JP2022078893A - Composite molding and method for manufacturing the same, non-woven fabric for composite molding, and fiber for composite molding matrix - Google Patents

Composite molding and method for manufacturing the same, non-woven fabric for composite molding, and fiber for composite molding matrix Download PDF

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Abstract

To provide a composite molding which is more excellent in mechanical physical properties.SOLUTION: A composite molding contains a reinforcement fiber, and a thermoplastic resin containing two or more main different components having a melting difference or a Vicat softening temperature difference as a matrix, in which the matrix is a composite fiber having the number of three or more sections, and is formed by melting a composite fiber where each of the sections is exposed to the surface of the fiber and has high splittability, the thermoplastic resin having a higher melting point or Vicat softening temperature forms a sea component, and the thermoplastic resin having a lower melting point or Vicat softening point forms an island component.SELECTED DRAWING: None

Description

本開示は、二種以上の主成分が異なる熱可塑性樹脂をマトリックスとして含む複合成形体およびその製造方法、二種以上の熱可塑性樹脂からなる複合繊維をマトリックス形成用繊維として含む複合成形体用基材、および複合成形体マトリックス用繊維に関する。 The present disclosure describes a composite molded body containing two or more types of thermoplastic resins having different main components as a matrix and a method for producing the same, and a group for a composite molded body containing two or more types of composite fibers made of thermoplastic resins as matrix forming fibers. The present invention relates to a material and a fiber for a composite molded body matrix.

繊維強化複合成形体(FRP、以下単に「複合成形体」ともいう)は、マトリックス樹脂(母材樹脂ともいう)中に繊維を存在させることで、強度の向上を図った材料であり、その優れた軽量、高強度および耐蝕性を生かして、種々の分野で利用されている。複合成形体を構成する強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、およびアラミド繊維等が用いられ、マトリックス樹脂としては熱硬化性樹脂が広く用いられている。しかしながら、熱硬化性樹脂は、成形時間がやや長く、リサイクル性が悪いという難点がある。そのため、特にリサイクル性を考慮した場合は、熱可塑性樹脂がマトリックス樹脂として用いられる傾向にある。 A fiber-reinforced composite molded body (FRP, hereinafter simply referred to as "composite molded body") is a material whose strength is improved by allowing fibers to exist in a matrix resin (also referred to as a base resin), and is excellent in its superiority. It is used in various fields due to its light weight, high strength and corrosion resistance. Glass fibers, carbon fibers, aramid fibers and the like are used as the reinforcing fibers constituting the composite molded body, and thermosetting resins are widely used as the matrix resin. However, the thermosetting resin has a drawback that the molding time is rather long and the recyclability is poor. Therefore, especially when recyclability is taken into consideration, a thermoplastic resin tends to be used as a matrix resin.

熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂として用いるにあたり、強化繊維とマトリックス樹脂となるべき樹脂からなる合成繊維とを混合して不織布またはウェブを作製し、合成繊維を溶融させて固化させる方法で複合成形体を得る方法が提案されている(特許文献1ないし9)。さらに、合成繊維として、高融点重合体成分と低融点重合体成分とからなる芯鞘型複合繊維またはサイドバイサイド型複合繊維を使用することも提案されている(特許文献1、3ないし5、7)。 When using a thermoplastic resin as a matrix resin, a composite molded body is obtained by a method in which a reinforcing fiber and a synthetic fiber made of a resin to be a matrix resin are mixed to prepare a non-woven fabric or a web, and the synthetic fiber is melted and solidified. A method has been proposed (Patent Documents 1 to 9). Further, it has been proposed to use a core-sheath type composite fiber or a side-by-side type composite fiber composed of a high melting point polymer component and a low melting point polymer component as the synthetic fiber (Patent Documents 1, 3 to 5, 7). ..

特開2011-190549号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-190549 特許第3792960号公報Japanese Patent No. 379960 特開2013-204187号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-204187 特開2018-130939号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-130939 特許第6555777号公報Japanese Patent No. 6555777 特許第5855869号公報Japanese Patent No. 5855869 実開平3-120592号公報Jikkenhei 3-120592 Gazette 特開2007-46197号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-46197 特許第6550644号公報Japanese Patent No. 6550644

本開示は、機械的物性により優れた複合成形体を提供すること、およびそのような複合成形体の製造を可能にする複合成形体用基材を提供することを課題とする。さらに、本開示は、機械的物性により優れた複合成形体を提供するのに適した、複合成形体マトリックス用繊維を提供することを課題とする。 It is an object of the present disclosure to provide a composite molded body having better mechanical properties and to provide a base material for a composite molded body that enables the production of such a composite molded body. Further, it is an object of the present disclosure to provide a fiber for a composite molded body matrix, which is suitable for providing a composite molded body having better mechanical properties.

本開示は、強化繊維と、マトリックスとして二種類以上の主成分が異なる熱可塑性樹脂とを含む複合成形体であって、
前記マトリックスは、セクション数が3以上であり、各セクションが繊維表面に露出している複合繊維の少なくとも一つのセクションが溶融することにより形成されたものであり、
前記複合成形体の少なくとも一つの断面視において、前記マトリックスが、海成分と島成分とを含み、
前記海成分に含まれる熱可塑性樹脂、および前記島成分に含まれる熱可塑性樹脂がいずれも結晶性樹脂である場合、前記海成分に含まれる熱可塑性樹脂のJIS K 7121に基づき測定される融点が、前記島成分に含まれる熱可塑性樹脂のJIS K 7121に基づき測定される融点よりも高い、あるいは
前記海成分に含まれる熱可塑性樹脂、および前記島成分に含まれる熱可塑性樹脂のうち少なくとも一種類が非晶性樹脂である場合、前記海成分に含まれる熱可塑性樹脂のJIS K 7206 B50法に基づき測定されるビカット軟化温度が、前記島成分に含まれる熱可塑性樹脂のJIS K 7206 B50法に基づき測定されるビカット軟化温度よりも高い、
複合成形体を提供する。
The present disclosure is a composite molded body containing a reinforcing fiber and a thermoplastic resin having two or more kinds of different main components as a matrix.
The matrix is formed by melting at least one section of a composite fiber in which the number of sections is 3 or more and each section is exposed on the fiber surface.
In at least one cross-sectional view of the composite molding, the matrix comprises a sea component and an island component.
When both the thermoplastic resin contained in the sea component and the thermoplastic resin contained in the island component are crystalline resins, the melting point measured based on JIS K 7121 of the thermoplastic resin contained in the sea component is , At least one of the thermoplastic resin contained in the sea component and the thermoplastic resin having a melting point higher than the melting point measured based on JIS K 7121 of the thermoplastic resin contained in the island component. When is an amorphous resin, the Vicat softening temperature measured based on the JIS K 7206 B50 method of the thermoplastic resin contained in the sea component is the JIS K 7206 B50 method of the thermoplastic resin contained in the island component. Higher than the Vicat softening temperature measured based on,
Provided is a composite molded body.

また、本開示は、強化繊維と、二種類以上の主成分が異なる熱可塑性樹脂からなり、セクション数が3以上であり、各セクションが繊維表面に露出している複合成形体マトリックス用繊維とを含む、複合成形用基材であって、
複合成形体マトリックス用繊維は、易割繊性複合繊維であり、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂がすべて結晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7121に基づき測定される融点差が25℃以上150℃以下であり、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂のうち少なくとも一種類が非晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7206 B50法に基づき測定されるビカット軟化温度差が1℃以上120℃以下であり、
前記複合成形用基材の表面において、前記複合成形体マトリックス用繊維に由来する極細繊維の発現割合が20%を超える
複合成形体用基材を提供する。
[極細繊維の発現割合の測定方法]
(1)基材の表面を、電子顕微鏡で150~200倍に拡大して観察し、拡大した表面を撮影する。
(2)撮影した画像に存在する繊維のうち長さが200μm以上である複合成形体マトリックス用繊維と、複合成形体マトリックス用繊維に由来する繊維の本数を数える。そのうち、繊維長さ方向に150μm以上、繊維径が1/2よりも細く割繊した繊維を極細繊維とする。
(3)下記の式により、極細繊維の発現割合を求める。
極細繊維の発現割合(%)=(極細繊維の数/複合成形体マトリックス用繊維の数)×100
Further, in the present disclosure, a reinforcing fiber and a fiber for a composite molded body matrix in which two or more kinds of thermoplastic resins having different main components, the number of sections is 3 or more, and each section is exposed on the fiber surface are described. Including, a substrate for composite molding,
The fiber for the composite molded body matrix is an easily split fiber composite fiber, and is
When the two or more types of thermoplastic resins are all crystalline resins, the melting point difference measured based on JIS K 7121 in the combination of the two types of thermoplastic resins is 25 ° C. or higher and 150 ° C. or lower.
When at least one of the two or more types of thermoplastic resin is an amorphous resin, the Vicat softening temperature difference measured based on the JIS K 7206 B50 method in the combination of the two types of thermoplastic resin is 1 ° C. or more. Below 120 ° C,
Provided is a composite molded base material in which the expression ratio of ultrafine fibers derived from the composite molded matrix fibers on the surface of the composite molded base material exceeds 20%.
[Measuring method of expression rate of ultrafine fibers]
(1) The surface of the base material is observed with an electron microscope at a magnification of 150 to 200 times, and the enlarged surface is photographed.
(2) Among the fibers present in the photographed image, the number of fibers for the composite molded body matrix having a length of 200 μm or more and the number of fibers derived from the fibers for the composite molded body matrix are counted. Among them, fibers having a fiber length of 150 μm or more and a fiber diameter smaller than 1/2 are defined as ultrafine fibers.
(3) The expression ratio of ultrafine fibers is determined by the following formula.
Expression rate of ultrafine fibers (%) = (number of ultrafine fibers / number of fibers for composite molded matrix) × 100

さらに、本開示は、強化繊維と、二種類以上の主成分が異なる熱可塑性樹脂からなり、セクション数が3以上であり、各セクションが繊維表面に露出している複合成形体マトリックス用繊維とを含み、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂がすべて結晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7121に基づき測定される融点差が25℃以上150℃以下であり、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂のうち少なくとも一種類が非晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7206 B50法に基づき測定されるビカット軟化温度差が1℃以上120℃以下であり、
前記複合成形体マトリックス用繊維に由来する複合成形用基材表面の極細繊維の発現割合が20%を超える複合成形体用基材を準備すること、および
前記複合成形体用基材を加熱すること
を含み、
前記複合成形体用基材の加熱を、前記二種類以上の熱可塑性樹脂のうち、融点もしくはビカット軟化温度が最も低い樹脂が溶融し、且つ、
前記複合成形体マトリックス用繊維を構成する前記二種類以上の熱可塑性樹脂がすべて結晶性樹脂である場合、融点が最も高い熱可塑性樹脂成分の融点をTm℃としたときに、(Tm-30)℃以上(Tm+50)℃以下の温度とし、
前記複合成形体マトリックス用繊維を構成する前記二種類以上の熱可塑性樹脂の少なくとも一つが非晶性樹脂である場合、ビカット軟化温度が最も高い熱可塑性樹脂のビカット軟化温度をVST℃としたときに、(VST+20)℃以上(VST+150)℃以下の温度で実施し、
前記複合成形体用基材を加熱する際にさらに加圧することを含み、
前記加熱および前記加圧を、複合成形体の密度が真密度の90%以上となるように実施する、
複合成形体の製造方法を提供する。
[極細繊維の発現割合の測定方法]
(1)基材の表面を、電子顕微鏡で150~200倍に拡大して観察し、拡大した表面を撮影する。
(2)撮影した画像に存在する繊維のうち長さが200μm以上である複合成形体マトリックス用繊維と、複合成形体マトリックス用繊維に由来する繊維の本数を数える。そのうち、繊維長さ方向に150μm以上、繊維径が1/2よりも細く割繊した繊維を極細繊維とする。
(3)下記の式により、極細繊維の発現割合を求める。
極細繊維の発現割合(%)=(極細繊維の数/複合成形体マトリックス用繊維の数)×100
Further, in the present disclosure, a reinforcing fiber and a fiber for a composite molded body matrix, which is composed of two or more kinds of thermoplastic resins having different main components, has three or more sections, and each section is exposed on the fiber surface. Including,
When the two or more types of thermoplastic resins are all crystalline resins, the melting point difference measured based on JIS K 7121 in the combination of the two types of thermoplastic resins is 25 ° C. or higher and 150 ° C. or lower.
When at least one of the two or more types of thermoplastic resin is an amorphous resin, the Vicat softening temperature difference measured based on the JIS K 7206 B50 method in the combination of the two types of thermoplastic resin is 1 ° C. or more. Below 120 ° C,
Preparing a composite molded base material in which the expression ratio of ultrafine fibers on the surface of the composite molded base material derived from the composite molded body matrix fibers exceeds 20%, and heating the composite molded base material. Including
When the base material for a composite molded body is heated, the resin having the lowest melting point or Vicat softening temperature among the two or more types of thermoplastic resins is melted and
When the two or more types of thermoplastic resins constituting the composite molded fiber for the matrix are all crystalline resins, when the melting point of the thermoplastic resin component having the highest melting point is Tm ° C. (Tm-30). The temperature should be ℃ or higher (Tm + 50) ℃ or lower.
When at least one of the two or more types of thermoplastic resins constituting the composite molded body matrix fiber is an amorphous resin, when the Vicat softening temperature of the thermoplastic resin having the highest Vicat softening temperature is VST ° C. , Performed at a temperature of (VST + 20) ° C or higher (VST + 150) ° C or lower,
Including further pressurizing when heating the base material for a composite molded body,
The heating and the pressurization are carried out so that the density of the composite molded product is 90 % or more of the true density.
A method for manufacturing a composite molded body is provided.
[Measuring method of expression rate of ultrafine fibers]
(1) The surface of the base material is observed with an electron microscope at a magnification of 150 to 200 times, and the enlarged surface is photographed.
(2) Among the fibers present in the photographed image, the number of fibers for the composite molded body matrix having a length of 200 μm or more and the number of fibers derived from the fibers for the composite molded body matrix are counted. Among them, fibers having a fiber length of 150 μm or more and a fiber diameter smaller than 1/2 are defined as ultrafine fibers.
(3) The expression ratio of ultrafine fibers is determined by the following formula.
Expression rate of ultrafine fibers (%) = (number of ultrafine fibers / number of fibers for composite molded matrix) × 100

さらにまた、本開示は、二種類以上の主成分が異なる熱可塑性樹脂からなる、セクション数が3以上であり、複合繊維の各セクションがいずれも繊維表面に露出している易割繊性複合繊維であって、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂がすべて結晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7121に基づき測定される融点差が25℃以上150℃以下であり、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂のうち少なくとも一種類が非晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7206 B50法に基づき測定されるビカット軟化温度差が1℃以上120℃以下である、複合成形体マトリックス用繊維を提供する。
Furthermore, the present disclosure is an easily split fiber composite fiber having two or more types of thermoplastic resins having different main components, having three or more sections, and each section of the composite fiber is exposed on the fiber surface. And
When the two or more types of thermoplastic resins are all crystalline resins, the melting point difference measured based on JIS K 7121 in the combination of the two types of thermoplastic resins is 25 ° C. or higher and 150 ° C. or lower.
When at least one of the two or more types of thermoplastic resin is an amorphous resin, the Vicat softening temperature difference measured based on the JIS K 7206 B50 method in the combination of the two types of thermoplastic resin is 1 ° C. or more. A fiber for a composite molded body matrix having a temperature of 120 ° C. or lower is provided.

本開示の複合成形体は、そのマトリックスが融点差を有する二種類以上の主成分が異なる熱可塑性樹脂を含む複合繊維であって、当該複合繊維が少なくとも一部が二種類以上の熱可塑性樹脂成分が単繊維(極細繊維)に割繊した状態で、複合繊維及び/又は単繊維の溶融により形成され、かつ当該二種類以上の熱可塑性樹脂が所定のように海成分及び島成分を形成していることを特徴とする。この複合成形体は、機械的特性に優れており、様々な用途で使用するのに適している。 The composite molded body of the present disclosure is a composite fiber containing two or more types of thermoplastic resins whose matrix has a difference in melting point and different main components, and the composite fiber is at least a part of two or more types of thermoplastic resin components. Is formed by melting composite fibers and / or single fibers in a state of being split into single fibers (ultrafine fibers), and the two or more types of thermoplastic resins form sea components and island components as prescribed. It is characterized by being. This composite molded product has excellent mechanical properties and is suitable for use in various applications.

(a)~(h)はそれぞれ、本実施形態の複合成形体マトリックス用繊維の複合形態の一例を示す断面である。Each of (a) to (h) is a cross section showing an example of the composite form of the fiber for the composite molded body matrix of the present embodiment. 実施例1で得た複合成形体の断面を示す倍率600倍の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph with a magnification of 600 times which shows the cross section of the composite molded body obtained in Example 1. FIG. 実施例2で得た複合成形体の断面を示す倍率600倍の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph with a magnification of 600 times which shows the cross section of the composite molded body obtained in Example 2. FIG. 実施例3で得た複合成形体の断面を示す倍率600倍の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph with a magnification of 600 times which shows the cross section of the composite molded body obtained in Example 3. FIG. 実施例1~3で用いた複合成形体基材の表面を示す倍率150倍の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph with a magnification of 150 times which shows the surface of the composite molded body base material used in Examples 1 to 3. 実施例1~3で用いた複合成形体基材の断面を示す倍率500倍の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph with a magnification of 500 times which shows the cross section of the composite molded body base material used in Examples 1 to 3. 実施例1、比較例1、比較例4で得た複合成形体の衝撃エネルギーを求めるための曲げ荷重-曲げたわみ曲線を示すグラフである。6 is a graph showing a bending load-bending deflection curve for obtaining the impact energy of the composite molded product obtained in Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 4. 実施例2、比較例2、比較例5で得た複合成形体の衝撃エネルギーを求めるための曲げ荷重-曲げたわみ曲線を示すグラフである。It is a graph which shows the bending load-bending deflection curve for obtaining the impact energy of the composite molded body obtained in Example 2, Comparative Example 2, and Comparative Example 5. 実施例3、比較例3、比較例6で得た複合成形体の衝撃エネルギーを求めるための曲げ荷重-曲げたわみ曲線を示すグラフである。It is a graph which shows the bending load-bending deflection curve for obtaining the impact energy of the composite compact obtained in Example 3, Comparative Example 3, and Comparative Example 6.

(本実施形態に至った理由)
先に挙げた特許文献の多くにおいて、実施例では、融点差、もしくはガラス転移温度差を有する二種類以上の熱可塑性樹脂を用いて作製した芯鞘型複合繊維を強化繊維と混合して不織布等の繊維シートに加熱および加圧処理を施すことで、複合成形体を製造することを提案する。しかしながら、複合成形体、特に熱可塑性樹脂をマトリックスとする複合成形体については、機械的特性のさらなる向上が求められている。また、これらの特許文献に開示された技術は、マトリックスとなる熱可塑性樹脂それ自体の構成、強化繊維の構成、または繊維シート構成のいずれかを特徴とし、これらの特許文献は複合繊維の複合形態等が複合成形体に及ぼす影響を教示していない。
(Reason for reaching this embodiment)
In many of the patent documents mentioned above, in the examples, core-sheath type composite fibers prepared by using two or more kinds of thermoplastic resins having a melting point difference or a glass transition temperature difference are mixed with reinforcing fibers to form a non-woven fabric or the like. It is proposed to produce a composite molded body by subjecting the fiber sheet of the above to heat and pressure treatment. However, the composite molded product, particularly the composite molded product having a thermoplastic resin as a matrix, is required to have further improved mechanical properties. Further, the techniques disclosed in these patent documents are characterized by either the composition of the thermoplastic resin itself as a matrix, the composition of reinforcing fibers, or the composition of fiber sheets, and these patent documents are composite forms of composite fibers. Etc. do not teach the effect on the composite molded body.

本発明者らは、マトリックスを形成する複合繊維の複合形態が複合成形体の機械的特性に影響を及ぼす可能性を検討し、種々の樹脂の組み合わせについて種々の複合形態の複合繊維を作製して、複合成形体の機械的特性を評価した。その結果、融点差、もしくはビカット軟化温度差を有する二種類以上の熱可塑性樹脂からなり、セクション数が3以上であり、各セクションがいずれも繊維表面に露出している複合繊維を、セクション間の剥離が生じやすい樹脂を選択して易割繊性複合繊維として構成すると、当該複合繊維を用いて作製した複合成形体の機械的特性が向上することを見出した。
以下、本実施形態の複合成形体マトリックス用繊維、複合成形体用不織布および複合成形体を、これらの製造方法とともに説明する。
The present inventors have investigated the possibility that the composite form of the composite fiber forming the matrix may affect the mechanical properties of the composite molded body, and produced composite fibers of various composite forms for various combinations of resins. , The mechanical properties of the composite molded body were evaluated. As a result, composite fibers having two or more types of thermoplastic resins having a melting point difference or a Vicat softening temperature difference, having three or more sections, and having each section exposed on the fiber surface are formed between the sections. It has been found that when a resin that easily causes peeling is selected and configured as an easily split fiber composite fiber, the mechanical properties of the composite molded body produced by using the composite fiber are improved.
Hereinafter, the fibers for the composite molded body matrix, the nonwoven fabric for the composite molded body, and the composite molded body of the present embodiment will be described together with these manufacturing methods.

(実施形態1:複合成形体マトリックス用繊維およびその製造方法)
[複合成形体マトリックス用繊維の構成]
本実施形態の複合成形体マトリックス用繊維(以下、「マトリックス用繊維」)は、融点差を有する二種類以上の主成分の異なる熱可塑性樹脂からなる、セクション数が3以上の複合繊維であって、複合繊維の各セクションがいずれも繊維表面に露出している複合形態を有するものであり、易割繊性を有する(以下、「易割繊性複合繊維」ともいう)。この複合形態の例を図1に示す。図示した形態はいずれも、各セクションが二種類の熱可塑性樹脂のいずれか一方(AまたはB)で構成されており、かつ隣り合うセクションが互いに異なる熱可塑性樹脂で構成されている。図示した形態においては、隣り合うセクションが互いに異なる熱可塑性樹脂で構成されているか、あるいは中央から放射状に延びる複数の線条部や花弁部等を有するセクションと当該線条部間または花弁部間を埋めるセクションとから成る。
(Embodiment 1: Fiber for Composite Molded Matrix and Method for Manufacturing thereof)
[Structure of fiber for composite molded matrix]
The composite molded body matrix fiber of the present embodiment (hereinafter, “matrix fiber”) is a composite fiber having three or more sections and made of two or more kinds of thermoplastic resins having different melting points and different main components. Each section of the composite fiber has a composite morphology exposed on the fiber surface and has easy split fiber property (hereinafter, also referred to as "easy split fiber composite fiber"). An example of this composite form is shown in FIG. In each of the illustrated forms, each section is composed of one of the two types of thermoplastic resin (A or B), and the adjacent sections are composed of different thermoplastic resins. In the illustrated form, adjacent sections are made of different thermoplastic resins, or a section having a plurality of streaks, petals, etc. extending radially from the center and the streaks or petals are separated from each other. It consists of a section to fill.

図1(a)~(h)はいずれも繊維の長さ方向に垂直な断面を示す。図1(a)および(g)に示す複合形態は、楔形のセクションが菊花状に配置されたものであり、図1(h)は、図1(a)および(g)に示す複合形態において中央部が空洞となっているものである。図1(b)に示す複合形態は、縞状にセクションが配置されたものである。図1(c)および(d)に示す複合形態は、一つのセクションが中心から放射状に複数本の棒状部が延び、棒状部と棒状部との間に別のセクションが配置されたものである。図1(e)および(f)に示す複合形態は、図1(c)の変形例ともいえ、放射状に延びる複数の部分を有するセクションと、当該部分の間に別のセクションが配置されたものである。 1 (a) to 1 (h) show cross sections perpendicular to the length direction of the fiber. The composite morphology shown in FIGS. 1 (a) and 1 (g) has wedge-shaped sections arranged in a chrysanthemum shape, and FIG. 1 (h) shows the composite morphology shown in FIGS. 1 (a) and 1 (g). The central part is hollow. The composite form shown in FIG. 1 (b) has sections arranged in a striped pattern. In the composite form shown in FIGS. 1 (c) and 1 (d), one section has a plurality of rod-shaped portions radially extending from the center, and another section is arranged between the rod-shaped portions. .. The composite form shown in FIGS. 1 (e) and 1 (f) can be said to be a modification of FIG. 1 (c), in which a section having a plurality of radially extending portions and another section are arranged between the portions. Is.

かかる複合形態の複合繊維は、一つまたは複数のセクションからなる極細繊維を与え得るものとして、例えば人工皮革およびワイパーにおいて使用されている。極細繊維を生じやすいように構成することで、複合成形体の機械特性を向上させ得る。かかる複合形態の複合繊維を割繊させると、(1)~(3)のいずれかの分散形態をとる:(1)極細の単繊維となって分散する、(2)極細の単繊維が束状になって分散する、(3)部分的な割繊が生じて分散する、(1)~(3)のうち少なくとも一つの形態をとることで、マトリックスを熱成形により形成したときに、本実施形態に特有の海島構造を有するマトリックスが形成された複合成形体を得ることができる。上記の形態がいくつか混在している、あるいは(1)~(3)の少なくとも一つの形態と(4)割繊せずに分散する形態が混在していると、融点またはビカット軟化温度の低い樹脂によって形成される島成分は、形状や大きさ(最大差し渡し長さ)がランダムになり、且つ島成分が多数形成される傾向にあるため、好ましい。 Composite fibers in such a composite form are used, for example, in artificial leather and wipers, as they may provide ultrafine fibers consisting of one or more sections. The mechanical properties of the composite molded product can be improved by configuring the composite molded product so as to easily generate ultrafine fibers. When the composite fiber having such a composite form is split, it takes the dispersion form of any one of (1) to (3): (1) becomes an ultrafine single fiber and is dispersed, and (2) the ultrafine single fiber is bundled. When the matrix is formed by thermal molding by taking at least one form of (1) to (3), which is dispersed in the form of (3) partially split fibers are generated and dispersed, the book It is possible to obtain a composite molded body in which a matrix having a sea-island structure peculiar to the embodiment is formed. When some of the above forms are mixed, or when at least one form of (1) to (3) and (4) a form dispersed without splitting are mixed, the melting point or the Vicat softening temperature is low. The island component formed by the resin is preferable because the shape and size (maximum transfer length) are random and a large number of island components tend to be formed.

易割繊性複合繊維としてのマトリックス用繊維は、マトリックス用繊維を構成する融点差を有する二種類以上の樹脂を、互いに相溶性を有しない又は相溶性が低い熱可塑性樹脂とすることによって得ることができる。相溶性を有しない熱可塑性樹脂の組み合わせは、主成分が異なる樹脂の組み合わせ、すなわち主成分が同一の樹脂ではない組み合わせであることが好ましい。ここで、樹脂の「主成分」とは、樹脂を構成するモノマー総数が50%を超えるものをいう。したがって、主成分の異なる樹脂の組み合わせは、例えば、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ポリアミド系等の系から選択された、互いに異なる系から選択された二種以上の樹脂の組み合わせであってよく、各系の樹脂が例えば図1に示すA成分およびB成分を構成するようにしてよい。同じ系からそれぞれ樹脂を選択する場合であっても、繊維の製造条件を調整することで易割繊性が得られることがある。同じ系からそれぞれ樹脂を選択する場合には、いずれか一つまたは複数の樹脂に分割促進剤を添加することで、相溶性を有しない樹脂の組み合わせとすることができる。また、異なる系であっても、分割促進剤を添加してもよい。分割促進剤として、例えば、シリコーン系化合物、不飽和カルボン酸系化合物、(メタ)アクリル酸系化合物などを添加してもよい。以下、樹脂の組み合わせについて詳述する。 The matrix fiber as an easily split fiber composite fiber can be obtained by using two or more kinds of resins having a melting point difference constituting the matrix fiber as a thermoplastic resin having no compatibility with each other or having a low compatibility with each other. Can be done. The combination of thermoplastic resins having no compatibility is preferably a combination of resins having different main components, that is, a combination in which the main components are not the same resin. Here, the "main component" of the resin means that the total number of monomers constituting the resin exceeds 50%. Therefore, the combination of resins having different main components may be, for example, a combination of two or more kinds of resins selected from different systems selected from systems such as polyolefin-based, polyester-based, and polyamide-based, and each system may be used. Resin may constitute, for example, the A component and the B component shown in FIG. Even when each resin is selected from the same system, easy split fiber may be obtained by adjusting the fiber production conditions. When each resin is selected from the same system, a division accelerator can be added to any one or a plurality of resins to form a combination of resins having no compatibility. Further, even if the system is different, a division accelerator may be added. As the division accelerator, for example, a silicone-based compound, an unsaturated carboxylic acid-based compound, a (meth) acrylic acid-based compound, or the like may be added. Hereinafter, the combination of resins will be described in detail.

マトリックス用繊維を構成する樹脂は、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、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネートおよびその共重合体等のポリエステル系樹脂;ポリプロピレン、ポリエチレン(高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン等を含む)、ポリブテン-1、プロピレンを主たる成分とするプロピレン共重合体(プロピレン-エチレン共重合体、プロピレン-ブテン-1-エチレン共重合体を含む)、エチレン-アクリル酸共重合体、およびエチレン-酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン系樹脂;ナイロン6、ナイロン12およびナイロン66等のポリアミド系樹脂;アクリル系樹脂;ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリスチレン、環状ポリオレフィン等のエンジニアリングプラスチック、並びにそれらのエラストマー等を例示できる。マトリックス用繊維は、これらから選択した融点差またはビカット軟化温度差を有する二種以上の熱可塑性樹脂を用いて構成される。 The resins constituting the matrix fibers are polyethylene resins such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polylactic acid, polybutylene succinate and their copolymers; polypropylene and polyethylene (high density polyethylene). , Low-density polyethylene, linear low-density polyethylene, etc.), polybutene-1, propylene copolymer containing propylene as a main component (including propylene-ethylene copolymer, propylene-butene-1-ethylene copolymer) ), Polyethylene-acrylic acid copolymers, and polyolefin resins such as ethylene-vinyl acetate copolymers; polyamide resins such as nylon 6, nylon 12 and nylon 66; acrylic resins; polycarbonate, polyacetal, polystyrene, cyclic polyolefins. Examples of engineering plastics such as, and their copolymers and the like can be exemplified. The matrix fiber is composed of two or more thermoplastic resins having a melting point difference or a Vicat softening temperature difference selected from these.

樹脂の融点差は、マトリックス用繊維を構成する樹脂がすべて結晶性樹脂である場合に、樹脂の選択の指標の一つとして用いられる。二種以上の結晶性樹脂で構成される繊維において、任意に選択される二つの樹脂の組み合わせのいずれにおいても、樹脂間の繊維融点差は25℃以上であってよく、特に30℃以上、より特には40℃以上であってよい。また、繊維融点差の上限は例えば150℃であってよく、特に120℃、より特には100℃であってよい。 The difference in melting point of the resin is used as one of the indexes for selecting the resin when all the resins constituting the matrix fibers are crystalline resins. In the fiber composed of two or more kinds of crystalline resins, the difference in melting point of the fibers between the resins may be 25 ° C. or higher, particularly 30 ° C. or higher, in any combination of the two resins arbitrarily selected. In particular, the temperature may be 40 ° C. or higher. Further, the upper limit of the fiber melting point difference may be, for example, 150 ° C., particularly 120 ° C., and more particularly 100 ° C.

マトリックス用繊維を構成する樹脂の少なくとも一つが非晶性樹脂である場合には、ビカット軟化温度差を、結晶性樹脂の融点に代えて用いる。二つの樹脂の組み合わせ(例えば、三種類の樹脂A、B、Cからなる場合には、A-Bの組み合わせ、A-Cの組み合わせ、およびB-Cの組み合わせすべて)において、ビカット軟化温度差は1℃以上であってよく、好ましくは10℃、特に30℃以上、より特には50℃以上であってよい。また、ビカット軟化温度差の上限は例えば120℃であってよく、特に100℃、より特には80℃であってよい。 When at least one of the resins constituting the matrix fiber is an amorphous resin, the Vicat softening temperature difference is used instead of the melting point of the crystalline resin. In the combination of two resins (for example, in the case of three kinds of resins A, B, C, the combination of AB, the combination of AC, and the combination of BC), the bicut softening temperature difference is It may be 1 ° C. or higher, preferably 10 ° C. or higher, particularly 30 ° C. or higher, and more particularly 50 ° C. or higher. Further, the upper limit of the Vicat softening temperature difference may be, for example, 120 ° C., particularly 100 ° C., and more particularly 80 ° C.

繊維融点の測定方法およびビカット軟化温度の測定方法は以下のとおりである。
[繊維融点の測定方法]
樹脂を繊維化し、示差走査熱量分析法(DSC)を行う、各成分の融点は示差走査熱量計(セイコーインスツルメンツ(株)製)を使用し、繊維の量(サンプル量)を3.0mgとして、10℃/minの昇温スピードで常温から300℃まで昇温して繊維を融解させ、得られた融解熱量曲線から求めた。
[ビカット軟化温度の測定方法]
JIS K 7206 B50法に記載の方法で測定する。試験片は樹脂単体からなり、サイズは、長さ10mm、幅10mmとする。
The method for measuring the melting point of the fiber and the method for measuring the Vicat softening temperature are as follows.
[Measuring method of fiber melting point]
The resin is fiberized and differential scanning calorimetry (DSC) is performed. The melting point of each component is a differential scanning calorimeter (manufactured by Seiko Instruments Co., Ltd.), and the amount of fiber (sample amount) is 3.0 mg. The fiber was melted by raising the temperature from normal temperature to 300 ° C. at a heating speed of 10 ° C./min, and the fiber was obtained from the obtained heat of melting curve.
[Measurement method of Vicat softening temperature]
Measure by the method described in JIS K 7206 B50 method. The test piece is made of a single resin and has a length of 10 mm and a width of 10 mm.

同族系の樹脂群から選択される樹脂の組み合わせとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート/ポリエステル共重合体、ポリプロピレン/ポリエチレン(高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンおよび直鎖状低密度ポリエチレンから選択される一以上のポリエチレン)、ポリプロピレン/ポリブテン-1、ナイロン6/ナイロン66、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、ポリエチレンテレフタレート/ポリトリメチレンテレフタレート、ハイインパクトポリスチレン/シンジオタクチックポリスチレン等(いずれも高融点樹脂/低融点樹脂の組み合わせ)である。 The combination of resins selected from the homologous resin group includes, for example, one or more selected from polyethylene terephthalate / polyester copolymer, polypropylene / polyethylene (high density polyethylene, low density polyethylene and linear low density polyethylene). Polyethylene), polypropylene / polybutene-1, nylon 6 / nylon 66, polyethylene terephthalate / polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate / polytrimethylene terephthalate, high impact polystyrene / syndiotactic polystyrene, etc. Combination).

同族系の樹脂は化学的構造が類似していることから互いに対する相溶性が比較的大きいため、そのままでは目的とする割繊率の大きい複合繊維を与え得ない場合がある。そのため、本実施形態において、同族系の樹脂の組み合わせを用いる場合には、例えば、いずれか一方の樹脂に分割促進剤を添加してよい。分割促進剤の種類は先に説明したとおりである。同族系の樹脂を用いると、使用済みの複合成形体のリサイクルを有利に実施できる。同族系の樹脂の組み合わせは、複合成形体の特性に類似の影響を及ぼすので、ある特定の物性が特に重視される場合には好都合に用いられる。 Since the homologous resins have similar chemical structures, they have relatively high compatibility with each other, and therefore, it may not be possible to provide the desired composite fiber having a large split fiber ratio as it is. Therefore, in the present embodiment, when a combination of resins of the same family is used, for example, a division accelerator may be added to either of the resins. The types of the split accelerator are as described above. When a similar resin is used, it is possible to advantageously recycle the used composite molded product. Combinations of homologous resins have a similar effect on the properties of the composite molded body and are therefore conveniently used when certain physical properties are of particular importance.

異なる系の樹脂群から選択される樹脂の組み合わせとしては、例えば、ポリアミド/ポリオレフィンが挙げられる。この組み合わせにおいて、ポリアミド樹脂は、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド610、ポリアミド612、ポリアミド614、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド6T、ポリアミド6I、ポリアミド9T、ポリアミドM5T、ポリアミド1010、ポリアミド1012、ポリアミド10T、ポリアミドMXD6、ポリアミド6T/66、ポリアミド6T/6I、ポリアミド6T/6I/66、およびポリアミド6T/2M-5Tから選択してよく、オレフィン系樹脂は、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリメチルペンテン、エチレン-プロピレン共重合体、プロピレン-エチレン-1-ブテン三元共重合体等およびそれらの変性物から選択してよい。異なる系の樹脂群から選択される樹脂の組み合わせは、ポリスチレン系樹脂/ポリエステル系樹脂であってよく、この場合、ポリスチレンは、ホモポリスチレン(GPPS)、ハイインパクトポリスチレン(HIPS)、アイソタクチックポリスチレン(IPS)、およびアタクチックポリスチレン(APS)、アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン(ABS)等から選択してよく、ポリエステル系樹脂は、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメ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、およびポリブチレンナフタレート等から選択してよい。ポリスチレン/ポリカーボネートの場合は、例えばポリスチレンにはGPPS、HIPS、IPS、APS、ABS等から選択してよい。 Examples of resin combinations selected from different resin groups include polyamide / polyolefin. In this combination, the polyamide resin is Polyamide 6, Polyamide 66, Polyamide 610, Polyamide 612, Polyamide 614, Polyamide 11, Polyamide 12, Polyamide 6T, Polyamide 6I, Polyamide 9T, Polyamide M5T, Polyamide 1010, Polyamide 1012, Polyamide 10T, Polyamide MXD6, Polyamide 6T / 66, Polyamide 6T / 6I, Polyamide 6T / 6I / 66, and Polyamide 6T / 2M-5T may be selected, and the olefin resin is polypropylene, high density polyethylene, low density polyethylene, straight chain. The state may be selected from low-density polyethylene, polymethylpentene, ethylene-propylene copolymer, propylene-ethylene-1-butene ternary copolymer and the like, and modified products thereof. The combination of resins selected from the different resin groups may be polystyrene resin / polyester resin, in which case the polystyrene may be homopolystyrene (GPPS), high impact polystyrene (HIPS), isotactic polystyrene ( IPS) and may be selected from atactic polystyrene (APS), acrylic nitrile butadiene styrene (ABS) and the like, and the polyester resin is polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, and poly. It may be selected from butylene naphthalate and the like. In the case of polystyrene / polycarbonate, for example, polystyrene may be selected from GPPS, HIPS, IPS, APS, ABS and the like.

より具体的には、異なる系の樹脂の組み合わせは、ナイロン6/ポリプロピレン、ナイロン66/ポリプロピレン、ナイロン6/ポリエチレンテレフタレート、ナイロン6/ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート/ポリアセタール、シンジオタクチックポリスチレン/ポリアセタール等(いずれも高融点樹脂/低融点樹脂の組み合わせ)である。異なる系の樹脂群から選択される樹脂の組み合わせにおいては、樹脂同士が互いに相溶性を有しないため、分割促進剤等を用いずとも、上記の複合形態で紡糸された繊維の割繊率を大きくしやすいが、分割促進剤を添加すると、より安定した割繊率が得られる。異なる系の樹脂群から樹脂を選択することで、得られる複合成形体において樹脂の系の違いに応じた特性を得ることができ、複合成形体を種々の特性を発揮させるものとすることができる。必要に応じて、異なる系の樹脂を選択する場合でも、一または複数の樹脂に分散促進剤等を用いてよい。 More specifically, the combinations of different resins include nylon 6 / polypropylene, nylon 66 / polypropylene, nylon 6 / polyethylene terephthalate, nylon 6 / polyacetal, polyethylene terephthalate / polyacetal, syndiotactic polystyrene / polyacetal, etc. (all). A combination of high melting point resin / low melting point resin). In the combination of resins selected from different resin groups, the resins do not have compatibility with each other, so that the fiber splitting ratio of the fibers spun in the above composite form is increased without using a splitting accelerator or the like. Although it is easy to do, a more stable split fiber ratio can be obtained by adding a splitting accelerator. By selecting a resin from a group of resins having different systems, it is possible to obtain characteristics according to the difference in the resin system in the obtained composite molded body, and it is possible to make the composite molded body exhibit various characteristics. .. If necessary, a dispersion accelerator or the like may be used for one or more resins even when different resins are selected.

上記の組み合わせのうち、ナイロン6/ポリプロピレンの組み合わせは、繊維の紡糸性の点から好ましい。また、マトリックス形成時には、ポリプロピレンが先に溶融して流動し、その後ナイロン6が溶融することで、強化繊維が特に炭素繊維である場合には、熱可塑性樹脂が強化繊維間の空隙全体にいきわたりやすくなると考えられる。その結果、より高密度で機械的特性の向上した複合成形体が得られると考えられる。 Of the above combinations, the nylon 6 / polypropylene combination is preferable from the viewpoint of fiber spinnability. Further, at the time of matrix formation, polypropylene melts and flows first, and then nylon 6 melts, so that the thermoplastic resin easily spreads over the entire voids between the reinforcing fibers, especially when the reinforcing fibers are carbon fibers. It is considered to be. As a result, it is considered that a composite molded product having higher density and improved mechanical properties can be obtained.

熱可塑性樹脂の選択に際しては、加熱下での流動性も考慮され得る。熱可塑性樹脂の流動性に差がある場合、複合成形体を製造する際の加熱および加圧処理の間、流動性の高い樹脂が先に流動し、それから流動性の低い樹脂が流動すると考えられる。二種類以上の樹脂の流動のタイミングをずらすことで、強化繊維間の空隙をより充填できる(即ち、複合成形体の密度をより高くし得る)ので、必要に応じて流動性に差のある樹脂を選択してマトリックス用繊維を構成してよい。 When selecting a thermoplastic resin, fluidity under heating can also be taken into consideration. If there is a difference in the fluidity of the thermoplastic resin, it is considered that the highly fluid resin flows first and then the less fluid resin flows during the heating and pressurizing treatments in the production of the composite molded body. .. By shifting the flow timings of two or more types of resins, the voids between the reinforcing fibers can be further filled (that is, the density of the composite molded body can be increased), so that the resins having different fluidities as necessary can be obtained. May be selected to form the matrix fibers.

マトリックス用繊維を二種類の熱可塑性樹脂で構成する場合、高融点樹脂と低融点樹脂の複合比(体積比、高融点/低融点)は、例えば20/80~50/50であってよく、特に25/75~45/55、より特には28/72~40/60であってよい。複合比がこの範囲内にあると、上記複合形態のマトリックス用繊維を良好に紡糸することができる。また、特に、高融点/低融点の組み合わせがナイロン6/ポリプロピレンである場合には、マトリックス用繊維および複合成形体の軽量化および費用の観点から、上記範囲内の複合比が好ましく選択される。なお、ナイロン6の割合が増えると、ナイロンの吸湿性に起因してマトリックス用繊維および複合成形体の物性が低下することがあるため、その点においても上記範囲の複合比が好ましく選択される。 When the matrix fiber is composed of two types of thermoplastic resins, the composite ratio (volume ratio, high melting point / low melting point) of the high melting point resin and the low melting point resin may be, for example, 20/80 to 50/50. In particular, it may be 25/75 to 45/55, and more particularly 28/72 to 40/60. When the composite ratio is within this range, the matrix fibers in the composite form can be satisfactorily spun. Further, in particular, when the combination of high melting point / low melting point is nylon 6 / polypropylene, the composite ratio within the above range is preferably selected from the viewpoint of weight reduction and cost of the matrix fiber and the composite molded body. If the proportion of nylon 6 increases, the physical properties of the matrix fibers and the composite molded body may deteriorate due to the hygroscopicity of nylon, and in that respect as well, the composite ratio in the above range is preferably selected.

マトリックス用繊維におけるセクションの数は3以上であり、例えば、4以上32以下であってよく、特に6以上24以下であってよく、より特には8以上20以下であってよい。セクションの数が、上記範囲内であると、複合成形体にする際に、発現する極細繊維がより細く、繊維本数も多くなり、また、より割繊しやすい傾向となるため、島成分が多数形成されるようになる。 The number of sections in the matrix fiber may be 3 or more, for example, 4 or more and 32 or less, particularly 6 or more and 24 or less, and more particularly 8 or more and 20 or less. When the number of sections is within the above range, the ultrafine fibers that are expressed are finer, the number of fibers is larger, and the fibers tend to be easier to split when the composite molded body is formed, so that there are many island components. Will be formed.

マトリックス用繊維の繊度は、例えば、0.5dtex~7.8dtexであってよく、特に0.5dtex~4.8dtex、より特には1.1dtex~2.0dtexであってよい。マトリックス用繊維の繊度が上述の範囲内にあると、強化繊維とともに複合成形体用不織布を製造することが容易となる傾向にある。また、マトリックス用繊維の繊度が小さすぎると、紡糸性が悪く、生産性が低下し、マトリックス用繊維の繊度が大きすぎると、複合成形体において空隙が発生することがある。 The fineness of the matrix fiber may be, for example, 0.5 dtex to 7.8 dtex, particularly 0.5 dtex to 4.8 dtex, and more particularly 1.1 dtex to 2.0 dtex. When the fineness of the matrix fibers is within the above range, it tends to be easy to produce a non-woven fabric for a composite molded body together with the reinforcing fibers. Further, if the fineness of the matrix fiber is too small, the spinnability is poor and the productivity is lowered, and if the fineness of the matrix fiber is too large, voids may be generated in the composite molded body.

マトリックス用繊維は、各セクションが分離して一本の繊維になったと仮定したときに、各セクションが、繊度0.6dtex以下、好ましくは繊度0.5dtex以下の繊維となり得るような繊度を有していてよい。各セクションが一本の繊維になったと仮定したときに、各セクションにより構成され得る繊維の繊度の下限は、例えば、0.01dtex、特に0.006dtexである。一つのセクションが上記範囲内の繊度の繊維を与えるものであると、
したがって、マトリックス用繊維の繊度は、セクションの数をも考慮して適宜選択してよい。
The matrix fiber has a fineness such that each section can be a fiber having a fineness of 0.6 dtex or less, preferably a fineness of 0.5 dtex or less, assuming that each section is separated into one fiber. You may be. Assuming that each section becomes a single fiber, the lower limit of the fineness of the fiber that can be composed of each section is, for example, 0.01dtex, in particular 0.006dtex. If one section gives a fiber with a fineness within the above range,
Therefore, the fineness of the matrix fiber may be appropriately selected in consideration of the number of sections.

マトリックス用繊維は、連続繊維でも不連続繊維であってもよく、これを用いて作製する基材の形態によって適宜選択するとよい。例えば、カードウェブを作製して不織布を作製する場合、マトリックス用繊維は不連続繊維が好ましく、その繊維長は、好ましくは20mm以上100mm以下、より好ましくは26mm以上75mm以下、特に好ましくは30mm以上65以下である。湿式抄紙ウェブを作製して不織布を作製する場合、マトリックス用繊維は不連続繊維が好ましく、その繊維長は、好ましくは2mm以上20mm以下、より好ましくは2mm以上15mm以下、特に好ましくは3mm以上10mm以下である。エアレイドウェブを作製して不織布を作製する場合、マトリックス用繊維は不連続繊維が好ましく、その繊維長は、好ましくは2mm以上100mm以下、より好ましくは5mm以上90mm以下、特に好ましくは5mm以上85mm以下、最も好ましくは8mm以上80mm以下である。空気搬送によりシート化する場合は、好ましくは3mm以上25mm以下、より好ましくは5mm以上20mm以下である。 The matrix fiber may be a continuous fiber or a discontinuous fiber, and may be appropriately selected depending on the form of the base material produced by using the continuous fiber. For example, when a card web is produced to produce a nonwoven fabric, the matrix fiber is preferably a discontinuous fiber, and the fiber length thereof is preferably 20 mm or more and 100 mm or less, more preferably 26 mm or more and 75 mm or less, and particularly preferably 30 mm or more and 65. It is as follows. When a wet papermaking web is produced to produce a nonwoven fabric, the matrix fibers are preferably discontinuous fibers, and the fiber length thereof is preferably 2 mm or more and 20 mm or less, more preferably 2 mm or more and 15 mm or less, and particularly preferably 3 mm or more and 10 mm or less. Is. When a non-woven fabric is produced by producing an air-laid web, the matrix fibers are preferably discontinuous fibers, and the fiber length thereof is preferably 2 mm or more and 100 mm or less, more preferably 5 mm or more and 90 mm or less, and particularly preferably 5 mm or more and 85 mm or less. Most preferably, it is 8 mm or more and 80 mm or less. When the sheet is formed by air transportation, it is preferably 3 mm or more and 25 mm or less, and more preferably 5 mm or more and 20 mm or less.

[複合成形体マトリックス用繊維の製造方法]
マトリックス用繊維は、複合形態に応じて、適切な複合紡糸ノズルを用いて、常套の溶融紡糸機を用いて、複合紡糸する方法で製造してよい。紡糸温度(ノズル温度)は、使用する樹脂に応じて選択される。
[Manufacturing method of fiber for composite molded matrix]
The matrix fiber may be produced by a method of composite spinning using a conventional melt spinning machine using an appropriate composite spinning nozzle depending on the composite form. The spinning temperature (nozzle temperature) is selected according to the resin used.

具体的には、溶融紡糸機に所定の繊維断面を得る複合ノズルを装着し、例えば図1(a)ないし(c)に示すような繊維断面を有するように、紡糸温度200℃以上360℃以下で、複数の樹脂を押し出して溶融紡糸し、紡糸フィラメント(未延伸繊維束)を得ることができる。 Specifically, a compound nozzle for obtaining a predetermined fiber cross section is attached to a melt spinning machine, and the spinning temperature is 200 ° C. or higher and 360 ° C. or lower so as to have a fiber cross section as shown in FIGS. 1 (a) to 1 (c), for example. Then, a plurality of resins can be extruded and melt-spun to obtain a spun filament (undrawn fiber bundle).

紡糸フィラメント(未延伸繊維束)の繊度は、1dtex以上30dtex以下の範囲内であってよい。紡糸フィラメントの繊度が1dtex以上30dtex以下の場合、紡糸がより容易となる。
紡糸フィラメントの繊度は、2.0dtex以上15dtex以下であることが好ましく、2.5dtex以上12dtex以下であることがより好ましく、3dtex以上10dtex以下であることがさらに好ましく、4.0dtex以上8.0dtex以下であることが特に好ましい。これらの紡糸フィラメントの繊度範囲は、基材として不織布を作製する際のカード通過性および不織布とする際の割繊性をより向上させるうえで好ましい。
The fineness of the spun filament (undrawn fiber bundle) may be in the range of 1 dtex or more and 30 dtex or less. When the fineness of the spun filament is 1 dtex or more and 30 dtex or less, spinning becomes easier.
The fineness of the spun filament is preferably 2.0 dtex or more and 15 dtex or less, more preferably 2.5 dtex or more and 12 dtex or less, further preferably 3 dtex or more and 10 dtex or less, 4.0 dtex or more and 8.0 dtex or less. Is particularly preferable. The fineness range of these spun filaments is preferable in order to further improve the card-passability when producing a nonwoven fabric as a base material and the splitting property when forming a nonwoven fabric.

次いで、紡糸フィラメントを公知の延伸処理機を用いて延伸処理して、延伸フィラメントを得る。延伸処理は、用いる樹脂の種類に応じて、湿式延伸または乾式延伸で実施してよい。 Next, the spun filament is drawn by using a known drawing treatment machine to obtain a drawn filament. The stretching treatment may be carried out by wet stretching or dry stretching depending on the type of resin used.

前記延伸倍率は、最大延伸倍率との比率が前記範囲を満たし、かつ1.1倍以上8倍未満の延伸倍率とすることが好ましい。前記延伸倍率にて延伸工程を行うことで、未延伸の繊維を十分に延伸することができ、得られるマトリックス用繊維が不織布を構成する繊維として十分な単繊維強度を有するようになるだけでなく、結晶配向性が進むことによる繊維融点の影響を抑えることができる。延伸倍率は1.1倍以上8倍以下であることが好ましく、1.5倍以上6倍未満であることがより好ましく、2倍以上5.5倍以下であることが特に好ましい。 It is preferable that the draw ratio with the maximum draw ratio satisfies the above range and the draw ratio is 1.1 times or more and less than 8 times. By performing the stretching step at the stretching ratio, the unstretched fibers can be sufficiently stretched, and the obtained matrix fibers not only have sufficient single fiber strength as the fibers constituting the nonwoven fabric. , The influence of the fiber melting point due to the progress of crystal orientation can be suppressed. The draw ratio is preferably 1.1 times or more and 8 times or less, more preferably 1.5 times or more and less than 6 times, and particularly preferably 2 times or more and 5.5 times or less.

得られた延伸フィラメントに、必要に応じて所定量の繊維処理剤が付着させられ、さらに必要に応じてクリンパー(捲縮付与装置)で機械捲縮が与えられる。繊維処理剤は、例えば、不織布製造中に発生する静電気の発生を抑え、カード通過性を向上させるために付着させられ、あるいは湿式不織布を製造する際に、繊維を水等に分散させることを容易にするために付着させられる。 A predetermined amount of the fiber treatment agent is attached to the obtained drawn filament as needed, and mechanical crimping is given by a crimper (crimping device) as needed. The fiber treatment agent is attached, for example, to suppress the generation of static electricity generated during the production of the non-woven fabric and improve the card permeability, or it is easy to disperse the fibers in water or the like when the wet non-woven fabric is produced. Attached to make it.

繊維処理剤付与後の(又は繊維処理剤が付与されていないがウェットな状態にある)フィラメントに80℃以上110℃以下の範囲内にある温度で、数秒~約30分間、乾燥処理を施し、繊維を乾燥させる。乾燥処理は場合により省略してよい。その後、フィラメントは、所望の繊維長となるように切断される。 The filament after the fiber treatment agent is applied (or the filament is not applied with the fiber treatment agent but is in a wet state) is dried at a temperature within the range of 80 ° C. or higher and 110 ° C. or lower for several seconds to about 30 minutes. Dry the fibers. The drying process may be omitted in some cases. The filament is then cut to the desired fiber length.

(実施形態2:複合成形体用基材およびその製造方法)
次に実施形態2として、実施形態1のマトリックス用繊維を用いた複合成形体用基材およびその製造方法を説明する。
(Embodiment 2: Substrate for composite molded body and method for manufacturing the same)
Next, as the second embodiment, a base material for a composite molded body using the matrix fibers of the first embodiment and a method for producing the same will be described.

本実施形態の基材は、強化繊維と実施形態1のマトリックス用繊維を含み、基材において強化繊維及びマトリックス用繊維はそれぞれ、連続繊維または不連続繊維の形態で存在する。基材は、例えば、シート状物、板状物、複合糸、または所定の形状に成形された三次元的な構造体として提供される。シート状物は、例えば、抄紙、織物、編物、網状物、ネット、マットもしくは不織布、またはそれらの組み合わせであってよい。また、前記シート状物は積層体の形態であってよく、その場合、積層するシートの形態は同じであってよく、互いに異なっていてよい。 The base material of the present embodiment includes the reinforcing fiber and the matrix fiber of the first embodiment, and the reinforcing fiber and the matrix fiber exist in the base material in the form of continuous fiber or discontinuous fiber, respectively. The substrate is provided, for example, as a sheet-like material, a plate-like material, a composite yarn, or a three-dimensional structure formed into a predetermined shape. The sheet-like material may be, for example, papermaking, woven fabric, knitted material, net-like material, net, mat or non-woven fabric, or a combination thereof. Further, the sheet-like material may be in the form of a laminated body, and in that case, the forms of the sheets to be laminated may be the same and may be different from each other.

[複合成形体用不織布]
本実施形態の基材は、複合成形体用不織布(以下、単に「不織布」ということがある)であってよく、その場合、基材は強化繊維と実施形態1のマトリックス用繊維とを含む。
強化繊維は、複合成形体の強化繊維として一般に用いられているものであれば特に限定されず、例えば、ガラス繊維、アラミド繊維、または炭素繊維等、高い強度を有する繊維であってよい。繊維自体の強度が高いと、複合成形体の強度を高くすることができるので、強度が重視される用途で用いる複合成形体において好ましく用いられる。特に炭素繊維は軽く、ガラス繊維やアラミド繊維と比べて比強度および比弾性率が優れるため、軽量であることが望まれる複合成形体の強化繊維として用いるのに適している。
[Nonwoven fabric for composite molding]
The base material of the present embodiment may be a non-woven fabric for a composite molded body (hereinafter, may be simply referred to as “nonwoven fabric”), and in that case, the base material includes a reinforcing fiber and a matrix fiber of the first embodiment.
The reinforcing fiber is not particularly limited as long as it is generally used as a reinforcing fiber of a composite molded body, and may be a fiber having high strength such as a glass fiber, an aramid fiber, or a carbon fiber. When the strength of the fiber itself is high, the strength of the composite molded body can be increased, so that it is preferably used in the composite molded body used in applications where strength is important. In particular, carbon fiber is light and has excellent specific strength and specific elastic modulus as compared with glass fiber and aramid fiber, so that it is suitable for use as a reinforcing fiber of a composite molded body which is desired to be lightweight.

強化繊維の繊度は、例えば0.1dtex以上20dtex以下、特に0.2dtex以上10dtex以下、より特には0.3dtex以上5dtex以下としてよい。あるいは、強化繊維の繊維直径は、例えば1μm以上40μm以下、特に2μm以上20μm以下、より特には3μm以上15μm以下としてよい。強化繊維が炭素繊維である場合、好ましい繊維直径は3μm以上10μm以下である。 The fineness of the reinforcing fiber may be, for example, 0.1 dtex or more and 20 dtex or less, particularly 0.2 dtex or more and 10 dtex or less, and more particularly 0.3 dtex or more and 5 dtex or less. Alternatively, the fiber diameter of the reinforcing fiber may be, for example, 1 μm or more and 40 μm or less, particularly 2 μm or more and 20 μm or less, and more particularly 3 μm or more and 15 μm or less. When the reinforcing fiber is a carbon fiber, the preferable fiber diameter is 3 μm or more and 10 μm or less.

強化繊維は、その繊維長が長いほど、良好な補強効果を発揮する。したがって、強化繊維の繊維長が短すぎると(例えば、1mm未満であると)、十分な補強効果を得られにくい。特に繊維長が1mm未満の繊維は粉体状であるため、これを用いて作製した不織布においては強化繊維が脱落する等の不都合が生じることがある。 The longer the fiber length of the reinforcing fiber, the better the reinforcing effect is exhibited. Therefore, if the fiber length of the reinforcing fiber is too short (for example, if it is less than 1 mm), it is difficult to obtain a sufficient reinforcing effect. In particular, since fibers having a fiber length of less than 1 mm are in the form of powder, inconveniences such as the reinforcing fibers falling off may occur in the nonwoven fabric produced using the fibers.

強化繊維の繊維長は、作製する不織布の形態によって適宜選択する。例えば、カードウェブを作製して不織布を作製する場合、強化繊維の繊維長は、好ましくは20mm以上70mm以下、より好ましくは25mm以上52mm以下である。湿式抄紙ウェブを作製して不織布を作製する場合、強化繊維の繊維長は、好ましくは3mm以上25mm以下、より好ましくは5mm以上20mm以下である。エアレイドウェブを作製して不織布を作製する場合、強化繊維の繊維長は、カード機を併用してシート化する場合は、好ましくは20mm以上70mm以下、より好ましくは25mm以上52mm以下である。空気搬送によりシート化する場合は、好ましくは3mm以上25mm以下、より好ましくは5mm以上20mm以下である。 The fiber length of the reinforcing fiber is appropriately selected depending on the form of the nonwoven fabric to be produced. For example, when a card web is produced to produce a nonwoven fabric, the fiber length of the reinforcing fiber is preferably 20 mm or more and 70 mm or less, and more preferably 25 mm or more and 52 mm or less. When a wet papermaking web is produced to produce a nonwoven fabric, the fiber length of the reinforcing fibers is preferably 3 mm or more and 25 mm or less, and more preferably 5 mm or more and 20 mm or less. When the air-laid web is produced to produce a nonwoven fabric, the fiber length of the reinforcing fiber is preferably 20 mm or more and 70 mm or less, and more preferably 25 mm or more and 52 mm or less when the carding machine is used in combination to form a sheet. When the sheet is formed by air transportation, it is preferably 3 mm or more and 25 mm or less, and more preferably 5 mm or more and 20 mm or less.

強化繊維は、不織布を構成する繊維全体の体積を100%としたときに、強化繊維の割合が、例えば20体積%以上60体積%以下となるように混合してよい。強化繊維の割合は、特に25体積%以上55体積%以下としてよい。特に、強化繊維が炭素繊維の場合は、不織布を構成する繊維全体の体積を100%としたときに、炭素繊維の割合が、例えば20体積%以上50体積%以下となるように混合してよい。炭素繊維の割合は、特に25体積%以上40体積%以下としてよい。 The reinforcing fibers may be mixed so that the ratio of the reinforcing fibers is, for example, 20% by volume or more and 60% by volume or less when the total volume of the fibers constituting the nonwoven fabric is 100%. The ratio of the reinforcing fibers may be particularly 25% by volume or more and 55% by volume or less. In particular, when the reinforcing fibers are carbon fibers, they may be mixed so that the ratio of the carbon fibers is, for example, 20% by volume or more and 50% by volume or less when the total volume of the fibers constituting the nonwoven fabric is 100%. .. The proportion of carbon fibers may be particularly 25% by volume or more and 40% by volume or less.

不織布の目付は、得ようとする複合成形体の厚さ等に応じて、例えば10g/m以上12000g/m以下としてよく、特に500g/m以上3600g/m以下としてよい。
複合成形体は、例えば1000g/m以上の目付を有するものとして提供されることがある。そのような複合成形体を得るために不織布を複数枚積層する場合には、不織布の目付が小さいと多数の不織布を積層する必要等があり、複合積層体の製造が煩雑となることがある。一方、不織布の目付を大きくすると、繊維密度および繊維の混合状態にムラが生じることがあり、複合成形体の均一性が低下する等の不都合が生じることがある。
The basis weight of the nonwoven fabric may be, for example, 10 g / m 2 or more and 12000 g / m 2 or less, and particularly 500 g / m 2 or more and 3600 g / m 2 or less, depending on the thickness or the like of the composite molded product to be obtained.
The composite molded body may be provided, for example, as having a basis weight of 1000 g / m 2 or more. When a plurality of nonwoven fabrics are laminated in order to obtain such a composite molded body, if the basis weight of the nonwoven fabric is small, it is necessary to laminate a large number of nonwoven fabrics, and the production of the composite laminate may be complicated. On the other hand, if the basis weight of the nonwoven fabric is increased, the fiber density and the mixed state of the fibers may be uneven, which may cause inconveniences such as a decrease in the uniformity of the composite molded body.

不織布においては、マトリックス用繊維の一部により繊維同士が接着していてよく、あるいは繊維同士は接着していなくてよい。また、不織布を構成する繊維は、機械的な交絡処理(例えば、ニードルパンチ処理、高圧流体流処理)に付されて互いに交絡していてよい。機械的な交絡処理に付すことで、最終的に得られる不織布において、マトリックス用繊維の割繊率がより大きくなり、繊維の割繊と関連する機械的特性を複合成形体においてより向上させやすい。 In the non-woven fabric, the fibers may be adhered to each other by a part of the fibers for matrix, or the fibers may not be adhered to each other. Further, the fibers constituting the nonwoven fabric may be subjected to a mechanical entanglement treatment (for example, needle punching treatment, high pressure fluid flow treatment) and entangled with each other. By subjecting to the mechanical entanglement treatment, the fibrous splitting ratio of the matrix fibers becomes higher in the finally obtained nonwoven fabric, and the mechanical properties related to the fibrous splitting of the fibers are more likely to be improved in the composite molded body.

あるいは、不織布は、例えば、湿式抄紙ウェブから作製したものである場合には、機械的な交絡処理に付されず、抄紙の際に生じる繊維の絡み合い(一般には機械的な交絡処理による絡み合いと比較して緩やかなものである)によって一体化されたものであってよい。機械的な交絡処理を経ることなく不織布を製造する場合、より割繊率の大きい(すなわち、より分割しやすい)マトリックス用繊維を用いてよい。機械的な交絡処理を実施しない場合、最終的に得られる不織布においてマトリックス用繊維の割繊率が低下する傾向にあることによる。湿式抄紙ウェブから作製する場合、抄紙前のスラリー(繊維を含む水分散液)形成時の攪拌により、マトリックス用繊維を割繊することができる。 Alternatively, for example, when the nonwoven fabric is made from a wet papermaking web, it is not subjected to mechanical entanglement treatment, and is compared with the entanglement of fibers generated during papermaking (generally compared with the entanglement by mechanical entanglement treatment). It may be integrated by (it is loose). When the nonwoven fabric is produced without undergoing a mechanical entanglement treatment, matrix fibers having a higher split fiber ratio (that is, easier to divide) may be used. This is because when the mechanical entanglement treatment is not performed, the splitting ratio of the matrix fibers tends to decrease in the finally obtained non-woven fabric. In the case of producing from a wet papermaking web, the fibers for matrix can be split by stirring at the time of forming a slurry (aqueous dispersion liquid containing fibers) before papermaking.

不織布には、実施形態1として説明したマトリックス用繊維以外の繊維(以下、「他の繊維」)が含まれていてよい。他の繊維は、例えば、実施形態1で例示した熱可塑性樹脂から構成される単一繊維、または芯鞘型複合繊維、サイドバイサイド型複合繊維、海島型複合繊維等の複合繊維であってよい。
他の繊維が含まれる場合、当該他の繊維は、不織布を構成する繊維全体の質量を100質量%としたときに、30質量%以下の割合で含まれ、特に20質量%以下、より特には10質量%以下の割合で含まれる。他の繊維はマトリックス用繊維とともに、複合成形体のマトリックスを構成してよい。例えば、他の繊維がポリプロピレンからなる単一繊維であり、マトリックス用繊維がナイロン6/ポリプロピレンの組み合わせからなる複合繊維である場合、当該他の繊維はマトリックスを構成し得る。
The nonwoven fabric may contain fibers other than the matrix fibers described as the first embodiment (hereinafter, "other fibers"). The other fiber may be, for example, a single fiber composed of the thermoplastic resin exemplified in Embodiment 1, or a composite fiber such as a core-sheath type composite fiber, a side-by-side type composite fiber, or a sea-island type composite fiber.
When other fibers are contained, the other fibers are contained in a proportion of 30% by mass or less, particularly 20% by mass or less, and more particularly, when the total mass of the fibers constituting the non-woven fabric is 100% by mass. It is contained in a proportion of 10% by mass or less. The other fibers may form a matrix of the composite molded product together with the fibers for the matrix. For example, if the other fiber is a single fiber made of polypropylene and the matrix fiber is a composite fiber made of a nylon 6 / polypropylene combination, the other fiber may constitute a matrix.

不織布を構成するマトリックス用繊維は実施の形態1にて説明したとおり各セクション間で剥離が生じやすく、1または複数のセクションからなる極細繊維を発生しやすいものである。したがって、本実施形態の不織布においては、以下の方法で測定される不織布表面における極細繊維の発現割合が20%を超え、特に30%以上であってよく、より特には40%以上であってよい。極細繊維の発現割合の上限は、例えば100%であってよい。
<不織布表面における極細繊維の発現割合の測定方法>
(1)基材の表面を、電子顕微鏡で150~200倍に拡大して観察し、拡大した表面を撮影する。
(2) 撮影した画像に存在する繊維のうち長さが200μm以上である複合成形体マトリックス用繊維と、複合成形体マトリックス用繊維に由来する繊維の本数を数える。そのうち、繊維長さ方向に150μm以上、繊維径が1/2よりも細く割繊した繊維を極細繊維とする。
(3)下記の式により、極細繊維の発現割合を求める。
極細繊維の発現割合(%)=(極細繊維の数/複合成形体マトリックス用繊維の数)×100
As described in the first embodiment, the matrix fibers constituting the non-woven fabric are liable to cause peeling between each section, and are liable to generate ultrafine fibers composed of one or a plurality of sections. Therefore, in the nonwoven fabric of the present embodiment, the expression ratio of the ultrafine fibers on the nonwoven fabric surface measured by the following method may be more than 20%, particularly 30% or more, and more particularly 40% or more. .. The upper limit of the expression rate of the ultrafine fibers may be, for example, 100%.
<Measuring method of expression ratio of ultrafine fibers on the surface of non-woven fabric>
(1) The surface of the base material is observed with an electron microscope at a magnification of 150 to 200 times, and the enlarged surface is photographed.
(2) Among the fibers present in the photographed image, the number of fibers for the composite molded body matrix having a length of 200 μm or more and the number of fibers derived from the fibers for the composite molded body matrix are counted. Among them, fibers having a fiber length of 150 μm or more and a fiber diameter smaller than 1/2 are defined as ultrafine fibers.
(3) The expression ratio of ultrafine fibers is determined by the following formula.
Expression rate of ultrafine fibers (%) = (number of ultrafine fibers / number of fibers for composite molded matrix) × 100

不織布表面における極細繊維の発現割合が大きいほど、より多くのマトリックス用繊維においてセクション間での剥離が生じていることとなる。セクション間で剥離がより生じている不織布は、これを用いて作製した複合体における機械的物性が向上する傾向にある。一方、不織布表面における極細繊維の発現割合が小さいと、耐衝撃性が低下する傾向にあるが、曲げ特性が向上する傾向にある。 The higher the expression ratio of the ultrafine fibers on the surface of the non-woven fabric, the more the matrix fibers have peeling between the sections. Nonwoven fabrics with more peeling between sections tend to have improved mechanical properties in complexes made using them. On the other hand, when the expression ratio of the ultrafine fibers on the surface of the non-woven fabric is small, the impact resistance tends to decrease, but the bending characteristics tend to improve.

あるいはまた、本実施形態の不織布においては、以下の方法で測定されるマトリックス用繊維の割繊率が30%を超え、特に35%以上であってよく、より特には40%以上であってよい。割繊率の上限は、例えば100%であってよい。
<不織布中のマトリックス用繊維の割繊率の測定方法>
(1)基材を空間ができるだけ生じないように束ねて、複合成形体マトリックス用繊維の繊維断面を観察できるように切断して断面を露出させる。
(2)断面を電子顕微鏡で400~600倍に拡大して観察し、拡大した断面を撮影する。
(3)撮影した画像から、複合成形体マトリックス用繊維に由来する繊維(割繊していない繊維、および割繊している繊維)の中から、割繊している繊維を選ぶ。割繊している繊維のセクション数および割繊していない繊維のセクション数を数える。
割繊していない繊維:まったく割繊していない繊維の断面積の1/2以上の断面積を有する繊維
割繊している繊維:まったく割繊していない繊維の断面積の1/2よりも小さい断面積を有する繊維
(4)下記の式により、割繊率を求める。
割繊率(%)=[割繊している繊維のセクション数/(割繊している繊維のセクション数+割繊していない繊維のセクション数)]×100
Alternatively, in the nonwoven fabric of the present embodiment, the fibrous split ratio of the matrix fibers measured by the following method may be more than 30%, particularly 35% or more, and more particularly 40% or more. .. The upper limit of the split fiber ratio may be, for example, 100%.
<Measuring method of split fiber ratio of matrix fibers in non-woven fabric>
(1) The base materials are bundled so as not to create a space as much as possible, and cut so that the fiber cross section of the composite molded body matrix fiber can be observed to expose the cross section.
(2) Observe the cross section at a magnification of 400 to 600 times with an electron microscope, and photograph the magnified cross section.
(3) From the captured image, select the split fiber from the fibers derived from the composite molded body matrix fiber (non-split fiber and split fiber). Count the number of sections of split fibers and the number of sections of unsplit fibers.
Non-split fiber: Fiber having a cross-sectional area of 1/2 or more of the cross-sectional area of the fiber that is not split at all Split fiber: From 1/2 of the cross-sectional area of the fiber that is not split at all Fiber with a small cross-sectional area (4) The split fiber ratio is obtained by the following formula.
Split fiber ratio (%) = [Number of split fiber sections / (Number of split fiber sections + Number of unsplit fiber sections)] x 100

マトリックス用繊維の割繊率もまた、マトリックス用繊維のセクション間の剥離がどの程度生じているかを知る指標となり、割繊率が大きいほど、より多くのマトリックス用繊維においてセクション間での剥離が生じていることとなる。セクション間で剥離がより生じている不織布は、これを用いて作製した複合体における機械的物性が向上する傾向にある。 The splitting ratio of the matrix fibers is also an indicator of how much peeling occurs between the sections of the matrix fibers, and the larger the splitting ratio, the more peeling occurs between the sections of the matrix fibers. It will be. Nonwoven fabrics with more peeling between sections tend to have improved mechanical properties in complexes made using them.

[複合成形体用不織布の製造方法]
続いて、複合成形体用不織布の製造方法を説明する。
不織布は、通常の方法で製造することができ、強化繊維と熱可塑性樹脂繊維とを用いて繊維ウェブを作製した後、繊維を接着させる及び/または交絡させて一体化させることにより製造される。繊維ウェブの形態は特に限定されず、パラレルウェブ、クロスウェブ、セミランダムウェブおよびランダムウェブ等のカードウェブ、エアレイドウェブ、湿式抄紙ウェブ、ならびにスパンボンドウェブ等から選択されるいずれの形態であってもよい。
[Manufacturing method of non-woven fabric for composite molded body]
Subsequently, a method for manufacturing a nonwoven fabric for a composite molded body will be described.
The non-woven fabric can be produced by a conventional method, and is produced by forming a fiber web using reinforcing fibers and thermoplastic resin fibers, and then adhering and / or entwining the fibers to integrate them. The form of the fiber web is not particularly limited, and may be any form selected from card webs such as parallel webs, cross webs, semi-random webs and random webs, air-laid webs, wet papermaking webs, spunbond webs and the like. good.

本実施形態では、繊維配向がランダムで縦横の強度差・伸度差が少ない点から、エアレイドウェブ、クロスウェブまたは湿式抄紙ウェブが好ましく用いられる。 In the present embodiment, an air-laid web, a cross web, or a wet papermaking web is preferably used because the fiber orientation is random and the difference in strength and elongation in the vertical and horizontal directions is small.

不織布の製造において、繊維ウェブの繊維を一体化させる方法は特に限定されない。例えば、繊維の一体化は、ニードルパンチ法および水流交絡処理法等の機械的交絡法によって行ってよい。ニードルパンチ法によれば、繊維ウェブの目付が大きい場合でも、繊維同士を比較的容易に交絡させ得る。例えば、繊維ウェブをニードルパンチ処理により作製する場合、繊維ウェブの目付が例えば100g/m~12000g/m程度である場合には、36~42番手の針であって、バーブの数が3~9である針を用いて、針深度を3~20mmとし、10~500本/cm2の密度で打ち込みをして実施してよい。 In the production of the non-woven fabric, the method of integrating the fibers of the fiber web is not particularly limited. For example, the fiber integration may be performed by a mechanical entanglement method such as a needle punch method and a water flow entanglement treatment method. According to the needle punch method, the fibers can be entangled with each other relatively easily even when the basis weight of the fiber web is large. For example, when the fiber web is produced by needle punching, if the grain of the fiber web is, for example, about 100 g / m 2 to 12000 g / m 2 , the needle is 36 to 42 counts and the number of barbs is 3. It may be carried out by using a needle having a needle depth of about 9 and setting the needle depth to 3 to 20 mm and driving at a density of 10 to 500 needles / cm 2 .

あるいは、繊維の一体化は、抄紙ウェブを作製する場合には、抄紙工程および乾燥工程等で生じる繊維同士の絡み合いによるものであってよい。 Alternatively, the integration of the fibers may be due to the entanglement of the fibers that occurs in the papermaking step, the drying step, and the like when the papermaking web is produced.

あるいはまた、マトリックス用繊維を構成する一つまたは複数の成分を溶融し、繊維同士を熱接着させて、繊維を一体化させてよい。その場合、低融点成分のみを融解させることが好ましい。熱接着は、例えば、熱風貫通式熱処理機(エアスルー式熱加工機とも呼ぶ)、熱風吹き付け式熱処理機、赤外線式熱処理機等、または熱ロール加工機等を用いて実施してよい Alternatively, one or a plurality of components constituting the matrix fibers may be melted and the fibers may be thermally adhered to each other to integrate the fibers. In that case, it is preferable to melt only the low melting point component. The heat bonding may be carried out using, for example, a hot air penetration type heat treatment machine (also referred to as an air-through type heat processing machine), a hot air blowing type heat treatment machine, an infrared heat treatment machine, or the like, or a hot roll processing machine or the like.

不織布を構成する繊維の繊度および繊維長は、繊維ウェブの形態等に応じて選択される。強化繊維およびマトリックス用繊維の繊維長の例示的な範囲は先に説明したとおりである。いずれの繊維ウェブを作製する場合においても、強化繊維の繊維長は、マトリックス用繊維のそれと同じであってよく、あるいは異なっていてもよい。強化繊維およびマトリックス用繊維の例示的な繊度も先に説明したとおりであり、強化繊維の繊度は、マトリックス用繊維のそれと同じであってよく、あるいは異なっていてもよい。 The fineness and fiber length of the fibers constituting the non-woven fabric are selected according to the morphology of the fiber web and the like. Exemplary ranges of fiber lengths for reinforcing fibers and matrix fibers are as described above. In any of the fiber webs, the fiber length of the reinforcing fibers may be the same as or different from that of the matrix fibers. The exemplary fineness of the reinforcing fibers and the matrix fibers is also as described above, and the fineness of the reinforcing fibers may be the same as or different from that of the matrix fibers.

不織布は、二以上の繊維ウェブを積層してなるものであってよい。その場合、一又は複数の繊維ウェブを強化繊維からなるものとし、他の一又は複数の繊維ウェブをマトリックス用繊維からなるものとしてよい。二以上の繊維ウェブは同じ方法で作製されたものであってもよく、あるいは異なる方法で作製されたもの(例えば、カードウェブと湿式抄紙ウェブの組み合わせ)であってもよい。 The nonwoven fabric may be made by laminating two or more fiber webs. In that case, one or more fiber webs may be made of reinforcing fibers and the other one or more fiber webs may be made of matrix fibers. The two or more fiber webs may be made in the same way or in different ways (eg, a combination of a card web and a wet papermaking web).

不織布の目付を大きくするために、二以上の同じ又は異なる繊維ウェブを積層して、繊維を一体化させる処理(例えば、ニードルパンチ等の繊維交絡処理)に付してよい。特に、繊維ウェブを大きな目付で製造することが困難である場合には、大きな目付の不織布は繊維ウェブを積層することで比較的容易に製造できる。あるいはまた、繊維ウェブまたは繊維ウェブから作製した不織布を他の不織布または織物、編物、もしくはフィルムと重ね合わせ、その状態で例えばニードルパンチ等の繊維交絡処理に付して、複合成形体を作製するための繊維シートを作製してよい。 In order to increase the basis weight of the nonwoven fabric, two or more same or different fiber webs may be laminated and subjected to a process of integrating the fibers (for example, a fiber entanglement process such as needle punching). In particular, when it is difficult to manufacture the fiber web with a large basis weight, the nonwoven fabric with a large basis weight can be manufactured relatively easily by laminating the fiber web. Alternatively, in order to superimpose a fiber web or a non-woven fabric made from the fiber web with another non-woven fabric or woven fabric, knitted fabric, or film and subject the non-woven fabric or a non-woven fabric made from the fiber web to a fiber entanglement treatment such as needle punching in that state to prepare a composite molded body. Fiber sheet may be prepared.

本実施形態の不織布は、強化繊維と、融点またはビカット軟化温度の異なる二種類以上の熱可塑性樹脂からなるセクション数が3以上の複合繊維であって、各セクションが繊維表面に露出している複合繊維(易割繊性複合繊維)を混合して形成されるものである。さらにまた、本実施形態の不織布においては、複合繊維のセクション間が分離して極細繊維が発生している。そのため、本実施形態の不織布は、強化繊維と二種類以上の熱可塑性樹脂がより均一に混合された形態として提供されやすく、また、二種類以上の熱可塑性樹脂がそれぞれブロック(塊)の形状を形成し、一方の樹脂から形成されたブロック中にはもう一方の樹脂が島のような形状で存在している。 The nonwoven fabric of the present embodiment is a composite fiber composed of a reinforcing fiber and two or more types of thermoplastic resins having different melting points or bicut softening temperatures, and each section is exposed on the fiber surface. It is formed by mixing fibers (easily split fiber composite fibers). Furthermore, in the nonwoven fabric of the present embodiment, the sections of the composite fiber are separated to generate ultrafine fibers. Therefore, the nonwoven fabric of the present embodiment is likely to be provided as a form in which the reinforcing fibers and two or more types of thermoplastic resins are more uniformly mixed, and the two or more types of thermoplastic resins each form a block (lump) shape. In the block formed from one resin, the other resin exists in an island-like shape.

また、この不織布を用いて製造される複合成形体は、融点またはビカット軟化温度の低い樹脂が島成分を形成し、融点またはビカット軟化温度の高い樹脂が海成分を形成することで、より高い機械的特性を示す傾向にある。さらに、この不織布を用いて製造される複合成形体は、単一成分からなる極細繊維が溶融してマトリックスを形成することで、極細繊維を構成する樹脂の特性がより発揮されたものとなると推測される。例えば、マトリックス用繊維がナイロン6/ポリプロピレンの組み合わせからなる複合繊維である場合、セクション間の分離により剛性の比較的高いナイロン6からなる極細繊維が形成され、これが複合成形体の耐衝撃性の確保に寄与すると考えられる。 Further, in the composite molded body manufactured using this non-woven fabric, a resin having a low melting point or a Vicat softening temperature forms an island component, and a resin having a high melting point or a Vicat softening temperature forms a sea component, so that the machine is higher. Tends to show specific characteristics. Furthermore, it is speculated that in the composite molded body manufactured using this non-woven fabric, the characteristics of the resin constituting the ultrafine fibers are more exhibited by melting the ultrafine fibers composed of a single component to form a matrix. Will be done. For example, when the matrix fiber is a composite fiber made of a combination of nylon 6 / polypropylene, the separation between the sections forms an ultrafine fiber made of nylon 6 having relatively high rigidity, which ensures the impact resistance of the composite molded body. It is thought that it contributes to.

(実施形態3:複合成形体およびその製造方法)
次に実施形態3として、複合成形体およびその製造方法を説明する。
(Embodiment 3: Composite molded body and method for manufacturing the same)
Next, as the third embodiment, a composite molded body and a method for manufacturing the composite molded body will be described.

[複合成形体]
本実施形態の複合成形体は、強化繊維と、マトリックスとして融点差またはビカット軟化温度差を有する二種類以上の熱可塑性樹脂とを含む複合成形体であって、マトリックスは、セクション数が3以上の複合繊維であって、各セクションが繊維表面に露出している複合繊維が溶融することにより形成されたものである。マトリックスにおいて、二種類以上の主成分が異なる熱可塑性樹脂は互いに相溶性を有していないものであってよい。
強化繊維については実施形態2に関連して、マトリックスを形成する繊維は実施形態1に関連して説明したとおりである。
[Composite molded product]
The composite molded body of the present embodiment is a composite molded body containing a reinforcing fiber and two or more types of thermoplastic resins having a melting point difference or a Vicat softening temperature difference as a matrix, and the matrix has three or more sections. It is a composite fiber, which is formed by melting a composite fiber in which each section is exposed on the fiber surface. In the matrix, two or more kinds of thermoplastic resins having different main components may not be compatible with each other.
The reinforcing fibers are as described in the second embodiment, and the fibers forming the matrix are as described in the first embodiment.

本実施形態の複合成形体において、マトリックスは、セクション数が3以上であり、各セクションが繊維表面に露出している易割繊性複合繊維が割繊されて、極細繊維を形成した状態で、複合繊維を構成する各樹脂が溶融して形成される。それにより、複合成形体の少なくとも一つの断面視において、マトリックスは、海成分と島成分とを含む形態となる。そして、本実施形態においては、融点もしくはビカット軟化温度のより高い樹脂が海成分を形成し、融点もしくはビカット軟化温度のより低い樹脂が島成分を形成している。 In the composite molded body of the present embodiment, the matrix has three or more sections, and the easily split fiber composite fibers in which each section is exposed on the fiber surface are split to form ultrafine fibers. Each resin constituting the composite fiber is melted and formed. Thereby, in at least one cross-sectional view of the composite molded body, the matrix is in a form containing a sea component and an island component. In the present embodiment, the resin having a higher melting point or the Vicat softening temperature forms the sea component, and the resin having a lower melting point or the Vicat softening temperature forms the island component.

二つの融点またはビカット軟化温度の異なる樹脂を同時に熱処理に付すると、通常、低融点または低ビカット軟化温度の樹脂が先に溶融開始し、続いて高融点または高ビカット軟化温度の樹脂が溶融を開始する。そのため、低融点または低ビカット軟化温度の樹脂が海成分を形成すると考えられたところ、本実施形態では、驚くべきことに、高融点または高ビカット軟化温度の樹脂が海成分を形成し、低融点または低ビカット軟化温度の樹脂が島成分を形成している。 When two resins with different melting points or Vicat softening temperatures are subjected to heat treatment at the same time, the resin with a low melting point or a low Vicat softening temperature usually starts melting first, and then the resin with a high melting point or a high Vicat softening temperature starts melting. do. Therefore, it was considered that a resin having a low melting point or a low Vicat softening temperature forms a sea component, but in the present embodiment, surprisingly, a resin having a high melting point or a high Vicat softening temperature forms a sea component and has a low melting point. Alternatively, a resin having a low vicut softening temperature forms an island component.

そのような海島構造が得られる理由は定かではないが、主成分が異なる二種類以上の熱可塑性樹脂、すなわち互いに相溶性がそれほど高くはないことによると考えられる。そのような樹脂を組み合わせた結果、先に溶融した樹脂(低融点または低ビカット軟化温度)が、もう一方の樹脂から「反発」して、が凝集を生じて島成分を形成しやすくなり、後に溶融する樹脂(高融点または高ビカット軟化温度)がその周囲を被覆して海成分を形成するものと推定される。得られる複合成形体は、マトリックスがこのような形態を有することにより、曲げ特性、あるいは耐衝撃特性において、二種類以上の主成分が異なる熱可塑性樹脂の界面から破壊が進むと考えられる一方、海成分、島成分の大きなブロックが強度の確保及び衝撃吸収に寄与していると推定される。 The reason why such a sea-island structure is obtained is not clear, but it is considered that two or more types of thermoplastic resins having different main components, that is, the compatibility with each other is not so high. As a result of combining such resins, the previously melted resin (low melting point or low Vicat softening temperature) "repels" from the other resin, causing agglomeration and facilitating the formation of island components, later. It is presumed that the resin to be melted (high melting point or high vicut softening temperature) covers its surroundings to form sea components. It is considered that the obtained composite molded body is broken from the interface of two or more kinds of thermoplastic resins having different main components in bending property or impact resistance property due to the matrix having such a morphology. It is presumed that large blocks of components and island components contribute to ensuring strength and shock absorption.

例えば、二種類の主成分が異なる熱可塑性樹脂として、融点もしくはビカット軟化温度が高い樹脂がナイロン6とし、融点もしくはビカット軟化温度が低い樹脂がポリプロピレンとした場合、ナイロン6が海成分を形成し、ポリプロピレンが島成分を形成する。しかもポリプロピレンで形成される島成分は樹脂同士が凝集したブロック状の島となる一方、強化繊維(例えば、炭素繊維)との親和性が高いナイロン6で形成される海成分は強化繊維の周囲に存在することにより、所定の曲げ特性および耐衝撃特性を得ることができる。 For example, when the two types of thermoplastic resins having different main components are nylon 6 as a resin having a high melting point or Vicat softening temperature and polypropylene as a resin having a low melting point or Vicat softening temperature, nylon 6 forms a sea component. Polypropylene forms the island component. Moreover, the island component formed of polypropylene becomes a block-shaped island in which resins are aggregated, while the sea component formed of nylon 6 having a high affinity with reinforcing fibers (for example, carbon fiber) is around the reinforcing fibers. By being present, predetermined bending characteristics and impact resistance characteristics can be obtained.

前記島成分のうち、複合成形体の少なくとも一つの断面視において、下記の方法で測定される島成分の個数が10個以上であることが好ましい。より好ましくは15個以上、さらに好ましくは20個以上である。島成分の個数がかかる範囲内にあると、島成分が衝撃吸収材として作用し、耐衝撃特性を得ることができる。
[計算方法]
複合成形体の断面を、電子顕微鏡で600倍に拡大して観察し、拡大した断面を撮影した後、撮影した画像(32000μm)に存在する島成分の個数の割合を算出する。
Among the island components, it is preferable that the number of island components measured by the following method is 10 or more in at least one cross-sectional view of the composite molded body. It is more preferably 15 or more, still more preferably 20 or more. When the number of island components is within such a range, the island components act as a shock absorber, and shock resistance characteristics can be obtained.
[Method of calculation]
The cross section of the composite molded body is observed with an electron microscope at a magnification of 600 times, the enlarged cross section is photographed, and then the ratio of the number of island components present in the photographed image (32000 μm 2 ) is calculated.

前記島成分のうち、複合成形体の少なくとも一つの断面視において、下記の方法で測定される最大差し渡し長さ(Dmax)が10μm以下の島成分が0%を超え70%以下及び/又は50μm以上の島成分が0%を超え30%以下含むことが好ましい。より好ましくは、10μm以下の島成分が5%以上68%以下及び/又は50μm以上の島成分が1%以上28%以下、より好ましくは10μm以下の島成分が10%以上65%以下及び/又は50μm以上の島成分が3%以上25%以下である。Dmaxが10μm以下、および/またはDmaxが50μm以上の島成分の割合がかかる範囲内にあると、島成分が海成分中に分散しやすくなり、また海成分が炭素繊維の周りに行き渡りやすくなり、曲げ物性の向上と耐衝撃性を得ることができる

[計算方法]
複合成形体の断面を、電子顕微鏡で600倍に拡大して観察し、拡大した断面を撮影した後、撮影した画像(32000μm)に存在する島成分のDmaxを測定し、島成分の総数に占めるDmaxが10μm以下である島成分の個数の割合、および50μm以上の島成分の個数の割合を算出する。
Among the island components, in at least one cross-sectional view of the composite molded body, the island component having a maximum transfer length (Dmax) of 10 μm or less measured by the following method is more than 0% and 70% or less and / or 50 μm or more. It is preferable that the island component is more than 0% and 30% or less. More preferably, the island component of 10 μm or less is 5% or more and 68% or less and / or the island component of 50 μm or more is 1% or more and 28% or less, and more preferably the island component of 10 μm or less is 10% or more and 65% or less and / or. The island component of 50 μm or more is 3% or more and 25% or less. When the Dmax is 10 μm or less and / or the ratio of the island component having a Dmax of 50 μm or more is within such a range, the island component is easily dispersed in the sea component, and the sea component is easily distributed around the carbon fiber. Bending physical properties can be improved and impact resistance can be obtained.

[Method of calculation]
The cross section of the composite molded body is observed with an electron microscope at a magnification of 600 times, and after taking a magnified cross section, the Dmax of the island components present in the photographed image (32000 μm 2 ) is measured, and the total number of island components is calculated. The ratio of the number of island components having a Dmax of 10 μm or less and the ratio of the number of island components having a Dmax of 50 μm or more are calculated.

本実施形態の複合成形体において、複合成形体のJIS K 7074:1998(炭素繊維強化プラスチックの曲げ試験方法)のA法(3点曲げによる曲げ試験方法)に準拠して測定される曲げ弾性率は、10Gpa以上であることが好ましく、15Gpa以上であることがより好ましく、20Gpa以上であることがさらに好ましく、25Gpa以上であることが特に好ましく、30Gpa以上であることが最も好ましい。上記範囲内にある複合成形体であると、剛性が重視される用途に好ましく用いられる。 In the composite molded body of the present embodiment, the flexural modulus measured in accordance with the method A (bending test method by three-point bending) of JIS K 7074: 1998 (bending test method of carbon fiber reinforced plastic) of the composite molded body. Is preferably 10 Gpa or more, more preferably 15 Gpa or more, further preferably 20 Gpa or more, particularly preferably 25 Gpa or more, and most preferably 30 Gpa or more. A composite molded product within the above range is preferably used in applications where rigidity is important.

本実施形態の複合成形体において、複合成形体のJIS K 7074:1998(炭素繊維強化プラスチックの曲げ試験方法)のA法(3点曲げによる曲げ試験方法)に準拠して測定される曲げ応力は、200Mpa以上であることが好ましく、230以上であることがより好ましく、250Mpa以上であることがさらに好ましく、300Mpa以上であることが特に好ましく、320Mpa以上であることが最も好ましい。曲げ応力が上記範囲内にある複合成形体であると、強度が求められる用途に好ましく用いられる。
本実施形態の複合成形体において、複合成形体のJIS K 7074:1998(炭素繊維強化プラスチックの曲げ試験方法)のA法(3点曲げによる曲げ試験方法)に準拠して測定して得られた曲げ荷重-曲げたわみ曲線から算出した衝撃エネルギー(N・mm)は、700N・mm以上であることが好ましく、800N・mm以上であることがより好ましく、900N・mm以上であることがさらに好ましく、1000N・mm以上であることが特に好ましく、1100N・mm以上であることが最も好ましい。衝撃エネルギーが上記範囲内にある複合成形体は、靭性が求められる用途に好ましく用いられる。
In the composite molded body of the present embodiment, the bending stress measured in accordance with JIS K 7074: 1998 (carbon fiber reinforced plastic bending test method) A method (bending test method by three-point bending) of the composite molded body is , 200 Mpa or more, more preferably 230 or more, further preferably 250 Mpa or more, particularly preferably 300 Mpa or more, and most preferably 320 Mpa or more. A composite molded body having a bending stress within the above range is preferably used in applications where strength is required.
In the composite molded body of the present embodiment, it was obtained by measuring in accordance with JIS K 7074: 1998 (bending test method of carbon fiber reinforced plastic) A method (bending test method by three-point bending) of the composite molded body. The impact energy (N · mm) calculated from the bending load-bending deflection curve is preferably 700 N · mm or more, more preferably 800 N · mm or more, still more preferably 900 N · mm or more. It is particularly preferably 1000 N · mm or more, and most preferably 1100 N · mm or more. A composite molded body having an impact energy within the above range is preferably used in applications where toughness is required.

本実施形態の複合成形体において、複合成形体のJIS K 7111:2012に準拠して測定されるシャルピー衝撃強度は、5kJ/m以上であることが好ましく、7kJ/m以上であることがより好ましく、9kJ/m以上であることがさらに好ましく、10kJ/m以上であることが特に好ましく、11kJ/m以上であることが最も好ましい。シャルピー衝撃強度が上記範囲内にある複合成形体であると、耐衝撃性が求められる用途に好ましく用いられる。 In the composite molded body of the present embodiment, the Charpy impact strength measured according to JIS K 7111: 2012 of the composite molded body is preferably 5 kJ / m 2 or more, and preferably 7 kJ / m 2 or more. More preferably, it is 9 kJ / m 2 or more, more preferably 10 kJ / m 2 or more, and most preferably 11 kJ / m 2 or more. A composite molded body having a Charpy impact strength within the above range is preferably used in applications where impact resistance is required.

本実施形態において、複合成形体は、強化繊維を例えば20体積%以上60体積%以下の割合、特に25体積%以上55体積%以下の割合で含み、熱可塑性樹脂を例えば40体積%以上80体積%以下、特に45体積%以上75体積%以下含んでよい。特に、強化繊維が炭素繊維の場合は、炭素繊維の割合が20体積%以上50体積%以下の割合、特に25体積%以上40体積%以下の割合で含み、熱可塑性樹脂を50体積%以上80体積%以下、特に60体積%以上75体積%以下含んでよい。強化繊維の割合が少なすぎると、強化繊維による複合成形体の機械的向上の効果を得ることができないことがあり、強化繊維の割合が多すぎると、複合成形体においてマトリックスの割合が少なくなり、複合成形体を製造する際に、マトリックスが強化繊維間を十分に充填することができず、空隙が増えて複合成形体の密度が小さくなり、機械的特性の低下を招くことがある。 In the present embodiment, the composite molded body contains, for example, 20% by volume or more and 60% by volume or less of reinforcing fibers, particularly 25% by volume or more and 55% by volume or less, and contains a thermoplastic resin, for example, 40% by volume or more and 80% by volume. % Or less, particularly 45% by volume or more and 75% by volume or less. In particular, when the reinforcing fiber is a carbon fiber, the ratio of the carbon fiber is 20% by volume or more and 50% by volume or less, particularly 25% by volume or more and 40% by volume or less, and the thermoplastic resin is 50% by volume or more and 80% by volume. It may be contained in an amount of 60% by volume or less, particularly 60% by volume or more and 75% by volume or less. If the proportion of the reinforcing fibers is too small, the effect of mechanically improving the composite molded body by the reinforcing fibers may not be obtained, and if the proportion of the reinforcing fibers is too large, the proportion of the matrix in the composite molded body becomes small. When producing a composite molded body, the matrix may not be able to sufficiently fill the space between the reinforcing fibers, the voids may increase, the density of the composite molded body may be reduced, and the mechanical properties may be deteriorated.

本実施形態において、二種類の熱可塑性樹脂を複合繊維にしたときの低融点樹脂(または低ビカット軟化温度樹脂)と高融点樹脂(または高ビカット軟化温度樹脂)の体積比と、複合成形体に占める低融点樹脂と高融点樹脂の面積比を比較すると、後者において高融点樹脂の比率がより大きくなる傾向にある。これは、複合成形体を製造する際に高融点樹脂が熱による膨張によって体積が大きくなり、低融点樹脂の周りを包摂するように融解するためと考えられる。 In the present embodiment, the volume ratio of the low melting point resin (or low vicut softening temperature resin) and the high melting point resin (or high vicut softening temperature resin) when two types of thermoplastic resins are made into a composite fiber, and the composite molded body. Comparing the area ratios of the low melting point resin and the high melting point resin, the ratio of the high melting point resin tends to be larger in the latter. It is considered that this is because the high melting point resin becomes large in volume due to expansion due to heat when the composite molded body is manufactured, and melts so as to enclose around the low melting point resin.

本発明の複合成形体は、例えば、シート状物、板状物、または所定の形状に成形された三次元的な構造体として提供される。 The composite molded body of the present invention is provided, for example, as a sheet-like material, a plate-like material, or a three-dimensional structure molded into a predetermined shape.

シート状ないしは板状の複合成形体の厚さおよび目付は、その用途等に応じて適宜選択され、特に限定されず、例えば、0.3mm以上10mm以下の厚さ、および400g/m以上12000g/m以下の目付を有する。熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂として含むシート状の複合成形体は、加熱および加圧により、別の形状に成形することが可能なスタンパブルシート(stampable sheet)として提供することができる。スタンパブルシートの成形は、スタンピング成形と呼ばれることもある。 The thickness and basis weight of the sheet-shaped or plate-shaped composite molded product are appropriately selected depending on the intended use and the like, and are not particularly limited. For example, a thickness of 0.3 mm or more and 10 mm or less, and 400 g / m 2 or more and 12000 g. It has a basis weight of / m 2 or less. A sheet-shaped composite molded body containing a thermoplastic resin as a matrix resin can be provided as a stampable sheet that can be molded into another shape by heating and pressurizing. Molding of stampable sheets is sometimes called stamping molding.

シート状の複合成形体は、実施形態2で説明した不織布から製造されたものであってよい。不織布から複合成形体を製造する場合には、マトリックス用繊維に加わる温度および圧力によっては、マトリックス用繊維を構成するセクションの一部が完全に溶融せず、複合成形体において、マトリックス用繊維からのセクションが繊維形状をある程度維持した状態で存在することがある。 The sheet-shaped composite molded body may be manufactured from the nonwoven fabric described in the second embodiment. In the case of producing a composite molded body from a non-woven fabric, a part of the sections constituting the matrix fiber is not completely melted depending on the temperature and pressure applied to the matrix fiber, and in the composite molded body, from the matrix fiber. The section may exist with some maintenance of fiber shape.

マトリックス用繊維を含む不織布を用いて製造される複合成形体においては、マトリックス用繊維中の樹脂のうち、強化繊維、特に炭素繊維に対して相溶性の高い樹脂が強化繊維の周囲に接して存在する、すなわち、より具体的には相溶性の高い樹脂が海成分となって強化繊維の周囲に接することで、機械的特性が向上する傾向にある。そのため、本実施形態の複合成形体は、その真密度の例えば90%以上、特に92%以上、より特には95%以上の密度を有してよい。複合成形体の密度は、真密度で形成されるのが理想であるが、例えば99.5%以下の密度を有してよい。真密度がかかる数値範囲にあると、ボード内の空隙が減少し、機械的特性が向上する。 In the composite molded body manufactured by using the non-woven fabric containing the matrix fibers, among the resins in the matrix fibers, the reinforcing fibers, particularly the resin having high compatibility with the carbon fibers, is present in contact with the periphery of the reinforcing fibers. That is, more specifically, the highly compatible resin becomes a sea component and comes into contact with the periphery of the reinforcing fiber, so that the mechanical properties tend to be improved. Therefore, the composite molded product of the present embodiment may have a density of, for example, 90% or more, particularly 92% or more, more particularly 95% or more of its true density. Ideally, the composite molded product is formed with a true density, but may have a density of, for example, 99.5% or less. Within the numerical range where the true density is applied, the voids in the board are reduced and the mechanical properties are improved.

複合成形体の真密度は、複合成形体を構成する材料それ自体の密度と、当該材料が複合成形体に占める割合(体積割合)とから算出することができる。具体的には、マトリックス用繊維が樹脂1と樹脂2とからなる場合、真密度は以下の式によって求めることができる。

Figure 2022078893000001
式中、
A:樹脂1の密度×マトリックス用繊維における樹脂1の体積割合
B:樹脂2の密度×マトリックス用繊維における樹脂2の体積割合 The true density of the composite molded body can be calculated from the density of the material itself constituting the composite molded body and the ratio (volume ratio) of the material to the composite molded body. Specifically, when the matrix fiber is composed of the resin 1 and the resin 2, the true density can be obtained by the following formula.
Figure 2022078893000001
During the ceremony
A: Density of resin 1 x volume ratio of resin 1 in matrix fiber B: density of resin 2 x volume ratio of resin 2 in matrix fiber

例えば、複合成形体が、強化繊維である炭素繊維30体積%と、マトリックス用繊維であるナイロン6/ポリプロピレンの組み合わせからなる、複合比3:7(ナイロン6:ポリプロピレン)の複合繊維70体積%とからなる場合、真密度は1.22g/cm3となる(炭素繊維の密度を1.80g/cm3、ナイロン6の密度を1.14g/cm3、ポリプロピレンの密度を0.91g/cm3として計算した値である)。 For example, the composite molded body is composed of a combination of carbon fiber, which is a reinforcing fiber, and nylon 6 / polypropylene, which is a fiber for matrix, and has a composite fiber ratio of 3: 7 (nylon 6: polypropylene), which is 70% by volume. If it consists of, the true density is 1.22 g / cm 3 (carbon fiber density 1.80 g / cm 3, nylon 6 density 1.14 g / cm 3 , polypropylene density 0.91 g / cm 3 ). Is the value calculated as).

本実施形態の複合成形体は、所定の形状に加工された三次元的な構造体として提供されてよい。三次元的な構造体は、例えば、実施形態2の不織布を加熱および加圧する際に三次元的に成形したもの、シート状の複合成形体(スタンパブルシート)を三次元的に成形したものであってよい。あるいは、三次元的な構造体は、複合成形体のブロックを切削加工に付して、所定の形状にしたものであってもよい。 The composite molded body of the present embodiment may be provided as a three-dimensional structure processed into a predetermined shape. The three-dimensional structure is, for example, a three-dimensionally molded non-woven fabric of the second embodiment when heated and pressed, or a three-dimensionally molded sheet-shaped composite molded body (stampable sheet). It may be there. Alternatively, the three-dimensional structure may be formed by subjecting a block of a composite molded body to a cutting process to form a predetermined shape.

本実施形態の複合成形体において、マトリックスは、融点またはビカット軟化温度の異なる二種類以上の熱可塑性樹脂からなるセクション数が3以上の複合繊維であって、各セクションが繊維表面に露出している複合繊維が溶融することにより形成されたものであってよい。この複合繊維は、二種類以上の熱可塑性樹脂が比較的小さなセクションをそれぞれ構成しているものであるから、これが溶融してなるマトリックスは、それぞれブロック(塊)の形状を形成し、一方の樹脂から形成されたブロック中にはもう一方の樹脂が島のような形状で存在している。 In the composite molded body of the present embodiment, the matrix is a composite fiber composed of two or more types of thermoplastic resins having different melting points or bicut softening temperatures and having three or more sections, and each section is exposed on the fiber surface. It may be formed by melting the composite fiber. Since this composite fiber is composed of two or more types of thermoplastic resins forming relatively small sections, the matrix formed by melting the composite fibers forms the shape of a block (lump), and one of the resins is formed. In the block formed from, the other resin exists in an island-like shape.

[複合成形体の製造方法]
本実施形態の複合成形体は、例えば、実施形態2として説明した不織布を用いて製造することができる。具体的には、本実施形態の複合成形体は、
実施形態2の複合成形体用不織布を準備すること、および
複合成形体用不織布を加熱すること
を含む製造方法であって、
前記複合成形体用不織布の加熱を、前記二種類以上の熱可塑性樹脂のうち、融点もしくはビカット軟化温度が最も低い樹脂が溶融し、且つ、
複合成形体マトリックス用繊維を構成する二種類以上の熱可塑性樹脂がすべて結晶性樹脂である場合、融点が最も高い熱可塑性樹脂成分の融点をTm℃としたときに、(Tm-30)℃以上(Tm+50)℃以下の温度で実施し、
複合成形体マトリックス用繊維を構成する二種類以上の熱可塑性樹脂の少なくとも一つが非晶性樹脂である場合、ビカット軟化温度が最も高い熱可塑性樹脂のビカット軟化温度をVST℃としたときに、(VST+20)℃以上(VST+150)℃以下の温度で実施しし、
複合成形体用不織布を加熱する際にさらに加圧することを含み、
前記加熱および前記加圧を、複合成形体の密度が真密度の90%以上99.5%以下となるように実施する、
製造方法によって製造することができる。
[Manufacturing method of composite molded product]
The composite molded body of the present embodiment can be manufactured, for example, by using the nonwoven fabric described as the second embodiment. Specifically, the composite molded body of the present embodiment is
A manufacturing method comprising preparing a nonwoven fabric for composite molding according to the second embodiment and heating the nonwoven fabric for composite molding.
By heating the nonwoven fabric for composite molding, the resin having the lowest melting point or Vicat softening temperature among the two or more types of thermoplastic resins is melted and
When two or more types of thermoplastic resins constituting the composite molded body matrix fiber are all crystalline resins, (Tm-30) ° C. or higher when the melting point of the thermoplastic resin component having the highest melting point is Tm ° C. Performed at a temperature of (Tm + 50) ° C or lower,
When at least one of the two or more types of thermoplastic resins constituting the composite molded body matrix fiber is an amorphous resin, when the Vicat softening temperature of the thermoplastic resin having the highest Vicat softening temperature is VST ° C., ( Perform at a temperature of VST + 20) ° C or higher (VST + 150) ° C or lower,
Including further pressurization when heating the non-woven fabric for composite molding,
The heating and the pressurization are carried out so that the density of the composite molded product is 90% or more and 99.5% or less of the true density.
It can be manufactured by a manufacturing method.

実施形態2の不織布を用いる場合、得ようとする複合成形体の目付に応じて、不織布を複数枚積層し、積層した不織布に加熱および加圧処理を施してよい。 When the nonwoven fabric of the second embodiment is used, a plurality of nonwoven fabrics may be laminated and the laminated nonwoven fabric may be heated and pressure-treated according to the basis weight of the composite molded body to be obtained.

加熱および加圧処理は、強化繊維と熱可塑性樹脂(マトリックス)とを複合化させる工程ともいえる。複合化に際しては、熱可塑性樹脂を加熱により溶融または軟化させて、強化繊維間の空隙に熱可塑性樹脂を浸透させて、空隙を樹脂で充填する。本実施形態では、加圧処理を同時に実施することにより、熱可塑性樹脂の強化繊維間の空隙への浸透をより促進させて、複合成形体の密度が上記所定の値となるようにしている。 The heating and pressure treatment can be said to be a step of combining the reinforcing fiber and the thermoplastic resin (matrix). At the time of compounding, the thermoplastic resin is melted or softened by heating, the thermoplastic resin is infiltrated into the voids between the reinforcing fibers, and the voids are filled with the resin. In the present embodiment, the pressure treatment is carried out at the same time to further promote the penetration of the thermoplastic resin into the voids between the reinforcing fibers so that the density of the composite molded body becomes the above-mentioned predetermined value.

本実施形態の製造方法では、上記のとおり、得られる成形体の密度をその真密度の90%以上99.5%以下となるように、加熱および加圧を実施する。したがって、加熱および加圧は、マトリックス用繊維を構成する熱可塑性樹脂が十分な流動性を有し、かつ流動性を有する熱可塑性樹脂が強化繊維間の空隙に浸透する条件を選択して実施する。 In the production method of the present embodiment, as described above, heating and pressurization are performed so that the density of the obtained molded product is 90% or more and 99.5% or less of its true density. Therefore, heating and pressurization are carried out by selecting conditions under which the thermoplastic resin constituting the matrix fibers has sufficient fluidity and the thermoplastic resin having fluidity penetrates into the voids between the reinforcing fibers. ..

マトリックス用繊維を構成する二種類以上の熱可塑性樹脂がすべて結晶性樹脂である場合には、加熱の際の温度は、融点が最も高い熱可塑性樹脂成分の融点をTm℃を基準として、(Tm-30)℃以上(Tm+50)℃以下の温度としてよく、特に(Tm-20)℃以上(Tm+45)℃以下の温度としてよく、より特には(Tm-15)℃以上(Tm+40)℃以下の温度としてよく、さらに特には(Tm-10)℃以上(Tm+37)℃以下の温度としてよく、最も好ましくはTm℃以上(Tm+35)℃以下の温度としてよい。 When two or more kinds of thermoplastic resins constituting the matrix fiber are all crystalline resins, the temperature at the time of heating is based on the melting point of the thermoplastic resin component having the highest melting point at Tm ° C. (Tm). It may be a temperature of -30) ° C or higher (Tm + 50) ° C, particularly a temperature of (Tm-20) ° C or higher (Tm + 45) ° C, and more particularly a temperature of (Tm-15) ° C or higher (Tm + 40) ° C. In particular, the temperature may be (Tm-10) ° C. or higher (Tm + 37) ° C., and most preferably the temperature may be Tm ° C. or higher (Tm + 35) ° C. or lower.

ここで、結晶性樹脂のみから成るマトリックス用繊維を構成する各樹脂の融点は、マトリックス用繊維とした状態の熱可塑性樹脂の融点(即ち、紡糸後の融点)であり、示差操作熱量分析法(DSC)によって測定することができる。具体的には、JIS K 7121(1987年) プラスチックの転移温度測定方法に基づいて、示差走査熱量計(セイコーインスツルメンツ(株)製)を使用し、繊維の量(サンプル量)を3.0mgとして、10℃/minの昇温スピードで常温から300℃まで昇温して、繊維を融解させて、得られた融解熱量曲線から求めることができる。複合繊維を融解させて得られる融解熱量曲線は、通常、構成する樹脂の数に応じて複数のピークを有する。当該複数のピークのうち、最も高い温度にて現れるピークからTmを求めて加熱温度を設定する。 Here, the melting point of each resin constituting the matrix fiber composed of only the crystalline resin is the melting point of the thermoplastic resin in the state of being made into the matrix fiber (that is, the melting point after spinning), and the differential operation calorie analysis method ( It can be measured by DSC). Specifically, based on the JIS K 7121 (1987) plastic transition temperature measurement method, a differential scanning calorimeter (manufactured by Seiko Instruments Co., Ltd.) was used, and the amount of fiber (sample amount) was set to 3.0 mg. It can be obtained from the obtained heat of fusion curve by heating the temperature from normal temperature to 300 ° C. at a heating speed of 10 ° C./min to melt the fibers. The heat of fusion curve obtained by melting a composite fiber usually has a plurality of peaks depending on the number of constituent resins. The heating temperature is set by obtaining Tm from the peak that appears at the highest temperature among the plurality of peaks.

マトリックス用繊維を構成する樹脂の少なくとも一つが非晶性樹脂である場合、加熱の際の温度は、ビカット軟化温度が最も高い熱可塑性樹脂成分のビカット軟化温度VST℃を基準として、(VST+20)℃以上(VST+150)℃以下の温度としてよく、特に(VST+40)℃以上(VST+140)℃以下の温度としてよく、より特には(VST+60)℃以上(VST+130)℃以下の温度としてよく、さらに好ましくは(VST+80)℃以上(VST+120)℃以下の温度としてよい。 When at least one of the resins constituting the matrix fiber is an amorphous resin, the temperature at the time of heating is (VST + 20) ° C. with reference to the Vicat softening temperature VST ° C. of the thermoplastic resin component having the highest Vicat softening temperature. The temperature may be at least (VST + 150) ° C., particularly at (VST + 40) ° C. or higher (VST + 140) ° C., more particularly at (VST + 60) ° C. or higher (VST + 130) ° C., and more preferably (VST + 80). ) ° C. or higher (VST + 120) ° C. or lower.

非晶性樹脂のビカット軟化温度は、樹脂のみからなる試験片に規定された試験荷重をかけて一定の速度で伝熱媒体を昇温させ、 針状圧子が試験片の表面から1mm侵入したときの伝熱媒体の温度であり、JIS K 7206 B50法に記載の方法で測定することができる。 The Vicat softening temperature of the amorphous resin is when the heat transfer medium is heated at a constant speed by applying the specified test load to the test piece made of only the resin, and the needle-shaped indenter penetrates 1 mm from the surface of the test piece. The temperature of the heat transfer medium, which can be measured by the method described in JIS K 7206 B50 method.

本実施形態では、複合成形体の密度が上記所定の範囲内となるように、得られる複合成形体においてマトリックス用繊維そのもの又はこれに由来する繊維(例えば、セクションが分離して生じる極細繊維)の繊維形状が残らないようにすることが好ましい。そのため、加熱温度は、マトリックス用繊維を構成する、最も融点の高い熱可塑性樹脂の融点を基準として設定される。 In the present embodiment, the matrix fiber itself or the fiber derived from the matrix fiber itself (for example, the ultrafine fiber produced by separating the sections) in the obtained composite molded body so that the density of the composite molded body is within the above-mentioned predetermined range. It is preferable that the fiber shape does not remain. Therefore, the heating temperature is set with reference to the melting point of the thermoplastic resin having the highest melting point, which constitutes the matrix fiber.

マトリックス用繊維が、例えば、ナイロン6/ポリプロピレンの組み合わせからなる場合、加熱温度は190℃以上300℃以下としてよく、特に200℃以上280℃以下、より特には205℃以上270℃以下としてよく、さらに好ましくは210℃以上260℃以下としてよく、最も好ましくは220℃以上255℃以下としてよい。 When the matrix fiber is made of, for example, a nylon 6 / polypropylene combination, the heating temperature may be 190 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, particularly 200 ° C. or higher and 280 ° C. or lower, more particularly 205 ° C. or higher and 270 ° C. or lower, and further. It may be preferably 210 ° C. or higher and 260 ° C. or lower, and most preferably 220 ° C. or higher and 255 ° C. or lower.

加圧の際の圧力は、繊維を構成する熱可塑性樹脂の流動性等を考慮して適宜選択され、例えば1MPa以上50MPa以下であってよく、特に3MPa以上30MPa以下、より特には5MPa以上20MPa以下としてよい。マトリックス用繊維を構成する樹脂の中に流動性の低い樹脂が含まれる場合には、圧力は当該樹脂の流動が十分に促進されるように選択される。 The pressure at the time of pressurization is appropriately selected in consideration of the fluidity of the thermoplastic resin constituting the fiber, and may be, for example, 1 MPa or more and 50 MPa or less, particularly 3 MPa or more and 30 MPa or less, and more particularly 5 MPa or more and 20 MPa or less. May be. When the resin constituting the matrix fiber contains a resin having low fluidity, the pressure is selected so that the flow of the resin is sufficiently promoted.

マトリックス用繊維が、例えば、ナイロン6/ポリプロピレンの組み合わせからなる場合、溶融したナイロン6の流動性は、溶融したポリプロピレンと比較して小さい。そのため、この繊維を用いる場合、加圧の際の圧力は、例えば1MPa以上50MPa以下であってよく、特に3MPa以上30MPa以下、より特には5MPa以上20MPa以下としてよい。この範囲の圧力は、特に加熱温度を上記範囲とする場合に、ナイロン6の流動を促進して、強化繊維間の空隙をマトリックスで充填させやすい。 When the matrix fiber is made of, for example, a nylon 6 / polypropylene combination, the fluidity of the molten nylon 6 is smaller than that of the molten polypropylene. Therefore, when this fiber is used, the pressure at the time of pressurization may be, for example, 1 MPa or more and 50 MPa or less, particularly 3 MPa or more and 30 MPa or less, and more particularly 5 MPa or more and 20 MPa or less. The pressure in this range promotes the flow of nylon 6 and easily fills the voids between the reinforcing fibers with the matrix, especially when the heating temperature is in the above range.

熱可塑性樹脂の流動性に差がある場合、加熱かおよび加圧処理の間、流動性の高い樹脂が先に強化繊維間の空隙を埋めるように流動し、それから流動性の低い樹脂が流動すると考えられる。二種類以上の樹脂の流動のタイミングをずらすことによって、強化繊維間の空隙がより充填され、成形体の密度を調整しやすいので、必要に応じて流動性に差のある樹脂を選択してマトリックス用繊維を構成してよい。 If there is a difference in the fluidity of the thermoplastic resin, during the heating and pressurizing treatment, the highly fluid resin first flows to fill the voids between the reinforcing fibers, and then the less fluid resin flows. Conceivable. By shifting the flow timing of two or more types of resin, the voids between the reinforcing fibers are more filled and the density of the molded product can be easily adjusted. It may constitute a fiber.

加圧処理の際、複合成形体用不織布を加熱および加圧した状態とする時間(高圧保持時間)は、用いる強化繊維およびマトリックス用繊維の種類に応じて、例えば1秒以上600秒以下、特に30秒以上240秒以下、より特には60秒以上200秒以下としてよい。高圧保持時間が短すぎると、成形体の密度を十分に高くし得ないことがあり、長すぎると、熱可塑性樹脂の劣化が生じ、得られる複合成形体の機械的特性を低下させることがある。 The time (high pressure holding time) for heating and pressurizing the composite molded non-woven fabric during the pressure treatment is, for example, 1 second or more and 600 seconds or less, particularly, depending on the type of the reinforcing fiber and the matrix fiber used. It may be 30 seconds or more and 240 seconds or less, and more particularly 60 seconds or more and 200 seconds or less. If the high pressure holding time is too short, the density of the molded product may not be sufficiently high, and if it is too long, the thermoplastic resin may be deteriorated and the mechanical properties of the obtained composite molded product may be deteriorated. ..

高圧保持時間には加熱温度および圧力のいずれか一方を低下させる時間は含まれない。例えば、所定の加熱温度および所定の圧力にて、加熱および加圧した状態を所定の時間保持した後、圧力はそのままに温度を低下させる場合、温度を低下させている時間は、高圧保持時間に含まれない。 The high pressure holding time does not include the time to lower either the heating temperature or the pressure. For example, when the temperature is lowered while keeping the pressure as it is after holding the heated and pressurized state for a predetermined time at a predetermined heating temperature and a predetermined pressure, the time for lowering the temperature is the high pressure holding time. Not included.

加熱および加圧は、加熱と加圧を同時に実施できる装置、例えば、熱プレス機を用いて実施してよい。あるいはまた、先に加熱処理を施し、熱可塑性樹脂が溶融または軟化状態にある間に、続いて加圧処理を実施してもよい。そのような加熱および加圧も、上記本実施形態の製造方法の概要における「複合成形体用不織布を加熱する際にさらに加圧する」ことに含まれる。 The heating and pressurization may be performed using a device capable of simultaneously performing heating and pressurization, for example, a heat press machine. Alternatively, the heat treatment may be performed first, and then the pressure treatment may be performed while the thermoplastic resin is in a molten or softened state. Such heating and pressurization are also included in "further pressurizing when heating the nonwoven fabric for composite molding" in the outline of the production method of the present embodiment.

本実施形態によれば、シート状の複合成形体を得ることができ、あるいは加熱処理および/または加圧処理の際に三次元的な形状を付与することによって、三次元的な構造体である複合成形体を得ることができる。シート状の複合成形体(スタンパブルシート)は、さらに熱プレス処理に付することによって、凹凸を有する形状にすることができる。その場合には、シート状の複合成形体を複数積層して熱プレス処理を実施し、より厚い複合成形体を得るようにしてよい。 According to the present embodiment, a sheet-shaped composite molded body can be obtained, or is a three-dimensional structure by imparting a three-dimensional shape during heat treatment and / or pressure treatment. A composite molded body can be obtained. The sheet-shaped composite molded body (stampable sheet) can be further subjected to a hot press treatment to form a shape having irregularities. In that case, a plurality of sheet-shaped composite molded bodies may be laminated and heat-pressed to obtain a thicker composite molded body.

ここで説明した複合成形体の製造方法は、複合成形体を製造する一形態であり、複合成形体はその形状に応じて他の製造方法で製造してよいことはいうまでもない。例えば、シート状の複合成形体は、マトリックス用繊維と強化繊維からなる繊維シートに、含浸または塗布等により溶融した別の熱可塑性樹脂を適用する方法で製造してもよい。この方法においては、当該別の熱可塑性樹脂の融点ないしはビカット軟化温度が、マトリックス用繊維を構成する熱可塑性樹脂のうち最も融点ないしはビカット軟化温度の高いものよりも高い場合には、当該熱可塑性樹脂を適用するときにマトリックス用繊維を溶融させる。当該別の熱可塑性樹脂の融点ないしはビカット軟化温度が、マトリックス用繊維を構成する熱可塑性樹脂のうち最も融点ないしはビカット軟化温度の高いものよりも低い場合には、当該別の熱可塑性樹脂を適用した後、加熱および加圧処理を実施してマトリックス用繊維を溶融させる。該繊維シートが織物または編物である場合、構成する糸は、マトリックス用繊維と強化繊維とからなる、混紡糸、混撚糸、コアヤーン、およびカバードヤーンのいずれであってもよい。 Needless to say, the method for manufacturing a composite molded body described here is one form of manufacturing the composite molded body, and the composite molded body may be manufactured by another manufacturing method depending on the shape. For example, the sheet-shaped composite molded body may be manufactured by applying another thermoplastic resin melted by impregnation or coating to a fiber sheet composed of matrix fibers and reinforcing fibers. In this method, when the melting point or the Vicat softening temperature of the other thermoplastic resin is higher than that of the thermoplastic resin constituting the matrix fiber having the highest melting point or the Vicat softening temperature, the thermoplastic resin is used. Melts the matrix fibers when applying. When the melting point or Vicat softening temperature of the other thermoplastic resin is lower than that of the thermoplastic resin constituting the matrix fiber having the highest melting point or Vicat softening temperature, the other thermoplastic resin is applied. After that, heating and pressure treatment are performed to melt the fibers for the matrix. When the fiber sheet is a woven fabric or a knitted fabric, the constituent yarns may be any of blended yarns, mixed twisted yarns, core yarns, and covered yarns composed of matrix fibers and reinforcing fibers.

本実施形態の複合成形体は、機械的特性において優れている。これは、セクション数が3以上であり、各セクションが繊維表面に露出している複合繊維であって、セクション間の分離が比較的生じやすいものを溶融させてマトリックスを形成していることによると考えられる。そのような複合繊維は、芯鞘型複合繊維のような二つのセクションからなる繊維と比較して、一般に、より小さなセクションから成る。当該より小さなセクションが強化繊維間の空隙を効率的に充填して密度を向上させるため、複合成形体の機械的特性を向上させると考えられる。また、より小さなセクションの溶融により形成されたマトリックスにおいては、複数の熱可塑性樹脂がそれぞれブロック(塊)の形状を形成し、一方の樹脂から形成されたブロック中または海成分中にはもう一方の樹脂が島のような形状が存在する状態となり、このことも機械的特性の向上に寄与していると考えられる。さらにまた、各セクションが繊維表面に露出しているため、溶融後に各セクション同士の接合によるネットワークが形成されていることも、機械的特性の向上に寄与していると考えられる。 The composite molded product of the present embodiment is excellent in mechanical properties. This is because the number of sections is 3 or more, and each section is a composite fiber exposed on the fiber surface, and the fiber in which separation between the sections is relatively easy to occur is melted to form a matrix. Conceivable. Such composite fibers generally consist of smaller sections compared to fibers consisting of two sections, such as core-sheath type composite fibers. It is believed that the smaller sections efficiently fill the voids between the reinforcing fibers to improve the density and thus improve the mechanical properties of the composite. Also, in a matrix formed by melting smaller sections, the plurality of thermoplastic resins each form a block (lump) shape, in the block formed from one resin or in the sea component of the other. The resin has an island-like shape, which is also considered to contribute to the improvement of mechanical properties. Furthermore, since each section is exposed on the fiber surface, it is considered that the formation of a network by joining each section after melting also contributes to the improvement of mechanical properties.

(複合成形体の用途)
本実施形態の複合成形体は、宇宙および航空機用資材、船舶用資材、車両(自動車および自転車含む)用資材、スポーツ用品用資材、OA機器用資材、電子機器用資材、工業資材、タンクおよび容器類の資材、雑貨類用資材、ならびに建設資材として使用することができる。特に、強化繊維として炭素繊維を用いる場合には、その軽量性を活かして航空機の内装材および外装材として好ましく用いられる。
(Use of composite molded product)
The composite molded body of the present embodiment includes space and aircraft materials, marine materials, vehicle (including automobiles and bicycles) materials, sports equipment materials, OA equipment materials, electronic equipment materials, industrial materials, tanks and containers. It can be used as a kind of material, a material for miscellaneous goods, and a construction material. In particular, when carbon fiber is used as the reinforcing fiber, it is preferably used as an interior material and an exterior material of an aircraft by taking advantage of its light weight.

以下の熱可塑性樹脂および反応型相溶化剤を準備した。
<熱可塑性樹脂>
・ポリプロピレン(PP):日本ポリプロピレン(株)製のSA01A(商品名)。融点160℃。
・ナイロン6(Ny-6):宇部興産(株)製のSF1018A(商品名)。融点225℃
<反応型相溶化剤>
・変性ポリプロピレン(ポリプロピレンにマレイン酸を導入した接着樹脂):三菱ケミカル(株)製のモディックP908(商品名)。融点150℃、ISO R-1133に準じて、荷重21.2N(2.16kgf)で測定したときのMFR45g/10min(180℃)、酸価度12.8。
The following thermoplastic resins and reactive compatibilizers were prepared.
<Thermoplastic resin>
-Polypropylene (PP): SA01A (trade name) manufactured by Nippon Polypropylene Co., Ltd. Melting point 160 ° C.
-Nylon 6 (Ny-6): SF1018A (trade name) manufactured by Ube Corporation. Melting point 225 ° C
<Reactive compatibilizer>
-Modified polypropylene (adhesive resin in which maleic acid is introduced into polypropylene): Modic P908 (trade name) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation. It has a melting point of 150 ° C., an MFR of 45 g / 10 min (180 ° C.) and an acid value of 12.8 as measured under a load of 21.2 N (2.16 kgf) according to ISO R-1133.

<マトリックス用繊維の製造>
[マトリックス用繊維Aの製造]
図1(a)に示すような楔形のセクションが菊花状に配置された断面を有し、セクション数が16である複合繊維をマトリックス用繊維Aとして製造した。まず、ナイロン6と、反応性相溶化剤として変性ポリプロピレンを10質量%の割合で添加したポリプロピレンとをそれぞれ、紡糸温度280℃および270℃の条件にて、上記複合形態を与える分割型複合繊維用ノズルを用いて溶融紡糸し、繊度4.5dtexの紡糸フィラメントを得た。溶融紡糸の際には、各樹脂の吐出量を調整して、複合比(体積比)が7:3(PP:Ny-6)となるようにした。続いて、紡糸フィラメントを、125℃にて延伸倍率1.6倍の乾式延伸処理に付して繊度約3.14dtexとした後、繊維処理剤を付与し、6mmの繊維長に切断した。
<Manufacturing of matrix fibers>
[Manufacturing of fiber A for matrix]
A composite fiber having a cross section in which wedge-shaped sections as shown in FIG. 1A are arranged in a chrysanthemum shape and having 16 sections was produced as a matrix fiber A. First, nylon 6 and polypropylene to which modified polypropylene is added as a reactive compatibilizer at a ratio of 10% by mass are used for a split type composite fiber that gives the above composite form under the conditions of spinning temperatures of 280 ° C and 270 ° C, respectively. Melt spinning was performed using a nozzle to obtain a spun filament having a fineness of 4.5 dtex. At the time of melt spinning, the discharge amount of each resin was adjusted so that the composite ratio (volume ratio) was 7: 3 (PP: Ny-6). Subsequently, the spun filament was subjected to a dry drawing treatment at 125 ° C. with a draw ratio of 1.6 times to obtain a fineness of about 3.14 dtex, and then a fiber treatment agent was applied to cut the spun filament into a fiber length of 6 mm.

[マトリックス用繊維Bの製造]
芯鞘型複合繊維をマトリックス用繊維Bとして製造した。まず、ナイロン6と、反応性相溶化剤として変性ポリプロピレンを10質量%の割合で添加したポリプロピレンとを、紡糸温度280℃および270℃の条件にて、芯鞘型複合繊維用ノズルを用いて溶融紡糸し、繊度3dtexの紡糸フィラメントを得た。溶融紡糸の際には、各樹脂の吐出量を調整して、複合比が7:3(PP:Ny-6)となるようにした。続いて、紡糸フィラメントを、125℃にて延伸倍率1.8倍の乾式延伸処理に付して繊度約1.89dtexとした後、繊維処理剤を付与し、6mmの繊維長に切断した。
[Manufacturing of fiber B for matrix]
The core-sheath type composite fiber was produced as the matrix fiber B. First, nylon 6 and polypropylene to which modified polypropylene is added as a reactive compatibilizer at a ratio of 10% by mass are melted at spinning temperatures of 280 ° C. and 270 ° C. using a core-sheath type composite fiber nozzle. Spinning was performed to obtain a spun filament having a fineness of 3 dtex. At the time of melt spinning, the discharge amount of each resin was adjusted so that the composite ratio was 7: 3 (PP: Ny-6). Subsequently, the spun filament was subjected to a dry drawing treatment at 125 ° C. with a draw ratio of 1.8 times to obtain a fineness of about 1.89 dtex, and then a fiber treatment agent was applied to cut the spun filament into a fiber length of 6 mm.

[マトリックス用繊維Cの製造]
繊維断面において2以上のセクションが観察されない、単一繊維をマトリックス用繊維5として製造した。ナイロン6を、単一繊維用ノズルを用いて溶融紡糸し、繊度5dtexの紡糸フィラメントを得た。続いて、紡糸フィラメントに繊維処理剤を付与し、6mmの繊維長に切断した。
[Manufacturing of fiber C for matrix]
A single fiber with no more than two sections observed in the fiber cross section was made as the matrix fiber 5. Nylon 6 was melt-spun using a single fiber nozzle to obtain a spun filament with a fineness of 5 dtex. Subsequently, a fiber treatment agent was applied to the spun filament and the fiber was cut to a fiber length of 6 mm.

[マトリックス用繊維Dの製造]
繊維断面において2以上のセクションが観察されない、単一繊維をマトリックス用繊維6として製造した。反応性相溶化剤として変性ポリプロピレンを10質量%の割合で添加したをポリプロピレンを、単一繊維用ノズルを用いて溶融紡糸し、繊度6dtexの紡糸フィラメントを得た。続いて、紡糸フィラメントを、90℃にて延伸倍率3.2倍の湿式延伸処理に付して繊度約2.2dtexとした後、繊維処理剤を付与し、6mmの繊維長に切断した。
[Manufacturing of fiber D for matrix]
A single fiber with no more than two sections observed in the fiber cross section was made as the matrix fiber 6. Modified polypropylene was added at a ratio of 10% by mass as a reactive compatibilizer, and polypropylene was melt-spun using a nozzle for a single fiber to obtain a spun filament having a fineness of 6 dtex. Subsequently, the spun filament was subjected to a wet drawing treatment at 90 ° C. at a draw ratio of 3.2 times to obtain a fineness of about 2.2 dtex, and then a fiber treatment agent was applied to cut the spun filament into a fiber length of 6 mm.

マトリックス用繊維AないしDの強度および伸度、ならびに繊維化した後の各成分の融点をそれぞれ表1に示す。 Table 1 shows the strength and elongation of the matrix fibers A to D, and the melting point of each component after fiberization.

Figure 2022078893000002
Figure 2022078893000002

繊維の強度および伸度は、JIS-L-1015に準じ、引張試験機を用いて、試料のつかみ間隔を20mmとしたときの繊維切断時の荷重値および伸びを測定し、それぞれ強度および伸度とした
また、繊維化後の各成分の融点は、マトリックス用繊維を構成する二種類以上の熱可塑性樹脂が結晶性樹脂のみから成る場合は、マトリックス用繊維とした状態の熱可塑性樹脂の融点(即ち、紡糸後の融点)であり、示差走査熱量分析法(DSC)によって測定することができる。具体的には、JIS K 7121(1987年) プラスチックの転移温度測定方法に基づいて、示差走査熱量計(セイコーインスツルメンツ(株)製)を使用し、繊維の量(サンプル量)を3.0mgとして、10℃/minの昇温スピードで常温から300℃まで昇温して繊維を融解させ、得られた融解熱量曲線から求めた。なお、一つの樹脂に関して複数のピークが出た場合は、第1融解ピークを採用する。
The strength and elongation of the fiber are based on JIS-L-1015, and the load value and elongation at the time of fiber cutting are measured using a tensile tester when the grip interval of the sample is 20 mm, and the strength and elongation are measured, respectively. The melting point of each component after fiberization is the melting point of the thermoplastic resin in the state of being made into a fiber for matrix when the two or more kinds of thermoplastic resins constituting the fiber for matrix are composed only of crystalline resin. That is, it is the melting point after spinning) and can be measured by the differential scanning calorific value analysis method (DSC). Specifically, based on the JIS K 7121 (1987) plastic transition temperature measurement method, a differential scanning calorimeter (manufactured by Seiko Instruments Co., Ltd.) was used, and the amount of fiber (sample amount) was set to 3.0 mg. The fiber was melted by raising the temperature from normal temperature to 300 ° C. at a temperature rising speed of 10 ° C./min, and the amount was obtained from the obtained heat of melting curve. When a plurality of peaks appear for one resin, the first melting peak is adopted.

熱可塑性樹脂が非晶性樹脂を含む場合の融点(ビカット軟化温度)は、繊維化前の樹脂単体の試験片に規定された試験荷重をかけて一定の速度で伝熱媒体を昇温させ、針状圧子が試験片の表面から1mm侵入したときの伝熱媒体の温度であり、JIS K 7206 B50法に記載の方法で測定することができる。 When the thermoplastic resin contains an amorphous resin, the melting point (bicut softening temperature) is determined by applying a test load specified for the test piece of the resin alone before fiberization to raise the temperature of the heat transfer medium at a constant rate. It is the temperature of the heat transfer medium when the needle-shaped indenter penetrates 1 mm from the surface of the test piece, and can be measured by the method described in JIS K 7206 B50 method.

<実施例1~3および比較例1~7>
[複合成形体用不織布の製造]
強化繊維として炭素繊維(帝人製、HT C140X(商品名))を用意した。炭素繊維の繊度は0.67dtex、繊維径5μm、繊維長6mmであった。この炭素繊維の混合割合をそれぞれ表2に示すとおりとして、それぞれ表2に示すマトリックス用繊維と混合した後、湿式抄紙法で目付200g/mの湿式不織布を得た。湿式不織布の製造に際しては、繊維同士を機械的な処理で交絡させず、また、交絡繊維同士を接着させなかった。
<Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7>
[Manufacturing of non-woven fabrics for composite moldings]
Carbon fiber (manufactured by Teijin, HT C140X (trade name)) was prepared as a reinforcing fiber. The fineness of the carbon fiber was 0.67 dtex, the fiber diameter was 5 μm, and the fiber length was 6 mm. The mixing ratios of the carbon fibers were set as shown in Table 2, and after mixing with the matrix fibers shown in Table 2, a wet nonwoven fabric having a basis weight of 200 g / m 2 was obtained by a wet papermaking method. In the production of the wet nonwoven fabric, the fibers were not entangled with each other by mechanical treatment, and the entangled fibers were not adhered to each other.

実施例1~3の不織布について、不織布表面における極細繊維の発現割合を求めたところ、表2に示すとおりとなった。また、これらの不織布について、マトリックス用繊維の割繊率を測定したところ、表2に示すとおりとなった。 When the expression ratio of the ultrafine fibers on the surface of the nonwoven fabric was determined for the nonwoven fabrics of Examples 1 to 3, it was as shown in Table 2. Further, when the split fiber ratio of the matrix fibers was measured for these non-woven fabrics, it was as shown in Table 2.

[複合成形体の製造]
複合成形体用不織布を12枚重ねて、目付が約2400g/mの積層体(不織布間は一体化されていない)とし、この積層体に表2に示す温度にて10MPaの圧力を加えて、加熱加圧処理を実施した。高圧保持時間は180秒とした。加熱加圧処理は、平坦な金属板からなる金型を上下に配置したプレス機を用いて実施した。加熱温度は、高圧保持時間中の金型の温度が表2に示す温度となるように、約3分かけて上昇させ、高圧保持時間経過後は約3分後に金型の温度が60℃~50℃となるように冷却水を用いて金型を冷却することにより低下させた。加熱温度が60℃~50℃となった時点で、金型を開放して複合成形体を取り出した。
[Manufacturing of composite molded product]
Twelve non-woven fabrics for composite molded bodies are stacked to form a laminated body having a basis weight of about 2400 g / m 2 (the non-woven fabrics are not integrated), and a pressure of 10 MPa is applied to the laminated body at the temperature shown in Table 2. , Heat and pressure treatment was carried out. The high pressure holding time was 180 seconds. The heat and pressurization treatment was carried out using a press machine in which dies made of flat metal plates were arranged one above the other. The heating temperature is raised over about 3 minutes so that the temperature of the mold during the high-pressure holding time becomes the temperature shown in Table 2, and after about 3 minutes after the high-pressure holding time elapses, the temperature of the mold reaches 60 ° C. The temperature was lowered by cooling the mold with cooling water so as to reach 50 ° C. When the heating temperature reached 60 ° C. to 50 ° C., the mold was opened and the composite molded product was taken out.

得られた各実施例および各比較例の複合成形体の曲げ弾性率、曲げ応力、衝撃エネルギーおよびシャルピー衝撃強度を以下の方法により測定した。測定結果を表2に示す。また、実施例1~3で得られた複合成形体の断面を示す電子顕微鏡写真を図2~4に示す。
<曲げ弾性率>
JIS K 7074:1998(炭素繊維強化プラスチックの曲げ試験方法)のA法(3点曲げによる曲げ試験方法)に準拠し、得られた複合成形体から幅15mm、長さ100mmの試料を作製し、株式会社島津製作所製のオートグラフ(登録商標)AG-100kN ISを使用して、試験速度5mm/minにて曲げ強度を測定した。サンプルの厚さと、オートグラフの支点間距離は表2に示した通りである。
The flexural modulus, bending stress, impact energy and Charpy impact strength of the obtained composite molded bodies of each Example and each Comparative Example were measured by the following methods. The measurement results are shown in Table 2. Further, electron micrographs showing cross sections of the composite molded bodies obtained in Examples 1 to 3 are shown in FIGS. 2 to 4.
<Bending modulus>
In accordance with JIS K 7074: 1998 (carbon fiber reinforced plastic bending test method) A method (bending test method by 3-point bending), a sample having a width of 15 mm and a length of 100 mm was prepared from the obtained composite molded body. Bending strength was measured at a test speed of 5 mm / min using an Autograph (registered trademark) AG-100kNIS manufactured by Shimadzu Corporation. The thickness of the sample and the distance between the fulcrums of the autograph are as shown in Table 2.

<曲げ応力>
JIS K 7074:1998(炭素繊維強化プラスチックの曲げ試験方法)のA法(3点曲げによる曲げ試験方法)に準拠し、得られた複合成形体から幅15mm、長さ100mmの試料を作製し、株式会社島津製作所製のオートグラフ(登録商標)AG-100kN ISを使用して、試験速度5mm/minにて曲げ弾性率を測定した。サンプルの厚さと、オートグラフの支点間距離は表2に示した通りである。
<Bending stress>
In accordance with JIS K 7074: 1998 (carbon fiber reinforced plastic bending test method) A method (bending test method by 3-point bending), a sample having a width of 15 mm and a length of 100 mm was prepared from the obtained composite molded body. The flexural modulus was measured at a test speed of 5 mm / min using an Autograph (registered trademark) AG-100kNIS manufactured by Shimadzu Corporation. The thickness of the sample and the distance between the fulcrums of the autograph are as shown in Table 2.

<衝撃エネルギー>
JIS K 7074:1998(炭素繊維強化プラスチックの曲げ試験方法)のA法(3点曲げによる曲げ試験方法)に準拠し、得られた複合成形体から幅15mm、長さ100mmの試料を作製し、株式会社島津製作所製のオートグラフ(登録商標)AG-100kN ISを使用して、試験速度5mm/minにて測定することで、曲げ荷重(N)と曲げたわみ(mm)を得た。それらをプロットして得られた曲げ荷重-曲げたわみ曲線から、曲げたわみ0mmから12mmまでの面積を求め、それを衝撃エネルギー(N・mm)として算出した。なお、本発明において、曲げたわみが10mm前後(曲げ歪みに換算すると2%前後)になると、靭性の有無が明確になり、破断後の曲げ荷重-曲げたわみ曲線に大きな変化が見られないため、曲げたわみ12mmを終点とした。
<Impact energy>
In accordance with JIS K 7074: 1998 (carbon fiber reinforced plastic bending test method) A method (bending test method by 3-point bending), a sample having a width of 15 mm and a length of 100 mm was prepared from the obtained composite molded body. Bending load (N) and bending deflection (mm) were obtained by measuring at a test speed of 5 mm / min using Autograph (registered trademark) AG-100kNIS manufactured by Shimadzu Corporation. From the bending load-bending deflection curve obtained by plotting them, the area from bending deflection 0 mm to 12 mm was obtained, and it was calculated as impact energy (N mm). In the present invention, when the bending deflection is around 10 mm (around 2% when converted to bending strain), the presence or absence of toughness becomes clear, and the bending load-bending deflection curve after fracture does not change significantly. The bending deflection was 12 mm as the end point.

<シャルピー衝撃強度>
JIS K 7111:2012に準拠し、長さ80mm、幅10mmの試験片(エッジワイズ、1号試験片、C切欠き)を用い、ひょう量5Jにて測定した。具体的には、上記試験片を60mm間隔の梁上へセットし、上部よりハンマーを振りおろし、下部の梁上へセットした上記試験片を破壊した。破壊する際の吸収エネルギーよりシャルピー衝撃強度を算出した。サンプルの厚さは表2に示した通りである。
<Charpy impact strength>
According to JIS K 7111: 2012, a test piece having a length of 80 mm and a width of 10 mm (edgewise, No. 1 test piece, C notch) was used, and the measurement was performed with a weighing capacity of 5 J. Specifically, the test pieces were set on a beam at intervals of 60 mm, a hammer was swung down from the upper part, and the test pieces set on the lower beam were destroyed. The Charpy impact strength was calculated from the absorbed energy at the time of destruction. The sample thickness is as shown in Table 2.

Figure 2022078893000003
Figure 2022078893000003

実施例1~3は、図2ないし4に示すとおり、低融点樹脂であるポリプロピレンからなる島成分1が高融点樹脂であるナイロン6からなる海成分2に分散している形態のマトリックスを有していた。また、実施例1~3において、島成分の個数、最大差し渡し長さ10μm以下の島成分の個数の割合、及び50μm以上の島成分の個数の割合は上記において説明した範囲内にあった。そのため、最大差し渡し長さの小さい島成分と大きい島成分が適度に配置され、且つ島成分が一定の個数を有することで、曲げ物性が向上したと考えられる。 As shown in FIGS. 2 to 4, Examples 1 to 3 have a matrix in which the island component 1 made of polypropylene, which is a low melting point resin, is dispersed in the sea component 2 made of nylon 6 which is a high melting point resin. Was there. Further, in Examples 1 to 3, the number of island components, the ratio of the number of island components having a maximum delivery length of 10 μm or less, and the ratio of the number of island components having a maximum delivery length of 50 μm or more were within the ranges described above. Therefore, it is considered that the bending physical properties are improved by appropriately arranging the island component having a small maximum transfer length and the island component having a large transfer length and having a certain number of island components.

また、図2ないし4に示すとおり、高融点樹脂(ナイロン6)と低融点樹脂(ポリプロピレン)の面積比は目視ではあるが、複合繊維を作製した際の高融点樹脂/低融点樹脂の体積比に対して、複合成形体における高融点樹脂/低融点樹脂の面積比のほうが大きくなっていた。これは、ナイロン6とポリプロピレンとが相溶性を有していないため、先に溶融した低融点樹脂の広がりが、ナイロンの溶融によって阻害され、さらに高融点樹脂が熱によって体積膨張して、低融点樹脂の周りを包摂するように融解するためと考えられる。 Further, as shown in FIGS. 2 to 4, the area ratio of the high melting point resin (nylon 6) and the low melting point resin (polypropylene) is visual, but the volume ratio of the high melting point resin / low melting point resin when the composite fiber is produced. On the other hand, the area ratio of the high melting point resin / low melting point resin in the composite molded body was larger. This is because nylon 6 and polypropylene are not compatible with each other, so that the spread of the previously melted low melting point resin is hindered by the melting of nylon, and the high melting point resin expands in volume due to heat, resulting in a low melting point. It is thought that this is because it melts so as to enclose around the resin.

さらに、図5および図6に示すとおり、実施例1~3の複合成形体の製造に用いた複合成形体用基材は、複合成形体加工時に(すなわち、湿式不織布の状態で)マトリックス用繊維の各セクション間で剥離が生じ、極細繊維が発生していた。 Further, as shown in FIGS. 5 and 6, the base material for the composite molded body used for producing the composite molded product of Examples 1 to 3 is a fiber for matrix during processing of the composite molded product (that is, in the state of a wet non-woven fabric). Peeling occurred between each section of the above, and ultrafine fibers were generated.

さらに、図7ないし図9に示すとおり、実施例1~3の複合成形体の衝撃エネルギーは、比較例のそれよりも高かった。実施例1の加工温度が215℃であり、加工温度に近い繊維融点を有するナイロン6が半溶融した状態であるため、曲げる力に対して粘る、すなわち靱性が大きい傾向を示したと推測される。その結果、比較例よりも高い衝撃エネルギーを示しているが、ナイロン6の溶融が完全でなかったため、ナイロン6と炭素繊維との密着性が劣り、加工温度の高い実施例2、実施例3と比較して、曲げ特性が低くなったと推測される。実施例2、実施例3では加工温度がナイロン6の融点を超えているため、曲げる力に対して一定の粘りを有する、すなわち従来の複合成形体に比べて十分な靱性が得られ、比較例よりも高い衝撃エネルギーを示している。また、実施例1~3において、特徴的な2段のピークを確認でき、これが高靱性および高衝撃エネルギーをもたらしている。これらのピークはそれぞれ、炭素繊維がナイロン6またはポリプロピレンのいずれかに覆われている箇所があることに起因して出現していると考えられる。 Further, as shown in FIGS. 7 to 9, the impact energies of the composite molded products of Examples 1 to 3 were higher than those of Comparative Examples. Since the processing temperature of Example 1 is 215 ° C. and the nylon 6 having a fiber melting point close to the processing temperature is in a semi-melted state, it is presumed that the nylon 6 tends to be sticky to the bending force, that is, toughness is large. As a result, although the impact energy was higher than that of the comparative example, since the nylon 6 was not completely melted, the adhesion between the nylon 6 and the carbon fiber was inferior, and the processing temperature was high in Examples 2 and 3. In comparison, it is presumed that the bending characteristics were lower. In Examples 2 and 3, since the processing temperature exceeds the melting point of nylon 6, it has a certain stickiness to the bending force, that is, sufficient toughness can be obtained as compared with the conventional composite molded body, and Comparative Example. Shows higher impact energy than. Further, in Examples 1 to 3, a characteristic two-stage peak can be confirmed, which results in high toughness and high impact energy. Each of these peaks is thought to be due to the fact that the carbon fibers are covered with either nylon 6 or polypropylene.

一方、比較例1~3においては、高融点樹脂であるナイロンからなる島成分は多数形成されていたが、ポリプロピレンからなる島成分は存在していないことが確認された。また、比較例1~7の複合成形体はいずれも曲げ物性(特に曲げ弾性率)が、同じ温度で加熱加圧処理して得た実施例1~3の複合成形体と比較して劣る傾向にあった。 On the other hand, in Comparative Examples 1 to 3, it was confirmed that a large number of island components made of nylon, which is a refractory resin, were formed, but no island components made of polypropylene were present. Further, all of the composite molded bodies of Comparative Examples 1 to 7 tend to have inferior bending physical properties (particularly bending elastic modulus) as compared with the composite molded bodies of Examples 1 to 3 obtained by heat and pressure treatment at the same temperature. Was there.

ポリプロピレンとナイロン6の組み合わせにおいて、所定の割繊性を有する複合繊維からなる複合成形体は、優れた機械的物性を有していた。さらに、複合成形体の断面形状を観察したところ、高融点のナイロン6が海成分を形成し、低融点のポリプロピレンが島成分を形成していることも確認された。このため、炭素繊維とマトリックスとの界面は、炭素繊維との密着性が本来的に高いナイロン6が存在する傾向にあった。このことも機械的特性の向上に寄与したと推測される。また、融点もしくはビカット軟化温度が高い樹脂を含む海成分中に、融点もしくはビカット軟化温度が低い樹脂を含む島成分が形成されている形状になっているため、それぞれの樹脂が形成した大きなブロック(島)の存在により衝撃を吸収することで、耐衝撃性を確保していると推測される。 In the combination of polypropylene and nylon 6, the composite molded product made of composite fibers having a predetermined split fiber property had excellent mechanical properties. Further, when the cross-sectional shape of the composite molded body was observed, it was confirmed that nylon 6 having a high melting point formed a sea component and polypropylene having a low melting point formed an island component. Therefore, at the interface between the carbon fiber and the matrix, nylon 6 having an inherently high adhesion to the carbon fiber tends to be present. It is presumed that this also contributed to the improvement of mechanical properties. In addition, since the island component containing the resin having a low melting point or the Vicat softening temperature is formed in the sea component containing the resin having a high melting point or the Vicat softening temperature, a large block formed by each resin ( It is presumed that the impact resistance is secured by absorbing the impact due to the existence of the island).

本実施形態は以下の態様のものを含む。
(態様1)
強化繊維と、マトリックスとして二種類以上の主成分が異なる熱可塑性樹脂とを含む複合成形体であって、
前記マトリックスは、セクション数が3以上であり、各セクションが繊維表面に露出している複合繊維の少なくとも一つのセクションが溶融することにより形成されたものであり、
前記複合成形体の少なくとも一つの断面視において、前記マトリックスが、海成分と島成分とを含み、
前記海成分に含まれる熱可塑性樹脂、および前記島成分に含まれる熱可塑性樹脂がいずれも結晶性樹脂である場合、前記海成分に含まれる熱可塑性樹脂のJIS K 7121に基づき測定される融点が、前記島成分に含まれる熱可塑性樹脂のJIS K 7121に基づき測定される融点よりも高い、あるいは
前記海成分に含まれる熱可塑性樹脂、および前記島成分に含まれる熱可塑性樹脂のうち少なくとも一種類が非晶性樹脂である場合、前記海成分に含まれる熱可塑性樹脂のJIS K 7206 B50法に基づき測定されるビカット軟化温度が、前記島成分に含まれる熱可塑性樹脂のJIS K 7206 B50法に基づき測定されるビカット軟化温度よりも高い、
複合成形体。
(態様2)
前記島成分のうち、複合成形体の少なくとも一つの断面視において、下記の方法で測定される島成分の個数が10個以上である、態様1の複合成形体。
[計算方法]
複合成形体の断面を、電子顕微鏡で600倍に拡大して観察し、拡大した断面を撮影した後、撮影した画像(32000μm)に存在する島成分の個数を算出する。
(態様3)
前記島成分のうち、複合成形体の少なくとも一つの断面視において、下記の方法で測定される島成分の総数に占める最大差し渡し長さ(Dmax)が10μm以下の島成分の個数の割合が0%を超え70%以下であり、及び/又は50μm以上の島成分の個数の割合が0%を超え30%以下である、態様1または2の複合成形体。
[計算方法]
複合成形体の断面を、電子顕微鏡で600倍に拡大して観察し、拡大した断面を撮影した後、撮影した画像(32000μm)に存在する島成分のDmaxを測定し、島成分の総数に占めるDmaxが10μm以下である島成分の個数の割合、および50μm以上の島成分の個数の割合を算出する。
(態様4)
強化繊維と、マトリックスとして主成分が異なる二種類以上の熱可塑性樹脂とを含む複合成形体であって、
前記マトリックスは、セクション数が3以上であり、各セクションが繊維表面に露出している複合繊維の少なくとも一つのセクションが溶融することにより形成されたものであり、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂がすべて結晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7121に基づき測定される融点差が25℃以上150℃以下であり、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂のうち少なくとも一種類が非晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7206 B50法に基づき測定されるビカット軟化温度差が1℃以上120℃以下であり、
前記複合繊維は、易割繊性複合繊維であり、前記溶融前に割繊して極細繊維を発現したものである、複合成形体。
(態様5)
前記強化繊維が炭素繊維である、態様1~4のいずれかの複合成形体。
(態様6)
前記複合繊維を構成するセクションのうち少なくとも二つのセクションが、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、およびポリアミド系樹脂のいずれかであり、かつ異なる系に属している熱可塑性樹脂をそれぞれ含む、態様1~5のいずれかの複合成形体。
(態様7)
前記複合繊維が、ポリプロピレンを含むセクションとナイロン6を含むセクションとからなる、態様1~6のいずれかの複合成形体。
(態様8)
強化繊維と、二種類以上の主成分が異なる熱可塑性樹脂からなり、セクション数が3以上であり、各セクションが繊維表面に露出している複合成形体マトリックス用繊維とを含む、複合成形用基材であって、
複合成形体マトリックス用繊維は、易割繊性複合繊維であり、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂がすべて結晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7121に基づき測定される融点差が25℃以上150℃以下であり、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂のうち少なくとも一種類が非晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7206 B50法に基づき測定されるビカット軟化温度差が1℃以上120℃以下であり、
前記複合成形用基材の表面において、前記複合成形体マトリックス用繊維に由来する極細繊維の発現割合が20%を超える
複合成形体用基材。
[極細繊維の発現割合の測定方法]
(1)基材の表面を、電子顕微鏡で150倍~200倍に拡大して観察し、拡大した表面を撮影する。
(2)撮影した画像に存在する繊維のうち長さが200μm以上である複合成形体マトリックス用繊維と、複合成形体マトリックス用繊維に由来する繊維の本数を数える。そのうち、繊維長さ方向に150μm以上、繊維径が1/2よりも細く割繊した繊維を極細繊維とする。
(3)下記の式により、極細繊維の発現割合を求める。
極細繊維の発現割合(%)=(極細繊維の数/複合成形体マトリックス用繊維の数)×100
(態様9)
強化繊維と、二種類以上の主成分が異なる熱可塑性樹脂からなり、セクション数が3以上であり、各セクションが繊維表面に露出している複合成形体マトリックス用繊維とを含む、複合成形体用基材であって、
複合成形体マトリックス用繊維は、易割繊性複合繊維であり、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂がすべて結晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7121に基づき測定される融点差が25℃以上150℃以下であり、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂のうち少なくとも一種類が非晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7206 B50法に基づき測定されるビカット軟化温度差が1℃以上120℃以下であり、
前記基材において、前記複合成形体マトリックス用繊維の割繊率が30%以上である
複合成形体用基材。
[割繊率の測定方法]
(1)基材を空間ができるだけ生じないように束ねて、複合成形体マトリックス用繊維の繊維断面を観察できるように切断して断面を露出させる。
(2)断面を電子顕微鏡で400~600倍に拡大して観察し、拡大した断面を撮影する。
(3)撮影した画像から、複合成形体マトリックス用繊維に由来する繊維(割繊していない繊維、および割繊している繊維)の中から、割繊している繊維を選ぶ。割繊している繊維のセクション数および割繊していない繊維のセクション数を数える。
割繊していない繊維:まったく割繊していない繊維の断面積の1/2以上の断面積を有する繊維
割繊している繊維:まったく割繊していない繊維の断面積の1/2よりも小さい断面積を有する繊維
(4)下記の式により、割繊率を求める。
割繊率(%)=[割繊している繊維のセクション数/(割繊している繊維のセクション数+割繊していない繊維のセクション数)]×100
(態様10)
前記複合成形体マトリックス用繊維を構成するセクションのうち少なくとも二つのセクションが、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、およびポリアミド系樹脂のいずれかであり、かつ異なる系に属している熱可塑性樹脂をそれぞれ含む、態様8または9の複合成形体用基材。
(態様11)
前記複合成形体マトリックス用繊維が、ポリプロピレンを含むセクションとナイロン6を含むセクションとからなる、態様8~10のいずれかの複合成形体用基材。
(態様12)
前記強化繊維が炭素繊維である、態様8~11のいずれかの複合成形体用基材。
(態様13)
前記複合成形体用基材が不織布である、態様8~12のいずれかの複合成形体用基材。(態様14)
強化繊維と、二種類以上の主成分が異なる熱可塑性樹脂からなり、セクション数が3以上であり、各セクションが繊維表面に露出している複合成形体マトリックス用繊維とを含み、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂がすべて結晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7121に基づき測定される融点差が25℃以上150℃以下であり、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂のうち少なくとも一種類が非晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7206 B50法に基づき測定されるビカット軟化温度差が1℃以上120℃以下であり、
前記複合成形体マトリックス用繊維に由来する複合成形用基材表面の極細繊維の発現割合が20%を超える複合成形体用基材を準備すること、および
前記複合成形体用基材を加熱すること
を含み、
前記複合成形体用基材の加熱を、前記二種類以上の熱可塑性樹脂のうち、融点もしくはビカット軟化温度が最も低い樹脂が溶融し、且つ、
前記複合成形体マトリックス用繊維を構成する前記二種類以上の熱可塑性樹脂がすべて結晶性樹脂である場合、融点が最も高い熱可塑性樹脂の融点をTm℃としたときに、(Tm-30)℃以上(Tm+50)℃以下の温度とし、
前記複合成形体マトリックス用繊維を構成する前記二種類以上の熱可塑性樹脂の少なくとも一つが非晶性樹脂である場合、ビカット軟化温度が最も高い熱可塑性樹脂のビカット軟化温度をVST℃としたときに、(VST+20)℃以上(VST+150)℃以下の温度で実施し、
前記複合成形体用基材を加熱する際にさらに加圧することを含み、
前記加熱および前記加圧を、複合成形体の密度が真密度の90%以上となるように実施する、
複合成形体の製造方法。
[極細繊維の発現割合の測定方法]
(1)基材の表面を、電子顕微鏡で150~200倍に拡大して観察し、拡大した表面を撮影する。
(2)撮影した画像に存在する繊維のうち長さが200μm以上である複合成形体マトリックス用繊維と、複合成形体マトリックス用繊維に由来する繊維の本数を数える。そのうち、繊維長さ方向に150μm以上、繊維径が1/2よりも細く割繊した繊維を極細繊維とする。
(3)下記の式により、極細繊維の発現割合を求める。
極細繊維の発現割合(%)=(極細繊維の数/複合成形体マトリックス用繊維の数)×100
(態様15)
強化繊維と、二種類以上の主成分が異なる熱可塑性樹脂からなり、セクション数が3以上であり、各セクションが繊維表面に露出している複合成形体マトリックス用繊維とを含み、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂がすべて結晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7121に基づき測定される融点差が25℃以上150℃以下であり、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂のうち少なくとも一種類が非晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7206 B50法に基づき測定されるビカット軟化温度差が1℃以上120℃以下であり、
前記複合成形体マトリックス用繊維の割繊率が30%以上である複合成形体用基材を準備すること、および
前記複合成形体用基材を加熱すること
を含み、
前記複合成形体用基材の加熱を、前記二種類以上の熱可塑性樹脂のうち、融点もしくはビカット軟化温度が最も低い樹脂が溶融し、且つ、
前記複合成形体マトリックス用繊維を構成する前記二種類以上の熱可塑性樹脂がすべて結晶性樹脂である場合、融点が最も高い熱可塑性樹脂成分の融点をTm℃としたときに、(Tm-30)℃以上(Tm+50)℃以下の温度とし、
前記複合成形体マトリックス用繊維を構成する前記二種類以上の熱可塑性樹脂の少なくとも一つが非晶性樹脂である場合、ビカット軟化温度が最も高い熱可塑性樹脂のビカット軟化温度をVST℃としたときに、(VST+20)℃以上(VST+150)℃以下の温度で実施し、
前記複合成形体用基材を加熱する際にさらに加圧することを含み、
前記加熱および前記加圧を、複合成形体の密度が真密度の90%以上となるように実施する、
複合成形体の製造方法。
[割繊率の測定方法]
(1)基材を空間ができるだけ生じないように束ねて、複合成形体マトリックス用繊維の繊維断面を観察できるように切断して断面を露出させる。
(2)断面を電子顕微鏡で400~600倍に拡大して観察し、拡大した断面を撮影する。
(3)撮影した画像から、複合成形体マトリックス用繊維に由来する繊維(割繊していない繊維、および割繊している繊維)の中から、割繊している繊維を選ぶ。割繊している繊維のセクション数および割繊していない繊維のセクション数を数える。
割繊していない繊維:まったく割繊していない繊維の断面積の1/2以上の断面積を有する繊維
割繊している繊維:まったく割繊していない繊維の断面積の1/2よりも小さい断面積を有する繊維
(4)下記の式により、割繊率を求める。
割繊率(%)=[割繊している繊維のセクション数/(割繊している繊維のセクション数+割繊していない繊維のセクション数)]×100
(態様16)
二種類以上の主成分が異なる熱可塑性樹脂からなる、セクション数が3以上であり、複合繊維の各セクションがいずれも繊維表面に露出している易割繊性複合繊維であって、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂がすべて結晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7121に基づき測定される融点差が25℃以上150℃以下であり、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂のうち少なくとも一種類が非晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7206 B50法に基づき測定されるビカット軟化温度差が1℃以上120℃以下である、複合成形体マトリックス用繊維。
(態様17)
前記複合成形体マトリックス用繊維を構成するセクションのうち少なくとも二つのセクションが、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、およびポリアミド系樹脂のいずれかであり、かつ異なる系の熱可塑性樹脂を含む、態様16の複合成形体マトリックス用繊維。
(態様18)
前記複合繊維は、ポリプロピレンを含むセクションとナイロン6を含むセクションとからなる、態様16または17の複合成形体マトリックス用繊維。
The present embodiment includes the following embodiments.
(Aspect 1)
A composite molded body containing a reinforcing fiber and a thermoplastic resin having two or more different main components as a matrix.
The matrix is formed by melting at least one section of a composite fiber in which the number of sections is 3 or more and each section is exposed on the fiber surface.
In at least one cross-sectional view of the composite molding, the matrix comprises a sea component and an island component.
When both the thermoplastic resin contained in the sea component and the thermoplastic resin contained in the island component are crystalline resins, the melting point measured based on JIS K 7121 of the thermoplastic resin contained in the sea component is , At least one of the thermoplastic resin contained in the sea component and the thermoplastic resin having a melting point higher than the melting point measured based on JIS K 7121 of the thermoplastic resin contained in the island component. When is an amorphous resin, the Vicat softening temperature measured based on the JIS K 7206 B50 method of the thermoplastic resin contained in the sea component is the JIS K 7206 B50 method of the thermoplastic resin contained in the island component. Higher than the Vicat softening temperature measured based on,
Composite molded body.
(Aspect 2)
The composite molded product according to the first aspect, wherein the number of island components measured by the following method is 10 or more in at least one cross-sectional view of the composite molded body among the island components.
[Method of calculation]
The cross section of the composite molded body is observed with an electron microscope at a magnification of 600 times, and after the enlarged cross section is photographed, the number of island components present in the photographed image (32000 μm 2 ) is calculated.
(Aspect 3)
Among the island components, in at least one cross-sectional view of the composite molded body, the ratio of the number of island components having a maximum transfer length (Dmax) of 10 μm or less to the total number of island components measured by the following method is 0%. The composite molded body of Aspect 1 or 2, wherein the ratio of the number of island components of more than 70% and / or 50 μm or more is more than 0% and not more than 30%.
[Method of calculation]
The cross section of the composite molded body is observed with an electron microscope at a magnification of 600 times, and after taking a magnified cross section, the Dmax of the island components present in the photographed image (32000 μm 2 ) is measured, and the total number of island components is calculated. The ratio of the number of island components having a Dmax of 10 μm or less and the ratio of the number of island components having a Dmax of 50 μm or more are calculated.
(Aspect 4)
A composite molded body containing a reinforcing fiber and two or more types of thermoplastic resins having different main components as a matrix.
The matrix is formed by melting at least one section of a composite fiber in which the number of sections is 3 or more and each section is exposed on the fiber surface.
When the two or more types of thermoplastic resins are all crystalline resins, the melting point difference measured based on JIS K 7121 in the combination of the two types of thermoplastic resins is 25 ° C. or higher and 150 ° C. or lower.
When at least one of the two or more types of thermoplastic resin is an amorphous resin, the Vicat softening temperature difference measured based on the JIS K 7206 B50 method in the combination of the two types of thermoplastic resin is 1 ° C. or more. Below 120 ° C,
The composite fiber is an easily split fiber composite fiber, which is a composite molded product obtained by splitting the fiber before melting to express ultrafine fibers.
(Aspect 5)
The composite molded product according to any one of aspects 1 to 4, wherein the reinforcing fiber is carbon fiber.
(Aspect 6)
Aspects 1 to 1, wherein at least two sections constituting the composite fiber are one of a polyolefin resin, a polyester resin, and a polyamide resin, and each contain a thermoplastic resin belonging to a different system. The composite molded product of any one of 5.
(Aspect 7)
The composite molded product according to any one of aspects 1 to 6, wherein the composite fiber comprises a section containing polypropylene and a section containing nylon 6.
(Aspect 8)
A composite molding base including a reinforcing fiber and a composite molding matrix fiber having two or more kinds of thermoplastic resins having different main components, having three or more sections, and each section is exposed on the fiber surface. It ’s a material,
The fiber for the composite molded body matrix is an easily split fiber composite fiber, and is
When the two or more types of thermoplastic resins are all crystalline resins, the melting point difference measured based on JIS K 7121 in the combination of the two types of thermoplastic resins is 25 ° C. or higher and 150 ° C. or lower.
When at least one of the two or more types of thermoplastic resin is an amorphous resin, the Vicat softening temperature difference measured based on the JIS K 7206 B50 method in the combination of the two types of thermoplastic resin is 1 ° C. or more. Below 120 ° C,
A base material for a composite molded body in which the expression ratio of ultrafine fibers derived from the fibers for the composite molded body matrix exceeds 20% on the surface of the base material for composite molding.
[Measuring method of expression rate of ultrafine fibers]
(1) The surface of the base material is observed with an electron microscope at a magnification of 150 to 200 times, and the enlarged surface is photographed.
(2) Among the fibers present in the photographed image, the number of fibers for the composite molded body matrix having a length of 200 μm or more and the number of fibers derived from the fibers for the composite molded body matrix are counted. Among them, fibers having a fiber length of 150 μm or more and a fiber diameter smaller than 1/2 are defined as ultrafine fibers.
(3) The expression ratio of ultrafine fibers is determined by the following formula.
Expression rate of ultrafine fibers (%) = (number of ultrafine fibers / number of fibers for composite molded matrix) × 100
(Aspect 9)
For composite molded bodies, including reinforcing fibers and thermoplastic resins having two or more different main components, having three or more sections, and each section is exposed on the fiber surface for a composite molded body matrix. It is a base material
The fiber for the composite molded body matrix is an easily split fiber composite fiber, and is
When the two or more types of thermoplastic resins are all crystalline resins, the melting point difference measured based on JIS K 7121 in the combination of the two types of thermoplastic resins is 25 ° C. or higher and 150 ° C. or lower.
When at least one of the two or more types of thermoplastic resin is an amorphous resin, the Vicat softening temperature difference measured based on the JIS K 7206 B50 method in the combination of the two types of thermoplastic resin is 1 ° C. or more. Below 120 ° C,
In the base material, the base material for a composite molded body in which the fiber splitting ratio of the fiber for the composite molded body matrix is 30% or more.
[Measurement method of split fiber ratio]
(1) The base materials are bundled so as not to create a space as much as possible, and cut so that the fiber cross section of the composite molded body matrix fiber can be observed to expose the cross section.
(2) Observe the cross section at a magnification of 400 to 600 times with an electron microscope, and photograph the magnified cross section.
(3) From the captured image, select the split fiber from the fibers derived from the composite molded body matrix fiber (non-split fiber and split fiber). Count the number of sections of split fibers and the number of sections of unsplit fibers.
Non-split fiber: Fiber having a cross-sectional area of 1/2 or more of the cross-sectional area of the fiber that is not split at all Split fiber: From 1/2 of the cross-sectional area of the fiber that is not split at all Fiber with a small cross-sectional area (4) The split fiber ratio is obtained by the following formula.
Split fiber ratio (%) = [Number of split fiber sections / (Number of split fiber sections + Number of unsplit fiber sections)] x 100
(Aspect 10)
At least two sections of the fiber for the composite molded body matrix are one of a polyolefin resin, a polyester resin, and a polyamide resin, and each contains a thermoplastic resin belonging to a different system. , A substrate for a composite molded body according to aspect 8 or 9.
(Aspect 11)
The base material for a composite molded body according to any one of aspects 8 to 10, wherein the fiber for the composite molded body comprises a section containing polypropylene and a section containing nylon 6.
(Aspect 12)
The base material for a composite molded body according to any one of aspects 8 to 11, wherein the reinforcing fiber is a carbon fiber.
(Aspect 13)
The base material for a composite molded body according to any one of aspects 8 to 12, wherein the base material for the composite molded body is a non-woven fabric. (Aspect 14)
It comprises a reinforcing fiber and a composite molded matrix fiber composed of two or more kinds of thermoplastic resins having different main components, having three or more sections, and each section is exposed on the fiber surface.
When the two or more types of thermoplastic resins are all crystalline resins, the melting point difference measured based on JIS K 7121 in the combination of the two types of thermoplastic resins is 25 ° C. or higher and 150 ° C. or lower.
When at least one of the two or more types of thermoplastic resin is an amorphous resin, the Vicat softening temperature difference measured based on the JIS K 7206 B50 method in the combination of the two types of thermoplastic resin is 1 ° C. or more. Below 120 ° C,
Preparing a composite molded base material in which the expression ratio of ultrafine fibers on the surface of the composite molded base material derived from the composite molded body matrix fibers exceeds 20%, and heating the composite molded base material. Including
When the base material for a composite molded body is heated, the resin having the lowest melting point or Vicat softening temperature among the two or more types of thermoplastic resins is melted and
When the two or more types of thermoplastic resins constituting the composite molded body matrix fiber are all crystalline resins, when the melting point of the thermoplastic resin having the highest melting point is Tm ° C, (Tm-30) ° C. The temperature should be above (Tm + 50) ° C or lower.
When at least one of the two or more types of thermoplastic resins constituting the composite molded body matrix fiber is an amorphous resin, when the Vicat softening temperature of the thermoplastic resin having the highest Vicat softening temperature is VST ° C. , Performed at a temperature of (VST + 20) ° C or higher (VST + 150) ° C or lower,
Including further pressurizing when heating the base material for a composite molded body,
The heating and the pressurization are carried out so that the density of the composite molded product is 90 % or more of the true density.
A method for manufacturing a composite molded product.
[Measuring method of expression rate of ultrafine fibers]
(1) The surface of the base material is observed with an electron microscope at a magnification of 150 to 200 times, and the enlarged surface is photographed.
(2) Among the fibers present in the photographed image, the number of fibers for the composite molded body matrix having a length of 200 μm or more and the number of fibers derived from the fibers for the composite molded body matrix are counted. Among them, fibers having a fiber length of 150 μm or more and a fiber diameter smaller than 1/2 are defined as ultrafine fibers.
(3) The expression ratio of ultrafine fibers is determined by the following formula.
Expression rate of ultrafine fibers (%) = (number of ultrafine fibers / number of fibers for composite molded matrix) × 100
(Aspect 15)
It comprises a reinforcing fiber and a composite molded matrix fiber composed of two or more kinds of thermoplastic resins having different main components, having three or more sections, and each section is exposed on the fiber surface.
When the two or more types of thermoplastic resins are all crystalline resins, the melting point difference measured based on JIS K 7121 in the combination of the two types of thermoplastic resins is 25 ° C. or higher and 150 ° C. or lower.
When at least one of the two or more types of thermoplastic resin is an amorphous resin, the Vicat softening temperature difference measured based on the JIS K 7206 B50 method in the combination of the two types of thermoplastic resin is 1 ° C. or more. Below 120 ° C,
It includes preparing a base material for a composite molded body having a fiber splitting ratio of 30% or more of the fiber for the composite molded body, and heating the base material for the composite molded body.
When the base material for a composite molded body is heated, the resin having the lowest melting point or Vicat softening temperature among the two or more types of thermoplastic resins is melted and
When the two or more types of thermoplastic resins constituting the composite molded fiber for the matrix are all crystalline resins, when the melting point of the thermoplastic resin component having the highest melting point is Tm ° C. (Tm-30). The temperature should be ℃ or higher (Tm + 50) ℃ or lower.
When at least one of the two or more types of thermoplastic resins constituting the composite molded body matrix fiber is an amorphous resin, when the Vicat softening temperature of the thermoplastic resin having the highest Vicat softening temperature is VST ° C. , Performed at a temperature of (VST + 20) ° C or higher (VST + 150) ° C or lower,
Including further pressurizing when heating the base material for a composite molded body,
The heating and the pressurization are carried out so that the density of the composite molded product is 90 % or more of the true density.
A method for manufacturing a composite molded product.
[Measurement method of split fiber ratio]
(1) The base materials are bundled so as not to create a space as much as possible, and cut so that the fiber cross section of the composite molded body matrix fiber can be observed to expose the cross section.
(2) Observe the cross section at a magnification of 400 to 600 times with an electron microscope, and photograph the magnified cross section.
(3) From the captured image, select the split fiber from the fibers derived from the composite molded body matrix fiber (non-split fiber and split fiber). Count the number of sections of split fibers and the number of sections of unsplit fibers.
Non-split fiber: Fiber having a cross-sectional area of 1/2 or more of the cross-sectional area of the fiber that is not split at all Split fiber: From 1/2 of the cross-sectional area of the fiber that is not split at all Fiber with a small cross-sectional area (4) The split fiber ratio is obtained by the following formula.
Split fiber ratio (%) = [Number of split fiber sections / (Number of split fiber sections + Number of unsplit fiber sections)] x 100
(Aspect 16)
An easily split fiber composite fiber having two or more types of thermoplastic resins having different main components, having three or more sections, and each section of the composite fiber is exposed on the fiber surface.
When the two or more types of thermoplastic resins are all crystalline resins, the melting point difference measured based on JIS K 7121 in the combination of the two types of thermoplastic resins is 25 ° C. or higher and 150 ° C. or lower.
When at least one of the two or more types of thermoplastic resin is an amorphous resin, the Vicat softening temperature difference measured based on the JIS K 7206 B50 method in the combination of the two types of thermoplastic resin is 1 ° C. or more. Fiber for composite molded body matrix at 120 ° C. or lower.
(Aspect 17)
16. Of embodiment 16, wherein at least two sections of the composite molded fiber matrix are any of a polyolefin-based resin, a polyester-based resin, and a polyamide-based resin, and include different types of thermoplastic resins. Fiber for composite molded matrix.
(Aspect 18)
The composite fiber is a fiber for a composite molded body matrix of aspect 16 or 17, which comprises a section containing polypropylene and a section containing nylon 6.

本開示の複合成形体は、そのマトリックスが特定の複合繊維を用いて形成されているため、マトリックスが熱可塑性樹脂からなるものとしては、密度が高く、優れた機械的特性を有する。この複合成形体は、宇宙および航空機用資材、船舶用資材、車両(自動車および自転車含む)用資材、スポーツ用品用資材、OA機器用資材、電子機器用資材、工業資材、タンクおよび容器類の資材、雑貨類用資材、ならびに建設資材として有用である。 Since the matrix of the composite molded product of the present disclosure is formed by using a specific composite fiber, it has a high density and excellent mechanical properties as a matrix made of a thermoplastic resin. This composite molded body is a material for space and aircraft, a material for ships, a material for vehicles (including automobiles and bicycles), a material for sports equipment, a material for OA equipment, a material for electronic equipment, an industrial material, a material for tanks and containers. , As a material for miscellaneous goods, and as a construction material.

Claims (18)

強化繊維と、マトリックスとして二種類以上の主成分が異なる熱可塑性樹脂とを含む複合成形体であって、
前記マトリックスは、セクション数が3以上であり、各セクションが繊維表面に露出している複合繊維の少なくとも一つのセクションが溶融することにより形成されたものであり、
前記複合成形体の少なくとも一つの断面視において、前記マトリックスが、海成分と島成分とを含み、
前記海成分に含まれる熱可塑性樹脂、および前記島成分に含まれる熱可塑性樹脂がいずれも結晶性樹脂である場合、前記海成分に含まれる熱可塑性樹脂のJIS K 7121に基づき測定される融点が、前記島成分に含まれる熱可塑性樹脂のJIS K 7121に基づき測定される融点よりも高い、あるいは
前記海成分に含まれる熱可塑性樹脂、および前記島成分に含まれる熱可塑性樹脂のうち少なくとも一種類が非晶性樹脂である場合、前記海成分に含まれる熱可塑性樹脂のJIS K 7206 B50法に基づき測定されるビカット軟化温度が、前記島成分に含まれる熱可塑性樹脂のJIS K 7206 B50法に基づき測定されるビカット軟化温度よりも高い、
複合成形体。
A composite molded body containing a reinforcing fiber and a thermoplastic resin having two or more different main components as a matrix.
The matrix is formed by melting at least one section of a composite fiber in which the number of sections is 3 or more and each section is exposed on the fiber surface.
In at least one cross-sectional view of the composite molding, the matrix comprises a sea component and an island component.
When both the thermoplastic resin contained in the sea component and the thermoplastic resin contained in the island component are crystalline resins, the melting point measured based on JIS K 7121 of the thermoplastic resin contained in the sea component is , At least one of the thermoplastic resin contained in the sea component and the thermoplastic resin having a melting point higher than the melting point measured based on JIS K 7121 of the thermoplastic resin contained in the island component. When is an amorphous resin, the Vicat softening temperature measured based on the JIS K 7206 B50 method of the thermoplastic resin contained in the sea component is the JIS K 7206 B50 method of the thermoplastic resin contained in the island component. Higher than the Vicat softening temperature measured based on,
Composite molded body.
前記島成分のうち、複合成形体の少なくとも一つの断面視において、下記の方法で測定される島成分の個数が10個以上である、請求項1に記載の複合成形体。
[計算方法]
複合成形体の断面を、電子顕微鏡で600倍に拡大して観察し、拡大した断面を撮影した後、撮影した画像(32000μm)に存在する島成分の個数を算出する。
The composite molded product according to claim 1, wherein the number of island components measured by the following method is 10 or more in at least one cross-sectional view of the composite molded body among the island components.
[Method of calculation]
The cross section of the composite molded body is observed with an electron microscope at a magnification of 600 times, and after the enlarged cross section is photographed, the number of island components present in the photographed image (32000 μm 2 ) is calculated.
前記島成分のうち、複合成形体の少なくとも一つの断面視において、下記の方法で測定される島成分の総数に占める最大差し渡し長さ(Dmax)が10μm以下の島成分の個数の割合が0%を超え70%以下であり、及び/又は50μm以上の島成分の個数の割合が0%を超え30%以下である、請求項1または2に記載の複合成形体。
[計算方法]
複合成形体の断面を、電子顕微鏡で600倍に拡大して観察し、拡大した断面を撮影した後、撮影した画像(32000μm)に存在する島成分のDmaxを測定し、島成分の総数に占めるDmaxが10μm以下である島成分の個数の割合、および50μm以上の島成分の個数の割合を算出する。
Among the island components, in at least one cross-sectional view of the composite molded body, the ratio of the number of island components having a maximum transfer length (Dmax) of 10 μm or less to the total number of island components measured by the following method is 0%. The composite molded body according to claim 1 or 2, wherein the ratio of the number of island components of more than 70% and / or 50 μm or more is more than 0% and 30% or less.
[Method of calculation]
The cross section of the composite molded body is observed with an electron microscope at a magnification of 600 times, and after taking a magnified cross section, the Dmax of the island components present in the photographed image (32000 μm 2 ) is measured, and the total number of island components is calculated. The ratio of the number of island components having a Dmax of 10 μm or less and the ratio of the number of island components having a Dmax of 50 μm or more are calculated.
強化繊維と、マトリックスとして主成分が異なる二種類以上の熱可塑性樹脂とを含む複合成形体であって、
前記マトリックスは、セクション数が3以上であり、各セクションが繊維表面に露出している複合繊維の少なくとも一つのセクションが溶融することにより形成されたものであり、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂がすべて結晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7121に基づき測定される融点差が25℃以上150℃以下であり、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂のうち少なくとも一種類が非晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7206 B50法に基づき測定されるビカット軟化温度差が1℃以上120℃以下であり、
前記複合繊維は、易割繊性複合繊維であり、前記溶融前に割繊して極細繊維を発現したものである、複合成形体。
A composite molded body containing a reinforcing fiber and two or more types of thermoplastic resins having different main components as a matrix.
The matrix is formed by melting at least one section of a composite fiber in which the number of sections is 3 or more and each section is exposed on the fiber surface.
When the two or more types of thermoplastic resins are all crystalline resins, the melting point difference measured based on JIS K 7121 in the combination of the two types of thermoplastic resins is 25 ° C. or higher and 150 ° C. or lower.
When at least one of the two or more types of thermoplastic resin is an amorphous resin, the Vicat softening temperature difference measured based on the JIS K 7206 B50 method in the combination of the two types of thermoplastic resin is 1 ° C. or more. Below 120 ° C,
The composite fiber is an easily split fiber composite fiber, which is a composite molded product obtained by splitting the fiber before melting to express ultrafine fibers.
前記強化繊維が炭素繊維である、請求項1~4のいずれか1項に記載の複合成形体。 The composite molded product according to any one of claims 1 to 4, wherein the reinforcing fiber is carbon fiber. 前記複合繊維を構成するセクションのうち少なくとも二つのセクションが、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、およびポリアミド系樹脂のいずれかであり、かつ異なる系に属している熱可塑性樹脂をそれぞれ含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の複合成形体。 Claim 1 in which at least two sections constituting the composite fiber are any of a polyolefin-based resin, a polyester-based resin, and a polyamide-based resin, and each include a thermoplastic resin belonging to a different system. The composite molded body according to any one of 5 to 5. 前記複合繊維が、ポリプロピレンを含むセクションとナイロン6を含むセクションとからなる、請求項1~6のいずれか1項に記載の複合成形体。 The composite molded product according to any one of claims 1 to 6, wherein the composite fiber comprises a section containing polypropylene and a section containing nylon 6. 強化繊維と、二種類以上の主成分が異なる熱可塑性樹脂からなり、セクション数が3以上であり、各セクションが繊維表面に露出している複合成形体マトリックス用繊維とを含む、複合成形用基材であって、
複合成形体マトリックス用繊維は、易割繊性複合繊維であり、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂がすべて結晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7121に基づき測定される融点差が25℃以上150℃以下であり、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂のうち少なくとも一種類が非晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7206 B50法に基づき測定されるビカット軟化温度差が1℃以上120℃以下であり、
前記複合成形用基材の表面において、前記複合成形体マトリックス用繊維に由来する極細繊維の発現割合が20%を超える
複合成形体用基材。
[極細繊維の発現割合の測定方法]
(1)基材の表面を、電子顕微鏡で150倍~200倍に拡大して観察し、拡大した表面を撮影する。
(2)撮影した画像に存在する繊維のうち長さが200μm以上である複合成形体マトリックス用繊維と、複合成形体マトリックス用繊維に由来する繊維の本数を数える。そのうち、繊維長さ方向に150μm以上、繊維径が1/2よりも細く割繊した繊維を極細繊維とする。
(3)下記の式により、極細繊維の発現割合を求める。
極細繊維の発現割合(%)=(極細繊維の数/複合成形体マトリックス用繊維の数)×100
A composite molding base including a reinforcing fiber and a composite molding matrix fiber having two or more kinds of thermoplastic resins having different main components, having three or more sections, and each section is exposed on the fiber surface. It ’s a material,
The fiber for the composite molded body matrix is an easily split fiber composite fiber, and is
When the two or more types of thermoplastic resins are all crystalline resins, the melting point difference measured based on JIS K 7121 in the combination of the two types of thermoplastic resins is 25 ° C. or higher and 150 ° C. or lower.
When at least one of the two or more types of thermoplastic resin is an amorphous resin, the Vicat softening temperature difference measured based on the JIS K 7206 B50 method in the combination of the two types of thermoplastic resin is 1 ° C. or more. Below 120 ° C,
A base material for a composite molded body in which the expression ratio of ultrafine fibers derived from the fibers for the composite molded body matrix exceeds 20% on the surface of the base material for composite molding.
[Measuring method of expression rate of ultrafine fibers]
(1) The surface of the base material is observed with an electron microscope at a magnification of 150 to 200 times, and the enlarged surface is photographed.
(2) Among the fibers present in the photographed image, the number of fibers for the composite molded body matrix having a length of 200 μm or more and the number of fibers derived from the fibers for the composite molded body matrix are counted. Among them, fibers having a fiber length of 150 μm or more and a fiber diameter smaller than 1/2 are defined as ultrafine fibers.
(3) The expression ratio of ultrafine fibers is determined by the following formula.
Expression rate of ultrafine fibers (%) = (number of ultrafine fibers / number of fibers for composite molded matrix) × 100
強化繊維と、二種類以上の主成分が異なる熱可塑性樹脂からなり、セクション数が3以上であり、各セクションが繊維表面に露出している複合成形体マトリックス用繊維とを含む、複合成形体用基材であって、
複合成形体マトリックス用繊維は、易割繊性複合繊維であり、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂がすべて結晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7121に基づき測定される融点差が25℃以上150℃以下であり、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂のうち少なくとも一種類が非晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7206 B50法に基づき測定されるビカット軟化温度差が1℃以上120℃以下であり、
前記基材において、前記複合成形体マトリックス用繊維の割繊率が30%以上である
複合成形体用基材。
[割繊率の測定方法]
(1)基材を空間ができるだけ生じないように束ねて、複合成形体マトリックス用繊維の繊維断面を観察できるように切断して断面を露出させる。
(2)断面を電子顕微鏡で400~600倍に拡大して観察し、拡大した断面を撮影する。
(3)撮影した画像から、複合成形体マトリックス用繊維に由来する繊維(割繊していない繊維、および割繊している繊維)の中から、割繊している繊維を選ぶ。割繊している繊維のセクション数および割繊していない繊維のセクション数を数える。
割繊していない繊維:まったく割繊していない繊維の断面積の1/2以上の断面積を有する繊維
割繊している繊維:まったく割繊していない繊維の断面積の1/2よりも小さい断面積を有する繊維
(4)下記の式により、割繊率を求める。
割繊率(%)=[割繊している繊維のセクション数/(割繊している繊維のセクション数+割繊していない繊維のセクション数)]×100
For composite molded bodies, including reinforcing fibers and thermoplastic resins having two or more different main components, having three or more sections, and each section is exposed on the fiber surface for a composite molded body matrix. It is a base material
The fiber for the composite molded body matrix is an easily split fiber composite fiber, and is
When the two or more types of thermoplastic resins are all crystalline resins, the melting point difference measured based on JIS K 7121 in the combination of the two types of thermoplastic resins is 25 ° C. or higher and 150 ° C. or lower.
When at least one of the two or more types of thermoplastic resin is an amorphous resin, the Vicat softening temperature difference measured based on the JIS K 7206 B50 method in the combination of the two types of thermoplastic resin is 1 ° C. or more. Below 120 ° C,
In the base material, the base material for a composite molded body in which the fiber splitting ratio of the fiber for the composite molded body matrix is 30% or more.
[Measurement method of split fiber ratio]
(1) The base materials are bundled so as not to create a space as much as possible, and cut so that the fiber cross section of the composite molded body matrix fiber can be observed to expose the cross section.
(2) Observe the cross section at a magnification of 400 to 600 times with an electron microscope, and photograph the magnified cross section.
(3) From the captured image, select the split fiber from the fibers derived from the composite molded body matrix fiber (non-split fiber and split fiber). Count the number of sections of split fibers and the number of sections of unsplit fibers.
Non-split fiber: Fiber having a cross-sectional area of 1/2 or more of the cross-sectional area of the fiber that is not split at all Split fiber: From 1/2 of the cross-sectional area of the fiber that is not split at all Fiber with a small cross-sectional area (4) The split fiber ratio is obtained by the following formula.
Split fiber ratio (%) = [Number of split fiber sections / (Number of split fiber sections + Number of unsplit fiber sections)] x 100
前記複合成形体マトリックス用繊維を構成するセクションのうち少なくとも二つのセクションが、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、およびポリアミド系樹脂のいずれかであり、かつ異なる系に属している熱可塑性樹脂をそれぞれ含む、請求項8または9に記載の複合成形体用基材。 At least two sections of the fiber for the composite molded body matrix are one of a polyolefin resin, a polyester resin, and a polyamide resin, and each contains a thermoplastic resin belonging to a different system. , The base material for a composite molded body according to claim 8 or 9. 前記複合成形体マトリックス用繊維が、ポリプロピレンを含むセクションとナイロン6を含むセクションとからなる、請求項8~10のいずれか1項に記載の複合成形体用基材。 The base material for a composite molded product according to any one of claims 8 to 10, wherein the fiber for the composite molded product matrix comprises a section containing polypropylene and a section containing nylon 6. 前記強化繊維が炭素繊維である、請求項8~11のいずれか1項に記載の複合成形体用基材。 The base material for a composite molded body according to any one of claims 8 to 11, wherein the reinforcing fiber is a carbon fiber. 前記複合成形体用基材が不織布である、請求項8~12のいずれか1項に記載の複合成形体用基材。 The base material for a composite molded body according to any one of claims 8 to 12, wherein the base material for the composite molded body is a non-woven fabric. 強化繊維と、二種類以上の主成分が異なる熱可塑性樹脂からなり、セクション数が3以上であり、各セクションが繊維表面に露出している複合成形体マトリックス用繊維とを含み、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂がすべて結晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7121に基づき測定される融点差が25℃以上150℃以下であり、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂のうち少なくとも一種類が非晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7206 B50法に基づき測定されるビカット軟化温度差が1℃以上120℃以下であり、
前記複合成形体マトリックス用繊維に由来する複合成形用基材表面の極細繊維の発現割合が20%を超える複合成形体用基材を準備すること、および
前記複合成形体用基材を加熱すること
を含み、
前記複合成形体用基材の加熱を、前記二種類以上の熱可塑性樹脂のうち、融点もしくはビカット軟化温度が最も低い樹脂が溶融し、且つ、
前記複合成形体マトリックス用繊維を構成する前記二種類以上の熱可塑性樹脂がすべて結晶性樹脂である場合、融点が最も高い熱可塑性樹脂の融点をTm℃としたときに、(Tm-30)℃以上(Tm+50)℃以下の温度とし、
前記複合成形体マトリックス用繊維を構成する前記二種類以上の熱可塑性樹脂の少なくとも一つが非晶性樹脂である場合、ビカット軟化温度が最も高い熱可塑性樹脂のビカット軟化温度をVST℃としたときに、(VST+20)℃以上(VST+150)℃以下の温度で実施し、
前記複合成形体用基材を加熱する際にさらに加圧することを含み、
前記加熱および前記加圧を、複合成形体の密度が真密度の90%以上となるように実施する、
複合成形体の製造方法。
[極細繊維の発現割合の測定方法]
(1)基材の表面を、電子顕微鏡で150~200倍に拡大して観察し、拡大した表面を撮影する。
(2)撮影した画像に存在する繊維のうち長さが200μm以上である複合成形体マトリックス用繊維と、複合成形体マトリックス用繊維に由来する繊維の本数を数える。そのうち、繊維長さ方向に150μm以上、繊維径が1/2よりも細く割繊した繊維を極細繊維とする。
(3)下記の式により、極細繊維の発現割合を求める。
極細繊維の発現割合(%)=(極細繊維の数/複合成形体マトリックス用繊維の数)×100
It comprises a reinforcing fiber and a composite molded matrix fiber composed of two or more kinds of thermoplastic resins having different main components, having three or more sections, and each section is exposed on the fiber surface.
When the two or more types of thermoplastic resins are all crystalline resins, the melting point difference measured based on JIS K 7121 in the combination of the two types of thermoplastic resins is 25 ° C. or higher and 150 ° C. or lower.
When at least one of the two or more types of thermoplastic resin is an amorphous resin, the Vicat softening temperature difference measured based on the JIS K 7206 B50 method in the combination of the two types of thermoplastic resin is 1 ° C. or more. Below 120 ° C,
Preparing a composite molded base material in which the expression ratio of ultrafine fibers on the surface of the composite molded base material derived from the composite molded body matrix fibers exceeds 20%, and heating the composite molded base material. Including
When the base material for a composite molded body is heated, the resin having the lowest melting point or Vicat softening temperature among the two or more types of thermoplastic resins is melted and
When the two or more types of thermoplastic resins constituting the composite molded body matrix fiber are all crystalline resins, when the melting point of the thermoplastic resin having the highest melting point is Tm ° C, (Tm-30) ° C. The temperature should be above (Tm + 50) ° C or lower.
When at least one of the two or more types of thermoplastic resins constituting the composite molded body matrix fiber is an amorphous resin, when the Vicat softening temperature of the thermoplastic resin having the highest Vicat softening temperature is VST ° C. , Performed at a temperature of (VST + 20) ° C or higher (VST + 150) ° C or lower,
Including further pressurizing when heating the base material for a composite molded body,
The heating and the pressurization are carried out so that the density of the composite molded product is 90 % or more of the true density.
A method for manufacturing a composite molded product.
[Measuring method of expression rate of ultrafine fibers]
(1) The surface of the base material is observed with an electron microscope at a magnification of 150 to 200 times, and the enlarged surface is photographed.
(2) Among the fibers present in the photographed image, the number of fibers for the composite molded body matrix having a length of 200 μm or more and the number of fibers derived from the fibers for the composite molded body matrix are counted. Among them, fibers having a fiber length of 150 μm or more and a fiber diameter smaller than 1/2 are defined as ultrafine fibers.
(3) The expression ratio of ultrafine fibers is determined by the following formula.
Expression rate of ultrafine fibers (%) = (number of ultrafine fibers / number of fibers for composite molded matrix) × 100
強化繊維と、二種類以上の主成分が異なる熱可塑性樹脂からなり、セクション数が3以上であり、各セクションが繊維表面に露出している複合成形体マトリックス用繊維とを含み、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂がすべて結晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7121に基づき測定される融点差が25℃以上150℃以下であり、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂のうち少なくとも一種類が非晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7206 B50法に基づき測定されるビカット軟化温度差が1℃以上120℃以下であり、
前記複合成形体マトリックス用繊維の割繊率が30%以上である複合成形体用基材を準備すること、および
前記複合成形体用基材を加熱すること
を含み、
前記複合成形体用基材の加熱を、前記二種類以上の熱可塑性樹脂のうち、融点もしくはビカット軟化温度が最も低い樹脂が溶融し、且つ、
前記複合成形体マトリックス用繊維を構成する前記二種類以上の熱可塑性樹脂がすべて結晶性樹脂である場合、融点が最も高い熱可塑性樹脂成分の融点をTm℃としたときに、(Tm-30)℃以上(Tm+50)℃以下の温度とし、
前記複合成形体マトリックス用繊維を構成する前記二種類以上の熱可塑性樹脂の少なくとも一つが非晶性樹脂である場合、ビカット軟化温度が最も高い熱可塑性樹脂のビカット軟化温度をVST℃としたときに、(VST+20)℃以上(VST+150)℃以下の温度で実施し、
前記複合成形体用基材を加熱する際にさらに加圧することを含み、
前記加熱および前記加圧を、複合成形体の密度が真密度の90%以上となるように実施する、
複合成形体の製造方法。
[割繊率の測定方法]
(1)基材を空間ができるだけ生じないように束ねて、複合成形体マトリックス用繊維の繊維断面を観察できるように切断して断面を露出させる。
(2)断面を電子顕微鏡で400~600倍に拡大して観察し、拡大した断面を撮影する。
(3)撮影した画像から、複合成形体マトリックス用繊維に由来する繊維(割繊していない繊維、および割繊している繊維)の中から、割繊している繊維を選ぶ。割繊している繊維のセクション数および割繊していない繊維のセクション数を数える。
割繊していない繊維:まったく割繊していない繊維の断面積の1/2以上の断面積を有する繊維
割繊している繊維:まったく割繊していない繊維の断面積の1/2よりも小さい断面積を有する繊維
(4)下記の式により、割繊率を求める。
割繊率(%)=[割繊している繊維のセクション数/(割繊している繊維のセクション数+割繊していない繊維のセクション数)]×100
It comprises a reinforcing fiber and a composite molded matrix fiber composed of two or more kinds of thermoplastic resins having different main components, having three or more sections, and each section is exposed on the fiber surface.
When the two or more types of thermoplastic resins are all crystalline resins, the melting point difference measured based on JIS K 7121 in the combination of the two types of thermoplastic resins is 25 ° C. or higher and 150 ° C. or lower.
When at least one of the two or more types of thermoplastic resin is an amorphous resin, the Vicat softening temperature difference measured based on the JIS K 7206 B50 method in the combination of the two types of thermoplastic resin is 1 ° C. or more. Below 120 ° C,
It includes preparing a base material for a composite molded body having a fiber splitting ratio of 30% or more of the fiber for the composite molded body, and heating the base material for the composite molded body.
When the base material for a composite molded body is heated, the resin having the lowest melting point or Vicat softening temperature among the two or more types of thermoplastic resins is melted and
When the two or more types of thermoplastic resins constituting the composite molded fiber for the matrix are all crystalline resins, when the melting point of the thermoplastic resin component having the highest melting point is Tm ° C. (Tm-30). The temperature should be ℃ or higher (Tm + 50) ℃ or lower.
When at least one of the two or more types of thermoplastic resins constituting the composite molded body matrix fiber is an amorphous resin, when the Vicat softening temperature of the thermoplastic resin having the highest Vicat softening temperature is VST ° C. , Performed at a temperature of (VST + 20) ° C or higher (VST + 150) ° C or lower,
Including further pressurizing when heating the base material for a composite molded body,
The heating and the pressurization are carried out so that the density of the composite molded product is 90 % or more of the true density.
A method for manufacturing a composite molded product.
[Measurement method of split fiber ratio]
(1) The base materials are bundled so as not to create a space as much as possible, and cut so that the fiber cross section of the composite molded body matrix fiber can be observed to expose the cross section.
(2) Observe the cross section at a magnification of 400 to 600 times with an electron microscope, and photograph the magnified cross section.
(3) From the captured image, select the split fiber from the fibers derived from the composite molded body matrix fiber (non-split fiber and split fiber). Count the number of sections of split fibers and the number of sections of unsplit fibers.
Non-split fiber: Fiber having a cross-sectional area of 1/2 or more of the cross-sectional area of the fiber that is not split at all Split fiber: From 1/2 of the cross-sectional area of the fiber that is not split at all Fiber with a small cross-sectional area (4) The split fiber ratio is obtained by the following formula.
Split fiber ratio (%) = [Number of split fiber sections / (Number of split fiber sections + Number of unsplit fiber sections)] x 100
二種類以上の主成分が異なる熱可塑性樹脂からなる、セクション数が3以上であり、複合繊維の各セクションがいずれも繊維表面に露出している易割繊性複合繊維であって、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂がすべて結晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7121に基づき測定される融点差が25℃以上150℃以下であり、
前記二種類以上の熱可塑性樹脂のうち少なくとも一種類が非晶性樹脂である場合、二種類の熱可塑性樹脂の組み合わせにおいて、JIS K 7206 B50法に基づき測定されるビカット軟化温度差が1℃以上120℃以下である、複合成形体マトリックス用繊維。
An easily split fiber composite fiber having two or more types of thermoplastic resins having different main components, having three or more sections, and having each section of the composite fiber exposed on the fiber surface.
When the two or more types of thermoplastic resins are all crystalline resins, the melting point difference measured based on JIS K 7121 in the combination of the two types of thermoplastic resins is 25 ° C. or higher and 150 ° C. or lower.
When at least one of the two or more types of thermoplastic resin is an amorphous resin, the Vicat softening temperature difference measured based on the JIS K 7206 B50 method in the combination of the two types of thermoplastic resin is 1 ° C. or more. Fiber for composite molded body matrix at 120 ° C. or lower.
前記複合成形体マトリックス用繊維を構成するセクションのうち少なくとも二つのセクションが、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、およびポリアミド系樹脂のいずれかであり、かつ異なる系の熱可塑性樹脂を含む、請求項16に記載の複合成形体マトリックス用繊維。 16. Claim 16 that at least two sections of the composite molded fiber matrix are any of a polyolefin-based resin, a polyester-based resin, and a polyamide-based resin, and include different types of thermoplastic resins. The fiber for the composite molded body matrix described in 1. 前記複合繊維は、ポリプロピレンを含むセクションとナイロン6を含むセクションとからなる、請求項16または17に記載の複合成形体マトリックス用繊維。 The fiber for a composite molded body matrix according to claim 16 or 17, wherein the composite fiber comprises a section containing polypropylene and a section containing nylon 6.
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