JP6394732B2 - Thermoplastic prepreg and method for producing thermoplastic prepreg - Google Patents
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- Reinforced Plastic Materials (AREA)
Description
本発明は熱可塑性プリプレグ及び熱可塑性プリプレグの製造方法に関する。具体的に、本発明は、強化繊維成分と、熱可塑性スーパーエンプラ繊維を含むマトリックス樹脂成分と、バインダー成分とを含む繊維強化プラスチック成形体用シートを加熱加圧処理することにより形成される熱可塑性プリプレグに関するものである。 The present invention relates to a thermoplastic prepreg and a method for producing a thermoplastic prepreg. Specifically, the present invention relates to a thermoplastic resin formed by heat-pressing a sheet for a fiber-reinforced plastic molded article containing a reinforcing fiber component, a matrix resin component containing a thermoplastic super engineering plastic fiber, and a binder component. It relates to prepreg.
炭素繊維やガラス繊維等の強化繊維を含む不織布を加熱加圧処理し、成形した繊維強化樹脂成形体は、既にスポーツ、レジャー用品、航空機用材料など様々な分野で用いられている。これらの繊維強化樹脂成形体においてマトリックスとなる樹脂には、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、またはフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂が用いられることが多い。しかし、熱硬化性樹脂を用いた場合、熱硬化性樹脂と強化繊維を混合した不織布やプリプレグは冷蔵保管しなければならず、長期保管ができないという難点がある。なお、プリプレグとは、熱硬化性樹脂等を含む繊維強化樹脂成形体の成形前の部材（前駆体）を称したものである。 A fiber-reinforced resin molded article obtained by heating and pressurizing a nonwoven fabric containing reinforcing fibers such as carbon fibers and glass fibers has already been used in various fields such as sports, leisure goods and aircraft materials. Thermosetting resins such as epoxy resins, unsaturated polyester resins, or phenolic resins are often used as the matrix resin in these fiber reinforced resin molded products. However, when a thermosetting resin is used, a nonwoven fabric or a prepreg mixed with a thermosetting resin and a reinforcing fiber must be refrigerated and cannot be stored for a long time. In addition, a prepreg refers to the member (precursor) before shaping | molding of the fiber reinforced resin molded object containing a thermosetting resin etc.
このため、近年は、熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂として用い、強化繊維を含有した繊維強化不織布やプリプレグの開発が進められている。例えば、特許文献１には、強化繊維と熱可塑性樹脂を含む不織布が開示されており、特許文献２には、強化繊維束の上に熱可塑性樹脂からなる層が積層されたプリプレグが開示されている。このような熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂として用いた繊維強化不織布やプリプレグは、保存管理が容易であり、長期保管ができるという利点を有する。また、熱可塑性樹脂を含む不織布やプリプレグは、熱硬化性樹脂を含む不織布やプリプレグと比較して成形加工が容易であり、加熱加圧処理を行うことにより成形加工品を成形することができるという利点を有している。 For this reason, in recent years, development of fiber reinforced nonwoven fabrics and prepregs containing reinforcing fibers using a thermoplastic resin as a matrix resin has been promoted. For example, Patent Document 1 discloses a nonwoven fabric containing reinforcing fibers and a thermoplastic resin, and Patent Document 2 discloses a prepreg in which a layer made of a thermoplastic resin is laminated on a reinforcing fiber bundle. Yes. A fiber reinforced nonwoven fabric or prepreg using such a thermoplastic resin as a matrix resin has the advantage of easy storage management and long-term storage. In addition, a nonwoven fabric or prepreg containing a thermoplastic resin is easier to mold than a nonwoven fabric or prepreg containing a thermosetting resin, and a molded product can be molded by performing heat and pressure treatment. Has advantages.
特許文献２に記載されているような熱可塑性プリプレグは、加熱加圧加工を施すことにより、プラスチック成形体に加工される。しかしながら、従来の熱可塑性プリプレグを用いて成形したプラスチック成形体は、その強度が十分ではないという問題があった。また、従来の熱可塑性プリプレグを用いて成形したプラスチック成形体は、難燃性が十分に高くないため、その取り扱いに注意が必要とされる場合があった。 A thermoplastic prepreg as described in Patent Document 2 is processed into a plastic molded body by applying heat and pressure processing. However, a plastic molded body molded using a conventional thermoplastic prepreg has a problem that its strength is not sufficient. Moreover, since the plastic molded object shape | molded using the conventional thermoplastic prepreg is not high enough in a flame retardance, the caution was required for the handling.
かかる問題を解決するためには、プリプレグではなくマトリックス樹脂たる高耐熱性熱可塑性繊維と、強化繊維たる無機繊維を混合した不織布によって構成されるＦＲＰ成形用不織布を用いることも考えられる（特許文献１）。
しかし、近年のプラスチック成形体の製造方法においては、加工速度を更に向上させるため、フリー状態で赤外線ヒーターによって急速に３００℃〜４００℃という高温に加熱し、コールドプレスですばやくプレスする、いわゆるスタンピング成形が採用されつつある。このようなスタンピング成形に、特許文献１に開示されているＦＲＰ成形用不織布を用いた場合、フリー状態で高温に加熱したときに、熱可塑性繊維が激しく収縮し、シート形状を保たなくなるという問題があった。すなわち、特許文献１に記載された不織布では、このような高速加工ができないという問題点を有し、プラスチック成形体への加工適性が低いという問題があった。
これは、一般に熱可塑性繊維は、繊維の製造工程において延伸しながら紡糸されるため、軟化温度より高い温度にさらされた場合繊維自体が熱収縮するためと考えられる。
In order to solve such a problem, it is also conceivable to use a non-woven fabric for FRP molding composed of a non-woven fabric in which a high heat-resistant thermoplastic fiber that is a matrix resin instead of a prepreg and an inorganic fiber that is a reinforcing fiber are mixed (Patent Document 1). ).
However, in recent methods for producing plastic molded bodies, in order to further improve the processing speed, so-called stamping molding is performed in which a high temperature of 300 ° C. to 400 ° C. is rapidly heated by an infrared heater in a free state and quickly pressed by a cold press. Is being adopted. When the nonwoven fabric for FRP molding disclosed in Patent Document 1 is used for such stamping molding, when heated to a high temperature in a free state, the thermoplastic fiber contracts violently, and the sheet shape cannot be maintained. was there. That is, the nonwoven fabric described in Patent Document 1 has a problem that such high-speed processing cannot be performed, and there is a problem that processability to a plastic molded body is low.
This is presumably because thermoplastic fibers are spun while being drawn in the fiber production process, and thus the fibers themselves heat shrink when exposed to a temperature higher than the softening temperature.
そこで本発明者らは、このような従来技術の課題を解決するために、高強度で難燃性の高いプラスチック成形体を成形し得る熱可塑性プリプレグであって、プラスチック成形体への加工適性が高い熱可塑性プリプレグを提供することを目的として検討を進めた。 In order to solve the problems of the prior art, the present inventors are thermoplastic prepregs that can form a high-strength and highly flame-retardant plastic molded body, and are suitable for processing into a plastic molded body. The study was advanced for the purpose of providing a high thermoplastic prepreg.
上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明者らは、強化繊維成分と、熱可塑性スーパーエンプラ繊維を含むマトリックス樹脂成分と、バインダー成分とを含む繊維強化プラスチック成形体用シートを加熱加圧処理することにより形成されるプリプレグにおいて、繊維強化プラスチック成形体用シートの構成を特定し、かつこのシートを拘束しながら加熱することで繊維自体の残留応力を緩和しつつプリプレグの密度を特定の範囲とすることにより、フリー状態で急速に加熱した場合でもシートの収縮・変形が少なく加工適性に優れる熱可塑性プリプレグを得ることができることを見出した。さらに、本発明者らは、このような熱可塑性プリプレグを成形することにより、高強度で難燃性が高い繊維強化プラスチック成形体を得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
具体的に、本発明は、以下の構成を有する。
As a result of earnest studies to solve the above problems, the present inventors have found that a sheet for a fiber-reinforced plastic molded article comprising a reinforcing fiber component, a matrix resin component containing a thermoplastic super engineering plastic fiber, and a binder component In the prepreg formed by heat and pressure treatment, the density of the prepreg is specified while relieving the residual stress of the fiber itself by specifying the structure of the fiber reinforced plastic molded sheet and heating the sheet while restraining the sheet. It was found that a thermoplastic prepreg with less shrinkage / deformation of the sheet and excellent processability even when rapidly heated in a free state can be obtained by setting the to a specific range. Furthermore, the present inventors have found that a fiber-reinforced plastic molded body having high strength and high flame retardancy can be obtained by molding such a thermoplastic prepreg, and has completed the present invention.
Specifically, the present invention has the following configuration.
［１］強化繊維成分と、熱可塑性スーパーエンプラ繊維を含むマトリックス樹脂成分と、バインダー成分とを含む繊維強化プラスチック成形体用シートを加熱加圧処理することにより形成される熱可塑性プリプレグであって、前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維の限界酸素指数は２４以上であり、前記熱可塑性プリプレグの密度は、０．１５ｇ／ｃｍ3以上であることを特徴とする熱可塑性プリプレグ。
［２］前記強化繊維成分は、無機繊維を含み、前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維の繊維径は４０μｍ以下であり、かつ前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維の繊維径は前記無機繊維の繊維径の５倍以下であることを特徴とする［１］に記載の熱可塑性プリプレグ。
［３］前記繊維強化プラスチック成形体用シートのＪＡＰＡＮ ＴＡＰＰＩ 紙パルプ試験方法Ｎｏ．５−２に規定される透気度が２５０秒以下であることを特徴とする［１］又は［２］に記載の熱可塑性プリプレグ。
［４］前記バインダー成分は前記熱可塑性プリプレグの全質量に対して０．１〜１０質量％となるように含有されていることを特徴とする［１］〜［３］のいずれか１項に記載の熱可塑性プリプレグ。
［５］前記バインダー成分は前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維と加熱溶融状態で相溶することを特徴とする［１］〜［４］のいずれか１項に記載の熱可塑性プリプレグ。
［６］前記バインダー成分は、メチル（メタ）アクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位及びエチル（メタ）アクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位のうち少なくとも一方を含む共重合体を含有することを特徴とする［１］〜［５］のいずれか１項に記載の熱可塑性プリプレグ。
［７］前記バインダー成分は、前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維のガラス転移温度よりも低い融点を有するバインダー繊維を含有することを特徴とする［６］に記載の熱可塑性プリプレグ。
［８］前記バインダー繊維は、ポリエチレンテレフタレート又は変性ポリエチレンテレフタレートを含むことを特徴とする［７］に記載の熱可塑性プリプレグ。
［９］前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維及び前記バインダー繊維は、チョップドストランドであることを特徴とする［７］又は［８］に記載の熱可塑性プリプレグ。
［１０］前記繊維強化プラスチック成形体用シートは表層領域と前記表層領域に挟まれた中間領域を有し、前記表層領域に含有されているバインダー成分は、前記中間領域に含有されているバインダー成分より多いことを特徴とする［１］〜［９］のいずれか１項に記載の熱可塑性プリプレグ。
［１１］前記バインダー成分に含まれる共重合体は、前記強化繊維成分と前記マトリックス樹脂成分を構成する繊維同士の交点に水掻き膜状に局在していることを特徴とする［６］〜［１０］のいずれか１項に記載の熱可塑性プリプレグ。
［１２］前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維はポリエーテルイミド繊維又はポリカーボネート繊維から選ばれる少なくとも１種以上であることを特徴とする［１］〜［１１］のいずれか１項に記載の熱可塑性プリプレグ。
［１３］前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維はポリエーテルイミド繊維であることを特徴とする［１］〜［１２］のいずれか１項に記載の熱可塑性プリプレグ。
［１４］［１］〜［１３］のいずれか１項に記載の熱可塑性プリプレグを、前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維のガラス転移温度以上の温度で加熱加圧成形することにより形成される繊維強化プラスチック成形体。
［１５］［１］〜［１３］のいずれか１項に記載の熱可塑性プリプレグを、１５０〜６００℃の温度で加熱加圧成形することにより形成される繊維強化プラスチック成形体。
［１６］［１４］又は[１５]に記載の加熱加圧成形する工程が、スタンピング成形であることを特徴とする繊維強化プラスチック成形体。
［１７］強化繊維成分と、熱可塑性スーパーエンプラ繊維を含むマトリックス樹脂成分と、バインダー成分とを含む繊維強化プラスチック成形体用シートを加熱加圧処理する工程を含む熱可塑性プリプレグの製造方法において、前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維の限界酸素指数は２４以上であり、前記熱可塑性プリプレグの密度は０．１５ｇ／ｃｍ3以上であることを特徴とする熱可塑性プリプレグの製造方法。
［１８］前記加熱加圧処理する工程の前に、さらに繊維強化プラスチック成形体用シートを形成する工程を含み、前記繊維強化プラスチック成形体用シートを形成する工程は、乾式不織布法又は湿式不織布法のいずれかの方法で不織布シートを形成する工程と、前記バインダー成分を含む溶液又は前記バインダー成分を含むエマルジョンを前記不織布シートに内添、塗布又は含浸させ、加熱乾燥させる工程を含むことを特徴とする［１７］に記載の熱可塑性プリプレグの製造方法。
［１９］前記加熱加圧処理する工程では、前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維のガラス転移温度以上の温度で加熱加圧処理されることを特徴とする［１７］又は［１８］に記載の熱可塑性プリプレグの製造方法。
［２０］前記加熱加圧処理する工程では、前記繊維強化プラスチック成形体用シートを１５０〜６００℃で加熱加圧することを特徴とする［１７］〜［１９］のいずれか１項に記載の熱可塑性プリプレグの製造方法。
[２１] [１７]〜[２０]のいずれか１項に記載の熱可塑性プリプレグの製造方法を用いて熱可塑性プリプレグを製造した後、該熱可塑性プリプレグを１５０〜６００℃で加熱加圧成形することを特徴とする繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
[1] A thermoplastic prepreg formed by subjecting a sheet for fiber-reinforced plastic molded body containing a reinforcing fiber component, a matrix resin component containing a thermoplastic super engineering plastic fiber, and a binder component to heat and pressure treatment, The thermoplastic super engineering plastic fiber has a critical oxygen index of 24 or more, and the thermoplastic prepreg has a density of 0.15 g / cm 3 or more.
[2] The reinforcing fiber component includes inorganic fibers, the fiber diameter of the thermoplastic super engineering plastic fiber is 40 μm or less, and the fiber diameter of the thermoplastic super engineering plastic fiber is 5 times or less of the fiber diameter of the inorganic fiber. The thermoplastic prepreg according to [1], which is characterized in that
[3] JAPAN TAPPI paper pulp test method no. The thermoplastic prepreg according to [1] or [2], wherein the air permeability defined in 5-2 is 250 seconds or less.
[4] In any one of [1] to [3], the binder component is contained in an amount of 0.1 to 10% by mass with respect to the total mass of the thermoplastic prepreg. The thermoplastic prepreg as described.
[5] The thermoplastic prepreg according to any one of [1] to [4], wherein the binder component is compatible with the thermoplastic super engineering plastic fiber in a heated and melted state.
[6] The binder component contains a copolymer containing at least one of a repeating unit derived from a methyl (meth) acrylate-containing monomer and a repeating unit derived from an ethyl (meth) acrylate-containing monomer [1] ] The thermoplastic prepreg according to any one of [5] to [5].
[7] The thermoplastic prepreg according to [6], wherein the binder component contains a binder fiber having a melting point lower than a glass transition temperature of the thermoplastic super engineering plastic fiber.
[8] The thermoplastic prepreg according to [7], wherein the binder fiber includes polyethylene terephthalate or modified polyethylene terephthalate.
[9] The thermoplastic prepreg according to [7] or [8], wherein the thermoplastic super engineering plastic fiber and the binder fiber are chopped strands.
[10] The fiber reinforced plastic molded sheet has a surface layer region and an intermediate region sandwiched between the surface layer regions, and the binder component contained in the surface layer region is a binder component contained in the intermediate region. The thermoplastic prepreg according to any one of [1] to [9], which is more in number.
[11] The copolymer contained in the binder component is localized in the form of a drainage film at the intersection of the fibers constituting the reinforcing fiber component and the matrix resin component [6] to [6] 10]. The thermoplastic prepreg according to any one of [10].
[12] The thermoplastic prepreg according to any one of [1] to [11], wherein the thermoplastic super engineering plastic fiber is at least one selected from polyetherimide fiber or polycarbonate fiber.
[13] The thermoplastic prepreg according to any one of [1] to [12], wherein the thermoplastic super engineering plastic fiber is a polyetherimide fiber.
[14] A fiber-reinforced plastic formed by heat-pressing the thermoplastic prepreg according to any one of [1] to [13] at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the thermoplastic super engineering plastic fiber. Molded body.
[15] A fiber-reinforced plastic molded body formed by heat-press molding the thermoplastic prepreg according to any one of [1] to [13] at a temperature of 150 to 600 ° C.
[16] A fiber-reinforced plastic molded article, wherein the step of heat and pressure molding according to [14] or [15] is stamping molding.
[17] In the method for producing a thermoplastic prepreg, including a step of heat-pressing a sheet for a fiber-reinforced plastic molded article containing a reinforcing fiber component, a matrix resin component containing a thermoplastic super engineering plastic fiber, and a binder component, A method for producing a thermoplastic prepreg, wherein a limiting oxygen index of the thermoplastic super engineering plastic fiber is 24 or more, and a density of the thermoplastic prepreg is 0.15 g / cm 3 or more.
[18] A step of forming a sheet for a fiber-reinforced plastic molded body is further included before the step of heat and pressure treatment, and the step of forming the sheet for a fiber-reinforced plastic molded body is a dry nonwoven fabric method or a wet nonwoven fabric method. A step of forming a nonwoven fabric sheet by any of the methods, and a step of internally adding, coating or impregnating the nonwoven fabric sheet with a solution containing the binder component or an emulsion containing the binder component, followed by heat drying. The method for producing a thermoplastic prepreg according to [17].
[19] The thermoplastic prepreg according to [17] or [18], wherein the heat and pressure treatment is performed at a temperature equal to or higher than a glass transition temperature of the thermoplastic super engineering plastic fiber. Manufacturing method.
[20] The heat according to any one of [17] to [19], wherein in the heating and pressing step, the sheet for fiber-reinforced plastic molded body is heated and pressed at 150 to 600 ° C. A method for producing a plastic prepreg.
[21] After producing a thermoplastic prepreg using the method for producing a thermoplastic prepreg according to any one of [17] to [20], the thermoplastic prepreg is heated and pressed at 150 to 600 ° C. A method for producing a fiber-reinforced plastic molded product.
本発明によれば、高強度で難燃性が高い、繊維強化プラスチック成形体を成形し得る熱可塑性プリプレグを得ることができる。さらに本発明によれば、加工適性に優れた熱可塑性プリプレグを得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the thermoplastic prepreg which can shape | mold the fiber reinforced plastic molding which is high intensity | strength and high flame retardance can be obtained. Furthermore, according to the present invention, a thermoplastic prepreg excellent in processability can be obtained.
以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は「〜」前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail. The description of the constituent elements described below may be made based on representative embodiments and specific examples, but the present invention is not limited to such embodiments. In the present specification, a numerical range expressed using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.
（熱可塑性プリプレグ）
本発明は、強化繊維成分と、熱可塑性スーパーエンプラ繊維を含むマトリックス樹脂成分の混合物を含み、さらにバインダー成分を含む繊維強化プラスチック成形体用シートを熱可塑性スーパーエンプラ繊維のガラス転移温度以上の温度で加熱加圧処理することにより形成されるプリプレグに関する。ここで、熱可塑性スーパーエンプラ繊維の限界酸素指数は２４以上であり、熱可塑性プリプレグは熱可塑性スーパーエンプラ繊維のガラス転移温度以上で加熱加圧することにより、密度を０．１５ｇ／ｃｍ3以上としたものである。また、密度の上限は特に定められないが、熱可塑性スーパーエンプラ樹脂やバインダー等が強化繊維に溶融含浸され、空隙がなくなった状態が密度の上限となる。この場合、密度は不織布が含有する熱可塑性スーパーエンプラ繊維の密度と、強化繊維成分の密度と、バインダー成分等の密度の重量平均値になる。本発明では、熱可塑性プリプレグを上記のような構成とすることにより、加工適性に優れたプリプレグを得ることができる。さらに、本発明のプリプレグを用いて成形した繊維強化プラスチック成形体は、高強度であり、難燃性が高いため、保管や取り扱いが容易となるという利点を有している。
(Thermoplastic prepreg)
The present invention includes a fiber reinforced plastic molded sheet containing a mixture of a reinforcing fiber component and a matrix resin component containing a thermoplastic super engineering plastic fiber and further containing a binder component at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the thermoplastic super engineering plastic fiber. The present invention relates to a prepreg formed by heat and pressure treatment. Here, the limiting oxygen index of the thermoplastic super engineering plastic fiber is 24 or more, and the thermoplastic prepreg is heated and pressed at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the thermoplastic super engineering plastic fiber to set the density to 0.15 g / cm 3 or more. Is. The upper limit of the density is not particularly defined, but the upper limit of the density is a state in which a thermoplastic super engineering plastic resin, a binder, or the like is melt impregnated into the reinforcing fiber and no voids are left. In this case, the density is a weight average value of the density of the thermoplastic super engineering plastic fibers contained in the nonwoven fabric, the density of the reinforcing fiber component, and the density of the binder component. In this invention, the prepreg excellent in processability can be obtained by setting a thermoplastic prepreg as the above structures. Furthermore, since the fiber-reinforced plastic molded body molded using the prepreg of the present invention has high strength and high flame retardancy, it has the advantage of easy storage and handling.
本発明の熱可塑性プリプレグの密度は、加熱工程後において０．１５ｇ／ｃｍ3以上あればよく、０．２ｇ／ｃｍ3以上あることが好ましく、０．３ｇ／ｃｍ3以上あることがより好ましい。熱可塑性プリプレグの密度を上記範囲内とすることにより、加工適性に優れた熱可塑性プリプレグを得ることができる。本発明の熱可塑性プリプレグを用いた場合、プラスチック成形体の生産効率を高めることができる。 The density of the thermoplastic prepreg of the present invention may be 0.15 g / cm 3 or more after the heating step, preferably 0.2 g / cm 3 or more, and more preferably 0.3 g / cm 3 or more. By setting the density of the thermoplastic prepreg within the above range, a thermoplastic prepreg excellent in processability can be obtained. When the thermoplastic prepreg of the present invention is used, the production efficiency of the plastic molded body can be increased.
本発明の熱可塑性プリプレグは、強化繊維成分と、熱可塑性スーパーエンプラ繊維を含むマトリックス樹脂成分と、バインダー成分とを含む繊維強化プラスチック成形体用シートを加熱加圧処理して形成したプラスチック層である。繊維強化プラスチック成形体用シートは単層で加熱加圧処理されてもよいし、所望の厚さとなるように積層して加熱加圧処理されてもよい。 The thermoplastic prepreg of the present invention is a plastic layer formed by heating and pressurizing a sheet for a fiber reinforced plastic molded article containing a reinforcing fiber component, a matrix resin component containing a thermoplastic super engineering plastic fiber, and a binder component. . The sheet for fiber-reinforced plastic molded body may be heated and pressed in a single layer, or may be laminated and heated and pressed to have a desired thickness.
加熱加圧工程は、熱可塑性スーパーエンプラ繊維のガラス転移温度以上の温度まで加熱しつつ加圧を行う工程である。加熱加圧工程では、熱プレス処理を施すことが好ましい。
加熱加圧工程では繊維強化プラスチック成形体用シートの表面温度がＴｇ〜Ｔｇ＋１００℃となるように加熱することが好ましい。ここで、Ｔｇは、熱可塑性スーパーエンプラ繊維のガラス転移温度を表す。なお、加熱温度は、熱可塑性スーパーエンプラ繊維が流動する温度であって強化繊維は溶融しない温度帯であることが好ましい。
The heating and pressing step is a step of pressing while heating to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the thermoplastic super engineering plastic fiber. In the heating and pressing step, it is preferable to perform a hot press treatment.
In the heating and pressing step, it is preferable to heat the fiber reinforced plastic molded sheet so that the surface temperature is Tg to Tg + 100 ° C. Here, Tg represents the glass transition temperature of the thermoplastic super engineering plastic fiber. The heating temperature is preferably a temperature range in which the thermoplastic super engineering plastic fibers flow and the reinforcing fibers do not melt.
（繊維強化プラスチック成形体用シート）
繊維強化プラスチック成形体用シートは、強化繊維成分と、熱可塑性スーパーエンプラ繊維を含むマトリックス樹脂成分と、バインダー成分とを含む。
(Fiber-reinforced plastic molded sheet)
The sheet | seat for fiber reinforced plastic molded objects contains a reinforcement fiber component, the matrix resin component containing a thermoplastic super engineering plastic fiber, and a binder component.
本発明の繊維強化プラスチック成形体用シートにおいて、強化繊維成分と熱可塑性スーパーエンプラ繊維の質量比は１：０．２〜１：１０であることが好ましく、１：０．５〜１：５であることがより好ましく、１：０．７〜１：３であることがさらに好ましい。強化繊維成分と熱可塑性スーパーエンプラ繊維の質量比を上記範囲内とすることにより、軽量であり、かつ高強度の繊維強化プラスチック成形体を形成し得る熱可塑性プリプレグを得ることができる。 In the fiber-reinforced plastic molded sheet of the present invention, the mass ratio of the reinforcing fiber component and the thermoplastic super engineering plastic fiber is preferably 1: 0.2 to 1:10, and preferably 1: 0.5 to 1: 5. More preferably, it is more preferably 1: 0.7 to 1: 3. By setting the mass ratio of the reinforcing fiber component and the thermoplastic super engineering plastic fiber within the above range, a thermoplastic prepreg that is lightweight and can form a high-strength fiber-reinforced plastic molded body can be obtained.
加熱加圧成形後に十分な強度を得るためには、強化繊維成分とマトリックス樹脂成分は均一に混合されていることが好ましい。このためには、強化繊維とマトリックス樹脂繊維の繊維径が近いほうが好ましい。この観点からは、熱可塑性スーパーエンプラ繊維の繊維径は強化繊維の繊維径の５倍以下であることが好ましく、４倍以下であることがより好ましく、３倍以下であることがさらに好ましく、最も好ましくは熱可塑性スーパーエンプラ繊維の繊維径と強化繊維の繊維径がほぼ同等であることである。 In order to obtain sufficient strength after heating and pressing, the reinforcing fiber component and the matrix resin component are preferably mixed uniformly. For this purpose, it is preferable that the fiber diameters of the reinforcing fiber and the matrix resin fiber are close. From this viewpoint, the fiber diameter of the thermoplastic super engineering plastic fiber is preferably 5 times or less, more preferably 4 times or less, and further preferably 3 times or less, most preferably, the fiber diameter of the reinforcing fiber. Preferably, the fiber diameter of the thermoplastic super engineering plastic fiber is substantially equal to the fiber diameter of the reinforcing fiber.
一般に、マトリックス樹脂は、溶融粘度が高いため、射出成形等の方法では強化繊維を多量に配合すると、強化繊維を均一に分散させることが難しいため、強化繊維の配合比に限界がある。しかし、本発明の繊維強化プラスチック成形体用シートでは、必要とされる強度に応じて比較的自由に強化繊維とマトリックス樹脂繊維との比率を設定することができる。 In general, since the matrix resin has a high melt viscosity, it is difficult to uniformly disperse the reinforcing fibers when a large amount of the reinforcing fibers are blended by a method such as injection molding, so that the blending ratio of the reinforcing fibers is limited. However, in the fiber-reinforced plastic molded sheet of the present invention, the ratio of reinforcing fibers to matrix resin fibers can be set relatively freely according to the required strength.
繊維強化プラスチック成形体用シートのＪＡＰＡＮ ＴＡＰＰＩ 紙パルプ試験方法Ｎｏ．５−２に規定される透気度は、２５０秒以下であることが好ましく、２３０秒以下であることがより好ましく、２００秒以下であることがさらに好ましい。この数値は、数字が小さいほど空気が通りやすい（通気性が良い）ことを表す。本発明では、繊維強化プラスチック成形体用シートの透気度を上記範囲内とすることにより、加熱加圧工程における成形速度を高めることができ、熱可塑性プリプレグの生産効率を高めることができる。 JAPAN TAPPI Paper Pulp and Paper Test Method No. for Fiber Reinforced Plastic Molded Sheet The air permeability defined in 5-2 is preferably 250 seconds or less, more preferably 230 seconds or less, and even more preferably 200 seconds or less. This numerical value indicates that the smaller the number, the easier air can pass through (the better the air permeability). In the present invention, by setting the air permeability of the fiber-reinforced plastic molded sheet within the above range, the molding speed in the heating and pressing step can be increased, and the production efficiency of the thermoplastic prepreg can be increased.
但し、上記通気性を満たすための材料として、処理前のシートを嵩高に調整した場合、繊維強化プラスチック成形体用シートを加熱加圧工程での熱プレス機等に挿入する際に不都合が生じる場合がある。また、繊維強化プラスチック成形体用シートを製造後、加熱加圧工程に供するまでの間、保管コストがかかるという問題もある。このような問題は、加熱加圧処理前に熱プレス、若しくは熱カレンダーによって軽くプレスし、適宜密度を高めることで解決できる。この方法の場合、空気は多少通りにくくなるので、ＪＡＰＡＮ ＴＡＰＰＩ紙パルプ試験法に準拠した方法で測定される透気度が２５０秒以下という状態を維持できる範囲で高密度化することが好ましい。 However, if the sheet before processing is adjusted to be bulky as a material for satisfying the above air permeability, there may be inconveniences when inserting the fiber reinforced plastic molded sheet into a heat press machine or the like in the heating and pressing step. There is. Moreover, there is also a problem that the storage cost is high until the sheet for fiber-reinforced plastic molded body is manufactured and used for the heating and pressing step. Such a problem can be solved by lightly pressing with a hot press or a heat calender before the heat and pressure treatment and appropriately increasing the density. In the case of this method, since air becomes somewhat difficult to pass, it is preferable to increase the density within a range in which the air permeability measured by a method based on the JAPAN TAPPI paper pulp test method can be maintained within a state of 250 seconds or less.
＜強化繊維成分＞
強化繊維成分は、無機繊維を含む。無機繊維としては、例えば、ガラス繊維や炭素繊維等を挙げることができる。なお、これらの無機繊維は、１種を使用してもよく、複数種を使用してもよい。さらに、本発明では、強化繊維成分は、このような無機繊維の他に、アラミド繊維、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズオキサゾール）繊維等の耐熱性に優れた有機繊維を含有していてもよい。
強化繊維成分として、例えば、炭素繊維等の無機繊維を使用した場合、成形体用シートに含まれる熱可塑性スーパーエンプラ繊維の溶融温度で加熱加圧処理することにより曲げ強度・引張強度・弾性率が高い繊維強化プラスチック成形体を成形し得る熱可塑性プリプレグを得ることができる。
強化繊維成分として、アラミド繊維等の高耐熱性・高強度の有機繊維を使用した場合は、高度な平滑性の要求される精密な研磨用の機器に適する繊維強化プラスチック成形体を成形し得る熱可塑性プリプレグを得ることができる。アラミド等の有機繊維を強化繊維として含有する繊維強化プラスチック成形体用シートから形成される熱可塑性プリプレグは、一般的に強化繊維として無機繊維を使用した繊維強化プラスチック成形体用シートから形成される熱可塑性プリプレグよりも、それらを繊維強化プラスチック成形体としたときの耐摩耗性に優れる。また擦過等によって繊維強化プラスチック成形体の一部が削り取られたとしても、その削り粕が無機繊維よりも柔らかいので、被研磨物を傷つける恐れが少ない。
<Reinforcing fiber component>
The reinforcing fiber component includes inorganic fibers. Examples of inorganic fibers include glass fibers and carbon fibers. In addition, these inorganic fibers may use 1 type and may use multiple types. Furthermore, in the present invention, the reinforcing fiber component may contain organic fibers excellent in heat resistance such as aramid fibers and PBO (polyparaphenylene benzoxazole) fibers in addition to such inorganic fibers.
For example, when inorganic fibers such as carbon fibers are used as the reinforcing fiber component, the bending strength, tensile strength, and elastic modulus can be increased by heating and pressing at the melting temperature of the thermoplastic super engineering plastic fibers contained in the sheet for molded articles. A thermoplastic prepreg capable of forming a high fiber-reinforced plastic molded body can be obtained.
When high heat-resistant and high-strength organic fibers such as aramid fibers are used as the reinforcing fiber component, heat that can form a fiber-reinforced plastic molded article suitable for precision polishing equipment that requires high smoothness A plastic prepreg can be obtained. A thermoplastic prepreg formed from a sheet for fiber reinforced plastic molded article containing organic fibers such as aramid as reinforcing fiber is generally heat formed from a sheet for fiber reinforced plastic molded article using inorganic fibers as reinforcing fibers. It is superior in abrasion resistance when they are formed into a fiber-reinforced plastic molded body than plastic prepregs. Even if a part of the fiber reinforced plastic molding is scraped off by rubbing or the like, the shaving is softer than the inorganic fiber, so that there is little risk of damaging the object to be polished.
強化繊維の繊維長は、１ｍｍ以上であることが好ましく、２ｍｍ以上であることがより好ましく、３ｍｍ以上であることがさらに好ましい。また、強化繊維の繊維長は、４０ｍｍ以下であることが好ましく、３５ｍｍ以下であることがより好ましく、３０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。 The fiber length of the reinforcing fibers is preferably 1 mm or more, more preferably 2 mm or more, and further preferably 3 mm or more. Further, the fiber length of the reinforcing fiber is preferably 40 mm or less, more preferably 35 mm or less, and further preferably 30 mm or less.
強化繊維の繊維径としては、特に限定されるものではないが、３〜１８μｍが好ましい。強化繊維の繊維径を上記範囲内とすることにより、製造工程或いは使用中に人体に取り込まれることを防ぐことができ、かつ均一に混合することが可能となる。 Although it does not specifically limit as a fiber diameter of a reinforced fiber, 3-18 micrometers is preferable. By setting the fiber diameter of the reinforcing fiber within the above range, it can be prevented from being taken into the human body during the manufacturing process or during use, and can be mixed uniformly.
＜マトリックス樹脂成分＞
マトリックス樹脂成分は、熱可塑性スーパーエンプラ繊維を含む。なお、熱可塑性スーパーエンプラ繊維は熱成形により溶融してマトリックス樹脂となる。
<Matrix resin component>
The matrix resin component includes thermoplastic super engineering plastic fibers. The thermoplastic super engineering plastic fiber is melted by thermoforming to become a matrix resin.
熱可塑性スーパーエンプラ繊維は、スーパーエンプラ（スーパーエンジニアリングプラスチック）と称される熱可塑性樹脂の繊維であり、耐熱性で難燃性の熱可塑性樹脂を繊維化したものである。熱可塑性スーパーエンプラ繊維としては、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）等を例示することができる。ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂は耐薬品性が高く、耐熱性が高いため、耐薬品性と高温時の強度に優れる繊維強化プラスチックを得ることができる。ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）樹脂を用いた場合は、他のスーパーエンプラよりも耐薬品性と高温時の強度に特に優れる繊維強化プラスチックを得ることができる。また、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂は炭素繊維やガラス繊維との密着性が優れ、また限界酸素指数が樹脂ブロックの状態で４７と非常に高いため、強度と難燃性に優れる繊維強化プラスチックを得ることができる。 The thermoplastic super engineering plastic fiber is a fiber of a thermoplastic resin called a super engineering plastic (super engineering plastic), and is obtained by fiberizing a heat-resistant and flame-retardant thermoplastic resin. Examples of thermoplastic super engineering plastic fibers include polyetheretherketone (PEEK), polyamideimide (PAI), polyphenylene sulfide (PPS), polyetherimide (PEI), polyetherketoneketone (PEKK), and the like. Since polyphenylene sulfide (PPS) resin has high chemical resistance and high heat resistance, a fiber reinforced plastic excellent in chemical resistance and strength at high temperature can be obtained. When a polyether ketone ketone (PEKK) resin is used, a fiber reinforced plastic that is particularly superior in chemical resistance and strength at high temperatures than other super engineering plastics can be obtained. Polyetherimide (PEI) resin has excellent adhesion to carbon fiber and glass fiber, and its critical oxygen index is very high at 47 in the resin block state. Therefore, it is a fiber reinforced plastic with excellent strength and flame retardancy. Can be obtained.
本発明では、熱可塑性スーパーエンプラ繊維として、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）繊維又はポリカーボネート（ＰＣ）繊維から選ばれる少なくとも１種以上を用いることが好ましい。中でも、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂を繊維化したポリエーテルイミド（ＰＥＩ）繊維を用いることが特に好ましい。ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂は、溶融し成形加工された状態での限界酸素指数が４０以上、またＡＳＴＭ Ｅ−６６２に記載の方法で測定した２０分燃焼時の発煙量が３０ｄｓ前後と、非常に発煙量が少ないため好ましく用いられる。
尚、通常熱可塑性スーパーエンプラ繊維には分類されないが、ポリカーボネート（ＰＣ）も難燃性に優れているため、本発明には含むものとする。本発明の熱可塑性スーパーエンプラ繊維は、２種類以上用いることもできる。また、本発明の効果を損ねない範囲で、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、フェノール樹脂、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリエチレン、エポキシ樹脂等の熱可塑性スーパーエンプラ繊維以外も添加することができる。
In the present invention, it is preferable to use at least one selected from polyetherimide (PEI) fiber or polycarbonate (PC) fiber as the thermoplastic super engineering plastic fiber. Among these, it is particularly preferable to use polyetherimide (PEI) fibers obtained by fiberizing a polyetherimide (PEI) resin. Polyetherimide (PEI) resin has a critical oxygen index of 40 or more in a melted and molded state, and a smoke generation amount of about 30 ds when burned for 20 minutes measured by the method described in ASTM E-662. It is preferably used because it emits less smoke.
Although not normally classified as a thermoplastic super engineering plastic fiber, polycarbonate (PC) is also included in the present invention because it is excellent in flame retardancy. Two or more kinds of the thermoplastic super engineering plastic fibers of the present invention can be used. In addition, other than thermoplastic super engineering plastic fibers such as polyamide, polyacetal, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, phenol resin, polyurethane, polypropylene, polyethylene, and epoxy resin can be added within the range not impairing the effects of the present invention.
熱可塑性スーパーエンプラ繊維は、繊維状態において限界酸素指数が２４以上であることが好ましく、３０以上であることがより好ましい。熱可塑性スーパーエンプラ繊維の限界酸素指数を上記範囲とすることにより、難燃性に優れた成形体用シートを得ることができる。なお、本発明において、「限界酸素指数」とは、燃焼を続けるのに必要な酸素濃度を表し、ＪＩＳ Ｋ７２０１に記載された方法で測定した数値をいう。すなわち、限界酸素指数が２０以下は、通常の空気中で燃焼することを示す数値である。尚、上記ポリカーボネートの限界酸素指数は２４〜２６である。 The thermoplastic super engineering plastic fiber preferably has a critical oxygen index of 24 or more in the fiber state, and more preferably 30 or more. By setting the critical oxygen index of the thermoplastic super engineering plastic fiber within the above range, a molded article sheet having excellent flame retardancy can be obtained. In the present invention, the “limit oxygen index” represents an oxygen concentration necessary to continue combustion, and is a numerical value measured by the method described in JIS K7201. That is, a critical oxygen index of 20 or less is a numerical value indicating that combustion is performed in normal air. The polycarbonate has a limiting oxygen index of 24 to 26.
熱可塑性スーパーエンプラ繊維のガラス転移温度は、１４０℃以上であるものが好ましい。熱可塑性スーパーエンプラ繊維には、熱可塑性プリプレグを形成する際に３００℃から４００℃というような温度条件下で十分に流動的であることが求められる。なお、ＰＰＳ樹脂繊維のようにガラス転移温度が１４０℃未満のスーパーエンプラ繊維であっても、樹脂の荷重たわみ温度が１９０℃以上となるスーパーエンプラを繊維化したものであれば使用可能である。このような熱可塑性スーパーエンプラ繊維は、加熱・加圧により溶融して限界酸素指数が３０以上という非常に高い難燃性を有する樹脂ブロックを形成する。 The glass transition temperature of the thermoplastic super engineering plastic fiber is preferably 140 ° C. or higher. The thermoplastic super engineering plastic fiber is required to be sufficiently fluid under temperature conditions of 300 ° C. to 400 ° C. when forming the thermoplastic prepreg. In addition, even if it is a super engineering plastic fiber with a glass transition temperature of less than 140 ° C. such as PPS resin fiber, it can be used as long as the super engineering plastic having a resin deflection temperature of 190 ° C. or higher is made into a fiber. Such thermoplastic super engineering plastic fibers are melted by heating and pressurizing to form a resin block having a very high flame retardancy with a limiting oxygen index of 30 or more.
熱可塑性スーパーエンプラ繊維の繊維径は４０μｍ以下であることが好ましい。さらに、熱可塑性スーパーエンプラ繊維の繊維径は上述した無機繊維の繊維径の５倍以下であることが好ましく、４倍以下であることがより好ましく、３倍以下であることがさらに好ましい。熱可塑性スーパーエンプラ繊維の繊維径を上記範囲内とすることにより、熱可塑性プリプレグの密度を所望の範囲とすることができる。さらに、熱可塑性プリプレグを用いて成形する繊維強化プラスチック成形体の強度をより高めることができる。 The fiber diameter of the thermoplastic super engineering plastic fiber is preferably 40 μm or less. Furthermore, the fiber diameter of the thermoplastic super engineering plastic fiber is preferably 5 times or less, more preferably 4 times or less, and further preferably 3 times or less the fiber diameter of the inorganic fiber described above. By setting the fiber diameter of the thermoplastic super engineering plastic fiber within the above range, the density of the thermoplastic prepreg can be set within a desired range. Furthermore, the strength of the fiber-reinforced plastic molded body molded using the thermoplastic prepreg can be further increased.
熱可塑性スーパーエンプラ繊維の繊維径は４０μｍ以下であることが好ましく、３５μｍ以下であることがより好ましく、３２μｍ以下であることがさらに好ましい。中でも、熱可塑性スーパーエンプラ繊維の繊維径は、１〜３０μｍであることが好ましく、１〜２０μｍであることがより好ましい。 The fiber diameter of the thermoplastic super engineering plastic fiber is preferably 40 μm or less, more preferably 35 μm or less, and further preferably 32 μm or less. Especially, it is preferable that the fiber diameter of a thermoplastic super engineering plastic fiber is 1-30 micrometers, and it is more preferable that it is 1-20 micrometers.
熱可塑性スーパーエンプラ繊維の繊維長は、１ｍｍ以上であることが好ましく、 ２ｍｍ以上であることがより好ましく、３ｍｍ以上であることがさらに好ましい。また、熱可塑性スーパーエンプラ繊維の繊維長は、４０ｍｍ以下であることが好ましく、３５ｍｍ以下であることがより好ましく、３０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。熱可塑性スーパーエンプラ繊維の繊維長を上記範囲内とすることにより、繊維の分散性を良好にすることができ、また、繊維強化プラスチック成形体用シート等の破断等を防ぐことができる。なお、繊維径及び繊維長は単一であってもよく、また異なる繊維径、繊維長のものをブレンドして使用してもよい。 The fiber length of the thermoplastic super engineering plastic fiber is preferably 1 mm or more, more preferably 2 mm or more, and further preferably 3 mm or more. Further, the fiber length of the thermoplastic super engineering plastic fiber is preferably 40 mm or less, more preferably 35 mm or less, and further preferably 30 mm or less. By setting the fiber length of the thermoplastic super engineering plastic fiber within the above range, the dispersibility of the fiber can be improved, and the breakage of the fiber reinforced plastic sheet or the like can be prevented. The fiber diameter and the fiber length may be single, or those having different fiber diameters and fiber lengths may be blended and used.
本発明で用いられる繊維強化プラスチック成形体用シートでは、熱可塑性スーパーエンプラ繊維が繊維形態をしていることによりシート中に空隙が存在している。
本発明では、熱可塑性スーパーエンプラ繊維が加熱加圧処理前には、繊維形態を維持しているため、熱可塑性プリプレグを形成する前は、シート自体がしなやかでドレープ性がある。このため、繊維強化プラスチック成形体用シートを巻き取りの形態で保管・輸送することが可能であり、ハンドリング性に優れるという特徴を有する。
In the fiber-reinforced plastic molded sheet used in the present invention, there are voids in the sheet because the thermoplastic super engineering plastic fibers are in fiber form.
In the present invention, since the thermoplastic super engineering plastic fiber maintains its fiber form before the heat and pressure treatment, the sheet itself is supple and draped before forming the thermoplastic prepreg. For this reason, it is possible to store and transport the sheet for a fiber-reinforced plastic molded body in the form of winding, and it is characterized by excellent handling properties.
また、本発明で用いられる繊維強化プラスチック成形体用シートは、熱可塑性プリプレグに加工する際の加熱加圧処理時間が短時間ですみ、熱可塑性プリプレグの生産性に優れている。繊維強化プラスチック成形体用シートを短時間で加熱加圧処理するためには、使用される熱可塑性スーパーエンプラ繊維が高温下で速やかに溶融することが必要であり、そのためには、スーパーエンプラ繊維の繊維径が細いほうが好ましい。繊維径が細いほど繊維同士の接触点数が増加するため、繊維同士の接触面積が増加し、熱伝導が良好となること、及び繊維の熱容量が小さくなるため、溶融させるために必要な熱量が少なくなるためである。 Further, the sheet for a fiber-reinforced plastic molded body used in the present invention requires only a short time for heating and pressurizing when it is processed into a thermoplastic prepreg, and is excellent in productivity of the thermoplastic prepreg. In order to heat and pressure-treat a sheet for fiber reinforced plastic molding in a short time, it is necessary that the thermoplastic super engineering plastic fiber used be melted quickly at a high temperature. Thinner fiber diameters are preferred. Since the number of contact points between fibers increases as the fiber diameter is thinner, the contact area between fibers increases, heat conduction becomes better, and the heat capacity of the fibers decreases, so the amount of heat required for melting is less Because it becomes.
＜バインダー成分＞
本発明において、繊維強化プラスチック成形体用シートに含有されるバインダーとしては、一般的に不織布製造に使用されるフェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ケイ素樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、エチレン−酢酸ビニル樹脂、ウレタン樹脂等の熱可塑性樹脂、或いは熱水溶融するＰＶＡ樹脂等が使用できる。
<Binder component>
In the present invention, the binder contained in the sheet for fiber-reinforced plastic molded body is generally a heat of phenol resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester resin, epoxy resin, silicon resin, etc., used for nonwoven fabric production. A curable resin, a thermoplastic resin such as a polypropylene resin, a polyethylene resin, a polyester resin, an acrylic resin, a styrene-acrylic resin, an ethylene-vinyl acetate resin, or a urethane resin, or a PVA resin that melts with hot water can be used.
バインダー成分は、加熱加圧処理後にマトリックスとなる熱可塑性スーパーエンプラ繊維が加熱加圧処理で溶融する際に、その樹脂と相溶する樹脂成分であることが特に好ましい。このような樹脂成分をバインダーとした場合、加熱加圧処理後、マトリックス樹脂とバインダー樹脂の間に界面が存在せず一体化するため高強度となる。さらにバインダー成分に起因するマトリックス樹脂のガラス転移温度の低下が少ないという特徴を持つ。 The binder component is particularly preferably a resin component that is compatible with the resin when the thermoplastic super engineering plastic fiber that becomes the matrix after the heat and pressure treatment is melted by the heat and pressure treatment. When such a resin component is used as a binder, after the heat and pressure treatment, since there is no interface between the matrix resin and the binder resin, they become high strength. Furthermore, it has the characteristic that there is little fall of the glass transition temperature of matrix resin resulting from a binder component.
本発明では、バインダー成分は、熱可塑性プリプレグの全質量に対して０．１〜１０質量％となるように含有されることが好ましく、０．４〜９．５質量％であることがより好ましく、０．５〜８質量％であることがさらに好ましい。バインダー成分の含有率を上記範囲内とすることにより、製造工程中の強度を高めることができ、ハンドリング性を向上させることができる。また、バインダー成分の含有率を上記範囲とすることにより、難燃性・低発煙性を損なうこともない。なお、バインダー成分の量は多くなると表面強度・層間強度共に強くなるが、逆に加熱成形時の臭気の問題が発生しやすくなる。しかし、上記の範囲においては臭気の問題はほとんど発生せず、また繰り返しの断裁工程を経ても層間剥離などを発生しない繊維強化プラスチック成形体用シートを得ることができる。 In the present invention, the binder component is preferably contained in an amount of 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.4 to 9.5% by mass with respect to the total mass of the thermoplastic prepreg. More preferably, it is 0.5-8 mass%. By making the content rate of a binder component in the said range, the intensity | strength in a manufacturing process can be raised and handling property can be improved. Moreover, by making the content rate of a binder component into the said range, a flame retardance and low smoke generation property are not impaired. Note that as the amount of the binder component increases, both the surface strength and the interlayer strength increase, but conversely, the problem of odor during heat forming tends to occur. However, within the above range, there is hardly any problem of odor, and a fiber reinforced plastic molded sheet that does not cause delamination even after repeated cutting steps can be obtained.
バインダー成分は、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、メチルアクリレート及びエチルアクリレートの少なくとも１種のモノマーを含有するモノマー混合物を重合させることによって得られる共重合体を含むことが好ましい。すなわち、バインダー成分は、メチル（メタ）アクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位、エチル（メタ）アクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位のうち少なくとも１つを含む共重合体を含有する。中でも、バインダー成分は、メチルメタクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位及びエチルメタクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位のうち少なくとも１つを含む共重合体を含有することが好ましい。
なお、本発明において、「（メタ）アクリレート」とは、「アクリレート」及び「メタクリレート」の両方を含むことを意味し、「（メタ）アクリル酸」とは、「アクリル酸」及び「メタクリル酸」の両方を含むことを意味する。
The binder component preferably includes a copolymer obtained by polymerizing a monomer mixture containing at least one monomer of methyl methacrylate, ethyl methacrylate, methyl acrylate and ethyl acrylate. That is, the binder component contains a copolymer containing at least one of a repeating unit derived from a methyl (meth) acrylate-containing monomer and a repeating unit derived from an ethyl (meth) acrylate-containing monomer. Especially, it is preferable that a binder component contains the copolymer containing at least 1 among the repeating unit derived from a methyl methacrylate containing monomer and the repeating unit derived from an ethyl methacrylate containing monomer.
In the present invention, “(meth) acrylate” means containing both “acrylate” and “methacrylate”, and “(meth) acrylic acid” means “acrylic acid” and “methacrylic acid”. Is meant to include both.
更に、本発明で好ましいバインダー成分として、熱可塑性スーパーエンプラ繊維のガラス転移温度よりも低い融点を有するバインダー繊維が挙げられる。バインダー繊維は、ＰＥＩ繊維等と混合して水中に分散し、湿式抄紙法で抄造した場合、粒状バインダーのように抄紙ワイヤーの目から抜けて歩留が低下したり、ワイヤー側に偏在したりすることがないため好ましく用いられる。また、このようなバインダー繊維を使用することにより、層間強度を向上させることができる。 Furthermore, a binder component having a melting point lower than the glass transition temperature of the thermoplastic super engineering plastic fiber is mentioned as a preferable binder component in the present invention. When the binder fiber is mixed with PEI fiber and dispersed in water and made by wet papermaking, it drops from the eyes of the papermaking wire like a granular binder, and the yield decreases or is unevenly distributed on the wire side. Since it does not occur, it is preferably used. Moreover, interlayer strength can be improved by using such a binder fiber.
バインダー繊維としては、ポリエステル樹脂を用いることが好ましい。ポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が好ましい。変性ポリエステル樹脂は、ポリエステル樹脂を変性することで融点を低下させたものであれば特に限定されないが、変性ポリエチレンテレフタレートが好ましい。変性ポリエチレンテレフタレートとしては、共重合ポリエチレンテレフタレート（ＣｏＰＥＴ）が好ましく、例えば、ウレタン変性共重合ポリエチレンテレフタレートが挙げられる。ポリエステル樹脂はポリエーテルイミド繊維と加熱溶融時に相溶するため、冷却後もポリエーテルイミド樹脂の難燃性・低発煙性といった優れた点を損ないにくいため、好ましく用いられる。
共重合ポリエチレンテレフタレートは、融点が１４０℃以下のものが好ましく、１２０℃以下ものがより好ましい。また、特公平１−３０９２６号公報に記載のような変性ポリエステル樹脂を使用してもよい。変性ポリエステル樹脂の具体例として、特に、ユニチカ社製商品名「メルティ４０００」（繊維全てが共重合ポリエチレンテレフタレートである繊維）が好ましく挙げられる。また、上記芯鞘構造のバインダー繊維としては、ユニチカ社製商品名「メルティ４０８０」や、クラレ社製商品名「Ｎ−７２０」等が好適に使用できる。
As the binder fiber, a polyester resin is preferably used. As the polyester resin, polyethylene terephthalate (PET) is preferable. The modified polyester resin is not particularly limited as long as the melting point is lowered by modifying the polyester resin, but modified polyethylene terephthalate is preferable. As the modified polyethylene terephthalate, copolymerized polyethylene terephthalate (CoPET) is preferable, and examples thereof include urethane-modified copolymerized polyethylene terephthalate. The polyester resin is preferably used because it is compatible with the polyetherimide fiber at the time of heating and melting, so that it is difficult to impair the excellent points such as flame retardancy and low smoke generation property of the polyetherimide resin even after cooling.
The copolymerized polyethylene terephthalate preferably has a melting point of 140 ° C. or lower, more preferably 120 ° C. or lower. Moreover, you may use the modified polyester resin as described in Japanese Patent Publication No. 1-30926. As a specific example of the modified polyester resin, a trade name “Melty 4000” (a fiber in which all fibers are copolymerized polyethylene terephthalate) manufactured by Unitika Ltd. is particularly preferable. As the core-sheath-structured binder fiber, trade name “Melty 4080” manufactured by Unitika Co., Ltd., trade name “N-720” manufactured by Kuraray Co., Ltd. and the like can be suitably used.
上記のメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、メチルアクリレート及びエチルアクリレートの少なくとも１種のモノマーを含有するモノマー混合物を重合させることによって得られる共重合体や、ポリエステル樹脂繊維等のバインダー繊維は、単独で使用することもできるが、本発明の効果を更に向上させるために併用することもできる。
共重合体は熱可塑性プリプレグの全質量に対して０．１〜４質量％となるように含有され、バインダー繊維は熱可塑性プリプレグの全質量に対して１．５〜６質量％となるように含有されることが好ましい。共重合体とバインダー繊維の含有率を上記範囲内とすることにより、熱可塑性プリプレグの表面強度及び層間強度を高めることができる。なお、上記の範囲においては、共重合体を成分とするバインダー（液状バインダー）の配合量は、ポリエステル樹脂又は変性ポリエステル樹脂よりも少ないほうが、臭気の関係から好ましい結果が得られる。ポリエステル系バインダーはマトリックス樹脂と相溶するため、比較的添加量が多くとも臭気を発生しにくく、また、液状バインダーは繊維交点に集中して偏在しやすいため、かかる結果が得られているものと推定している。
Copolymers obtained by polymerizing a monomer mixture containing at least one monomer of methyl methacrylate, ethyl methacrylate, methyl acrylate and ethyl acrylate, and binder fibers such as polyester resin fibers should be used alone. However, it can also be used in combination to further improve the effects of the present invention.
The copolymer is contained in an amount of 0.1 to 4% by mass with respect to the total mass of the thermoplastic prepreg, and the binder fiber is 1.5 to 6% by mass with respect to the total mass of the thermoplastic prepreg. It is preferable to contain. By making the content rate of a copolymer and a binder fiber into the said range, the surface strength and interlayer strength of a thermoplastic prepreg can be raised. In addition, in said range, a preferable result is obtained from the relationship of an odor, when the compounding quantity of the binder which uses a copolymer as a component (liquid binder) is smaller than a polyester resin or a modified polyester resin. Since the polyester binder is compatible with the matrix resin, it is difficult to generate odor even if the addition amount is relatively large, and since the liquid binder tends to be concentrated and concentrated at the intersection of the fibers, such a result is obtained. Estimated.
バインダー成分として好ましい組合せとしては、アクリル系のエマルジョンと低融点熱可塑性樹脂繊維としてのチョップ状のＰＥＴ繊維の組合せである。具体的には、熱可塑性プリプレグの全質量に対してアクリル系バインダー０．３〜４質量％に対し、ＰＥＴ繊維１.５〜６質量％である。好ましくはアクリル系バインダー１〜３質量％に対し、ＰＥＴ繊維２〜６質量％、更に好ましくはアクリル系バインダー１．５〜２．５質量％に対し、ＰＥＴ繊維３〜５質量％である。 A preferable combination as the binder component is a combination of an acrylic emulsion and a chopped PET fiber as a low melting point thermoplastic resin fiber. Specifically, it is 1.5 to 6% by mass of PET fiber with respect to 0.3 to 4% by mass of the acrylic binder with respect to the total mass of the thermoplastic prepreg. Preferably, it is 2 to 6% by mass of PET fiber with respect to 1 to 3% by mass of acrylic binder, and more preferably 3 to 5% by mass of PET fiber with respect to 1.5 to 2.5% by mass of acrylic binder.
繊維強化プラスチック成形体用シートは表層領域と表層領域に挟まれた中間領域を有することとした場合、表層領域に含有されているバインダー成分は、中間領域に含有されているバインダー成分より多いことが好ましい。特にバインダー成分のうち、メチル（メタ）アクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位、エチル（メタ）アクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位のうち少なくとも１つを含む共重合体が表層領域に多く含有されていることが好ましい。
ここで、繊維強化プラスチック成形体用シートの表層領域は、成形体用シートを厚さ方向（Ｚ軸方向）に略３分割した際に、外側に位置する２つの領域である。なお、中間領域はこれらの２つの領域に挟まれた間の領域をいう。表層領域に含有されているバインダー成分は、中間領域に含有されているバインダー成分より多いことが好ましく、表層領域に含有されているバインダー成分は、中間領域に含有されているバインダー成分の１．１〜１．５倍であることがより好ましい。
When the fiber reinforced plastic molded sheet has an intermediate region sandwiched between the surface layer region and the surface layer region, the binder component contained in the surface layer region may be more than the binder component contained in the intermediate region. preferable. In particular, among the binder components, a copolymer containing at least one of a repeating unit derived from a methyl (meth) acrylate-containing monomer and a repeating unit derived from an ethyl (meth) acrylate-containing monomer may be contained in a large amount in the surface layer region. preferable.
Here, the surface layer region of the sheet for fiber-reinforced plastic molded product is two regions located outside when the molded product sheet is divided into approximately three parts in the thickness direction (Z-axis direction). Note that the intermediate region refers to a region between these two regions. The binder component contained in the surface layer region is preferably more than the binder component contained in the intermediate region, and the binder component contained in the surface layer region is 1.1 of the binder component contained in the intermediate region. It is more preferable to be -1.5 times.
このように、バインダー成分を表層領域に集中させることで、高温の金型やプレス板により加熱加圧処理される際に、バインダー成分が効果的に加熱されるため、バインダー成分が速やかに熱分解・揮発する。これにより熱成形品に残留するバインダー成分がごく僅かな量に抑えられることとなる。このため、本発明の熱可塑性プリプレグは、高い難燃性を有しており、発煙性が抑えられている。 In this way, by concentrating the binder component in the surface layer region, the binder component is effectively heated when heated and pressurized by a high-temperature mold or press plate.・ Volatile. As a result, the binder component remaining in the thermoformed product is suppressed to a very small amount. For this reason, the thermoplastic prepreg of the present invention has high flame retardancy and smoke generation is suppressed.
メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、エチルアクリレート、及びメチルアクリレートの少なくとも１種のモノマーを含有するモノマー混合物を重合させることによって得られる共重合体を成分とする液状バインダーは繊維強化プラスチック成形体用シートの表層領域に集中して存在することが好ましい。また、これらの液状バインダーは、両表層領域の繊維成分同士の交点に水掻き膜状に局在することが好ましい。すなわち、共重合体は、強化繊維成分とマトリックス樹脂成分を構成する繊維同士の交点に水掻き膜状に局在することが好ましい。このように局在することにより、バインダー成分が少量であっても使用工程においても両表層領域の繊維の脱落を少なくすることができる。また、変色が少なく好適であり、繊維強化プラスチック成形体用シートの抄造直後に平板にカットして積層し、プレスするような工程に好適に使用できる。 The liquid binder comprising as a component a copolymer obtained by polymerizing a monomer mixture containing at least one monomer of methyl methacrylate, ethyl methacrylate, ethyl acrylate, and methyl acrylate is a surface layer region of a sheet for fiber-reinforced plastic molding It is preferable to exist in a concentrated manner. Moreover, it is preferable that these liquid binders are localized in the form of a drainage film at the intersection between the fiber components in both surface layer regions. That is, it is preferable that the copolymer is localized in the form of a water-repellent film at the intersection of the fibers constituting the reinforcing fiber component and the matrix resin component. By being localized in this manner, even if the binder component is small, even in the use process, the fibers falling off in both surface layer regions can be reduced. Moreover, it is suitable for the process which cuts and laminates | stacks on a flat plate immediately after papermaking of the sheet | seat for fiber reinforced plastic moldings, and presses suitably.
なお、バインダー成分のうち、共重合体を含む成分は、表層領域に集中させることが好ましいが、バインダー繊維は、繊維強化プラスチック成形体用シートの中間領域に含有させることもできる。これにより、繊維強化プラスチック成形体用シートの層間強度が高まり、加熱成形加工時のハンドリング性が更に改善される。 In addition, although it is preferable to concentrate the component containing a copolymer in a surface layer area | region among binder components, binder fiber can also be contained in the intermediate | middle area | region of the sheet | seat for fiber reinforced plastic moldings. Thereby, the interlayer intensity | strength of the sheet | seat for fiber reinforced plastic moldings increases, and the handling property at the time of a thermoforming process is further improved.
バインダー繊維は、強化繊維やＰＥＩ繊維等と共に空気中に分散させてネットに捕捉してウエブを形成する方法（乾式不織布法）で繊維強化プラスチック成形体用シートに含有させることができる。また、バインダー繊維は、溶媒中に分散させ、その後溶媒を除去してウエブを形成する方法（湿式不織布法）等の方法で繊維強化プラスチック成形体用シートに含有させることもできる。 The binder fiber can be contained in the fiber reinforced plastic molded sheet by a method (dry nonwoven fabric method) in which the binder fiber is dispersed in the air together with the reinforcing fiber, the PEI fiber, and the like and captured on the net to form a web. The binder fiber can also be contained in the fiber-reinforced plastic molded sheet by a method such as a method (wet nonwoven fabric method) in which the binder fiber is dispersed in a solvent and then the solvent is removed to form a web.
繊維強化プラスチック成形体用シートの表層にバインダーを相対的に多く存在させる方法としては、下記方法が挙げられる。例えば、バインダー成分を溶媒に溶解した液状物、若しくはバインダー成分の乳化物（エマルジョン）を不織布シートに内添、塗布又は含浸させ、加熱乾燥するという製造方法が挙げられる。中でも、湿式不織布法又は乾式不織布法によってウエブを形成した後、バインダー成分を溶媒に溶解した液状物、若しくはバインダー成分の乳化物（エマルジョン）を、ディッピング、若しくはスプレー法等で付与し、加熱乾燥するという製造方法が好ましく用いられる。この方法によれば、加熱乾燥する際に、ウエブ内部の溶媒が両面の表層に移動し、蒸発するため、この溶媒の移動に伴ってバインダーも表層に相対的に多く集中する。 Examples of the method for allowing a relatively large amount of the binder to be present in the surface layer of the fiber reinforced plastic molded sheet include the following methods. For example, a production method in which a liquid material in which a binder component is dissolved in a solvent or an emulsion (emulsion) of a binder component is internally added to, applied to, or impregnated into a nonwoven fabric sheet, and is heated and dried. In particular, after a web is formed by a wet nonwoven fabric method or a dry nonwoven fabric method, a liquid material in which a binder component is dissolved in a solvent, or an emulsion (emulsion) of a binder component is applied by dipping or spraying, and dried by heating. The production method is preferably used. According to this method, since the solvent inside the web moves to the surface layers on both sides and evaporates during heating and drying, the binder also concentrates relatively on the surface layer as the solvent moves.
上記のように、繊維強化プラスチック成形体用シートの表層にバインダー成分を偏在させるためには、バインダー成分の溶液、若しくはエマルジョン等、液状のバインダー成分を使用し、加熱乾燥させる製造方法を採用することができる。この場合、溶媒の移動が多いほうがバインダー成分の偏在が強まるため好ましい。
このような方法を採用する場合、湿式不織布法でウエットウエブを形成後、バインダーの水溶液、若しくはエマルジョンをウエブにディッピング若しくはスプレー等の方法で付与し、乾燥する方法が好ましい。この場合、ウエブ水分はバインダーの水溶液、若しくはエマルジョンのバインダー液濃度や、湿式不織布製造工程におけるウエットサクション、ドライサクションによる水分の吸引力の調整で行うことが可能である。
As described above, in order to make the binder component unevenly distributed on the surface layer of the fiber-reinforced plastic molded sheet, a manufacturing method in which a liquid binder component such as a solution or an emulsion of the binder component is used and dried by heating is employed. Can do. In this case, it is preferable that the solvent move more because the uneven distribution of the binder component becomes stronger.
When such a method is employed, it is preferable to form a wet web by a wet nonwoven fabric method, and then apply an aqueous solution or emulsion of the binder to the web by a method such as dipping or spraying, followed by drying. In this case, the web moisture can be adjusted by adjusting the concentration of the binder solution in the aqueous solution or emulsion, or the moisture suction force by wet suction or dry suction in the wet nonwoven fabric manufacturing process.
バインダー成分を偏在させるために好ましいウエブ内の水分量は５０％以上であるが、ある程度以上に水分が多いと乾燥負荷が大きくなり、製造コストがかさむため、両者を勘案して適宜ウエブ内水分量を調整することが好ましい。 In order to make the binder component unevenly distributed, the moisture content in the web is preferably 50% or more, but if there is too much moisture, the drying load increases and the manufacturing cost increases. Is preferably adjusted.
上記の対策で不十分な場合、バインダー成分の添加量を減少させる方法として、繊維強化プラスチック成形体用シートを湿式抄紙し、強度縦横比を大きくすることも好ましい。具体的には、ジェットワイヤー比の調整によってマシンの抄造方向（ＭＤ方向）とその直角方向（ＣＤ方向）の強度比（強度縦横比）を大きくすることができる。一般に、強度縦横比を大きくすると、繊維が一方向に並ぶ傾向となり、不織布の密度が高くなる傾向にある。その結果、繊維間の交点が増加するため、少量のバインダーでも十分な表面強度が得られる。このような効果が明確に得られるのは、通常、強度縦横比が１．５以上、より明確に得られるのは３．０以上、更に明確に得られるのは５．０以上である。 When the above measures are insufficient, it is also preferable to wet-paper the fiber-reinforced plastic molded sheet to increase the strength aspect ratio as a method of reducing the amount of binder component added. Specifically, the strength ratio (strength aspect ratio) of the machine-making direction (MD direction) and the perpendicular direction (CD direction) can be increased by adjusting the jet wire ratio. In general, when the strength aspect ratio is increased, the fibers tend to line up in one direction, and the density of the nonwoven fabric tends to increase. As a result, the intersections between the fibers increase, so that a sufficient surface strength can be obtained even with a small amount of binder. Such an effect can be clearly obtained usually when the strength aspect ratio is 1.5 or more, more clearly is 3.0 or more, and more clearly is 5.0 or more.
（繊維形状）
本発明では、熱可塑性スーパーエンプラ繊維とバインダー繊維は、一定の長さにカットされたチョップドストランドであることが好ましい。また、本発明では、繊維強化プラスチック成形体用シートに含まれる、熱可塑性スーパーエンプラ繊維及び強化繊維も、一定の長さにカットされたチョップドストランドであることが好ましい。このような形態とすることにより、繊維強化プラスチック成形体用シート中で、各種繊維を均一に混合することができる。
(Fiber shape)
In the present invention, the thermoplastic super engineering plastic fiber and the binder fiber are preferably chopped strands cut to a certain length. In the present invention, the thermoplastic super engineering plastic fibers and the reinforcing fibers contained in the fiber-reinforced plastic molded sheet are also preferably chopped strands cut to a certain length. By setting it as such a form, various fibers can be mixed uniformly in the sheet | seat for fiber reinforced plastic moldings.
上記のような場合、繊維強化プラスチック成形体用シートは、熱可塑性スーパーエンプラ繊維、強化繊維、バインダー繊維のチョップドストランドを、空気中に分散させてネットに捕捉してウエブを形成する方法（乾式不織布法）で製造される。また、熱可塑性スーパーエンプラ繊維、強化繊維、バインダー繊維のチョップドストランドを溶媒中に分散させ、その後溶媒を除去してウエブを形成する方法（湿式不織布法）等の方法で製造されてもよい。 In the above case, the fiber reinforced plastic molded sheet is a method of forming a web by dispersing chopped strands of thermoplastic super engineering plastic fibers, reinforcing fibers and binder fibers in the air and capturing them in a net (dry nonwoven fabric). Method). Further, it may be produced by a method (wet nonwoven fabric method) or the like in which a chopped strand of thermoplastic super engineering plastic fiber, reinforcing fiber, or binder fiber is dispersed in a solvent and then the solvent is removed to form a web.
（熱可塑性プリプレグの製造方法）
本発明の熱可塑性プリプレグの製造工程は、強化繊維成分と、熱可塑性スーパーエンプラ繊維を含むマトリックス樹脂成分と、バインダー成分を含む繊維強化プラスチック成形体用シートを加熱加圧処理し熱可塑性プリプレグを形成する工程を含む。
また、熱可塑性スーパーエンプラ繊維の限界酸素指数は２５以上であり、熱可塑性プリプレグの密度は、０．１５ｇ／ｃｍ3以上である。
(Method for producing thermoplastic prepreg)
The manufacturing process of the thermoplastic prepreg of the present invention is performed by heating and pressurizing a fiber reinforced plastic molded sheet containing a reinforcing fiber component, a matrix resin component containing a thermoplastic super engineering plastic fiber, and a binder component to form a thermoplastic prepreg. The process of carrying out is included.
The critical oxygen index of the thermoplastic super engineering plastic fiber is 25 or more, and the density of the thermoplastic prepreg is 0.15 g / cm 3 or more.
熱可塑性プリプレグを形成する工程における加熱加圧工程は、熱可塑性スーパーエンプラ繊維の、好ましくは、ガラス転移温度以上の温度で加熱しつつ加圧を行う工程である。具体的には、繊維強化プラスチック成形体用シートを１５０〜６００℃、好ましくは２００〜５００℃で加熱し、加圧することが好ましい。なお、加熱温度は、熱可塑性樹脂繊維が流動する温度であって強化繊維は溶融しない温度帯であることが好ましい。 The heating and pressing step in the step of forming the thermoplastic prepreg is a step of pressing while heating the thermoplastic super engineering plastic fiber at a temperature preferably equal to or higher than the glass transition temperature. Specifically, it is preferable to heat and pressurize the fiber-reinforced plastic molded sheet at 150 to 600 ° C., preferably 200 to 500 ° C. The heating temperature is preferably a temperature range in which the thermoplastic resin fibers flow and the reinforcing fibers do not melt.
本発明では、繊維強化プラスチック成形体用シートを加熱加圧成形する工程の前に、さらに繊維強化プラスチック成形体用シートを形成する工程を含むことが好ましい。繊維強化プラスチック成形体用シートを形成する工程は、乾式不織布法又は湿式不織布法のいずれかの方法で不織布シートを形成する工程と、バインダー成分を含む溶液又はバインダー成分を含むエマルジョンを不織布シートに内添、塗布又は含浸させる工程を含む。さらに、内添、塗布又は含浸後には、加熱乾燥させる工程を含む。このような工程を設けることにより、繊維強化プラスチック成形体用シートの表面繊維の飛散、毛羽立ちや脱落を抑制することができ、ハンドリング性に優れた成形加工シートを得ることができる。 In this invention, it is preferable to include the process of forming the sheet | seat for fiber reinforced plastic molding further before the process of heat-press-molding the sheet | seat for fiber reinforced plastic molding. The step of forming a sheet for a fiber-reinforced plastic molded body includes a step of forming a nonwoven fabric sheet by either a dry nonwoven fabric method or a wet nonwoven fabric method, and a solution containing a binder component or an emulsion containing a binder component in the nonwoven fabric sheet. Adding, applying or impregnating. Further, after the internal addition, coating or impregnation, a step of drying by heating is included. By providing such a process, scattering, fluffing, and dropping off of the surface fibers of the fiber-reinforced plastic molded sheet can be suppressed, and a molded sheet having excellent handling properties can be obtained.
なお、バインダー成分を含む溶液又はバインダー成分を含むエマルジョンを不織布シートに内添、塗布又は含浸させた後は、その不織布シートを急速に加熱することが好ましい。このような加熱工程を設けることにより、バインダー成分を含む溶液又はバインダー成分を含むエマルジョンを繊維強化プラスチック成形体用シートの表層領域に移行させることができる。さらに、バインダー成分を水掻き膜状に局在させることができる。 In addition, after the solution containing a binder component or the emulsion containing a binder component is internally added, applied, or impregnated to the nonwoven fabric sheet, it is preferable to rapidly heat the nonwoven fabric sheet. By providing such a heating step, the solution containing the binder component or the emulsion containing the binder component can be transferred to the surface layer region of the sheet for fiber-reinforced plastic molded body. In addition, the binder component can be localized in the form of a water scraping film.
（熱可塑性プリプレグの使用方法）
本発明の熱可塑性プリプレグは、目的とする成形品の形状や成形法に合わせて任意の形状に加工することができる。例えば、熱可塑性プリプレグを熱プレスで加熱加圧成形したり、あらかじめ赤外線ヒーター等で予熱し、金型によって加熱加圧成形する等、一般的なスタンパブルシートの加熱加圧成形方法を用いて加工することにより、強度・難燃性に優れたプラスチック成形体とすることができる。
(How to use thermoplastic prepreg)
The thermoplastic prepreg of the present invention can be processed into an arbitrary shape in accordance with the shape of the intended molded product and the molding method. For example, processing using a general stampable sheet heat and pressure molding method, such as heat press molding a thermoplastic prepreg with a hot press, preheating with an infrared heater or the like, and heat press molding with a mold. By doing, it can be set as the plastic molding excellent in intensity | strength and a flame retardance.
本発明では、熱可塑性プリプレグから繊維強化プラスチック成形体を作製する際には、熱可塑性プリプレグを、熱可塑性スーパーエンプラ繊維のガラス転移温度以上の温度で加圧加熱成形することが好ましい。例えば、熱プレスによる成形加工の条件としては、使用される熱可塑性樹脂によって異なるが、保持温度として１５０〜６００℃、好ましくは２００〜５００℃、さらに好ましくは２５０〜４５０℃、圧力としては５〜２０ＭＰａが好ましい。また、上記所望の保持温度に到達するまでの昇温速度は３〜２０℃／分が好ましく、また、所望の熱プレス温度での保持時間は１〜３０分、その後、成形体を取り出す温度（２００℃以下）までは圧力を維持しながら、３〜２０℃／分の冷却速度とするのが好ましい。更に、生産効率はやや落ちるものの、熱プレスの保持温度からスーパーエンプラ繊維のガラス転移温度までは空冷でゆっくりと０．１〜３℃／分で冷却することも、強度向上の観点からは好ましい。また、急速加熱、急速冷却（ヒートアンドクール）成形を用いて熱プレス成形することも可能であり、その場合の昇温、冷却速度はそれぞれ３０〜５００℃／分である。更に、赤外線ヒーターによる場合は、温度として１５０〜６００℃、好ましくは２００〜５００℃で１〜３０分間加熱し、その後３０〜１５０ＭＰａの圧力で成形することができる。 In the present invention, when producing a fiber-reinforced plastic molded body from a thermoplastic prepreg, it is preferable to press-mold the thermoplastic prepreg at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the thermoplastic super engineering plastic fiber. For example, the conditions for the molding process by hot pressing vary depending on the thermoplastic resin used, but the holding temperature is 150 to 600 ° C, preferably 200 to 500 ° C, more preferably 250 to 450 ° C, and the pressure is 5 to 5. 20 MPa is preferred. In addition, the rate of temperature rise until reaching the desired holding temperature is preferably 3 to 20 ° C./min, the holding time at the desired hot press temperature is 1 to 30 minutes, and then the temperature at which the molded body is taken out ( The cooling rate is preferably 3 to 20 ° C./min while maintaining the pressure up to 200 ° C. or less. Furthermore, although the production efficiency is slightly lowered, it is also preferable from the viewpoint of improving the strength to cool slowly by air cooling from the holding temperature of the hot press to the glass transition temperature of the super engineering plastic fiber at 0.1 to 3 ° C./min. It is also possible to perform hot press molding using rapid heating and rapid cooling (heat and cool) molding, in which case the temperature rise and cooling rate are 30 to 500 ° C./min, respectively. Furthermore, in the case of using an infrared heater, the temperature is 150 to 600 ° C., preferably 200 to 500 ° C., for 1 to 30 minutes, and then molded at a pressure of 30 to 150 MPa.
本発明で得られるプラスチック成形品は、力学的強度に優れ、かつ工業的に有用な生産性を兼ね備えているため、種々の用途に展開することができる。 Since the plastic molded product obtained by the present invention has excellent mechanical strength and industrially useful productivity, it can be used in various applications.
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。 The features of the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. The materials, amounts used, ratios, processing details, processing procedures, and the like shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the specific examples shown below.
（実施例１〜４）
繊維径７μｍ、繊維長１３ｍｍのＰＡＮ系炭素繊維と、表１に示した繊維径のＰＰＳ樹脂繊維（Ｆｉｂｅｒ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製、繊維長１３ｍｍ、限界酸素指数４１)を、質量比がポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維４０に対しポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂繊維６０となるように計量し、水中に投入した。投入した水の量は、ＰＡＮ系炭素繊維とＰＰＳ樹脂繊維の合計質量に対し２００倍となるようにした（すなわち繊維スラリー濃度として０．５％）。
このスラリーに分散剤として商品名「エマノーン３１９９」（花王社製）を繊維（ＰＡＮ系炭素繊維とＰＰＳ繊維の合計）１００質量部に対し１質量部となるよう添加して攪拌し、繊維を水中に均一に分散させた繊維スラリーを作製した。
(Examples 1-4)
A PAN-based carbon fiber having a fiber diameter of 7 μm and a fiber length of 13 mm and a PPS resin fiber having a fiber diameter shown in Table 1 (manufactured by Fiber Innovation Technology, fiber length of 13 mm, critical oxygen index of 41) and a mass ratio of polyacrylonitrile (PAN) ) It measured so that it might become the polyphenylene sulfide (PPS) resin fiber 60 with respect to the system carbon fiber 40, and it injected | thrown-in to water. The amount of water added was set to be 200 times the total mass of the PAN-based carbon fiber and the PPS resin fiber (that is, the fiber slurry concentration was 0.5%).
To this slurry, the trade name “Emanon 3199” (manufactured by Kao Corporation) is added as a dispersant to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the fiber (total of PAN-based carbon fiber and PPS fiber), and the fiber is stirred in water. A fiber slurry dispersed uniformly was prepared.
粒状ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）（ユニチカ社製、商品名「ＯＶ−Ｎ」）を、濃度が１０％となるように水に添加し、攪拌してバインダースラリーを作成した。この粒状ＰＶＡのスラリーを繊維スラリーに投入して湿式抄紙法でウエットウエブを形成し、１８０℃で加熱乾燥することにより目付けが２５０ｇ／ｍ2である不織布（繊維強化プラスチック成形体用シート）を得た。
この不織布（繊維強化プラスチック成形体用シート）を、２８０℃の熱プレスにて、加熱加圧処理することで表１に記載の密度となる熱可塑性プリプレグを得た。
なお、実施例２においては実施例１よりも加熱加圧時間を短縮することによって密度を表１の通り調整し、実施例４においては実施例１よりも加熱加圧時間を延長することによって、密度を表１の通り調整した。
また、実施例３においては、バインダーの添加量を１２質量％とした以外は実施例１と同様にして熱可塑性プリプレグを得た。
粒状ＰＶＡの熱可塑性プリプレグに対する配合率は、表１に示す通りとなるよう、粒状ＰＶＡスラリー濃度の添加量を適宜調整した。
Particulate polyvinyl alcohol (PVA) (trade name “OV-N”, manufactured by Unitika Ltd.) was added to water so as to have a concentration of 10%, and stirred to prepare a binder slurry. This granular PVA slurry is put into a fiber slurry, a wet web is formed by wet papermaking, and heated and dried at 180 ° C. to obtain a nonwoven fabric (sheet for fiber reinforced plastic molded body) having a basis weight of 250 g / m 2. It was.
A thermoplastic prepreg having the density shown in Table 1 was obtained by subjecting this nonwoven fabric (sheet for fiber-reinforced plastic molded body) to heat and pressure treatment at 280 ° C. with a hot press.
In Example 2, the density was adjusted as shown in Table 1 by shortening the heating and pressing time than in Example 1, and in Example 4 by extending the heating and pressing time than in Example 1, The density was adjusted as shown in Table 1.
In Example 3, a thermoplastic prepreg was obtained in the same manner as in Example 1 except that the addition amount of the binder was 12% by mass.
The addition amount of the granular PVA slurry concentration was adjusted as appropriate so that the blending ratio of the granular PVA to the thermoplastic prepreg was as shown in Table 1.
（実施例５）
ＰＰＳ樹脂繊維を、表１に示した繊維径であるＰＰＳ繊維（ＫＢセーレン社製、ガラス転移温度９２℃、繊維長１３ｍｍ、限界酸素指数４１）に変更した以外は、実施例１と同様にして熱可塑性プリプレグを作製した。
(Example 5)
Except for changing the PPS resin fiber to the PPS fiber having the fiber diameter shown in Table 1 (KB Selen, glass transition temperature 92 ° C., fiber length 13 mm, critical oxygen index 41), the same procedure as in Example 1 was performed. A thermoplastic prepreg was prepared.
（実施例６〜９）
実施例１における繊維径７μｍ、繊維長１３ｍｍであるＰＡＮ系炭素繊維を、繊維径が９μｍであり、繊維長が１８ｍｍのガラス繊維に変更し、実施例１におけるＰＰＳ樹脂繊維（Ｆｉｂｅｒ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製、ガラス転移温度９２℃、限界酸素指数４１)を、表２に示したポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂繊維（Ｆｉｂｅｒ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製、ガラス転移温度２２０℃、繊維長１３ｍｍ、限界酸素指数４７）に変更した以外は実施例１と同様にして、目付けが２５０ｇ／ｍ2である不織布を得た。得られたシートを、２８０℃の熱プレスによって加熱加圧することで、表２の通り密度を適宜調整し、実施例６、７の熱可塑性プリプレグを作製した。
また、粒状ＰＶＡ（ユニチカ社製、商品名「ＯＶ−Ｎ」）を、ＰＥＴ／ｃｏＰＥＴ変性芯鞘バインダー繊維（ユニチカ社製、商品名「メルティ４０８０」）に変更した以外は、実施例６と同様にして実施例８の熱可塑性プリプレグを作製した。
(Examples 6 to 9)
The PAN-based carbon fiber having a fiber diameter of 7 μm and a fiber length of 13 mm in Example 1 was changed to a glass fiber having a fiber diameter of 9 μm and a fiber length of 18 mm, and the PPS resin fiber in Example 1 (manufactured by Fiber Innovation Technology) , Glass transition temperature 92 ° C., limiting oxygen index 41) to polyetherimide (PEI) resin fiber (Fibre Innovation Technology, glass transition temperature 220 ° C., fiber length 13 mm, limiting oxygen index 47) shown in Table 2. A non-woven fabric having a basis weight of 250 g / m 2 was obtained in the same manner as Example 1 except for the change. The obtained sheets were heated and pressed by a hot press at 280 ° C. to adjust the density appropriately as shown in Table 2, and the thermoplastic prepregs of Examples 6 and 7 were produced.
Moreover, except having changed granular PVA (the product name "OV-N" by Unitika Co., Ltd.) into the PET / coPET modified core-sheath binder fiber (product name "Melty 4080" by Unitika), it is the same as that of Example 6. Thus, a thermoplastic prepreg of Example 8 was produced.
また、実施例６におけるガラス繊維を繊維径が６μｍであり、繊維長が１８ｍｍのガラス繊維に変更して、実施例６と同様にして実施例９の熱可塑性プリプレグを作製した。 Further, the glass fiber in Example 6 was changed to a glass fiber having a fiber diameter of 6 μm and a fiber length of 18 mm, and a thermoplastic prepreg of Example 9 was produced in the same manner as in Example 6.
（実施例１０〜１５）
実施例１におけるＰＰＳ樹脂繊維を、繊維径１６μｍのＰＰＳ樹脂繊維（Ｆｉｂｅｒ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製、ガラス転移温度９２℃、繊維長１３ｍｍ、限界酸素指数４１)に代えるとともに、粒状ＰＶＡに代えて、ウエットウエブ形成後に表３のバインダー液をスプレー法によって表３に示されている量で添加し、加熱乾燥させた以外は、実施例１と同様にして実施例１０〜１５の熱可塑性プリプレグを作製した。
(Examples 10 to 15)
The PPS resin fiber in Example 1 was replaced with a PPS resin fiber having a fiber diameter of 16 μm (manufactured by Fiber Innovation Technology, glass transition temperature 92 ° C., fiber length 13 mm, critical oxygen index 41), and in addition to granular PVA, a wet web was used. Thermoplastic prepregs of Examples 10 to 15 were produced in the same manner as in Example 1 except that the binder liquid shown in Table 3 was added by the spray method in the amount shown in Table 3 after the formation, and dried by heating.
（実施例１６〜２１）
実施例１０〜１５におけるＰＰＳ樹脂繊維を、繊維径１５μｍのＰＥＩ樹脂繊維（Ｆｉｂｅｒ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製、ガラス転移温度２２０℃、繊維長１３ｍｍ、限界酸素指数４７)に代える以外は、実施例１０〜１５のそれぞれに対応する実施例１６〜２１の熱可塑性プリプレグを作製した。
(Examples 16 to 21)
Examples 10 to 15 except that the PPS resin fibers in Examples 10 to 15 were replaced with PEI resin fibers having a fiber diameter of 15 μm (manufactured by Fiber Innovation Technology, glass transition temperature 220 ° C., fiber length 13 mm, critical oxygen index 47). Thermoplastic prepregs of Examples 16 to 21 corresponding to the above were prepared.
（実施例２２）
実施例１４における繊維径１５μｍのＰＥＩ繊維（Ｆｉｂｅｒ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製、繊維長１３ｍｍ、限界酸素指数４７）の代わりにポリカーボネート繊維（繊維長１５ｍｍ、繊維径３０μｍ、限界酸素指数２５）を用いた以外は、実施例１６と同様にして熱可塑性プリプレグを作製した。尚、プリプレグを作製する際の加熱温度は２２０℃とした。
(Example 22)
A polycarbonate fiber (fiber length 15 mm, fiber diameter 30 μm, critical oxygen index 25) was used in place of the PEI fiber having a fiber diameter of 15 μm in Example 14 (manufactured by Fiber Innovation Technology, fiber length 13 mm, critical oxygen index 47). A thermoplastic prepreg was produced in the same manner as in Example 16. In addition, the heating temperature at the time of producing a prepreg was 220 degreeC.
（実施例２３）
ポリカーボネート繊維（繊維長１５ｍｍ、繊維径３０μｍ、限界酸素指数２５）及び繊維径１５μｍのＰＥＩ繊維（Ｆｉｂｅｒ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製、繊維長１３ｍｍ、限界酸素指数４７）を５０／５０の質量比で混合して使用した以外は、実施例１６と同様にして熱可塑性プリプレグを得た。尚、プリプレグを作製する際の加熱温度は２８０℃とした。
(Example 23)
Polycarbonate fiber (fiber length 15 mm, fiber diameter 30 μm, critical oxygen index 25) and PEI fiber (fiber innovation technology, fiber length 13 mm, critical oxygen index 47) having a fiber diameter of 15 μm were mixed at a mass ratio of 50/50. A thermoplastic prepreg was obtained in the same manner as in Example 16 except that it was used. In addition, the heating temperature at the time of producing a prepreg was 280 degreeC.
なお、上記のバインダー液において、ＰＶＡ水溶液は、クラレ社製商品名「ＰＶＡ１１７」を熱水に溶解したＰＶＡ水溶液を使用した。また、スチレン−アクリルエマルジョンは、ＤＩＣ社製商品名「ＧＭ−１０００」を使用し、ウレタンエマルジョンはＤＩＣ社製商品名「ＡＰ−Ｘ１０１」を使用した。 In the above binder solution, a PVA aqueous solution in which Kuraray's trade name “PVA117” was dissolved in hot water was used. Moreover, the brand name "GM-1000" by DIC was used for the styrene-acrylic emulsion, and the brand name "AP-X101" by DIC was used for the urethane emulsion.
（比較例１）
不織布を製造後、加熱加圧工程を省略した以外は実施例１と同様にして熱可塑性プリプレグを作成した。
(Comparative Example 1)
A thermoplastic prepreg was prepared in the same manner as in Example 1 except that the heating and pressing step was omitted after the nonwoven fabric was produced.
（比較例２）
実施例１において、ＰＰＳ樹脂繊維の代わりにポリアミド６樹脂（東レ社製、商品名「アミランＣＭ１０２１」、融点２１０℃、限界酸素指数２０、繊維径２０μｍ）に変更した以外は、実施例１と同様にして熱可塑性プリプレグを製造した。
(Comparative Example 2)
In Example 1, instead of PPS resin fiber, polyamide 6 resin (manufactured by Toray Industries, trade name “Amilan CM1021”, melting point 210 ° C., limiting oxygen index 20, fiber diameter 20 μm) was used. Thus, a thermoplastic prepreg was produced.
（スタンピング成形）
以上の各実施例及び比較例の方法で得られた各熱可塑性プリプレグを、６枚積層し、ＩＲヒーターで４００℃で６０秒加熱した後、コールドプレスで２０ＭＰａで６０秒間プレスし、繊維強化プラスチック成形体を得た。尚、実施例２２においてはＩＲヒーターの温度を３００℃、実施例２３においてはＩＲヒーターの温度を３５０℃とした。
(Stamping molding)
Six thermoplastic prepregs obtained by the methods of the above Examples and Comparative Examples were laminated, heated at 400 ° C. for 60 seconds with an IR heater, then pressed at 20 MPa for 60 seconds with a cold press, and fiber reinforced plastic. A molded body was obtained. In Example 22, the temperature of the IR heater was 300 ° C., and in Example 23, the temperature of the IR heater was 350 ° C.
（評価）
（プラスチック成形体の外観）
得られた繊維強化プラスチックの外観については、以下の基準で評価を行った。なお、この外観評価が良好なものは、熱可塑性プリプレグのハンドリング性（加工適正）が良好であることを表す。
◎：ボイド等がなく良好
○：わずかにボイドが確認できるだけである
△：ボイドの発生があるが実用上差し支えはない
×：ボイドに起因して明らかに外観が悪く、製品として使用できない
(Evaluation)
(Appearance of plastic molding)
The appearance of the obtained fiber reinforced plastic was evaluated according to the following criteria. In addition, the thing with this favorable external appearance evaluation represents that the handling property (processing appropriateness) of a thermoplastic prepreg is favorable.
◎: Good with no voids, etc. ○: Slightly voids can be confirmed Δ: Voids are generated but there is no practical problem ×: Appearance is poor due to voids and cannot be used as a product
（プラスチック成形体の曲げ強度）
プラスチック成形体の曲げ強度は、ＪＩＳ Ｋ７０７４に準拠した方法で測定した。
(Bending strength of plastic molding)
The bending strength of the plastic molded body was measured by a method based on JIS K7074.
（難燃性評価）
プラスチック成形体の難燃性の評価は限界酸素指数テスト（ＡＳＴＭ Ｄ２８６３）に基づいて実施した。
(Flame retardance evaluation)
Evaluation of the flame retardancy of the plastic molding was carried out based on the limiting oxygen index test (ASTM D2863).
表１〜４に示されるように、実施例１〜２３の各熱可塑性プリプレグを加熱加圧成形して得られる繊維強化プラスチック成形体は、特定の限界酸素指数を有するスーパーエンプラと称される熱可塑性樹脂の繊維と炭素繊維やガラス繊維からなる強化繊維とを有し、かつ一定以上の密度を有する熱可塑性プリプレグを加熱加圧成形して製造されていることにより、高強度で外観も良好である繊維強化プラスチック体となっている。 As shown in Tables 1 to 4, the fiber reinforced plastic molded body obtained by heating and pressing the thermoplastic prepregs of Examples 1 to 23 is a heat called a super engineering plastic having a specific critical oxygen index. It has high strength and good appearance because it is made by heat-press molding a thermoplastic prepreg having plastic resin fibers and reinforcing fibers made of carbon fiber or glass fiber and having a density of a certain level or more. It is a fiber-reinforced plastic body.
なお、スーパーエンプラ繊維としてポリカーボネートを用いている実施例２２や実施例２３では難燃性が低下する傾向にはあるものの実用上は問題ないレベルである。 In Examples 22 and 23 in which polycarbonate is used as the super engineering plastic fiber, the flame retardancy tends to decrease, but it is at a level that is not a problem in practice.
一方、不織布製造後に加熱加圧を行わず、密度の低い比較例１においては、スタンピング成形における赤外ヒーター加熱工程においてシートが激しく収縮し、成形加工が不能であった。また、比較例２は、限界酸素指数が低く、難燃性が不足している。 On the other hand, in the comparative example 1 in which heating and pressurization were not performed after the nonwoven fabric was manufactured and the density was low, the sheet contracted violently in the infrared heater heating step in stamping molding, and the molding process was impossible. Further, Comparative Example 2 has a low critical oxygen index and lacks flame retardancy.
本発明の熱可塑性プリプレグを用いることにより、高強度かつ難燃性の高い、繊維強化プラスチック成形体を得ることができる。さらに本発明によれば、加工適性に優れた熱可塑性プリプレグを得ることができ、プラスチック成形加工分野等において産業上の利用可能性が高い。 By using the thermoplastic prepreg of the present invention, a fiber-reinforced plastic molded article having high strength and high flame retardancy can be obtained. Furthermore, according to the present invention, a thermoplastic prepreg excellent in processability can be obtained, and industrial applicability is high in the field of plastic molding and the like.
Claims (14)
前記バインダー繊維は、ポリエチレンテレフタレート又は変性ポリエチレンテレフタレートを含み、
前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維の限界酸素指数は２４以上であり、
前記熱可塑性プリプレグの密度は、０．１５ｇ／ｃｍ3以上０．４ｇ／ｃｍ3以下であることを特徴とする熱可塑性プリプレグ。 A thermoplastic prepreg formed by heat-pressing a fiber reinforced plastic molded sheet containing a reinforcing fiber component, a matrix resin component containing a thermoplastic super engineering plastic fiber , and a binder fiber ,
The binder fiber includes polyethylene terephthalate or modified polyethylene terephthalate,
The thermoplastic super engineering plastic fiber has a critical oxygen index of 24 or more,
The thermoplastic prepreg has a density of 0.15 g / cm 3 or more and 0.4 g / cm 3 or less.
前記表層領域に含有されているバインダー繊維は、前記中間領域に含有されているバインダー繊維より多いことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱可塑性プリプレグ。 The sheet for fiber-reinforced plastic molded body has a surface layer region and an intermediate region sandwiched between the surface layer region,
The thermoplastic prepreg according to any one of claims 1 to 4 , wherein the binder fiber contained in the surface region is more than the binder fiber contained in the intermediate region.
前記バインダー繊維は、ポリエチレンテレフタレート又は変性ポリエチレンテレフタレートを含み、
前記熱可塑性スーパーエンプラ繊維の限界酸素指数は２４以上であり、
前記熱可塑性プリプレグの密度は０．１５ｇ／ｃｍ3以上０．４ｇ／ｃｍ3以下であることを特徴とする熱可塑性プリプレグの製造方法。 In a method for producing a thermoplastic prepreg comprising a step of subjecting a fiber reinforced plastic molded body sheet comprising a reinforcing fiber component, a matrix resin component containing a thermoplastic super engineering plastic fiber , and a binder fiber to heat and pressure treatment,
The binder fiber includes polyethylene terephthalate or modified polyethylene terephthalate,
The thermoplastic super engineering plastic fiber has a critical oxygen index of 24 or more,
The method for producing a thermoplastic prepreg, wherein the density of the thermoplastic prepreg is 0.15 g / cm 3 or more and 0.4 g / cm 3 or less.
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