JP6439487B2 - Substrate for fiber reinforced plastic molding and fiber reinforced plastic molding - Google Patents
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Description
本発明は、繊維強化プラスチック成形体用基材及び繊維強化プラスチック成形体に関する。具体的には、本発明は、強化繊維と、熱可塑性樹脂と、アクリル系ポリマーを含む繊維強化プラスチック成形体用基材であって、難燃性が高められた繊維強化プラスチック成形体を成形し得る繊維強化プラスチック成形体用基材に関する。 The present invention relates to a substrate for a fiber-reinforced plastic molded body and a fiber-reinforced plastic molded body. Specifically, the present invention relates to a fiber reinforced plastic molded body containing reinforcing fiber, a thermoplastic resin, and an acrylic polymer, and molding a fiber reinforced plastic molded body having improved flame retardancy. The present invention relates to a substrate for a fiber-reinforced plastic molded body to be obtained.
炭素繊維やガラス繊維等の強化繊維を含む不織布(繊維強化プラスチック成形体用基材ともいう)から成形された繊維強化プラスチック成形体は、既にスポーツ、レジャー用品、航空機用材料、電子機器部材など様々な分野で用いられている。繊維強化プラスチック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又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。 Fiber reinforced plastic molded products molded from non-woven fabrics (also referred to as fiber reinforced plastic molded base materials) containing reinforced fibers such as carbon fibers and glass fibers have already been used in a variety of sports, leisure goods, aircraft materials, electronic equipment members, etc. Used in various fields. Thermosetting resins such as epoxy resins, unsaturated polyester resins, and phenolic resins are often used as the matrix resin in the fiber reinforced plastic molded body. However, when a thermosetting resin is used, the nonwoven fabric in which the thermosetting resin and the reinforcing fiber are mixed must be refrigerated and cannot be stored for a long time.
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不織布の開発が進められている。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不織布は、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は、熱硬化性樹脂を含む不織布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。さらに、熱可塑性樹脂を含む不織布から成形された繊維強化プラスチック成形体は、後工程としてアウトサート成形を施すことも可能である。 For this reason, in recent years, development of a nonwoven fabric using a thermoplastic resin as a matrix resin and containing reinforcing fibers has been advanced. A nonwoven fabric using such a thermoplastic resin as a matrix resin has the advantage that it can be stored and managed for a long time. In addition, a nonwoven fabric containing a thermoplastic resin is easier to mold than a nonwoven fabric containing a thermosetting resin, and has the advantage that a molded product can be molded by performing heat and pressure treatment. ing. Furthermore, a fiber-reinforced plastic molded body molded from a nonwoven fabric containing a thermoplastic resin can be subjected to outsert molding as a post-process.
繊維強化プラスチック成形体には、その用途に応じて難燃性が求められる場合がある。特に、繊維強化プラスチック成形体が電子機器等に組み込まれる場合には、難燃化が必須条件となっている。繊維強化プラスチック成形体を難燃化する方法としては、不織布やマトリックス樹脂に難燃剤を添加する方法が知られている(例えば、特許文献1及び2)。また、難燃性を高めるために、限界酸素指数の高い熱可塑性樹脂を用いることが検討されている。例えば、熱可塑性樹脂として、ポリエーテルイミド(PEI)等のスーパーエンプラ樹脂を用いることが検討されている(特許文献3)。 The fiber reinforced plastic molded body may be required to have flame retardancy depending on its application. In particular, when a fiber-reinforced plastic molded body is incorporated in an electronic device or the like, flame retardancy is an essential condition. As a method for making a fiber reinforced plastic molded product flame retardant, a method of adding a flame retardant to a nonwoven fabric or a matrix resin is known (for example, Patent Documents 1 and 2). In addition, in order to enhance flame retardancy, it has been studied to use a thermoplastic resin having a high critical oxygen index. For example, use of a super engineering plastic resin such as polyetherimide (PEI) as a thermoplastic resin has been studied (Patent Document 3).
上述したように、繊維強化プラスチック成形体の難燃性を高めることが検討されている。しかしながら、難燃性を高めるために多量のハロゲン系難燃剤を使用した場合、環境に悪影響を及ぼす場合があり問題となっていた。また、多量のノンハロゲン系難燃剤を使用した場合、繊維強化プラスチック成形体の薄肉化が困難となり、繊維強化プラスチック成形体の軽量化が難しくなるという問題があった。 As described above, it has been studied to increase the flame retardancy of a fiber-reinforced plastic molded body. However, when a large amount of a halogen-based flame retardant is used in order to enhance the flame retardancy, there is a problem that it may adversely affect the environment. Further, when a large amount of non-halogen flame retardant is used, there is a problem that it is difficult to reduce the thickness of the fiber-reinforced plastic molded body, and it is difficult to reduce the weight of the fiber-reinforced plastic molded body.
また、難燃性を高めるために、限界酸素指数の高いスーパーエンプラ樹脂を用いることも検討されている。しかし、用途や製造方法等によっては、スーパーエンプラ樹脂に限界酸素指数の低い燃焼性樹脂を混合しなければならない場合が発生する。例えば、他部材との接着性を確保するために他部材と同じ成分を混合しなければならない場合や、成形前の不織布の強度を十分に保ち生産効率を高めるためにバインダー成分を添加しなければならない場合などがある。このような場合、繊維強化プラスチック成形体の難燃化は十分ではなく、さらなる改良が求められていた。 In addition, in order to enhance the flame retardancy, it has been studied to use a super engineering plastic resin having a high critical oxygen index. However, depending on the application, production method, etc., there are cases where a super engineering plastic resin must be mixed with a flammable resin having a low critical oxygen index. For example, in order to ensure adhesion with other members, the same components as other members must be mixed, or binder components must be added to increase the production efficiency while maintaining sufficient strength of the nonwoven fabric before molding. There are cases where this is not possible. In such a case, the fiber reinforced plastic molded article is not sufficiently flame-retardant, and further improvement has been demanded.
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、限界酸素指数の低い燃焼性樹脂を含む繊維強化プラスチック成形体においても、難燃性を十分に高めることを目的として検討を進めた。 Therefore, in order to solve such problems of the prior art, the present inventors have studied for the purpose of sufficiently increasing the flame retardancy even in a fiber reinforced plastic molded article containing a flammable resin having a low critical oxygen index. Advanced.
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、熱可塑性樹脂として、スーパーエンプラ樹脂のみではなく限界酸素指数が低い樹脂を併用した場合であっても、繊維強化プラスチック成形体用基材にアクリル系ポリマーを含有させることによって、繊維強化プラスチック成形体の難燃性を十分に高め得ることを見出した。
具体的に、本発明は、以下の構成を有する。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that fiber-reinforced plastics can be used as thermoplastic resins even when not only super engineering plastic resins but also resins having a low critical oxygen index are used in combination. It has been found that the flame retardancy of a fiber-reinforced plastic molded article can be sufficiently enhanced by including an acrylic polymer in the molded article substrate.
Specifically, the present invention has the following configuration.
[1]強化繊維と、熱可塑性樹脂と、アクリル系ポリマーを含み、熱可塑性樹脂は、限界酸素指数が30以上の第1の樹脂と、限界酸素指数が27以下の第2の樹脂を含むことを特徴とする繊維強化プラスチック成形体用基材。
[2]アクリル系ポリマーは、アクリル繊維である[1]に記載の繊維強化プラスチック成形体用基材。
[3]アクリル系ポリマーは、アクリロニトリル単位を含む[1]又は[2]に記載の繊維強化プラスチック成形体用基材。
[4]アクリル系ポリマーは、アクリロニトリル単位と(メタ)アクリレート単位とを含むアクリルパルプである[1]〜[3]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体用基材。
[5]アクリル系ポリマーの含有量は、繊維強化プラスチック成形体用基材の全質量に対して0.5〜20質量%である[1]〜[4]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体用基材。
[6]強化繊維は、炭素繊維である[1]〜[5]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体用基材。
[7]強化繊維の含有量は、繊維強化プラスチック成形体用基材の全質量に対して、30〜70質量%である[1]〜[6]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体用基材。
[8]さらにバインダー成分を含む[1]〜[7]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体用基材。
[9]強化繊維と、熱可塑性樹脂と、アクリル系ポリマーを含み、熱可塑性樹脂は、限界酸素指数が30以上の第1の樹脂と、限界酸素指数が27以下の第2の樹脂を含む繊維強化プラスチック成形体。
[10]アクリル系ポリマーは、アクリロニトリル単位を含む[9]に記載の繊維強化プラスチック成形体。
[11]アクリル系ポリマーは、アクリロニトリル単位と(メタ)アクリレート単位とを含む[9]又は[10]に記載の繊維強化プラスチック成形体。
[12]厚みが1mm以下である[9]〜[11]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体。
[13]厚みが0.5mm以下である[9]〜[12]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体。
[14]繊維強化プラスチック成形体は、第1層と第2層を含み、第1層は、強化繊維と、第1の樹脂とを含み、第2層は、強化繊維と、第1の樹脂と、第2の樹脂とを含み、第1層が、第2の樹脂を含む場合は、第2層に含まれる第2の樹脂の含有率は、第1層に含まれる第2の樹脂の含有率よりも高い[9]〜[13]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体。
[1] A reinforcing fiber, a thermoplastic resin, and an acrylic polymer are included, and the thermoplastic resin includes a first resin having a limiting oxygen index of 30 or more and a second resin having a limiting oxygen index of 27 or less. A substrate for a fiber-reinforced plastic molded article characterized by
[2] The fiber-reinforced plastic molded article substrate according to [1], wherein the acrylic polymer is an acrylic fiber.
[3] The fiber-reinforced plastic molded article substrate according to [1] or [2], wherein the acrylic polymer includes an acrylonitrile unit.
[4] The fiber-reinforced plastic molded article substrate according to any one of [1] to [3], wherein the acrylic polymer is an acrylic pulp containing an acrylonitrile unit and a (meth) acrylate unit.
[5] The fiber-reinforced plastic according to any one of [1] to [4], wherein the content of the acrylic polymer is 0.5 to 20% by mass with respect to the total mass of the substrate for fiber-reinforced plastic molded body. Base material for molded bodies.
[6] The substrate for fiber-reinforced plastic molded body according to any one of [1] to [5], wherein the reinforcing fiber is a carbon fiber.
[7] The fiber-reinforced plastic molded body according to any one of [1] to [6], wherein the content of the reinforcing fiber is 30 to 70% by mass with respect to the total mass of the base material for the fiber-reinforced plastic molded body. Substrate for use.
[8] The substrate for fiber-reinforced plastic molded bodies according to any one of [1] to [7], further including a binder component.
[9] A fiber including a reinforcing fiber, a thermoplastic resin, and an acrylic polymer, and the thermoplastic resin includes a first resin having a limiting oxygen index of 30 or more and a second resin having a limiting oxygen index of 27 or less. Reinforced plastic molding.
[10] The fiber-reinforced plastic molded article according to [9], wherein the acrylic polymer includes an acrylonitrile unit.
[11] The fiber-reinforced plastic molded article according to [9] or [10], wherein the acrylic polymer includes an acrylonitrile unit and a (meth) acrylate unit.
[12] The fiber-reinforced plastic molded article according to any one of [9] to [11], having a thickness of 1 mm or less.
[13] The fiber-reinforced plastic molded body according to any one of [9] to [12], having a thickness of 0.5 mm or less.
[14] The fiber-reinforced plastic molded body includes a first layer and a second layer, the first layer includes a reinforced fiber and a first resin, and the second layer includes a reinforced fiber and a first resin. And the second resin, and the first layer includes the second resin, the content ratio of the second resin included in the second layer is that of the second resin included in the first layer. The fiber-reinforced plastic molded article according to any one of [9] to [13], which is higher than the content.
本発明によれば、限界酸素指数の低い燃焼性樹脂を含む繊維強化プラスチック成形体においても、その難燃性を十分に高めることができる。本発明によれば、多量の難燃剤を使用しなくとも繊維強化プラスチック成形体の難燃性を高めることができ、環境への負荷を少なくすることができる。また、薄型で軽量化された繊維強化プラスチック成形体を成形することができる。 According to the present invention, even in a fiber reinforced plastic molded article containing a combustible resin having a low critical oxygen index, the flame retardancy can be sufficiently enhanced. According to the present invention, the flame retardancy of the fiber-reinforced plastic molded article can be increased without using a large amount of flame retardant, and the burden on the environment can be reduced. Moreover, a thin and lightweight fiber-reinforced plastic molded body can be molded.
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.
(繊維強化プラスチック成形体用基材)
本発明は、強化繊維と、熱可塑性樹脂と、アクリル系ポリマーを含む繊維強化プラスチック成形体用基材に関する。本発明の繊維強化プラスチック成形体用基材に用いられる熱可塑性樹脂は、限界酸素指数が30以上の第1の樹脂と、限界酸素指数が27以下の第2の樹脂を含む。
(Substrate for fiber reinforced plastic molding)
The present invention relates to a base material for a fiber-reinforced plastic molded body containing a reinforcing fiber, a thermoplastic resin, and an acrylic polymer. The thermoplastic resin used for the base material for a fiber-reinforced plastic molded body of the present invention includes a first resin having a limiting oxygen index of 30 or more and a second resin having a limiting oxygen index of 27 or less.
上述したように、本発明の繊維強化プラスチック成形体用基材は、アクリル系ポリマーを含有する。このため、本発明の繊維強化プラスチック成形体用基材は、限界酸素指数の低い第2の樹脂を含んでいるにも関わらず、難燃性に優れる繊維強化プラスチック成形体を成形することができる。アクリル系ポリマーの限界酸素指数は20以下であり、通常であれば、難燃性を低下させる要素であると考えられる。しかし、本発明では、驚くべきことに、アクリル系ポリマーを繊維強化プラスチック成形体用基材に混合することにより、難燃性を高めることに成功した。
さらに、本発明では、多量の難燃剤を添加せずとも難燃性の高い繊維強化プラスチック成形体用を成形することができるため、繊維強化プラスチック成形体を薄肉化することが可能となる。本発明では、薄肉化した繊維強化プラスチック成形体においてもその難燃性を十分に高めることができる。
As described above, the base material for a fiber-reinforced plastic molded body of the present invention contains an acrylic polymer. For this reason, although the base material for fiber-reinforced plastic molded articles of the present invention contains the second resin having a low critical oxygen index, it is possible to mold a fiber-reinforced plastic molded article having excellent flame retardancy. . The limiting oxygen index of an acrylic polymer is 20 or less, and is considered to be an element that lowers the flame retardancy. However, the present invention has surprisingly succeeded in increasing flame retardancy by mixing an acrylic polymer with a substrate for a fiber-reinforced plastic molded body.
Furthermore, in the present invention, since a fiber-reinforced plastic molded article having high flame retardancy can be molded without adding a large amount of flame retardant, the fiber-reinforced plastic molded article can be thinned. In the present invention, even in a thin fiber-reinforced plastic molded product, the flame retardancy can be sufficiently enhanced.
繊維強化プラスチック成形体用基材の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基材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、生産効率を高めることができる。 JAPAN TAPPI PAPER PULSE TEST METHOD NO. 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 base material for fiber-reinforced plastic molded body within the above range, the molding speed in the heating and pressing step can be increased, and the production efficiency can be increased.
(アクリル系ポリマー)
本発明の繊維強化プラスチック成形体用基材は、アクリル系ポリマーを含む。本発明で用いるアクリル系ポリマーは、アクリル繊維であってもよく、アクリル系ポリマーを含むエマルジョンや、アクリル系ポリマーを水中に分散させた溶液であってもよい。
(Acrylic polymer)
The base material for fiber-reinforced plastic molded bodies of the present invention contains an acrylic polymer. The acrylic polymer used in the present invention may be an acrylic fiber, an emulsion containing an acrylic polymer, or a solution in which an acrylic polymer is dispersed in water.
中でも、アクリル系ポリマーは、アクリル繊維であることが好ましい。アクリル繊維は、アクリロニトリル単位を含むことが好ましい。特に、アクリル繊維は、アクリロニトリル単位と(メタ)アクリレート単位とを含むアクリルパルプであることが好ましい。ここで、「単位」とは、アクリル繊維(アクリル系ポリマー)を構成する繰り返し単位(モノマー単位)である。また、アクリルパルプとは、アクリル繊維において、繊維状の幹から細径のフィブリルが多数分岐した構造を有する、いわゆるフィブリル状物をいう。
本発明では、このようなアクリル繊維やアクリルパルプを用いることにより、強化繊維や熱可塑性樹脂繊維と、アクリル繊維との接点数を増やすことができる。これにより、繊維強化プラスチック成形体用基材において、強化繊維や熱可塑性樹脂繊維が毛羽立ったり、脱落することを抑制することができ、ハンドリング性に優れた繊維強化プラスチック成形体用基材を得ることができる。
Among these, the acrylic polymer is preferably an acrylic fiber. The acrylic fiber preferably contains an acrylonitrile unit. In particular, the acrylic fiber is preferably an acrylic pulp containing an acrylonitrile unit and a (meth) acrylate unit. Here, the “unit” is a repeating unit (monomer unit) constituting the acrylic fiber (acrylic polymer). The acrylic pulp refers to a so-called fibril-like product having a structure in which a large number of fine fibrils are branched from a fibrous trunk in an acrylic fiber.
In the present invention, by using such an acrylic fiber or acrylic pulp, the number of contacts between the reinforcing fiber, the thermoplastic resin fiber, and the acrylic fiber can be increased. Thereby, in the base material for fiber-reinforced plastic molded bodies, it is possible to prevent the reinforcing fibers and thermoplastic resin fibers from fluffing or falling off, and to obtain a base material for fiber-reinforced plastic molded bodies having excellent handling properties. Can do.
アクリル繊維は、アクリロニトリルと(メタ)アクリレートを混合し、ブレンド紡糸法によって繊維状にしたものであることが好ましい。このようなアクリル繊維においては、アクリロニトリルポリマーと(メタ)アクリレートポリマーが海島構造を構成している。ここで、海島構造とは、アクリロニトリルポリマー中に、(メタ)アクリレートポリマーが微細な層分離構造を構成していることをいう。なお、本明細書中において、「(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する。」 The acrylic fiber is preferably one obtained by mixing acrylonitrile and (meth) acrylate and making it into a fiber by a blend spinning method. In such an acrylic fiber, an acrylonitrile polymer and a (meth) acrylate polymer constitute a sea-island structure. Here, the sea-island structure means that the (meth) acrylate polymer constitutes a fine layer separation structure in the acrylonitrile polymer. In the present specification, “(meth) acrylate” means that both “acrylate” and “methacrylate” are included. "
アクリル繊維が含有する(メタ)アクリレート単位としては、アルキル(メタ)アクリルレート、ウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、ポリエーテル(メタ)アクリレートなどに由来するモノマー単位が挙げられる。中でも、(メタ)アクリレート単位としては、アルキル(メタ)アクリルレート由来の単位を用いることが好ましく、メチル(メタ)アクリルレート又はエチル(メタ)アクリルレート由来の単位を用いることがより好ましい。 As the (meth) acrylate unit contained in the acrylic fiber, a monomer unit derived from alkyl (meth) acrylate, urethane (meth) acrylate, epoxy (meth) acrylate, polyester (meth) acrylate, polyether (meth) acrylate, etc. Is mentioned. Especially, as a (meth) acrylate unit, it is preferable to use the unit derived from an alkyl (meth) acrylate, and it is more preferable to use the unit derived from a methyl (meth) acrylate or an ethyl (meth) acrylate.
本発明で用いるアクリル繊維は、上記のような構造を有するため、繊維強化プラスチック成形体を成形する際に、アクリロニトリル単位と(メタ)アクリレート単位との界面で細分化され、筋状の細いフィブリル状繊維が得られる。本明細書中においては、このようなフィブリル状のアクリル繊維をアクリルパルプと呼ぶ。アクリルパルプにおいては、具体的には、0.1〜1μm程度の細いフィブリル状繊維が得られる。このような構造は、繊維強化プラスチック成形体用基材の強度を高めることに加え、シート中に均一にアクリルパルプが分布するため難燃性の向上にも寄与しているものと考えられる。 Since the acrylic fiber used in the present invention has the above-described structure, it is subdivided at the interface between the acrylonitrile unit and the (meth) acrylate unit when forming a fiber-reinforced plastic molded body, and has a thin and fine fibril shape. Fiber is obtained. In the present specification, such fibrillar acrylic fibers are referred to as acrylic pulp. In acrylic pulp, specifically, a thin fibrillar fiber of about 0.1 to 1 μm is obtained. Such a structure is considered to contribute to the improvement of flame retardancy because acrylic pulp is uniformly distributed in the sheet in addition to increasing the strength of the substrate for fiber-reinforced plastic molded body.
本発明で用いるアクリルパルプのフリーネス(CSF)は、20〜600mlの範囲が好ましい。この範囲であれば繊維強化プラスチック成形体用基材の十分な強度が得られる。なお、外観を特に重視する用途においては、ビーター、ダブルディスクレファイナー、シングルディスクレファイナー等で叩解を進め、カナディアンスタンダードフリーネス(CSF)300ml以下にすることも好ましい。 The freeness (CSF) of the acrylic pulp used in the present invention is preferably in the range of 20 to 600 ml. If it is this range, sufficient intensity | strength of the base material for fiber reinforced plastic moldings will be obtained. In applications where the appearance is particularly important, it is preferable to beat the beat with a beater, a double disc refiner, a single disc refiner or the like so that the Canadian standard freeness (CSF) is 300 ml or less.
アクリル繊維は、湿式抄紙法又は乾式抄紙法において、強化繊維及び熱可塑性樹脂と混合することができる。このような方法で抄紙することにより、アクリル繊維を繊維強化プラスチック成形体用基材中に均一に混合することができる。特に、アクリルパルプを使用した場合は、フィブリル状のパルプに強化繊維や樹脂繊維が絡みつくため、後述するバインダー成分を減少させることができる。本発明で用いるバインダー成分はマトリックス樹脂に比べ難燃性が劣るので、繊維強化プラスチック成形体用基材に含まれるバインダー成分を減少させることにより、より難燃性に優れた繊維強化プラスチック成形体を得ることができる。なお、アクリルパルプを高叩解した場合は、アクリルパルプと強化繊維や樹脂繊維が十分に絡みつくためバインダー成分が不要になる。このような場合は、バインダー成分を抄紙前に混抄する工程や繊維強化プラスチック成形体用基材に含浸する工程を省略することができる。 The acrylic fiber can be mixed with the reinforcing fiber and the thermoplastic resin in a wet papermaking method or a dry papermaking method. By making paper by such a method, the acrylic fiber can be uniformly mixed in the substrate for a fiber-reinforced plastic molded body. In particular, when acrylic pulp is used, reinforcing fibers and resin fibers are entangled with the fibrillar pulp, so that the binder component described later can be reduced. Since the binder component used in the present invention is inferior in flame retardancy as compared to the matrix resin, by reducing the binder component contained in the substrate for fiber reinforced plastic molded body, a fiber reinforced plastic molded body having more excellent flame retardancy can be obtained. Can be obtained. In addition, when the acrylic pulp is beaten highly, the acrylic pulp and the reinforcing fiber or the resin fiber are sufficiently entangled, so that the binder component is not necessary. In such a case, the step of mixing the binder component before paper making and the step of impregnating the substrate for fiber-reinforced plastic molded body can be omitted.
本発明の繊維強化プラスチック成形体用基材に用いるアクリル系ポリマーとしては、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などの共重合物のエマルジョンや、アクリル系ポリマーを水中に分散させたものも使用することができる。
このようなアクリル系ポリマーは、スプレー若しくはディッピングにより繊維強化プラスチック成形体用基材に付与することができる。アクリル系ポリマーは、バインダー成分として、繊維強化プラスチック成形体用基材の表面領域に固定されることとなる。
Examples of the acrylic polymer used for the base material for the fiber reinforced plastic molded body of the present invention include emulsions of copolymers such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, ethyl acrylate and methyl acrylate, and those obtained by dispersing an acrylic polymer in water. Can be used.
Such an acrylic polymer can be applied to the substrate for a fiber-reinforced plastic molded body by spraying or dipping. The acrylic polymer is fixed as a binder component to the surface region of the substrate for fiber-reinforced plastic molding.
エマルジョンや分散溶液に用いるアクリル系ポリマーは、必要に応じてスチレン共重合物としてもよく、アクリロニトリル共重合物とすることもできる。 The acrylic polymer used in the emulsion or dispersion may be a styrene copolymer or an acrylonitrile copolymer as required.
アクリル系ポリマーは、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から選択されるいずれか1種のポリマーであってもよい。また、アクリル系ポリマーは、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から選択される2以上のモノマーの共重合物であってもよい。アクリル系ポリマーが上記のような共重合物である場合、重合の際に用いるモノマー量は、メチルメタクリレートが30〜100質量%、エチルメタクリレートとエチルエタクリレートの合計が0〜30質量%、メチルアクリレートが0〜20質量%であることが好ましい。 The acrylic polymer may be any one polymer selected from methyl methacrylate, ethyl methacrylate, ethyl acrylate, and methyl acrylate. The acrylic polymer may be a copolymer of two or more monomers selected from methyl methacrylate, ethyl methacrylate, ethyl acrylate and methyl acrylate. When the acrylic polymer is a copolymer as described above, the amount of monomer used in the polymerization is 30 to 100% by mass of methyl methacrylate, 0 to 30% by mass of the total of ethyl methacrylate and ethyl ethacrylate, methyl It is preferable that acrylate is 0-20 mass%.
アクリル系ポリマーの含有量は、繊維強化プラスチック成形体用基材の全質量に対して0.5〜20質量%であることが好ましく、1〜18質量%であることがより好ましく、2〜15質量%であることがさらに好ましい。アクリル系ポリマーの含有量を上記範囲内とすることにより、より難燃性が高められた繊維強化プラスチック成形体を成形することができる。 The content of the acrylic polymer is preferably 0.5 to 20% by mass, more preferably 1 to 18% by mass, based on the total mass of the base material for fiber-reinforced plastic molded body, and 2 to 15 More preferably, it is mass%. By setting the content of the acrylic polymer within the above range, it is possible to mold a fiber-reinforced plastic molded body with further improved flame retardancy.
(強化繊維)
強化繊維は、ガラス繊維、炭素繊維及びアラミド繊維から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。これらの強化繊維は、1種のみを使用してもよく、複数種を使用してもよい。また、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。
(Reinforced fiber)
The reinforcing fiber is preferably at least one selected from glass fiber, carbon fiber and aramid fiber. These reinforcing fibers may use only 1 type and may use multiple types. Moreover, you may contain the organic fiber excellent in heat resistance, such as a PBO (polyparaphenylene benzoxazole) fiber.
強化繊維として、例えば、炭素繊維やガラス繊維等の無機繊維を使用した場合、繊維強化プラスチック成形体用基材に含まれる熱可塑性樹脂の溶融温度で加熱加圧処理することにより繊維強化プラスチック成形体を成形することが可能となる。
また、強化繊維として、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用基材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基材から形成される繊維強化プラスチック成形体は、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基材から形成される成形体よりも耐摩耗性に優れる。
For example, when inorganic fiber such as carbon fiber or glass fiber is used as the reinforcing fiber, the fiber reinforced plastic molded body is heated and pressurized at the melting temperature of the thermoplastic resin contained in the substrate for the fiber reinforced plastic molded body. Can be formed.
In addition, when high heat-resistant and high-strength organic fibers such as aramid fibers are used as reinforcing fibers, a base material for fiber-reinforced plastic molded bodies suitable for precision polishing equipment that requires high smoothness is required. Can be obtained. A fiber reinforced plastic molded body formed from a fiber reinforced plastic molded body substrate containing organic fibers such as aramid as a reinforced fiber is generally a fiber reinforced plastic molded body substrate using inorganic fibers as the reinforced fiber. It has better wear resistance than the formed body.
強化繊維の質量平均繊維長は、6〜150mmであることが好ましく、6〜100mmであることがより好ましく、8〜60mmであることがさらに好ましい。強化繊維の質量平均繊維長を上記範囲内とすることにより、繊維強化プラスチック成形体用基材から強化繊維が脱落することを抑制することができ、かつ、強度に優れた繊維強化プラスチック成形体を形成することが可能となる。また、強化繊維の質量平均繊維長を上記範囲内とすることにより、強化繊維の分散性を良好にすることができる。これにより、加熱加圧成形後の繊維強化プラスチック成形体は良好な強度と外観を有する。なお、本明細書において、質量平均繊維長は、100本の繊維について測定した繊維長の平均値である。 The mass average fiber length of the reinforcing fibers is preferably 6 to 150 mm, more preferably 6 to 100 mm, and still more preferably 8 to 60 mm. By setting the mass average fiber length of the reinforced fibers within the above range, it is possible to suppress the detachment of the reinforced fibers from the substrate for the fiber reinforced plastic molded body, and a fiber reinforced plastic molded body having excellent strength. It becomes possible to form. Moreover, the dispersibility of a reinforced fiber can be made favorable by making the mass mean fiber length of a reinforced fiber into the said range. Thereby, the fiber reinforced plastic molding after heat-press molding has good strength and appearance. In the present specification, the mass average fiber length is an average value of the fiber lengths measured for 100 fibers.
強化繊維の平均繊維径は、特に限定されないが、一般的には繊維径が5〜25μm程度の繊維が好適に使用される。なお、本明細書において、平均繊維径は、100本の繊維の繊維径を測定した繊維径の平均値である。 The average fiber diameter of the reinforcing fibers is not particularly limited, but generally, fibers having a fiber diameter of about 5 to 25 μm are preferably used. In addition, in this specification, an average fiber diameter is an average value of the fiber diameter which measured the fiber diameter of 100 fibers.
(炭素繊維)
強化繊維としては炭素繊維を用いることが好ましい。強化繊維に含まれる炭素繊維としては、ポリアクリロニトリル(PAN)系、石油・石炭ピッチ系、レーヨン系、リグニン系等の炭素繊維を用いることができる。これらの炭素繊維は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせ用いてもよい。また、これら炭素繊維の中でも、工業規模における生産性及び機械特性の観点から、ポリアクリロニトリル(PAN)系の炭素繊維を用いることが好ましい。
(Carbon fiber)
Carbon fibers are preferably used as the reinforcing fibers. As the carbon fibers contained in the reinforcing fibers, polyacrylonitrile (PAN) -based, petroleum / coal pitch-based, rayon-based, lignin-based carbon fibers can be used. These carbon fibers may be used alone or in combination of two or more. Of these carbon fibers, polyacrylonitrile (PAN) -based carbon fibers are preferably used from the viewpoint of productivity and mechanical properties on an industrial scale.
炭素繊維の質量平均繊維長は、6〜100mmであることが好ましく、6〜50mmであることがより好ましく、8〜50mmであることがさらに好ましい。炭素繊維の質量平均繊維長を上記範囲内とすることにより、繊維強化プラスチック成形体用基材から炭素繊維が脱落することを抑制することができ、かつ、強度に優れた繊維強化プラスチック成形体を成形することが可能となる。また、炭素繊維の質量平均繊維長を上記範囲内とすることにより、強化繊維の分散性を良好にすることができる。これにより、加熱加圧成形後の繊維強化プラスチック成形体は良好な強度と外観を有する。 The mass average fiber length of the carbon fibers is preferably 6 to 100 mm, more preferably 6 to 50 mm, and still more preferably 8 to 50 mm. By setting the mass average fiber length of the carbon fiber within the above range, it is possible to prevent the carbon fiber from dropping off from the substrate for the fiber reinforced plastic molded body, and to provide a fiber reinforced plastic molded body having excellent strength. It becomes possible to mold. Moreover, the dispersibility of a reinforced fiber can be made favorable by making the mass mean fiber length of carbon fiber into the said range. Thereby, the fiber reinforced plastic molding after heat-press molding has good strength and appearance.
炭素繊維の単繊維強度は、4500MPa以上であることが好ましく、4700MPa以上であることがより好ましい。単繊維強度とは、モノフィラメントの引っ張り強度をいう。このような炭素繊維を使用した場合、曲げ強度が大幅に向上する。なお、単繊維強度は、JIS R7601「炭素繊維試験方法」に準じて測定することができる。 The single fiber strength of the carbon fiber is preferably 4500 MPa or more, and more preferably 4700 MPa or more. Single fiber strength refers to the tensile strength of a monofilament. When such a carbon fiber is used, the bending strength is greatly improved. The single fiber strength can be measured according to JIS R7601 “Test method for carbon fiber”.
炭素繊維の平均繊維径は特に限定されないが、好ましい範囲としては5〜20μmが好ましい。炭素繊維の平均繊維径を上記範囲内とすることにより、繊維強化プラスチック成形体の強度を高めることができる。 The average fiber diameter of the carbon fibers is not particularly limited, but a preferable range is 5 to 20 μm. By setting the average fiber diameter of the carbon fibers within the above range, the strength of the fiber-reinforced plastic molded body can be increased.
炭素繊維の含有量は、繊維強化プラスチック成形体用基材の全質量に対して、30〜70質量%であることが好ましく、35〜70質量%であることがより好ましく、40〜70質量%であることがさらに好ましい。炭素繊維の含有量を上記範囲内とすることにより、より難燃性に優れた繊維強化プラスチック成形体を成形することができる。 The content of the carbon fiber is preferably 30 to 70% by mass, more preferably 35 to 70% by mass, and more preferably 40 to 70% by mass with respect to the total mass of the base material for fiber-reinforced plastic molded body. More preferably. By setting the carbon fiber content within the above range, it is possible to mold a fiber-reinforced plastic molded article having more excellent flame retardancy.
(熱可塑性樹脂)
本発明の繊維強化プラスチック成形体用基材は、熱可塑性樹脂を含む。熱可塑性樹脂は、熱可塑性樹脂繊維であることが好ましく、加熱加圧処理時にマトリックス、あるいは、繊維成分の交点に結着点を形成する。このような熱可塑性樹脂繊維を用いることによって、繊維強化プラスチック成形体用基材を加工する際の加熱加圧成形時間を短縮することができ、繊維強化プラスチック成形体の生産性を高めることができる。
(Thermoplastic resin)
The base material for fiber-reinforced plastic molded articles of the present invention contains a thermoplastic resin. The thermoplastic resin is preferably a thermoplastic resin fiber, and a binding point is formed at the intersection of the matrix or fiber component during the heat and pressure treatment. By using such a thermoplastic resin fiber, it is possible to shorten the heat and pressure molding time when processing the substrate for a fiber reinforced plastic molded body, and to increase the productivity of the fiber reinforced plastic molded body. .
熱可塑性樹脂は、限界酸素指数が30以上の第1の樹脂と、限界酸素指数が27以下の第2の樹脂を含む。本発明では、このような限界酸素指数の異なる樹脂を用いることにより、他部材との接着性を高めることができる。また、成形前の繊維強化プラスチック成形体用基材の強度を十分に高めることができる。 The thermoplastic resin includes a first resin having a limiting oxygen index of 30 or more and a second resin having a limiting oxygen index of 27 or less. In the present invention, the adhesiveness with other members can be enhanced by using such resins having different limiting oxygen indexes. Moreover, the intensity | strength of the base material for fiber reinforced plastic moldings before shaping | molding can fully be raised.
限界酸素指数が30以上の第1の樹脂としては、ポリエーテルイミド(PEI)、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)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)等から形成される樹脂を例示することができる。なお、ポリエーテルイミドの限界酸素指数(LOI)は47であり、ポリエーテルエーテルケトンの限界酸素指数(LOI)は43であり、ポリエーテルケトンケトンの限界酸素指数(LOI)は47であり、ポリフェニレンサルファイドの限界酸素指数(LOI)は33である。中でも、第1の樹脂は、ポリエーテルイミド及びポリフェニレンサルファイドから選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。 Examples of the first resin having a limiting oxygen index of 30 or more include resins formed from polyetherimide (PEI), polyether ether ketone (PEEK), polyether ketone ketone (PEKK), polyphenylene sulfide (PPS), and the like. can do. The limiting oxygen index (LOI) of polyetherimide is 47, the limiting oxygen index (LOI) of polyetheretherketone is 43, the limiting oxygen index (LOI) of polyetherketoneketone is 47, and polyphenylene. The limit oxygen index (LOI) of sulfide is 33. Among these, the first resin is preferably at least one selected from polyetherimide and polyphenylene sulfide.
限界酸素指数が27以下の第2の樹脂としては、ポリカーボネート(PC)、アクリル、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエステル、ポリアミドイミド(PAI)、ポリアミド(PA)等から形成される樹脂を例示することができる。これらの樹脂は用途に応じて選択することができる。なお、ポリカーボネートの限界酸素指数(LOI)は26であり、アクリルの限界酸素指数(LOI)は19であり、ポリエチレンの限界酸素指数(LOI)は17であり、ポリプロピレンの限界酸素指数(LOI)は18であり、ポリエステルの限界酸素指数(LOI)は18であり、ポリアミドの限界酸素指数(LOI)は24である。中でも、耐衝撃性の面から、第2の樹脂は、ポリカーボネート、ポリエステル及びポリアミドから選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、ポリカーボネートであることがより好ましい。ポリアミドとしては、強度の面からナイロン6を好ましく例示できる。また、湿式抄紙法においては、ポリエチレンテレフタレートと変性ポリエチレンテレフタレートの芯鞘バインダー繊維も好ましく用いられる。 As the second resin having a limiting oxygen index of 27 or less, a resin formed from polycarbonate (PC), acrylic, polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyester, polyamideimide (PAI), polyamide (PA), etc. It can be illustrated. These resins can be selected according to the application. The limiting oxygen index (LOI) of polycarbonate is 26, the limiting oxygen index (LOI) of acrylic is 19, the limiting oxygen index (LOI) of polyethylene is 17, and the limiting oxygen index (LOI) of polypropylene is The limiting oxygen index (LOI) of the polyester is 18, and the limiting oxygen index (LOI) of the polyamide is 24. Among these, from the viewpoint of impact resistance, the second resin is preferably at least one selected from polycarbonate, polyester, and polyamide, and more preferably polycarbonate. As the polyamide, nylon 6 can be preferably exemplified from the viewpoint of strength. In the wet papermaking method, core-sheath binder fibers of polyethylene terephthalate and modified polyethylene terephthalate are also preferably used.
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。なお、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。 In the present invention, the “limit oxygen index” represents an oxygen concentration necessary for continuing combustion, and is a numerical value measured by a method described in JIS K7201. The critical oxygen index of 20 or less is a numerical value indicating that combustion is performed in normal air.
第1の樹脂及び第2の樹脂のガラス転移温度は、140℃以上であることが好ましい。第1の樹脂及び第2の樹脂には、繊維強化プラスチック成形体を形成する際に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樹脂のようにガラス転移温度が140℃未満の第1の樹脂(スーパーエンプラ樹脂)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。 The glass transition temperatures of the first resin and the second resin are preferably 140 ° C. or higher. The first resin and the second resin are required to be sufficiently fluid under temperature conditions of 300 ° C. to 400 ° C. when forming a fiber-reinforced plastic molded body. In addition, even if it is the 1st resin (super engineering plastic resin) whose glass transition temperature is less than 140 degreeC like PPS resin, if the super engineering plastic whose resin deflection temperature becomes 190 degreeC or more is fiberized It can be used.
第1の樹脂及び第2の樹脂は、繊維状であることが好ましい。第1の樹脂繊維及び第2の樹脂繊維の質量平均繊維長は、各々、2〜100mmであることが好ましく、2〜50mmであることがより好ましく、5〜50mmであることがさらに好ましく、5〜40mmであることがよりさらに好ましく、10〜25mmであることが特に好ましい。熱可塑性樹脂繊維の質量平均繊維長を上記範囲内とすることにより、繊維強化プラスチック成形体用基材から熱可塑性樹脂繊維が脱落することを抑制することができ、ハンドリング性に優れた繊維強化プラスチック成形体用基材を得ることができる。また、質量平均繊維長を上記範囲内とすることにより、熱可塑性樹脂繊維の分散性を良好にすることができるため、強度に優れた繊維強化プラスチック成形体を形成することが可能となる。これにより、加熱加圧成形後の繊維強化プラスチック成形体は良好な強度と外観を有する。 The first resin and the second resin are preferably fibrous. The mass average fiber lengths of the first resin fiber and the second resin fiber are each preferably 2 to 100 mm, more preferably 2 to 50 mm, still more preferably 5 to 50 mm. More preferably, it is -40 mm, and it is especially preferable that it is 10-25 mm. By setting the mass average fiber length of the thermoplastic resin fiber within the above range, it is possible to prevent the thermoplastic resin fiber from dropping off from the substrate for the fiber reinforced plastic molded article, and the fiber reinforced plastic excellent in handling property. A substrate for a molded body can be obtained. Moreover, since the dispersibility of a thermoplastic resin fiber can be made favorable by making mass average fiber length into the said range, it becomes possible to form the fiber reinforced plastic molding excellent in intensity | strength. Thereby, the fiber reinforced plastic molding after heat-press molding has good strength and appearance.
本発明では、第2の樹脂の含有量は、繊維強化プラスチック成形体用基材の全質量に対して3〜20質量%とすることができ、5〜18質量%とすることもできる。第2の樹脂の含有量を上記範囲内とすることにより、他部材との接着性を高めつつも、難燃性を向上させることができる。 In this invention, content of 2nd resin can be 3-20 mass% with respect to the total mass of the base material for fiber reinforced plastic moldings, and can also be 5-18 mass%. By making content of 2nd resin in the said range, flame retardance can be improved, improving adhesiveness with another member.
本発明の繊維強化プラスチック成形体用基材において、第1の樹脂と第2の樹脂の質量比は50:50〜99:1とすることができ、50:50〜90:10とすることもできる。第1の樹脂と第2の樹脂の質量比を上記範囲内とすることにより、他部材との接着性を高めつつも、難燃性を向上させることができる。 In the base material for a fiber-reinforced plastic molded body of the present invention, the mass ratio of the first resin and the second resin can be 50:50 to 99: 1, or can be 50:50 to 90:10. it can. By setting the mass ratio of the first resin and the second resin within the above range, the flame retardancy can be improved while improving the adhesion to other members.
本発明の繊維強化プラスチック成形体用基材では、熱可塑性樹脂が繊維形態をしていることが好ましく、これにより基材中に空隙を存在させることができる。このように、熱可塑性樹脂が加熱加圧成形前には、繊維形態を維持しているため、繊維強化プラスチック成形体を形成する前は、基材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基材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 base material for a fiber-reinforced plastic molded body of the present invention, it is preferable that the thermoplastic resin is in a fiber form, whereby voids can be present in the base material. Thus, since the thermoplastic resin maintains the fiber form before heat-press molding, the base material itself is flexible and draped before forming the fiber-reinforced plastic molded body. For this reason, it is possible to store and transport the substrate for fiber-reinforced plastic molded body in the form of winding, and it is characterized by excellent handling properties.
(強化繊維と熱可塑性樹脂の配合比)
本発明の繊維強化プラスチック成形体用基材において、強化繊維と熱可塑性樹脂の質量比は10:90〜80:20であることが好ましく、20:80〜70:30であることがより好ましく、30:70〜70:30であることがさらに好ましい。強化繊維と熱可塑性樹脂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得ることができる。
(Blend ratio of reinforcing fiber and thermoplastic resin)
In the base material for a fiber-reinforced plastic molded body of the present invention, the mass ratio of the reinforcing fiber and the thermoplastic resin is preferably 10:90 to 80:20, more preferably 20:80 to 70:30, More preferably, it is 30: 70-70: 30. By setting the mass ratio of the reinforcing fiber and the thermoplastic resin within the above range, a lightweight and high-strength fiber-reinforced plastic molded body can be obtained.
(バインダー成分)
本発明の繊維強化プラスチック成形体用基材は、バインダー成分をさらに含むことが好ましい。バインダー成分は、繊維強化プラスチック成形体用基材の全質量に対して0.1〜10質量%となるように含有されることが好ましく、0.3〜9質量%であることがより好ましく、0.4〜8質量%であることがさらに好ましく、0.5〜7質量%であることが特に好ましい。バインダー成分の含有量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。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基材を得ることができる。なお、上述したアクリル系ポリマーは、バインダー成分として機能してもよい。但し、本発明においては、バインダー成分の含有量は、上述したアクリル系ポリマーを除いたバインダー成分の含有量をいう。
(Binder component)
It is preferable that the base material for fiber-reinforced plastic molded bodies of the present invention further includes a binder component. The binder component is preferably contained in an amount of 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.3 to 9% by mass, based on the total mass of the substrate for fiber-reinforced plastic molded body. More preferably, it is 0.4-8 mass%, and it is especially preferable that it is 0.5-7 mass%. By making content of a binder component into the said range, the intensity | strength in a manufacturing process can be raised and handling property can be improved. 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, in the above-mentioned range, the problem of odor hardly occurs, and a substrate for a fiber-reinforced plastic molded body that does not cause delamination even after repeated cutting steps can be obtained. The acrylic polymer described above may function as a binder component. However, in the present invention, the content of the binder component refers to the content of the binder component excluding the acrylic polymer described above.
バインダー成分としては、一般的に不織布製造に使用される、ポリエチレンテレフタレート、変性ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体樹脂、ウレタン樹脂、PVA樹脂、各種澱粉、セルロース誘導体、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、アクリルアミドーアクリル酸エステルーメタクリル酸エステル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体アルカリ塩、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体アルカリ塩、ポリ酢酸ビニル樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−ブタジエン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体等が使用できる。 As binder components, polyester resins such as polyethylene terephthalate and modified polyethylene terephthalate, which are generally used for the production of nonwoven fabrics, styrene- (meth) acrylate copolymer resins, urethane resins, PVA resins, various starches, cellulose derivatives , Polyacrylic acid soda, polyacrylamide, polyvinylpyrrolidone, acrylamide-acrylic acid ester-methacrylic acid ester copolymer, styrene-maleic anhydride copolymer alkali salt, isobutylene-maleic anhydride copolymer alkali salt, polyvinyl acetate Resins, styrene-butadiene copolymers, vinyl chloride-vinyl acetate copolymers, ethylene-vinyl acetate copolymers, styrene-butadiene- (meth) acrylate copolymers, and the like can be used.
本発明で好ましいバインダー成分として、ポリエステル樹脂及び変性ポリエステル樹脂が挙げられる。ポリエステル樹脂としては、特に、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熱可塑性樹脂と加熱溶融時に相溶するため、冷却後も熱や樹脂の機能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、「メルティ4000(商品名)」(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、「メルティ4080(商品名)」や、クラレ社製、「N−720(商品名)」等が好適に使用できる。
Preferred binder components in the present invention include polyester resins and modified polyester resins. As the polyester resin, polyethylene terephthalate (PET) is particularly 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 thermoplastic resin at the time of heat-melting, and thus it is difficult to impair the function of heat and 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, “Melty 4000 (trade name)” (a fiber in which all fibers are copolymerized polyethylene terephthalate) manufactured by Unitika Co., Ltd. is particularly preferable. As the core-sheath-structured binder fiber, “Melty 4080 (trade name)” manufactured by Unitika Ltd., “N-720 (trade name)” manufactured by Kuraray Co., Ltd. and the like can be suitably used.
本発明では、バインダー成分として用いられる樹脂は、限界酸素指数が27以下であってもよい。一般にバインダー成分として用いられる樹脂は限界酸素指数が低い。しかし、バインダーのエマルジョン液又は水溶液(PVA等)をスプレー若しくはディッピングにより付与し、ヤンキードライヤー等を用いて片面を急速乾燥することで、バインダーを表層領域に偏在させることができる。このような構成とすることにより、より効果的に難燃性を高めることができる。 In the present invention, the resin used as the binder component may have a critical oxygen index of 27 or less. In general, a resin used as a binder component has a low critical oxygen index. However, the binder can be unevenly distributed in the surface layer region by applying an emulsion liquid or an aqueous solution (PVA or the like) of the binder by spraying or dipping and rapidly drying one surface using a Yankee dryer or the like. By setting it as such a structure, a flame retardance can be improved more effectively.
本発明の繊維強化プラスチック成形体用基材は、バインダー成分をさらに含むことが好ましいが、アクリル系ポリマーを含有するため、バインダー成分を添加しなくてもハンドリング性を向上させることもできる。また、本発明の繊維強化プラスチック成形体用基材は、アクリル系ポリマーを含有するため、他のバインダー成分の添加量を通常よりも抑制することができる。 The substrate for fiber-reinforced plastic molded body of the present invention preferably further contains a binder component, but since it contains an acrylic polymer, the handling property can be improved without adding the binder component. Moreover, since the base material for fiber-reinforced plastic molded articles of the present invention contains an acrylic polymer, the amount of other binder components added can be suppressed more than usual.
(繊維形状)
本発明では、熱可塑性樹脂繊維と強化繊維は、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、バインダー繊維も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基材中で、各種繊維を均一に混合することができる。また、繊維の断面形状は円形に限定されず、楕円形等、異形断面のものも使用できる。
(Fiber shape)
In the present invention, the thermoplastic resin fibers and the reinforcing fibers are preferably chopped strands cut to a certain length. The binder fiber is also preferably chopped strand. By setting it as such a form, various fibers can be mixed uniformly in the base material for fiber reinforced plastic moldings. Moreover, the cross-sectional shape of the fiber is not limited to a circular shape, and an elliptical shape or a modified cross-sectional shape can also be used.
(繊維強化プラスチック成形体用基材の製造方法)
本発明の繊維強化プラスチック成形体用基材の製造工程は、強化繊維と、熱可塑性樹脂繊維を混合し、湿式抄紙法又は乾式抄紙法によって繊維強化プラスチック成形体用基材を形成する工程を含む。湿式抄紙法は、熱可塑性樹脂繊維、強化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である。また、乾式抄紙法は、強化繊維と熱可塑性樹脂繊維を気体中で混合し、次いでネット上に捕捉してマットを得る方法である。このような方法は、エアレイドと呼ばれることもある。
(Manufacturing method of base material for fiber reinforced plastic molding)
The process for producing a substrate for fiber-reinforced plastic molded body of the present invention includes a step of mixing a reinforcing fiber and a thermoplastic resin fiber and forming a substrate for fiber-reinforced plastic molded body by a wet papermaking method or a dry papermaking method. . The wet papermaking method is a method in which chopped strands of thermoplastic resin fibers and reinforcing fibers are dispersed in a solvent, and then the solvent is removed to form a web. The dry papermaking method is a method in which reinforcing fibers and thermoplastic resin fibers are mixed in a gas and then captured on a net to obtain a mat. Such a method is sometimes called airlaid.
繊維強化プラスチック成形体用基材を形成する工程は、強化繊維と、熱可塑性樹脂繊維に加えて、アクリル系ポリマーを混合し、湿式抄紙法又は乾式抄紙法によって繊維強化プラスチック成形体用基材を形成する工程であってもよい。この場合、アクリル系ポリマーはアクリル繊維であることが好ましい。なお、上記工程では、さらにバインダー繊維を混合し、抄紙してもよい。 In the process of forming the substrate for fiber reinforced plastic molded body, in addition to the reinforced fiber and the thermoplastic resin fiber, an acrylic polymer is mixed, and the substrate for fiber reinforced plastic molded body is formed by a wet papermaking method or a dry papermaking method. It may be a step of forming. In this case, the acrylic polymer is preferably an acrylic fiber. In the above step, a binder fiber may be further mixed to make paper.
また、アクリル系ポリマーをエマルジョン液又は水溶液に混合して、スプレー若しくはディッピングにより繊維強化プラスチック成形体用基材に付与する場合、繊維強化プラスチック成形体用基材を形成する工程の後に、さらにアクリル系ポリマーを含むエマルジョン液又は水溶液に混合して、スプレー若しくはディッピングする工程を含んでもよい。この場合、繊維強化プラスチック成形体用基材を形成する工程でバインダー繊維を混合してもよく、バインダー成分を上記エマルジョン液又は水溶液に混合してもよい。 In addition, when an acrylic polymer is mixed with an emulsion liquid or an aqueous solution and applied to a fiber reinforced plastic molded body substrate by spraying or dipping, the acrylic polymer is further added after the step of forming the fiber reinforced plastic molded body substrate. You may include the process of mixing with the emulsion liquid or aqueous solution containing a polymer, and spraying or dipping. In this case, the binder fiber may be mixed in the step of forming the substrate for fiber-reinforced plastic molded body, and the binder component may be mixed in the emulsion liquid or the aqueous solution.
繊維強化プラスチック成形体用基材を製造する工程では、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が好ましい。すなわち、繊維強化プラスチック成形体用基材を形成する工程は、湿式抄紙法で繊維強化プラスチック成形体用基材を製造する工程と、バインダー成分を含む溶液等を不織布に内添、塗布又は含浸させる工程を含むことが好ましい。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基材の表面繊維の飛散、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繊維強化プラスチック成形体用基材を得ることができる。 Preferably, the step of producing the substrate for fiber-reinforced plastic molded body includes a step of internally adding, applying or impregnating a nonwoven fabric with a solution containing a binder component or an emulsion containing a binder component, followed by heating and drying. That is, the step of forming the substrate for fiber-reinforced plastic molded body includes the step of manufacturing the substrate for fiber-reinforced plastic molded body by a wet papermaking method, and internally adding, applying or impregnating a solution containing a binder component to the nonwoven fabric. It is preferable to include a process. Further, after the internal addition, coating or impregnation, a step of drying by heating is included. By providing such a process, it is possible to suppress the scattering, fluffing and dropping off of the surface fibers of the substrate for fiber reinforced plastic molding, and to obtain a substrate for fiber reinforced plastic molding having excellent handling properties. it can.
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繊維強化プラスチック成形体用基材に内添、塗布又は含浸させた後は、その繊維強化プラスチック成形体用基材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基材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 the binder component or the emulsion containing the binder component is internally added, applied or impregnated to the fiber reinforced plastic molded body substrate, the fiber reinforced plastic molded body substrate may be rapidly heated. preferable. 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 substrate for fiber-reinforced plastic molded body. In addition, the binder component can be localized in the form of a water scraping film.
湿式抄紙法で繊維強化プラスチック成形体用基材を抄紙する際には、円網抄紙機、長網抄紙機又は傾斜型抄紙機を用いて抄紙することが好ましい。 When making a substrate for a fiber reinforced plastic molded body by a wet papermaking method, it is preferable to make a paper using a circular net paper machine, a long net paper machine, or an inclined type paper machine.
(繊維強化プラスチック成形体)
本発明は、強化繊維と、熱可塑性樹脂と、アクリル系ポリマーを含む繊維強化プラスチック成形体に関するものでものでもある。本発明の繊維強化プラスチック成形体に含有される熱可塑性樹脂繊維は、限界酸素指数が30以上の第1の樹脂と、限界酸素指数が27以下の第2の樹脂を含む。また、アクリル系ポリマーは、アクリロニトリル単位を含むポリマーであることが好ましく、アクリロニトリル単位と(メタ)アクリレート単位とを含むポリマーであることがより好ましい。
(Fiber reinforced plastic molding)
The present invention also relates to a fiber reinforced plastic molded article containing a reinforced fiber, a thermoplastic resin, and an acrylic polymer. The thermoplastic resin fiber contained in the fiber-reinforced plastic molded article of the present invention includes a first resin having a limiting oxygen index of 30 or more and a second resin having a limiting oxygen index of 27 or less. The acrylic polymer is preferably a polymer containing an acrylonitrile unit, and more preferably a polymer containing an acrylonitrile unit and a (meth) acrylate unit.
また、本発明の繊維強化プラスチック成形体は優れた難燃性を有する。具体的には、UL94試験(20mm垂直燃焼試験)において、V−1評価又はV−0評価であることが好ましく、V−0評価であることがより好ましい。また、繊維強化プラスチック成形体(幅13mm、長さ125mm)の上端をクランプに垂直に取り付け、下端(幅方向の辺)中央に、6インチ炎を2回接炎後、繊維強化プラスチック成形体の燃焼時間を測定した場合、燃焼時間は15秒以内であることが好ましく、12秒以内であることがより好ましく、10秒以内であることがさらに好ましく、8秒以内であることが特に好ましい。なお、繊維強化プラスチック成形体5本の燃焼時間の合計時間は、55秒以下であることが好ましく、50秒以下であることがより好ましく、45秒以下であることがさらに好ましく、40秒以下であることが特に好ましい。 Moreover, the fiber-reinforced plastic molded body of the present invention has excellent flame retardancy. Specifically, in the UL94 test (20 mm vertical combustion test), V-1 evaluation or V-0 evaluation is preferable, and V-0 evaluation is more preferable. In addition, the upper end of the fiber reinforced plastic molded body (width 13 mm, length 125 mm) is vertically attached to the clamp, and 6-inch flame is contacted twice at the center of the lower end (side in the width direction). When the combustion time is measured, the combustion time is preferably within 15 seconds, more preferably within 12 seconds, further preferably within 10 seconds, and particularly preferably within 8 seconds. The total burning time of the five fiber reinforced plastic moldings is preferably 55 seconds or less, more preferably 50 seconds or less, further preferably 45 seconds or less, and 40 seconds or less. It is particularly preferred.
繊維強化プラスチック成形体の厚みは、1mm以下であることが好ましく、0.7mm以下であることがより好ましく、0.5mm以下であることがさらに好ましい。本発明の繊維強化プラスチック成形体は、上記のように薄肉化したものであって、優れた難燃性を発揮することができる。 The thickness of the fiber-reinforced plastic molded body is preferably 1 mm or less, more preferably 0.7 mm or less, and further preferably 0.5 mm or less. The fiber-reinforced plastic molded body of the present invention is thinned as described above, and can exhibit excellent flame retardancy.
本発明の繊維強化プラスチック成形体は、単層構造であってもよいが、多層構造であってもよい。例えば、繊維強化プラスチック成形体は、第1層と第2層を含む多層構造であることが好ましい。このような場合、第1層は、強化繊維と、限界酸素指数が30以上の第1の樹脂とを含み、第2層は、強化繊維と、限界酸素指数が30以上の第1の樹脂と、限界酸素指数が27以下の第2の樹脂とを含むことが好ましい。また、第1層が、第2の樹脂を含む場合は、第2層に含まれる第2の樹脂の含有率は、第1層に含まれる第2の樹脂の含有率よりも高いことが好ましい。このような構成とすることにより、繊維強化プラスチック成形体の難燃性をより効果的に高めることができる。また、他部材との接着性を高めることも可能となる。 The fiber reinforced plastic molded article of the present invention may have a single layer structure or a multilayer structure. For example, the fiber-reinforced plastic molded body preferably has a multilayer structure including a first layer and a second layer. In such a case, the first layer includes reinforcing fibers and a first resin having a limiting oxygen index of 30 or more, and the second layer includes reinforcing fibers and a first resin having a limiting oxygen index of 30 or more. And a second resin having a critical oxygen index of 27 or less. When the first layer contains the second resin, the content of the second resin contained in the second layer is preferably higher than the content of the second resin contained in the first layer. . By setting it as such a structure, the flame retardance of a fiber reinforced plastic molding can be improved more effectively. Moreover, it becomes possible to improve adhesiveness with another member.
本発明では、第2の樹脂の含有量は、繊維強化プラスチック成形体の全質量に対して3〜20質量%とすることができ、5〜18質量%とすることもできる。第2の樹脂の含有量を上記範囲内とすることにより、他部材との接着性を高めつつも、難燃性を向上させることができる。 In this invention, content of 2nd resin can be 3-20 mass% with respect to the total mass of a fiber reinforced plastic molding, and can also be 5-18 mass%. By making content of 2nd resin in the said range, flame retardance can be improved, improving adhesiveness with another member.
本発明の繊維強化プラスチック成形体において、第1の樹脂と第2の樹脂の質量比は50:50〜99:1とすることができ、50:50〜90:10とすることもできる。第1の樹脂と第2の樹脂の質量比を上記範囲内とすることにより、他部材との接着性を高めつつも、難燃性を向上させることができる。 In the fiber-reinforced plastic molded article of the present invention, the mass ratio of the first resin and the second resin can be 50:50 to 99: 1, and can also be 50:50 to 90:10. By setting the mass ratio of the first resin and the second resin within the above range, the flame retardancy can be improved while improving the adhesion to other members.
(繊維強化プラスチック成形体の成形方法)
本発明の繊維強化プラスチック成形体は、上述した繊維強化プラスチック成形体用基材を加熱加圧成形することにより成形される。繊維強化プラスチック成形体用基材は、目的とする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。繊維強化プラスチック成形体は、繊維強化プラスチック成形体用基材を、1枚単独、或いは所望の厚さとなるように積層して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た金型によって加熱加圧成形することで成形される。また、繊維強化プラスチック成形体が多層構造である場合、他種の繊維強化プラスチック成形体用基材を積層して熱プレスで加熱加圧成形することもできる。本発明の繊維強化プラスチック成形体は、一般的な繊維強化プラスチック成形体用基材の加熱加圧成形方法を用いて加工される。
(Molding method of fiber reinforced plastic molding)
The fiber-reinforced plastic molded article of the present invention is molded by subjecting the above-mentioned fiber-reinforced plastic molded article substrate to heat-press molding. The base material for a fiber reinforced plastic molded body can be processed into an arbitrary shape according to the target shape and molding method. The fiber-reinforced plastic molded body is a gold-reinforced plastic molded body that is either a single sheet or a laminate that has a desired thickness and is heated and pressed by hot pressing, or preheated with an infrared heater or the like in advance. It is molded by heating and pressing with a mold. When the fiber reinforced plastic molded body has a multilayer structure, other types of fiber reinforced plastic molded body substrates can be laminated and heated and pressed by hot pressing. The fiber-reinforced plastic molded body of the present invention is processed using a general method for heating and pressing a substrate for fiber-reinforced plastic molded bodies.
プレス成形の方法としては、各種存在するプレス成形の方法の中でも、大型の航空機などの成形体部材を作製する際によく使用されるオートクレーブ法や、工程が比較的簡便である金型プレス法が好ましく挙げられる。ボイドの少ない高品質な成形体を得るという観点からはオートクレーブ法が好ましい。一方、設備や成形工程でのエネルギー使用量、使用する成形用の治具や副資材等の簡略化、成形圧力、温度の自由度の観点からは、金属製の型を用いて成形をおこなう金型プレス法を用いることが好ましく、これらは用途に応じて選択することができる。 Among the various press forming methods, the press molding method includes an autoclave method that is often used when forming a molded body member such as a large aircraft, and a die press method in which the process is relatively simple. Preferably mentioned. The autoclave method is preferred from the viewpoint of obtaining a high-quality molded product with few voids. On the other hand, from the viewpoint of energy consumption in equipment and molding process, simplification of jigs and auxiliary materials to be used, molding pressure, and flexibility of temperature, the metal mold is made using a metal mold. It is preferable to use a mold press method, and these can be selected according to the application.
金型プレス法には、ヒートアンドクール法やスタンピング成形法を採用することができる。ヒートアンドクール法は、繊維強化プラスチック成形体用基材を型内に予め配置しておき、型締とともに加圧、加熱をおこない、次いで型締をおこなったまま、金型の冷却により該シートの冷却をおこない成形体を得る方法である。スタンピング成形法は、予め該基材を遠赤外線ヒーター、加熱板、高温オーブン、誘電加熱などの加熱装置で加熱し、熱可塑性樹脂を溶融、軟化させた状態で、成形体型の内部に配置し、次いで型を閉じて型締を行い、その後加圧冷却する方法である。また、低密度の成形体を得る場合など、成形時の温度が比較的低い場合は、ホットプレス法を採用することもできる。 For the die pressing method, a heat and cool method or a stamping molding method can be employed. In the heat and cool method, a substrate for a fiber reinforced plastic molded body is placed in a mold in advance, pressurized and heated together with the mold clamping, and then the mold is cooled while the mold is cooled. This is a method for obtaining a molded body by cooling. In the stamping molding method, the base material is previously heated by a heating device such as a far-infrared heater, a heating plate, a high-temperature oven, and dielectric heating, and the thermoplastic resin is melted and softened, and then placed inside the molded body mold. Next, the mold is closed, the mold is clamped, and then the pressure is cooled. Moreover, when the temperature at the time of shaping | molding is comparatively low, such as when obtaining a low density molded object, a hot press method can also be employ | adopted.
成形用の金型は大きく2種類に分類され、1つは鋳造や射出成形などに使用される密閉金型であり、もう1つはプレス成形や鍛造などに使用される開放金型である。本発明の繊維強化プラスチック成形体用基材を用いた場合、用途に応じていずれの金型も使用することが可能である。成形時の分解ガスや混入空気を型外に排除する観点からは開放金型が好ましいが、過度の樹脂の流出を抑制するためには、成形加工中においては開放部をできるだけ少なくし、樹脂の型外への流出を抑制するような形状を採用することも好ましい。 Molds for molding are roughly classified into two types, one is a sealed mold used for casting or injection molding, and the other is an open mold used for press molding or forging. When the base material for a fiber-reinforced plastic molded body of the present invention is used, any mold can be used depending on the application. An open mold is preferable from the viewpoint of eliminating decomposition gas and mixed air from the mold during molding, but in order to suppress excessive resin flow, the number of open parts should be reduced as much as possible during the molding process. It is also preferable to adopt a shape that suppresses outflow from the mold.
さらに、金型には打ち抜き機構、タッピング機構から選択される少なくとも一種を有する金型を使用することができる。2段プレス機構を用いるなどの工夫で、熱プレス後に連続して、成形体を打ち抜き加工することも可能である。また、成形体は、その使用目的などによってはリブやボス等の強度補強・加工用の突起やネジ穴の形成、意匠性の付与を目的とした模様の付与を行うことができる。 Furthermore, the metal mold | die which has at least 1 type selected from a punching mechanism and a tapping mechanism can be used for a metal mold | die. It is also possible to punch the formed body continuously after hot pressing by means such as using a two-stage press mechanism. In addition, depending on the purpose of use, the molded body can be provided with a pattern for the purpose of reinforcing strength such as ribs and bosses, forming projections and screw holes for processing, and imparting design properties.
繊維強化プラスチック成形体が多層構造である場合、他種の繊維強化プラスチック成形体用基材を積層して熱プレスで加熱加圧成形することもできる。また、繊維強化プラスチック成形体用基材を成形すると同時、或いは成形後にアウトサート成形やインサート成形によって、より複雑な形状部材を接着することも可能である。 When the fiber reinforced plastic molded body has a multilayer structure, other types of fiber reinforced plastic molded body substrates can be laminated and heat-press molded by hot pressing. It is also possible to bond more complicated shaped members by outsert molding or insert molding at the same time as or after molding the fiber-reinforced plastic molded body.
繊維強化プラスチック成形体用基材から繊維強化プラスチック成形体を成形する際には、具体的には、繊維強化プラスチック成形体用基材を150〜600℃の温度で加熱加圧成形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。 When molding a fiber reinforced plastic molded body from a fiber reinforced plastic molded body substrate, specifically, it is preferable to heat and pressure mold the fiber reinforced plastic molded body substrate at a temperature of 150 to 600 ° C. . The heating temperature is preferably a temperature range in which the thermoplastic resin fibers flow and the reinforcing fibers do not melt.
繊維強化プラスチック成形体を成形する際の圧力としては、5〜20MPaが好ましい。また、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、所望の熱プレス温度での保持時間としては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。さらに、生産効率はやや落ちるものの、熱プレスの保持温度から熱可塑性樹脂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。 As a pressure at the time of shape | molding a fiber reinforced plastic molding, 5-20 Mpa is preferable. Further, 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 (200 ° C. It is preferable to set it as a cooling rate of 3-20 degree-C / min, maintaining a pressure until below. 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 thermoplastic resin 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.
(表面層含有繊維強化プラスチック成形体)
本発明の繊維強化プラスチック成形体は、さらに、表面層を有していてもよい。上述したように繊維強化プラスチック成形体が第1層と第2層を有する場合、第1層の表面上に表面層を設けることが好ましい。
(Surface layer containing fiber reinforced plastic molding)
The fiber-reinforced plastic molded body of the present invention may further have a surface layer. As described above, when the fiber-reinforced plastic molded body has the first layer and the second layer, it is preferable to provide a surface layer on the surface of the first layer.
表面層は、ポリオレフィン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド、ナイロン、ポリスチレン及びポリフェニレンエーテルから選択される少なくとも1種を50質量%以上含んでいればよい。なお、表面層は、ポリオレフィン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド、ナイロン、ポリスチレン及びポリフェニレンエーテルから選択される少なくとも1種を80質量%以上含むことが好ましく、90質量%以上含むことがより好ましく、95質量%以上含むことがさらに好ましく、99質量%以上含むことが特に好ましい。中でも、表面層は、ポリオレフィン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド、ナイロン、ポリスチレン及びポリフェニレンエーテルから選択される少なくとも1種からなる層であることが特に好ましい。なお、表面層は、上記のいずれか1種のみから構成されてもよく、上記の樹脂の混合物から構成されてもよい。また、上記の樹脂以外の樹脂が併用されてもよい。 The surface layer should just contain 50 mass% or more of at least 1 sort (s) selected from polyolefin, polyetherimide, polyphenylene sulfide, nylon, polystyrene, and polyphenylene ether. The surface layer preferably contains at least one selected from polyolefin, polyetherimide, polyphenylene sulfide, nylon, polystyrene, and polyphenylene ether in an amount of 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and 95% by mass. % Or more is more preferable, and 99% by mass or more is particularly preferable. Among these, the surface layer is particularly preferably a layer made of at least one selected from polyolefin, polyetherimide, polyphenylene sulfide, nylon, polystyrene, and polyphenylene ether. In addition, a surface layer may be comprised only from said 1 type, and may be comprised from the mixture of said resin. Moreover, resins other than the above resins may be used in combination.
表面層を有する繊維強化プラスチック成形体は、塗装適性が高く、表面層の上に均一な塗装を施すことが可能となる。これにより、意匠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。 A fiber-reinforced plastic molded body having a surface layer has high coating suitability, and it is possible to apply a uniform coating on the surface layer. Thereby, the fiber reinforced plastic molding with high designability can be obtained.
(繊維強化プラスチック成形体の用途)
本発明の繊維強化プラスチック成形体の用途としては、例えば、「OA機器、携帯電話、スマートフォン、携帯情報端末、タブレットPC、デジタルビデオカメラなどの携帯電子機器、エアコンその他家電製品などの筐体、及び筐体に貼り付けるリブ等の補強材、「支柱、パネル、補強材」などの土木、建材用部品、「各種フレーム、各種車輪用軸受、各種ビーム、ドア、トランクリッド、サイドパネル、アッパーバックパネル、フロントボディー、アンダーボディー、各種ピラー、各種フレーム、各種ビーム、各種サポート、などの外板またはボディー部品及びその補強材」、「インストルメントパネル、シートフレームなどの内装部品」、または「ガソリンタンク、各種配管、各種バルブなどの燃料系、排気系、または吸気系部品」、「エンジン冷却水ジョイント、エアコン用サーモスタットベース、ヘッドランプサポート、ペダルハウジング」、などの自動車、二輪車用部品、「ウィングレット、スポイラー」などの航空機用部品、「鉄道車両用の座席用部材、外板パネル、外板パネルに貼り付ける補強材、天井パネル、エアコン等の噴出し口」などの鉄道車両用部品、「樹脂(熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂)からなる成形体の補強材、樹脂と強化繊維からなる成形体の補強材、植物由来のシート(クラフト紙、段ボール、耐油紙、絶縁紙、導電紙、剥離紙、含浸紙、グラシン紙、セルロースナノファイバーシートなど)の補強材」などの部材等に好適に使用される。さらに、本発明の繊維強化プラスチック成形体は薄くても難燃性に優れるため、電気絶縁性の高いガラス繊維を強化繊維として用いることで、電気絶縁用基板としても好適に用いることができる。
このように、本発明の繊維強化プラスチック成形体は、強度が高く、また優れた難燃性を有するため安全性が高いので、電気、電子機器用の筐体、自動車用の構造部品、航空機用の部品、土木、建材用のパネル、その他多種多様な用途に好ましく用いられる。
(Applications of fiber-reinforced plastic moldings)
Examples of the use of the fiber-reinforced plastic molded body of the present invention include: “OA devices, mobile phones, smartphones, personal digital assistants, tablet PCs, digital video cameras and other portable electronic devices, air conditioners and other housings for home appliances, and the like. Reinforcing materials such as ribs to be attached to the housing, civil engineering such as "posts, panels, reinforcing materials", building material parts, "various frames, various wheel bearings, various beams, doors, trunk lids, side panels, upper back panels , Front body, underbody, various pillars, various frames, various beams, various supports, etc. or body parts and reinforcements thereof, “interior parts such as instrument panels and seat frames”, or “gasoline tanks, Fuel systems such as various pipes and various valves, exhaust systems, or intake system parts ”,“ Automotive parts such as engine cooling water joints, thermostat bases for air conditioners, headlamp supports, pedal housings, aircraft parts such as winglets and spoilers, seat parts for rail vehicles, outer panels , Reinforcement materials to be affixed to the outer panel, ceiling panels, jet outlets for air conditioners, etc., “Reinforcement for molded products made of resin (thermosetting resin, thermoplastic resin), resin and reinforcement Reinforcing materials for molded products made of fibers, and materials such as plant-derived sheets (craft paper, cardboard, oil-resistant paper, insulating paper, conductive paper, release paper, impregnated paper, glassine paper, cellulose nanofiber sheet, etc.) Etc. are preferably used. Furthermore, since the fiber-reinforced plastic molded article of the present invention is excellent in flame retardancy even when thin, it can be suitably used as a substrate for electrical insulation by using glass fibers having high electrical insulation as the reinforcing fibers.
As described above, the fiber-reinforced plastic molded body of the present invention has high strength and has excellent flame retardancy, so it has high safety. Therefore, the housing for electric and electronic devices, structural parts for automobiles, and aircraft It is preferably used for various parts, civil engineering, building material panels, and other various applications.
(アウトサート成形体)
本発明の繊維強化プラスチック成形体の表面に、アウトサート成形部材を付着固定させて、アウトサート成形体としてもよい。アウトサート成形部材は、繊維強化プラスチック成形体の表面上にアウトサート射出成形法によって成形されることが好ましい。なお、上述したように繊維強化プラスチック成形体が第1層と第2層を有する場合、第2層の表面上にアウトサート成形部材を設けることが好ましい。
(Outsert molded product)
An outsert molded member may be attached and fixed to the surface of the fiber-reinforced plastic molded body of the present invention to form an outsert molded body. The outsert molded member is preferably molded by the outsert injection molding method on the surface of the fiber-reinforced plastic molded body. In addition, as mentioned above, when a fiber reinforced plastic molding has a 1st layer and a 2nd layer, it is preferable to provide an outsert molding member on the surface of a 2nd layer.
アウトサート成形部材は、射出用強化繊維と射出用熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。ここで、繊維強化プラスチック成形体の第2層に含まれる熱可塑性樹脂と射出用熱可塑性樹脂の少なくとも一部は同種の樹脂であることが好ましい。さらに、第2層に含まれる限界酸素指数が27以下の第2の樹脂と、射出用熱可塑性樹脂の少なくとも一部が同種であることがより好ましい。例えば、第2層に含まれる第2の樹脂がポリカーボネートである場合、射出用熱可塑性樹脂はポリカーボネートを含むことが好ましい。このような樹脂を含むことにより、第2層に含まれる第2の樹脂と射出用熱可塑性樹脂が相溶するため、アウトサート成形部材と繊維強化プラスチック成形体の接合性を良好なものとすることができる。 The outsert molded member preferably contains injection reinforcing fibers and injection thermoplastic resin. Here, it is preferable that at least a part of the thermoplastic resin and the thermoplastic resin for injection contained in the second layer of the fiber reinforced plastic molded body is the same type of resin. Furthermore, it is more preferable that the second resin contained in the second layer has a critical oxygen index of 27 or less and at least a part of the injection thermoplastic resin is the same type. For example, when the second resin contained in the second layer is polycarbonate, the injection thermoplastic resin preferably contains polycarbonate. By including such a resin, the second resin contained in the second layer and the thermoplastic resin for injection are compatible with each other, so that the bondability between the outsert molded member and the fiber-reinforced plastic molded body is improved. be able to.
射出用強化繊維としては、繊維強化プラスチック成形体に用いることができる強化繊維を例示することができる。また、射出用熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂を例示することができ、第2の樹脂を好ましい樹脂として例示することができる。 Examples of reinforcing fibers for injection include reinforcing fibers that can be used for fiber-reinforced plastic molded articles. Examples of the thermoplastic resin for injection include thermoplastic resins such as polycarbonate resin, polyamide, and polypropylene, and the second resin can be exemplified as a preferred resin.
アウトサート成形部材は、複雑な形状、かつ微細な構造とすることができる。このため、アウトサート成形体は、パソコン、ディスプレイ、OA機器、携帯電話、携帯情報端末、ファクシミリ、コンパクトディスク、ポータブルMD、携帯用ラジオカセット、PDA(電子手帳などの携帯情報端末)、ビデオカメラ、デジタルビデオカメラ、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、電子機器部品に好ましく用いられる。 The outsert molded member can have a complicated shape and a fine structure. For this reason, the outsert molded body includes a personal computer, a display, an OA device, a mobile phone, a portable information terminal, a facsimile, a compact disc, a portable MD, a portable radio cassette, a PDA (a portable information terminal such as an electronic notebook), a video camera, It is preferably used for electrical and electronic equipment parts such as a casing, tray, chassis, interior member, or case of a digital video camera, optical equipment, audio, air conditioner, lighting equipment, entertainment goods, toy goods, and other household appliances.
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>
(第1層用不織布の作製)
繊維長12mmの炭素繊維(台湾プラスチック社製、CS815)をスラリー濃度0.5%となるように水中に投入し、分散剤としてエマノーン(登録商標)3199V(花王株式会社製)を、炭素繊維100質量部に対して1質量部となるよう添加した。尚、エマノーン3199Vはあらかじめ0.5%濃度の水溶液となるように水に溶解して添加した。その後、古紙離解用パルパーを用いて30秒間攪拌して初期分散を行った後、スラリー濃度0.15%となるように水で希釈した(炭素繊維スラリー)。
<Example 1>
(Preparation of nonwoven fabric for first layer)
Carbon fiber having a fiber length of 12 mm (manufactured by Taiwan Plastic Co., Ltd., CS815) was introduced into water so that the slurry concentration became 0.5%, and Emanon (registered trademark) 3199V (manufactured by Kao Corporation) was used as a dispersant. It added so that it might become 1 mass part with respect to a mass part. In addition, Emanon 3199V was dissolved in water and added in advance so as to obtain an aqueous solution having a concentration of 0.5%. Thereafter, initial dispersion was carried out by stirring for 30 seconds using a waste paper disaggregating pulper, and then diluted with water to a slurry concentration of 0.15% (carbon fiber slurry).
別容器にて、粉末のアニオン性高分子ポリアクリルアミド系増粘剤である「スミフロック」の0.1%濃度水溶液を作製した。これを、上記の炭素繊維スラリーに、液全体に対して増粘剤の固形分添加量が60ppmとなるように添加した。その後、攪拌し、ほぼ完全に炭素繊維がモノフィラメント化するまで分散させた。 In a separate container, a 0.1% aqueous solution of “Sumifloc”, a powdered anionic polymer polyacrylamide thickener, was prepared. This was added to the carbon fiber slurry so that the solid content of the thickener was 60 ppm with respect to the entire liquid. Then, it stirred and disperse | distributed until carbon fiber became monofilament almost completely.
次いで、太さ2.2dtex、繊維長15mmのポリエーテルイミド繊維を表2の配合比となるように計量した。これを、スラリー濃度は10%となるように別容器に分取した水中に投入してポリエーテルイミド繊維スラリーを得た。尚、ポリエーテルイミド繊維は分散性が良好であったため、特に攪拌等の処置をせずとも十分に分散した。 Subsequently, a polyetherimide fiber having a thickness of 2.2 dtex and a fiber length of 15 mm was weighed so as to have a blending ratio shown in Table 2. This was poured into water separated into a separate container so that the slurry concentration was 10% to obtain a polyetherimide fiber slurry. In addition, since the polyetherimide fiber had good dispersibility, it was sufficiently dispersed without any particular treatment such as stirring.
更に、アクリロニトリルパルプ(三菱レイヨン社製、C300HS)を、スラリー濃度2.0%となるように水中に投入し、古紙離解用パルパーで3分間離解して、アクリロニトリルパルプスラリーを得た。 Furthermore, acrylonitrile pulp (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd., C300HS) was introduced into water so as to have a slurry concentration of 2.0%, and disintegrated with a waste paper disaggregating pulper for 3 minutes to obtain acrylonitrile pulp slurry.
上記のポリエーテルイミド繊維スラリーと、アクリロニトリルパルプスラリーを表2の第1層に記載した配合比となるように、上記の炭素繊維スラリーに投入した(第1の原料スラリー)。
そして、この第1の原料スラリーを連続して傾斜ワイヤー型抄紙機に供給し、5.5L/minの速度で抄紙し、幅50cm、坪量250g/m2の第1層用不織布を得た。
The polyetherimide fiber slurry and the acrylonitrile pulp slurry were charged into the carbon fiber slurry so as to have the blending ratio described in the first layer of Table 2 (first raw material slurry).
And this 1st raw material slurry was continuously supplied to the inclination wire type paper machine, and papermaking was carried out at the speed of 5.5 L / min, and the nonwoven fabric for 1st layers of width 50cm and basic weight 250g / m 2 was obtained. .
(第2層用不織布の作製)
第1層用不織布の作製手順と同様にして、0.15%濃度の炭素繊維スラリーを作製した。そして、ポリエーテルイミド繊維及びポリカーボネート繊維(ダイワボウ社製、繊維径30μm、繊維長15mm)を、表2の第2層の配合比となるように軽量し、第1層用のポリエーテルイミド繊維スラリーと同様の方法でポリエーテルイミド繊維及びポリカーボネート繊維スラリーを得た。また、第1層と同様の方法でアクリロニトリルパルプスラリーを作製した。ポリエーテルイミド繊維、ポリカーボネート繊維スラリー及びアクリロニトリルパルプスラリーを、表2の第2層の配合比となるように上記の炭素繊維スラリーに投入した(第2層用の原料スラリー)。そして、この第2の原料スラリーを連続して傾斜ワイヤー型抄紙機に供給し、5.5L/minの速度で抄紙し、幅50cm、坪量を100g/m2の第2層用不織布を得た。
(Preparation of second layer nonwoven fabric)
A 0.15% concentration carbon fiber slurry was prepared in the same manner as the first layer nonwoven fabric preparation procedure. Then, the polyetherimide fiber and the polycarbonate fiber (Daiwabo Co., Ltd., fiber diameter 30 μm, fiber length 15 mm) are lightened so as to have the mixing ratio of the second layer in Table 2, and the polyetherimide fiber slurry for the first layer A polyetherimide fiber and a polycarbonate fiber slurry were obtained in the same manner as described above. Moreover, the acrylonitrile pulp slurry was produced by the method similar to the 1st layer. Polyetherimide fiber, polycarbonate fiber slurry, and acrylonitrile pulp slurry were added to the carbon fiber slurry so as to have the mixing ratio of the second layer in Table 2 (raw material slurry for the second layer). Then, the second raw material slurry is continuously supplied to the inclined wire type paper machine, and paper making is performed at a speed of 5.5 L / min to obtain a nonwoven fabric for the second layer having a width of 50 cm and a basis weight of 100 g / m 2 . It was.
得られた第1層用不織布を2枚積層し、さらにその上に第2層用不織布を1枚積層し、繊維強化プラスチック成形体用基材を作製した。この繊維強化プラスチック成形体用基材を、プレス圧10MPa、加熱温度300℃で5分間プレスし、70℃に冷却して繊維強化プラスチック成形体を得た。なお、繊維強化プラスチック成形体の各層の繊維の配合比は、繊維強化プラスチック成形体用基材の各層の配合比と同一である。 Two obtained nonwoven fabrics for the first layer were laminated, and one nonwoven fabric for the second layer was further laminated thereon to produce a substrate for a fiber reinforced plastic molded body. The substrate for fiber reinforced plastic molded body was pressed at a press pressure of 10 MPa and a heating temperature of 300 ° C. for 5 minutes, and cooled to 70 ° C. to obtain a fiber reinforced plastic molded body. In addition, the compounding ratio of the fiber of each layer of a fiber reinforced plastic molding is the same as the compounding ratio of each layer of the base material for fiber reinforced plastic moldings.
<実施例2>
表2に示す配合比となるように第1層用不織布と第2層用不織布の配合比を変更した以外は、実施例1と同様の方法で繊維強化プラスチック成形体を得た。
<Example 2>
A fiber-reinforced plastic molded article was obtained in the same manner as in Example 1 except that the blending ratio of the first layer nonwoven fabric and the second layer nonwoven fabric was changed so as to achieve the blending ratio shown in Table 2.
<実施例3>
表2に示す配合比となるように第1層用不織布と第2層用不織布の配合比を変更した以外は、実施例1と同様の方法で繊維強化プラスチック成形体を得た。
<Example 3>
A fiber-reinforced plastic molded article was obtained in the same manner as in Example 1 except that the blending ratio of the first layer nonwoven fabric and the second layer nonwoven fabric was changed so as to achieve the blending ratio shown in Table 2.
<実施例4>
PVA繊維(クラレ社製、VPB−105−1)を1%濃度のスラリーとなるように容器に分取した水中に投入し、攪拌した。これを表2に示す配合比となるように炭素繊維スラリーに加えた。更に第1層用不織布と第2層用不織布の繊維配合比を表2に示したとおりとなるように変更した以外は実施例1と同様の方法で繊維強化プラスチック成形体を得た。
<Example 4>
PVA fiber (manufactured by Kuraray Co., Ltd., VPB-105-1) was poured into water dispensed into a container so as to be a 1% slurry, and stirred. This was added to the carbon fiber slurry so that the blending ratio shown in Table 2 was obtained. Further, a fiber-reinforced plastic molded body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the fiber blending ratio of the first layer nonwoven fabric and the second layer nonwoven fabric was changed as shown in Table 2.
<実施例5>
パラアラミドパルプ(帝人社製、トワロン1094)を2%濃度のスラリーとなるように古紙離解用パルパーに投入した。これを表2に示す配合比となるように炭素繊維スラリーに加えた。更に第1層用不織布と第2層用不織布の繊維配合比を表2に示したとおりとなるように変更した以外は実施例1と同様の方法で繊維強化プラスチック成形体を得た。
<Example 5>
Para-aramid pulp (manufactured by Teijin Ltd., Twaron 1094) was added to a waste paper pulper so as to form a 2% slurry. This was added to the carbon fiber slurry so that the blending ratio shown in Table 2 was obtained. Further, a fiber-reinforced plastic molded body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the fiber blending ratio of the first layer nonwoven fabric and the second layer nonwoven fabric was changed as shown in Table 2.
<実施例6>
第1層用不織布の配合比と第2層用不織布の配合比を表2に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして繊維強化プラスチック成形体を得た。尚、PET(PET−変性PET芯鞘バインダー繊維、クラレ社製、N−720)及びPVA繊維(クラレ社製、VPB−105−1)は、表2に示す配合比となるように計量し、スラリー濃度1%となるように水中に投入し、攪拌して分散させてから第2層用不織布形成用の炭素繊維スラリー液に投入した。
<Example 6>
A fiber-reinforced plastic molded article was obtained in the same manner as in Example 1 except that the blending ratio of the first layer nonwoven fabric and the blending ratio of the second layer nonwoven fabric were changed as shown in Table 2. In addition, PET (PET-modified PET core-sheath binder fiber, manufactured by Kuraray Co., Ltd., N-720) and PVA fiber (manufactured by Kuraray Co., Ltd., VPB-105-1) are weighed so as to have a blending ratio shown in Table 2. The slurry was poured into water to a slurry concentration of 1%, stirred and dispersed, and then poured into the carbon fiber slurry liquid for forming the second layer nonwoven fabric.
<実施例7>
第1層用不織布の配合比を表2に示すように変更した以外は実施例6と同様にして、繊維強化プラスチック成形体を得た。尚、アクリルエマルジョン(大日本インク社製、GM−4)は、固形分濃度6%に希釈し、ドライヤーの手前でスプレー噴霧して添加した。
<Example 7>
A fiber-reinforced plastic molded article was obtained in the same manner as in Example 6 except that the blending ratio of the first layer nonwoven fabric was changed as shown in Table 2. In addition, the acrylic emulsion (Dainippon Ink Co., Ltd., GM-4) was diluted to a solid content concentration of 6% and added by spraying before the dryer.
<実施例8及び9>
第1層用不織布の配合比と第2層用不織布の配合比を表2に示すように変更した以外は、実施例5と同様にして繊維強化プラスチック成形体用を得た。
<Examples 8 and 9>
A fiber-reinforced plastic molded article was obtained in the same manner as in Example 5 except that the blending ratio of the first layer nonwoven fabric and the blending ratio of the second layer nonwoven fabric were changed as shown in Table 2.
<比較例1〜5>
第1層用不織布の配合比を表3に示すように変更した以外は、実施例6と同様にして繊維強化プラスチック成形体を得た。
<Comparative Examples 1-5>
A fiber-reinforced plastic molded article was obtained in the same manner as in Example 6 except that the blending ratio of the first layer nonwoven fabric was changed as shown in Table 3.
<比較例6>
第1層用不織布の配合比と第2層用不織布の配合比を表3に示すように変更し、抄紙機をJIS P8222に規定された25cm角の角型手抄きに変更した以外は、実施例1と同様にして繊維強化プラスチック成形体を得た。
<Comparative Example 6>
Except for changing the blending ratio of the first layer nonwoven fabric and the second layer nonwoven fabric as shown in Table 3 and changing the paper machine to a 25 cm square square handsheet as defined in JIS P8222. A fiber-reinforced plastic molded body was obtained in the same manner as in Example 1.
<評価>
(燃焼性試験)
実施例及び比較例で得られた繊維強化プラスチック成形体の難燃性をUL94試験(20mm垂直燃焼試験)により評価した。具体的には、繊維強化プラスチック成形体(幅13mm、長さ125mm)の上端をクランプに垂直に取り付け、下端(幅方向の辺)中央に、6インチ炎を2回接炎後、繊維強化プラスチック成形体の燃焼時間を測定した。消火後直ちに20秒間再び接炎し除去した。上記燃焼試験を5本の繊維強化プラスチック成形体で行い、各繊維強化プラスチック成形体の燃焼時間と、5本の合計燃焼時間を記録した。
<Evaluation>
(Flammability test)
The flame retardancy of the fiber reinforced plastic moldings obtained in Examples and Comparative Examples was evaluated by UL94 test (20 mm vertical combustion test). Specifically, the upper end of a fiber reinforced plastic molded body (width 13 mm, length 125 mm) is vertically attached to the clamp, and 6-inch flame is contacted twice at the center of the lower end (side in the width direction), followed by fiber reinforced plastic. The burning time of the compact was measured. Immediately after the fire was extinguished, the flame was contacted again for 20 seconds and removed. The above-mentioned combustion test was conducted with five fiber reinforced plastic moldings, and the burning time of each fiber reinforced plastic molding and the total burning time of the five were recorded.
次いで、下記表1の判定基準に沿って、難燃性の評価を行った。具体的には、繊維強化プラスチック成形体に接炎後、煙っている状態にある時間(グローイング時間)を測定した。また、繊維強化プラスチック成形体がクランプの部分まで燃焼したか否かを調べた。さらに、繊維強化プラスチック成形体を燃焼させた際に、12インチ下に置かれた外科用脱脂綿の着火の有無を記録した。
難燃性の評価基準は下記表1の通りである。V−0が最も難燃性が高く、V−1、V−2の順に難燃性は低下する。
本発明では、V−1レベルを達成できたものであって、かつ試験片5本の合計燃焼時間が50秒以下のものを合格レベルとする。
Subsequently, the flame retardancy was evaluated according to the criteria shown in Table 1 below. Specifically, the time (growing time) in which the fiber-reinforced plastic molded body was in a smoking state after flame contact was measured. Further, it was examined whether or not the fiber-reinforced plastic molded body burned up to the clamp portion. Furthermore, when the fiber-reinforced plastic molded body was burned, the presence or absence of ignition of surgical absorbent cotton placed under 12 inches was recorded.
The evaluation criteria for flame retardancy are as shown in Table 1 below. V-0 has the highest flame retardancy, and the flame retardancy decreases in the order of V-1 and V-2.
In the present invention, the one that has achieved the V-1 level and the total burning time of the five test pieces is 50 seconds or less is regarded as the acceptable level.
比較例に比べて実施例では、成形体の燃焼時間が短くなっており、難燃性が向上していることがわかる。また、実施例では、限界酸素指数が27以下の樹脂の占める割合が高い場合であっても、難燃性が向上していることがわかる。 Compared with the comparative example, in the example, it can be seen that the combustion time of the molded body is shortened and the flame retardancy is improved. In the examples, it can be seen that the flame retardancy is improved even when the ratio of the resin having a critical oxygen index of 27 or less is high.
Claims (12)
前記熱可塑性樹脂は、限界酸素指数が30以上の第1の樹脂と、限界酸素指数が27以下の第2の樹脂を含み、
前記アクリル系ポリマーの含有量は、前記繊維強化プラスチック成形体用基材の全質量に対して0.5〜20質量%であり、
前記アクリル系ポリマーは、アクリル繊維であり、
前記第2の樹脂の含有量は、前記繊維強化プラスチック成形体用基材の全質量に対して3〜20質量%であり、
前記第1の樹脂と前記第2の樹脂の質量比は50:50〜99:1であることを特徴とする繊維強化プラスチック成形体用基材。 And reinforcing fibers, a thermoplastic resin, a including fiber-reinforced plastic molded body base material an acrylic polymer,
The thermoplastic resin includes a first resin having a limiting oxygen index of 30 or more and a second resin having a limiting oxygen index of 27 or less,
The content of the acrylic polymer is 0.5 to 20% by mass with respect to the total mass of the base material for fiber-reinforced plastic molded body,
The acrylic polymer, Ri acrylic fiber der,
Content of said 2nd resin is 3-20 mass% with respect to the total mass of the said base material for fiber reinforced plastic moldings,
A mass ratio of the first resin and the second resin is 50:50 to 99: 1 .
前記熱可塑性樹脂は、限界酸素指数が30以上の第1の樹脂と、限界酸素指数が27以下の第2の樹脂を含み、
前記アクリル系ポリマーの含有量は、前記繊維強化プラスチック成形体の全質量に対して0.5〜20質量%であり、
前記第2の樹脂の含有量は、前記繊維強化プラスチック成形体の全質量に対して3〜20質量%であり、
前記第1の樹脂と前記第2の樹脂の質量比は50:50〜99:1である繊維強化プラスチック成形体。 And reinforcing fibers, a thermoplastic resin, an acrylic polymer derived from acrylic fibers A including fiber-reinforced plastic molding,
The thermoplastic resin is seen containing a limiting oxygen index of the first 30 or more resins, limiting oxygen index of 27 or less of the second resin,
The content of the acrylic polymer is 0.5 to 20% by mass with respect to the total mass of the fiber-reinforced plastic molded body,
The content of the second resin is 3 to 20% by mass with respect to the total mass of the fiber-reinforced plastic molded body,
A fiber-reinforced plastic molded body having a mass ratio of the first resin to the second resin of 50:50 to 99: 1 .
前記第1層は、前記強化繊維と、前記第1の樹脂とを含み、
前記第2層は、前記強化繊維と、前記第1の樹脂と、前記第2の樹脂とを含み、
前記第1層が、第2の樹脂を含む場合は、前記第2層に含まれる第2の樹脂の含有率は、前記第1層に含まれる第2の樹脂の含有率よりも高い請求項7〜11のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体。 The fiber-reinforced plastic molded body includes a first layer and a second layer,
The first layer includes the reinforcing fiber and the first resin,
The second layer includes the reinforcing fiber, the first resin, and the second resin,
When the first layer contains a second resin, the content of the second resin contained in the second layer is higher than the content of the second resin contained in the first layer. The fiber-reinforced plastic molded body according to any one of 7 to 11 .
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