JP6662079B2 - Sheet for fiber reinforced plastic molding - Google Patents

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本発明は、繊維強化プラスチック成形体用シートに関する。具体的には、本発明は、厚み方向及び平面方向の強化繊維の繊維配向パラメーター(fp)を特定範囲とした繊維強化プラスチック成形体用シートに関する。   The present invention relates to a sheet for a fiber-reinforced plastic molded article. Specifically, the present invention relates to a sheet for a fiber-reinforced plastic molded article having a fiber orientation parameter (fp) of a reinforcing fiber in a thickness direction and a plane direction in a specific range.

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シートともいう)を加熱加圧処理し、成形し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、航空機用材料など様々な分野で用いられている。これらの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、またはフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂が用いられることが多い。しかし、熱硬化性樹脂を用いた場合、熱硬化性樹脂と強化繊維を混合した不織布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。   Non-woven fabrics (also referred to as sheets for fiber-reinforced plastic moldings) containing reinforcing fibers such as carbon fibers and glass fibers are heated and pressurized, and molded fiber-reinforced plastic moldings have already been used in various sports, leisure and aircraft materials. Used in various fields. A thermosetting resin such as an epoxy resin, an unsaturated polyester resin, or a phenol resin is often used as a matrix resin in these fiber-reinforced plastic molded articles. However, when a thermosetting resin is used, the nonwoven fabric in which the thermosetting resin and the reinforcing fiber are mixed must be stored in a refrigerator, and there is a disadvantage that long-term storage cannot be performed.

このため、近年は、熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂として用い、強化繊維を含有した繊維強化不織布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繊維強化不織布は、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。   For this reason, in recent years, fiber reinforced nonwoven fabrics containing a reinforcing fiber using a thermoplastic resin as a matrix resin have been developed. A fiber-reinforced nonwoven fabric using such a thermoplastic resin as a matrix resin has advantages that storage management is easy and long-term storage is possible. Further, the nonwoven fabric containing the thermoplastic resin has an advantage that the molding process is easier than the nonwoven fabric containing the thermosetting resin, and the molded product can be formed by performing the heat and pressure treatment. ing.

従来、熱可塑性樹脂は、耐薬品性・強度等が、熱硬化性樹脂よりも劣るものが主流であった。しかし、近年は、耐熱性、耐薬品性などに優れた熱可塑性樹脂が盛んに開発されるようになり、これまで熱可塑性樹脂について常識とされてきた上記のような欠点が目覚ましく改善されてきている。このような熱可塑性樹脂は、いわゆる「エンプラ(エンジニアリングプラスチック)」と呼ばれる樹脂であり、ポリカーボネート(PC)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルイミド(PEI)等が挙げられる(例えば、非特許文献1)。   Heretofore, thermoplastic resins which are inferior to thermosetting resins in chemical resistance, strength and the like have been mainly used. However, in recent years, thermoplastic resins excellent in heat resistance, chemical resistance, etc. have been actively developed, and the above-mentioned drawbacks which have been common knowledge about thermoplastic resins have been remarkably improved. I have. Such a thermoplastic resin is a resin called “engineering plastic (engineering plastic)”, and includes polycarbonate (PC), polyphenylene sulfide (PPS), polyetheretherketone (PEEK), polyamideimide (PAI), and polyetherimide. (PEI) and the like (for example, Non-Patent Document 1).

強化繊維には、炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維等が用いられている。このような強化繊維は繊維強化プラスチック成形体の強度を高める働きをする。また、強化繊維は、その配向方向を特定の方向に調整することによって、繊維強化プラスチック成形体の強度に方向性を持たせることが知られている(例えば、特許文献1〜6)。このような繊維強化プラスチック成形体は、自動車のバンパービーム等の補強用芯材や、一方向に機械的強度が要求される構造部品に用いられている。   Carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, and the like are used as the reinforcing fibers. Such reinforcing fibers serve to increase the strength of the fiber-reinforced plastic molding. In addition, it is known that the strength of a fiber-reinforced plastic molded article has directionality by adjusting the orientation direction of the reinforcing fiber to a specific direction (for example, Patent Documents 1 to 6). Such a fiber-reinforced plastic molded article is used for a reinforcing core material such as a bumper beam of an automobile, and a structural component requiring mechanical strength in one direction.

特開平5−44188号公報JP-A-5-44188 特開平9−41280号公報JP-A-9-41280 特開平6−155495号公報JP-A-6-155495 特開平4−208405号公報JP-A-4-208405 特開平4−208406号公報JP-A-4-208406 特開平4−208407号公報JP-A-4-208407

「平成19年度 熱可塑性樹脂複合材料の機械工業分野への適用に関する調査報告書」、財団法人 次世代金属・複合材料研究開発協会、社団法人 日本機械工業連合会、平成20年3月発行"2007 Survey Report on the Application of Thermoplastic Resin Composite Materials to the Machine Industry", Next Generation Metals and Composite Materials R & D Association, Japan Machinery Federation, March 2008

上述したように、従来技術で得られる繊維強化プラスチック成形体用シートにおいては、強化繊維を一方向に配向させることにより繊維強化プラスチック成形体の強度にある程度の方向性を持たせることはできた。しかしながら、近年はより一方向に強度が高められた繊維強化プラスチック成形体が求められており、このような繊維強化プラスチック成形体においては、繊維強化プラスチック成形体全体の曲げ強度が不十分な傾向が見られるため問題となっていた。このため、特定の方向に機械的強度が高められた繊維強化プラスチック成形体であって、繊維強化プラスチック成形体全体の曲げ強度が高められた繊維強化プラスチック成形体の開発が求められていた。   As described above, in the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article obtained by the conventional technique, the strength of the fiber-reinforced plastic molded article can be given a certain degree of directionality by orienting the reinforcing fibers in one direction. However, in recent years, there has been a demand for a fiber-reinforced plastic molded article having an increased strength in one direction, and in such a fiber-reinforced plastic molded article, the bending strength of the entire fiber-reinforced plastic molded article tends to be insufficient. It was a problem because it could be seen. For this reason, there has been a demand for the development of a fiber-reinforced plastic molded article having a mechanical strength increased in a specific direction, and having an increased bending strength of the entire fiber-reinforced plastic molded article.

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、特定方向の強度が十分に高められた繊維強化プラスチック成形体であって、繊維強化プラスチック成形体全体の曲げ強度が高い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シートを提供することを目的として検討を進めた。   Therefore, the present inventors, in order to solve such problems of the prior art, a fiber-reinforced plastic molded body in which strength in a specific direction is sufficiently increased, the bending strength of the entire fiber-reinforced plastic molded body is high. The study was conducted for the purpose of providing a sheet for a fiber-reinforced plastic molded article capable of molding a fiber-reinforced plastic molded article.

上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明者らは、強化繊維と、熱可塑性樹脂を含有する繊維強化プラスチック成形体用シートにおいて、厚み方向及び平面方向の強化繊維の繊維配向パラメーター(fp)を特定範囲とすることにより、特定方向の強度が十分に高められ、かつ優れた曲げ強度を有する繊維強化プラスチック成形体を成形し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, in a reinforcing fiber and a sheet for a fiber-reinforced plastic molded article containing a thermoplastic resin, the fiber of the reinforcing fiber in the thickness direction and the planar direction is used. By setting the orientation parameter (fp) in a specific range, it has been found that the strength in a specific direction can be sufficiently increased and a fiber-reinforced plastic molded article having excellent bending strength can be formed.
Specifically, the present invention has the following configuration.

[1]強化繊維と、熱可塑性樹脂を含有する繊維強化プラスチック成形体用シートであって、繊維強化プラスチック成形体用シートにおける厚み方向の強化繊維の繊維配向パラメーター(fp)の絶対値が0.5〜1.0であり、平面方向の繊維配向パラメーター(fp)の絶対値が0.25〜1.0である繊維強化プラスチック成形体用シート。
[2]熱可塑性樹脂が熱可塑性樹脂繊維である[1]に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
[3]バインダー成分をさらに含み、バインダー成分は、繊維強化プラスチック成形体用シートの全質量に対して0.1〜10質量%含まれている[1]又は[2]に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
[4]バインダー成分として、ポリエチレンテレフタレート又は変性ポリエチレンテレフタレート繊維を含む[3]記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
[5]強化繊維の質量平均繊維長が3〜100mm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シート。
[6]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[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シート。
[7]強化繊維は、単繊維強度が4600MPa以上の炭素繊維である[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シート。
[8]熱可塑性樹脂は、ポリエーテルイミド繊維、ポリカーボネート繊維、ポリアミド繊維及びポリプロピレン繊維から選ばれる少なくとも1種である[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シート。
[9]熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン繊維である[1]〜[8]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
[10]ポリプロピレン繊維は、酸変性ポリプロピレン繊維である[9]に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
[11]熱可塑性樹脂は、ナイロン繊維である[1]〜[8]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
[12]ナイロン繊維は、ナイロン6繊維である[11]に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
[13]強化繊維及び熱可塑性樹脂は、チョップドストランドである[1]〜[12]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
[14][1]〜[13]のいずれかに記載されている繊維強化プラスチック成形体用シートを、熱可塑性樹脂の融点又はガラス転移温度以上の温度で加圧加熱成形することにより形成される繊維強化プラスチック成形体であって、繊維強化プラスチック成形体における厚み方向の強化繊維の繊維配向パラメーター(fp)の絶対値が0.5〜1.0であり、平面方向の繊維配向パラメーター(fp)の絶対値が0.25〜1.0である繊維強化プラスチック成形体。
[15]繊維強化プラスチック成形体の第1方向の曲げ強度と、第1方向に直交する第2方向の曲げ強度の強度比が2.5以上である[14]に記載の繊維強化プラスチック成形体。
[16]繊維強化プラスチック成形体は、150〜600℃の温度で加熱加圧成形することにより形成されている[14]又は[15]に記載の繊維強化プラスチック成形体。
[17] 厚みが40μmより厚く、100μm以下である[14]〜[16]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体。
[18]厚さが20μmより厚く、40μm以下である[14]〜[16]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体。
[19][14]〜[18]のいずれかに記載の繊維強化プラスチック成形体と、密度が0.2〜0.9g/cm3の芯材とを有し、
前記芯材の両面に前記繊維強化プラスチック成形体が接着されてなる積層体。
[20]強化繊維と、熱可塑性樹脂繊維を混合したスラリーを、湿式抄紙する工程を含み、湿式抄紙する工程は、傾斜型抄紙機を用いて抄紙する工程であり、傾斜型抄紙機のワイヤーは、ジェットワイヤー比が0.98以下となるように走行する繊維強化プラスチック成形体用シートの製造方法。
[21]傾斜型抄紙機のワイヤーは、ジェットワイヤー比が0.90以下となるように走行する[20]に記載の繊維強化プラスチック成形体用シートの製造方法。
[22]スラリーの分散媒の25℃における粘度は1.00mPaを超え4.00mPa以下である[20]又は[21]に記載の繊維強化プラスチック成形体用シートの製造方法。
[1] A sheet for a fiber-reinforced plastic molding containing a reinforcing fiber and a thermoplastic resin, wherein the absolute value of the fiber orientation parameter (fp) of the reinforcing fiber in the thickness direction of the sheet for the fiber-reinforced plastic molding is 0. A sheet for a fiber-reinforced plastic molded article having a fiber orientation parameter (fp) in the plane direction of 5 to 1.0 and an absolute value of 0.25 to 1.0.
[2] The sheet for a fiber-reinforced plastic molded article according to [1], wherein the thermoplastic resin is a thermoplastic resin fiber.
[3] The fiber-reinforced plastic according to [1] or [2], further including a binder component, wherein the binder component is included in an amount of 0.1 to 10% by mass relative to the total mass of the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article. Sheet for molded body.
[4] The sheet for a fiber-reinforced plastic molded article according to [3], wherein the binder component contains polyethylene terephthalate or modified polyethylene terephthalate fibers.
[5] The sheet for a fiber-reinforced plastic molded article according to any one of [1] to [4], wherein the mass average fiber length of the reinforcing fibers is 3 to 100 mm.
[6] The sheet for a fiber-reinforced plastic molded article according to any one of [1] to [5], wherein the reinforcing fibers are at least one selected from glass fibers, carbon fibers, and aramid fibers.
[7] The sheet for a fiber-reinforced plastic molded article according to any one of [1] to [6], wherein the reinforcing fiber is a carbon fiber having a single fiber strength of 4600 MPa or more.
[8] The sheet for a fiber-reinforced plastic molded article according to any one of [1] to [7], wherein the thermoplastic resin is at least one selected from polyetherimide fibers, polycarbonate fibers, polyamide fibers, and polypropylene fibers.
[9] The sheet for a fiber-reinforced plastic molded article according to any one of [1] to [8], wherein the thermoplastic resin is a polypropylene fiber.
[10] The sheet for a fiber-reinforced plastic molded article according to [9], wherein the polypropylene fiber is an acid-modified polypropylene fiber.
[11] The sheet for a fiber-reinforced plastic molded article according to any one of [1] to [8], wherein the thermoplastic resin is a nylon fiber.
[12] The sheet for a fiber-reinforced plastic molded article according to [11], wherein the nylon fiber is a nylon 6 fiber.
[13] The sheet for a fiber-reinforced plastic molded article according to any one of [1] to [12], wherein the reinforcing fibers and the thermoplastic resin are chopped strands.
[14] The sheet for a fiber-reinforced plastic molded article according to any one of [1] to [13] is formed by pressurizing and heating at a temperature not lower than the melting point or glass transition temperature of the thermoplastic resin. An absolute value of a fiber orientation parameter (fp) of a reinforcing fiber in a thickness direction of the fiber-reinforced plastic molded article in a thickness direction of the fiber-reinforced plastic molded article is 0.5 to 1.0, and a fiber orientation parameter (fp) of a planar direction is provided. Is a fiber-reinforced plastic molded product having an absolute value of 0.25 to 1.0.
[15] The fiber-reinforced plastic molded article according to [14], wherein the bending strength in the first direction of the fiber-reinforced plastic molded article and the bending strength in the second direction orthogonal to the first direction are 2.5 or more. .
[16] The fiber-reinforced plastic molded article according to [14] or [15], wherein the fiber-reinforced plastic molded article is formed by heating and pressing at a temperature of 150 to 600 ° C.
[17] The fiber-reinforced plastic molded article according to any one of [14] to [16], wherein the thickness is greater than 40 µm and not more than 100 µm.
[18] The fiber-reinforced plastic molded article according to any one of [14] to [16], wherein the thickness is greater than 20 µm and equal to or less than 40 µm.
[19] The fiber-reinforced plastic molded article according to any one of [14] to [18], and a core material having a density of 0.2 to 0.9 g / cm 3 ,
A laminate in which the fiber-reinforced plastic molded body is adhered to both surfaces of the core material.
[20] A step of wet-papermaking a slurry obtained by mixing a reinforcing fiber and a thermoplastic resin fiber, wherein the step of wet-papermaking is a step of papermaking using an inclined-type paper machine. And a method for producing a sheet for a fiber-reinforced plastic molded article which travels so that the jet wire ratio is 0.98 or less.
[21] The method for producing a sheet for a fiber-reinforced plastic molded article according to [20], wherein the wire of the inclined paper machine travels so that a jet wire ratio becomes 0.90 or less.
[22] The method for producing a sheet for a fiber-reinforced plastic molded article according to [20] or [21], wherein the viscosity of the dispersion medium of the slurry at 25 ° C is more than 1.00 mPa and not more than 4.00 mPa.

本発明によれば、特定方向の強度が十分に高められ、かつ優れた曲げ強度を有する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シートを得ることができる。本発明の繊維強化プラスチック成形体用シートから成形される繊維強化プラスチック成形体は、一方向に機械的強度が要求される構造部品等に好ましく用いられる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the intensity | strength of a specific direction is sufficiently raised and the sheet | seat for fiber reinforced plastic molded articles which can shape | mold the fiber reinforced plastic molded article which has excellent bending strength can be obtained. The fiber-reinforced plastic molded article molded from the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article of the present invention is preferably used for structural parts or the like that require mechanical strength in one direction.

図1は、本発明の繊維強化プラスチック成形体用シートの繊維配向パラメーターを測定するための断面観察用試験片のイメージ図である。FIG. 1 is an image diagram of a cross-section observation test piece for measuring a fiber orientation parameter of a sheet for a fiber-reinforced plastic molded product of the present invention. 図2は、実施例で用いた傾斜型抄紙機の構成を説明する図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the inclined paper machine used in the embodiment.

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 components described below may be made based on representative embodiments or specific examples, but the present invention is not limited to such embodiments. In addition, in this specification, a numerical range represented by using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit and an upper limit.

(繊維強化プラスチック成形体用シート)
本発明は、強化繊維と、熱可塑性樹脂を含有する繊維強化プラスチック成形体用シートに関する。本発明では、繊維強化プラスチック成形体用シートにおける厚み方向の強化繊維の繊維配向パラメーター(fp)の絶対値は0.5〜1.0であり、平面方向の繊維配向パラメーター(fp)の絶対値が0.25〜1.0である。
(Sheet for fiber-reinforced plastic molding)
The present invention relates to a sheet for a fiber-reinforced plastic molded article containing a reinforcing fiber and a thermoplastic resin. In the present invention, the absolute value of the fiber orientation parameter (fp) of the reinforcing fiber in the thickness direction in the sheet for a fiber-reinforced plastic molded product is 0.5 to 1.0, and the absolute value of the fiber orientation parameter (fp) in the planar direction. Is 0.25 to 1.0.

本明細書において、強化繊維の繊維配向パラメーター(fp)は、繊維強化プラスチック成形体用シートにおける強化繊維の配向状態を表すパラメーターである。繊維配向パラメーター(fp)は、繊維配向分布を−1.0〜1.0の数値で表すパラメーターであり、fp=−1.0及びfp=1.0のとき、強化繊維が一方向に配向していることを意味し、fp=0.0のとき、強化繊維が完全にランダムに配置されていることを意味する。   In the present specification, the fiber orientation parameter (fp) of the reinforcing fiber is a parameter representing the orientation state of the reinforcing fiber in the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article. The fiber orientation parameter (fp) is a parameter representing the fiber orientation distribution by a numerical value of -1.0 to 1.0. When fp = -1.0 and fp = 1.0, the reinforcing fibers are oriented in one direction. When fp = 0.0, it means that the reinforcing fibers are completely randomly arranged.

本発明では、繊維強化プラスチック成形体用シートにおける、厚み方向の強化繊維の繊維配向パラメーター(fp)の絶対値は0.5〜1.0であればよい。厚み方向の強化繊維の繊維配向パラメーター(fp)の絶対値は、0.6〜1.0であることが好ましく、0.7〜1.0であることがより好ましく、0.8〜1.0であることがさらに好ましい。また、繊維強化プラスチック成形体用シートにおける平面方向の繊維配向パラメーター(fp)の絶対値は0.25〜1.0であればよく、0.30〜1.0であることが好ましく、0.4〜1.0であることがより好ましく、0.60〜1.0であることがさらに好ましい。このように、本発明の繊維強化プラスチック成形体用シートにおいては、強化繊維の厚み方向の配向と、平面方向の配向は一定方向であることが好ましい。
なお、繊維強化プラスチック成形体用シートにおける厚み方向及び平面方向の強化繊維の繊維配向パラメーター(fp)は、たとえば繊維強化プラスチック成形体用シートの製造方法等を適切に選択することによって制御することが可能である。
In the present invention, the absolute value of the fiber orientation parameter (fp) of the reinforcing fibers in the thickness direction in the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article may be 0.5 to 1.0. The absolute value of the fiber orientation parameter (fp) of the reinforcing fiber in the thickness direction is preferably 0.6 to 1.0, more preferably 0.7 to 1.0, and 0.8 to 1.0. More preferably, it is 0. The absolute value of the fiber orientation parameter (fp) in the plane direction in the sheet for a fiber-reinforced plastic molded product may be 0.25 to 1.0, preferably 0.30 to 1.0, and 0.1 to 1.0. It is more preferably from 4 to 1.0, and further preferably from 0.60 to 1.0. As described above, in the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article of the present invention, it is preferable that the orientation of the reinforcing fibers in the thickness direction and the orientation in the planar direction are constant.
In addition, the fiber orientation parameter (fp) of the reinforcing fiber in the thickness direction and the planar direction in the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article can be controlled by appropriately selecting, for example, a method for producing the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article. It is possible.

(厚み方向の繊維配向パラメーターの算出)
繊維強化プラスチック成形体用シートにおける厚み方向の強化繊維の繊維配向パラメーター(fp)を測定する場合は、繊維強化プラスチック成形体用シートに、一般的に電子顕微鏡観察で使用される包埋用エポキシ樹脂等を含浸させて、断面観察用試験片を作製する。ここで包埋用エポキシ樹脂を含浸させるのは、後述する断面の切り出しの際に繊維の配向方向が切断時のせん断力で変わってしまうことを防止するためである。包埋用樹脂としては、エポキシ樹脂やスチレン樹脂等、せん断力に耐えうる十分な強度・硬度を有する樹脂が好ましいが、本発明では、エポキシ樹脂を使用することで厚み方向の強化繊維の繊維配向パラメーター(fp)を測定する。包埋用樹脂としては、例えば、日本電子株式会社製、アロニックス LCA D−800を例示することができる。なお、熱硬化タイプの樹脂や、硬化時に発熱する樹脂は、硬化時の熱で繊維強化プラスチック成形体用シート中のバインダーの強化繊維同士の接着力が低下し、強化繊維の角度が変わってしまう可能性がある。このため、紫外線等の光硬化タイプのエポキシ樹脂等、硬化時に熱源とならない樹脂を用いることが好ましい。
樹脂包埋の方法としては、電子顕微鏡観察や光学顕微鏡観察で一般的に用いられる方法を採用することができる。具体的には、繊維強化プラスチック成形体用シートを幅5mm、長さ10mmに切断し、上述した包埋用エポキシ樹脂を少なくとも試験片の表面が全て覆われるまで滴下して含浸させ、硬化させる。また、包埋用エポキシ樹脂の滴下は、たとえばスポイト等を用いて行うことができる。
(Calculation of fiber orientation parameter in thickness direction)
When measuring the fiber orientation parameter (fp) of the reinforcing fiber in the thickness direction in the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article, the epoxy resin for embedding which is generally used for electron microscopic observation is added to the sheet for the fiber-reinforced plastic molded article. To prepare a test piece for cross-sectional observation. Here, the reason for impregnating the embedding epoxy resin is to prevent the orientation direction of the fiber from being changed by the shearing force at the time of cutting when a cross section to be described later is cut out. As the embedding resin, a resin having sufficient strength and hardness to withstand a shearing force, such as an epoxy resin or a styrene resin, is preferable. However, in the present invention, the fiber orientation of the reinforcing fibers in the thickness direction is controlled by using an epoxy resin. Measure the parameter (fp). As the embedding resin, for example, Aronix LCA D-800 manufactured by JEOL Ltd. can be exemplified. In the case of a thermosetting resin or a resin that generates heat at the time of curing, the adhesive force between the reinforcing fibers of the binder in the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article decreases due to the heat at the time of curing, and the angle of the reinforcing fibers changes. there is a possibility. For this reason, it is preferable to use a resin that does not become a heat source at the time of curing, such as a photocurable epoxy resin such as an ultraviolet ray.
As a method of embedding the resin, a method generally used in electron microscope observation or optical microscope observation can be employed. Specifically, the sheet for a fiber-reinforced plastic molded body is cut into a width of 5 mm and a length of 10 mm, and the above-described epoxy resin for embedding is dropped and impregnated until at least the entire surface of the test piece is covered, and is cured. The dropping of the epoxy resin for embedding can be performed using, for example, a dropper.

図1は、繊維強化プラスチック成形体用シートに紫外線硬化タイプの包埋用エポキシ樹脂を含浸させて得られた断面観察用試験片の概念図である。図1(a)に示されているように、断面観察用試験片45は、繊維強化プラスチック成形体用シート5を構成する強化繊維20及び熱可塑性樹脂25、並びに包埋用エポキシ樹脂40を包含する。断面観察用試験片45においては、強化繊維20及び熱可塑性樹脂25の位置関係及び形状は繊維強化プラスチック成形体用シート5における状態と同一である。すなわち、断面観察用試験片45においては、強化繊維20及び熱可塑性樹脂25の位置関係及び形状を保持するように包埋用エポキシ樹脂40が存在している。   FIG. 1 is a conceptual diagram of a cross-section observation test piece obtained by impregnating a sheet for a fiber-reinforced plastic molded body with an ultraviolet-curable epoxy resin for embedding. As shown in FIG. 1A, the cross-section observation test piece 45 includes the reinforcing fiber 20 and the thermoplastic resin 25 constituting the sheet 5 for the fiber-reinforced plastic molded article, and the epoxy resin 40 for embedding. I do. In the cross-section observation test piece 45, the positional relationship and the shape of the reinforcing fibers 20 and the thermoplastic resin 25 are the same as those in the sheet 5 for a fiber-reinforced plastic molded body. That is, in the cross-section observation test piece 45, the embedding epoxy resin 40 is present so as to maintain the positional relationship and the shape of the reinforcing fiber 20 and the thermoplastic resin 25.

なお、図1(a)においては、熱可塑性樹脂25は繊維形状で示されているが、実際は、繊維形状でなくてもよく、粒子形状等であってもよい。図1(a)に示すように熱可塑性樹脂25が繊維形状である場合は、強化繊維20と同様の形状であり、見分けが付かないようにも見える。しかし、強化繊維の配向状態を観察する場合には、繊維径の差異や、繊維の色の差異、元素マッピング等を利用して強化繊維のみの配向を観察することができる。   Although the thermoplastic resin 25 is shown in a fiber shape in FIG. 1A, the thermoplastic resin 25 may not be actually a fiber shape but may be a particle shape or the like. When the thermoplastic resin 25 has a fibrous shape as shown in FIG. 1A, the thermoplastic resin 25 has a shape similar to that of the reinforcing fiber 20, and it seems that it is indistinguishable. However, when observing the orientation state of the reinforcing fibers, it is possible to observe the orientation of only the reinforcing fibers by utilizing a difference in fiber diameter, a difference in fiber color, elemental mapping, and the like.

厚み方向の繊維配向を観察する際には、断面観察用試験片から幅0.3〜0.6mmの試験片を切り出し、得られた試験片の厚み方向の断面を、光学顕微鏡で観察する。切り出す方法としては、安全カミソリ、手術用メス等の薄い鋭利な刃物で垂直に切断する方法を採用しうる。但し、手作業では垂直断面を得るのが難しいため、FT−IR測定用切片等を切り出すためのフィルムスライサー若しくは電子顕微鏡観察用の切片を切り出すためのイオンスライサーを用いることもできる。なお、フィルムスライサーとしては日本分光株式会社製、スライスマスター HS−1が、イオンスライサーとしては日本電子株式会社製、EM−09100ISが例示される。ここで試験片の切り出し方向は、後述する方法で求めた平面方向の基準線と平行な方向である。光学顕微鏡には、キーエンス社製、マイクロスコープを用い、モノフィラメントが視認できる倍率に拡大して繊維を観察する。強化繊維が透明な繊維ではない場合(例えば、炭素繊維などの場合)は、透過光で強化繊維を観察することができる。本実施形態においては、たとえば上記倍率を300倍、600倍、および800倍から選択することができる。また、強化繊維の観察は、試験片の観察面およびその反対面のそれぞれから深さ10μm以上の部分に焦点を合わせて観察する。なお、試験片は、ミクロトームを用いて切り出してもよい。
本発明では、エポキシ樹脂で包埋して、厚み方向の断面を切り出すことにより、切断時のせん断力で繊維の角度が変わってしまうことを防ぐことができる。
When observing the fiber orientation in the thickness direction, a test piece having a width of 0.3 to 0.6 mm is cut out from the test piece for cross-sectional observation, and the cross section in the thickness direction of the obtained test piece is observed with an optical microscope. As a method of cutting out, a method of vertically cutting with a thin sharp blade such as a safety razor or a surgical scalpel can be adopted. However, since it is difficult to obtain a vertical cross section by manual operation, a film slicer for cutting out sections for FT-IR measurement or an ion slicer for cutting out sections for observation with an electron microscope can be used. The film slicer is exemplified by Slice Master HS-1 manufactured by JASCO Corporation, and the ion slicer is exemplified by EM-09100IS manufactured by JEOL Ltd. Here, the cutting direction of the test piece is a direction parallel to a reference line in a plane direction obtained by a method described later. A microscope manufactured by KEYENCE CORPORATION is used as an optical microscope, and the fibers are observed at a magnification that allows a monofilament to be visually recognized. When the reinforcing fiber is not a transparent fiber (for example, a carbon fiber or the like), the reinforcing fiber can be observed with transmitted light. In the present embodiment, for example, the magnification can be selected from 300 times, 600 times, and 800 times. In addition, the observation of the reinforcing fiber is performed by focusing on a portion having a depth of 10 μm or more from each of the observation surface and the opposite surface of the test piece. In addition, you may cut out a test piece using a microtome.
In the present invention, by embedding with an epoxy resin and cutting out a cross section in the thickness direction, it is possible to prevent the angle of the fiber from being changed by the shearing force at the time of cutting.

強化繊維が炭素繊維等の不透明な繊維である場合は、光学顕微鏡で観察した際の繊維の色度の違いによって、強化繊維の配向方向を観察することができる。例えば、炭素繊維を観察した場合、黒色の繊維を強化繊維として観察することができる。   When the reinforcing fibers are opaque fibers such as carbon fibers, the orientation direction of the reinforcing fibers can be observed depending on the difference in chromaticity of the fibers when observed with an optical microscope. For example, when carbon fibers are observed, black fibers can be observed as reinforcing fibers.

なお、ガラス繊維のように透明な強化繊維などを用いた場合は、上記のような光学顕微鏡で観察しても強化繊維と樹脂の界面がはっきり視認できない場合も生じる。その場合は、上記と同様にエポキシ樹脂で繊維強化プラスチック成形体用シートを包埋し、断面観察用試験片の断面が露出するように切り出した後に、元素マッピングを行うことにより、強化繊維の配向を観察することができる。この場合、マッピングする元素は、強化繊維のみが含有し、熱可塑性樹脂とエポキシ樹脂は含有しない元素とする。例えば、ガラス繊維においては、Si又はCa元素を、エネルギー分散型X分析(EDS/EDX: Energy Dispersive X−Ray Spectroscopy)装置を備えた電子顕微鏡によりマッピングすることで、繊維配向を測定することができる。このような装置としては、オランダ フェノムワールド社製の卓上走査型電子顕微鏡「PRO X」等が例示される。   When a transparent reinforcing fiber such as a glass fiber is used, the interface between the reinforcing fiber and the resin may not be clearly visible even when observed with an optical microscope as described above. In that case, the fiber reinforced plastic molded sheet is embedded with an epoxy resin in the same manner as described above, and cut out so that the cross section of the test piece for cross section observation is exposed. Can be observed. In this case, the element to be mapped is an element that is contained only in the reinforcing fiber and does not contain the thermoplastic resin and the epoxy resin. For example, in a glass fiber, the Si or Ca element can be mapped by an electron microscope equipped with an energy dispersive X-ray analysis (EDS / EDX: Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy) device to measure the fiber orientation. . An example of such an apparatus is a desktop scanning electron microscope “PROX” manufactured by Phenom World, the Netherlands.

強化繊維の配向方向とは、強化繊維の長軸方向である。また、厚み方向の断面において、強化繊維は楕円形で確認される場合もある。強化繊維が楕円形で確認される場合はこの楕円の長軸方向を繊維の配向方向とする。強化繊維の配向角度θiは、基準線に対する選び出した強化繊維の配向方向(配向線)のなす角度である。本発明では、上記条件で試験片の厚み方向の断面を光学顕微鏡等で観察して、上記断面のうちの任意に選択される連続した1.5mm2の測定領域を観察し、この測定領域中に存在する視認し得る全ての強化繊維(繊維数はn本とする)の配向角度θiを測定する。配向角度θiは、基準線に対して時計回りの方向の角度を測定し、0°以上180°未満の角度とする。 The orientation direction of the reinforcing fiber is the major axis direction of the reinforcing fiber. Further, in the cross section in the thickness direction, the reinforcing fibers may be confirmed to be elliptical. When the reinforcing fiber is confirmed to be elliptical, the major axis direction of the ellipse is defined as the orientation direction of the fiber. The orientation angle θi of the reinforcing fiber is an angle formed by the orientation direction (orientation line) of the selected reinforcing fiber with respect to the reference line. In the present invention, a cross section in the thickness direction of the test piece is observed with an optical microscope or the like under the above conditions, and a continuous measurement area of 1.5 mm 2 arbitrarily selected from the cross sections is observed. The orientation angles θi of all visible reinforcing fibers (the number of fibers is assumed to be n) existing in the sample are measured. The orientation angle θi is obtained by measuring an angle in a clockwise direction with respect to a reference line, and is set to an angle of 0 ° or more and less than 180 °.

厚み方向の繊維配向パラメーター(fp、以下fp値ともいう)は、上記の方法で測定した配向角度θiから以下の式(1)を用いて算出することができる。
fp=2×Σ(cos2θi/n)−1 式(1)
ここで、θiは基準線に対する選び出した強化繊維の配向角度(i=1〜n)である。
The fiber orientation parameter (fp, hereinafter also referred to as fp value) in the thickness direction can be calculated from the orientation angle θi measured by the above method using the following equation (1).
fp = 2 × Σ (cos 2 θ i / n) −1 Equation (1)
Here, θ i is the orientation angle (i = 1 to n) of the selected reinforcing fiber with respect to the reference line.

ここで、基準線は、下記の方法により決定することができる。
基準線を設定する際には、まず仮基準線pを選択し、上記測定領域内に存在する視認し得る全ての強化繊維n本の角度を測定する。この場合、仮基準線pと各繊維の角度は、α(p)i(i=1〜n)で表される。
仮基準線pとした際の繊維配向パラメーター(fp(p))は、下記式を用いて算出することができる。
fp(p)=2×Σ(cos2α(p)i/n)−1
(i=1、2、3、・・・、n)
次に、仮基準線pを±1°ずつ、±90°となるまで回転させた仮基準線(p+z、p-z(z=1〜90))をとり、仮基準線p+zと仮基準線p-zと繊維n本の角度を算出する。この場合の角度は、α(p+ziと、α(p-zi(i=1〜n)で表される。
回転させた仮基準線(p+z、p-z(z=1〜90))と強化繊維の繊維配向パラメーター(fp(p±z))は、下記式を用いて算出することができる。
fp(p±z)=2×Σ(cos2α(p±zi/n)−1
(i=1、2、3、・・・、n)
このようにして、得られたfp(p)値及びfp(p±z)値の絶対値のうち最大値が得られた場合に設定した仮基準線を基準線Pとすることができる。このように決定した基準線Pから算出される繊維配向パラメーターを、厚み方向における繊維配向パラメーター(fp)とすることができる。
Here, the reference line can be determined by the following method.
When setting the reference line, first, the provisional reference line p is selected, and the angles of all the visible reinforcing fibers n existing in the measurement area are measured. In this case, the angle between the temporary reference line p and each fiber is represented by α (p) i (i = 1 to n).
The fiber orientation parameter (fp (p)) with the provisional reference line p can be calculated using the following equation.
fp (p) = 2 × Σ (cos 2 α (p) i / n) −1
(I = 1, 2, 3,..., N)
Next, a temporary reference line (p + z , p- z (z = 1 to 90)) obtained by rotating the temporary reference line p by ± 1 ° until it becomes ± 90 ° is taken, and a temporary reference line p + z And the angle between the temporary reference line p- z and the n fibers are calculated. The angle in this case is represented by α (p + z ) i and α (p− z ) i (i = 1 to n).
The rotated provisional reference lines (p + z , p- z (z = 1 to 90)) and the fiber orientation parameter (fp (p ± z )) of the reinforcing fibers can be calculated using the following formula.
fp (p ± z ) = 2 × Σ (cos 2 α (p ± z ) i / n) −1
(I = 1, 2, 3,..., N)
In this manner, the temporary reference line set when the maximum value is obtained among the absolute values of the obtained fp (p) value and fp (p ± z ) value can be used as the reference line P. The fiber orientation parameter calculated from the reference line P thus determined can be used as the fiber orientation parameter (fp) in the thickness direction.

図1(b)は、図1(a)に示した断面観察用試験片45をB−B'方向に切り出し、厚み方向を縦方向とした断面概念図である。B−B'方向は、繊維の大半が配向している方向と平行な方向であることが好ましい。すなわち、B−B'方向は、後述する方法で求めた平面方向の基準線と平行な方向である。
図1(b)では、上記の方法で決定された基準線は、Pで表される点線であり、各強化繊維の配向は、各々QとRの点線で表されている。なお、図1(b)において、P'とした点線は基準線と平行な線であり、基準線Pと、各強化繊維の配向線(Q及びR)がなす角度をわかりやすく説明するための補助線である。図1(b)では、P'とQがなす角度(配向角度θ1)は0°であるため、P'とQは重なっている。また、P'とRがなす角度(配向角度θ2)はθ2として表されている。このようにして、θ1〜θnが測定される。なお、図1(b)では、強化繊維の配向状態を確認しやすくするために、強化繊維のみを図示している。
FIG. 1B is a conceptual cross-sectional view in which the cross-section observation test piece 45 shown in FIG. 1A is cut out in the BB ′ direction and the thickness direction is the vertical direction. The BB ′ direction is preferably a direction parallel to the direction in which most of the fibers are oriented. That is, the BB ′ direction is a direction parallel to a reference line in a plane direction obtained by a method described later.
In FIG. 1B, the reference line determined by the above method is a dotted line represented by P, and the orientation of each reinforcing fiber is represented by a dotted line of Q and R. In FIG. 1 (b), the dotted line P ′ is a line parallel to the reference line, and is used to easily explain the angle between the reference line P and the orientation lines (Q and R) of each reinforcing fiber. It is an auxiliary line. In FIG. 1B, since the angle (orientation angle θ 1 ) between P ′ and Q is 0 °, P ′ and Q overlap. The angle (orientation angle θ 2 ) between P ′ and R is represented as θ 2 . Thus, θ 1 to θ n are measured. In FIG. 1B, only the reinforcing fibers are shown in order to easily confirm the orientation state of the reinforcing fibers.

なお、繊維配向パラメーター(fp)や仮基準線と強化繊維の繊維配向パラメーター(fp(p±z))を測定する部分としては、断面観察用試験片の厚み方向の断面の端部を避け、中央近辺とすることが好ましい。具体的には、断面観察用試験片の両端部辺から厚み方向に5%(断面観察用試験片の厚みに対して5%)までの領域を避けて測定領域とすることが好ましい。 In addition, as a portion for measuring the fiber orientation parameter (fp) or the temporary reference line and the fiber orientation parameter (fp (p ± z )) of the reinforcing fiber, avoid the end of the cross section in the thickness direction of the test piece for cross section observation, Preferably, it is near the center. Specifically, it is preferable to set the measurement area so as to avoid an area of 5% (5% with respect to the thickness of the cross-section observation test piece) in the thickness direction from both ends of the cross-section observation test specimen.

(平面方向の繊維配向パラメーターの算出)
一方、繊維強化プラスチック成形体用シートにおける平面方向の繊維配向パラメーターの測定は、特に樹脂包埋等の処理をせずとも測定することができる。具体的には、長さ3cm×幅3cmに切り出した繊維強化プラスチック成形体用シートをスライドガラス上に載せ、上から更にスライドガラスを載せて、マイクロスコープを用いて通常の反射光の測定で観察することができる。
本発明では、スライドガラスで挟んだ試験片の一方の面について光学顕微鏡にて観察する。光学顕微鏡には、キーエンス社製、マイクロスコープを用い、モノフィラメントが視認できる倍率に拡大して反射光にて、または反射光と透過光を併用して繊維を観察する。本実施形態においては、たとえば上記倍率を300倍、600倍、および800倍から選択することができる。これにより、一方の面のうちの任意に選択される連続した2.0mm2の測定領域を観察し、この測定領域中に存在する視認し得る全ての強化繊維(繊維数はm本とする)の配向角度θiを測定する。配向角度θiは、基準線に対して時計回りの方向の角度を測定し、0°以上180°未満の角度とする。繊維配向パラメーター(fp、以下fp値ともいう)は、上記の方法で測定した配向角度θiから以下の式(2)を用いて算出することができる。
fp=2×Σ(cos2θi/m)−1 式(2)
ただし、i=1〜mである。
そして、反対面についても同様に測定し、一方の面と反対面の平均値を求めて、これを平面方向の繊維配向パラメーター(fp)とする。なお、一方の面の測定領域と反対面の測定領域は、たとえば平面視において重なる領域である。また、一方の面および反対面のいずれの観察においても、たとえば一方の面および反対面のそれぞれから深さ10μm以上の部分に焦点を合わせて観察することができる。
(Calculation of fiber orientation parameter in plane direction)
On the other hand, the measurement of the fiber orientation parameter in the planar direction in the sheet for a fiber-reinforced plastic molded body can be measured without particularly performing a treatment such as embedding in a resin. Specifically, a sheet for a fiber-reinforced plastic molded body cut into a length of 3 cm and a width of 3 cm is placed on a slide glass, the slide glass is further placed from above, and observation is performed using a microscope with ordinary reflected light measurement. can do.
In the present invention, one surface of a test piece sandwiched between slide glasses is observed with an optical microscope. A microscope manufactured by KEYENCE CORPORATION is used as an optical microscope, and the fiber is observed with a reflected light or a combined use of the reflected light and the transmitted light with a magnification that allows the monofilament to be visually recognized. In the present embodiment, for example, the magnification can be selected from 300 times, 600 times, and 800 times. Thereby, a continuous measurement area of 2.0 mm 2 arbitrarily selected from one surface is observed, and all visible reinforcing fibers present in this measurement area (the number of fibers is m). Is measured. The orientation angle θi is obtained by measuring an angle in a clockwise direction with respect to the reference line and is set to an angle of 0 ° or more and less than 180 °. The fiber orientation parameter (fp, hereinafter also referred to as fp value) can be calculated from the orientation angle θi measured by the above method using the following equation (2).
fp = 2 × Σ (cos 2 θ i / m) −1 Equation (2)
Here, i = 1 to m.
Then, the same measurement is performed for the opposite surface, and the average value of the one surface and the opposite surface is obtained, and this is defined as the fiber orientation parameter (fp) in the planar direction. The measurement region on one surface and the measurement region on the opposite surface are, for example, regions that overlap in plan view. Also, in observation of either one surface or the opposite surface, for example, it is possible to focus on a portion having a depth of 10 μm or more from each of the one surface and the opposite surface.

平面方向の繊維配向パラメーターの測定をする際の基準線は、下記の方法により決定することができる。
基準線を設定する際には、まず仮基準線pを選択し、上記測定領域内に存在する視認し得る全ての繊維m本の角度を測定する。この場合、仮基準線pと各繊維の角度は、α(p)i(i=1〜m)で表される。
仮基準線pとした際の繊維配向パラメーター(fp(p))は、下記式を用いて算出することができる。
fp(p)=2×Σ(cos2α(p)i/m)−1
(i=1、2、3、・・・、m)
次に、仮基準線pを±1°ずつ、±90°となるまで回転させた仮基準線(p+z、p-z(z=1〜90))をとり、仮基準線p+zと仮基準線p-zと繊維m本の角度を算出する。この場合の角度は、α(p+ziと、α(p-zi(i=1〜m)で表される。
回転させた仮基準線(p+z、p-z(z=1〜90))と強化繊維の繊維配向パラメーター(fp(p±z))は、下記式を用いて算出することができる。
fp(p±z)=2×Σ(cos2α(p±zi/m)−1
(i=1、2、3、・・・、m)
このようにして、得られたfp(p)値及びfp(p±z)値のうち最大値が得られた場合に設定した仮基準線を基準線Pとすることができる。このように決定した基準線Pから算出される繊維配向パラメーターを、平面方向における繊維配向パラメーター(fp)とすることができる。
The reference line for measuring the fiber orientation parameter in the planar direction can be determined by the following method.
When setting the reference line, first, the provisional reference line p is selected, and the angles of all visible m fibers in the measurement area are measured. In this case, the angle between the temporary reference line p and each fiber is represented by α (p) i (i = 1 to m).
The fiber orientation parameter (fp (p)) with the provisional reference line p can be calculated using the following equation.
fp (p) = 2 × Σ (cos 2 α (p) i / m) −1
(I = 1, 2, 3,..., M)
Next, a temporary reference line (p + z , p- z (z = 1 to 90)) obtained by rotating the temporary reference line p by ± 1 ° until it becomes ± 90 ° is taken, and a temporary reference line p + z And the angle between the temporary reference line p- z and the m fibers are calculated. The angle in this case is represented by α (p + z ) i and α (p− z ) i (i = 1 to m).
The rotated provisional reference lines (p + z , p- z (z = 1 to 90)) and the fiber orientation parameter (fp (p ± z )) of the reinforcing fibers can be calculated using the following formula.
fp (p ± z ) = 2 × Σ (cos 2 α (p ± z ) i / m) −1
(I = 1, 2, 3,..., M)
In this way, the temporary reference line set when the maximum value is obtained among the obtained fp (p) value and fp (p ± z ) value can be set as the reference line P. The fiber orientation parameter calculated from the reference line P thus determined can be used as the fiber orientation parameter (fp) in the planar direction.

強化繊維は、繊維強化プラスチック成形体用シートの平面方向のいずれの方向に配向していてもよいが、繊維強化プラスチック成形体用シートのMD方向(抄紙ラインの流れ方向)に配向していることが好ましい。   The reinforcing fibers may be oriented in any of the plane directions of the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article, but must be oriented in the MD direction (flow direction of a papermaking line) of the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article. Is preferred.

上記のような繊維強化プラスチック成形体用シートを成形することで得られた繊維強化プラスチック成形体においては、一方向の曲げ強度が高められている。特に、強化繊維がMD方向に配向している場合、繊維強化プラスチック成形体においてはMD方向の強度が高められる。さらに、上記のような繊維強化プラスチック成形体用シートを成形することで得られた繊維強化プラスチック成形体においては、繊維強化プラスチック成形体の全体の曲げ強度も高められている。   In the fiber-reinforced plastic molded body obtained by molding the sheet for a fiber-reinforced plastic molded body as described above, the bending strength in one direction is enhanced. In particular, when the reinforcing fibers are oriented in the MD direction, the strength in the MD direction is increased in the fiber-reinforced plastic molded article. Furthermore, in the fiber reinforced plastic molded article obtained by molding the sheet for a fiber reinforced plastic molded article as described above, the overall bending strength of the fiber reinforced plastic molded article is also increased.

本発明において、厚み方向及び平面方向の強化繊維の繊維配向パラメーター(fp)の絶対値が上記範囲内であることは、繊維強化プラスチック成形体用シートにおける厚み方向及び平面方向の強化繊維の配向が一定方向であることを意味する。すなわち、繊維強化プラスチック成形体用シートにおいて、強化繊維は一方向に配向していることを意味する。そして、このような繊維強化プラスチック成形体用シートから成形される繊維強化プラスチック成形体においても、強化繊維は一方向に配向していることとなる。
なお、繊維強化プラスチック成形体用シートや繊維強化プラスチック成形体において、厚み方向の強化繊維の配向が一定方向であることは、強化繊維が、繊維強化プラスチック成形体用シートや繊維強化プラスチック成形体の表面(抄紙面)に平行に配向していることをいう。
In the present invention, the fact that the absolute value of the fiber orientation parameter (fp) of the reinforcing fiber in the thickness direction and the planar direction is within the above range means that the orientation of the reinforcing fiber in the thickness direction and the planar direction in the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article. It means that the direction is constant. That is, in the sheet for a fiber-reinforced plastic molding, the reinforcing fibers are oriented in one direction. And also in the fiber reinforced plastic molded article molded from such a sheet for a fiber reinforced plastic molded article, the reinforcing fibers are oriented in one direction.
In the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article or the fiber-reinforced plastic molded article, the fact that the orientation of the reinforcing fiber in the thickness direction is a fixed direction means that the reinforcing fiber is a sheet for a fiber-reinforced plastic molded article or a fiber-reinforced plastic molded article. It means that it is oriented parallel to the surface (papermaking surface).

本発明の繊維強化プラスチック成形体用シートにおいて、強化繊維の配合割合は、20〜83質量%であることが好ましい。強化繊維の配合割合を上記範囲内とすることにより、特定方向に配向した繊維の本数を増やすことが可能となる。これにより、強化繊維間の距離が短くなり、加熱加圧成形後の強化繊維の充填密度が高くなり、繊維強化プラスチック成形体の強度を効果的に高めることができる。   In the sheet for a fiber-reinforced plastic molding of the present invention, the compounding ratio of the reinforcing fibers is preferably 20 to 83% by mass. By setting the blending ratio of the reinforcing fibers within the above range, the number of fibers oriented in a specific direction can be increased. As a result, the distance between the reinforcing fibers is shortened, the packing density of the reinforcing fibers after the heat and pressure molding is increased, and the strength of the fiber-reinforced plastic molded body can be effectively increased.

また、繊維強化プラスチック成形体用シート中の強化繊維と熱可塑性樹脂の質量比は1:0.2〜1:10であることが好ましく、1:0.5〜1:5であることがより好ましく、1:0.7〜1:3であることがさらに好ましい。強化繊維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成形することができる。   Further, the mass ratio of the reinforcing fibers to the thermoplastic resin in the sheet for a fiber-reinforced plastic molded product is preferably from 1: 0.2 to 1:10, and more preferably from 1: 0.5 to 1: 5. More preferably, it is 1: 0.7 to 1: 3. By setting the mass ratio of the reinforcing fiber to the thermoplastic resin within the above range, a lightweight and high-strength fiber-reinforced plastic molded body can be molded.

繊維強化プラスチック成形体用シートのJAPAN TAPPI 紙パルプ試験方法No.5−2に規定される透気度は、250秒以下であることが好ましく、230秒以下であることがより好ましく、200秒以下であることがさらに好ましい。この数値は、数字が小さいほど空気が通りやすい(通気性が良い)ことを表す。本発明では、繊維強化プラスチック成形体用シートの透気度を上記範囲内とすることにより、加熱加圧工程における成形速度を高めることができ、生産効率を高めることができる。   For the sheet for a fiber-reinforced plastic molded product, JAPAN TAPPI Paper Pulp 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 numerical value, the easier the air passes (the better the air permeability). In the present invention, by setting the air permeability of the sheet for a fiber-reinforced plastic molding within the above range, the molding speed in the heating and pressing step can be increased, and the production efficiency can be increased.

(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 fibers are preferably at least one selected from glass fibers, carbon fibers and aramid fibers. One type of these reinforcing fibers may be used, or a plurality of types may be used. Further, organic fibers having excellent heat resistance such as PBO (polyparaphenylenebenzoxazole) fibers may be contained.

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シート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形成することが可能となる。
また、強化繊維として、アラミド等の有機繊維を用いた場合は、一般的に強化繊維として無機繊維を使用した繊維強化プラスチック成形体用シートから形成される成形体よりも耐摩耗性を向上させ得る。
As the reinforcing fibers, for example, when inorganic fibers such as carbon fibers and glass fibers are used, the fiber-reinforced plastic molded body is heated and pressurized at the melting temperature of the thermoplastic resin contained in the sheet for the fiber-reinforced plastic molded body. It can be formed.
Further, when an organic fiber such as aramid is used as the reinforcing fiber, generally, the wear resistance can be improved more than a molded article formed from a sheet for a fiber-reinforced plastic molded article using inorganic fibers as the reinforcing fiber. .

強化繊維の質量平均繊維長は、3〜100mmであることが好ましく、3〜75mmであることがより好ましく、3〜50mmであることがさらに好ましく、6〜50mmであることが特に好ましい。強化繊維の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シート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 from 3 to 100 mm, more preferably from 3 to 75 mm, further preferably from 3 to 50 mm, and particularly preferably from 6 to 50 mm. By setting the fiber length of the reinforcing fibers within the above range, it is possible to prevent the reinforcing fibers from falling off from the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article, and to form a fiber-reinforced plastic molded article having excellent strength. Becomes possible. Further, by setting the fiber length of the reinforcing fibers within the above range, the dispersibility of the reinforcing fibers can be improved. Thereby, the fiber-reinforced plastic molded product after the heat and pressure molding has good strength and appearance.
In addition, in this specification, a mass average fiber length is an average value of the fiber length measured about 100 fibers.

なお、強化繊維の繊維径は、平均繊維径として特に限定されないが、一般的には炭素繊維、ガラス繊維共に繊維径が5〜25μm程度の繊維が好適に使用される。また、強化繊維には、複数の素材や形状を併用してもよい。
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際の平均値である。
The fiber diameter of the reinforcing fibers is not particularly limited as an average fiber diameter, but generally, fibers having a fiber diameter of about 5 to 25 μm are preferably used for both carbon fibers and glass fibers. Further, a plurality of materials and shapes may be used in combination for the reinforcing fibers.
In addition, in this specification, an average fiber diameter is an average value when measuring 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)
It is preferable to use carbon fibers as the reinforcing fibers. As the carbon fibers contained in the reinforcing fibers, carbon fibers such as polyacrylonitrile (PAN), petroleum / coal pitch, rayon, and lignin can be used. One type of these carbon fibers may be used alone, or two or more types may be used in combination. Further, among these carbon fibers, it is preferable to use polyacrylonitrile (PAN) -based carbon fibers 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、3〜100mmであることが好ましく、3〜75mmであることがより好ましく、3〜50mmであることがさらに好ましく、6〜50mmであることが特に好ましい。炭素繊維の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シート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 from 3 to 100 mm, more preferably from 3 to 75 mm, further preferably from 3 to 50 mm, and particularly preferably from 6 to 50 mm. By setting the fiber length of the carbon fibers within the above range, it is possible to suppress the carbon fibers from falling off from the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article, and to form a fiber-reinforced plastic molded article having excellent strength. Becomes possible. By setting the fiber length of the carbon fiber within the above range, the dispersibility of the reinforcing fiber can be improved. Thereby, the fiber-reinforced plastic molded product after the heat and pressure 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、4600MPa以上であることがより好ましく、4700MPa以上であることがさらに好ましい。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、前述した強化繊維の繊維配向の効果との相乗効果で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, more preferably 4600 MPa or more, and further preferably 4700 MPa or more. The single fiber strength refers to the tensile strength of a monofilament. When such a carbon fiber is used, the bending strength is greatly improved by a synergistic effect with the effect of the fiber orientation of the reinforcing fiber described above. The single fiber strength can be measured according to JIS R7601 “Carbon fiber test method”.

炭素繊維の繊維径は特に限定されないが、概ね好ましい範囲としては5〜20μmが好ましい。炭素繊維の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 fiber diameter of the carbon fiber is not particularly limited, but is generally preferably 5 to 20 μm. By setting the fiber diameter of the carbon fiber within the above range, the strength of the fiber-reinforced plastic molded body can be increased.

(熱可塑性樹脂)
熱可塑性樹脂は、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を用いた不織布状の繊維強化プラスチック成形体用シートは、熱硬化性樹脂を使用したシートに比べて、オートクレーブ処理が不要で、加工する際の加熱加圧成形時間が短時間ですみ、生産性を高めることができる。
(Thermoplastic resin)
The thermoplastic resin forms binding points at the intersections of the matrix or the fiber components during the heat and pressure treatment. Such a sheet for a non-woven fiber-reinforced plastic molded article using a thermoplastic resin does not require autoclave treatment and has a shorter heating / pressing molding time during processing than a sheet using a thermosetting resin. Saves time and increases productivity.

熱可塑性樹脂は、熱可塑性樹脂繊維であることが好ましい。熱可塑性樹脂繊維としては、ポリカーボネート(PC)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、ポリアミド、ポリプロピレン等を例示することができる。中でも、繊維分散性が良好であり、かつ高強度の繊維強化プラスチック成形体を得るために、ポリカーボネートやポリエーテルイミド、ポリアミドを用いることが好ましい。なお、ポリアミドはナイロンであることが好ましく、ナイロン6であることがより好ましい。   The thermoplastic resin is preferably a thermoplastic resin fiber. Examples of thermoplastic resin fibers include polycarbonate (PC), polyetheretherketone (PEEK), polyamideimide (PAI), polyphenylenesulfide (PPS), polyetherimide (PEI), polyetherketoneketone (PEKK), polyamide, and polypropylene. And the like. Among them, it is preferable to use polycarbonate, polyetherimide, or polyamide in order to obtain a fiber-reinforced plastic molding having good fiber dispersibility and high strength. The polyamide is preferably nylon, and more preferably nylon 6.

本発明では、安価で融点が低いため成形加工が容易になるという理由から、熱可塑性樹脂としてポリプロピレン繊維を用いることも好ましい。さらに、ポリプロピレンをマトリックス樹脂として使用する場合、ポリプロピレンは酸変性ポリプロピレンであることが好ましい。変性ポリプロピレンを使用すると変性ポリプロピレンと強化繊維との接着性が向上するため、繊維強化プラスチック成形体の曲げ強度と弾性率が向上する。酸変性ポリプロピレンは、酸基含有ポリオレフィンであることが好ましく、酸基含有ポリオレフィンとしては、特に限定されないが、極性基を有する酸変性ポリプロピレンを用いることが好ましい。例えば、カルボキシル基を含有するモノマーと共重合したポリプロピレンを用いることができる。上記カルボキシル基を含有するモノマーとしては、特に限定されないが、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ソルビン酸などの不飽和カルボン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸などのジカルボン酸などを用いることができる。上記共重合するポリプロピレンは、プロピレン単独重合体であってもよく、プロピレン共重合体であってもよい。上記プロピレン共重合体としては、例えば、プロピレンとα−オレフィンとのランダム共重合体、プロピレンと他のオレフィンのブロック共重合体などが挙げられる。上記α−オレフィンとしては、例えば、エチレン、1−ブテン、1−ペンテンなどが挙げられる。具体的には、プロピレン共重合体としては、プロピレン−エチレンランダム共重合体などを用いることができる。中でも、安価に入手でき、融点が高く、耐衝撃性に優れることから、プロピレン単独重合体が好ましい。共重合の方法は、特に限定されず、例えば、ランダム共重合、ブロック共重合、グラフト共重合などを用いることができる。繊維にしたときにカルボキシル基が表面に出やすいという観点から、グラフト共重合であることが好ましい。カルボキシル基量が多いという観点から、酸変性ポリプロピレンは、マレイン酸変性ポリプロピレン及び無水マレイン酸変性ポリプロピレンからなる群から選ばれる一種以上であることが好ましい。上記酸変性ポリプロピレンは、単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。   In the present invention, it is also preferable to use a polypropylene fiber as the thermoplastic resin because the molding process is facilitated because of its low cost and low melting point. Further, when polypropylene is used as the matrix resin, the polypropylene is preferably an acid-modified polypropylene. When the modified polypropylene is used, the adhesiveness between the modified polypropylene and the reinforcing fibers is improved, so that the bending strength and the elastic modulus of the fiber-reinforced plastic molded article are improved. The acid-modified polypropylene is preferably an acid group-containing polyolefin, and the acid group-containing polyolefin is not particularly limited, but it is preferable to use an acid-modified polypropylene having a polar group. For example, polypropylene copolymerized with a monomer containing a carboxyl group can be used. The monomer containing a carboxyl group is not particularly limited, for example, unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, sorbic acid, maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, itaconic acid, citraconic acid And dicarboxylic acids such as itaconic anhydride and citraconic anhydride. The polypropylene to be copolymerized may be a propylene homopolymer or a propylene copolymer. Examples of the propylene copolymer include a random copolymer of propylene and an α-olefin, and a block copolymer of propylene and another olefin. Examples of the α-olefin include ethylene, 1-butene, 1-pentene, and the like. Specifically, a propylene-ethylene random copolymer or the like can be used as the propylene copolymer. Among them, a propylene homopolymer is preferable because it is available at low cost, has a high melting point, and is excellent in impact resistance. The method of copolymerization is not particularly limited, and for example, random copolymerization, block copolymerization, graft copolymerization and the like can be used. From the viewpoint that a carboxyl group easily appears on the surface when formed into a fiber, graft copolymerization is preferred. From the viewpoint of a large amount of carboxyl groups, the acid-modified polypropylene is preferably at least one selected from the group consisting of maleic acid-modified polypropylene and maleic anhydride-modified polypropylene. The acid-modified polypropylene may be used alone or in combination of two or more.

熱可塑性樹脂は、繊維状態において限界酸素指数が24以上であることが好ましく、27以上であることがより好ましい。熱可塑性樹脂の限界酸素指数を上記範囲とすることにより、難燃性に優れた繊維強化プラスチック成形体用シート及び繊維強化プラスチック成形体を得ることができる。なお、本発明において、「限界酸素指数」とは、燃焼を続けるのに必要な酸素濃度を表し、JIS K7201に記載された方法で測定した数値をいう。すなわち、限界酸素指数が20以下は、通常の空気中で燃焼することを示す数値である。
また、熱可塑性樹脂のASTM E−662に記載の方法で測定した20分燃焼時の発煙量は30ds前後であることが好ましく、非常に発煙量が少ない繊維強化プラスチック成形体用シートを得ることができる。
The thermoplastic resin preferably has a limiting oxygen index of 24 or more, more preferably 27 or more in a fibrous state. By setting the limiting oxygen index of the thermoplastic resin within the above range, a sheet for a fiber-reinforced plastic molded article and a fiber-reinforced plastic molded article having excellent flame retardancy can be obtained. In the present invention, the “limit oxygen index” indicates an oxygen concentration necessary for continuing combustion, and refers to a numerical value measured by a method described in JIS K7201. That is, when the limiting oxygen index is 20 or less, it is a numerical value indicating that combustion takes place in normal air.
Further, the amount of smoke generated during 20 minutes of combustion of the thermoplastic resin measured by the method described in ASTM E-662 is preferably about 30 ds, and a sheet for a fiber-reinforced plastic molded article having a very small amount of smoke can be obtained. it can.

熱可塑性樹脂のガラス転移温度は、140℃以上であるものが好ましい。熱可塑性樹脂には、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樹脂繊維のようにガラス転移温度が140℃未満のスーパーエンプラ繊維であっても、樹脂の荷重たわみ温度が190℃以上となるスーパーエンプラを繊維化したものであれば使用可能である。このような熱可塑性樹脂は、加熱・加圧により溶融して限界酸素指数が30以上という非常に高い難燃性を有する樹脂ブロックを形成する。   The glass transition temperature of the thermoplastic resin is preferably 140 ° C. or higher. The thermoplastic resin is required to be sufficiently fluid under a temperature condition of 300 ° C. to 400 ° C. when forming a fiber-reinforced plastic molded body. In addition, even if it is a super engineering plastic fiber having a glass transition temperature of less than 140 ° C., such as a PPS resin fiber, a fiber made of a super engineering plastic having a resin deflection temperature of 190 ° C. or more can be used. Such a thermoplastic resin is melted by heating and pressurizing to form a very flame-retardant resin block having a critical oxygen index of 30 or more.

熱可塑性樹脂繊維の質量平均繊維長は、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、3〜50mmであることがさらに好ましく、3〜40mmであることが特に好ましく、3〜25mmであることがさらに好ましい。熱可塑性樹脂繊維の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シート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シートを得ることができる。また、熱可塑性樹脂の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 mass average fiber length of the thermoplastic resin fiber is preferably from 2 to 100 mm, more preferably from 2 to 50 mm, further preferably from 3 to 50 mm, particularly preferably from 3 to 40 mm, More preferably, it is 3 to 25 mm. By setting the fiber length of the thermoplastic resin fiber within the above range, it is possible to suppress the thermoplastic resin fiber from falling off from the sheet for the fiber reinforced plastic molded article, and to provide a fiber reinforced plastic molded article excellent in handleability. You can get a sheet. Further, by setting the fiber length of the thermoplastic resin within the above range, the dispersibility of the thermoplastic resin fibers can be improved, so that it is possible to form a fiber-reinforced plastic molded article having excellent strength. . Thereby, the fiber-reinforced plastic molded product after the heat and pressure molding has good strength and appearance.

本発明で用いられる繊維強化プラスチック成形体用シートでは、熱可塑性樹脂が繊維形態をしていることによりシート中に空隙が存在している。
本発明では、熱可塑性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、シート自体がしなやかでドレープ性がある。このため、繊維強化プラスチック成形体用シートを巻き取りの形態で保管・輸送することが可能であり、ハンドリング性に優れるという特徴を有する。
In the sheet for a fiber-reinforced plastic molding used in the present invention, voids are present in the sheet because the thermoplastic resin is in a fiber form.
In the present invention, since the thermoplastic resin maintains the fiber form before heat-press molding, the sheet itself is flexible and drapable before forming the fiber-reinforced plastic molded body. For this reason, the sheet for a fiber-reinforced plastic molding can be stored and transported in a wound form, and has a feature of excellent handling properties.

[強化繊維と熱可塑性樹脂の質量比]
本発明の繊維強化プラスチック成形体用シートにおいて、強化繊維とマトリックス樹脂繊維の質量比は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。強化繊維とマトリックス樹脂繊維の質量比を上記範囲内とすることにより、軽量であり、かつ高強度の繊維強化プラスチック成形体を得ることができる。
[Mass ratio of reinforcing fiber to thermoplastic resin]
In the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article of the present invention, the mass ratio of the reinforcing fiber to the matrix resin fiber is preferably from 10:90 to 80:20, more preferably from 20:80 to 70:30, and more preferably from 30:80 to 70:30. : 70 to 70:30. By setting the mass ratio of the reinforcing fiber to the matrix resin fiber within the above range, a lightweight and high-strength fiber-reinforced plastic molded product 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シートは、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層の全質量に対して0.1〜10質量%となるように含有されることが好ましく、0.3〜10質量%であることがより好ましく、0.4〜9質量%であることがさらに好ましく、0.5〜8質量%であることが特に好ましい。バインダー成分の含有率を上記範囲内とすることにより、製造工程中の強度を高めることができ、ハンドリング性を向上させることができる。なお、バインダー成分の量は多くなると表面強度・層間強度共に強くなるが、逆に加熱成形時の臭気の問題が発生しやすくなる。しかし、上記の範囲においては臭気の問題はほとんど発生せず、また繰り返しの断裁工程を経ても層間剥離などを発生しない繊維強化プラスチック成形体用シートを得ることができる。
(Binder component)
The sheet for a fiber-reinforced plastic molded article of the present invention preferably further contains a binder component. The binder component is preferably contained in an amount of 0.1 to 10% by mass relative to the total mass of the fiber-reinforced plastic layer, more preferably 0.3 to 10% by mass, and 0.4 to 10% by mass. The content is more preferably 9% by mass, and particularly preferably 0.5 to 8% by mass. By setting the content of the binder component within the above range, the strength during the manufacturing process can be increased, and the handling property can be improved. In addition, when the amount of the binder component increases, both the surface strength and the interlayer strength increase, but on the contrary, the problem of the odor at the time of heat molding tends to occur. However, within the above range, a sheet for a fiber-reinforced plastic molded article which hardly causes odor problems and does not cause delamination or the like even after repeated cutting steps can be obtained.

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、アクリル樹脂、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。   Examples of the binder component include polyester resins such as polyethylene terephthalate and modified polyethylene terephthalate, acrylic resins, styrene- (meth) acrylate copolymer resins, urethane resins, PVA resins, and various types of starch, which are generally used for nonwoven fabric production. , Cellulose derivatives, sodium polyacrylate, polyacrylamide, polyvinylpyrrolidone, acrylamide-acrylic acid ester-methacrylic acid ester copolymer, styrene-maleic anhydride copolymer alkaline salt, isobutylene-maleic anhydride copolymer alkaline salt, Polyvinyl acetate resin, styrene-butadiene copolymer, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, styrene-butadiene- (meth) acrylate copolymer and the like can be used.

バインダー成分は、メチル(メタ)アクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位、エチル(メタ)アクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位のうち少なくとも1つを含む共重合体を含有することが好ましい。中でも、バインダー成分は、メチルメタクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位及びエチルメタクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位のうち少なくとも1つを含む共重合体を含有することが好ましい。また、これらのモノマーは他のモノマー、例えばスチレンや酢酸ビニル、アクリルアミド等と共重合させてもよい。
なお、本発明において、「(メタ)アクリレート」とは、「アクリレート」及び「メタクリレート」の両方を含むことを意味し、「(メタ)アクリル酸」とは、「アクリル酸」及び「メタクリル酸」の両方を含むことを意味する。
The binder component preferably contains a copolymer containing at least one of a repeating unit derived from a methyl (meth) acrylate-containing monomer and a repeating unit derived from an ethyl (meth) acrylate-containing monomer. Above all, the binder component preferably contains a copolymer containing at least one of a repeating unit derived from a methyl methacrylate-containing monomer and a repeating unit derived from an ethyl methacrylate-containing monomer. These monomers may be copolymerized with other monomers such as styrene, vinyl acetate, acrylamide and the like.
In the present invention, “(meth) acrylate” means including both “acrylate” and “methacrylate”, and “(meth) acrylic acid” means “acrylic acid” and “methacrylic acid” It is meant to include both.

更に、本発明で好ましいバインダー成分として、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本発明の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、ユニチカ社製商品名「メルティ4000」(繊維全てが共重合ポリエチレンテレフタレートである繊維)が好ましく挙げられる。また、芯鞘構造のバインダー繊維としては、ユニチカ社製商品名「メルティ4080」や、クラレ社製商品名「N−720」等が好適に使用できる。
Further, polyester resins and modified polyester resins are preferred as binder components in the present invention. 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 preferred. 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 of the present invention at the time of heating and melting, so that the heat and the function of the resin are hardly impaired even after cooling.
The copolymerized polyethylene terephthalate preferably has a melting point of 140 ° C. or lower, more preferably 120 ° C. or lower. Further, a modified polyester resin as described in Japanese Patent Publication No. 1-30926 may be used. As a specific example of the modified polyester resin, particularly, "Melty 4000" (trade name, manufactured by Unitika Ltd.) (a fiber in which all fibers are copolymerized polyethylene terephthalate) is preferably mentioned. As the binder fiber having a core-sheath structure, "Melty 4080" (trade name, manufactured by Unitika), "N-720" (trade name, manufactured by Kuraray Co., Ltd.) and the like can be preferably used.

本発明では、繊維強化プラスチック成形体用シートを湿式抄紙し、強度縦横比を大きくしている。一般に、強度縦横比を大きくすると、繊維が一方向に並ぶ傾向となり、不織布の密度が高くなる傾向にある。その結果、不織布中の繊維間の交点が増加するため、バインダー成分の添加量を減少させることができ、少量のバインダーでも十分な表面強度が得られる。   In the present invention, the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article is made by wet papermaking to increase the strength aspect ratio. In general, when the strength aspect ratio is increased, the fibers tend to be arranged in one direction, and the density of the nonwoven fabric tends to increase. As a result, the number of intersections between fibers in the nonwoven fabric increases, so that the amount of the binder component added can be reduced, and sufficient surface strength can be obtained even with a small amount of binder.

(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シート中で、各種繊維を均一に混合することができる。
(Fiber shape)
In the present invention, the thermoplastic resin fibers and the reinforcing fibers are preferably chopped strands cut to a certain length. Further, it is preferable that the binder fibers are also chopped strands. By adopting such a form, various fibers can be uniformly mixed in the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article.

本発明の繊維強化プラスチック成形体用シートを製造する際には、熱可塑性樹脂繊維、強化繊維、バインダー繊維のチョップドストランドを溶媒中に分散させ、その後溶媒を除去してウエブを形成する方法(湿式抄紙法)が採用される。   When producing the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article of the present invention, a method of forming a web by dispersing a chopped strand of a thermoplastic resin fiber, a reinforcing fiber, and a binder fiber in a solvent and then removing the solvent (wet process) Papermaking method) is adopted.

(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用シートは、目的とする成形品の形状や成形法に合わせて任意の形状に加工することができる。繊維強化プラスチック成形体用シートは、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、金型によって加熱加圧成形することができる。このように、一般的な繊維強化プラスチック成形体用シートの加熱加圧成形方法を用いて加工することにより、強度に優れた繊維強化プラスチック成形体とすることができる。
(Fiber reinforced plastic molding)
The sheet for a fiber-reinforced plastic molded article of the present invention can be processed into an arbitrary shape in accordance with the shape of the intended molded article and the molding method. The sheet for the fiber-reinforced plastic molded body is used alone or laminated so as to have a desired thickness, and is heated and pressed by a hot press or preheated by an infrared heater or the like, and then heated and pressed by a mold. be able to. As described above, by processing the sheet for a general fiber-reinforced plastic molded body using the heat and pressure molding method, a fiber-reinforced plastic molded body having excellent strength can be obtained.

本発明は強化繊維と、熱可塑性樹脂を含有する繊維強化プラスチック成形体用シートを、熱可塑性樹脂の融点又はガラス転移温度以上の温度で加圧加熱成形することにより形成される繊維強化プラスチック成形体に関するものでもある。ここで、繊維強化プラスチック成形体用シートにおける厚み方向の強化繊維の繊維配向パラメーター(fp)の絶対値は0.5〜1.0であり、平面方向の繊維配向パラメーター(fp)の絶対値は0.25〜1.0である。   The present invention relates to a fiber-reinforced plastic molded article formed by subjecting a sheet for reinforcing fiber and a fiber-reinforced plastic molded article containing a thermoplastic resin to pressure and heat molding at a temperature not lower than the melting point or the glass transition temperature of the thermoplastic resin. It is also about. Here, the absolute value of the fiber orientation parameter (fp) of the reinforcing fiber in the thickness direction in the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article is 0.5 to 1.0, and the absolute value of the fiber orientation parameter (fp) in the planar direction is 0.25 to 1.0.

本発明の繊維強化プラスチック成形体においては、強化繊維のうち大半の強化繊維が、繊維強化プラスチック成形体の表面とほぼ平行であって、第1方向の曲げ強度と、第1方向に直交する第2方向の曲げ強度の強度比が2.5以上である。   In the fiber-reinforced plastic molded article of the present invention, most of the reinforcing fibers are substantially parallel to the surface of the fiber-reinforced plastic molded article, and have a bending strength in the first direction and a second direction perpendicular to the first direction. The strength ratio of the bending strength in two directions is 2.5 or more.

繊維強化プラスチック成形体の厚みは、特に限定されないが、モバイル機器等の筐体として使用される場合などにおいて軽量化という観点からは薄いほうが好ましい。具体的には、0.1〜50.0mmであることが好ましく、0.1〜10.0mm以下であることがより好ましく、0.4〜1.0mm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、上記範囲の厚みであっても、強度に優れており、かつ一定方向の強度が高められている。   The thickness of the fiber-reinforced plastic molded body is not particularly limited, but is preferably thinner from the viewpoint of weight reduction when used as a housing of a mobile device or the like. Specifically, it is preferably from 0.1 to 50.0 mm, more preferably from 0.1 to 10.0 mm, even more preferably from 0.4 to 1.0 mm. The fiber-reinforced plastic molded article of the present invention has excellent strength and increased strength in a certain direction even when the thickness is within the above range.

本発明の繊維強化プラスチック成形体は、強化繊維のうち大半の強化繊維が、繊維強化プラスチック成形体の表面とほぼ平行に配列しているため、加熱加圧成形時の樹脂の流動による破れが生じにくい。そのため、上記の範囲よりもさらに薄い繊維強化プラスチック成形体を成形することもできる。例えば、繊維強化プラスチック成形体の厚みを100μm以下とすることもできる。また、本発明の繊維強化プラスチック成形体の厚みは、40μmより厚く、100μm以下とすることもできる。さらに、本発明の繊維強化プラスチック成形体の厚みを20μmより厚く、40μm以下とすることもできる。なお、10μm以上20μm以下の繊維強化プラスチック成形体も得ることが可能である。   In the fiber-reinforced plastic molded article of the present invention, since most of the reinforcing fibers are arranged substantially parallel to the surface of the fiber-reinforced plastic molded article, breakage occurs due to the flow of the resin at the time of heating and pressing. Hateful. Therefore, a fiber-reinforced plastic molded product thinner than the above range can be molded. For example, the thickness of the fiber-reinforced plastic molded article can be set to 100 μm or less. Further, the thickness of the fiber-reinforced plastic molded article of the present invention is more than 40 μm and can be 100 μm or less. Further, the thickness of the fiber-reinforced plastic molded article of the present invention may be greater than 20 μm and 40 μm or less. It is also possible to obtain a fiber-reinforced plastic molded body having a size of 10 μm or more and 20 μm or less.

このような繊維強化プラスチック成形体は、低密度の芯材の両面に貼合して軽量・高強度の部材(積層体)を得るための補強シートや、テープ基材として好適に使用できる。本発明は、芯材の両面に繊維強化プラスチック成形体が接着されてなる積層体に関するものであってもよい。
低密度の芯材の両面に繊維強化プラスチック成形体を貼合する場合、芯材としては、例えば、天然パルプ、合成パルプ、無機繊維及び有機繊維等から選ばれる少なくとも1種の材料を含む不織布が挙げられる。また、芯材としては、上述した不織布の加熱加圧成形物、もしくは熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂からなる発泡体等の多孔質体等も好適に使用される。
Such a fiber-reinforced plastic molded body can be suitably used as a reinforcing sheet or a tape base material for obtaining a lightweight (high-strength) member (laminated body) by bonding to both surfaces of a low-density core material. The present invention may relate to a laminate in which a fiber-reinforced plastic molded body is adhered to both surfaces of a core material.
When laminating a fiber-reinforced plastic molded body on both sides of a low-density core material, examples of the core material include non-woven fabrics containing at least one material selected from natural pulp, synthetic pulp, inorganic fibers, organic fibers, and the like. No. Further, as the core material, a heat-pressed product of the above-described nonwoven fabric, a porous body such as a foam made of a thermoplastic resin or a thermosetting resin, or the like is also preferably used.

芯材の密度は低い方が軽量性に優れ、高い方が強度に優れる。このような観点より、芯材の密度は0.2〜0.9g/cm3が好適である。芯材の密度を上記範囲内とすることにより、軽量性であり、かつ高強度な積層体を得ることができる。 The lower the density of the core material, the better the lightness, and the higher the density, the better the strength. From such a viewpoint, the density of the core material is preferably 0.2 to 0.9 g / cm 3 . By setting the density of the core material within the above range, a lightweight and high-strength laminate can be obtained.

芯材と繊維強化プラスチック成形体を接着するための方法は芯材に接着剤を塗布して繊維強化プラスチック成形体を接着する方法や、繊維強化プラスチック成形体に接着剤を塗布して接着する方法、もしくは芯材と接着剤を熱圧着する方法等が挙げられるが、これらに限定されない。   The method of bonding the core material and the fiber-reinforced plastic molded article is a method of applying an adhesive to the core material to bond the fiber-reinforced plastic molded article, or a method of applying an adhesive to the fiber-reinforced plastic molded article and bonding. Or a method of thermocompression bonding a core material and an adhesive, but is not limited thereto.

なお、繊維強化プラスチック成形体に接着材を塗布する場合、繊維強化プラスチック成形体の片面若しくは両面に粘着剤層又は接着剤層を設けることもできる。この場合、接着剤層の上に剥離紙を貼り付けて、ハンドリング性を向上させることも可能である。本発明の繊維強化プラスチック成形体は、後述する通りの曲率半径となるように湾曲させることが可能なため、接着剤層を設けて更に剥離紙を貼り付けた場合、巻き取り形状にして輸送することが可能となる。このような形態は商品の流通上も好適である。   When an adhesive is applied to the fiber-reinforced plastic molded product, an adhesive layer or an adhesive layer may be provided on one or both surfaces of the fiber-reinforced plastic molded product. In this case, it is also possible to improve the handleability by sticking a release paper on the adhesive layer. Since the fiber-reinforced plastic molded article of the present invention can be curved so as to have a radius of curvature as described below, when an adhesive layer is provided and a release paper is further adhered, it is transported in a wound shape. It becomes possible. Such a form is also suitable for merchandise distribution.

上述の芯材に代えて、コルゲート加工したライナーの中芯やハニカム構造の中芯を使用することもできる。この場合、コルゲート加工したライナーの中芯用の原紙や、ハニカム構造の中芯用の原紙として、本発明の繊維強化プラスチック成形体を使用することもできる。   Instead of the core material described above, a core of a corrugated liner or a core of a honeycomb structure may be used. In this case, the fiber-reinforced plastic molded product of the present invention can be used as a base paper for the core of the corrugated liner or a base paper for the core of the honeycomb structure.

本発明の繊維強化プラスチック成形体においては、強化繊維のうち大半の強化繊維が、繊維強化プラスチック成形体の表面とほぼ平行に配列しているため、優れた引張強度を有する。よって、繊維強化プラスチック成形体を上記のような補強材として使用した場合、繊維強化プラスチック成形体の厚さが薄くても十分な強度が得られるため軽量性と高強度を兼ね備えた積層体を得ることができる。また、本発明の繊維強化プラスチック成形体は、特定方向への強度が優れるため、用途に応じて必要な方向への強度を特に高めた積層体を得ることができる。   The fiber-reinforced plastic molded article of the present invention has excellent tensile strength because most of the reinforcing fibers are arranged substantially parallel to the surface of the fiber-reinforced plastic molded article. Therefore, when the fiber-reinforced plastic molded body is used as a reinforcing material as described above, a sufficient strength can be obtained even when the thickness of the fiber-reinforced plastic molded body is small, so that a laminate having both lightness and high strength is obtained. be able to. Further, since the fiber-reinforced plastic molded article of the present invention has excellent strength in a specific direction, it is possible to obtain a laminate in which the strength in a necessary direction is particularly increased depending on the application.

さらに、繊維強化プラスチック成形体においては、強化繊維のうち大半の強化繊維が、繊維強化プラスチック成形体の表面とほぼ平行に配列しているため、上記のように薄く成形すれば、曲率半径Rが10mm以下、あるいは5mm以下、さらには3mm以下に湾曲させても割れが生じないという特徴を有する。
この特徴を生かして、筒状、あるいはスパイラル状に加工してセンサー等の保護材料として使用したり、コルゲート加工を行い波型に加工して、両面にライナーシートを貼合して軽量かつ高強度の積層体を得ることも可能である。
Furthermore, in the fiber-reinforced plastic molded body, most of the reinforcing fibers are arranged almost parallel to the surface of the fiber-reinforced plastic molded body. It is characterized in that cracking does not occur even if it is bent to 10 mm or less, 5 mm or less, or even 3 mm or less.
Taking advantage of this feature, it is processed into a cylindrical or spiral shape to be used as a protective material for sensors, etc., corrugated and processed into a corrugated shape, and liner sheets are stuck on both sides for lightweight and high strength It is also possible to obtain a laminate.

繊維強化プラスチック成形体においては、強化繊維のうち大半の強化繊維が、繊維強化プラスチック成形体の表面とほぼ平行に配列しているため、圧縮強度にも優れる。そのため、ハニカム加工したコア材としても好適に使用することができる。   In the fiber-reinforced plastic molded article, most of the reinforcing fibers are arranged substantially parallel to the surface of the fiber-reinforced plastic molded article, and thus have excellent compressive strength. Therefore, it can be suitably used also as a honeycomb processed core material.

なお、射出成形でも板状の繊維強化プラスチック成形体を得ることはできるが、本発明の繊維強化プラスチック成形体用シートを用いて繊維強化プラスチック成形体を得ることにより、薄膜化が可能となり、かつ成形時に破れや破損が生じないという利点を有する。
本発明の様に、繊維強化プラスチック成形体用シートを用いる場合には、繊維強化プラスチック成形体用シートの坪量を調節することにより、薄物成形体の製造が可能である。特に、本発明の繊維強化プラスチック成形体用シートにおいては、厚み方向の強化繊維の繊維配向パラメーター(fp)の絶対値を0.5以上とすることにより平面方向の補強効果が得られ、きわめて薄い薄物成形体の製造においても、成形時に破れや破損が生じ難いという技術的意義を有する。このことにより、本発明の繊維強化プラスチック成形体の厚みは、40μmより厚く、100μm以下とすることもできる。さらに、本発明の繊維強化プラスチック成形体の厚みを20μmより厚く、40μm以下とすることもできる。なお、10μm以上20μm以下の繊維強化プラスチック成形体も得ることが可能である。
In addition, a plate-shaped fiber-reinforced plastic molded article can be obtained by injection molding, but by obtaining a fiber-reinforced plastic molded article using the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article of the present invention, a thin film can be obtained, and It has the advantage that no breakage or breakage occurs during molding.
When a sheet for a fiber-reinforced plastic molded article is used as in the present invention, a thin molded article can be produced by adjusting the basis weight of the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article. In particular, in the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article of the present invention, the reinforcing effect in the plane direction can be obtained by setting the absolute value of the fiber orientation parameter (fp) of the reinforcing fiber in the thickness direction to 0.5 or more, and the sheet is extremely thin. Even in the production of a thin molded article, there is a technical significance that tearing and breakage hardly occur during molding. Accordingly, the thickness of the fiber-reinforced plastic molded article of the present invention can be set to be larger than 40 μm and 100 μm or less. Further, the thickness of the fiber-reinforced plastic molded article of the present invention may be greater than 20 μm and 40 μm or less. It is also possible to obtain a fiber-reinforced plastic molded body having a size of 10 μm or more and 20 μm or less.

本発明の繊維強化プラスチック成形体を製造する際、繊維強化プラスチック成形体用シートの積層枚数は1枚でも、複数枚を積層して加熱加圧成形することもできる。すなわち、坪量60g/m2の繊維強化プラスチック成形体を得るために、60g/m2の繊維強化プラスチック成形体用シートを加熱加圧成形してもよいし、20g/m2の繊維強化プラスチック成形体用シートを3枚積層してもよいし、10g/m2の繊維強化プラスチック成形体用シートを2枚と、20g/m2の繊維強化プラスチック成形体用シートを2枚積層してもよい。積層枚数が1枚、あるいは少ない枚数である場合、積層工程が簡略化されるため、生産効率・製造コストの観点から好ましい。 When producing the fiber-reinforced plastic molded article of the present invention, the number of laminated sheets for the fiber-reinforced plastic molded article may be one, or a plurality of laminated sheets may be heated and pressed. In other words, in order to obtain a fiber-reinforced plastic molding having a basis weight of 60 g / m 2, 60 g / to m 2 of fiber-reinforced plastic molded body sheet may be heated pressure molding, fiber reinforced plastic 20 g / m 2 Three sheets of molded article may be laminated, or two sheets of 10 g / m 2 fiber-reinforced plastic molded article and two sheets of 20 g / m 2 fiber-reinforced plastic molded article may be laminated. Good. When the number of laminations is one or a small number, the lamination process is simplified, which is preferable in terms of production efficiency and production cost.

一方、繊維強化プラスチック成形体用シートを複数枚積層する場合、繊維強化プラスチック成形体の均一性が向上し、薄物であってもピンホール等が発生しにくくなるという利点がある。さらに、繊維強化プラスチック成形体用シートの坪量が低いほうが、繊維強化プラスチック成形体用シートの厚さが薄くなるため、繊維強化プラスチック成形体の厚み方向の強化繊維の配向が一定方向となりやすく、厚み方向の配向パラメーター(fp)が1.0に近づきやすくなるため、繊維強化プラスチック成形体の強度が向上し、たわみ量が減少するという利点がある。   On the other hand, when laminating a plurality of sheets for a fiber-reinforced plastic molded article, there is an advantage that the uniformity of the fiber-reinforced plastic molded article is improved, and pinholes and the like are hardly generated even if the sheet is thin. Furthermore, the lower the basis weight of the sheet for fiber-reinforced plastic moldings, the thinner the sheet for fiber-reinforced plastic moldings, so that the orientation of the reinforcing fibers in the thickness direction of the fiber-reinforced plastic moldings tends to be in a certain direction, Since the orientation parameter (fp) in the thickness direction easily approaches 1.0, there is an advantage that the strength of the fiber-reinforced plastic molded body is improved and the amount of deflection is reduced.

また、繊維強化プラスチック成形体用シートを複数枚積層する場合、繊維強化プラスチック成形体の用途に応じて、異なる種類の強化繊維や熱可塑性樹脂繊維を含有する繊維強化プラスチック成形体用シートを積層することもできる。例えば、炭素繊維を強化繊維として含有する繊維強化プラスチック成形体用シートとガラス繊維を強化繊維として含有する繊維強化プラスチック成形体用シートを積層することができる。この場合、炭素繊維とガラス繊維は繊維の引張強度・破断時の伸度・導電性・熱伝導率が異なるため、その積層枚数を適宜調節することで、強度・電磁シールド性・熱伝導率などを用途に合わせて調整することも可能である。
また、片面にコア材を接着するような用途の場合、当該接着面に配する繊維強化プラスチック成形体用シートが含有する熱可塑性樹脂を、コア材との接着性に優れる樹脂、例えば融点が低いもの、粘着性を有するもの、コア材が含有する成分と相溶性に優れるものなどに変更することも可能である。
Further, when laminating a plurality of sheets for a fiber-reinforced plastic molded body, the sheets for a fiber-reinforced plastic molded body containing different types of reinforcing fibers or thermoplastic resin fibers are laminated depending on the use of the fiber-reinforced plastic molded body. You can also. For example, a sheet for a fiber-reinforced plastic molded article containing carbon fibers as reinforcing fibers and a sheet for a fiber-reinforced plastic molded article containing glass fibers as reinforcing fibers can be laminated. In this case, since carbon fiber and glass fiber have different tensile strength, elongation at break, conductivity, and thermal conductivity of the fiber, by appropriately adjusting the number of layers, strength, electromagnetic shielding properties, thermal conductivity, etc. Can be adjusted according to the application.
Further, in the case of an application in which a core material is adhered to one surface, a thermoplastic resin contained in a sheet for a fiber-reinforced plastic molded body disposed on the adhesion surface is a resin having excellent adhesion to a core material, for example, having a low melting point. It can be changed to a material having adhesiveness, a material having excellent compatibility with the components contained in the core material, and the like.

繊維強化プラスチック成形体においては、曲げ強度の相乗平均値が350MPa以上であることが好ましい。曲げ強度の相乗平均値は、400MPa以上であることが好ましく、450MPa以上であることがより好ましい。このように、繊維強化プラスチック成形体の表面に平行な面上の強化繊維の密度が高いため、本発明で得られる繊維強化プラスチック成形体は、力学的強度に優れている。
ここで、曲げ強度の相乗平均値とは、繊維強化プラスチック成形体における繊維の配向方向(MD方向)と強化繊維の配向方向と直交する方向(CD方向)の曲げ強度の相乗平均値であり、以下の式で表される強度をいう。
曲げ強度の相乗平均値=√(FMD×FCD)
ここで、FMDはFD方向の曲げ強度を表し、FCDはCD方向の曲げ強度を表す。
In the fiber-reinforced plastic molded product, the geometric mean value of the bending strength is preferably 350 MPa or more. The geometric mean value of the bending strength is preferably 400 MPa or more, and more preferably 450 MPa or more. As described above, since the density of the reinforcing fibers on the plane parallel to the surface of the fiber-reinforced plastic molded article is high, the fiber-reinforced plastic molded article obtained by the present invention has excellent mechanical strength.
Here, the geometric mean value of the bending strength is a geometric mean value of the bending strengths of the fiber orientation direction (MD direction) and the direction (CD direction) orthogonal to the orientation direction of the reinforcing fibers in the fiber-reinforced plastic molded article, The strength is represented by the following equation.
Geometric mean value of bending strength = √ (FMD × FCD)
Here, FMD represents bending strength in the FD direction, and FCD represents bending strength in the CD direction.

また、繊維強化プラスチック成形体においては、繊維強化プラスチック成形体の第1方向の曲げ強度と、第1方向に直交する第2方向の曲げ強度の強度比は、2.5以上であればよく、3以上であることが好ましく、4以上であることがより好ましく、5以上であることがさらに好ましい。なお、第1方向とは、繊維強化プラスチック成形体における強化繊維の配向方向をいい、第2方向とは、強化繊維の配向方向に直交する方向をいう。繊維強化プラスチック成形体の強度比を上記範囲とすることにより、特定の方向に強度が高められた繊維強化プラスチック成形体を得ることができる。このような繊維強化プラスチック成形体は、自動車や航空機等に用いられる一方向に機械的強度が要求される構造部品に好ましく用いられる。   Further, in the fiber-reinforced plastic molded body, the strength ratio of the bending strength in the first direction of the fiber-reinforced plastic molded body and the bending strength in the second direction orthogonal to the first direction may be 2.5 or more, It is preferably 3 or more, more preferably 4 or more, and still more preferably 5 or more. Note that the first direction refers to the orientation direction of the reinforcing fibers in the fiber-reinforced plastic molded body, and the second direction refers to the direction orthogonal to the orientation direction of the reinforcing fibers. By setting the strength ratio of the fiber-reinforced plastic molded body within the above range, a fiber-reinforced plastic molded body having increased strength in a specific direction can be obtained. Such a fiber-reinforced plastic molded product is preferably used for a structural component used in automobiles, aircraft, and the like, which requires mechanical strength in one direction.

(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用シートの成形方法は特に限定されず、成形体の用途等に応じて選択が可能である。代表的な方法としてはプレス成形が例示される。また、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。
(Molding method of fiber-reinforced plastic molding)
The method for molding the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article of the present invention is not particularly limited, and can be selected according to the use of the molded article. As a typical method, press molding is exemplified. In addition, the press molding method includes, among various press molding methods, an autoclave method often used when producing molded members such as a large aircraft, and a mold press having a relatively simple process. The method is preferably mentioned. The autoclave method is preferred from the viewpoint of obtaining a high-quality molded article with few voids. On the other hand, from the viewpoint of the amount of energy used in equipment and the molding process, the simplification of molding jigs and auxiliary materials to be used, the degree of freedom in molding pressure and temperature, a metal mold formed using a metal mold is used. It is preferable to use a mold pressing 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シート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、予め該シート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。   As the mold pressing method, a heat and cool method or a stamping molding method can be adopted. In the heat and cool method, a sheet for a fiber-reinforced plastic molded body is placed in a mold in advance, pressurized and heated together with the mold, and then cooled while cooling the mold with the mold closed. To obtain a molded body. In the stamping molding method, the sheet is preliminarily heated by a far-infrared heater, a heating plate, a high-temperature oven, a heating device such as a dielectric heating, and the thermoplastic resin is melted and softened. This is a method in which the mold is closed, the mold is clamped, and then pressurized and cooled. When the temperature at the time of molding is relatively low, such as when a low-density molded body is obtained, a hot press method can be employed.

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シートを用いた場合、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 closed mold used for casting and injection molding and the other is an open mold used for press molding and forging. When the sheet for a fiber-reinforced plastic molding of the present invention is used, any mold can be used depending on the application. An open mold is preferable from the viewpoint of removing decomposed gas and mixed air outside the mold during molding.However, in order to suppress excessive resin outflow, the number of open portions should be reduced as much as possible during molding to minimize resin 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。   Further, a mold having at least one selected from a punching mechanism and a tapping mechanism can be used as the mold. By devising such as using a two-stage press mechanism, it is also possible to continuously punch out the molded body after hot pressing. Further, depending on the purpose of use, the molded article can be formed with projections and screw holes for reinforcing and processing the strength such as ribs and bosses, and can be provided with a pattern for the purpose of imparting designability.

また、繊維強化プラスチック成形体用シートを成形すると同時、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。   It is also possible to adhere more complicated shaped members by outsert molding or insert molding at the same time as molding the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article, or after molding.

繊維強化プラスチック成形体用シート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シートを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 article from a sheet for a fiber-reinforced plastic molded article, specifically, it is preferable to heat-press and mold the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article at a temperature of 150 to 600 ° C. Note that the heating temperature is preferably a temperature at which the thermoplastic resin flows and the reinforcing fiber does 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。更に、生産効率はやや落ちるものの、熱プレスの保持温度からマトリックス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。   The pressure for molding the fiber-reinforced plastic molded body is preferably 5 to 20 MPa. 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 pressing 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 the cooling rate at 3 to 20 ° C./min while maintaining the pressure up to the following. Further, although the production efficiency is slightly lowered, it is also preferable from the viewpoint of improving the strength that the air is cooled slowly at a rate of 0.1 to 3 ° C./min from the holding temperature of the hot press to the glass transition temperature of the matrix resin. It is also possible to carry out hot press molding using rapid heating and rapid cooling (heat and cool) molding, in which case the temperature rise and cooling rates are respectively 30 to 500 ° C./min. Further, in the case of using an infrared heater, it can be heated at a temperature of 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.

(繊維強化プラスチック成形体用シートの製造方法)
本発明の繊維強化プラスチック成形体用シートの製造工程は、強化繊維と、熱可塑性樹脂とを混合したスラリーを、湿式抄紙する工程を含む。
(Production method of sheet for fiber-reinforced plastic molded body)
The step of producing the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article of the present invention includes a step of wet-papermaking a slurry in which reinforcing fibers and a thermoplastic resin are mixed.

強化繊維と、熱可塑性樹脂とを混合してスラリーを得る工程では、分散液の濃度や溶媒の粘度を調整することで、各繊維を十分に分散させることができる。溶媒の粘度は、ポリアクリルアミド系の高分子を添加する等の方法で調整できる。各繊維を十分に分散させることで、繊維強化プラスチック成形体用シート中の各繊維同士が均一に混抄される。これより、本シートを加熱加圧成形した繊維強化プラスチック成形体が、例えば、部分的に樹脂の割合が多くなるのを防ぐことができ、繊維強化プラスチックの曲げ強度を高める事ができる。混合する工程では、強化繊維を単繊維状に分散させることが好ましい。   In the step of obtaining the slurry by mixing the reinforcing fibers and the thermoplastic resin, the fibers can be sufficiently dispersed by adjusting the concentration of the dispersion and the viscosity of the solvent. The viscosity of the solvent can be adjusted by a method such as adding a polyacrylamide-based polymer. By sufficiently dispersing the fibers, the fibers in the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article are uniformly mixed. This makes it possible to prevent, for example, the proportion of the resin from being partially increased in the fiber-reinforced plastic molded body obtained by subjecting the present sheet to heat and pressure molding, and to increase the bending strength of the fiber-reinforced plastic. In the mixing step, it is preferable to disperse the reinforcing fibers into a single fiber.

繊維強化プラスチック成形体用シートを抄紙する際には、スラリーの分散媒の25℃における粘度(ただし、JIS Z 8803「液体の粘度測定方法」に規定された測定方法による。)は、1.00mPa・sを超え4.00mPa・s以下であることが好ましく、1.05〜2.00mPa・sであることがより好ましい。
なお、ここでいうスラリーとは、抄紙工程直前のスラリーをいい、インレット中のスラリーのことである。また、スラリーの分散媒の粘度を測定する際は、インレットのスラリーを500ml採取し、150メッシュの金属製のフルイで繊維をろ過して得られるろ液を用いて測定する。
When a sheet for a fiber-reinforced plastic molded article is made, the viscosity of the dispersion medium of the slurry at 25 ° C. (provided by the measuring method prescribed in JIS Z 8803 “Method of measuring viscosity of liquid”) is 1.00 mPa. It is preferably more than 4.00 mPa · s and more preferably more than 1.05 to 2.00 mPa · s.
In addition, the slurry here means the slurry immediately before the papermaking process, and is the slurry in the inlet. When measuring the viscosity of the dispersion medium of the slurry, 500 ml of the inlet slurry is sampled, and the viscosity is measured using a filtrate obtained by filtering the fibers with a 150-mesh metal sieve.

スラリーの分散媒の粘度は、インレットに、ポリアクリルアミド系等の粘剤を添加するなどして調整することができる。スラリーの分散媒の粘度を上記範囲内とすることにより、ワイヤー付近における分散液の流れの乱れを抑制し、層流とすることができる。これにより、繊維強化プラスチック成形体用シートの厚み方向及び平面方向の繊維配向パラメーター(fp)を所望の範囲内とすることができる。   The viscosity of the dispersion medium of the slurry can be adjusted by adding a polyacrylamide-based viscosity agent to the inlet. By setting the viscosity of the dispersion medium of the slurry within the above range, the turbulence of the flow of the dispersion in the vicinity of the wire can be suppressed, and a laminar flow can be obtained. Thereby, the fiber orientation parameter (fp) in the thickness direction and the planar direction of the sheet for a fiber-reinforced plastic molded product can be set within a desired range.

湿式抄紙する工程は、傾斜型抄紙機を用いて抄紙する工程であることが好ましい。そして、傾斜型抄紙機のワイヤーは、ジェットワイヤー比が0.98以下となるように走行することが好ましい。傾斜型抄紙機のワイヤーのジェットワイヤー比は、0.96以下であることがより好ましく、0.90以下であることがさらに好ましく、0.80以下であることが特に好ましい。   The wet papermaking step is preferably a papermaking step using an inclined paper machine. And it is preferable that the wire of the inclined paper machine travels so that the jet wire ratio becomes 0.98 or less. The jet wire ratio of the wire of the inclined paper machine is more preferably 0.96 or less, further preferably 0.90 or less, and particularly preferably 0.80 or less.

ここで、ジェットワイヤー比とは、強化繊維とバインダー成分を含むスラリーの供給速度とワイヤー走行速度の比であり、スラリーの供給速度/ワイヤー走行速度で表される。ジェットワイヤー比が1よりも大きい場合は、スラリーの供給速度がワイヤーの走行速度よりも速く、この場合を「押し地合」という。また、ジェットワイヤー比が1以下場合は、スラリーの供給速度はワイヤーの走行速度よりも遅く、この場合を「引き地合」という。
本発明では、ジェットワイヤー比を上記範囲とし、「引き地合」で抄紙することにより、繊維強化プラスチック成形体用シートにおける厚み方向の繊維配向パラメーター(fp)を所望の範囲内とすることができる。さらに、繊維強化プラスチック成形体用シートにおける平面方向の繊維配向パラメーター(fp)についても所望の範囲内とすることが可能となる。
Here, the jet wire ratio is a ratio of a supply speed of a slurry containing a reinforcing fiber and a binder component to a wire traveling speed, and is expressed by slurry supply speed / wire traveling speed. When the jet wire ratio is greater than 1, the slurry supply speed is faster than the wire traveling speed, and this case is referred to as "push formation". When the jet wire ratio is 1 or less, the supply speed of the slurry is lower than the traveling speed of the wire, and this case is referred to as “pulling formation”.
In the present invention, the fiber orientation parameter (fp) in the thickness direction of the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article can be within a desired range by setting the jet wire ratio in the above range and performing papermaking by “pulling formation”. . Further, the fiber orientation parameter (fp) in the planar direction of the sheet for a fiber-reinforced plastic molded product can be set within a desired range.

なお、湿式抄紙する工程は、傾斜型抄紙機の代わりに、円網抄紙機又は長網抄紙機を用いて抄紙する工程であってもよい。円網抄紙機を用いて抄紙を行う場合、円網抄紙機の円網の直径は80cm以上であることが好ましい。円網抄紙機の円網の直径を上記範囲とすることにより、強化繊維の配向方向を一方向とすることができ、かつ大半の強化繊維を繊維強化プラスチック成形体の表面と平行となるように配向させることが容易となる。これにより、繊維強化プラスチック成形体において特定の方向の強度をより高めることができる。   It should be noted that the wet papermaking step may be a papermaking step using a round paper machine or a fourdrinier paper machine instead of the inclined paper machine. When papermaking is performed using a circular paper machine, the diameter of the circular mesh of the circular paper machine is preferably 80 cm or more. By setting the diameter of the mesh of the mesh machine to the above range, the orientation direction of the reinforcing fibers can be made one direction, and most of the reinforcing fibers are parallel to the surface of the fiber-reinforced plastic molded body. Orientation becomes easy. Thereby, the strength of the fiber-reinforced plastic molded body in a specific direction can be further increased.

円網抄紙機を用いて抄紙を行う場合の抄造速度は、15m/min以上であることが好ましい。抄造速度を上記とすることにより、強化繊維の配向方向を一方向とすることができ、かつ大半の強化繊維を繊維強化プラスチック成形体の表面と平行となるように配向させることが容易となる。これにより、繊維強化プラスチック成形体の特定の方向の強度をより高めることができる。   The papermaking speed in the case of performing papermaking using a round paper machine is preferably 15 m / min or more. By setting the papermaking speed to the above, the orientation direction of the reinforcing fibers can be made one direction, and it becomes easy to orient most of the reinforcing fibers so as to be parallel to the surface of the fiber-reinforced plastic molded body. Thereby, the strength of the fiber-reinforced plastic molded body in a specific direction can be further increased.

繊維強化プラスチック成形体用シートを製造する工程が傾斜型抄紙機を用いて抄紙する工程を含むものである場合、傾斜型抄紙機の傾斜ワイヤーに備えられている複数のサクションボックスの吸引力を各々適宜調節することが好ましい。具体的には、複数のサクションボックスの脱水量を同程度にしたり、傾斜ワイヤーの下流側のサクションボックスの脱水量が多くなるように調節することが好ましい。図2は、本発明で用いることができる傾斜型抄紙機100の一例の構成を説明する図である。図2に示されているように、傾斜型抄紙機100は、インレット110の底部に設けられた傾斜ワイヤー120の下方に第1のサクションボックス101、第2のサクションボックス102、第3のサクションボックス103、第4のサクションボックス104を備えている。このような、傾斜型抄紙機100においては、全てのサクションボックスにおける脱水量を100とした場合に、第1のサクションボックス101の脱水量を5〜65とすることが好ましく、20〜60とすることがより好ましく、35〜60とすることがさらに好ましい。なお、第1のサクションボックス101の脱水量を25よりも多くした場合は、第2〜第4のサクションボックスの脱水量は、順次低下するよう調節されることが好ましい。
このように脱水量を調節することによっても、強化繊維の配向方向を調整することができ、特定方向の強度が高められ、かつ優れた曲げ強度を有す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。
When the step of manufacturing a sheet for a fiber-reinforced plastic molded article includes a step of making a paper using an inclined paper machine, the suction force of a plurality of suction boxes provided on an inclined wire of the inclined paper machine is appropriately adjusted. Is preferred. Specifically, it is preferable to adjust the dehydration amounts of the plurality of suction boxes to the same level or to adjust the dehydration amounts of the suction boxes downstream of the inclined wire to be large. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an example of the inclined paper machine 100 that can be used in the present invention. As shown in FIG. 2, the inclined paper machine 100 includes a first suction box 101, a second suction box 102, and a third suction box below an inclined wire 120 provided at a bottom of an inlet 110. 103 and a fourth suction box 104. In such an inclined type paper machine 100, when the dehydration amount in all the suction boxes is 100, the dehydration amount of the first suction box 101 is preferably 5 to 65, preferably 20 to 60. More preferably, it is more preferably 35 to 60. When the amount of dehydration of the first suction box 101 is set to more than 25, it is preferable that the amounts of dehydration of the second to fourth suction boxes are adjusted so as to decrease sequentially.
By adjusting the amount of dehydration in this way, the orientation direction of the reinforcing fibers can be adjusted, the strength in a specific direction is increased, and a fiber-reinforced plastic molded article having excellent bending strength can be formed. .

傾斜型抄紙機の傾斜ワイヤーの通気度は、250cm3/cm2/sec以上であることが好ましい。なお、ワイヤーの通気度は上述したインレット内のスラリーの分散媒の粘度によって適宜調節することができる。 It is preferable that the air permeability of the inclined wire of the inclined type paper machine is 250 cm 3 / cm 2 / sec or more. In addition, the air permeability of the wire can be appropriately adjusted according to the viscosity of the dispersion medium of the slurry in the inlet described above.

なお、繊維強化プラスチック成形体用シートを製造する工程では、バインダー成分を抄紙工程後に後添することもできる。例えば、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、抄紙されたシートに内添、塗布又は含浸させ、加熱乾燥させてもよい。このような工程を設けることにより、繊維強化プラスチック成形体用シートの表面繊維の飛散、毛羽立ちや脱落を抑制することができ、ハンドリング性に優れた繊維強化プラスチック成形体用シートを得ることができる。   In the step of producing a sheet for a fiber-reinforced plastic molded article, a binder component may be added after the papermaking step. For example, a solution containing a binder component or an emulsion containing a binder component may be internally added, applied or impregnated to a paper-made sheet, and then heated and dried. By providing such a process, scattering, fluffing and falling off of surface fibers of the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article can be suppressed, and a sheet for a fiber-reinforced plastic molded article having excellent handling properties can be obtained.

なお、バインダー成分を含む溶液又はバインダー成分を含むエマルジョンを繊維強化プラスチック成形体用シートに内添、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シートを急速に加熱することが好ましい。このような加熱工程を設けることにより、バインダー成分を含む溶液又はバインダー成分を含むエマルジョンを繊維強化プラスチック成形体用シートの表層領域に移行させることができる。さらに、バインダー成分を水掻き膜状に局在させることができる。   After the solution containing the binder component or the emulsion containing the binder component is internally added, applied or impregnated to the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article, it is preferable to rapidly heat the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article. By providing such a heating step, the solution containing the binder component or the emulsion containing the binder component can be transferred to the surface layer region of the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article. Further, the binder component can be localized in the form of a webbed film.

(繊維強化プラスチック成形体の用途)
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。
(Uses of fiber-reinforced plastic moldings)
Examples of applications of the fiber-reinforced plastic molded article include, for example, “OA equipment, mobile phones, smartphones, personal digital assistants, tablet PCs, portable electronic devices such as digital video cameras, air conditioners and other home appliances, and housings. Reinforcing materials such as ribs to be pasted, civil engineering such as "posts, panels, reinforcing materials", parts for construction materials, "various frames, various wheel bearings, various beams, doors, trunk lids, side panels, upper back panels, front bodies , Underbody, various pillars, various frames, various beams, various supports, etc., outer panels or body parts and their reinforcements, "interior parts such as instrument panels and seat frames", or "gasoline tanks, various piping, Fuel, exhaust, or intake system parts such as various valves, Water-repellent joints, thermostat bases for air conditioners, headlamp supports, pedal housings, etc., parts for automobiles, motorcycles, aircraft parts such as "winglets, spoilers", seat members for railcars, skin panels, Parts for railway vehicles such as "reinforcing material to be attached to the outer panel, ceiling panel, air outlet of air conditioner, etc.", "reinforcing material of resin (thermosetting resin, thermoplastic resin), resin and reinforcing fiber Of molded articles made of reinforced plastics, reinforcing materials for plant-derived sheets (kraft paper, corrugated cardboard, oil-resistant paper, insulating paper, conductive paper, release paper, impregnated paper, glassine paper, cellulose nanofiber sheet, etc.) It is preferably used. Furthermore, since the fiber-reinforced plastic molded article of the present invention is excellent in flame retardancy even if it is thin, it can be suitably used as an electric insulating substrate by using glass fiber having high electric insulation as the reinforcing fiber.
As described above, since the fiber-reinforced plastic molded article of the present invention has high strength and excellent flame retardancy and is therefore highly safe, it can be used for electric and electronic equipment housings, structural parts for automobiles, and aircraft. It is preferably used for components, civil engineering, panels for building materials, and various other uses.

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。   Hereinafter, features of the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. Materials, usage amounts, ratios, processing contents, processing procedures, and the like shown in the following examples can be appropriately changed 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 described below.

<実施例1>
繊維長12mmの炭素繊維(東レ社製、T700)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。なお、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>
A carbon fiber having a fiber length of 12 mm (T700, manufactured by Toray Industries, Inc.) is charged into water so as to have a slurry concentration of 0.5%, and Emanon (registered trademark) 3199V (manufactured by Kao Corporation) is used as a dispersant, and 100 mass of carbon fiber is used. 1 part by weight per part. Emanone 3199V was dissolved in water and added beforehand so as to be a 0.5% concentration aqueous solution. After that, the mixture was stirred for 30 seconds using a used paper disintegration pulper to perform initial dispersion, 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(MTアクアポリマー株式会社製、スミフロック)を溶解した水溶液を作製した。粉末のアニオン性高分子ポリアクリルアミド系増粘剤は、水溶液の全質量に対して、0.1質量%となるように添加した。この水溶液を、上記の炭素繊維スラリーに添加した。水溶液の添加量は、水溶液の全質量に対して増粘剤の固形分が60ppmとなるように調整した。その後、攪拌し、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, an aqueous solution in which a powdered anionic polymer polyacrylamide-based thickener (manufactured by MT Aqua Polymer Co., Ltd., Sumifloc) was dissolved was prepared. The powdered anionic polymer polyacrylamide thickener was added so as to be 0.1% by mass with respect to the total mass of the aqueous solution. This aqueous solution was added to the above carbon fiber slurry. The addition amount of the aqueous solution was adjusted so that the solid content of the thickener was 60 ppm based on the total mass of the aqueous solution. Thereafter, the mixture was stirred and dispersed until the carbon fibers became monofilament.

次いで、太さ2.2dtex、繊維長15mmのナイロン6繊維(東レ社製、アミラン、繊維長15mm)と、バインダーとして用いるPVA繊維(クラレ社製、VPB−105−2)を、質量配合比が表1となるように計量した。これを、スラリー濃度が10%となるよう水中に投入して熱可塑性樹脂スラリーを得た。尚、ナイロン6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。得られた熱可塑性樹脂スラリーを炭素繊維スラリーと混合し、均一に混合するように攪拌し、繊維スラリーを得た。   Next, a mass mixing ratio of a nylon 6 fiber having a thickness of 2.2 dtex and a fiber length of 15 mm (manufactured by Toray Industries, Amilan, fiber length of 15 mm) and PVA fiber (VPB-105-2 manufactured by Kuraray Co., Ltd.) used as a binder was used. The weight was measured as shown in Table 1. This was poured into water so that the slurry concentration became 10%, to obtain a thermoplastic resin slurry. Since nylon 6 fiber had good dispersibility, it was sufficiently dispersed without any treatment such as stirring. The obtained thermoplastic resin slurry was mixed with the carbon fiber slurry and stirred so as to be uniformly mixed to obtain a fiber slurry.

この繊維スラリーを、ヤンキードライヤー式の乾燥設備を備えた傾斜型抄紙機に連続的に流送し、抄速30m/minで抄造し、坪量50g/m2である繊維強化プラスチック成形体用シートを得た。
抄造に際し、スラリーの分散媒の粘度(JIS Z 8803「液体の粘度測定方法」に規定された測定方法により測定した液温25℃における粘度)を表1に示すとおりに調整した。なお、スラリーの分散媒は、インレットのスラリーを500ml採取し、150メッシュの金属製のフルイで繊維をろ過して得られるろ液である。スラリーの分散媒の粘度は、循環白水に連続的にアニオン性高分子ポリアクリルアミド系増粘剤(MTアクアポリマー株式会社製、スミフロック)を溶解した水溶液を添加することで調整した。
The fiber slurry is continuously fed to an inclined paper machine equipped with a Yankee dryer type drying machine, is formed at a speed of 30 m / min, and has a basis weight of 50 g / m 2 for a sheet for a fiber-reinforced plastic molded body. I got
At the time of papermaking, the viscosity of the dispersion medium of the slurry (viscosity at a liquid temperature of 25 ° C. measured by a measurement method specified in JIS Z 8803 “Method of measuring viscosity of liquid”) was adjusted as shown in Table 1. The dispersion medium of the slurry is a filtrate obtained by collecting 500 ml of the slurry of the inlet and filtering the fibers through a 150-mesh metal sieve. The viscosity of the dispersion medium of the slurry was adjusted by continuously adding an aqueous solution in which an anionic polymer polyacrylamide thickener (manufactured by MT Aqua Polymer Co., Ltd., Sumifloc) was dissolved in circulating white water.

また、実施例1で用いた傾斜型抄紙機には、傾斜ワイヤー部分に4つのサクションボックス(脱水ボックス)を備えるものを用いた。図2は、実施例で用いた傾斜型抄紙機100の構成を説明する図である。図2に示されているように、傾斜型抄紙機100は、インレット110の底部に設けられた傾斜ワイヤー120の下方に第1のサクションボックス101、第2のサクションボックス102、第3のサクションボックス103、第4のサクションボックス104を備えている。
なお、実施例1では、傾斜ワイヤー部分を構成するワイヤーは、125Paの差圧をかけた際の通気度が350cm3/cm2/secとなるものを使用した。そして、実施例1では、4つのサクションボックスから脱水される循環白水の総量を100とした場合の各サクションボックスの脱水量の比率を、各サクションボックスの吸引力を調整することで表1に示すとおりとなるようにした。
また、傾斜型抄紙機のワイヤーのジェットワイヤー比を循環白水の総量を制御することで表1に示す通りとなるよう調整した。このようにして、繊維強化プラスチック成形体用シートを作製した。得られた繊維強化プラスチック成形体用シートのfp値の絶対値は表1に示した。
The inclined paper machine used in Example 1 was equipped with four suction boxes (dewatering boxes) in the inclined wire portion. FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the inclined paper machine 100 used in the embodiment. As shown in FIG. 2, the inclined paper machine 100 includes a first suction box 101, a second suction box 102, and a third suction box below an inclined wire 120 provided at a bottom of an inlet 110. 103 and a fourth suction box 104.
In Example 1, the wire constituting the inclined wire portion had a permeability of 350 cm 3 / cm 2 / sec when a differential pressure of 125 Pa was applied. In the first embodiment, the ratio of the dewatering amount of each suction box when the total amount of the circulating white water dewatered from the four suction boxes is 100 is shown in Table 1 by adjusting the suction force of each suction box. It was as follows.
In addition, the jet wire ratio of the wire of the inclined paper machine was adjusted as shown in Table 1 by controlling the total amount of circulating white water. In this way, a sheet for a fiber-reinforced plastic molded body was produced. Table 1 shows the absolute value of the fp value of the obtained sheet for a fiber-reinforced plastic molded product.

<曲げ強度測定用の繊維強化プラスチック成形体の作製>
得られた繊維強化プラスチック成形体用シートを28枚積層し、プレス速度を3.5cm/secで上昇させ、プレス圧を10MPaとして260℃まで昇温し、60秒加熱加圧した後、50℃に冷却して厚み1.0mmの繊維強化プラスチック成形体を得た。
<Preparation of fiber-reinforced plastic molded body for bending strength measurement>
Twenty-eight sheets of the obtained fiber-reinforced plastic molded sheets were laminated, the press speed was increased at 3.5 cm / sec, the press pressure was 10 MPa, the temperature was raised to 260 ° C, and after heating and pressing for 60 seconds, 50 ° C To obtain a fiber-reinforced plastic molded article having a thickness of 1.0 mm.

<実施例2>
実施例2は、実施例1においてサクションボックスの吸引力を調整して、全てのサクションボックスの脱水量が等量となる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用シート及び繊維強化プラスチック成形体を作製した。
<Example 2>
Example 2 is a fiber-reinforced plastic molded body in the same manner as in Example 1 except that the suction force of the suction box was adjusted in Example 1 and the amount of dehydration of all suction boxes was changed to be equal. Sheet and a fiber-reinforced plastic molding were produced.

<実施例3>
アニオン性高分子ポリアクリルアミド系増粘剤(MTアクアポリマー株式会社製、スミフロック)を溶解した水溶液のインレットへの連続添加量を増加させることにより、インレット分散媒の粘度を表1の通りとした以外は実施例1と同様にして、繊維強化プラスチック成形体用シート及び繊維強化プラスチック成形体を作製した。
<Example 3>
Except that the viscosity of the inlet dispersion medium was as shown in Table 1 by increasing the continuous addition amount of an aqueous solution in which an anionic polymer polyacrylamide-based thickener (MT Aqua Polymer Co., Ltd., Sumifloc) was dissolved to the inlet. In the same manner as in Example 1, a sheet for a fiber-reinforced plastic molded article and a fiber-reinforced plastic molded article were produced.

<実施例4>
各サクションボックスの脱水量の比率を表1に示すとおりとなるように調整した以外は、実施例3と同様にして繊維強化プラスチック成形体用シート及び繊維強化プラスチック成形体を作製した。
<Example 4>
A sheet for a fiber-reinforced plastic molded article and a fiber-reinforced plastic molded article were produced in the same manner as in Example 3, except that the ratio of the dehydration amount of each suction box was adjusted as shown in Table 1.

<実施例5>
傾斜ワイヤー部に用いるワイヤーを、通気度が275cm3/cm2/secのものに変更した以外は、実施例4と同様にして繊維強化プラスチック成形体用シート及び繊維強化プラスチック成形体を作製した。
<Example 5>
A sheet for a fiber-reinforced plastic molded article and a fiber-reinforced plastic molded article were produced in the same manner as in Example 4, except that the wire used for the inclined wire portion was changed to a wire having an air permeability of 275 cm 3 / cm 2 / sec.

<実施例6>
インレット内の分散媒の粘度を表1の通りとなるように調整した以外は実施例5と同様にして、繊維強化プラスチック成形体用シート及び繊維強化プラスチック成形体を作製した。
<Example 6>
A sheet for a fiber-reinforced plastic molded article and a fiber-reinforced plastic molded article were produced in the same manner as in Example 5, except that the viscosity of the dispersion medium in the inlet was adjusted as shown in Table 1.

<実施例7〜9>
ジェットワイヤー比が表1に示す通りとなるように調整した以外は、実施例6と同様にして繊維強化プラスチック成形体用シート及び繊維強化プラスチック成形体を作製した。
<Examples 7 to 9>
A sheet for a fiber-reinforced plastic molded article and a fiber-reinforced plastic molded article were produced in the same manner as in Example 6, except that the jet wire ratio was adjusted as shown in Table 1.

<実施例10>
炭素繊維を、単繊維強度5880MPaのもの(東レ社製、T800)に変更した以外は、実施例9と同様にして繊維強化プラスチック成形体用シート及び繊維強化プラスチック成形体を作製した。
<Example 10>
A sheet for a fiber-reinforced plastic molded article and a fiber-reinforced plastic molded article were produced in the same manner as in Example 9 except that the carbon fiber was changed to a fiber having a single fiber strength of 5880 MPa (T800, manufactured by Toray Industries, Inc.).

<実施例11>
熱可塑性樹脂繊維を、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)に変更した以外は、実施例10と同様にして繊維強化プラスチック成形体用シート及び繊維強化プラスチック成形体を作製した。
<Example 11>
A sheet for a fiber-reinforced plastic molding and a fiber-reinforced plastic molding were produced in the same manner as in Example 10, except that the thermoplastic resin fiber was changed to a polycarbonate fiber (manufactured by Daiwabo Co., fiber diameter 30 μm, fiber length 15 mm). .

<実施例12>
熱可塑性樹脂繊維を、酸変性ポリプロピレン繊維(ダイワボウ社製、PZAD、2.2dtex×15mm)とした以外は、実施例10と同様にして、繊維強化プラスチック成形体用シート及び繊維強化プラスチック成形体を作製した。
<Example 12>
A sheet for a fiber-reinforced plastic molding and a fiber-reinforced plastic molding were prepared in the same manner as in Example 10 except that the thermoplastic resin fiber was an acid-modified polypropylene fiber (PZAD, 2.2 dtex × 15 mm, manufactured by Daiwabo Co., Ltd.). Produced.

<実施例13>
熱可塑性樹脂繊維を、PEI繊維(クラレ社製、2.2dtex×15mm)とした以に変更した以外は、実施例10と同様にして、繊維強化プラスチック成形体用シート及び繊維強化プラスチック成形体を作製した。
<Example 13>
A sheet for a fiber-reinforced plastic molding and a fiber-reinforced plastic molding were produced in the same manner as in Example 10 except that the thermoplastic resin fiber was changed to PEI fiber (Kuraray Co., Ltd., 2.2 dtex × 15 mm). Produced.

<比較例1及び2>
ジェットワイヤー比が表1となるように調整した以外は、実施例1と同様にして繊維強化プラスチック成形体用シート及び繊維強化プラスチック成形体を作製した。
<Comparative Examples 1 and 2>
A sheet for a fiber-reinforced plastic molded article and a fiber-reinforced plastic molded article were produced in the same manner as in Example 1 except that the jet wire ratio was adjusted so as to be as shown in Table 1.

(評価)
<厚み方向の強化繊維の繊維配向パラメーター(fp値)の測定>
実施例・比較例で得られた繊維強化プラスチック成形体用シートを幅5mm、長さ10mmに切断し、紫外線硬化タイプの包埋用エポキシ樹脂(日本電子株式会社製、アロニックス LCA D−800)を、試験片の表面全面を覆うようにスポイトを用いて滴下して含浸させ、紫外線を照射して硬化させた。そして、日本分光株式会社製、スライスマスター HS−1を用いて、断面観察用試験片から幅0.4mm、長さ10mmの試験片を切り出した。なお、切断方向は、図1(b)におけるB−B'方向とした。B−B'方向とは、後述する方法で求めた平面方向の基準線と平行な方向である。
得られた試験片の厚み方向の断面を、キーなお、エンス社製、マイクロスコープで、300倍に拡大して透過光にて強化繊維を観察した。ここでは、上記断面のうちの連続した1.5mm2の測定領域を観察した。また、試験片の観察面およびその反対面のそれぞれから深さ10μm以上の部分に焦点を合わせて観察を行った。そして、上記測定領域中に存在する、観察像において視認し得る全ての強化繊維(繊維数はn本とする)について、後述する方法で設定した基準線に対する角度θi(i=1〜n)を測定した。配向角度θiは、基準線に対して時計回りの方向の角度を測定し、0°以上180°未満の角度とした。そして、設定された基準線に対する繊維の角度θiから、以下の式(1)を用いて厚み方向の繊維配向パラメーターを算出した。
fp=2×Σ(cos2θi/n)−1 式(1)
(Evaluation)
<Measurement of fiber orientation parameter (fp value) of reinforcing fiber in thickness direction>
The sheet for fiber-reinforced plastic moldings obtained in Examples and Comparative Examples was cut into a width of 5 mm and a length of 10 mm, and an ultraviolet-curable epoxy resin for embedding (Aronix LCA D-800, manufactured by JEOL Ltd.) was used. The test piece was impregnated with a dropper so as to cover the entire surface of the test piece, and was cured by irradiating ultraviolet rays. Then, using a slice master HS-1 manufactured by JASCO Corporation, a test piece having a width of 0.4 mm and a length of 10 mm was cut out from the test piece for cross-sectional observation. The cutting direction was the BB 'direction in FIG. The BB ′ direction is a direction parallel to a reference line in a plane direction obtained by a method described later.
The cross section in the thickness direction of the obtained test piece was magnified 300 times with a microscope manufactured by Ens Co., Ltd., and the reinforcing fiber was observed with transmitted light. Here, a continuous measurement area of 1.5 mm 2 in the cross section was observed. Further, observation was performed by focusing on a portion having a depth of 10 μm or more from each of the observation surface and the opposite surface of the test piece. Then, for all the reinforcing fibers (the number of fibers is assumed to be n) present in the measurement area and which can be visually recognized in the observation image, the angle θi (i = 1 to n) with respect to a reference line set by a method described later is calculated. It was measured. The orientation angle θi was measured in a clockwise direction with respect to a reference line, and was set to an angle of 0 ° or more and less than 180 °. Then, the fiber orientation parameter in the thickness direction was calculated from the angle θi of the fiber with respect to the set reference line using the following equation (1).
fp = 2 × Σ (cos 2 θ i / n) −1 Equation (1)

なお、基準線は下記の方法で決定した。基準線を決定する際には、まず仮基準線pを選択し、上記測定領域内に存在する視認し得る全ての強化繊維n本の角度を測定した。この場合、仮基準線pと各繊維の角度は、α(p)i(i=1〜n)で表した。
仮基準線pとした際の強化繊維の繊維配向パラメーター(fp(p))は、下記式を用いて算出した。
fp(p)=2×Σ(cos2α(p)i/n)−1
(i=1、2、3、・・・、n)
次に、仮基準線pを±1°ずつ、±90°となるまで回転させた仮基準線(p+z、p-z(z=1〜90))をとり、仮基準線p+zと仮基準線p-zと繊維n本の角度を算出した。この場合の角度は、α(p+ziと、α(p-zi(i=1〜n)で表した。
回転させた仮基準線(p+z、p-z(z=1〜90))と強化繊維の繊維配向パラメーター(fp(p±z))は、下記式を用いて算出した。
fp(p±z)=2×Σ(cos2α(p±zi/n)−1
(i=1、2、3、・・・、n)
このようにして、得られたfp(p)値及びfp(p±z)値の絶対値うち最大値が得られた場合に設定した仮基準線を基準線とした。
The reference line was determined by the following method. When determining the reference line, first, the provisional reference line p was selected, and the angles of all the visible reinforcing fibers n present in the measurement area were measured. In this case, the angle between the temporary reference line p and each fiber was represented by α (p) i (i = 1 to n).
The fiber orientation parameter (fp (p)) of the reinforcing fibers when the temporary reference line p was calculated using the following equation.
fp (p) = 2 × Σ (cos 2 α (p) i / n) −1
(I = 1, 2, 3,..., N)
Next, a temporary reference line (p + z , p- z (z = 1 to 90)) obtained by rotating the temporary reference line p by ± 1 ° until it becomes ± 90 ° is taken, and a temporary reference line p + z The angle between the tentative reference line p- z and the n fibers was calculated. The angle in this case was represented by α (p + z ) i and α (p− z ) i (i = 1 to n).
The rotated provisional reference lines (p + z , p- z (z = 1 to 90)) and the fiber orientation parameters (fp (p ± z )) of the reinforcing fibers were calculated using the following formula.
fp (p ± z ) = 2 × Σ (cos 2 α (p ± z ) i / n) −1
(I = 1, 2, 3,..., N)
The provisional reference line set when the maximum value among the absolute values of the fp (p) value and the fp (p ± z ) value obtained in this manner was used as the reference line.

<平面方向の強化繊維の繊維配向パラメーター(fp値)の測定>
実施例・比較例で得られた繊維強化プラスチック成形体用シートを幅3cm×長さ3cmとなるように切り出し、この試験片をスライドガラスで挟み、当該試験片の一方の面を光学顕微鏡にて観察した。光学顕微鏡には、キーエンス社製、マイクロスコープを用い、300倍に拡大して反射光にて強化繊維を観察した。ここでは、上記一方の面のうちの連続した2.0mm2の測定領域を観察した。そして、この測定領域中に存在する、観察像において視認し得る全ての強化繊維(繊維数はm本とする)について、後述する方法で設定した基準線に対する角度θi(i=1〜m)を測定した。配向角度θiは、基準線に対して時計回りの方向の角度を測定し、0°以上180°未満の角度とした。そして、設定された基準線に対する繊維の角度θiから、以下の式(2)を用いて厚み方向の繊維配向パラメーターを算出した。
fp=2×Σ(cos2θi/m)−1 式(2)
そして、反対面についても同様に測定し、一方の面と反対面の平均値を求めて、これを平面方向の繊維配向パラメーター(fp)とした。なお、一方の面の測定領域と反対面の測定領域は、平面視において重なる領域とした。また、一方の面および反対面のいずれの観察においても、一方の面および反対面のそれぞれから深さ10μm以上の部分に焦点を合わせて観察を行った。
<Measurement of fiber orientation parameter (fp value) of reinforcing fiber in plane direction>
The sheet for a fiber-reinforced plastic molded body obtained in each of Examples and Comparative Examples was cut out so as to have a width of 3 cm and a length of 3 cm, the test piece was sandwiched between slide glasses, and one surface of the test piece was observed with an optical microscope. Observed. A microscope manufactured by KEYENCE CORPORATION was used as an optical microscope, and the reinforcing fibers were observed at a magnification of 300 times with reflected light. Here, a continuous measurement area of 2.0 mm 2 on the one surface was observed. Then, for all the reinforcing fibers (the number of fibers is assumed to be m) present in the observation area, which are present in the measurement area, the angle θi (i = 1 to m) with respect to a reference line set by a method described later is determined. It was measured. The orientation angle θi was measured in a clockwise direction with respect to a reference line, and was set to an angle of 0 ° or more and less than 180 °. Then, the fiber orientation parameter in the thickness direction was calculated from the angle θi of the fiber with respect to the set reference line using the following equation (2).
fp = 2 × Σ (cos 2 θ i / m) −1 Equation (2)
Then, the same measurement was performed on the opposite surface, and the average value of the one surface and the opposite surface was obtained, and this was defined as the fiber orientation parameter (fp) in the planar direction. The measurement region on one surface and the measurement region on the opposite surface were defined as regions that overlap in plan view. In both observations on one surface and the opposite surface, observation was performed by focusing on a portion having a depth of 10 μm or more from each of the one surface and the opposite surface.

なお、基準線は下記の方法で決定した。基準線を決定する際には、まず仮基準線pを選択し、上記測定領域内に存在する視認し得る全ての強化繊維m本の角度を測定した。この場合、仮基準線pと各繊維の角度は、α(p)i(i=1〜m)で表した。
仮基準線pとした際の繊維配向パラメーター(fp(p))は、下記式を用いて算出した。
fp(p)=2×Σ(cos2α(p)i/m)−1
(i=1、2、3、・・・、m)
次に、仮基準線pを±1°ずつ、±90°となるまで回転させた仮基準線(p+z、p-z(z=1〜90))をとり、仮基準線p+zと仮基準線p-zと繊維m本の角度を算出した。 この場合の角度は、α(p+ziと、α(p-zi(i=1〜m)で表した。
回転させた仮基準線(p+z、p-z(z=1〜90))と強化繊維の繊維配向パラメーター(fp(p±z))は、下記式を用いて算出した。
fp(p±z)=2×Σ(cos2α(p±zi/m)−1
(i=1、2、3、・・・、m)
このようにして、得られたfp(p)値及びfp(p±z)値の絶対値うち最大値が得られた場合に設定した仮基準線を基準線とした。
The reference line was determined by the following method. When determining the reference line, first, the provisional reference line p was selected, and the angles of all the visible reinforcing fibers m present in the measurement area were measured. In this case, the angle between the temporary reference line p and each fiber was represented by α (p) i (i = 1 to m).
The fiber orientation parameter (fp (p)) with the provisional reference line p was calculated using the following equation.
fp (p) = 2 × Σ (cos 2 α (p) i / m) −1
(I = 1, 2, 3,..., M)
Next, a temporary reference line (p + z , p- z (z = 1 to 90)) obtained by rotating the temporary reference line p by ± 1 ° until it becomes ± 90 ° is taken, and a temporary reference line p + z The angle between the tentative reference line p- z and the m fibers was calculated. The angle in this case is represented by α (p + z ) i and α (p− z ) i (i = 1 to m).
The rotated provisional reference lines (p + z , p- z (z = 1 to 90)) and the fiber orientation parameters (fp (p ± z )) of the reinforcing fibers were calculated using the following formula.
fp (p ± z ) = 2 × Σ (cos 2 α (p ± z ) i / m) −1
(I = 1, 2, 3,..., M)
The provisional reference line set when the maximum value among the absolute values of the fp (p) value and the fp (p ± z ) value obtained in this manner was used as the reference line.

<曲げ強度の測定>
実施例及び比較例で得られた曲げ強度測定用繊維強化プラスチック成形体を、JIS K 7074 炭素繊維強化 プラスチックの曲げ試験方法に従って、繊維の配向方向(マシンディレクション、以下MDとする)及び繊維の配向と直角方向(クロスディレクション、以下CDとする)について測定し、強度及びMD方向とCD方向の強度比を表1に示した。
曲げ強度の相乗平均値=√(FMD×FCD)
ここで、FMDはMD方向の曲げ強度を表し、FCDはCD方向の曲げ強度を表す。
<Measurement of bending strength>
According to the bending test method of JIS K7074 carbon fiber reinforced plastic, the fiber orientation direction (machine direction, hereinafter referred to as MD) and fiber orientation of the fiber-reinforced plastic molded body for bending strength measurement obtained in Examples and Comparative Examples were used. The intensity and the intensity ratio between the MD direction and the CD direction are shown in Table 1.
Geometric mean value of bending strength = √ (FMD × FCD)
Here, FMD represents bending strength in the MD direction, and FCD represents bending strength in the CD direction.

Figure 0006662079
Figure 0006662079

表1に示されているように、厚さ方向のfp値の絶対値が0.5以上であり、平面方向のfp値の絶対値が0.25以上の繊維強化プラスチック成形体用シートから形成される繊維強化プラスチック成形体においては、曲げ強度相乗平均値が高いことがわかる。また、このような繊維強化プラスチック成形体においては、平面方向のいずれか一方の方向の曲げ強度が高められている。   As shown in Table 1, the absolute value of the fp value in the thickness direction is 0.5 or more, and the absolute value of the fp value in the planar direction is 0.25 or more. It can be seen that the fiber reinforced plastic molded article has a high bending strength geometric mean value. Further, in such a fiber-reinforced plastic molded body, the bending strength in one of the plane directions is enhanced.

また、実施例1〜4を比較すると、傾斜ワイヤー部分における脱水は、ワイヤーの前半部分の脱水量を増やすことによって、厚さ方向のfp値をより好ましい範囲に調整することができることがわかる。これは、インレットにおける液面からワイヤーまでの距離が長い部分はスラリーの流速が遅いため乱流になりにくいため、この付近でウエットウエブの形成をすることにより繊維がシートの厚さ方向の制御がしやすくなるためと考えられる。なお、図2では、サクションボックス101が液面からワイヤーまでの距離が最も長くなる。
また、実施例1〜6を見ると、インレットの分散媒の粘度を高くすることでfp値をより好ましい範囲にすることができるが、ワイヤーの通気度を低くすることで、インレット内の分散媒の粘度が低くても、fp値をより好ましい範囲にできることがわかる。このことは、通気度が低いワイヤーを使用することで抄造時の粘剤の添加量を減少させ得ることを意味する。これにより、製造コストを低減させたり、粘剤に起因する抄紙用具の汚染を減少させることができる。
In addition, comparing Examples 1 to 4, it can be seen that the dehydration in the inclined wire portion can be adjusted to a more preferable range in the thickness direction by increasing the dehydration amount in the first half of the wire. This is because the flow rate of the slurry is low and the turbulent flow is unlikely to occur in the portion of the inlet where the distance from the liquid surface to the wire is long, so by forming a wet web in this area, the fibers can be controlled in the thickness direction of the sheet. It is thought that it becomes easy to do. In FIG. 2, the distance from the liquid surface of the suction box 101 to the wire is the longest.
Further, in Examples 1 to 6, the fp value can be set in a more preferable range by increasing the viscosity of the dispersion medium in the inlet. However, by decreasing the air permeability of the wire, the dispersion medium in the inlet can be reduced. It can be seen that the fp value can be set in a more preferable range even if the viscosity of is low. This means that the use of a wire having low air permeability can reduce the amount of the adhesive added during papermaking. As a result, it is possible to reduce the manufacturing cost and to reduce the contamination of the papermaking tool due to the adhesive.

5 繊維強化プラスチック成形体用シート
20 強化繊維
25 熱可塑性樹脂
40 包埋用エポキシ樹脂
45 断面観察用試験片
100 傾斜型抄紙機
101 第1のサクションボックス
102 第2のサクションボックス
103 第3のサクションボックス
104 第4のサクションボックス
110 インレット
120 傾斜ワイヤー
P 基準線
P' 基準線と平行な線(補助線)
Q 基準線に対する強化繊維の角度を表す線
R 基準線に対する強化繊維の角度を表す線
Reference Signs List 5 Sheet for fiber-reinforced plastic molded article 20 Reinforced fiber 25 Thermoplastic resin 40 Epoxy resin for embedding 45 Test specimen for cross-section observation 100 Inclined paper machine 101 First suction box 102 Second suction box 103 Third suction box 104 Fourth suction box 110 Inlet 120 Inclined wire P Reference line P 'Line parallel to reference line (auxiliary line)
Q Line representing the angle of the reinforcing fiber with respect to the reference line R Line representing the angle of the reinforcing fiber with respect to the reference line

Claims (13)

強化繊維と、熱可塑性樹脂繊維を含有する繊維強化プラスチック成形体用シートであって、
前記繊維強化プラスチック成形体用シートは湿式抄紙シートであり、
前記繊維強化プラスチック成形体用シートにおける厚み方向の強化繊維の繊維配向パラメーター(fp)が0.5〜1.0であり、平面方向の繊維配向パラメーター(fp)が0.25〜1.0である繊維強化プラスチック成形体用シート。
A sheet for fiber-reinforced plastic moldings containing reinforcing fibers and thermoplastic resin fibers,
The fiber-reinforced plastic molded sheet is a wet papermaking sheet,
The fiber orientation parameter (fp) of the reinforcing fiber in the thickness direction in the sheet for a fiber-reinforced plastic molded product is 0.5 to 1.0, and the fiber orientation parameter (fp) in the plane direction is 0.25 to 1.0. A sheet for a fiber-reinforced plastic molding.
バインダー成分をさらに含み、前記バインダー成分は、前記繊維強化プラスチック成形体用シートの全質量に対して0.1〜10質量%含まれている請求項1に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。   The sheet for a fiber-reinforced plastic molded article according to claim 1, further comprising a binder component, wherein the binder component is contained in an amount of 0.1 to 10% by mass based on the total mass of the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article. 前記バインダー成分として、ポリエチレンテレフタレート又は変性ポリエチレンテレフタレート繊維を含む請求項2記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。   The sheet for a fiber-reinforced plastic molded product according to claim 2, wherein the binder component contains polyethylene terephthalate or modified polyethylene terephthalate fibers. 前記強化繊維の質量平均繊維長が3〜100mmである請求項1〜3のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。   The sheet for a fiber-reinforced plastic molded product according to any one of claims 1 to 3, wherein a mass average fiber length of the reinforcing fiber is 3 to 100 mm. 前記強化繊維は、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種である請求項1〜4のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。   The sheet for a fiber-reinforced plastic molded product according to any one of claims 1 to 4, wherein the reinforcing fiber is at least one selected from glass fiber, carbon fiber, and aramid fiber. 前記強化繊維は、単繊維強度が4600MPa以上の炭素繊維である請求項1〜5のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。   The sheet for a fiber-reinforced plastic molded product according to any one of claims 1 to 5, wherein the reinforcing fiber is a carbon fiber having a single fiber strength of 4600 MPa or more. 前記熱可塑性樹脂繊維は、ポリエーテルイミド繊維、ポリカーボネート繊維、ポリアミド繊維及びポリプロピレン繊維から選ばれる少なくとも1種である請求項1〜6のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。   The sheet for a fiber-reinforced plastic molded product according to any one of claims 1 to 6, wherein the thermoplastic resin fiber is at least one selected from a polyetherimide fiber, a polycarbonate fiber, a polyamide fiber, and a polypropylene fiber. 前記熱可塑性樹脂繊維は、ポリプロピレン繊維である請求項1〜7のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。   The sheet for a fiber-reinforced plastic molding according to any one of claims 1 to 7, wherein the thermoplastic resin fiber is a polypropylene fiber. 前記ポリプロピレン繊維は、酸変性ポリプロピレン繊維である請求項8に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。   The sheet for a fiber-reinforced plastic molded article according to claim 8, wherein the polypropylene fiber is an acid-modified polypropylene fiber. 前記熱可塑性樹脂繊維は、ナイロン繊維である請求項1〜7のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。   The sheet for a fiber-reinforced plastic molding according to any one of claims 1 to 7, wherein the thermoplastic resin fiber is a nylon fiber. 前記ナイロン繊維は、ナイロン6繊維である請求項10に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。   The sheet for a fiber-reinforced plastic molded product according to claim 10, wherein the nylon fiber is a nylon 6 fiber. 前記強化繊維及び前記熱可塑性樹脂繊維は、チョップドストランドである請求項1〜11のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。   The sheet for a fiber-reinforced plastic molded product according to any one of claims 1 to 11, wherein the reinforcing fiber and the thermoplastic resin fiber are chopped strands. 請求項1〜12のいずれか1項に記載されている繊維強化プラスチック成形体用シートを、150〜600℃の温度で加圧加熱成形する工程を含む繊維強化プラスチック成形体の製造方法であって、
前記繊維強化プラスチック成形体における厚み方向の強化繊維の繊維配向パラメーター(fp)が0.5〜1.0であり、平面方向の繊維配向パラメーター(fp)が0.25〜1.0である繊維強化プラスチック成形体の製造方法。
A method for producing a fiber-reinforced plastic molded article, comprising a step of pressure-heating and molding the sheet for a fiber-reinforced plastic molded article according to any one of claims 1 to 12 at a temperature of 150 to 600 ° C. ,
A fiber in which the fiber orientation parameter (fp) of the reinforcing fiber in the thickness direction in the fiber-reinforced plastic molded product is 0.5 to 1.0, and the fiber orientation parameter (fp) in the planar direction is 0.25 to 1.0. A method for producing a reinforced plastic molding.
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