JP6972611B2 - Reinforcing fiber composite material and manufacturing method of reinforcing fiber composite material - Google Patents

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本発明は、強化繊維複合材および強化繊維複合材の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a reinforcing fiber composite material and a method for producing a reinforcing fiber composite material.

例えば航空機や自動車等に用いられる構造材料には、さらなる軽量化が求められている。 For example, structural materials used in aircraft, automobiles, and the like are required to be further reduced in weight.

このような構造材料として、例えば、ガラス繊維等の強化繊維と、樹脂と、を混合させてなる繊維強化樹脂が知られている。このような繊維強化樹脂では、繊維が3次元のあらゆる方向を向いて相互に絡まることにより、全体として補強が図られている。 As such a structural material, for example, a fiber reinforced resin made by mixing a reinforcing fiber such as glass fiber and a resin is known. In such a fiber reinforced resin, the fibers are entwined with each other in all three-dimensional directions to reinforce the fiber as a whole.

具体的には、抄造体(複合成形体)を用いることにより、構造材料の高強度化を図ることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Specifically, it has been proposed to increase the strength of the structural material by using a papermaking body (composite molded body) (see, for example, Patent Document 1).

特開平4−174793号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-174793

しかしながら、抄造体のような強化繊維複合材は、その製造方法の特性上、全体が均質になり易いため、表裏で構造を異ならせることは難しい。 However, it is difficult to make the structure different on the front and back of a reinforcing fiber composite material such as a papermaking body because the whole tends to be homogeneous due to the characteristics of the manufacturing method.

一方、表裏で構造を異ならせることは、構造材料の高機能化に寄与し、付加価値の向上にもつながる。例えば、表裏で熱的、電気的および機械的な特性が異なる強化繊維複合材は、表裏で異なる電子素子が搭載される実装基板として有用であると考えられる。 On the other hand, making the structure different on the front and back contributes to higher functionality of the structural material and leads to an increase in added value. For example, a reinforcing fiber composite material having different thermal, electrical, and mechanical properties on the front and back is considered to be useful as a mounting substrate on which different electronic elements are mounted on the front and back.

本発明の目的は、表裏で表面の物性が異なる強化繊維複合材、および、かかる強化繊維複合材を効率よく製造可能な強化繊維複合材の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a reinforcing fiber composite material having different surface physical properties on the front and back surfaces, and a method for producing a reinforcing fiber composite material capable of efficiently producing such a reinforcing fiber composite material.

このような目的は、下記(1)〜(6)の本発明により達成される。
(1) 複数の単繊維が束ねられてなり、幅が前記単繊維の平均径の5倍以上であ第1繊維束と、
複数の単繊維が束ねられてなり、幅が前記単繊維の平均径の5倍未満である第2繊維束と、
樹脂と、
を含む抄造体を有し
前記第1繊維束および前記第2繊維束の平均長さは、100mm以下であり、
互いに表裏の関係にある2つの面のうち、一方の面において前記第1繊維束が占める面積率をA1[%]とし、他方の面において前記第1繊維束が占める面積率をA2[%]とするとき、A1−A2が10〜90%であることを特徴とする強化繊維複合材。
Such an object is achieved by the present invention of the following (1) to (6).
(1) Ri Na bundled plurality of single fibers, a first fiber bundle Ru der 5 times or more the average diameter of the width monofilament,
A second fiber bundle in which a plurality of single fibers are bundled and the width is less than 5 times the average diameter of the single fibers.
With resin
The have including papermaking product,
The average length of the first fiber bundle and the second fiber bundle is 100 mm or less, and the average length is 100 mm or less.
Of the two surfaces on the front and back relationship with each other, the area ratio occupied by the first fiber bundle at one side and A1 [%], the area fraction of an Oite the first fiber bundles on the other surface A2 [ %], The reinforcing fiber composite material is characterized in that A1-A2 is 10 to 90%.

(2) 前記第1繊維束および前記第2繊維束の平均長さは、5mm以上である上記(1)に記載の強化繊維複合材。 (2) The reinforcing fiber composite material according to (1) above, wherein the first fiber bundle and the second fiber bundle have an average length of 5 mm or more.

(3) 前記単繊維は、無機繊維または有機繊維である上記(1)または(2)に記載の強化繊維複合材。 (3) The reinforcing fiber composite material according to (1) or (2) above, wherein the single fiber is an inorganic fiber or an organic fiber.

(4) 前記樹脂は、熱硬化性樹脂である上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の強化繊維複合材。 (4) The reinforcing fiber composite material according to any one of (1) to (3) above, wherein the resin is a thermosetting resin.

(5) 前記一方の面において前記第2繊維束が占める面積率をB1[%]とし、前記他方の面において前記第2繊維束が占める面積率をB2[%]とするとき、B2−B1が10〜90%である上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の強化繊維複合材。 (5) B2-B1 when the area ratio occupied by the second fiber bundle on one surface is B1 [%] and the area ratio occupied by the second fiber bundle on the other surface is B2 [%]. The reinforcing fiber composite material according to any one of (1) to (4) above, wherein the content is 10 to 90%.

(6) 幅が単繊維の平均径の5倍以上の第1繊維束と、幅が単繊維の平均径の5倍未満の第2繊維束と、を分散媒に分散させ、分散液を調製する工程と、
前記分散液において前記第2繊維束を沈降させつつ前記分散液から素形体を抄造する工程と、
前記素形体を加熱しつつ加圧成形することにより、互いに表裏の関係にある2つの面を有する抄造成形体を得る工程と、
を有し、
前記2つの面のうち、一方の面において前記第1繊維束が占める面積率をA1[%]とし、他方の面において前記第1繊維束が占める面積率をA2[%]とするとき、A1−A2が10〜90%であることを特徴とする強化繊維複合材の製造方法。
(6) Preparation width and first fiber bundle 5 times or more the average diameter of single fiber, the second fiber bundle is less than 5 times the average diameter of width of monofilament, is dispersed in a dispersion medium, a dispersion And the process to do
A step of making an elementary form from the dispersion while precipitating the second fiber bundle in the dispersion.
A step of obtaining a manuscript molded body having two surfaces which are in a front-to-back relationship with each other by pressure molding while heating the element body.
Have a,
Of the two surfaces, when the area ratio occupied by the first fiber bundle on one surface is A1 [%] and the area ratio occupied by the first fiber bundle on the other surface is A2 [%], A1. -A method for producing a reinforcing fiber composite material, characterized in that A2 is 10 to 90%.

本発明によれば、表裏で表面の物性が異なる強化繊維複合材が得られる。
また、本発明によれば、上記強化繊維複合材を効率よく製造することができる。
According to the present invention, a reinforcing fiber composite material having different surface physical properties on the front and back can be obtained.
Further, according to the present invention, the reinforcing fiber composite material can be efficiently manufactured.

本発明の強化繊維複合材の実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the embodiment of the reinforcing fiber composite material of this invention. 図1に示す強化繊維複合材を製造する方法の一例(抄造法)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example (papermaking method) of the method of manufacturing the reinforcing fiber composite material shown in FIG. 図1に示す強化繊維複合材を製造する方法の一例(抄造法)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example (papermaking method) of the method of manufacturing the reinforcing fiber composite material shown in FIG. 図1に示す強化繊維複合材を製造する方法の一例(抄造法)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example (papermaking method) of the method of manufacturing the reinforcing fiber composite material shown in FIG. 図1に示す強化繊維複合材を製造する方法の一例(抄造法)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example (papermaking method) of the method of manufacturing the reinforcing fiber composite material shown in FIG. 図1に示す強化繊維複合材を製造する方法の一例(抄造法)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example (papermaking method) of the method of manufacturing the reinforcing fiber composite material shown in FIG.

以下、本発明の強化繊維複合材および強化繊維複合材の製造方法について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the reinforcing fiber composite material and the method for producing the reinforcing fiber composite material of the present invention will be described in detail based on the preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

<強化繊維複合材>
まず、本発明の強化繊維複合材の実施形態について説明する。
図1は、本発明の強化繊維複合材の実施形態を示す斜視図である。
<Reinforced fiber composite material>
First, an embodiment of the reinforcing fiber composite material of the present invention will be described.
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the reinforcing fiber composite material of the present invention.

図1に示す強化繊維複合材1は、シート状をなしており、主面の平面視形状は長方形である。図1に示す強化繊維複合材1の互いに表裏の関係にある2つの面のうち、一方の面を第1面11とし、他方の面を第2面12とする。なお、図1(a)は、第1面11が上面になるように強化繊維複合材1を図示したものであり、図1(b)は、図1(a)に示す強化繊維複合材1を表裏反転させ、第2面12が上面になるように強化繊維複合材1を図示したものである。 The reinforcing fiber composite material 1 shown in FIG. 1 has a sheet shape, and its main surface has a rectangular shape in a plan view. Of the two surfaces of the reinforcing fiber composite material 1 shown in FIG. 1, which are in a front-to-back relationship with each other, one surface is referred to as the first surface 11 and the other surface is referred to as the second surface 12. Note that FIG. 1 (a) shows the reinforcing fiber composite material 1 so that the first surface 11 faces the upper surface, and FIG. 1 (b) shows the reinforcing fiber composite material 1 shown in FIG. 1 (a). Is shown upside down, and the reinforcing fiber composite material 1 is shown so that the second surface 12 is on the upper surface.

図1に示す強化繊維複合材1は、樹脂2と、複数の単繊維が束ねられてなる繊維束3と、を含んでいる。そして、繊維束3のうち、幅が単繊維の平均径の5倍以上のものを「第1繊維束31」とし、幅が単繊維の平均径の5倍未満のものを「第2繊維束32」とすると、強化繊維複合材1の互いに表裏の関係にある2つの面のうち、第1面11(一方の面)において相対的に幅が広い第1繊維束31が占める面積率が、第2面12(他方の面)においてこの第1繊維束31が占める面積率より10%以上大きい(図1参照)。 The reinforcing fiber composite material 1 shown in FIG. 1 includes a resin 2 and a fiber bundle 3 in which a plurality of single fibers are bundled. Among the fiber bundles 3, those having a width of 5 times or more the average diameter of the single fiber are referred to as "first fiber bundle 31", and those having a width less than 5 times the average diameter of the single fiber are referred to as "second fiber bundle". 32 ”, the area ratio occupied by the relatively wide first fiber bundle 31 on the first surface 11 (one surface) among the two surfaces of the reinforcing fiber composite material 1 which are in a front-to-back relationship with each other is determined. It is 10% or more larger than the area ratio occupied by the first fiber bundle 31 on the second surface 12 (the other surface) (see FIG. 1).

このような強化繊維複合材1では、樹脂2が第1繊維束31や第2繊維束32で補強されているため、軽量であるにもかかわらず高い機械的強度が得られる。 In such a reinforcing fiber composite material 1, since the resin 2 is reinforced by the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32, high mechanical strength can be obtained in spite of being lightweight.

また、第1面11と第2面12とで第1繊維束31が占める面積率が異なっているため、表面の物性も異なっている。例えば、第1面11と第2面12とで熱伝導率や導電率、表面硬度等が異なる強化繊維複合材1が得られる。したがって、強化繊維複合材1は、軽量でかつ機械的強度が高いという特性を活かしつつ、表裏で物性が異なるという付加価値を有するものとなる。 Further, since the area ratio occupied by the first fiber bundle 31 is different between the first surface 11 and the second surface 12, the physical characteristics of the surface are also different. For example, a reinforcing fiber composite material 1 having different thermal conductivity, conductivity, surface hardness, etc. between the first surface 11 and the second surface 12 can be obtained. Therefore, the reinforcing fiber composite material 1 has the added value of having different physical properties on the front and back while taking advantage of the characteristics of being lightweight and having high mechanical strength.

なお、強化繊維複合材1の形状は、互いに表裏の関係にある第1面11と第2面12とを有する形状であれば、シート状に限定されず、任意の立体的形状、棒状等、いかなる形状であってもよい。 The shape of the reinforcing fiber composite material 1 is not limited to a sheet shape as long as it has a first surface 11 and a second surface 12 which are in a front-to-back relationship with each other. It may have any shape.

以下、強化繊維複合材1を構成する成分について詳述する。
(樹脂)
樹脂2は、強化繊維複合材1に成形性や保形性を付与したり、繊維束3同士を結着するバインダーとして機能したりする。したがって、樹脂2としては、このような機能を有するものであれば特に限定されない。例えば、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、メラミン系樹脂、ポリウレタンのような熱硬化性樹脂、ポリアミド系樹脂(例えばナイロン等)、熱可塑性ウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂(例えばポリエチレン、ポリプロピレン等)、ポリカーボネート、ポリエステル系樹脂(例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等)、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、フッ素樹脂(例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等)、変性ポリフェニレンエーテル、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミドのような熱可塑性樹脂等が挙げられる。なお、樹脂2には、これらのうちの少なくとも1種が含まれていてもよく、2種以上が含まれていてもよい。
Hereinafter, the components constituting the reinforcing fiber composite material 1 will be described in detail.
(resin)
The resin 2 imparts moldability and shape retention to the reinforcing fiber composite material 1 and functions as a binder for binding the fiber bundles 3 to each other. Therefore, the resin 2 is not particularly limited as long as it has such a function. For example, phenolic resin, epoxy resin, unsaturated polyester resin, melamine resin, thermosetting resin such as polyurethane, polyamide resin (for example, nylon), thermoplastic urethane resin, polyolefin resin (for example, polyethylene). , Polypropylene, etc.), Polycarbonate, polyester resin (eg, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, etc.), polyacetal, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, liquid crystal polymer, fluororesin (eg, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, etc.), modification Examples thereof include thermoplastic resins such as polyphenylene ether, polysulfone, polyether sulfone, polyarylate, polyamideimide, polyetherimide, and thermoplastic polyimide. The resin 2 may contain at least one of these, or may contain two or more of them.

樹脂2は、特に熱硬化性樹脂を含むことが好ましい。これにより、強化繊維複合材1の機械的特性および耐熱性をより高めることができる。 The resin 2 preferably contains a thermosetting resin. Thereby, the mechanical properties and heat resistance of the reinforcing fiber composite material 1 can be further enhanced.

また、樹脂2は、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂およびビスマレイミド樹脂のうちの少なくとも1種を含むことが好ましい。これにより、強化繊維複合材1の機械的特性および耐熱性を特に高めることができる。 Further, the resin 2 preferably contains at least one of a phenol-based resin, an epoxy-based resin and a bismaleimide resin. Thereby, the mechanical properties and heat resistance of the reinforcing fiber composite material 1 can be particularly enhanced.

フェノール樹脂としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂、アリールアルキレン型ノボラック樹脂のようなノボラック型フェノール樹脂、未変性のレゾールフェノール樹脂、桐油、アマニ油、クルミ油のような変性した油変性レゾールフェノール樹脂等のレゾール型フェノール樹脂等が挙げられる。 Examples of the phenol resin include a novolak-type phenol resin such as a phenol novolac resin, a cresol novolak resin, a bisphenol A novolak resin, and an arylalkylene-type novolak resin, an unmodified resolephenol resin, tung oil, flaxseed oil, and walnut oil. Examples thereof include a resol type phenol resin such as a modified oil-modified resol phenol resin.

これらの中でも、コストおよび成形性の観点から、ノボラック型フェノール樹脂が好ましく用いられる。 Among these, the novolak type phenol resin is preferably used from the viewpoint of cost and moldability.

フェノール樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、1000〜15000程度であるのが好ましい。なお、フェノール樹脂の重量平均分子量が前記下限値を下回ると、樹脂2の粘度が低くなり過ぎて製造時の成形が難しくなるおそれがある。一方、フェノール樹脂の重量平均分子量が前記上限値を上回ると、樹脂2の粘度が高くなり過ぎて製造時の成形性が低下するおそれがある。 The weight average molecular weight of the phenol resin is not particularly limited, but is preferably about 1000 to 15000. If the weight average molecular weight of the phenol resin is less than the lower limit, the viscosity of the resin 2 may become too low, making molding difficult during production. On the other hand, if the weight average molecular weight of the phenol resin exceeds the upper limit, the viscosity of the resin 2 may become too high and the moldability at the time of manufacture may deteriorate.

フェノール樹脂の重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で測定されたポリスチレン換算の重量分子量として求めることができる。 The weight average molecular weight of the phenol resin can be determined as a polystyrene-equivalent weight molecular weight measured by gel permeation chromatography (GPC).

エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールAD型のようなビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型のようなノボラック型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールA型、臭素化フェノールノボラック型のような臭素化型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、トリス(ヒドロキシフェニル)メタン型エポキシ樹脂等が挙げられる。 Examples of the epoxy resin include bisphenol type epoxy resins such as bisphenol A type, bisphenol F type and bisphenol AD type, novolak type epoxy resins such as phenol novolac type and cresol novolak type, brominated bisphenol A type and brominated phenol. Examples thereof include brominated epoxy resin such as novolak type, biphenyl type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, tris (hydroxyphenyl) methane type epoxy resin and the like.

これらの中でも、高流動性や成形性等の観点から、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂が好ましく用いられる。 Among these, bisphenol type epoxy resin and novolak type epoxy resin are preferably used from the viewpoint of high fluidity and moldability.

また、比較的分子量の低いビスフェノールA型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂がより好ましく用いられる。 Further, a bisphenol A type epoxy resin having a relatively low molecular weight, a phenol novolac type epoxy resin, and a cresol novolac type epoxy resin are more preferably used.

さらに、耐熱性の観点から、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂がさらに好ましく用いられ、トリス(ヒドロキシフェニル)メタン型エポキシ樹脂が特に好ましく用いられる。 Further, from the viewpoint of heat resistance, a phenol novolac type epoxy resin and a cresol novolac type epoxy resin are more preferably used, and a tris (hydroxyphenyl) methane type epoxy resin is particularly preferably used.

ビスマレイミド樹脂としては、例えば、分子鎖の両末端にマレイミド基を有する樹脂であれば、特に限定されないが、ベンゼン環を有するものが好ましく、下記一般式(1)で表されるものがより好ましく用いられる。 The bismaleimide resin is not particularly limited as long as it is a resin having maleimide groups at both ends of the molecular chain, but a resin having a benzene ring is preferable, and a resin represented by the following general formula (1) is more preferable. Used.

Figure 0006972611
[式中、R〜Rは、置換基を有していてもよい炭素数1〜4の炭化水素基または水素原子を表す。また、Rは、2価の有機基を表す。]
Figure 0006972611
[In the formula, R 1 to R 4 represent a hydrocarbon group or a hydrogen atom having 1 to 4 carbon atoms which may have a substituent. Further, R 5 represents a divalent organic group. ]

ただし、ビスマレイミド樹脂は、分子鎖の両末端以外にマレイミド基を有していてもよい。 However, the bismaleimide resin may have a maleimide group other than both ends of the molecular chain.

ここで、有機基とは、炭素原子以外の原子を含んでいてもよい炭化水素基であり、炭素原子以外の原子としてはO、S、N等が挙げられる。 Here, the organic group is a hydrocarbon group which may contain an atom other than a carbon atom, and examples of the atom other than the carbon atom include O, S, N and the like.

は、好ましくはメチレン基と芳香環とエーテル結合(−O−)とが任意の順序で結合した主鎖構造を有し、主鎖上に置換基および側鎖の少なくとも一方を有していてもよい。主鎖構造に含まれるメチレン基と芳香環とエーテル結合との合計数は15個以下である。上記の置換基または側鎖としては、例えば、炭素数3個以下の炭化水素基、マレイミド基、フェニレン基等が挙げられる。 R 5 is not preferably has a main chain structure a methylene group and an aromatic ring and an ether bond (-O-) and are bonded in any order, at least one of the substituents and the side chain on the backbone You may. The total number of methylene groups, aromatic rings and ether bonds contained in the main chain structure is 15 or less. Examples of the above-mentioned substituent or side chain include a hydrocarbon group having 3 or less carbon atoms, a maleimide group, a phenylene group and the like.

ビスマレイミド樹脂としては、例えば、N,N’−(4,4’−ジフェニルメタン)ビスマレイミド、ビス(3−エチル−5−メチル−4−マレイミドフェニル)メタン、2,2−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン、m−フェニレンビスマレイミド、p−フェニレンビスマレイミド、4−メチル−1,3−フェニレンビスマレイミド、N,N’−エチレンジマレイミド、N,N’−ヘキサメチレンジマレイミド等が挙げられる。 Examples of the bismaleimide resin include N, N'-(4,4'-diphenylmethane) bismaleimide, bis (3-ethyl-5-methyl-4-maleimidephenyl) methane, and 2,2-bis [4- ( 4-maleimide phenoxy) phenyl] propane, m-phenylene bismaleimide, p-phenylene bismaleimide, 4-methyl-1,3-phenylene bismaleimide, N, N'-ethylenedimaleimide, N, N'-hexamethylenedi Maleimide and the like can be mentioned.

また、樹脂2とともに、必要に応じて硬化剤が併用される。
例えば、樹脂2としてノボラック型フェノール樹脂が用いられる場合、硬化剤としては、通常、ヘキサメチレンテトラミンが用いられる。
Further, a curing agent is used in combination with the resin 2 as needed.
For example, when a novolak type phenol resin is used as the resin 2, hexamethylenetetramine is usually used as the curing agent.

また、例えば、樹脂2としてエポキシ樹脂が用いられる場合、硬化剤としては、脂肪族ポリアミン、芳香族ポリアミン、ジシアミンジアミドのようなアミン化合物、脂環族酸無水物、芳香族酸無水物のような酸無水物、ノボラック型フェノール樹脂のようなポリフェノール化合物、イミダゾール化合物等が用いられる。 Further, for example, when an epoxy resin is used as the resin 2, the curing agent may be an aliphatic polyamine, an aromatic polyamine, an amine compound such as disiamine diamide, an alicyclic acid anhydride, or an aromatic acid anhydride. Acid anhydride, polyphenol compound such as novolak type phenol resin, imidazole compound and the like are used.

これらの中でも、取り扱い性や環境面の観点から、ノボラック型フェノール樹脂が好ましく用いられる。特に、エポキシ樹脂としてフェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、およびトリス(ヒドロキシフェニル)メタン型エポキシ樹脂を用いる場合、硬化剤としては、硬化物の耐熱性がより向上し易いという観点から、ノボラック型フェノール樹脂が好ましく用いられる。 Among these, the novolak type phenol resin is preferably used from the viewpoint of handleability and the environment. In particular, when a phenol novolac type epoxy resin, a cresol novolac type epoxy resin, and a tris (hydroxyphenyl) methane type epoxy resin are used as the epoxy resin, the heat resistance of the cured product can be more easily improved as the curing agent. Novolac type phenolic resin is preferably used.

また、例えば、樹脂2としてビスマレイミド樹脂が用いられる場合、硬化剤としては、イミダゾール化合物が用いられる。
なお、硬化剤としては、上述したもののうちの1種または2種以上が用いられる。
Further, for example, when a bismaleimide resin is used as the resin 2, an imidazole compound is used as the curing agent.
As the curing agent, one or more of the above-mentioned ones are used.

一方、樹脂2は、特に熱可塑性樹脂を含んでいてもよい。これにより、強化繊維複合材1の成形性を特に高めることができ、より寸法精度が高い強化繊維複合材1が得られる。 On the other hand, the resin 2 may contain a thermoplastic resin in particular. As a result, the moldability of the reinforcing fiber composite material 1 can be particularly improved, and the reinforcing fiber composite material 1 having higher dimensional accuracy can be obtained.

さらに、樹脂2は、熱可塑性樹脂の中でもスーパーエンジニアリングプラスチックを含むことが好ましい。これにより、熱可塑性樹脂がもたらす効果に加え、高い機械的特性という効果が付加されることとなる。なお、スーパーエンジニアリングプラスチックとしては、例えば、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、液晶ポリマー、フッ素樹脂等が挙げられる。 Further, the resin 2 preferably contains a super engineering plastic among the thermoplastic resins. As a result, in addition to the effect brought about by the thermoplastic resin, the effect of high mechanical properties is added. Examples of super engineering plastics include polysulfone, polyether sulfone, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, polyarylate, polyamideimide, polyetherimide, liquid crystal polymer, and fluororesin.

樹脂2の融点は、特に限定されないが、200〜400℃であるのが好ましく、210〜390℃であるのがより好ましく、260〜380℃であるのがさらに好ましい。このような樹脂2を用いることにより、強化繊維複合材1の機械的特性および耐熱性を十分に高めることができる。これにより、強化繊維複合材1が例えば輸送機器用内装材等に適用された場合、難燃性に優れた内装材が得られる。 The melting point of the resin 2 is not particularly limited, but is preferably 200 to 400 ° C, more preferably 210 to 390 ° C, and even more preferably 260 to 380 ° C. By using such a resin 2, the mechanical properties and heat resistance of the reinforcing fiber composite material 1 can be sufficiently enhanced. As a result, when the reinforcing fiber composite material 1 is applied to, for example, an interior material for transportation equipment, an interior material having excellent flame retardancy can be obtained.

なお、樹脂2の融点が前記下限値を下回ると、強化繊維複合材1の構成によっては、強化繊維複合材1の高温時の寸法精度が低下したり、耐熱性に基づく難燃性が低下したりするおそれがある。一方、樹脂2の融点は前記上限値を上回ってもよいが、それに伴って一部の物性(例えば耐衝撃性等)が低下するおそれがある。 When the melting point of the resin 2 is lower than the lower limit, the dimensional accuracy of the reinforcing fiber composite material 1 at high temperature may be lowered or the flame retardancy based on heat resistance may be lowered depending on the configuration of the reinforcing fiber composite material 1. There is a risk of On the other hand, the melting point of the resin 2 may exceed the upper limit value, but some physical properties (for example, impact resistance, etc.) may be deteriorated accordingly.

ここで、樹脂2の融点は、原則として結晶融点のことであり、例えば、示差走査熱量計(DSC−2920、TAインスツルメント社製)により測定できる。 Here, the melting point of the resin 2 is, in principle, the melting point of the crystal, and can be measured by, for example, a differential scanning calorimeter (DSC-2920, manufactured by TA Instruments).

また、樹脂2に結晶融点が存在せずガラス転移温度が存在する場合には、本発明における樹脂2の融点はガラス転移温度も含むものとする。このガラス転移温度も、上記の示差走査熱量計により測定可能である。 When the resin 2 does not have a crystal melting point and has a glass transition temperature, the melting point of the resin 2 in the present invention also includes the glass transition temperature. This glass transition temperature can also be measured by the above-mentioned differential scanning calorimeter.

さらに、樹脂2が熱硬化性樹脂の場合であって結晶融点もガラス転移温度も存在しない場合には、本発明における樹脂2の融点は熱硬化性樹脂の硬化物の耐熱温度も含むものとする。この耐熱温度は、JIS K 6911:1995の熱可塑性プラスチック一般試験方法に規定されている荷重たわみ温度とする。 Further, when the resin 2 is a thermosetting resin and neither the crystal melting point nor the glass transition temperature exists, the melting point of the resin 2 in the present invention includes the heat resistant temperature of the cured product of the thermosetting resin. This heat resistant temperature is the deflection temperature under load specified in the general test method for thermoplastics of JIS K 6911: 1995.

(第1繊維束および第2繊維束)
第1繊維束31および第2繊維束32は、それぞれ強化繊維複合材1の機械的特性を向上させたり、熱伝導性を高めたりすることに寄与する。
(1st fiber bundle and 2nd fiber bundle)
The first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 each contribute to improving the mechanical properties of the reinforcing fiber composite material 1 and improving the thermal conductivity.

このような第1繊維束31および第2繊維束32としては、それぞれ例えば、長い繊維束を所定の長さに切断したものであって、必要に応じて開繊処理等が施されたものである。 The first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 are, for example, those obtained by cutting a long fiber bundle to a predetermined length and subjected to fiber opening treatment or the like as necessary. be.

ここで、前述したように、第1繊維束31は、繊維束3のうち幅が単繊維の平均径の5倍以上のものであり、第2繊維束32は、繊維束3のうち幅が単繊維の平均径の5倍未満のものである。このため、第1繊維束31と第2繊維束32とでは、熱的、電気的および機械的な特性が互いに異なる。すなわち、繊維束3の幅は、熱、電子等の伝導性や機械的特性等の物性を左右するので、繊維束3の幅を異ならせることによって、結果的にこれらの特性も異ならせることができる。 Here, as described above, the width of the first fiber bundle 31 is 5 times or more the average diameter of the single fiber in the fiber bundle 3, and the width of the second fiber bundle 32 is the width of the fiber bundle 3. It is less than 5 times the average diameter of a single fiber. Therefore, the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 have different thermal, electrical, and mechanical properties from each other. That is, the width of the fiber bundle 3 affects the physical properties such as the conductivity of heat and electrons and the mechanical properties. Therefore, by making the width of the fiber bundle 3 different, these characteristics can be made different as a result. can.

そして、強化繊維複合材1では、第1面11(一方の面)において幅が単繊維の平均径の5倍以上の第1繊維束31が占める面積率が、第2面12(他方の面)において第1繊維束31が占める面積率より10%以上大きい。このため、強化繊維複合材1の第1面11では、熱的、電気的および機械的な特性が相対的に高くなる傾向を示す。その結果、これらの特性において分布を有する強化繊維複合材1が得られる。 In the reinforcing fiber composite material 1, the area ratio occupied by the first fiber bundle 31 having a width of 5 times or more the average diameter of the single fiber on the first surface 11 (one surface) is the second surface 12 (the other surface). ) Is 10% or more larger than the area ratio occupied by the first fiber bundle 31. Therefore, the first surface 11 of the reinforcing fiber composite material 1 tends to have relatively high thermal, electrical, and mechanical properties. As a result, the reinforcing fiber composite material 1 having a distribution in these characteristics is obtained.

具体的には、第1面11では、第1繊維束31に由来する物性が第2面12に比べてより強く反映される。このため、第1面11では、熱伝導性、電導性、表面硬度等の物性を、第2面12よりも大きくすることができる。 Specifically, the physical properties derived from the first fiber bundle 31 are more strongly reflected on the first surface 11 than on the second surface 12. Therefore, the physical properties such as thermal conductivity, electrical conductivity, and surface hardness of the first surface 11 can be made larger than those of the second surface 12.

一方、本実施形態に係る第2面12では、第1繊維束31が占める面積率が第1面11よりも小さい。このため、第2面12では、第1繊維束31に由来する物性が第1面11に比べてあまり反映されない。このため、第2面12では、熱伝導性、電導性、表面硬度等の物性を、第1面11よりも小さくすることができる。 On the other hand, in the second surface 12 according to the present embodiment, the area ratio occupied by the first fiber bundle 31 is smaller than that of the first surface 11. Therefore, the physical properties derived from the first fiber bundle 31 are not reflected much on the second surface 12 as compared with the first surface 11. Therefore, the physical properties such as thermal conductivity, electrical conductivity, and surface hardness of the second surface 12 can be made smaller than those of the first surface 11.

第1面11において第1繊維束31が占める面積率をA1とし、第2面12において第1繊維束31が占める面積率をA2とするとき、A1−A2は10%以上とされるが、10〜90%であるのが好ましく、10〜70%であるのがより好ましく、20〜50%であるのがさらに好ましい。A1−A2は、すなわち、相対的に幅が広い第1繊維束31が占める面積が第1面11と第2面12とでどの程度異なっているかを示す指標(偏在の程度の指標)となり得るが、A1−A2が前記範囲内であることにより、強化繊維複合材1において第1繊維束31が第1面11側に著しく偏在するのを抑制し、ひいては強化繊維複合材1全体の物性のバランスが崩れてしまうのを抑制することができる。 When the area ratio occupied by the first fiber bundle 31 on the first surface 11 is A1 and the area ratio occupied by the first fiber bundle 31 on the second surface 12 is A2, A1-A2 is 10% or more. It is preferably 10 to 90%, more preferably 10 to 70%, still more preferably 20 to 50%. A1-A2 can be an index (an index of the degree of uneven distribution) indicating how much the area occupied by the relatively wide first fiber bundle 31 differs between the first surface 11 and the second surface 12. However, when A1-A2 is within the above range, it is possible to prevent the first fiber bundle 31 from being significantly unevenly distributed on the first surface 11 side in the reinforcing fiber composite material 1, and by extension, the physical characteristics of the reinforcing fiber composite material 1 as a whole. It is possible to prevent the balance from being lost.

なお、A1−A2が前記下限値を下回ると、面積率の差が小さくなってしまうので、第1面11と第2面12とで物性の差が小さくなり、付加価値が損なわれるおそれがある。一方、A1−A2が前記上限値を上回ると、面積率の差が大きくなり過ぎてしまい、例えば機械的特性のばらつきが大きくなるため、反り等の変形が大きくなるおそれがある。 If A1-A2 is below the lower limit, the difference in area ratio becomes small, so the difference in physical properties between the first surface 11 and the second surface 12 becomes small, and the added value may be impaired. .. On the other hand, if A1-A2 exceeds the upper limit value, the difference in area ratio becomes too large, and for example, the variation in mechanical characteristics becomes large, so that deformation such as warpage may become large.

なお、これらの面積率A1、A2は、第1面11および第2面12を光学顕微鏡または電子顕微鏡で観察し、観察像全体に対する第1繊維束31の面積率を算出することによって求められる。 The area ratios A1 and A2 are obtained by observing the first surface 11 and the second surface 12 with an optical microscope or an electron microscope and calculating the area ratio of the first fiber bundle 31 with respect to the entire observation image.

また、第1繊維束31の幅とは、撮像された観察像に写っている各第1繊維束31の最大幅のことをいう。
なお、観察時の倍率は、観察像内に第1繊維束31が10本以上写る倍率とする。
Further, the width of the first fiber bundle 31 means the maximum width of each first fiber bundle 31 shown in the captured observation image.
The magnification at the time of observation is a magnification at which 10 or more first fiber bundles 31 are captured in the observation image.

一方、第1面11において第2繊維束32が占める面積率をB1とし、第2面12において第2繊維束32が占める面積率をB2とするとき、B2>B1であるのが好ましい。また、B2−B1が10〜90%であるのが好ましく、10〜70%であるのがより好ましく、20〜50%であるのがさらに好ましい。B2−B1は、すなわち、相対的に幅が狭い第2繊維束32が占める面積が第1面11と第2面12とでどの程度異なっているかを示す指標(偏在の程度の指標)となり得るが、B1およびB2が前記範囲内であることにより、強化繊維複合材1において第2繊維束32が第2面12側に著しく偏在するのを抑制し、ひいては強化繊維複合材1全体の物性のバランスが崩れてしまうのを抑制することができる。 On the other hand, when the area ratio occupied by the second fiber bundle 32 on the first surface 11 is B1 and the area ratio occupied by the second fiber bundle 32 on the second surface 12 is B2, it is preferable that B2> B1. Further, B2-B1 is preferably 10 to 90%, more preferably 10 to 70%, and even more preferably 20 to 50%. B2-B1 can be an index (indicator of the degree of uneven distribution) indicating how much the area occupied by the relatively narrow second fiber bundle 32 differs between the first surface 11 and the second surface 12. However, when B1 and B2 are within the above range, it is possible to prevent the second fiber bundle 32 from being remarkably unevenly distributed on the second surface 12 side in the reinforcing fiber composite material 1, and by extension, the physical properties of the reinforcing fiber composite material 1 as a whole. It is possible to prevent the balance from being lost.

なお、B2−B1が前記下限値を下回ると、面積率の差が小さくなってしまうので、第1面11と第2面12とで物性の差が小さくなり、付加価値が損なわれるおそれがある。一方、B2−B1が前記上限値を上回ると、面積率の差が大きくなり過ぎてしまい、例えば機械的特性のばらつきが大きくなるため、反り等の変形が大きくなるおそれがある。 If B2-B1 is below the lower limit, the difference in area ratio becomes small, so the difference in physical properties between the first surface 11 and the second surface 12 becomes small, and the added value may be impaired. .. On the other hand, if B2-B1 exceeds the upper limit value, the difference in area ratio becomes too large, and for example, the variation in mechanical characteristics becomes large, so that deformation such as warpage may become large.

なお、これらの面積率B1、B2は、第1面11および第2面12を光学顕微鏡または電子顕微鏡で観察し、観察像全体に対する第2繊維束32の面積率を算出することによって求められる。 The area ratios B1 and B2 are obtained by observing the first surface 11 and the second surface 12 with an optical microscope or an electron microscope and calculating the area ratio of the second fiber bundle 32 with respect to the entire observation image.

また、第2繊維束32の幅とは、撮像された観察像に写っている各第2繊維束32の最大幅のことをいう。
また、観察時の倍率は、観察像内に第2繊維束32が10本以上写る倍率とする。
Further, the width of the second fiber bundle 32 means the maximum width of each second fiber bundle 32 shown in the captured observation image.
Further, the magnification at the time of observation is a magnification at which 10 or more second fiber bundles 32 are captured in the observation image.

第1繊維束31として用いられる繊維および第2繊維束32として用いられる繊維は、互いに異なる材質の繊維であってもよいが、好ましくは互いに同じ材質の繊維とされる。これにより、繊維束3の幅を制御因子にして物性を制御し易くなるため、目的とする物性を有する強化繊維複合材1をより確実に実現することができる。 The fibers used as the first fiber bundle 31 and the fibers used as the second fiber bundle 32 may be fibers made of different materials from each other, but are preferably made of the same material as each other. This makes it easier to control the physical properties by using the width of the fiber bundle 3 as a control factor, so that the reinforcing fiber composite material 1 having the desired physical properties can be realized more reliably.

第1繊維束31および第2繊維束32として用いられる繊維としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アルミニウム繊維、銅繊維、ステンレス鋼繊維、黄銅繊維、チタン繊維、鋼繊維、リン青銅繊維のような金属繊維、綿繊維、絹繊維、木質繊維のような天然繊維、アルミナ繊維のようなセラミック繊維、全芳香族ポリアミド(アラミド)、全芳香族ポリエステル、全芳香族ポリエステルアミド、全芳香族ポリエーテル、全芳香族ポリカーボネート、全芳香族ポリアゾメチン、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリ(パラ−フェニレンベンゾビスチアゾール)(PBZT)、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリ(パラ−フェニレン−2,6−ベンゾビスオキサゾール)(PBO)のような合成繊維等が挙げられ、これらのうちの少なくとも1種を含むものが用いられる。 Examples of the fibers used as the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 include glass fiber, carbon fiber, aluminum fiber, copper fiber, stainless steel fiber, brass fiber, titanium fiber, steel fiber, and phosphorus bronze fiber. Metallic fiber, cotton fiber, silk fiber, natural fiber such as wood fiber, ceramic fiber such as alumina fiber, total aromatic polyamide (aramid), total aromatic polyester, total aromatic polyesteramide, total aromatic polyether , Total aromatic polycarbonate, total aromatic polyazomethin, polyphenylene sulfide (PPS), poly (para-phenylene benzobisthiazole) (PBZT), polybenzoimidazole (PBI), polyether ether ketone (PEEK), polyamideimide (PAI) ), Polytetrafluoroethylene (PTFE), synthetic fibers such as poly (para-phenylene-2,6-benzobisoxazole) (PBO), etc., and those containing at least one of these include Used.

なお、第1繊維束31および第2繊維束32は、それぞれ一種類の単繊維のみで構成されるものに限定されず、複数種類の単繊維が束ねられてなるものであってもよい。 The first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 are not limited to those composed of only one type of single fiber, and may be formed by bundling a plurality of types of single fibers.

そして、第1繊維束31は、前述した範囲の幅のものであれば、有機繊維を含む繊維束であっても無機繊維を含む繊維束であってもよい。換言すれば、第1繊維束31に含まれる単繊維は、有機繊維であっても無機繊維であってもよい。 The first fiber bundle 31 may be a fiber bundle containing organic fibers or a fiber bundle containing inorganic fibers as long as it has a width within the above-mentioned range. In other words, the single fiber contained in the first fiber bundle 31 may be an organic fiber or an inorganic fiber.

また、同様に、第2繊維束32も、前述した範囲の幅のものであれば、有機繊維を含む繊維束であっても無機繊維を含む繊維束であってもよい。換言すれば、第2繊維束32に含まれる単繊維は、有機繊維であっても無機繊維であってもよい。 Similarly, the second fiber bundle 32 may be a fiber bundle containing organic fibers or a fiber bundle containing inorganic fibers as long as it has a width within the above-mentioned range. In other words, the single fiber contained in the second fiber bundle 32 may be an organic fiber or an inorganic fiber.

このうち、第1繊維束31および第2繊維束32として有機繊維を用いることにより、強化繊維複合材1の軽量化を図ることができる。また、有機繊維の中には、機械的強度が非常に高いものもあるため、それらを選択することによって軽量化と高強度化との両立を図ることができる。なお、有機繊維としては、例えば、天然繊維、合成繊維等が挙げられる。 Of these, by using organic fibers as the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32, the weight of the reinforcing fiber composite material 1 can be reduced. In addition, since some organic fibers have extremely high mechanical strength, it is possible to achieve both weight reduction and high strength by selecting them. Examples of the organic fiber include natural fiber and synthetic fiber.

一方、第1繊維束31および第2繊維束32として無機繊維を用いることにより、強化繊維複合材1の高強度化を図ることができる。すなわち、無機繊維は、一般に引張強度等の機械的強度が高いため、強化繊維複合材1の高強度化に寄与し易い。また、無機繊維は、熱伝導性、導電性、低膨張性等の特長を有するため、これらの物性を強化繊維複合材1に付加することができる。このため、様々な付加価値を持つ強化繊維複合材1を実現することができる。なお、無機繊維としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、セラミック繊維等が挙げられる。 On the other hand, by using inorganic fibers as the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32, the strength of the reinforcing fiber composite material 1 can be increased. That is, since the inorganic fiber generally has high mechanical strength such as tensile strength, it tends to contribute to increasing the strength of the reinforcing fiber composite material 1. Further, since the inorganic fiber has features such as thermal conductivity, conductivity, and low expansion property, these physical characteristics can be added to the reinforcing fiber composite material 1. Therefore, it is possible to realize the reinforcing fiber composite material 1 having various added values. Examples of the inorganic fiber include glass fiber, carbon fiber, metal fiber, ceramic fiber and the like.

なお、強化繊維複合材1には、繊維束3以外に、繊維束3が完全に開繊されてなる単繊維やその他の単繊維が含まれていてもよい。 In addition to the fiber bundle 3, the reinforcing fiber composite material 1 may contain a single fiber in which the fiber bundle 3 is completely opened or other single fiber.

また、第1繊維束31および第2繊維束32の平均長さは、それぞれ特に限定されないが、5mm以上であるのが好ましく、7mm以上であるのがより好ましく、10mm以上であるのがさらに好ましい。第1繊維束31および第2繊維束32の平均長さを前記範囲内に設定することにより、強化繊維複合材1の機械的特性を十分に高めることができる。特に樹脂2の機械的特性が比較的低い場合であっても、第1繊維束31および第2繊維束32によってそれを十分に補うことができる。その結果、機械的特性が特に良好な強化繊維複合材1が得られる。 The average length of the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 is not particularly limited, but is preferably 5 mm or more, more preferably 7 mm or more, still more preferably 10 mm or more. .. By setting the average length of the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 within the above range, the mechanical properties of the reinforcing fiber composite material 1 can be sufficiently enhanced. In particular, even when the mechanical properties of the resin 2 are relatively low, it can be sufficiently supplemented by the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32. As a result, the reinforcing fiber composite material 1 having particularly good mechanical properties can be obtained.

なお、第1繊維束31および第2繊維束32の平均長さの上限値は、特に限定されないが、例えば100mm以下であるのが好ましく、50mm以下であるのがより好ましい。これにより、強化繊維複合材1を製造するにあたって第1繊維束31および第2繊維束32を分散媒に分散させるとき、その分散性が良好になる。その結果、最終的に機械的特性に優れた強化繊維複合材1が得られる。 The upper limit of the average length of the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 is not particularly limited, but is preferably 100 mm or less, more preferably 50 mm or less, for example. As a result, when the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 are dispersed in the dispersion medium in producing the reinforcing fiber composite material 1, the dispersibility thereof becomes good. As a result, the reinforcing fiber composite material 1 having excellent mechanical properties is finally obtained.

なお、第1繊維束31および第2繊維束32の平均長さとは、強化繊維複合材1の樹脂2を溶解する等して100本以上の第1繊維束31および第2繊維束32を取り出した後、その長さをそれぞれ測定し、平均した値のことをいう。 The average length of the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 means that 100 or more first fiber bundles 31 and the second fiber bundle 32 are taken out by dissolving the resin 2 of the reinforcing fiber composite material 1 or the like. After that, the lengths are measured and averaged.

また、第1繊維束31および第2繊維束32は、それぞれ長さ20mm以上の長繊維を含んでいてもよい。第1繊維束31および第2繊維束32としてこのような非常に長いものを含めることにより、強化繊維複合材1には極めて高い機械的特性が付与される。このため、例えば樹脂2として機械的特性が低いものを使用した場合であっても、第1繊維束31および第2繊維束32によってそれを十分に補うことができる。その結果、樹脂2として目的とする特性に特化したもの、例えば機械的特性は多少劣るものの難燃性に優れたものといった選択をすることが可能になり、様々な特性を有する強化繊維複合材1が得られる。 Further, the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 may each contain long fibers having a length of 20 mm or more. By including such very long fibers as the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32, the reinforcing fiber composite material 1 is imparted with extremely high mechanical properties. Therefore, for example, even when a resin 2 having low mechanical properties is used, it can be sufficiently supplemented by the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32. As a result, it becomes possible to select a resin 2 specialized for the desired characteristics, for example, a resin 2 having slightly inferior mechanical properties but excellent flame retardancy, and is a reinforcing fiber composite material having various properties. 1 is obtained.

また、長繊維の長さは、好ましくは25mm以上とされ、より好ましくは30mm以上とされる。 The length of the long fibers is preferably 25 mm or more, more preferably 30 mm or more.

なお、長繊維の長さが前記範囲を下回ると、従来の複合成形体に期待される機械的特性の範囲を超えることができず、例えば金属部品等を置き換え得るほどの優れた機械的特性を獲得する等、長繊維を添加する目的が果たされないおそれがある。 If the length of the long fibers is less than the above range, the mechanical properties expected of the conventional composite molded body cannot be exceeded, and the mechanical properties are excellent enough to replace, for example, metal parts. There is a risk that the purpose of adding long fibers, such as acquisition, will not be achieved.

また、長繊維の長さの上限値は、特に限定されないが、200mm以下であるのが好ましく、150mm以下であるのがより好ましい。これにより、強化繊維複合材1を製造するにあたって第1繊維束31および第2繊維束32を分散媒に分散させるとき、その分散性が良好になる。その結果、最終的に機械的特性に優れた強化繊維複合材1が得られる。 The upper limit of the length of the long fiber is not particularly limited, but is preferably 200 mm or less, and more preferably 150 mm or less. As a result, when the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 are dispersed in the dispersion medium in producing the reinforcing fiber composite material 1, the dispersibility thereof becomes good. As a result, the reinforcing fiber composite material 1 having excellent mechanical properties is finally obtained.

このような長繊維は、第1繊維束31および第2繊維束32に少しでも含まれていればよいが、第1繊維束31および第2繊維束32のうち10%以上の割合で含まれているのが好ましく、20〜90%の割合で含まれているのがより好ましい。これにより、長繊維によってもたらされる上述したような効果が、より確実に発現することとなる。すなわち、長繊維が支配的に存在することになるため、強化繊維複合材1の機械的特性においても長繊維の影響が支配的になる。その結果、とりわけ機械的特性が高い強化繊維複合材1を実現することができる。 Such long fibers may be contained in the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 as much as possible, but are contained in a ratio of 10% or more of the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32. It is preferable that the fiber is contained in a proportion of 20 to 90%. As a result, the above-mentioned effects brought about by the long fibers are more reliably exhibited. That is, since the long fibers are predominantly present, the influence of the long fibers is also predominant in the mechanical properties of the reinforcing fiber composite material 1. As a result, it is possible to realize the reinforcing fiber composite material 1 having particularly high mechanical properties.

なお、長繊維の含有量は、強化繊維複合材1の樹脂2を溶解する等して100本以上の第1繊維束31および第2繊維束32を取り出した後、その長さをそれぞれ測定し、長さが20mm以上である第1繊維束31および第2繊維束32の本数の割合として求められる。 The content of the long fibers was measured by dissolving the resin 2 of the reinforcing fiber composite material 1 and taking out 100 or more first fiber bundles 31 and second fiber bundles 32, and then measuring their lengths, respectively. , It is obtained as a ratio of the number of the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 having a length of 20 mm or more.

また、繊維束3の平均幅は、特に限定されないが、1〜30mm程度であるのが好ましく、3〜20mm程度であるのがより好ましい。繊維束3の平均幅を前記範囲内に設定することにより、強化繊維複合材1全体の機械的強度を高めつつ、繊維束3の分散性が良好になり、強化繊維複合材1を製造するときの成形性を高めることができる。 The average width of the fiber bundle 3 is not particularly limited, but is preferably about 1 to 30 mm, more preferably about 3 to 20 mm. By setting the average width of the fiber bundle 3 within the above range, the dispersibility of the fiber bundle 3 is improved while increasing the mechanical strength of the entire reinforcing fiber composite material 1, and when the reinforcing fiber composite material 1 is manufactured. The formability of the material can be improved.

なお、繊維束3の平均幅とは、強化繊維複合材1の樹脂2を溶解する等して100本以上の繊維束3を取り出した後、その最大幅をそれぞれ測定し、平均した値のことをいう。 The average width of the fiber bundle 3 is a value obtained by measuring and averaging the maximum widths of 100 or more fiber bundles 3 after taking out 100 or more fiber bundles 3 by dissolving the resin 2 of the reinforcing fiber composite material 1 or the like. To say.

また、第1繊維束31および第2繊維束32の幅に対する長さの比(長さ/幅)は、特に限定されないが、5以上であるのが好ましく、10以上であるのがより好ましい。これにより、第1繊維束31および第2繊維束32が上記のような効果をより確実に発揮する。 The length ratio (length / width) to the width of the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 is not particularly limited, but is preferably 5 or more, and more preferably 10 or more. As a result, the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 more reliably exert the above-mentioned effects.

また、第1繊維束31および第2繊維束32に含まれる単繊維の平均径は、特に限定されないが、1〜100μm程度であるのが好ましく、5〜80μm程度であるのがより好ましい。単繊維の平均径を前記範囲内に設定することにより、強化繊維複合材1の機械的特性を高めつつ、強化繊維複合材1を製造するときの成形性を高めることができる。 The average diameter of the single fibers contained in the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 is not particularly limited, but is preferably about 1 to 100 μm, and more preferably about 5 to 80 μm. By setting the average diameter of the single fiber within the above range, it is possible to improve the mechanical properties of the reinforcing fiber composite material 1 and to improve the moldability when manufacturing the reinforcing fiber composite material 1.

なお、単繊維の平均径とは、強化繊維複合材1の樹脂2を溶解する等して100本以上の単繊維を取り出した後、その径をそれぞれ測定し、平均した値のことをいう。 The average diameter of the single fibers refers to the average value obtained by measuring the diameters of 100 or more single fibers after taking out 100 or more single fibers by dissolving the resin 2 of the reinforcing fiber composite material 1, etc.

また、第1繊維束31および第2繊維束32には、必要に応じて、カップリング剤処理、界面活性剤処理、紫外線照射処理、電子線照射処理、プラズマ照射処理等の表面処理が施されていてもよい。 Further, the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 are subjected to surface treatment such as coupling agent treatment, surfactant treatment, ultraviolet irradiation treatment, electron beam irradiation treatment, plasma irradiation treatment and the like, if necessary. May be.

このうち、カップリング剤としては、例えば、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジエトキシシランのようなアミノ基含有アルコキシシラン、およびそれらの加水分解物等が挙げられ、これらのうちの少なくとも1種を含むものが用いられる。 Among these, examples of the coupling agent include N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, and γ-aminopropyltri. Amino groups such as methoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldiethoxysilane Examples thereof include contained alkoxysilanes and their hydrolyzates, and those containing at least one of these are used.

強化繊維複合材1における第1繊維束31の含有量と第2繊維束32の含有量の合計は、特に限定されないが、樹脂2の1〜300体積%程度であるのが好ましく、5〜150体積%程度であるのがより好ましく、10〜120体積%程度であるのがさらに好ましい。第1繊維束31の含有量と第2繊維束32の含有量の合計を前記範囲内に設定することにより、樹脂2と第1繊維束31および第2繊維束32との量的なバランスが最適化されるため、強化繊維複合材1の機械的特性を特に高めることができる。すなわち、第1繊維束31の含有量と第2繊維束32の含有量の合計が前記下限値を下回ると、第1繊維束31および第2繊維束32が相対的に不足するため、樹脂2の組成や第1繊維束31および第2繊維束32の長さ、構成材料等によっては、強化繊維複合材1の機械的特性が低下するおそれがある。一方、第1繊維束31および第2繊維束32が前記上限値を上回ると、樹脂2の含有量が相対的に不足するため、樹脂2の組成や第1繊維束31および第2繊維束32の長さ、構成材料等によっては、強化繊維複合材1の機械的特性が低下するおそれがある。 The total content of the first fiber bundle 31 and the content of the second fiber bundle 32 in the reinforcing fiber composite material 1 is not particularly limited, but is preferably about 1 to 300% by volume of the resin 2, preferably 5 to 150. It is more preferably about 10% by volume, and even more preferably about 10 to 120% by volume. By setting the total of the content of the first fiber bundle 31 and the content of the second fiber bundle 32 within the above range, the quantitative balance between the resin 2 and the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 can be achieved. Since it is optimized, the mechanical properties of the reinforcing fiber composite material 1 can be particularly enhanced. That is, when the total content of the first fiber bundle 31 and the content of the second fiber bundle 32 is less than the lower limit, the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 are relatively insufficient, so that the resin 2 is used. The mechanical properties of the reinforcing fiber composite material 1 may deteriorate depending on the composition of the above, the lengths of the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32, the constituent materials, and the like. On the other hand, when the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 exceed the upper limit, the content of the resin 2 is relatively insufficient, so that the composition of the resin 2 and the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 Depending on the length, constituent materials, etc., the mechanical properties of the reinforcing fiber composite material 1 may deteriorate.

なお、図1に示す第1繊維束31および第2繊維束32の形状は、一例であり、図示したような直線状には限定されず、いかなる形状、例えばらせん状、蛇行形状等であってもよい。 The shapes of the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 shown in FIG. 1 are examples, and are not limited to the linear shape as shown in the drawing, and may be any shape, for example, a spiral shape, a meandering shape, or the like. May be good.

また、第1繊維束31および第2繊維束32は、強化繊維複合材1中においていかなる方向に配向していてもよいが、好ましくは表面と平行になるように配向しているのが好ましい。これにより、強化繊維複合材1の表面の引張方向において靭性を高めることができる。また、強化繊維複合材1の表面の耐摩耗性や硬度も高くなる。 Further, the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 may be oriented in any direction in the reinforcing fiber composite material 1, but are preferably oriented so as to be parallel to the surface. This makes it possible to increase the toughness of the surface of the reinforcing fiber composite material 1 in the tensile direction. In addition, the wear resistance and hardness of the surface of the reinforcing fiber composite material 1 are also increased.

また、第1繊維束31と第2繊維束32の存在比は、目的とする強化繊維複合材1の物性に応じて適宜設定されるが、第1繊維束31の含有量を100体積部とするとき、第2繊維束32の含有量が10〜1000体積部であるのが好ましく、20〜500体積部であるのがより好ましい。これにより、第1繊維束31と第2繊維束32のうち、一方のみが過剰に存在することなく、バランスよく存在することとなる。このため、反り等の変形が発生するのを抑制することができる。 The abundance ratio of the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 is appropriately set according to the physical properties of the target reinforcing fiber composite material 1, but the content of the first fiber bundle 31 is 100 parts by volume. The content of the second fiber bundle 32 is preferably 10 to 1000 parts by volume, more preferably 20 to 500 parts by volume. As a result, only one of the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 is not excessively present, but is present in a well-balanced manner. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of deformation such as warpage.

なお、強化繊維複合材1には、第1繊維束31および第2繊維束32に加えて、任意の開繊度合いを有する別の繊維(第3繊維束)が加えられていてもよい。 In addition to the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32, another fiber (third fiber bundle) having an arbitrary degree of opening may be added to the reinforcing fiber composite material 1.

(パルプ)
強化繊維複合材1は、必要に応じてパルプを含んでいてもよい。パルプとは、フィブリル構造を有する繊維材料であり、上記第1繊維束31および第2繊維束32とは異なるものである。パルプは、例えば、繊維材料を機械的または化学的にフィブリル化することによって得ることができる。
(pulp)
The reinforcing fiber composite material 1 may contain pulp, if necessary. Pulp is a fiber material having a fibril structure, and is different from the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32. Pulp can be obtained, for example, by mechanically or chemically fibrilizing the fibrous material.

また、強化繊維複合材1を抄造法によって製造するとき、材料の凝集性を高めることができるので、効率よく安定的に抄造することができる。 Further, when the reinforcing fiber composite material 1 is manufactured by the papermaking method, the cohesiveness of the material can be enhanced, so that the papermaking can be performed efficiently and stably.

パルプとしては、例えば、リンターパルプ、木材パルプのようなセルロース繊維、ケナフ、ジュート、竹のような天然繊維、パラ型全芳香族ポリアミド繊維(アラミド繊維)およびその共重合体、芳香族ポリエステル繊維、ポリベンザゾール繊維、メタ型アラミド繊維およびそれらの共重合体、アクリル繊維、アクリロニトリル繊維、ポリイミド繊維、ポリアミド繊維のような有機繊維等をフィブリル化したものが挙げられ、これらのうちの少なくとも1種が用いられる。 Examples of the pulp include linter pulp, cellulose fiber such as wood pulp, natural fiber such as kenaf, jute and bamboo, para-type total aromatic polyamide fiber (aramid fiber) and its copolymer, aromatic polyester fiber, and the like. Examples thereof include polybenzazole fibers, meta-aramid fibers and their copolymers, acrylic fibers, acrylonitrile fibers, polyimide fibers, organic fibers such as polyamide fibers, and the like, and at least one of these is fibrillated. Used.

また、強化繊維複合材1におけるパルプの含有量は、特に限定されないが、樹脂2の0.5〜10質量%程度であるのが好ましく、1〜8質量%程度であるのがより好ましく、1.5〜5質量%程度であるのがさらに好ましい。これにより、機械的特性や熱伝導性がより良好な強化繊維複合材1を実現することができる。 The pulp content in the reinforcing fiber composite material 1 is not particularly limited, but is preferably about 0.5 to 10% by mass, more preferably about 1 to 8% by mass, and 1). It is more preferably about 5 to 5% by mass. Thereby, the reinforcing fiber composite material 1 having better mechanical properties and thermal conductivity can be realized.

パルプの平均径は、第1繊維束31および第2繊維束32に含まれる単繊維の平均径より小さいことが好ましく、具体的には0.01〜2μm程度であるのが好ましい。 The average diameter of the pulp is preferably smaller than the average diameter of the single fibers contained in the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32, and specifically, it is preferably about 0.01 to 2 μm.

また、パルプの平均長さは、特に限定されないが、0.1〜100mm程度であるのが好ましく、0.5〜10mm程度であるのがより好ましい。 The average length of the pulp is not particularly limited, but is preferably about 0.1 to 100 mm, more preferably about 0.5 to 10 mm.

なお、パルプのフィブリル化の指標としては、BET比表面積が用いられる。パルプのBET比表面積は、特に限定されないが、3〜25m/g程度であるのが好ましく、5〜20m/g程度であるのがより好ましい。これにより、パルプ同士あるいはパルプと第1繊維束31および第2繊維束32との絡み合いを十分に確保しつつ、強化繊維複合材1を抄造法によって製造するときには抄造安定性を図ることができる。 The BET specific surface area is used as an index for fibrillation of pulp. BET specific surface area of the pulp is not particularly limited, and is preferably about 3~25m 2 / g, and more preferably about 5 to 20 m 2 / g. Thereby, while sufficiently ensuring the entanglement between the pulps or the pulp and the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32, the papermaking stability can be achieved when the reinforcing fiber composite material 1 is manufactured by the papermaking method.

(凝集剤)
強化繊維複合材1は、必要に応じて凝集剤を含んでいてもよい。
(Coagulant)
The reinforcing fiber composite material 1 may contain a flocculant, if necessary.

凝集剤としては、例えば、カチオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、両性高分子凝集剤等が挙げられ、これらのうちの少なくとも1種が用いられる。 Examples of the flocculant include a cationic polymer flocculant, an anionic polymer flocculant, a nonionic polymer flocculant, an amphoteric polymer flocculant, and the like, and at least one of these is used.

より具体的には、例えば、カチオン性ポリアクリルアミド、アニオン性ポリアクリルアミド、ホフマンポリアクリルアミド、マンニックポリアクリルアミド、両性共重合ポリアクリルアミド、カチオン化澱粉、両性澱粉、ポリエチレンオキサイド等を挙げられる。 More specifically, for example, cationic polyacrylamide, anionic polyacrylamide, Hoffmann polyacrylamide, mannic polyacrylamide, amphoteric copolymerized polyacrylamide, cationized starch, amphoteric starch, polyethylene oxide and the like can be mentioned.

また、強化繊維複合材1における凝集剤の含有量は、特に限定されないが、樹脂2の0.01〜1.5質量%程度であるのが好ましく、0.05〜1質量%程度であるのがより好ましく、0.1〜0.5質量%程度であるのがさらに好ましい。これにより、強化繊維複合材1を例えば抄造法により製造するとき、脱水処理等を容易かつ安定的に行うことができ、最終的に機械的特性に優れた強化繊維複合材1が得られる。 The content of the flocculant in the reinforcing fiber composite material 1 is not particularly limited, but is preferably about 0.01 to 1.5% by mass, preferably about 0.05 to 1% by mass of the resin 2. Is more preferable, and more preferably about 0.1 to 0.5% by mass. As a result, when the reinforcing fiber composite material 1 is manufactured by, for example, a papermaking method, dehydration treatment and the like can be easily and stably performed, and finally the reinforcing fiber composite material 1 having excellent mechanical properties can be obtained.

(その他の添加剤)
強化繊維複合材1は、必要に応じてその他の添加剤を含んでいてもよい。
(Other additives)
The reinforcing fiber composite material 1 may contain other additives, if necessary.

かかる添加剤としては、例えば、充填材、金属粉、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、離型剤、可塑剤、硬化触媒、硬化助剤、顔料、耐光剤、帯電防止剤、抗菌剤、導電剤、分散剤等が挙げられ、これらのうちの少なくとも1種が用いられる。 Examples of such additives include fillers, metal powders, antioxidants, ultraviolet absorbers, flame retardants, mold release agents, plasticizers, curing catalysts, curing aids, pigments, lightfasteners, antistatic agents, and antibacterial agents. , Conductive agents, dispersants and the like, and at least one of these is used.

このうち、硬化助剤としては、例えば、イミダゾール化合物、三級アミン化合物、有機リン化合物、酸化マグネシウム等が挙げられる。 Among these, examples of the curing aid include imidazole compounds, tertiary amine compounds, organic phosphorus compounds, magnesium oxide and the like.

また、充填材には、例えば、無機充填材、有機充填材等が用いられる。具体的な構成材料としては、例えば、酸化チタン、アルミナ、シリカ、ジルコニア、酸化マグネシウム、酸化カルシウムのような酸化物類、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素のような窒化物類、硫酸バリウム、硫酸鉄、硫酸銅のような硫化物類、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムのような水酸化物類、カオリナイト、タルク、天然マイカ、合成マイカのような鉱物類、炭化ケイ素のような炭化物類等が挙げられる。さらに、これらの粉末にカップリング剤処理のような表面処理が施されたものであってもよい。 Further, as the filler, for example, an inorganic filler, an organic filler and the like are used. Specific constituent materials include, for example, oxides such as titanium oxide, alumina, silica, zirconia, magnesium oxide and calcium oxide, nitrides such as boron nitride, aluminum hydroxide and silicon nitride, barium sulfate and sulfuric acid. Iron, sulfides such as copper sulfate, aluminum hydroxide, hydroxides such as magnesium hydroxide, kaolinite, talc, natural mica, minerals such as synthetic mica, carbides such as silicon carbide, etc. Can be mentioned. Further, these powders may be subjected to a surface treatment such as a coupling agent treatment.

また、充填材として、金属粉、ガラスビーズ、ミルドカーボン、グラファイト、ポリビニルブチラール、木粉等が用いられてもよい。 Further, as the filler, metal powder, glass beads, milled carbon, graphite, polyvinyl butyral, wood powder and the like may be used.

また、離型剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム等が挙げられる。 Examples of the release agent include zinc stearate, calcium stearate, magnesium stearate and the like.

また、カップリング剤としては、例えば、エポキシシランカップリング剤、カチオニックシランカップリング剤、アミノシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤等が挙げられる。 Examples of the coupling agent include an epoxy silane coupling agent, a cationic silane coupling agent, an aminosilane coupling agent, and a titanate-based coupling agent.

また、難燃剤としては、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムのような金属水酸化物、アンチモン化合物、ハロゲン化合物、リン化合物、窒素化合物、ホウ素化合物等が挙げられる。 Examples of the flame retardant include metal hydroxides such as aluminum hydroxide and magnesium hydroxide, antimony compounds, halogen compounds, phosphorus compounds, nitrogen compounds, and boron compounds.

(空孔)
また、強化繊維複合材1は、内部に空孔を含んでいてもよい。これにより、強化繊維複合材1の密度(比重)を低下させ、軽量化を図ることができる。
(Vacancy)
Further, the reinforcing fiber composite material 1 may include pores inside. As a result, the density (specific gravity) of the reinforcing fiber composite material 1 can be reduced, and the weight can be reduced.

空孔は、強化繊維複合材1に内包されている空間のことをいう。この空孔は、その1つ1つまたは複数個が連結したものが系外と隔離されている(樹脂2等によって取り囲まれている)空間(独立気泡)であってもよく、系外と連通している空間(連続気泡)であってもよい。 The pores refer to the spaces contained in the reinforcing fiber composite material 1. The pores may be spaces (closed cells) in which one or more of them are connected to each other and are isolated from the outside of the system (surrounded by resin 2 or the like), and communicate with the outside of the system. It may be a space (open air bubbles).

このうち、特に限定されるものではないが、独立気泡が連続気泡よりも多いことが好ましい。これにより、空孔を含んでいても強化繊維複合材1の機械的特性がより低下し難くなる。これは、独立気泡が圧壊し難いので、それに伴って強化繊維複合材1の機械的強度が低下し難いことによる。 Of these, although not particularly limited, it is preferable that the number of closed cells is larger than that of open cells. As a result, the mechanical properties of the reinforcing fiber composite material 1 are less likely to deteriorate even if pores are included. This is because the closed cells are hard to be crushed, and the mechanical strength of the reinforcing fiber composite material 1 is hard to be lowered accordingly.

なお、独立気泡が連続気泡より多いとは、強化繊維複合材1の断面を拡大観察したとき、その独立気泡が占める面積の合計が、連続気泡が占める面積の合計より大きい状態をいう。 The fact that the number of closed cells is larger than that of open cells means that the total area occupied by the closed cells is larger than the total area occupied by the open cells when the cross section of the reinforcing fiber composite material 1 is enlarged and observed.

強化繊維複合材1が空孔として独立気泡を含む場合、空孔の平均径は、特に限定されないが、2〜300μm程度であるのが好ましく、5〜200μm程度であるのがより好ましい。これにより、空孔による強化繊維複合材1の軽量化と、空孔による強化繊維複合材1の機械的特性の低下の抑制と、を両立させることができる。すなわち、空孔の平均径が前記下限値を下回る場合、空孔率によっては、強化繊維複合材1の軽量化が難しくなるおそれがある。一方、空孔の平均径が前記上限値を上回る場合、空孔率によっては、空孔が屈折や亀裂等の起点になり易くなるため、強化繊維複合材1の機械的特性が低下するおそれがある。 When the reinforcing fiber composite material 1 contains closed cells as pores, the average diameter of the pores is not particularly limited, but is preferably about 2 to 300 μm, more preferably about 5 to 200 μm. As a result, it is possible to achieve both the weight reduction of the reinforcing fiber composite material 1 due to the pores and the suppression of the deterioration of the mechanical properties of the reinforcing fiber composite material 1 due to the pores. That is, when the average diameter of the pores is less than the lower limit, it may be difficult to reduce the weight of the reinforcing fiber composite material 1 depending on the porosity. On the other hand, when the average diameter of the pores exceeds the upper limit value, the pores tend to be the starting points of refraction, cracks, etc. depending on the porosity, so that the mechanical properties of the reinforcing fiber composite material 1 may deteriorate. be.

なお、空孔の平均径とは、強化繊維複合材1の断面から空孔の面積と同じ面積を持つ円を仮想したとき、その円の直径(円相当径)として求められる。 The average diameter of the holes is obtained as the diameter of the circle (diameter equivalent to the circle) when a circle having the same area as the area of the holes is assumed from the cross section of the reinforcing fiber composite material 1.

強化繊維複合材1の空孔率は、特に限定されないが、10〜90%程度であるのが好ましく、15〜87.5%程度であるのがより好ましく、20〜85%程度であるのがさらに好ましい。空孔率を前記範囲内に設定することにより、強化繊維複合材1の軽量化と機械的特性とをバランスよく両立させることができる。すなわち、空孔率が前記下限値を下回ると、樹脂2の組成や第1繊維束31および第2繊維束32の長さ、構成材料等によっては、強化繊維複合材1の軽量化が不十分になるおそれがある。一方、空孔率が前記上限値を上回ると、樹脂2の組成や第1繊維束31および第2繊維束32の長さ、構成材料等によっては、強化繊維複合材1の機械的特性が低下するおそれがある。 The porosity of the reinforcing fiber composite material 1 is not particularly limited, but is preferably about 10 to 90%, more preferably about 15 to 87.5%, and more preferably about 20 to 85%. More preferred. By setting the porosity within the above range, it is possible to achieve both the weight reduction of the reinforcing fiber composite material 1 and the mechanical properties in a well-balanced manner. That is, when the porosity is less than the lower limit, the weight reduction of the reinforcing fiber composite material 1 is insufficient depending on the composition of the resin 2, the lengths of the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32, the constituent materials, and the like. May become. On the other hand, when the porosity exceeds the upper limit, the mechanical properties of the reinforcing fiber composite material 1 deteriorate depending on the composition of the resin 2, the lengths of the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32, the constituent materials, and the like. There is a risk of

なお、空孔が独立気泡を含む場合には、強化繊維複合材1の断熱性が向上する。これにより、強化繊維複合材1における熱伝導性が低下するので、難燃性を高めることができる。 When the pores contain closed cells, the heat insulating property of the reinforcing fiber composite material 1 is improved. As a result, the thermal conductivity of the reinforcing fiber composite material 1 is lowered, so that the flame retardancy can be improved.

強化繊維複合材1の空孔率は、例えば強化繊維複合材1の断面の面積において、空孔が占める面積の割合(空孔の面積率)として求められる。 The pore ratio of the reinforcing fiber composite material 1 is obtained, for example, as a ratio of the area occupied by the pores (area ratio of the pores) in the cross-sectional area of the reinforcing fiber composite material 1.

また、強化繊維複合材1が空孔を含んでいる場合、前述したようにして第2繊維束32を偏在させた結果として空孔も偏在させることができる。これにより、例えば第1面11では第2繊維束32が偏在して高い硬度が得られる一方、第2面12側には空孔が多く含まれることによって断熱性が付与されている強化繊維複合材1が得られる。このような強化繊維複合材1によれば、表面硬度と断熱性および軽量化とを両立させることができ、付加価値のさらなる向上が図られる。 Further, when the reinforcing fiber composite material 1 contains pores, the pores can also be unevenly distributed as a result of uneven distribution of the second fiber bundle 32 as described above. As a result, for example, on the first surface 11, the second fiber bundle 32 is unevenly distributed to obtain high hardness, while on the second surface 12 side, the reinforcing fiber composite is provided with heat insulating properties by containing many pores. Material 1 is obtained. According to such a reinforcing fiber composite material 1, both surface hardness, heat insulating property, and weight reduction can be achieved at the same time, and the added value can be further improved.

(製法および用途)
強化繊維複合材1は、いかなる方法で製造されたものであってもよいが、後述するような抄造体であるのが好ましい。抄造体は、繊維を含む分散液を抄きとることによって得られる、繊維が分散した構造体である。このような抄造体によれば、比較的長い繊維同士が絡み合っているため、機械的強度をより高め易い。したがって、繊維の含有量を抑えたり、空孔率を高めたりした場合でも、機械的強度の高い強化繊維複合材1が得られる。
(Manufacturing method and application)
The reinforcing fiber composite material 1 may be manufactured by any method, but it is preferably a papermaking body as described later. The papermaking body is a structure in which fibers are dispersed, which is obtained by making a dispersion liquid containing fibers. According to such a papermaking body, since relatively long fibers are entangled with each other, it is easy to increase the mechanical strength. Therefore, even when the fiber content is suppressed or the porosity is increased, the reinforcing fiber composite material 1 having high mechanical strength can be obtained.

なお、繊維を含む構造体は、抄造体以外(例えば、繊維フィラーを含む組成物の射出成形体、押出成形体等)にも知られているが、特に長い繊維を均一に分散させた構造体を得やすいという観点からも、抄造体が好ましく用いられる。 The structure containing fibers is also known to be other than the abstracted body (for example, an injection molded body of a composition containing a fiber filler, an extruded body, etc.), but a structure in which particularly long fibers are uniformly dispersed. The abstract is preferably used from the viewpoint that it is easy to obtain.

以上、強化繊維複合材1について説明したが、この強化繊維複合材1はあらゆる構造体に適用可能である。一例として、輸送機器用内装材を例示することができる。具体的には、キャビン天井パネル、キャビン内装パネル、キャビン床面、コックピット天井パネル、コックピット内装パネル、コックピット床面、手荷物ロッカー壁、収納ロッカー壁、ドア内張、窓カバー、機長席、副操縦士席、客室乗務員用座席、乗客座席のような各種座席、化粧室用内装材等の各種航空機用内装材の他、自動車用内装材、船舶用内装材、鉄道用内装材、宇宙船用内装材等が挙げられる。このような輸送機器用内装材は、いずれも、安全性と輸送効率の観点から、軽量であるとともに高い機械的強度が要求される。このため、強化繊維複合材1が特に好適に用いられる。 The reinforcing fiber composite material 1 has been described above, but the reinforcing fiber composite material 1 can be applied to any structure. As an example, an interior material for transportation equipment can be exemplified. Specifically, cabin ceiling panel, cabin interior panel, cabin floor, cockpit ceiling panel, cockpit interior panel, cockpit floor, baggage locker wall, storage locker wall, door lining, window cover, captain's seat, co-pilot Seats, flight attendant seats, various seats such as passenger seats, various aircraft interior materials such as dressing room interior materials, automobile interior materials, ship interior materials, railway interior materials, spacecraft interior materials, etc. Can be mentioned. All of such interior materials for transportation equipment are required to be lightweight and have high mechanical strength from the viewpoint of safety and transportation efficiency. Therefore, the reinforcing fiber composite material 1 is particularly preferably used.

これらの内装材では、例えば、輸送機器の内側(キャビン側)では耐摩耗性等の観点から十分な表面硬度が必要になる一方、外側ではそのような耐摩耗性を必ずしも必要としない場合がある。このため、例えば強化繊維複合材1のように、第1面11と第2面12とで表面硬度が異なるような部材を用いることにより、軽量で機械的強度が高いという特長を損なうことなく、第1面11側の表面硬度を高め、耐摩耗性を確保することができる。その結果、軽量化と耐摩耗性との両立を図ることができる。換言すれば、強化繊維複合材1全体では繊維の量を増やすことなく、第1面11側に幅が広い第1繊維束31を偏らせることにより、第1面11の表面硬度を部分的に高めることができる。このため、全体の軽量化を損なうことなく、第1面11に特化した表面の高硬度化が図られることとなる。 For these interior materials, for example, the inside of the transportation equipment (cabin side) requires sufficient surface hardness from the viewpoint of wear resistance and the like, while the outside may not necessarily require such wear resistance. .. Therefore, by using a member having different surface hardness between the first surface 11 and the second surface 12, such as the reinforcing fiber composite material 1, the features of light weight and high mechanical strength are not impaired. The surface hardness on the first surface 11 side can be increased to ensure wear resistance. As a result, it is possible to achieve both weight reduction and wear resistance. In other words, the surface hardness of the first surface 11 is partially increased by biasing the wide first fiber bundle 31 toward the first surface 11 side without increasing the amount of fibers in the entire reinforcing fiber composite material 1. Can be enhanced. Therefore, the hardness of the surface specialized for the first surface 11 can be increased without impairing the weight reduction of the entire surface.

なお、強化繊維複合材1は、これらの輸送機器用内装材の全体に適用されてもよく、一部のみに適用されてもよい。 The reinforcing fiber composite material 1 may be applied to all of these interior materials for transportation equipment, or may be applied to only a part of them.

また、強化繊維複合材1は、例えば第1面11と第2面12とで異なる電子素子が搭載される実装基板にも適用可能である。このような実装基板は、例えば第1面11側には発熱量の大きい電子素子が搭載される一方、第2面12側には端子間に高い絶縁性を要求される電子素子が搭載されるような場合において、特に有用である。 Further, the reinforcing fiber composite material 1 can be applied to, for example, a mounting substrate on which different electronic elements are mounted on the first surface 11 and the second surface 12. In such a mounting board, for example, an electronic element having a large calorific value is mounted on the first surface 11 side, while an electronic element required to have high insulation between terminals is mounted on the second surface 12 side. It is especially useful in such cases.

(物性)
ここで、強化繊維複合材1の曲げ強度は、特に限定されないが、50〜400MPa程度であるのが好ましく、70〜350MPa程度であるのがより好ましく、100〜300MPa程度であるのがさらに好ましい。これにより、十分に機械的特性が高い強化繊維複合材1が得られる。
(Physical characteristics)
Here, the bending strength of the reinforcing fiber composite material 1 is not particularly limited, but is preferably about 50 to 400 MPa, more preferably about 70 to 350 MPa, and even more preferably about 100 to 300 MPa. As a result, the reinforcing fiber composite material 1 having sufficiently high mechanical properties can be obtained.

なお、強化繊維複合材1の曲げ強度は、室温(25℃)において、ISO178:2001に規定されている試験方法に準じて測定される。 The bending strength of the reinforcing fiber composite material 1 is measured at room temperature (25 ° C.) according to the test method specified in ISO178: 2001.

また、強化繊維複合材1の比強度は、50〜400MPa・(g/cm−1とされる。これにより、軽量化と機械的特性の向上との両立が図られた強化繊維複合材1が得られる。なお、比強度が前記下限値を下回ると、重い割には曲げ強度が小さいといえるので、例えば輸送機器用内装材のように、軽量化と高い機械的特性の双方を求められる分野の構造材料としては不適当になるおそれがある。一方、比強度が前記上限値を上回ると、軽い割には曲げ強度が大きいといえるが、その他の物性とのバランスによっては耐衝撃性が低下したり、製造条件によるバラツキが出やすくなるため、製造歩留まりを高め難くなったりするおそれがある。 The specific strength of the reinforcing fiber composite material 1 is 50 to 400 MPa · (g / cm 3 ) -1 . As a result, the reinforced fiber composite material 1 in which both weight reduction and improvement of mechanical properties are achieved can be obtained. If the specific strength is lower than the lower limit, it can be said that the bending strength is small for the heavy weight. Therefore, structural materials in fields where both weight reduction and high mechanical properties are required, such as interior materials for transportation equipment. May be inappropriate. On the other hand, if the specific strength exceeds the upper limit, it can be said that the bending strength is large for its light weight, but the impact resistance is lowered depending on the balance with other physical properties, and variations due to manufacturing conditions are likely to occur. It may be difficult to increase the manufacturing yield.

また、強化繊維複合材1の比強度は、100〜390MPa・(g/cm−1程度であるのがより好ましく、150〜380MPa・(g/cm−1程度であるのがさらに好ましい。 Also, specific strength of the reinforcing fiber composite material 1, more preferably from 100~390MPa · (g / cm 3) about -1, 150~380MPa · (g / cm 3) is about -1 and even more preferable.

なお、強化繊維複合材1の比強度は、曲げ強度(単位:MPa)を密度(単位:g/cm)で除することによって求められる。 The specific strength of the reinforcing fiber composite material 1 is obtained by dividing the bending strength (unit: MPa) by the density (unit: g / cm 3).

また、強化繊維複合材1の比弾性率は、特に限定されないが、2〜30GPa・(g/cm−1程度であるのが好ましく、3〜25GPa・(g/cm−1程度であるのがより好ましく、4〜20GPa・(g/cm−1程度であるのがさらに好ましい。これにより、軽量化と機械的特性の向上との両立が図られた強化繊維複合材1が得られる。 Further, specific modulus of the reinforcing fiber composite material 1 is not particularly limited, but is preferably 2~30GPa · (g / cm 3) about -1, 3~25GPa · (g / cm 3) about -1 It is more preferable that it is about 4 to 20 GPa · (g / cm 3 ) -1. As a result, the reinforced fiber composite material 1 in which both weight reduction and improvement of mechanical properties are achieved can be obtained.

なお、強化繊維複合材1の比弾性率は、曲げ弾性率(単位:GPa)を密度(単位:g/cm)で除することによって求められる。そして、曲げ弾性率は、室温(25℃)において、ISO178:2001に規定されている試験方法に準じて測定される。 The specific elastic modulus of the reinforcing fiber composite material 1 is obtained by dividing the flexural modulus (unit: GPa) by the density (unit: g / cm 3). The flexural modulus is measured at room temperature (25 ° C.) according to the test method specified in ISO178: 2001.

また、強化繊維複合材1の密度は、特に限定されないが、0.05〜1.6g/cm程度であるのが好ましく、0.1〜1.55g/cm程度であるのがより好ましく、0.2〜1.5g/cm程度であるのがさらに好ましい。これにより、軽量化と機械的特性の向上とを両立させた強化繊維複合材1が得られる。 The density of the reinforcing fiber composite material 1 is not particularly limited, but is preferably 0.05~1.6g / cm 3 or so, more preferably from 0.1~1.55g / cm 3 approximately , 0.2 to 1.5 g / cm 3 is more preferable. As a result, the reinforced fiber composite material 1 having both weight reduction and improvement of mechanical properties can be obtained.

なお、密度は、JIS K 7112:1999にA法として規定されている試験方法に準じて測定される。 The density is measured according to the test method specified as Method A in JIS K 7112: 1999.

<強化繊維複合材の製造方法>
次に、本発明の強化繊維複合材の製造方法の実施形態について説明する。
<Manufacturing method of reinforcing fiber composite material>
Next, an embodiment of the method for producing a reinforcing fiber composite material of the present invention will be described.

図2〜6は、それぞれ図1に示す強化繊維複合材を製造する方法の一例(抄造法)を説明するための図である。 2 to 6 are diagrams for explaining an example (papermaking method) of a method for producing the reinforcing fiber composite material shown in FIG. 1, respectively.

強化繊維複合材1の製造方法は、樹脂2と第1繊維束31(開繊繊維束)および第2繊維束32(開繊繊維束)とを含む分散液6を調製する工程と、分散液6において第2繊維束32を沈降させつつ分散液6から素形体10を抄造する工程と、素形体10を加熱しつつ加圧成形することにより、樹脂2の少なくとも一部を溶融させ、強化繊維複合材1(抄造成形体)を得る工程と、を有する。以下、各工程について順次説明する。 The method for producing the reinforcing fiber composite material 1 includes a step of preparing a dispersion liquid 6 containing the resin 2 and the first fiber bundle 31 (highly spread fiber bundle) and the second fiber bundle 32 ( lowly opened fiber bundle). At least a part of the resin 2 is melted by the step of making the element 10 from the dispersion 6 while precipitating the second fiber bundle 32 in the dispersion 6 and the pressure molding while heating the element 10. It has a step of obtaining a reinforcing fiber composite material 1 (an abstract molded body). Hereinafter, each step will be described in sequence.

[1]まず、図2に示すように、樹脂2と第1繊維束31および第2繊維束32とこれらを分散させる分散媒5とを含む分散液6を調製する。調製した分散液6は、十分に撹拌、混合される。なお、分散液6には、必要に応じて、前述した凝集剤やパルプ、その他の添加剤等が添加されていてもよい。 [1] First, as shown in FIG. 2, a dispersion liquid 6 containing the resin 2, the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32, and the dispersion medium 5 for dispersing them is prepared. The prepared dispersion 6 is sufficiently stirred and mixed. If necessary, the above-mentioned flocculant, pulp, other additives, and the like may be added to the dispersion liquid 6.

本工程における樹脂2の形状は、特に限定されず、例えば、略球形粒子状、薄膜粒子状等の粒子状(粉状)または繊維状とされる。これにより、後述する抄造において、第1繊維束31および第2繊維束32とともに樹脂2を抄きとることができる。その結果、樹脂2と第1繊維束31および第2繊維束32とを絡み合わせることができ、強固な強化繊維複合材1を製造可能な素形体10が得られる。 The shape of the resin 2 in this step is not particularly limited, and may be, for example, in the form of particles (powder) or fibrous such as substantially spherical particles and thin film particles. Thereby, in the papermaking described later, the resin 2 can be made together with the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32. As a result, the resin 2 can be entangled with the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32, and a basic body 10 capable of producing a strong reinforcing fiber composite material 1 can be obtained.

なお、樹脂2が熱硬化性樹脂を含む場合、その熱硬化性樹脂は半硬化状態であることが好ましい。半硬化の熱硬化性樹脂は、素形体10を製造後、加熱、加圧によって所望の形状に成形されて硬化に至る。これにより、熱硬化性樹脂の特性を生かした強化繊維複合材1が得られることとなる。 When the resin 2 contains a thermosetting resin, the thermosetting resin is preferably in a semi-cured state. The semi-curable thermosetting resin is formed into a desired shape by heating and pressurizing after manufacturing the element body 10, and is cured. As a result, the reinforcing fiber composite material 1 that makes the best use of the characteristics of the thermosetting resin can be obtained.

一方、第1繊維束31および第2繊維束32としては、例えば樹脂2よりも融点が高い繊維が用いられる。このような第1繊維束31および第2繊維束32を用いることにより、後述する工程において素形体10を加熱しつつ加圧成形するとき、樹脂2のみを選択的に溶融させることができる。これにより、樹脂2を第1繊維束31および第2繊維束32の周辺で溶融、分散させることができ、強固な強化繊維複合材1が得られる。 On the other hand, as the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32, for example, fibers having a melting point higher than that of the resin 2 are used. By using such a first fiber bundle 31 and a second fiber bundle 32, only the resin 2 can be selectively melted when the element 10 is pressure-molded while being heated in the step described later. As a result, the resin 2 can be melted and dispersed around the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32, and a strong reinforcing fiber composite material 1 can be obtained.

第1繊維束31および第2繊維束32の融点は、樹脂2の融点よりも高ければよいが、その差が10℃以上であるのが好ましく、50℃以上であるのがより好ましい。 The melting points of the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 may be higher than the melting point of the resin 2, but the difference is preferably 10 ° C. or higher, and more preferably 50 ° C. or higher.

ここで、第1繊維束31および第2繊維束32は、それぞれ原料となる繊維束に開繊処理を施し、開繊率を異ならせることによって製造されたものであってもよい。すなわち、開繊率とは、原料となる繊維束を解して例えば帯状に広げる開繊処理において、繊維束から分離する単繊維の数の割合に相当するが、この開繊率を異ならせることによって、開繊処理後の繊維束3の幅を異ならせることができる。したがって、同一の原料から第1繊維束31および第2繊維束32をそれぞれ製造することができる。換言すれば、開繊処理における処理量を変えることにより、繊維束3の幅を変化させ、繊維束3における第1繊維束31や第2繊維束32の含有率を調整することができる。 Here, the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 may be manufactured by subjecting the fiber bundles as raw materials to a fiber opening treatment and having different fiber opening rates. That is, the defibration rate corresponds to the ratio of the number of single fibers separated from the fiber bundle in the defibration treatment of unraveling the fiber bundle as a raw material and spreading it in a strip shape, for example, but the defibration rate is different. Therefore, the width of the fiber bundle 3 after the fiber opening treatment can be made different. Therefore, the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 can be produced from the same raw material, respectively. In other words, the width of the fiber bundle 3 can be changed and the content of the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 in the fiber bundle 3 can be adjusted by changing the processing amount in the fiber opening treatment.

このような開繊処理の結果、幅を単繊維の平均径の5倍以上に至る程度に開繊率を高めた高開繊繊維束を第1繊維束31とすることができ、幅が単繊維の平均径の5倍未満に留まる程度まで開繊率を抑えた低開繊繊維束を第2繊維束32とすることができる。 As a result of such opening process, it can be a high spreading fiber bundle enhanced open繊率to the extent that leads width at least five times the average diameter of single fiber and the first fiber bundle 31, a width of a single the low opening fiber bundles with suppressed to the extent that remains below 5 times open繊率of the average diameter of the fiber may be a second fiber bundle 32.

開繊処理としては、特に限定されないものの、例えば、ロール開繊法、静電気法、空気開繊法等が挙げられる。 The fiber opening treatment is not particularly limited, and examples thereof include a roll fiber opening method, an electrostatic method, and an air fiber opening method.

開繊処理後、目的とする長さに切断されることにより、第1繊維束31および第2繊維束32が得られる。 After the fiber opening treatment, the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 are obtained by cutting to a desired length.

また、分散媒5としては、樹脂2や第1繊維束31および第2繊維束32を溶解させ難く、かつ、樹脂2や第1繊維束31および第2繊維束32を分散させる過程において揮発し難いものが好ましく用いられる。また、脱溶媒させ易いものが好ましく用いられる。かかる観点から、分散媒5の沸点は50〜200℃程度であるのが好ましい。 Further, the dispersion medium 5 is difficult to dissolve the resin 2, the first fiber bundle 31, and the second fiber bundle 32, and volatilizes in the process of dispersing the resin 2, the first fiber bundle 31, and the second fiber bundle 32. Difficult ones are preferably used. Further, those that are easily desolvated are preferably used. From this point of view, the boiling point of the dispersion medium 5 is preferably about 50 to 200 ° C.

分散媒5としては、例えば、水、エタノール、1−プロパノール、1−ブタノール、エチレングリコールのようなアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、2−ヘプタノン、シクロヘキサノンのようなケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸メチルのようなエステル類、テトラヒドロフラン、イソプロピルエーテル、ジオキサン、フルフラールのようなエーテル類等が挙げられ、これらのうちの少なくとも1種が用いられる。 Examples of the dispersion medium 5 include water, ethanol, 1-propanol, 1-butanol, alcohols such as ethylene glycol, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, 2-heptanone and cyclohexanone, ethyl acetate, butyl acetate and acet. Examples thereof include esters such as methyl acetate and methyl acetoacetate, ethers such as tetrahydrofuran, isopropyl ether, dioxane and furfural, and at least one of these is used.

これらの中でも、水が好ましく用いられる。水は、入手が容易であり、環境負荷が低く安全性も高いことから、分散媒5として有用である。 Of these, water is preferably used. Water is useful as a dispersion medium 5 because it is easily available, has a low environmental load, and is highly safe.

また、分散液6における分散媒5の含有量は、特に限定されないが、固形分総量に対して10質量倍以上1000質量倍以下程度であるのが好ましい。 The content of the dispersion medium 5 in the dispersion liquid 6 is not particularly limited, but is preferably about 10% by mass or more and 1000% by mass or less with respect to the total amount of solid content.

また、強化繊維複合材1に空孔を形成する場合には、分散液6に熱膨張性を有するマイクロカプセルを添加するようにしてもよい。このマイクロカプセルは、加熱されたときに膨張し、空孔となる。 Further, when forming pores in the reinforcing fiber composite material 1, microcapsules having thermal expansion may be added to the dispersion liquid 6. The microcapsules expand when heated and become vacancies.

この熱膨張性を有するマイクロカプセルとは、揮発性の液体発泡剤を、ガスバリア性を有する熱可塑性シェルポリマーによりマイクロカプセル化した粒子である。このようなマイクロカプセルは、次のようなメカニズムにより、発泡剤として機能するものである。マイクロカプセルが加熱されると、カプセルの外殻が軟化しつつ、カプセルに内包した液体発泡剤が気化し圧力が増加する。その結果、カプセルが膨張し、中空球状粒子が形成される。この中空球状粒子は、加圧成形後においても残存するため、結果的に空孔の形成に寄与する。 The thermally expandable microcapsules are particles obtained by microencapsulating a volatile liquid foaming agent with a thermoplastic shell polymer having a gas barrier property. Such microcapsules function as a foaming agent by the following mechanism. When the microcapsules are heated, the outer shell of the capsule softens, and the liquid foaming agent contained in the capsule evaporates and the pressure increases. As a result, the capsule expands and hollow spherical particles are formed. Since the hollow spherical particles remain even after pressure molding, they contribute to the formation of pores as a result.

液体発泡剤としては、例えば、イソペンタン、イソブタン、イソプロパン等といった低沸点の炭化水素が挙げられる。 Examples of the liquid foaming agent include low boiling point hydrocarbons such as isopentane, isobutane, and isopropane.

熱可塑性シェルポリマーとしては、例えば、ポリアクリロニトリル、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニリデン−メチルメタクリレート共重合体、塩化ビニリデン−エチルメタクリレート、アクリロニトリル−メチルメタクリレート共重合体、アクリロニトリル−エチルメタクリレート等が挙げられ、これらを単独で用いても2種類以上を組み合わせて用いるようにしてもよい。 Examples of the thermoplastic shell polymer include polyacrylonitrile, vinylidene chloride-acrylonitrile copolymer, vinylidene chloride-methylmethacrylate copolymer, vinylidene chloride-ethylmethacrylate, acrylonitrile-methylmethacrylate copolymer, acrylonitrile-ethylmethacrylate and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

マイクロカプセルとしては、例えば、エクスパンセル(日本フェライト社製)、マイクロスフェアーF50、マイクロスフェアーF60(以上、松本油脂製薬社製)、アドバンセルEM(積水化学工業社製)といった市販品を用いることができる。 Examples of microcapsules include commercially available products such as Expancel (manufactured by Nippon Ferrite Co., Ltd.), Microsphere F50, Microsphere F60 (manufactured by Matsumoto Yushi Pharmaceutical Co., Ltd.), and Advansel EM (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.). Can be used.

マイクロカプセルの添加量は、樹脂2の0.05〜10質量%程度とするのが好ましく、0.1〜5質量%程度とするのがより好ましい。 The amount of the microcapsules added is preferably about 0.05 to 10% by mass, more preferably about 0.1 to 5% by mass.

[2]続いて、調製した分散液6から素形体10を抄造する。これにより、強化繊維複合材1を製造するための素形体10を得る(図5参照)。 [2] Subsequently, the prime form 10 is made from the prepared dispersion liquid 6. As a result, a basic body 10 for manufacturing the reinforcing fiber composite material 1 is obtained (see FIG. 5).

具体的には、まず、図3に示すように、底面にフィルター71が設けられた容器70を用意する。 Specifically, first, as shown in FIG. 3, a container 70 provided with a filter 71 on the bottom surface is prepared.

次に、容器70内に分散液6を供給する。そして、分散液6中の分散媒5を、フィルター71を介して容器70の底面から外部へ排出する。これにより、分散液6中の分散質である樹脂2と第1繊維束31および第2繊維束32とがフィルター71上に残存する(抄造)。この残存物を乾燥させることにより、素形体10を得る。 Next, the dispersion liquid 6 is supplied into the container 70. Then, the dispersion medium 5 in the dispersion liquid 6 is discharged to the outside from the bottom surface of the container 70 via the filter 71. As a result, the resin 2, which is the dispersoid in the dispersion liquid 6, and the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 remain on the filter 71 (papermaking). By drying this residue, the prime form 10 is obtained.

このとき、フィルター71の形状を適宜選択することにより、所望の形状を有する素形体10を製造することができる。 At this time, by appropriately selecting the shape of the filter 71, it is possible to manufacture the elemental body 10 having a desired shape.

また、分散液6中には第1繊維束31および第2繊維束32が分散しているが、分散液6の粘度を調整することによって、第1繊維束31と第2繊維束32とで沈降度合いに差を設けることができる。すなわち、それぞれの幅の差(開繊度合いの差)に基づく沈降速度の差を利用して第1繊維束31よりも第2繊維束32を先に沈降させることにより、分散液6中で第1繊維束31や第2繊維束32をそれぞれ偏在させることができる。これにより、フィルター71側(図3では下側)に第2繊維束32が偏在し、フィルター71側とは反対側(図3では上側)に第1繊維束31が偏在してなる素形体10が得られる(図5参照)。 Further, although the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 are dispersed in the dispersion liquid 6, the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 can be combined by adjusting the viscosity of the dispersion liquid 6. Differences in the degree of sedimentation can be provided. That is, the second fiber bundle 32 is settled before the first fiber bundle 31 by utilizing the difference in the settling speed based on the difference in the respective widths (difference in the degree of opening), so that the second fiber bundle 32 is settled in the dispersion liquid 6. The 1 fiber bundle 31 and the 2nd fiber bundle 32 can be unevenly distributed. As a result, the second fiber bundle 32 is unevenly distributed on the filter 71 side (lower side in FIG. 3), and the first fiber bundle 31 is unevenly distributed on the side opposite to the filter 71 side (upper side in FIG. 3). Is obtained (see FIG. 5).

このような素形体10が後述する工程に供されることにより、前述したように、第1面11において第1繊維束31が占める面積率が、第2面12において第1繊維束31が占める面積率より大きくなっている強化繊維複合材1が得られる。 By subjecting such an element 10 to a step described later, as described above, the area ratio occupied by the first fiber bundle 31 on the first surface 11 is occupied by the first fiber bundle 31 on the second surface 12. A reinforcing fiber composite material 1 having an area ratio larger than that of the area ratio can be obtained.

なお、この沈降度合いの差は、分散液6を静置する時間が長くなるほど大きくなるため、静置時間を調整することによっても制御される。静置時間を調整する際には、必要に応じてフィルター71の目開きを変更することによって、分散液6の濾過に要する時間を変更することができ、結果的に静置時間を調整することができる。 Since the difference in the degree of sedimentation increases as the time for allowing the dispersion liquid 6 to stand still increases, it is also controlled by adjusting the standing time. When adjusting the standing time, the time required for filtration of the dispersion liquid 6 can be changed by changing the opening of the filter 71 as necessary, and as a result, the standing time is adjusted. Can be done.

そして、例えば分散液6の粘度を小さくしたり静置する時間を長くしたりすることにより、沈降度合いの差を大きくすることができる。一方、分散液6の粘度を大きくしたり静置する時間を短くしたりすることにより、沈降度合いの差を小さくすることができる。 Then, for example, by reducing the viscosity of the dispersion liquid 6 or lengthening the standing time, the difference in the degree of sedimentation can be increased. On the other hand, the difference in the degree of sedimentation can be reduced by increasing the viscosity of the dispersion liquid 6 or shortening the standing time.

また、分散液6の粘度は、前述した凝集剤(定着剤)の濃度を適宜設定することによって調整可能である。例えば、分散液6中に添加される凝集剤の濃度は、質量比で50〜1000ppmであるのが好ましく、100〜500ppmであるのがより好ましい。これにより、分散液6の粘度が最適化され、分散液6において第1繊維束31および第2繊維束32を均一に分散させつつ、分散液6を静置することによって第2繊維束32を先に沈降させることができる。 Further, the viscosity of the dispersion liquid 6 can be adjusted by appropriately setting the concentration of the above-mentioned flocculant (fixing agent). For example, the concentration of the flocculant added to the dispersion liquid 6 is preferably 50 to 1000 ppm by mass ratio, and more preferably 100 to 500 ppm. As a result, the viscosity of the dispersion liquid 6 is optimized, and the second fiber bundle 32 is formed by allowing the dispersion liquid 6 to stand while uniformly dispersing the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 in the dispersion liquid 6. It can be settled first.

なお、分散液6における凝集剤の濃度が前記下限値を下回ると、分散液6の粘度が低くなり過ぎるため、第1繊維束31および第2繊維束32が凝集したり、沈降速度が速すぎて繊維の偏在が大きくなり過ぎたりするおそれがある。一方、分散液6における凝集剤の濃度が前記上限値を上回ると、分散液6の粘度が高くなり過ぎるため、第1繊維束31と第2繊維束32との間で沈降速度の差が生じ難くなり、偏在状態を形成することができなくなるおそれがある。 If the concentration of the flocculant in the dispersion liquid 6 is lower than the lower limit, the viscosity of the dispersion liquid 6 becomes too low, so that the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 aggregate or the sedimentation speed is too fast. There is a risk that the uneven distribution of fibers will become too large. On the other hand, when the concentration of the flocculant in the dispersion liquid 6 exceeds the upper limit value, the viscosity of the dispersion liquid 6 becomes too high, so that a difference in settling speed occurs between the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32. It becomes difficult and there is a risk that it will not be possible to form an uneven distribution state.

このようにして得られた素形体10は、分散媒5を含んでいても、含んでいなくてもよい。 The elementary form 10 thus obtained may or may not contain the dispersion medium 5.

また、素形体10の形成後、必要に応じて、図4に示すように、プレス型72とプレス型73との間に素形体10を配置し、プレス型72とプレス型73との間に形成される図示しないキャビティーによって素形体10を圧縮する。例えば、プレス型72を矢印Pのように降下させることにより、プレス型72とプレス型73との間で素形体10が圧縮される。これにより、素形体10に残存していた分散媒5を十分に排出し、素形体10を乾燥させることができる。
なお、必要に応じて、さらに乾燥機等で乾燥させるようにしてもよい。
Further, after the formation of the element body 10, as necessary, the element form 10 is arranged between the press mold 72 and the press mold 73, and between the press mold 72 and the press mold 73. The element 10 is compressed by the cavity (not shown) formed. For example, by lowering the press die 72 as shown by the arrow P, the element 10 is compressed between the press die 72 and the press die 73. As a result, the dispersion medium 5 remaining in the element body 10 can be sufficiently discharged, and the element form 10 can be dried.
If necessary, it may be further dried with a dryer or the like.

また、樹脂2として特に繊維状のものを用いた場合には、見かけ密度が特に小さい素形体10を得ることができる。このような素形体10は、後述する加圧成形においてその条件を適宜設定することにより、密度が小さい強化繊維複合材1の製造を可能にする。すなわち、十分な軽量化が図られた強化繊維複合材1が得られる。 Further, when a fibrous resin 2 is used, it is possible to obtain a prime form 10 having a particularly low apparent density. Such a prime body 10 enables the production of the reinforcing fiber composite material 1 having a low density by appropriately setting the conditions in the pressure molding described later. That is, a reinforcing fiber composite material 1 having been sufficiently reduced in weight can be obtained.

繊維状をなす樹脂2の平均長さは、特に限定されないが、1mm以上であるのが好ましく、2mm以上であるのがより好ましく、4mm以上であるのがさらに好ましい。繊維状をなす樹脂2の平均長さを前記範囲内に設定することにより、繊維状をなす樹脂2と第1繊維束31および第2繊維束32との絡み合いの程度がさらに大きくなる。これにより、製造される強化繊維複合材1において実現可能な空孔率の幅をより広くとることができる。 The average length of the fibrous resin 2 is not particularly limited, but is preferably 1 mm or more, more preferably 2 mm or more, and further preferably 4 mm or more. By setting the average length of the fibrous resin 2 within the above range, the degree of entanglement between the fibrous resin 2 and the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 is further increased. As a result, the range of porosity that can be realized in the manufactured reinforcing fiber composite material 1 can be made wider.

なお、繊維状をなす樹脂2の平均長さの上限値は、特に限定されないが、例えば100mm以下であるのが好ましく、50mm以下であるのがより好ましい。これにより、強化繊維複合材1を製造するにあたって繊維状をなす樹脂2を分散媒5に分散させるとき、その分散性が良好になる。その結果、最終的に機械的特性に優れた強化繊維複合材1が得られる。 The upper limit of the average length of the fibrous resin 2 is not particularly limited, but is preferably 100 mm or less, more preferably 50 mm or less, for example. As a result, when the fibrous resin 2 is dispersed in the dispersion medium 5 in the production of the reinforcing fiber composite material 1, the dispersibility thereof becomes good. As a result, the reinforcing fiber composite material 1 having excellent mechanical properties is finally obtained.

なお、繊維状をなす樹脂2の平均長さとは、任意の100本以上の繊維状をなす樹脂2について、その長さを測定し、平均した値のことをいう。 The average length of the fibrous resin 2 is an average value obtained by measuring the lengths of any 100 or more fibrous resins 2.

また、繊維状をなす樹脂2の平均長さは、第1繊維束31および第2繊維束32の平均長さの10〜1000%程度であるのが好ましく、20〜500%程度であるのがより好ましい。これにより、繊維状をなす樹脂2と第1繊維束31および第2繊維束32との絡まり合いの程度がより顕著になるため、素形体10の保形性がより良好になるとともに、より幅広い範囲の空孔率の強化繊維複合材1を容易に製造可能な素形体10が得られる。 The average length of the fibrous resin 2 is preferably about 10 to 1000% of the average length of the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32, and is preferably about 20 to 500%. More preferred. As a result, the degree of entanglement between the fibrous resin 2 and the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 becomes more remarkable, so that the shape-retaining property of the element 10 becomes better and wider. A basic body 10 capable of easily producing the reinforcing fiber composite material 1 having a porosity in the range can be obtained.

また、繊維状をなす樹脂2の平均径は、特に限定されないが、1〜100μm程度であるのが好ましく、5〜80μm程度であるのがより好ましい。繊維状をなす樹脂2の平均径を前記範囲内に設定することにより、繊維状をなす樹脂2自体がある程度の機械的強度を有するものとなるため、素形体10において繊維状をなす樹脂2が均一に分散した状態を維持し易くなる。その結果、製造される強化繊維複合材1において実現可能な空孔率の幅をより広くとることができる。 The average diameter of the fibrous resin 2 is not particularly limited, but is preferably about 1 to 100 μm, and more preferably about 5 to 80 μm. By setting the average diameter of the fibrous resin 2 within the above range, the fibrous resin 2 itself has a certain degree of mechanical strength, so that the fibrous resin 2 in the element 10 has a certain degree of mechanical strength. It becomes easy to maintain a uniformly dispersed state. As a result, the range of porosity that can be realized in the manufactured reinforcing fiber composite material 1 can be made wider.

なお、繊維状をなす樹脂2の平均径とは、任意の100本以上の繊維状をなす樹脂2について、その径を測定し、平均した値のことをいう。 The average diameter of the fibrous resin 2 is an average value obtained by measuring the diameters of any 100 or more fibrous resins 2.

また、繊維状をなす樹脂2の径に対する長さの比(長さ/径)は、10以上であるのが好ましく、100以上であるのがより好ましい。これにより、繊維状をなす樹脂2が上記のような効果をより確実に発揮する。 Further, the ratio (length / diameter) of the length to the diameter of the fibrous resin 2 is preferably 10 or more, and more preferably 100 or more. As a result, the fibrous resin 2 more reliably exerts the above-mentioned effects.

また、素形体10には、さらに、融点が200℃未満である熱可塑性樹脂(以下、「低融点樹脂」という。)が含まれていてもよい。この低融点樹脂が含まれることにより、素形体10の保形性をより高めることができる。すなわち、素形体10が加圧成形における加熱温度よりも低温で加熱されたとき(例えば乾燥等)、低融点樹脂が溶融して第1繊維束31や第2繊維束32等の繊維同士、樹脂2同士または繊維と樹脂2との間を結着する。これにより、素形体10はその形状を維持し易くなる。その結果、最終的に得られる強化繊維複合材1についても、目的とする空孔率が得られ易くなるとともに、寸法精度や機械的特性についても低下し難くなる。また、素形体10が型崩れし難くなるため、素形体10を把持し易くなり、可搬性が高くなる。これにより、素形体10を梱包したり、搬送したりする作業をより容易に行うことができる。 Further, the element 10 may further contain a thermoplastic resin having a melting point of less than 200 ° C. (hereinafter referred to as “low melting point resin”). By including this low melting point resin, the shape-retaining property of the element body 10 can be further enhanced. That is, when the element 10 is heated at a temperature lower than the heating temperature in pressure molding (for example, drying), the low melting point resin is melted and the fibers such as the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 are made of resin. Bonds 2 to each other or between the fiber and the resin 2. This makes it easier for the elemental body 10 to maintain its shape. As a result, it becomes easy to obtain the desired porosity of the finally obtained reinforcing fiber composite material 1, and the dimensional accuracy and mechanical properties are less likely to deteriorate. In addition, since the element 10 is less likely to lose its shape, it becomes easier to grip the element 10 and the portability is improved. As a result, the work of packing and transporting the element body 10 can be performed more easily.

溶融する前の低融点樹脂の形状は、特に限定されず、略球形粒子状、薄膜粒子状等の粒子状(粉状)をなしていてもよく、繊維状をなしていてもよい。 The shape of the low melting point resin before melting is not particularly limited, and may be in the form of particles (powder) such as substantially spherical particles or thin film particles, or may be in the form of fibers.

また、素形体10における低融点樹脂の含有量は、特に限定されないが、0.5〜30体積%程度であるのが好ましく、1〜20体積%程度であるのがより好ましく、2〜10体積%程度であるのがさらに好ましい。これにより、前述した効果を損なうことなく、低融点樹脂を添加することによる素形体10の保形性を高めるという効果が必要かつ十分に確保される。 The content of the low melting point resin in the element 10 is not particularly limited, but is preferably about 0.5 to 30% by volume, more preferably about 1 to 20% by volume, and 2 to 10% by volume. It is more preferably about%. As a result, the effect of enhancing the shape-retaining property of the element 10 by adding the low melting point resin without impairing the above-mentioned effect is necessary and sufficiently secured.

低融点樹脂の融点は、樹脂2の融点から10〜250℃程度低いのが好ましく、50〜200℃程度低いのがより好ましい。このような融点の差があることにより、低融点樹脂が乾燥等の工程において溶融するとともに、加圧成形の際には熱分解して除去され易くなる。このため、低融点樹脂が持つ機能を最大限に発揮させることができる。すなわち、素形体10においては低融点樹脂がその形状を維持させるように働き、強化繊維複合材1においては低融点樹脂が多く存在することによる機械的特性の低下を抑制することができる。 The melting point of the low melting point resin is preferably about 10 to 250 ° C. lower than the melting point of the resin 2, and more preferably about 50 to 200 ° C. Due to such a difference in melting point, the low melting point resin is melted in a process such as drying, and is easily removed by thermal decomposition during pressure molding. Therefore, the function of the low melting point resin can be maximized. That is, in the elementary form 10, the low melting point resin works to maintain the shape, and in the reinforcing fiber composite material 1, it is possible to suppress the deterioration of the mechanical properties due to the presence of a large amount of the low melting point resin.

素形体10における第1繊維束31の含有量と第2繊維束32の含有量の合計は、特に限定されないが、樹脂2の20〜300体積%程度であるのが好ましく、30〜150体積%程度であるのがより好ましく、40〜90体積%程度であるのがさらに好ましい。第1繊維束31および第2繊維束32の含有量を前記範囲内に設定することにより、樹脂2と第1繊維束31および第2繊維束32との量的なバランスが最適化されるため、素形体10の保形性を高めつつ、さらには、より幅広い範囲の空孔率を実現可能な強化繊維複合材1を製造することができる素形体10が得られる。 The total content of the first fiber bundle 31 and the content of the second fiber bundle 32 in the element 10 is not particularly limited, but is preferably about 20 to 300% by volume of the resin 2, preferably 30 to 150% by volume. It is more preferably about 40 to 90% by volume, and even more preferably about 40 to 90% by volume. By setting the contents of the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 within the above range, the quantitative balance between the resin 2 and the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32 is optimized. It is possible to obtain the elemental body 10 capable of producing the reinforcing fiber composite material 1 capable of achieving a wider range of porosity while enhancing the shape retention of the elemental form 10.

[3]次に、素形体10を加熱しつつ加圧成形する。これにより、素形体10中の樹脂2の少なくとも一部を溶融させ、強化繊維複合材1(抄造成形体)が得られる。 [3] Next, the element 10 is pressure-molded while being heated. As a result, at least a part of the resin 2 in the element body 10 is melted, and the reinforcing fiber composite material 1 (artificial molded body) is obtained.

具体的には、図6に示すように、成形型74と成形型75との間に素形体10を配置し、成形型74と成形型75との間に形成される図示しないキャビティーによって素形体10を加圧成形する。 Specifically, as shown in FIG. 6, the element 10 is arranged between the mold 74 and the mold 75, and the element is formed by a cavity (not shown) formed between the mold 74 and the mold 75. The feature 10 is pressure molded.

例えば、成形型74を矢印Pのように降下させることにより、成形型74と成形型75との間で素形体10が圧縮される。このとき、素形体10は同時に加熱されるため、樹脂2の少なくとも一部が溶融し、第1繊維束31や第2繊維束32の間に流れ込み、これらを結着するバインダーとして機能する。その後、樹脂2が硬化することにより、樹脂2によって繊維同士が結着される。これにより、素形体10から強化繊維複合材1が得られる。 For example, by lowering the mold 74 as shown by the arrow P, the element 10 is compressed between the mold 74 and the mold 75. At this time, since the element 10 is heated at the same time, at least a part of the resin 2 is melted and flows between the first fiber bundle 31 and the second fiber bundle 32, and functions as a binder for binding them. After that, the resin 2 is cured, so that the fibers are bound to each other by the resin 2. As a result, the reinforcing fiber composite material 1 can be obtained from the element body 10.

このときの加熱温度は、樹脂2の組成等に応じて適宜設定されるが、一例として150〜350℃程度であるのが好ましく、160〜300℃程度であるのがより好ましい。 The heating temperature at this time is appropriately set according to the composition of the resin 2 and the like, but as an example, it is preferably about 150 to 350 ° C., more preferably about 160 to 300 ° C.

また、このときの加熱時間は、加熱温度に応じて適宜設定されるが、1〜180分程度であるのが好ましく、5〜60分程度であるのがより好ましい。 The heating time at this time is appropriately set according to the heating temperature, but is preferably about 1 to 180 minutes, more preferably about 5 to 60 minutes.

また、このときの加圧力は、加熱温度や加熱時間に応じて適宜設定されるが、0.05〜80MPa程度であるのが好ましく、0.1〜60MPa程度であるのがより好ましい。 The pressing force at this time is appropriately set according to the heating temperature and the heating time, but is preferably about 0.05 to 80 MPa, more preferably about 0.1 to 60 MPa.

なお、本工程における条件を適宜変更することにより、強化繊維複合材1の空孔率を調整することが可能である。例えば、加熱温度を低くしたり、加熱時間を短くしたり、加圧力を小さくしたりしたときには、比較的空孔率の大きい強化繊維複合材1を得ることができる。一方、加熱温度を高くしたり、加熱時間を長くしたり、加圧力を大きくしたりしたときには、比較的空孔率の小さい強化繊維複合材1を得ることができる。 The porosity of the reinforcing fiber composite material 1 can be adjusted by appropriately changing the conditions in this step. For example, when the heating temperature is lowered, the heating time is shortened, or the pressing force is reduced, the reinforcing fiber composite material 1 having a relatively large porosity can be obtained. On the other hand, when the heating temperature is raised, the heating time is lengthened, or the pressing force is increased, the reinforcing fiber composite material 1 having a relatively small porosity can be obtained.

以上、本発明の強化繊維複合材および強化繊維複合材の製造方法を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Although the method for producing the reinforcing fiber composite material and the reinforcing fiber composite material of the present invention has been described above based on the illustrated embodiments, the present invention is not limited thereto.

例えば、本発明の強化繊維複合材は、前記実施形態に任意の要素が付加されたものであってもよい。 For example, the reinforcing fiber composite material of the present invention may have any element added to the above embodiment.

また、本発明の強化繊維複合材の製造方法は、前記実施形態に任意の工程を付加したものであってもよく、前記実施形態の各工程の順序を入れ替えたものであってもよい。 Further, the method for producing the reinforcing fiber composite material of the present invention may be one in which an arbitrary step is added to the above-described embodiment, or may be one in which the order of each step of the above-described embodiment is changed.

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
1.強化繊維複合材の製造
(実施例1)
[1]まず、以下の原料を水に加え、ディスパーザーで20分間撹拌した。これにより、固形分濃度0.6質量%の分散液を得た。なお、各原料の詳細、配合比は表1に示す通りである。
Next, specific examples of the present invention will be described.
1. 1. Production of Reinforced Fiber Composite Material (Example 1)
[1] First, the following raw materials were added to water, and the mixture was stirred with a disperser for 20 minutes. As a result, a dispersion having a solid content concentration of 0.6% by mass was obtained. The details and compounding ratio of each raw material are as shown in Table 1.

・レゾール型フェノール樹脂(住友ベークライト株式会社製、品番PR−51723)
開繊率炭素繊維(第1繊維束、PAN系炭素繊維)
開繊率炭素繊維(第2繊維束、PAN系炭素繊維)
・アラミドパルプ(デュポン社製、品番パラアラミドパルプ)
-Resol type phenol resin (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd., product number PR-51723)
High open fiber carbon fiber (first fiber bundle, PAN-based carbon fiber)
Low open fiber carbon fiber (second fiber bundle, PAN-based carbon fiber)
・ Aramid pulp (manufactured by DuPont, product number para-aramid pulp)

[2]次に、得られた分散液に、あらかじめ水に溶解させた凝集剤(ポリエチレンオキシド、分子量1000000)を、上述した固形分に対して0.2質量%の割合で添加し、固形分を凝集させた。 [2] Next, a flocculant (polyethylene oxide, molecular weight 1,000,000) previously dissolved in water was added to the obtained dispersion at a ratio of 0.2% by mass with respect to the above-mentioned solid content, and the solid content was added. Was aggregated.

[3]次に、分散液を、30メッシュの金属網(スクリーン)でろ過し、凝集物を圧力3MPaで脱水プレスして水を除去した。
次に、脱水した凝集物を、70℃で3時間乾燥させて、素形体を得た。
[3] Next, the dispersion was filtered through a 30-mesh metal net (screen), and the agglomerates were dehydrated and pressed at a pressure of 3 MPa to remove water.
Next, the dehydrated agglomerates were dried at 70 ° C. for 3 hours to obtain an elementary form.

[4]次に、成形型のキャビティー内に、素形体を配置した。
次に、成形型を加熱しつつ、素形体を4mmの厚さに加圧成形した。このときの加熱温度を180℃、加圧力を2MPa、加圧時間を10分間とした。
以上により、強化繊維複合材を得た。
[4] Next, a prime body was placed in the cavity of the molding die.
Next, while heating the molding die, the element was pressure-molded to a thickness of 4 mm. At this time, the heating temperature was 180 ° C., the pressing force was 2 MPa, and the pressurizing time was 10 minutes.
From the above, a reinforcing fiber composite material was obtained.

[5]次に、製造した強化繊維複合材(縦50mm×横50mm)の第1面および第2面を光学顕微鏡で観察し、観察像を得た。なお、この第2面は、抄造の際に金属網(スクリーン)に接していた面であり、第1面は、第2面とは反対の面である。続いて、観察像において第1繊維束および第2繊維束を特定するとともに、それぞれの面積率を算出した。 [5] Next, the first surface and the second surface of the manufactured reinforcing fiber composite material (length 50 mm × width 50 mm) were observed with an optical microscope to obtain observation images. The second surface is the surface that was in contact with the metal net (screen) at the time of papermaking, and the first surface is the surface opposite to the second surface. Subsequently, the first fiber bundle and the second fiber bundle were specified in the observation image, and the area ratio of each was calculated.

そして、第1面において開繊率炭素繊維(第1繊維束)が占める面積率をA1とし、第2面において開繊率炭素繊維(第1繊維束)が占める面積率をA2とするとき、相対的に幅が広い炭素繊維がどの程度偏在しているのかを示す指標としてA1−A2を算出した。 Then, the area ratio of the high open繊率carbon fiber (first fiber bundle) occupies the first surface and A1, high open繊率carbon fiber (first fiber bundle) is the area ratio occupied by the second surface and A2 At that time, A1-A2 was calculated as an index showing how much the relatively wide carbon fibers are unevenly distributed.

また、第1面において開繊率炭素繊維(第2繊維束)が占める面積率をB1とし、第2面において開繊率炭素繊維(第2繊維束)が占める面積率をB2とするとき、相対的に幅が狭い炭素繊維がどの程度偏在しているのかを示す指標としてB2−B1を算出した。 Further, the area ratio occupied by the low- spreading carbon fiber (second fiber bundle) on the first surface is B1, and the area ratio occupied by the low- spreading carbon fiber (second fiber bundle) on the second surface is B2. At that time, B2-B1 was calculated as an index showing how much the carbon fibers having a relatively narrow width were unevenly distributed.

なお、観察範囲は、強化繊維複合材(縦50mm×横50mm)の第1面の全面および第2面の全面であり、上記各面積率は、縦50mm×横50mmにおいて各繊維束が占める面積の割合として算出した。 The observation range is the entire surface of the first surface and the entire surface of the second surface of the reinforcing fiber composite material (length 50 mm × width 50 mm), and each of the above area ratios is the area occupied by each fiber bundle in the length 50 mm × width 50 mm. It was calculated as a ratio of.

(実施例2〜8)
強化繊維複合材の製造条件を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして強化繊維複合材を得た。
なお、表1における略称は、以下の意味である。
(Examples 2 to 8)
A reinforcing fiber composite material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the production conditions of the reinforcing fiber composite material were changed as shown in Table 1.
The abbreviations in Table 1 have the following meanings.

PPS:ポリフェニレンサルファイド
PEI:ポリエーテルイミド
SUS:ステンレス鋼(SUS316L)
PPS: Polyphenylene sulfide PEI: Polyetherimide SUS: Stainless steel (SUS316L)

(比較例1〜4)
強化繊維複合材の製造条件を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして強化繊維複合材を得た。
(Comparative Examples 1 to 4)
A reinforcing fiber composite material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the production conditions of the reinforcing fiber composite material were changed as shown in Table 1.

2.強化繊維複合材の評価
2.1 電気的特性の差の評価
各実施例および各比較例の強化繊維複合材について、JIS K 6911:1995に規定された熱硬化性プラスチック一般試験方法に準拠して、第1面および第2面の表面抵抗をそれぞれ求めた。
2. 2. Evaluation of Reinforced Fiber Composite 2.1 Evaluation of Difference in Electrical Properties The reinforcing fiber composite of each example and each comparative example conforms to the general thermosetting plastic test method specified in JIS K 6911: 1995. , The surface resistance of the first surface and the second surface were determined, respectively.

次いで、各表面の表面抵抗の差(抵抗差)を算出するとともに、第1面の表面抵抗に対する抵抗差の割合を算出した。そして、求めた割合を、以下の評価基準に照らして評価した。 Next, the difference in surface resistance (resistance difference) of each surface was calculated, and the ratio of the resistance difference to the surface resistance of the first surface was calculated. Then, the obtained ratio was evaluated in light of the following evaluation criteria.

<表面抵抗の評価基準>
◎:抵抗差が第1面の表面抵抗の10%以上である
○:抵抗差が第1面の表面抵抗の3%以上10%未満である
△:抵抗差が第1面の表面抵抗の1%以上3%未満である
×:抵抗差が第1面の表面抵抗の1%未満である
評価結果を表1に示す。
<Evaluation criteria for surface resistance>
⊚: Resistance difference is 10% or more of the surface resistance of the first surface ○: Resistance difference is 3% or more and less than 10% of the surface resistance of the first surface Δ: Resistance difference is 1 of the surface resistance of the first surface % Or more and less than 3% ×: The evaluation result that the resistance difference is less than 1% of the surface resistance of the first surface is shown in Table 1.

2.2 曲げ弾性率の評価
各実施例および各比較例の強化繊維複合材について、ISO178:2001に準拠した方法により、曲げ弾性率を25℃において測定した。
次いで、測定した曲げ弾性率を、以下の評価基準に照らして評価した。
2.2 Evaluation of flexural modulus For the reinforcing fiber composites of each example and each comparative example, the flexural modulus was measured at 25 ° C. by a method according to ISO178: 2001.
Then, the measured flexural modulus was evaluated against the following evaluation criteria.

<曲げ弾性率の評価基準>
◎:曲げ弾性率が5GPa以上である
○:曲げ弾性率が3GPa以上5GPa未満である
△:曲げ弾性率が1GPa以上3GPa未満である
×:曲げ弾性率が1GPa未満である
評価結果を表1に示す。
<Evaluation criteria for flexural modulus>
⊚: Bending elastic modulus is 5 GPa or more ○: Bending elastic modulus is 3 GPa or more and less than 5 GPa Δ: Bending elastic modulus is 1 GPa or more and less than 3 GPa ×: Bending elastic modulus is less than 1 GPa Evaluation results are shown in Table 1. show.

Figure 0006972611
Figure 0006972611

表1から明らかなように、各実施例の強化繊維複合材は、第1面および第2面の間で、電気的特性に有意差が認められた。一方、曲げ弾性率等の機械的特性は良好であった。よって、本発明によれば、機械的特性が高いという強化繊維複合材の利点を維持しつつ、第1面と第2面とで物性が異なるという付加価値を有する強化繊維複合材を実現することができる。 As is clear from Table 1, the reinforcing fiber composite material of each example showed a significant difference in electrical properties between the first surface and the second surface. On the other hand, mechanical properties such as flexural modulus were good. Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a reinforcing fiber composite material having an added value that the physical properties of the first surface and the second surface are different while maintaining the advantage of the reinforcing fiber composite material having high mechanical properties. Can be done.

なお、表には示していないものの、各実施例の強化繊維複合材では、いずれも、第1面と第2面とで耐摩耗性にも有意差が認められた。 Although not shown in the table, in each of the reinforcing fiber composite materials of each example, a significant difference in wear resistance was observed between the first surface and the second surface.

1 強化繊維複合材
2 樹脂
3 繊維束
5 分散媒
6 分散液
10 素形体
11 第1面
12 第2面
31 第1繊維束
32 第2繊維束
70 容器
71 フィルター
72 プレス型
73 プレス型
74 成形型
75 成形型
P 矢印
1 Reinforced fiber composite material 2 Resin 3 Fiber bundle 5 Dispersion medium 6 Dispersion liquid 10 Elementary body 11 First surface 12 Second surface 31 First fiber bundle 32 Second fiber bundle 70 Container 71 Filter 72 Press mold 73 Press mold 74 Molding mold 75 Molding mold P arrow

Claims (6)

複数の単繊維が束ねられてなり、幅が前記単繊維の平均径の5倍以上であ第1繊維束と、
複数の単繊維が束ねられてなり、幅が前記単繊維の平均径の5倍未満である第2繊維束と、
樹脂と、
を含む抄造体を有し
前記第1繊維束および前記第2繊維束の平均長さは、100mm以下であり、
互いに表裏の関係にある2つの面のうち、一方の面において前記第1繊維束が占める面積率をA1[%]とし、他方の面において前記第1繊維束が占める面積率をA2[%]とするとき、A1−A2が10〜90%であることを特徴とする強化繊維複合材。
Ri Na bundled plurality of single fibers, a first fiber bundle Ru der 5 times or more the average diameter of the width monofilament,
A second fiber bundle in which a plurality of single fibers are bundled and the width is less than 5 times the average diameter of the single fibers.
With resin
The have including papermaking product,
The average length of the first fiber bundle and the second fiber bundle is 100 mm or less, and the average length is 100 mm or less.
Of the two surfaces on the front and back relationship with each other, the area ratio occupied by the first fiber bundle at one side and A1 [%], the area fraction of an Oite the first fiber bundles on the other surface A2 [ %], The reinforcing fiber composite material is characterized in that A1-A2 is 10 to 90%.
前記第1繊維束および前記第2繊維束の平均長さは、5mm以上である請求項1に記載の強化繊維複合材。 The reinforcing fiber composite material according to claim 1, wherein the first fiber bundle and the second fiber bundle have an average length of 5 mm or more. 前記単繊維は、無機繊維または有機繊維である請求項1または2に記載の強化繊維複合材。 The reinforcing fiber composite material according to claim 1 or 2, wherein the single fiber is an inorganic fiber or an organic fiber. 前記樹脂は、熱硬化性樹脂である請求項1ないし3のいずれか1項に記載の強化繊維複合材。 The reinforcing fiber composite material according to any one of claims 1 to 3, wherein the resin is a thermosetting resin. 前記一方の面において前記第2繊維束が占める面積率をB1[%]とし、前記他方の面において前記第2繊維束が占める面積率をB2[%]とするとき、B2−B1が10〜90%である請求項1ないし4のいずれか1項に記載の強化繊維複合材。 When the area ratio occupied by the second fiber bundle on one surface is B1 [%] and the area ratio occupied by the second fiber bundle on the other surface is B2 [%], B2-B1 is 10 to 10 The reinforcing fiber composite material according to any one of claims 1 to 4, which is 90%. 幅が単繊維の平均径の5倍以上の第1繊維束と、幅が単繊維の平均径の5倍未満の第2繊維束と、を分散媒に分散させ、分散液を調製する工程と、
前記分散液において前記第2繊維束を沈降させつつ前記分散液から素形体を抄造する工程と、
前記素形体を加熱しつつ加圧成形することにより、互いに表裏の関係にある2つの面を有する抄造成形体を得る工程と、
を有し、
前記2つの面のうち、一方の面において前記第1繊維束が占める面積率をA1[%]とし、他方の面において前記第1繊維束が占める面積率をA2[%]とするとき、A1−A2が10〜90%であることを特徴とする強化繊維複合材の製造方法。
A first fiber bundle of more than five times the average diameter of width of monofilament, a step width of the second fiber bundles less than 5 times the average diameter of the single fiber, is dispersed in a dispersion medium to prepare a dispersion ,
A step of making an elementary form from the dispersion while precipitating the second fiber bundle in the dispersion.
A step of obtaining a manuscript molded body having two surfaces which are in a front-to-back relationship with each other by pressure molding while heating the element body.
Have a,
Of the two surfaces, when the area ratio occupied by the first fiber bundle on one surface is A1 [%] and the area ratio occupied by the first fiber bundle on the other surface is A2 [%], A1. -A method for producing a reinforcing fiber composite material, characterized in that A2 is 10 to 90%.
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