JP2019199016A - Composite molding and method for producing composite molding - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複合成形体および複合成形体の製造方法に関する。 The present invention relates to a composite molded body and a method for producing the composite molded body.
従来、熱可塑性樹脂は、成形性が良好であることから各分野で広く利用されている。しかし、表面硬度や耐熱性等においては、十分なものとはいえない。一方、熱硬化性樹脂は、表面硬度や耐熱性等は良好であるものの、成形性、賦形性においては十分とはいえない。そこで、目的に応じた種々の性能を得るために、異なる樹脂材料からなる成形体同士が一体化された複合体が開発されている。 Conventionally, thermoplastic resins have been widely used in various fields because of their good moldability. However, the surface hardness and heat resistance are not sufficient. On the other hand, thermosetting resins have good surface hardness, heat resistance, etc., but are not sufficient in moldability and shapeability. Therefore, in order to obtain various performances according to the purpose, composites in which molded bodies made of different resin materials are integrated have been developed.
特許文献1には、熱硬化性樹脂層に、ポリアルキレンエーテルグリコールを30〜95重量%含有するポリエステルポリエーテルブロック共重合体を用いることで、熱硬化性樹脂層と特定の熱可塑性エラストマー層とを熱融着させる技術が開示されている。 In Patent Document 1, a thermosetting resin layer, a specific thermoplastic elastomer layer, and a polyester polyether block copolymer containing 30 to 95% by weight of polyalkylene ether glycol are used in the thermosetting resin layer. A technique for heat-sealing is disclosed.
一方、抄造体は、繊維材料を漉く手法を使用して得られた物の状態を示す技術用語として一般的に使用されている。この状態は、例えば、特許文献2および3に記載されている。同文献によれば、当該抄造体は、繊維や樹脂等の原料を分散媒に分散させた原料スラリーから、液体分が脱水され、フィルター上に残った湿潤状態の固形分を指す、と記載されている。ここでいう上記湿潤状態とは、乾燥および加熱処理を施す前の硬化状態、すなわち、ポストキュア前の硬化状態を意味する。
また、同文献によれば、当該抄造体は、成形型内で加熱して乾燥成形することにより得られる成形体に利用される。すなわち、抄造体は成形材料として用いられると記載されている。
On the other hand, a papermaking body is generally used as a technical term indicating the state of an object obtained by using a method of spreading a fiber material. This state is described in Patent Documents 2 and 3, for example. According to the document, the papermaking product is described as a wet solid content remaining on a filter after a liquid component is dehydrated from a raw material slurry in which raw materials such as fibers and resins are dispersed in a dispersion medium. ing. The said wet state here means the hardening state before performing drying and heat processing, ie, the hardening state before post-cure.
Moreover, according to the same literature, the said papermaking body is utilized for the molded object obtained by heating and drying-molding in a shaping | molding die. That is, it is described that the papermaking body is used as a molding material.
しかしながら、特許文献1等の従来技術においては、複合体の異種材料間の接触領域における密着性が十分ではなかった。 However, in the conventional technology such as Patent Document 1, the adhesion in the contact region between different materials of the composite is not sufficient.
そこで、本発明は、複合体の異種材料間の接触領域における密着性を向上させる観点から、鋭意検討を行った結果、複合体のうち一方の材料として抄造体を用い、抄造体と他方の材料とを圧縮成形することで他方の材料が抄造体内の間隙に含浸し、これにより、両者の密着性が飛躍的に向上できることが見出された。 Therefore, the present invention has been intensively studied from the viewpoint of improving the adhesion in the contact region between different materials of the composite, and as a result, the papermaking is used as one material of the composite, and the papermaking and the other material are used. It was found that the other material was impregnated into the gap in the papermaking body by compression molding, whereby the adhesion between the two could be dramatically improved.
本発明によれば、
第1の成形体と、第2の成形体と、が積層した複合成形体であって、
前記第1の成形体は、熱可塑性樹脂材料からなり、
前記第2の成形体は、熱硬化性樹脂および繊維フィラーを含む抄造体の硬化物と、前記抄造体に含浸された前記熱可塑性樹脂組成物材料と、からなる、複合成形体が提供される。
According to the present invention,
A composite molded body in which a first molded body and a second molded body are laminated,
The first molded body is made of a thermoplastic resin material,
The second molded body is provided with a composite molded body comprising a cured product of a papermaking containing a thermosetting resin and a fiber filler, and the thermoplastic resin composition material impregnated in the papermaking. .
さらに、本発明によれば、
熱硬化性樹脂と、繊維フィラーとを溶媒に分散させて材料スラリーを調製した後、抄造法を用いて、前記材料スラリーから前記溶媒を除去して、抄造体を得る工程と、
前記抄造体に熱可塑性樹脂材料を接触させた状態で圧縮成形し、前記熱可塑性樹脂材料を前記抄造体に含浸させつつ、前記抄造体を硬化させる工程と、
を含む、複合成形体の製造方法が提供される。
Furthermore, according to the present invention,
After preparing a material slurry by dispersing a thermosetting resin and a fiber filler in a solvent, using a papermaking method, removing the solvent from the material slurry to obtain a papermaking,
Compression molding in a state where a thermoplastic resin material is in contact with the papermaking body, and impregnating the papermaking body with the thermoplastic resin material, and curing the papermaking body;
The manufacturing method of the composite molded object containing this is provided.
本発明によれば、複合成形体の異種材料間における密着性を向上することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the adhesiveness between the dissimilar materials of a composite molded object can be improved.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.
<複合成形体>
図1は、本実施形態に係る複合成形体30の一例を示す模式断面図である。複合成形体30は、第1の成形体10と、第2の成形体20とが積層したものである。本実施形態においては、第2の成形体20上に、第1の成形体10が形成されている。
<Composite molded body>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a composite molded
複合成形体30においては、第1の成形体10の熱可塑性樹脂材料11の一部が、第2の成形体20に含浸しているため、両者が強固に接合し、一体化されている。そのため、密着性が高くできるとともに、曲げ強度等の機械特性がより高められる。
複合成形体30において、第1の成形体10の厚さと第2の成形体20の厚さの比率は特に限定されないが、好ましくは0.001〜3であり、より好ましくは0.001〜2であり、さらに好ましくは0.001〜1である。この厚さの比率が前記の好ましい範囲内であれば、第1の成形体10と、第2の成形体20との積層構造が容易に形成される。
以下、各成形体について、詳述する。
In the composite molded
In the composite molded
Hereinafter, each molded body will be described in detail.
〔第1の成形体〕
第1の成形体10は、熱可塑性樹脂材料11からなる。熱可塑性樹脂材料11は、少なくとも熱可塑性樹脂を含む。
[First molded body]
The first molded
熱可塑性樹脂の融点は、160℃以上であることが好ましい。これにより、複合成形体30の製造時において、後述する熱硬化性樹脂の硬化反応を進行させつつ、第1の成形体10と、第2の成形体20とを圧縮することができる。すなわち、熱可塑性樹脂の融点を、熱硬化性樹脂の硬化温度よりも高いものとすることによって、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とを加熱圧縮して、一体化することができるようになる。
The melting point of the thermoplastic resin is preferably 160 ° C. or higher. Thereby, at the time of manufacture of the composite molded
熱可塑性樹脂としては、ナイロン6およびナイロン66等のポリアミド樹脂、ポリエステルおよびポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエーテルエーテルイミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、およびポリエーテルスルホン樹脂の中から選ばれる1種または2種以上を含むことが好ましい。なかでも、複合成形体30への新たな部品の接着を強固かつ容易なものとし、幅広い用途に応用できるようになる観点から、ナイロン6およびナイロン66等のポリアミド樹脂、ポリエステルおよびポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂であることが好ましい。
As thermoplastic resins, polyamide resins such as nylon 6 and nylon 66, polyolefin resins such as polyester and polypropylene, polyphenylene sulfide resins, polyacetal resins, polyether ether imide resins, polybutylene terephthalate resins, polyether imide resins, polyamide imide resins And one or more selected from polyethersulfone resins. Among these, from the viewpoint of making the adhesion of new parts to the composite molded
熱可塑性樹脂材料11は、上記の熱可塑性樹脂の他、必要に応じて、繊維フィラー等の充填材、および可塑剤等、通常の樹脂添加剤を含んでもよい。繊維フィラーとしては、後述する第2の成形体20に含まれる繊維フィラーと同様のものを挙げることができる。第1の成形体10に繊維フィラーが含まれる場合、第2の成形体20に含まれる繊維フィラーと同じであってもよく、異なるものであってもよい。
The
〔第2の成形体20〕
第2の成形体20は、熱硬化性樹脂Aおよび繊維フィラーBを含む抄造体21の硬化物と、抄造体21に含浸された熱可塑性樹脂組成物材料11とからなる。すなわち、第2の成形体20が抄造体21を備えることにより、後述する圧縮成形により、熱可塑性樹脂材料11が抄造体21の隙間から内部に含浸されつつ、抄造体21が硬化することによって、第2の成形体20が得られる。その結果、第2の成形体20は、抄造体21の硬化物と、熱硬化性樹脂材料11とから形成されることとなる。これにより、複合成形体30において、第1の成形体10と第2の成形体20との接着領域が極めて強固になる。
第2の成形体20の厚み方向において、第1の成形体10から離間するにつれて、熱可塑性樹脂材料に含まれる熱可塑性樹脂の含浸率が低減する濃度勾配を有することが好ましい。すなわち、複合成形体30の製造過程において、抄造体21の一方の面から熱可塑性樹脂材料11が押し込まれることによって、熱可塑性樹脂材料11が抄造体21の内部に含浸していく結果、第1の成形体10と第2の成形体20との接触領域付近においては、熱可塑性樹脂の濃度が高くなり、第2の成形体20の内部、言い換えると第1の成形体10との接合領域とは反対側の方向に従い、熱可塑性樹脂の濃度が低くなる。
[Second molded body 20]
The second molded
In the thickness direction of the 2nd molded
第2の成形体20内の熱可塑性樹脂の濃度勾配は、例えば、複合成形体30の断面を光学顕微鏡(落射画像、偏光フィルター越の画像)観察、及び、EDS(Energy Dispersive X−ray Spectroscopy)等で観察し、第2の成形体20と、熱可塑性樹脂との面積比を求めることで算出することができる。
The concentration gradient of the thermoplastic resin in the second molded
つぎに、抄造体21について説明する。
図2は、本実施形態に係る抄造体21の一例を示す斜視模式図である。
図2においては、抄造体のうちの点線で示される領域の拡大模式図が示されている。本実施形態に係る抄造体21は、熱硬化性樹脂Aと、繊維フィラーBと、を含む。
熱硬化性樹脂Aは、繊維フィラーBどうしを結着する結着材として機能するとともに、後の加熱処理により抄造体21による成形体を得るための成形材料として機能する。
Next, the
FIG. 2 is a schematic perspective view showing an example of the
In FIG. 2, the enlarged schematic diagram of the area | region shown with a dotted line of a papermaking body is shown. The
The thermosetting resin A functions as a binder for binding the fiber fillers B together, and also functions as a molding material for obtaining a molded body by the
抄造体21における熱硬化性樹脂Aは完全硬化していない状態、例えば、Bステージ状態にある。これにより、後述する複合成形体30の製造過程において、第1の成形体10材料とともに圧縮成形することができ、熱硬化性樹脂Aの硬化温度とすることで完全硬化することができる。また、完全硬化していないため、柔軟性を有し、他の材料に対する追従性が得られるようになる。
The thermosetting resin A in the
本実施形態に係る抄造体21は、後述する抄造法により得られたものであり、以下の点において構造上の特徴1〜3を有するものである。
(特徴1)抄造体21の表面の平面視において、繊維フィラーBがランダムに配向している。
(特徴2)抄造体21の厚み方向における断面視において、繊維フィラーBの配向状態が高度に制御されており、繊維フィラーBが特定方向に配向している。言い換えれば、抄造体21の厚み方向において、繊維フィラーBは積層した状態である。
(特徴3)繊維フィラーB同士が熱硬化性樹脂Aにより結着している。
The
(Feature 1) In the plan view of the surface of the
(Characteristic 2) In the cross-sectional view in the thickness direction of the
(Feature 3) The fiber fillers B are bound together by the thermosetting resin A.
抄造体21は、抄造法によって形成されたものであるため、繊維フィラーBを抄造体21中に均一に分散させることや、繊維フィラーB同士の絡み合いを適度に作ることができると推定されている。また、抄造法は加工性に優れることから、抄造体21の意匠性を向上させることもできる。また、抄造法は、抄造体21を構成する材料の組み合わせに制約が少ない。このため、複合成形体30に求められる特性に応じて、熱硬化性樹脂Aおよび繊維フィラーBとともに他の各種添加剤を適宜使用することができる。
Since the
本実施形態において、抄造体21の通気度は、密着性を向上し、軽量化を図る観点から、好ましくは3cm3/cm2・s以上、より好ましくは4cm3/cm2・s以上である。
一方、抄造体21の通気度は、機械強度を得つつ、密着性とのバランスを良好にする観点から、好ましくは15cm3/cm2・s以下、より好ましくは12cm3/cm2・s以下である。
通気度は、一般不織布試験法のフラジール形法(JIS L 1913)による試験で、測定することができる。
In the present embodiment, the air permeability of the
On the other hand, the air permeability of the paper-making
The air permeability can be measured by a test according to the fragile method (JIS L 1913) of the general nonwoven fabric test method.
また、抄造体21の気孔率は、密着性を向上し、軽量化を図る観点から、好ましくは40%以上、より好ましくは50%以上である。
一方、抄造体21の気孔率は、機械強度を得つつ、密着性とのバランスを良好にする観点から、好ましくは90%以下、より好ましくは80%以下である。
気孔率は、下記式によって求めることができる。
気孔率(%)={1−(材料の嵩密度(g/cm3)/材料の真密度(g/cm3))}×100
Moreover, the porosity of the
On the other hand, the porosity of the
The porosity can be determined by the following formula.
Porosity (%) = {1− (bulk density of material (g / cm 3 ) / true density of material (g / cm 3 ))} × 100
以下、抄造体21を形成する材料について、詳細に説明する。
Hereinafter, the material which forms the
(熱硬化性樹脂A)
熱硬化性樹脂Aは、抄造体21内において、繊維フィラーBを結着するためのバインダーとして作用するものである。
熱硬化性樹脂としては、たとえば、非加熱状態にある常温(25℃)において固形状の形態にあるものを使用することが、抄造体21を安定的に作製する観点から好ましい。
(Thermosetting resin A)
The thermosetting resin A acts as a binder for binding the fiber filler B in the
As the thermosetting resin, for example, it is preferable to use a resin that is in a solid form at room temperature (25 ° C.) in an unheated state from the viewpoint of stably producing the
熱硬化性樹脂の具体例としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、およびポリウレタン等が挙げられる。これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。中でも、フェノール樹脂およびエポキシ樹脂のうちの少なくとも一方を含むことが、複合成形体30の機械特性を向上させる観点からより好ましい。
Specific examples of the thermosetting resin include phenol resin, epoxy resin, unsaturated polyester resin, melamine resin, and polyurethane. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, the inclusion of at least one of a phenol resin and an epoxy resin is more preferable from the viewpoint of improving the mechanical properties of the composite molded
熱硬化性樹脂の含有量は、好ましくは、抄造体21全量に対して5重量%以上であり、より好ましくは、15重量%以上であり、最も好ましくは、20重量%以上である。これにより、抄造体21の加工性や軽量性をより効果的に向上させることができる。一方で、熱硬化性樹脂の含有量は、好ましくは、抄造体21全量に対して80重量%以下であり、より好ましくは、60重量%以下であり、最も好ましくは、40重量%以下である。これにより、抄造体21を硬化して得られた硬化物の熱的特性をより効果的に向上させることが可能となる。
The content of the thermosetting resin is preferably 5% by weight or more, more preferably 15% by weight or more, and most preferably 20% by weight or more based on the total amount of the
(繊維フィラーB)
繊維フィラーBは、たとえば金属繊維;炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維などの無機繊維;木材繊維、木綿、麻、羊毛等の天然繊維;レーヨン繊維などの再生繊維;セルロース繊維などの半合成繊維;ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリイミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、エチレンビニルアルコール繊維などの合成繊維から選択される一種または二種以上を含むことができる。これらの中でも、複合成形体30に熱伝導性を付与させる観点からは、金属繊維および無機繊維のうちの一種または二種以上を含むことが好ましく、金属繊維および炭素繊維のうちの少なくとも一方を含むことがより好ましい。また、複合成形体30の機械的特性を向上させる観点からは、合成繊維および無機繊維のうちの一種または二種以上を含むことがより好ましい。とくに、複合成形体30の曲げ強さを向上させる観点からは、炭素繊維を含むことがとくに好ましい。また、複合成形体30の耐衝撃性を向上させる観点からは、アラミド繊維を含むことがとくに好ましい。複合成形体30の電磁波遮蔽性能を向上させる観点からは、金属繊維を含むことがより好ましい。
(Fiber filler B)
The fiber filler B includes, for example, metal fibers; inorganic fibers such as carbon fibers, glass fibers, and ceramic fibers; natural fibers such as wood fibers, cotton, hemp, and wool; regenerated fibers such as rayon fibers; semisynthetic fibers such as cellulose fibers; One kind selected from synthetic fibers such as polyamide fiber, aramid fiber, polyimide fiber, polyvinyl alcohol fiber, polyester fiber, acrylic fiber, polyparaphenylene benzoxazole fiber, polyethylene fiber, polypropylene fiber, polyacrylonitrile fiber, ethylene vinyl alcohol fiber or the like Two or more types can be included. Among these, from the viewpoint of imparting thermal conductivity to the composite molded
金属繊維は、単独の金属元素で構成される金属繊維であっても、複数の金属で構成される合金繊維であってもよい。金属繊維は、たとえばアルミニウム、銀、銅、マグネシウム、鉄、クロム、ニッケル、チタン、亜鉛、錫、モリブデンおよびタングステンからなる群から選択される1種または二種以上の金属元素を含むことが好ましい。なお、本実施形態における金属繊維としては、たとえば日本精線株式会社やベカルトジャパン株式会社製のステンレス繊維、虹技株式会社製の銅繊維、アルミニウム繊維、黄銅繊維、鋼繊維、チタン繊維、リン青銅繊維などが市販品として入手可能であるが、これらに限定されるものではない。これらの金属繊維は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。また、これらのうち、熱伝導性という観点では銅繊維、アルミニウム繊維、黄銅繊維のいずれか1種以上が好ましく、電磁波シールド性という観点ではステンレス繊維、銅繊維、アルミニウム繊維のいずれか1種以上が好ましい。 The metal fiber may be a metal fiber composed of a single metal element or an alloy fiber composed of a plurality of metals. The metal fiber preferably contains one or more metal elements selected from the group consisting of aluminum, silver, copper, magnesium, iron, chromium, nickel, titanium, zinc, tin, molybdenum and tungsten, for example. In addition, as a metal fiber in this embodiment, for example, Nippon Seisen Co., Ltd. and Bekaert Japan Co., Ltd. stainless fiber, Niji Co., Ltd. copper fiber, aluminum fiber, brass fiber, steel fiber, titanium fiber, phosphor bronze fiber Are commercially available, but are not limited to these. These metal fibers may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together. Of these, one or more of copper fiber, aluminum fiber, and brass fiber is preferable from the viewpoint of thermal conductivity, and one or more of stainless fiber, copper fiber, and aluminum fiber are preferable from the viewpoint of electromagnetic shielding properties. preferable.
繊維フィラーBとしては、必要特性に応じてシランカップリング剤、アルミネートカップリング剤、チタネートカップリング剤などで表面処理したものや、樹脂との密着性や取り扱い性を向上させるために収束剤処理をしたものを使用してもよい。 Fiber filler B is surface treated with a silane coupling agent, aluminate coupling agent, titanate coupling agent, etc., depending on the required characteristics, or with a sizing agent treatment to improve the adhesion and handleability with the resin. You may use what you did.
繊維フィラーBは、必要特性に応じて種々の形状を有することができる。本実施形態においては、繊維フィラーBとして、たとえばチョップドファイバーを用いることができる。 The fiber filler B can have various shapes according to required characteristics. In the present embodiment, for example, a chopped fiber can be used as the fiber filler B.
繊維フィラーBの含有量は、抄造体21全体に対して15重量%以上であることが好ましく、30重量%以上であることがより好ましく、45重量%以上であることがとくに好ましい。これにより、複合成形体30の機械的特性や熱的特性のバランスをより効果的に向上させることができる。一方で、繊維フィラーBの含有量は、抄造体21全体に対して80重量%以下であることが好ましく、70重量%以下であることがより好ましく、65重量%以下であることがとくに好ましい。これにより、抄造体21の加工性や軽量性を向上させることができる。また、繊維フィラーBの分散性をより効果的に向上させて、複合成形体30の機械的特性や熱的特性の向上に寄与することも可能である。
The content of the fiber filler B is preferably 15% by weight or more, more preferably 30% by weight or more, and particularly preferably 45% by weight or more based on the
抄造体21は、さらに、以下のものを含んでもよい。
The
抄造体21は、たとえばパルプを含むことができる。パルプは、フィブリル構造を有する繊維材料であり、たとえば機械的または化学的に繊維材料をフィブリル化することによって得ることができる。後述する抄造法を用いた抄造体21の製造方法においては、熱硬化性樹脂A、繊維フィラーBとともにパルプを抄造することによって、熱硬化性樹脂をより効果的に凝集させることができることから、より安定的な抄造体21の製造を実現することが可能となる。
The
パルプとしては、たとえばリンターパルプ、木材パルプ等のセルロース繊維、ケナフ、ジュート、竹などの天然繊維、パラ型全芳香族ポリアミド繊維(アラミド繊維)やその共重合体、芳香族ポリエステル繊維、ポリベンザゾール繊維、メタ型アラミド繊維やその共重合体、アクリル繊維、アクリロニトリル繊維、ポリイミド繊維、ポリアミド繊維などの有機繊維がフィブリル化したものが挙げられる。パルプは、これらのうちの一種または二種以上を含むことができる。これらの中でも、抄造体21の機械的特性を向上させる観点や、繊維フィラーBの分散性を向上させる観点からは、アラミド繊維により構成されるアラミドパルプ、およびアクリロニトリル繊維により構成されるポリアクリロニトリルパルプのうちのいずれか一方または双方を含むことがとくに好ましい。
Examples of pulp include cellulose fibers such as linter pulp and wood pulp, natural fibers such as kenaf, jute and bamboo, para-type wholly aromatic polyamide fibers (aramid fibers) and copolymers thereof, aromatic polyester fibers, and polybenzazole. Examples include fibrillated organic fibers such as fibers, meta-type aramid fibers and copolymers thereof, acrylic fibers, acrylonitrile fibers, polyimide fibers, and polyamide fibers. The pulp can contain one or more of these. Among these, from the viewpoint of improving the mechanical properties of the
パルプの含有量は、抄造体21全量に対して0.5重量%以上であることが好ましく、1.5重量%以上であることがより好ましく、2重量%以上であることがとくに好ましい。これにより、抄造時における熱硬化性樹脂の凝集をより効果的に発生させて、さらに安定的な抄造体21の製造を実現することができる。また、パルプの含有量は、抄造体21全量に対して15重量%以下であることが好ましく、10重量%以下であることがより好ましく、8重量%以下であることがとくに好ましい。これにより、抄造体21を硬化して得られた硬化物の機械的特性や熱的特性をより効果的に向上させることが可能となる。
The pulp content is preferably 0.5% by weight or more, more preferably 1.5% by weight or more, and particularly preferably 2% by weight or more based on the total amount of the
抄造体21は、たとえば凝集剤を含むことができる。凝集剤は、後述する抄造法を用いた抄造体21の製造方法において、熱硬化性樹脂、繊維材料をフロック状に凝集させる機能を有する。このため、より安定的な樹脂シートの製造を実現することができる。
The
凝集剤は、たとえばカチオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、および両性高分子凝集剤から選択される一種または二種以上を含むことができる。このような凝集剤の例示としては、カチオン性ポリアクリルアミド、アニオン性ポリアクリルアミド、ホフマンポリアクリルアミド、マンニックポリアクリルアミド、両性共重合ポリアクリルアミド、カチオン化澱粉、両性澱粉、ポリエチレンオキサイドなどを挙げることができる。また、凝集剤において、そのポリマー構造や分子量、水酸基やイオン性基などの官能基量などは、必要特性に応じて特に制限無く調整することが可能である。 The flocculant can include, for example, one or more selected from a cationic polymer flocculant, an anionic polymer flocculant, a nonionic polymer flocculant, and an amphoteric polymer flocculant. Examples of such flocculants include cationic polyacrylamide, anionic polyacrylamide, Hoffman polyacrylamide, mannic polyacrylamide, amphoteric copolymerized polyacrylamide, cationized starch, amphoteric starch, polyethylene oxide and the like. . In the flocculant, the polymer structure and molecular weight, the amount of functional groups such as hydroxyl groups and ionic groups, and the like can be adjusted without particular limitation depending on the required characteristics.
凝集剤の含有量は、上述した抄造体21の構成材料の合計量に対して0.05重量%以上であることが好ましく、0.1重量%以上であることがより好ましく、0.15重量%以上であることがとくに好ましい。これにより、抄造法を用いた抄造体21の製造において、収率の向上を図ることができる。一方で、凝集剤の含有量は、上述した抄造体21の構成材料の合計量に対して3重量%以下であることが好ましく、2重量%以下であることがより好ましく、1.5重量%以下であることがとくに好ましい。これにより、抄造法を用いた抄造体21の製造において、脱水処理等をより容易にかつ安定的に行うことが可能となる。
The content of the flocculant is preferably 0.05% by weight or more, more preferably 0.1% by weight or more, and more preferably 0.15% by weight with respect to the total amount of the constituent materials of the
抄造体21は、たとえば上述の各成分の他に、イオン交換能を有する粉末状物質を含むことができる。イオン交換能を有する粉末状物質としては、たとえば粘土鉱物、鱗片状シリカ微粒子、ハイドロタルサイト類、フッ素テニオライト及び膨潤性合成雲母から選ばれる一種または二種以上の層間化合物を用いることが好ましい。粘土鉱物としては、たとえばスメクタイト、ハロイサイト、カネマイト、ケニヤイト、燐酸ジルコニウム及び燐酸チタニウムなどが挙げられる。ハイドロタルサイト類としては、たとえばハイドロタルサイト、ハイドロタルサイト状物質などが挙げられる。フッ素テニオライトとしては、たとえばリチウム型フッ素テニオライト、ナトリウム型フッ素テニオライトなどが挙げられる。膨潤性合成雲母としては、たとえばナトリウム型四珪素フッ素雲母、リチウム型四珪素フッ素雲母などが挙げられる。これらの層間化合物は、天然物であってもよく、合成されたものであってもよい。これらのうちでは、粘土鉱物がより好ましく、スメクタイトが天然物から合成物まで存在し、選択の幅が広いという点においてさらに好ましい。スメクタイトとしては、たとえばモンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト及びスチーブンサイトなどが挙げられ、これらのうち、いずれか1種以上を使用できる。モンモリロナイトは、アルミニウムの含水ケイ酸塩であるが、モンモリロナイトを主成分とし、他に石英や雲母、長石、ゼオライトなどの鉱物を含んでいるベントナイトであってもよい。着色や不純物を気にする用途に用いる場合などには、不純物が少ない合成スメクタイトが好ましい。
The
また、抄造体21は、たとえば特性向上を目的とした酸化防止剤や紫外線吸収剤などの安定剤、離型剤、可塑剤、難燃剤、樹脂の硬化触媒や硬化促進剤、顔料、乾燥紙力向上剤、湿潤紙力向上剤などの紙力向上剤、歩留まり向上剤、濾水性向上剤、サイズ定着剤、消泡剤、酸性抄紙用ロジン系サイズ剤、中性製紙用ロジン系サイズ剤、アルキルケテンダイマー系サイズ剤、アルケニルコハク酸無水物系サイズ剤、特殊変性ロジン系サイズ剤などのサイズ剤、硫酸バンド、塩化アルミ、ポリ塩化アルミなどの凝結剤などの添加剤から選択される一種または二種以上を、生産条件調整や、要求される物性を発現させることを目的として含むことができる。
In addition, the paper-making
次に、抄造体21の製造方法について説明する。
図3は、本実施形態に係る抄造体21の製造方法の一例を示す断面模式図である。図3において、符号Aは熱硬化性樹脂を、符号Bは繊維材料を、符号Fは、溶媒中の熱硬化性樹脂Aと、繊維フィラーBと、をフロック状に凝集させて凝集物を、それぞれ示している。
Next, the manufacturing method of the
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a method for manufacturing the
まず、図3(a)に示すように、上述の各成分のうち凝集剤を除く成分を溶媒に添加して撹拌し、分散させる。ここでは、熱硬化性樹脂、繊維フィラーB、および必要に応じた他の添加剤を溶媒中へ添加して撹拌し、分散させることとなる。これにより、抄造体21を形成するための材料スラリー(ワニス状の樹脂組成物)が調製される。各成分を溶媒に分散させる方法としては、とくに限定されないが、たとえばディスパーザーを用いて撹拌する方法が挙げられる。
First, as shown to Fig.3 (a), the component except a flocculent among the above-mentioned each components is added to a solvent, and it stirs and disperses. Here, the thermosetting resin, the fiber filler B, and other additives as required are added to the solvent, and are stirred and dispersed. Thereby, the material slurry (varnish-like resin composition) for forming the
溶媒としては、とくに限定されないが、上記材料スラリーの構成材料を分散させる過程において揮発しにくいことと、抄造体21中への残存を抑制するために脱溶媒しやすいこと、脱溶媒によってエネルギーが増大してしまうことを抑制すること等の観点から、沸点が50℃以上200℃以下であるものが好ましい。このような溶媒としては、たとえば水や、エタノール、1−プロパノール、1−ブタノール、エチレングリコールなどのアルコール類や、アセトン、メチルエチルケトン、2−ヘプタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類や、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセト酢酸メチルなどのエステル類や、テトラヒドロフラン、イソプロピルエーテル、ジオキサン、フルフラールなどのエーテル類などを挙げることができる。これらの溶媒は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらのなかでも、供給量が豊富であり、安価、環境負荷が低い、安全性も高く扱いやすいという理由から水を用いることがとくに好ましい。
Although it does not specifically limit as a solvent, It is hard to volatilize in the process which disperse | distributes the constituent material of the said material slurry, It is easy to desolvate in order to suppress the residual in the
本実施形態においては、上記で得られた材料スラリー中に、凝集剤を添加することができる。これにより、溶媒中の熱硬化性樹脂Aと、繊維フィラーBと、をフロック状に凝集させて凝集物Fを得ることがより容易となる。 In the present embodiment, a flocculant can be added to the material slurry obtained above. Thereby, it becomes easier to obtain the aggregate F by aggregating the thermosetting resin A and the fiber filler B in the solvent in a floc form.
次に、図3(b)に示すように、底面がメッシュ41で構成された容器に、溶媒と、上記で得られた凝集物Fと、を入れてメッシュ41から溶媒を排出し、溶媒を除去する。これにより、凝集物Fと溶媒を互いに分離することができる。このとき、メッシュ41上には凝集物Fがシート状となって残存することとなる。
本実施形態においては、メッシュ41の形状を適宜選択することによって、得られる抄造体21の形状を調整することが可能である。たとえば、平坦なシート形状のメッシュ41を用いた場合、シート様の形状を有する抄造体21が得られる。また、たとえば、波型、凹凸等の立体形状を有するメッシュ41を用いた場合、立体形状を有する抄造体21が得られる。抄造体21の形状は、複合成形体30の形状、金型の形状等に応じて適宜選択することができる。
また、抄造体21の厚みは、材料スラリー中の上記各材料の量を調整することにより、または図3(b)に示す抄造工程を繰り返すことにより調整することができる。
Next, as shown in FIG. 3 (b), the solvent and the agglomerate F obtained above are put into a container having a bottom surface made of
In the present embodiment, it is possible to adjust the shape of the resulting
The thickness of the
本実施形態においては、上記で得られたシート状の凝集物Fを取り出して、乾燥炉内に入れて乾燥させて、溶媒をさらに除去することができる。たとえばこのようにして、図3(c)に示すような抄造体21が製造されることとなる。
In the present embodiment, the sheet-like aggregate F obtained above can be taken out, placed in a drying furnace and dried, and the solvent can be further removed. For example, in this way, the
<複合成形体の製造方法>
つぎに、複合成形体30の製造方法について説明する。
まず、上述したように、熱硬化性樹脂Aと、繊維フィラーBとを溶媒に分散させて材料スラリーを調製した後、抄造法を用いて、前記材料スラリーから前記溶媒を除去して、抄造体21を得る。次に、抄造体21に熱可塑性樹脂材料11を接触させた状態で圧縮成形し、熱可塑性樹脂材料11を抄造体21に含浸させつつ、抄造体21を硬化させる工程と、を含む。以下、抄造体21を得た後の工程について、詳述する。
<Method for producing composite molded body>
Next, a method for manufacturing the composite molded
First, as described above, after thermosetting resin A and fiber filler B are dispersed in a solvent to prepare a material slurry, the solvent is removed from the material slurry using a papermaking method, and a papermaking body is obtained. Get 21. Next, compression molding is performed in a state where the
複合成形体30は、目的の形状を有する金型を用いて作製することができる。成型方法としては、例えば、圧縮成形、および圧縮成形と移送または射出を組み合わせた方法が挙げられる。以下、図4〜6を用いて説明する。
The composite molded
まず、図4に示すように、下金型51に、抄造体21を配置し、その上から、熱可塑性樹脂材料11を充填する。この際、熱可塑性樹脂材料11がのちの工程において下金型51の内部において変形できるように、下金型51に対して、隙間を残すように熱可塑性樹脂材料11を充填することが好ましい。熱可塑性樹脂材料11は、射出成型法により軟化させたものを下金型51内に充填してもよい。
First, as shown in FIG. 4, the
つぎに、図5に示すように、上金型52を降下させ、熱可塑性樹脂材料11を抄造体21に押し付けるようにして接触させ、熱可塑性樹脂材料11を変形させ、続けて、図6に示すように、熱可塑性樹脂材料11と抄造体21とを加熱圧着させる。これにより、熱可塑性樹脂材料11の一部が、抄造体21との接触面から含浸するとともに、抄造体21が完全硬化する。すなわち、下金型51、上金型52内において、熱可塑性樹脂材料11と抄造体21とを一体化させながら、または、一体化させたのちにおいて、抄造体21中の熱硬化性樹脂を硬化させながら、または、硬化後に熱可塑性樹脂を冷却固化する。その結果、第1の成形体10と第2の成形体20とが一体化し、積層された複合成形体30を得ることができる(図1)。
Next, as shown in FIG. 5, the
加熱温度は、使用原料等によって適宜決定されるが、熱可塑性樹脂材料11に含まれる熱可塑性樹脂の融点以下であって、熱硬化性樹脂の硬化温度以上に加熱することが好ましい。例えば、フェノール樹脂が用いられている場合、150〜200℃とすることが好ましく、160〜180℃とすることがより好ましい。これにより、第1の成形体10と第2の成形体20の密着性を向上でき、複合成形体30の用途を幅広いものとできる。なお、成形時間を短縮する観点から、金型は予熱していることが好ましいが、複合成形体30の密度を高める観点からは、予熱はあってもなくてもよい。
また、加圧条件として、圧力は、10〜80MPaとすることが好ましく、30〜60MPaとすることがより好ましい。また、加圧時間は、好ましくは1〜10分間程度がと好ましい。
The heating temperature is appropriately determined depending on the raw materials used, but it is preferable that the heating temperature be equal to or lower than the melting point of the thermoplastic resin contained in the
Moreover, as a pressurizing condition, the pressure is preferably 10 to 80 MPa, and more preferably 30 to 60 MPa. The pressurization time is preferably about 1 to 10 minutes.
本実施形態の複合成形体30の製造方法によれば、第1の成形体10および第2の成形体20に対して前処理を施したり、接着剤などを用いることなく、簡便かつ安定した方法で、両者を強固に一体化し、高い密着性を得ることができる。
According to the manufacturing method of the composite molded
以上説明した本実施形態の複合成形体30は、建築材料、自動車および航空機等の各種輸送機械、スポーツ用品等の種々の用途に広く利用できる。
The composite molded
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
次に、本発明の実施例について説明する。 Next, examples of the present invention will be described.
<実施例1>
(抄造体の作製)
以下に示す熱硬化性樹脂Aと、繊維フィラーBとを、溶媒である水に添加して、ディスパーザーを用いて、周速16m/秒で、30分撹拌してスラリーを得た。
次いで、凝集剤として、ポリエチレンオキシド(和光純薬工業株式会社製、分子量1,000,000)水溶液を、上述の材料の合計に対して0.1重量%添加し、上記材料をフロック状に凝集させた。
このようにして得た凝集物を含むスラリーを、30メッシュの金属網にとおして水を濾去した。この後、金属網上に残った凝集物を取り出し、脱水プレスし、さらに50℃の乾燥器に5時間入れて乾燥させて、シート状の抄造体を得た。
<Example 1>
(Production of papermaking)
A thermosetting resin A and a fiber filler B shown below were added to water as a solvent, and stirred with a disperser at a peripheral speed of 16 m / sec for 30 minutes to obtain a slurry.
Next, 0.1% by weight of an aqueous solution of polyethylene oxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., molecular weight 1,000,000) is added as a flocculant to the total of the above materials, and the above materials are aggregated in a flock shape I let you.
The slurry containing the agglomerate thus obtained was filtered through a 30-mesh metal net. Thereafter, the agglomerates remaining on the metal net were taken out, dehydrated and pressed, and further placed in a dryer at 50 ° C. for 5 hours to dry, thereby obtaining a sheet-like papermaking product.
得られた抄造体の組成は、以下の通りであった。
・材料
熱硬化性樹脂A:
レゾール型フェノール樹脂(住友ベークライト株式会社製商品名PR−51723)60vol%
繊維フィラーB:
アラミドパルプ(デュポン社製、パラアラミドパルプ)5vol%、
アラミド繊維(帝人株式会社製、品番T32PNW)28vol%、
SUS繊維(日本精線株式会社製 ナスロンCHOP 6/5 CMC)7vol%
The composition of the obtained papermaking product was as follows.
Material thermosetting resin A:
Resol type phenol resin (trade name PR-51723, manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd.) 60 vol%
Fiber filler B:
Aramid pulp (DuPont, para-aramid pulp) 5 vol%,
Aramid fiber (Teijin Limited, product number T32PNW) 28 vol%,
SUS fiber (Nippon Seisen Co., Ltd. Naslon CHOP 6/5 CMC) 7 vol%
(複合成形体の製造)
つぎに、得られた抄造体を金型に配置し、当該金型内に、ナイロン樹脂(ガラス繊維37vol%含有)を以下の条件で射出した後に圧縮成型を行い、複合成形体を得た。
・条件
射出圧:8MPa、射出温度:180℃
温度:150℃、型締圧:44MPa、時間:10分、取り出し温度:120℃
(Manufacture of composite moldings)
Next, the obtained papermaking product was placed in a mold, and a nylon resin (containing 37 vol% glass fiber) was injected into the mold under the following conditions, followed by compression molding to obtain a composite molded body.
-Conditions Injection pressure: 8 MPa, Injection temperature: 180 ° C
Temperature: 150 ° C., mold clamping pressure: 44 MPa, time: 10 minutes, removal temperature: 120 ° C.
<比較例1>
実施例1と同様の手法でシート状抄造体を作成した後、下記の条件で圧縮成形することで抄造成形体得た。実施例1の抄造体の代わりに、抄造成形体を用いた以外は、実施例1と同様にして、金型に配置し、複合成形体を作成した。
・条件
温度:180℃、型締圧:44MPa、時間:10分、取り出し温度:120℃
抄造形成体は圧縮により通気性をなくし、後の複合成形体形成時において、熱可塑性樹脂材料が抄造成形体の内部に含浸できないものとした。
<Comparative Example 1>
After making a sheet-like papermaking body by the same method as in Example 1, a papermaking body was obtained by compression molding under the following conditions. A composite molded body was prepared by placing in a mold in the same manner as in Example 1 except that the paper molded body was used instead of the paper body of Example 1.
-Conditions Temperature: 180 ° C., Clamping pressure: 44 MPa, Time: 10 minutes, Removal temperature: 120 ° C.
The paper-molded body was made to be non-breathable by compression, so that the thermoplastic resin material could not be impregnated inside the paper-molded body when the composite molded body was formed later.
(評価−1)
実施例1で得られた抄造体、比較例1で得られた抄造成形体について以下の測定を行った。結果を表1に示す。
(Evaluation-1)
The following measurements were performed on the papermaking body obtained in Example 1 and the papermaking body obtained in Comparative Example 1. The results are shown in Table 1.
・通気度の測定
一般不織布試験法のフラジール形法(JIS L 1913)に準拠して測定した。
-Measurement of air permeability It measured based on the fragile form method (JIS L 1913) of the general nonwoven fabric test method.
・気孔率の測定
気孔率を下記式によって求めた。
気孔率(%)={1−(材料の嵩密度(g/cm3)/材料の真密度(g/cm3))}×100
-Measurement of porosity The porosity was calculated | required by the following formula.
Porosity (%) = {1− (bulk density of material (g / cm 3 ) / true density of material (g / cm 3 ))} × 100
(評価−2)
実施例および比較例で得られた複合成形体について、以下の測定を行った。結果を、表1に示す。
(Evaluation-2)
The following measurements were performed on the composite molded bodies obtained in the examples and comparative examples. The results are shown in Table 1.
・曲げ試験:曲げ弾性率(GPa)、および曲げ強度(MPa)の測定
ISO178に準拠して、曲げ弾性率(GPa)と曲げ強度(MPa)とを測定した。
Bending test: measurement of bending elastic modulus (GPa) and bending strength (MPa) Based on ISO178, bending elastic modulus (GPa) and bending strength (MPa) were measured.
・破断ひずみ(%)の測定
ISO178に準拠して、破断ひずみ(%)を測定した。
-Measurement of breaking strain (%) Breaking strain (%) was measured according to ISO178.
・剥離の有無
上記の曲げ試験後の複合成形体において、界面剥離の有無を光学顕微鏡を用いて確認した。
-Presence / absence of peeling In the composite molded body after the bending test, the presence or absence of interfacial peeling was confirmed using an optical microscope.
さらに、実施例1で得られた複合成形体の断面を研磨して光学顕微鏡観察を行ったところ、抄造体の内部に熱可塑性樹脂(ナイロン樹脂)が含浸し、抄造体の厚み方向において、熱可塑性樹脂の成形体から離間するにつれて、熱可塑性樹脂の含浸率が低減する濃度勾配があることが確認された。
一方、比較例1で得られた複合成形体においては、熱可塑性樹脂が含浸していることを確認できなかった。
Furthermore, when the cross section of the composite molded body obtained in Example 1 was polished and observed with an optical microscope, a thermoplastic resin (nylon resin) was impregnated inside the papermaking, and in the thickness direction of the papermaking, It was confirmed that there is a concentration gradient in which the impregnation rate of the thermoplastic resin decreases as the distance from the molded body of the plastic resin decreases.
On the other hand, in the composite molded body obtained in Comparative Example 1, it could not be confirmed that the thermoplastic resin was impregnated.
10 第1の成形体
11 熱可塑性樹脂材料
20 第2の成形体
21 抄造体
30 複合成形体
41 メッシュ
51 下金型
52 上金型
A 熱硬化性樹脂
B 繊維フィラー
F 凝集物
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記第1の成形体は、熱可塑性樹脂材料からなり、
前記第2の成形体は、熱硬化性樹脂および繊維フィラーを含む抄造体の硬化物と、前記抄造体に含浸された前記熱可塑性樹脂組成物材料とからなる、複合成形体。 A composite molded body in which a first molded body and a second molded body are laminated,
The first molded body is made of a thermoplastic resin material,
The said 2nd molded object is a composite molded object which consists of the hardened | cured material of the papermaking containing a thermosetting resin and a fiber filler, and the said thermoplastic resin composition material impregnated in the said papermaking.
前記抄造体に熱可塑性樹脂材料を接触させた状態で圧縮成形し、前記熱可塑性樹脂材料を前記抄造体に含浸させつつ、前記抄造体を硬化させる工程と、
を含む、複合成形体の製造方法。 After preparing a material slurry by dispersing a thermosetting resin and a fiber filler in a solvent, using a papermaking method, removing the solvent from the material slurry to obtain a papermaking,
Compression molding in a state where a thermoplastic resin material is in contact with the papermaking body, and impregnating the papermaking body with the thermoplastic resin material, and curing the papermaking body;
The manufacturing method of the composite molded object containing this.
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