JP2021191834A - Fiber-reinforced plastic member, composite material, and mobile body - Google Patents
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Landscapes
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
Abstract
Description
本発明は、複合材料に好適に利用することができる、繊維強化プラスチック用部材、前記繊維強化プラスチック用部材と強化繊維とを複合させてなる複合材料、および、この複合材料を用いた移動体に関する。 The present invention relates to a fiber-reinforced plastic member that can be suitably used for a composite material, a composite material obtained by combining the fiber-reinforced plastic member and the reinforcing fiber, and a moving body using the composite material. ..
繊維強化複合材料の1つである繊維強化プラスチックは、軽量で、高強度、高剛性であるため、スポーツ・レジャー用途から、自動車や航空機等の産業用途まで、幅広く用いられている。
繊維強化プラスチックの製造方法としては、強化繊維等の長繊維(連続繊維)からなる補強材にマトリックス樹脂を含浸させた中間材料、すなわちプリプレグを使用する方法がある。この方法によれば、繊維強化プラスチックの強化繊維の含有量を管理しやすいとともに、その含有量を高めに設計することが可能であるという利点があり、プリプレグを複数枚積層、加熱硬化することにより、成形物を得ることができる。
Fiber reinforced plastic, which is one of the fiber reinforced composite materials, is lightweight, has high strength, and has high rigidity, so that it is widely used from sports / leisure applications to industrial applications such as automobiles and aircraft.
As a method for producing a fiber reinforced plastic, there is a method of using an intermediate material, that is, a prepreg, in which a reinforcing material made of long fibers (continuous fibers) such as reinforced fibers is impregnated with a matrix resin. According to this method, there is an advantage that the content of the reinforced fiber of the fiber reinforced plastic can be easily controlled and the content can be designed to be high. , A molded product can be obtained.
前記マトリックス樹脂としては、耐熱性、機械特性、耐薬品性、耐久性等に優れることから、スーパーエンジニアリングプラスチックが広く採用されてきている。 As the matrix resin, super engineering plastics have been widely adopted because they are excellent in heat resistance, mechanical properties, chemical resistance, durability and the like.
例えば、特許文献1では、ポリエーテルエーテルケトンをマトリックス樹脂とし、ポリエーテルスルホンによってサイジングされた繊維を強化材としてなる複合材料が開示されている。また、特許文献2では、特定の固有粘度を有するポリアリールケトン樹脂組成物を用いた繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグが開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a composite material in which a polyetheretherketone is used as a matrix resin and a fiber sized by a polyether sulfone is used as a reinforcing material. Further, Patent Document 2 discloses a fiber-reinforced thermoplastic resin prepreg using a polyarylketone resin composition having a specific intrinsic viscosity.
しかしながら、前記特許文献1および2の開示技術では、フィルム状のマトリックス樹脂と強化繊維とを、例えばロールtoロールで加熱圧着させ複合材料とする工程において、熱によりフィルムが寸法変化を起こし、条件によっては得られる複合材料にシワが発生することがあり、更なる改良が求められている。さらに、前記特許文献1および2の開示技術は、条件によっては、強化繊維へのマトリックス樹脂の含浸性が低かったり複合材料製造時のサイクルが長かったりするため生産性が低い場合があり、また剛性の点でも更なる改善の余地があることが、本発明者らの検討で明らかとなった。 However, in the disclosed techniques of Patent Documents 1 and 2, in the step of heat-pressing a film-shaped matrix resin and a reinforcing fiber by, for example, roll-to-roll to form a composite material, the film undergoes a dimensional change due to heat, depending on the conditions. Wrinkles may occur in the obtained composite material, and further improvement is required. Further, the disclosed techniques of Patent Documents 1 and 2 may have low productivity due to low impregnation of the matrix resin in the reinforcing fibers or a long cycle during the production of the composite material depending on the conditions, and may have low rigidity. It was clarified by the studies by the present inventors that there is room for further improvement in this respect as well.
そこで本発明は、このような背景下において、加熱寸法安定性、生産性、剛性に優れる繊維強化プラスチック用部材の提供を目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a member for fiber reinforced plastic having excellent thermal dimensional stability, productivity, and rigidity under such a background.
本発明者らは、前記課題を鋭意検討した結果、特定の分子量分布と質量平均分子量とを有する樹脂成分を用い、繊維強化プラスチック用部材の相対結晶化度を高くすることにより前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of diligent studies on the above-mentioned problems, the present inventors can solve the above-mentioned problems by increasing the relative crystallinity of the fiber reinforced plastic member by using a resin component having a specific molecular weight distribution and mass average molecular weight. And completed the present invention.
すなわち、本発明は、以下の[1]〜[18]を提供するものである。 That is, the present invention provides the following [1] to [18].
[1] 樹脂成分として結晶性樹脂を含む繊維強化プラスチック用部材であって、該樹脂成分の分子量分布が3.3以上、質量平均分子量が87000未満であり、示差走査熱量計を用いて得られる該部材の相対結晶化度が50%以上である、繊維強化プラスチック用部材。 [1] A member for fiber reinforced plastic containing a crystalline resin as a resin component, wherein the resin component has a molecular weight distribution of 3.3 or more and a mass average molecular weight of less than 87,000, and can be obtained by using a differential scanning calorimeter. A member for fiber reinforced plastic having a relative crystallinity of 50% or more.
[2] 前記樹脂成分がポリアリールエーテルケトンを含む、[1]記載の繊維強化プラスチック用部材。 [2] The fiber-reinforced plastic member according to [1], wherein the resin component contains a polyaryletherketone.
[3] 前記ポリアリールエーテルケトンの分子量分布が3.3以上、質量平均分子量が87000未満である、[2]記載の繊維強化プラスチック用部材。 [3] The fiber-reinforced plastic member according to [2], wherein the polyaryletherketone has a molecular weight distribution of 3.3 or more and a mass average molecular weight of less than 87,000.
[4] 前記繊維強化プラスチック用部材の比重が1.27以上である、[1]〜[3]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック用部材。 [4] The fiber-reinforced plastic member according to any one of [1] to [3], wherein the fiber-reinforced plastic member has a specific gravity of 1.27 or more.
[5] 前記繊維強化プラスチック用部材の加熱収縮率が2.2%以下である、[1]〜[4]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック用部材。 [5] The fiber-reinforced plastic member according to any one of [1] to [4], wherein the fiber-reinforced plastic member has a heat shrinkage rate of 2.2% or less.
[6] 前記繊維強化プラスチック用部材の加熱収縮応力が1mN以下である、[1]〜[5]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック用部材。 [6] The fiber reinforced plastic member according to any one of [1] to [5], wherein the heat shrinkage stress of the fiber reinforced plastic member is 1 mN or less.
[7] 前記繊維強化プラスチック用部材の、引張速度5mm/分の条件で測定される引張弾性率が3500MPa以上である、[1]〜[6]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック用部材。 [7] The fiber-reinforced plastic member according to any one of [1] to [6], wherein the fiber-reinforced plastic member has a tensile elastic modulus of 3500 MPa or more measured under the condition of a tensile speed of 5 mm / min.
[8] 前記繊維強化プラスチック用部材の結晶化温度が296℃以上である、[1]〜[7]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック用部材。 [8] The fiber-reinforced plastic member according to any one of [1] to [7], wherein the fiber-reinforced plastic member has a crystallization temperature of 296 ° C. or higher.
[9] 前記繊維強化プラスチック用部材の厚みが10〜100μmである、[1]〜[8]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック用部材。 [9] The fiber-reinforced plastic member according to any one of [1] to [8], wherein the fiber-reinforced plastic member has a thickness of 10 to 100 μm.
[10] 前記繊維強化プラスチック用部材の厚み精度が7%以下である、[1]〜[9]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック用部材。 [10] The fiber-reinforced plastic member according to any one of [1] to [9], wherein the fiber-reinforced plastic member has a thickness accuracy of 7% or less.
[11] 前記繊維強化プラスチック用部材の少なくとも一面における表面の算術平均高さが0.001〜1μmである、[1]〜[10]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック用部材。 [11] The fiber-reinforced plastic member according to any one of [1] to [10], wherein the arithmetic average height of the surface of the fiber-reinforced plastic member on at least one surface is 0.001 to 1 μm.
[12] 前記繊維強化プラスチック用部材の少なくとも一面における表面の最大高さが0.1〜10μmである、[1]〜[11]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック用部材。 [12] The fiber-reinforced plastic member according to any one of [1] to [11], wherein the maximum height of the surface of the fiber-reinforced plastic member on at least one surface is 0.1 to 10 μm.
[13] 前記繊維強化プラスチック用部材の少なくとも一面における表面の算術平均粗さが0.005〜1μmである、[1]〜[12]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック用部材。 [13] The fiber-reinforced plastic member according to any one of [1] to [12], wherein the arithmetic average roughness of the surface of the fiber-reinforced plastic member on at least one surface is 0.005 to 1 μm.
[14] 前記繊維強化プラスチック用部材の少なくとも一面における表面の最大高さ粗さが0.05〜5μmである、[1]〜[13]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック用部材。 [14] The fiber-reinforced plastic member according to any one of [1] to [13], wherein the maximum height roughness of the surface of the fiber-reinforced plastic member on at least one surface is 0.05 to 5 μm.
[15] フィルムである、[1]〜[14]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック用部材。 [15] The fiber-reinforced plastic member according to any one of [1] to [14], which is a film.
[16] [1]〜[15]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック用部材と強化繊維とを複合させてなる複合材料。 [16] A composite material obtained by combining the fiber-reinforced plastic member according to any one of [1] to [15] and the reinforcing fiber.
[17] プリプレグである、[16]記載の複合材料。 [17] The composite material according to [16], which is a prepreg.
[18] [16]または[17]記載の複合材料を用いた、航空機、自動車、船舶または鉄道車両である移動体。 [18] A moving body that is an aircraft, automobile, ship, or railroad vehicle using the composite material according to [16] or [17].
本発明によれば、加熱寸法安定性、生産性、剛性に優れる繊維強化プラスチック用部材とすることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a member for fiber reinforced plastic having excellent heating dimensional stability, productivity and rigidity.
以下、本発明の実施形態の一例について説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, an example of the embodiment of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the embodiment described below as long as the gist thereof is not exceeded.
なお、本発明において、「X〜Y」(X、Yは任意の数字)と表現した場合、特に断らない限り「X以上、Y以下」の意とともに、「Xより大きい」および「Yより小さい」の意を包含するものである。 In the present invention, when expressed as "X to Y" (X and Y are arbitrary numbers), it means "X or more and Y or less", as well as "greater than X" and "less than Y" unless otherwise specified. It includes the meaning of ".
また、本発明において、フィルムは、シートを包含するものとする。一般的にフィルムとは、長さおよび幅に比べて厚みが極めて小さく、最大厚みが任意に限定されている薄い平らな製品で、通常、ロールの形で供給されるものをいい(日本工業規格JIS K6900:1994)、一般的にシートとは、JISにおける定義上、薄く、一般にその厚みが長さと幅のわりには小さく平らな製品をいう。しかし、シートとフィルムの境界は定かでないため、本発明においては、フィルムはシートを包含するものとする。よって、「フィルム」は「シート」であってもよい。 Further, in the present invention, the film includes a sheet. Generally, a film is a thin, flat product whose thickness is extremely small compared to its length and width, and whose maximum thickness is arbitrarily limited, and is usually supplied in the form of a roll (Japanese Industrial Standards). JIS K6900: 1994), a sheet generally refers to a product that is thin by definition in JIS and whose thickness is generally small for its length and width and is flat. However, since the boundary between the sheet and the film is not clear, the film includes the sheet in the present invention. Therefore, the "film" may be a "sheet".
本発明の繊維強化プラスチック用部材(以下、「本部材」または「FRP用部材」と称する場合がある)に含まれる樹脂成分は、結晶性樹脂を含み、特定の分子量分布および質量平均分子量を有するものである。以下、樹脂成分について説明する。 The resin component contained in the fiber-reinforced plastic member of the present invention (hereinafter, may be referred to as "this member" or "FRP member") contains a crystalline resin and has a specific molecular weight distribution and mass average molecular weight. It is a thing. Hereinafter, the resin component will be described.
<樹脂成分>
前記樹脂成分の分子量分布は3.3以上であり、3.5以上がより好ましく、3.6以上が特に好ましく、3.8以上が殊に好ましく、4以上が最も好ましい。すなわち、本発明で用いる樹脂成分は、分子量分布が比較的広いものである。分子量分布が広いということは、分子量分布が狭いものに比べて低分子量成分の割合が多いことを意味する。前記低分子量成分は分子鎖の絡み合いが小さく運動性が高いため、結晶化する際に分子鎖が折り畳まれやすく結晶化速度が大きくなる。したがって、低分子量成分が多いと結晶化する際に低分子量成分が先に結晶化し、その結晶が結晶核剤として作用するため、樹脂全体として結晶融解温度や結晶化度、結晶化速度が向上しやすくなると考えられる。分子量分布が前記数値以上であれば、低分子量成分を充分な量含むため、結晶化度や結晶化速度を高めることができ、ひいては、耐熱性、生産性、剛性に優れたものとすることができる。なお、前記分子量分布とは、質量平均分子量を数平均分子量で除したものである。
<Resin component>
The molecular weight distribution of the resin component is 3.3 or more, more preferably 3.5 or more, particularly preferably 3.6 or more, particularly preferably 3.8 or more, and most preferably 4 or more. That is, the resin component used in the present invention has a relatively wide molecular weight distribution. A wide molecular weight distribution means that the proportion of low molecular weight components is higher than that of a narrow molecular weight distribution. Since the low molecular weight component has low molecular chain entanglement and high motility, the molecular chain is easily folded during crystallization and the crystallization rate is high. Therefore, if there are many low molecular weight components, the low molecular weight components crystallize first when crystallizing, and the crystals act as a crystal nucleating agent, so that the crystal melting temperature, crystallinity, and crystallization rate of the entire resin are improved. It will be easier. When the molecular weight distribution is equal to or higher than the above value, a sufficient amount of low molecular weight components are contained, so that the crystallinity and crystallization rate can be increased, and the heat resistance, productivity, and rigidity can be improved. can. The molecular weight distribution is obtained by dividing the mass average molecular weight by the number average molecular weight.
一方、前記樹脂成分の分子量分布は、8以下であることが好ましく、7以下であることがより好ましく、6.5以下であることがさらに好ましく、6以下であることがよりさらに好ましく、5.5以下であることがよりさらに好ましく、5.3以下であることが特に好ましく、5.1以下であることがとりわけ好ましく、4.9以下であることが殊に好ましく、4.7以下であることが最も好ましい。分子量分布の上限が前記数値以下であれば、高分子量成分と低分子量成分の割合が多すぎないため、結晶化度と流動性、機械特性のバランスに優れる。 On the other hand, the molecular weight distribution of the resin component is preferably 8 or less, more preferably 7 or less, further preferably 6.5 or less, still more preferably 6 or less. It is more preferably 5 or less, particularly preferably 5.3 or less, particularly preferably 5.1 or less, particularly preferably 4.9 or less, and 4.7 or less. Is most preferable. When the upper limit of the molecular weight distribution is not more than the above-mentioned numerical value, the ratio of the high molecular weight component and the low molecular weight component is not too large, so that the balance between the crystallinity, the fluidity and the mechanical properties is excellent.
また、前記樹脂成分の質量平均分子量は87000未満であり、83000以下であることが好ましく、80000以下であることがより好ましく、75000以下であることがさらに好ましい。樹脂成分の質量平均分子量が前記数値未満であれば、結晶化度や結晶化速度、溶融成形時の流動性に優れる。
一方、前記樹脂成分の質量平均分子量は10000以上であることが好ましく、30000以上であることがより好ましく、40000以上であることがさらに好ましく、50000以上であることが特に好ましく、55000以上であることがとりわけ好ましく、59000以上であることが最も好ましい。質量平均分子量が前記数値以上であれば、耐久性、耐衝撃性等の機械特性に優れる傾向となる。
The mass average molecular weight of the resin component is less than 87,000, preferably 83,000 or less, more preferably 80,000 or less, and even more preferably 75,000 or less. When the mass average molecular weight of the resin component is less than the above-mentioned numerical values, the crystallinity, the crystallization rate, and the fluidity at the time of melt molding are excellent.
On the other hand, the mass average molecular weight of the resin component is preferably 10,000 or more, more preferably 30,000 or more, further preferably 40,000 or more, particularly preferably 50,000 or more, and 55,000 or more. Is particularly preferable, and 59000 or more is most preferable. When the mass average molecular weight is equal to or higher than the above value, the mechanical properties such as durability and impact resistance tend to be excellent.
また、前記樹脂成分のメルトフローレート(MFR)〔温度380℃、荷重5kgf〕は、15g/10分以上であることが好ましく、20g/10分以上であることがより好ましく、30g/10分以上であることがさらに好ましく、40g/10分以上であることが特に好ましく、50g/10分以上であることが殊に好ましく、60g/10分以上であることが最も好ましい。樹脂成分のMFRが前記数値以上であれば、本部材を用いて強化繊維との複合材料を製造する際の繊維への含浸性等の二次加工性や、溶融成形性に優れる傾向がある。
一方、樹脂成分のMFRは、150g/10分以下であることが好ましく、130g/10分以下であることがより好ましく、120g/10分以下であることが特に好ましく、110g/10分以下であることが殊に好ましく、100g/10分以下であることが最も好ましい。樹脂成分のMFRが前記数値以下であれば、適当な含浸性を付与でき、加工時間が短く生産性に優れる傾向となる。
なお、前記MFRは、JIS K7210−1:2014(A法)に準じた方法で測定することにより得られる。
The melt flow rate (MFR) [temperature 380 ° C., load 5 kgf] of the resin component is preferably 15 g / 10 minutes or more, more preferably 20 g / 10 minutes or more, and 30 g / 10 minutes or more. It is more preferably 40 g / 10 minutes or more, particularly preferably 50 g / 10 minutes or more, and most preferably 60 g / 10 minutes or more. When the MFR of the resin component is equal to or higher than the above value, there is a tendency for excellent secondary processability such as impregnation property into fibers and melt moldability when producing a composite material with reinforcing fibers using this member.
On the other hand, the MFR of the resin component is preferably 150 g / 10 minutes or less, more preferably 130 g / 10 minutes or less, particularly preferably 120 g / 10 minutes or less, and 110 g / 10 minutes or less. This is particularly preferable, and 100 g / 10 minutes or less is most preferable. When the MFR of the resin component is not more than the above value, an appropriate impregnation property can be imparted, the processing time is short, and the productivity tends to be excellent.
The MFR can be obtained by measuring by a method according to JIS K7210-1: 2014 (method A).
前記分子量分布、質量平均分子量、MFRの調整方法は特に限定されるものではなく、公知の手法により調整することができる。例えば、樹脂成分の製造(重合)にあたっては、目的の分子量分布、質量平均分子量、MFRとするための条件を適宜選択して採用すればよい。具体的には例えば、重合時に仕込むモノマー、重合開始剤、触媒、必要に応じて添加される連鎖移動剤等の種類・量・濃度、それぞれの添加の仕方を調整したり、重合温度、重合時間、重合圧力等の重合条件を調整したりする方法等を採用することが挙げられる。また、重合条件を段階的に変えて重合を行う所謂多段重合を採用してもよい。 The method for adjusting the molecular weight distribution, the mass average molecular weight, and the MFR is not particularly limited, and can be adjusted by a known method. For example, in the production (polymerization) of the resin component, the conditions for obtaining the target molecular weight distribution, mass average molecular weight, and MFR may be appropriately selected and adopted. Specifically, for example, the type / amount / concentration of the monomer to be charged at the time of polymerization, the polymerization initiator, the catalyst, the chain transfer agent added as needed, the method of addition thereof, the polymerization temperature, and the polymerization time can be adjusted. , Adopting a method of adjusting polymerization conditions such as polymerization pressure. Further, so-called multi-stage polymerization may be adopted in which the polymerization conditions are changed stepwise to carry out the polymerization.
<結晶性樹脂>
本発明のFRP用部材の樹脂成分が含有する結晶性樹脂は、熱可塑性樹脂であることが好ましく、例えば、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン等のポリアリールエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、液晶ポリマー、フッ素樹脂、ポリメチルペンテン、脂肪族ポリアミド、半芳香族ポリアミド等のポリアミド、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、ポリエチレンナフタレート、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリプロピレン、ポリアセタール等が挙げられる。これらは単独でもしくは2種以上を併せて用いてもよい。なかでも、耐熱性、機械特性、耐薬品性等に優れる点でポリアリールエーテルケトンが好ましく、ポリエーテルエーテルケトンが特に好ましい。
<Crystalline resin>
The crystalline resin contained in the resin component of the FRP member of the present invention is preferably a thermoplastic resin, for example, polyaryletherketone such as polyetheretherketone and polyetherketoneketone, polyphenylene sulfide, polyimide, liquid crystal. Examples thereof include polyamides such as polymers, fluororesins, polymethylpentene, aliphatic polyamides and semi-aromatic polyamides, polyesters such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate and polycyclohexanedimethylene terephthalate, polypropylene and polyacetal. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, polyaryletherketone is preferable, and polyetheretherketone is particularly preferable, because it is excellent in heat resistance, mechanical properties, chemical resistance, and the like.
樹脂成分中の結晶性樹脂の含有割合は50質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることがさらに好ましく、80質量%以上であることが特に好ましく、90質量%超であることが最も好ましく、95質量%以上であることが殊に好ましい。結晶性樹脂の含有割合がかかる範囲であれば、結晶性樹脂以外の樹脂を含む場合であっても、本発明の効果を維持したまま適宜必要な効果を付与することが容易となる。 The content ratio of the crystalline resin in the resin component is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, further preferably 70% by mass or more, and further preferably 80% by mass or more. Is particularly preferable, more than 90% by mass is most preferable, and 95% by mass or more is particularly preferable. As long as the content ratio of the crystalline resin is within such a range, even when a resin other than the crystalline resin is contained, it becomes easy to appropriately impart a necessary effect while maintaining the effect of the present invention.
また、樹脂成分としてポリアリールエーテルケトン、特にポリエーテルエーテルケトンを含む場合は、ポリアリールエーテルケトン、特にポリエーテルエーテルケトンの含有割合は樹脂成分中の50質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることがさらに好ましく、80質量%以上であることが特に好ましく、90質量%超であることが最も好ましく、95質量%以上であることが殊に好ましい。ポリアリールエーテルケトン、特にポリエーテルエーテルケトンの含有割合がかかる範囲であれば、結晶性樹脂以外の樹脂を含む場合であっても、本発明の効果を維持したまま適宜必要な効果を付与することが容易となる。 When the resin component contains a polyaryletherketone, particularly a polyetheretherketone, the content ratio of the polyaryletherketone, particularly the polyetheretherketone, is preferably 50% by mass or more in the resin component, preferably 60% by mass. % Or more, more preferably 70% by mass or more, particularly preferably 80% by mass or more, most preferably more than 90% by mass, and more preferably 95% by mass or more. Especially preferred. As long as the content ratio of the polyaryletherketone, particularly the polyetheretherketone is within such a range, even if a resin other than the crystalline resin is contained, the necessary effect is appropriately imparted while maintaining the effect of the present invention. Becomes easier.
以下、結晶性樹脂として挙げられる各樹脂について説明する。 Hereinafter, each resin listed as the crystalline resin will be described.
[ポリアリールエーテルケトン]
以下、ポリアリールエーテルケトンについて説明する。
ポリアリールエーテルケトンは、1つ以上のアリール基、1つ以上のエーテル基および1つ以上のケトン基を含むモノマー単位を含有する単独重合体または共重合体である。例えば、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン、ポリエーテルエーテルケトンケトン、ポリエーテルジフェニルエーテルケトン等や、これらの共重合体(例えば、ポリエーテルケトン−ポリエーテルジフェニルエーテルケトン共重合体)を挙げることができる。なかでも、耐熱性、機械特性、耐薬品性等に優れる点で、ポリエーテルエーテルケトンが特に好ましい。
[Polyaryletherketone]
Hereinafter, the polyaryletherketone will be described.
A polyaryl etherketone is a homopolymer or copolymer containing a monomer unit containing one or more aryl groups, one or more ether groups, and one or more ketone groups. For example, polyether ether ketone, polyether ketone ketone, polyether ketone, polyether ketone ether ketone ketone, polyether ether ketone ketone, polyether diphenyl ether ketone and the like, and copolymers thereof (for example, polyether ketone-polyether). Diphenyl ether ketone copolymer). Among them, polyetheretherketone is particularly preferable because it is excellent in heat resistance, mechanical properties, chemical resistance and the like.
ポリアリールエーテルケトンの分子量分布は3.3以上であることが好ましく、3.5以上がより好ましく、3.6以上が特に好ましく、3.8以上が殊に好ましく、4以上が最も好ましい。分子量分布が広いということは、分子量分布が狭い場合と比べて低分子量成分の割合が多いことを意味する。低分子量成分は分子鎖の絡み合いが小さく運動性が高いため、結晶化の際に分子鎖が折り畳まれやすく結晶化速度が大きくなる。従って、低分子量成分が多いと、結晶化の際に低分子量成分が先に結晶化し、その結晶が結晶核剤として作用するため、樹脂全体として結晶融解温度や結晶化度、結晶化速度が向上すると考えられる。分子量分布が前記数値以上であれば、低分子量成分を充分な量含むため、結晶化度や結晶化速度を高めることができ、ひいては、耐熱性、剛性、生産性の向上に繋がる傾向となる。 The molecular weight distribution of the polyaryletherketone is preferably 3.3 or more, more preferably 3.5 or more, particularly preferably 3.6 or more, particularly preferably 3.8 or more, and most preferably 4 or more. A wide molecular weight distribution means that the proportion of low molecular weight components is higher than when the molecular weight distribution is narrow. Since the low molecular weight component has low molecular chain entanglement and high motility, the molecular chain is easily folded during crystallization and the crystallization rate is high. Therefore, if there are many low molecular weight components, the low molecular weight components crystallize first during crystallization, and the crystals act as a crystal nucleating agent, so that the crystal melting temperature, crystallinity, and crystallization rate of the entire resin are improved. It is thought that. When the molecular weight distribution is equal to or higher than the above value, a sufficient amount of the low molecular weight component is contained, so that the crystallinity and the crystallization rate can be increased, which in turn tends to improve heat resistance, rigidity, and productivity.
一方、ポリアリールエーテルケトンの分子量分布は8以下であることが好ましく、7以下であることがより好ましく、6.5以下であることがさらに好ましく、6以下であることがよりさらに好ましく、5.5以下であることがよりさらに好ましく、5.3以下であることがより特に好ましく、5.1以下であることがとりわけ好ましく、4.9以下であることが殊に好ましく、4.7以下であることが最も好ましい。分子量分布が前記数値以下であれば、高分子量成分と低分子量成分の割合が多すぎないため、結晶化度と流動性、機械特性のバランスに優れる傾向となる。 On the other hand, the molecular weight distribution of the polyaryletherketone is preferably 8 or less, more preferably 7 or less, further preferably 6.5 or less, still more preferably 6 or less. It is more preferably 5 or less, more preferably 5.3 or less, particularly preferably 5.1 or less, particularly preferably 4.9 or less, and 4.7 or less. Most preferably. When the molecular weight distribution is equal to or less than the above value, the ratio of the high molecular weight component to the low molecular weight component is not too large, so that the balance between the crystallinity, the fluidity, and the mechanical properties tends to be excellent.
ポリアリールエーテルケトンの質量平均分子量は87000未満であることが好ましく、83000以下であることがより好ましく、80000以下であることがさらに好ましく、75000以下であることがよりさらに好ましい。質量平均分子量が前記数値未満であれば、結晶化度や結晶化速度、溶融成形時の流動性に優れる傾向となる。
一方、質量平均分子量は10000以上であることが好ましく、30000以上であることがより好ましく、40000以上であることがさらに好ましく、50000以上であることが特に好ましく、55000以上であることがとりわけ好ましく、59000以上であることが最も好ましい。質量平均分子量が前記数値以上であれば、耐久性、耐衝撃性等の機械特性に優れる傾向となる。
The mass average molecular weight of the polyaryletherketone is preferably less than 87,000, more preferably 83,000 or less, further preferably 80,000 or less, and even more preferably 75,000 or less. When the mass average molecular weight is less than the above-mentioned numerical values, the crystallinity, the crystallization rate, and the fluidity at the time of melt molding tend to be excellent.
On the other hand, the mass average molecular weight is preferably 10,000 or more, more preferably 30,000 or more, further preferably 40,000 or more, particularly preferably 50,000 or more, and particularly preferably 55,000 or more. Most preferably, it is 59000 or more. When the mass average molecular weight is equal to or higher than the above value, the mechanical properties such as durability and impact resistance tend to be excellent.
以下、ポリアリールエーテルケトンの中でも好ましく用いられるポリエーテルエーテルケトンについて説明する。 Hereinafter, the polyetheretherketone preferably used among the polyaryletherketones will be described.
(ポリエーテルエーテルケトン)
前記ポリエーテルエーテルケトンは、少なくとも2つのエーテル基とケトン基とを構造単位として有する樹脂であればよいが、熱安定性、溶融成形性、剛性、耐薬品性、耐衝撃性、耐久性に優れることから、好ましくは下記一般式(1)で表される繰り返し単位を有するものである。
(Polyetheretherketone)
The polyether ether ketone may be a resin having at least two ether groups and a ketone group as structural units, but is excellent in thermal stability, melt moldability, rigidity, chemical resistance, impact resistance, and durability. Therefore, it preferably has a repeating unit represented by the following general formula (1).
前記一般式(1)において、Ar1〜Ar3のアリーレン基は互いに異なるものであってもよいが、同一であることが好ましい。前記Ar1〜Ar3のアリーレン基としては、例えば、フェニレン基、ビフェニレン基等が挙げられる。なかでもフェニレン基が好ましく、p−フェニレン基であることがより好ましい。 In the general formula (1), the arylene groups of Ar 1 to Ar 3 may be different from each other, but are preferably the same. Examples of the arylene group of Ar 1 to Ar 3 include a phenylene group and a biphenylene group. Of these, a phenylene group is preferable, and a p-phenylene group is more preferable.
前記Ar1〜Ar3のアリーレン基が有していてもよい置換基としては、例えば、メチル基、エチル基等の炭素原子数1〜20のアルキル基や、メトキシ基、エトキシ基等の炭素原子数1〜20のアルコキシ基等が挙げられる。なお、Ar1〜Ar3が置換基を有する場合、その置換基の数には特に制限はない。 Examples of the substituent that the arylene groups of Ar 1 to Ar 3 may have include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms such as a methyl group and an ethyl group, and a carbon atom such as a methoxy group and an ethoxy group. Examples thereof include an alkoxy group having a number of 1 to 20. When Ar 1 to Ar 3 have substituents, the number of the substituents is not particularly limited.
なかでも、下記構造式(2)で表される繰り返し単位を有するポリエーテルエーテルケトンが、熱安定性、溶融成形性、剛性、耐薬品性、耐衝撃性、耐久性の観点から好ましい。 Among them, polyetheretherketone having a repeating unit represented by the following structural formula (2) is preferable from the viewpoint of thermal stability, melt moldability, rigidity, chemical resistance, impact resistance, and durability.
前記ポリエーテルエーテルケトンの分子量分布は3.3以上であることが好ましく、3.5以上であることがより好ましく、3.6以上であることがさらに好ましく、3.8以上であることが特に好ましく、4以上であることが最も好ましい。分子量分布が前記数値以上であれば、低分子量成分を充分な量含むため、結晶化度や結晶化速度を高めることができ、ひいては、耐熱性や剛性、生産性の向上に繋がりやすい傾向となる。
一方、ポリエーテルエーテルケトンの分子量分布は8以下であることが好ましく、7以下であることがより好ましく、6.5以下であることがさらに好ましく、6以下であることがよりさらに好ましく、5.5以下であることがよりさらに好ましく、5.3以下であることがより特に好ましく、5.1以下であることがとりわけ好ましく、4.9以下であることが殊に好ましく、4.7以下であることが最も好ましい。ポリエーテルエーテルケトンの分子量分布の上限が前記数値以下であれば、高分子量成分と低分子量成分の割合が多すぎないため、結晶化度と流動性、機械特性のバランスに優れる傾向がある。
The molecular weight distribution of the polyetheretherketone is preferably 3.3 or more, more preferably 3.5 or more, further preferably 3.6 or more, and particularly preferably 3.8 or more. It is preferably 4 or more, and most preferably 4 or more. When the molecular weight distribution is equal to or higher than the above value, a sufficient amount of low molecular weight components are contained, so that the crystallinity and crystallization rate can be increased, which in turn tends to lead to improvement in heat resistance, rigidity, and productivity. ..
On the other hand, the molecular weight distribution of the polyetheretherketone is preferably 8 or less, more preferably 7 or less, further preferably 6.5 or less, still more preferably 6 or less. It is more preferably 5 or less, more preferably 5.3 or less, particularly preferably 5.1 or less, particularly preferably 4.9 or less, and 4.7 or less. Most preferably. When the upper limit of the molecular weight distribution of the polyetheretherketone is not more than the above-mentioned numerical value, the ratio of the high molecular weight component and the low molecular weight component is not too large, so that the balance between the crystallinity, the fluidity and the mechanical properties tends to be excellent.
ポリエーテルエーテルケトンの質量平均分子量は87000未満であることが好ましく、83000以下であることがより好ましく、80000以下であることがさらに好ましく、75000以下であることがよりさらに好ましい。ポリエーテルエーテルケトンの質量平均分子量が前記数値未満であれば、結晶化度や結晶化速度、溶融成形時の流動性に優れる傾向となる。
一方、質量平均分子量は10000以上であることが好ましく、30000以上であることがより好ましく、40000以上であることがさらに好ましく、50000以上であることが特に好ましく、55000以上であることがとりわけ好ましく、59000以上であることが最も好ましい。質量平均分子量が前記数値以上であれば、耐久性、耐衝撃性等の機械特性に優れる傾向となる。
The mass average molecular weight of the polyetheretherketone is preferably less than 87,000, more preferably 83,000 or less, further preferably 80,000 or less, and even more preferably 75,000 or less. When the mass average molecular weight of the polyetheretherketone is less than the above-mentioned numerical values, the crystallinity, the crystallization rate, and the fluidity at the time of melt molding tend to be excellent.
On the other hand, the mass average molecular weight is preferably 10,000 or more, more preferably 30,000 or more, further preferably 40,000 or more, particularly preferably 50,000 or more, and particularly preferably 55,000 or more. Most preferably, it is 59000 or more. When the mass average molecular weight is equal to or higher than the above value, the mechanical properties such as durability and impact resistance tend to be excellent.
本発明において、分子量および分子量分布は、用いる樹脂成分が溶解する溶離液を用い、ゲル浸透クロマトグラフィーにより求めることができる。例えば、溶離液としてクロロフェノールと、クロロベンゼン、クロロトルエン、ブロモベンゼン、ブロモトルエン、ジクロロベンゼン、ジクロロトルエン、ジブロモベンゼン、ジブロモトルエン等のハロゲン化ベンゼン類との混合液や、溶離液としてペンタフルオロフェノールとクロロホルムの混合液を用いることができる。
具体的には、後述の実施例に記載の方法で測定することができるが、例えば、以下の方法で測定することができる。
(1)ポリエーテルエーテルケトン等の樹脂成分の非晶状態のフィルムを得る。例えば、ポリエーテルエーテルケトン等の樹脂ペレットを、例えば350〜400℃でプレスした後急冷するか、押出機でフィルム化する場合はキャストロールの温度を低く、例えば20〜140℃で冷却して非晶状態のフィルムを得る。
(2)前記フィルム9mgに、ペンタフルオロフェノール3gを加える。
(3)ヒートブロックを用い、100℃で60分間加熱溶解する。
(4)続いてヒートブロックから取り出し、放冷後、常温(約23℃)のクロロホルム6gを少しずつ静かに加え穏やかに振り混ぜる。
(5)その後0.45μmのPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)カートリッジフィルターでろ過して得られた試料について、ゲル浸透クロマトグラフィーを用いて、数平均分子量(Mn)、質量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)を測定する。
In the present invention, the molecular weight and the molecular weight distribution can be determined by gel permeation chromatography using an eluent in which the resin component used is dissolved. For example, a mixed solution of chlorophenol as an eluent with halogenated benzenes such as chlorobenzene, chlorotoluene, bromobenzene, bromotoluene, dichlorobenzene, dichlorotoluene, dibromobenzene, and dibromotoluene, and pentafluorophenol as an eluent. A mixed solution of chloroform can be used.
Specifically, it can be measured by the method described in Examples described later, but for example, it can be measured by the following method.
(1) An amorphous film having a resin component such as polyetheretherketone is obtained. For example, resin pellets such as polyetheretherketone are pressed at 350 to 400 ° C. and then rapidly cooled, or when filmed by an extruder, the temperature of the cast roll is lowered, for example, cooled at 20 to 140 ° C. to be amorphous. Obtain a crystalline film.
(2) Add 3 g of pentafluorophenol to 9 mg of the film.
(3) Using a heat block, heat and dissolve at 100 ° C. for 60 minutes.
(4) Then, remove from the heat block, allow to cool, add 6 g of chloroform at room temperature (about 23 ° C) gently little by little, and shake gently.
(5) After that, the sample obtained by filtering with a 0.45 μm PTFE (polytetrafluoroethylene) cartridge filter was subjected to gel permeation chromatography to have a number average molecular weight (Mn), a mass average molecular weight (Mw), and a molecular weight. The distribution (Mw / Mn) is measured.
なお、樹脂成分が複数種の樹脂の混合物の場合で、ゲル浸透クロマトグラフィー測定により複数のピークが確認される場合や、単一種の樹脂成分であっても複数のピークが確認される場合は、複数のピークを1つのピークとして指定する解析方法により、Mn、Mw、Mw/Mnを算出すればよい。具体的には、最初に確認されるピークのピークスタートのリテンションタイムから最後に確認されるピークのピークエンドのリテンションタイムまでの範囲でピーク面積を計算し、Mn、Mw、Mw/Mnを算出することができる。 If the resin component is a mixture of multiple types of resin and multiple peaks are confirmed by gel permeation chromatography measurement, or if multiple peaks are confirmed even for a single type of resin component. Mn, Mw, and Mw / Mn may be calculated by an analysis method in which a plurality of peaks are designated as one peak. Specifically, the peak area is calculated in the range from the retention time of the peak start of the first confirmed peak to the retention time of the peak end of the last confirmed peak, and Mn, Mw, and Mw / Mn are calculated. be able to.
前記ポリアリールエーテルケトン、なかでもポリエーテルエーテルケトンのメルトフローレート(MFR)〔温度380℃、荷重5kgf〕は、15g/10分以上であることが好ましく、20g/10分以上であることがより好ましく、30g/10分以上であることがさらに好ましく、40g/10分以上であることが特に好ましく、50g/10分以上であることが殊に好ましく、60g/10分以上であることが最も好ましい。ポリアリールエーテルケトンのMFRが前記数値以上であれば、本部材を用いて強化繊維との複合材料を製造する際の繊維への含浸性等の二次加工性や、溶融成形性に優れる傾向がある。
一方、ポリアリールエーテルケトン、なかでもポリエーテルエーテルケトンのMFRは、150g/10分以下であることが好ましく、130g/10分以下であることがより好ましく、120g/10分以下であることが特に好ましく、110g/10分以下であることが殊に好ましく、100g/10分以下であることが最も好ましい。ポリアリールエーテルケトンのMFRが前記数値以下であれば、適当な含浸性を付与でき、加工時間が短く生産性に優れる傾向となる。
なお、前記MFRは、JIS K7210−1:2014(A法)に準じた方法で測定することにより得られる。
The melt flow rate (MFR) [temperature 380 ° C., load 5 kgf] of the polyaryletherketone, particularly the polyetheretherketone, is preferably 15 g / 10 minutes or more, and more preferably 20 g / 10 minutes or more. It is more preferably 30 g / 10 minutes or more, particularly preferably 40 g / 10 minutes or more, particularly preferably 50 g / 10 minutes or more, and most preferably 60 g / 10 minutes or more. .. When the MFR of the polyaryletherketone is equal to or higher than the above value, the secondary processability such as impregnation property into the fiber and the melt moldability tend to be excellent when the composite material with the reinforcing fiber is manufactured by using this member. be.
On the other hand, the MFR of the polyaryletherketone, particularly the polyetheretherketone, is preferably 150 g / 10 minutes or less, more preferably 130 g / 10 minutes or less, and particularly preferably 120 g / 10 minutes or less. It is particularly preferably 110 g / 10 minutes or less, and most preferably 100 g / 10 minutes or less. When the MFR of the polyaryletherketone is not more than the above value, an appropriate impregnation property can be imparted, the processing time is short, and the productivity tends to be excellent.
The MFR can be obtained by measuring by a method according to JIS K7210-1: 2014 (method A).
前記ポリアリールエーテルケトン、なかでもポリエーテルエーテルケトンの結晶融解温度(Tm)は320℃以上であることが好ましく、330℃以上であることがより好ましく、335℃以上であることがさらに好ましく、340℃以上であることが特に好ましい。ポリアリールエーテルケトンの結晶融解温度が前記温度以上であれば、得られる部材は耐熱性に優れる傾向となる。
一方、ポリアリールエーテルケトン、なかでもポリエーテルエーテルケトンの結晶融解温度は370℃以下であることが好ましく、365℃以下であることがより好ましく、360℃以下であることがさらに好ましく、355℃以下であることが特に好ましく、350℃以下であることが最も好ましい。ポリアリールエーテルケトンの結晶融解温度が前記温度以下であれば、FRP用部材製造時等の溶融成形時の流動性に優れる傾向となる。
The crystal melting temperature (Tm) of the polyaryletherketone, particularly the polyetheretherketone, is preferably 320 ° C. or higher, more preferably 330 ° C. or higher, further preferably 335 ° C. or higher, and 340 ° C. or higher. It is particularly preferable that the temperature is above ° C. When the crystal melting temperature of the polyaryletherketone is equal to or higher than the above temperature, the obtained member tends to have excellent heat resistance.
On the other hand, the crystal melting temperature of the polyaryletherketone, particularly the polyetheretherketone, is preferably 370 ° C. or lower, more preferably 365 ° C. or lower, further preferably 360 ° C. or lower, and 355 ° C. or lower. Is particularly preferable, and the temperature is most preferably 350 ° C. or lower. When the crystal melting temperature of the polyaryletherketone is equal to or lower than the above temperature, the fluidity tends to be excellent at the time of melt molding such as at the time of manufacturing a member for FRP.
なお、本発明における結晶融解温度は、JIS K7121:2012に準じて、示差走査熱量計(例えば、パーキンエルマー社製「Pyris1 DSC」)を用いて、温度範囲25〜400℃、加熱速度10℃/分で昇温させ、検出されたDSC曲線の融解ピークのピークトップ温度から求めることができる。 The crystal melting temperature in the present invention shall be in the temperature range of 25 to 400 ° C. and the heating rate of 10 ° C./using using a differential scanning calorimeter (for example, “Pyris1 DSC” manufactured by PerkinElmer) in accordance with JIS K7121: 2012. It can be obtained from the peak top temperature of the melting peak of the detected DSC curve by raising the temperature in minutes.
ポリアリールエーテルケトン、なかでもポリエーテルエーテルケトンの降温過程における結晶化温度(Tc)は296℃以上であることが好ましく、300℃以上であることがより好ましく、302℃以上であることがさらに好ましく、303℃以上であることが特に好ましく、304℃以上であることが最も好ましい。ポリアリールエーテルケトンの降温過程における結晶化温度が前記温度以上であれば、結晶化速度が大きく、FRP用部材の生産性に優れる傾向となる。具体的には、例えばフィルムを作製する場合であれば、キャストロールの温度(冷却温度)をガラス転移温度以上、結晶融解温度以下の温度に設定することで、キャストロールに樹脂が接触している間に結晶化が促進され結晶化フィルムが得られる。そして、降温過程における結晶化温度が前記温度以上であれば、結晶化速度が大きく、キャストロールで結晶化を終えることができるため弾性率が高くなり、結果としてロールへの貼り付きが抑えられ、フィルムの外観が良くなる傾向となる。 The crystallization temperature (Tc) of the polyaryletherketone, especially the polyetheretherketone in the temperature lowering process, is preferably 296 ° C. or higher, more preferably 300 ° C. or higher, still more preferably 302 ° C. or higher. , 303 ° C. or higher is particularly preferable, and 304 ° C. or higher is most preferable. When the crystallization temperature in the temperature lowering process of the polyaryletherketone is equal to or higher than the above temperature, the crystallization rate is high and the productivity of the FRP member tends to be excellent. Specifically, for example, in the case of producing a film, the resin is in contact with the cast roll by setting the temperature (cooling temperature) of the cast roll to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature and lower than the crystal melting temperature. During that time, crystallization is promoted and a crystallized film is obtained. When the crystallization temperature in the temperature lowering process is higher than the above temperature, the crystallization rate is high and the crystallization can be completed with the cast roll, so that the elastic modulus is high, and as a result, sticking to the roll is suppressed. The appearance of the film tends to improve.
一方、ポリアリールエーテルケトン、なかでもポリエーテルエーテルケトンの降温過程における結晶化温度は320℃以下であることが好ましく、315℃以下であることがより好ましく、312℃以下であることがさらに好ましく、310℃以下であることが特に好ましい。ポリエーテルエーテルケトンの降温過程における結晶化温度が前記温度以下であれば、結晶化が速すぎないため、フィルム等のFRP用部材成形時の冷却ムラが少なくなり、均一に結晶化した高品質な部材が得られ、また後述の強化繊維との複合材料とする際の本部材の加熱寸法安定性にも優れる傾向となる。 On the other hand, the crystallization temperature of the polyaryletherketone, particularly the polyetheretherketone in the temperature lowering process, is preferably 320 ° C. or lower, more preferably 315 ° C. or lower, and even more preferably 312 ° C. or lower. It is particularly preferable that the temperature is 310 ° C. or lower. If the crystallization temperature in the temperature lowering process of the polyetheretherketone is lower than the above temperature, the crystallization is not too fast, so that the cooling unevenness at the time of molding the FRP member such as a film is reduced, and the crystallization is uniform and high quality. A member can be obtained, and the heating dimensional stability of the present member tends to be excellent when it is used as a composite material with a reinforcing fiber described later.
なお、本発明における降温過程における結晶化温度は、JIS K7121:2012に準じて、示差走査熱量計(例えば、パーキンエルマー社製「Pyris1 DSC」)を用いて、温度範囲400〜25℃、速度10℃/分で降温させ、検出されたDSC曲線の結晶化ピークのピークトップ温度から求めることができる。 The crystallization temperature in the temperature lowering process in the present invention is in a temperature range of 400 to 25 ° C. and a speed of 10 using a differential scanning calorimeter (for example, “Pyris1 DSC” manufactured by PerkinElmer) according to JIS K7121: 2012. It can be obtained from the peak top temperature of the crystallization peak of the detected DSC curve by lowering the temperature at ° C./min.
ポリアリールエーテルケトン、なかでもポリエーテルエーテルケトンの結晶融解熱量は42J/g以上であることが好ましく、44J/g以上であることがより好ましく、46J/g以上であることがさらに好ましく、48J/g以上であることが特に好ましく、50J/g以上であることが最も好ましい。ポリアリールエーテルケトンの結晶融解熱量が前記数値以上であれば、得られる本部材は充分な結晶化度を有し、ひいては耐熱性と剛性に優れる傾向となる。また、複合材料製造時の加熱寸法安定性に優れる傾向となり、得られる複合材料は高い結晶化度を有し、ひいては耐熱性と剛性に優れる傾向となる。
一方、ポリアリールエーテルケトン、なかでもポリエーテルエーテルケトンの結晶融解熱量は60J/g以下であることが好ましく、58J/g以下であることがより好ましく、56J/g以下であることがさらに好ましく、54J/g以下であることが特に好ましい。ポリアリールエーテルケトンの結晶融解熱量が前記数値以下であれば、結晶化度が高すぎないため、FRP用部材製造時等の溶融成形性に優れる傾向となり、得られる複合材料は耐久性、耐衝撃性に優れる傾向となる。
The heat of crystal melting of the polyaryletherketone, particularly the polyetheretherketone, is preferably 42 J / g or more, more preferably 44 J / g or more, further preferably 46 J / g or more, and 48 J / g. It is particularly preferably g or more, and most preferably 50 J / g or more. When the amount of heat of crystal melting of the polyaryletherketone is equal to or higher than the above value, the obtained member has a sufficient crystallinity, and thus tends to have excellent heat resistance and rigidity. In addition, the composite material tends to have excellent heating dimensional stability during production, and the obtained composite material tends to have a high crystallinity, and thus has a tendency to have excellent heat resistance and rigidity.
On the other hand, the heat of crystal melting of the polyaryletherketone, particularly the polyetheretherketone, is preferably 60 J / g or less, more preferably 58 J / g or less, still more preferably 56 J / g or less. It is particularly preferable that it is 54 J / g or less. If the amount of heat of crystal melting of the polyaryletherketone is equal to or less than the above value, the crystallinity is not too high, so that the melt formability tends to be excellent at the time of manufacturing FRP members, and the obtained composite material has durability and impact resistance. It tends to be excellent in sex.
なお、本発明における結晶融解熱量は、JIS K7122:2012に準じて、示差走査熱量計(例えば、パーキンエルマー社製「Pyris1 DSC」)を用いて、温度範囲25〜400℃、加熱速度10℃/分で昇温させ、検出されたDSC曲線の融解ピークの面積から求めることができる。 The amount of heat of crystal melting in the present invention shall be in the temperature range of 25 to 400 ° C. and the heating rate of 10 ° C./using using a differential scanning calorimeter (for example, "Pyris1 DSC" manufactured by PerkinElmer Co., Ltd.) according to JIS K7122: 2012. It can be obtained from the area of the melting peak of the detected DSC curve by raising the temperature in minutes.
なお、ポリアリールエーテルケトンの改質を目的としてその他の樹脂成分をブレンドする場合、その種類は特に制限されないが、なかでも、ポリアリールエーテルケトンと成形温度が近く、溶融成形時の分解や架橋を抑制しやすいという観点から、例えば、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、液晶ポリマー等が好適に使用できる。これらは単独でもしくは2種以上を併せて用いてもよい。これらのなかでも、特にポリエーテルイミドが好適に使用できる。ポリアリールエーテルケトンとポリエーテルイミドは相溶性が高く分子レベルで混合しやすいため、本部材の結晶性を維持したまま、ポリアリールエーテルケトンのガラス転移温度を向上させる等のポリエーテルイミドの特性を付与することが容易となる。 When blending other resin components for the purpose of modifying the polyaryletherketone, the type is not particularly limited, but among them, the molding temperature is close to that of the polyaryletherketone, and decomposition and cross-linking during melt molding occur. From the viewpoint of easy suppression, for example, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyetherimide, polyamideimide, polysulfone, polyethersulfone, liquid crystal polymer and the like can be preferably used. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, polyetherimide can be particularly preferably used. Since polyaryletherketone and polyetherimide are highly compatible and easy to mix at the molecular level, the characteristics of polyetherimide such as improving the glass transition temperature of polyaryletherketone while maintaining the crystallinity of this member can be obtained. It becomes easy to give.
また、ポリアリールエーテルケトンとしてポリエーテルエーテルケトンを用いる場合、その改質を目的としてブレンドする他の樹脂成分としては、前記ポリアリールエーテルケトンの改質目的に使用される樹脂と同様のものを用いることができるが、ポリエーテルエーテルケトン以外のポリアリールエーテルケトン、例えば、ポリエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン、ポリエーテルエーテルケトンケトンを、ポリエーテルエーテルケトンと併せて用いることも好ましい。 When the polyetheretherketone is used as the polyetheretherketone, the same resin as the resin used for the modification of the polyetheretherketone is used as the other resin component to be blended for the purpose of modifying the polyetheretherketone. However, polyetheretherketones other than polyetheretherketone, such as polyetherketone, polyetherketoneketone, polyetherketoneetherketoneketone, and polyetheretherketoneketone, may be used in combination with polyetheretherketoneketone. Is also preferable.
(ポリエーテルケトンケトン)
前記ポリエーテルケトンケトンとしては、下記一般式(3)で表される繰り返し単位(a−1)および下記一般式(4)で表される繰り返し単位(a−2)の少なくとも一方を有するポリエーテルケトンケトンであることが好ましく、下記一般式(3)で表される繰り返し単位(a−1)および下記一般式(4)で表される繰り返し単位(a−2)を有するポリエーテルケトンケトンであることがより好ましい。これら繰り返し単位(a−1)、(a−2)はいずれも1つのエーテル基と2つのケトン基を有するものである。
(Polyetherketone Ketone)
The polyetherketone The ketone has at least one of a repeating unit (a-1) represented by the following general formula (3) and a repeating unit (a-2) represented by the following general formula (4). Ketone Ketone is preferably a polyetherketone ketone having a repeating unit (a-1) represented by the following general formula (3) and a repeating unit (a-2) represented by the following general formula (4). It is more preferable to have it. Each of these repeating units (a-1) and (a-2) has one ether group and two ketone groups.
一般式(3)中の(1,4)Ar6は、ケトン基がAr6基の1位と4位に結合しており、一般式(4)中の(1,3)Ar9は、ケトン基がAr9基の1位と3位に結合している。)
In (1,4) Ar 6 in the general formula (3), the ketone group is bonded to the 1-position and the 4-position of the Ar 6 group, and in (1,3) Ar 9 in the general formula (4), The ketone group is bonded to the 1st and 3rd positions of the Ar 9 group. )
前記一般式(3)、(4)において、Ar4〜Ar9のアリーレン基は互いに異なるものであってもよいが、同一であることが好ましい。Ar4〜Ar9のアリーレン基としては炭素数6〜24のアリーレン基を表し、具体的にはフェニレン基、ビフェニレン基等が挙げられ、これらのうちフェニレン基が好ましく、Ar4,Ar5,Ar7,Ar8についてはp−フェニレン基であることが好ましい。Ar6はp−アリーレン基、好ましくはp−フェニレン基である。Ar9はm−アリーレン基、好ましくはm−フェニレン基である。 In the general formulas (3) and (4), the arylene groups of Ar 4 to Ar 9 may be different from each other, but are preferably the same. Examples of the arylene group of Ar 4 to Ar 9 represent an arylene group having 6 to 24 carbon atoms, and specific examples thereof include a phenylene group and a biphenylene group. Of these, a phenylene group is preferable, and Ar 4 , Ar 5 , Ar. 7 , Ar 8 is preferably a p-phenylene group. Ar 6 is a p-allylene group, preferably a p-phenylene group. Ar 9 is an m-allylene group, preferably an m-phenylene group.
Ar4〜Ar9のアリーレン基が有していてもよい置換基としては、例えば、メチル基、エチル基等の炭素原子数1〜20のアルキル基や、メトキシ基、エトキシ基等の炭素原子数1〜20のアルコキシ基等が挙げられる。Ar4〜Ar9が置換基を有する場合、その置換基の数には特に制限はない。 Examples of the substituent that the arylene group of Ar 4 to Ar 9 may have include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms such as a methyl group and an ethyl group, and a carbon atom number such as a methoxy group and an ethoxy group. Examples thereof include 1 to 20 alkoxy groups. When Ar 4 to Ar 9 have substituents, the number of the substituents is not particularly limited.
ポリエーテルケトンケトンを構成する前記一般式(3)で表される繰り返し単位(a−1)としては、下記構造式(1A)で表される繰り返し単位であることが、前記一般式(4)で表される繰り返し単位(a−2)としては、下記構造式(2A)で表される繰り返し単位であることが、機械特性、熱安定性および溶融成形性の観点から好ましい。 Polyetherketone The repeating unit (a-1) represented by the general formula (3) constituting the ketone is the repeating unit represented by the following structural formula (1A), according to the general formula (4). As the repeating unit (a-2) represented by, the repeating unit represented by the following structural formula (2A) is preferable from the viewpoint of mechanical properties, thermal stability and melt moldability.
ポリエーテルケトンケトン中の繰り返し単位(a−1)と繰り返し単位(a−2)の単位モル比[(a−1)/(a−2)]は1以上であることが好ましく、1.1以上であることがより好ましく、1.2以上であることがさらに好ましく、1.3以上であることが特に好ましく、1.4以上であることが殊に好ましく、1.5以上であることが最も好ましい。前記単位モル比が前記数値以上であれば、ガラス転移温度が低下しにくく、優れた耐熱性を維持しやすくなる。一方、該単位モル比[(a−1)/(a−2)]は5以下であることが好ましく、4以下であることがより好ましく、3以下であることがさらに好ましく、2以下であることが特に好ましく、1.5以下であることが最も好ましい。前記単位モル比が前記数値以下であれば、ガラス転移温度や結晶融解温度が高くなり過ぎないため、溶融成形性に優れ、また後述の強化繊維と複合する際の熱融着性にも優れ好ましい。 Polyetherketone The unit molar ratio [(a-1) / (a-2)] of the repeating unit (a-1) and the repeating unit (a-2) in the ketone is preferably 1 or more, and 1.1. The above is more preferable, 1.2 or more is further preferable, 1.3 or more is particularly preferable, 1.4 or more is particularly preferable, and 1.5 or more is particularly preferable. Most preferred. When the unit molar ratio is equal to or higher than the above value, the glass transition temperature is unlikely to decrease, and it becomes easy to maintain excellent heat resistance. On the other hand, the unit molar ratio [(a-1) / (a-2)] is preferably 5 or less, more preferably 4 or less, further preferably 3 or less, and 2 or less. It is particularly preferable, and it is most preferable that it is 1.5 or less. When the unit molar ratio is not more than the above numerical value, the glass transition temperature and the crystal melting temperature do not become too high, so that the melt moldability is excellent and the heat fusion property when composited with the reinforcing fiber described later is also excellent and preferable. ..
ポリエーテルケトンケトンは、繰り返し単位(a−1)と繰り返し単位(a−2)の単位モル比[(a−1)/(a−2)]によって結晶性が異なり、例えば、ポリアリールエーテルケトンが前記構造式(1A)で表される繰り返し単位と前記構造式(2A)で表される繰り返し単位を有する樹脂の場合、一般に単位モル比が1.5以上であれば結晶性を示しやすくなる。 The crystallinity of the polyetherketone ketone differs depending on the unit molar ratio [(a-1) / (a-2)] of the repeating unit (a-1) and the repeating unit (a-2), and for example, the polyaryletherketone In the case of a resin having a repeating unit represented by the structural formula (1A) and a repeating unit represented by the structural formula (2A), generally, if the unit molar ratio is 1.5 or more, the crystallinity is likely to be exhibited. ..
ポリエーテルケトンケトン中の繰り返し単位(a−1)と繰り返し単位(a−2)の合計数(重合度)は、機械特性の確保の観点から、10以上であることが好ましく、より好ましくは20以上である。また、溶融成形性の観点から100以下であることが好ましく、より好ましくは50以下である。 Polyetherketone The total number (degree of polymerization) of the repeating unit (a-1) and the repeating unit (a-2) in the ketone is preferably 10 or more, more preferably 20 from the viewpoint of ensuring mechanical properties. That is all. Further, from the viewpoint of melt moldability, it is preferably 100 or less, and more preferably 50 or less.
なお、ポリエーテルケトンケトンは繰り返し単位(a−1)と繰り返し単位(a−2)以外のその他の繰り返し単位を有していてもよいが、その場合、ポリエーテルケトンケトンとして繰り返し単位(a−1)と繰り返し単位(a−2)とを有することによる前述の効果を確実に得る上で、繰り返し単位(a−1)と繰り返し単位(a−2)とその他の繰り返し単位との合計に対する、その他の繰り返し単位の割合は、20モル%以下が好ましく、特に好ましくは10モル%以下であり、最も好ましくはその他の繰り返し単位を含まないことである。 The polyether ketone ketone may have a repeating unit (a-1) and other repeating units other than the repeating unit (a-2), but in that case, the repeating unit (a-) is used as the polyether ketone ketone. In order to surely obtain the above-mentioned effect by having the 1) and the repeating unit (a-2), the total of the repeating unit (a-1), the repeating unit (a-2) and the other repeating units is determined. The ratio of the other repeating units is preferably 20 mol% or less, particularly preferably 10 mol% or less, and most preferably no other repeating units.
ポリエーテルケトンケトンのガラス転移温度は、125℃以上であることが好ましく、より好ましくは128℃以上、さらに好ましくは130℃以上である。ガラス転移温度が前記温度以上であれば、充分な耐熱性を有するFRP用部材が得られやすい。一方、ポリエーテルエーテルケトンのガラス転移温度は200℃以下であることが好ましく、190℃以下であることがより好ましく、180℃以下であることがさらに好ましく、170℃以下であることが特に好ましく、160℃以下であることが最も好ましい。ガラス転移温度が前記温度以下であれば、溶融成形性に優れ、強化繊維と複合する場合は低温で熱融着しやすく好ましい。 The glass transition temperature of the polyetherketone ketone is preferably 125 ° C. or higher, more preferably 128 ° C. or higher, and even more preferably 130 ° C. or higher. When the glass transition temperature is equal to or higher than the above temperature, it is easy to obtain an FRP member having sufficient heat resistance. On the other hand, the glass transition temperature of the polyetheretherketone is preferably 200 ° C. or lower, more preferably 190 ° C. or lower, further preferably 180 ° C. or lower, and particularly preferably 170 ° C. or lower. Most preferably, it is 160 ° C. or lower. When the glass transition temperature is equal to or lower than the above temperature, the melt moldability is excellent, and when composited with the reinforcing fiber, heat fusion is easy at a low temperature, which is preferable.
ポリエーテルケトンケトンの結晶融解温度は280℃以上であることが好ましく、285℃以上であることがより好ましく、290℃以上であることがさらに好ましく、295℃以上であることが特に好ましく、300℃以上であることが最も好ましい。結晶融解温度が前記温度以上であれば、耐熱性に優れる傾向となる。一方、結晶融解温度は370℃以下であることが好ましく、360℃以下であることがより好ましく、350℃以下であることがさらに好ましく、340℃以下であることが特に好ましく、335℃以下であることが最も好ましい。結晶融解温度が前記温度以下であれば、溶融成形性に優れる傾向となる。 The crystal melting temperature of the polyetherketone ketone is preferably 280 ° C. or higher, more preferably 285 ° C. or higher, further preferably 290 ° C. or higher, particularly preferably 295 ° C. or higher, and 300 ° C. The above is the most preferable. When the crystal melting temperature is equal to or higher than the above temperature, the heat resistance tends to be excellent. On the other hand, the crystal melting temperature is preferably 370 ° C. or lower, more preferably 360 ° C. or lower, further preferably 350 ° C. or lower, particularly preferably 340 ° C. or lower, and 335 ° C. or lower. Is most preferable. When the crystal melting temperature is equal to or lower than the above temperature, the melt moldability tends to be excellent.
ポリエーテルケトンケトンの結晶融解熱量は、45J/g以下であることが好ましく、40J/g以下であることがより好ましく、37J/g以下であることがさらに好ましく、35J/g以下であることが特に好ましく、32J/g以下であることが最も好ましい。結晶融解熱量が前記数値以下であれば、強化繊維と複合する際の熱融着性に優れる傾向となる。一方、結晶融解熱量は15J/g以上であることが好ましく、20J/g以上であることがより好ましく、23J/g以上であることがさらに好ましく、25J/g以上であることが特に好ましく、27J/g以上であることが最も好ましい。結晶融解熱量が前記数値以上であれば、耐熱性を維持しやすい傾向となる。 The heat of crystal melting of the polyetherketone ketone is preferably 45 J / g or less, more preferably 40 J / g or less, further preferably 37 J / g or less, and more preferably 35 J / g or less. It is particularly preferable, and most preferably 32 J / g or less. When the amount of heat of crystal melting is equal to or less than the above value, the heat-sealing property tends to be excellent when the fiber is combined with the reinforcing fiber. On the other hand, the amount of heat of crystal melting is preferably 15 J / g or more, more preferably 20 J / g or more, further preferably 23 J / g or more, particularly preferably 25 J / g or more, and 27 J. Most preferably, it is / g or more. When the amount of heat for melting the crystal is equal to or higher than the above value, the heat resistance tends to be easily maintained.
なお、ポリエーテルケトンケトンのガラス転移温度は、JIS K7121:2012に準じて、示差走査熱量計(例えば、パーキンエルマー社製「Pyris1 DSC」)を用いて、温度範囲25〜400℃、加熱速度10℃/分で昇温させ、検出されたDSC曲線から求めることができる。また、結晶融解温度および結晶融解熱量は、前記した通りである。 The glass transition temperature of the polyetherketone is set in a temperature range of 25 to 400 ° C. and a heating rate of 10 using a differential scanning calorimeter (for example, “Pyris1 DSC” manufactured by PerkinElmer) according to JIS K7121: 2012. It can be obtained from the detected DSC curve by raising the temperature at ° C./min. The crystal melting temperature and the amount of heat of crystal melting are as described above.
[ポリフェニレンサルファイド]
前記ポリフェニレンサルファイドとしては、例えば、下記式で表される構造単位を含む重合体が挙げられる。
−(Ph−S)−
(前記式のPhは、p−フェニレン、m−フェニレン、o−フェニレン等のフェニレン基を表し、Sは、硫黄原子を表す。)
[Polyphenylene sulfide]
Examples of the polyphenylene sulfide include a polymer containing a structural unit represented by the following formula.
-(Ph-S)-
(Ph in the above formula represents a phenylene group such as p-phenylene, m-phenylene, o-phenylene, and S represents a sulfur atom.)
また、本発明で用いることができるポリフェニレンサルファイドは、前記式で表される構造単位以外の他のモノマーに由来する構造単位をさらに含んでもよい。他のモノマーとしては、例えば、アルキル置換フェニレン(好ましくは、炭素原子数1〜6のアルキル基)、フェニル置換フェニレン、ハロゲン置換フェニレン、アミノ置換フェニレン、アミド置換フェニレン、p,p'−ジフェニレンスルホン、p,p'−ビフェニレン、p,p'−ビフェニレンエーテル、p,p'−ビフェニレンカルボニルおよびナフタレン等が挙げられる。これらは単独でもしくは2種以上を併せて用いてもよい。 Further, the polyphenylene sulfide that can be used in the present invention may further contain a structural unit derived from a monomer other than the structural unit represented by the above formula. Examples of other monomers include alkyl-substituted phenylene (preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms), phenyl-substituted phenylene, halogen-substituted phenylene, amino-substituted phenylene, amide-substituted phenylene, and p, p'-diphenylene sulfone. , P, p'-biphenylene, p, p'-biphenylene ether, p, p'-biphenylene carbonyl, naphthalene and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
[ポリイミド]
前記ポリイミドとしては、イミド結合を有する結晶性のものであれば特に制限はないが、例えば、テトラカルボン酸二無水物とジアミンの中に、イミド基以外の熱的に安定な官能基や芳香族系原子団を導入して、生成イミド基の繰り返し単位中での濃度を低下させた熱可塑性ポリイミドが挙げられる。
[Polyimide]
The polyimide is not particularly limited as long as it has an imide bond and is crystalline. For example, in tetracarboxylic acid dianhydride and diamine, a thermally stable functional group or aromatic group other than the imide group is used. Examples thereof include thermoplastic polyimide in which a system atomic group is introduced to reduce the concentration of the produced imide group in the repeating unit.
前記熱可塑性ポリイミドとしては、例えば、熱可塑性ポリイミド、熱可塑性ポリアミドイミド、熱可塑性ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリエステルイミド等が挙げられる。なかでも、熱可塑性ポリイミドが好ましく、テトラカルボン酸二無水物と脂肪族および脂環族ジアミンの少なくとも一方とを重合させてなる熱可塑性ポリイミドがより好ましい。 Examples of the thermoplastic polyimide include thermoplastic polyimide, thermoplastic polyamideimide, thermoplastic polyetherimide, and thermoplastic polyesterimide. Of these, thermoplastic polyimide is preferable, and thermoplastic polyimide obtained by polymerizing tetracarboxylic acid dianhydride with at least one of an aliphatic and alicyclic diamine is more preferable.
前記テトラカルボン酸二無水物としては、シクロブタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸、シクロペンタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸、シクロヘキサン−1,2,4,5−テトラカルボン酸等の脂環族テトラカルボン酸の二無水物、3,3',4,4'−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸、3,3',4,4'−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ビフェニルテトラカルボン酸、ナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸、ピロメリット酸等の芳香族テトラカルボン酸の二無水物を例示することができる。また、これらのアルキルエステル体も使用することができる。これらは単独でもしくは2種以上を併せて用いてもよい。なかでも、芳香族テトラカルボン酸の二無水物が好ましく、耐熱性、二次加工性、低吸水性の観点からピロメリット酸二無水物がより好ましい。 Examples of the tetracarboxylic acid dianhydride include cyclobutane-1,2,3,4-tetracarboxylic acid, cyclopentane-1,2,3,4-tetracarboxylic acid, and cyclohexane-1,2,4,5-tetra. Dianhydride of alicyclic tetracarboxylic acid such as carboxylic acid, 3,3', 4,4'-diphenylsulfone tetracarboxylic acid, 3,3', 4,4'-benzophenone tetracarboxylic acid, biphenyltetracarboxylic acid , Naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic acid, pyromellitic acid and other aromatic tetracarboxylic acid dianhydrides can be exemplified. Further, these alkyl esters can also be used. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, aromatic tetracarboxylic dianhydride is preferable, and pyromellitic dianhydride is more preferable from the viewpoint of heat resistance, secondary processability, and low water absorption.
前記脂肪族ジアミンは、直鎖状であっても分岐状であってもよいが、耐衝撃性、成形性、二次加工性の観点から、直鎖状炭化水素の両末端にアミン基を有する直鎖状脂肪族ジアミンであることが好ましい。直鎖状脂肪族ジアミンとしては、アルキル基の両末端にアミン基を有するジアミン成分であれば特に制限はないが、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ブタンジアミン、ペンタンジアミン、ヘキサンジアミン、ヘプタンジアミン、オクタンジアミン、ノナンジアミン、デカンジアミン、ウンデカンジアミン、ドデカンジアミン、トリデカンジアミン、テトラデカンジアミン、ペンタデカンジアミン、ヘキサデカンジアミン、ヘプタデカンジアミン、オクタデカンジアミン、ノナデカンジアミン、エイコサン、トリアコンタン、テトラコンタン、ペンタコンタン等が挙げられる。これらは単独でもしくは2種以上を併せて用いてもよい。これらのなかでも、成形性、二次加工性、低吸湿性の観点から、炭素数4〜12の直鎖状脂肪族ジアミンがより好ましい。 The aliphatic diamine may be linear or branched, but has amine groups at both ends of the linear hydrocarbon from the viewpoint of impact resistance, moldability, and secondary processability. It is preferably a linear aliphatic diamine. The linear aliphatic diamine is not particularly limited as long as it is a diamine component having amine groups at both ends of the alkyl group, but for example, ethylenediamine, propylenediamine, butanediamine, pentandiamine, hexanediamine, heptanediamine, octane. Diamines, nonanediamines, decanediamines, undecanediamines, dodecanediamines, tridecanediamines, tetradecanediamines, pentadecanediamines, hexadecanediamines, heptadecanediamines, octadecanediamines, nonadecandiamines, eikosan, triacanthans, tetracontanes, pentacontanes, etc. Will be. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, linear aliphatic diamines having 4 to 12 carbon atoms are more preferable from the viewpoints of moldability, secondary processability, and low hygroscopicity.
前記脂環族ジアミンとしては、環状炭化水素に2つのアミン基を有する化合物であれば特に制限はないが、例えば、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、4,4'−ジアミノジシクロヘキシルメタン、4,4'−メチレンビス(2−メチルシクロヘキシルアミン)、イソホロンジアミン、ノルボルナンジアミン、ビス(アミノメチル)トリシクロデカン等が挙げられる。これらは単独でもしくは2種以上を併せて用いてもよい。これらのなかでも、耐熱性、成形性、二次加工性の観点から、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンが好ましい。 The alicyclic diamine is not particularly limited as long as it is a compound having two amine groups in the cyclic hydrocarbon, and for example, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane and 1,4-bis (aminomethyl). Cyclohexane, 4,4'-diaminodicyclohexylmethane, 4,4'-methylenebis (2-methylcyclohexylamine), isophoronediamine, norbornanediamine, bis (aminomethyl) tricyclodecane and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane is preferable from the viewpoint of heat resistance, moldability, and secondary processability.
また、ジアミン成分としては、前記脂肪族ジアミン、脂環族ジアミン以外の他のジアミン成分を含んでいてもよい。他のジアミン成分としては、例えば、1,4−フェニレンジアミン、1,3−フェニレンジアミン、2,4−トルエンジアミン、4,4'−ジアミノジフェニルエーテル、3,4'−ジアミノジフェニルエーテル、4,4'−ジアミノジフェニルメタン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、α,α'−ビス(4−アミノフェニル)−1,4'−ジイソプロピルベンゼン、α,α'−ビス(3−アミノフェニル)−1,4−ジイソプロピルベンゼン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、4,4'−ジアミノジフェニルスルホン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、2,6−ジアミノナフタレン、1,5−ジアミノナフタレン、p−キシリレンジアミン、m−キシリレンジアミン等の芳香族ジアミン、ポリエチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテル、ポリプロピレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテル等のエーテルジアミン、シロキサンジアミン等が挙げられる。これらは単独でもしくは2種以上を併せて用いてもよい。 Further, the diamine component may contain a diamine component other than the aliphatic diamine and the alicyclic diamine. Examples of other diamine components include 1,4-phenylenediamine, 1,3-phenylenediamine, 2,4-toluenediamine, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenyl ether, and 4,4'. -Diaminodiphenylmethane, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene, α, α'-bis ( 4-Aminophenyl) -1,4'-diisopropylbenzene, α, α'-bis (3-aminophenyl) -1,4-diisopropylbenzene, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] Propane, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfone, 2,6-diaminonaphthalene, 1,5- Aromatic diamines such as diaminonaphthalene, p-xylylene diamine, m-xylylene diamine, ether diamines such as polyethylene glycol bis (3-aminopropyl) ether, polypropylene glycol bis (3-aminopropyl) ether, siloxane diamine and the like. Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
ジアミン成分としては、耐熱性と成形性のバランスに優れる点から、脂肪族ジアミンと脂環族ジアミンの両方を含むことが好ましく、直鎖状脂肪族ジアミンと脂環族ジアミンの両方を含むことが好ましい。それぞれの含有量は、脂肪族ジアミン:脂環族ジアミン=99:1〜1:99モル%の範囲であることが好ましく、90:10〜10:90モル%であることがより好ましく、80:20〜20:80モル%であることがさらに好ましく、70:30〜30:70モル%であることが特に好ましく、60:40〜40:60モル%であることが最も好ましい。 The diamine component preferably contains both an aliphatic diamine and an alicyclic diamine from the viewpoint of excellent balance between heat resistance and moldability, and may contain both a linear aliphatic diamine and an alicyclic diamine. preferable. The content of each is preferably in the range of aliphatic diamine: alicyclic diamine = 99: 1 to 1:99 mol%, more preferably 90:10 to 10:90 mol%, and 80: It is more preferably 20 to 20:80 mol%, particularly preferably 70:30 to 30:70 mol%, and most preferably 60:40 to 40:60 mol%.
[液晶ポリマー]
前記液晶ポリマーとしては、例えば、p−ヒドロキシ安息香酸を基本骨格として、エチレンテレフタレート、2,6−ヒドロキシナフトエ酸、フェノールおよびフタル酸等の酸成分をエステル結合させた芳香族ポリエステル樹脂が挙げられる。
[Liquid polymer]
Examples of the liquid crystal polymer include aromatic polyester resins in which p-hydroxybenzoic acid is used as a basic skeleton and acid components such as ethylene terephthalate, 2,6-hydroxynaphthoic acid, phenol and phthalic acid are ester-bonded.
[フッ素樹脂]
前記フッ素樹脂としては、示差走査熱量計で測定したガラス転移温度が120℃超のものを用いることが好ましく、例えば、テトラフルオロエチレン/フルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体、エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン、エチレン/クロロトリフルオロエチレン共重合体等が挙げられる。また、必要に応じてカルボニル基含有基、ヒドロキシ基、エポキシ基およびイソシアネート基等の官能基を有していてもよい。
[Fluororesin]
As the fluororesin, it is preferable to use a fluororesin having a glass transition temperature of more than 120 ° C. measured by a differential scanning calorimeter, for example, a tetrafluoroethylene / fluoroalkyl vinyl ether copolymer or a tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer. Examples thereof include coalescing, ethylene / tetrafluoroethylene copolymer, polyvinylidene fluoride, polychlorotrifluoroethylene, ethylene / chlorotrifluoroethylene copolymer and the like. Further, if necessary, it may have a functional group such as a carbonyl group-containing group, a hydroxy group, an epoxy group and an isocyanate group.
[ポリメチルペンテン]
前記ポリメチルペンテンとしては、4−メチル−1−ペンテンの単独重合体または4−メチル−1−ペンテンとエチレンもしくは4−メチル−1−ペンテン以外のα−オレフィンとの共重合体が挙げられる。
なかでも、4−メチル−1−ペンテンを好ましくは85〜100モル%、より好ましくは90〜100モル%含む重合体であることが好ましい。
[Polymethylpentene]
Examples of the polymethylpentene include a homopolymer of 4-methyl-1-pentene or a copolymer of 4-methyl-1-pentene and ethylene or an α-olefin other than 4-methyl-1-pentene.
Among them, a polymer containing 4-methyl-1-pentene is preferably contained in an amount of preferably 85 to 100 mol%, more preferably 90 to 100 mol%.
前記4−メチル−1−ペンテン以外のα−オレフィンとしては、例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−テトラデセン、1−オクタデセン等の炭素数3〜20のα−オレフィンが挙げられる。これらは単独でもしくは2種以上を併せて用いてもよい。なかでも4−メチル−1−ペンテンとの共重合性がよく、良好な靭性が得られやすい点から、1−デセン、1−テトラデセン、1−オクタデセンが好ましい。 Examples of the α-olefin other than 4-methyl-1-pentene include propylene, 1-butene, 1-hexene, 1-octene, 1-decene, 1-tetradecene, 1-octadecene and the like having 3 to 20 carbon atoms. Α-olefins of. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, 1-decene, 1-tetradecene, and 1-octadecene are preferable because they have good copolymerizability with 4-methyl-1-pentene and good toughness can be easily obtained.
[脂肪族ポリアミド]
前記脂肪族ポリアミドとしては、示差走査熱量計で測定したガラス転移温度が50〜90℃程度のものを用いることが好ましく、例えば、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド46等が挙げられる。
[Alphatic polyamide]
As the aliphatic polyamide, those having a glass transition temperature of about 50 to 90 ° C. measured by a differential scanning calorimeter are preferably used, and examples thereof include polyamide 6, polyamide 66, and polyamide 46.
[半芳香族ポリアミド]
前記半芳香族ポリアミドとしては、示差走査熱量計で測定したガラス転移温度が80〜200℃程度のものを用いることが好ましく、例えば、メタキシリレンジアミンとアジピン酸とから得られるポリアミドMXD6、ポリアミド4T、ポリアミド6T、変性ポリアミド6T、ポリアミド9T、ポリアミド10T、ポリアミド11T等が挙げられる。
[Semi-aromatic polyamide]
As the semi-aromatic polyamide, it is preferable to use a polyamide having a glass transition temperature of about 80 to 200 ° C. measured by a differential scanning calorimeter. For example, polyamide MXD6 and polyamide 4T obtained from m-xylylenediamine and adipic acid. , Polyamide 6T, Modified Polyamide 6T, Polyamide 9T, Polyamide 10T, Polyamide 11T and the like.
[ポリエチレンテレフタレート]
前記ポリエチレンテレフタレートとしては、例えば、示差走査熱量計で測定したガラス転移温度が70〜80℃である、エチレングリコールとテレフタル酸との重縮合により得られる結晶性ポリエチレンテレフタレート等が挙げられる。
[polyethylene terephthalate]
Examples of the polyethylene terephthalate include crystalline polyethylene terephthalate obtained by polycondensation of ethylene glycol and terephthalic acid having a glass transition temperature of 70 to 80 ° C. measured by a differential scanning calorimeter.
[ポリブチレンテレフタレート]
前記ポリブチレンテレフタレートとしては、例えば、示差走査熱量計で測定したガラス転移温度が35〜55℃である、1,4−ブタンジオールとテレフタル酸およびジメチルテレフタレートの少なくとも一方との重縮合により得られるもの等が挙げられる。
[Polybutylene terephthalate]
The polybutylene terephthalate is obtained, for example, by polycondensation of 1,4-butanediol with at least one of terephthalic acid and dimethyl terephthalate having a glass transition temperature of 35 to 55 ° C. measured by a differential scanning calorimeter. And so on.
[ポリエチレンナフタレート]
前記ポリエチレンナフタレートとしては、例えば、示差走査熱量計で測定したガラス転移温度が100℃以上である、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチルとエチレングリコールをエステル交換反応させてビスヒドロキシエチレン−2,6−ナフタレートを得た後、重縮合反応させることによって得られるもの等が挙げられる。
[Polyethylene naphthalate]
The polyethylene naphthalate is, for example, bishydroxyethylene-2,6 by transesterifying dimethyl 2,6-naphthalenedicarboxylic acid and ethylene glycol having a glass transition temperature of 100 ° C. or higher as measured by a differential scanning calorimeter. − Examples thereof include those obtained by subjecting to polycondensation reaction after obtaining naphthalate.
[ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート]
前記ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレートとしては、例えば、示差走査熱量計で測定したガラス転移温度が80℃以上である、テレフタル酸およびジメチルテレフタレートの少なくとも一方と1,4−シクロヘキサンジメタノールとをエステル交換反応させてポリ−1,4−シクロヘキサンジメチレンテレフタレートを得た後、重縮合反応させることによって得られるもの等が挙げられる。
[Polycyclohexanedimethylene terephthalate]
As the polycyclohexanedimethylene terephthalate, for example, at least one of terephthalic acid and dimethyl terephthalate having a glass transition temperature of 80 ° C. or higher measured by a differential scanning calorimeter is subjected to a transesterification reaction with 1,4-cyclohexanedimethanol. Examples thereof include those obtained by subjecting poly-1,4-cyclohexanedimethylene terephthalate to a polycondensation reaction.
[ポリプロピレン]
前記ポリプロピレンとしては、例えば、示差走査熱量計で測定したガラス転移温度が100℃未満である、プロピレン単独重合体、プロピレン−エチレンランダム共重合体、プロピレン−α−オレフィンランダム共重合体、プロピレン−エチレン−α−オレフィン共重合体、プロピレンブロック共重合体(プロピレン単独重合体成分または主にプロピレンからなる共重合体成分と、エチレンおよびα−オレフィンから選択されるモノマーの少なくとも1種とプロピレンとを共重合して得られる共重合体成分とからなる共重合体)等が挙げられる。
[polypropylene]
Examples of the polypropylene include a propylene homopolymer, a propylene-ethylene random copolymer, a propylene-α-olefin random copolymer, and a propylene-ethylene having a glass transition temperature of less than 100 ° C. measured by a differential scanning calorimeter. -Α-olefin copolymer, propylene block copolymer (propylene homopolymer component or copolymer component mainly composed of propylene, at least one of the monomers selected from ethylene and α-olefin, and propylene are used together. A copolymer composed of a copolymer component obtained by polymerization) and the like can be mentioned.
[ポリアセタール]
前記ポリアセタールとしては、繰返し単位としてオキシメチレン基を有する結晶性樹脂であれば特に制限はなく、例えば、このオキシメチレン基のみで構成されるホモポリマーや、これにオキシエチレン基を共重合単位として併存させたコポリマーが挙げられる。
[Polyacetal]
The polyacetal is not particularly limited as long as it is a crystalline resin having an oximethylene group as a repeating unit. For example, a homopolymer composed of only this oximethylene group or an oxyethylene group coexisting therein as a copolymerization unit. Examples include the copolymers that have been made to.
また、樹脂成分には、前記結晶性樹脂以外の樹脂を含有していてもよい。前記結晶性樹脂以外の樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリフェニレンエーテル、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ABS、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリアリレート、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン並びにこれらの共重合体およびこれらの混合物等を用いることができる。これらは単独でもしくは2種以上を併せて用いてもよい。 Further, the resin component may contain a resin other than the crystalline resin. Examples of the resin other than the crystalline resin include polyvinyl chloride, polystyrene, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyphenylene ether, polymethylmethacrylate, polycarbonate, ABS, polyetherimide, and polyamideimide. , Polyallylate, Polysulfone, Polyethersulfone, polymers thereof and mixtures thereof and the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more.
本部材中における樹脂成分の含有割合は60質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることがさらに好ましく、90質量%以上であることが特に好ましく、90質量%以上であることが最も好ましく、100質量%であることが殊に好ましい。樹脂成分の含有割合がかかる範囲であれば、本発明の効果を維持したまま適宜必要な効果を付与することが容易となる。 The content ratio of the resin component in the present member is preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, further preferably 80% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more. It is particularly preferable, and it is most preferably 90% by mass or more, and particularly preferably 100% by mass. As long as the content ratio of the resin component is within such a range, it becomes easy to appropriately impart the necessary effect while maintaining the effect of the present invention.
<繊維強化プラスチック用部材>
本発明の繊維強化プラスチック用部材は、繊維強化プラスチックを得るための材料部材であり、本部材と、連続繊維、非連続繊維等の樹脂を強化するための繊維である強化繊維とを複合させることによって複合材料(ここでは、繊維強化プラスチック)を得ることができる。そして、本部材が、樹脂成分として結晶性樹脂を含み、この樹脂成分の分子量分布が3.3以上、質量平均分子量が87000未満であり、かかる本部材の相対結晶化度が50%以上であることにより、得られる繊維強化プラスチックは、加熱寸法安定性、生産性、剛性に優れるようになる。
<Members for fiber reinforced plastics>
The member for fiber reinforced plastic of the present invention is a material member for obtaining fiber reinforced plastic, and the member is composited with a reinforcing fiber which is a fiber for reinforcing a resin such as continuous fiber and discontinuous fiber. A composite material (here, fiber reinforced plastic) can be obtained. The member contains a crystalline resin as a resin component, the molecular weight distribution of the resin component is 3.3 or more, the mass average molecular weight is less than 87,000, and the relative crystallinity of the member is 50% or more. As a result, the obtained fiber-reinforced plastic becomes excellent in heat dimensional stability, productivity, and rigidity.
また、本部材は、本発明の効果を損なわない範囲で、例えば、熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、抗菌・防かび剤、帯電防止剤、滑剤、顔料、染料、強化繊維以外の充填材等の各種添加剤を含んでいてもよい。これらは単独でもしくは2種以上を併せて用いてもよい。 Further, the present member includes, for example, a heat stabilizer, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, an antibacterial / antifungal agent, an antistatic agent, a lubricant, a pigment, and a dye, as long as the effects of the present invention are not impaired. It may contain various additives such as fillers other than reinforcing fibers. These may be used alone or in combination of two or more.
本部材の形状としては特に限定はなく、例えば、フィルム、板、繊維、チューブ、棒等のいずれの形状であってもよいが、フィルム、板であることが好ましく、フィルムであることがより好ましい。
なお、本部材が板状部材である場合、板状部材の「板状」としては、最大厚みが任意の平らな形状をいい、厚み1mm以上のいわゆる板だけでなく、厚み1mm未満のフィルムも含む趣旨である。板状部材としては薄い板状が好ましく、その厚みは2mm以下が好ましく、1mm未満がより好ましく、500μm以下がさらに好ましく、400μm以下が特に好ましく、300μm以下がとりわけ好ましく、250μm以下が最も好ましい。下限値は通常3μmである。
また、本部材は、一般の成形法、例えば、押出成形、射出成形、溶液流延法等の流延成形、プレス成形等によって成形して、各種形状、好ましくはフィルム、板等、より好ましくはフィルムの部材に成形できる。それぞれの成形方法において、装置および加工条件は特に限定されず、公知の方法を採用することができる。特に、後述の強化繊維との複合材料とする際の加工性の観点から、押出成形法、特にTダイ法によってフィルムとされた部材であることが好ましい。
The shape of the member is not particularly limited, and may be any shape such as a film, a plate, a fiber, a tube, a rod, etc., but a film or a plate is preferable, and a film is more preferable. ..
When this member is a plate-shaped member, the "plate-shaped" of the plate-shaped member means a flat shape having an arbitrary maximum thickness, and not only a so-called plate having a thickness of 1 mm or more but also a film having a thickness of less than 1 mm. The purpose is to include. As the plate-shaped member, a thin plate-shaped member is preferable, the thickness thereof is preferably 2 mm or less, more preferably less than 1 mm, further preferably 500 μm or less, particularly preferably 400 μm or less, particularly preferably 300 μm or less, and most preferably 250 μm or less. The lower limit is usually 3 μm.
Further, this member is molded by a general molding method, for example, extrusion molding, injection molding, casting molding such as solution casting, press molding, etc., and various shapes, preferably films, plates, etc., are more preferable. Can be molded into film members. In each molding method, the apparatus and processing conditions are not particularly limited, and a known method can be adopted. In particular, from the viewpoint of processability when forming a composite material with a reinforcing fiber described later, it is preferable that the member is made into a film by an extrusion molding method, particularly a T-die method.
本部材の厚み、好ましくはフィルムの厚みには特に制限はないが、3μm以上であることが好ましく、6μm以上であることがより好ましく、9μm以上であることがさらに好ましく、12μm以上であることが特に好ましく、20μm以上であることがとりわけ好ましく、50μm以上であることが最も好ましい。一方、本部材の厚みは100μm以下であることが好ましく、90μm以下であることがより好ましく、80μm以下であることがさらに好ましく、70μm以下であることが特に好ましく、60μm以下であることが最も好ましい。本部材の厚みがかかる範囲であれば、厚みが薄過ぎも厚過ぎもしないため、機械特性、製膜性、絶縁性等のバランス、強化繊維と複合する際の二次加工性に優れる傾向となる。
なお、本部材の厚みとは、具体的には実施例の方法により測定される平均厚みをいい、本部材の形状がフィルム、板、チューブ等の場合はその平均厚み、本部材の形状が繊維、棒等の場合は平均径をいい、これら平均値は実施例に記載の手法により算出することができる。
The thickness of the present member, preferably the thickness of the film, is not particularly limited, but is preferably 3 μm or more, more preferably 6 μm or more, further preferably 9 μm or more, and further preferably 12 μm or more. It is particularly preferable, it is particularly preferably 20 μm or more, and most preferably 50 μm or more. On the other hand, the thickness of the present member is preferably 100 μm or less, more preferably 90 μm or less, further preferably 80 μm or less, particularly preferably 70 μm or less, and most preferably 60 μm or less. .. As long as the thickness of this member is within the range, the thickness is neither too thin nor too thick, so it tends to be excellent in balance of mechanical properties, film forming property, insulating property, etc., and secondary workability when composited with reinforcing fibers. Become.
The thickness of this member specifically means the average thickness measured by the method of the embodiment, and when the shape of this member is a film, a plate, a tube, etc., the average thickness thereof, and the shape of this member is a fiber. , In the case of a rod or the like, the average diameter is referred to, and these average values can be calculated by the method described in the examples.
[本部材の製造方法]
本部材がフィルムである場合、フィルムとしては特に限定されず、例えば、無延伸または延伸フィルムのいずれでもよい。なかでも、複合材料を製造する際の二次加工性の観点から、無延伸フィルムが好ましい。なお、無延伸フィルムとは、フィルムの配向を制御する目的で積極的に延伸しないフィルムであり、Tダイ法等の押出成形等においてキャストロールにより引き取る際に配向したフィルムや、延伸ロールでの延伸倍率が2倍未満であるフィルムも含むものとする。
[Manufacturing method of this member]
When the present member is a film, the film is not particularly limited, and may be, for example, either a non-stretched film or a stretched film. Of these, a non-stretched film is preferable from the viewpoint of secondary processability when producing a composite material. The non-stretched film is a film that is not actively stretched for the purpose of controlling the orientation of the film, and is oriented when taken up by a cast roll in extrusion molding such as the T-die method, or stretched by a stretched roll. It also includes films with a magnification of less than 2x.
前記フィルムは、本部材の構成材料を溶融混練した後、押出成形し、冷却することにより製造することができる。 The film can be produced by melt-kneading the constituent materials of the present member, extruding and cooling the film.
溶融混練には、単軸または二軸押出機等の公知の混練機を用いることができる。溶融温度は、樹脂の種類や混合比率、添加剤の有無や種類に応じて適宜調整されるが、生産性等の観点から、320℃以上であることが好ましく、340℃以上であることがより好ましく、350℃以上であることがさらに好ましく、360℃以上であることが特に好ましい。溶融温度を前記温度以上とすることで、ペレット等の原料の結晶が充分に融解しフィルムに残りにくくなるため、耐折回数、パンクチャー衝撃強度等の耐久性が向上しやすくなる。一方、溶融温度は450℃以下であることが好ましく、430℃以下であることがより好ましく、410℃以下であることがさらに好ましく、390℃以下であることが特に好ましい。溶融温度を前記温度以下とすることで、溶融成形時に樹脂が分解しにくく分子量が維持されやすいため、フィルムの耐熱性、引張弾性率が向上する傾向となる。 A known kneader such as a single-screw or twin-screw extruder can be used for melt-kneading. The melting temperature is appropriately adjusted according to the type and mixing ratio of the resin, the presence or absence of additives, and the type, but from the viewpoint of productivity and the like, it is preferably 320 ° C. or higher, and more preferably 340 ° C. or higher. It is preferably 350 ° C. or higher, more preferably 360 ° C. or higher, and particularly preferably 360 ° C. or higher. When the melting temperature is set to the above temperature or higher, the crystals of the raw material such as pellets are sufficiently melted and are less likely to remain on the film, so that the durability such as the number of folding times and the puncture impact strength can be easily improved. On the other hand, the melting temperature is preferably 450 ° C. or lower, more preferably 430 ° C. or lower, further preferably 410 ° C. or lower, and particularly preferably 390 ° C. or lower. By setting the melting temperature to the above temperature or lower, the resin is less likely to decompose during melt molding and the molecular weight is easily maintained, so that the heat resistance and tensile elastic modulus of the film tend to be improved.
冷却は、例えば、冷却されたキャストロール等の冷却機に溶融樹脂を接触させることにより行うことができる。冷却温度(例えば、キャストロールの温度)は、所望の相対結晶化度になるように冷却温度を適宜選択すればよい。 Cooling can be performed, for example, by bringing the molten resin into contact with a cooler such as a cooled cast roll. As the cooling temperature (for example, the temperature of the cast roll), the cooling temperature may be appropriately selected so as to have a desired relative crystallization degree.
前記冷却温度としては、本部材に含まれる樹脂成分のガラス転移温度から30〜150℃高い温度であることが好ましく、35〜140℃高い温度であることがより好ましく、40〜135℃高い温度であることが特に好ましい。冷却温度を前記範囲とすることで、フィルムの冷却速度を遅くすることができ、相対結晶化度を高くすることができる傾向がある。
例えば、樹脂成分としてポリエーテルエーテルケトンを含む場合、冷却温度は180℃以上であることが好ましく、190℃以上であることがより好ましく、200℃以上であることがさらに好ましく、210℃以上であることが特に好ましい。
一方、冷却温度は300℃以下であることが好ましく、280℃以下であることがより好ましく、260℃以下であることがさらに好ましく、250℃以下であることが特に好ましく、240℃以下であることが最も好ましい。
The cooling temperature is preferably 30 to 150 ° C. higher than the glass transition temperature of the resin component contained in the present member, more preferably 35 to 140 ° C. higher, and 40 to 135 ° C. higher. It is particularly preferable to have. By setting the cooling temperature within the above range, the cooling rate of the film can be slowed down, and the relative crystallinity tends to be increased.
For example, when polyetheretherketone is contained as a resin component, the cooling temperature is preferably 180 ° C. or higher, more preferably 190 ° C. or higher, further preferably 200 ° C. or higher, and 210 ° C. or higher. Is particularly preferred.
On the other hand, the cooling temperature is preferably 300 ° C. or lower, more preferably 280 ° C. or lower, further preferably 260 ° C. or lower, particularly preferably 250 ° C. or lower, and 240 ° C. or lower. Is the most preferable.
一般的に高分子材料の結晶化速度は、結晶の核形成速度と成長速度のバランスから、ガラス転移温度と結晶融解温度との間の温度域で最大化すると考えられる。相対結晶化度の高いフィルムを作製する場合に、冷却温度(キャストロール温度)の下限と上限がかかる範囲であれば、結晶化速度が最大となり、生産性に優れた結晶化フィルムが得られやすい。 In general, the crystallization rate of a polymer material is considered to be maximized in the temperature range between the glass transition temperature and the crystal melting temperature from the balance between the nucleation rate and the growth rate of the crystal. When producing a film with a high degree of relative crystallinity, if the lower and upper limits of the cooling temperature (cast roll temperature) are applied, the crystallization rate is maximized and it is easy to obtain a crystallized film with excellent productivity. ..
なお、前記ガラス転移温度とは、JIS K7121:2012に準じて、示差走査熱量計(例えば、パーキンエルマー社製「Pyris1 DSC」)を用いて、温度範囲25〜400℃、加熱速度10℃/分の条件で測定される値をいう。また、複数種の結晶性樹脂等の混合物でガラス転移温度が複数存在する場合は、最も高い温度を樹脂成分のガラス転移温度とみなし、冷却温度を調整すればよい。 The glass transition temperature is defined as a temperature range of 25 to 400 ° C. and a heating rate of 10 ° C./min using a differential scanning calorimeter (for example, “Pyris1 DSC” manufactured by PerkinElmer Co., Ltd.) according to JIS K7121: 2012. The value measured under the conditions of. When a plurality of glass transition temperatures are present in a mixture of a plurality of types of crystalline resins, the highest temperature may be regarded as the glass transition temperature of the resin component, and the cooling temperature may be adjusted.
また、本部材がフィルムである場合は、本発明の効果を損なわない範囲で、他の層を積層させた多層フィルムとすることもできる。多層化の方法は、例えば、共押出、押出ラミネート、熱ラミネート、ドライラミネート等の公知の方法を用いることができる。 Further, when the present member is a film, it may be a multilayer film in which other layers are laminated as long as the effect of the present invention is not impaired. As the method of multi-layering, for example, known methods such as coextrusion, extrusion laminating, thermal laminating, and dry laminating can be used.
[相対結晶化度]
このようにして得られる本発明のFRP用部材は、相対結晶化度が50%以上であり、好ましくは60%以上、より好ましくは70%以上、さらに好ましくは80%以上、特に好ましくは85%以上、最も好ましくは90%以上である。また、上限は、通常100%である。本部材の相対結晶化度が、前記数値以上であると、本部材と強化繊維とを加熱圧着させ複合材料とする際に熱による収縮を抑制することができ、また、耐熱性や剛性に優れたものとすることができる。
[Relative crystallinity]
The FRP member of the present invention thus obtained has a relative crystallinity of 50% or more, preferably 60% or more, more preferably 70% or more, still more preferably 80% or more, and particularly preferably 85%. As mentioned above, it is most preferably 90% or more. The upper limit is usually 100%. When the relative crystallinity of this member is equal to or higher than the above value, shrinkage due to heat can be suppressed when the member and the reinforcing fiber are heat-bonded to form a composite material, and the heat resistance and rigidity are excellent. Can be the same.
前記相対結晶化度は、示差走査熱量計(パーキンエルマー社製「Pyris1 DSC」)を用いて、FRP用部材を10℃/分の昇温速度で加熱し、このときに得られる結晶融解ピークの熱量(J/g)、再結晶化ピークの熱量(J/g)から下記の式1を用いて算出することで得られる。
[式1]
相対結晶化度(%)={1−(ΔHc/ΔHm)}×100
ΔHc:FRP用部材の10℃/分の昇温条件下での再結晶化ピークの熱量(J/g)
ΔHm:FRP用部材の10℃/分の昇温条件下での結晶融解ピークの熱量(J/g)
The relative crystallinity is determined by heating the FRP member at a heating rate of 10 ° C./min using a differential scanning calorimeter (“Pyris1 DSC” manufactured by PerkinElmer), and the crystal melting peak obtained at this time. It can be obtained by calculating from the calorific value (J / g) and the calorific value of the recrystallization peak (J / g) using the following formula 1.
[Equation 1]
Relative crystallinity (%) = {1- (ΔHc / ΔHm)} × 100
ΔHc: Calorific value (J / g) of the recrystallization peak of the FRP member under a heating condition of 10 ° C./min.
ΔHm: Calorific value (J / g) of the crystal melting peak of the FRP member under a heating condition of 10 ° C./min.
なお、再結晶化ピークが複数存在する場合はその熱量の合計を「ΔHc」とし、結晶融解ピークが複数存在する場合はその熱量の合計を「ΔHm」として算出する。示差走査熱量計で測定した際に再結晶化ピークが見られないもの(ΔHc=0J/g)を「完全に結晶化したFRP用部材」、再結晶化ピークが見られるものを「完全には結晶化していないFRP用部材」ということができる。 If there are a plurality of recrystallization peaks, the total calorific value is calculated as “ΔHc”, and if there are a plurality of crystal melting peaks, the total calorific value is calculated as “ΔHm”. Those without a recrystallization peak (ΔHc = 0J / g) when measured with a differential scanning calorimeter are “fully crystallized FRP members”, and those with a recrystallization peak are “completely”. It can be said that it is a non-crystallized FRP member.
相対結晶化度を前記範囲とするには、例えば、FRP用部材がフィルムである場合、原料として用いる樹脂成分の選定、フィルムを押し出す際の条件等を適宜調整すればよいが、本発明においては、以下の(1)〜(4)の方法を採用することが好ましい。これらの方法は、組み合わせて用いてもよい。なかでも、得られる複合材料によりシワが発生しにくく、エネルギー消費の少ない(1)の方法が好ましい。 In order to keep the relative crystallinity within the above range, for example, when the FRP member is a film, the selection of the resin component used as a raw material, the conditions for extruding the film, etc. may be appropriately adjusted. , It is preferable to adopt the following methods (1) to (4). These methods may be used in combination. Among them, the method (1), in which wrinkles are less likely to occur due to the obtained composite material and energy consumption is low, is preferable.
(1)溶融樹脂を冷却しフィルム形状とする際の冷却条件を調整する方法。前記冷却は例えば、冷却機としてキャストロールを用い、押し出された溶融樹脂をキャストロールに接触させることにより行うことができるが、具体的には、以下の方法を採用することが好ましい。 (1) A method of adjusting the cooling conditions when the molten resin is cooled to form a film shape. The cooling can be performed, for example, by using a cast roll as a cooler and bringing the extruded molten resin into contact with the cast roll. Specifically, it is preferable to adopt the following method.
冷却温度を樹脂成分のガラス転移温度より30〜150℃高い温度とする方法が挙げられる。冷却温度は樹脂成分のガラス転移温度より35〜140℃高い温度であることがより好ましく、40〜135℃高い温度であることが特に好ましい。冷却温度を前記範囲とすることで、フィルムの冷却速度を遅くすることができ、相対結晶化度を高くすることができる傾向がある。
特に、樹脂成分としてポリエーテルエーテルケトンを主成分として含む場合、冷却温度は180℃以上であることが好ましく、190℃以上であることがより好ましく、200℃以上であることがさらに好ましく、210℃以上であることが特に好ましい。
一方、冷却温度は300℃以下であることが好ましく、280℃以下であることがより好ましく、260℃以下であることがさらに好ましく、250℃以下であることが特に好ましく、240℃以下であることが最も好ましい。
なお、本発明において「主成分」とは、対象物中の最も多い成分をさし、好ましくは対象物中の50質量%以上であり、より好ましくは60質量%以上であり、さらに好ましくは70質量%であり、特に好ましくは80質量%以上であり、最も好ましくは90質量%以上である。
A method of setting the cooling temperature to a temperature 30 to 150 ° C. higher than the glass transition temperature of the resin component can be mentioned. The cooling temperature is more preferably 35 to 140 ° C. higher than the glass transition temperature of the resin component, and particularly preferably 40 to 135 ° C. higher. By setting the cooling temperature within the above range, the cooling rate of the film can be slowed down, and the relative crystallinity tends to be increased.
In particular, when the resin component contains polyetheretherketone as a main component, the cooling temperature is preferably 180 ° C. or higher, more preferably 190 ° C. or higher, further preferably 200 ° C. or higher, and 210 ° C. The above is particularly preferable.
On the other hand, the cooling temperature is preferably 300 ° C. or lower, more preferably 280 ° C. or lower, further preferably 260 ° C. or lower, particularly preferably 250 ° C. or lower, and 240 ° C. or lower. Is the most preferable.
In the present invention, the "main component" refers to the most abundant component in the object, preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and further preferably 70 in the object. It is by mass, particularly preferably 80% by mass or more, and most preferably 90% by mass or more.
(2)加熱ロールを用いフィルムを再加熱する方法。具体的には、縦延伸機等のキャストロールとは別のロールで加熱する方法が挙げられる。加熱する際の温度は、前記(1)の冷却温度と同様の範囲が好ましい。 (2) A method of reheating a film using a heating roll. Specifically, a method of heating with a roll different from the cast roll such as a longitudinal stretching machine can be mentioned. The temperature at the time of heating is preferably in the same range as the cooling temperature of (1) above.
(3)オーブンでフィルムを再加熱する方法。具体的には、フローティングドライヤー、テンター、バンドドライヤー等の乾燥装置にフィルムを通し、熱風で加熱する方法が挙げられる。加熱する際の温度は、前記(1)の冷却温度と同様の範囲が好ましい。 (3) A method of reheating the film in an oven. Specific examples thereof include a method in which a film is passed through a drying device such as a floating dryer, a tenter, and a band dryer, and heated with hot air. The temperature at the time of heating is preferably in the same range as the cooling temperature of (1) above.
(4)赤外線でフィルムを再加熱する方法。具体的には、セラミックヒーター等の遠赤外線ヒーターをロール間に設置しロールtoロールでフィルムを加熱してもよいし、遠赤外線乾燥機にフィルムを通し加熱してもよい。加熱する際の温度は、前記(1)の冷却温度と同様の範囲が好ましい。 (4) A method of reheating the film with infrared rays. Specifically, a far-infrared heater such as a ceramic heater may be installed between the rolls to heat the film by roll-to-roll, or the film may be passed through a far-infrared dryer to heat the film. The temperature at the time of heating is preferably in the same range as the cooling temperature of (1) above.
なお、前記(2)〜(4)の処理は、フィルム製造ライン中にそのための設備を設けフィルム製造の際に同時に行ってもよいし、一度ロール状にフィルムを巻き取った後、このフィルムロールについて製造ライン外のこれら設備によって行ってもよい。 The treatments (2) to (4) may be performed at the same time as the film production by providing equipment for that purpose in the film production line, or once the film is wound into a roll, the film roll may be performed. May be carried out by these facilities outside the production line.
[比重]
本部材の比重は、1.27以上であることが好ましく、1.28以上であることがより好ましい。相対結晶化度と比重は相関があり、通常は、相対結晶化度が高いほど、比重が高いものとなる。そのため、比重が前記数値以上であると、本部材と強化繊維とを加熱圧着等させ複合材料とする際に熱による収縮を抑制することができる傾向となり、また、耐熱性や剛性に優れたものとすることができる傾向となる。
一方、本部材の比重は、1.35以下であることが好ましく、1.34以下であることがより好ましい。
なお、本発明における比重は、JIS K7112:1999(D法)の測定方法に準拠し、温度23℃の条件により測定した値である。
[specific gravity]
The specific gravity of this member is preferably 1.27 or more, and more preferably 1.28 or more. There is a correlation between the relative crystallinity and the specific gravity, and usually, the higher the relative crystallinity, the higher the specific gravity. Therefore, when the specific gravity is equal to or higher than the above value, shrinkage due to heat tends to be suppressed when the present member and the reinforcing fiber are heat-bonded to form a composite material, and the material has excellent heat resistance and rigidity. It becomes a tendency that can be.
On the other hand, the specific gravity of this member is preferably 1.35 or less, and more preferably 1.34 or less.
The specific gravity in the present invention is a value measured under the condition of a temperature of 23 ° C. in accordance with the measuring method of JIS K7112: 1999 (method D).
[加熱収縮率]
本部材の加熱収縮率は、2.2%以下であることが好ましく、1.8%以下であることがより好ましく、1.5%以下であることがさらに好ましく、1.2%以下であることが特に好ましく、0.8%以下であることが殊に好ましく、0.6%以下であることが最も好ましい。加熱収縮率を前記数値以下とすることにより、本部材と強化繊維とを加熱圧着等させ複合材料とする際に熱による収縮を抑制することができる傾向となり、得られる複合材料もシワ等の外観不良が発生しにくい傾向となる。本部材の加熱収縮率の下限は特に限定されるものではなく0%であることが好ましいが、0.1%であってもよく、0.2%であってもよい。
本発明において、加熱収縮率は、フィルム状等とした本部材から切り出した大きさ120mm×120mmの試験片に、樹脂の流れ方向(MD)に直交する方向(TD)に100mm間隔の標線を付け、この試験片を200℃の環境下に10分間静置し、加熱前後の標線間距離から、下記の式2により求められる。
[式2]
加熱収縮率(%)=[(加熱前の標線間距離−加熱後の標線間距離)
/加熱前の標線間距離]×100
[Heat shrinkage rate]
The heat shrinkage rate of this member is preferably 2.2% or less, more preferably 1.8% or less, further preferably 1.5% or less, and 1.2% or less. It is particularly preferable, 0.8% or less is particularly preferable, and 0.6% or less is most preferable. By setting the heat shrinkage rate to the above value or less, shrinkage due to heat tends to be suppressed when the present member and the reinforcing fiber are heat-bonded to form a composite material, and the obtained composite material also has an appearance such as wrinkles. It tends to be less likely to cause defects. The lower limit of the heat shrinkage rate of the present member is not particularly limited and is preferably 0%, but may be 0.1% or 0.2%.
In the present invention, the heat shrinkage rate is set on a test piece having a size of 120 mm × 120 mm cut out from the present member in the form of a film or the like, and marked lines at intervals of 100 mm in a direction (TD) orthogonal to the resin flow direction (MD). Then, this test piece is allowed to stand in an environment of 200 ° C. for 10 minutes, and is obtained by the following formula 2 from the distance between the marked lines before and after heating.
[Equation 2]
Heat shrinkage rate (%) = [(Distance between marked lines before heating-Distance between marked lines after heating)
/ Distance between marked lines before heating] x 100
[加熱収縮応力]
本部材の加熱収縮応力は、1mN以下であることが好ましく、0.8mN以下であることがより好ましく、0.5mN以下であることが特に好ましく、0.3mN以下であることが最も好ましい。加熱収縮応力を前記数値以下とすることにより、本部材と強化繊維とを加熱圧着等させ複合材料とする際に熱による収縮を抑制することができる傾向となり、得られる複合材料もシワ等の外観不良が発生しにくい傾向となる。本部材の加熱収縮応力の下限は特に限定されるものではなく0mNであることが好ましい。
本発明において、加熱収縮応力は、以下の方法で求めることができる。
フィルム状等とした本部材から長さ10mm、幅3mmの短冊状の試験片を切り出し、日立ハイテクサイエンス社製熱機械分析装置「TMA7100」を用いて、試験片の一端を荷重検出器のチャックに、他端を固定チャックにセットし、荷重をかけない状態で室温(23℃)から340℃まで昇温速度5℃/分で加熱し、145℃における応力値を測定する。樹脂の流れ方向(MD)とそれと直交する方向(TD)についてそれぞれ測定を行い、応力値が大きい方を本発明の加熱収縮応力とする。
[Heat shrinkage stress]
The heat shrinkage stress of this member is preferably 1 mN or less, more preferably 0.8 mN or less, particularly preferably 0.5 mN or less, and most preferably 0.3 mN or less. By setting the heat shrinkage stress to the above value or less, shrinkage due to heat tends to be suppressed when the present member and the reinforcing fiber are heat-bonded to form a composite material, and the obtained composite material also has an appearance such as wrinkles. Defects tend to be less likely to occur. The lower limit of the heat shrinkage stress of this member is not particularly limited and is preferably 0 mN.
In the present invention, the heat shrinkage stress can be obtained by the following method.
A strip-shaped test piece with a length of 10 mm and a width of 3 mm is cut out from this member in the form of a film, and one end of the test piece is used as a chuck for a load detector using the thermomechanical analyzer "TMA7100" manufactured by Hitachi High-Tech Science. The other end is set on the fixed chuck, heated from room temperature (23 ° C.) to 340 ° C. at a heating rate of 5 ° C./min without applying a load, and the stress value at 145 ° C. is measured. Measurements are made for each of the resin flow direction (MD) and the direction orthogonal to it (TD), and the one with the larger stress value is taken as the heat shrinkage stress of the present invention.
[引張弾性率]
本部材の引張弾性率は3450MPa以上であることが好ましく、3500MPa以上であることがより好ましく、3550MPa以上であることがさらに好ましく、3600MPa以上であることが特に好ましい。本部材は、分子量分布が広い結晶性樹脂を含むため、高分子量成分を比較的多く含み、また、剛性の高い結晶領域の割合が大きくなるため、結果として引張弾性率が高くなりやすい。引張弾性率が前記数値以上であれば剛性に優れ、得られる複合材料も剛性や強度に優れるものとなりやすい。
一方、引張弾性率は5000MPa以下であることが好ましく、4500MPa以下であることがより好ましく、4000MPa以下であることがさらに好ましく、3900MPa以下であることが特に好ましく、3800MPa以下であることが最も好ましい。引張弾性率が前記数値以下であれば、得られる部材は剛性が高すぎることがなく、また複合材料の賦形等の二次加工性にも優れる傾向となる。
本発明における引張弾性率は、フィルム状とした本部材から長さ400mm、幅5mmの短冊状試験片を作製し、インテスコ社製「引張圧縮試験機205型」を用い、温度23℃、チャック間距離300mm、引張速度5mm/分の条件で測定した値である。押出フィルム等のようにFRP用部材に方向性がある場合は、樹脂の押出(流れ)方向(MD)と、それに直交する方向(TD)の両方について測定を行い、その平均値を引張弾性率とする。
[Tension modulus]
The tensile elastic modulus of this member is preferably 3450 MPa or more, more preferably 3500 MPa or more, further preferably 3550 MPa or more, and particularly preferably 3600 MPa or more. Since this member contains a crystalline resin having a wide molecular weight distribution, it contains a relatively large amount of high molecular weight components, and the proportion of a crystal region having high rigidity is large, so that the tensile elastic modulus tends to be high as a result. If the tensile elastic modulus is equal to or higher than the above value, the rigidity is excellent, and the obtained composite material tends to be excellent in rigidity and strength.
On the other hand, the tensile elastic modulus is preferably 5000 MPa or less, more preferably 4500 MPa or less, further preferably 4000 MPa or less, particularly preferably 3900 MPa or less, and most preferably 3800 MPa or less. When the tensile elastic modulus is equal to or less than the above value, the obtained member does not have too high rigidity and tends to be excellent in secondary workability such as shaping of the composite material.
The tensile elastic modulus in the present invention is as follows: a strip-shaped test piece having a length of 400 mm and a width of 5 mm is prepared from the film-shaped member, and a "tensile compression tester 205 type" manufactured by Intesco is used at a temperature of 23 ° C. and between chucks. It is a value measured under the conditions of a distance of 300 mm and a tensile speed of 5 mm / min. When the FRP member has directionality such as an extruded film, measurements are taken in both the resin extrusion (flow) direction (MD) and the direction orthogonal to it (TD), and the average value is the tensile elastic modulus. And.
[結晶融解温度(Tm)]
本部材の結晶融解温度は、320℃以上であることが好ましく、330℃以上であることがより好ましく、340℃以上であることがさらに好ましく、341℃以上であることが特に好ましく、342℃以上であることが最も好ましい。本部材の結晶融解温度が前記温度以上であれば、得られる本部材は耐熱性に優れる傾向となる。一方、結晶融解温度は370℃以下であることが好ましく、365℃以下であることがより好ましく、360℃以下であることがさらに好ましく、355℃以下であることが特に好ましく、350℃以下であることが最も好ましい。本部材の結晶融解温度が前記温度以下であれば、本部材製造時等の溶融成形時の流動性に優れる傾向となり、また本部材を用いて強化繊維との複合材料を製造する際の繊維への含浸性等の二次加工性に優れる傾向となる。
[Crystal melting temperature (Tm)]
The crystal melting temperature of this member is preferably 320 ° C. or higher, more preferably 330 ° C. or higher, further preferably 340 ° C. or higher, particularly preferably 341 ° C. or higher, and 342 ° C. or higher. Is most preferable. When the crystal melting temperature of the present member is equal to or higher than the above temperature, the obtained present member tends to have excellent heat resistance. On the other hand, the crystal melting temperature is preferably 370 ° C. or lower, more preferably 365 ° C. or lower, further preferably 360 ° C. or lower, particularly preferably 355 ° C. or lower, and 350 ° C. or lower. Is most preferable. When the crystal melting temperature of this member is equal to or lower than the above temperature, the fluidity tends to be excellent at the time of melt molding such as at the time of manufacturing this member, and to the fiber when manufacturing a composite material with a reinforcing fiber using this member. It tends to be excellent in secondary processability such as impregnation property.
[結晶化温度(Tc)]
本部材の降温過程における結晶化温度は296℃以上であることが好ましく、300℃以上であることがより好ましく、302℃以上であることがさらに好ましく、303℃以上であることが特に好ましく、304℃以上であることが最も好ましい。本部材の降温過程における結晶化温度が前記温度以上であれば、結晶化速度が大きく、強化繊維との複合材料を生産する際のサイクルを短くすることができ生産性に優れる傾向となる。
[Crystalization temperature (Tc)]
The crystallization temperature in the temperature lowering process of this member is preferably 296 ° C. or higher, more preferably 300 ° C. or higher, further preferably 302 ° C. or higher, particularly preferably 303 ° C. or higher, 304. Most preferably, it is above ° C. When the crystallization temperature in the temperature lowering process of this member is equal to or higher than the above temperature, the crystallization rate is high, the cycle for producing the composite material with the reinforcing fiber can be shortened, and the productivity tends to be excellent.
一方、降温過程における結晶化温度は320℃以下であることが好ましく、315℃以下であることがより好ましく、312℃以下であることがさらに好ましく、310℃以下であることが特に好ましい。本部材の降温過程における結晶化温度が前記温度以下であれば、結晶化が速すぎないため、強化繊維との複合材料製造時の冷却ムラが少なくなり、均一に結晶化した高品質な複合材料が得られる傾向となる。加えて、強化繊維との複合材料製造の際に強化繊維に本部材を充分に含浸させることが容易となり、得られる複合材料も均一に結晶化した高品質のものとなりやすい利点もある。 On the other hand, the crystallization temperature in the temperature lowering process is preferably 320 ° C. or lower, more preferably 315 ° C. or lower, further preferably 312 ° C. or lower, and particularly preferably 310 ° C. or lower. If the crystallization temperature in the temperature lowering process of this member is lower than the above temperature, the crystallization is not too fast, so that the cooling unevenness during the production of the composite material with the reinforcing fiber is reduced, and the uniformly crystallized high-quality composite material. Will be obtained. In addition, it becomes easy to sufficiently impregnate the reinforcing fiber with this member when manufacturing a composite material with the reinforcing fiber, and there is an advantage that the obtained composite material tends to be uniformly crystallized and of high quality.
[結晶融解熱量(ΔHm)]
本部材の結晶融解熱量は42J/g以上であることが好ましく、44J/g以上であることがより好ましく、46J/g以上であることがさらに好ましく、48J/g以上であることが特に好ましく、50J/g以上であることが最も好ましい。本部材の結晶融解熱量が前記数値以上であれば、得られる本部材は充分な結晶化度を有し、ひいては耐熱性と剛性に優れる傾向となる。また、強化繊維との複合材料とする際の加熱寸法安定性に優れる傾向となり、得られる複合材料も、耐熱性と剛性に優れる傾向となる。
一方、本部材の結晶融解熱量は60J/g以下であることが好ましく、58J/g以下であることがより好ましく、56J/g以下であることがさらに好ましく、54J/g以下であることが特に好ましい。本部材の結晶融解熱量が前記数値以下であれば、結晶化度が高すぎないため、強化繊維との複合材料を製造する際の繊維への含浸性等の二次加工性に優れる傾向となり、また得られる複合材料は、耐久性、耐衝撃性に優れる傾向となる。
[Crystal melting heat (ΔHm)]
The amount of heat of crystal melting of this member is preferably 42 J / g or more, more preferably 44 J / g or more, further preferably 46 J / g or more, and particularly preferably 48 J / g or more. Most preferably, it is 50 J / g or more. When the amount of heat of crystal melting of the present member is equal to or higher than the above value, the obtained present member has a sufficient degree of crystallinity, and thus tends to be excellent in heat resistance and rigidity. Further, the heating dimensional stability tends to be excellent when the composite material is used as a composite material with the reinforcing fiber, and the obtained composite material also tends to be excellent in heat resistance and rigidity.
On the other hand, the amount of heat of crystal melting of this member is preferably 60 J / g or less, more preferably 58 J / g or less, further preferably 56 J / g or less, and particularly preferably 54 J / g or less. preferable. If the amount of heat of crystal melting of this member is equal to or less than the above value, the crystallinity is not too high, so that the secondary processability such as impregnation property into the fiber when producing a composite material with the reinforcing fiber tends to be excellent. Further, the obtained composite material tends to be excellent in durability and impact resistance.
[厚み精度]
本部材の形状がフィルム、シート、板状等の長さおよび幅に比べて厚みが極めて小さい薄い平らな形状である場合は、本部材の厚み精度は7%以下であることが好ましく、5%以下であることがより好ましく、4%以下であることがさらに好ましく、3%以下であることが特に好ましく、2.5%以下であることがとりわけ好ましく、2%以下であることが最も好ましい。厚み精度がかかる範囲であれば、強化繊維と複合した際に、得られる複合材料中の強化繊維含有量のばらつきが小さくなりやすい、すなわち、複合材料の部位による強度等の機械物性値のばらつきが小さく、機械物性の均一性の高い複合材料が得られやすくなる。厚み精度の下限は特に限定されるものではなく0%であることが好ましいが、通常0.1%であり、0.3%であってもよく、0.5%であってもよく、0.8%であってもよく、1%であってもよい。
なお、厚み精度は、測定されるフィルム厚みの平均値と標準偏差から、下記の式3により算出することができ、具体的には、後述の実施例に記載の方法で測定することができる。
[式3]
厚み精度(%)=標準偏差(μm)/平均値(μm)×100
[Thickness accuracy]
When the shape of this member is a thin flat shape whose thickness is extremely small compared to the length and width of a film, sheet, plate, etc., the thickness accuracy of this member is preferably 7% or less, preferably 5%. It is more preferably less than or equal to, further preferably 4% or less, particularly preferably 3% or less, particularly preferably 2.5% or less, and most preferably 2% or less. Within the range where the thickness accuracy is applied, the variation in the content of the reinforcing fiber in the obtained composite material tends to be small when the composite is combined with the reinforcing fiber, that is, the variation in the mechanical property values such as the strength depending on the part of the composite material is likely to be small. It is easy to obtain a composite material that is small and has high uniformity of mechanical properties. The lower limit of the thickness accuracy is not particularly limited and is preferably 0%, but is usually 0.1%, may be 0.3%, may be 0.5%, or is 0. It may be 8.8% or 1%.
The thickness accuracy can be calculated by the following formula 3 from the average value and standard deviation of the measured film thickness, and specifically, it can be measured by the method described in Examples described later.
[Equation 3]
Thickness accuracy (%) = standard deviation (μm) / average value (μm) x 100
本部材の厚み精度を所望の範囲に調整する方法としては、特に制限はないが、例えば、本部材がフィルムである場合、押出成形を採用し、フィルムを押し出す際の条件を適宜調整すればよい。具体的には、例えば、
(1)Tダイ等のダイのリップボルトを機械的に回転させてリップ開度を調整する方法
(2)ダイリップに一定間隔で加熱装置を付けそれらを個別に温度調整して、溶融樹脂の粘度の温度変化を利用しフィルム厚みを調整する方法
(3)フィルム状に押し出された溶融樹脂の膜振動や脈動ができるだけ発生しないように、ダイとキャストロールとの距離を調整する方法
(4)フィルム状に押し出された溶融樹脂がキャストロールに接触する際に周囲の空気等の気体の流れにより脈動しないように、プレートや覆いを設置して空気の流れを遮断する方法
(5)フィルム状に押し出す際の吐出量の変動が起きないように調整する方法
(6)キャストロールの回転変動率を小さくしロールの回転ムラを抑える方法
(7)フィルム状に押し出された溶融樹脂に高電圧を印加した電極より静電荷を付与し、静電気力でキャストロールに密着させる方法(静電密着法)
(8)フィルム状に押し出された溶融樹脂にカーテン状の圧縮空気を吹き付け、キャストロールに密着させる方法
(9)フィルム状に押し出された溶融樹脂をニップロールによってキャストロールに密着させる方法
等が挙げられる。
The method for adjusting the thickness accuracy of the present member to a desired range is not particularly limited. For example, when the present member is a film, extrusion molding may be adopted and the conditions for extruding the film may be appropriately adjusted. .. Specifically, for example
(1) A method of adjusting the lip opening by mechanically rotating the lip bolt of a die such as a T-die (2) Attaching a heating device to the die lip at regular intervals and adjusting the temperature of each individually to adjust the viscosity of the molten resin. Method of adjusting the film thickness by using the temperature change of (3) Method of adjusting the distance between the die and the cast roll so that the film vibration and pulsation of the molten resin extruded into the film shape are not generated as much as possible (4) Film A method of installing a plate or cover to block the air flow so that the molten resin extruded in the shape does not pulsate due to the flow of gas such as the surrounding air when it comes into contact with the cast roll (5) Extruded into a film shape. A method of adjusting so that the discharge amount does not fluctuate at the time (6) A method of reducing the rotation fluctuation rate of the cast roll to suppress the rotation unevenness of the roll (7) A high voltage is applied to the molten resin extruded into a film shape. A method in which static charge is applied from the electrode and the cast roll is brought into close contact with the cast roll by electrostatic force (electrostatic contact method).
(8) A method in which a curtain-shaped compressed air is blown onto the molten resin extruded into a film to be brought into close contact with the cast roll (9) A method in which the molten resin extruded into a film is brought into close contact with the cast roll by a nip roll and the like can be mentioned. ..
[表面粗さ]
本部材の形状がフィルム、シート、板状等の長さおよび幅に比べて厚みが極めて小さい薄い平らな形状である場合は、少なくとも一面(片面)の表面粗さが特定の範囲であることが好ましい。具体的には、本部材の少なくとも片面の算術平均高さ(Sa)、最大高さ(Sz)、算術平均粗さ(Ra)、最大高さ粗さ(Rz)が後記する特定の範囲であることが好ましい。また、本部材の両面の表面粗さが後記する特定の範囲であることも好ましい。
[Surface roughness]
When the shape of this member is a thin flat shape whose thickness is extremely small compared to the length and width of a film, sheet, plate, etc., the surface roughness of at least one surface (one side) may be within a specific range. preferable. Specifically, the arithmetic mean height (Sa), the maximum height (Sz), the arithmetic average roughness (Ra), and the maximum height roughness (Rz) of at least one surface of the present member are specific ranges described later. Is preferable. It is also preferable that the surface roughness of both surfaces of the present member is within a specific range described later.
[算術平均高さ(Sa)]
本部材の少なくとも片面の算術平均高さ(Sa)は0.001μm以上であることが好ましく、0.005μm以上であることがより好ましく、0.01μm以上であることがさらに好ましく、0.015μm以上であることが特に好ましく、0.02μm以上であることがとりわけ好ましく、0.025μm以上であることが殊に好ましく、0.03μm以上であることが最も好ましい。また、算術平均高さ(Sa)は、1μm以下であることが好ましく、0.5μm以下であることがより好ましく、0.25μm以下であることがさらに好ましく、0.2μm以下であることがよりさらに好ましく、0.1μm以下であることが特に好ましく、0.08μm以下であることがとりわけ好ましく、0.06μm以下であることが最も好ましい。
算術平均高さ(Sa)が前記数値以上であれば、プリプレグ等の複合材料を製造する際の強化繊維シート等と積層する過程において、フィルムロール等からフィルム等を送り出す際の滑り性が低下することによりフィルム等が蛇行したり斜めになったりする不具合が発生しにくく、加工性に優れたFRP用部材となりやすい。また、フィルムロール等に蓄積する静電気によりフィルム巻き出し時にスパークが発生しフィルム等の表面に傷を付けたり、浮遊している塵埃が静電気により引き寄せられフィルム等の表面に付着し、得られる複合材料中に異物が混入するといった問題も発生しにくく好ましい。また、算術平均高さ(Sa)が前記数値以下であれば、強化繊維と複合した際に、得られる複合材料中の強化繊維含有量のばらつきが小さくなりやすい、すなわち、複合材料の部位による強度等の機械物性値のばらつきが小さく、機械物性の均一性の高い複合材料が得られやすくなる。また、フィルムロール等からフィルム等を巻き出す際のフィルム搬送中に搬送ロール上でフィルム等が滑り、ずれ、捻じれ、しわ等が発生するといった問題も起こりにくいといった利点がある。
なお、算術平均高さ(Sa)は、白色干渉顕微鏡を用いて測定することができ、具体的には後述の実施例に記載の方法で測定することができる。
[Arithmetic Mean Height (Sa)]
The arithmetic mean height (Sa) of at least one side of this member is preferably 0.001 μm or more, more preferably 0.005 μm or more, further preferably 0.01 μm or more, and more preferably 0.015 μm or more. Is particularly preferable, 0.02 μm or more is particularly preferable, 0.025 μm or more is particularly preferable, and 0.03 μm or more is most preferable. The arithmetic mean height (Sa) is preferably 1 μm or less, more preferably 0.5 μm or less, further preferably 0.25 μm or less, and more preferably 0.2 μm or less. Further preferably, it is particularly preferably 0.1 μm or less, particularly preferably 0.08 μm or less, and most preferably 0.06 μm or less.
When the arithmetic mean height (Sa) is equal to or higher than the above value, the slipperiness when feeding the film or the like from the film roll or the like is lowered in the process of laminating with the reinforcing fiber sheet or the like when manufacturing a composite material such as a prepreg. As a result, it is difficult for the film or the like to meander or become slanted, and it is easy to obtain an FRP member having excellent workability. In addition, the static electricity accumulated on the film roll or the like causes sparks when the film is unwound to damage the surface of the film or the like, or the floating dust is attracted by the static electricity and adheres to the surface of the film or the like to obtain the composite material. It is preferable that the problem that foreign matter is mixed in is less likely to occur. Further, when the arithmetic average height (Sa) is equal to or less than the above value, the variation in the content of the reinforcing fiber in the obtained composite material tends to be small when the composite is combined with the reinforcing fiber, that is, the strength depending on the part of the composite material. It becomes easy to obtain a composite material having high uniformity of mechanical properties due to small variation in mechanical property values such as. Further, there is an advantage that the problem that the film or the like slips, shifts, twists, wrinkles or the like occurs on the transport roll during the film transport when the film or the like is unwound from the film roll or the like is unlikely to occur.
The arithmetic mean height (Sa) can be measured using a white interference microscope, and specifically, can be measured by the method described in Examples described later.
[最大高さ(Sz)]
本部材の少なくとも片面の最大高さ(Sz)は0.1μm以上であることが好ましく、0.5μm以上であることがより好ましく、0.75μm以上であることがさらに好ましく、1μm以上であることが特に好ましく、1.3μm以上であることがとりわけ好ましく、1.5μm以上であることが最も好ましい。また、最大高さ(Sz)は10μm以下であることが好ましく、7μm以下であることがより好ましく、5μm以下であることがさらに好ましく、4μm以下であることがよりさらに好ましく、3.5μm以下であることが特に好ましく、3μm以下であることがとりわけ好ましく、2.5μm以下であることが殊に好ましく、2.2μm以下であることが最も好ましい。
最大高さ(Sz)が前記数値以上であれば、プリプレグ等の複合材料を製造する際の強化繊維シート等と積層する過程において、フィルムロール等からフィルム等を送り出す際の滑り性が低下することによりフィルム等が蛇行したり斜めになったりする不具合が発生しにくく、加工性に優れたFRP用部材となりやすい。また、フィルムロール等に蓄積する静電気によりフィルム巻き出し時にスパークが発生しフィルム等の表面に傷を付けたり、浮遊している塵埃が静電気により引き寄せられフィルム等の表面に付着し、得られる複合材料中に異物が混入するといった問題も発生しにくく好ましい。また、最大高さ(Sz)が前記数値以下であれば、強化繊維と複合した際に、得られる複合材料中の強化繊維含有量のばらつきが小さくなりやすい、すなわち、複合材料の部位による強度等の機械物性値のばらつきが小さく、機械物性の均一性の高い複合材料が得られやすくなる。また、フィルムロール等からフィルム等を巻き出す際のフィルム搬送中に搬送ロール上でフィルム等が滑り、ずれ、捻じれ、しわ等が発生するといった問題も起こりにくいといった利点がある。
なお、最大高さ(Sz)は、白色干渉顕微鏡を用いて測定することができ、具体的には後述の実施例に記載の方法で測定することができる。
[Maximum height (Sz)]
The maximum height (Sz) of at least one surface of the present member is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, further preferably 0.75 μm or more, and further preferably 1 μm or more. Is particularly preferable, 1.3 μm or more is particularly preferable, and 1.5 μm or more is most preferable. The maximum height (Sz) is preferably 10 μm or less, more preferably 7 μm or less, further preferably 5 μm or less, further preferably 4 μm or less, and 3.5 μm or less. It is particularly preferably present, particularly preferably 3 μm or less, particularly preferably 2.5 μm or less, and most preferably 2.2 μm or less.
When the maximum height (Sz) is equal to or higher than the above value, the slipperiness when feeding the film or the like from the film roll or the like is lowered in the process of laminating with the reinforcing fiber sheet or the like when manufacturing a composite material such as a prepreg. This makes it difficult for the film or the like to meander or tilt, and tends to be an FRP member with excellent workability. In addition, the static electricity accumulated on the film roll or the like causes sparks when the film is unwound to damage the surface of the film or the like, or the floating dust is attracted by the static electricity and adheres to the surface of the film or the like to obtain the composite material. It is preferable that the problem that foreign matter is mixed in is less likely to occur. Further, when the maximum height (Sz) is equal to or less than the above value, the variation in the content of the reinforcing fibers in the obtained composite material tends to be small when the composite is combined with the reinforcing fibers, that is, the strength depending on the part of the composite material, etc. The variation in the mechanical property values of the above is small, and it becomes easy to obtain a composite material having high uniformity of mechanical properties. Further, there is an advantage that the problem that the film or the like slips, shifts, twists, wrinkles or the like occurs on the transport roll during the film transport when the film or the like is unwound from the film roll or the like is unlikely to occur.
The maximum height (Sz) can be measured using a white interference microscope, and specifically, can be measured by the method described in Examples described later.
[算術平均粗さ(Ra)]
本部材の少なくとも片面の算術平均粗さ(Ra)は0.005μm以上であることが好ましく、0.008μm以上であることがより好ましく、0.01μm以上であることがさらに好ましく、0.015μm以上であることが特に好ましく、0.02μm以上であることがとりわけ好ましく、0.025μm以上であることが最も好ましい。また、算術平均粗さ(Ra)は1μm以下であることが好ましく、0.7μm以下であることがより好ましく、0.5μm以下であることがさらに好ましく、0.3μm以下であることがよりさらに好ましく、0.2μm以下であることが特に好ましく、0.15μm以下であることがとりわけ好ましく、0.1μm以下であることが殊に好ましく、0.07μm以下であることが最も好ましい。
算術平均粗さ(Ra)が前記数値以上であれば、プリプレグ等の複合材料を製造する際の強化繊維シート等と積層する過程において、フィルムロール等からフィルム等を送り出す際の滑り性が低下することによりフィルム等が蛇行したり斜めになったりする不具合が発生しにくく、加工性に優れたFRP用部材となりやすい。また、フィルムロール等に蓄積する静電気によりフィルム巻き出し時にスパークが発生しフィルム等の表面に傷を付けたり、浮遊している塵埃が静電気により引き寄せられフィルム等の表面に付着し、得られる複合材料中に異物が混入するといった問題も発生しにくく好ましい。また、算術平均粗さ(Ra)が前記数値以下であれば、強化繊維と複合した際に、得られる複合材料中の強化繊維含有量のばらつきが小さくなりやすい、すなわち、複合材料の部位による強度等の機械物性値のばらつきが小さく、機械物性の均一性の高い複合材料が得られやすくなる。また、フィルムロール等からフィルム等を巻き出す際のフィルム搬送中に搬送ロール上でフィルム等が滑り、ずれ、捻じれ、しわ等が発生するといった問題も起こりにくいといった利点がある。
なお、算術平均粗さ(Ra)は、JIS B0601:2013に準拠し接触式表面粗さ計を用いて測定することができ、具体的には後述の実施例に記載の方法で測定することができる。
[Arithmetic Mean Roughness (Ra)]
The arithmetic mean roughness (Ra) of at least one side of this member is preferably 0.005 μm or more, more preferably 0.008 μm or more, further preferably 0.01 μm or more, and more preferably 0.015 μm or more. Is particularly preferable, 0.02 μm or more is particularly preferable, and 0.025 μm or more is most preferable. Further, the arithmetic mean roughness (Ra) is preferably 1 μm or less, more preferably 0.7 μm or less, further preferably 0.5 μm or less, and further preferably 0.3 μm or less. It is preferably 0.2 μm or less, particularly preferably 0.15 μm or less, particularly preferably 0.1 μm or less, and most preferably 0.07 μm or less.
When the arithmetic mean roughness (Ra) is equal to or higher than the above value, the slipperiness when feeding the film or the like from the film roll or the like is lowered in the process of laminating with the reinforcing fiber sheet or the like when manufacturing a composite material such as a prepreg. As a result, it is difficult for the film or the like to meander or become slanted, and it is easy to obtain an FRP member having excellent workability. In addition, the static electricity accumulated on the film roll or the like causes sparks when the film is unwound to damage the surface of the film or the like, or the floating dust is attracted by the static electricity and adheres to the surface of the film or the like to obtain the composite material. It is preferable that the problem that foreign matter is mixed in is less likely to occur. Further, when the arithmetic average roughness (Ra) is equal to or less than the above value, the variation in the content of the reinforcing fibers in the obtained composite material tends to be small when the composite is combined with the reinforcing fibers, that is, the strength depending on the site of the composite material. It becomes easy to obtain a composite material having high uniformity of mechanical properties due to small variation in mechanical property values such as. Further, there is an advantage that the problem that the film or the like slips, shifts, twists, wrinkles or the like occurs on the transport roll during the film transport when the film or the like is unwound from the film roll or the like is unlikely to occur.
The arithmetic average roughness (Ra) can be measured using a contact type surface roughness meter in accordance with JIS B0601: 2013, and specifically, it can be measured by the method described in Examples described later. can.
[最大高さ粗さ(Rz)]
本部材の少なくとも片面の最大高さ粗さ(Rz)は0.05μm以上であることが好ましく、0.1μm以上であることがより好ましく、0.15μm以上であることが特に好ましく、0.2μm以上であることがとりわけ好ましく、0.25μm以上であることが最も好ましい。また、最大高さ粗さ(Rz)は5μm以下であることが好ましく、3μm以下であることがより好ましく、2μm以下であることがさらに好ましく、1μm以下であることが特に好ましく、0.8μm以下であることがとりわけ好ましく、0.5μm以下であることが最も好ましい。
最大高さ粗さ(Rz)が前記数値以上であれば、プリプレグ等の複合材料を製造する際の強化繊維シート等と積層する過程において、フィルムロール等からフィルム等を送り出す際の滑り性が低下することによりフィルム等が蛇行したり斜めになったりする不具合が発生しにくく、加工性に優れたFRP用部材となりやすい。また、フィルムロール等に蓄積する静電気によりフィルム巻き出し時にスパークが発生しフィルム等の表面に傷を付けたり、浮遊している塵埃が静電気により引き寄せられフィルム等の表面に付着し、得られる複合材料中に異物が混入するといった問題も発生しにくく好ましい。また、最大高さ粗さ(Rz)が前記数値以下であれば、強化繊維と複合した際に、得られる複合材料中の強化繊維含有量のばらつきが小さくなりやすい、すなわち、複合材料の部位による強度等の機械物性値のばらつきが小さく、機械物性の均一性の高い複合材料が得られやすくなる。また、フィルムロール等からフィルム等を巻き出す際のフィルム搬送中に搬送ロール上でフィルム等が滑り、ずれ、捻じれ、しわ等が発生するといった問題も起こりにくいといった利点がある。
なお、最大高さ粗さ(Rz)は、JIS B0601:2013に準拠し接触式表面粗さ計を用いて測定することができ、具体的には後述の実施例に記載の方法で測定することができる。
[Maximum height roughness (Rz)]
The maximum height roughness (Rz) of at least one surface of the present member is preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, particularly preferably 0.15 μm or more, and 0.2 μm. The above is particularly preferable, and 0.25 μm or more is most preferable. The maximum height roughness (Rz) is preferably 5 μm or less, more preferably 3 μm or less, further preferably 2 μm or less, particularly preferably 1 μm or less, and 0.8 μm or less. Is particularly preferable, and 0.5 μm or less is most preferable.
When the maximum height roughness (Rz) is equal to or higher than the above value, the slipperiness when feeding the film or the like from the film roll or the like is lowered in the process of laminating with the reinforcing fiber sheet or the like when manufacturing a composite material such as a prepreg. By doing so, it is difficult for the film or the like to meander or become slanted, and it is easy to obtain an FRP member having excellent workability. In addition, the static electricity accumulated on the film roll or the like causes sparks when the film is unwound to damage the surface of the film or the like, or the floating dust is attracted by the static electricity and adheres to the surface of the film or the like to obtain the composite material. It is preferable that the problem that foreign matter is mixed in is less likely to occur. Further, when the maximum height roughness (Rz) is equal to or less than the above value, the variation in the content of the reinforcing fibers in the obtained composite material tends to be small when the composite is combined with the reinforcing fibers, that is, it depends on the site of the composite material. The variation in mechanical property values such as strength is small, and it becomes easy to obtain a composite material having high uniformity of mechanical property. Further, there is an advantage that the problem that the film or the like slips, shifts, twists, wrinkles or the like occurs on the transport roll during the film transport when the film or the like is unwound from the film roll or the like is unlikely to occur.
The maximum height roughness (Rz) can be measured by using a contact type surface roughness meter in accordance with JIS B0601: 2013, and specifically, it shall be measured by the method described in Examples described later. Can be done.
また、本部材の算術平均高さ(Sa)、最大高さ(Sz)、算術平均粗さ(Ra)、最大高さ粗さ(Rz)を調整する方法としては、特に制限はないが、例えば、エンボスロール転写、エンボスベルト転写、エンボスフィルム転写等の転写処理、サンドブラスト処理、ショットブラスト処理、エッチング処理、彫刻処理、表面結晶化や、樹脂成分を支持体上に塗布、乾燥、熱処理することによって本部材を得る流延工程においては、支持体として用いる金属ロール、エンドレス金属ベルト、高分子フィルム等の表面粗さを研磨等により適宜調整する方法等種々の方法を用いることができる。なかでも、溶融樹脂をフィルム状に押し出しながら連続的に均一に表面粗さを調整しやすい点から、キャストロール等のロール上にフィルム状の溶融樹脂をキャスティングすることにより所望の粗さに調整する方法が好ましい。この場合、キャストロールの算術平均粗さ等の表面粗さを調整することにより、樹脂フィルムの表面粗さを調整することができる。 The method for adjusting the arithmetic average height (Sa), maximum height (Sz), arithmetic average roughness (Ra), and maximum height roughness (Rz) of this member is not particularly limited, but for example. , Embossed roll transfer, embossed belt transfer, embossed film transfer, etc., sandblasting, shotblasting, etching, engraving, surface crystallization, and coating, drying, and heat treatment of resin components on the support. In the casting step of obtaining this member, various methods such as a method of appropriately adjusting the surface roughness of a metal roll, an endless metal belt, a polymer film or the like used as a support by polishing or the like can be used. Above all, since it is easy to continuously and uniformly adjust the surface roughness while extruding the molten resin into a film shape, the desired roughness is adjusted by casting the film-shaped molten resin on a roll such as a cast roll. The method is preferred. In this case, the surface roughness of the resin film can be adjusted by adjusting the surface roughness such as the arithmetic average roughness of the cast roll.
[用途・使用態様]
本部材は、加熱寸法安定性、剛性、生産性に優れるため、強化繊維との複合用の材料として用いることができる。特に、本発明のFRP用部材がフィルムである場合は、強化繊維との複合用の材料として好適に使用することができる。
[Usage / Usage]
Since this member is excellent in heat dimensional stability, rigidity, and productivity, it can be used as a material for composite with reinforcing fibers. In particular, when the FRP member of the present invention is a film, it can be suitably used as a material for composite with reinforcing fibers.
強化繊維の種類は、特に限定されるものでないが、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維等の無機繊維、液晶ポリマー繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維等の有機繊維、アルミニウム繊維、マグネシウム繊維、チタン繊維、SUS繊維、銅繊維、金属を被覆した炭素繊維等の金属繊維等が挙げられる。これらのなかでも、剛性、軽量性の観点から、炭素繊維が好ましい。 The type of the reinforcing fiber is not particularly limited, but for example, carbon fiber, glass fiber, boron fiber, inorganic fiber such as alumina fiber, liquid crystal polymer fiber, polyethylene fiber, aramid fiber, polyparaphenylene benzoxazole fiber and the like. Examples thereof include organic fibers, aluminum fibers, magnesium fibers, titanium fibers, SUS fibers, copper fibers, metal fibers such as carbon fibers coated with metal, and the like. Among these, carbon fiber is preferable from the viewpoint of rigidity and lightness.
前記炭素繊維としては、例えば、ポリアクリロニトリル(PAN)系、石油・石炭ピッチ系、レーヨン系、リグニン系等が挙げられ、いずれの炭素繊維も使用することができる。特に、PANを原料としたPAN系炭素繊維で、12000〜48000フィラメントのストランドまたはトウが、工業的規模における生産性および機械特性に優れており好ましい。 Examples of the carbon fiber include polyacrylonitrile (PAN) type, petroleum / coal pitch type, rayon type, lignin type and the like, and any carbon fiber can be used. In particular, PAN-based carbon fibers made from PAN, and strands or tows of 12,000 to 48,000 filaments are preferable because they are excellent in productivity and mechanical properties on an industrial scale.
強化繊維の数平均繊維長は通常0.5mm以上であり、1mm以上であることが好ましく、3mm以上であることがより好ましく、5mm以上であることがさらに好ましく、10mm以上であることが特に好ましく、30mm以上であることが殊に好ましく、50mm以上であることが最も好ましい。また、強化繊維は連続繊維であることも好ましい。数平均繊維長を前記数値以上とすることで、得られる複合材料の機械特性を充分なものとしやすい傾向となる。数平均繊維長の上限は特に限定されないが、強化繊維の形状が後述するような織物、編物、不織布等の非連続繊維の場合は、数平均繊維長は500mm以下であることが好ましく、300mm以下であることがより好ましく、150mm以下であることがさらに好ましい。数平均繊維長を前記数値以下とすることにより、複合材料を用いて最終製品、特に複雑形状の最終製品を成形する際の複雑形状部への強化繊維の充填性を充分なものとし、当該部位の強度低下の発生を抑制しやすい傾向となる。 The number average fiber length of the reinforcing fibers is usually 0.5 mm or more, preferably 1 mm or more, more preferably 3 mm or more, further preferably 5 mm or more, and particularly preferably 10 mm or more. , 30 mm or more is particularly preferable, and 50 mm or more is most preferable. Further, it is also preferable that the reinforcing fiber is a continuous fiber. By setting the number average fiber length to the above value or more, the mechanical properties of the obtained composite material tend to be sufficient. The upper limit of the number average fiber length is not particularly limited, but in the case of discontinuous fibers such as woven fabrics, knits, and non-woven fabrics in which the shape of the reinforcing fiber is described later, the number average fiber length is preferably 500 mm or less, preferably 300 mm or less. It is more preferable that it is 150 mm or less, and it is further preferable that it is 150 mm or less. By setting the number average fiber length to the above-mentioned numerical value or less, the filling property of the reinforcing fiber into the complicated shape portion when molding the final product, particularly the final product having a complicated shape, by using the composite material is made sufficient, and the relevant portion. It tends to be easy to suppress the occurrence of the decrease in strength.
なお、強化繊維の数平均繊維長は、走査型電子顕微鏡等の電子顕微鏡や光学顕微鏡を用いて強化繊維を観察した際に、最も長さが長く観察される部分の平均長さをいう。具体的には、複合材料中に存在する強化繊維の長さ方向が観察可能な断面に対して観察を行い、測定された繊維長を数平均化することで求めることができる。
また別の方法として、溶媒等により樹脂成分を除去した強化繊維を適当な分散剤に分散させた分散液を薄膜ラミネートし、強化繊維をスキャナー等で撮影した画像を用いて、画像処理ソフト等により数平均繊維長を求める方法も挙げられる。
The number average fiber length of the reinforcing fibers refers to the average length of the portion where the length is observed to be the longest when the reinforcing fibers are observed using an electron microscope such as a scanning electron microscope or an optical microscope. Specifically, it can be obtained by observing a cross section in which the length direction of the reinforcing fibers existing in the composite material can be observed and averaging the measured fiber lengths.
As another method, a dispersion liquid in which the reinforcing fibers from which the resin component has been removed with a solvent or the like is dispersed in an appropriate dispersant is laminated in a thin film, and the image of the reinforcing fibers taken by a scanner or the like is used by image processing software or the like. Another method is to obtain the number average fiber length.
強化繊維の形状も、特に限定されるものではなく、チョップドストランド、ロービング等の繊維束や、平織、綾織等の織物、編物、不織布、繊維ペーパー、UD材(一方向性(uni directional)材)等の強化繊維シートのうちから、必要に応じて適宜選択することができる。 The shape of the reinforcing fiber is also not particularly limited, and is not particularly limited, and fiber bundles such as chopped strands and rovings, woven fabrics such as plain weave and twill weave, knitted fabrics, non-woven fabrics, fiber papers, and UD materials (unidirectional materials). From the above-mentioned reinforcing fiber sheets, it can be appropriately selected as needed.
強化繊維と本部材との複合化の方法は特に制限はなく、樹脂フィルム含浸法(フィルムスタッキング法)、混織法等、従来公知の方法を採用することにより、強化繊維束や強化繊維シート中に本部材を含浸または半含浸させたプリプレグ等の複合材料を製造することができる。本発明においては、これらの中でも、樹脂フィルム含浸法(フィルムスタッキング法)を採用することが好ましい。 The method of compositing the reinforcing fiber and this member is not particularly limited, and by adopting a conventionally known method such as a resin film impregnation method (film stacking method) or a mixed weaving method, the reinforcing fiber bundle or the reinforcing fiber sheet can be used. It is possible to manufacture a composite material such as a prepreg impregnated or semi-impregnated with this member. Among these, in the present invention, it is preferable to adopt the resin film impregnation method (film stacking method).
具体的には、前述の強化繊維シートの片面または両面に本部材を重ね合わせて加熱・加圧することにより強化繊維シート中に本部材の樹脂成分を溶融・含浸させてプリプレグとすることができる。この際、加熱、加圧の条件を調整することにより、含有する空隙量を制御したプリプレグを得ることができる。なお、プリプレグには、加圧工程を省略して、強化繊維シートに本部材を熱融着により仮接着させる形態も含まれる。このように仮接着させたプリプレグ、特に空隙を多く含むものである場合は、製造にかかる時間を短縮でき製造コストの低減に繋がるとともに、柔軟性を有するため実形状に合わせて変形しやすいという利点がある。なお、上述の手法は、本部材がフィルムである場合に好適に用いることができる。 Specifically, the resin component of the present member can be melted and impregnated in the reinforcing fiber sheet to form a prepreg by superimposing the present member on one side or both sides of the above-mentioned reinforcing fiber sheet and heating / pressurizing the member. At this time, by adjusting the heating and pressurizing conditions, it is possible to obtain a prepreg in which the amount of voids contained is controlled. The prepreg also includes a form in which the pressurizing step is omitted and the member is temporarily bonded to the reinforcing fiber sheet by heat fusion. In the case of a prepreg temporarily bonded in this way, particularly one containing a large amount of voids, there is an advantage that the time required for manufacturing can be shortened, which leads to a reduction in manufacturing cost, and because it has flexibility, it is easily deformed according to the actual shape. .. The above method can be suitably used when the present member is a film.
このプリプレグを、オートクレーブ成形、インフュージョン成形、ヒートアンドクールプレス成形、スタンピング成形、ロボットによる自動積層成形等の公知の工程に供することにより、複合材料製品を得ることができ、その成形条件は含有する空隙量により選択できる。プリプレグ作製時に使用するフィルム等の本部材には、強化繊維シートへの含浸性、熱融着性等の二次加工性に加え、強化繊維と複合する際の成形サイクルに優れることが求められるが、本部材は、特定の分子量分布、質量平均分子量の樹脂成分を含み結晶化速度が速いため成形サイクルが短く生産性に優れ、得られる複合材料も剛性、耐熱性に優れるものとなるため、特に好適に使用できる。 By subjecting this prepreg to known processes such as autoclave molding, infusion molding, heat and cool press molding, stamping molding, and automatic laminating molding by a robot, a composite material product can be obtained, and the molding conditions thereof are included. It can be selected according to the amount of voids. This member, such as a film used for producing a prepreg, is required to have excellent molding cycle when composited with a reinforcing fiber, in addition to secondary processability such as impregnation property into a reinforcing fiber sheet and heat fusion property. Since this member contains a resin component with a specific molecular weight distribution and mass average molecular weight and has a high crystallization rate, the molding cycle is short and the productivity is excellent, and the obtained composite material also has excellent rigidity and heat resistance. Can be suitably used.
このようにして得られる複合材料中の強化繊維の含有割合は、弾性率、強度の観点から、20体積%以上であることが好ましく、30体積%以上であることがより好ましく、40体積%以上であることがさらに好ましい。一方、複合材料中の強化繊維の含有割合は90体積%以下であることが好ましく、80体積%以下であることがより好ましく、70体積%以下であることがさらに好ましい。 The content ratio of the reinforcing fibers in the composite material thus obtained is preferably 20% by volume or more, more preferably 30% by volume or more, and more preferably 40% by volume or more from the viewpoint of elastic modulus and strength. Is more preferable. On the other hand, the content ratio of the reinforcing fibers in the composite material is preferably 90% by volume or less, more preferably 80% by volume or less, and further preferably 70% by volume or less.
本部材と強化繊維とを複合させてなる複合材料は、その耐熱性、軽量性、機械的強度等から、航空機、自動車、船舶または鉄道車両といった移動体や、スポーツ用品、家電製品、建築資材等に好適に用いることができるが、特に、航空機、自動車、船舶または鉄道車両といった移動体の構成部材として工業的に有用である。 Due to its heat resistance, light weight, mechanical strength, etc., composite materials made by combining this member and reinforcing fibers are used for moving objects such as aircraft, automobiles, ships, or railroad vehicles, sports equipment, home appliances, building materials, etc. However, it is particularly industrially useful as a component of a moving body such as an aircraft, an automobile, a ship, or a railroad vehicle.
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.
<実施例1〜3および比較例1〜6>
下記表1に記載の数平均分子量(Mn)、質量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)、メルトフローレート(MFR)、結晶融解温度(Tm)、結晶化温度(Tc)、結晶融解熱量(ΔHm)を有するポリエーテルエーテルケトン(ガラス転移温度143℃)の原料樹脂ペレットをΦ40mm単軸押出機に投入して混練しながら溶融させた。その後、口金(Tダイ)から押出し、キャストロールに密着・冷却させ、FRP用部材(フィルム)を得た。押出機、連結管、口金(Tダイ)の温度は380℃とし、キャストロールの温度およびフィルム厚みは下記表1に記載の温度および厚みとした。押出機出口の樹脂温度は400℃であった。
<Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 6>
Number average molecular weight (Mn), mass average molecular weight (Mw), molecular weight distribution (Mw / Mn), melt flow rate (MFR), crystal melting temperature (Tm), crystallization temperature (Tc), crystals shown in Table 1 below. Raw material resin pellets of polyether ether ketone (glass transition temperature 143 ° C.) having a heat of melting (ΔHm) were put into a Φ40 mm single shaft extruder and melted while kneading. Then, it was extruded from a base (T die) and brought into close contact with and cooled to a cast roll to obtain an FRP member (film). The temperature of the extruder, the connecting pipe, and the base (T die) was 380 ° C., and the temperature and film thickness of the cast roll were the temperatures and thicknesses shown in Table 1 below. The resin temperature at the outlet of the extruder was 400 ° C.
<樹脂原料およびフィルムの評価>
前記実施例および比較例で使用した原料樹脂および上述の方法で得られたフィルムは、以下のようにして各種項目についての評価測定を行った。評価結果を表1に示す。
なお、フィルムの「縦」とは、口金(Tダイ)からフィルムが押し出されてくる方向(MD)を指し、フィルム面内でこれに直交する方向を「横」(TD)とする。
<Evaluation of resin raw materials and films>
The raw material resins used in the Examples and Comparative Examples and the films obtained by the above methods were evaluated and measured for various items as follows. The evaluation results are shown in Table 1.
The "vertical" of the film refers to the direction (MD) in which the film is extruded from the base (T die), and the direction orthogonal to this in the film surface is defined as "horizontal" (TD).
(1)分子量分布(Mw/Mn)、質量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)
原料樹脂ペレットについて、下記試料調製条件に従い調製した試料を、東ソー社製ゲル浸透クロマトグラフ「HLC−8320GPC」を用いて、下記測定条件で測定した。
[試料調製条件]
原料樹脂ペレットを380℃でプレスした後、100℃で急冷し、非晶状態の原料樹脂フィルムを得た。この非晶状態の原料樹脂フィルム9mgにペンタフルオロフェノールを3g加え、ヒートブロックを用い100℃で60分間加熱溶解させた。続いて、ヒートブロックから取り出し、放冷後、常温(23℃)のクロロホルム6gを少しずつ静かに加え、穏やかに振り混ぜた。その後、0.45μmのPTFEカートリッジフィルターでろ過したものを試料とした。
[測定条件]
・カラム:TSKgel guardcolumn SuperH−H(4.6mmI.D.×3.5cm)×1本+TSKgel SuperHM−H(6.0mmI.D.×15cm)×2本(東ソー社製)
・溶離液:ペンタフルオロフェノール/クロロホルム=1/2(質量比)
・検出器:示差屈折率計、polarity=(+)
・流速:0.6mL/分
・カラム温度:40℃
・試料濃度:0.1質量%
・試料注入量:20μL
・検量線:標準ポリスチレン(東ソー社製)を用いた3次近似曲線
(1) Molecular weight distribution (Mw / Mn), mass average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn)
With respect to the raw material resin pellets, a sample prepared according to the following sample preparation conditions was measured under the following measurement conditions using a gel permeation chromatograph “HLC-8320GPC” manufactured by Tosoh Corporation.
[Sample preparation conditions]
The raw material resin pellets were pressed at 380 ° C. and then rapidly cooled at 100 ° C. to obtain an amorphous raw material resin film. 3 g of pentafluorophenol was added to 9 mg of this amorphous raw material resin film, and the mixture was heated and dissolved at 100 ° C. for 60 minutes using a heat block. Subsequently, it was taken out from the heat block, allowed to cool, and then 6 g of chloroform at room temperature (23 ° C.) was gently added little by little and shaken gently. Then, a sample filtered through a 0.45 μm PTFE cartridge filter was used as a sample.
[Measurement condition]
-Column: TSKgel guardgroup SuperH-H (4.6 mm I.D. x 3.5 cm) x 1 + TSKgel SuperHM-H (6.0 mm I.D. x 15 cm) x 2 (manufactured by Tosoh Corporation)
-Eluent: Pentafluorophenol / chloroform = 1/2 (mass ratio)
-Detector: differential refractometer, polarity = (+)
・ Flow rate: 0.6 mL / min ・ Column temperature: 40 ° C
-Sample concentration: 0.1% by mass
・ Sample injection amount: 20 μL
-Calibration curve: A cubic approximation curve using standard polystyrene (manufactured by Tosoh Corporation)
(2)メルトフローレート(MFR)
原料樹脂ペレットについて、JIS K7210−1:2014(A法)に準拠して、温度380℃、荷重5kgfの条件によりMFRを測定した。
(2) Melt flow rate (MFR)
The MFR of the raw material resin pellets was measured in accordance with JIS K7210-1: 2014 (method A) under the conditions of a temperature of 380 ° C. and a load of 5 kgf.
(3)結晶融解温度(Tm)
原料樹脂ペレットおよび上述の方法で得られたフィルムについて、JIS K7121:2012に準じて、パーキンエルマー社製示差走査熱量計「Pyris1 DSC」を用いて、温度範囲25〜400℃、加熱速度10℃/分で昇温させ、検出されたDSC曲線の融解ピークのピークトップ温度から結晶融解温度を求めた。
(3) Crystal melting temperature (Tm)
For the raw material resin pellets and the film obtained by the above method, a temperature range of 25 to 400 ° C. and a heating rate of 10 ° C./ The temperature was raised in minutes, and the crystal melting temperature was determined from the peak top temperature of the melting peak of the detected DSC curve.
(4)結晶化温度(Tc)
原料樹脂ペレットおよび上述の方法で得られたフィルムについて、JIS K7121:2012に準じて、パーキンエルマー社製示差走査熱量計「Pyris1 DSC」を用いて、温度範囲400〜25℃、速度10℃/分で降温させ、検出されたDSC曲線の結晶化ピークのピークトップ温度から結晶化温度を求めた。
(4) Crystallization temperature (Tc)
For the raw material resin pellets and the film obtained by the above method, a temperature range of 400 to 25 ° C. and a speed of 10 ° C./min using a differential scanning calorimeter "Pyris1 DSC" manufactured by PerkinElmer Co., Ltd. according to JIS K7121: 2012. The temperature was lowered in 1 and the crystallization temperature was obtained from the peak top temperature of the crystallization peak of the detected DSC curve.
(5)結晶融解熱量(ΔHm)
原料樹脂ペレットおよび上述の方法で得られたフィルムについて、JIS K7122:2012に準じて、パーキンエルマー社製示差走査熱量計「Pyris1 DSC」を用いて、温度範囲25〜400℃、加熱速度10℃/分で昇温させ、検出されたDSC曲線の融解ピークの面積から結晶融解熱量を求めた。
(5) Heat for melting crystals (ΔHm)
For the raw material resin pellets and the film obtained by the above method, a temperature range of 25 to 400 ° C. and a heating rate of 10 ° C./ The temperature was raised in minutes, and the amount of heat of crystal melting was obtained from the area of the melting peak of the detected DSC curve.
(6)相対結晶化度
上述の方法で得られたフィルムについて、パーキンエルマー社製示差走査熱量計「Pyris1 DSC」を用いて、フィルムを10℃/分の昇温速度で加熱し、このときに得られる結晶融解ピークの熱量(J/g)、再結晶化ピークの熱量(J/g)から下記の式1を用いて、相対結晶化度を算出した。
[式1]
相対結晶化度(%)={1−(ΔHc/ΔHm)}×100
ΔHc:フィルムの10℃/分の昇温条件下での再結晶化ピークの熱量(J/g)
ΔHm:フィルムの10℃/分の昇温条件下での結晶融解ピークの熱量(J/g)
(6) Relative Crystallinity With respect to the film obtained by the above method, the film was heated at a heating rate of 10 ° C./min using a differential scanning calorimeter "Pyris1 DSC" manufactured by PerkinElmer Co., Ltd., at this time. The relative crystallization degree was calculated using the following formula 1 from the calorific value (J / g) of the obtained crystal melting peak and the calorific value (J / g) of the recrystallization peak.
[Equation 1]
Relative crystallinity (%) = {1- (ΔHc / ΔHm)} × 100
ΔHc: Calorific value (J / g) of the recrystallization peak of the film under the heating condition of 10 ° C./min.
ΔHm: Calorific value (J / g) of the crystal melting peak of the film under the heating condition of 10 ° C./min.
(7)比重
上述の方法で得られたフィルムについて、JIS K7112:1999(D法)に準拠して、温度23℃の条件により比重を測定した。
(7) Relative Density With respect to the film obtained by the above method, the relative density was measured under the condition of a temperature of 23 ° C. in accordance with JIS K71112: 1999 (Method D).
(8)引張弾性率
上述の方法で得られたフィルムから長さ400mm、幅5mmの短冊状試験片を作製し、インテスコ社製「引張圧縮試験機205型」を用い、チャック間距離300mm、引張速度5mm/分の条件で、23℃における引張弾性率(MPa)を測定し、剛性の指標とした。フィルムの縦方向、横方向でそれぞれ測定を行い、得られた測定値の平均値を採用した。
(8) Tension elastic modulus A strip-shaped test piece having a length of 400 mm and a width of 5 mm was prepared from the film obtained by the above method, and a "tensile compression tester type 205" manufactured by Intesco was used to obtain a chuck distance of 300 mm and tension. The tensile elastic modulus (MPa) at 23 ° C. was measured under the condition of a speed of 5 mm / min and used as an index of rigidity. Measurements were performed in the vertical and horizontal directions of the film, and the average value of the obtained measured values was adopted.
(9)加熱収縮率
上述の方法で得られたフィルムから切り出した大きさ120mm×120mmの試験片に、フィルムの横方向に100mm間隔の標線を付け、この試験片を200℃の環境下に10分間静置し、加熱前後の標線間距離から、下記の式2により求めた。
[式2]
加熱収縮率(%)=[(加熱前の標線間距離−加熱後の標線間距離)
/加熱前の標線間距離]×100
(9) Heat Shrinkage Rate A test piece having a size of 120 mm × 120 mm cut out from the film obtained by the above method is marked with lines at intervals of 100 mm in the lateral direction of the film, and the test piece is placed in an environment of 200 ° C. It was allowed to stand for 10 minutes, and was calculated by the following formula 2 from the distance between the marked lines before and after heating.
[Equation 2]
Heat shrinkage rate (%) = [(Distance between marked lines before heating-Distance between marked lines after heating)
/ Distance between marked lines before heating] x 100
(10)加熱収縮応力
上述の方法で得られたフィルムから長さ10mm、幅3mmの短冊状の試験片を切り出し、日立ハイテクサイエンス社製熱機械分析装置「TMA7100」を用いて、試験片の一端を荷重検出器のチャックに、他端を固定チャックにセットし、荷重をかけない状態で室温(23℃)から340℃まで昇温速度5℃/分で加熱し、145℃における応力値を測定した。フィルムの縦方向と横方向についてそれぞれ測定を行い、応力値が大きい方向の値を加熱収縮応力(mN)とした。
なお、本測定方法において、加熱収縮応力がマイナスの値は、加熱収縮がないことを意味する。
(10) Heat-shrinkage stress A strip-shaped test piece having a length of 10 mm and a width of 3 mm is cut out from the film obtained by the above method, and one end of the test piece is used by Hitachi High-Tech Science's thermomechanical analyzer "TMA7100". Is set on the chuck of the load detector and the other end is set on the fixed chuck, heated from room temperature (23 ° C) to 340 ° C at a heating rate of 5 ° C / min without applying a load, and the stress value at 145 ° C is measured. did. Measurements were made in the vertical direction and the horizontal direction of the film, respectively, and the value in the direction in which the stress value was large was defined as the heat shrinkage stress (mN).
In this measurement method, a negative value of heat shrinkage stress means that there is no heat shrinkage.
(11)厚み精度
1μm単位の分解能をもつマイクロメーターを用い、上述の方法で得られたフィルムの幅方向の中央部について、フィルム縦方向に10mm間隔で30点、厚みを測定した。得られた測定結果の平均値と標準偏差から、下記の式3を用いて厚み精度を算出した。
[式3]
厚み精度(%)=標準偏差(μm)/平均値(μm)×100
(11) Thickness accuracy Using a micrometer having a resolution of 1 μm unit, the thickness of the central portion of the film obtained by the above method in the width direction was measured at 30 points at 10 mm intervals in the vertical direction of the film. From the average value and standard deviation of the obtained measurement results, the thickness accuracy was calculated using the following formula 3.
[Equation 3]
Thickness accuracy (%) = standard deviation (μm) / average value (μm) x 100
(12)表面粗さ
(12−1)算術平均高さ(Sa)、最大高さ(Sz)
フィルム製膜の際にキャストロールに接した側の面について、BRUKER社製白色干渉顕微鏡「ContourGT-X」を用いて、接眼レンズ倍率1.0倍、対物レンズ倍率20倍、計測エリア縦235μm×横313μmの条件で測定を行い、ガウシアン関数でスムージング処理を実施した後に算術平均高さ(Sa)、最大高さ(Sz)を計算した。
(12) Surface roughness (12-1) Arithmetic mean height (Sa), maximum height (Sz)
For the surface on the side in contact with the cast roll during film formation, using the BRUKER white interference microscope "FunctionGT-X", the eyepiece magnification was 1.0 times, the objective lens magnification was 20 times, and the measurement area was 235 μm x. The measurement was performed under the condition of horizontal 313 μm, and after performing the smoothing process by the Gaussian function, the arithmetic average height (Sa) and the maximum height (Sz) were calculated.
(12−2)算術平均粗さ(Ra)、最大高さ粗さ(Rz)
フィルム製膜の際にキャストロールに接した側の面について、小坂研究所社製接触式表面粗さ計「Surf Coder ET4000A」を用いて、触針先端半径0.5mm、測定長さ8.0mm、基準長さ8.0mm、カットオフ値0.8mm、測定速度0.2mm/秒の条件でフィルム縦方向に測定を行い、算術平均粗さ(Ra)および最大高さ粗さ(Rz)を計算した。
(12-2) Arithmetic mean roughness (Ra), maximum height roughness (Rz)
For the surface on the side in contact with the cast roll during film formation, a contact type surface roughness meter "Surf Coder ET4000A" manufactured by Kosaka Research Institute was used to measure the tip radius of the stylus of 0.5 mm and the measurement length of 8.0 mm. The arithmetic average roughness (Ra) and the maximum height roughness (Rz) are measured in the vertical direction of the film under the conditions of a reference length of 8.0 mm, a cutoff value of 0.8 mm, and a measurement speed of 0.2 mm / sec. Calculated.
実施例1〜3のFRP用部材(フィルム)は、用いた樹脂成分の分子量分布が3.3以上、質量平均分子量が87000未満であるため、冷却時の結晶化温度が高い、すなわち結晶化速度が速いため、キャストロールからフィルムが離れる際に充分に結晶化しており、フィルムの生産性に優れていた。さらに、相対結晶化度が50%以上であるため、強化繊維と加熱圧着させて複合化する際に、寸法の変化が起こりにくく、得られるプリプレグ等の複合材料はシワのないものであった。また、実施例1〜3のFRP用部材は、樹脂成分の質量平均分子量が小さいことと分子量分布が広いことで低分子量成分を比較的多く含むため、冷却時の結晶化速度が速い、すなわち強化繊維と複合する際の結晶化が速く、また強化繊維への含浸性もよいため、複合材料製造時のサイクルが短いといった効果も得られる。加えて、得られたフィルムは分子量分布が広い樹脂成分を含むため、高分子量の樹脂成分の含有割合が高くなり、引張弾性率(剛性)も高いことが分かる。 In the FRP members (films) of Examples 1 to 3, the resin component used has a molecular weight distribution of 3.3 or more and a mass average molecular weight of less than 87,000, so that the crystallization temperature during cooling is high, that is, the crystallization rate. Because of the high speed, the film was sufficiently crystallized when the film was separated from the cast roll, and the film productivity was excellent. Further, since the relative crystallinity is 50% or more, the dimensional change is unlikely to occur when the composite is formed by heat-pressing with the reinforcing fiber, and the obtained composite material such as prepreg is wrinkle-free. Further, since the FRP members of Examples 1 to 3 contain a relatively large amount of low molecular weight components due to the small mass average molecular weight of the resin components and the wide molecular weight distribution, the crystallization rate during cooling is fast, that is, they are strengthened. Since the crystallization is fast when the composite is combined with the fiber and the impregnation property into the reinforcing fiber is good, the effect that the cycle at the time of producing the composite material is short can be obtained. In addition, since the obtained film contains a resin component having a wide molecular weight distribution, it can be seen that the content ratio of the high molecular weight resin component is high and the tensile elastic modulus (rigidity) is also high.
一方、比較例1、2、4および5のFRP用部材は、相対結晶化度が50%未満であるため、強化繊維と加熱圧着させて複合化する際において、フィルムの寸法変化が起こり、でき上がったプリプレグはシワが発生していた。
また、分子量分布が3.3よりも狭い樹脂成分を用いた比較例3のFRP用部材は、高分子量の樹脂成分の含有割合が低くなるため、引張弾性率が低いものであった。
比較例5および6のFRP用部材は、質量平均分子量が87000以上のため、結晶化温度が低い、すなわち結晶化速度が遅いため、FRP用部材や複合材料の生産性が低いものであった。
On the other hand, since the FRP members of Comparative Examples 1, 2, 4 and 5 have a relative crystallinity of less than 50%, the film is dimensionally changed when it is heat-bonded to the reinforcing fiber to form a composite, and the finished product is completed. The prepreg was wrinkled.
Further, the FRP member of Comparative Example 3 using a resin component having a molecular weight distribution narrower than 3.3 had a low tensile elastic modulus because the content ratio of the high molecular weight resin component was low.
Since the FRP members of Comparative Examples 5 and 6 have a mass average molecular weight of 87,000 or more, the crystallization temperature is low, that is, the crystallization rate is slow, so that the productivity of the FRP members and the composite material is low.
また、実施例1〜3のフィルムと炭素繊維等の強化繊維とを複合させて得られる複合材料は、航空機、自動車、船舶または鉄道車両といった移動体や、スポーツ用品、家電製品、建築資材等に好適に用いることができるが、特に、航空機、自動車、船舶、鉄道車両等の構造体として好適に用いることができる。 Further, the composite material obtained by combining the films of Examples 1 to 3 with reinforcing fibers such as carbon fibers can be used for moving bodies such as aircraft, automobiles, ships or railroad vehicles, sporting goods, home appliances, building materials and the like. Although it can be suitably used, it can be particularly preferably used as a structure of an aircraft, an automobile, a ship, a railroad vehicle, or the like.
本発明のFRP用部材は、加熱寸法安定性、剛性、生産性に優れるため、強化繊維との複合用の材料として用いることができる。 Since the FRP member of the present invention is excellent in heat dimensional stability, rigidity, and productivity, it can be used as a material for composite with reinforcing fibers.
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