JP6303849B2 - FIBER-REINFORCED RESIN SHEET, INTEGRATED MOLDED ARTICLE AND METHOD FOR PRODUCING THEM - Google Patents

FIBER-REINFORCED RESIN SHEET, INTEGRATED MOLDED ARTICLE AND METHOD FOR PRODUCING THEM Download PDF

Info

Publication number
JP6303849B2
JP6303849B2 JP2014123148A JP2014123148A JP6303849B2 JP 6303849 B2 JP6303849 B2 JP 6303849B2 JP 2014123148 A JP2014123148 A JP 2014123148A JP 2014123148 A JP2014123148 A JP 2014123148A JP 6303849 B2 JP6303849 B2 JP 6303849B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fiber
resin sheet
nonwoven fabric
reinforced resin
reinforcing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014123148A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016003257A (en
Inventor
武部 佳樹
佳樹 武部
啓之 平野
啓之 平野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
Priority to JP2014123148A priority Critical patent/JP6303849B2/en
Publication of JP2016003257A publication Critical patent/JP2016003257A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6303849B2 publication Critical patent/JP6303849B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

本発明は、繊維強化樹脂シート、一体化成形品およびそれらの製造方法に関し、より詳しくは、繊維強化複合材料と金属材料という、異なる部材での接合技術に関する。   The present invention relates to a fiber-reinforced resin sheet, an integrally molded article, and a method for producing them, and more particularly to a joining technique using different members, a fiber-reinforced composite material and a metal material.

強化繊維とマトリックス樹脂からなる繊維強化プラスチック(FRP)は、軽量性や力学特性に優れることから、各種産業用途に幅広く利用されている。中でも、熱可塑性樹脂を用いたFRPは、上述した軽量性や力学特性に加え、高速成形による大量生産が可能であり、リサイクル性にも優れることから、近年、特に注目を集めている。   Fiber reinforced plastic (FRP) composed of reinforced fibers and matrix resin is widely used in various industrial applications because of its excellent light weight and mechanical properties. Among them, FRP using a thermoplastic resin has attracted particular attention in recent years because it can be mass-produced by high-speed molding in addition to the light weight and mechanical characteristics described above and is excellent in recyclability.

一般的にFRPを用いた部品や構造体の製造においては、複数の部材を一体化することにより製造されるため、部材ないし材料同士を接合する工程が必要となる。この接合手法としては、ボルト、リベット、ビスなどの機械的接合方法や、接着剤を使用する接合方法が一般に知られている。機械的接合方法は汎用性の高い手法だが、接合部分の加工コストやボルト等による重量増加、加工部の応力集中による脆弱化が課題となる場合がある。また、接着剤を使用する接合方法では、接着剤の接合強度の限界が接着剤のせん断強度に依存することなどが問題となる場合がある。   In general, in the manufacture of parts and structures using FRP, since a plurality of members are integrated, a step of joining members or materials is required. As this joining method, mechanical joining methods such as bolts, rivets, and screws, and joining methods using an adhesive are generally known. The mechanical joining method is a highly versatile technique, but there are cases where the processing cost of the joining portion, the weight increase due to bolts, etc., and the weakening due to the stress concentration in the working portion may be problems. In addition, in a bonding method using an adhesive, there may be a problem that the limit of the bonding strength of the adhesive depends on the shear strength of the adhesive.

一方、繊維強化複合材料と金属材料の接合、接着手段に関しては、主に金属部材と接着剤の親和性の観点から、技術開発が活発に行われている。特許文献1では、金属層との親和性を向上させ、接着強度を向上させる技術が開示されている。しかしながら、本技術では、金属材料の種類ごとに新規な接着剤を選定しなければならず、多種多様な金属材料には用いることが出来ない。また、特許文献2では、ガラス繊維からなる不織布に熱硬化性樹脂を含浸し、それを金属箔上に積層する技術が提供されている。本方法によれば、金属箔と、熱硬化性樹脂を含浸せしめたガラス繊維基材により、高い曲げ強度が発現され、かつ、中間層にクラフト紙を用いることで経済性に優れるものである。しかしながら、金属箔とガラス繊維基材の接着性については、言及されていないことに加え、ガラス繊維を基材として用いていることから、熱硬化性樹脂を含浸した層のせん断強度は低いものと考えられる。また、特許文献3では、樹脂成形体の表面を加工し、フィブリルを形成させて接着剤などの他成分を含浸させて接着性を向上させる技術が開示されている。しかしながら、本技術では、樹脂成形体とそれからなるフィブリルは同種であるため、接着強度を向上させるには、不十分である。   On the other hand, regarding the bonding and bonding means between the fiber reinforced composite material and the metal material, technological development is actively carried out mainly from the viewpoint of the affinity between the metal member and the adhesive. Patent Document 1 discloses a technique for improving affinity with a metal layer and improving adhesive strength. However, in the present technology, a new adhesive must be selected for each type of metal material, and cannot be used for a wide variety of metal materials. Moreover, in patent document 2, the technique which impregnates the thermosetting resin in the nonwoven fabric which consists of glass fibers, and laminate | stacks it on metal foil is provided. According to this method, high bending strength is expressed by the glass fiber base material impregnated with the metal foil and the thermosetting resin, and the use of kraft paper for the intermediate layer is excellent in economic efficiency. However, regarding the adhesiveness between the metal foil and the glass fiber base material, in addition to not being mentioned, since the glass fiber is used as the base material, the layer impregnated with the thermosetting resin has low shear strength. Conceivable. Patent Document 3 discloses a technique for improving the adhesiveness by processing the surface of a resin molded body to form fibrils and impregnating with other components such as an adhesive. However, in the present technology, since the resin molded body and the fibrils composed thereof are the same type, it is insufficient for improving the adhesive strength.

特開平7−214725号公報JP-A-7-214725 特開昭61−255850号公報JP-A-61-255850 国際公開第2003/013844号International Publication No. 2003/013844

そこで本発明は、上述した技術課題を解消し、繊維強化複合材料と金属材料という、異なる部材の接合においても、強固な接合強度を有する一体化成形品を提供することにあり、斯かる一体化成形品を製造し得る繊維強化樹脂シートを提供することにある。   Accordingly, the present invention is to solve the above-described technical problems and to provide an integrated molded product having strong bonding strength even in the bonding of different members such as a fiber reinforced composite material and a metal material. It is providing the fiber reinforced resin sheet which can manufacture a molded article.

前記課題を解決するために、本発明の繊維強化樹脂シートは次の構成を採用する。
・強化繊維から構成される不織布の厚み方向の一方の側に、熱可塑性樹脂が含浸されるとともに、当該不織布の厚み方向のもう一方の側に、接着剤が含浸されてなる繊維強化樹脂シートであって、不織布を構成する強化繊維の単繊維が、熱可塑性樹脂が含浸された層および接着剤が含浸された層の両方に貫入しており、前記シート中において、熱可塑性樹脂と接着剤とが最大高さRy50μm以上、平均粗さRz30μm以上の凹凸形状を有して界面層を形成してなる、繊維強化樹脂シート。
In order to solve the above problems, the fiber reinforced resin sheet of the present invention employs the following configuration.
A fiber reinforced resin sheet that is impregnated with a thermoplastic resin on one side in the thickness direction of a nonwoven fabric composed of reinforcing fibers and impregnated with an adhesive on the other side in the thickness direction of the nonwoven fabric. The reinforcing fiber single fiber constituting the nonwoven fabric penetrates both the layer impregnated with the thermoplastic resin and the layer impregnated with the adhesive, and in the sheet, the thermoplastic resin and the adhesive There maximum height Ry50μm above, ing to form an interface layer having an average roughness Rz30μm more irregularities, fiber-reinforced resin sheet.

また、前記課題を解決するために、本発明の繊維強化樹脂シートの製造方法は次の構成を採用する。
・前記した繊維強化樹脂シートを製造する方法であって、次の(I)および(II)の工程を有する、繊維強化樹脂シートの製造方法。
(I)強化繊維から構成される不織布の厚み方向の一方の側に、熱可塑性樹脂を含浸するとともに、不織布の厚み方向のもう一方の側に、不織布を構成する強化繊維が露出した領域を、その領域における強化繊維の体積割合Vfmが20体積%以下となるように、形成する工程
(II)不織布を構成する強化繊維が露出した領域に、接着剤を含浸する工程
Moreover, in order to solve the said subject, the manufacturing method of the fiber reinforced resin sheet of this invention employ | adopts the following structure.
A method for producing the above-described fiber-reinforced resin sheet, which includes the following steps (I) and (II).
(I) While impregnating the thermoplastic resin on one side in the thickness direction of the nonwoven fabric composed of reinforcing fibers, and on the other side in the thickness direction of the nonwoven fabric, a region where the reinforcing fibers constituting the nonwoven fabric are exposed, Step of forming the reinforcing fiber so that the volume ratio Vfm of the reinforcing fiber in the region is 20% by volume or less (II) Step of impregnating the region in which the reinforcing fiber constituting the nonwoven fabric is exposed with an adhesive

また、前記課題を解決するために、本発明の一体化成形品は次の構成を採用する。
・前記した繊維強化樹脂シートを含んでなる第1の部材と、金属から構成される第2の部材とを、繊維強化樹脂シート中の接着剤で接着してなる、一体化成形品。
Moreover, in order to solve the said subject, the integrated structure of this invention employ | adopts the following structure.
An integrated molded product obtained by bonding the first member including the fiber reinforced resin sheet and the second member made of metal with an adhesive in the fiber reinforced resin sheet.

さらに、前記課題を解決するために、本発明の一体化成形品の製造方法は次の構成を採用する。
・前記した一体化成形品を製造する方法であって、第1の部材を加圧加熱により第2の部材に接着する、一体化成形品の製造方法。
Furthermore, in order to solve the said subject, the manufacturing method of the integrally molded product of this invention employ | adopts the following structure.
A method for manufacturing an integrated molded product as described above, wherein the first member is bonded to the second member by pressure heating.

本発明によれば、繊維強化複合材料と金属材料という、異なる部材からなる被着体同士を接合しても、強化繊維のアンカリング効果に由来する接着領域のせん断強度の向上効果により、強固な接合強度を有する一体化成形品を与えることができる。さらには、本発明の繊維強化樹脂シートは、多種の金属部材と接着可能な接着面を含むことから、それから得られる一体化成形品は、多様な製品への展開に優れ、上述効果により、自動車部材、電気・電子機器筐体、航空機部材、などの用途における実装部材として好適に適用できる。   According to the present invention, even if adherends made of different members, ie, a fiber reinforced composite material and a metal material, are joined to each other due to the effect of improving the shear strength of the bonded region derived from the anchoring effect of the reinforcing fiber. An integrated molded product having bonding strength can be provided. Furthermore, since the fiber-reinforced resin sheet of the present invention includes an adhesive surface that can be bonded to various metal members, the integrated molded product obtained therefrom is excellent in the development of various products. It can be suitably applied as a mounting member in applications such as members, electrical / electronic equipment casings, aircraft members, and the like.

本発明の繊維強化樹脂シートの一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the fiber reinforced resin sheet of this invention. 本発明の繊維強化樹脂シートの界面層の一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the interface layer of the fiber reinforced resin sheet of this invention. 本発明で用いる強化繊維からなる不織布における強化繊維の分散状態の一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the dispersion state of the reinforced fiber in the nonwoven fabric which consists of a reinforced fiber used by this invention. 本発明の繊維強化樹脂シートの断面の一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the cross section of the fiber reinforced resin sheet of this invention. 本発明で用いる強化繊維からなる不織布における繊維束の質量分率の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the mass fraction of the fiber bundle in the nonwoven fabric which consists of a reinforced fiber used by this invention. 本発明の実施例および比較例にて用いる引張せん断接着試験片を示す斜視図。The perspective view which shows the tensile shearing adhesion test piece used in the Example and comparative example of this invention.

本発明の繊維強化樹脂シートは、その構成要素として強化繊維から構成される不織布(以下、強化繊維から構成される不織布を強化繊維不織布とも称する。)を含む。ここで、不織布とは、強化繊維から構成される面状体であって、強化繊維不織布は強化繊維マットの一種である。強化繊維不織布には、強化繊維以外に粉末形状や繊維形状の樹脂成分を含んでもよい。   The fiber-reinforced resin sheet of the present invention includes a nonwoven fabric composed of reinforcing fibers (hereinafter, a nonwoven fabric composed of reinforcing fibers is also referred to as a reinforcing fiber nonwoven fabric) as a constituent element. Here, the nonwoven fabric is a planar body composed of reinforcing fibers, and the reinforcing fiber nonwoven fabric is a kind of reinforcing fiber mat. The reinforcing fiber nonwoven fabric may contain a resin component in the form of powder or fiber in addition to the reinforcing fiber.

本発明の繊維強化樹脂シートは、強化繊維不織布の厚み方向の一方の側に、熱可塑性樹脂が含浸されるとともに、当該不織布の厚み方向のもう一方の側に、接着剤が含浸されてなる。すなわち、強化繊維不織布の厚み方向の一方の側に、熱可塑性樹脂が含浸された層(以下、熱可塑性樹脂層ともいう)を有するとともに、当該不織布の厚み方向のもう一方の側に、接着剤が含浸された層(以下、接着剤層ともいう)を形成してなるのである。そして、本発明の繊維強化樹脂シートは、不織布を構成する強化繊維の単繊維が、熱可塑性樹脂層と接着剤層の両方に貫入した構造を有し、前記シート中において、熱可塑性樹脂と接着剤とが最大高さRy50μm以上、平均粗さRz30μm以上の凹凸形状を有して界面層を形成する。 The fiber-reinforced resin sheet of the present invention is impregnated with a thermoplastic resin on one side in the thickness direction of the reinforcing fiber nonwoven fabric and with an adhesive on the other side in the thickness direction of the nonwoven fabric. That is, it has a layer impregnated with a thermoplastic resin (hereinafter also referred to as a thermoplastic resin layer) on one side in the thickness direction of the reinforcing fiber nonwoven fabric, and an adhesive on the other side in the thickness direction of the nonwoven fabric. A layer impregnated with (hereinafter also referred to as an adhesive layer) is formed. The fiber-reinforced resin sheet of the present invention, monofilaments of the reinforcing fibers constituting the nonwoven fabric, have a penetration structure both of the thermoplastic resin layer and the adhesive layer, during the sheet, a thermoplastic resin adhesive The agent has an uneven shape having a maximum height Ry of 50 μm or more and an average roughness Rz of 30 μm or more to form an interface layer .

ここで、図1に本発明における繊維強化樹脂シートの一態様を示す。図1では、強化繊維不織布(図1における強化繊維2)に熱可塑性樹脂および接着剤が含浸している状態を指し示す(図1における熱可塑性樹脂3、および接着剤4)。すなわち、不織布を構成する強化繊維が状態を実質的に同じくして、熱可塑性樹脂および接着剤が不織布に含浸されて、界面層を形成している態様を指す。そして、強化繊維の単繊維が熱可塑性樹脂層および接着剤層の両方に貫入した貫入構造を有している。強化繊維樹脂シート中において、熱可塑性樹脂層と接着剤層の両方ともに貫入した単繊維が存在することにより、熱可塑性樹脂と接着剤の接合に優れたものとなる。さらに、斯かる繊維強化樹脂シートはそれを異なる部材(被着体)と繊維強化樹脂シート中の接着剤で接合した際に、接着剤層においても、強化繊維の貫入に由来するせん断強度の向上効果が得られ、接合強度が向上するばかりか、本来、勘案すべきであった接着剤と被着体との親和性などを考慮する必要性は低い。このような貫入構造が存在しない場合、被着体と繊維強化樹脂シートは、接着剤本来のせん断強度のみで接着することとなり、その接合強度は接着剤のせん断強度に依存するため、一体化成形品とした場合、必ずしも満足する接合強度が得られるとは限らない。   Here, the one aspect | mode of the fiber reinforced resin sheet in this invention is shown in FIG. FIG. 1 shows a state in which a reinforced fiber nonwoven fabric (reinforced fiber 2 in FIG. 1) is impregnated with a thermoplastic resin and an adhesive (thermoplastic resin 3 and adhesive 4 in FIG. 1). That is, it refers to an aspect in which the reinforcing fibers constituting the nonwoven fabric are substantially in the same state and the nonwoven fabric is impregnated with the thermoplastic resin and the adhesive to form the interface layer. And it has the penetration structure in which the single fiber of the reinforced fiber penetrated both the thermoplastic resin layer and the adhesive bond layer. In the reinforced fiber resin sheet, the presence of single fibers penetrating both the thermoplastic resin layer and the adhesive layer makes it excellent in bonding of the thermoplastic resin and the adhesive. Further, when such a fiber reinforced resin sheet is joined with a different member (adhered body) and an adhesive in the fiber reinforced resin sheet, the shear strength derived from the penetration of the reinforced fiber is also improved in the adhesive layer. The effect is obtained and the bonding strength is improved, and the necessity of considering the affinity between the adhesive and the adherend which should be taken into consideration is low. If such an intrusion structure does not exist, the adherend and the fiber reinforced resin sheet will be bonded only with the original shear strength of the adhesive, and the joint strength depends on the shear strength of the adhesive, so it is integrated molding In the case of a product, a satisfactory bonding strength is not always obtained.

斯かる貫入構造は、繊維強化樹脂シートの厚み方向の断面を光学顕微鏡または電子顕微鏡を用いて観察することで容易に判別することができる。   Such penetration structure can be easily determined by observing a cross section in the thickness direction of the fiber reinforced resin sheet using an optical microscope or an electron microscope.

発明の繊維強化樹脂シートは、熱可塑性樹脂と接着剤とが、最大高さRy50μm以上、平均粗さRz30μm以上の凹凸形状を有して界面層を形成することが熱可塑性樹脂層と接着剤層の接合が強固となることから好ましい。ここで、本発明の繊維強化樹脂シートにおける、熱可塑性樹脂と接着剤とが形成する界面層について、図2を用いて詳細に説明する。図2は、繊維強化樹脂シート5の面方向Xに対する垂直断面に基づく、熱可塑性樹脂と接着剤との界面層を拡大した図である。図2において、熱可塑性樹脂6と接着剤7とが、強化繊維不織布(図示せず)に含浸されており、繊維強化樹脂シートの厚み方向Zの略中央にて、面方向Xに拡がる凹凸形状を有する界面層が、強化繊維不織布を介して形成されている。斯かる界面層は、厚み方向Zにおいて、複数の凹部と凸部を有しており、そのうち、最も窪みの大きい凹部9と最も突出した凸部8とのZ方向における落差をdmaxとして定義する。なお、凸部8は図上において独立した島状に見られるが、これも含めて、最も侵入量の深い部分を凹凸部それぞれの最端とする。一方、界面層における凹凸形状のうち、最も窪みの小さい凹部11と最も突出の小さい凸部10とのZ方向における落差をdminとして定義する。ここで、dmaxが本発明で言うところの最大高さRyとなり、dmaxとdminの平均値が本発明で言うところの平均粗さRzとして定義される。 In the fiber reinforced resin sheet of the present invention, the thermoplastic resin and the adhesive have a concavo-convex shape having a maximum height Ry of 50 μm or more and an average roughness Rz of 30 μm or more to form an interface layer. It is preferable because the bonding of the layers becomes strong. Here, the interface layer formed by the thermoplastic resin and the adhesive in the fiber-reinforced resin sheet of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is an enlarged view of the interface layer between the thermoplastic resin and the adhesive based on the vertical cross section with respect to the surface direction X of the fiber reinforced resin sheet 5. In FIG. 2, a thermoplastic resin 6 and an adhesive 7 are impregnated in a reinforced fiber nonwoven fabric (not shown), and a concavo-convex shape extending in the surface direction X at the approximate center in the thickness direction Z of the fiber reinforced resin sheet. The interface layer which has is formed through the reinforced fiber nonwoven fabric. Such an interface layer has a plurality of concave portions and convex portions in the thickness direction Z, and of these, a drop in the Z direction between the concave portion 9 having the largest depression and the protruding portion 8 having the largest protrusion is defined as dmax. In addition, although the convex part 8 is seen as an independent island shape in the drawing, the deepest penetration amount including this is taken as the extreme end of each concave-convex part. On the other hand, of the concavo-convex shape in the interface layer, a drop in the Z direction between the concave portion 11 having the smallest depression and the convex portion 10 having the smallest protrusion is defined as dmin. Here, dmax is the maximum height Ry referred to in the present invention, and the average value of dmax and dmin is defined as the average roughness Rz referred to in the present invention.

本発明の繊維強化樹脂シートは、上述した界面層が形成されていることにより、強化繊維に由来する接着剤への補強効果に加え、熱可塑性樹脂層と接着剤層との強固な接合を有する繊維強化樹脂シートが与えられる。さらに、前記態様の界面層によれば、適用する熱可塑性樹脂と接着剤の組合せに特段の制限を設けなくてよくなる。すなわち、熱可塑性樹脂と接着剤が強化繊維不織布を介して複雑に入り組んだアンカリング構造を形成することで、各樹脂間を機械的に接合するため、従来勘案すべきであった、熱可塑性樹脂と接着剤の親和性を無視することができ、本来共存が難しいとされる組合せであっても、容易かつ強固に接合できる点に、本発明の格別の効果がある。それに対して、界面層における、最大高さRyが50μm未満である場合、アンカリング構造の形成が不十分となり、これにより一体化成形品の界面層において、満足のいく接合強度を発現できない。平均粗さRzが30μm未満の場合、凹凸形状に斑を生じるため、界面層における強度発現が不安定となり、信頼性の低下をともなう。なお、界面層における最大高さRyは50μm以上、平均粗さRzは30μm以上あれば、本発明の効果を十分に達成されるが、最大で、Ry300μm、Rz100μmもあれば本発明の効果を確保するのに申し分ない。   The fiber reinforced resin sheet of the present invention has a strong bond between the thermoplastic resin layer and the adhesive layer in addition to the reinforcing effect to the adhesive derived from the reinforced fiber, because the above-described interface layer is formed. A fiber reinforced resin sheet is provided. Furthermore, according to the interface layer of the said aspect, it becomes unnecessary to provide a special restriction | limiting in the combination of the thermoplastic resin and adhesive agent to apply. That is, a thermoplastic resin and an adhesive that form an anchoring structure intricately interlaced with a reinforcing fiber nonwoven fabric to mechanically bond each resin. And the adhesive can be neglected, and even if it is a combination that is inherently difficult to coexist, it can be easily and firmly joined, and thus has the special effect of the present invention. On the other hand, when the maximum height Ry in the interface layer is less than 50 μm, the anchoring structure is not sufficiently formed, so that satisfactory bonding strength cannot be expressed in the interface layer of the integrally molded product. When the average roughness Rz is less than 30 μm, the uneven shape is uneven, so that the strength expression in the interface layer becomes unstable and the reliability is lowered. The effect of the present invention can be sufficiently achieved if the maximum height Ry in the interface layer is 50 μm or more and the average roughness Rz is 30 μm or more. However, if the Ry is 300 μm and Rz is 100 μm, the effect of the present invention is ensured. Alright to do.

界面層における最大高さRyおよび平均粗さRzは、繊維強化樹脂シートの断面観察に基づき測定する方法が例示できる。繊維強化樹脂シートを熱可塑性樹脂が溶融しない温度にて、接着剤を硬化させる。その後、接着剤が硬化した繊維強化樹脂シートから小片を切り出し、エポキシ樹脂にて包埋し、厚み方向の垂直断面が観察面となるように研磨することで試料を用意する。前記試料を顕微鏡にて観察することで、視野中において図2に相当する像が確認できる。ここから、上記にて定義される、凹凸界面のうち、最も窪みの大きい凹部と最も突出の大きい凸部との垂直落差dmax、最も窪みの小さい凹部と最も突出の小さい凸部との垂直落差dminをそれぞれ測定する。この操作を異なる像について10回おこない、測定されるdmaxのうち、最も大きい値を界面層における凹凸形状の最大高さRy(μm)とすることができる。また、測定されるdmaxおよびdminの総和をN数で除した値を、界面層における凹凸形状の平均粗さRzとすることができる。   A method of measuring the maximum height Ry and the average roughness Rz in the interface layer based on the cross-sectional observation of the fiber reinforced resin sheet can be exemplified. The adhesive is cured at a temperature at which the thermoplastic resin does not melt in the fiber reinforced resin sheet. Then, a sample is prepared by cutting out a small piece from the fiber reinforced resin sheet in which the adhesive is cured, embedding with an epoxy resin, and polishing so that a vertical section in the thickness direction becomes an observation surface. By observing the sample with a microscope, an image corresponding to FIG. 2 can be confirmed in the visual field. From this, the vertical drop dmax between the concave part with the largest depression and the convex part with the largest protrusion among the concave / convex interface defined above, and the vertical drop dmin between the concave part with the smallest depression and the convex part with the smallest protrusion. Measure each. This operation is performed 10 times for different images, and the largest value among the measured dmax can be set as the maximum height Ry (μm) of the uneven shape in the interface layer. Moreover, the value which remove | divided the sum total of dmax and dmin measured by N number can be made into the average roughness Rz of the uneven | corrugated shape in an interface layer.

本発明における強化繊維不織布は、熱可塑性樹脂および接着剤が互いにアンカリングした界面層を形成するための含浸媒体としての機能を持つ。熱可塑性樹脂は、一般的に粘度が高いものが多く、熱硬化性樹脂の数十倍から数千倍以上である。したがって、強化繊維不織布は、熱可塑性樹脂を容易に含浸できる構造であることが好ましく、そのため該不織布における強化繊維の体積割合Vfmを20体積%以下とすることが好ましい。不織布における強化繊維の体積割合Vfmが20体積%以下であることにより、接着剤層における強化繊維の占める体積割合も20体積%以下となる。   The reinforcing fiber nonwoven fabric in the present invention has a function as an impregnation medium for forming an interface layer in which a thermoplastic resin and an adhesive are anchored to each other. The thermoplastic resin generally has a high viscosity, and is several tens to several thousand times that of the thermosetting resin. Therefore, it is preferable that the reinforcing fiber nonwoven fabric has a structure that can be easily impregnated with a thermoplastic resin. Therefore, the volume ratio Vfm of reinforcing fibers in the nonwoven fabric is preferably 20% by volume or less. When the volume ratio Vfm of the reinforcing fiber in the nonwoven fabric is 20% by volume or less, the volume ratio of the reinforcing fiber in the adhesive layer is also 20% by volume or less.

不織布における強化繊維の体積割合Vfmとは、不織布の単位体積あたりに含まれる強化繊維の体積含有率のことを指す。不織布における強化繊維の体積割合Vfmを上記範囲とすることで、不織布中に多くの空隙部が存在し、接着剤を含浸する際の流路が形成されるため、接着剤を容易に含浸することができる。これによって、一体化成形品とした際に優れた接着性と信頼性が付与される。また、不織布中の流路が複雑化することで、接着剤の含浸が入り組んで進行し、熱可塑性樹脂および接着剤の界面層における凹凸形状を有するアンカリング構造の形成を促進する。そのため、得られる繊維強化樹脂シートは異なる樹脂の強固な接合を有しており、一体化成形品とした際の高い接合強度を実現することができる。   The volume ratio Vfm of the reinforcing fibers in the nonwoven fabric refers to the volume content of the reinforcing fibers contained per unit volume of the nonwoven fabric. By setting the volume ratio Vfm of the reinforcing fiber in the nonwoven fabric within the above range, there are many voids in the nonwoven fabric, and a flow path is formed when the adhesive is impregnated. Therefore, the adhesive is easily impregnated. Can do. As a result, excellent adhesiveness and reliability are provided when an integrally molded product is obtained. Further, since the flow path in the nonwoven fabric becomes complicated, the impregnation of the adhesive proceeds in a complicated manner, and the formation of an anchoring structure having an uneven shape in the interface layer between the thermoplastic resin and the adhesive is promoted. Therefore, the obtained fiber reinforced resin sheet has strong bonding of different resins, and can realize high bonding strength when it is formed as an integrally molded product.

不織布における強化繊維の体積割合Vfmは、好ましくは15体積%以下であって、より好ましくは10体積%以下である。不織布における強化繊維の体積割合Vfmの下限値は特に制限はないが、不織布の取扱性や繊維強化樹脂シートにした際の成形性、などの実用性に鑑みて3体積%程度で十分である。   The volume ratio Vfm of the reinforcing fiber in the nonwoven fabric is preferably 15% by volume or less, more preferably 10% by volume or less. The lower limit value of the volume fraction Vfm of the reinforcing fiber in the nonwoven fabric is not particularly limited, but about 3% by volume is sufficient in view of practicality such as handleability of the nonwoven fabric and moldability when formed into a fiber reinforced resin sheet.

前述した強化繊維の体積割合Vfmは、強化繊維不織布の質量と容積から測定する方法を例示できる。繊維強化樹脂シートを金属メッシュで狭持して熱可塑性樹脂成分を焼失させて残った強化繊維不織布、あるいは、同じく金属製メッシュで狭持された状態で、熱可塑性樹脂が可溶な溶剤に浸漬して樹脂成分を溶解させて残った強化繊維不織布から、厚みを測定する。強化繊維不織布の厚みtmは、JIS R7602(1995)に規定される「炭素繊維織物の厚さ測定方法」に準拠し、50kPaを20秒間付与したのちに測定される値とする。なお、測定に際して、強化繊維不織布の形態保持が難しい場合は、金属製メッシュ越しに厚みの測定をおこない、その後、金属メッシュ分の厚みを差し引けばよい。強化繊維不織布の質量Wmは、JIS R7602(1995)に規定される「炭素繊維織物の単位面積当たりの重量測定方法」に準拠して測定される値とする。強化繊維不織布の容積は、質量測定に供した強化繊維不織布の面積と厚みから算出した値を用いる。上記にて測定される質量Wm、厚みtmから、次式により強化繊維の体積割合Vfm(体積%)を算出する。ここで、式中のρfは強化繊維の密度(g/cm)、Sは強化繊維不織布の切り出し面積(cm)である。
・Vfm(体積%)=(Wm/ρf)/(S×tm)×100
The volume ratio Vfm of the reinforcing fiber described above can be exemplified by a method of measuring from the mass and volume of the reinforcing fiber nonwoven fabric. The fiber reinforced resin sheet is sandwiched between metal meshes to burn away the thermoplastic resin component, or the remaining reinforced fiber nonwoven fabric, or the thermoplastic resin is immersed in a soluble solvent while being sandwiched between metal meshes. Then, the thickness is measured from the reinforcing fiber nonwoven fabric remaining after dissolving the resin component. The thickness tm of the reinforcing fiber nonwoven fabric is a value measured after applying 50 kPa for 20 seconds in accordance with “Method for measuring thickness of carbon fiber fabric” defined in JIS R7602 (1995). In the measurement, if it is difficult to maintain the shape of the reinforcing fiber nonwoven fabric, the thickness is measured through the metal mesh, and then the thickness of the metal mesh is subtracted. The mass Wm of the reinforcing fiber nonwoven fabric is a value measured in accordance with “Method for measuring weight per unit area of carbon fiber fabric” defined in JIS R7602 (1995). As the volume of the reinforcing fiber nonwoven fabric, a value calculated from the area and thickness of the reinforcing fiber nonwoven fabric subjected to mass measurement is used. From the mass Wm and thickness tm measured above, the volume fraction Vfm (volume%) of the reinforcing fiber is calculated by the following formula. Here, ρf in the formula is the density (g / cm 3 ) of the reinforcing fiber, and S is the cut-out area (cm 2 ) of the reinforcing fiber nonwoven fabric.
Vfm (volume%) = (Wm / ρf) / (S × tm) × 100

本発明における強化繊維不織布は、熱可塑性樹脂および接着剤の界面層における補強材としての機能も有する。上述した強化繊維の体積割合Vfmを満足する強化繊維不織布は、強化繊維の立体障害に原因する嵩高さを持つゆえ、強化繊維不織布の厚み方向に対する繊維配向が生まれる。そのため、繊維強化樹脂シートの面内方向に拡がる界面層と強化繊維とが一定の角度を形成し、強化繊維が界面層を跨って配置される確率が高まる。これにより、付加されるせん断荷重に対し、繊維破断や界面剥離を効果的に生じさせることができ、界面層における強固な接合を与える。一方、強化繊維の体積割合Vfmが上述した範囲を外れる場合、強化繊維が界面層の存在する面内方向に対して略並行に配置されるため、補強効果を有効に活用できず、界面層でのせん断強度が損なわれる。   The reinforcing fiber nonwoven fabric in the present invention also has a function as a reinforcing material in the interface layer of the thermoplastic resin and the adhesive. The reinforcing fiber nonwoven fabric satisfying the volume ratio Vfm of the reinforcing fiber described above has a bulkiness caused by the steric hindrance of the reinforcing fiber, and therefore fiber orientation in the thickness direction of the reinforcing fiber nonwoven fabric is produced. Therefore, the interface layer spreading in the in-plane direction of the fiber reinforced resin sheet and the reinforcing fiber form a certain angle, and the probability that the reinforcing fiber is disposed across the interface layer is increased. As a result, fiber breakage and interface peeling can be effectively generated with respect to the applied shear load, and strong bonding in the interface layer is given. On the other hand, when the volume fraction Vfm of the reinforcing fiber is out of the above-described range, the reinforcing fiber cannot be effectively used because the reinforcing fiber is arranged substantially in parallel with the in-plane direction where the interface layer exists. The shear strength of is impaired.

本発明において強化繊維は、上述したとおり、その集合体の中に多くの空隙部を有する必要があり、かかる態様を満足するうえで、不織布の形態をとる。さらに、不織布を構成する強化繊維の形態としては、所定長に切断された有限長の不連続性強化繊維が、不織布を容易に調整できる観点からは、不連続性強化繊維であることが好ましい。   In the present invention, as described above, the reinforcing fiber needs to have many voids in the aggregate, and takes the form of a non-woven fabric in order to satisfy such an aspect. Furthermore, as a form of the reinforcing fiber constituting the nonwoven fabric, the discontinuous reinforcing fiber having a finite length cut to a predetermined length is preferably a discontinuous reinforcing fiber from the viewpoint of easily adjusting the nonwoven fabric.

ここで、不織布の形態とは、強化繊維のストランドおよび/またはモノフィラメント(以下、ストランドとモノフィラメントを総称して細繊度ストランドと称す)が面状に分散した形態を指し、チョップドストランドマット、コンティニュアンスストランドマット、抄紙マット、カーディングマット、エアレイドマット、などが例示できる。ストランドとは、複数本の単繊維が並行に配列して集合したもので、繊維束とも言われる。不織布の形態において、細繊度ストランドは分散状態に通常、規則性を有しない。かかる不織布の形態とすることで、賦形性に優れることから、複雑形状への成形が容易である。また、不織布中の空隙が樹脂含浸の進行を複雑化するため、かかる一体化成形品とした際に熱可塑性樹脂および接着剤がより複雑な界面を形成し、優れた接着能力を発現する。   Here, the form of the nonwoven fabric refers to a form in which strands of reinforcing fibers and / or monofilaments (hereinafter, the strands and monofilaments are collectively referred to as fine-fineness strands) are dispersed in a planar shape, such as a chopped strand mat and a continuous strand. Examples include mats, papermaking mats, carding mats, airlaid mats, and the like. A strand is a collection of a plurality of single fibers arranged in parallel and is also called a fiber bundle. In the form of the nonwoven fabric, the fineness strands usually do not have regularity in the dispersed state. By making it into the form of this nonwoven fabric, since it is excellent in shapeability, shaping | molding to a complicated shape is easy. In addition, since the voids in the nonwoven fabric complicate the progress of resin impregnation, the thermoplastic resin and the adhesive form a more complicated interface when such an integrally molded product is formed, and exhibit excellent bonding ability.

前記不織布形態として、より好ましくは、不連続性強化繊維が略モノフィラメント状に分散した不織布である。ここで、略モノフィラメント状に分散するとは、強化繊維不織布を構成する不連続性強化繊維のうち、フィラメント数100本未満の細繊度ストランドが50質量%以上含まれることを指す。かかる不連続性強化繊維が略モノフィラメント状に分散していることで、強化繊維同士の立体障害がより大きくなり、一体化成形品とした際に強化繊維と熱可塑性樹脂のアンカリング構造が強固なものとなるため好ましい。さらに、細繊度ストランドの構成単位が小さいことで、複雑かつ緻密な繊維ネットワーク構造が形成され、これに由来する接着剤への補強効果により、一体化成形品としたときの接合強度を向上させることができるため好ましい。さらには、しばしば破壊の起点となる繊維束端において、弱部が極小化されるため、上述した補強材としての機能が高まり、補強効率および信頼性に優れた接着剤層を形成する。かかる観点から、不連続性強化繊維の70質量%以上がフィラメント数100本未満の細繊度ストランドにて存在することが好ましい。   The nonwoven fabric is more preferably a nonwoven fabric in which discontinuous reinforcing fibers are dispersed in a substantially monofilament shape. Here, the dispersion in a substantially monofilament shape means that 50% by mass or more of fineness strands having less than 100 filaments are included in discontinuous reinforcing fibers constituting the reinforcing fiber nonwoven fabric. Since the discontinuous reinforcing fibers are dispersed in a substantially monofilament shape, the steric hindrance between the reinforcing fibers becomes larger, and the anchoring structure of the reinforcing fibers and the thermoplastic resin is strong when an integrated molded product is obtained. Since it becomes a thing, it is preferable. Furthermore, because the structural unit of the fineness strand is small, a complex and dense fiber network structure is formed, and the reinforcing effect to the adhesive derived from this improves the joint strength when it is made into an integrally molded product. Is preferable. Furthermore, since the weak part is minimized at the fiber bundle end, which is often the starting point of breakage, the above-described function as a reinforcing material is enhanced, and an adhesive layer excellent in reinforcement efficiency and reliability is formed. From this viewpoint, it is preferable that 70% by mass or more of the discontinuous reinforcing fibers exist in the fineness strands having less than 100 filaments.

かかる強化繊維不織布を構成する不連続性強化繊維のフィラメント状の状態は、次に例示する方法により測定される。繊維強化樹脂シートを金属メッシュで挟持して熱可塑性樹脂成分を焼失させて残った不織布を取り出す。取り出した該不織布について、質量Wmを測定した後、視認される繊維束をピンセットにより全て抽出し、それら全ての繊維束について、長さLsを1/100mmの精度で、質量Wsを1/100mgの精度で測定する。経験則上、視認により抽出できる繊維束は、フィラメント数50本程度までであって、抽出される殆どの繊維束はフィラメント数100本以上の領域に属し、片や残分は100本未満とする。また、後に算出されるフィラメント数の結果において、フィラメント数が100本未満となる場合、これについてはWsの積算対象から除外する。i番目(i=1〜n)に抽出された繊維束の長さLsiおよび質量Wsiから、次式により繊維束におけるフィラメント数Fiを算出する。ここで、式中におけるDはフィラメントの繊度(mg/mm)である。
・Fi(本)=Wsi/(D×Lsi)
The filamentous state of the discontinuous reinforcing fibers constituting the reinforcing fiber nonwoven fabric is measured by the method exemplified below. The fiber reinforced resin sheet is sandwiched between metal meshes to burn off the thermoplastic resin component, and the remaining nonwoven fabric is taken out. About the nonwoven fabric taken out, after measuring the mass Wm, all the fiber bundles that are visually recognized are extracted with tweezers, and for all the fiber bundles, the length Ls is accurate to 1/100 mm and the mass Ws is 1/100 mg. Measure with accuracy. As a rule of thumb, fiber bundles that can be extracted by visual recognition are up to about 50 filaments, and most of the fiber bundles that are extracted belong to the region of 100 or more filaments, and the pieces and the remainder are less than 100. . Further, when the number of filaments calculated later is less than 100, this is excluded from the target of Ws accumulation. From the length Lsi and the mass Wsi of the fiber bundle extracted i-th (i = 1 to n), the number of filaments Fi in the fiber bundle is calculated by the following equation. Here, D in the formula is the fineness (mg / mm) of the filament.
・ Fi (book) = Wsi / (D × Lsi)

上記にて算出されるFiをもとに、繊維束の選別をおこなう。図5は、本発明の繊維強化樹脂シートを構成する不織布においてフィラメント数50本毎の階級別で見た、各階級に占める質量分率の内訳を示す。図5において、フィラメント数の小さい側から2階級(フィラメント0〜100本)の棒グラフと、全ての棒グラフの総和との比率が、フィラメント数100本未満の繊維束の質量分率Rw(wt%)に相当する。これは、上記にて実測された数値を用いて、次式により算出できる。
・Rw(質量%)={Wm−Σ(Wsi)}/Wm×100
Based on the Fi calculated above, the fiber bundle is selected. FIG. 5 shows the breakdown of the mass fraction in each class as viewed by class for each 50 filaments in the nonwoven fabric constituting the fiber-reinforced resin sheet of the present invention. In FIG. 5, the mass fraction Rw (wt%) of the fiber bundle in which the ratio of the bar graph of the second class (0 to 100 filaments) from the side with the smallest number of filaments and the sum of all the bar graphs is less than 100 filaments It corresponds to. This can be calculated by the following equation using the numerical values actually measured above.
Rw (mass%) = {Wm−Σ (Wsi)} / Wm × 100

さらに、不織布の形態として、とりわけ好ましくは、不連続性強化繊維がモノフィラメント状かつランダムに分散した不織布である。ここで、モノフィラメント状に分散しているとは、繊維強化樹脂シートにおいて任意に選択した不連続性強化繊維について、その二次元接触角が1度以上である単繊維の割合が80%以上であることを指し、換言すれば、構成要素中において単繊維の2本以上が接触して並行した束が20%未満であることをいう。従って、ここでは、少なくとも繊維強化樹脂シートの不織布を構成する不連続性強化繊維について、フィラメント数100本以下の繊維束の質量分率Rwが100%に該当するものを対象とする。   Further, the nonwoven fabric is particularly preferably a nonwoven fabric in which discontinuous reinforcing fibers are monofilamentally and randomly dispersed. Here, “dispersed in a monofilament shape” means that the ratio of single fibers having a two-dimensional contact angle of 1 degree or more is 80% or more for discontinuous reinforcing fibers arbitrarily selected in the fiber reinforced resin sheet. In other words, it means that the bundle of two or more single fibers in contact with each other in the constituent elements is less than 20%. Therefore, here, at least the discontinuous reinforcing fibers constituting the nonwoven fabric of the fiber-reinforced resin sheet are targeted for those having a mass fraction Rw of 100 or fewer filaments corresponding to 100%.

ここで、二次元接触角とは、該不織布における不連続性強化繊維の単繊維と該単繊維と接触する単繊維とで形成される角度のことであり、接触する単繊維同士が形成する角度のうち、0度以上90度以下の鋭角側の角度と定義する。この二次元接触角について、図面を用いてさらに説明する。図3(a)、(b)は本発明における一実施態様であって、該不織布における強化繊維を面方向(a)および厚み方向(b)から観察した場合の模式図である。単繊維11を基準とすると、単繊維11は図3(a)では単繊維12〜16と交わって観察されるが、図3(b)では単繊維11は単繊維15および16とは接触していない。この場合、基準となる単繊維11について、二次元接触角度の評価対象となるのは単繊維12〜14であり、接触する2つの単繊維が形成する2つの角度のうち、0度以上90度以下の鋭角側の角度17である。   Here, the two-dimensional contact angle is an angle formed by the single fiber of the discontinuous reinforcing fiber in the nonwoven fabric and the single fiber in contact with the single fiber, and the angle formed by the single fibers in contact with each other. Of these, it is defined as an angle on the acute angle side of 0 degree or more and 90 degrees or less. This two-dimensional contact angle will be further described with reference to the drawings. 3 (a) and 3 (b) are one embodiment of the present invention, and are schematic views when the reinforcing fibers in the nonwoven fabric are observed from the surface direction (a) and the thickness direction (b). When the single fiber 11 is used as a reference, the single fiber 11 is observed to intersect with the single fibers 12 to 16 in FIG. 3A, but the single fiber 11 is in contact with the single fibers 15 and 16 in FIG. Not. In this case, with respect to the single fiber 11 serving as a reference, the evaluation targets of the two-dimensional contact angle are the single fibers 12 to 14, and of the two angles formed by the two single fibers that are in contact, 0 degree or more and 90 degrees. The following acute angle 17 is set.

かかる二次元接触角を測定する方法としては、特に制限はないが、例えば、繊維強化樹脂シートの表面から強化繊維の配向を観察する方法、強化繊維の体積割合Vfmの測定時と同様の方法にて取り出した不織布を、透過光を利用して強化繊維の配向を観察する方法、光学顕微鏡または電子顕微鏡を用いて、強化繊維の配向を観察する方法が例示できる。さらに、繊維強化樹脂シートをX線CT透過観察して強化繊維の配向画像を撮影する方法も例示できる。前記観察方法に基づき、繊維分散率は次の手順で測定する。無作為に選択した単繊維(図3における単繊維11)に対して接触している全ての単繊維(図3における単繊維12〜14)との二次元接触角を測定する。これを100本の単繊維についておこない、二次元接触角を測定した全ての単繊維の総本数と、二次元接触角が1度以上である単繊維の本数との比率から、割合を算出する。   The method for measuring the two-dimensional contact angle is not particularly limited. For example, the method for observing the orientation of the reinforcing fibers from the surface of the fiber reinforced resin sheet or the same method as that for measuring the volume ratio Vfm of the reinforcing fibers is used. Examples of the method of observing the orientation of the reinforcing fibers using transmitted light and the method of observing the orientation of the reinforcing fibers using an optical microscope or an electron microscope can be exemplified. Furthermore, the method of photographing the orientation image of the reinforcing fiber by observing the fiber-reinforced resin sheet through X-ray CT transmission can be exemplified. Based on the observation method, the fiber dispersion rate is measured by the following procedure. Two-dimensional contact angles with all single fibers (single fibers 12 to 14 in FIG. 3) in contact with randomly selected single fibers (single fibers 11 in FIG. 3) are measured. This is performed for 100 single fibers, and the ratio is calculated from the ratio between the total number of all single fibers whose two-dimensional contact angle is measured and the number of single fibers whose two-dimensional contact angle is 1 degree or more.

さらに、かかる不連続性強化繊維がランダムに分散しているとは、繊維強化樹脂シート中にて任意に選択した不連続性強化繊維の二次元配向角の平均値が30〜60度であることをいう。二次元配向角とは、不連続性強化繊維の単繊維と該単繊維と交差する単繊維とで形成される角度のことであり、交差する単繊維同士が形成する角度のうち、0度以上90度以下の鋭角側の角度と定義する。この二次元配向角について、図面を用いてさらに説明する。図3(a)、(b)において、単繊維11を基準とすると、単繊維11は他の単繊維12〜16と交差している。ここで交差とは、観察する二次元平面において、基準とする単繊維が他の単繊維と交わって観察される状態のことを意味し、単繊維11と単繊維12〜16が必ずしも接触している必要はなく、投影して見た場合に交わって観察される状態についても例外ではない。つまり、基準となる単繊維11について見た場合、単繊維12〜16の全てが二次元配向角の評価対象であり、図3(a)中において二次元配向角は交差する2つの単繊維が形成する2つの角度のうち、0度以上90度以下の鋭角側の角度17である。   Furthermore, that the discontinuous reinforcing fibers are randomly dispersed means that the average value of the two-dimensional orientation angle of the discontinuous reinforcing fibers arbitrarily selected in the fiber reinforced resin sheet is 30 to 60 degrees. Say. The two-dimensional orientation angle is an angle formed by a single fiber of discontinuous reinforcing fibers and a single fiber intersecting with the single fiber, and 0 degree or more of angles formed by intersecting single fibers It is defined as an acute angle of 90 degrees or less. This two-dimensional orientation angle will be further described with reference to the drawings. 3A and 3B, when the single fiber 11 is used as a reference, the single fiber 11 intersects with the other single fibers 12 to 16. Crossing here means a state in which a single fiber as a reference is observed crossing another single fiber in a two-dimensional plane to be observed, and the single fiber 11 and the single fibers 12 to 16 are not necessarily in contact with each other. It is not necessary to be present, and it is no exception for the state observed when they are projected. That is, when viewed with respect to the single fiber 11 serving as a reference, all of the single fibers 12 to 16 are evaluation targets of the two-dimensional orientation angle, and the two single fibers whose two-dimensional orientation angles intersect in FIG. Among the two angles to be formed, the angle 17 is an acute angle side of 0 degree or more and 90 degrees or less.

繊維強化樹脂シートから二次元配向角を測定する方法としては、特に制限はないが、例えば、構成要素の表面から強化繊維の配向を観察する方法が例示でき、上述した二次元接触角の測定方法と同様の手段を取ることができる。二次元配向角の平均値は、次の手順で測定する。無作為に選択した単繊維(図3における単繊維11)に対して交差している全ての単繊維(図3における単繊維12〜16)との二次元配向角の平均値を測定する。例えば、ある単繊維に交差する別の単繊維が多数の場合には、交差する別の単繊維を無作為に20本選び測定した平均値を代用してもよい。前記測定について別の単繊維を基準として合計5回繰り返し、その平均値を二次元配向角の平均値として算出する。   The method for measuring the two-dimensional orientation angle from the fiber reinforced resin sheet is not particularly limited. For example, the method for observing the orientation of the reinforcing fiber from the surface of the component can be exemplified, and the above-described method for measuring the two-dimensional contact angle. You can take similar measures. The average value of the two-dimensional orientation angle is measured by the following procedure. The average value of the two-dimensional orientation angles with all the single fibers (single fibers 12 to 16 in FIG. 3) intersecting with the randomly selected single fibers (single fibers 11 in FIG. 3) is measured. For example, when there are many other single fibers that cross a certain single fiber, an average value obtained by randomly selecting and measuring 20 other single fibers that intersect may be used instead. The measurement is repeated a total of 5 times based on another single fiber, and the average value is calculated as the average value of the two-dimensional orientation angle.

さらに、不連続性強化繊維がモノフィラメント状かつランダムに分散していることで、上述した略モノフィラメント状に分散した不織布により与えられる性能を最大限まで高めることができ、界面層において、とりわけ優れた接着性を発現するため好ましい。また、繊維強化樹脂シートおよびこれを用いた一体化成形品において等方性を付与することができ、該繊維強化樹脂シートの取り扱いにおいて力学特性の方向性を考慮する必要がないうえ、力学特性の方向性に起因する界面層での内部応力が小さいため、界面層での優れた機械特性が与えられる。かかる観点から、強化繊維の二次元配向角の平均値としては、40〜50度が好ましく、理想的な角度である45度に近づくほど好ましい。   Furthermore, the discontinuous reinforcing fibers are monofilament-like and randomly dispersed, so that the performance provided by the above-described nonwoven fabric dispersed in the substantially monofilament form can be maximized, and particularly excellent adhesion in the interface layer. It is preferable because it exhibits sex. In addition, the fiber reinforced resin sheet and an integrated molded product using the fiber reinforced resin sheet can be provided with isotropy, and it is not necessary to consider the direction of the mechanical properties in handling the fiber reinforced resin sheet. Since the internal stress in the interface layer due to directionality is small, excellent mechanical properties in the interface layer are given. From this point of view, the average value of the two-dimensional orientation angle of the reinforcing fibers is preferably 40 to 50 degrees, and it is more preferable as it approaches 45 degrees that is an ideal angle.

かかる不連続性強化繊維の平均繊維長Lnとしては、1〜25mmの範囲であることが好ましい。平均繊維長Lnをかかる範囲とすることで、強化繊維の補強効率を高めることができ、繊維強化樹脂シートをはじめ一体化成形品において優れた機械特性や接合強度が与えられる。また、強化繊維不織布における強化繊維の面外角度の調整が容易となる。平均繊維長Lnは、繊維強化樹脂シートの熱可塑性樹脂成分を焼失させて残った強化繊維から無作為に400本を選択し、その長さを10μm単位まで測定し、それらの数平均を算出して平均繊維長Lnとして用いる。   The average fiber length Ln of the discontinuous reinforcing fibers is preferably in the range of 1 to 25 mm. By setting the average fiber length Ln in such a range, the reinforcing efficiency of the reinforcing fibers can be increased, and excellent mechanical properties and bonding strength can be provided in the integrally molded product including the fiber reinforced resin sheet. Moreover, adjustment of the out-of-plane angle of the reinforcing fiber in the reinforcing fiber nonwoven fabric becomes easy. For the average fiber length Ln, 400 fibers are randomly selected from the remaining reinforcing fibers after the thermoplastic resin component of the fiber reinforced resin sheet is burned off, the length is measured to the 10 μm unit, and the number average is calculated. And used as the average fiber length Ln.

上述した機能をより効果的に発現できる態様として、繊維強化樹脂シートにおける強化繊維の面外角度θzを5°以上とすることが好ましい。ここで、強化繊維の面外角度θzとは、繊維強化樹脂シートを構成する強化繊維不織布の厚さ方向に対する傾き度合いであって、値が大きいほど厚み方向に立って傾いていることを示し、0〜90°の範囲で与えられる。すなわち、強化繊維の面外角度θzをかかる範囲内とすることで、上述した界面層における補強機能をより効果的に発現でき、接着層により強固な接合を与えることができる。強化繊維の面外角度θzの上限値は特に制限ないが、繊維強化樹脂シートとした際の取り扱い性の観点から15°以下であることが好ましく、より好ましくは10°以下である。   As an aspect in which the above-described function can be expressed more effectively, the out-of-plane angle θz of the reinforcing fiber in the fiber-reinforced resin sheet is preferably set to 5 ° or more. Here, the out-of-plane angle θz of the reinforcing fiber is the degree of inclination with respect to the thickness direction of the reinforcing fiber nonwoven fabric constituting the fiber reinforced resin sheet, and indicates that the larger the value is, the more inclined it is in the thickness direction, It is given in the range of 0-90 °. That is, by setting the out-of-plane angle θz of the reinforcing fiber within such a range, the above-described reinforcing function in the interface layer can be expressed more effectively, and a stronger bond can be provided by the adhesive layer. The upper limit value of the out-of-plane angle θz of the reinforcing fiber is not particularly limited, but is preferably 15 ° or less, more preferably 10 ° or less from the viewpoint of handleability when the fiber-reinforced resin sheet is used.

ここで、強化繊維の面外角度θzは、繊維強化樹脂シートの面方向に対する垂直断面の観察に基づき測定する方法が例示できる。図4は、測定される繊維強化樹脂シートにおける面方向に対する垂直断面(a)とその奥行き方向(b)を示すものである。図4(a)において、強化繊維19、20の断面は、測定を簡便にするため、楕円形状に近似されている。ここで、強化繊維19の断面は、楕円アスペクト比(=楕円長軸/楕円短軸)が小さく見られ、対して強化繊維20の断面は、楕円アスペクト比が大きく見られる。一方、図4(b)によると、強化繊維19は、奥行き方向Yに対してほぼ平行な傾きを持ち、強化繊維20は、奥行き方向Yに対して一定量の傾きを持っている。この場合、図4(a)における断面の強化繊維19については、繊維強化樹脂シートの面方向Xと繊維主軸(楕円における長軸方向)αとがなす角度θxが、強化繊維の面外角度θzとほぼ等しくなる。一方、強化繊維6については、角度θxと面外角度θzの示す角度に大きな乖離があり、角度θxが面外角度θzを反映しているとはいえない。したがって、繊維強化樹脂シートにおける面方向に対する垂直断面から面外角度θzを読み取る場合、繊維断面の楕円アスペクト比が一定以上のものについて、抽出することで面外角度θzの検出精度を高めることができる。   Here, a method of measuring the out-of-plane angle θz of the reinforcing fiber based on observation of a vertical cross section with respect to the surface direction of the fiber reinforced resin sheet can be exemplified. FIG. 4 shows a vertical cross section (a) with respect to the surface direction of the fiber-reinforced resin sheet to be measured and its depth direction (b). In FIG. 4A, the cross-sections of the reinforcing fibers 19 and 20 are approximated to an elliptical shape for easy measurement. Here, the cross section of the reinforcing fiber 19 has a small elliptical aspect ratio (= ellipse long axis / short elliptical axis), whereas the cross section of the reinforcing fiber 20 has a large elliptical aspect ratio. On the other hand, according to FIG. 4B, the reinforcing fiber 19 has a substantially parallel inclination with respect to the depth direction Y, and the reinforcing fiber 20 has a certain amount of inclination with respect to the depth direction Y. 4A, the angle θx formed by the surface direction X of the fiber-reinforced resin sheet and the fiber principal axis (long axis direction in the ellipse) α is the out-of-plane angle θz of the reinforcing fiber. Is almost equal to On the other hand, the reinforcing fiber 6 has a large difference between the angle θx and the angle indicated by the out-of-plane angle θz, and it cannot be said that the angle θx reflects the out-of-plane angle θz. Accordingly, when the out-of-plane angle θz is read from a vertical cross section with respect to the surface direction of the fiber reinforced resin sheet, the detection accuracy of the out-of-plane angle θz can be increased by extracting the out-of-plane angle θz having a certain cross-sectional elliptical aspect ratio. .

ここで、抽出対象となる楕円アスペクト比の指標としては、単繊維の断面形状が真円に近い、すなわち強化繊維の長尺方向に垂直な断面における繊維アスペクト比が1.1以下である場合、楕円アスペクト比が20以上の強化繊維についてX方向と繊維主軸αの為す角度を測定し、これを面外角度θzとして採用する方法を利用できる。一方、単繊維の断面形状が楕円形や繭形等であり、繊維アスペクト比が1.1より大きい場合には、より大きな楕円アスペクト比を持つ強化繊維に注目し、面外角度を測定した方がよく、繊維アスペクト比が1.1以上1.8未満の場合には楕円アスペクト比が30以上、繊維アスペクト比が1.8以上2.5未満の場合には楕円アスペクト比が40以上、繊維アスペクト比が2.5以上の場合には楕円アスペクト比が50以上の強化繊維を選び、面外角度θzを測定するとよい。   Here, as an index of the elliptical aspect ratio to be extracted, the cross-sectional shape of the single fiber is close to a perfect circle, that is, when the fiber aspect ratio in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the reinforcing fiber is 1.1 or less, For a reinforcing fiber having an elliptical aspect ratio of 20 or more, a method of measuring the angle formed by the X direction and the fiber principal axis α and adopting this as the out-of-plane angle θz can be used. On the other hand, if the cross-sectional shape of the single fiber is an ellipse or a saddle, etc., and the fiber aspect ratio is greater than 1.1, pay attention to the reinforcing fiber having a larger elliptical aspect ratio and measure the out-of-plane angle When the fiber aspect ratio is 1.1 or more and less than 1.8, the elliptical aspect ratio is 30 or more. When the fiber aspect ratio is 1.8 or more and less than 2.5, the elliptical aspect ratio is 40 or more. When the aspect ratio is 2.5 or more, it is preferable to select a reinforcing fiber having an elliptical aspect ratio of 50 or more and measure the out-of-plane angle θz.

本発明において、強化繊維不織布を構成する強化繊維としては、例えば、アルミニウム、黄銅、ステンレスなどの金属繊維や、ポリアクリロニトリル(PAN)系、レーヨン系、リグニン系、ピッチ系の炭素繊維や、黒鉛繊維や、ガラスなどの絶縁性繊維や、アラミド、PBO、ポリフェニレンスルフィド、ポリエステル、アクリル、ナイロン、ポリエチレンなどの有機繊維や、シリコンカーバイト、シリコンナイトライドなどの無機繊維が挙げられる。また、これらの繊維に表面処理が施されているものであってもよい。表面処理としては、導電体として金属の被着処理のほかに、カップリング剤による処理、サイジング剤による処理、結束剤による処理、添加剤の付着処理などがある。また、これらの強化繊維は1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。中でも、軽量化効果の観点から、比強度、比剛性に優れるPAN系、ピッチ系、レーヨン系などの炭素繊維が好ましく用いられる。また、得られる成形品の経済性を高める観点からは、ガラス繊維が好ましく用いられ、とりわけ力学特性と経済性のバランスから炭素繊維とガラス繊維を併用することが好ましい。さらに、得られる成形品の衝撃吸収性や賦形性を高める観点からは、アラミド繊維が好ましく用いられ、とりわけ力学特性と衝撃吸収性のバランスから炭素繊維とアラミド繊維を併用することが好ましい。また、得られる成形品の導電性を高める観点からは、ニッケルや銅やイッテルビウムなどの金属を被覆した強化繊維を用いることもできる。これらの中で、強度と弾性率などの力学的特性に優れるPAN系の炭素繊維は、より好ましく用いることができる。   In the present invention, examples of reinforcing fibers constituting the reinforcing fiber nonwoven fabric include metal fibers such as aluminum, brass, and stainless steel, polyacrylonitrile (PAN) -based, rayon-based, lignin-based, pitch-based carbon fibers, and graphite fibers. Insulating fibers such as glass, organic fibers such as aramid, PBO, polyphenylene sulfide, polyester, acrylic, nylon, and polyethylene, and inorganic fibers such as silicon carbide and silicon nitride. Moreover, the surface treatment may be given to these fibers. Examples of the surface treatment include a treatment with a coupling agent, a treatment with a sizing agent, a treatment with a binding agent, and an adhesion treatment of an additive in addition to a process for depositing a metal as a conductor. Moreover, these reinforcing fibers may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Among these, PAN-based, pitch-based, and rayon-based carbon fibers that are excellent in specific strength and specific rigidity are preferably used from the viewpoint of weight reduction effect. In addition, glass fibers are preferably used from the viewpoint of improving the economical efficiency of the resulting molded article, and it is particularly preferable to use carbon fibers and glass fibers in combination from the balance of mechanical properties and economic efficiency. Furthermore, aramid fibers are preferably used from the viewpoint of improving the impact absorbability and formability of the obtained molded product, and it is particularly preferable to use carbon fibers and aramid fibers in combination from the balance of mechanical properties and impact absorbability. Further, from the viewpoint of improving the conductivity of the obtained molded product, reinforcing fibers coated with a metal such as nickel, copper, ytterbium, etc. can also be used. Among these, PAN-based carbon fibers having excellent mechanical properties such as strength and elastic modulus can be more preferably used.

本発明の繊維強化樹脂シートを構成する熱可塑性樹脂としては、例えば、「ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等のポリエステルや、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリブチレン等のポリオレフィンや、ポリオキシメチレン(POM)、ポリアミド(PA)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)などのポリアリーレンスルフィド、ポリケトン(PK)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂、液晶ポリマー(LCP)」などの結晶性樹脂、「スチレン系樹脂の他、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリサルホン(PSU)、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート(PAR)」などの非晶性樹脂、その他、フェノール系樹脂、フェノキシ樹脂、更にポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、ポリイソプレン系、フッ素系樹脂、およびアクリロニトリル系等の熱可塑エラストマー等や、これらの共重合体および変性体等から選ばれる熱可塑性樹脂が挙げられる。中でも、得られる成形品の軽量性の観点からはポリオレフィンが好ましく、強度の観点からはポリアミドやポリエステルが好ましく、表面外観の観点からポリカーボネートのような非晶性樹脂が好ましく、耐熱性の観点からポリアリーレンスルフィドやポリエーテルケトンが好ましく用いられる。   Examples of the thermoplastic resin constituting the fiber-reinforced resin sheet of the present invention include “polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) and polybutylene terephthalate (PBT); and polyolefins such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), and polybutylene. And polyarylene sulfides such as polyoxymethylene (POM), polyamide (PA), polyphenylene sulfide (PPS), polyketone (PK), polyetherketone (PEK), polyetheretherketone (PEEK), polyetherketoneketone ( PEKK), fluororesins such as polytetrafluoroethylene, crystalline resins such as liquid crystal polymer (LCP), “styrene resins, polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), polysalts” Amorphous such as vinyl (PVC), polyphenylene ether (PPE), polyimide (PI), polyamideimide (PAI), polyetherimide (PEI), polysulfone (PSU), polyethersulfone, polyarylate (PAR) Resins, other phenolic resins, phenoxy resins, polystyrene-based, polyolefin-based, polyurethane-based, polyester-based, polyamide-based, polybutadiene-based, polyisoprene-based, fluorine-based resins, acrylonitrile-based thermoplastic elastomers, etc. And thermoplastic resins selected from copolymers, modified products, and the like. Among these, polyolefin is preferable from the viewpoint of light weight of the obtained molded product, polyamide and polyester are preferable from the viewpoint of strength, amorphous resin such as polycarbonate is preferable from the viewpoint of surface appearance, and poly-resin from the viewpoint of heat resistance. Arylene sulfide and polyether ketone are preferably used.

本発明の繊維強化樹脂シートを構成する接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂系接着剤、ポリエステル系接着剤、ゴム系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、アクリル樹脂系接着剤、ユリア樹脂系接着剤、フェノール樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤から選ばれる接着剤を使用することができる。中でも、取り扱い性および種類の豊富さからエポキシ樹脂系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤が好ましく用いられる。   Examples of the adhesive constituting the fiber reinforced resin sheet of the present invention include an epoxy resin adhesive, a polyester adhesive, a rubber adhesive, a urethane resin adhesive, an acrylic resin adhesive, and a urea resin adhesive. An adhesive selected from phenol resin adhesives and melamine resin adhesives can be used. Of these, epoxy resin adhesives and urethane resin adhesives are preferably used because of their handleability and variety.

前記熱可塑性樹脂および接着剤には、本発明の目的を損なわない範囲で、エラストマーあるいはゴム成分などの耐衝撃性向上剤、他の充填材や添加剤を含有しても良い。これらの例としては、無機充填材、難燃剤、導電性付与剤、結晶核剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、制振剤、抗菌剤、防虫剤、防臭剤、着色防止剤、熱安定剤、帯電防止剤、可塑剤、滑剤、着色剤、、発泡剤、制泡剤、あるいは、カップリング剤が挙げられる。   The thermoplastic resin and the adhesive may contain an impact resistance improver such as an elastomer or a rubber component, and other fillers and additives as long as the object of the present invention is not impaired. Examples of these include inorganic fillers, flame retardants, conductivity imparting agents, crystal nucleating agents, ultraviolet absorbers, antioxidants, vibration damping agents, antibacterial agents, insect repellents, deodorants, anti-coloring agents, heat stabilizers. , Antistatic agents, plasticizers, lubricants, colorants, foaming agents, antifoaming agents, or coupling agents.

次いで、本発明の繊維強化樹脂シートを効率よく製造できる方法について説明する。本発明の繊維強化樹脂シートを製造する方法としては、次の(I)および(II)の工程を有するようにするのがよい。
(I)強化繊維から構成される不織布の厚み方向の一方の側に、熱可塑性樹脂を含浸するとともに、不織布の厚み方向のもう一方の側に、不織布を構成する強化繊維が露出した領域を、その領域における強化繊維の体積割合Vfmが20体積%以下となるように、形成する工程
(II)不織布を構成する強化繊維が露出した領域に、接着剤を含浸する工程
Next, a method for efficiently producing the fiber reinforced resin sheet of the present invention will be described. As a method for producing the fiber reinforced resin sheet of the present invention, it is preferable to have the following steps (I) and (II).
(I) While impregnating the thermoplastic resin on one side in the thickness direction of the nonwoven fabric composed of reinforcing fibers, and on the other side in the thickness direction of the nonwoven fabric, a region where the reinforcing fibers constituting the nonwoven fabric are exposed, Step of forming the reinforcing fiber so that the volume ratio Vfm of the reinforcing fiber in the region is 20% by volume or less (II) Step of impregnating the region in which the reinforcing fiber constituting the nonwoven fabric is exposed with an adhesive

例えば、強化繊維を予め、ストランドおよび/またはモノフィラメント状に分散した不織布を製造しておき、その不織布の厚み方向の一方の側に、まず熱可塑性樹脂を含浸せしめる。強化繊維不織布の製造方法としては、強化繊維を空気流にて分散シート化するエアレイド法や強化繊維を機械的にくし削りながら形成してシート化するカーディング法などの乾式プロセス、強化繊維を水中にて攪拌して抄紙するラドライト法による湿式プロセスを公知技術として挙げることができる。前記において強化繊維をよりモノフィラメント状に近づける手段としては、乾式プロセスにおいては、開繊バーを設ける方法やさらに開繊バーを振動させる方法、さらにカードの目をファインにする方法や、カードの回転速度を調整する方法などが例示できる。湿式プロセスにおいては、強化繊維の攪拌条件を調整する方法、分散液の強化繊維濃度を希薄化する方法、分散液の粘度を調整する方法、分散液を移送させる際に渦流を抑制する方法などが例示できる。特に、湿式法で製造することが好ましく、投入繊維の濃度を増やしたり、分散液の流速(流量)とメッシュコンベアの速度を調整したり、することで強化繊維不織布における強化繊維の体積割合Vfmを容易に調整することができる。例えば、分散液の流速に対して、メッシュコンベアの速度を遅くすることで、得られる強化繊維不織布中の繊維の配向が引き取り方向に向き難くなり、嵩高い強化繊維不織布を製造可能である。強化繊維不織布としては、強化繊維単体から構成されていてもよく、強化繊維が粉末形状や繊維形状のマトリックス樹脂成分と混合されていたり、強化繊維が有機化合物や無機化合物と混合されていたり、強化繊維同士が樹脂成分で目留めされていてもよい。   For example, a nonwoven fabric in which reinforcing fibers are dispersed in the form of strands and / or monofilaments is manufactured in advance, and one side in the thickness direction of the nonwoven fabric is first impregnated with a thermoplastic resin. The manufacturing method of the reinforced fiber nonwoven fabric includes a dry process such as an airlaid method in which the reinforced fiber is dispersed in an air stream, a carding method in which the reinforced fiber is formed by mechanically scraping the sheet, and the reinforced fiber is submerged in water. As a known technique, a wet process based on a radrite method in which paper is made by stirring with a paper can be cited. As means for bringing the reinforcing fibers closer to a monofilament in the above, in the dry process, a method of providing a fiber opening bar, a method of further vibrating the fiber opening bar, a method of further finening the card eye, a card rotation speed, A method for adjusting the value can be exemplified. In the wet process, there are a method of adjusting the stirring condition of the reinforcing fiber, a method of diluting the reinforcing fiber concentration of the dispersion, a method of adjusting the viscosity of the dispersion, and a method of suppressing the vortex when the dispersion is transferred. It can be illustrated. In particular, it is preferably manufactured by a wet method, and the volume ratio Vfm of the reinforcing fiber in the reinforcing fiber nonwoven fabric is increased by increasing the concentration of the input fiber, or adjusting the flow rate (flow rate) of the dispersion and the speed of the mesh conveyor. It can be adjusted easily. For example, by slowing the speed of the mesh conveyor with respect to the flow rate of the dispersion liquid, the orientation of the fibers in the obtained reinforcing fiber nonwoven fabric becomes difficult to take in the take-up direction, and a bulky reinforcing fiber nonwoven fabric can be produced. Reinforcing fiber nonwoven fabric may be composed of reinforcing fiber alone, reinforcing fiber is mixed with powder or fiber shaped matrix resin component, reinforcing fiber is mixed with organic compound or inorganic compound, reinforcing The fibers may be sealed with a resin component.

上記強化繊維不織布を用いて、その不織布の一方の側に熱可塑性樹脂を含浸させることで、その不織布のもう一方の側に不織布を構成する強化繊維が露出した領域が形成される。さらにその強化繊維が露出した領域における強化繊維の体積割合が20体積%以下とすることにより、強化繊維の露出面に、過剰に強化繊維が存在することがないため、後の工程によって含浸させる接着剤の含浸しやすさが向上することから、繊維強化樹脂シートの製造が容易となり工程安定性に優れる。具体的には、強化繊維不織布の厚み方向の一方の側に熱可塑性樹脂を配置した状態で熱可塑性樹脂を溶融含浸させる方法、が例示できる。また、上記方法を実現するための設備としては、圧縮成形機、ダブルベルトプレス、カレンダーロールを好適に用いることができる。バッチ式の場合は前者であり、加熱用と冷却用の2機を並列した間欠プレスシステムとすることで生産性の向上が図れる。連続式の場合は後者であって、ロールからロールへの加工を容易におこなうことができ、連続生産性に優れる。なお、強化繊維が露出した領域における強化繊維の体積割合は、不織布における強化繊維の体積割合Vfmと一致するので、不織布における強化繊維の体積割合Vfmを測定すれば特定できるが、工程(I)で得たシートにおいて、不織布を構成する強化繊維が露出した領域を切り出して、その領域における強化繊維の体積割合を、不織布における強化繊維の体積割合Vfmと同様の方法で測定してもよい。   By using the reinforcing fiber nonwoven fabric and impregnating a thermoplastic resin on one side of the nonwoven fabric, a region where the reinforcing fibers constituting the nonwoven fabric are exposed on the other side of the nonwoven fabric is formed. Further, by setting the volume ratio of the reinforcing fiber in the region where the reinforcing fiber is exposed to 20% by volume or less, there is no excessive reinforcing fiber on the exposed surface of the reinforcing fiber. Since the ease of impregnation of the agent is improved, the production of the fiber reinforced resin sheet becomes easy and the process stability is excellent. Specifically, a method of melt impregnating a thermoplastic resin in a state where the thermoplastic resin is arranged on one side in the thickness direction of the reinforcing fiber nonwoven fabric can be exemplified. Moreover, as equipment for realizing the above method, a compression molding machine, a double belt press, and a calender roll can be suitably used. In the case of a batch type, the former, the productivity can be improved by using an intermittent press system in which two machines for heating and cooling are arranged in parallel. In the case of a continuous type, the latter, which can be easily processed from roll to roll, and is excellent in continuous productivity. In addition, since the volume ratio of the reinforcing fiber in the region where the reinforcing fiber is exposed matches the volume ratio Vfm of the reinforcing fiber in the nonwoven fabric, it can be specified by measuring the volume ratio Vfm of the reinforcing fiber in the nonwoven fabric. In the obtained sheet, a region where the reinforcing fibers constituting the nonwoven fabric are exposed may be cut out, and the volume ratio of the reinforcing fibers in the region may be measured by the same method as the volume ratio Vfm of the reinforcing fibers in the nonwoven fabric.

上記工程(I)に次いで、不織布を構成する強化繊維が露出した領域に、接着剤を含浸することで、本発明の繊維強化樹脂シートは得られる。かかる接着剤を含浸させる工程(工程(II)は、強化繊維不織布を構成する強化繊維が露出した面に、強化繊維の体積割合が20体積%を超えない分量の接着剤を配置し、強化繊維が露出した面と接着剤間に気泡が入らないように含浸させることが、この後、他材との接着に用いる際の接着工程の容易さや、他材との接着強度を担保する観点から好ましい。具体的には、工程(I)で得られるシートの繊維露出側の厚み方向の側に、フィルム状や塊状の接着剤を配置した状態で加熱加圧して溶融含浸させる方法が例示できる。また、上記方法を実現するための設備としては、真空成形機、ダブルベルトプレス、カレンダーロールを好適に用いることができる。接着剤の含浸工程は、バッチ式、連続式とも、強化繊維不織布に熱可塑性樹脂を含浸させる工程と同様の基準で装置を選択することができる。   Subsequent to the step (I), the fiber reinforced resin sheet of the present invention is obtained by impregnating the region where the reinforcing fibers constituting the nonwoven fabric are exposed with an adhesive. The step of impregnating with such an adhesive (Step (II) is the step of disposing the reinforcing fiber on the surface where the reinforcing fiber constituting the reinforcing fiber non-woven fabric is exposed, with an amount of the adhesive not exceeding 20% by volume of the reinforcing fiber. It is preferable to impregnate so that air bubbles do not enter between the exposed surface and the adhesive from the viewpoint of ensuring the ease of the bonding process when used for bonding with other materials and the bonding strength with other materials. Specifically, there can be exemplified a method of heating and pressurizing and melt impregnating a film-like or lump-like adhesive on the fiber-exposed side of the sheet obtained in step (I) in the thickness direction. As the equipment for realizing the above method, a vacuum forming machine, a double belt press, and a calender roll can be suitably used. Resin It can be selected device on the same basis a step of immersed.

本発明では、前記した繊維強化樹脂シートを含む第1の部材と、金属から構成される第2の部材とを、繊維強化樹脂中の接着剤で接着することで一体化成形品を得る。すなわち、第1の部材における接着剤層と第2の部材が接触した状態で、第1の部材を加熱および加圧を有する手段にて第2の部材に接着するのである。   In the present invention, an integrated molded product is obtained by bonding the first member including the above-described fiber-reinforced resin sheet and the second member made of metal with an adhesive in the fiber-reinforced resin. That is, the first member is bonded to the second member by means of heating and pressurizing in a state where the adhesive layer in the first member and the second member are in contact with each other.

本発明の繊維強化樹脂シートは、該シートにおける熱可塑性樹脂層と接着剤層のアンカリング効果並びに、接着剤層が強化繊維の単繊維によりせん断強度が強化されていることから、被着体たる金属材料との接着・接合性に優れる。   The fiber-reinforced resin sheet of the present invention is an adherend because the anchoring effect of the thermoplastic resin layer and the adhesive layer in the sheet and the shear strength of the adhesive layer is reinforced by the single fibers of the reinforcing fibers. Excellent adhesion and bondability with metal materials.

かかる金属としては、種類は特には問わないが、アルミニウム、マグネシウム、チタニウム、鉄、銅および、それらのいずれかを含む合金からなる群より選択される少なくとも一種を例示できる。これらの金属材料は、目的の用途、物性に応じて選択することが可能であるが、例えば、アルミニウムおよび、アルミニウムを含むアルミニウム合金としては、工業用純アルミニウムのA1050やA1100、A1200、Al−Cu系のA2017、A2024、Al−Mn系のA3003、A3004、Al−Si系のA4032、Al−Mg系のA5005、A5052、A5083、Al−Mg−Si系のA6061、A6063、Al−Zn系のA7075等が挙げられる。   The metal is not particularly limited, and examples thereof include at least one selected from the group consisting of aluminum, magnesium, titanium, iron, copper, and alloys containing any of them. These metal materials can be selected according to the intended use and physical properties. For example, aluminum and aluminum alloys containing aluminum include A1050, A1100, A1200, and Al-Cu of industrial pure aluminum. Series A2017, A2024, Al-Mn series A3003, A3004, Al-Si series A4032, Al-Mg series A5005, A5052, A5083, Al-Mg-Si series A6061, A6063, Al-Zn series A7075 Etc.

マグネシウムおよび、マグネシウムを含むマグネシウム合金としては、例えば、Mg−Al−Zn系のAZ31やAZ61、AZ91等が挙げられる。純マグネシウムについては、板状のものは流通が乏しく、マグネシウム合金が一般的とされる。   Examples of magnesium and magnesium alloys containing magnesium include Mg-Al-Zn-based AZ31, AZ61, and AZ91. As for pure magnesium, a plate-like one is poorly distributed, and a magnesium alloy is generally used.

チタンおよび、チタンを含むチタン合金としては、工業用純チタンである1〜4種のTP270Hや11〜23種のパラジウムを添加した合金やコバルトとパラジウムを添加した合金、50種(α合金)、60種(α−β合金)、80種(β合金)に該当するTi−6Al−4Vなどが挙げられる。   Titanium and titanium alloys containing titanium include 1 to 4 types of industrial pure titanium, alloys added with 11 to 23 types of palladium, alloys added with cobalt and palladium, 50 types (α alloy), Examples include Ti-6Al-4V corresponding to 60 types (α-β alloy) and 80 types (β alloy).

鉄および、鉄を含む合金としては、自動車用熱延鋼板である、SPHC,SPKH、S−C等が挙げられる。また、クロムやニッケルなどを添加したステンレス鋼、例えば、SUS304、SUS405等を例示することができる。   Examples of iron and iron-containing alloys include SPHC, SPKH, and S-C, which are hot-rolled steel sheets for automobiles. Moreover, stainless steel to which chromium, nickel, or the like is added, for example, SUS304, SUS405, or the like can be exemplified.

銅および銅を含む合金としては、純銅に加えFe、Pb、Alを添加した系、例えばC1100、C2720、C6140等を例示することができる。このような金属材料は、本発明の繊維強化樹脂シートと一体化することにより、実用的な接合強度を有することから各種製品の部材、部品として好ましく用いることができる。   Examples of copper and copper-containing alloys include systems in which Fe, Pb, and Al are added in addition to pure copper, such as C1100, C2720, and C6140. Such a metal material can be preferably used as a member or component of various products because it has a practical bonding strength by being integrated with the fiber reinforced resin sheet of the present invention.

かかる一体化成形品を得るために、第1の部材と第2の部材とを接合させる手段としては、特に限定されない。例えば、加熱および加圧を有する一般的な手段としては、プレス成形法が例示できる。プレス成形法としては、予め成形型を接着剤の硬化温度に昇温しておき、加熱された成形型内に、第1の部材(繊維強化樹脂シート)と第2の部材(金属から構成される被着体)を配置し、型締めして加圧し、次いでその状態を維持しながら成形型を冷却し成形品を得る方法、いわゆるホットプレス成形がある。また、接着剤層が存在する面と被着体とを真空圧や機械的な締結により密着させ、接着剤が硬化するまで加熱・加圧し続ける方法を採ることもできる。   In order to obtain such an integrally molded product, the means for joining the first member and the second member is not particularly limited. For example, as a general means having heating and pressing, a press molding method can be exemplified. As the press molding method, the mold is heated in advance to the curing temperature of the adhesive, and the first member (fiber reinforced resin sheet) and the second member (made of metal are formed in the heated mold. There is a so-called hot press molding method in which a molded product is obtained by placing and clamping the mold and pressurizing it, and then cooling the mold while maintaining the state. Further, it is possible to adopt a method in which the surface on which the adhesive layer is present and the adherend are brought into close contact with each other by vacuum pressure or mechanical fastening, and heating and pressurization are continued until the adhesive is cured.

本発明の繊維強化樹脂シートおよびそれからなる一体化成形品により与えられる実装部材の用途としては、例えば、「パソコン、ディスプレイ、OA機器、携帯電話、携帯情報端末、PDA(電子手帳などの携帯情報端末)、ビデオカメラ、光学機器、オーディオ、エアコン、照明機器、娯楽用品、玩具用品、その他家電製品などの筐体、トレイ、シャーシ、内装部材、またはそのケース」などの電気、電子機器部品、「各種メンバ、各種フレーム、各種ヒンジ、各種アーム、各種車軸、各種車輪用軸受、各種ビーム」、「フード、ルーフ、ドア、フェンダ、トランクリッド、サイドパネル、リアエンドパネル、フロントボディー、アンダーボディー、各種ピラー、各種メンバ、各種フレーム、各種ビーム、各種サポート、各種レール、各種ヒンジなどの、外板、またはボディー部品」、「バンパー、バンパービーム、モール、アンダーカバー、エンジンカバー、整流板、スポイラー、カウルルーバー、エアロパーツなど外装部品」、「インストルメントパネル、シートフレーム、ドアトリム、ピラートリム、ハンドル、各種モジュールなどの内装部品」、または「モーター部品、CNGタンク、ガソリンタンク」などの自動車、二輪車用構造部品、「その他、バッテリートレイ、ヘッドランプサポート、ペダルハウジング、プロテクター、ランプリフレクター、ランプハウジング、ノイズシールド、スペアタイヤカバー」などの自動車、二輪車用部品、「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、エレベーター、フェイリング、リブ」などの航空機用部品が挙げられる。力学特性の観点からは、自動車内外装、電気・電子機器筐体、自転車、スポーツ用品用構造材、航空機内装材、輸送用箱体に好ましく用いられる。なかでも、とりわけ複数の部品から構成されるモジュール部材に好適である。   Examples of the use of the mounting member provided by the fiber reinforced resin sheet of the present invention and the integrated molded product made of the fiber reinforced resin sheet include: ), Video camera, optical equipment, audio, air conditioner, lighting equipment, entertainment equipment, toy goods, other housings such as home appliances, trays, chassis, interior parts, or their case ", etc.," various `` Members, various frames, various hinges, various arms, various axles, various wheel bearings, various beams '', `` hood, roof, door, fender, trunk lid, side panel, rear end panel, front body, underbody, various pillars, Various members, various frames, various beams, various supports, various rails, various Outer panel or body parts such as engine parts, "bumper, bumper beam, molding, under cover, engine cover, current plate, spoiler, cowl louver, aero parts, etc.", "instrument panel, seat frame, door trim" , Interior parts such as pillar trim, steering wheel and various modules "or" motor parts, CNG tanks, gasoline tanks "and other automobile and motorcycle structural parts," others, battery tray, headlamp support, pedal housing, protector, lamp reflector " , Lamp housing, noise shield, spare tire cover "and other parts for automobiles, motorcycles, aviation such as" landing gear pod, winglet, spoiler, edge, ladder, elevator, failing, rib " Use parts and the like. From the viewpoint of mechanical properties, it is preferably used for automobile interior and exterior, electrical / electronic equipment housings, bicycles, sports equipment structural materials, aircraft interior materials, and transport boxes. Especially, it is suitable for the module member comprised from a some component especially.

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

(1)強化繊維が露出した領域における強化繊維の体積割合Vfm
強化繊維不織布の片面に熱可塑性樹脂が含浸されたシートから熱可塑性樹脂が含浸した末端と露出した強化繊維の間にかみそりを当て、注意深く、露出した強化繊維部分を分離し、ステンレス製メッシュにより挟み込むことで試料とした。前記試料について、JIS R7602(1995)に規定される「炭素繊維織物の厚さ測定方法」に準拠し、50kPaを20秒間付与したのちの厚みを測定し、該厚みから予め同条件にて測定したステンレス製メッシュの厚みを差し引いた値を強化繊維不織布の厚みtmとした。また、前記試料からステンレス製メッシュを取り外した後、JIS R7602(1995)に規定される「炭素繊維織物の単位面積当たりの重量測定方法」に準拠して単位面積当たりの質量Wmを測定した。得られたWm、tmから次式により、強化繊維の体積割合Vfmを算出した。
・Vfm(体積%)=(Wm/ρf)/(S×tm)×100
ρf:強化繊維の密度(g/cm
S :試料の切り出し面積(cm
(1) Volume ratio Vfm of reinforcing fiber in the region where reinforcing fiber is exposed
Apply a razor between the end impregnated with thermoplastic resin and the exposed reinforcing fiber from a sheet of thermoplastic fiber impregnated on one side of the reinforcing fiber nonwoven fabric, carefully separate the exposed reinforcing fiber part and sandwich it with a stainless steel mesh This was used as a sample. For the sample, the thickness after applying 20 kPa for 20 seconds was measured according to JIS R7602 (1995) and measured in advance under the same conditions. The value obtained by subtracting the thickness of the stainless steel mesh was defined as the thickness tm of the reinforcing fiber nonwoven fabric. Further, after removing the stainless steel mesh from the sample, the mass Wm per unit area was measured in accordance with “Method for measuring weight per unit area of carbon fiber fabric” defined in JIS R7602 (1995). The volume ratio Vfm of the reinforcing fiber was calculated from the obtained Wm and tm by the following formula.
Vfm (volume%) = (Wm / ρf) / (S × tm) × 100
ρf: density of reinforcing fiber (g / cm 3 )
S: Sample cut-out area (cm 2 )

(2)繊維強化樹脂シートにおける強化繊維の体積割合Vf
繊維強化樹脂シートの質量Wsを測定したのち、該繊維強化樹脂シートを空気中500℃で30分間加熱して熱可塑性樹脂成分および接着剤成分を焼き飛ばし、残った強化繊維不織布の質量Wfを測定し、次式により算出した。
・Vf(体積%)=(Wf/ρf)/{Wf/ρf+(Ws−Wf)/ρr}×100
ρf:強化繊維の密度(g/cm
ρr:熱可塑性樹脂と接着剤の密度の合計(g/cm)。
(2) Volume ratio Vf of reinforcing fiber in fiber reinforced resin sheet
After measuring the mass Ws of the fiber reinforced resin sheet, the fiber reinforced resin sheet is heated in air at 500 ° C. for 30 minutes to burn off the thermoplastic resin component and the adhesive component, and the mass Wf of the remaining reinforced fiber nonwoven fabric is measured. And calculated by the following formula.
Vf (volume%) = (Wf / ρf) / {Wf / ρf + (Ws−Wf) / ρr} × 100
ρf: density of reinforcing fiber (g / cm 3 )
ρr: Total density of thermoplastic resin and adhesive (g / cm 3 ).

(3)繊維強化樹脂シートの界面層における凹凸形状(Ry、Rz)
繊維強化樹脂シートを熱可塑性樹脂が溶融しない温度にて、接着剤を硬化させた。その後、接着剤が硬化した繊維強化樹脂シートから幅25mmの小片を切り出し、エポキシ樹脂にて包埋し、厚み方向の垂直断面が観察面となるように研磨して試料を作製した。前記試料をレーザー顕微鏡(キーエンス(株)製、VK−9510)で200倍に拡大し、無作為に選定した10ヶ所(互いの視野は重複しない)について、撮影をおこなった。撮影した画像から、熱可塑性樹脂と接着剤とが形成する界面層を、樹脂のコントラストにより確認した。コントラストが不鮮明な場合は、画像処理により濃淡を明確化した。上記にて撮影した10視野について、それぞれの視野中における凹凸界面のうち、最も窪みの大きい凹部と最も突出の大きい凸部との垂直落差dmax、最も窪みの小さい凹部と最も突出の小さい凸部との垂直落差dminをそれぞれ測定した。これら各視野による10点のdmaxのうち、最も大きい値を界面層における凹凸形状の最大高さRy(μm)とした。また、上記にて得られたdmaxおよびdminから、界面層における凹凸形状の平均粗さRzを、次式により算出した。
・Rz(μm)=Σ(dimax+dimin)/2n
dimax:各視野における最大垂直落差(i=1、2、・・・10)(μm)
dimin:各視野における最小垂直落差(i=1、2、・・・10)(μm)
n:測定視野数
(3) Uneven shape (Ry, Rz) in the interface layer of the fiber reinforced resin sheet
The adhesive was cured at a temperature at which the thermoplastic resin did not melt in the fiber reinforced resin sheet. Thereafter, a small piece having a width of 25 mm was cut out from the fiber-reinforced resin sheet cured with the adhesive, embedded in an epoxy resin, and polished so that a vertical cross section in the thickness direction became an observation surface to prepare a sample. The sample was magnified 200 times with a laser microscope (manufactured by Keyence Corporation, VK-9510), and photographed at 10 randomly selected locations (the fields of view did not overlap each other). From the photographed image, the interface layer formed by the thermoplastic resin and the adhesive was confirmed by the contrast of the resin. When the contrast was unclear, the shading was clarified by image processing. Of the ten fields captured above, of the uneven interfaces in each field of view, the vertical drop dmax between the concave part with the largest depression and the convex part with the largest protrusion, the concave part with the smallest depression and the convex part with the smallest protrusion. The vertical drop dmin was measured. Of the 10 dmax values in each field of view, the largest value was taken as the maximum height Ry (μm) of the concavo-convex shape in the interface layer. Further, from the dmax and dmin obtained above, the average roughness Rz of the uneven shape in the interface layer was calculated by the following equation.
Rz (μm) = Σ (dimax + dimin) / 2n
dimax: Maximum vertical drop in each field of view (i = 1, 2,... 10) (μm)
dimin: Minimum vertical drop in each field of view (i = 1, 2,... 10) (μm)
n: Number of viewing fields

(4)強化繊維不織布における細繊度ストランドの質量分率(Rw)
上記(2)と同様の方法にて、繊維強化樹脂シートから強化繊維不織布を取り出し、質量Wmを測定した。次いで、強化繊維不織布から、視認される繊維束をピンセットにより抽出し、1/100mmの精度で繊維束の長さLs、1/100mgの精度で繊維束の質量Wsを測定した。これを強化繊維不織布中に存在する全ての繊維束(n個)について繰り返した。得られた繊維束の長さLsおよび質量Wsから、次式により繊維束におけるフィラメント数Fを算出した。
・Fi(本)=Wsi/(D×Lsi)
Fi:繊維束におけるフィラメント数の個別値(本)(i=1〜n)
Wsi:繊維束の質量(mg)
Lsi:繊維束の長さ(mm)
D:フィラメント1本当たりの繊度(mg/mm)
(4) Mass fraction (Rw) of the fineness strand in the reinforcing fiber nonwoven fabric
In the same manner as in (2) above, the reinforcing fiber nonwoven fabric was taken out from the fiber reinforced resin sheet, and the mass Wm was measured. Subsequently, the fiber bundle to be visually recognized was extracted from the reinforcing fiber nonwoven fabric with tweezers, and the fiber bundle length Ls was measured with an accuracy of 1/100 mm and the mass Ws of the fiber bundle was measured with an accuracy of 1/100 mg. This was repeated for all the fiber bundles (n) present in the reinforcing fiber nonwoven fabric. From the length Ls and mass Ws of the obtained fiber bundle, the number of filaments F in the fiber bundle was calculated by the following formula.
・ Fi (book) = Wsi / (D × Lsi)
Fi: Individual value (number) of the number of filaments in the fiber bundle (i = 1 to n)
Wsi: mass of fiber bundle (mg)
Lsi: Length of fiber bundle (mm)
D: Fineness per filament (mg / mm)

前記にて算出されたFiをもとに、フィラメント数が100本以上の繊維束を選別した。選別した繊維束の質量Wiから次式にて、フィラメント数が100本未満の繊維束の質量分率Rwを算出した。
・Rw(質量%)={Wm−Σ(Wsi)}/Wm×100
Wm:強化繊維不織布の質量(mg)
Based on the Fi calculated above, a fiber bundle having 100 or more filaments was selected. From the mass Wi of the selected fiber bundle, the mass fraction Rw of the fiber bundle having the number of filaments of less than 100 was calculated by the following formula.
Rw (mass%) = {Wm−Σ (Wsi)} / Wm × 100
Wm: mass of the reinforcing fiber nonwoven fabric (mg)

(5)強化繊維不織布の繊維分散率
上記(2)と同様の方法にて、繊維強化樹脂シートから強化繊維不織布を取り出した。得られた強化繊維不織布を電子顕微鏡(キーエンス(株)製、VHX−500)を用いて観察し、無作為に単繊維を1本選定し、該単繊維に接触する別の単繊維との二次元接触角を測定した。二次元接触角は接触する2つの単繊維とのなす2つの角度のうち、0°以上90°以下の角度(鋭角側)を採用した。二次元接触角の測定は、選定した単繊維に接触する全ての単繊維を対象とし、これを100本の単繊維について実施した。得られた結果から、二次元接触角を測定した全ての単繊維の総本数と、二次元接触角度が1度以上である単繊維の本数とからその比率を算出し、繊維分散率を求めた。
(5) Fiber dispersion rate of reinforcing fiber nonwoven fabric The reinforcing fiber nonwoven fabric was taken out of the fiber reinforced resin sheet by the same method as in (2) above. The obtained reinforcing fiber nonwoven fabric is observed using an electron microscope (VHX-500, manufactured by Keyence Corporation), one single fiber is randomly selected, and another single fiber is in contact with the single fiber. The dimensional contact angle was measured. As the two-dimensional contact angle, an angle (acute angle side) of 0 ° or more and 90 ° or less among two angles formed by two single fibers in contact with each other was adopted. The measurement of the two-dimensional contact angle was performed on 100 single fibers, targeting all single fibers that contact the selected single fibers. From the obtained results, the ratio was calculated from the total number of all single fibers whose two-dimensional contact angle was measured and the number of single fibers whose two-dimensional contact angle was 1 degree or more, and the fiber dispersion rate was obtained. .

(6)強化繊維不織布の二次元配向角
上記(2)と同様の方法にて、繊維強化樹脂シートから強化繊維不織布を取り出した。得られた強化繊維不織布を電子顕微鏡(キーエンス(株)製、VHX−500)を用いて観察し、無作為に単繊維を1本選定し、該単繊維に交差する別の単繊維との二次元配向角を画像観察より測定した。配向角は交差する2つの単繊維とのなす2つの角度のうち、0°以上90°以下の角度(鋭角側)を採用した。選定した単繊維1本あたりの二次元配向角の測定数はn=20とした。同様の測定を合計5本の単繊維を選定しておこない、その平均値をもって二次元配向角とした。
(6) Two-dimensional orientation angle of reinforced fiber nonwoven fabric The reinforced fiber nonwoven fabric was taken out from the fiber reinforced resin sheet by the same method as in (2) above. The obtained reinforcing fiber non-woven fabric was observed using an electron microscope (VHX-500, manufactured by Keyence Corporation), one single fiber was randomly selected, and another single fiber crossing the single fiber was selected. The dimensional orientation angle was measured by image observation. Of the two angles formed by the two intersecting single fibers, the angle between 0 ° and 90 ° (acute angle side) was adopted as the orientation angle. The number of measured two-dimensional orientation angles per selected single fiber was n = 20. The same measurement was performed by selecting a total of 5 single fibers, and the average value was taken as the two-dimensional orientation angle.

(7)繊維強化樹脂シート中における強化繊維の面外角度θz
繊維強化樹脂シートを熱可塑性樹脂が溶融しない温度にて、接着剤を硬化させた。その後、接着剤が硬化した繊維強化樹脂シートから幅25mmの小片を切り出し、エポキシ樹脂にて包埋し、厚み方向の垂直断面が観察面となるように研磨して試料を作製した。前記試料をレーザー顕微鏡(キーエンス(株)製、VK−9510)で400倍に拡大し、繊維断面形状の観察をおこなった。観察画像を汎用画像解析ソフト上に展開し、ソフトに組み込まれたプログラムを利用して観察画像中に見える個々の繊維断面を抽出し、該繊維断面を内接する楕円を設け、形状を近似した(以降、繊維楕円と呼ぶ)。さらに、繊維楕円の長軸長さα/短軸長さβで表されるアスペクト比が20以上の繊維楕円に対し、X軸方向と繊維楕円の長軸方向の為す角を求めた。繊維強化樹脂シートの異なる部位から抽出した観察試料について上記操作を繰り返すことにより、計600本の強化繊維について面外角度を測定し、その平均値を繊維強化樹脂シートの面外角度θzとして求めた。
(7) Out-of-plane angle θz of reinforcing fiber in fiber-reinforced resin sheet
The adhesive was cured at a temperature at which the thermoplastic resin did not melt in the fiber reinforced resin sheet. Thereafter, a small piece having a width of 25 mm was cut out from the fiber-reinforced resin sheet cured with the adhesive, embedded in an epoxy resin, and polished so that a vertical cross section in the thickness direction became an observation surface to prepare a sample. The sample was magnified 400 times with a laser microscope (manufactured by Keyence Corporation, VK-9510), and the fiber cross-sectional shape was observed. The observation image is developed on general-purpose image analysis software, and individual fiber cross sections that are visible in the observation image are extracted using a program incorporated in the software, and an ellipse that inscribes the fiber cross section is provided to approximate the shape ( Hereinafter referred to as a fiber ellipse). Further, for the fiber ellipse having an aspect ratio of 20 or more represented by the major axis length α / minor axis length β of the fiber ellipse, the angle formed by the X axis direction and the major axis direction of the fiber ellipse was determined. By repeating the above operation for observation samples extracted from different parts of the fiber reinforced resin sheet, the out-of-plane angle was measured for a total of 600 reinforced fibers, and the average value was obtained as the out-of-plane angle θz of the fiber reinforced resin sheet. .

(8)一体化成形品における接合部の接合強度τ2
JIS K6850(1999)に規定される「接着剤−剛性被着材の引張せん断接着強さ試験法」を参考して、一体化成形品における接合部の接合強度τ2の評価をおこなった。本試験における試験片は、実施例で得られる一体化成形品を切り出して使用した。試験片を図6に示す。試験片21は長さl、幅wの中心部分から1/2インチの位置にて第1の部材と第2の部材との接合部が形成されている。前記試験片を5本用意し、万能試験機(インストロン社製、万能試験機4201型)にて引張試験をおこなった。試験により得られた全てのデータ(n=5)の平均値を、一体化成形品における接合部の接合強度τ2(MPa)とした。
(8) Joint strength τ2 of the joint in the integrally molded product
The joint strength τ2 of the joint part in the integrally molded product was evaluated with reference to the “Testing method for tensile shear bond strength of adhesive-rigid adherend” defined in JIS K6850 (1999). As the test piece in this test, an integrated molded product obtained in the example was cut out and used. The test piece is shown in FIG. The test piece 21 is formed with a joint between the first member and the second member at a position 1/2 inch from the center of the length l and the width w. Five test pieces were prepared, and a tensile test was performed using a universal testing machine (manufactured by Instron, universal testing machine 4201). The average value of all data (n = 5) obtained by the test was defined as the joint strength τ2 (MPa) of the joint in the integrally molded product.

(9)熱可塑性樹脂と接着剤の界面層における強化繊維の貫入
繊維強化樹脂シートを熱可塑性樹脂が溶融しない温度にて、接着剤を硬化させた。その後、接着剤が硬化した繊維強化樹脂シートから幅25mmの小片を切り出し、エポキシ樹脂にて包埋し、厚み方向の垂直断面が観察面となるように研磨して試料を作製した。前記試料をレーザー顕微鏡(キーエンス(株)製、VK−9510)で400倍に拡大し、強化繊維の貫入状態の観察をおこなった。貫入状態の判断は、試料断面100μm毎研磨するごとに同一箇所を観察し、強化繊維が熱可塑性樹脂層と接着剤層にまたがり連続性を持って存在しているかを判断基準とした。また、観察においては繊維強化樹脂シートの異なる部位から抽出した観察試料について上記操作を繰り返すことにより、計10視野について観察し、強化繊維の貫入の有無を求めた。
(9) Penetration of reinforcing fiber in interface layer of thermoplastic resin and adhesive The adhesive was cured at a temperature at which the thermoplastic resin did not melt in the fiber reinforced resin sheet. Thereafter, a small piece having a width of 25 mm was cut out from the fiber-reinforced resin sheet cured with the adhesive, embedded in an epoxy resin, and polished so that a vertical cross section in the thickness direction became an observation surface to prepare a sample. The said sample was expanded 400 times with the laser microscope (the Keyence Corporation make, VK-9510), and the penetration state of the reinforced fiber was observed. The determination of the penetration state was made by observing the same portion every time the sample cross section was polished every 100 μm, and using the determination criteria as to whether or not the reinforced fibers exist across the thermoplastic resin layer and the adhesive layer. Moreover, in observation, the above operation was repeated for observation samples extracted from different parts of the fiber reinforced resin sheet, whereby a total of 10 visual fields were observed, and the presence or absence of penetration of reinforcing fibers was determined.

[強化繊維1]
ポリアクリロニトリルを主成分とする重合体から紡糸、焼成処理を行い、総フィラメント数12000本の連続炭素繊維を得た。さらに該連続炭素繊維を電解表面処理し、120℃の加熱空気中で乾燥して強化繊維1を得た。この炭素繊維1の特性は次に示す通りであった。
密度:1.80g/cm
単繊維径:7μm
引張強度:4.9GPa
引張弾性率:230GPa
[Reinforcing fiber 1]
Spinning and firing were performed from a polymer containing polyacrylonitrile as a main component to obtain continuous carbon fibers having a total filament number of 12,000. Further, the continuous carbon fiber was subjected to electrolytic surface treatment and dried in heated air at 120 ° C. to obtain reinforcing fiber 1. The characteristics of this carbon fiber 1 were as follows.
Density: 1.80 g / cm 3
Single fiber diameter: 7μm
Tensile strength: 4.9 GPa
Tensile modulus: 230 GPa

[樹脂シート1]
未変性ポリプロピレン樹脂(プライムポリマー(株)製、“プライムポリプロ”(登録商標)J106MG)90質量%と、酸変性ポリプロピレン樹脂(三井化学(株)製、“アドマー”(登録商標)QE800)10質量%とからなるマスターバッチを用いて、目付100g/mのシートを作製した。得られた樹脂シートの特性を表1に示す。
[Resin sheet 1]
90% by mass of unmodified polypropylene resin (manufactured by Prime Polymer Co., Ltd., “Prime Polypro” (registered trademark) J106MG) and 10 mass of acid-modified polypropylene resin (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., “Admer” (registered trademark) QE800) A sheet having a basis weight of 100 g / m 2 was prepared using a master batch consisting of%. The properties of the obtained resin sheet are shown in Table 1.

[樹脂シート2]
ポリアミド6樹脂(東レ(株)製“アミラン”(登録商標)CM1021T)からなる目付124g/mの樹脂フィルムを作製した。得られた樹脂シートの特性を表1に示す。
[Resin sheet 2]
A resin film having a basis weight of 124 g / m 2 made of polyamide 6 resin (“Amilan” (registered trademark) CM1021T manufactured by Toray Industries, Inc.) was produced. The properties of the obtained resin sheet are shown in Table 1.

[樹脂シート3]
ポリカーボネート樹脂(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)H−4000)からなる目付132g/mの樹脂フィルムを作製した。得られた樹脂シートの特性を表1に示す。
[Resin sheet 3]
A resin film having a basis weight of 132 g / m 2 made of polycarbonate resin (“Iupilon” (registered trademark) H-4000 manufactured by Mitsubishi Engineering Plastics Co., Ltd.) was produced. The properties of the obtained resin sheet are shown in Table 1.

[樹脂シート4]
ポリフェニレンサルファイド樹脂(東レ(株)製“トレリナ”(登録商標)M2888)からなる目付67g/mの樹脂不織布を作製した。得られた樹脂シートの特性を表1に示す。
[Resin sheet 4]
A resin nonwoven fabric having a basis weight of 67 g / m 2 made of polyphenylene sulfide resin (“Torelina” (registered trademark) M2888 manufactured by Toray Industries, Inc.) was produced. The properties of the obtained resin sheet are shown in Table 1.

[6mmマット]
強化繊維1をカートリッジカッターで6mmにカットし、チョップド強化繊維を得た。水と界面活性剤(ナカライテスク(株)製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル(商品名))からなる濃度0.1質量%の分散媒を40リットル作製し、かかる分散媒を抄造装置に投入した。抄造装置は、回転翼付き攪拌機を備えた上部の抄造槽(容量30リットル)と、下部の貯水槽(容量10リットル)からなり、抄造槽と貯水槽の間には多孔支持体を設けてある。まず、かかる分散媒を攪拌機にて空気の微小気泡が発生するまで撹拌した。その後、所望の目付となるように、質量を調整したチョップド強化繊維を、空気の微小気泡が分散した分散媒中に投入して攪拌することにより、強化繊維が分散したスラリーを得た。次いで、貯水層からスラリーを吸引し、多孔支持体を介して脱水して強化繊維抄造体とした。前記抄造体を熱風乾燥機にて150℃、2時間の条件下で乾燥させ、目付け100g/mの6mmマットを得た。特性を表2に示す。
[6mm mat]
Reinforcing fiber 1 was cut to 6 mm with a cartridge cutter to obtain chopped reinforcing fiber. 40 liters of a dispersion medium having a concentration of 0.1% by mass made of water and a surfactant (manufactured by Nacalai Tesque Co., Ltd., polyoxyethylene lauryl ether (trade name)) was prepared, and the dispersion medium was put into a papermaking apparatus. The papermaking apparatus is composed of an upper papermaking tank (capacity 30 liters) equipped with a stirrer with rotating blades and a lower water storage tank (capacity 10 liters), and a porous support is provided between the papermaking tank and the water storage tank. . First, the dispersion medium was stirred with a stirrer until air microbubbles were generated. Thereafter, the chopped reinforcing fibers whose masses were adjusted so as to have a desired basis weight were put into a dispersion medium in which fine air bubbles were dispersed and stirred to obtain a slurry in which the reinforcing fibers were dispersed. Next, the slurry was sucked from the water storage layer and dehydrated through a porous support to obtain a reinforced fiber sheet. The papermaking product was dried in a hot air dryer at 150 ° C. for 2 hours to obtain a 6 mm mat having a basis weight of 100 g / m 2 . The characteristics are shown in Table 2.

[3mmマット]
強化繊維不織布に用いる強化繊維の繊維長さを3mmとした以外は、6mmマットと同様の方法によって、3mmマットを得た。特性を表2に示す。
[3mm mat]
A 3 mm mat was obtained in the same manner as the 6 mm mat, except that the fiber length of the reinforcing fiber used for the reinforcing fiber nonwoven fabric was 3 mm. The characteristics are shown in Table 2.

[25mmマット]
強化繊維不織布に用いる強化繊維の繊維長さを25mmとした以外は、6mmマットと同様の方法によって、25mmマットを得た。特性を表2に示す。
[25mm mat]
A 25 mm mat was obtained in the same manner as the 6 mm mat except that the fiber length of the reinforcing fiber used for the reinforcing fiber nonwoven fabric was 25 mm. The characteristics are shown in Table 2.

[ストランドマット]
強化繊維1をカートリッジカッターで25mmにカットし、チョップド強化繊維を得た。得られたチョップド強化繊維を80cm高さから自由落下させて、チョップド炭素繊維がランダムに分布した、ストランドマットを得た。特性を表2に示す。
[Strand mat]
Reinforcing fiber 1 was cut to 25 mm with a cartridge cutter to obtain chopped reinforcing fiber. The obtained chopped reinforcing fibers were freely dropped from a height of 80 cm to obtain a strand mat in which chopped carbon fibers were randomly distributed. The characteristics are shown in Table 2.

[織物基材]
強化繊維1を並行に引き揃え、1.2本/cmの密度で一方向に配列してシート状の強化繊維群を形成した。強化繊維1を、1.2本/cmの密度で、前記強化繊維群と直交する方向に配列し、強化繊維1同士を交錯させ、織機を用いて平織組織の二方向性織物を形成した。前記二方向性織物を織物基材として取り扱った。特性を表2に示す。
[Textile base material]
The reinforcing fibers 1 were aligned in parallel and arranged in one direction at a density of 1.2 fibers / cm to form a sheet-like reinforcing fiber group. The reinforcing fibers 1 were arranged at a density of 1.2 fibers / cm in a direction perpendicular to the reinforcing fiber group, the reinforcing fibers 1 were interlaced, and a bi-directional woven fabric having a plain weave structure was formed using a loom. The bidirectional fabric was handled as a fabric substrate. The characteristics are shown in Table 2.

(実施例1)
6mmマットと熱可塑性樹脂として樹脂シート1を[樹脂シート1/6mmマット/樹脂シート1/6mmマット/樹脂シート1/6mmマット/6mmマット]の順番に配置し、積層体を作製した。
Example 1
A resin sheet 1 as a 6 mm mat and a thermoplastic resin was placed in the order of [resin sheet 1/6 mm mat / resin sheet 1/6 mm mat / resin sheet 1/6 mm mat / 6 mm mat] to prepare a laminate.

前記積層体を230℃に予熱したプレス成形用金型キャビティ内に配置して金型を閉じ、120秒間保持したのち、3MPaの圧力を付与してさらに60秒間保持した後、圧力を保持した状態でキャビティ温度を50℃まで冷却し、金型を開いて、厚み方向の片面に強化繊維が露出した繊維強化樹脂シートを得た。   The laminated body is placed in a press molding die cavity preheated to 230 ° C., and the die is closed and held for 120 seconds. Then, a pressure of 3 MPa is applied and the pressure is held for another 60 seconds. Then, the cavity temperature was cooled to 50 ° C., the mold was opened, and a fiber reinforced resin sheet with reinforcing fibers exposed on one side in the thickness direction was obtained.

得られた繊維強化樹脂シートの強化繊維が露出した面に接着剤として、東レ・ファインケミカル(株)社製“ケミット”TE2220を付与し、真空圧にて30分間減圧することで、繊維強化シートの強化繊維が露出した面に接着剤を含浸させた。   By applying “Chemit” TE2220 manufactured by Toray Fine Chemical Co., Ltd. as an adhesive to the exposed surface of the reinforced fiber sheet of the obtained fiber reinforced resin sheet, the pressure of the fiber reinforced sheet is reduced by vacuum for 30 minutes. The surface where the reinforcing fibers were exposed was impregnated with an adhesive.

次いで、該接着剤を含浸させた繊維強化樹脂シートの接着剤面を接合面となるように第2の部材として金属材料(アルミニウム、A5052)に圧着し、図6に示す一体化成形品を得た。このとき、接着条件は23℃にて24時間放置して、接着剤を硬化させた。得られた繊維強化樹脂シート(第1の部材)および一体化成形品の特性をまとめて表3に示す。   Next, the fiber-reinforced resin sheet impregnated with the adhesive is pressure-bonded to a metal material (aluminum, A5052) as a second member so that the adhesive surface becomes a bonding surface, and an integrated molded product shown in FIG. 6 is obtained. It was. At this time, the adhesive was cured by leaving it at 23 ° C. for 24 hours. Table 3 shows the characteristics of the obtained fiber reinforced resin sheet (first member) and the integrally molded product.

(実施例2)
熱可塑性樹脂として樹脂シート1の代わりに樹脂シート2を用い、積層体の予熱温度を240℃とした以外は、実施例1と同様にして繊維強化樹脂シートを得、さらに、実施例1と同様の方法にて一体化成形品を得た。得られた繊維強化樹脂シート(第1の部材)および一体化成形品の特性をまとめて表3に示す。
(Example 2)
A fiber reinforced resin sheet is obtained in the same manner as in Example 1 except that the resin sheet 2 is used as the thermoplastic resin instead of the resin sheet 1 and the preheating temperature of the laminate is 240 ° C. An integrally molded product was obtained by the method described above. Table 3 shows the characteristics of the obtained fiber reinforced resin sheet (first member) and the integrally molded product.

(実施例3)
熱可塑性樹脂として樹脂シート1の代わりに樹脂シート3を用い、積層体の予熱温度を280℃とした以外は、実施例1と同様にして繊維強化樹脂シートを得、さらに、実施例1と同様の方法にて一体化成形品を得た。得られた繊維強化樹脂シート(第1の部材)および一体化成形品の特性をまとめて表3に示す。
(Example 3)
A fiber reinforced resin sheet is obtained in the same manner as in Example 1 except that the resin sheet 3 is used instead of the resin sheet 1 as a thermoplastic resin, and the preheating temperature of the laminate is 280 ° C. An integrally molded product was obtained by the method described above. Table 3 shows the characteristics of the obtained fiber reinforced resin sheet (first member) and the integrally molded product.

(実施例4)
熱可塑性樹脂として樹脂シート1の代わりに樹脂シート4を用い、積層体の予熱温度を280℃とした以外は、実施例1と同様にして繊維強化樹脂シートを得、さらに実施例1と同様の方法にて一体化成形品を得た。得られた繊維強化樹脂シート(第1の部材)および一体化成形品の特性をまとめて表3に示す。
Example 4
A fiber reinforced resin sheet is obtained in the same manner as in Example 1 except that the resin sheet 4 is used in place of the resin sheet 1 as the thermoplastic resin, and the preheating temperature of the laminate is 280 ° C. An integrally molded product was obtained by this method. Table 3 shows the characteristics of the obtained fiber reinforced resin sheet (first member) and the integrally molded product.

(実施例5)
強化繊維不織布として6mmマットの代わりに3mmマットを用いた以外は、実施例1と同様にして繊維強化樹脂シートを得、さらに実施例1と同様の方法にて一体化成形品を得た。得られた繊維強化樹脂シート(第1の部材)および一体化成形品の特性をまとめて表3に示す。
(Example 5)
A fiber reinforced resin sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that a 3 mm mat was used instead of the 6 mm mat as the reinforcing fiber nonwoven fabric, and an integrated molded product was obtained in the same manner as in Example 1. Table 3 shows the characteristics of the obtained fiber reinforced resin sheet (first member) and the integrally molded product.

(実施例6)
第2の部材としてアルミニウムA5052の代わりにステンレスSUS304を用いた以外は、実施例1と同様にして繊維強化樹脂シートを得、さらに実施例1と同様の方法にて一体化成形品を得た。得られた繊維強化樹脂シート(第1の部材)および一体化成形品の特性をまとめて表3に示す。
(Example 6)
A fiber reinforced resin sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that stainless steel SUS304 was used instead of aluminum A5052 as the second member, and an integrally molded product was obtained in the same manner as in Example 1. Table 3 shows the characteristics of the obtained fiber reinforced resin sheet (first member) and the integrally molded product.

(実施例7 参考例
第2の部材としてアルミニウムA5052の代わりにマグネシウムAZ31を用いた以外は、実施例1と同様にして繊維強化樹脂シートを得、さらに実施例1と同様の方法にて一体化成形品を得た。得られた繊維強化樹脂シート(第1の部材)および一体化成形品の特性をまとめて表3に示す。
(Example 7 reference example )
A fiber reinforced resin sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that magnesium AZ31 was used instead of aluminum A5052 as the second member, and an integrally molded product was obtained in the same manner as in Example 1. Table 3 shows the characteristics of the obtained fiber reinforced resin sheet (first member) and the integrally molded product.

(実施例8 参考例
第2の部材としてアルミニウムA5052の代わりに銅C−1100を用いた以外は、実施例1と同様にして繊維強化樹脂シートを得、さらに実施例1と同様の方法にて一体化成形品を得た。得られた繊維強化樹脂シート(第1の部材)および一体化成形品の特性をまとめて表3に示す。
Example 8 Reference Example
A fiber reinforced resin sheet is obtained in the same manner as in Example 1 except that copper C-1100 is used instead of aluminum A5052 as the second member, and an integrated molded product is obtained in the same manner as in Example 1. It was. Table 3 shows the characteristics of the obtained fiber reinforced resin sheet (first member) and the integrally molded product.

(実施例9 参考例
第2の部材としてアルミニウムA5052の代わりに銅C−1100を用いた以外は、実施例1と同様にして繊維強化樹脂シートを得、さらに実施例1と同様の方法にて一体化成形品を得た。得られた繊維強化樹脂シート(第1の部材)および一体化成形品の特性をまとめて表3に示す。
( Reference Example of Example 9)
A fiber reinforced resin sheet is obtained in the same manner as in Example 1 except that copper C-1100 is used instead of aluminum A5052 as the second member, and an integrated molded product is obtained in the same manner as in Example 1. It was. Table 3 shows the characteristics of the obtained fiber reinforced resin sheet (first member) and the integrally molded product.

(実施例10)
強化繊維不織布として6mmマットの代わりに25mmマットを用いた以外は、実施例1と同様にして繊維強化樹脂シートを得、さらに実施例1と同様の方法にて一体化成形品を得た。得られた繊維強化樹脂シート(第1の部材)および一体化成形品の特性をまとめて表3に示す。
(Example 10)
A fiber reinforced resin sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that a 25 mm mat was used instead of the 6 mm mat as the reinforcing fiber nonwoven fabric, and an integrated molded product was obtained in the same manner as in Example 1. Table 3 shows the characteristics of the obtained fiber reinforced resin sheet (first member) and the integrally molded product.

(実施例11)
熱可塑性樹脂として樹脂シート1の代わりに樹脂シート2を用い、積層体の予熱温度を240℃とした以外は、実施例1と同様にして繊維強化樹脂シートを得、さらに、接着剤として、ナガセケムテック(株)社製“DENATITE”(登録商標)3324を用いた以外は、実施例1と同様の方法にて一体化成形品を得た。得られた繊維強化樹脂シート(第1の部材)および一体化成形品の特性をまとめて表3に示す。
(Example 11)
A fiber reinforced resin sheet is obtained in the same manner as in Example 1 except that the resin sheet 2 is used instead of the resin sheet 1 as the thermoplastic resin and the preheating temperature of the laminate is 240 ° C. Further, Nagase is used as the adhesive. An integrally molded product was obtained in the same manner as in Example 1 except that “DENATITE” (registered trademark) 3324 manufactured by Chemtech Co., Ltd. was used. Table 3 shows the characteristics of the obtained fiber reinforced resin sheet (first member) and the integrally molded product.

(実施例12)
熱可塑性樹脂として樹脂シート1の代わりに樹脂シート3を用い、積層体の予熱温度を280℃とした以外は、実施例1と同様にして繊維強化樹脂シートを得、さらに、接着剤として、ITWパフォーマンスアンドフルイズジャパン(株)社製“PLEXUS”(登録商標)310を用いた以外は、実施例1と同様の方法にて一体化成形品を得た。得られた繊維強化樹脂シート(第1の部材)および一体化成形品の特性をまとめて表3に示す。
(Example 12)
A fiber reinforced resin sheet is obtained in the same manner as in Example 1 except that the resin sheet 3 is used instead of the resin sheet 1 as the thermoplastic resin, and the preheating temperature of the laminate is 280 ° C. An integrated molded product was obtained in the same manner as in Example 1 except that “PLEXUS” (registered trademark) 310 manufactured by Performance and Fluids Japan Co., Ltd. was used. Table 3 shows the characteristics of the obtained fiber reinforced resin sheet (first member) and the integrally molded product.

(実施例13)
熱可塑性樹脂として樹脂シート1の代わりに樹脂シート4を用い、積層体の予熱温度を280℃とした以外は、実施例1と同様にして繊維強化樹脂シートを得、さらに、接着剤として、ハンツマンジャパン(株)社製、“アラルダイト”(登録商標)2018を用いた以外は、実施例1と同様の方法にて一体化成形品を得た。得られた繊維強化樹脂シート(第1の部材)および一体化成形品の特性をまとめて表3に示す。
(Example 13)
A fiber reinforced resin sheet is obtained in the same manner as in Example 1 except that the resin sheet 4 is used instead of the resin sheet 1 as the thermoplastic resin, and the preheating temperature of the laminate is 280 ° C. Further, as the adhesive, Huntsman An integrated molded product was obtained in the same manner as in Example 1 except that “Araldite” (registered trademark) 2018 manufactured by Japan Co., Ltd. was used. Table 3 shows the characteristics of the obtained fiber reinforced resin sheet (first member) and the integrally molded product.

(比較例1)
強化繊維不織布として6mmマットの代わりに織物基材を用いた以外は、実施例1と同様にして繊維強化樹脂シートを得、さらに実施例1と同様の方法にて一体化成形品を得た。得られた繊維強化樹脂シート(第1の部材)および一体化成形品の特性をまとめて表4に示す。
(Comparative Example 1)
A fiber reinforced resin sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that a woven fabric substrate was used instead of the 6 mm mat as the reinforcing fiber nonwoven fabric, and an integrated molded product was obtained in the same manner as in Example 1. Table 4 summarizes the properties of the obtained fiber reinforced resin sheet (first member) and the integrally molded product.

(比較例2)
強化繊維不織布と樹脂シートの積層体の構成を[樹脂シート1/6mmマット/樹脂シート1/6mmマット/6mmマット/樹脂シート1/6mmマット/樹脂シート1]の順番に配置し、積層体を作製した以外は、実施例1と同様にして加熱、加圧して強化繊維の露出割合が0体積%の繊維強化樹脂シートを得、さらに実施例1と同様の方法にて一体化成形品を得た。得られた繊維強化樹脂シート(第1の部材)および一体化成形品の特性をまとめて表4に示す。
(Comparative Example 2)
The configuration of the laminate of the reinforcing fiber nonwoven fabric and the resin sheet is arranged in the order of [resin sheet 1/6 mm mat / resin sheet 1/6 mm mat / 6 mm mat / resin sheet 1/6 mm mat / resin sheet 1], and the laminate Except for the production, heating and pressurization were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a fiber-reinforced resin sheet having a reinforcing fiber exposure ratio of 0% by volume, and an integrated molded product was obtained in the same manner as in Example 1. It was. Table 4 summarizes the properties of the obtained fiber reinforced resin sheet (first member) and the integrally molded product.

(比較例3)
強化繊維不織布として6mmマットの代わりにストランドマットを用いた以外は、実施例1と同様にして繊維強化樹脂シートを得、さらに実施例1と同様の方法にて一体化成形品を得た。得られた繊維強化樹脂シート(第1の部材)および一体化成形品の特性をまとめて表4に示す。
(Comparative Example 3)
A fiber reinforced resin sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that a strand mat was used instead of the 6 mm mat as the reinforcing fiber nonwoven fabric, and an integrated molded product was obtained in the same manner as in Example 1. Table 4 summarizes the properties of the obtained fiber reinforced resin sheet (first member) and the integrally molded product.

実施例1〜13において、いずれにおいても、強化繊維の露出割合Vfmが適正範囲で各種樹脂シートを片面に含浸せしめた繊維強化樹脂シートを得ることができ、これにより接着剤を十分に強化繊維不織布中に含浸した接着剤含浸繊維強化シートを得ることができた。さらに、これら繊維強化樹脂シートの厚み方向の断面を光学顕微鏡により観察することにより、接着剤層と熱可塑性樹脂層の両者を強化繊維不織布が貫入していることを確認した。また、該シートを用いることで得た金属材料(第2の部材)との一体化成形品は、強化繊維不織布から基づく強化繊維により、接着剤へ十分なせん断強度を与えることができたことから、金属材料との接着・接合性に優れた一体化成形品を得ることができ、かつ、その種類を選ばない繊維強化樹脂シートを得ることができた。   In each of Examples 1 to 13, it is possible to obtain a fiber-reinforced resin sheet in which various resin sheets are impregnated on one side within an appropriate range of the reinforcing fiber exposure ratio Vfm, thereby sufficiently reinforcing the nonwoven fabric with the reinforcing fiber. An adhesive-impregnated fiber reinforced sheet impregnated inside was obtained. Furthermore, by observing a cross section in the thickness direction of these fiber reinforced resin sheets with an optical microscope, it was confirmed that the reinforced fiber nonwoven fabric penetrated both the adhesive layer and the thermoplastic resin layer. In addition, the integrated molded product with the metal material (second member) obtained by using the sheet was able to give sufficient shear strength to the adhesive by the reinforcing fiber based on the reinforcing fiber nonwoven fabric. Thus, it was possible to obtain an integrally molded product excellent in adhesion / bondability with a metal material and to obtain a fiber-reinforced resin sheet of any type.

これは強化繊維不織布中の空隙部が接着剤の複雑な含浸を促進して、界面層における最大高さRy、平均粗さRzを十分なサイズにまで成長させたことにより理想的な界面層が形成されていることに加え、強化繊維の面外角度θzも好適な態様にあったため、第2の部材と繊維強化樹脂シートとが良好な界面層を形成しているためである。   This is because the voids in the reinforced fiber nonwoven fabric promote complex infiltration of the adhesive, and the ideal height of the interface layer is increased by increasing the maximum height Ry and average roughness Rz of the interface layer to a sufficient size. This is because, in addition to being formed, the out-of-plane angle θz of the reinforcing fiber is also in a suitable mode, and thus the second member and the fiber-reinforced resin sheet form a good interface layer.

一方、比較例1においては織物基材を用いていることから、比較例3においては強化繊維が束状かつ連続した状態で存在しているため、第2の部材との接着性を担保する接着剤が十分に含浸せず接合強度が不十分であった。また、比較例2においては強化繊維不織布(6mmマット)を使用したが、該強化繊維の露出がないため接着剤中に強化繊維に基づく繊維が存在せず、接着剤のせん断強度が低いものとなり、一体化成形品の接合強度が不十分であった。   On the other hand, since the woven fabric base material is used in the comparative example 1, the reinforcing fibers are present in a bundled and continuous state in the comparative example 3, so that the adhesion with the second member is ensured. The agent was not sufficiently impregnated and the bonding strength was insufficient. In Comparative Example 2, a reinforced fiber nonwoven fabric (6 mm mat) was used. However, since there was no exposure of the reinforced fiber, there was no fiber based on the reinforced fiber in the adhesive, and the shear strength of the adhesive was low. The joint strength of the integrally molded product was insufficient.

本発明の繊維強化樹脂シートによれば、露出せしめた強化繊維に接着剤が含浸することによるアンカリング効果により接合部分の界面において強固なせん断強度を有するため、適用する金属材料との組合せに特段の制限なく、繊維強化複合材料と金属材料という、異なる部材のハイブリッド体を容易に得ることが出来る。よって、自動車内外装、電気・電子機器筐体、自転車、スポーツ用品用構造材、航空機内装材、輸送用箱体、などの幅広い用途に好適に用いることができる。   According to the fiber-reinforced resin sheet of the present invention, the anchoring effect caused by the adhesive impregnated in the exposed reinforcing fiber has a strong shear strength at the interface of the joint portion, so that the combination with the metal material to be applied is special. Without limitation, it is possible to easily obtain a hybrid body of different members of a fiber reinforced composite material and a metal material. Therefore, it can be suitably used for a wide range of applications such as automobile interior and exterior, electrical / electronic equipment casings, bicycles, structural materials for sporting goods, aircraft interior materials, and transport boxes.

1、5、18 繊維強化樹脂シート
2、11、12、13、14、15、16、19、20 強化繊維(単繊維)
3 繊維強化樹脂シートにおける熱可塑性樹脂含浸層
4 繊維強化樹脂シートにおける接着剤含浸層
6 熱可塑性樹脂
7 接着剤
8 界面層における最も窪みの大きい凸部
9 界面層における最も突出の大きい凹部
10 界面層における最も窪みの小さい凸部
11 界面層における最も突出の小さい凹部
17 二次元接触角、二次元配向角
21 せん断強度τ2の評価に供する試験片
22 第1の部材
23 第2の部材
1, 5, 18 Fiber reinforced resin sheet 2, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 19, 20 Reinforcing fiber (single fiber)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Thermoplastic resin impregnated layer in fiber reinforced resin sheet 4 Adhesive impregnated layer in fiber reinforced resin sheet 6 Thermoplastic resin 7 Adhesive 8 Convex part with the largest depression in the interface layer 9 Recessed part with the largest protrusion in the interface layer 10 Interface layer Convex part with the smallest depression in 11 Eleventh part with the smallest protrusion in the interface layer 17 Two-dimensional contact angle, two-dimensional orientation angle 21 Specimen for evaluation of shear strength τ2 22 First member 23 Second member

Claims (13)

強化繊維から構成される不織布の厚み方向の一方の側に、熱可塑性樹脂が含浸されるとともに、当該不織布の厚み方向のもう一方の側に、接着剤が含浸されてなる繊維強化樹脂シートであって、不織布を構成する強化繊維の単繊維が、熱可塑性樹脂が含浸された層および接着剤が含浸された層の両方に貫入しており、前記シート中において、熱可塑性樹脂と接着剤とが最大高さRy50μm以上、平均粗さRz30μm以上の凹凸形状を有して界面層を形成してなる、繊維強化樹脂シート。 A fiber reinforced resin sheet in which a thermoplastic resin is impregnated on one side in the thickness direction of a nonwoven fabric composed of reinforcing fibers and an adhesive is impregnated on the other side in the thickness direction of the nonwoven fabric. The reinforcing fibers constituting the nonwoven fabric penetrate into both the layer impregnated with the thermoplastic resin and the layer impregnated with the adhesive, and in the sheet, the thermoplastic resin and the adhesive maximum height Ry50μm above, ing to form an interface layer having an average roughness Rz30μm more irregularities, fiber-reinforced resin sheet. 接着剤層における強化繊維の体積割合Vfmが20体積%以下である、請求項1に記載の繊維強化樹脂シート。 The fiber-reinforced resin sheet according to claim 1, wherein a volume ratio Vfm of reinforcing fibers in the adhesive layer is 20% by volume or less. 前記不織布は、不連続性強化繊維が略モノフィラメント状に分散してなる、請求項1または2に記載の繊維強化樹脂シート。 The fiber reinforced resin sheet according to claim 1 or 2 , wherein the non-woven fabric comprises discontinuous reinforcing fibers dispersed in a substantially monofilament shape. 前記シート中における強化繊維の面外角度θzが5°以上、15°以下の範囲内である、請求項1〜のいずれかに記載の繊維強化樹脂シート。 The fiber-reinforced resin sheet according to any one of claims 1 to 3 , wherein an out-of-plane angle θz of the reinforcing fiber in the sheet is in a range of 5 ° or more and 15 ° or less. 前記不織布を構成する強化繊維の長さが1mm以上、10mm未満である、請求項1〜のいずれかに記載の繊維強化樹脂シート。 The fiber-reinforced resin sheet according to any one of claims 1 to 4 , wherein the length of the reinforcing fibers constituting the nonwoven fabric is 1 mm or more and less than 10 mm. 前記不織布を構成する強化繊維が炭素繊維である、請求項1〜のいずれかに記載の繊維強化樹脂シート。 The fiber-reinforced resin sheet according to any one of claims 1 to 5 , wherein the reinforcing fibers constituting the nonwoven fabric are carbon fibers. 熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアリーレンスルフィドおよびポリエーテルケトンからなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1〜のいずれかに記載の繊維強化樹脂シート。 The fiber-reinforced resin sheet according to any one of claims 1 to 6 , wherein the thermoplastic resin is at least one selected from the group consisting of polyolefin, polyamide, polyester, polycarbonate, polystyrene, polyarylene sulfide and polyether ketone. . 接着剤が、エポキシ樹脂系接着剤、ポリエステル系接着剤、ゴム系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、アクリル樹脂系接着剤、ユリア樹脂系接着剤、フェノール樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤、からなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1〜のいずれかに記載の繊維強化樹脂シート。 Adhesives are epoxy resin adhesives, polyester adhesives, rubber adhesives, urethane resin adhesives, acrylic resin adhesives, urea resin adhesives, phenol resin adhesives, melamine resin adhesives, The fiber-reinforced resin sheet according to any one of claims 1 to 7 , which is at least one selected from the group consisting of: 請求項1〜のいずれかに記載の繊維強化樹脂シートを製造する方法であって、次の(I)および(II)の工程を有する、繊維強化樹脂シートの製造方法。
(I)強化繊維から構成される不織布の厚み方向の一方の側に、熱可塑性樹脂を含浸するとともに、不織布の厚み方向のもう一方の側に、不織布を構成する強化繊維が露出した領域を、その領域における強化繊維の体積割合Vfmが20体積%以下となるように、形成する工程
(II)不織布を構成する強化繊維が露出した領域に、接着剤を含浸する工程
It is a method of manufacturing the fiber reinforced resin sheet in any one of Claims 1-8 , Comprising: The manufacturing method of a fiber reinforced resin sheet which has the process of following (I) and (II).
(I) While impregnating the thermoplastic resin on one side in the thickness direction of the nonwoven fabric composed of reinforcing fibers, and on the other side in the thickness direction of the nonwoven fabric, a region where the reinforcing fibers constituting the nonwoven fabric are exposed, Step of forming the reinforcing fiber so that the volume ratio Vfm of the reinforcing fiber in the region is 20% by volume or less (II) Step of impregnating the region in which the reinforcing fiber constituting the nonwoven fabric is exposed with an adhesive
請求項1〜のいずれかに記載の繊維強化樹脂シートを含んでなる第1の部材と、金属から構成される第2の部材とを、繊維強化樹脂シート中の接着剤で接着してなる、一体化成形品。 A first member comprising the fiber-reinforced resin sheet according to any one of claims 1 to 8 and a second member made of metal are bonded with an adhesive in the fiber-reinforced resin sheet. Integrated molded product. 金属が、アルミニウム、マグネシウム、鉄、銅、チタンおよびそれらのいずれかを含む合金からなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載の一体化成形品。 Metal is aluminum, magnesium, iron, copper, is at least one selected from the group consisting of titanium and alloys containing any of them, integrated molded article according to claim 1 0. 自動車内外装、電気・電子機器筐体、自転車、スポーツ用品用構造材、航空機内装材、または輸送用箱体として用いられる、請求項1または1に記載の一体化成形品。 Automotive interior and exterior, electrical and electronic equipment housing, bicycles, sporting goods for construction materials, aircraft interior materials, or used as a shipping box body according to claim 1 0 or 1 integrated molded according to 1. 請求項1〜1のいずれかに記載の一体化成形品を製造する方法であって、第1の部材を加圧および加熱を有する手段により第2の部材に接着する、一体化成形品の製造方法。 A method for producing an integrated molded article according to claim 1 0-1 2, to adhere the first member to the second member by means having a pressure and heating, integrated molded Manufacturing method.
JP2014123148A 2014-06-16 2014-06-16 FIBER-REINFORCED RESIN SHEET, INTEGRATED MOLDED ARTICLE AND METHOD FOR PRODUCING THEM Active JP6303849B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014123148A JP6303849B2 (en) 2014-06-16 2014-06-16 FIBER-REINFORCED RESIN SHEET, INTEGRATED MOLDED ARTICLE AND METHOD FOR PRODUCING THEM

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014123148A JP6303849B2 (en) 2014-06-16 2014-06-16 FIBER-REINFORCED RESIN SHEET, INTEGRATED MOLDED ARTICLE AND METHOD FOR PRODUCING THEM

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016003257A JP2016003257A (en) 2016-01-12
JP6303849B2 true JP6303849B2 (en) 2018-04-04

Family

ID=55222799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014123148A Active JP6303849B2 (en) 2014-06-16 2014-06-16 FIBER-REINFORCED RESIN SHEET, INTEGRATED MOLDED ARTICLE AND METHOD FOR PRODUCING THEM

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6303849B2 (en)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6377452B2 (en) * 2014-08-13 2018-08-22 東芝エネルギーシステムズ株式会社 Composite, its manufacturing method, and composite bearing member
GB2564586A (en) * 2016-03-30 2019-01-16 Honda Motor Co Ltd Instrument panel forming method, instrument panel, and instrument panel forming apparatus
JP6828343B2 (en) * 2016-09-26 2021-02-10 いすゞ自動車株式会社 Dissimilar material joint
DE102016121554A1 (en) * 2016-11-10 2018-05-17 Wobben Properties Gmbh Multilayer composite component
JP7019945B2 (en) * 2016-11-22 2022-02-16 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 Resin composition and resin molded product
CN110099949B (en) 2016-12-22 2022-03-08 东丽株式会社 Structural body
CN110121413A (en) 2016-12-28 2019-08-13 日铁化学材料株式会社 Metal-fiber-reinforced resin composite body, its manufacturing method and then piece
TW201903013A (en) 2017-03-31 2019-01-16 日商新日鐵住金化學股份有限公司 Metal-fiber reinforced resin material composite and method of producing the same
JP7215163B2 (en) 2017-12-28 2023-01-31 日本製鉄株式会社 Metal-fiber reinforced resin material composite
JP7295376B2 (en) 2017-12-28 2023-06-21 日本製鉄株式会社 METAL-FIBER REINFORCED RESIN MATERIAL COMPOSITE AND PRODUCTION METHOD THEREOF
JP7352059B2 (en) 2018-02-28 2023-09-28 日本製鉄株式会社 Metal-fiber-reinforced resin material composite and method for producing metal-fiber-reinforced resin material composite
US20210154978A1 (en) * 2018-04-03 2021-05-27 Nippon Steel Corporation Metal-carbon fiber reinforced plastic composite and method for manufacturing metal-carbon fiber reinforced plastic composite
JP2019217699A (en) * 2018-06-20 2019-12-26 大日本印刷株式会社 Heat welding film, laminate, dissimilar material joined body, and method for producing dissimilar material joined body
JP7097292B2 (en) * 2018-08-15 2022-07-07 日軽メタル株式会社 Leather laminate and sheet material
JP7145024B2 (en) * 2018-09-28 2022-09-30 株式会社シマノ Resin molding
JP2020090069A (en) * 2018-12-07 2020-06-11 日東電工株式会社 Reinforcement sheet and reinforcement structure
CN113272118B (en) * 2019-01-10 2023-01-17 三菱电机株式会社 Reinforcing plate made of carbon fiber reinforced plastic, member with reinforcing plate, platform fence and manufacturing method of reinforcing plate
JP6773940B1 (en) * 2019-03-18 2020-10-21 積水化学工業株式会社 Composite structure and double-sided adhesive tape
WO2021215200A1 (en) * 2020-04-23 2021-10-28 積水化学工業株式会社 Fiber-reinforced member and bonded structure
JP6947956B1 (en) * 2020-04-23 2021-10-13 積水化学工業株式会社 Fiber reinforced members and joint structures
WO2021246466A1 (en) * 2020-06-03 2021-12-09 東レ株式会社 Fiber reinforced plastic, integrally molded product, and prepreg
JPWO2022107709A1 (en) * 2020-11-20 2022-05-27

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55234A (en) * 1978-06-19 1980-01-05 Kasai Kogyo Co Ltd Bonding of overlapped pieces
JPS60180821A (en) * 1984-02-29 1985-09-14 Ube Nitto Kasei Kk Bonding treatment of fiber-reinforced thermoplastic resin sheet
JPS61127332A (en) * 1984-11-26 1986-06-14 Daiwa Mark Kk Joining method with polypropylene molded article
US5499441A (en) * 1993-08-11 1996-03-19 General Electric Company Continuous extrusion impregnation molded article process
JPH1136179A (en) * 1997-05-19 1999-02-09 Toray Ind Inc Adherent padding cloth
JP4774839B2 (en) * 2004-07-08 2011-09-14 東レ株式会社 Manufacturing method of fiber reinforced composite material

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016003257A (en) 2016-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6303849B2 (en) FIBER-REINFORCED RESIN SHEET, INTEGRATED MOLDED ARTICLE AND METHOD FOR PRODUCING THEM
JP6447127B2 (en) Sandwich laminate, sandwich structure, integrated molded product using the same, and manufacturing method thereof
JP5626330B2 (en) FIBER-REINFORCED RESIN SHEET, MOLDED ARTICLE, INTEGRATED MOLDED PRODUCT, METHOD FOR PRODUCING THEM, AND MOUNTING MEMBER
WO2014103658A1 (en) Fiber-reinforced resin sheet, integrated molded product and process for producing same
JP6822147B2 (en) Structure
JP6248466B2 (en) Fiber reinforced resin sheet, integrally molded product, and manufacturing method
US10787548B2 (en) Structure material
JP5641080B2 (en) Fiber reinforced resin sheet, integrated molded product, manufacturing method thereof, and mounting member
JP6981259B2 (en) Manufacturing method of composite structure and manufacturing method of integrated composite structure
JP6123965B1 (en) Structure
US11969984B2 (en) Sandwich laminate, sandwich structure and unified molded product using same and processes for producing both
JP7322702B2 (en) Molded article and its manufacturing method
JP2018104481A (en) Structure and composite article
JP2019178450A (en) Method for manufacturing fiber base material and method for manufacturing molding

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170220

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20171116

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171128

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180123

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180206

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180219

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6303849

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151