JP6458589B2 - Sheet material, integrated molded product, and integrated molded product manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、不連続炭素繊維と熱可塑性樹脂からなるシート材料、前記シート材料を組み合わせて一体化した一体化成形品、および前記一体化成形品の製造方法に関するものであり、特に、予熱工程における取扱い性、および一体化成形した際に接合強度に優れるシート材料に関するものである。 The present invention relates to a sheet material composed of discontinuous carbon fibers and a thermoplastic resin, an integrated molded product obtained by combining and integrating the sheet material, and a method for manufacturing the integrated molded product, particularly in a preheating step. The present invention relates to a sheet material that is excellent in handling properties and bonding strength when integrally formed.
近年、金属材料にて製造されていた自動車、電気・電子機器、家電製品などの各種部品・部材に代表される産業用部品が、強化繊維と熱可塑性樹脂からなる熱可塑性FRP材料に代替されている。その中でも、強化繊維に軽量で力学特性に優れた炭素繊維を用いた熱可塑性CFRPは、比強度、比剛性に優れ、軽量化効果が大きいために、市場から注目されている。 In recent years, industrial parts such as automobiles, electrical / electronic devices, home appliances, etc. that have been manufactured with metal materials have been replaced by thermoplastic FRP materials consisting of reinforcing fibers and thermoplastic resins. Yes. Among them, thermoplastic CFRP using carbon fiber that is lightweight and has excellent mechanical properties as a reinforcing fiber is attracting attention from the market because it is excellent in specific strength and specific rigidity and has a large lightening effect.
しかし、部材の要求特性に合わせて、複数の小型部材を準備し、マトリックス樹脂の溶融温度以上に予備加熱して可塑化状態にし、雌雄一対からなる金型間に供給して、加圧冷却をして所望の形状に成形する、一体化成形方法は広く知られているものの、厚みやVfなどの材料処方の異なる部材を組み合わせた場合、部材毎に加熱効率が異なるために、予熱工程でマトリックス樹脂の未溶融や熱分解を起こしやすく、得られた一体化成形品の接合強度の低下や、表面品位の低下などの問題があった。 However, in accordance with the required characteristics of the member, a plurality of small members are prepared, preheated to a temperature higher than the melting temperature of the matrix resin to be plasticized, and supplied between molds consisting of a pair of males and females for pressure cooling. Although an integrated molding method is widely known to form into a desired shape, when components with different material prescriptions such as thickness and Vf are combined, the heating efficiency differs for each member. Resin is not easily melted or thermally decomposed, and there are problems such as a decrease in bonding strength of the obtained integrally molded product and a decrease in surface quality.
特許文献1には、不連続炭素繊維と熱可塑性樹脂からなる成形体であり、炭素繊維のチョップドストランドを部分的に開繊させ、炭素繊維束と炭素繊維単糸が混在した成形品が開示されている。 Patent Document 1 discloses a molded product composed of discontinuous carbon fibers and a thermoplastic resin, in which a chopped strand of carbon fibers is partially opened to mix a carbon fiber bundle and a carbon fiber single yarn. ing.
この技術によれば、規定の繊維数以上の炭素繊維単糸を有する繊維束の重量割合が多いために、炭素繊維の体積含有率を高め、引張強度を向上させることが可能であった。しかし、本技術を用いた一体化成形品の成形において、炭素繊維が密に配置され比熱が高いため短時間で成形材料を予熱できる一方で、あらかじめ予熱した複数の部材を金型に配置する工程で温度低下が大きく、得られた成形品の接合強度に劣るという問題があった。 According to this technique, since the weight ratio of the fiber bundle having the carbon fiber single yarn of the specified number or more is large, it is possible to increase the volume content of the carbon fiber and improve the tensile strength. However, in the molding of an integrally molded product using this technology, the carbon fiber is densely arranged and the specific heat is high, so that the molding material can be preheated in a short time, while a plurality of preheated members are placed in the mold. There was a problem that the temperature drop was large and the joint strength of the obtained molded product was inferior.
そこで特許文献2には、不連続強化繊維がランダムに配向した熱可塑性FRP部材を高い接合強度を持って接合一体化した、成形体およびその製造方法が開示されている。 Therefore, Patent Document 2 discloses a molded body in which a thermoplastic FRP member in which discontinuous reinforcing fibers are randomly oriented is bonded and integrated with high bonding strength and a manufacturing method thereof.
かかる技術によれば、接合部材の接合部断面を傾斜構造に加工することで、高い接合強度を実現するが、断面加工費用が発生する上に、予熱した部材を金型上に精度よく配置する必要がある。さらに、予熱工程における材料の耐熱性の向上にはならず、市場の要求に対し、根本的な解決にはなっていない。 According to such a technique, a high joint strength is realized by processing the cross section of the joint portion of the joint member into an inclined structure, but in addition to the cost of cross-section processing, the preheated member is accurately placed on the mold. There is a need. Furthermore, it does not improve the heat resistance of the material in the preheating process, and does not provide a fundamental solution to market demand.
そこで本発明の課題は、不連続炭素繊維と熱可塑性樹脂からなるシート材料、前記シート材料を組み合わせて一体化した一体化成形品、および前記一体化成形品の製造方法に関し、かかる従来技術の問題点を解消し、特に、予熱工程における取扱い性、および一体化成形した際に接合強度に優れるシート材料を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention relates to a sheet material composed of discontinuous carbon fibers and a thermoplastic resin, an integrated molded product obtained by combining the sheet materials, and a method for manufacturing the integrated molded product. An object of the present invention is to provide a sheet material that eliminates this point and has excellent handling strength in the preheating process and excellent bonding strength when integrally molded.
前記課題を解決するために、本発明は次のいずれかの構成を採用する。
(1)不連続炭素繊維基材に熱可塑性樹脂が含浸されてなるシート材料であり、前記シート材料の炭素繊維の数平均繊維長が10mm以上50mm未満であり、前記シート材料の炭素繊維は単糸および繊維束からなり、炭素繊維全体に対し、前記単糸および単糸数50未満の繊維束の重量割合が60wt%以上85wt%未満であり、単糸数50以上300未満の繊維束の重量割合が37wt%未満5wt%以上であり、単糸数300以上の繊維束の重量割合が3wt%以上10wt%未満であることを特徴とする、シート材料。
(2)前記シート材料の炭素繊維は単糸および繊維束からなり、炭素繊維全体に対し、前記単糸および単糸数50未満の繊維束の重量割合が70wt%以上85wt%未満であり、単糸数50以上300未満の繊維束の重量割合が27wt%未満10wt%以上であり、単糸数300以上の繊維束の重量割合が3wt%以上5wt%未満であることを特徴とする、(1)に記載のシート材料。
(3)前記熱可塑性樹脂が、ポリプロピレン、ポリアミドまたはポリフェニレンスルフィドである、(1)または(2)に記載のシート材料。
(4)前記シート材料の炭素繊維の体積割合が10vol%以上50vol%以下である、(1)〜(3)のいずれかに記載のシート材料。
(5)前記シート材料の23℃での厚みが0.1〜10mmである、(1)〜(4)のいずれかに記載のシート材料。
(6)前記シート材料の23℃での厚み(ta)と熱可塑性樹脂の溶融温度以上、熱分解温度以下での厚み(tb)の比tb/taが4以上12以下である、(1)〜(5)のいずれかに記載のシート材料。
(7)(1)〜(6)のいずれかに記載のシート材料を、複数枚積層したシート材料。
(8)(1)〜(7)のいずれかに記載のシート材料である、第1のシート材料(i)と第2のシート材料(ii)が、それらの一部が溶融を介して互いに接合されることにより得られる、一体化成形品であって、第1のシート材料(i)の23℃での厚み(ti)と第2のシート材料(ii)の23℃での厚み(tii)の差(ti−tii)の絶対値が0.1mm以上6mm未満である、一体化成形品。
(9)以下の工程(A)〜(D)を順に経ることにより、(8)に記載の一体化成形品を得る、一体化成形品の製造方法。
工程(A):第1のシート材料(i)と第2のシート材料(ii)を、同時にヒーター炉内に搬送し、シート材料に含浸された熱可塑性樹脂をその融点以上に加熱し、溶融させる工程。
工程(B):第1のシート材料(i)と第2のシート材料(ii)を金型内に搬送、配置する工程。
工程(C):第1のシート材料(i)と第2のシート材料(ii)を金型内で加圧冷却して成形品となす工程。
工程(D):金型から一体化成形品を取り出す工程。
In order to solve the above-described problems, the present invention employs one of the following configurations.
(1) A sheet material in which a discontinuous carbon fiber base material is impregnated with a thermoplastic resin, the number average fiber length of carbon fibers of the sheet material is 10 mm or more and less than 50 mm, and the carbon fibers of the sheet material are single. It consists of yarns and fiber bundles, and the weight ratio of the single yarn and the fiber bundle having a single yarn number of less than 50 is 60 wt% or more and less than 85 wt%, and the weight proportion of the fiber bundle having a single yarn number of 50 or more and less than 300 to the entire carbon fiber. A sheet material, wherein the weight ratio of the fiber bundle having a single yarn number of 300 or more is 3 wt% or more and less than 10 wt%.
(2) The carbon fiber of the sheet material is composed of a single yarn and a fiber bundle, and the weight ratio of the single yarn and the fiber bundle having a number of single yarns of less than 50 is 70 wt% or more and less than 85 wt% with respect to the entire carbon fiber, and the number of single yarns (1), wherein the weight ratio of fiber bundles of 50 or more and less than 300 is less than 27 wt% and 10 wt% or more, and the weight ratio of fiber bundles of 300 or more single yarns is 3 wt% or more and less than 5 wt%. Sheet material.
(3) The sheet material according to (1) or (2), wherein the thermoplastic resin is polypropylene, polyamide, or polyphenylene sulfide.
(4) The sheet material according to any one of (1) to (3), wherein a volume ratio of carbon fibers of the sheet material is 10 vol% or more and 50 vol% or less.
(5) The sheet material according to any one of (1) to (4), wherein a thickness of the sheet material at 23 ° C is 0.1 to 10 mm.
(6) The ratio tb / ta of the thickness (ta) of the sheet material at 23 ° C. and the thickness (tb) of the thermoplastic resin above the melting temperature and below the pyrolysis temperature is 4 or more and 12 or less, (1) -Sheet material in any one of (5).
(7) A sheet material obtained by laminating a plurality of sheet materials according to any one of (1) to (6).
(8) The first sheet material (i) and the second sheet material (ii), which are the sheet materials according to any one of (1) to (7), are partially bonded to each other through melting. It is an integrally molded product obtained by bonding, and the thickness (ti) of the first sheet material (i) at 23 ° C. and the thickness of the second sheet material (ii) at 23 ° C. (tii). ) Is an integral molded product having an absolute value of a difference (ti-tii) of 0.1 mm or more and less than 6 mm.
(9) A method for producing an integrated molded product, wherein the integrated molded product according to (8) is obtained by sequentially performing the following steps (A) to (D).
Step (A): The first sheet material (i) and the second sheet material (ii) are simultaneously conveyed into the heater furnace, and the thermoplastic resin impregnated in the sheet material is heated to the melting point or higher to melt. Process.
Step (B): A step of conveying and arranging the first sheet material (i) and the second sheet material (ii) in the mold.
Step (C): A step in which the first sheet material (i) and the second sheet material (ii) are pressurized and cooled in a mold to form a molded product.
Step (D): A step of taking out the integrally molded product from the mold.
本発明のシート材料は、予熱工程における取扱い性に優れる。さらには、前記シート材料を組み合わせて接合することによって、接合強度と表面品位に優れる一体化成形品を得ることができる。 The sheet material of the present invention is excellent in handleability in the preheating process. Furthermore, by combining and combining the sheet materials, an integrally molded product having excellent bonding strength and surface quality can be obtained.
本発明のシート材料は、不連続炭素繊維基材に熱可塑性樹脂が含浸されてなるシート材料であり、前記シート材料の炭素繊維の数平均繊維長が10mm以上50mm未満であり、前記シート材料の炭素繊維は単糸および繊維束からなり、炭素繊維全体に対し、前記単糸および単糸数50未満の繊維束の重量割合が60wt%以上85wt%未満であり、単糸数50以上300未満の繊維束の重量割合が37wt%未満5wt%以上であり、単糸数300以上の繊維束の重量割合が3wt%以上10wt%未満であることを特徴とする。 The sheet material of the present invention is a sheet material obtained by impregnating a discontinuous carbon fiber base material with a thermoplastic resin, and the number average fiber length of carbon fibers of the sheet material is 10 mm or more and less than 50 mm, The carbon fiber is composed of a single yarn and a fiber bundle, and the weight ratio of the single yarn and the fiber bundle having a number of single yarns less than 50 is 60 wt% or more and less than 85 wt% with respect to the entire carbon fiber, and the fiber bundle having a number of single yarns of 50 or more and less than 300 The weight ratio is less than 37 wt% and 5 wt% or more, and the weight ratio of the fiber bundle having 300 or more single yarns is 3 wt% or more and less than 10 wt%.
以下に本発明のシート材料の構成要素について説明する。 The components of the sheet material of the present invention will be described below.
本発明の不連続炭素繊維基材は、不連続炭素繊維の単糸と繊維束が面状に分散した形態であり、抄紙マット、カーディングマット、エアレイドマット、などが例示できる。かかる不連続炭素繊維基材の形態とすることで、成形加工性の指標となる形状への賦形性に優れることから、複雑形状の成形が容易となる。 The discontinuous carbon fiber substrate of the present invention is a form in which single yarns and fiber bundles of discontinuous carbon fibers are dispersed in a planar shape, and examples thereof include a papermaking mat, a carding mat, and an airlaid mat. By setting it as the form of this discontinuous carbon fiber base material, since it is excellent in the shaping property to the shape used as the parameter | index of moldability, shaping | molding of a complicated shape becomes easy.
カーディングマットの製造プロセスは一般的なものを用いることが出来る。例えば、図1に示すように、カーディング装置1は、シリンダーロール2と、その外周面に近接して上流側に設けられたテイクインロール3と、テイクインロール3とは反対側の下流側においてシリンダーロール2の外周面に近接して設けられたドッファーロール4と、テイクインロール3とドッファーロール4との間においてシリンダーロール2の外周面に近接して設けられた複数のワーカーロール5と、ワーカーロール5に近接して設けられたストリッパーロール6と、テイクインロール3と近接して設けられたフィードロール7及びベルトコンベアー8とから主として構成されている。 A general manufacturing process of the carding mat can be used. For example, as shown in FIG. 1, the carding apparatus 1 includes a cylinder roll 2, a take-in roll 3 provided on the upstream side near the outer peripheral surface, and a downstream side opposite to the take-in roll 3. And a plurality of worker rolls provided close to the outer peripheral surface of the cylinder roll 2 between the take-in roll 3 and the doffer roll 4. 5, a stripper roll 6 provided close to the worker roll 5, a feed roll 7 and a belt conveyor 8 provided close to the take-in roll 3.
ベルトコンベアー8に一定長さに切断された炭素繊維束9が供給され、炭素繊維束9はフィードロールの外周面、次いでテイクインロール3の外周面を介してシリンダーロール2の外周面上に導入される。この段階までで炭素繊維束は解され、綿状の炭素繊維束の集合体となっている。シリンダーロール2の外周面上に導入された綿状の炭素繊維束の集合体は一部、ワーカーロール5の外周面上に巻き付くが、この綿状の炭素繊維束はストリッパーロール6によって剥ぎ取られ再びシリンダーロール2の外周面上に戻される。フィードロール7、テイクイロール3、シリンダーロール2、ワーカーロール5、ストリッパーロール6のそれぞれのロールの外周面上には多数の針、突起が立った状態で存在しており、上記工程で炭素繊維束が針の作用により所定の単糸数からなる炭素繊維束まで開繊され、ある程度配向される。かかる過程を経て所定の炭素繊維束まで開繊され、炭素繊維不織布シートの1形態であるシート状のウエブ10としてドッファーロール4の外周面上に移動する。 A carbon fiber bundle 9 cut to a certain length is supplied to the belt conveyor 8, and the carbon fiber bundle 9 is introduced onto the outer peripheral surface of the cylinder roll 2 through the outer peripheral surface of the feed roll and then the outer peripheral surface of the take-in roll 3. Is done. Up to this stage, the carbon fiber bundle is unwound and becomes an aggregate of cotton-like carbon fiber bundles. A part of the aggregate of the cotton-like carbon fiber bundle introduced on the outer peripheral surface of the cylinder roll 2 is wound around the outer peripheral surface of the worker roll 5, and this cotton-like carbon fiber bundle is peeled off by the stripper roll 6. Then, it is returned to the outer peripheral surface of the cylinder roll 2 again. A large number of needles and protrusions are present on the outer peripheral surface of each of the feed roll 7, the take-up roll 3, the cylinder roll 2, the worker roll 5 and the stripper roll 6, and the carbon fiber is The bundle is opened to a carbon fiber bundle consisting of a predetermined number of single yarns by the action of the needle, and is oriented to some extent. Through such a process, the fiber bundle is opened up to a predetermined carbon fiber bundle, and moves onto the outer peripheral surface of the doffer roll 4 as a sheet-like web 10 which is one form of a carbon fiber nonwoven fabric sheet.
本発明のシート材料を構成する炭素繊維としては、ポリアクリロニトリル(PAN)系、レーヨン系、リグニン系、ピッチ系の炭素繊維や、黒鉛繊維を用いることが好ましい。なかでも、PAN系の炭素繊維を用いることがより好ましい。また、これらの繊維に表面処理が施されているものであってもよい。表面処理としては、サイジング剤による処理、結束剤による処理、添加剤の付着処理などがある。 As the carbon fiber constituting the sheet material of the present invention, polyacrylonitrile (PAN) -based, rayon-based, lignin-based, pitch-based carbon fiber, or graphite fiber is preferably used. Of these, it is more preferable to use PAN-based carbon fibers. Moreover, the surface treatment may be given to these fibers. Examples of the surface treatment include a treatment with a sizing agent, a treatment with a binding agent, and an additive adhesion treatment.
本発明のシート材料を構成する炭素繊維の数平均繊維長が10mm以上50mm未満であることが重要である。数平均繊維長が10mm未満では、炭素繊維同士の交絡が少ないために、不連続炭素繊維基材の強度が低く、プリフォームの積層工程ないし搬送・成形工程において取扱い性に劣る場合がある。さらに、数平均繊維長が50mm以上の場合は、シート材料が予熱工程で大きく膨張し取扱い性が損なわれるおそれがある。 It is important that the number average fiber length of the carbon fibers constituting the sheet material of the present invention is 10 mm or more and less than 50 mm. When the number average fiber length is less than 10 mm, there is little entanglement between the carbon fibers, so that the strength of the discontinuous carbon fiber substrate is low, and the handleability may be inferior in the preform laminating process or conveying / molding process. Furthermore, when the number average fiber length is 50 mm or more, the sheet material may be greatly expanded in the preheating step, and the handleability may be impaired.
本発明のシート材料を構成する炭素繊維は単糸および繊維束からなり、該シート材料の予熱工程において、単糸および単糸数50未満の繊維束は、シート材料の膨張に寄与し、断熱効果を高め、予熱工程での温度上昇を阻害したり、予熱後の搬送工程での温度低下を防いだりすることができる。一方で、膨張後の熱可塑性樹脂は、図2に示すように単糸または繊維束表面を覆うように付着しており、表面積が広いために空気との接触機会が多く、酸化劣化しやすく、予熱特性を低下させる場合がある。 The carbon fiber constituting the sheet material of the present invention comprises a single yarn and a fiber bundle. In the preheating process of the sheet material, the single fiber and the fiber bundle having a number of single yarns of less than 50 contribute to the expansion of the sheet material and have a heat insulating effect. It is possible to prevent the temperature increase in the preheating process and to prevent the temperature decrease in the conveying process after preheating. On the other hand, the expanded thermoplastic resin is attached so as to cover the surface of the single yarn or fiber bundle as shown in FIG. 2, and since the surface area is large, there are many opportunities for contact with air, and oxidative degradation tends to occur. Preheating characteristics may be degraded.
単糸数50以上300未満の繊維束は、図3に示すように、内部に含浸した熱可塑性樹脂を含み、これらの熱可塑性樹脂は、空気との接触機会が少なく、酸化劣化しにくく、予熱特性を向上させることができる。また、繊維束表面に付着した熱可塑性樹脂は、比較的表面積が小さく、酸化劣化が緩やかである。 As shown in FIG. 3, the fiber bundle having a single yarn number of 50 or more and less than 300 includes a thermoplastic resin impregnated therein, and these thermoplastic resins are less likely to come into contact with air, hardly undergo oxidative degradation, and have preheating characteristics. Can be improved. Moreover, the thermoplastic resin adhering to the surface of the fiber bundle has a relatively small surface area and is moderately oxidatively deteriorated.
単糸数300以上の繊維束は、図4に示すように、内部に含浸した樹脂をより多く含んでおり、これらの樹脂は、空気との接触機会が少なく、酸化劣化しにくく、予熱特性を向上させることができる。 As shown in FIG. 4, fiber bundles having 300 or more single yarns contain more resin impregnated inside, and these resins have less chance of contact with air, are less susceptible to oxidative degradation, and improve preheating characteristics. Can be made.
本発明のシート材料を構成する炭素繊維は単糸および繊維束からなり、炭素繊維全体に対し、前記単糸および単糸数50未満の繊維束の重量割合が60wt%以上85wt%未満であることが重要である。60wt%未満の場合、束状の炭素繊維が多数存在し、炭素繊維同士の交絡点が少なく、不連続繊維基材の強度が低く、取扱い性に劣るおそれがある。また、シート基材を予熱した後の搬送工程において温度低下が大きく、得られた一体化成形品の接合強度に劣る恐れがある。また、85wt%以上の場合、シート材料の予熱工程において、厚み膨張が大きくなり取扱い性が損なわれるおそれがある。好ましくは、単糸および単糸数50未満の繊維束の重量割合が70wt%以上85wt%未満であり、この範囲を満たすことで、シート材料の力学特性に優れ、予熱工程、搬送工程で厚み膨張が小さく取扱い性がよい。 The carbon fiber constituting the sheet material of the present invention comprises a single yarn and a fiber bundle, and the weight ratio of the single yarn and the fiber bundle having a number of single yarns of less than 50 is 60 wt% or more and less than 85 wt% with respect to the entire carbon fiber. is important. If it is less than 60 wt%, there are many bundled carbon fibers, there are few entanglement points between the carbon fibers, the strength of the discontinuous fiber base material is low, and the handleability may be poor. Moreover, in the conveyance process after preheating a sheet | seat base material, a temperature fall is large and there exists a possibility that it may be inferior to the joint strength of the obtained integrated molded product. Moreover, when it is 85 wt% or more, in the preheating process of the sheet material, there is a possibility that the thickness expansion increases and the handling property is impaired. Preferably, the weight ratio of the single yarn and the fiber bundle having a number of single yarns of less than 50 is 70 wt% or more and less than 85 wt%. By satisfying this range, the sheet material is excellent in mechanical properties and the thickness expansion is performed in the preheating step and the conveying step. Small and easy to handle.
本発明のシート材料を構成する炭素繊維束のうち、単糸数50以上300未満の繊維束の重量割合が、炭素繊維全体に対し、37wt%未満5wt%以上であることが重要である。37wt%以上の場合、束状の炭素繊維が多数存在し、シート材料中の炭素繊維とマトリックス樹脂界面の面積が減少することにより、力学特性および接合強度が低下するおそれがある。また、5wt%未満の場合、シート材料の予熱特性が低下する恐れがある。好ましくは、単糸数50以上300未満の繊維束の重量割合が27wt%未満10wt%以上であり、シート材料の力学特性と予熱特性により優れる。 Of the carbon fiber bundles constituting the sheet material of the present invention, it is important that the weight ratio of the fiber bundles having 50 or more and less than 300 single yarns is less than 37 wt% and 5 wt% or more with respect to the entire carbon fiber. In the case of 37 wt% or more, a large number of bundled carbon fibers are present, and the area of the carbon fiber-matrix resin interface in the sheet material is reduced, which may reduce the mechanical properties and the bonding strength. Moreover, when it is less than 5 wt%, the preheating characteristic of the sheet material may be deteriorated. Preferably, the weight ratio of the fiber bundle having a single yarn number of 50 or more and less than 300 is less than 27 wt% and 10 wt% or more, and is excellent in the mechanical properties and preheating properties of the sheet material.
本発明のシート材料を構成する炭素繊維束のうち、単糸数300以上の繊維束の重量割合が、炭素繊維全体に対し、3wt%以上10wt%未満であることが重要である。3wt%未満の場合、シート材料の予熱特性が低下する恐れがある。10wt%以上の場合、束状の炭素繊維が多数存在し、シート材料中の炭素繊維とマトリックス樹脂界面の面積が減少することにより、力学特性および接合強度が低下するおそれがある。好ましくは、単糸数300以上の繊維束の重量割合が3wt%以上5wt%未満であり、シート材料の接合強度と予熱特性により優れる。 Of the carbon fiber bundles constituting the sheet material of the present invention, it is important that the weight ratio of the fiber bundle having 300 or more single yarns is 3 wt% or more and less than 10 wt% with respect to the entire carbon fiber. If it is less than 3 wt%, the preheating characteristics of the sheet material may be reduced. In the case of 10 wt% or more, a large number of bundled carbon fibers exist, and the area of the carbon fiber / matrix resin interface in the sheet material decreases, which may reduce the mechanical properties and bonding strength. Preferably, the weight ratio of the fiber bundle having 300 or more single yarns is 3 wt% or more and less than 5 wt%, which is excellent in the bonding strength and preheating characteristics of the sheet material.
本発明のシート材料を構成する熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン(PE)樹脂、ポリプロピレン(PP)樹脂等のポリオレフィン系樹脂や、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリアミド(PA)樹脂、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂等や、これらの共重合樹脂や変性樹脂、またアロイ等が挙げられる。中でも、得られる成形品の軽量性の観点からはポリプロピレン系樹脂が好ましく、機械特性の観点からはポリアミド系樹脂が好ましい。耐熱性の観点からはポリフェニレンスルフィド樹脂が好ましく用いられる。 Examples of the thermoplastic resin constituting the sheet material of the present invention include polyolefin resins such as polyethylene (PE) resin and polypropylene (PP) resin, polyethylene terephthalate (PET) resin, polyamide (PA) resin, polyphenylene sulfide ( PPS) resin, these copolymer resins, modified resins, alloys, and the like. Among these, a polypropylene resin is preferable from the viewpoint of lightness of the obtained molded product, and a polyamide resin is preferable from the viewpoint of mechanical characteristics. From the viewpoint of heat resistance, polyphenylene sulfide resin is preferably used.
本発明のシート材料は、炭素繊維の体積含有率(Vf)が10〜50%であることが好ましく、さらに好ましくは20〜40%である。この範囲内に調節することで、ボイドが少なく、接合強度に優れたシートが得られる。また、繊維の強度利用率に優れ、シート材料は価格見合いの軽量化効果にも優れる。 The sheet material of the present invention preferably has a carbon fiber volume content (Vf) of 10 to 50%, more preferably 20 to 40%. By adjusting within this range, a sheet with few voids and excellent bonding strength can be obtained. Moreover, the strength utilization rate of the fiber is excellent, and the sheet material is also excellent in the effect of reducing the weight for the price.
本発明のシート材料は、23℃での厚み(ta)が、0.1mm〜10mmであることが好ましい。0.1mm以上とすることで、成形時の厚み制御が容易で、汎用の成形装置で安価に製造することができる。また、10mm以下とすることで、予熱工程での膨張が制限され、取扱い性に優れる。 The sheet material of the present invention preferably has a thickness (ta) at 23 ° C. of 0.1 mm to 10 mm. By setting the thickness to 0.1 mm or more, it is easy to control the thickness at the time of molding, and it can be manufactured inexpensively with a general-purpose molding apparatus. Moreover, by setting it as 10 mm or less, the expansion | swelling in a preheating process is restrict | limited and it is excellent in handleability.
本発明のシート材料は、23℃での厚み(ta)と、熱可塑性樹脂の溶融温度以上熱分解温度以下での厚み(tb)の比tb/taが4以上12以下であることが好ましい。この範囲内に調節することで、予熱工程においてシート材料の膨張が小さく、予熱効率に優れる。この厚みの比tb/taが4未満の場合は、23℃での厚み(ta)に対して熱可塑性樹脂の溶融温度以上熱分解温度以下での厚み(tb)が小さくなる場合であり、より具体的には、単糸数50本以上300本未満の繊維束や、単糸数300本以上の繊維束の割合が増える状態が例示される。このようなシート材料では、加熱時に十分な膨張が無く、断熱効果が低いために、予熱後の搬送工程での温度低下が大きく、成形品の力学特性の低下や流動性の低下が起こる場合がある。一方、この厚みの比tb/taが12を超える場合には、予熱工程でシート材料が膨張し過ぎる場合であり、具体的には、単糸および単糸数50未満の繊維束の繊維束の割合が増える状態が例示される。このようなシート材料では、予熱効率が低いために熱可塑性樹脂を溶融温度以上に加熱するのに長時間を要し、生産性の低下や、樹脂焼けによる表面品位の低下および力学特性の低下が起こる場合がある。より好ましくは、tb/taが5以上10以下であり、成形品の力学特性と予熱特性により優れる。 In the sheet material of the present invention, the ratio tb / ta of the thickness (ta) at 23 ° C. and the thickness (tb) between the melting temperature of the thermoplastic resin and the pyrolysis temperature is preferably 4 or more and 12 or less. By adjusting within this range, the expansion of the sheet material is small in the preheating step, and the preheating efficiency is excellent. When the thickness ratio tb / ta is less than 4, the thickness (tb) between the melting temperature of the thermoplastic resin and the thermal decomposition temperature is smaller than the thickness (ta) at 23 ° C. Specifically, a state in which the ratio of fiber bundles having 50 or more single yarns and less than 300 single fibers or fiber bundles having 300 or more single yarns is increased is exemplified. In such a sheet material, there is no sufficient expansion at the time of heating, and the heat insulation effect is low, so the temperature drop in the conveying process after preheating is large, and the mechanical properties of the molded product and the fluidity may be lowered. is there. On the other hand, when the thickness ratio tb / ta exceeds 12, the sheet material is excessively expanded in the preheating step. Specifically, the ratio of the fiber bundles of the single yarn and the fiber bundle of less than 50 single yarns. A state in which increases is exemplified. In such a sheet material, since the preheating efficiency is low, it takes a long time to heat the thermoplastic resin to a temperature higher than the melting temperature, resulting in a decrease in productivity, a decrease in surface quality and a decrease in mechanical properties due to resin burning. May happen. More preferably, tb / ta is 5 or more and 10 or less, which is excellent in the mechanical properties and preheating properties of the molded product.
本発明のシート材料は、不連続炭素繊維基材に熱可塑性樹脂を含浸・一体化させることで得られる。不連続炭素繊維基材に熱可塑性樹脂を含浸させる方法としては、特に制限は無く、所望の方法から選択できる。例えば、不連続炭素繊維基材と熱可塑性樹脂フィルムを複数枚ずつ用意し、交互積層した積層体を加熱して、熱可塑性樹脂を溶融させた後、加圧し、熱可塑性樹脂を炭素繊維マットに含浸・一体化させる方法が例示される。積層体を加熱・加圧する方法としては、特に制限は無いが、例えば、金型プレスやオートクレーブ中で高温高圧をかける方法が挙げられる。また、ダブルベルトプレスまたはカレンダーロールなどの装置を用い、シート材料を構成する要素を所望の温度および圧力にかけられる圧着帯域に送り込む方法も挙げられる。このようにして、連続的または半連続的な工程を操作して、シート材料を製造することができる。 The sheet material of the present invention can be obtained by impregnating and integrating a thermoplastic resin into a discontinuous carbon fiber substrate. There is no restriction | limiting in particular as a method of impregnating a discontinuous carbon fiber base material with a thermoplastic resin, It can select from a desired method. For example, a plurality of discontinuous carbon fiber base materials and thermoplastic resin films are prepared, and the laminated body is alternately heated to melt the thermoplastic resin, and then pressurize the thermoplastic resin to the carbon fiber mat. The method of impregnation and integration is exemplified. The method for heating and pressurizing the laminate is not particularly limited, and examples thereof include a method of applying high temperature and pressure in a mold press or an autoclave. Another example is a method in which an element such as a double belt press or a calender roll is used to feed the elements constituting the sheet material into a crimping zone that can be subjected to a desired temperature and pressure. In this way, a sheet material can be produced by operating a continuous or semi-continuous process.
積層体の積層構成としては、特に制限は無く、力学特性、耐衝撃性、賦形性、または意匠性等の観点から、所望の積層構成を選択できる。例えば、薄層の炭素繊維マットと薄層の熱可塑性樹脂を複数枚ずつ用意し、交互積層することで、加熱・加圧工程で熱可塑性樹脂が十分に含浸し、力学特性の優れたシート材料を得ることができる。また、熱可塑性樹脂を最外層に配置した積層体を成形することで、表面外観に優れるシート材料を得ることができる。得られるシート材料の反りの観点からは、厚み方向に対して対称となるように積層する方法が好ましく例示できる。 There is no restriction | limiting in particular as a laminated structure of a laminated body, A desired laminated structure can be selected from viewpoints, such as a mechanical characteristic, impact resistance, a shaping property, or designability. For example, multiple sheets of thin carbon fiber mat and thin layer thermoplastic resin are prepared and laminated alternately, so that the thermoplastic resin is sufficiently impregnated in the heating and pressurizing process, and has excellent mechanical properties. Can be obtained. Moreover, the sheet | seat material which is excellent in the surface external appearance can be obtained by shape | molding the laminated body which has arrange | positioned the thermoplastic resin in the outermost layer. From the viewpoint of warping of the obtained sheet material, a method of laminating so as to be symmetric with respect to the thickness direction can be preferably exemplified.
本発明のシート材料は、複数のシート材料を積層して用いることができる。積層構成としては特に制限は無く、得られる成形品の力学特性、賦形性、または意匠性等の観点から、所望の積層構成を選択できる。 The sheet material of the present invention can be used by laminating a plurality of sheet materials. There is no restriction | limiting in particular as a laminated structure, A desired laminated structure can be selected from viewpoints, such as a mechanical characteristic of the obtained molded article, a shaping property, or designability.
本発明のシート材料を成形して、成形品を得ることができる。 A molded product can be obtained by molding the sheet material of the present invention.
成形品の成形方法については特に制限は無いが、スタンピングプレス成形が例示される。プレス成形の種類は成形品の形状に応じ選択が可能である。ここで、プレス成形とは、加工機械および型、工具その他成形用の治具や副資材等を用いて、プリフォームまたはシート材料の積層体に曲げ、せん断、圧縮等の変形を与えて成形品を得る方法である。成形形態としては、絞り、深絞り、フランジ、コールゲート、エッジカーリング、型打ちなどが例示される。また、プレス成形の方法としては、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、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より好ましい。 Although there is no restriction | limiting in particular about the shaping | molding method of a molded article, Stamping press molding is illustrated. The type of press molding can be selected according to the shape of the molded product. Here, press molding refers to a molded product by applying deformation such as bending, shearing, compression, etc. to a laminate of a preform or a sheet material using a processing machine and a die, a tool, or other molding jigs or auxiliary materials. Is the way to get. Examples of the forming form include drawing, deep drawing, flange, call gate, edge curling, stamping and the like. In addition, as a method of press molding, a metal mold is used from the viewpoint of energy consumption in equipment and molding process, simplification of jigs and auxiliary materials used, molding pressure, and flexibility of temperature. It is more preferable to use a die press method in which molding is performed.
金型プレス法としては、プリフォームまたはシート材料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プリフォームまたはシート材料の冷却をおこない成形品を得るヒートアンドクール法や、予め該プリフォームまたはシート材料を、マトリックス樹脂の溶融温度以上に、遠赤外線ヒーター、加熱板、高温オーブン、誘電加熱などに例示される加熱装置で加熱し、熱可塑性樹脂を溶融、軟化させた状態で、前記成形型の下面となる型の上に配置し、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スタンピング法を採用することができる。 As the mold pressing method, a preform or sheet material is placed in a mold in advance, pressed and heated together with mold clamping, and then the preform or sheet is cooled by mold cooling. Heat and cool method to obtain a molded product by cooling the material, or heating the preform or sheet material in advance to the melting temperature of the matrix resin or more, such as far infrared heater, heating plate, high temperature oven, dielectric heating, etc. Stamping, which is a method of heating with an apparatus, placing the thermoplastic resin on the mold that will be the lower surface of the molding die in a state where the thermoplastic resin is melted and softened, then closing the die and clamping, and then pressurizing and cooling The law can be adopted.
本発明の成形品には、その用途に応じて、更に充填材、導電性付与材、難燃剤、顔料、染料、滑剤、離型剤、相溶化剤、分散剤、結晶核剤、可塑剤、熱安定剤、酸化防止剤、着色防止剤、紫外線吸収剤、流動性改質剤、発泡剤、抗菌剤、制振剤、防臭剤、摺動性改質剤、帯電防止剤等を添加しても良い。 In the molded product of the present invention, a filler, a conductivity imparting material, a flame retardant, a pigment, a dye, a lubricant, a release agent, a compatibilizing agent, a dispersant, a crystal nucleating agent, a plasticizer, Add heat stabilizer, antioxidant, anti-coloring agent, UV absorber, fluidity modifier, foaming agent, antibacterial agent, vibration control agent, deodorant, slidability modifier, antistatic agent, etc. Also good.
本発明の一体化成形品は、前記シート材料からなる第1のシート材料(i)と第2のシート材料(ii)を加熱しマトリックス樹脂を溶融させ、一部を互いに接合させることで、得られる。設備投資により装置幅拡大することなく、大型の成形品を得ることができ、費用効果が大きい。 The integrally molded product of the present invention is obtained by heating the first sheet material (i) and the second sheet material (ii) made of the sheet material, melting the matrix resin, and joining a part thereof to each other. It is done. Large-scale molded products can be obtained without increasing the device width due to capital investment, and cost effectiveness is great.
本発明の一体化成形品は、前記第1のシート材料(i)の23℃での厚み(ti)と、前記第2のシート材料(ii)の23℃での厚み(tii)の厚み差(ti−tii)の絶対値が0.1mm以上6mm未満であることが重要である。厚み差の絶対値が6mm以上では、2つのシート材料を予熱する際に、内部まで十分に予熱することが難しく、接合強度が低下する場合がある。また、一体化成形品に反りが出て、寸法安定性に劣ることがある。0.1mm未満では、一体化成形品全体がほぼ均一の厚みを有するため、高い力学特性を有する部材の補強効果に劣る場合がある。 The integral molded product of the present invention is a difference in thickness between the thickness (ti) of the first sheet material (i) at 23 ° C. and the thickness (tii) of the second sheet material (ii) at 23 ° C. It is important that the absolute value of (ti-tii) is 0.1 mm or more and less than 6 mm. When the absolute value of the thickness difference is 6 mm or more, when two sheet materials are preheated, it is difficult to preheat sufficiently to the inside, and the bonding strength may be reduced. In addition, the integrally molded product may be warped and have poor dimensional stability. If the thickness is less than 0.1 mm, the entire integrally molded product has a substantially uniform thickness, and therefore, the reinforcing effect of a member having high mechanical characteristics may be inferior.
本発明は、以下の工程を(A)〜(D)を順に経ることにより、前記一体化成形品を得る、一体化成形品の製造方法である。 This invention is a manufacturing method of the integrated molded product which obtains the said integrated molded product by passing through the following processes in order of (A)-(D).
工程(A)は、前記第1のシート材料(i)と前記第2のシート材料(ii)を同時にヒーター炉内に搬入し、マトリックス樹脂を、その融点以上に加熱し、溶融させる工程である。一般的に複数の材料を予熱する際は、Vfや厚みに応じた材料毎に予熱時間を設定し、ヒーター炉内に投入するタイミングをずらして投入するが、工程(A)では、2つのシート材料を、ヒーター炉内への同時投入を必須とすることで、工程管理を易化することができる。さらに、シート材料投入・搬出時のヒーター炉扉の開閉回数を減少し、炉内温度を安定して高温に保つことができるため、効率よくシート材料を予熱できる。 Step (A) is a step in which the first sheet material (i) and the second sheet material (ii) are simultaneously carried into a heater furnace, and the matrix resin is heated to a melting point or higher to melt. . In general, when preheating a plurality of materials, a preheating time is set for each material according to Vf and thickness, and the timing of charging into the heater furnace is shifted, but in step (A), two sheets are used. Process management can be facilitated by requiring the materials to be simultaneously introduced into the heater furnace. Furthermore, since the number of times of opening and closing the heater furnace door at the time of loading and unloading the sheet material can be reduced and the furnace temperature can be stably maintained at a high temperature, the sheet material can be efficiently preheated.
ヒーター炉については特に制限は無いが、遠赤外線ヒーターが加熱状態のコントロールの容易さから好ましく用いることができる。 Although there is no restriction | limiting in particular about a heater furnace, A far-infrared heater can be preferably used from the ease of control of a heating state.
工程(B)は、マトリックス樹脂の可塑化温度まで加熱せしめた、前記第1のシート材料(i)と前記第2のシート材料(ii)を、ヒーター炉から取出し、開放された成形型の下型へ配置する工程である。搬送に際しては、作業場の安全面や、成形型へのシート材料の配置精度を考慮して、適宜、人手やロボットが選択される。 In the step (B), the first sheet material (i) and the second sheet material (ii), which have been heated to the plasticizing temperature of the matrix resin, are taken out from the heater furnace and are opened under the opened mold. This is a process of placing the mold. When transporting, a manpower or a robot is appropriately selected in consideration of the safety of the work place and the placement accuracy of the sheet material on the mold.
工程(C)は、成形型を型締めすることにより、2つのシート材料を加圧冷却し、一体化成形品を得る工程である。加圧冷却する工程には、プレス成形が用いられ、その種類は得られる一体化成形品に応じ選択が可能である。 Step (C) is a step of obtaining an integrated molded product by pressurizing and cooling the two sheet materials by clamping the mold. In the process of pressure cooling, press molding is used, and the type can be selected according to the obtained integrally molded product.
工程(D)は、冷却後、成形型を解放し、成形型から一体化成形品を取り出す工程である。 Step (D) is a step of releasing the mold after cooling and taking out the integrally molded product from the mold.
以下、実施例および比較例により本発明をさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
<使用した材料>
[炭素繊維(CF)]
CF−1:炭素繊維
ポリアクリロニトリルを主成分とする重合体から紡糸、焼成処理を行い、総フィラメント数12000本の連続炭素繊維を得た。さらに該連続炭素繊維を電解表面処理し、120℃の加熱空気中で乾燥して炭素繊維(CF−1)を得た。この炭素繊維(CF−1)の特性は次に示す通りであった。
密度:1.8g/cm3
単糸径:7μm
引張強度:4.9GPa
引張弾性率:230GPa
繊度:800g/1000m
フィラメント数:12000本
<Materials used>
[Carbon fiber (CF)]
CF-1: Carbon fiber Spinning and firing were performed from a polymer containing polyacrylonitrile as a main component to obtain a continuous carbon fiber having a total filament number of 12,000. Further, the continuous carbon fiber was subjected to electrolytic surface treatment and dried in heated air at 120 ° C. to obtain carbon fiber (CF-1). The characteristics of this carbon fiber (CF-1) were as follows.
Density: 1.8 g / cm 3
Single yarn diameter: 7μm
Tensile strength: 4.9 GPa
Tensile modulus: 230 GPa
Fineness: 800g / 1000m
Number of filaments: 12,000
[ポリアミド短繊維]
PA−1:ポリアミド短繊維
ポリアミド樹脂(東レ(株)製、“アミラン”(登録商標)CM1001)を溶融紡糸して、次に示す特性を有するポリアミド短繊維(PA−1)を得た。
短繊維繊度:1.7dtex
カット長:51mm
捲縮数:12山/25mm
捲縮率:15%
[Polyamide short fiber]
PA-1: Polyamide short fiber A polyamide resin (“Amilan” (registered trademark) CM1001 manufactured by Toray Industries, Inc.) was melt-spun to obtain a polyamide short fiber (PA-1) having the following characteristics.
Short fiber fineness: 1.7 dtex
Cut length: 51mm
Number of crimps: 12 mountains / 25mm
Crimp rate: 15%
[ポリプロピレン短繊維]
PP−1:ポリプロピレン短繊維
未変性ポリプロピレン樹脂(プライムポリマー(株)製、“プライムポリプロ”(登録商標)J707G)を溶融紡糸して、次に示す特性を有するポリプロピレン短繊維(PP−1)を得た。
短繊維繊度:1.7dtex
カット長:51mm
捲縮数:12山/25mm
捲縮率:15%
[Polypropylene short fiber]
PP-1: Polypropylene short fiber Unmodified polypropylene resin (Prime Polymer Co., Ltd., “Prime Polypro” (registered trademark) J707G) was melt-spun to produce a polypropylene short fiber (PP-1) having the following characteristics. Obtained.
Short fiber fineness: 1.7 dtex
Cut length: 51mm
Number of crimps: 12 mountains / 25mm
Crimp rate: 15%
[炭素繊維マット1(CFM−1)]
炭素繊維(CF−1)を10Hzで振動する振動棒にて幅25mmになるまで拡幅した後、円盤状の分割刃を用いて0.5mm間隔にスリットした上で、繊維長15mmにカットすることでチョップドストランド1を得た。
[Carbon fiber mat 1 (CFM-1)]
After carbon fiber (CF-1) is widened to a width of 25 mm with a vibrating rod that vibrates at 10 Hz, it is slit at intervals of 0.5 mm using a disk-shaped split blade and then cut to a fiber length of 15 mm. The chopped strand 1 was obtained.
拡幅した炭素繊維(CF−1)をスリットすることなく、繊維長15mmにカットしたこと以外は、チョップドストランド1と同様にしてチョップドストランド2を得た。 A chopped strand 2 was obtained in the same manner as the chopped strand 1 except that the widened carbon fiber (CF-1) was cut to a fiber length of 15 mm without slitting.
チョップドストランド1、チョップドストランド2およびポリアミド短繊維(PA−1)を質量比で40:40:20の割合で混合した混合物をカーディング装置に投入し、目付125g/cm2のシート状の炭素繊維マット1を得た。 A mixture obtained by mixing chopped strand 1, chopped strand 2 and polyamide short fiber (PA-1) in a mass ratio of 40:40:20 is put into a carding apparatus, and a sheet-like carbon fiber mat having a basis weight of 125 g / cm 2. 1 was obtained.
[炭素繊維マット2(CFM−2)]
チョップドストランド1、チョップドストランド2およびポリアミド短繊維(PA−1)を質量比で28:52:20の割合で混合したこと以外は、炭素繊維マット1と同様にして炭素繊維マット2を得た。
[Carbon fiber mat 2 (CFM-2)]
Carbon fiber mat 2 was obtained in the same manner as carbon fiber mat 1 except that chopped strand 1, chopped strand 2 and polyamide short fiber (PA-1) were mixed at a mass ratio of 28:52:20.
[炭素繊維マット3(CFM−3)]
チョップドストランド1、チョップドストランド2およびポリアミド短繊維(PA−1)を質量比で52:28:20の割合で混合したこと以外は、炭素繊維マット1と同様にして炭素繊維マット3を得た。
[Carbon fiber mat 3 (CFM-3)]
Carbon fiber mat 3 was obtained in the same manner as carbon fiber mat 1 except that chopped strand 1, chopped strand 2 and polyamide short fiber (PA-1) were mixed at a mass ratio of 52:28:20.
[炭素繊維マット4(CFM−4)]
ポリアミド短繊維(PA−1)の代わりに、ポリプロピレン短繊維(PP−1)を用いたこと以外、炭素繊維マット1と同様にして炭素繊維マット4を得た。
[Carbon fiber mat 4 (CFM-4)]
A carbon fiber mat 4 was obtained in the same manner as the carbon fiber mat 1 except that polypropylene short fibers (PP-1) were used instead of the polyamide short fibers (PA-1).
[炭素繊維マット5(CFM−5)]
拡幅した炭素繊維(CF−1)を5mm間隔にスリットしたこと以外、チョップドストランド1と同様にして、チョップドストランド7を得た。
[Carbon fiber mat 5 (CFM-5)]
A chopped strand 7 was obtained in the same manner as the chopped strand 1 except that the widened carbon fiber (CF-1) was slit at intervals of 5 mm.
チョップドストランド1、チョップドストランド7およびポリアミド短繊維(PA−1)を質量比で52:28:20の割合で混合した混合物をカーディング装置に投入し、目付125g/cm2のシート状の炭素繊維マット6を得た。 A mixture obtained by mixing chopped strand 1, chopped strand 7 and polyamide short fiber (PA-1) at a mass ratio of 52:28:20 is put into a carding apparatus, and a sheet-like carbon fiber mat having a basis weight of 125 g / cm 2. 6 was obtained.
[炭素繊維マット6(CFM−6)]
チョップドストランド2およびポリアミド短繊維(PA−1)を質量比で80:20の割合で混合したこと以外、炭素繊維マット7と同様にして炭素繊維マット7を得た。
[Carbon fiber mat 6 (CFM-6)]
Carbon fiber mat 7 was obtained in the same manner as carbon fiber mat 7 except that chopped strand 2 and polyamide short fiber (PA-1) were mixed at a mass ratio of 80:20.
[炭素繊維マット7(CFM−7)]
炭素繊維(CF−1)をカートリッジカッターで6mmにカットし、チョップドファイバーを得た。水と界面活性剤(ナカライテスク(株)製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル(商品名))からなる濃度0.1重量%の分散媒を60リットル作製し、かかる分散媒を抄造装置に投入した。抄造装置は、回転翼付き攪拌機を備えた上部の抄造槽(容量50リットル)と、下部の貯水槽(容量10リットル)からなり、抄造槽と貯水槽の間には多孔支持体を設けてある。まず、所望の目付となるように、質量を調整したチョップドファイバーを分散媒中に投入した。次に、攪拌機で、分散液を3分間攪拌し、炭素繊維が分散したスラリーを得た。そして、貯水層からスラリーを吸引し、多孔支持体を介して脱水し、バインダー(B−1)を付与して、不連続炭素繊維からなる炭素繊維マットとした。前記炭素繊維マットを熱風乾燥機にて150℃、2時間の条件下で乾燥させ、目付け100g/m2の不連続炭素繊維からなる炭素繊維マット8を得た。
[Carbon fiber mat 7 (CFM-7)]
Carbon fiber (CF-1) was cut into 6 mm with a cartridge cutter to obtain chopped fiber. 60 liters of a dispersion medium having a concentration of 0.1% by weight made of water and a surfactant (manufactured by Nacalai Tesque Co., Ltd., polyoxyethylene lauryl ether (trade name)) was prepared, and the dispersion medium was put into a papermaking apparatus. The papermaking apparatus comprises an upper papermaking tank (capacity 50 liters) equipped with a stirrer with rotary blades and a lower water storage tank (capacity 10 liters), and a porous support is provided between the papermaking tank and the water tank. . First, a chopped fiber whose mass was adjusted so as to obtain a desired basis weight was put into a dispersion medium. Next, the dispersion was stirred for 3 minutes with a stirrer to obtain a slurry in which carbon fibers were dispersed. And the slurry was attracted | sucked from the water storage layer, it spin-dry | dehydrated through the porous support body, the binder (B-1) was provided, and it was set as the carbon fiber mat which consists of discontinuous carbon fiber. The carbon fiber mat was dried in a hot air dryer at 150 ° C. for 2 hours to obtain a carbon fiber mat 8 made of discontinuous carbon fibers having a basis weight of 100 g / m 2 .
[炭素繊維マット8(CFM−8)]
拡幅した炭素繊維(CF−1)を0.25mm間隔にスリットしたこと以外、チョップドストランド1と同様にして、チョップドストランド8を得た。
[Carbon fiber mat 8 (CFM-8)]
A chopped strand 8 was obtained in the same manner as the chopped strand 1 except that the widened carbon fiber (CF-1) was slit at intervals of 0.25 mm.
チョップドストランド1、チョップドストランド8およびポリアミド短繊維(PA−1)を質量比で16:64:20の割合で混合した混合物を、コンベア上に堆積させ目付125g/m2の炭素繊維マット9を得た。 A mixture of chopped strand 1, chopped strand 8 and polyamide short fiber (PA-1) mixed at a mass ratio of 16:64:20 is deposited on a conveyor to obtain a carbon fiber mat 9 having a basis weight of 125 g / m 2. It was.
[炭素繊維マット9(CFM−9)]
チョップドストランド7およびポリアミド短繊維(PA−1)を質量比で80:20の割合で混合した混合物を、コンベア上に堆積させ目付125g/m2の炭素繊維マット10を得た。
[Carbon fiber mat 9 (CFM-9)]
A mixture in which the chopped strand 7 and the polyamide short fiber (PA-1) were mixed at a mass ratio of 80:20 was deposited on a conveyor to obtain a carbon fiber mat 10 having a basis weight of 125 g / m 2 .
[炭素繊維マット10(CFM−10)]
拡幅した炭素繊維(CF−1)を1mm間隔にスリットしたこと以外、チョップドストランド1と同様にして、チョップドストランド9を得た。
[Carbon fiber mat 10 (CFM-10)]
A chopped strand 9 was obtained in the same manner as the chopped strand 1 except that the widened carbon fiber (CF-1) was slit at intervals of 1 mm.
チョップドストランド1、チョップドストランド9およびポリアミド短繊維(PA−1)を質量比で40:40:20の割合で混合したこと以外は、炭素繊維マット1と同様にして炭素繊維マット11を得た。 A carbon fiber mat 11 was obtained in the same manner as the carbon fiber mat 1 except that the chopped strand 1, the chopped strand 9, and the polyamide short fiber (PA-1) were mixed at a mass ratio of 40:40:20.
[熱可塑性樹脂フィルム1(TPF−1)]
ポリアミド樹脂(東レ(株)製、“アミラン”(登録商標)CM1001)を、定量、ステンレス製の板上に配置し、その上からもう一枚のステンレス製板を重ね、板間には所望の厚みのスペーサーを入れた。プレス温度は250℃とし、圧力を1MPaとして5分間保持し、熱可塑性樹脂フィルム1を得た。
[Thermoplastic resin film 1 (TPF-1)]
A polyamide resin (manufactured by Toray Industries, Inc., “Amilan” (registered trademark) CM1001) is quantitatively placed on a stainless steel plate, and another stainless steel plate is stacked on top of it, and a desired space between the plates is desired. A spacer with a thickness was inserted. The pressing temperature was 250 ° C., the pressure was 1 MPa, and the pressure was maintained for 5 minutes to obtain a thermoplastic resin film 1.
[熱可塑性樹脂フィルム2(TPF−2)]
未変性ポリプロピレン樹脂(プライムポリマー(株)製、“プライムポリプロ”(登録商標)J707G)90質量%と、酸変性ポリプロピレン樹脂(三井化学(株)製、“アドマー”(登録商標)QB510)10質量%とからなるマスターバッチを用いたこと以外、熱可塑性樹脂フィルム1と同様にして熱可塑性樹脂フィルム2を作製した。
[Thermoplastic resin film 2 (TPF-2)]
90% by mass of unmodified polypropylene resin (manufactured by Prime Polymer Co., Ltd., “Prime Polypro” (registered trademark) J707G) and 10 mass of acid-modified polypropylene resin (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., “Admer” (registered trademark) QB510) A thermoplastic resin film 2 was produced in the same manner as the thermoplastic resin film 1 except that a master batch consisting of% was used.
<金型>
(金型1)平板用金型
図5の一体化成形品を得るための、対向する一対の金型であり、下記に示す寸法を有する金型を用意した。図7、図8の概略図に示す下金型(凸金型)、上金型(凹金型)の寸法は下記のとおりである。
・W1:300mm、W2:296mm、W3:148mm、H1:14mm、H2:12mm、H3:10mm
(金型2)一体化成形品用金型
図5の一体化成形品を得るための、対向する一対の金型であり、下記に示す寸法を有する金型を用意した。図7、図8の概略図に示す下金型(凸金型)、上金型(凹金型)の寸法は下記のとおりである。
・W1:300mm、W2:296mm、W3:148mm、H1:17mm、H2:12mm、H3:10mm
<Mold>
(Mold 1) Flat plate mold A pair of opposed molds for obtaining the integrally molded product shown in FIG. 5 was prepared having the dimensions shown below. The dimensions of the lower mold (convex mold) and the upper mold (concave mold) shown in the schematic diagrams of FIGS. 7 and 8 are as follows.
・ W1: 300mm, W2: 296mm, W3: 148mm, H1: 14mm, H2: 12mm, H3: 10mm
(Mold 2) Mold for Integrated Molded Product A pair of opposed molds for obtaining the integrally molded product of FIG. The dimensions of the lower mold (convex mold) and the upper mold (concave mold) shown in the schematic diagrams of FIGS. 7 and 8 are as follows.
・ W1: 300mm, W2: 296mm, W3: 148mm, H1: 17mm, H2: 12mm, H3: 10mm
<評価・測定方法>
(1)シート材料に含まれる不連続炭素繊維の体積割合(Vf)
シート材料の質量W0を測定したのち、該CFRTPシート状物を空気中500℃で30分間加熱して熱可塑性樹脂成分を焼き飛ばし、残った不連続強化繊維の質量W1を測定し、次式により算出した。
Vf=(W1/ρf)/{W1/ρf+(W0−W1)/ρr}×100(単位:体積%)
・ρf:強化繊維の密度(g/cm3)
・ρr:熱可塑性樹脂の密度(g/cm3)
<Evaluation and measurement method>
(1) Volume ratio of discontinuous carbon fibers contained in sheet material (V f )
After measuring the mass W0 of the sheet material, the CFRTP sheet is heated in air at 500 ° C. for 30 minutes to burn off the thermoplastic resin component, and the remaining discontinuous reinforcing fiber mass W1 is measured. Calculated.
Vf = (W1 / ρf) / {W1 / ρf + (W0−W1) / ρr} × 100 (unit: volume%)
Ρf: density of reinforcing fiber (g / cm 3 )
· Pr: density of thermoplastic resin (g / cm 3)
(2)シート材料に含まれる不連続炭素繊維の数平均繊維長(Ln)
シート材料の一部を切り出し、バインダーおよびマトリックスを溶解させる溶媒によりバインダーおよびマトリックスを十分溶解させた後、ろ過などの公知の操作により不連続炭素繊維と分離した。バインダーおよびマトリックスを溶解させる溶媒がない場合は、シート材料の一部を切り出し、500℃の温度で30分間加熱し、バインダーおよびマトリックスを焼飛ばして不連続炭素繊維を分離した。分離した不連続炭素繊維を、無作為に400本抽出し、光学顕微鏡にてその長さを1μm単位まで測定し、繊維長Liとした。次式により数平均繊維長(Ln)、およびCV値を求めた。
Ln=ΣLi/400
・Li:測定した繊維長(i=1,2,3,・・・400)(単位:mm)
(2) Number average fiber length (L n ) of discontinuous carbon fibers contained in the sheet material
A part of the sheet material was cut out, the binder and the matrix were sufficiently dissolved with a solvent for dissolving the binder and the matrix, and then separated from the discontinuous carbon fibers by a known operation such as filtration. When there was no solvent for dissolving the binder and the matrix, a part of the sheet material was cut out and heated at a temperature of 500 ° C. for 30 minutes, and the binder and the matrix were burned off to separate the discontinuous carbon fibers. The separated discontinuous carbon fibers, randomly 400 to extract, its length with an optical microscope to measure up to 1μm units, and the fiber length L i. The number average fiber length (L n ) and CV value were determined by the following formula.
L n = ΣL i / 400
L i : measured fiber length (i = 1, 2, 3,... 400) (unit: mm)
(3)単糸数毎の繊維束の重量割合
シート材料から100mm×100mmの試料を切り出し、500℃の温度で30分間加熱し、熱可塑性樹脂フィルム成分を焼き飛ばして不連続炭素繊維を分離した。次に、分離した炭素繊維から、炭素繊維束(A)を取出し、1/100mgまで測定可能な天秤を用いて測定した、炭素繊維束の重量miと、1/100mmまで測定可能なノギスを用いて測定した繊維長Liから、繊維束1本に含まれる単糸数xnを算出した。さらに、分離した炭素繊維に含まれる全ての繊維素束について単糸数xnを算出し、単糸数毎の繊維束の重量割合Mnを次式により求めた。
xn=mi/(Li×F)
Mn=Mi/(M1+M2+M3)×100
・mi:測定した重量(i=1,2,3,・・・)(単位:mg)
・Li:測定した繊維長(i=1,2,3,・・・)(単位:mm)
・F:繊度(単位:g/1000m)
・Mi:単糸数毎の繊維束の重量総和(i=1,50,300)(単位:mg)
・M1:単糸数xnが1以上50未満の炭素繊維束の重量総和(単位:mg)
・M50:単糸数xnが50以上300未満の炭素繊維の重量総和(単位:mg)
・M300:単糸数xnが300以上12000未満の炭素繊維の重量総和(単位:mg)
(3) Weight ratio of fiber bundle for each number of single yarns A sample of 100 mm × 100 mm was cut out from the sheet material, heated at a temperature of 500 ° C. for 30 minutes, and the thermoplastic resin film components were burned off to separate discontinuous carbon fibers. Then, from the separated carbon fibers, taken out of carbon fiber bundle (A), up to 1/100 mg were determined using measurable balance, and the weight m i of the carbon fiber bundle, a measurable caliper to 1/100 mm The number of single yarns xn contained in one fiber bundle was calculated from the fiber length L i measured by use. Furthermore, the number of single yarns xn was calculated for all fiber bundles contained in the separated carbon fibers, and the weight ratio Mn of the fiber bundles for each number of single yarns was obtained by the following equation.
x n = m i / (L i × F)
M n = M i / (M 1 + M 2 + M 3 ) × 100
M i : measured weight (i = 1, 2, 3,...) (Unit: mg)
L i : measured fiber length (i = 1, 2, 3,...) (Unit: mm)
F: Fineness (unit: g / 1000m)
M i : Total weight of fiber bundles per number of single yarns (i = 1, 50, 300) (unit: mg)
M 1 : Total weight of carbon fiber bundles having a single yarn number xn of 1 to less than 50 (unit: mg)
M 50 : total weight of carbon fibers having a single yarn number xn of 50 or more and less than 300 (unit: mg)
M 300 : total weight of carbon fibers having a single yarn number xn of 300 to less than 12000 (unit: mg)
(4)シート材料の厚み測定
シート材料の23℃雰囲気下の厚み(ta)をマイクロメータにて測定した。また、加熱後のシート材料を取出し、23℃、無荷重にて十分に冷却した後、厚み(tb)をマイクロメータにて測定し、厚みの比(tb/ta)を算出した。
(4) Measurement of thickness of sheet material The thickness (ta) of the sheet material in an atmosphere at 23 ° C. was measured with a micrometer. Moreover, after taking out the sheet | seat material after a heating and fully cooling by 23 degreeC and no load, thickness (tb) was measured with the micrometer and thickness ratio (tb / ta) was computed.
(5)接合部の引張強度
ASTM D3039の規格に準拠し、図5に示す一体化成形品の接合部の引張強度を評価した。
(5) Tensile strength of joint The tensile strength of the joint of the integrally molded product shown in FIG. 5 was evaluated according to the standard of ASTM D3039.
実施例または比較例により得られた一体化成形品から、それぞれ、図6に示す、スパン間150±1mm、幅25±0.2mmの引張試験片を切り出し、試験片を作製した。測定した破断荷重を、それぞれの試験片のA−A’断面の面積で除した値を引張強度とし、測定数n=5の平均値を比較した。 From the integrally molded products obtained in Examples or Comparative Examples, tensile test pieces having a span interval of 150 ± 1 mm and a width of 25 ± 0.2 mm shown in FIG. 6 were cut out to prepare test pieces. The value obtained by dividing the measured breaking load by the area of the A-A ′ cross section of each test piece was taken as the tensile strength, and the average values of the number n = 5 were compared.
試験機として“インストロン”(登録商標)万能試験機5565型(インストロン社製)を用い、引張試験治具を用いて引張強度を測定した。試験片の水分率0.1質量%以下、雰囲気温度23℃、および湿度50質量%の条件下において、試験を行った。 “Instron” (registered trademark) universal testing machine 5565 type (manufactured by Instron) was used as a testing machine, and the tensile strength was measured using a tensile test jig. The test was performed under the conditions that the moisture content of the test piece was 0.1% by mass or less, the ambient temperature was 23 ° C., and the humidity was 50% by mass.
(6)表面外観の評価
一体化成形品の外観を目視により観察し、以下の基準で判定し、いずれの評価においてもA、Bは可とし、Cは不可とした。
A:表面に光沢があり、優れた一体化成形品の表面外観である。
B:実用上問題はないものの、一体化成形品の一部にかすれ状の後が見られる。
C:樹脂の穴あき、焼けまたは全体的にかすれがあり、劣る。
(6) Evaluation of surface appearance The appearance of the integrally molded product was visually observed and judged according to the following criteria. In each evaluation, A and B were acceptable and C was not.
A: The surface is glossy and has an excellent surface appearance of an integrally molded product.
B: Although there is no problem in practical use, a haze after the part is seen in a part of the integrally molded product.
C: Resin is perforated, burned, or entirely blurred and inferior.
(実施例1)
厚み4mm、炭素繊維の体積含有率30%になるように、炭素繊維マット1(CFM−1)と熱可塑性樹脂シート1(TPF−1)を重ね合わせたプリフォームを、平板用金型にセットして、プレス温度260℃、圧力5MPa、5分間プレス機でプレス成形し、プレス機でプレスした状態のまま、25℃の室温になるまで自然冷却してシート材料1を得た。
Example 1
A preform in which carbon fiber mat 1 (CFM-1) and thermoplastic resin sheet 1 (TPF-1) are superimposed is set in a flat plate mold so that the thickness is 4 mm and the volume content of carbon fiber is 30%. Then, it was press-molded with a press machine at a press temperature of 260 ° C., a pressure of 5 MPa, for 5 minutes, and naturally cooled to a room temperature of 25 ° C. while being pressed with the press machine to obtain a sheet material 1.
厚み2mmになるように、炭素繊維マット1(CFM−1)と熱可塑性樹脂シート1(TPF−1)を重ね合わせた以外は、該シート材料1と同様にしてシート材料2を得た。 A sheet material 2 was obtained in the same manner as the sheet material 1 except that the carbon fiber mat 1 (CFM-1) and the thermoplastic resin sheet 1 (TPF-1) were superposed so as to have a thickness of 2 mm.
該シート材料1および該シート材料2を、それぞれ寸法300×200×4mmに加工し、遠赤外線ヒーターを具備したオーブン中に、同時に配置し、該シート材料2の熱可塑性樹脂分が十分に溶融するまで予熱した。このとき予熱時間は360秒であった。ついで、該シート材料1を150℃に昇温した金型1の第1底面に沿わせ、該シート材料2を第2底面に沿わせ、かつ、該2つのシート材料が、50mm重ね合わせるように配置した。その後、直ちに20mm/秒の速度で上型を下降させ、10MPaで50秒間加圧、冷却し、その後成形型を開いて、余肉部分を除去するとともに一体化成形品を得た(図5)。なお、プレス機の位置制御により、一体化成形品の最厚部の厚みを4mmに調整した。評価条件および結果は表1にまとめて示す。 The sheet material 1 and the sheet material 2 are each processed to a size of 300 × 200 × 4 mm, and are simultaneously disposed in an oven equipped with a far infrared heater, so that the thermoplastic resin content of the sheet material 2 is sufficiently melted. Until preheated. At this time, the preheating time was 360 seconds. Next, the sheet material 1 is placed along the first bottom surface of the mold 1 heated to 150 ° C., the sheet material 2 is placed along the second bottom surface, and the two sheet materials are overlapped by 50 mm. Arranged. Thereafter, the upper mold was immediately lowered at a speed of 20 mm / second, pressurized and cooled at 10 MPa for 50 seconds, and then the molding mold was opened to remove the surplus portion and obtain an integrated molded product (FIG. 5). . The thickness of the thickest part of the integrally molded product was adjusted to 4 mm by controlling the position of the press. The evaluation conditions and results are summarized in Table 1.
(実施例2)
厚み6mmになるように炭素繊維マット1(CFM−1)と熱可塑性樹脂シート1(TPF−1)を重ね合わせ、該シート材料1と同様にしてシート材料3を得た。
(Example 2)
The carbon fiber mat 1 (CFM-1) and the thermoplastic resin sheet 1 (TPF-1) were superposed so as to have a thickness of 6 mm, and a sheet material 3 was obtained in the same manner as the sheet material 1.
該シート材料3および該シート材料2を、金型2を用いて成形した以外、実施例1と同様にして、一体化成形品を得て、評価に供した。なお、プレス機の位置制御により、一体化成形品の最厚部の厚みを6mmに調整した。評価条件および特性を表1にまとめて示す。 An integrally molded product was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sheet material 3 and the sheet material 2 were molded using the mold 2 and subjected to evaluation. The thickness of the thickest part of the integrally molded product was adjusted to 6 mm by controlling the position of the press. Table 1 summarizes the evaluation conditions and characteristics.
(実施例3)
炭素繊維マット1(CFM−1)の代わりに炭素繊維マット2(CFM−2)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして一体化成形品を得て、評価に供した。評価条件および特性を表1にまとめて示す。
(Example 3)
An integrated molded product was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that carbon fiber mat 2 (CFM-2) was used instead of carbon fiber mat 1 (CFM-1). Table 1 summarizes the evaluation conditions and characteristics.
(実施例4)
炭素繊維マット1(CFM−1)の代わりに炭素繊維マット3(CFM−3)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして一体化成形品を得て、評価に供した。評価条件および特性を表1にまとめて示す。
(Example 4)
An integrated molded product was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that carbon fiber mat 3 (CFM-3) was used instead of carbon fiber mat 1 (CFM-1). Table 1 summarizes the evaluation conditions and characteristics.
(実施例5)
炭素繊維マット1(CFM−1)と熱可塑性樹脂シート1(TPF−1)の代わりに、炭素繊維マット4(CFM−4)と熱可塑性樹脂シート2(TPF−2)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして一体化成形品を得て、評価に供した。評価条件および特性を表1にまとめて示す。
(Example 5)
Except for using carbon fiber mat 4 (CFM-4) and thermoplastic resin sheet 2 (TPF-2) instead of carbon fiber mat 1 (CFM-1) and thermoplastic resin sheet 1 (TPF-1). In the same manner as in Example 1, an integrally molded product was obtained and used for evaluation. Table 1 summarizes the evaluation conditions and characteristics.
(比較例1)
炭素繊維マット1(CFM−1)の代わりに炭素繊維マット5(CFM−5)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして一体化成形品を得て、評価に供した。評価条件および特性を表2にまとめて示す。
(Comparative Example 1)
An integrated molded product was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that carbon fiber mat 5 (CFM-5) was used instead of carbon fiber mat 1 (CFM-1). Table 2 summarizes the evaluation conditions and characteristics.
(比較例2)
炭素繊維マット1(CFM−1)の代わりに炭素繊維マット6(CFM−6)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして一体化成形品を得て、評価に供した。評価条件および特性を表2にまとめて示す。
(Comparative Example 2)
An integrated molded product was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that carbon fiber mat 6 (CFM-6) was used instead of carbon fiber mat 1 (CFM-1). Table 2 summarizes the evaluation conditions and characteristics.
(比較例3)
炭素繊維マット1(CFM−1)の代わりに炭素繊維マット7(CFM−7)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして一体化成形品を得て、評価に供した。評価条件および特性を表2にまとめて示す。
(Comparative Example 3)
An integrated molded product was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that carbon fiber mat 7 (CFM-7) was used instead of carbon fiber mat 1 (CFM-1). Table 2 summarizes the evaluation conditions and characteristics.
(比較例4)
炭素繊維マット1(CFM−1)の代わりに炭素繊維マット8(CFM−8)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして一体化成形品を得て、評価に供した。評価条件および特性を表2にまとめて示す。
(Comparative Example 4)
An integrated molded product was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that carbon fiber mat 8 (CFM-8) was used instead of carbon fiber mat 1 (CFM-1). Table 2 summarizes the evaluation conditions and characteristics.
(比較例5)
炭素繊維マット1(CFM−1)の代わりに炭素繊維マット9(CFM−9)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして一体化成形品を得て、評価に供した。評価条件および特性を表2にまとめて示す。
(Comparative Example 5)
An integrated molded product was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that carbon fiber mat 9 (CFM-9) was used instead of carbon fiber mat 1 (CFM-1). Table 2 summarizes the evaluation conditions and characteristics.
(比較例6)
炭素繊維マット1(CFM−1)の代わりに炭素繊維マット10(CFM−10)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして一体化成形品を得て、評価に供した。評価条件および特性を表2にまとめて示す。
(Comparative Example 6)
An integrated molded product was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the carbon fiber mat 10 (CFM-10) was used instead of the carbon fiber mat 1 (CFM-1). Table 2 summarizes the evaluation conditions and characteristics.
以上のように、実施例1〜5においては、表面外観および接合強度に優れる一体化成形品を得ることができ、良好な結果が得られた。本発明のシート材料を構成する炭素繊維の体積割合、数平均繊維長および単糸数毎の繊維束の重量分布が規定の範囲を満足するよう調整することにより成し得たものである。 As described above, in Examples 1 to 5, an integrally molded product having excellent surface appearance and bonding strength could be obtained, and good results were obtained. This can be achieved by adjusting the volume ratio of the carbon fibers constituting the sheet material of the present invention, the number average fiber length, and the weight distribution of the fiber bundle for each number of single yarns to satisfy the specified range.
一方、比較例1〜6については接合強度に劣り、さらに、比較例1,3,6は接合強度も劣る結果となった。 On the other hand, Comparative Examples 1 to 6 were inferior in bonding strength, and Comparative Examples 1, 3 and 6 were also inferior in bonding strength.
本発明のシート材料を用いて成形した一体化成形品は優れた接合強度と表面外観を有することから、種々の用途に展開できる。その中でも自動車・航空機用部品・電気・電子製品部品、に好適に用いることができる。 Since the integrally molded product molded using the sheet material of the present invention has excellent bonding strength and surface appearance, it can be developed for various uses. Among them, it can be suitably used for automobile / aircraft parts, electrical / electronic product parts.
1 カーディング装置
2 シリンダーロール
3 テイクインロール
4 ドッファーロール
5 ワーカーロール
6 ストリッパーロール
7 フィードロール
8 ベルトコンベアー
9 不連続な炭素繊維
10 シート状のウエブ
11 単糸
12 単糸または繊維束に付着した熱可塑性樹脂
13 単糸数50以上300未満の繊維束
14 繊維素国含浸した熱可塑性樹脂
15 単糸数300以上の繊維束
16 一体化成形品用下金型
17 一体化成形品用下金型の第1底面
18 一体化成形品用下金型の第2底面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Carding apparatus 2 Cylinder roll 3 Take-in roll 4 Doffer roll 5 Worker roll 6 Stripper roll 7 Feed roll 8 Belt conveyor 9 Discontinuous carbon fiber 10 Sheet-like web 11 Single yarn 12 Adhered to single yarn or fiber bundle Thermoplastic resin 13 Fiber bundle 14 having 50 or more and less than 300 single yarns Thermoplastic resin impregnated with fiber 15 Fiber bundle having 300 or more single yarns 16 Lower mold 17 for integrated molded product 17 First mold of lower mold for integrated molded product 1 bottom surface 18 second bottom surface of lower mold for integrally molded product
Claims (9)
工程(A):第1のシート材料(i)と第2のシート材料(ii)を、同時にヒーター炉内に搬送し、シート材料に含浸された熱可塑性樹脂をその融点以上に加熱し、溶融させる工程。
工程(B):第1のシート材料(i)と第2のシート材料(ii)を金型内に搬送、配置する工程。
工程(C):第1のシート材料(i)と第2のシート材料(ii)を金型内で加圧冷却して成形品となす工程。
工程(D):金型から一体化成形品を取り出す工程。 The manufacturing method of the integrated molded product which obtains the integrated molded product of Claim 8 by passing through the following processes (A)-(D) in order.
Step (A): The first sheet material (i) and the second sheet material (ii) are simultaneously conveyed into the heater furnace, and the thermoplastic resin impregnated in the sheet material is heated to the melting point or higher to melt. Process.
Step (B): A step of conveying and arranging the first sheet material (i) and the second sheet material (ii) in the mold.
Step (C): A step in which the first sheet material (i) and the second sheet material (ii) are pressurized and cooled in a mold to form a molded product.
Step (D): A step of taking out the integrally molded product from the mold.
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