JP2020132741A - Method for producing organic fiber-reinforced plastic - Google Patents

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佐々木 顕浩
Akihiro Sasaki
顕浩 佐々木
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Abstract

To provide a method for producing an organic fiber-reinforced plastic which is less likely to cause interfacial peeling between reinforced fibers and a matrix while using an organic fiber as a reinforced fiber and an amorphous polymer compound as a matrix.SOLUTION: There is provided a method for producing an organic fiber-reinforced plastic comprising a sheet-like matrix (A) and a reinforced organic fiber (B). An amorphous polymer compound (A1) is contained as the sheet-like matrix (A), and a substantially non-twisted crystalline polymer compound fiber (B1) is used as the reinforced organic fiber (B). The method for producing an organic fiber-reinforced plastic includes the steps of: (i) arranging the reinforced organic fibers (B) extending in one direction; and (ii) thermally pressing the sheet-like matrix (A) to the reinforced organic fibers (B).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、有機繊維強化プラスチックの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an organic fiber reinforced plastic.

繊維強化プラスチック[Fiber Reinforced Plastics(以下、FRPと略称することがある。)]は、弾性率の高い強化繊維を骨材とし、その骨材を、プラスチックのようなマトリクスの中に入れて強度を向上させた複合材料である。該FRPは、その特性に応じて、土木建築分野、輸送分野、電気電子機器分野、航空宇宙分野等の幅広い分野で利用されている。
FRPに使用される強化繊維としては、ガラス繊維、カーボン繊維、金属繊維及びセラミックス繊維等の無機繊維と、アラミド繊維等の有機繊維が広く知られており、これらの中でも、無機繊維、特にガラス繊維及びカーボン繊維が多用されている。しかし、無機繊維はリサイクルの困難性の問題を有しており、廃棄の際にはFRPを埋め立てる必要があるため環境問題が懸念される。
そこで、現在は強化繊維として有機繊維が注目されている。これまでに、強化繊維として有機繊維を使用したFRPとしては、強化繊維−マトリクスの組み合わせとして、ポリプロピレン系樹脂繊維−ポリプロピレン系樹脂という組み合わせのFRP(特許文献1参照)等が知られている。
Fiber reinforced plastics [Fiber Reinforced Plastics (hereinafter, may be abbreviated as FRP)] use reinforced fibers with high elasticity as aggregate, and put the aggregate in a matrix such as plastic to increase the strength. It is an improved composite material. The FRP is used in a wide range of fields such as civil engineering and construction fields, transportation fields, electrical and electronic equipment fields, and aerospace fields, depending on its characteristics.
As reinforcing fibers used for FRP, inorganic fibers such as glass fiber, carbon fiber, metal fiber and ceramic fiber, and organic fiber such as aramid fiber are widely known. Among these, inorganic fiber, particularly glass fiber And carbon fiber is often used. However, inorganic fibers have a problem of difficulty in recycling, and there is a concern about environmental problems because it is necessary to bury FRP at the time of disposal.
Therefore, organic fibers are currently attracting attention as reinforcing fibers. As an FRP using an organic fiber as a reinforcing fiber, an FRP having a combination of polypropylene-based resin fiber and polypropylene-based resin as a combination of reinforcing fiber and matrix (see Patent Document 1) has been known so far.

特開2002−301772号公報JP-A-2002-301772

しかしながら、本発明者がさらなる検討を行ったところ、強化繊維として有機繊維を使用した場合、マトリクスとしてポリカーボネート樹脂等の非晶性高分子化合物を用いると、ときに強化繊維とマトリクスとの間で界面剥離が生じることがあり、これが物性低下の原因となることが判明した。 However, as a result of further studies by the present inventor, when organic fibers are used as the reinforcing fibers and an amorphous polymer compound such as a polycarbonate resin is used as the matrix, sometimes the interface between the reinforcing fibers and the matrix is used. It has been found that peeling may occur, which causes deterioration of physical properties.

本発明は、このような現状に鑑み、強化繊維として有機繊維を用い、マトリクスとして非晶性高分子化合物を用いながら、強化繊維とマトリクスとの間で界面剥離が生じ難い有機繊維強化プラスチックの製造方法を提供することを目的とする。 In view of this situation, the present invention uses organic fibers as reinforcing fibers and an amorphous polymer compound as a matrix, and manufactures an organic fiber reinforced plastic in which interface peeling is unlikely to occur between the reinforcing fibers and the matrix. The purpose is to provide a method.

本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、以下に示す構成を採用することにより、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は[1]〜[7]に関する。
[1]シート状マトリクス(A)及び強化有機繊維(B)を含有してなる繊維強化プラスチックの製造方法であって、前記シート状マトリクス(A)として非晶性高分子化合物(A1)を含有し、且つ、前記強化有機繊維(B)として実質的に無撚りの結晶性高分子化合物繊維(B1)を用い、
前記強化有機繊維(B)を一方向に延在して配置する工程[i]及び
前記シート状マトリクス(A)を前記強化有機繊維(B)へ熱圧着する工程[ii]
を有する、有機繊維強化プラスチックの製造方法。
[2]前記結晶性高分子化合物繊維(B1)として、ポリエステル繊維、ポリエチレン系繊維、ポリプロピレン系繊維、セルロース繊維、ポリアミド繊維、ポリアセタール繊維、ポリフェニレンスルフィド繊維及びポリエーテルエーテルケトン繊維からなる群から選択される少なくとも1種を用いる、上記[1]に記載の有機繊維強化プラスチックの製造方法。
[3]前記結晶性高分子化合物繊維(B1)として、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリトリメチレンテレフタレート繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、ポリブチレンナフタレート繊維及びポリアリレート繊維からなる群から選択される少なくとも1種のポリエステル繊維を用いる、上記[1]又は[2]に記載の有機繊維強化プラスチックの製造方法。
[4]前記結晶性高分子化合物繊維(B1)の平均繊維径が3〜500μmである、上記[1]〜[3]のいずれかに記載の有機繊維強化プラスチックの製造方法。
[5]前記結晶性高分子化合物繊維(B1)が実質的に無交絡である、上記[1]〜[4]のいずれかに記載の有機繊維強化プラスチックの製造方法。
[6]前記非晶性高分子化合物(A1)として、ポリカーボネート(PC)、ポリアリレート(PAR)、ポリスチレン(PS)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)、変性ポリフェニレンエーテル(m−PPE)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)及びポリアミドイミド(PAI)からなる群から選択される少なくとも1種を用いる、上記[1]〜[5]のいずれかに記載の有機繊維強化プラスチックの製造方法。
[7]前記工程[ii]において、前記シート状マトリクス(A)の軟化点以上の温度、且つ前記強化有機繊維(B)の融点未満の温度で熱圧着する、上記[1]〜[6]のいずれかに記載の有機繊維強化プラスチックの製造方法。
As a result of intensive research, the present inventor has found that the above problems can be solved by adopting the configuration shown below, and has completed the present invention.
That is, the present invention relates to [1] to [7].
[1] A method for producing a fiber-reinforced plastic containing a sheet-shaped matrix (A) and a reinforced organic fiber (B), wherein the sheet-shaped matrix (A) contains an amorphous polymer compound (A1). Moreover, a substantially untwisted crystalline polymer compound fiber (B1) is used as the reinforced organic fiber (B).
A step [i] of arranging the reinforced organic fiber (B) extending in one direction and a step of thermocompression bonding the sheet-like matrix (A) to the reinforced organic fiber (B) [ii].
A method for manufacturing organic fiber reinforced plastics.
[2] The crystalline polymer compound fiber (B1) is selected from the group consisting of polyester fiber, polyethylene fiber, polypropylene fiber, cellulose fiber, polyamide fiber, polyacetal fiber, polyphenylene sulfide fiber and polyether ether ketone fiber. The method for producing an organic fiber reinforced plastic according to the above [1], which uses at least one of the above.
[3] The crystalline polymer compound fiber (B1) is selected from the group consisting of polyethylene terephthalate fiber, polytrimethylene terephthalate fiber, polybutylene terephthalate fiber, polyethylene naphthalate fiber, polybutylene naphthalate fiber and polyarylate fiber. The method for producing an organic fiber reinforced plastic according to the above [1] or [2], which uses at least one polyester fiber.
[4] The method for producing an organic fiber reinforced plastic according to any one of the above [1] to [3], wherein the crystalline polymer compound fiber (B1) has an average fiber diameter of 3 to 500 μm.
[5] The method for producing an organic fiber reinforced plastic according to any one of the above [1] to [4], wherein the crystalline polymer compound fiber (B1) is substantially unentangled.
[6] As the amorphous polymer compound (A1), polycarbonate (PC), polyarylate (PAR), polystyrene (PS), polymethylmethacrylate (PMMA), acryliconitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS). , Modified polyphenylene ether (m-PPE), polyethersulfone (PES), polyetherimide (PEI) and polyamideimide (PAI), at least one selected from the group used above [1] to [5]. The method for producing an organic fiber reinforced plastic according to any one of.
[7] In the step [ii], thermocompression bonding is performed at a temperature equal to or higher than the softening point of the sheet-like matrix (A) and lower than the melting point of the reinforced organic fiber (B), according to the above [1] to [6]. The method for producing an organic fiber reinforced plastic according to any one of.

本発明によれば、強化繊維として有機繊維を用い、マトリクスとして非晶性高分子化合物を用いながら、強化繊維とマトリクスとの間で界面剥離が生じ難い有機繊維強化プラスチックの製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for producing an organic fiber reinforced plastic in which interfacial peeling is unlikely to occur between the reinforcing fiber and the matrix while using an organic fiber as the reinforcing fiber and an amorphous polymer compound as the matrix. Can be done.

本実施形態で使用する強化有機繊維(B)が一方向に略平行に延在して配置された部位を有する態様を表す一例の模式図である。It is a schematic diagram of an example which shows the aspect which has the part where the reinforcing organic fiber (B) used in this embodiment extends substantially parallel in one direction, and is arranged.

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments.

[有機繊維強化プラスチックの製造方法]
本実施形態は、シート状マトリクス(A)及び強化有機繊維(B)を含有してなる繊維強化プラスチックの製造方法であって、前記シート状マトリクス(A)として非晶性高分子化合物(A1)を含有し、且つ、前記強化有機繊維(B)として実質的に無撚りの結晶性高分子化合物繊維(B1)を用い、
前記強化有機繊維(B)を一方向に延在して配置する工程[i]及び
前記シート状マトリクス(A)を前記強化有機繊維(B)へ熱圧着する工程[ii]
を有する、有機繊維強化プラスチックの製造方法である。
[Manufacturing method of organic fiber reinforced plastic]
The present embodiment is a method for producing a fiber-reinforced plastic containing a sheet-like matrix (A) and a reinforced organic fiber (B), wherein the sheet-like matrix (A) is an amorphous polymer compound (A1). As the reinforced organic fiber (B), a substantially untwisted crystalline polymer compound fiber (B1) is used.
A step of arranging the reinforced organic fiber (B) extending in one direction [i] and a step of thermocompression bonding the sheet-like matrix (A) to the reinforced organic fiber (B) [ii].
It is a manufacturing method of an organic fiber reinforced plastic having.

本実施形態によって得られる強化有機繊維プラスチックは、強化有機繊維とマトリクスとの界面にて剥離が生じ難く、物性を長期間維持することができる傾向にあるため、該強化有機繊維プラスチックは幅広い用途に利用可能である。
以下、本実施形態について詳述する。
Since the reinforced organic fiber plastic obtained by the present embodiment is unlikely to peel off at the interface between the reinforced organic fiber and the matrix and tends to maintain its physical properties for a long period of time, the reinforced organic fiber plastic can be used in a wide range of applications. It is available.
Hereinafter, the present embodiment will be described in detail.

(シート状マトリクス(A))
本実施形態では、シート状マトリクス(A)は非晶性高分子化合物(A1)を含有する。
非晶性高分子化合物(A1)としては、例えば、ポリカーボネート(PC)、ポリアリレート(PAR)、ポリスチレン(PS)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)、変性ポリフェニレンエーテル(m−PPE)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)及びポリアミドイミド(PAI)からなる群から選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。これらの中でも、ポリカーボネート(PC)及びポリアリレート(PAR)からなる群から選択される少なくとも1種を用いることがより好ましく、機械強度、耐熱性、寸法安定性及び難燃性の観点から、ポリカーボネート(PC)を用いることがさらに好ましい。該ポリカーボネート(PC)について以下に詳述する。
(Sheet matrix (A))
In this embodiment, the sheet matrix (A) contains an amorphous polymer compound (A1).
Examples of the amorphous polymer compound (A1) include polycarbonate (PC), polyarylate (PAR), polystyrene (PS), polymethylmethacrylate (PMMA), acryliconitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS), and the like. It is preferable to use at least one selected from the group consisting of modified polyphenylene ether (m-PPE), polyethersulfone (PES), polyetherimide (PEI) and polyamideimide (PAI). Among these, it is more preferable to use at least one selected from the group consisting of polycarbonate (PC) and polyarylate (PAR), and from the viewpoint of mechanical strength, heat resistance, dimensional stability and flame retardancy, polycarbonate ( It is more preferable to use PC). The polycarbonate (PC) will be described in detail below.

−ポリカーボネート(PC)−
ポリカーボネート(PC)としては、主鎖にカーボネート結合を有するものであれば特に制限はなく、芳香族ポリカーボネート、脂肪族ポリカーボネート及び芳香族−脂肪族ポリカーボネート等が挙げられ、これらからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。
ポリカーボネートは、例えば、ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルとをエステル交換する方法、ジヒドロキシ化合物とホスゲンとをアルカリ触媒存在下に界面重縮合させる方法で得られるものである。代表的なものとしては、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(通称、ビスフェノールA)から製造されたポリカーボネート樹脂が挙げられる。
-Polycarbonate (PC)-
The polycarbonate (PC) is not particularly limited as long as it has a carbonate bond in the main chain, and examples thereof include aromatic polycarbonate, aliphatic polycarbonate, and aromatic-aliphatic polycarbonate, and the polycarbonate (PC) is selected from the group consisting of these. It is preferably at least one type.
Polycarbonate is obtained, for example, by a method of transesterifying a dihydroxy compound and a carbonic acid diester, or a method of intercondensing a dihydroxy compound and phosgene in the presence of an alkaline catalyst. A typical example is a polycarbonate resin produced from 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (commonly known as bisphenol A).

前記ジヒドロキシ化合物としては、分子内にヒドロキシ基を2つ有する化合物であればよく、ビスフェノールA、2,2−ビス(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル−3−メチルフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(p−ヒドロキシフェニル)エタン、2,2−ビス(p−ヒドロキシフェニル)ブタン等の芳香族ジヒドロキシ化合物;エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール等の脂肪族ジヒドロキシ化合物などが挙げられる。
これらのジヒドロキシ化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、ポリカーボネートはジヒドロキシ化合物以外にも、モノヒドロキシ化合物、トリヒドロキシ化合物等に由来する構造単位を含有していてもよい。
The dihydroxy compound may be a compound having two hydroxy groups in the molecule, and may be bisphenol A, 2,2-bis (3,5-dibromo-4-hydroxyphenyl) propane, or 2,2-bis (4). -Hydroxyphenyl-3-methylphenyl) propane, 2,2-bis (3-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propane, 2,2-bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) propane, bis Aromatic dihydroxy compounds such as (4-hydroxyphenyl) methane, 1,1-bis (p-hydroxyphenyl) ethane, 2,2-bis (p-hydroxyphenyl) butane; ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, Examples thereof include aliphatic dihydroxy compounds such as 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,3-propanediol, and 1,4-butanediol.
One of these dihydroxy compounds may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
In addition to the dihydroxy compound, the polycarbonate may contain a structural unit derived from a monohydroxy compound, a trihydroxy compound, or the like.

ポリカーボネートの重量平均分子量は、特に制限されるものではないが、成形性の観点から、10,000〜100,000が好ましく、20,000〜70,000がより好ましく、30,000〜50,000がさらに好ましい。なお、本明細書中における重量平均分子量は、溶離液としてテトラヒドロフランを用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法(標準ポリスチレン換算)で測定された値である。
ポリカーボネートのメルトボリュームフローレート(MVR)(測定300℃、荷重11.8N)は、特に制限されるものではないが、成形性の観点から、3〜15cm/10minが好ましい。なお、ポリカーボネートのメルトボリュームフローレートは、ISO 1133に準拠して測定される値である。
ポリカーボネートの軟化点は、特に制限されるものではないが、成形性の観点から、100〜180℃が好ましく、140〜170℃がより好ましく、150〜160℃がさらに好ましい。なお、ポリカーボネートの軟化点は、ISO 306(B50法)に準拠して測定される値である。
The weight average molecular weight of the polycarbonate is not particularly limited, but is preferably 10,000 to 100,000, more preferably 20,000 to 70,000, and 30,000 to 50,000 from the viewpoint of moldability. Is even more preferable. The weight average molecular weight in the present specification is a value measured by a gel permeation chromatography (GPC) method (standard polystyrene conversion) using tetrahydrofuran as an eluent.
The melt volume flow rate (MVR) (measurement 300 ° C., load 11.8 N) of polycarbonate is not particularly limited, but is preferably 3 to 15 cm 3/10 min from the viewpoint of moldability. The melt volume flow rate of polycarbonate is a value measured in accordance with ISO 1133.
The softening point of the polycarbonate is not particularly limited, but from the viewpoint of moldability, it is preferably 100 to 180 ° C, more preferably 140 to 170 ° C, and even more preferably 150 to 160 ° C. The softening point of polycarbonate is a value measured in accordance with ISO 306 (B50 method).

(その他の成分)
前記シート状マトリクス(A)は、本発明の効果が損なわれない範囲で、必要に応じて各種の添加剤を含有することができる。添加剤としては、滑剤、収縮防止剤、充填材、難燃剤、気泡核剤、結晶核剤、可塑剤、顔料、酸化防止剤、紫外線吸収剤、老化防止剤、補強剤、収縮防止剤、帯電防止剤、界面活性剤、加硫剤、表面処理剤、架橋剤、滴下防止用ポリテトラフルオロエチレン樹脂等が挙げられる。
(Other ingredients)
The sheet-shaped matrix (A) can contain various additives, if necessary, as long as the effects of the present invention are not impaired. Additives include lubricants, shrinkage inhibitors, fillers, flame retardants, bubble nucleating agents, crystal nucleating agents, plasticizers, pigments, antioxidants, UV absorbers, antiaging agents, reinforcing agents, shrinkage inhibitors, antistatic agents. Examples thereof include an inhibitor, a surfactant, a vulcanizing agent, a surface treatment agent, a cross-linking agent, and a polytetrafluoroethylene resin for preventing dropping.

また、前記シート状マトリクス(A)は、さらに各種樹脂(但し、非晶性高分子化合物(A1)を除く。)を含有していてもよい。
前記各種樹脂としては、例えば、ハイインパクトポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂(ABS樹脂)、アクリロニトリル−(エチレン/プロピレン/ジエン)−スチレン共重合樹脂(AES樹脂)、アクリロニトリル−アクリル酸エステル−スチレン共重合樹脂(AAS樹脂)、アクリロニトリル−スチレン共重合樹脂(AS樹脂)、アクリル樹脂、ポリアセタール、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド等が挙げられる。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。
シート状マトリクス(A)が当該各種樹脂を含有する場合、その含有量は、機械強度、耐熱性、寸法安定性及び難燃性の観点から、シート状マトリクス(A)100質量部に対して、好ましくは50質量部以下、より好ましくは30質量部以下、さらに好ましくは10質量部以下、特に好ましくは3質量部以下である。また、当該各種樹脂は、本実施形態の有機繊維強化プラスチックに含まれていなくてもよい。
Further, the sheet-like matrix (A) may further contain various resins (however, the amorphous polymer compound (A1) is excluded).
Examples of the various resins include high-impact polystyrene resin, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer resin (ABS resin), acrylonitrile- (ethylene / propylene / diene) -styrene copolymer resin (AES resin), and acrylonitrile-acrylic acid ester. Examples thereof include -styrene copolymer resin (AAS resin), acrylonitrile-styrene copolymer resin (AS resin), acrylic resin, polyacetal, polyamide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyarylate, polysulfone, and polyphenylene sulfide. One of these may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
When the sheet-shaped matrix (A) contains the various resins, the content thereof is based on 100 parts by mass of the sheet-shaped matrix (A) from the viewpoints of mechanical strength, heat resistance, dimensional stability and flame retardancy. It is preferably 50 parts by mass or less, more preferably 30 parts by mass or less, still more preferably 10 parts by mass or less, and particularly preferably 3 parts by mass or less. Further, the various resins may not be contained in the organic fiber reinforced plastic of the present embodiment.

(強化有機繊維(B))
本実施形態では、強化有機繊維(B)として実質的に無撚りの結晶性高分子化合物繊維(B1)[以下、単に結晶性高分子化合物繊維(B1)と称することがある。]を用いる。一般的には、該界面剥離を抑制するために強化繊維を表面処理するが、本実施形態の有機繊維強化プラスチックの製造方法によれば、たとえ強化有機繊維(B)が表面処理されていなくても、界面剥離が効果的に抑制される。
(Reinforced organic fiber (B))
In the present embodiment, the reinforced organic fiber (B) is referred to as a substantially untwisted crystalline polymer compound fiber (B1) [hereinafter, simply referred to as a crystalline polymer compound fiber (B1). ] Is used. Generally, the reinforcing fibers are surface-treated in order to suppress the interfacial peeling, but according to the method for producing an organic fiber-reinforced plastic of the present embodiment, even if the reinforcing organic fibers (B) are not surface-treated. However, interfacial peeling is effectively suppressed.

強化有機繊維(B)の平均繊維径に特に制限はないが、シート状マトリクス(A)の含浸し易さの観点から、好ましくは3〜500μm、より好ましくは5〜100μm、さらに好ましくは10〜50μmである。また、後述するように、強化有機繊維(B)は、単繊維(繊維1本1本のことを言う。)が複数本束ねられた繊維束であってもよい。 The average fiber diameter of the reinforced organic fiber (B) is not particularly limited, but from the viewpoint of ease of impregnation of the sheet-like matrix (A), it is preferably 3 to 500 μm, more preferably 5 to 100 μm, and further preferably 10 to 10. It is 50 μm. Further, as will be described later, the reinforcing organic fiber (B) may be a fiber bundle in which a plurality of single fibers (referring to each fiber) are bundled.

前記強化有機繊維(B)としては、単繊維が複数本(必要に応じて集束材によって)束ねられた繊維束であることが好ましく、集束材を用いて束ねられている場合には必要に応じて該繊維束は少なくとも一部が開繊されていてもよい。また、前記強化有機繊維(B)としては、実質的に無撚りの結晶性高分子化合物繊維(B1)を用いる。また、該結晶性高分子化合物繊維(B1)は実質的に無交絡であるものを用いることが好ましい。このような結晶性高分子化合物繊維(B1)を使用することで、強化有機繊維(B)へシート状マトリクス(A)が含浸し易くなる。
ここで、実質的に無撚りとは、解舒等に伴う意図しない撚り以外の撚りが入っていない状態を意味し、撚り数が10ターン/m以下のことであり、好ましくは5ターン/m以下、より好ましくは1ターン/m以下である。また、実質的に無交絡とは、流体交絡等の通常の交絡手段による意図的な交絡が取扱い性を維持する最低限の回数である状態を意味し、交絡数が5回/m以下のことであり、好ましくは3回/m以下である。
なお、繊維束の少なくとも一部が開繊されている場合、特に制限されるものではないが、例えば厚みとして、好ましくは50〜150μm、より好ましくは60〜120μmであり、幅が好ましくは2〜6mm、より好ましくは3〜5mmである繊維束となっていることが好ましい。また、特に制限されるものではないが、該厚み及び該幅の範囲内に、単繊維が100〜300本存在している態様が好ましく、単繊維が150〜280本存在している態様がより好ましく、単繊維が230〜280本存在している態様がさらに好ましい。
The reinforced organic fiber (B) is preferably a fiber bundle in which a plurality of single fibers are bundled (with a bundling material if necessary), and when the single fiber is bundled with a bundling material, it is necessary. The fiber bundle may be at least partially opened. Further, as the reinforced organic fiber (B), a substantially untwisted crystalline polymer compound fiber (B1) is used. Further, it is preferable to use the crystalline polymer compound fiber (B1) which is substantially unentangled. By using such a crystalline polymer compound fiber (B1), the reinforced organic fiber (B) can be easily impregnated with the sheet-like matrix (A).
Here, substantially no twist means a state in which no twist other than an unintended twist due to unwinding or the like is included, and the number of twists is 10 turns / m or less, preferably 5 turns / m. Hereinafter, it is more preferably 1 turn / m or less. In addition, substantially non-confounding means a state in which intentional entanglement by ordinary entanglement means such as fluid entanglement is the minimum number of times to maintain handleability, and the number of entanglements is 5 times / m or less. It is preferably 3 times / m or less.
When at least a part of the fiber bundle is opened, the thickness is not particularly limited, but for example, the thickness is preferably 50 to 150 μm, more preferably 60 to 120 μm, and the width is preferably 2 to 2. The fiber bundle is preferably 6 mm, more preferably 3 to 5 mm. Further, although not particularly limited, a mode in which 100 to 300 single fibers are present within the range of the thickness and the width is preferable, and a mode in which 150 to 280 single fibers are present is more preferable. It is preferable that 230 to 280 single fibers are present, which is more preferable.

なお、本実施形態で使用する前記結晶性高分子化合物繊維(B1)は剛性に優れる上、一方向に(好ましくは略平行に)延在して配置された部位(該部位は層状であってもよい)を有することで、シート状マトリクス(A)を含浸し易くなっている。ここで、「一方向に(好ましくは略平行に)延在して配置されている」ことは、平織等の様に、縦横に編まれた態様を含まない。また、「延在して配置されている」点で、本実施形態で得られる強化有機繊維プラスチックは、強化繊維としての短繊維とマトリクスとしての熱可塑性樹脂とを溶融混練してコンパウンドを形成してから作製する繊維強化プラスチックとは、構造及び物性が共に異なる。
前記結晶性高分子化合物繊維(B1)は、単層であってもよいし、2層以上であってもよい。
なお、本明細書において、略平行とは、完全に平行である状態と、完全ではなくともおおよそ平行である状態とを含む意味である。また、全体的におおよそ平行と言える状態を示し、細部に平行ではない所があったとしても、巨視的に平行であれば、「略平行」に含まれる。
The crystalline polymer compound fiber (B1) used in the present embodiment has excellent rigidity and is a portion extending in one direction (preferably substantially parallel) (the portion is layered). By having (may be good), it is easy to impregnate the sheet-like matrix (A). Here, the fact that "they are arranged so as to extend in one direction (preferably substantially parallel)" does not include the aspect of being woven vertically and horizontally as in the case of plain weave. Further, in terms of being "extended and arranged", the reinforced organic fiber plastic obtained in the present embodiment is formed by melt-kneading short fibers as reinforcing fibers and a thermoplastic resin as a matrix to form a compound. The structure and physical properties are both different from those of fiber reinforced plastics produced afterwards.
The crystalline polymer compound fiber (B1) may have a single layer or two or more layers.
In addition, in this specification, the term "substantially parallel" means including a state of being completely parallel and a state of being substantially parallel even if not completely parallel. In addition, it shows a state that can be said to be approximately parallel as a whole, and even if there are places that are not parallel to the details, if they are macroscopically parallel, they are included in "approximately parallel".

本実施形態で得られる強化有機繊維プラスチック中の結晶性高分子化合物繊維(B1)は、例えば、図1が示すように、複数の単繊維又は複数の前記繊維束が一方向に略平行に延在して配置したある1層(A1層)と、該A1層と同じもの(A2層)を用意し、前記A1層と向きを変えて(好ましくは90℃向きを変えて)前記A1層上にA2層を積層した態様、さらにそれが繰り返された態様も好ましく、そうして得られる積層体を複数準備してそれらをさらに積層した態様も好ましい。 In the crystalline polymer compound fiber (B1) in the reinforced organic fiber plastic obtained in the present embodiment, for example, as shown in FIG. 1, a plurality of single fibers or a plurality of the fiber bundles extend substantially in parallel in one direction. A certain layer (A1 layer) that is presently arranged and the same layer as the A1 layer (A2 layer) are prepared, and the direction is changed from the A1 layer (preferably by changing the direction at 90 ° C.) on the A1 layer. A mode in which the A2 layer is laminated on the surface and a mode in which the A2 layer is repeated are also preferable, and a mode in which a plurality of the laminated bodies thus obtained are prepared and further laminated are also preferable.

前記結晶性高分子化合物繊維(B1)としては、例えば、ポリエステル繊維、ポリエチレン系繊維、ポリプロピレン系繊維、セルロース繊維、ポリアミド繊維、ポリアセタール繊維、ポリフェニレンスルフィド繊維及びポリエーテルエーテルケトン繊維からなる群から選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。これらの中でも、強化有機繊維とマトリクスとの間で界面剥離が生じ難くする観点から、ポリエステル繊維がより好ましく、特に、前記シート状マトリクス(A)をポリカーボネート(PC)とした場合に結晶性高分子化合物繊維(B1)としてポリエステル繊維を使用することで、強化有機繊維とマトリクスとの間で界面剥離が生じ難くなる傾向が大きい。該ポリエステル繊維について以下に詳述する。 The crystalline polymer compound fiber (B1) is selected from the group consisting of, for example, polyester fiber, polyethylene fiber, polypropylene fiber, cellulose fiber, polyamide fiber, polyacetal fiber, polyphenylene sulfide fiber and polyether ether ketone fiber. It is preferable to use at least one of these. Among these, polyester fibers are more preferable from the viewpoint of preventing interfacial peeling between the reinforced organic fibers and the matrix, and in particular, when the sheet-like matrix (A) is made of polycarbonate (PC), a crystalline polymer is used. By using the polyester fiber as the compound fiber (B1), there is a great tendency that interfacial peeling between the reinforced organic fiber and the matrix is less likely to occur. The polyester fiber will be described in detail below.

−ポリエステル繊維−
ポリエステル繊維としては、主鎖にエステル結合を有するものであれば特に制限はなく、公知のポリエステルを使用することができる。ポリエステル繊維としては、具体的には、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリトリメチレンテレフタレート繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、ポリブチレンナフタレート繊維及びポリアリレート繊維等が挙げられ、これらからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。これらの中から、加工性の観点で、ポリエチレンテレフタレート繊維を選択してもよいし、高強度という観点で、ポリアリレート繊維を選択してもよい。
-Polyester fiber-
The polyester fiber is not particularly limited as long as it has an ester bond in the main chain, and a known polyester can be used. Specific examples of the polyester fiber include polyethylene terephthalate fiber, polytrimethylene terephthalate fiber, polybutylene terephthalate fiber, polyethylene naphthalate fiber, polybutylene naphthalate fiber, polyarylate fiber and the like, and the polyester fiber is selected from the group consisting of these. It is preferable that it is at least one kind. From these, polyethylene terephthalate fiber may be selected from the viewpoint of processability, or polyarylate fiber may be selected from the viewpoint of high strength.

ポリアリレート繊維としては、構成成分が主として芳香族化合物からなるもの(全芳香族ポリエステル繊維)であることが好ましく、下記一般式(b)で表される構造単位を含有することが好ましい。

(上記式(b)中、Arは芳香族炭化水素基を表す。)
The polyarylate fiber is preferably one whose constituent component is mainly composed of an aromatic compound (total aromatic polyester fiber), and preferably contains a structural unit represented by the following general formula (b).

(In the above formula (b), Ar represents an aromatic hydrocarbon group.)

一般式(b)中のArが表す芳香族炭化水素基としては、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基が好ましく、炭素数6〜14の芳香族炭化水素基がより好ましく、フェニレン基、ナフチレン基、アントリレン基、フェナントリレン基等が挙げられる。これらの中でも、フェニレン基、ナフチレン基が好ましい。 As the aromatic hydrocarbon group represented by Ar in the general formula (b), an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms is preferable, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms is more preferable, and a phenylene group, Examples thereof include a naphthylene group, an anthrylene group, and a phenanthrylene group. Among these, a phenylene group and a naphthylene group are preferable.

また、ポリアリレート繊維としては、下記一般式(b1)で表される構造単位と下記一般式(b2)で表される構造単位とを含有することが好ましい。
Further, the polyarylate fiber preferably contains a structural unit represented by the following general formula (b1) and a structural unit represented by the following general formula (b2).

<シート状マトリクス(A)及び強化有機繊維(B)の使用量>
本実施形態で使用するシート状マトリクス(A)及び強化有機繊維(B)の使用量は、特に制限されるものではないが、剛性、機械強度、耐熱性、寸法安定性及び難燃性の観点から、シート状マトリクス(A)に対する強化有機繊維(B)の含有比率[強化有機繊維(B)/シート状マトリクス(A)]が、質量比で、好ましくは15/85〜60/40、より好ましくは20/80〜60/40、さらに好ましくは25/75〜50/50である。
<Amount of sheet matrix (A) and reinforced organic fiber (B) used>
The amounts of the sheet-like matrix (A) and the reinforced organic fiber (B) used in the present embodiment are not particularly limited, but from the viewpoints of rigidity, mechanical strength, heat resistance, dimensional stability and flame retardancy. Therefore, the content ratio of the reinforced organic fiber (B) to the sheet-like matrix (A) [reinforced organic fiber (B) / sheet-like matrix (A)] is preferably 15/85 to 60/40 in terms of mass ratio. It is preferably 20/80 to 60/40, more preferably 25/75 to 50/50.

本実施形態で得られる有機繊維強化プラスチックの厚みは、特に制限されるものではなく、用途に応じて適宜調整すればよいが、例えば0.05〜5mmにすることもできるし、0.1〜3mmにすることもできるし、0.3〜2.0mmにすることもできるし、0.5〜1.5mmにすることもできる。
本実施形態の有機繊維強化プラスチックの比重は、特に制限されるものではないが、1.1〜1.4g/cmとなる傾向にあり、1.1〜1.3g/cmにもなり得る。
The thickness of the organic fiber reinforced plastic obtained in the present embodiment is not particularly limited and may be appropriately adjusted according to the intended use, but may be, for example, 0.05 to 5 mm, or 0.1 to 0.1. It can be 3 mm, 0.3 to 2.0 mm, or 0.5 to 1.5 mm.
The specific gravity of the organic fiber-reinforced plastic of the present embodiment is not particularly limited, tend to be 1.1~1.4g / cm 3, it is also the 1.1~1.3g / cm 3 obtain.

(有機繊維強化プラスチックの製造方法)
本実施形態の有機繊維強化プラスチックの製造方法は、前述の通り、前記強化有機繊維(B)を一方向に延在して配置する工程[i]及び前記シート状マトリクス(A)を前記強化有機繊維(B)へ熱圧着する工程[ii]を有する。
本実施形態の有機繊維強化プラスチックの製造方法は、工程[ii]の後に、冷却工程[iii]を有することが好ましい。また、本実施形態の有機繊維強化プラスチックの製造方法(特に工程[ii])は、マトリクスの強化有機繊維への含浸し易さの観点から、真空環境下で実施することが好ましい。
なお、本実施形態の有機繊維強化プラスチックの製造方法は、マトリクスの強化有機繊維への含浸し易さの観点から、強化有機繊維(B)に実質的に撚りを与える工程を含まない。
本実施形態の有機繊維強化プラスチックの製造方法において使用する各材料は前述のとおりである。以下、各工程について詳述する。
(Manufacturing method of organic fiber reinforced plastic)
In the method for producing an organic fiber reinforced plastic of the present embodiment, as described above, the step [i] of arranging the reinforced organic fiber (B) extending in one direction and the sheet-like matrix (A) are arranged in the reinforced organic. It has a step [ii] of thermocompression bonding to the fiber (B).
The method for producing an organic fiber reinforced plastic of the present embodiment preferably has a cooling step [iii] after the step [ii]. Further, the method for producing an organic fiber reinforced plastic of the present embodiment (particularly step [ii]) is preferably carried out in a vacuum environment from the viewpoint of easiness of impregnating the reinforced organic fiber of the matrix.
The method for producing the organic fiber reinforced plastic of the present embodiment does not include a step of substantially twisting the reinforced organic fiber (B) from the viewpoint of easiness of impregnating the reinforced organic fiber of the matrix.
The materials used in the method for producing the organic fiber reinforced plastic of the present embodiment are as described above. Hereinafter, each step will be described in detail.

(工程[i])
工程[i]は、強化有機繊維(B)を一方向に(好ましくは略平行に)延在して配置する工程である。強化有機繊維(B)の素材である結晶性高分子化合物から得られる単繊維又は該単繊維から無撚りで形成された繊維束を、無撚りのまま一方向に(好ましくは略平行に)延在して配置すればよい。該繊維束は集束材で接着されていることがあるため、必要に応じて少なくとも一部を開繊してから無撚りのまま一方向に(好ましくは略平行に)延在して配置してもよい。
市販されている強化有機繊維(B)を用いてもよく、市販品としては、例えば、ベクトラン(登録商標)(株式会社クラレ製)、ゼクシオン(登録商標)(KBセーレン株式会社製)、テトロン(登録商標)(東レ株式会社製)、ソルーナ(登録商標)(三菱ケミカル株式会社製)等のポリエステル繊維;イザナス(登録商標)(東洋紡株式会社製)等のポリエチレン系繊維;東レナイロン(登録商標)(株式会社東レ)等のポリアミド繊維;トルコン(登録商標)(株式会社東レ)、プロコン(登録商標)(東洋紡株式会社製)等のポリフェニレンスルフィド繊維などが挙げられる。
(Step [i])
Step [i] is a step of arranging the reinforced organic fibers (B) extending in one direction (preferably substantially in parallel). A single fiber obtained from a crystalline polymer compound which is a material of the reinforced organic fiber (B) or a fiber bundle formed from the single fiber without twisting is spread in one direction (preferably substantially parallel) without twisting. It may be present and placed. Since the fiber bundle may be adhered with a bundling material, at least a part of the fiber bundle may be opened as necessary and then extended and arranged in one direction (preferably substantially parallel) without twisting. May be good.
Commercially available reinforced organic fiber (B) may be used, and examples of commercially available products include Bectran (registered trademark) (manufactured by Kuraray Industries, Inc.), Zexion (registered trademark) (manufactured by KB Salen Co., Ltd.), and Tetron (manufactured by KB Salen Co., Ltd.). Polyester fiber such as (registered trademark) (manufactured by Toray Industries, Inc.), Soluna (registered trademark) (manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.); polyethylene fiber such as Isanas (registered trademark) (manufactured by Toyo Spinning Co., Ltd.); Toray Nylon (registered trademark) Polyphenylene fibers such as (Toray Industries, Inc.); polyphenylene sulfide fibers such as Torcon (registered trademark) (Toray Industries, Inc.) and Procon (registered trademark) (manufactured by Toyo Spinning Co., Ltd.) can be mentioned.

(工程[ii])
工程[ii]は、前記シート状マトリクス(A)を前記強化有機繊維(B)へ熱圧着する工程である。熱圧着は、真空プレス機で実施してもよいし、加熱加圧ローラによって実施してもよい。
加熱温度は、シート状マトリクス(A)が含浸可能な粘度になる温度及び溶融破壊しない温度であり、且つ前記強化有機繊維(B)が溶融しない温度が好ましい。つまり、前記シート状マトリクス(A)の軟化点以上の温度、且つ前記強化有機繊維(B)の融点未満の温度で熱圧着するのが好ましい。
例えば、シート状マトリクス(A)としてポリカーボネートを使用する場合、加熱温度は、好ましくは150〜220℃、より好ましくは160〜200℃、さらに好ましくは170〜200℃である。また、加圧条件としては、好ましくは1〜10MPa、より好ましくは2〜8MPa、さらに好ましくは3〜8MPaである。
(Step [ii])
The step [ii] is a step of thermocompression bonding the sheet-shaped matrix (A) to the reinforced organic fiber (B). Thermocompression bonding may be performed by a vacuum press or by a heating and pressurizing roller.
The heating temperature is preferably a temperature at which the sheet-like matrix (A) has a viscosity that allows impregnation and a temperature at which the reinforced organic fiber (B) does not melt. That is, it is preferable that thermocompression bonding is performed at a temperature equal to or higher than the softening point of the sheet-shaped matrix (A) and lower than the melting point of the reinforced organic fiber (B).
For example, when polycarbonate is used as the sheet matrix (A), the heating temperature is preferably 150 to 220 ° C, more preferably 160 to 200 ° C, and even more preferably 170 to 200 ° C. The pressurizing conditions are preferably 1 to 10 MPa, more preferably 2 to 8 MPa, and even more preferably 3 to 8 MPa.

(工程[iii])
工程[iii]は、工程[ii]の後、冷却して有機繊維強化プラスチックを得る工程であり、当該工程[iii]を経ることが好ましい。
冷却温度としては、溶融したマトリクスが固化する温度であれば特に制限はなく、適宜調整すればよいが、通常は、好ましくは40℃以下、より好ましくは0〜30℃、さらに好ましくは10〜30℃である。
以上のようにして、本実施形態の有機繊維強化プラスチックを製造することができる。
(Step [iii])
The step [iii] is a step of obtaining an organic fiber reinforced plastic by cooling after the step [ii], and it is preferable to go through the step [iii].
The cooling temperature is not particularly limited as long as it is the temperature at which the molten matrix solidifies, and may be appropriately adjusted. However, usually, it is preferably 40 ° C. or lower, more preferably 0 to 30 ° C., and further preferably 10 to 30 ° C. ℃.
As described above, the organic fiber reinforced plastic of the present embodiment can be produced.

(工程[iv])
またさらに、以上のようにして得られた有機繊維強化プラスチックと、シート状マトリクス(A)とを交互に積層し、好ましくは真空下において加熱加圧し、その後、冷却することによって、厚みを大きくした有機繊維強化プラスチックを製造することができる。
加熱温度としては、前記工程[ii]における加熱温度を採用できる。また、加圧条件としては、前記工程[ii]の加圧条件を採用できるが、好ましくは1〜6MPa、より好ましくは2〜4MPaである。
冷却温度としては、工程[iii]の冷却温度を採用できる。
(Process [iv])
Further, the organic fiber reinforced plastic obtained as described above and the sheet-like matrix (A) are alternately laminated, preferably heated and pressurized under vacuum, and then cooled to increase the thickness. Organic fiber reinforced plastics can be manufactured.
As the heating temperature, the heating temperature in the step [ii] can be adopted. Further, as the pressurizing condition, the pressurizing condition of the step [ii] can be adopted, but it is preferably 1 to 6 MPa, more preferably 2 to 4 MPa.
As the cooling temperature, the cooling temperature of step [iii] can be adopted.

(用途)
本実施形態で得られる有機繊維強化プラスチックは、剛性、機械強度、耐熱性、寸法安定性及び難燃性に優れており、且つ、強化有機繊維とマトリクスとの間で界面剥離が生じ難いために、前記特性を長期間維持することができる。そのため、本実施形態の有機繊維強化プラスチックは、義手、義足等の補強用品;靴のインナーソール等の補助用品;補助用ロボット等のロボットの一部として有用である。
(Use)
The organic fiber reinforced plastic obtained in the present embodiment is excellent in rigidity, mechanical strength, heat resistance, dimensional stability and flame retardancy, and interface peeling is unlikely to occur between the reinforced organic fiber and the matrix. , The above characteristics can be maintained for a long period of time. Therefore, the organic fiber reinforced plastic of the present embodiment is useful as a reinforcing product such as an artificial hand and a prosthetic leg; an auxiliary product such as an inner sole of shoes; and a part of a robot such as an auxiliary robot.

以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、各例における各特性の測定方法は以下の通りである。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on Examples and Comparative Examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
The measurement method of each characteristic in each example is as follows.

[1.界面剥離の有無の観察]
各例で得られた有機繊維強化プラスチックを180度折り曲げた後、有機繊維強化プラスチックの断面を切断して光学顕微鏡(倍率:400倍)で繊維とマトリクスとの界面を観察し、下記評価基準に従って評価した。
A:剥離が観察されなかった。
C:剥離が観察された。
[1. Observation of interfacial peeling]
After bending the organic fiber reinforced plastic obtained in each example by 180 degrees, the cross section of the organic fiber reinforced plastic is cut and the interface between the fiber and the matrix is observed with an optical microscope (magnification: 400 times), and the following evaluation criteria are followed. evaluated.
A: No peeling was observed.
C: Peeling was observed.

[2.引張り強度及び引張り弾性率の測定]
有機繊維強化プラスチックの曲げ強度は、「オートグラフ(登録商標)AG−50kNXPlus」(株式会社島津製作所製、商品名)を用い、3点曲げ試験により評価した。なお、幅10mm、厚さ1.5mmの試験片を用い、支点間距離25mm、試験速度1mm/分で測定した。
[2. Measurement of tensile strength and tensile modulus]
The bending strength of the organic fiber reinforced plastic was evaluated by a three-point bending test using "Autograph (registered trademark) AG-50kNXPlus" (manufactured by Shimadzu Corporation, trade name). Using a test piece having a width of 10 mm and a thickness of 1.5 mm, the measurement was performed at a distance between fulcrums of 25 mm and a test speed of 1 mm / min.

[3.曲げ強度及び曲げ弾性率の測定]
有機繊維強化プラスチックの曲げ強度は、「オートグラフ(登録商標)AG−50kNXPlus」(株式会社島津製作所製、商品名)を用い、3点曲げ試験により評価した。なお、130mm×13mm×3mmの試験片を用い、支点間距離48mm、試験速度1mm/分で測定した。
[3. Measurement of bending strength and flexural modulus]
The bending strength of the organic fiber reinforced plastic was evaluated by a three-point bending test using "Autograph (registered trademark) AG-50kNXPlus" (manufactured by Shimadzu Corporation, trade name). Using a 130 mm × 13 mm × 3 mm test piece, the measurement was performed at a distance between fulcrums of 48 mm and a test speed of 1 mm / min.

[4.有機繊維強化プラスチックの比重の測定]
「電子比重計 MDS-300(水中置換式)(アルファーミラージュ株式会社製)を用いて有機繊維強化プラスチックの比重を測定した。
[4. Measurement of specific gravity of organic fiber reinforced plastic]
The specific gravity of the organic fiber reinforced plastic was measured using an electronic hydrometer MDS-300 (underwater replacement type) (manufactured by Alpha Mirage Co., Ltd.).

実施例1(有機繊維強化プラスチックの作製;実質的に無撚りのポリアリレート繊維/シート状ポリカーボネートマトリクス)
(工程[i])
15cm角のポリカーボネートシート(厚み:100μm、重量平均分子量40,000、AGC株式会社製)上に、ポリアリレート繊維(株式会社クラレ製の「ベクトラン(登録商標)HT」、平均繊維径24μmの単繊維を260本束ねた繊維束。繊維束の厚み:70〜100μm、繊維束の幅:3〜4mm、実質的に無撚り及び実質的に無交絡の繊維束。)を一方向に延在して配置し、室温下にて真空プレス機の熱盤上に置き、1〜2MPaで加圧して試料を軽く固定した後、真空プレス機内の減圧を開始した。
(工程[ii]〜[iii])
真空プレス機内を真空にした後、プレス圧力を5MPaへ上げ、昇温速度20℃/分で熱盤の昇温を開始した。190℃に到達後、30分保持し、ポリカーボネートシートを実質的に無撚りのポリアリレート繊維へ熱圧着した。その後、真空プレス機内の真空とプレス圧力を維持したまま、室温まで冷却した。こうして得られた有機繊維強化プラスチックaの厚みは、約200μmであった。得られた有機繊維強化プラスチックaについて、前記評価方法に従って界面剥離の有無を観察した。結果を表1に示す。
(工程[iv])
次に、ポリカーボネートシート(厚み:100μm、重量平均分子量40,000、AGC株式会社製)合計7枚と上記有機繊維強化プラスチックa合計6枚を、最外層がポリカーボネートシートになるように1枚ずつ交互に真空プレス機熱板上に積層した後、1〜2MPaで加圧し、試料を軽く固定した後、プレス機内の減圧を開始した。真空にした後、プレス圧力を3MPaへ上げ、昇温速度20℃/分で熱盤の昇温を開始した。180℃に到達後、10分保持した。その後、プレス機内の真空とプレス圧力を維持したまま、室温まで冷却し、有機繊維強化プラスチックAを得た。こうして得られた有機繊維強化プラスチックAの厚みは、約1.3mmであった。有機繊維強化プラスチックAについて、前記方法に従って各評価(界面剥離の有無を除く。)を行った。結果を表1に示す。
Example 1 (Preparation of organic fiber reinforced plastic; substantially untwisted polyarylate fiber / sheet-like polycarbonate matrix)
(Step [i])
Polyarylate fiber ("Vectran (registered trademark) HT" manufactured by Kuraray Co., Ltd., single fiber with an average fiber diameter of 24 μm) on a 15 cm square polycarbonate sheet (thickness: 100 μm, weight average molecular weight 40,000, manufactured by AGC Inc.) 260 fiber bundles. Fiber bundle thickness: 70 to 100 μm, fiber bundle width: 3 to 4 mm, substantially untwisted and substantially unentangled fiber bundle) extending in one direction. After arranging and placing the sample on the hot plate of the vacuum press at room temperature and pressurizing at 1 to 2 MPa to lightly fix the sample, the depressurization in the vacuum press was started.
(Steps [ii] to [iii])
After evacuating the inside of the vacuum press machine, the press pressure was raised to 5 MPa, and the temperature rise of the hot plate was started at a temperature rise rate of 20 ° C./min. After reaching 190 ° C., the polycarbonate sheet was held for 30 minutes and thermocompression bonded to a substantially untwisted polyarylate fiber. Then, the mixture was cooled to room temperature while maintaining the vacuum and press pressure in the vacuum press machine. The thickness of the organic fiber reinforced plastic a thus obtained was about 200 μm. With respect to the obtained organic fiber reinforced plastic a, the presence or absence of interfacial peeling was observed according to the above evaluation method. The results are shown in Table 1.
(Process [iv])
Next, a total of 7 polycarbonate sheets (thickness: 100 μm, weight average molecular weight 40,000, manufactured by AGC Inc.) and a total of 6 organic fiber reinforced plastics a are alternately arranged one by one so that the outermost layer is a polycarbonate sheet. After laminating on a hot plate of a vacuum press machine, the sample was lightly fixed by pressurizing at 1 to 2 MPa, and then the depressurization in the press machine was started. After creating a vacuum, the press pressure was raised to 3 MPa, and the temperature rise of the hot plate was started at a temperature rise rate of 20 ° C./min. After reaching 180 ° C., it was held for 10 minutes. Then, while maintaining the vacuum and the press pressure in the press machine, the mixture was cooled to room temperature to obtain an organic fiber reinforced plastic A. The thickness of the organic fiber reinforced plastic A thus obtained was about 1.3 mm. Each evaluation (excluding the presence or absence of interfacial peeling) was performed on the organic fiber reinforced plastic A according to the above method. The results are shown in Table 1.

比較例1(有機繊維強化プラスチックの作製;平織ポリアリレート繊維/シート状ポリカーボネートマトリクス)
実施例1において、ポリアリレート繊維を一方向に並べる代わりに、平織のポリアリレート繊維を敷いたこと以外は同様にして、有機繊維強化プラスチックb及び有機繊維強化プラスチックBを作製し、各評価を行った。結果を表1に示す。
Comparative Example 1 (Preparation of Organic Fiber Reinforced Plastic; Plain Weave Polyarylate Fiber / Sheet Polycarbonate Matrix)
In Example 1, instead of arranging the polyarylate fibers in one direction, the organic fiber reinforced plastic b and the organic fiber reinforced plastic B were prepared in the same manner except that the plain weave polyarylate fibers were laid, and each evaluation was performed. It was. The results are shown in Table 1.

表1より、実施例1の方法で作製した有機繊維強化プラスチックは、シート状マトリクス(A)と強化有機繊維(B)との界面において剥離が発生せず、引張り強度、引張り弾性率、曲げ強度及び曲げ弾性率が高かった。
一方、シート状マトリクス(A)であるポリカーボネートシートに対して、強化有機繊維(B)として平織ポリアリレートを用いた比較例1では、引張り強度、引張り弾性率、曲げ強度及び曲げ弾性率が低下し、且つ、シート状マトリクス(A)と強化有機繊維(B)との界面において剥離が観察されたため、長期間の使用に耐えられないと言える。
From Table 1, the organic fiber reinforced plastic produced by the method of Example 1 does not peel off at the interface between the sheet-like matrix (A) and the reinforced organic fiber (B), and has tensile strength, tensile elastic modulus, and bending strength. And the flexural modulus was high.
On the other hand, in Comparative Example 1 in which plain woven polyarylate was used as the reinforcing organic fiber (B) with respect to the polycarbonate sheet which is the sheet-like matrix (A), the tensile strength, the tensile elastic modulus, the bending strength and the bending elastic modulus decreased. Moreover, since peeling was observed at the interface between the sheet-like matrix (A) and the reinforced organic fiber (B), it can be said that it cannot withstand long-term use.

Claims (7)

シート状マトリクス(A)及び強化有機繊維(B)を含有してなる繊維強化プラスチックの製造方法であって、前記シート状マトリクス(A)が非晶性高分子化合物(A1)を含有し、且つ、前記強化有機繊維(B)として実質的に無撚りの結晶性高分子化合物繊維(B1)を用い、
前記強化有機繊維(B)を一方向に延在して配置する工程[i]及び
前記シート状マトリクス(A)を前記強化有機繊維(B)へ熱圧着する工程[ii]
を有する、有機繊維強化プラスチックの製造方法。
A method for producing a fiber-reinforced plastic containing a sheet-like matrix (A) and a reinforced organic fiber (B), wherein the sheet-like matrix (A) contains an amorphous polymer compound (A1) and , A substantially untwisted crystalline polymer compound fiber (B1) was used as the reinforced organic fiber (B).
A step of arranging the reinforced organic fiber (B) extending in one direction [i] and a step of thermocompression bonding the sheet-like matrix (A) to the reinforced organic fiber (B) [ii].
A method for manufacturing organic fiber reinforced plastics.
前記結晶性高分子化合物繊維(B1)として、ポリエステル繊維、ポリエチレン系繊維、ポリプロピレン系繊維、セルロース繊維、ポリアミド繊維、ポリアセタール繊維、ポリフェニレンスルフィド繊維及びポリエーテルエーテルケトン繊維からなる群から選択される少なくとも1種を用いる、請求項1に記載の有機繊維強化プラスチックの製造方法。 As the crystalline polymer compound fiber (B1), at least one selected from the group consisting of polyester fiber, polyethylene fiber, polypropylene fiber, cellulose fiber, polyamide fiber, polyacetal fiber, polyphenylene sulfide fiber and polyether ether ketone fiber. The method for producing an organic fiber reinforced plastic according to claim 1, using seeds. 前記結晶性高分子化合物繊維(B1)として、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリトリメチレンテレフタレート繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、ポリブチレンナフタレート繊維及びポリアリレート繊維からなる群から選択される少なくとも1種のポリエステル繊維を用いる、請求項1又は2に記載の有機繊維強化プラスチックの製造方法。 As the crystalline polymer compound fiber (B1), at least one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate fiber, polytrimethylene terephthalate fiber, polybutylene terephthalate fiber, polyethylene naphthalate fiber, polybutylene naphthalate fiber and polyarylate fiber. The method for producing an organic fiber reinforced plastic according to claim 1 or 2, wherein the polyester fiber of the seed is used. 前記結晶性高分子化合物繊維(B1)の平均繊維径が3〜500μmである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機繊維強化プラスチックの製造方法。 The method for producing an organic fiber reinforced plastic according to any one of claims 1 to 3, wherein the crystalline polymer compound fiber (B1) has an average fiber diameter of 3 to 500 μm. 前記結晶性高分子化合物繊維(B1)が実質的に無交絡である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の有機繊維強化プラスチックの製造方法。 The method for producing an organic fiber reinforced plastic according to any one of claims 1 to 4, wherein the crystalline polymer compound fiber (B1) is substantially unentangled. 前記非晶性高分子化合物(A1)が、ポリカーボネート(PC)、ポリアリレート(PAR)、ポリスチレン(PS)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)、変性ポリフェニレンエーテル(m−PPE)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)及びポリアミドイミド(PAI)からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の有機繊維強化プラスチックの製造方法。 The amorphous polymer compound (A1) is polycarbonate (PC), polyarylate (PAR), polystyrene (PS), polymethylmethacrylate (PMMA), acryliconitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS), modified polyphenylene. The item according to any one of claims 1 to 5, which is at least one selected from the group consisting of ether (m-PPE), polyethersulfone (PES), polyetherimide (PEI) and polyamideimide (PAI). The method for producing an organic fiber reinforced plastic described. 前記工程[ii]において、前記シート状マトリクス(A)の軟化点以上の温度、且つ前記強化有機繊維(B)の融点未満の温度で熱圧着する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の有機繊維強化プラスチックの製造方法。 According to any one of claims 1 to 6, in the step [ii], thermocompression bonding is performed at a temperature equal to or higher than the softening point of the sheet-like matrix (A) and lower than the melting point of the reinforced organic fiber (B). The method for producing an organic fiber reinforced plastic described.
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