JP6303523B2 - Molding materials and molded products - Google Patents
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Description
本発明は、成形材料に関するものであり、さらに詳しくは、成形時にポリカーボネート樹脂への強化繊維の分散性が良好であり、優れた難燃性と力学特性を発現し得る成形品を得ることのできる成形材料に関する。 The present invention relates to a molding material, and more specifically, a molded article that has good dispersibility of reinforcing fibers in a polycarbonate resin at the time of molding and can exhibit excellent flame retardancy and mechanical properties can be obtained. It relates to molding materials.
強化繊維と熱可塑性樹脂を含む成形材料は、軽量で優れた力学特性を有するために、スポーツ用品用途、航空宇宙用途および一般産業用途などに広く用いられている。これらの成形材料に使用される強化繊維は、その用途によって様々な形態で成形品を強化している。これらの強化繊維には、アルミニウム繊維やステンレス繊維などの金属繊維、アラミド繊維やポリパラフェニレンベンズオキサゾール(PBO)繊維などの有機繊維、およびシリコンカーバイド繊維などの無機繊維や炭素繊維などが使用されているが、比強度、比剛性および軽量性のバランスの観点から炭素繊維が好適であり、その中でもポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維が好適に用いられる。 Molding materials containing reinforcing fibers and thermoplastic resins are lightweight and have excellent mechanical properties, and are therefore widely used in sports equipment applications, aerospace applications, general industrial applications, and the like. The reinforcing fibers used in these molding materials reinforce the molded product in various forms depending on the application. These reinforcing fibers include metal fibers such as aluminum fibers and stainless fibers, organic fibers such as aramid fibers and polyparaphenylene benzoxazole (PBO) fibers, and inorganic fibers such as silicon carbide fibers and carbon fibers. However, carbon fiber is preferable from the viewpoint of the balance of specific strength, specific rigidity, and lightness, and among them, polyacrylonitrile (PAN) carbon fiber is preferably used.
マトリックスとして用いられる熱可塑性樹脂は、耐衝撃性などの力学特性や、熱安定性に優れることから、ポリカーボネート樹脂の需要が大きく、特に電気・電子機器筐体や自動車部材などの様々な分野で広く用いられている。ここで、電子機器筐体のような用途においては、より一層の軽量化、薄型化の要求に伴い、力学特性の更なる向上や、高い難燃性が求められている。しかしながら、力学特性の向上のために強化繊維を配合することにより、難燃性が低下することがある。 The thermoplastic resin used as a matrix is highly demanded of polycarbonate resin because of its excellent mechanical properties such as impact resistance and thermal stability, and it is widely used in various fields such as electrical and electronic equipment casings and automotive parts. It is used. Here, in applications such as electronic device casings, further improvements in mechanical properties and high flame retardance are required in accordance with demands for further weight reduction and thickness reduction. However, the flame retardancy may be lowered by blending reinforcing fibers for improving the mechanical properties.
特許文献1にて、マトリックス樹脂となる熱可塑性樹脂よりも溶融粘度が低いフェノール基を有する熱可塑性重合体を、連続した強化繊維束に付着させた複合体と、熱可塑性樹脂とが接するように配置することで、強化繊維束の成形品中での分散が良好である成形材料を提案している。しかしながら、ポリカーボネート樹脂をマトリックス樹脂とした場合の検討は十分とは言い難く、また、難燃性についての検討も不十分であった。 In Patent Document 1, a composite in which a thermoplastic polymer having a phenol group having a lower melt viscosity than a thermoplastic resin serving as a matrix resin is attached to a continuous reinforcing fiber bundle is in contact with the thermoplastic resin. By arranging, a molding material is proposed in which the dispersion of the reinforcing fiber bundle is excellent in the molded product. However, it is difficult to say that the case where the polycarbonate resin is used as the matrix resin is sufficient, and the examination on the flame retardancy is also insufficient.
かかる状況において、成形時にポリカーボネート樹脂への炭素繊維の分散性が良好であり、優れた難燃性と力学特性を発現し得る成形品を得ることのできる成形材料の開発が求められていた。 Under such circumstances, there has been a demand for the development of a molding material capable of obtaining a molded product that has good dispersibility of carbon fibers in a polycarbonate resin during molding and can exhibit excellent flame retardancy and mechanical properties.
本発明は従来技術の有する課題に鑑み、成形時にポリカーボネート樹脂への炭素繊維の分散性が良好であり、優れた難燃性と力学特性を発現し得る成形品を得ることのできる成形材料を提供することを目的とする。 In view of the problems of the prior art, the present invention provides a molding material that has good dispersibility of carbon fibers in a polycarbonate resin at the time of molding and can obtain a molded product that can exhibit excellent flame retardancy and mechanical properties. The purpose is to do.
上記の課題を解決するため、本発明は以下の構成からなる。すなわち、
下記成分(A)〜(D)を合計100重量部含む成形材料であって、下記成分(B)を下記成分(A)に溶融含浸した(E)樹脂含浸強化繊維束を、下記成分(C)および下記成分(D)で被覆してなる成形材料。
(A)エポキシ樹脂を含むサイジング剤が0.01〜3.0重量%の範囲で付着した炭素繊維 5〜35重量部
(B)フェノール樹脂 1〜15重量部
((B)は融点が120℃を超えて150℃以下である、o−クレゾールノボラック樹脂)
(C)ポリカーボネート樹脂 30〜89重量部
(D)リン系難燃剤 5〜20重量部
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration. That is,
A molding material containing 100 parts by weight of the following components (A) to (D) in total, and (E) a resin-impregnated reinforcing fiber bundle in which the following component (B) is melt-impregnated into the following component (A): ) And the following component (D).
(A) Carbon fiber to which sizing agent containing epoxy resin is attached in the range of 0.01 to 3.0% by weight 5 to 35 parts by weight (B) 1 to 15 parts by weight of phenol resin (( B) has a melting point of 120 ° C. O-cresol novolac resin, exceeding 150 ° C. and below)
(C) Polycarbonate resin 30-89 parts by weight (D) Phosphorus flame retardant 5-20 parts by weight
本発明の成形材料は、成形時にポリカーボネート樹脂への炭素繊維の分散性が良好であり、難燃性と力学特性に優れた成形品が得られる。本発明の成形材料を用いて成形された成形品は、電気・電子機器、OA機器、家電機器、自動車の部品、内部部材および筐体などの各種部品・部材に極めて有用である。 The molding material of the present invention has good dispersibility of carbon fibers in a polycarbonate resin during molding, and a molded product excellent in flame retardancy and mechanical properties can be obtained. The molded product molded using the molding material of the present invention is extremely useful for various parts and members such as electric / electronic devices, OA devices, home appliances, automobile parts, internal members, and casings.
本発明を詳細に説明する。本発明の成形材料は、少なくとも(A)エポキシ樹脂を含むサイジング剤が0.01〜3.0重量%の範囲で付着した炭素繊維、(B)フェノール樹脂、(C)ポリカーボネート樹脂、(D)リン系難燃剤から構成される。まず、これらの構成成分について詳細に記す。なお、本発明において「成形材料」とは、成形品を射出成形などで成形する際に用いる原材料を意味する。 The present invention will be described in detail. The molding material of the present invention comprises (A) a carbon fiber to which a sizing agent containing an epoxy resin is attached in an amount of 0.01 to 3.0% by weight, (B) a phenol resin, (C) a polycarbonate resin, (D) Consists of phosphorus-based flame retardants. First, these constituent components will be described in detail. In the present invention, the “molding material” means a raw material used when a molded product is molded by injection molding or the like.
まず、本発明に使用する(A)エポキシ樹脂を含むサイジング剤が0.01〜3.0重量%の範囲で付着した炭素繊維について説明する。軽量で、強度、弾性率に優れる炭素繊維を含むことにより、機械特性が向上した成形材料を得ることができる。また、エポキシ樹脂を含むサイジング剤が0.01〜3.0重量%付着していることで、成分(B)や成分(C)となじみやすくなり、成形時におけるポリカーボネート樹脂への炭素繊維の分散性を向上させることができる。 First, the carbon fiber to which the sizing agent containing the epoxy resin (A) used in the present invention is attached in the range of 0.01 to 3.0% by weight will be described. By including carbon fibers that are lightweight and have excellent strength and elastic modulus, a molding material with improved mechanical properties can be obtained. Moreover, it becomes easy to become familiar with a component (B) or a component (C) because the sizing agent containing an epoxy resin has adhered to 0.01 to 3.0 weight%, and dispersion | distribution of the carbon fiber to the polycarbonate resin at the time of shaping | molding Can be improved.
炭素繊維としては、特に限定されないが、PAN系、ピッチ系、レーヨン系などの炭素繊維が力学特性の向上、成形品の軽量化効果の観点から好ましく、得られる成形品の強度と弾性率とのバランスの観点から、PAN系炭素繊維がさらに好ましい。また、導電性を付与する目的では、ニッケルや銅やイッテルビウムなどの金属を被覆した炭素繊維を用いることもできる。 The carbon fiber is not particularly limited, but carbon fibers such as PAN, pitch, and rayon are preferable from the viewpoint of improving mechanical properties and reducing the weight of the molded product. From the viewpoint of balance, PAN-based carbon fibers are more preferable. For the purpose of imparting conductivity, carbon fibers coated with a metal such as nickel, copper or ytterbium can also be used.
さらに、X線光電子分光法により測定される炭素繊維表面の酸素(O)と炭素(C)の原子数の比である表面酸素濃度比[O/C]が0.05〜0.5であるものが好ましい。表面酸素濃度比が0.05以上であることにより、炭素繊維表面の官能基量を確保でき、後述する(C)ポリカーボネート樹脂とより強固な接着を得ることができる。0.08以上がより好ましく、0.1以上がさらに好ましい。また、表面酸素濃度比の上限には特に制限はないが、炭素繊維の取扱い性、生産性のバランスから一般的に0.5以下とすることが例示できる。0.4以下がより好ましく、0.2以下がさらに好ましい。 Furthermore, the surface oxygen concentration ratio [O / C], which is the ratio of the number of atoms of oxygen (O) and carbon (C) on the carbon fiber surface measured by X-ray photoelectron spectroscopy, is 0.05 to 0.5. Those are preferred. When the surface oxygen concentration ratio is 0.05 or more, the functional group amount on the surface of the carbon fiber can be secured, and (C) a polycarbonate resin described later can be more firmly bonded. 0.08 or more is more preferable, and 0.1 or more is more preferable. Moreover, although there is no restriction | limiting in particular in the upper limit of surface oxygen concentration ratio, Generally it can be illustrated to 0.5 or less from the balance of the handleability of carbon fiber, and productivity. 0.4 or less is more preferable, and 0.2 or less is more preferable.
炭素繊維の表面酸素濃度比は、X線光電子分光法により、次の手順にしたがって求めるものである。まず、溶剤で炭素繊維表面に付着しているサイジング剤などを除去した炭素繊維束を20mmにカットして、銅製の試料支持台に拡げて並べた後、X線源としてA1Kα1、2を用い、試料チャンバー中を1×10−8Torrに保つ。測定時の帯電に伴うピークの補正値としてC1sの主ピークの運動エネルギー値(K.E.)を1202eVに合わせる。C1sピーク面積をK.E.として1191〜1205eVの範囲で直線のベースラインを引くことにより求める。O1sピーク面積をK.E.として947〜959eVの範囲で直線のベースラインを引くことにより求める。 The surface oxygen concentration ratio of the carbon fiber is determined by X-ray photoelectron spectroscopy according to the following procedure. First, after cutting the carbon fiber bundle from which the sizing agent and the like adhering to the carbon fiber surface with a solvent was cut to 20 mm and spreading and arranging on a copper sample support base, using A1Kα1,2 as the X-ray source, The sample chamber is kept at 1 × 10 −8 Torr. The kinetic energy value (KE) of the main peak of C 1s is adjusted to 1202 eV as a peak correction value associated with charging during measurement. C 1s peak area E. Is obtained by drawing a straight base line in the range of 1191 to 1205 eV. O 1s peak area E. Is obtained by drawing a straight base line in the range of 947 to 959 eV.
ここで、表面酸素濃度比とは、上記O1sピーク面積とC1sピーク面積の比から装置固有の感度補正値を用いて原子数比として算出する。X線光電子分光法装置として、国際電気社製モデルES−200を用いる場合には、感度補正値を1.74とする。 Here, the surface oxygen concentration ratio is calculated as an atomic number ratio from the ratio of the O 1s peak area to the C 1s peak area using a sensitivity correction value unique to the apparatus. When the model ES-200 manufactured by Kokusai Electric Inc. is used as the X-ray photoelectron spectroscopy apparatus, the sensitivity correction value is set to 1.74.
表面酸素濃度比[O/C]を0.05〜0.5に制御する手段としては、特に限定されるものではないが、例えば、電解酸化処理、薬液酸化処理および気相酸化処理などの手法を挙げることができ、中でも電解酸化処理が好ましい。 The means for controlling the surface oxygen concentration ratio [O / C] to 0.05 to 0.5 is not particularly limited. For example, techniques such as electrolytic oxidation, chemical oxidation, and vapor phase oxidation are used. Among them, electrolytic oxidation treatment is preferable.
また、炭素繊維の平均繊維径は特に限定されないが、得られる成形品の力学特性と表面外観の観点から、1〜20μmの範囲内であることが好ましく、3〜15μmの範囲内であることがより好ましい。 The average fiber diameter of the carbon fibers is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 to 20 μm and preferably in the range of 3 to 15 μm from the viewpoint of the mechanical properties and surface appearance of the obtained molded product. More preferred.
また、単繊維数には、特に制限はなく、100〜350,000本の範囲内で使用することができ、とりわけ1,000〜250,000本の範囲内で使用することが好ましい。また、本発明によれば、単繊維数が多い強化繊維束であっても、射出成形時の繊維分散性の良い成形材料が得られるため、20,000〜100,000本の範囲で使用することが、生産性の観点からもより好ましい。 Moreover, there is no restriction | limiting in particular in the number of single fibers, It can use within the range of 100-350,000, It is preferable to use within the range of 1,000-250,000 especially. In addition, according to the present invention, even a reinforcing fiber bundle having a large number of single fibers can be used in the range of 20,000 to 100,000 because a molding material having good fiber dispersibility at the time of injection molding can be obtained. It is more preferable from the viewpoint of productivity.
また、本発明に用いられる炭素繊維はサイジング剤が付与されてなることが、集束性、耐屈曲性や耐擦過性を改良し、高次加工工程において、毛羽、糸切れの発生を抑制でき、いわゆる糊剤、集束剤として高次加工性を向上させることもでき、好ましい。さらに、サイジング剤を付与することで、炭素繊維表面の官能基等の表面特性に適合させて接着性およびコンポジット総合特性を向上させることができる。 In addition, the carbon fiber used in the present invention is provided with a sizing agent, which improves bundling, bending resistance and scratch resistance, and can suppress the occurrence of fluff and yarn breakage in a high-order processing step. Higher processability can also be improved as a so-called paste or bundling agent, which is preferable. Furthermore, by applying a sizing agent, it is possible to improve the adhesion and composite overall characteristics by adapting to the surface characteristics such as functional groups on the surface of the carbon fiber.
本発明において用いられるサイジング剤の成分としては、(C)ポリカーボネート樹脂との接着性を発揮しやすいことから、エポキシ樹脂が好ましい。 As a component of the sizing agent used in the present invention, an epoxy resin is preferable because (C) the adhesive property with the polycarbonate resin is easily exhibited.
サイジング剤に用いるエポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。中でも力学特性向上の観点から、脂肪族エポキシ樹脂が好ましい。通常、エポキシ樹脂はエポキシ基を多数有すると、架橋反応後の架橋密度が高くなるために、靭性の低い構造になる傾向にあるが、脂肪族エポキシ樹脂は、柔軟な骨格のため、架橋密度が高くとも靭性の高い構造になりやすい。このため、脂肪族エポキシ樹脂を炭素繊維とマトリックス樹脂間に介在させた場合、柔軟で剥離しにくくさせるため、繊維強化による強度向上効果が発現しやすく、好ましい。 Examples of the epoxy resin used for the sizing agent include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, aliphatic epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, and the like. Of these, aliphatic epoxy resins are preferred from the viewpoint of improving mechanical properties. In general, when an epoxy resin has a large number of epoxy groups, the crosslinking density after the crosslinking reaction is increased, and thus the structure tends to have a low toughness. However, since an aliphatic epoxy resin has a flexible skeleton, the crosslinking density is low. Even if it is high, it tends to be a tough structure. For this reason, when the aliphatic epoxy resin is interposed between the carbon fiber and the matrix resin, it is soft and difficult to peel off.
脂肪族エポキシ樹脂としては、例えば、ジグリシジルエーテル化合物、ポリグリシジルエーテル化合物等が挙げられる。ジグリシジルエーテル化合物の具体例としては、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル類、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル類、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル類、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル類等が挙げられる。また、ポリグリシジルエーテル化合物の具体例としては、グリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル類、ソルビトールポリグリシジルエーテル類、アラビトールポリグリシジルエーテル類、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル類、トリメチロールプロパングリシジルエーテル類、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル類、脂肪族多価アルコールのポリグリシジルエーテル類等が挙げられる。 Examples of the aliphatic epoxy resin include diglycidyl ether compounds and polyglycidyl ether compounds. Specific examples of the diglycidyl ether compound include ethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, 1,4-butanediol diglycidyl ether, neopentyl glycol di Examples thereof include glycidyl ether, polytetramethylene glycol diglycidyl ether, and polyalkylene glycol diglycidyl ether. Specific examples of the polyglycidyl ether compound include glycerol polyglycidyl ether, diglycerol polyglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ethers, sorbitol polyglycidyl ethers, arabitol polyglycidyl ethers, trimethylolpropane polyglycidyl ethers. , Trimethylolpropane glycidyl ethers, pentaerythritol polyglycidyl ethers, polyglycidyl ethers of aliphatic polyhydric alcohols, and the like.
脂肪族エポキシ樹脂の中でも、3官能以上の多官能脂肪族エポキシ樹脂を用いることが好ましく、さらには、反応性の高いグリシジル基を3個以上有する脂肪族のポリグリシジルエーテル化合物を用いることがより好ましい。この中でも、グリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールグリシジルエーテル類、ポリプロピレングリコールグリシジルエーテル類がさらに好ましい。これら脂肪族のポリグリシジルエーテル化合物は、柔軟性、架橋密度、マトリックス樹脂との相溶性のバランスがよく、効果的に接着性を向上させることから好ましい。 Among the aliphatic epoxy resins, it is preferable to use a trifunctional or higher polyfunctional aliphatic epoxy resin, and it is more preferable to use an aliphatic polyglycidyl ether compound having three or more highly reactive glycidyl groups. . Among these, glycerol polyglycidyl ether, diglycerol polyglycidyl ether, polyethylene glycol glycidyl ethers, and polypropylene glycol glycidyl ether are more preferable. These aliphatic polyglycidyl ether compounds are preferred because they have a good balance of flexibility, crosslink density, and compatibility with the matrix resin, and effectively improve adhesiveness.
サイジング剤の付着量は、サイジング剤と炭素繊維合計の質量100重量%に対して、0.01〜3.0重量%が好ましい。0.01重量%未満では接着性向上効果が現れにくく、また、生産時に炭素繊維の集束性が劣ることがある。0.03重量%以上がより好ましい。一方、3.0重量%を越える付着量では、マトリックス樹脂の物性を低下させることがある。2.5重量%以下がより好ましい。 The adhesion amount of the sizing agent is preferably 0.01 to 3.0% by weight with respect to 100% by weight of the total mass of the sizing agent and carbon fiber. If it is less than 0.01% by weight, the effect of improving the adhesiveness is hardly exhibited, and the carbon fiber may be poorly bundled during production. 0.03% by weight or more is more preferable. On the other hand, if the adhesion amount exceeds 3.0% by weight, the physical properties of the matrix resin may be lowered. More preferred is 2.5% by weight or less.
サイジング剤の付与手段としては特に限定されるものではないが、例えば、サイジング剤を溶媒(分散させる場合の分散媒を含む)中に溶解(分散も含む)したサイジング処理液を調製し、該処理液を炭素繊維に付与した後に、溶媒を乾燥・気化させ、除去することにより、サイジング剤を炭素繊維に付与する方法が一般的に用いられる。サイジング処理液を炭素繊維に付与する方法としては、例えば、ローラーを介して炭素繊維をサイジング処理液に浸漬する方法、サイジング処理液の付着したローラーに炭素繊維を接する方法、サイジング処理液を霧状にして炭素繊維に吹き付ける方法などがある。また、バッチ式、連続式いずれでもよいが、生産性がよくバラツキが小さくできる連続式が好ましい。この際、炭素繊維に対するサイジング剤有効成分の付着量が適正範囲内で均一に付着するように、サイジング処理液濃度、温度、糸条張力などをコントロールすることが好ましい。また、サイジング剤付与時に炭素繊維を超音波で加振させることはより好ましい。 The means for applying the sizing agent is not particularly limited. For example, a sizing treatment solution in which the sizing agent is dissolved (including dispersion) in a solvent (including a dispersion medium in the case of dispersion) is prepared, and the treatment is performed. In general, a method of applying a sizing agent to carbon fiber by drying and vaporizing the solvent after removing the solution to the carbon fiber and removing it is generally used. Examples of the method of applying the sizing treatment liquid to the carbon fiber include, for example, a method of immersing the carbon fiber in the sizing treatment liquid via a roller, a method of contacting the carbon fiber with the roller to which the sizing treatment liquid is attached, and a sizing treatment liquid in a mist form There is a method of spraying on carbon fiber. Moreover, although either a batch type or a continuous type may be sufficient, the continuous type which has good productivity and small variations is preferable. At this time, it is preferable to control the sizing solution concentration, temperature, yarn tension, and the like so that the amount of the sizing agent active component attached to the carbon fiber is uniformly attached within an appropriate range. Moreover, it is more preferable to vibrate the carbon fiber with ultrasonic waves when applying the sizing agent.
乾燥温度と乾燥時間はサイジング剤の付着量によって調整すべきであるが、サイジング剤の付与に用いる溶媒の完全な除去、乾燥に要する時間を短くし、一方、サイジング剤の熱劣化を防止し、サイジング処理された炭素繊維が固くなって束の拡がり性が悪化することを防止する観点から、乾燥温度は、150℃以上350℃以下が好ましく、180℃以上250℃以下がより好ましい。 The drying temperature and drying time should be adjusted according to the amount of sizing agent attached, but the complete removal of the solvent used to apply the sizing agent, shortening the time required for drying, while preventing thermal degradation of the sizing agent, From the viewpoint of preventing the sizing-treated carbon fibers from becoming hard and deteriorating the spreadability of the bundle, the drying temperature is preferably 150 ° C. or higher and 350 ° C. or lower, and more preferably 180 ° C. or higher and 250 ° C. or lower.
サイジング処理液に使用する溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、アセトン等が挙げられるが、取扱いが容易であることおよび防災の観点から、水が好ましい。従って、水に不溶、もしくは難溶の化合物をサイジング剤として用いる場合には、乳化剤、界面活性剤を添加し、水分散して用いることが好ましい。具体的には、乳化剤、界面活性剤としては、スチレン−無水マレイン酸共重合体、オレフィン−無水マレイン酸共重合体、ナフタレンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、ポリアクリル酸ソーダ等のアニオン系乳化剤、ポリエチレンイミン、ポリビニルイミダゾリン等のカチオン系乳化剤、ノニルフェノールエチレンオキサイド付加物、ポリビニルアルコール、ポリオキシエチレンエーテルエステル共重合体、ソルビタンエステルエチルオキサイド付加物等のノニオン系乳化剤等を用いることができるが、相互作用の小さいノニオン系乳化剤がサイジング剤に含まれるエポキシ基の接着性効果を阻害しにくく好ましい。 Examples of the solvent used in the sizing treatment liquid include water, methanol, ethanol, dimethylformamide, dimethylacetamide, acetone, and the like, but water is preferable from the viewpoint of easy handling and disaster prevention. Therefore, when using a compound insoluble or hardly soluble in water as a sizing agent, it is preferable to add an emulsifier and a surfactant and disperse in water. Specifically, as an emulsifier and a surfactant, styrene-maleic anhydride copolymer, olefin-maleic anhydride copolymer, formalin condensate of naphthalene sulfonate, anionic emulsifier such as sodium polyacrylate, Nonionic emulsifiers such as cationic emulsifiers such as polyethyleneimine and polyvinylimidazoline, nonylphenol ethylene oxide adducts, polyvinyl alcohol, polyoxyethylene ether ester copolymers, sorbitan ester ethyl oxide adducts, etc. can be used. A nonionic emulsifier having a small size is preferable because it hardly inhibits the adhesive effect of the epoxy group contained in the sizing agent.
前述のサイジング剤が付着した炭素繊維(A)の配合量は、前記成分(A)〜(D)の合計100重量部に対して、5〜35重量部である。5重量部未満では、十分な力学特性を得ることができず、35重量部を超えると成形時の繊維分散性が劣ったり、流動性や難燃性が劣ることがある。 The compounding amount of the carbon fiber (A) to which the sizing agent is adhered is 5 to 35 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total of the components (A) to (D). If it is less than 5 parts by weight, sufficient mechanical properties cannot be obtained. If it exceeds 35 parts by weight, fiber dispersibility during molding may be inferior, and fluidity and flame retardancy may be inferior.
次に、本発明において、(B)フェノール樹脂とは、フェノール骨格を有する熱可塑性重合体を指す。(B)フェノール樹脂は、溶融粘度が(C)ポリカーボネート樹脂に比べて低いことから、成形時に流動性を向上でき、炭素繊維の分散性を向上できる。また、フェノール基により、ラジカルトラップされることから、難燃性を向上しやすい。さらに、本発明の成形材料は、(B)フェノール樹脂を(A)炭素繊維に溶融含浸した(E)樹脂含浸強化繊維束を用いていることから、(B)フェノール樹脂が(A)炭素繊維近傍に存在し、より効率的に分散性や難燃性を向上することができる。 Next, in the present invention, the (B) phenol resin refers to a thermoplastic polymer having a phenol skeleton. Since the (B) phenol resin has a lower melt viscosity than the (C) polycarbonate resin, the fluidity can be improved during molding, and the dispersibility of the carbon fibers can be improved. Moreover, since it is radical-trapped by a phenol group, it is easy to improve a flame retardance. Furthermore, since the molding material of the present invention uses (B) a phenolic resin (A) resin impregnated reinforcing fiber bundle in which (A) carbon fiber is melt-impregnated, (B) the phenolic resin is (A) carbon fiber. It exists in the vicinity and can improve dispersibility and flame retardance more efficiently.
フェノール骨格としは、置換基を有していてもよく、クレゾール、ナフトールであってもよい。(B)フェノール樹脂としては、具体的には、フェノールノボラック樹脂、o−クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールノボラック樹脂、ナフトールアラルキル樹脂などが挙げられる。中でも、o−クレゾールノボラック樹脂が、耐熱性と、溶融粘度などの取扱性のバランスに優れることから、(E)樹脂含浸繊維束の引取速度を速くすることでき、難燃性もより高く維持できるため、好ましく用いられる。 The phenol skeleton may have a substituent, and may be cresol or naphthol. Specific examples of the (B) phenol resin include phenol novolak resins, o-cresol novolak resins, phenol aralkyl resins, naphthol novolak resins, and naphthol aralkyl resins. Among these, o-cresol novolac resin is excellent in the balance between heat resistance and handling properties such as melt viscosity, so that (E) the take-up speed of the resin-impregnated fiber bundle can be increased, and the flame retardancy can be maintained higher. Therefore, it is preferably used.
また、(B)フェノール樹脂の融点は特に限定されないが、成形材料の耐熱性や取扱性を向上させ、成形材料の長期保管中におけるブリードアウトを抑制する観点から、80℃を超えることが好ましい。更に好ましくは、100℃を超えることであり、120℃を超えることが更に好ましい。融点の上限としては特に限定されないが、本発明の成形材料は、(B)フェノール樹脂を成分(A)に溶融含浸した(E)樹脂含浸強化繊維束を用いるため、溶融含浸時の溶融温度の観点から、200℃以下が好ましい。更に好ましくは180℃以下であり、更に好ましくは150℃以下である。融点を120〜150℃にすることで、耐熱性と、溶融粘度などの取扱性のバランスに優れることから、(E)樹脂含浸繊維束の引取速度を速くでき、難燃性もより高く維持できるため、好ましく用いられる。 Further, the melting point of the (B) phenol resin is not particularly limited, but it is preferably higher than 80 ° C. from the viewpoint of improving the heat resistance and handleability of the molding material and suppressing bleeding out during long-term storage of the molding material. More preferably, it is over 100 degreeC, and it is still more preferable over 120 degreeC. Although the upper limit of the melting point is not particularly limited, the molding material of the present invention uses (B) a resin-impregnated reinforcing fiber bundle in which (B) a phenol resin is melt-impregnated in the component (A). From the viewpoint, 200 ° C. or lower is preferable. More preferably, it is 180 degrees C or less, More preferably, it is 150 degrees C or less. By having a melting point of 120 to 150 ° C., the balance between heat resistance and handleability such as melt viscosity is excellent, so that (E) the take-up speed of the resin-impregnated fiber bundle can be increased and the flame retardancy can be maintained higher. Therefore, it is preferably used.
なお、(B)フェノール樹脂の融点は、DSC測定から求めることができる。具体的には、40℃/分昇温の条件下で測定される吸熱ピークトップの値から求めることができる。 In addition, melting | fusing point of (B) phenol resin can be calculated | required from DSC measurement. Specifically, it can be obtained from the value of the endothermic peak top measured under the condition of 40 ° C./minute temperature rise.
また、(B)フェノール樹脂の溶融粘度は特に限定されないが、(E)樹脂含浸強化繊維束を得る際に、炭素繊維束の内部まで安定して含浸しやすく、さらに、成形時に(C)ポリカーボネート樹脂へ流動しやすい観点から、190℃における溶融粘度は0.1〜100Pa・sが好ましい。190℃における(B)フェノール樹脂の溶融粘度が0.1Pa・s以上であれば、一般的な含浸方法により、安定して炭素繊維束の内部まで含浸させることができ、(E)樹脂含浸繊維束の引取速度を速くすることができる。また、(C)ポリカーボネート樹脂との粘度差が小さいことから、射出成形時の繊維分散性をより向上させることができる。0.2Pa・s以上がより好ましく、0.5Pa・s以上がさらに好ましい。また、10Pa・s以下であれば、炭素繊維束の内部まで容易に含浸させることができ、射出成形時の繊維分散性をより向上させることができる。10Pa・s以下がより好ましく、5Pa・s以下がより好ましい。なお、ここでは、含浸温度における(E)熱可塑性樹脂組成物の溶融粘度の指標として、190℃における溶融粘度に着目したが、後述するように、(E)熱可塑性樹脂組成物を含浸させる時の温度は適宜選択することができる。 The melt viscosity of the (B) phenol resin is not particularly limited, but (E) when obtaining a resin-impregnated reinforcing fiber bundle, it is easy to stably impregnate the inside of the carbon fiber bundle. From the viewpoint of easy flow to the resin, the melt viscosity at 190 ° C is preferably 0.1 to 100 Pa · s. If the melt viscosity of (B) phenolic resin at 190 ° C. is 0.1 Pa · s or more, the carbon fiber bundle can be stably impregnated by a general impregnation method. (E) Resin-impregnated fiber The take-up speed of the bundle can be increased. Moreover, since the viscosity difference with (C) polycarbonate resin is small, the fiber dispersibility at the time of injection molding can be improved more. 0.2 Pa · s or more is more preferable, and 0.5 Pa · s or more is more preferable. Moreover, if it is 10 Pa.s or less, the inside of a carbon fiber bundle can be easily impregnated, and the fiber dispersibility at the time of injection molding can be further improved. 10 Pa · s or less is more preferable, and 5 Pa · s or less is more preferable. Here, as an index of the melt viscosity of (E) the thermoplastic resin composition at the impregnation temperature, attention was focused on the melt viscosity at 190 ° C., but as described later, when (E) the thermoplastic resin composition is impregnated The temperature can be appropriately selected.
(B)フェノール樹脂の溶融粘度は、粘弾性測定器を用いて、40mmのパラレルプレートを使用し、0.5Hz、190℃の条件下で測定することができる。 (B) The melt viscosity of a phenol resin can be measured using a 40 mm parallel plate using a viscoelasticity measuring instrument under conditions of 0.5 Hz and 190 ° C.
(B)フェノール樹脂の配合量は、前記成分(A)〜(D)の合計100重量部に対して、1〜15重量部である。1重量部未満では、流動性が劣ることから十分な繊維分散性を確保できず、また難燃性が劣ることがある。2重量部以上が好ましく、3重量部以上がより好ましい。一方、15重量部を超えると難燃性が劣ることがある。10重量部以下が好ましく、8重量部以下がより好ましい。 (B) The compounding quantity of a phenol resin is 1-15 weight part with respect to a total of 100 weight part of said component (A)-(D). If it is less than 1 part by weight, sufficient fluid dispersibility cannot be ensured due to poor fluidity, and flame retardancy may be poor. 2 parts by weight or more is preferable, and 3 parts by weight or more is more preferable. On the other hand, if it exceeds 15 parts by weight, flame retardancy may be inferior. 10 parts by weight or less is preferable, and 8 parts by weight or less is more preferable.
次に、本発明において(C)ポリカーボネート樹脂とは、主鎖中に炭酸エステル構造を有する重合体であり、脂肪族ポリカーボネート、脂肪族−芳香族ポリカーボネート、芳香族ポリカーボネートなどが挙げられる。ポリカーボネート樹脂は、熱可塑性樹脂の中でも、耐熱性、耐衝撃性、難燃性に優れ、また非晶性であることから、成形収縮率が低いため、表面外観が優れる。これらは単独で用いても、2種以上を使用してもよい。特に耐衝撃特性に優れるといった観点から、4,4’−ジヒドロキシジフェニル−2,2−プロパン(ビスフェノールA)の炭酸エステル構造を有する芳香族ポリカーボネートが特に好ましく用いられる。 Next, in the present invention, (C) polycarbonate resin is a polymer having a carbonate structure in the main chain, and examples thereof include aliphatic polycarbonate, aliphatic-aromatic polycarbonate, and aromatic polycarbonate. Among thermoplastic resins, the polycarbonate resin is excellent in heat resistance, impact resistance and flame retardancy, and is amorphous, so that it has a low molding shrinkage and therefore has an excellent surface appearance. These may be used alone or in combination of two or more. In particular, an aromatic polycarbonate having a carbonate ester structure of 4,4'-dihydroxydiphenyl-2,2-propane (bisphenol A) is particularly preferably used from the viewpoint of excellent impact resistance.
また、(C)ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量(Mv)は10,000〜50,000が好ましい。粘度平均分子量(Mv)が10,000以上であると、曲げ強度や耐衝撃特性などの力学特性により優れることから好ましい。15,000以上がより好ましく、25,000以上がさらに好ましい。また、粘度平均分子量(Mv)が50,000以下であると、成形時の流動性により優れ、成形性が高いことから好ましい。40,000以下がより好ましく、35,000以下がさらに好ましい。 The viscosity average molecular weight (M v ) of the (C) polycarbonate resin is preferably 10,000 to 50,000. A viscosity average molecular weight (M v ) of 10,000 or more is preferable because of excellent mechanical properties such as bending strength and impact resistance. 15,000 or more is more preferable, and 25,000 or more is more preferable. Moreover, when the viscosity average molecular weight (M v ) is 50,000 or less, it is preferable because the fluidity during molding is excellent and the moldability is high. It is more preferably 40,000 or less, and further preferably 35,000 or less.
ここで、(C)ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量(Mv)は、次の方法により求めることができる。まず、塩化メチレン100mlに(C)ポリカーボネート樹脂0.7gを20℃で溶解した溶液から、オストワルド粘度計を用いて、次式にて算出される比粘度(ηSP)を求める。
比粘度(ηSP)=(t−t0)/t0
[t0は塩化メチレンの落下秒数、tは試料溶液の落下秒数]
Here, the viscosity average molecular weight (M v ) of the (C) polycarbonate resin can be determined by the following method. First, from a solution obtained by dissolving 0.7 g of (C) polycarbonate resin in 100 ml of methylene chloride at 20 ° C., a specific viscosity (η SP ) calculated by the following formula is obtained using an Ostwald viscometer.
Specific viscosity (η SP ) = (t−t 0 ) / t 0
[T 0 is methylene chloride falling seconds, t is sample solution falling seconds]
続いて、求められた比粘度(ηSP)から次の数式により粘度平均分子量Mvを算出することができる。
ηSP/c=[η]+0.45×[η]2c(但し[η]は極限粘度)
[η]=1.23×10−4Mv 0.83
c=0.7。
Subsequently, the viscosity average molecular weight M v can be calculated from the determined specific viscosity (η SP ) by the following formula.
η SP /c=[η]+0.45×[η] 2 c (where [η] is the intrinsic viscosity)
[Η] = 1.23 × 10 −4 M v 0.83
c = 0.7.
(C)ポリカーボネート樹脂を得る手法としては特に限定されるものではなく、公知の製造方法を用いることができ、例えば、ホスゲン法、エステル交換法あるいは固相重合法などが挙げられる。また、三菱エンジニアリングプラスチック(株)製“ユーピロン”(登録商標)、“ノバレックス”(登録商標)、帝人化成(株)製“パンライト”(登録商標)、出光石油化学(株)製“タフロン”(登録商標)などとして上市されているものを入手して用いることもできる。 (C) The method for obtaining the polycarbonate resin is not particularly limited, and a known production method can be used, and examples thereof include a phosgene method, a transesterification method, and a solid phase polymerization method. In addition, "Iupilon" (registered trademark), "Novalex" (registered trademark) manufactured by Mitsubishi Engineering Plastics, "Panlite" (registered trademark) manufactured by Teijin Chemicals Ltd., "Taflon" manufactured by Idemitsu Petrochemical Co., Ltd. "(Registered trademark)" etc. can be obtained and used.
(C)ポリカーボネート樹脂の配合量としては、前記成分(A)〜(D)の合計100重量部に対して、30〜89重量部である。30重量部未満では、射出成形時に流動しないことがあり、好ましくない。また、89重量部を超えると、(C)ポリカーボネート樹脂の割合が多く、機械特性が不足したり、難燃性が不足することがある。 (C) As a compounding quantity of polycarbonate resin, it is 30-89 weight part with respect to a total of 100 weight part of said component (A)-(D). If it is less than 30 parts by weight, it may not flow during injection molding, which is not preferable. Moreover, when it exceeds 89 weight part, there are many ratios of (C) polycarbonate resin, mechanical characteristics may be insufficient, or a flame retardance may be insufficient.
本発明の成形材料は、(D)リン系難燃剤を含有する。(D)リン系難燃剤は、脱水炭化促進作用により、成形品表面に緻密なチャーが形成され、熱や酸素を遮断し、炎の伝播を阻止することから難燃性を発現する。(D)リン系難燃剤としては、例えば、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、キシレニルジフェニルホスフェート、2−エチルヘキシルジフェニルホスフェート、その他芳香族リン酸エステル等のリン酸エステル系化合物や、トリスジクロロプロピルホスフェート、トリスクロロエチルホスフェート、トリスクロロプロピルホスフェート等の含ハロゲンリン酸エステル化合物、縮合リン酸エステル化合物、ポリリン酸塩類、赤リン系化合物などが挙げられる。これらは単独で用いても、2種以上を併用してもよい。中でも縮合リン酸エステル化合物は、耐熱性と難燃性のバランスに優れ、溶融時の粘度が(C)ポリカーボネート樹脂よりも低いことから、流動性を向上させることができ、繊維分散性を助けることができるため、好ましい。 The molding material of the present invention contains (D) a phosphorus-based flame retardant. (D) The phosphorus-based flame retardant exhibits flame retardancy because a dense char is formed on the surface of the molded article due to the dehydration carbonization promoting action, blocking heat and oxygen and preventing flame propagation. (D) Phosphorus flame retardants include, for example, triphenyl phosphate, tricresyl phosphate, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, cresyl diphenyl phosphate, xylenyl diphenyl phosphate, 2-ethylhexyl diphenyl phosphate, and other aromatic phosphates And phosphoric acid ester compounds such as trisdichloropropyl phosphate, trischloroethyl phosphate, trischloropropyl phosphate, and other halogen-containing phosphoric acid ester compounds, condensed phosphoric acid ester compounds, polyphosphates, and red phosphorus compounds. . These may be used alone or in combination of two or more. Among them, the condensed phosphate ester compound has an excellent balance between heat resistance and flame retardancy, and its viscosity at the time of melting is lower than that of the (C) polycarbonate resin, so it can improve fluidity and help fiber dispersibility. Is preferable.
縮合リン酸エステル化合物は、特に限定しないが、具体的には、オキシ塩化リンと二価のフェノール系化合物、及びフェノール(またはアルキルフェノール)との反応生成物などが挙げられる。より具体的には、レゾルシノールビス−ジフェニルホスフェート、レゾルシノールビス−ジキシレニルホスフェート、ビスフェノールAビス−ジフェニルホスフェートなどが挙げられる。中でも、難燃性と耐熱性のバランスからビスフェノールAビス−ジフェニルホスフェートが好ましく用いられ、具体的には、大八化学工業製‘PX−200’などが挙げられる。 The condensed phosphate ester compound is not particularly limited, and specific examples thereof include a reaction product of phosphorus oxychloride with a divalent phenol-based compound and phenol (or alkylphenol). More specifically, resorcinol bis-diphenyl phosphate, resorcinol bis-dixylenyl phosphate, bisphenol A bis-diphenyl phosphate and the like can be mentioned. Among them, bisphenol A bis-diphenyl phosphate is preferably used from the balance of flame retardancy and heat resistance, and specific examples thereof include “PX-200” manufactured by Daihachi Chemical Industry.
(D)リン系難燃剤の配合量は、前記成分(A)〜(D)の合計100重量部に対して、5〜20重量部である。5重量部未満では、成形材料を成形した際に、十分な難燃性を得られないことがある。7重量部以上が好ましい。一方、20重量部を超えると、得られる成形品の力学特性が劣ることがある。15重量部以下が好ましい。 (D) The compounding quantity of a phosphorus flame retardant is 5-20 weight part with respect to a total of 100 weight part of said component (A)-(D). If it is less than 5 parts by weight, sufficient flame retardancy may not be obtained when the molding material is molded. 7 parts by weight or more is preferable. On the other hand, if it exceeds 20 parts by weight, the mechanical properties of the obtained molded product may be inferior. 15 parts by weight or less is preferable.
本発明の成形材料は、成分(A)〜(D)に加えて、(F)液晶性樹脂および/または(G)スチレン系樹脂を含んでもよく、難燃性をより向上させることができる。 The molding material of the present invention may contain (F) a liquid crystalline resin and / or (G) a styrene resin in addition to the components (A) to (D), and can further improve flame retardancy.
(F)液晶性樹脂は、燃焼時に成形品表面に緻密なチャーが形成されることから、難燃性をより向上させることができる。さらに、成形時の流動性に優れることから、炭素繊維の分散性がより向上し、成形品の力学特性をより向上させることができる。 (F) Since the liquid crystalline resin forms a dense char on the surface of the molded product during combustion, the flame retardancy can be further improved. Furthermore, since the fluidity at the time of molding is excellent, the dispersibility of the carbon fiber is further improved, and the mechanical properties of the molded product can be further improved.
本発明において用いられる(F)液晶性樹脂は、異方性溶融相を形成し得る樹脂であり、例えば、液晶性ポリエステル、液晶性ポリエステルアミドが挙げられる。成形品の難燃性をより向上させる観点から、全芳香族液晶性ポリエステルが好ましい。ここで全芳香族液晶性ポリエステルとは、液晶性ポリエステルを構成する構造単位が脂肪族系の構造単位を含まず、全て芳香族系の構造単位であるものを指す。 The (F) liquid crystalline resin used in the present invention is a resin capable of forming an anisotropic molten phase, and examples thereof include liquid crystalline polyesters and liquid crystalline polyester amides. From the viewpoint of further improving the flame retardancy of the molded product, a wholly aromatic liquid crystalline polyester is preferable. Here, the wholly aromatic liquid crystalline polyester refers to those in which the structural units constituting the liquid crystalline polyester do not include aliphatic structural units and are all aromatic structural units.
本発明において、好ましい液晶性ポリエステルとしては、例えば、下記式(I)で表される構造単位(以下、構造単位(I)とする)、下記一般式(II)で表される構造単位(以下、構造単位(II)とする)、下記一般式(IV)で表される構造単位(以下、構造単位(IV)とする)からなるポリエステル、構造単位(I)、下記式(III)で表される構造単位(以下、構造単位(III)とする)、構造単位(IV)からなるポリエステル、構造単位(I)、構造単位(II)、構造単位(III)、構造単位(IV)からなるポリエステルなどが挙げられる。難燃性をより向上させる観点から、構造単位(I)、構造単位(II)、構造単位(IV)からなるポリエステル、構造単位(I)、構造単位(II)、構造単位(III)、構造単位(IV)からなるポリエステルがより好ましく、構造単位(I)、構造単位(II)、構造単位(IV)からなるポリエステルがさらに好ましい。 In the present invention, preferred liquid crystalline polyesters include, for example, a structural unit represented by the following formula (I) (hereinafter referred to as the structural unit (I)) and a structural unit represented by the following general formula (II) (hereinafter referred to as the structural unit (hereinafter referred to as structural unit)). , A structural unit (II)), a polyester comprising a structural unit represented by the following general formula (IV) (hereinafter referred to as structural unit (IV)), a structural unit (I), represented by the following formula (III) A structural unit (hereinafter referred to as structural unit (III)), a polyester composed of structural unit (IV), a structural unit (I), a structural unit (II), a structural unit (III), and a structural unit (IV). Examples include polyester. From the viewpoint of further improving the flame retardancy, structural unit (I), structural unit (II), polyester comprising structural unit (IV), structural unit (I), structural unit (II), structural unit (III), structure A polyester composed of the unit (IV) is more preferable, and a polyester composed of the structural unit (I), the structural unit (II), and the structural unit (IV) is more preferable.
(ただし、一般式(II)中のR1は下記(a)〜(j)から選ばれた1種以上の基を示し、一般式(IV)中のR2は下記(k)〜(p)から選ばれた1種以上の基を示す。また、下記式中Xは水素原子または塩素原子を示す。) (However, R 1 in the general formula (II) represents one or more groups selected from the following (a) to (j), and R 2 in the general formula (IV) represents the following (k) to (p And at least one group selected from the above formula (X) represents a hydrogen atom or a chlorine atom.
上記構造単位(I)はp−ヒドロキシ安息香酸から生成した構造単位であり、構造単位(II)は4,4’−ジヒドロキシビフェニル、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジヒドロキシビフェニル、ハイドロキノン、t−ブチルハイドロキノン、フェニルハイドロキノン、メチルハイドロキノン、2,6−ジヒドロキシナフタレン、2,7−ジヒドロキシナフタレン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンおよび4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテルから選ばれた一種以上の芳香族ジヒドロキシ化合物から生成した構造単位を、構造単位(III)はエチレングリコールから生成した構造単位を、構造単位(IV)はテレフタル酸、イソフタル酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,2−ビス(フェノキシ)エタン−4,4’−ジカルボン酸、1,2−ビス(2−クロルフェノキシ)エタン−4,4’−ジカルボン酸および4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸から選ばれた一種以上の芳香族ジカルボン酸から生成した構造単位を各々示す。 The structural unit (I) is a structural unit generated from p-hydroxybenzoic acid, and the structural unit (II) is 4,4′-dihydroxybiphenyl, 3,3 ′, 5,5′-tetramethyl-4,4. '-Dihydroxybiphenyl, hydroquinone, t-butylhydroquinone, phenylhydroquinone, methylhydroquinone, 2,6-dihydroxynaphthalene, 2,7-dihydroxynaphthalene, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane and 4,4'- A structural unit generated from one or more aromatic dihydroxy compounds selected from dihydroxydiphenyl ether, a structural unit (III) is a structural unit generated from ethylene glycol, a structural unit (IV) is terephthalic acid, isophthalic acid, 4, 4 '-Diphenyldicarboxylic acid, 2,6-naphthalene Rubonic acid, 1,2-bis (phenoxy) ethane-4,4′-dicarboxylic acid, 1,2-bis (2-chlorophenoxy) ethane-4,4′-dicarboxylic acid and 4,4′-diphenyl ether dicarboxylic acid Each of the structural units generated from one or more aromatic dicarboxylic acids selected from
さらに、これらのうち、R1が上記(a)および/または(c)であり、R2が上記(k)、(l)および/または(n)であることが特に好ましい。 Further, among these, it is particularly preferred that R 1 is the above (a) and / or (c), and R 2 is the above (k), (l) and / or (n).
上記構造単位(I)、(II)、(III)および(IV)の共重合量は任意である。しかし、本発明の特性をより発揮させるためには次の共重合量であることが好ましい。 The amount of copolymerization of the structural units (I), (II), (III) and (IV) is arbitrary. However, the following copolymerization amount is preferable in order to further exhibit the characteristics of the present invention.
すなわち、上記構造単位(I)、(II)、(III)、(IV)からなる共重合体の場合、上記構造単位(I)および(II)の合計は、構造単位(I)、(II)および(III)の合計に対して30〜95モル%であることが耐熱性および成形性の観点から好ましく、40〜90モル%がより好ましい。また、構造単位(III)は、構造単位(I)、(II)および(III)の合計に対して5〜70モル%であることが長期耐熱性の観点から好ましく、10〜60モル%がより好ましい。また、構造単位(I)の、構造単位(II)に対するモル比[(I)/(II)]は、耐熱性および成形性のバランスの観点から、好ましくは75/25〜95/5であり、より好ましくは78/22〜93/7である。また、構造単位(IV)は構造単位(II)および(III)の合計と実質的に等モルであることが好ましい。 That is, in the case of a copolymer composed of the structural units (I), (II), (III), and (IV), the total of the structural units (I) and (II) is the structural unit (I), (II ) And (III) is preferably 30 to 95 mol% from the viewpoint of heat resistance and moldability, and more preferably 40 to 90 mol%. Further, the structural unit (III) is preferably 5 to 70 mol% with respect to the total of the structural units (I), (II) and (III) from the viewpoint of long-term heat resistance, and 10 to 60 mol% is preferable. More preferred. The molar ratio [(I) / (II)] of the structural unit (I) to the structural unit (II) is preferably 75/25 to 95/5 from the viewpoint of the balance between heat resistance and moldability. More preferably, it is 78/22-93/7. The structural unit (IV) is preferably substantially equimolar to the total of the structural units (II) and (III).
また、上記構造単位(III)を含まず、上記構造単位(I)、(II)、(IV)からなる共重合体の場合、構造単位(I)の構造単位(II)に対するモル比[(I)/(II)]は、上記と同様に好ましくは75/25〜95/5であり、より好ましくは78/22〜93/7である。また、構造単位(IV)は構造単位(II)と実質的に等モルであることが好ましい。 Moreover, in the case of the copolymer which does not contain the structural unit (III) and is composed of the structural units (I), (II) and (IV), the molar ratio of the structural unit (I) to the structural unit (II) [( I) / (II)] is preferably 75/25 to 95/5, more preferably 78/22 to 93/7, as described above. The structural unit (IV) is preferably substantially equimolar with the structural unit (II).
構造単位(III)を含まず、上記構造単位(I)、(II)、(IV)からなる共重合体について、さらに好ましい例としては、構造単位(II)において、R1が上記(a)であるもの(構造単位II1とする)と、上記(c)であるもの(構造単位II2とする)とを含み、構造単位(IV)においては、R2が上記(k)であるもの(構造単位IV1とする)と、(l)であるもの(構造単位IV2とする)とを含むものである。ここで、構造単位(I)は、構造単位(I)、(II1)および(II2)の合計に対して、68〜80モル%が好ましい。また、構造単位(II1)は構造単位(II1)および(II2)の合計に対して55〜75モル%が好ましい。さらに、構造単位(IV1)は構造単位(IV1)および(IV2)の合計に対して60〜85モル%が好ましい。ここで、構造単位(II1)および(II2)の合計と、構造単位(IV1)および(IV2)の合計が実質的に等モルであることが好ましい。 As for a copolymer which does not contain the structural unit (III) and is composed of the structural units (I), (II) and (IV), further preferred examples include that in the structural unit (II), R 1 is the above (a). In the structural unit (IV), R 2 is the above (k), including the structural unit II (which is the structural unit II 1 ) and the above (c) (the structural unit II 2 ). (Structural unit IV 1 ) and (l) (Structural unit IV 2 ) are included. Here, the structural unit (I) is a structural unit (I), the total of (II 1) and (II 2), preferably 68 to 80 mol%. Further, the structural unit (II 1 ) is preferably 55 to 75 mol% with respect to the total of the structural units (II 1 ) and (II 2 ). Further, the structural unit (IV 1 ) is preferably 60 to 85 mol% with respect to the total of the structural units (IV 1 ) and (IV 2 ). Here, it is preferable that the total of the structural units (II 1 ) and (II 2 ) and the total of the structural units (IV 1 ) and (IV 2 ) are substantially equimolar.
なお、本発明において、「実質的に等モル」とは、末端を除くポリマー主鎖を構成する構造単位が等モルであることを示す。このため、末端を構成する構造単位まで含めた場合に必ずしも等モルとならない態様も、「実質的に等モル」の要件を満たしうる。 In the present invention, “substantially equimolar” means that the structural units constituting the polymer main chain excluding the terminal are equimolar. For this reason, the aspect which does not necessarily become equimolar when including the structural unit which comprises a terminal can satisfy the requirements of "substantially equimolar".
上記好ましく用いることができる液晶性ポリエステルは、上記構造単位(I)〜(IV)を構成する成分以外に、3,3’−ジフェニルジカルボン酸、2,2’−ジフェニルジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸などの脂肪族ジカルボン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸などの脂環式ジカルボン酸、クロルハイドロキノン、3,4’−ジヒドロキシビフェニル、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、3,4’−ジヒドロキシビフェニルなどの芳香族ジオール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールなどの脂肪族ジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノールなどの脂環式ジオール、m−ヒドロキシ安息香酸、2,6−ヒドロキシナフトエ酸などの芳香族ヒドロキシカルボン酸およびp−アミノ安息香酸などを、液晶性および難燃性を損なわない範囲でさらに共重合せしめることができる。 The liquid crystalline polyester that can be preferably used includes aromatic dicarboxylic acids such as 3,3′-diphenyldicarboxylic acid and 2,2′-diphenyldicarboxylic acid in addition to the components constituting the structural units (I) to (IV). Acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, aliphatic dicarboxylic acid such as dodecanedioic acid, alicyclic dicarboxylic acid such as hexahydroterephthalic acid, chlorohydroquinone, 3,4'-dihydroxybiphenyl, 4,4'-dihydroxy Aromatic diols such as diphenylsulfone, 4,4′-dihydroxydiphenyl sulfide, 4,4′-dihydroxybenzophenone, 3,4′-dihydroxybiphenyl, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, Aliphatic diene such as neopentyl glycol , Cycloaliphatic diols such as 1,4-cyclohexanediol and 1,4-cyclohexanedimethanol, aromatic hydroxycarboxylic acids such as m-hydroxybenzoic acid and 2,6-hydroxynaphthoic acid, and p-aminobenzoic acid Etc. can be further copolymerized within a range not impairing liquid crystallinity and flame retardancy.
ここで、(F)液晶性樹脂の融点は、特に限定されないが、220〜350℃が好ましく、より好ましくは270℃〜340℃である。 Here, although melting | fusing point of (F) liquid crystalline resin is not specifically limited, 220-350 degreeC is preferable, More preferably, it is 270 degreeC-340 degreeC.
また、(F)液晶性樹脂の溶融粘度は、特に限定されるものではないが、(C)ポリカーボネート樹脂への分散性の観点から、1〜200Pa・sが好ましく、10〜200Pa・sがより好ましく、10〜100Pa・sがさらに好ましい。なお、本発明における(F)液晶性樹脂の溶融粘度は、(F)液晶性樹脂の融点+10℃の条件で、ずり速度1,000/秒の条件下で高化式フローテスターによって測定される値である。 In addition, the melt viscosity of the (F) liquid crystalline resin is not particularly limited, but is preferably 1 to 200 Pa · s, more preferably 10 to 200 Pa · s, from the viewpoint of dispersibility in the (C) polycarbonate resin. Preferably, 10 to 100 Pa · s is more preferable. In the present invention, the melt viscosity of (F) liquid crystalline resin is measured by a Koka flow tester under the condition of (F) melting point of liquid crystalline resin + 10 ° C. and shear rate of 1,000 / sec. Value.
本発明において使用される上記液晶性ポリエステルの製造方法は、特に制限がなく、公知のポリエステルの重縮合法に準じて製造できる。具体的には、例えば、次の製造方法が好ましく挙げられる。
(1)p−アセトキシ安息香酸および4,4’−ジアセトキシビフェニル、ジアセトキシベンゼンなどの芳香族ジヒドロキシ化合物のジアシル化物と2,6−ナフタレンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸から脱酢酸重縮合反応によって製造する方法。
(2)p−ヒドロキシ安息香酸および4,4’−ジヒドロキシビフェニル、ハイドロキノンなどの芳香族ジヒドロキシ化合物と2,6−ナフタレンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸に無水酢酸を反応させて、フェノール性水酸基をアシル化した後、脱酢酸重縮合反応によって製造する方法。
(3)p−ヒドロキシ安息香酸のフェニルエステルおよび4,4’−ジヒドロキシビフェニル、ハイドロキノンなどの芳香族ジヒドロキシ化合物と2,6−ナフタレンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸のジフェニルエステルから脱フェノール重縮合反応により製造する方法。
(4)p−ヒドロキシ安息香酸および2,6−ナフタレンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸に所定量のジフェニルカーボネートを反応させて、それぞれジフェニルエステルとした後、4,4’−ジヒドロキシビフェニル、ハイドロキノンなどの芳香族ジヒドロキシ化合物を加え、脱フェノール重縮合反応により製造する方法。
(5)ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステルのポリマー、オリゴマーまたはビス(β−ヒドロキシエチル)テレフタレートなど芳香族ジカルボン酸のビス(β−ヒドロキシエチル)エステルの存在下で(1)または(2)の方法により製造する方法。
There is no restriction | limiting in particular in the manufacturing method of the said liquid crystalline polyester used in this invention, It can manufacture according to the well-known polyester polycondensation method. Specifically, for example, the following production method is preferable.
(1) Diacylated products of p-acetoxybenzoic acid and aromatic dihydroxy compounds such as 4,4′-diacetoxybiphenyl and diacetoxybenzene, and aromatic dicarboxylic acids such as 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, terephthalic acid and isophthalic acid The method of manufacturing from a deacetic acid polycondensation reaction from.
(2) Reacting p-hydroxybenzoic acid and aromatic dihydroxy compounds such as 4,4′-dihydroxybiphenyl and hydroquinone with aromatic dicarboxylic acids such as 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, terephthalic acid and isophthalic acid with acetic anhydride. The method of producing by deacetic acid polycondensation reaction after acylating a phenolic hydroxyl group.
(3) Phenyl ester of p-hydroxybenzoic acid and aromatic dihydroxy compounds such as 4,4′-dihydroxybiphenyl and hydroquinone and diphenyl esters of aromatic dicarboxylic acids such as 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, terephthalic acid and isophthalic acid A method of producing from a phenol decondensation polycondensation reaction.
(4) After reacting p-hydroxybenzoic acid and aromatic dicarboxylic acid such as 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, terephthalic acid, isophthalic acid and the like with a predetermined amount of diphenyl carbonate to obtain diphenyl ester, 4,4 ′ -A method of adding an aromatic dihydroxy compound such as dihydroxybiphenyl or hydroquinone and producing it by dephenol polycondensation reaction.
(5) Manufactured by the method (1) or (2) in the presence of a polyester polymer such as polyethylene terephthalate, an oligomer, or a bis (β-hydroxyethyl) ester of an aromatic dicarboxylic acid such as bis (β-hydroxyethyl) terephthalate. how to.
液晶性ポリエステルの重縮合反応は無触媒でも進行するが、酢酸第一錫、テトラブチルチタネート、酢酸カリウム、酢酸ナトリウム、三酸化アンチモン、金属マグネシウムなどの金属化合物を触媒として使用することもできる。 The polycondensation reaction of the liquid crystalline polyester proceeds even without catalyst, but metal compounds such as stannous acetate, tetrabutyl titanate, potassium acetate, sodium acetate, antimony trioxide, and magnesium metal can also be used as a catalyst.
本発明において、成形材料中に(F)液晶性樹脂を含む場合、その含有量は、成分(A)〜(D)100重量部に対して、1〜30重量部が好ましい。(F)液晶性樹脂の配合量が1重量部以上であれば、成形品の難燃性をより向上させることができる。3重量部以上がより好ましく、5重量部以上がさらに好ましい。一方、(F)液晶性樹脂の含有量が30重量部以下であれば、成形品の力学特性をより高いレベルで維持することができる。25重量部以下がより好ましく、20重量部以下がさらに好ましい。 In this invention, when (F) liquid crystalline resin is included in a molding material, the content is 1-30 weight part with respect to 100 weight part of component (A)-(D). (F) If the compounding quantity of liquid crystalline resin is 1 weight part or more, the flame retardance of a molded article can be improved more. 3 parts by weight or more is more preferable, and 5 parts by weight or more is more preferable. On the other hand, if the content of (F) liquid crystalline resin is 30 parts by weight or less, the mechanical properties of the molded product can be maintained at a higher level. 25 parts by weight or less is more preferable, and 20 parts by weight or less is more preferable.
また、本発明において、(F)液晶性樹脂は成形材料中のいずれかに含まれていればよいが、(C)ポリカーボネート樹脂中に溶融混練された形で成形材料に含まれることが、安定した難燃性が得られるために、好ましい。具体的には、例えば、(C)ポリカーボネート樹脂と(F)液晶性樹脂を溶融混練した、いわゆるポリカーボネート樹脂組成物として含まれていることが好ましい。 In the present invention, (F) the liquid crystalline resin may be contained in any of the molding materials, but (C) the inclusion of the liquid crystalline resin in the molding material in a melt-kneaded form in the polycarbonate resin is stable. This is preferable because the obtained flame retardancy is obtained. Specifically, for example, it is preferably contained as a so-called polycarbonate resin composition obtained by melt-kneading (C) a polycarbonate resin and (F) a liquid crystalline resin.
(G)スチレン系樹脂は、芳香環を有することから、燃焼時に成形品表面にチャーを形成させやすい。また、後述するように様々な他の成分と共重合できることから、柔軟な骨格を導入することができ、衝撃強度を向上させることが可能である。このため、難燃性と耐衝撃特性のバランスをより向上させることができる。 (G) Since the styrenic resin has an aromatic ring, it is easy to form char on the surface of the molded product during combustion. Further, since it can be copolymerized with various other components as will be described later, a flexible skeleton can be introduced and impact strength can be improved. For this reason, the balance between flame retardancy and impact resistance can be further improved.
本発明における(G)スチレン系樹脂とは、芳香族ビニル系単量体を重合して得られるものであり、芳香族ビニル系単量体と、これと共重合可能な他の成分との共重合体であってもよい。他の成分としては、例えば、芳香族以外のビニル系単量体や、ゴム成分などが挙げられる。また、共重合の様態としては特に限定されるものではなく、公知のものを用いることができ、例えば、ランダム共重合、交互共重合、ブロック共重合、グラフト共重合などが挙げられる。これらを2種以上併用してもよい。また、スチレン系樹脂の態様としては、単一のスチレン系樹脂でもよいが、他の成分およびスチレン系樹脂がいわゆるコアシェル構造を形成したものであってもよい。コアシェル構造を形成する場合、他の樹脂をスチレン系樹脂が被覆する構造が好ましく、外殻のシェル層にスチレン系樹脂が存在するため、上述の親和性に起因する凝集効果が発現するとともに、コア層の成分の特性を同時に発現することができる。 The (G) styrene resin in the present invention is obtained by polymerizing an aromatic vinyl monomer, and is a copolymer of the aromatic vinyl monomer and another component copolymerizable therewith. It may be a polymer. Examples of other components include vinyl monomers other than aromatics and rubber components. The mode of copolymerization is not particularly limited, and known ones can be used, and examples thereof include random copolymerization, alternating copolymerization, block copolymerization, and graft copolymerization. Two or more of these may be used in combination. In addition, as an aspect of the styrene resin, a single styrene resin may be used, but other components and the styrene resin may form a so-called core-shell structure. When forming a core-shell structure, a structure in which another resin is covered with a styrene resin is preferable, and since the styrene resin is present in the shell layer of the outer shell, the aggregation effect due to the above-described affinity is exhibited, and the core The properties of the layer components can be expressed simultaneously.
芳香族ビニル系単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ビニルトルエン、t−ブチルスチレン、o−エチルスチレン、o−クロロスチレン、およびo,p−ジクロロスチレンなどが挙げられる。これらを2種以上併用してもよい。特にスチレンやα−メチルスチレンが好ましく用いられる。 Examples of aromatic vinyl monomers include styrene, α-methylstyrene, p-methylstyrene, vinyltoluene, t-butylstyrene, o-ethylstyrene, o-chlorostyrene, and o, p-dichlorostyrene. Is mentioned. Two or more of these may be used in combination. In particular, styrene and α-methylstyrene are preferably used.
また、芳香族ビニル系単量体と共重合可能な他のビニル系単量体を共重合することが好ましく、共重合成分を選択することにより、耐薬品性、耐熱性、耐衝撃性などの所望の特性をより向上させることができる。共重合可能な他のビニル系単量体の具体的な例としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、エタクリロニトリル、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸クロロメチル、(メタ)アクリル酸グリシジル、無水マレイン酸、無水イタコン酸、N−メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−フェニルマレイミドなどが挙げられる。これらを2種以上併用してもよい。特にアクリロニトリルが好ましく用いられる。 In addition, it is preferable to copolymerize other vinyl monomers that can be copolymerized with the aromatic vinyl monomer, and by selecting a copolymer component, such as chemical resistance, heat resistance, impact resistance, etc. Desired characteristics can be further improved. Specific examples of other copolymerizable vinyl monomers include acrylonitrile, methacrylonitrile, ethacrylonitrile, (meth) acrylic acid, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, ( N-propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, n-hexyl (meth) acrylate, chloromethyl (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, Examples thereof include maleic anhydride, itaconic anhydride, N-methylmaleimide, N-ethylmaleimide, N-cyclohexylmaleimide, N-phenylmaleimide and the like. Two or more of these may be used in combination. In particular, acrylonitrile is preferably used.
スチレン系樹脂は、芳香族ビニル系単量体と共重合可能なゴム成分との共重合体である、ゴム変性スチレン系樹脂を含むことがさらに好ましい。ゴム成分で構成されるソフトセグメントが、成形時に炭素繊維に加わる外力を緩和するため、より大きな繊維折損効果を期待でき、耐衝撃性をより向上させることができる。芳香族ビニル系単量体と共重合可能なゴム成分の具体的な例としては、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体、水素化スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリル酸ブチル−ブタジエン共重合体、およびイソプレンゴムなどを挙げることができる。これらを2種以上併用してもよい。中でもポリブタジエン、スチレン−ブタジエン共重合体などのジエン系ゴムが好ましい。 More preferably, the styrenic resin includes a rubber-modified styrenic resin that is a copolymer of a rubber component copolymerizable with an aromatic vinyl monomer. Since the soft segment composed of the rubber component relaxes the external force applied to the carbon fiber at the time of molding, a larger fiber breakage effect can be expected, and the impact resistance can be further improved. Specific examples of rubber components copolymerizable with aromatic vinyl monomers include polybutadiene rubber, styrene-butadiene copolymer, hydrogenated styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene copolymer, butyl acrylate, Examples thereof include a butadiene copolymer and isoprene rubber. Two or more of these may be used in combination. Of these, diene rubbers such as polybutadiene and styrene-butadiene copolymer are preferred.
上記スチレン系樹脂の具体例としては、ポリスチレン(PS樹脂)、ハイインパクトポリスチレン(HIPS樹脂)、スチレン−アクリロニトリル共重合体樹脂(AS樹脂)、変性AS樹脂、アクリロニトリル−アクリル酸エステル−スチレン共重合体(AAS樹脂)、アクリロニトリル−エチレン−スチレン共重合体(AES樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、メタクリル酸エステル−ブタジエン−スチレン共重合体(MBS樹脂)、スチレン−ブタジエン共重合体(SBR樹脂)、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体(SBS樹脂)、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体(SEBS樹脂)、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体(SIS樹脂)などが挙げられる。耐衝撃性や、強化繊維の折損抑制効果をより向上させる観点から、ゴム変性スチレン系樹脂である、MBS樹脂、SBS樹脂、SEBS樹脂が好ましく用いられ、中でもSEBS樹脂が特に好ましい。 Specific examples of the styrene resin include polystyrene (PS resin), high impact polystyrene (HIPS resin), styrene-acrylonitrile copolymer resin (AS resin), modified AS resin, acrylonitrile-acrylic acid ester-styrene copolymer. (AAS resin), acrylonitrile-ethylene-styrene copolymer (AES resin), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin), methacrylate-butadiene-styrene copolymer (MBS resin), styrene-butadiene copolymer Polymer (SBR resin), styrene-butadiene-styrene copolymer (SBS resin), styrene-ethylene-butylene-styrene copolymer (SEBS resin), styrene-isoprene-styrene copolymer (SIS resin), etc. It is done. From the viewpoint of further improving the impact resistance and the effect of suppressing breakage of the reinforcing fiber, MBS resin, SBS resin, and SEBS resin, which are rubber-modified styrene resins, are preferably used, and among them, SEBS resin is particularly preferable.
ここで、SEBS樹脂は、特に限定されるものではないが、スチレン−ブタジエンブロック共重合体に水素添加してなる、水添ブロック共重合体であることがより好ましい。好ましいSEBS樹脂として、市販されているものでは、旭化成ケミカルズ(株)製“タフテック”(登録商標)、(株)クラレ製“セプトン”(登録商標)、クレイトンポリマージャパン(株)製“クレイトン”(登録商標)などが挙げられる。 Here, the SEBS resin is not particularly limited, but a hydrogenated block copolymer obtained by hydrogenating a styrene-butadiene block copolymer is more preferable. Examples of commercially available SEBS resins include “Tuftec” (registered trademark) manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation, “Septon” (registered trademark) manufactured by Kuraray Co., Ltd., “Clayton” manufactured by Kraton Polymer Japan Co., Ltd. ( Registered trademark).
本発明において、成形材料中に(G)スチレン系樹脂を含む場合、その含有量は、成分(A)〜(D)100重量部に対して、1〜15重量部であることが好ましい。(G)スチレン系樹脂の含有量が1重量部以上であれば、成形品の耐衝撃特性をより向上させることができる。2重量部以上がより好ましく、3重量部以上がさらに好ましい。一方、(G)スチレン系樹脂の含有量が15重量部以下であれば、成形品の難燃性をより向上させることができる。12重量部以下がより好ましく、9重量部以下がさらに好ましい。 In this invention, when (G) styrene resin is included in a molding material, it is preferable that the content is 1-15 weight part with respect to 100 weight part of component (A)-(D). (G) If content of a styrene-type resin is 1 weight part or more, the impact resistance characteristic of a molded article can be improved more. 2 parts by weight or more is more preferable, and 3 parts by weight or more is more preferable. On the other hand, if the content of (G) the styrene resin is 15 parts by weight or less, the flame retardancy of the molded product can be further improved. 12 parts by weight or less is more preferable, and 9 parts by weight or less is more preferable.
また、本発明において、(G)スチレン系樹脂は成形材料中のいずれかに含まれていればよいが、(C)ポリカーボネート樹脂中に溶融混練された形で成形材料に含まれることが、安定した耐衝撃特性が得られるために、好ましい。具体的には、例えば、(C)ポリカーボネート樹脂と(G)スチレン系樹脂を溶融混練した、いわゆるポリカーボネート樹脂組成物として含まれていることが好ましい。 In the present invention, (G) the styrenic resin may be contained in any of the molding materials, but (C) it is stable to be contained in the molding material in the form of being melt-kneaded in the polycarbonate resin. This is preferable because the obtained impact resistance characteristics can be obtained. Specifically, for example, it is preferably contained as a so-called polycarbonate resin composition obtained by melt-kneading (C) a polycarbonate resin and (G) a styrene resin.
本発明の成形材料は、必要に応じて、さらに他の成分を含有してもよい。 The molding material of the present invention may further contain other components as necessary.
本発明の成形材料は、前記(B)フェノール樹脂を前記(A)サイジング剤が付着した炭素繊維に溶融含浸した(E)樹脂含浸強化繊維束を、前記(C)ポリカーボネート樹脂および前記(D)リン系難燃剤で被覆してなる。本発明において、成分(A)に(B)フェノール樹脂を溶融含浸させて(E)樹脂含浸強化繊維束を得る方法は、特に限定されないが、次の様な方法を例示できる。 The molding material of the present invention comprises (E) a resin-impregnated reinforcing fiber bundle obtained by melt-impregnating the (B) phenol resin with the carbon fiber (A) to which the sizing agent is adhered, the (C) polycarbonate resin and the (D) It is coated with a phosphorus flame retardant. In the present invention, the method of obtaining the (E) resin-impregnated reinforcing fiber bundle by melt-impregnating the component (A) with the (B) phenol resin is not particularly limited, but the following methods can be exemplified.
すなわち、成分(A)に(B)フェノール樹脂を供給し、(B)フェノール樹脂を100〜300℃の溶融状態で成分(A)と接触させる工程(I)と、(B)フェノール樹脂と接触している成分(A)を加熱して含浸させる工程(II)を有する方法が挙げられる。 That is, the step (I) of supplying the component (A) with the (B) phenol resin and bringing the (B) phenol resin into contact with the component (A) in a molten state at 100 to 300 ° C., and (B) contacting with the phenol resin The method which has process (II) which heats and impregnates the component (A) currently performed is mentioned.
工程(I)では、特に限定されないが、炭素繊維束に油剤、サイジング剤、マトリックス樹脂を付与するような公知の製造方法を用いることができる。中でも、ディッピング、もしくは、コーティングが好ましく、具体的なコーティングとしては、リバースロール、正回転ロール、キスロール、スプレイ、カーテンが好ましく用いられる。 Although it does not specifically limit in process (I), The well-known manufacturing method which provides an oil agent, a sizing agent, and matrix resin to a carbon fiber bundle can be used. Among them, dipping or coating is preferable, and as a specific coating, a reverse roll, a normal rotation roll, a kiss roll, a spray, and a curtain are preferably used.
ここで、ディッピングとは、ポンプにて(B)フェノール樹脂を溶融バスに供給し、該溶融バス内で成分(A)を通過させる方法をいう。成分(A)を(E)フェノール樹脂の溶融バスに浸すことで、確実に(B)フェノール樹脂を成分(A)に付着させることができる。また、リバースロール、正回転ロール、キスロールとは、ポンプで溶融させた(B)フェノール樹脂をロールに供給し、成分(A)に(B)フェノール樹脂の溶融物を塗布する方法をいう。さらに、リバースロールは、2本のロールが互いに逆方向に回転し、ロール上に溶融した(B)フェノール樹脂を塗布する方法であり、正回転ロールは、2本のロールが同じ方向に回転し、ロール上に溶融した(B)フェノール樹脂を塗布する方法である。通常、リバースロール、正回転ロールでは、成分(A)を挟み、さらにロールを設置し、(B)フェノール樹脂を確実に付着させる方法が用いられる。一方で、キスロールは、成分(A)とロールが接触しているだけで、(B)フェノール樹脂を付着させる方法である。そのため、キスロールは比較的粘度の低い場合の使用が好ましいが、いずれのロールを用いても、加熱溶融した(B)フェノール樹脂の所定量を塗布させ、成分(A)を接着させながら走らせることで、繊維束の単位長さ当たりに所定量の(B)フェノール樹脂を付着させることができる。スプレイは、霧吹きの原理を利用したもので、溶融した(B)フェノール樹脂を霧状にして成分(A)に吹き付ける方法であり、カーテンは、溶融した(B)フェノール樹脂を小孔から自然落下させ塗布する方法、または溶融槽からオーバーフローさせ塗布する方法である。塗布に必要な量を調節しやすいため、(B)フェノール樹脂の損失を少なくできる。 Here, dipping refers to a method in which (B) the phenol resin is supplied to the melting bath by a pump and the component (A) is passed through the melting bath. By immersing the component (A) in the (E) phenol resin melting bath, the (B) phenol resin can be reliably attached to the component (A). Moreover, a reverse roll, a normal rotation roll, and a kiss roll mean the method of supplying the (B) phenol resin fuse | melted with the pump to a roll, and apply | coating the melt of (B) phenol resin to a component (A). Further, the reverse roll is a method in which two rolls are rotated in opposite directions and a molten (B) phenol resin is applied on the roll, and the positive roll is obtained by rotating the two rolls in the same direction. And (B) a phenol resin melted on a roll. Usually, in the reverse roll and the forward rotation roll, a method is used in which the component (A) is sandwiched, and a roll is further installed, and (B) the phenol resin is reliably adhered. On the other hand, the kiss roll is a method in which the component (A) and the roll are in contact, and (B) the phenol resin is adhered. Therefore, the kiss roll is preferably used when the viscosity is relatively low. However, even if any roll is used, a predetermined amount of the (B) phenol resin heated and melted is applied, and the component (A) is allowed to run while being adhered. Thus, a predetermined amount of (B) phenol resin can be adhered per unit length of the fiber bundle. Spray is a method that uses the principle of spraying, and is a method in which molten (B) phenolic resin is sprayed and sprayed onto component (A). Curtains spontaneously drop molten (B) phenolic resin from small holes. And a method of applying by overflowing from the melting tank. Since it is easy to adjust the amount required for coating, the loss of (B) phenol resin can be reduced.
また、(B)フェノール樹脂を成分(A)に供給する際の溶融バスにおけるフェノール樹脂の溶融温度としては、100〜300℃が好ましい。100℃以上であれば、(B)フェノール樹脂の粘度を適度に抑え、付着むらを抑制することができる。150℃以上がより好ましい。また、300℃以下であれば、(B)フェノール樹脂の熱分解を抑制することができる。250℃以下がより好ましい。 Moreover, as a melting temperature of the phenol resin in a melting bath at the time of supplying (B) a phenol resin to a component (A), 100-300 degreeC is preferable. If it is 100 degreeC or more, the viscosity of (B) phenol resin can be suppressed moderately, and adhesion nonuniformity can be suppressed. 150 degreeC or more is more preferable. Moreover, if it is 300 degrees C or less, the thermal decomposition of (B) phenol resin can be suppressed. 250 degrees C or less is more preferable.
次いで、工程(II)として、工程(I)で得られた、(B)フェノール樹脂と接触した状態の成分(A)を加熱して含浸させる。具体的には、(B)フェノール樹脂と接触した状態の成分(A)に対して、(B)フェノール樹脂が溶融する温度において、ロールやバーで張力をかける、拡幅、集束を繰り返す、圧力や振動を加えるなどの操作により、(B)フェノール樹脂を成分(A)の内部まで含浸するようにする工程である。より具体的な例として、加熱された複数のロールやバーの表面に繊維束を接触するように通して拡幅などを行う方法を挙げることができる。中でも、絞り口金、絞りロール、ロールプレス、ダブルベルトプレスを用いて含浸させる方法が好適に用いられる。ここで、絞り口金とは、進行方向に向かって、口金径の狭まる口金のことであり、成分(A)を集束させながら、余分に付着した(B)フェノール樹脂を掻き取ると同時に、含浸を促す口金である。また、絞りロールとは、ローラーで成分(A)に張力をかけることで、余分に付着した(B)フェノール樹脂を掻き取ると同時に、含浸を促すローラーのことである。また、ロールプレスは、2つのロール間の圧力で連続的に成分(A)内部の空気を除去するのと同時に、含浸を促す装置であり、ダブルベルトプレスとは、成分(A)の上下からベルトを介してプレスすることで、含浸を促す装置である。 Next, as step (II), (B) component (A) in contact with the phenol resin obtained in step (I) is heated and impregnated. Specifically, (B) component (A) in contact with the phenolic resin is subjected to (B) tension with a roll or bar at a temperature at which the phenolic resin is melted, repeated widening and focusing, pressure and This is a step of impregnating the component (A) with the (B) phenol resin by an operation such as applying vibration. As a more specific example, there can be mentioned a method of performing widening by passing a fiber bundle in contact with the surfaces of a plurality of heated rolls or bars. Among these, a method of impregnation using a squeezing die, a squeezing roll, a roll press, or a double belt press is preferably used. Here, the squeezing base is a base whose diameter decreases in the direction of travel. While concentrating the component (A), the excessively adhering (B) phenol resin is scraped and impregnated. It is a mouthpiece to encourage. Further, the squeeze roll is a roller that urges impregnation at the same time as scraping off the excessively adhering (B) phenol resin by applying tension to the component (A) with a roller. The roll press is a device that promotes impregnation at the same time that the air inside the component (A) is continuously removed by the pressure between the two rolls, and the double belt press is from above and below the component (A). It is a device that promotes impregnation by pressing through a belt.
また、工程(II)において、(B)フェノール樹脂の供給量の80〜100重量%が成分(A)に含浸されていることが好ましい。収率に直接影響するため、経済性、生産性の観点から供給量に対する含浸量が高いほど好ましい。また、(B)フェノール樹脂の含浸量が供給量の80重量%以上であれば、工程(II)における揮発成分の発生に起因する(E)樹脂含浸強化繊維束内部のボイドを抑制することができる。より好ましくは85〜100重量%であり、さらに好ましくは90〜100重量%である。 Moreover, in the step (II), it is preferable that 80 to 100% by weight of the supply amount of the (B) phenol resin is impregnated in the component (A). Since the yield is directly affected, the higher the amount of impregnation with respect to the supply amount, the better from the viewpoint of economy and productivity. Moreover, if the impregnation amount of (B) phenol resin is 80% by weight or more of the supply amount, (E) voids inside the resin impregnated reinforcing fiber bundle due to generation of volatile components in step (II) can be suppressed. it can. More preferably, it is 85-100 weight%, More preferably, it is 90-100 weight%.
また、工程(II)において、加熱される(B)フェノール樹脂の最高温度が150〜400℃であることが好ましい。150℃以上であれば、(B)フェノール樹脂を十分に溶融して、強化繊維束への含浸をより効果的に進めることができる。180℃以上がより好ましく、200℃以上がさらに好ましい。一方、400℃以下であれば、(B)フェノール樹脂の分解反応などの副反応を抑制することができる。380℃以下がより好ましく、350℃以下がさらに好ましい。 Moreover, in process (II), it is preferable that the highest temperature of the (B) phenol resin heated is 150-400 degreeC. If it is 150 degreeC or more, (B) phenol resin can fully be melted and an impregnation to a reinforcing fiber bundle can be advanced more effectively. 180 degreeC or more is more preferable, and 200 degreeC or more is further more preferable. On the other hand, if it is 400 degrees C or less, side reactions, such as the decomposition reaction of (B) phenol resin, can be suppressed. 380 ° C. or lower is more preferable, and 350 ° C. or lower is further preferable.
工程(II)における加熱方法としては、特に限定しないが、具体的には、加熱したチャンバーを用いる方法や、ホットローラーを用いて加熱と加圧を同時に行う方法が例示できる。 Although it does not specifically limit as a heating method in process (II), Specifically, the method of using a heated chamber and the method of heating and pressurizing simultaneously using a hot roller can be illustrated.
また、(B)フェノール樹脂の架橋反応や分解反応などの好ましくない副反応の発生を抑制する観点から、非酸化性雰囲気下で加熱することが好ましい。ここで、非酸化性雰囲気とは、酸素濃度が5体積%以下、好ましくは2体積%以下、さらに好ましくは酸素を含有しない雰囲気、すなわち、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気であることを指し、この中でも特に経済性および取り扱いの容易さの面から、窒素雰囲気が好ましい。 Moreover, it is preferable to heat in non-oxidizing atmosphere from a viewpoint of suppressing generation | occurrence | production of unfavorable side reactions, such as the crosslinking reaction of a (B) phenol resin, and a decomposition reaction. Here, the non-oxidizing atmosphere is an atmosphere having an oxygen concentration of 5% by volume or less, preferably 2% by volume or less, more preferably an oxygen-free atmosphere, that is, an inert gas atmosphere such as nitrogen, helium or argon. Among these, a nitrogen atmosphere is particularly preferable from the viewpoints of economy and ease of handling.
また、前記工程(I)、(II)の前段階で、成分(A)を予め開繊してもよい。開繊とは、収束された成分(A)を分繊させる操作であり、(B)フェノール樹脂の含浸性をさらに高める効果が期待できる。開繊により、成分(A)の厚みは薄くなり、開繊前の成分(A)の幅をb1(mm)、厚みをa1(μm)、開繊後の成分(A)の幅をb2(mm)、厚みをa2(μm)とした場合、開繊比=(b2/a2)/(b1/a1)を2.0以上とすることが好ましく、2.5以上とすることがさらに好ましい。 In addition, the component (A) may be opened in advance before the steps (I) and (II). Opening is an operation of separating the converged component (A), and (B) an effect of further enhancing the impregnation property of the phenol resin can be expected. With the opening, the thickness of the component (A) is reduced, the width of the component (A) before opening is b 1 (mm), the thickness is a 1 (μm), and the width of the component (A) after opening is When b 2 (mm) and the thickness are a 2 (μm), it is preferable that the fiber opening ratio = (b 2 / a 2 ) / (b 1 / a 1 ) is 2.0 or more, 2.5 More preferably, the above is used.
成分(A)の開繊方法としては、特に制限はなく、例えば凹凸ロールを交互に通過させる方法、太鼓型ロールを使用する方法、軸方向振動に張力変動を加える方法、垂直に往復運動する2個の摩擦体により成分(A)の張力を変動させる方法、成分(A)にエアを吹き付ける方法などを利用できる。 The method for opening component (A) is not particularly limited. For example, a method in which concavo-convex rolls are alternately passed, a method in which drum rolls are used, a method in which tension variation is applied to axial vibration, and a reciprocating motion in vertical direction 2 A method of changing the tension of the component (A) by individual friction bodies, a method of blowing air to the component (A), and the like can be used.
図1は、本発明における(E)樹脂含浸強化繊維束の横断面形態の一例を示す概略図である。なお、本発明において、横断面とは、軸心方向に直交する面での断面を意味する。本発明において得られる(E)樹脂含浸強化繊維束は、成分(A)に(B)フェノール樹脂を塗布、含浸せしめた複合体として形成されている(以下、(E)樹脂含浸強化繊維束を複合体とも称す)。この複合体の形態は図1に示すようなものであり、成分(A)の各単繊維間1に(B)フェノール樹脂2が満たされている。すなわち、(B)フェノール樹脂2の海に、成分(A)の各単繊維1が島のように分散している状態である。 FIG. 1 is a schematic view showing an example of a cross-sectional form of the (E) resin-impregnated reinforcing fiber bundle in the present invention. In the present invention, the transverse section means a section in a plane orthogonal to the axial direction. The (E) resin-impregnated reinforcing fiber bundle obtained in the present invention is formed as a composite obtained by applying and impregnating the component (A) with (B) phenol resin (hereinafter referred to as (E) resin-impregnated reinforcing fiber bundle. Also called complex). The form of this composite is as shown in FIG. 1, and the (B) phenol resin 2 is filled between each single fiber of the component (A). That is, (B) In the sea of the phenol resin 2, each single fiber 1 of the component (A) is dispersed like an island.
上記複合体において、(B)フェノール樹脂が成分(A)に良好に含浸した複合体とすることで、例えば、(C)ポリカーボネート樹脂と共に射出成形すると、射出成形機のシリンダー内で溶融混練された(B)フェノール樹脂が、(C)ポリカーボネート樹脂に拡散し、成分(A)が(C)ポリカーボネート樹脂に分散することを助け、同時に(C)ポリカーボネート樹脂が成分(A)に置換、含浸することを助ける、いわゆる含浸助剤・分散助剤としての役割を持つ。 In the above composite, (B) a composite in which the phenol resin is satisfactorily impregnated with the component (A) is melt-kneaded in a cylinder of an injection molding machine when, for example, (C) polycarbonate resin is injection molded. (B) The phenol resin diffuses into the (C) polycarbonate resin and helps the component (A) to disperse in the (C) polycarbonate resin, and at the same time the (C) polycarbonate resin replaces and impregnates the component (A). It has a role as a so-called impregnation aid / dispersion aid.
また、複合体においては、成分(A)が(B)フェノール樹脂によって完全に含浸されていることが望ましいが、現実的にそれは困難であり、複合体にはある程度の空隙(成分(A)も(B)フェノール樹脂も存在しない部分)が存在する。特に成分(A)の含有率が大きい場合には空隙が多くなるが、ある程度の空隙が存在する場合でも本発明の含浸・繊維分散促進の効果は示される。ただし空隙率が40%を超えると顕著に含浸・繊維分散促進の効果が小さくなるので、空隙率は40%未満が好ましい。より好ましい空隙率の範囲は20%以下である。空隙率は、複合体をASTM D2734(1997)試験法により測定するか、または複合体の横断面において、成分(A)と(B)フェノール樹脂により形成される複合部の全面積と空隙部の全面積とから次式を用いて算出することができる。
(空隙率)[%]=(空隙部の全面積)/(複合部の全面積+空隙部の全面積)×100。
Further, in the composite, it is desirable that the component (A) is completely impregnated with the (B) phenol resin. However, in reality, this is difficult, and the composite has a certain amount of voids (component (A)). (B) a portion where no phenol resin is present). In particular, when the content of component (A) is large, the number of voids increases, but even when a certain amount of voids are present, the effect of promoting impregnation and fiber dispersion of the present invention is shown. However, if the porosity exceeds 40%, the effect of promoting impregnation and fiber dispersion is remarkably reduced, so the porosity is preferably less than 40%. A more preferable range of the porosity is 20% or less. The porosity is determined by measuring the composite according to the ASTM D2734 (1997) test method, or, in the cross section of the composite, the total area of the composite formed by components (A) and (B) phenolic resin and It can be calculated from the total area using the following formula.
(Void ratio) [%] = (total area of void) / (total area of composite portion + total area of void) × 100.
さらに、得られた複合体の揮発分が少ないほど、成形時の揮発分が少なく、好ましい。200℃にて2時間乾燥させた後の重量減少が5%未満であることが好ましく、より好ましくは3%未満であり、さらに好ましくは1%未満である。 Furthermore, the smaller the volatile content of the obtained composite, the smaller the volatile content during molding, which is preferable. The weight loss after drying at 200 ° C. for 2 hours is preferably less than 5%, more preferably less than 3%, and even more preferably less than 1%.
本発明において、成形材料は、(E)樹脂含浸強化繊維束(複合体)が、(C)ポリカーボネート樹脂および(D)リン系難燃剤によって被覆された構造を有する。また、(C)ポリカーボネート樹脂および(D)リン系難燃剤とともに、(F)液晶性樹脂および/またはスチレン系樹脂や、他の成分を含む組成物により被覆されていてもよい。ここで本発明において、「被覆された構造」とは、例えば、(C)ポリカーボネート樹脂および(D)リン系難燃剤によって被覆された構造の場合、上記の様にして得られた複合体が(C)ポリカーボネート樹脂および(D)リン系難燃剤と適宜配置されて接着されてなるものであることが好ましく、その接着方法としては、例えば、溶融した(C)ポリカーボネート樹脂および(D)リン系難燃剤を複合体に接する様に配置し、冷却・固化する方法などが挙げられる。その手法については特に限定されないが、より具体的には、押出機と電線被覆法用のコーティングダイを用いて、連続的に複合体の周囲に(C)ポリカーボネート樹脂および(D)リン系難燃剤を被覆するように配置していく方法や、ロール等で扁平化した複合体の片面あるいは両面から押出機とTダイを用いて溶融したフィルム状の(C)ポリカーボネート樹脂および(D)リン系難燃剤を配置し、ロール等で一体化させる方法を挙げることができる。 In the present invention, the molding material has a structure in which (E) a resin-impregnated reinforcing fiber bundle (composite) is coated with (C) a polycarbonate resin and (D) a phosphorus flame retardant. In addition to (C) polycarbonate resin and (D) phosphorus flame retardant, (F) liquid crystalline resin and / or styrene resin or a composition containing other components may be coated. Here, in the present invention, the “coated structure” means, for example, in the case of a structure coated with (C) a polycarbonate resin and (D) a phosphorus flame retardant, the composite obtained as described above is ( It is preferable that the resin is suitably disposed and bonded to C) polycarbonate resin and (D) phosphorus flame retardant, and examples of the bonding method include molten (C) polycarbonate resin and (D) phosphorus-based flame retardant. For example, a method in which a flame retardant is disposed in contact with the composite, and cooled and solidified. The method is not particularly limited, but more specifically, (C) a polycarbonate resin and (D) a phosphorus flame retardant continuously around the composite using an extruder and a coating die for a wire coating method. (C) Polycarbonate resin and (D) Phosphorus-based difficulty that are melted by using an extruder and a T-die from one or both sides of a composite flattened with a roll or the like. An example is a method in which a flame retardant is disposed and integrated with a roll or the like.
図2は、本発明で製造される成形材料の好ましい縦断面形態の一例を示す概略図である。なお、本発明において、縦断面とは、軸心方向を含む面での断面を意味する。本発明の成形材料の一例は、図2に示すように、成分(A)の単繊維1が成形材料の軸心方向にほぼ平行に配列され、かつ成分(A)の長さは成形材料の長さと実質的に同じ長さである。 FIG. 2 is a schematic view showing an example of a preferred longitudinal sectional form of the molding material produced in the present invention. In the present invention, the longitudinal section means a section in a plane including the axial direction. As an example of the molding material of the present invention, as shown in FIG. 2, the single fibers 1 of the component (A) are arranged substantially parallel to the axial direction of the molding material, and the length of the component (A) is the same as that of the molding material. The length is substantially the same as the length.
ここで言う、「ほぼ平行に配列されている」とは、成分(A)の長軸の軸線と、成形材料の長軸の軸線とが、同方向を指向している状態を示し、軸線同士の角度のずれが、好ましくは20°以下であり、より好ましくは10°以下であり、さらに好ましくは5°以下である。また、「実質的に同じ長さ」とは、例えばペレット状の成形材料において、ペレット内部の途中で成分(A)が切断されていたり、ペレット全長よりも有意に短い成分(A)が実質的に含まれたりしないことである。特に、そのペレット全長よりも短い成分(A)の量について規定されているわけではないが、ペレット全長の50%以下の長さの成分(A)の含有量が30質量%以下である場合には、ペレット全長よりも有意に短い成分(A)が実質的に含まれていないと評価する。さらに、ペレット全長の50%以下の長さの成分(A)の含有量は20質量%以下であることが好ましい。なお、ペレット全長とはペレット中の成分(A)の配向方向の長さである。成分(A)が成形材料と同等の長さを持つことで、成形品中の強化繊維長を長くすることができるため、優れた力学特性を得ることができる。 Here, “arranged substantially in parallel” means that the major axis of the component (A) and the major axis of the molding material are oriented in the same direction. The angle deviation is preferably 20 ° or less, more preferably 10 ° or less, and further preferably 5 ° or less. In addition, “substantially the same length” means that, for example, in a pellet-shaped molding material, the component (A) is cut in the middle of the pellet, or the component (A) significantly shorter than the total length of the pellet is substantially Is not included. In particular, the amount of the component (A) shorter than the total length of the pellet is not specified, but the content of the component (A) having a length of 50% or less of the total length of the pellet is 30% by mass or less. Evaluates that the component (A) significantly shorter than the whole pellet length is substantially not contained. Furthermore, the content of the component (A) having a length of 50% or less of the total length of the pellet is preferably 20% by mass or less. In addition, a pellet full length is the length of the orientation direction of the component (A) in a pellet. Since the component (A) has a length equivalent to that of the molding material, the length of the reinforcing fiber in the molded product can be increased, so that excellent mechanical properties can be obtained.
図3〜6はそれぞれ、本発明の成形材料の縦断面形態の一例を模式的に表したものであり、図7〜10はそれぞれ、図3〜6に示される本発明の成形材料の横断面形態の一例を模式的に表したものであり、図11は、本発明の成形材料の横断面形態の一例を模式的に表したものである。 3 to 6 each schematically show an example of the longitudinal cross-sectional form of the molding material of the present invention. FIGS. 7 to 10 are cross-sectional views of the molding material of the present invention shown in FIGS. FIG. 11 schematically illustrates an example of a cross-sectional shape of the molding material of the present invention.
成形材料の断面形態は、成分(A)と(B)フェノール樹脂からなる複合体に、(C)ポリカーボネート樹脂および(D)リン系難燃剤を含む組成物が接着するように配置されていれば図に示されたものに限定されないが、好ましくは図3〜5に示されるように、複合体が芯材となり(C)ポリカーボネート樹脂および(D)リン系難燃剤を含む組成物で層状に挟まれて配置されている構成が好ましい。 If the cross-sectional form of the molding material is arranged so that the composition containing (C) polycarbonate resin and (D) phosphorus flame retardant adheres to the composite composed of components (A) and (B) phenolic resin Although not limited to what is shown in the figure, preferably, as shown in FIGS. 3 to 5, the composite becomes a core material and is sandwiched in layers with a composition containing (C) polycarbonate resin and (D) phosphorus flame retardant. A configuration in which these are arranged is preferable.
また図7〜9に示されるように、複合体を芯構造として、その周囲を(C)ポリカーボネート樹脂および(D)リン系難燃剤を含む組成物が被覆するような芯鞘構造に配置されている構成が好ましい。また、図11に示されるような複数の複合体を(C)ポリカーボネート樹脂および(D)リン系難燃剤を含む組成物が被覆するように配置する場合、複合体の数は2〜6程度が望ましい。 Also, as shown in FIGS. 7 to 9, the composite is arranged in a core-sheath structure in which the core structure is covered with a composition containing (C) a polycarbonate resin and (D) a phosphorus-based flame retardant. The configuration is preferable. Moreover, when arrange | positioning so that the composition containing (C) polycarbonate resin and (D) phosphorus flame retardant may coat | cover several composites as shown in FIG. 11, the number of composites is about 2-6. desirable.
複合体と(C)ポリカーボネート樹脂および(D)リン系難燃剤を含む組成物の境界は接着され、境界付近で部分的に(C)ポリカーボネート樹脂および(D)リン系難燃剤を含む組成物が複合体の一部に入り込み、複合体を構成する(B)フェノール樹脂と相溶しているような状態、あるいは成分(A)に含浸しているような状態になっていてもよい。 The boundary between the composite and the composition containing (C) the polycarbonate resin and (D) the phosphorus-based flame retardant is adhered, and the composition containing (C) the polycarbonate resin and (D) the phosphorus-based flame retardant is partially formed in the vicinity of the boundary. It may enter a part of the composite and be in a state where it is compatible with the (B) phenol resin constituting the composite, or impregnated with the component (A).
本発明の成形材料は、例えば射出成形やプレス成形などの手法により混練されて成形品となる。成形材料の取扱性の点から、複合体と(C)ポリカーボネート樹脂および(D)リン系難燃剤を含む組成物は成形が行われるまでは接着されたまま分離せず、前述したような形状を保っていることが好ましい。複合体と(C)ポリカーボネート樹脂および(D)リン系難燃剤を含む組成物では、形状(サイズ、アスペクト比)、比重、質量が全く異なるため、成形までの材料の運搬、取り扱い時、成形工程での材料移送時に分級し、成形品の力学特性にバラツキを生じたり、流動性が低下して金型詰まりを起こしたり、成形工程でブロッキングする場合があるが、図7〜9に例示されるような芯鞘構造の配置であれば、(C)ポリカーボネート樹脂および(D)リン系難燃剤を含む組成物が複合体を拘束し、より強固な複合化ができる。また、図7〜9に例示されるような芯鞘構造にするか、図10に例示されるような層状配置とするか、いずれが有利であるかについては、製造の容易さと、材料の取り扱いの容易さから、芯鞘構造とすることがより好ましい。 The molding material of the present invention is kneaded by a technique such as injection molding or press molding to form a molded product. From the point of handling of the molding material, the composite and the composition containing (C) polycarbonate resin and (D) phosphorus-based flame retardant do not separate and remain bonded until molding is performed. It is preferable to keep. In the composition containing the composite and (C) polycarbonate resin and (D) phosphorus flame retardant, the shape (size, aspect ratio), specific gravity, and mass are completely different. The material is classified at the time of material transfer, and there are cases where the mechanical properties of the molded product vary, the fluidity is lowered and the mold is clogged, or blocking in the molding process is exemplified in FIGS. With such an arrangement of the core-sheath structure, the composition containing (C) the polycarbonate resin and (D) the phosphorus-based flame retardant restrains the composite, and a stronger composite can be achieved. In addition, as to which of the core-sheath structure as illustrated in FIGS. 7 to 9 or the layered arrangement as illustrated in FIG. From the viewpoint of ease, a core-sheath structure is more preferable.
本発明の成形材料は、その軸心方向には、ほぼ同一の断面形状を保っていれば、連続であってもよいし、成形方法によっては連続のものをある長さに切断されていてもよい。1〜50mmの範囲の長さに切断されていることが好ましい。この長さに調整することにより、成形時の流動性、取扱性を十分に高めることができる。このように適切な長さに切断されてなる成形材料としてとりわけ好ましい態様は、射出成形用の長繊維ペレットが例示できる。 The molding material of the present invention may be continuous as long as it has substantially the same cross-sectional shape in the axial direction, and depending on the molding method, a continuous material may be cut into a certain length. Good. It is preferable to be cut to a length in the range of 1 to 50 mm. By adjusting to this length, the fluidity and handleability during molding can be sufficiently enhanced. A particularly preferred embodiment of the molding material cut into an appropriate length in this way can be exemplified by long fiber pellets for injection molding.
本発明の成形材料を成形することにより、成形品を得ることができる。成形方法としては、射出成形が挙げられる。また、インサート成形、アウトサート成形などの一体化成形も容易に実施できる。さらに、成形後にも加熱による矯正処置や、熱溶着、振動溶着、超音波溶着などの生産性に優れた接着工法を活用することもできる。 A molded article can be obtained by molding the molding material of the present invention. Examples of the molding method include injection molding. Also, integrated molding such as insert molding and outsert molding can be easily performed. Furthermore, it is possible to utilize an adhesive method having excellent productivity such as a correction treatment by heating, heat welding, vibration welding, ultrasonic welding, etc. after molding.
成形品としては、インストルメントパネル、ドアビーム、アンダーカバー、ランプハウジング、ペダルハウジング、ラジエータサポート、スペアタイヤカバー、フロントエンドなどの各種モジュール、シリンダーヘッドカバー、ベアリングリテーナ、インテークマニホールド、ペダル等の自動車部品、部材および外板、ランディングギアポッド、ウィングレット、スポイラー、エッジ、ラダー、フェイリング、リブなどの航空機関連部品、部材および外板、モンキー、レンチ等の工具類、電話、ファクシミリ、VTR、コピー機、テレビ、電子レンジ、音響機器、トイレタリー用品、レーザーディスク(登録商標)、冷蔵庫、エアコンなどの家庭・事務電気製品部品などが挙げられる。また、パーソナルコンピューター、携帯電話などに使用される筐体や、パーソナルコンピューターの内部でキーボードを支持する部材であるキーボード支持体に代表される電気・電子機器用部材も挙げられる。中でも、本発明の成形材料は、炭素繊維を用いていることから、電磁波遮蔽性に優れ、さらに難燃性を得られることから、電気・電子機器用部材に好ましく用いられる。 Molded products include instrument panels, door beams, under covers, lamp housings, pedal housings, radiator supports, spare tire covers, front end and other modules, cylinder head covers, bearing retainers, intake manifolds, pedals and other automotive parts and components. Aircraft parts such as outer panels, landing gear pods, winglets, spoilers, edges, ladders, failings, ribs, members and outer panels, monkeys, wrenches, telephones, facsimiles, VTRs, copiers, televisions , Household and office electrical product parts such as microwave ovens, audio equipment, toiletries, laser discs (registered trademark), refrigerators and air conditioners. Further, there are also cases for electrical and electronic equipment typified by a case used for personal computers, mobile phones, etc., and a keyboard support that is a member for supporting a keyboard inside the personal computer. Especially, since the molding material of this invention uses carbon fiber, it is excellent in electromagnetic wave shielding, and since it can obtain a flame retardance, it is preferably used for the member for electrical / electronic devices.
また、本発明の成形品に含まれる炭素繊維の重量平均繊維長は、0.5〜3mmであることが好ましい。炭素繊維の重量平均繊維長が0.5mm以上であれば、力学特性や電磁波遮蔽性がより向上する。0.8mm以上がより好ましい。一方、炭素繊維の重量平均繊維長が3mm以下であれば、繊維分散性により優れ、表面外観が向上する。1.5mm以下がより好ましい。 Moreover, it is preferable that the weight average fiber length of the carbon fiber contained in the molded article of this invention is 0.5-3 mm. If the weight average fiber length of the carbon fiber is 0.5 mm or more, the mechanical properties and electromagnetic wave shielding properties are further improved. 0.8 mm or more is more preferable. On the other hand, if the weight average fiber length of the carbon fiber is 3 mm or less, the fiber dispersibility is excellent and the surface appearance is improved. More preferably, it is 1.5 mm or less.
また、上記重量平均繊維長を有する成形品を得るための方法としては、特に限定しないが、射出成形時にペレット内に繊維が長く残存した、いわゆる長繊維ペレットを用いる方法を挙げることができる。長繊維ペレットに含まれる炭素繊維の長さとしては、特に限定しないが、3〜20mmが好ましく、より好ましくは、4〜15mmである。 Further, a method for obtaining a molded product having the above-mentioned weight average fiber length is not particularly limited, and a method using so-called long fiber pellets in which fibers remain in the pellets during injection molding can be mentioned. Although it does not specifically limit as length of the carbon fiber contained in a long fiber pellet, 3-20 mm is preferable, More preferably, it is 4-15 mm.
ここで、本発明における「重量平均繊維長」とは、重量平均分子量の算出方法を繊維長の算出に適用し、単純に数平均を取るのではなく、繊維長の寄与を考慮した下記の式から算出される平均繊維長を指す。ただし、下記の式は、炭素繊維の繊維径および密度が一定の場合に適用される。
重量平均繊維長=Σ(Mi2×Ni)/Σ(Mi×Ni)
Mi:繊維長(mm)
Ni:繊維長Miの炭素繊維の個数。
Here, the “weight average fiber length” in the present invention refers to the following formula that considers the contribution of the fiber length instead of simply taking the number average by applying the calculation method of the weight average molecular weight to the calculation of the fiber length. The average fiber length calculated from However, the following formula is applied when the fiber diameter and density of the carbon fiber are constant.
Weight average fiber length = Σ (Mi 2 × Ni) / Σ (Mi × Ni)
Mi: Fiber length (mm)
Ni: The number of carbon fibers having a fiber length Mi.
上記重量平均繊維長の測定は、次の方法により行うことができる。成形品を500℃で2時間灰化処理し、成形品中の炭素繊維を取り出し、この炭素繊維を水中に均一分散させる。炭素繊維が均一分散した分散水をシャーレにサンプリングした後、乾燥させ、光学顕微鏡(50〜200倍)にて観察する。無作為に選んだ1000本の炭素繊維の長さを計測して、上記式から重量平均繊維長を算出する。 The weight average fiber length can be measured by the following method. The molded product is incinerated at 500 ° C. for 2 hours, the carbon fiber in the molded product is taken out, and the carbon fiber is uniformly dispersed in water. The dispersed water in which carbon fibers are uniformly dispersed is sampled in a petri dish, dried, and observed with an optical microscope (50 to 200 times). The length of 1000 randomly selected carbon fibers is measured, and the weight average fiber length is calculated from the above formula.
また本発明の成形品は、厚さ1/32インチ(約0.8mm)におけるUL−94の難燃試験において、難燃性がV−1以上であることが好ましい。より好ましくはV−0である。成形品を例えば電気・電子機器用部材に用いた際の安全性の観点から、特に1/32インチのような薄い成形品における難燃性が重要となる。本発明の範囲の成形材料を使用することにより、リン系難燃剤による難燃効果とフェノール樹脂による難燃性を補助する、いわゆる助燃効果により、重量平均繊維長が0.5〜1.5mmであっても、難燃性を保持することができる。 In addition, the molded article of the present invention preferably has a flame retardancy of V-1 or higher in a UL-94 flame retardant test at a thickness of 1/32 inch (about 0.8 mm). More preferably, it is V-0. From the viewpoint of safety when the molded product is used for, for example, a member for an electric / electronic device, flame retardancy particularly in a molded product as thin as 1/32 inch is important. By using the molding material within the scope of the present invention, the weight-average fiber length is 0.5 to 1.5 mm due to the so-called auxiliary combustion effect that assists the flame retardancy effect by the phosphorus flame retardant and the flame retardancy by the phenol resin. Even if it exists, a flame retardance can be hold | maintained.
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定するものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, the following Example does not limit this invention.
各実施例および比較例の使用原料としては、下記のものを使用した。
(B)フェノール樹脂
(B−1)DIC(株)製フェノールノボラック樹脂“フェノライト”(登録商標)TD−2131:融点80℃、190℃における溶融粘度0.4Pa・s
(B−2)DIC(株)製o−クレゾールノボラック樹脂“フェノライト”(登録商標)KA−1165:融点125℃、190℃における溶融粘度1.2Pa・s
(C)ポリカーボネート樹脂
(C−1)帝人化成(株)製ポリカーボネート樹脂“パンライト”(登録商標)L−1225L:粘度平均分子量19,500、ビスフェノールAの炭酸エステル構造を有する
(C−2)出光興産(株)製ポリカーボネート樹脂“タフロン”(登録商標)A2600:粘度平均分子量26,000、ビスフェノールAの炭酸エステル構造を有する
(D)リン系難燃剤
(D−1)燐化学工業(株)製赤燐系難燃剤“ノーバレット120”
(D−2)大八化学工業(株)製縮合リン酸エステル系難燃剤“PX−200”
(G)スチレン系樹脂
(G−1)旭化成ケミカルズ(株)製水添スチレン・ブタジエンブロック共重合体(SEBS樹脂)“タフテック”(登録商標)M1913
(G−2)(株)カネカ製MBS樹脂“カネエース”(登録商標)M−511
(G−3)三菱レイヨン(株)製アクリロニトリル−スチレン/シリコーン・アクリル コアシェル型複合ゴム“メタブレン”(登録商標)SRK200A。
The following materials were used as starting materials for each example and comparative example.
(B) Phenol resin (B-1) Phenol novolac resin “Phenolite” (registered trademark) TD-2131 manufactured by DIC Corporation: Melting viscosity at 190 ° C. and melting point 0.4 Pa · s at 190 ° C.
(B-2) o-cresol novolak resin “Phenolite” (registered trademark) KA-1165 manufactured by DIC Corporation: Melting viscosity of 1.2 Pa · s at a melting point of 125 ° C. and 190 ° C.
(C) Polycarbonate resin (C-1) Polycarbonate resin “Panlite” (registered trademark) L-1225L manufactured by Teijin Chemicals Ltd .: Viscosity average molecular weight 19,500, having a carbonate structure of bisphenol A (C-2) Polycarbonate resin “Taflon” (registered trademark) A2600 manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd .: (D) Phosphorus flame retardant having a viscosity average molecular weight of 26,000 and a carbonate ester structure of bisphenol A (D-1) Phosphorus Chemical Industries, Ltd. Red phosphorus flame retardant “NOBARRETT 120”
(D-2) Condensed phosphate ester flame retardant “PX-200” manufactured by Daihachi Chemical Industry Co., Ltd.
(G) Styrenic resin (G-1) Hydrogenated styrene / butadiene block copolymer (SEBS resin) “Tuftec” (registered trademark) M1913 manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation
(G-2) Kaneka Corporation MBS resin “Kane Ace” (registered trademark) M-511
(G-3) Acrylonitrile-styrene / silicone / acrylic core-shell type composite rubber “METABREN” (registered trademark) SRK200A manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.
各実施例および比較例における評価は下記方法により行った。 Evaluation in each example and comparative example was performed by the following method.
(1)成形品(評価用試験片)の作製
各実施例および比較例により得られたペレット状の成形材料を、住友重機械工業社製SE75DUZ−C250型射出成形機を用いて、射出時間:10秒、保圧力:成形下限圧+10MPa、保圧時間:10秒、シリンダー温度:290℃、金型温度:90℃で射出成形することにより、成形品(評価用試験片)を成形した。ここで、シリンダー温度とは、射出成形機の成形材料を加熱溶融する部分の温度を示し、金型温度とは、所定の形状にするための樹脂を注入する金型の温度を示す。得られた成形品を温度23℃、50%RHに調整された恒温恒湿室に24時間静置した後、後述の評価に供した。
(1) Production of molded product (test specimen for evaluation) The pellet-shaped molding material obtained in each example and comparative example was injected using a SE75DUZ-C250 injection molding machine manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd. A molded article (evaluation specimen) was molded by injection molding at 10 seconds, holding pressure: molding lower limit pressure + 10 MPa, holding pressure time: 10 seconds, cylinder temperature: 290 ° C., mold temperature: 90 ° C. Here, the cylinder temperature indicates the temperature of the portion where the molding material of the injection molding machine is heated and melted, and the mold temperature indicates the temperature of the mold for injecting a resin for forming a predetermined shape. The obtained molded product was allowed to stand for 24 hours in a constant temperature and humidity chamber adjusted to a temperature of 23 ° C. and 50% RH, and then subjected to evaluation described below.
(2)繊維分散性
上記(1)に記載の方法により、100mm×100mm(3mmt)の成形品を成形し、表裏それぞれの面に存在する未分散の強化繊維束の個数を目視で計数した。評価は50枚の成形品について行い、以下の基準に基づき、その合計個数について繊維分散性の判定を行った。A〜Cを合格と判断した。
A:未分散CF束が1個未満
B:未分散CF束が1個以上5個未満
C:未分散CF束が5個以上10個未満
D:未分散CF束が10個以上。
(2) Fiber dispersibility A 100 mm × 100 mm (3 mmt) molded product was formed by the method described in (1) above, and the number of undispersed reinforcing fiber bundles present on the front and back surfaces was counted visually. Evaluation was performed on 50 molded products, and fiber dispersibility was determined for the total number based on the following criteria. A to C were judged acceptable.
A: Less than 1 undispersed CF bundle B: 1 or more and less than 5 undispersed CF bundles C: 5 or more and less than 10 undispersed CF bundles D: 10 or more undispersed CF bundles
(3)難燃性
上記(1)に記載の方法により、125mm×13mm(厚さ1/32インチ:約0.8mm)の成形品を成形し、UL−94に準拠して難燃性評価を実施した。具体的には、垂直に支持した上記成形品の下端にバーナー炎をあてて10秒間保ち、その後バーナー炎を成形品から離した。炎が消えた後、再びバーナー炎をあて、同様の操作を行った。そして、1回目の接炎終了後の有炎燃焼持続時間、2回目の有炎燃焼持続時間と無炎燃焼持続時間の合計、ならびに燃焼落下物の有無により判定を行った。UL94における各等級の基準は概略下記の通りである。なお、下記範囲を超えて燃焼する場合は、V−outとした。
V−0:1回目の有炎燃焼持続時間が10秒以内、2回目の有炎燃焼持続時間と無炎燃焼持続時間の合計が30秒以内であり、燃焼落下物がなかった。
V−1:1回目の有炎燃焼持続時間が10秒超30秒以内、2回目の有炎燃焼持続時間と無炎燃焼持続時間の合計が30秒超60秒以内であり、燃焼落下物がなかった。
V−2:1回目の有炎燃焼持続時間が10秒超30秒以内、2回目の有炎燃焼持続時間と無炎燃焼持続時間の合計が30秒超60秒以内であり、燃焼落下物があった。
(3) Flame retardancy By the method described in (1) above, a molded product of 125 mm × 13 mm (thickness 1/32 inch: about 0.8 mm) is molded, and flame retardancy evaluation is performed according to UL-94. Carried out. Specifically, a burner flame was applied to the lower end of the vertically supported molded product and kept for 10 seconds, and then the burner flame was separated from the molded product. After the flame disappeared, the burner flame was applied again and the same operation was performed. The determination was made based on the flaming combustion duration after the completion of the first flame contact, the sum of the second flaming combustion duration and the flameless combustion duration, and the presence or absence of combustion fallen objects. The standards for each grade in UL94 are as follows. In addition, when it burned exceeding the following range, it was set to V-out.
V-0: The duration of the first flammable combustion was within 10 seconds, and the sum of the second flammable combustion duration and the flameless combustion duration was within 30 seconds, and there were no burning fallen objects.
V-1: The duration of the first flammable combustion is more than 10 seconds within 30 seconds and the total of the second flammable combustion duration and the flameless combustion duration is more than 30 seconds and within 60 seconds, There wasn't.
V-2: The duration of the first flammable combustion is over 10 seconds within 30 seconds, and the total of the second flammable combustion duration and the flameless combustion duration is over 30 seconds within 60 seconds, there were.
(4)重量平均繊維長
上記(1)に記載の方法により、125mm×13mm(厚さ1/32インチ:約0.8mm)の成形品を成形し、成形品を500℃で2時間灰化処理し、成形品中の炭素繊維を取り出し、この炭素繊維を水中に均一分散させ、炭素繊維が均一分散した分散水をシャーレにサンプリングした後、乾燥させ、光学顕微鏡(50倍)にて観察した。無作為に選んだ1000本の炭素繊維の長さを計測して、下記式から重量平均繊維長を算出した。
重量平均繊維長=Σ(Mi2×Ni)/Σ(Mi×Ni)
Mi:繊維長(mm)
Ni:繊維長Miの炭素繊維の個数。
(4) Weight average fiber length By the method described in (1) above, a molded product of 125 mm × 13 mm (thickness 1/32 inch: about 0.8 mm) is molded, and the molded product is incinerated at 500 ° C. for 2 hours. The carbon fiber in the molded product was taken out, the carbon fiber was uniformly dispersed in water, the dispersed water in which the carbon fiber was uniformly dispersed was sampled in a petri dish, dried, and observed with an optical microscope (50 times). . The length of 1000 carbon fibers selected at random was measured, and the weight average fiber length was calculated from the following formula.
Weight average fiber length = Σ (Mi 2 × Ni) / Σ (Mi × Ni)
Mi: Fiber length (mm)
Ni: The number of carbon fibers having a fiber length Mi.
(5)曲げ強度
上記(1)に記載の方法により、曲げ試験用試験片(幅10mm、厚さ4mm)を成形し、ISO 178に準拠し、3点曲げ試験冶具(圧子半径5mm)を用いて支点距離を64mmに設定し、試験速度2mm/分の試験条件にて曲げ強度を測定した。試験機として、“インストロン”(登録商標)万能試験機5566型(インストロン社製)を用いた。
(5) Bending strength By the method described in (1) above, a bending test specimen (width 10 mm,
(6)ノッチ付きシャルピー衝撃強度
上記(1)に記載の方法により、シャルピー衝撃試験用試験片(幅10mm、厚さ4mm)を成形し、ISO 179−1に準拠し、1.0Jのハンマーを用いて、ノッチ付きシャルピー衝撃強度を測定した。なお、ISO 2818に準拠して、ノッチ角度45°、深さ2mmのノッチ加工を施したものをシャルピー衝撃試験用試験片として用いた。
(6) Charpy impact strength with notch By the method described in (1) above, a test piece for Charpy impact test (width 10 mm,
(参考例1)炭素繊維の作製
ポリアクリロニトリルを主成分とする共重合体から紡糸、焼成処理、表面酸化処理を行い、総単糸数24,000本、単繊維径7μm、単位長さ当たりの質量1.6g/m、比重1.8g/cm3、表面酸素濃度[O/C]0.12の炭素繊維を得た。この炭素繊維のストランド引張強度は4880MPa、ストランド引張弾性率は225GPaであった。
(Reference Example 1) Production of carbon fiber Spinning, firing treatment and surface oxidation treatment were carried out from a copolymer mainly composed of polyacrylonitrile, the total number of single yarns was 24,000, the single fiber diameter was 7 μm, and the mass per unit length. A carbon fiber having 1.6 g / m, a specific gravity of 1.8 g / cm 3 , and a surface oxygen concentration [O / C] of 0.12 was obtained. The carbon fiber had a strand tensile strength of 4880 MPa and a strand tensile modulus of 225 GPa.
ここで、表面酸素濃度比は、表面酸化処理を行ったあとの炭素繊維を用いて、X線光電子分光法により、次の手順にしたがって求めた。まず、炭素繊維束を20mmにカットして、銅製の試料支持台に拡げて並べた後、X線源としてA1Kα1、2を用い、試料チャンバー中を1×10−8Torrに保った。測定時の帯電に伴うピークの補正値としてC1sの主ピークの運動エネルギー値(K.E.)を1202eVに合わせた。C1sピーク面積をK.E.として1191〜1205eVの範囲で直線のベースラインを引くことにより求めた。O1sピーク面積をK.E.として947〜959eVの範囲で直線のベースラインを引くことにより求めた。O1sピーク面積とC1sピーク面積の比から装置固有の感度補正値を用いて原子数比として算出した。X線光電子分光法装置として、国際電気社製モデルES−200を用い、感度補正値を1.74とした。 Here, the surface oxygen concentration ratio was determined according to the following procedure by X-ray photoelectron spectroscopy using the carbon fiber after the surface oxidation treatment. First, the carbon fiber bundle was cut to 20 mm, spread and arranged on a copper sample support, and then A1Kα1 and 2 were used as X-ray sources, and the inside of the sample chamber was kept at 1 × 10 −8 Torr. The kinetic energy value (KE) of the main peak of C 1s was adjusted to 1202 eV as a peak correction value associated with charging during measurement. C 1s peak area E. As a linear base line in the range of 1191 to 1205 eV. O 1s peak area E. As a linear base line in the range of 947 to 959 eV. The atomic ratio was calculated from the ratio of the O 1s peak area to the C 1s peak area using the sensitivity correction value unique to the apparatus. As an X-ray photoelectron spectroscopy apparatus, Kokusai Denki Co., Ltd. model ES-200 was used, and the sensitivity correction value was set to 1.74.
(参考例2)サイジング剤の付与
参考例1で作製された炭素繊維を用いて、サイジング剤として、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル(エポキシ当量:140g/eq)を2重量%になるように水に溶解させたサイジング処理液を調製し、付着量が0.5重量%になるよう、浸漬法により強化繊維束にサイジング剤を付与し、230℃で乾燥を行い、炭素繊維−1を作製した。
(Reference Example 2) Application of sizing agent Using the carbon fiber produced in Reference Example 1, polyglycerol polyglycidyl ether (epoxy equivalent: 140 g / eq) as a sizing agent was dissolved in water so as to be 2% by weight. A sizing treatment liquid was prepared, and a sizing agent was applied to the reinforcing fiber bundle by an immersion method so that the adhesion amount was 0.5% by weight, followed by drying at 230 ° C. to produce carbon fiber-1.
(参考例3)(F−1)液晶性樹脂の作製(1)
撹拌翼、留出管を備えた5Lの反応容器にp−ヒドロキシ安息香酸932重量部、4,4’−ジヒドロキシビフェニル251重量部、ハイドロキノン99重量部、テレフタル酸284重量部、イソフタル酸90重量部および無水酢酸1252重量部(フェノール性水酸基合計の1.09当量)を仕込み、窒素ガス雰囲気下で撹拌しながら145℃で1時間反応させた後、ジャケット温度を145℃から270℃までを平均昇温速度0.68℃/分で昇温させ、270℃から350℃までを平均昇温速度1.4℃/分で昇温させた。昇温時間は4時間であった。その後、重合温度を350℃に保持し、1.0時間で1.0mmHg(133Pa)に減圧し、更に反応を続け、撹拌に要するトルクが20kg・cmに到達したところで重合を完了させた。次に反応容器内を1.0kg/cm2(0.1MPa)に加圧し、直径10mmの円形吐出口を1ケ持つ口金を経由してポリマーをストランド状物に吐出し、カッターによりペレタイズして、(F−1)液晶性樹脂(融点=330℃)を得た。
Reference Example 3 (F-1) Preparation of liquid crystalline resin (1)
In a 5 L reaction vessel equipped with a stirring blade and a distillation tube, 932 parts by weight of p-hydroxybenzoic acid, 251 parts by weight of 4,4′-dihydroxybiphenyl, 99 parts by weight of hydroquinone, 284 parts by weight of terephthalic acid, 90 parts by weight of isophthalic acid And 1252 parts by weight of acetic anhydride (1.09 equivalents of total phenolic hydroxyl groups) were allowed to react at 145 ° C. for 1 hour with stirring in a nitrogen gas atmosphere, and the jacket temperature was increased from 145 ° C. to 270 ° C. on average. The temperature was increased at a temperature rate of 0.68 ° C./min, and the temperature was increased from 270 ° C. to 350 ° C. at an average temperature increase rate of 1.4 ° C./min. The temperature raising time was 4 hours. Thereafter, the polymerization temperature was maintained at 350 ° C., the pressure was reduced to 1.0 mmHg (133 Pa) in 1.0 hour, the reaction was continued, and the polymerization was completed when the torque required for stirring reached 20 kg · cm. Next, the inside of the reaction vessel is pressurized to 1.0 kg / cm 2 (0.1 MPa), the polymer is discharged onto a strand through a die having a circular discharge port having a diameter of 10 mm, and pelletized by a cutter. (F-1) A liquid crystalline resin (melting point = 330 ° C.) was obtained.
得られた(F−1)液晶性樹脂をNMR試料管に50mg秤量し、溶媒(ペンタフルオロフェノール/1,1,2,2−テトラクロロエタン−d2=65/35(重量比)混合溶媒)800μLに溶解して、UNITY INOVA500型NMR装置(バリアン社製)を用いて観測周波数500MHz、温度80℃で1H−NMR測定を実施した。7〜9.5ppm付近に観測される各構造単位由来のピーク面積比から組成を分析したところ、p−ヒドロキシ安息香酸由来の構造単位(I−1)、4,4’−ジヒドロキシビフェニル由来の構造単位(II1−1)およびハイドロキノン由来の構造単位(II2−1)の合計に対する構造単位(I−1)の割合は、75モル%であった。また、構造単位(II1−1)と構造単位(II2−1)の合計に対する構造単位(II1−1)の割合は60モル%であった。さらに、テレフタル酸由来の構造単位(IV1−1)と、イソフタル酸由来の構造単位(IV2−1)の合計に対する構造単位(IV1−1)の割合は76モル%であった。また、構造単位(II1−1)および構造単位(II2−1)の合計と、構造単位(IV1−1)および構造単位(IV2−1)の合計とは実質的に等モルであった。 50 mg of the obtained (F-1) liquid crystalline resin was weighed into an NMR sample tube, and a solvent (pentafluorophenol / 1,1,2,2-tetrachloroethane-d 2 = 65/35 (weight ratio) mixed solvent). 1 H-NMR measurement was performed at an observation frequency of 500 MHz and a temperature of 80 ° C. using a UNITY INOVA 500 type NMR apparatus (manufactured by Varian). When the composition was analyzed from the peak area ratio derived from each structural unit observed in the vicinity of 7 to 9.5 ppm, the structural unit derived from p-hydroxybenzoic acid (I-1) and the structure derived from 4,4′-dihydroxybiphenyl proportion of units (II 1 -1) and hydroquinone-derived structural units (II 2 -1) structural units to the total of (I-1) was 75 mol%. In addition, the ratio of the structural unit (II 1 -1) to the total of the structural unit (II 1 -1) and the structural unit (II 2 -1) was 60 mol%. Furthermore, the ratio of the structural unit (IV 1 -1) to the total of the structural unit derived from terephthalic acid (IV 1 -1) and the structural unit derived from isophthalic acid (IV 2 -1) was 76 mol%. The total of the structural unit (II 1 -1) and the structural unit (II 2 -1) and the total of the structural unit (IV 1 -1) and the structural unit (IV 2 -1) are substantially equimolar. there were.
また、得られた(F−1)液晶性樹脂について、高化式フローテスターCFT−500D(オリフィス0.5φ×10mm)(島津製作所製)を用いて、温度:液晶性ポリエステルの融点+10℃、剪断速度:1000/秒の条件で溶融粘度を測定したところ、28Pa・sであった。 Moreover, about the obtained (F-1) liquid crystalline resin, using Koka type flow tester CFT-500D (orifice 0.5φ × 10 mm) (manufactured by Shimadzu Corporation), temperature: melting point of liquid crystalline polyester + 10 ° C., When the melt viscosity was measured under the condition of shear rate: 1000 / sec, it was 28 Pa · s.
(参考例4)(F−2)液晶性樹脂の作製(2)
撹拌翼、留出管を備えた5Lの反応容器にp−ヒドロキシ安息香酸995重量部、4,4’−ジヒドロキシビフェニル126重量部、テレフタル酸112重量部、固有粘度が約0.6dl/gのポリエチレンテレフタレート216重量部および無水酢酸969重量部を仕込み、窒素ガス雰囲気下で撹拌しながら145℃で2時間反応させた後、325℃まで4時間で昇温した。その後、重合温度を325℃に保持し、0.1MPaに窒素加圧し、20分間加熱撹拌した。その後、放圧し1.0時間で133Paに減圧し、更に120分間反応を続け、トルクが12kg・cmに到達したところで重縮合を完了させた。次に反応容器内を0.1MPaに加圧し、直径10mmの円形吐出口を1ケ持つ口金を経由してポリマーをストランド状物に吐出し、カッターによりペレタイズして、(F−2)液晶性樹脂(融点=314℃)を得た。
Reference Example 4 (F-2) Preparation of liquid crystalline resin (2)
In a 5 L reaction vessel equipped with a stirring blade and a distillation tube, 995 parts by weight of p-hydroxybenzoic acid, 126 parts by weight of 4,4′-dihydroxybiphenyl, 112 parts by weight of terephthalic acid, and an intrinsic viscosity of about 0.6 dl / g The mixture was charged with 216 parts by weight of polyethylene terephthalate and 969 parts by weight of acetic anhydride, reacted at 145 ° C. for 2 hours with stirring in a nitrogen gas atmosphere, and then heated to 325 ° C. over 4 hours. Thereafter, the polymerization temperature was maintained at 325 ° C., nitrogen was pressurized to 0.1 MPa, and the mixture was heated and stirred for 20 minutes. Thereafter, the pressure was released, the pressure was reduced to 133 Pa in 1.0 hour, and the reaction was continued for another 120 minutes. When the torque reached 12 kg · cm, the polycondensation was completed. Next, the inside of the reaction vessel is pressurized to 0.1 MPa, the polymer is discharged to a strand through a die having a circular discharge port having a diameter of 10 mm, pelletized by a cutter, and (F-2) liquid crystalline A resin (melting point = 314 ° C.) was obtained.
得られた(F−2)液晶性樹脂について、上記参考例3と同様に組成分析を行なったところ、p−ヒドロキシ安息香酸由来の構造単位(I−2)、4,4’−ジヒドロキシビフェニル由来の構造単位(II−2)およびポリエチレンテレフタレート由来のエチレンジオキシ単位(III−2)の合計に対して、構造単位(I−2)および構造単位(II−2)の合計が80モル%、構造単位(I−2)、(II−2)および(III−2)の合計に対して、構造単位(III−2)が12.5モル%であり、構造単位(I−2)の構造単位(II−2)に対するモル比[(I)/(II)]は91.5/8.5であり、テレフタル酸およびポリエチレンテレフタレート由来の芳香族ジカルボン酸単位(IV−2)は、構造単位(II−2)および(III−2)の合計と等モルであった。 The obtained (F-2) liquid crystalline resin was subjected to composition analysis in the same manner as in Reference Example 3 above. As a result, structural unit (I-2) derived from p-hydroxybenzoic acid, derived from 4,4′-dihydroxybiphenyl The total of the structural unit (I-2) and the structural unit (II-2) is 80 mol% with respect to the total of the structural unit (II-2) and the ethylenedioxy unit (III-2) derived from polyethylene terephthalate, Structural unit (III-2) is 12.5 mol% with respect to the sum total of structural units (I-2), (II-2) and (III-2), and the structure of structural unit (I-2) The molar ratio [(I) / (II)] to the unit (II-2) is 91.5 / 8.5, and the aromatic dicarboxylic acid unit (IV-2) derived from terephthalic acid and polyethylene terephthalate is a structural unit. (II-2) Totaled equimolar Beauty (III-2).
また、得られた(F−2)液晶性樹脂について、上記参考例3と同様に溶融粘度を測定したところ、12Pa・sであった。 Further, when the melt viscosity of the obtained (F-2) liquid crystalline resin was measured in the same manner as in Reference Example 3, it was 12 Pa · s.
参考例A
塗布温度に加熱されたロール上に、(B)フェノール樹脂(B−1)を加熱溶融した液体の被膜を形成させた。ロール上に一定した厚みの被膜を形成するためリバースロールを用いた。このロール上を参考例2により得られた連続した炭素繊維−1を接触させながら通過させて(B)フェノール樹脂(B−1)を付着させた。次に、含浸温度(最高温度:250℃)に加熱されたチャンバー内にて、(B)フェノール樹脂(B−1)を付着させた炭素繊維−1を、5組の直径50mmのロールプレス間を通過させた。この操作により、(B)フェノール樹脂を炭素繊維束の内部まで含浸させ、所定の配合量とした(E)樹脂含浸強化繊維束を形成した。また、この際に塗布量と含浸量から、付着量を算出した結果、85重量%であった。なお、炭素繊維−1の投入量と(B)フェノール樹脂(B−1)のロール上の厚みから、所望の配合量になるように調整した。
Reference example A
On the roll heated to the coating temperature, a liquid film in which (B) the phenol resin (B-1) was heated and melted was formed. A reverse roll was used to form a film having a constant thickness on the roll. The continuous carbon fiber-1 obtained in Reference Example 2 was passed through this roll while being in contact therewith, and (B) the phenol resin (B-1) was adhered. Next, in a chamber heated to the impregnation temperature (maximum temperature: 250 ° C.), (B) the carbon fiber-1 to which the phenol resin (B-1) was attached was placed between five sets of 50 mm diameter roll presses. Was passed. By this operation, (B) a phenol resin was impregnated to the inside of the carbon fiber bundle, and (E) a resin-impregnated reinforcing fiber bundle having a predetermined blending amount was formed. Moreover, as a result of calculating the adhesion amount from the coating amount and the impregnation amount at this time, it was 85% by weight. In addition, it adjusted so that it might become a desired compounding quantity from the input amount of carbon fiber-1 and the thickness on the roll of (B) phenol resin (B-1).
一方、JSW製TEX−30α型2軸押出機(スクリュー直径30mm、ダイス直径5mm、バレル温度290℃、スクリュー回転数150rpm)を使用し、所望の重量比により、(C)ポリカーボネート樹脂(C−1)と(D)リン系難燃剤(D−1)をドライブレンドしたものをメインホッパーから供給し、下流の真空ベントより脱気を行いながら、溶融樹脂をダイス口から吐出した。得られたストランドを冷却後、カッターで切断して、ポリカーボネート樹脂組成物の溶融混練ペレットを得た。 On the other hand, a TEX-30α type twin screw extruder (screw diameter 30 mm, die diameter 5 mm, barrel temperature 290 ° C., screw rotation speed 150 rpm) manufactured by JSW was used and (C) polycarbonate resin (C-1 ) And (D) a dry blend of phosphorus-based flame retardant (D-1) was supplied from the main hopper, and the molten resin was discharged from the die port while degassing from the downstream vacuum vent. The obtained strand was cooled and then cut with a cutter to obtain a melt-kneaded pellet of a polycarbonate resin composition.
上記方法により得られた(E)樹脂含浸強化繊維束を、日本製鋼所(株)TEX−30α型2軸押出機(スクリュー直径30mm、L/D=32)の先端に設置された電線被覆法用のコーティングダイ中に通し、押出機から上記方法により得られたポリカーボネート樹脂組成物の溶融混練ペレットを溶融した状態でダイ内に吐出させ、(E)樹脂含浸強化繊維束の周囲を被覆するように連続的に配置した。この際、各成分が表1に示す配合量になるよう、(E)樹脂含浸強化繊維束の量と、ポリカーボネート樹脂組成物の吐出量を調整した。得られた連続状の成形材料を冷却後、カッターで切断して、7mmの長繊維ペレット状の成形材料とした。前述の方法により評価した結果を表1に示す。 A wire coating method in which the (E) resin impregnated reinforcing fiber bundle obtained by the above method is installed at the tip of a Nippon Steel Works TEX-30α type twin screw extruder (screw diameter 30 mm, L / D = 32) The melt-kneaded pellets of the polycarbonate resin composition obtained by the above method are discharged from the extruder into the die in a molten state so as to cover the periphery of the (E) resin-impregnated reinforcing fiber bundle. Arranged continuously. At this time, the amount of the (E) resin-impregnated reinforcing fiber bundle and the discharge amount of the polycarbonate resin composition were adjusted so that each component had the blending amount shown in Table 1. The obtained continuous molding material was cooled and then cut with a cutter to obtain a 7 mm long fiber pellet molding material. Table 1 shows the results of evaluation by the method described above.
参考例A〜G、実施例7、9〜20、比較例1〜5
各成分の種類と配合量を表1、表2、表3に記載のとおりに変更した以外は参考例Aと同様にして長繊維ペレットを作製した。評価結果をまとめて表1、表2、表3に示した。ここで、(F)液晶性樹脂または(G)スチレン系樹脂を配合した例においては、(C)ポリカーボネート樹脂と(D)リン系難燃剤とともにこれらを配合したポリカーボネート樹脂組成物の溶融混練ペレットとして用いた。
Reference Examples AG, Examples 7 , 9-20, Comparative Examples 1-5
Long fiber pellets were produced in the same manner as in Reference Example A , except that the types and amounts of each component were changed as shown in Tables 1, 2 and 3. The evaluation results are summarized in Table 1, Table 2, and Table 3. Here, in the example which mix | blended (F) liquid crystalline resin or (G) styrene-type resin, as a melt-kneaded pellet of the polycarbonate resin composition which mix | blended these with (C) polycarbonate resin and (D) phosphorus flame retardant Using.
以上のように、実施例7、9〜20においては、繊維分散性に優れ、難燃性および曲げ強度が良好な成形品が得られた。一方、比較例1〜5においては、繊維分散性や難燃性が劣る成形材料しか得られなかった。 As described above, in Examples 7 and 9 to 20, molded articles having excellent fiber dispersibility and good flame retardancy and bending strength were obtained. On the other hand, in Comparative Examples 1-5, only the molding material with inferior fiber dispersibility and flame retardance was obtained.
本発明の成形材料は、良好な難燃性を有すると共に、成形時にポリカーボネート樹脂への炭素繊維の分散性に優れるため、曲げ特性や耐衝撃特性などの力学特性に優れた成形品が得られ、種々の用途に展開できる。特に電気・電子機器、OA機器、家電機器、または自動車の部品、内部部材および筐体などの各種部品・部材に好適である。 The molding material of the present invention has good flame retardancy and excellent dispersibility of carbon fibers in the polycarbonate resin at the time of molding, so that a molded product having excellent mechanical properties such as bending properties and impact resistance properties can be obtained. It can be used for various purposes. It is particularly suitable for various parts / members such as electrical / electronic equipment, OA equipment, home appliances, automobile parts, internal members, and housings.
1 成分(A)の単繊維
2 (B)フェノール樹脂
3 (E)樹脂含浸強化繊維束
4 (C)ポリカーボネート樹脂および(D)リン系難燃剤を含む組成物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Monofilament of component (A) 2 (B) Phenolic resin 3 (E) Resin-impregnated reinforcing fiber bundle 4 (C) Composition containing polycarbonate resin and (D) phosphorus flame retardant
Claims (8)
(A)エポキシ樹脂を含むサイジング剤が0.01〜3.0重量%の範囲で付着した炭素繊維 5〜35重量部
(B)フェノール樹脂 1〜15重量部
((B)は融点が120℃を超えて150℃以下である、o−クレゾールノボラック樹脂)
(C)ポリカーボネート樹脂 30〜89重量部
(D)リン系難燃剤 5〜20重量部 A molding material containing 100 parts by weight of the following components (A) to (D) in total, and (E) a resin-impregnated reinforcing fiber bundle in which the following component (B) is melt-impregnated into the following component (A): ) And the following component (D).
(A) Carbon fiber to which sizing agent containing epoxy resin is attached in the range of 0.01 to 3.0% by weight 5 to 35 parts by weight (B) 1 to 15 parts by weight of phenol resin (( B) has a melting point of 120 ° C. O-cresol novolac resin, exceeding 150 ° C. and below)
(C) Polycarbonate resin 30-89 parts by weight (D) Phosphorus flame retardant 5-20 parts by weight
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