながら上述した(a)乃至(c)の状態は何れも第16成形体に包含される。
第17成形体においては、第1樹脂と混ざり合わないままで残っている第2樹脂が存在する。従って、図13の(b)に示した状態が第17成形体に該当する。
第18成形体においては、第1樹脂と混ざり合わないままで残っている第2樹脂のみならず、第2樹脂と混ざり合わないままで残っている第2樹脂までもが存在する。従って、図13の(c)に示した状態が第18成形体に該当する。
第19成形体においては、全ての第1樹脂と全ての第2樹脂とが均質に混ざり合っている。従って、図13の(a)に示した状態が第19成形体に該当する。
In the sixteenth molded body, the first resin and the second resin are mixed at least partially homogeneously. Therefore, the states (a) to (c) described above with reference to FIG. 13 are all included in the sixteenth formed body.
In the seventeenth molded body, there is a second resin which remains unmixed with the first resin. Accordingly, the state shown in (b) of FIG. 13 corresponds to the seventeenth molded body.
In the eighteenth molded body, not only the second resin remaining unmixed with the first resin but also the second resin remaining unmixed with the second resin are present. Accordingly, the state shown in (c) of FIG. 13 corresponds to the eighteenth molded body.
In the nineteenth molded body, all the first resins and all the second resins are intimately mixed. Accordingly, the state shown in (a) of FIG. 13 corresponds to the nineteenth molded body.
〈効果〉
上記のように、同じ本発明基材から製造された本発明成形体であっても、例えば温度及び圧力等の製造条件並びに本発明基材を構成する各種材料の特性等により、第16成形体乃至第19成形体を始めとする様々な内部構造及び特性を達成することができる。従って、例えば温度及び圧力等の製造条件並びに本発明基材を構成する各種材料の特性等を調整することにより、本発明成形体の用途及び要求特性等に応じて、好適な性質(例えば、機械的強度、耐熱性、耐久性及び審美性等)を有する成形体を製造することができる。即ち、コストの過剰な増大を招くこと無く、本発明基材から製造される成形体の特性(例えば、機械的強度等)を高い自由度にて設計することができる。
<effect>
As described above, even the inventive molded article manufactured from the same inventive substrate of the present invention, the sixteenth molded article, for example, according to the production conditions such as temperature and pressure and the characteristics of various materials constituting the inventive substrate Various internal structures and characteristics can be achieved, including the nineteenth to nineteenth compacts. Therefore, for example, by adjusting the production conditions such as temperature and pressure, and the characteristics and the like of various materials constituting the substrate of the present invention, suitable properties (for example, a machine) can be obtained according to the application and required characteristics of the molded article of the present invention. Molded articles having the desired strength, heat resistance, durability and aesthetics) can be produced. That is, the characteristics (for example, mechanical strength, etc.) of the molded article produced from the substrate of the present invention can be designed with a high degree of freedom without causing an excessive increase in cost.
《第20実施形態》
以下、本発明の第20実施形態に係る成形体(以降、「第20成形体」と称呼される場合がある。)について説明する。前述したように、本発明基材を構成する第1母材、第2母材及び強化繊維として採用される材料に対する高い親和性を有する官能基によってナノセルロース(NCe)を修飾することにより、ナノセルロース(NCe)及びナノカーボン(NC)からなる複合体を介して、これらの材料の間の良好な密着性が達成される。その結果、本発明基材から製造される成形体を構成する第1樹脂、第2樹脂及び強化繊維の間の良好な密着性が達成され、当該成形体における層間剥離を抑制することができるので、当該成形体の曲げ強度及び衝撃強度等の機械的強度を向上させることができる。
<< Twentieth embodiment >>
Hereinafter, a formed body according to the twentieth embodiment of the present invention (hereinafter, sometimes referred to as “twentieth formed body”) will be described. As described above, the nanocellulose (NCe) is modified by modifying the nanocellulose (NCe) with a functional group having a high affinity to the material adopted as the first base material, the second base material and the reinforcing fiber constituting the base material of the present invention. Good adhesion between these materials is achieved via the composite of cellulose (NCe) and nanocarbon (NC). As a result, good adhesion between the first resin, the second resin, and the reinforcing fibers that constitute the molded product produced from the base material of the present invention can be achieved, and delamination in the molded product can be suppressed. The mechanical strength such as bending strength and impact strength of the molded body can be improved.
上記のような効果を達成するためには、少なくとも、第1樹脂と強化繊維との界面の一部、第2樹脂と強化繊維との界面の一部、並びに第1樹脂及び第2樹脂との界面の一部の何れかに上記複合体が介在することが望ましい。 In order to achieve the above effects, at least a part of the interface between the first resin and the reinforcing fiber, a part of the interface between the second resin and the reinforcing fiber, and the first resin and the second resin It is desirable that the complex intervenes in any part of the interface.
〈構成〉
そこで、第20成形体は、上述した第11成形体乃至第19成形体の何れかに該当する成形体であって、少なくとも、前記第1樹脂と前記強化繊維との界面の一部、前記第2樹脂と前記強化繊維との界面の一部、又は前記第1樹脂及び前記第2樹脂の混合物と前記強化繊維との界面の一部に前記複合体が配設されている、成形体である。
<Constitution>
Thus, the twentieth formed body is a formed body corresponding to any of the above-described eleventh to nineteenth formed bodies, and at least a part of the interface between the first resin and the reinforcing fiber, the (2) A molded body in which the composite is disposed at a part of the interface between the resin and the reinforcing fiber, or at a part of the interface between the mixture of the first resin and the second resin and the reinforcing fiber .
上記のような種々の界面に複合体を配設するための方法は特に限定されない。例えば、前述したように第20成形体の製造に使用される本発明基材の第1部分を構成する第1母材の表面を複合体によって被覆することにより、第20成形体における第1樹脂と強化繊維との界面及び第1樹脂と第2樹脂との界面に存在する複合体の割合を高めることができる。或いは、前述したように本発明基材において第1母材の中に複合体を分散させる場合は、複合体の添加量を増大させることにより、結果として上記のような種々の界面における複合体の存在確率を高めることができる。 There is no particular limitation on the method for arranging the complex at the various interfaces as described above. For example, as described above, the first resin in the twentieth molded body is covered with the composite by covering the surface of the first base material that constitutes the first portion of the inventive base material used for producing the twentieth molded body It is possible to increase the proportion of the complex present at the interface between the carbon fiber and the reinforcing fiber and the interface between the first resin and the second resin. Alternatively, as described above, when the composite is dispersed in the first matrix in the substrate of the present invention, the amount of the composite added may be increased to result in the composite at various interfaces as described above. The probability of existence can be increased.
〈効果〉
上記のように、第20成形体においては、少なくとも、第1樹脂と強化繊維との界面の一部、第2樹脂と強化繊維との界面の一部、又は第1樹脂及び第2樹脂の混合物と強化繊維との界面の一部に複合体を配設することにより、当該成形体を構成する第1樹脂、第2樹脂及び強化繊維の間の良好な密着性が達成され、当該成形体における層間剥離を抑制することができる。即ち、第20成形体によれば、当該成形体の曲げ強度及び衝撃強度等の機械的強度を向上させることができる。
<effect>
As described above, in the twentieth molded body, at least a part of the interface between the first resin and the reinforcing fiber, a part of the interface between the second resin and the reinforcing fiber, or a mixture of the first resin and the second resin By arranging the composite on a part of the interface between the fiber and the reinforcing fiber, good adhesion between the first resin, the second resin and the reinforcing fiber constituting the molded body is achieved, and Delamination can be suppressed. That is, according to the twentieth molded body, mechanical strength such as bending strength and impact strength of the molded body can be improved.
《変形例》
本発明基材及び本発明成形体についての以上の説明においては、1層の第1部分と1層の第2部分との積層体、1層の第1部分が2層の第2部分の間に挟まれている積層体、1層の第1部分が1層の第2部分と1層の他の樹脂層(第3部分)との間に挟まれている積層体等を主に例示した。しかしながら、本発明に係る成形体(本発明成形体)の構成は上記に限定されない。
<< Modification >>
In the above description of the substrate of the present invention and the molded article of the present invention, a laminate of the first portion of one layer and the second portion of one layer, the first portion of one layer being between the second portions of two layers Mainly the laminated body etc. in which the 1st part of one layer is sandwiched between the 2nd part of 1 layer and the other resin layer (3rd part) of 1 layer, etc. . However, the configuration of the molded body (the molded body of the present invention) according to the present invention is not limited to the above.
例えば、本発明成形体は上述した種々の積層体の何れか一方又は両方の最外面に更なる追加層を備えていてもよい。この追加層を構成する材料としては、は特に限定されないが、例えばステンレス鋼等の鉄系金属並びに金、銀、銅、アルミニウム及びマグネシウム等の非鉄金属等の金属材料を採用することができる。或いは、例えば耐熱性、耐薬品性、耐食性及び絶縁性等、優れた特性を本発明成形体に付与すること等を目的として、前述したようなスーパーエンジニアリングプラスチック等からなる樹脂層を追加層として加えてもよい。 For example, the inventive molding may be provided with an additional layer on the outermost surface of one or both of the various laminates described above. The material constituting the additional layer is not particularly limited, but, for example, iron-based metals such as stainless steel and metal materials such as nonferrous metals such as gold, silver, copper, aluminum and magnesium can be adopted. Alternatively, for the purpose of imparting excellent properties such as heat resistance, chemical resistance, corrosion resistance and insulation to the molded product of the present invention, etc., a resin layer made of super engineering plastic as described above is added as an additional layer May be
図14は、図9の(a)を参照しながら上述した第1基材100の第1部分110側の表面に、スーパーエンジニアリングプラスチックであるポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂を追加層220として更に積層したものを加熱及び加圧して成形体200を製造する過程を示す模式図である。一般にスーパーエンジニアリングプラスチックは高価であるが、このようにして最外層に追加層として積層することにより、原料コストを削減することができる。また、図14に示した例においては、熱硬化性樹脂のプレポリマーを含む第1部分110側の表面に追加層220を積層したが、追加層を構成する材料との親和性等によっては、第2部分120側の表面に追加層220を積層してもよい。
FIG. 14 further includes polyetheretherketone (PEEK) resin, which is a super engineering plastic, as an
尚、例えばエポキシ樹脂及びウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂は良好な接着剤としても使用される。従って、本発明に係る中間基材は、上記のように異種材料同士を接合するのに好適な材料であると言うこともできる。 For example, thermosetting resins such as epoxy resins and urethane resins are also used as good adhesives. Therefore, it can also be said that the intermediate substrate according to the present invention is a material suitable for joining dissimilar materials as described above.
尚、上記のように異なる材料からなる追加層を更に積層する場合、本発明成形体と追加層との間における線膨張係数の違いに起因する変形及び/又は寸法変化等の問題が懸念される。しかしながら、本発明成形体においては、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との複合による柔軟性に、複合体におけるNCeとNCとの物理的結合(絡み付き)による柔軟性が更に加わることから、上記のような変形及び/又は寸法変化等を良好に緩和することができる。 In the case of additionally laminating additional layers of different materials as described above, there are concerns about problems such as deformation and / or dimensional change due to differences in linear expansion coefficient between the molded article of the present invention and the additional layers. . However, in the molded article of the present invention, the flexibility of the composite of the thermosetting resin and the thermoplastic resin is additionally added to the flexibility of NCe and NC in the composite due to physical bonding (entanglement). Such deformation and / or dimensional change can be favorably mitigated.
《第21実施形態》
以下、本発明の第21実施形態に係る成形体の製造方法(以降、「第21方法」と称呼される場合がある。)について説明する。本明細書の冒頭において述べたように、本発明は、強化繊維及び樹脂を含む複合材料からなる中間基材及び成形体のみならず、当該成形体の製造方法にも関する。
The Twenty-first Embodiment
Hereinafter, a method for producing a molded product (hereinafter sometimes referred to as “the 21st method”) according to the twenty-first embodiment of the present invention will be described. As mentioned at the beginning of this specification, the present invention relates not only to an intermediate substrate and a molded body consisting of a composite material containing reinforcing fibers and a resin, but also to a method of manufacturing the molded body.
〈構成〉
第21方法は、上述した第11成形体乃至第20成形体の何れかを製造する製造方法であって、上述した第1基材乃至第10基材の何れかを前記第2母材の融点以上の所定の温度に加熱すること、及び前記中間基材を前記所定の温度において所定の圧力によって加圧すること、を含む、成形体の製造方法である。好ましくは、第21方法は、第1母材の硬化温度以上かつ第2母材の融点以上の所定の温度に本発明基材を加熱することを含む。
<Constitution>
A twenty-first method is a manufacturing method for producing any one of the eleventh to twentieth molded articles, wherein the melting point of the second base material is any of the first to tenth substrates. It is a manufacturing method of a forming object including heating to the above predetermined temperature, and pressurizing the above-mentioned middle base material by predetermined pressure at the above-mentioned predetermined temperature. Preferably, the twenty-first method includes heating the substrate of the present invention to a predetermined temperature which is higher than the curing temperature of the first base material and higher than the melting point of the second base material.
第21方法において中間基材を加熱及び加圧するための方法については、当業者に周知の種々の方法の中から、本発明基材を構成する材料、本発明基材から製造しようとする本発明成形体の形状及び特性等に応じて、適宜選択することができる。例えば、上述したようなシート状の中間基材を使用する場合は、所謂「ホットスタンプ」(熱間プレス)により本発明基材から本発明成形体を製造することができる。 As a method for heating and pressing the intermediate substrate in the twenty-first method, the present invention to be manufactured from the material constituting the substrate of the present invention and the substrate of the present invention among various methods well known to those skilled in the art It can be appropriately selected according to the shape, characteristics and the like of the molded body. For example, when using a sheet-like intermediate substrate as described above, the molded article of the present invention can be produced from the substrate of the present invention by so-called "hot stamping" (hot press).
例えば、図15は、図9の(a)を参照しながら説明した第1基材100を加熱及び加圧して本発明に係る成形体を製造する方法の1つの例を示す模式図である。1層の第1部分110と1層の第2部分120との積層体として構成された第1基材100は、加熱及び加圧により、第1部分110を構成する第1母材としての熱効果樹脂のプレポリマーの硬化が進行すると共に、第2部分120を構成する第2母材として熱可塑性樹脂が熔融し、第1母材及び/又は第1母材が硬化した熱硬化性樹脂と混ざり合い混合層210を形成している。
For example, FIG. 15 is a schematic view showing an example of a method of manufacturing a molded body according to the present invention by heating and pressing the
尚、図15に示した例においては、第1部分110及び第2部分120の両方が完全には互いに混ざり合わずに残っているが、図13を参照しながら上述したように、第1部分110と第2部分120との混ざり合いの程度は、例えば、本発明基材から本発明成形体を製造する過程における各種条件(例えば、温度及び圧力、本発明基材を構成する各種材料の特性等)によって種々に変化する。また、上記のように本発明基材を加熱及び加圧する際に、例えば第1部分110及び第2部分120の積層方向のみならず、他の方向(例えば、第1部分110及び第2部分120の面内方向等)にも応力を作用させることにより、第1部分110と第2部分120との混ざり合いを促してもよい。
In the example shown in FIG. 15, although both the
また、図16は、図9の(b)を参照しながら説明した第1基材100を加熱及び加圧して本発明に係る成形体を製造する方法の1つの例を示す模式図である。更に、図17は、図9の(c)を参照しながら説明した第1基材100を加熱及び加圧して本発明に係る成形体を製造する方法の1つの例を示す模式図である。何れの例も、第1部分110の第2部分120とは反対側の表面にそれぞれ第2部分120及び第3部分130が積層されている点を除き、上述した図15に示した例と同様であるので、ここでの詳細な説明は割愛する。
Moreover, FIG. 16 is a schematic diagram which shows an example of the method of heating and pressurizing the
〈効果〉
本発明基材の母材は熱硬化性樹脂のプレポリマー及び熱可塑性樹脂によって構成されている。即ち、熱硬化性樹脂のプレポリマーは本発明基材の母材の一部に過ぎないため、熱硬化性樹脂のみを母材として含む従来技術に係る複合材料からなる中間基材に比べて、より速くプレポリマーを硬化させることができる。従って、第21方法によれば、従来技術に比べて短い時間にて成形体を得ることができる。即ち、成形体の生産効率が高い。
<effect>
The base material of the substrate of the present invention is composed of a thermosetting resin prepolymer and a thermoplastic resin. That is, since the prepolymer of the thermosetting resin is only a part of the base material of the substrate of the present invention, compared to the intermediate base material made of the composite material according to the prior art including only the thermosetting resin as the base material, The prepolymer can be cured faster. Therefore, according to the twenty-first method, a compact can be obtained in a shorter time than in the prior art. That is, the production efficiency of the molded body is high.
以上、本発明を説明することを目的として、特定の構成を有する幾つかの実施形態及び変形例につき、時に添付図面を参照しながら説明してきたが、本発明の範囲は、これらの例示的な実施形態及び変形例に限定されると解釈されるべきではなく、特許請求の範囲及び明細書に記載された事項の範囲内で、適宜修正を加えることが可能であることは言うまでも無い。 While certain embodiments have been described, and for the purpose of illustrating the invention, certain embodiments and modifications have been described, sometimes with reference to the accompanying drawings, the scope of the invention is to be considered as illustrative of those embodiments. It should not be construed as being limited to the embodiments and the modifications, and it is needless to say that appropriate modifications can be made within the scope of the matters described in the claims and the specification.
10…複合材料、20…(母材)樹脂、30…炭素繊維(CF)、40…バインダ層、40a…錯綜体、41…カーボンナノチューブ(CNT)、42…セルロースナノファイバ(CeNF)、50…隙間、100…中間基材、110…第1部分、111…第1母材、112…複合材、112a…錯綜体、113…セルロースナノファイバ(CeNF)、114…カーボンナノチューブ(CNT)、120…第2部分、121…第2母材、122…強化繊維、130…第3部分、200…成形体、210…混合層、及び220…追加層。
DESCRIPTION OF
Claims (21)
熱可塑性樹脂である第2母材と強化繊維とを含む第2材料からなる第2部分と、
を含む、
中間基材。 A first portion made of a first material comprising a first base material which is a prepolymer of a thermosetting resin, and a composite of nanocellulose (NCe) and nanocarbon (NC);
A second portion made of a second material including a second base material that is a thermoplastic resin and reinforcing fibers;
including,
Intermediate base material.
前記ナノセルロース(NCe)は官能基によって修飾されている、
中間基材。 An intermediate substrate according to claim 1,
The nanocellulose (NCe) is modified by a functional group,
Intermediate base material.
前記ナノセルロース(NCe)はセルロースナノファイバ(CeNF)であり、
前記ナノカーボン(NC)はカーボンナノチューブ(CNT)であり、
前記複合体は、前記セルロースナノファイバ(CeNF)が前記カーボンナノチューブ(CNT)の表面に絡み付いた錯綜体である、
中間基材。 An intermediate substrate according to claim 1 or claim 2, wherein
The nanocellulose (NCe) is cellulose nanofiber (CeNF),
The nanocarbon (NC) is a carbon nanotube (CNT),
The complex is a complex in which the cellulose nanofiber (CeNF) is entangled on the surface of the carbon nanotube (CNT),
Intermediate base material.
前記強化繊維は、炭素繊維(CF)、ガラス繊維(GF)、並びにポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリイミド繊維、及びポリアミドイミド繊維を含む樹脂繊維(RF)からなる群より選ばれる少なくとも1種の繊維である、
中間基材。 An intermediate base material according to any one of claims 1 to 3, which is
The reinforcing fiber is at least one fiber selected from the group consisting of carbon fiber (CF), glass fiber (GF), and resin fiber (RF) including polyester fiber, polyamide fiber, polyimide fiber, and polyamideimide fiber. is there,
Intermediate base material.
前記第1母材は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド樹脂、及びシリコーン樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の熱硬化性樹脂のプレポリマーであり、
前記第2母材は、ポリエチレン(PE)樹脂及びポリプロピレン(PP)樹脂を含むポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル(PVC)樹脂、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)樹脂、ポリスチレン樹脂(PS)、アクリロニトリル・スチレン樹脂(AS)及びアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン(ABS)樹脂を含むスチレン系樹脂からなる汎用プラスチック、ポリアミド(PA)樹脂、ポリアセタール(POM)樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂及びポリエチレンナフタレート(PEN)樹脂を含むポリエステル系樹脂、ポリフェニレンエーテル(PPE)樹脂からなる汎用エンジニアリングプラスチック、並びにポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、ポリアリレート(PAR)樹脂、ポリアミドイミド(PAI)樹脂、熱可塑性ポリイミド(TPI)樹脂、ポリエーテルイミド(PEI)樹脂、ポリエーテルケトン(PEK)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリスルホン(PSF)樹脂、ポリエーテルスルホン(PES)樹脂からなるスーパーエンジニアリングプラスチック、からなる群より選ばれる少なくとも1種の熱可塑性樹脂である、
中間基材。 An intermediate substrate according to any one of claims 1 to 4, wherein
The first base material is at least one selected from the group consisting of epoxy resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester resin, vinyl ester resin, bismaleimide resin, cyanate resin, polyimide resin, and silicone resin. Is a prepolymer of thermosetting resin,
The second base material is a polyolefin resin including polyethylene (PE) resin and polypropylene (PP) resin, polyvinyl chloride (PVC) resin, polyvinylidene chloride (PVDC) resin, polyethylene terephthalate (PET) resin, polymethacrylic acid General-purpose plastic consisting of styrene resin including methyl (PMMA) resin, polystyrene resin (PS), acrylonitrile styrene resin (AS) and acrylonitrile butadiene styrene (ABS) resin, polyamide (PA) resin, polyacetal (POM) resin , A general-purpose engineer consisting of a polyester resin including a polycarbonate (PC) resin, a polybutylene terephthalate (PBT) resin, and a polyethylene naphthalate (PEN) resin, and a polyphenylene ether (PPE) resin Plastics, as well as polyphenylene sulfide (PPS) resin, polyarylate (PAR) resin, polyamide imide (PAI) resin, thermoplastic polyimide (TPI) resin, polyether imide (PEI) resin, polyether ketone (PEK) resin, polyether At least one thermoplastic resin selected from the group consisting of super engineering plastics consisting of ether ketone (PEEK) resin, polysulfone (PSF) resin, polyether sulfone (PES) resin,
Intermediate base material.
少なくとも前記第1部分と前記第2部分との界面の一部に前記複合体が配設されている、
中間基材。 An intermediate substrate according to any one of claims 1 to 5, wherein
The composite is disposed at a part of an interface between at least the first portion and the second portion,
Intermediate base material.
前記第1部分において前記第1母材の中に前記複合体が分散されている、
中間基材。 An intermediate substrate according to any one of claims 1 to 6, wherein
Said composite is dispersed in said first matrix in said first part,
Intermediate base material.
前記第2部分において、前記第2母材中に前記強化繊維が混入されている、
中間基材。 An intermediate base material according to any one of claims 1 to 7, which is
In the second portion, the reinforcing fiber is mixed in the second base material,
Intermediate base material.
前記第2部分は、前記第2母材からなる繊維と前記強化繊維とからなるコミングルヤーンとして構成されている、
中間基材。 An intermediate base material according to any one of claims 1 to 7, which is
The second portion is configured as a commingle yarn made of fibers of the second base material and the reinforcing fibers.
Intermediate base material.
前記第1部分からなる第1層と前記第2部分からなる第2層とが隣接して積層された積層体を含む、
シート状中間基材。 An intermediate base material according to any one of claims 1 to 9, wherein
The laminated body by which the 1st layer which consists of a said 1st part, and the 2nd layer which consists of a said 2nd part adjoin and laminated | stacked is included.
Sheet-like intermediate base material.
前記樹脂は、熱硬化性樹脂である第1樹脂と熱可塑性樹脂である第2樹脂とを含む、
成形体。 It is formed of a composite material including a resin, a reinforcing fiber, and a composite of nanocellulose (NCe) and nanocarbon (NC),
The resin includes a first resin which is a thermosetting resin and a second resin which is a thermoplastic resin.
Molded body.
前記ナノセルロース(NCe)は官能基によって修飾されている、
成形体。 It is a molded object described in Claim 11,
The nanocellulose (NCe) is modified by a functional group,
Molded body.
前記ナノセルロース(NCe)はセルロースナノファイバ(CeNF)であり、
前記ナノカーボン(NC)はカーボンナノチューブ(CNT)であり、
前記複合体は、前記セルロースナノファイバ(CeNF)が前記カーボンナノチューブ(CNT)の表面に絡み付いた錯綜体である、
成形体。 It is a molded object described in Claim 11 or Claim 12, and.
The nanocellulose (NCe) is cellulose nanofiber (CeNF),
The nanocarbon (NC) is a carbon nanotube (CNT),
The complex is a complex in which the cellulose nanofiber (CeNF) is entangled on the surface of the carbon nanotube (CNT),
Molded body.
前記強化繊維は、炭素繊維(CF)、ガラス繊維(GF)、並びにポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリイミド繊維、及びポリアミドイミド繊維を含む樹脂繊維(RF)からなる群より選ばれる少なくとも1種の繊維である、
成形体。 It is a molded object described in any one of Claims 11 thru | or 13, Comprising:
The reinforcing fiber is at least one fiber selected from the group consisting of carbon fiber (CF), glass fiber (GF), and resin fiber (RF) including polyester fiber, polyamide fiber, polyimide fiber, and polyamideimide fiber. is there,
Molded body.
前記第1樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド樹脂、及びシリコーン樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の熱硬化性樹脂であり、
前記第2樹脂は、ポリエチレン(PE)樹脂及びポリプロピレン(PP)樹脂を含むポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル(PVC)樹脂、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)樹脂、ポリスチレン樹脂(PS)、アクリロニトリル・スチレン樹脂(AS)及びアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン(ABS)樹脂を含むスチレン系樹脂からなる汎用プラスチック、ポリアミド(PA)樹脂、ポリアセタール(POM)樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂及びポリエチレンナフタレート(PEN)樹脂を含むポリエステル系樹脂、ポリフェニレンエーテル(PPE)樹脂からなる汎用エンジニアリングプラスチック、並びにポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、ポリアリレート(PAR)樹脂、ポリアミドイミド(PAI)樹脂、熱可塑性ポリイミド(TPI)樹脂、ポリエーテルイミド(PEI)樹脂、ポリエーテルケトン(PEK)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリスルホン(PSF)樹脂、ポリエーテルスルホン(PES)樹脂からなるスーパーエンジニアリングプラスチック、からなる群より選ばれる少なくとも1種の熱可塑性樹脂である、
成形体。 It is a molded object described in any one of Claim 11 thru | or 14, Comprising:
The first resin is at least one selected from the group consisting of epoxy resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester resin, vinyl ester resin, bismaleimide resin, cyanate resin, polyimide resin, and silicone resin. Thermosetting resin,
The second resin is a polyolefin resin including polyethylene (PE) resin and polypropylene (PP) resin, polyvinyl chloride (PVC) resin, polyvinylidene chloride (PVDC) resin, polyethylene terephthalate (PET) resin, polymethyl methacrylate (PMMA), general purpose plastic consisting of styrene resin including polystyrene resin (PS), acrylonitrile styrene resin (AS) and acrylonitrile butadiene styrene (ABS) resin, polyamide (PA) resin, polyacetal (POM) resin, A general-purpose engineer that consists of a polyester resin including polycarbonate (PC) resin, polybutylene terephthalate (PBT) resin and polyethylene naphthalate (PEN) resin, and polyphenylene ether (PPE) resin Plastics, as well as polyphenylene sulfide (PPS) resin, polyarylate (PAR) resin, polyamide imide (PAI) resin, thermoplastic polyimide (TPI) resin, polyether imide (PEI) resin, polyether ketone (PEK) resin, polyether At least one thermoplastic resin selected from the group consisting of super engineering plastics consisting of ether ketone (PEEK) resin, polysulfone (PSF) resin, polyether sulfone (PES) resin,
Molded body.
前記樹脂は、前記第1樹脂と前記第2樹脂とが均質に混合されている領域を含む、
成形体。 It is a molded object as described in any one of Claims 11 thru | or 15, Comprising:
The resin includes a region in which the first resin and the second resin are homogeneously mixed.
Molded body.
前記樹脂は、前記第2樹脂のみからなる領域を更に含む、
成形体。 It is a molded object described in Claim 16, Comprising:
The resin further includes a region consisting only of the second resin,
Molded body.
前記樹脂は、前記第1樹脂のみからなる領域を更に含む、
成形体。 It is a molded object described in Claim 17, Comprising:
The resin further includes a region consisting only of the first resin,
Molded body.
前記樹脂の全体に亘って、前記第1樹脂と前記第2樹脂とが均質に混合されている、
成形体。 It is a molded object as described in any one of Claims 11 thru | or 15, Comprising:
The first resin and the second resin are homogeneously mixed over the entire resin.
Molded body.
少なくとも、前記第1樹脂と前記強化繊維との界面の一部、前記第2樹脂と前記強化繊維との界面の一部、又は前記第1樹脂及び前記第2樹脂の混合物と前記強化繊維との界面の一部に前記複合体が配設されている、
成形体。 A molded article according to any one of claims 11 to 19, wherein
At least a part of an interface between the first resin and the reinforcing fiber, a part of an interface between the second resin and the reinforcing fiber, or a mixture of the first resin and the second resin and the reinforcing fiber The complex is disposed in part of the interface,
Molded body.
請求項1乃至請求項10の何れか1項に記載された中間基材を前記第2母材の融点以上の所定の温度に加熱すること、及び
前記中間基材を前記所定の温度において所定の圧力によって加圧すること、
を含む、
成形体の製造方法。 A method for producing a molded body according to any one of claims 11 to 20, wherein
A method of heating the intermediate substrate according to any one of claims 1 to 10 to a predetermined temperature equal to or higher than the melting point of the second base material, and a predetermined temperature of the intermediate substrate at the predetermined temperature. Pressurizing by pressure,
including,
Method for producing a molded body.
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