JP7066973B2 - Fiber reinforced plastic - Google Patents

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Description

本発明は、繊維強化プラスチックに関する。 The present invention relates to fiber reinforced plastics.

航空機部材、自動車部材、風力発電用風車部材、スポーツ用具等の様々な分野において、繊維強化プラスチックが広く用いられている。繊維強化プラスチックの形方法としては、繊維強化プラスチックをIRヒーターなどでマトリックス樹脂の融点(もしくはガラス転移点)超過の温度まで予備加熱した後、金型を備えたプレス成形機等で加圧冷却することにより、目的の形状に賦形するとともに固化する圧縮成形法(スタンピング成形)が一般的に行われている。
前記繊維強化プラスチックは、例えば、強化繊維に熱可塑性樹脂を含浸したプリプレグ基材が複数枚積層されて一体化されることで形成される。
Fiber reinforced plastics are widely used in various fields such as aircraft parts, automobile parts, wind turbine parts for wind power generation, and sports equipment. As a method of forming the fiber reinforced plastic, the fiber reinforced plastic is preheated to a temperature exceeding the melting point (or glass transition point) of the matrix resin by an IR heater or the like, and then pressure-cooled by a press molding machine equipped with a mold or the like. As a result, a compression molding method (stamping molding) that shapes the shape into a desired shape and solidifies it is generally performed.
The fiber-reinforced plastic is formed, for example, by laminating and integrating a plurality of prepreg base materials in which reinforcing fibers are impregnated with a thermoplastic resin.

プリプレグ基材としては、例えば、連続した繊維長の長い強化繊維を一方向に引き揃えたものに、熱可塑性樹脂を含浸してシート状にしたものが挙げられる。このような連続した長い強化繊維を用いたプリプレグ基材で形成した繊維強化プラスチックでは、優れた機械物性を有する構造材を製造できる。しかし、前記繊維強化プラスチックでは、連続した強化繊維であるがゆえに賦形時の流動性が低く、スタンピング成形により3次元形状等の複雑な形状に賦形することは難しい。そのため、前記繊維強化プラスチックを用いる場合、製造する構造材は主として平面形状に近いものに限られる。 Examples of the prepreg base material include those in which continuous reinforcing fibers having a long fiber length are arranged in one direction and impregnated with a thermoplastic resin into a sheet. A fiber-reinforced plastic formed of a prepreg base material using such continuous long reinforcing fibers can produce a structural material having excellent mechanical properties. However, since the fiber-reinforced plastic is a continuous reinforced fiber, its fluidity at the time of shaping is low, and it is difficult to shape it into a complicated shape such as a three-dimensional shape by stamping molding. Therefore, when the fiber reinforced plastic is used, the structural material to be manufactured is mainly limited to a material having a nearly planar shape.

賦形時の流動性を高くする方法としては、例えば、一方向に引き揃えた強化繊維に熱可塑性樹脂を含浸させ、さらに繊維軸と交差する切込みを形成したプリプレグ基材を複数枚積層し、それらを一体化させて繊維強化プラスチックとする方法(I)が提案されている(特許文献1)。前記方法(I)で得られる繊維強化プラスチックは、プリプレグ基材に切込みが形成されて強化繊維が分断されていることから、賦形時に良好な流動性が得られる。また、強化繊維の繊維軸方向が特定の方向に偏らないように、例えば繊維軸方向が平面視で45°ずつずれるように複数枚のプリプレグ基材を積層することで、機械物性の等方性が良好でかつバラつきの少ない繊維強化プラスチックを得ることができる。また繊維軸方向を任意の方向に揃えて積層することで、異方性をコントロールすることもできる。
しかし、前記方法(I)は、製造の簡便さやコストの面ではまだ充分ではない。特に繊維強化プラスチックや構造材(成形品)の工業的な生産においては、より簡便かつ低コストに製造できることが重要である。また、より複雑な形状の構造材を得るためには、繊維強化プラスチックの賦形時の流動性をより高くすることが重要である。
繊維強化プラスチックを3次元形状等の複雑な形状に賦形して構造材を製造する場合には、賦形時の流動性を確保するために、一般に繊維長が100mm以下の比較的短い強化繊維が用いられる。しかし、強化繊維の繊維長が短くなると、賦形後の構造材の機械物性が低下しやすい。
As a method of increasing the fluidity at the time of shaping, for example, a reinforcing fiber aligned in one direction is impregnated with a thermoplastic resin, and a plurality of prepreg base materials having a notch intersecting the fiber axis are laminated. A method (I) of integrating them into a fiber-reinforced plastic has been proposed (Patent Document 1). Since the fiber-reinforced plastic obtained by the method (I) has a notch formed in the prepreg base material and the reinforcing fiber is divided, good fluidity can be obtained at the time of shaping. Further, by laminating a plurality of prepreg base materials so that the fiber axis direction of the reinforcing fiber is not biased to a specific direction, for example, the fiber axis direction is deviated by 45 ° in a plan view, the isotropic property of the mechanical properties is achieved. It is possible to obtain a fiber-reinforced plastic with good quality and little variation. In addition, anisotropy can be controlled by aligning the fiber axis directions in any direction and laminating.
However, the method (I) is not yet sufficient in terms of manufacturing convenience and cost. Especially in the industrial production of fiber reinforced plastics and structural materials (molded products), it is important to be able to manufacture them more easily and at low cost. Further, in order to obtain a structural material having a more complicated shape, it is important to increase the fluidity of the fiber-reinforced plastic during shaping.
When structural materials are manufactured by shaping fiber-reinforced plastics into complex shapes such as three-dimensional shapes, relatively short reinforced fibers with a fiber length of 100 mm or less are generally used to ensure fluidity during shaping. Is used. However, when the fiber length of the reinforcing fiber is shortened, the mechanical properties of the structural material after shaping tend to deteriorate.

また、賦形時の流動性を高くする方法としては、不連続な強化繊維をランダムに配置させる方法がある。例えば、幅の狭いテープ状のプリプレグ基材から一定の長さで切り出した複数のプリプレグ片を平面上に分散させ、それらをプレス成形で一体化させてシート状の繊維強化プラスチックとする方法(II)が開示されている(特許文献2)。
しかし、前記方法(II)では、空気によってプリプレグ片を飛翔させたり、液状流体内でプリプレグ片を拡散させた後に堆積させることで前記プリプレグ片を分散させるため、強化繊維の繊維軸方向が完全にランダムな方向に向くようにプリプレグ片を均一に分散させることは極めて難しい。そのため、同一シート内においても場所や向きによって強度等の機械物性が異なる繊維強化プラスチックとなる。構造材には、強度等の機械物性のバラつきが少なく、かつ、機械物性が等方性であるか、もしくはその異方性がコントロールされていることが求められることが多い。しかし、前記方法(II)では、機械物性の等方性が良好であるか、もしくは異方性がコントロールされて、さらに機械物性のバラつきが少ない繊維強化プラスチックを得ることは困難である。
加えて、繊維強化プラスチックには良好な耐熱性も求められる。一般的に繊維強化プラスチックの耐熱性は、繊維強化プラスチック中のトリックス樹脂の耐熱性の影響を大きく受ける。通常、樹脂単体の機械物性は、その樹脂のガラス転移温度以上の温度においては、低下する傾向にある。繊維強化プラスチックにおいても同様に、マトリックス樹脂のガラス転移温度以上の温度においては、機械物性が低下する傾向にある。この機械物性の低下を最小限に抑えるためには、繊維強化プラスチックにおいて強化繊維をマトリックス樹脂中に均一に分散させる必要がある。しかし、前記方法では、堆積されたプリプレグ片を加熱して一体化させる工程において、堆積したプリプレグ片の隙間に、溶融したマトリックス樹脂のみが流れ込む。そのため、得られた繊維強化プラスチックにおいては、局所的に樹脂リッチな部分が生じる。この樹脂リッチな部分の影響で、前記方法(II)で得られた繊維強化プラスチックは、耐熱性が劣る問題がある。
Further, as a method of increasing the fluidity at the time of shaping, there is a method of randomly arranging discontinuous reinforcing fibers. For example, a method of dispersing a plurality of prepreg pieces cut out from a narrow tape-shaped prepreg base material at a certain length on a flat surface and integrating them by press molding to form a sheet-shaped fiber reinforced plastic (II). ) Is disclosed (Patent Document 2).
However, in the method (II), the prepreg pieces are dispersed by flying the prepreg pieces with air or by diffusing the prepreg pieces in a liquid fluid and then depositing the prepreg pieces, so that the fiber axial direction of the reinforcing fibers is completely aligned. It is extremely difficult to evenly disperse the prepreg pieces so that they point in random directions. Therefore, even within the same sheet, the fiber reinforced plastic has different mechanical properties such as strength depending on the location and orientation. It is often required that the structural material has little variation in mechanical properties such as strength, and that the mechanical properties are isotropic or the anisotropy thereof is controlled. However, in the method (II), it is difficult to obtain a fiber reinforced plastic having good isotropic mechanical properties or controlled anisotropy and less variation in mechanical properties.
In addition, fiber reinforced plastics are also required to have good heat resistance. Generally, the heat resistance of fiber reinforced plastic is greatly affected by the heat resistance of Trix resin in fiber reinforced plastic. Normally, the mechanical properties of a single resin tend to decrease at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the resin. Similarly, in fiber reinforced plastics, the mechanical properties tend to decrease at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the matrix resin. In order to minimize this deterioration of mechanical properties, it is necessary to uniformly disperse the reinforced fibers in the matrix resin in the fiber reinforced plastic. However, in the above method, in the step of heating and integrating the deposited prepreg pieces, only the molten matrix resin flows into the gaps between the deposited prepreg pieces. Therefore, in the obtained fiber reinforced plastic, a resin-rich portion is locally generated. Due to the influence of this resin-rich portion, the fiber-reinforced plastic obtained by the above method (II) has a problem of inferior heat resistance.

また、前記方法(I)で得られた繊維強化プラスチックは、切込み形状に沿った方向に応力が生じた場合に、この切込み部分が破壊の起点となり機械物性が低下する問題がある。また、この切込み部分には実質的に樹脂のみが存在するため、マトリックス樹脂のガラス転移温度以上の温度においては、上記特許文献2に開示されている方法(II)と同様に、耐熱性が劣る問題がある。 Further, the fiber reinforced plastic obtained by the method (I) has a problem that when stress is generated in the direction along the cut shape, the cut portion becomes a starting point of fracture and the mechanical properties are deteriorated. Further, since only the resin is substantially present in this cut portion, the heat resistance is inferior at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the matrix resin, as in the method (II) disclosed in Patent Document 2. There's a problem.

特許文献3には、強化繊維を抄紙により分散させて繊維強化プラスチックを製造する方法(III)が開示されている。前記方法(III)で得られた繊維強化プラスチックでは、強化繊維がほぼ均一に分散しているため、機械物性は等方性に優れ、かつバラつきが少なく、また耐熱性も良好である。
しかし、前記方法(III)で得られた繊維強化プラスチックにおいては、強化繊維が3次元的に絡まり合っているため、賦型時の流動性が劣っている。また製造工程も極めて煩雑であり、コスト的に劣っている。加えて、前記方法(III)で強化繊維の含有率が高い繊維強化プラスチックを製造しようとした場合は、より強化繊維が密な状態で抄紙する必要がある。しかし、こうした高密度に抄紙された強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させようとすると、3次元的に絡まった強化繊維のうち、特に厚み方向(含浸方向)に配向している強化繊維が含浸時のプレス力の応力を担うため、樹脂に圧力が伝達されず、極めて含浸が困難になる。また、強化繊維の繊維長が長い場合も、3次元的な絡まりが強固となるため、同様に含浸が困難となる。
Patent Document 3 discloses a method (III) for producing a fiber-reinforced plastic by dispersing reinforcing fibers by papermaking. In the fiber-reinforced plastic obtained by the method (III), since the reinforced fibers are dispersed almost uniformly, the mechanical properties are excellent in isotropic properties, there is little variation, and the heat resistance is also good.
However, in the fiber reinforced plastic obtained by the above method (III), the reinforced fibers are three-dimensionally entangled, so that the fluidity at the time of shaping is inferior. In addition, the manufacturing process is extremely complicated, and the cost is inferior. In addition, when an attempt is made to produce a fiber-reinforced plastic having a high content of reinforcing fibers by the above method (III), it is necessary to make paper in a state where the reinforcing fibers are denser. However, when the matrix resin is impregnated into such high-density paper-made reinforcing fibers, among the three-dimensionally entwined reinforcing fibers, the reinforcing fibers oriented in the thickness direction (impregnation direction) are particularly impregnated at the time of impregnation. Since it bears the stress of the pressing force, the pressure is not transmitted to the resin, which makes impregnation extremely difficult. Further, even when the fiber length of the reinforcing fiber is long, the three-dimensional entanglement becomes strong, so that impregnation is similarly difficult.

不連続な強化繊維を用いつつ、機械物性の高い構造材が得られる繊維強化プラスチックとして、以下のものが提案されている。
(1)繊維長5~100mmの強化繊維と熱可塑性樹脂とから構成され、前記熱可塑性樹脂の融点±25℃の範囲のtanδ’の平均値が0.01≦tanδ’(平均値)≦0.2を満たす繊維強化プラスチック(特許文献4)。tanδ’は、以下の2式で定義される。
tanδ=G’’/G’
tanδ’=Vf×tanδ/(100-Vf)
(ただし、Vfは繊維強化プラスチック中の強化繊維の体積分率(%)であり、G’は繊維強化プラスチックの貯蔵弾性率(Pa)であり、G’’は繊維強化プラスチックの損失弾性率(Pa)である。)
(1)の繊維強化プラスチックは、tanδ’(平均値)が特定の範囲に制御されていることで、機械物性が良好になる。
しかし、(1)の繊維強化プラスチックにおいては、実施例1、2に示されているように、熱可塑性樹脂であるナイロン樹脂(融点:225℃)の融点まで加熱した状態においてもtanδ’がほとんど変化していない。Vf/(100-Vf)は一定であるため、tanδ’がほとんど変化していないことは、tanδの値自体がほとんど変化していないことを意味するが、融点以上の温度域でもtanδの値が小さく弾性体としての性質が大きいと、賦形時に加熱した際に強化繊維及び熱可塑性樹脂の流動性が充分に高くならず、賦形時に強化繊維が切断されてより短くなることで、賦形後の構造材の機械物性が不充分になるおそれがある。
The following are proposed as fiber reinforced plastics that can obtain structural materials with high mechanical properties while using discontinuous reinforcing fibers.
(1) It is composed of a reinforced fiber having a fiber length of 5 to 100 mm and a thermoplastic resin, and the average value of tan δ'in the range of the melting point ± 25 ° C. of the thermoplastic resin is 0.01 ≤ tan δ'(average value) ≤ 0. Fiber reinforced plastic satisfying .2 (Patent Document 4). tan δ'is defined by the following two equations.
tanδ = G'' / G'
tanδ'= Vf x tanδ / (100-Vf)
(However, Vf is the volume fraction (%) of the reinforcing fiber in the fiber reinforced plastic, G'is the storage elastic modulus (Pa) of the fiber reinforced plastic, and G'' is the loss elastic modulus of the fiber reinforced plastic (however, Pa).)
The fiber-reinforced plastic of (1) has good mechanical properties because the tan δ'(average value) is controlled within a specific range.
However, in the fiber-reinforced plastic of (1), as shown in Examples 1 and 2, most of tan δ'is even in a state of being heated to the melting point of nylon resin (melting point: 225 ° C.) which is a thermoplastic resin. It hasn't changed. Since Vf / (100-Vf) is constant, the fact that tan δ'is hardly changed means that the value of tan δ itself is hardly changed, but the value of tan δ is also in the temperature range above the melting point. If it is small and has large properties as an elastic body, the fluidity of the reinforcing fiber and the thermoplastic resin will not be sufficiently high when heated at the time of shaping, and the reinforcing fiber will be cut at the time of shaping to become shorter. There is a risk that the mechanical properties of the later structural material will be insufficient.

また、繊維強化プラスチックの製造時や、繊維強化プラスチックから成形品を成形する際には、金型などを用いて賦型を行うため、優れた金属との離型性も必要となる。金属との離型性が悪いと、作業効率の低下や、離型時に金属表面に繊維強化プラスチックの一部が離型されないまま残ってしまうと、外観不良の原因にもなる。
繊維強化プラスチックの金属表面との離型性を高める手法として、金属表面に離型剤を塗布する手法(文献5)や、ワックス成分などの離型成分をマトリックス樹脂中に押出混練で配合する手法(文献6)がある。しなしながら、金属表面に離型剤を塗布する手法では、金型表面温度が高温な場合は、離型剤塗布後から徐々に離型性能が低下するため、度々、離型剤の塗布作業を行う必要があり、作業効率が低下する問題がある。またワックス成分などの離型成分をマトリックス樹脂中に押出混練で配合する手法では、押出混練時のせん断力によって離型成分を樹脂中に分散させるものであり、上記方法(I)~(III)により製造される繊維強化プラスチックにおいては、マトリックス樹脂中における離型成分の分散性が不十分であるため、その離型性能の発現性に劣る問題がある。
Further, when manufacturing a fiber reinforced plastic or molding a molded product from a fiber reinforced plastic, a mold or the like is used for molding, so that excellent mold releasability from a metal is also required. If the mold release property from the metal is poor, the work efficiency is lowered, and if a part of the fiber reinforced plastic remains on the metal surface without being released at the time of mold release, it may cause a poor appearance.
As a method for improving the mold release property of fiber reinforced plastic from the metal surface, a method of applying a mold release agent to the metal surface (Reference 5) and a method of blending a mold release component such as a wax component into a matrix resin by extrusion kneading. (Reference 6). However, in the method of applying the mold release agent to the metal surface, if the mold surface temperature is high, the mold release performance gradually deteriorates after the mold release agent is applied, so the mold release agent is often applied. There is a problem that work efficiency is reduced. Further, in the method of blending the release component such as the wax component into the matrix resin by extrusion kneading, the release component is dispersed in the resin by the shearing force at the time of extrusion kneading, and the above methods (I) to (III) In the fiber reinforced plastic produced by the above, there is a problem that the dispersibility of the mold release component in the matrix resin is insufficient, so that the mold release performance is inferior.

国際公開第2014/142061号International Publication No. 2014/142061 特開平07-164439号Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-164439 国際公開第2010/013645号International Publication No. 2010/013645 国際公開第2012/140793号International Publication No. 2012/140793 特開2015-51629号JP 2015-51629 特開2002-179895号JP-A-2002-179895

本発明の課題は、離型性に優れ、また優れた機械物性と賦形時の優れた流動性とを両立できる繊維強化プラスチックを提供することである。 An object of the present invention is to provide a fiber reinforced plastic which is excellent in releasability and can achieve both excellent mechanical properties and excellent fluidity at the time of shaping.

本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、繊維強化プラスチックに特定の粘弾性特性をもたせ、かつ離型剤を含有させることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。即ち本発明の要旨は以下の(1)~(5)に存する。
(1) 強化繊維とマトリックス樹脂を含む繊維強化プラスチックであって、
少なくとも1種以上の離型剤を含有し、
T-30(℃)~T-10(℃)の温度範囲(ただし、Tは前記マトリックス樹脂の融点、又は融点を有しないときはガラス転移温度である。)での繊維強化プラスチックの下式(1)で表される粘弾性特性tanδの平均値をtanδ(ave)、T-10(℃)~T+10(℃)の温度範囲での前記粘弾性特性tanδの最大値をtanδ(max)としたとき、tanδ(ave)が0.01~0.25であり、tanδ(max)-tanδ(ave)が0.15以上である、繊維強化プラスチック。
tanδ=G’’/G’ ・・・(1)
ただし、前記式(1)中の記号は以下の意味を示す。
G’’:損失弾性率、
G’:貯蔵弾性率。
(2) 前記強化繊維の平均繊維長が1~100mmである、上記(1)に記載の繊維強化プラスチック。
(3) 前記離型剤が高級脂肪酸エステルおよび/または高級脂肪酸塩である、上記(1)または(2)に記載の繊維強化プラスチック。
(4) 前記マトリックス樹脂100質量部に対して前記離型剤を0.01~4質量部含む、上記(1)~(3)のいずれかに記載の繊維強化プラスチック。
(5) 前記マトリックス樹脂が熱可塑性樹脂である、上記(1)~(4)のいずれかに記載の繊維強化プラスチック。
As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors have found that the above problems can be solved by giving the fiber reinforced plastic a specific viscoelastic property and containing a mold release agent, and have found that the present invention can be solved. It came to be completed. That is, the gist of the present invention lies in the following (1) to (5).
(1) A fiber reinforced plastic containing reinforced fibers and matrix resin.
Contains at least one mold release agent,
The following formula of fiber-reinforced plastic in the temperature range of T-30 (° C.) to T-10 (° C.) (where T is the melting point of the matrix resin or the glass transition temperature when it does not have a melting point) ( The average value of the viscoelastic property tanδ represented by 1) was defined as tanδ (ave), and the maximum value of the viscoelastic property tanδ in the temperature range of T-10 (° C.) to T + 10 (° C.) was defined as tanδ (max). When, a fiber-reinforced plastic having a tan δ (ave) of 0.01 to 0.25 and a tan δ (max) -tan δ (ave) of 0.15 or more.
tanδ = G'' / G'・ ・ ・ (1)
However, the symbols in the formula (1) have the following meanings.
G'': Loss elastic modulus,
G': Storage elastic modulus.
(2) The fiber-reinforced plastic according to (1) above, wherein the average fiber length of the reinforcing fibers is 1 to 100 mm.
(3) The fiber-reinforced plastic according to (1) or (2) above, wherein the release agent is a higher fatty acid ester and / or a higher fatty acid salt.
(4) The fiber-reinforced plastic according to any one of (1) to (3) above, which contains 0.01 to 4 parts by mass of the mold release agent with respect to 100 parts by mass of the matrix resin.
(5) The fiber-reinforced plastic according to any one of (1) to (4) above, wherein the matrix resin is a thermoplastic resin.

本発明の繊維強化プラスチックは、離型性に優れ、また優れた機械物性と賦形時の優れた流動性とを両立できる。 The fiber-reinforced plastic of the present invention has excellent mold releasability, and can achieve both excellent mechanical properties and excellent fluidity during shaping.

配向度pfの測定方法の一工程を示した模式図である。It is a schematic diagram which showed one step of the measuring method of the degree of orientation pf. 分散パラメーターdpの算出における画像処理ソフトによる処理を説明した模式図である。It is a schematic diagram explaining the processing by the image processing software in the calculation of a variance parameter dp. 本発明の繊維強化プラスチックの製造方法に用いるプリプレグ基材の一例を示した平面図である。It is a top view which showed an example of the prepreg base material used in the manufacturing method of the fiber reinforced plastic of this invention. 本発明の繊維強化プラスチックの製造方法に用いるプリプレグ基材の他の例を示した平面図である。It is a top view which showed the other example of the prepreg base material used in the manufacturing method of the fiber reinforced plastic of this invention. 材料(A)を一対のプレスロールで加圧する様子を示した斜視図である。It is a perspective view which showed the state that the material (A) is pressed by a pair of press rolls. ダブルベルト式加熱加圧機の一例を示した模式図である。It is a schematic diagram which showed an example of a double belt type heating and pressurizing machine.

本発明の繊維強化プラスチックは、強化繊維とマトリックス樹脂を含む繊維強化プラスチックであって、少なくとも1種以上の離型剤を含有する。より具体的には、強化繊維とマトリックス樹脂を含む繊維強化プラスチックであって、
少なくとも1種以上の離型剤を含有し、T-30(℃)~T-10(℃)の温度範囲(ただし、Tは前記マトリックス樹脂の融点、又は融点を有しないときはガラス転移温度である。)での繊維強化プラスチックの下式(1)で表される粘弾性特性tanδの平均値をtanδ(ave)、T-10(℃)~T+10(℃)の温度範囲での前記粘弾性特性tanδの最大値をtanδ(max)としたとき、tanδ(ave)が0.01~0.25であり、tanδ(max)-tanδ(ave)が0.15以上である、繊維強化プラスチックである。
tanδ=G’’/G’ ・・・(1)
ただし、前記式(1)中の記号は以下の意味を示す。
G’’:損失弾性率、
G’:貯蔵弾性率。
The fiber reinforced plastic of the present invention is a fiber reinforced plastic containing reinforced fibers and a matrix resin, and contains at least one mold release agent. More specifically, it is a fiber reinforced plastic containing reinforced fibers and a matrix resin.
It contains at least one mold release agent and has a temperature range of T-30 (° C.) to T-10 (° C.) (however, T is the melting point of the matrix resin, or if it does not have a melting point, it is at the glass transition temperature. The average value of the viscoelastic property tan δ represented by the following formula (1) of the fiber-reinforced plastic in (1) is tan δ (ave), and the viscous elasticity in the temperature range of T-10 (° C.) to T + 10 (° C.). When the maximum value of the characteristic tan δ is tan δ (max), the tan δ (ave) is 0.01 to 0.25, and the tan δ (max) -tan δ (ave) is 0.15 or more. be.
tanδ = G'' / G'・ ・ ・ (1)
However, the symbols in the formula (1) have the following meanings.
G'': Loss elastic modulus,
G': Storage elastic modulus.

(強化繊維)
強化繊維としては、特に限定されず、例えば、無機繊維、有機繊維、金属繊維、又はこれらを組み合わせたハイブリッド構成の強化繊維が使用できる。強化繊維は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
(Reinforcing fiber)
The reinforcing fiber is not particularly limited, and for example, an inorganic fiber, an organic fiber, a metal fiber, or a reinforcing fiber having a hybrid structure in which these are combined can be used. One type of reinforcing fiber may be used alone, or two or more types may be used in combination.

無機繊維としては、炭素繊維、黒鉛繊維、炭化珪素繊維、アルミナ繊維、タングステンカーバイド繊維、ボロン繊維、ガラス繊維等が挙げられる。有機繊維としては、アラミド繊維、高密度ポリエチレン繊維、その他一般のナイロン繊維、ポリエステル繊維等が挙げられる。金属繊維としては、ステンレス、鉄等の繊維が挙げられ、また金属を被覆した炭素繊維でもよい。これらの中では、最終成形物である構造材の強度等の機械物性を考慮すると、炭素繊維が好ましい。 Examples of the inorganic fiber include carbon fiber, graphite fiber, silicon carbide fiber, alumina fiber, tungsten carbide fiber, boron fiber, glass fiber and the like. Examples of the organic fiber include aramid fiber, high-density polyethylene fiber, other general nylon fiber, polyester fiber and the like. Examples of the metal fiber include fibers such as stainless steel and iron, and carbon fiber coated with metal may also be used. Among these, carbon fiber is preferable in consideration of mechanical properties such as strength of the structural material which is the final molded product.

炭素繊維としては、特に限定されず、ポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維、PITCH系炭素繊維等が挙げられる。
好ましい炭素繊維は、JIS R7601(1986)に準じて測定したストランド引張強度が1.0GPa以上9.0GPa以下で、かつストランド引張弾性率が150GPa以上1000GPa以下の炭素繊維である。
より好ましい炭素繊維は、JIS R7601(1986)に準じて測定したストランド引張強度が1.5GPa以上9.0GPa以下で、かつストランド引張弾性率が200GPa以上1000GPa以下の炭素繊維である。
The carbon fiber is not particularly limited, and examples thereof include polyacrylonitrile (PAN) -based carbon fiber and PITCH-based carbon fiber.
Preferred carbon fibers are carbon fibers having a strand tensile strength of 1.0 GPa or more and 9.0 GPa or less and a strand tensile elastic modulus of 150 GPa or more and 1000 GPa or less as measured according to JIS R7601 (1986).
A more preferable carbon fiber is a carbon fiber having a strand tensile strength of 1.5 GPa or more and 9.0 GPa or less and a strand tensile elastic modulus of 200 GPa or more and 1000 GPa or less as measured according to JIS R7601 (1986).

繊維強化プラスチック中の強化繊維の平均繊維長は、1~100mmが好ましく、3~70mmがより好ましく、5~50mmがさらに好ましく、10~50mmが特に好ましく、10~35mmが最も好ましい。
一般に強化繊維が長いほど機械物性に優れた構造材が得られるが、特にスタンピング成形時において、流動性が低下するために複雑な3次元形状の構造材が得られにくくなる。強化繊維の平均繊維長が上限値以下であれば、賦形時に優れた流動性が得られ、強化繊維とマトリックス樹脂が流動しやすい。そのため、リブやボス等の複雑な3次元形状の構造材を得ることが容易である。また、強化繊維の平均繊維長が下限値以上であれば、機械物性に優れた構造材を製造できる。
The average fiber length of the reinforcing fibers in the fiber reinforced plastic is preferably 1 to 100 mm, more preferably 3 to 70 mm, further preferably 5 to 50 mm, particularly preferably 10 to 50 mm, and most preferably 10 to 35 mm.
Generally, the longer the reinforcing fiber is, the more excellent the mechanical properties can be obtained. However, especially at the time of stamping molding, the fluidity is lowered, so that it becomes difficult to obtain a structural material having a complicated three-dimensional shape. When the average fiber length of the reinforcing fiber is not more than the upper limit value, excellent fluidity is obtained at the time of shaping, and the reinforcing fiber and the matrix resin are easy to flow. Therefore, it is easy to obtain a structural material having a complicated three-dimensional shape such as a rib or a boss. Further, if the average fiber length of the reinforcing fibers is at least the lower limit value, a structural material having excellent mechanical properties can be manufactured.

(平均繊維長の測定方法)
繊維強化プラスチック中の樹脂を焼き飛ばして、強化繊維のみを取り出し、前記強化繊維の繊維長をノギス等で測定する。測定は無作為に選択した100本の強化繊維について行い、平均繊維長はそれらの質量平均として算出する。
強化繊維の平均繊維直径は、1~50μmが好ましく、5~20μmがより好ましい。
(Measuring method of average fiber length)
The resin in the fiber reinforced plastic is burned off, only the reinforced fibers are taken out, and the fiber length of the reinforced fibers is measured with a caliper or the like. Measurements are made on 100 randomly selected reinforcing fibers and the average fiber length is calculated as their mass average.
The average fiber diameter of the reinforcing fibers is preferably 1 to 50 μm, more preferably 5 to 20 μm.

(マトリックス樹脂)
マトリックス樹脂としては、熱可塑性樹脂であってもよく、熱硬化性樹脂であってもよい。マトリックス樹脂は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
マトリックス樹脂としては、熱可塑性樹脂が好ましい。熱可塑性樹脂は一般的に熱硬化性樹脂よりも靱性値が高いため、マトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を用いることで、強度、特に耐衝撃性に優れた構造材が得られやすくなる。また、熱可塑性樹脂は化学反応を伴うことなく冷却固化により形状が定まる。そのため、熱可塑性樹脂を用いる場合は短時間成形が可能となり、繊維強化プラスチックや構造材の生産性に優れる。
(Matrix resin)
The matrix resin may be a thermoplastic resin or a thermosetting resin. As the matrix resin, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
As the matrix resin, a thermoplastic resin is preferable. Since a thermoplastic resin generally has a higher toughness value than a thermosetting resin, using a thermoplastic resin as a matrix resin makes it easy to obtain a structural material having excellent strength, particularly impact resistance. In addition, the shape of the thermoplastic resin is determined by cooling and solidification without any chemical reaction. Therefore, when a thermoplastic resin is used, it can be molded in a short time, and the productivity of fiber reinforced plastics and structural materials is excellent.

熱可塑性樹脂としては、特に限定されず、ポリアミド樹脂(ナイロン6(融点:225℃)、ナイロン66(融点:260℃)、ナイロン12(融点:175℃)、ナイロンMXD6(融点:237℃)等)、ポリオレフィン樹脂(低密度ポリエチレン(融点:95~130℃)、高密度ポリエチレン(融点:120~140℃)、ポリプロピレン(融点:165℃)等)、変性ポリオレフィン樹脂(変性ポリプロピレン樹脂(融点:160~165℃)等)、ポリエステル樹脂(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)、ポリカーボネート樹脂(ガラス転移温度:145℃)、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ABS樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、液晶ポリエステル樹脂、アクリロニトリルとスチレンの共重合体、ナイロン6とナイロン66の共重合体等が挙げられる。
変性ポリオレフィン樹脂としては、例えば、マレイン酸等の酸によりポリオレフィン樹脂を変性した樹脂(酸変性ポリプロピレン樹脂)等が挙げられる。
熱可塑性樹脂は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよく、2種以上をポリマーアロイとして使用とてもよい。
熱可塑性樹脂としては、強化繊維との接着性、強化繊維への含浸性及び熱可塑性樹脂の原料コストの各々のバランスの点から、ポリオレフィン樹脂、変性ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂及びポリカーボネート樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。
The thermoplastic resin is not particularly limited, and is a polyamide resin (nylon 6 (melting point: 225 ° C.), nylon 66 (melting point: 260 ° C.), nylon 12 (melting point: 175 ° C.), nylon MXD6 (melting point: 237 ° C.), etc. ), Polyolefin resin (low density polyethylene (melting point: 95 to 130 ° C.), high density polyethylene (melting point: 120 to 140 ° C.), polypropylene (melting point: 165 ° C.), etc.), Modified polyolefin resin (modified polypropylene resin (melting point: 160 ° C.)) ~ 165 ° C), etc.), polyester resin (polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, etc.), polycarbonate resin (glass transition temperature: 145 ° C), polyamideimide resin, polyphenylene oxide resin, polysulfone resin, polyethersulfone resin, polyetheretherketone Examples thereof include resins, polyetherimide resins, polystyrene resins, ABS resins, polyphenylene sulfide resins, liquid crystal polyester resins, copolymers of acrylonitrile and styrene, copolymers of nylon 6 and nylon 66, and the like.
Examples of the modified polyolefin resin include resins obtained by modifying a polyolefin resin with an acid such as maleic acid (acid-modified polypropylene resin).
As the thermoplastic resin, one type may be used alone, two or more types may be used in combination, and two or more types may be used as a polymer alloy.
The thermoplastic resin consists of a group consisting of a polyolefin resin, a modified polypropylene resin, a polyamide resin, and a polycarbonate resin in terms of the balance between the adhesiveness with the reinforcing fiber, the impregnation property into the reinforcing fiber, and the raw material cost of the thermoplastic resin. It is preferable to include at least one selected.

熱硬化性樹脂としては、特に限定されず、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン系樹脂、尿素性樹脂、メラミン樹脂、イミド系樹脂等が挙げられる。
熱硬化性樹脂は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
熱硬化性樹脂としては、熱硬化性樹脂を硬化させた後の繊維強化プラスチックの機械物性の発現性の観点から、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、イミド系樹脂が好ましく、繊維強化プラスチックの製造の容易さの観点から、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂がより好ましい。
The thermosetting resin is not particularly limited, and examples thereof include an epoxy resin, a phenol resin, an unsaturated polyester resin, a urethane resin, a urea resin, a melamine resin, and an imide resin.
As the thermosetting resin, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
As the thermosetting resin, epoxy resin, phenol resin, unsaturated polyester resin, and imide resin are preferable, and fiber reinforced plastic is preferable from the viewpoint of developing the mechanical properties of the fiber reinforced plastic after the thermocurable resin is cured. From the viewpoint of ease of manufacture, epoxy resin and unsaturated polyester resin are more preferable.

(離型剤)
離型剤としては特に限定されず、例えば、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸金属塩、高級脂肪酸、パラフィンワックス、蜜蝋、オレフィン系ワックス、カルボキシ基および/またはカルボン酸無水物基を有するオレフィン系ワックス、シリコーンオイル、オルガノポリシロキサン、脂肪族アミン、エチレンビスアミド化合物などが挙げられる。中でも高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸金属塩が好ましい。離型剤は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用しても良い。
高級脂肪酸エステルとしては、炭素数1~炭素数20の一価又は多価アルコールと炭素数10~炭素数30の飽和脂肪酸との部分エステル又は全エステルが好ましい。かかる一価又は多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、グリセリン、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、ソルビタンなどが挙がられる。かかる飽和脂肪酸としては、例えば、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、モンタン酸などが挙がられる。中でも、ステアリン酸、モンタン酸が好ましい。
(Release agent)
The release agent is not particularly limited, and for example, a higher fatty acid ester, a higher fatty acid metal salt, a higher fatty acid, a paraffin wax, a beeswax, an olefin wax, an olefin wax having a carboxy group and / or a carboxylic acid anhydride group, and a silicone. Examples include oils, organopolysiloxanes, aliphatic amines, ethylene bisamide compounds and the like. Of these, higher fatty acid esters and higher fatty acid metal salts are preferable. As the release agent, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
As the higher fatty acid ester, a partial ester or a total ester of a monovalent or polyvalent alcohol having 1 to 20 carbon atoms and a saturated fatty acid having 10 to 30 carbon atoms is preferable. Examples of such monohydric or polyhydric alcohols include ethylene glycol, glycerin, dipentaerythritol, tripentaerythritol, and sorbitan. Examples of such saturated fatty acids include caprylic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, behenic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, and montanic acid. Of these, stearic acid and montanic acid are preferable.

高級脂肪酸金属塩としては、上記高級脂肪酸エステルの部分けん化または全けん化物、もしくは、素数10~炭素数30の飽和脂肪酸と金属元素との塩が好ましい。かかる飽和脂肪酸としては、例えば、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、モンタン酸などが挙がられる。中でも、ステアリン酸、モンタン酸が好ましい。かかる金属元素としては、例えば、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、リチウム、バリウム、亜鉛、アルミニウムなどが挙がられる。
高級脂肪酸としては、置換又は無置換の炭素数10~炭素数30の飽和脂肪酸が好ましく、無置換の炭素数10~炭素数30の飽和脂肪酸がより好ましい。このような高級脂肪酸としては、例えば、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、モンタン酸などが挙がられる。中でも、ステアリン酸、モンタン酸が好ましい。
As the higher fatty acid metal salt, a partially saponified or totally saponified product of the higher fatty acid ester, or a salt of a saturated fatty acid having 10 to 30 carbon atoms and a metal element is preferable. Examples of such saturated fatty acids include caprylic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, behenic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, and montanic acid. Of these, stearic acid and montanic acid are preferable. Examples of such metal elements include calcium, magnesium, sodium, lithium, barium, zinc, aluminum and the like.
As the higher fatty acid, a substituted or unsubstituted saturated fatty acid having 10 to 30 carbon atoms is preferable, and an unsubstituted or unsubstituted saturated fatty acid having 10 to 30 carbon atoms is more preferable. Examples of such higher fatty acids include caprylic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, behenic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, and montanic acid. Of these, stearic acid and montanic acid are preferable.

本発明の繊維強化プラスチックにおける離型剤の量としては特に限定しないが、マトリックス樹脂100重量部に対して、離型剤が0.01~4質量部含まれることが好ましく、0.02~2質量部がより好ましく、0.03~1質量部がさらに好ましく、0.05~0.5質量部が最も好ましい。 The amount of the release agent in the fiber-reinforced plastic of the present invention is not particularly limited, but it is preferable that 0.01 to 4 parts by mass of the release agent is contained with respect to 100 parts by mass of the matrix resin, and 0.02 to 2 parts. By mass is more preferable, 0.03 to 1 part by mass is further preferable, and 0.05 to 0.5 part by mass is most preferable.

本発明の繊維強化プラスチックには、目的の構造材の要求特性に応じてその他の添加剤を配合してもよい。
その他の添加剤としては、例えば、難燃剤、耐候性改良剤、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、着色剤、相溶化剤、非繊維状フィラー、導電性フィラー、界面活性剤等が挙げられ、また熱可塑性樹脂をその他の添加剤として用いても良い。
Other additives may be added to the fiber reinforced plastic of the present invention according to the required characteristics of the target structural material.
Other additives include, for example, flame retardants, weather resistance improvers, antioxidants, heat stabilizers, UV absorbers, plasticizers, lubricants, colorants, compatibilizers, non-fibrous fillers, conductive fillers, etc. Examples thereof include a surfactant and the like, and a thermoplastic resin may be used as another additive.

本発明の繊維強化プラスチックは、tanδ(ave)が0.01~0.25であり、tanδ(max)-tanδ(ave)が0.15以上である。tanδ(ave)とtanδ(max)-tanδ(ave)がそれぞれ前記範囲を満たすことで、前記離型剤の効果による優れた離型性の発現と、優れた機械物性および賦形時の優れた流動性とを両立することができる。
「tanδ(ave)」とは、T-30(℃)~T-10(℃)の温度範囲(ただし、Tはマトリックス樹脂の融点、又は融点を有しないときはガラス転移温度である。)での繊維強化プラスチックの粘弾性特性tanδの平均値である。
「tanδ(max)」とは、T-10(℃)~T+10(℃)の温度範囲での粘弾性特性tanδの最大値である。
粘弾性特性tanδは、下式(b1)で表される。
tanδ=G’’/G’ ・・・(b1)
(ただし、G’’は損失弾性率(Pa)であり、G’は貯蔵弾性率(Pa)である。)
本発明の繊維強化プラスチックのtanδ(ave)は、0.01~0.25であり、0.02~0.20が好ましく、0.03~0.15がより好ましい。tanδ(ave)が極端に低い(ゼロに近い)場合は完全弾性体に近く、その性質はプラスチック材料からはかけ離れていることを意味し、プラスチック材料としての機械特性や流動性は期待できない。しかしtanδ(ave)が下限値以上であれば、機械特性及び流動特性のバランスのよい繊維強化プラスチックが得られ、また、前記離型剤の効果による優れた離型性を発現する。tanδ(ave)が上限値以下であれば、優れた機械物性を有する構造材を製造できる。
本発明の繊維強化プラスチックのtanδ(max)-tanδ(ave)は、0.15以上であり、0.25以上が好ましく、0.35以上がより好ましい。tanδ(max)-tanδ(ave)が下限値以上であれば、賦形時に優れた流動性が得られるため、賦形時に強化繊維が切断されて構造材の機械物性が低下することを抑制できる。
tanδ(max)-tanδ(ave)が極端に大きい、つまりtanδ(max)が極端に大きい場合は、賦型時にマトリックス樹脂のみが流動して、マトリックス樹脂の流動に強化繊維が追随しない。この観点から、本発明の繊維強化プラスチックのtanδ(max)-tanδ(ave)は、1.5以下が好ましく、0.9以下がより好ましい。
繊維強化プラスチックのtanδは、強化繊維の分散性が高いほど小さくなる。繊維強化プラスチックのtanδは、例えば、後述する繊維強化プラスチックの製造方法における加圧時のベルト間のクリアランスを調節することで調節できる。前記クリアランスを狭くするほど繊維強化プラスチック中の強化繊維の分散性が向上して、tanδが小さくなる傾向がある。また、例えば繊維強化プラスチックにおける強化繊維の繊維体積含有率(Vf)を調節することで、tanδ(max)-tanδ(ave)の値を調節できる。繊維強化プラスチックのVfが高いほど、tanδ(max)が小さくなる傾向がある。
また加えて、繊維強化プラスチックにおける強化繊維同士の絡まり合いや強化繊維同士の摩擦もtanδ(max)に影響を及ぼし、これら絡まり合いや摩擦が大きい程、tanδ(max)が小さくなる傾向がある。
またポリマーアロイのように、複数個の融点およびガラス転移温度を有する場合は、本発明のtanδ(ave)およびtanδ(max)-tanδ(ave)の範囲を満たす融点もしくはガラス転移温度Tを1つ以上有していればよい。
The fiber-reinforced plastic of the present invention has a tan δ (ave) of 0.01 to 0.25 and a tan δ (max) -tan δ (ave) of 0.15 or more. When tan δ (ave) and tan δ (max) -tan δ (ave) each satisfy the above range, excellent mold release property due to the effect of the mold release agent is exhibited, and excellent mechanical properties and excellent shaping are excellent. It is possible to achieve both fluidity and fluidity.
“Tan δ (ave)” is a temperature range from T-30 (° C.) to T-10 (° C.) (where T is the melting point of the matrix resin or the glass transition temperature when it does not have a melting point). It is an average value of the viscoelastic property tan δ of the fiber-reinforced plastic of.
The “tan δ (max)” is the maximum value of the viscoelastic property tan δ in the temperature range of T-10 (° C.) to T + 10 (° C.).
The viscoelastic property tan δ is expressed by the following equation (b1).
tanδ = G'' / G'・ ・ ・ (b1)
(However, G'' is the loss elastic modulus (Pa), and G'is the storage elastic modulus (Pa).)
The tan δ (ave) of the fiber reinforced plastic of the present invention is 0.01 to 0.25, preferably 0.02 to 0.20, and more preferably 0.03 to 0.15. When tan δ (ave) is extremely low (close to zero), it means that it is close to a completely elastic body, and its properties are far from those of a plastic material, and mechanical properties and fluidity as a plastic material cannot be expected. However, when tan δ (ave) is at least the lower limit value, a fiber reinforced plastic having a good balance of mechanical properties and flow properties can be obtained, and excellent mold release property is exhibited due to the effect of the mold release agent. When tan δ (ave) is not more than the upper limit value, a structural material having excellent mechanical properties can be manufactured.
The tanδ (max) -tanδ (ave) of the fiber-reinforced plastic of the present invention is 0.15 or more, preferably 0.25 or more, and more preferably 0.35 or more. When tan δ (max) -tan δ (ave) is equal to or higher than the lower limit, excellent fluidity can be obtained at the time of shaping, so that it is possible to prevent the reinforcing fibers from being cut at the time of shaping and the mechanical properties of the structural material from deteriorating. ..
When tan δ (max) -tan δ (ave) is extremely large, that is, when tan δ (max) is extremely large, only the matrix resin flows at the time of shaping, and the reinforcing fibers do not follow the flow of the matrix resin. From this viewpoint, the tanδ (max) -tanδ (ave) of the fiber-reinforced plastic of the present invention is preferably 1.5 or less, more preferably 0.9 or less.
The tan δ of the fiber reinforced plastic becomes smaller as the dispersibility of the reinforced fiber becomes higher. The tan δ of the fiber reinforced plastic can be adjusted, for example, by adjusting the clearance between the belts at the time of pressurization in the method for producing the fiber reinforced plastic described later. The narrower the clearance, the better the dispersibility of the reinforcing fibers in the fiber reinforced plastic, and the smaller the tan δ tends to be. Further, for example, the value of tan δ (max) − tan δ (ave) can be adjusted by adjusting the fiber volume content (Vf) of the reinforced fiber in the fiber reinforced plastic. The higher the Vf of the fiber reinforced plastic, the smaller the tan δ (max) tends to be.
In addition, the entanglement of the reinforcing fibers and the friction between the reinforcing fibers in the fiber reinforced plastic also affect the tan δ (max), and the larger the entanglement and the friction, the smaller the tan δ (max) tends to be.
If the polymer alloy has a plurality of melting points and a glass transition temperature, one melting point or glass transition temperature T satisfying the range of tanδ (ave) and tanδ (max) -tanδ (ave) of the present invention. It suffices to have the above.

本発明の繊維強化プラスチック中の強化繊維の繊維体積含有率(Vf)は、5~70体積%が好ましく、10~60体積%がより好ましく、15~50体積%がさらに好ましく、25~45体積%が最も好ましい。強化繊維のVfが上限値以下であれば、靭性低下による界面強度の低下が生じにくく、また賦型時の流動性も低下しにくい。強化繊維のVfが下限値以上であれば、繊維強化プラスチックとして必要とされる機械物性が得られやすい。
なお、繊維強化プラスチックのVf値は、繊維強化プラスチックにおける強化繊維、マトリックス樹脂、離型剤、及びその他の添加剤等のその他の成分の合計体積に対する強化繊維の体積割合を意味する。JIS K7075に基づいて測定されたVf値は繊維強化プラスチック中のボイドの存在量により変動する値であるため、本発明においてはボイドの存在量に依存しない繊維体積含有率を採用する。
The fiber volume content (Vf) of the reinforced fiber in the fiber reinforced plastic of the present invention is preferably 5 to 70% by volume, more preferably 10 to 60% by volume, further preferably 15 to 50% by volume, and 25 to 45% by volume. % Is most preferable. When the Vf of the reinforcing fiber is not more than the upper limit value, the interface strength is less likely to decrease due to the decrease in toughness, and the fluidity at the time of molding is also less likely to decrease. When the Vf of the reinforcing fiber is at least the lower limit value, the mechanical properties required for the fiber reinforced plastic can be easily obtained.
The Vf value of the fiber reinforced plastic means the volume ratio of the reinforcing fiber to the total volume of other components such as the reinforcing fiber, the matrix resin, the mold release agent, and other additives in the fiber reinforced plastic. Since the Vf value measured based on JIS K7075 is a value that varies depending on the abundance of voids in the fiber reinforced plastic, the fiber volume content rate that does not depend on the abundance of voids is adopted in the present invention.

(配向度pf)
本発明の繊維強化プラスチックにおける厚み方向と直交する方向への強化繊維の配向度pfは、0.001~0.8が好ましい。pfは、繊維強化プラスチック中における厚み方向と直交する方向への強化繊維の配向状態を表す指標である。pfが「0」とは、繊維強化プラスチックの厚み方向と直交する方向に強化繊維が理想的な状態で配向していることを意味する。pfの値が大きくなるほど、厚み方向と直交する面の外方向へ向かって強化繊維が乱れている度合いが高いことを示している。
強化繊維の繊維長にもよるが、pfの値が大きいほど、強化繊維同士の絡まり合いや強化繊維同士の摩擦により、賦形時の流動性が得られにくい。すなわち、強化繊維が厚み方向と直交する面の外方向に向かって乱れているほど、強化繊維同士の絡まり合いや強化繊維同士の摩擦が起こりやすく、賦形時の流動性が得られにくい。強化繊維の平均繊維長が1mm~100mmの場合、pfが0.8以下であれば、賦形時に優れた流動性が得られやすく、優れた機械物性の構造材が得られやすくなる。pfの下限値は、繊維強化プラスチックの物性上は特に制約はない。しかし、pfを0にすることは困難であり、0.001以上が現実的な値である。pfの上限値は、0.5が好ましく、0.3がより好ましく、0.15がさらに好ましい。
(Orientation degree pf)
In the fiber-reinforced plastic of the present invention, the degree of orientation pf of the reinforcing fibers in the direction orthogonal to the thickness direction is preferably 0.001 to 0.8. pf is an index showing the orientation state of the reinforcing fibers in the direction orthogonal to the thickness direction in the fiber reinforced plastic. When pf is "0", it means that the reinforcing fibers are oriented in an ideal state in a direction orthogonal to the thickness direction of the fiber reinforced plastic. The larger the value of pf, the higher the degree to which the reinforcing fibers are disturbed toward the outside of the plane orthogonal to the thickness direction.
Although it depends on the fiber length of the reinforcing fibers, the larger the value of pf, the more difficult it is to obtain the fluidity at the time of shaping due to the entanglement between the reinforcing fibers and the friction between the reinforcing fibers. That is, the more the reinforcing fibers are disturbed toward the outside of the surface orthogonal to the thickness direction, the more easily the reinforcing fibers are entangled with each other and the friction between the reinforcing fibers is likely to occur, and it is difficult to obtain the fluidity at the time of shaping. When the average fiber length of the reinforcing fibers is 1 mm to 100 mm and the pf is 0.8 or less, it is easy to obtain excellent fluidity at the time of shaping, and it is easy to obtain a structural material having excellent mechanical properties. The lower limit of pf is not particularly limited in terms of the physical properties of the fiber reinforced plastic. However, it is difficult to set pf to 0, and 0.001 or more is a realistic value. The upper limit of pf is preferably 0.5, more preferably 0.3, and even more preferably 0.15.

(pfの測定方法)
図1に示すように、厚み2mmの繊維強化プラスチック2200から幅2mmの測定試料2210を切り出して、次のように測定を実施する。
測定試料2210における幅方向をx方向、厚み方向をy方向、長さ方向をz方向とする。
(Measurement method of pf)
As shown in FIG. 1, a measurement sample 2210 having a width of 2 mm is cut out from a fiber reinforced plastic 2200 having a thickness of 2 mm, and measurement is carried out as follows.
The width direction of the measurement sample 2210 is the x direction, the thickness direction is the y direction, and the length direction is the z direction.

<x方向の実測積分値>
測定試料2210に対してx方向にX線を照射し、黒鉛の002面の回折に由来する1次元配向プロファイルを得る。黒鉛の002面の回折に由来する1次元配向プロファイルは、2次元検出器を用いて像を取り込んだ後、解析ソフトを用いて002回折部分において周方向にプロファイルを得る方法で得られる。また、1次元検出器であれば、002回折のところで検出器を固定して、試料を360°回転させることでも、黒鉛の002面の回折に由来する1次元配向プロファイルが得られる。
次いで、得られた1次元配向プロファイルから、下式(b2)によりx方向の実測積分値Sxを算出する。

Figure 0007066973000001
ただし、式(b2)中、I(δ)は、1次元配向プロファイルにおける、yz平面でのz方向を基準とした方位角δのときの強度である。
強化繊維がx方向に完全配向しているときにSxは最大の値をとる。強化繊維がx方向から傾きを持つことでSxの値は小さくなる。Sxが小さくなる要因としては、強化繊維のx方向に対する傾きにおける厚み方向の成分と、厚み方向に直交する平面内の成分がある。すなわち、強化繊維のx方向に対する傾きにおけるyz平面内の成分と、xz平面内の成分の両方が、Sxが小さくなる要因となる。pfでは、厚み方向と直交する面の外方向へ向かって強化繊維が乱れている度合いを評価するため、強化繊維の傾きにおけるxz平面内の成分の影響を除去するために、次の操作を行う。 <Actually measured integral value in the x direction>
The measurement sample 2210 is irradiated with X-rays in the x direction to obtain a one-dimensional orientation profile derived from the diffraction of the 002 surface of graphite. The one-dimensional orientation profile derived from the diffraction of the 002 surface of graphite is obtained by a method of capturing an image using a two-dimensional detector and then obtaining a profile in the circumferential direction in the 002 diffraction portion using analysis software. Further, in the case of a one-dimensional detector, the one-dimensional orientation profile derived from the diffraction of the 002 surface of graphite can be obtained by fixing the detector at 002 diffraction and rotating the sample by 360 °.
Next, from the obtained one-dimensional orientation profile, the measured integral value Sx in the x direction is calculated by the following equation (b2).
Figure 0007066973000001
However, in the equation (b2), I (δ) is the intensity at the azimuth angle δ with respect to the z direction in the yz plane in the one-dimensional orientation profile.
Sx has the maximum value when the reinforcing fibers are completely oriented in the x direction. The value of Sx becomes smaller because the reinforcing fiber has an inclination from the x direction. Factors that reduce Sx include a component in the thickness direction in the inclination of the reinforcing fiber with respect to the x direction and a component in a plane orthogonal to the thickness direction. That is, both the component in the yz plane and the component in the xz plane in the inclination of the reinforcing fiber with respect to the x direction cause the Sx to become small. In pf, in order to evaluate the degree to which the reinforcing fibers are disturbed toward the outside of the plane orthogonal to the thickness direction, the following operation is performed in order to eliminate the influence of the components in the xz plane on the inclination of the reinforcing fibers. ..

<x方向の予測積分値>
測定試料2210に対してy方向にX線を照射し、黒鉛の002面の回折に由来する1次元配向プロファイルを得る。次いで、下式(b3)によりI(ψ)を規格化して方位角ψにおける繊維割合G(ψ)を算出する。

Figure 0007066973000002
ただし、式(b3)中、I(ψ)は、前記1次元配向プロファイルにおける、xz平面でのz方向を基準とした方位角ψのときの強度である。
次いで、下式(b4)により、x方向の予測積分値Fを算出する。
Figure 0007066973000003
ただし、Vaは、測定試料2210中の強化繊維の繊維体積含有率(Vf)である。Vbは、後述する補正用の標準試料中の強化繊維の繊維体積含有率(Vf)である。A(ψ)は、強度補正係数である。 <Predicted integral value in the x direction>
The measurement sample 2210 is irradiated with X-rays in the y direction to obtain a one-dimensional orientation profile derived from the diffraction of the 002 surface of graphite. Next, I (ψ) is standardized by the following equation (b3) to calculate the fiber ratio G (ψ) at the azimuth angle ψ.
Figure 0007066973000002
However, in the equation (b3), I (ψ) is the intensity at the azimuth angle ψ with respect to the z direction in the xz plane in the one-dimensional orientation profile.
Next, the predicted integral value F in the x direction is calculated by the following equation (b4).
Figure 0007066973000003
However, Va is the fiber volume content (Vf) of the reinforcing fibers in the measurement sample 2210. Vb is the fiber volume content (Vf) of the reinforcing fiber in the standard sample for correction described later. A (ψ) is an intensity correction coefficient.

強度補正係数A(ψ)は次のように求める。
補正用の標準試料として、z方向に完全に配向するように強化繊維を一方向に引き揃えた厚み2mmのUD材を作製し、これを0°材とする。標準試料に用いる強化繊維及びマトリックス樹脂は、測定試料2210と同一種とする。測定試料2210中の強化繊維の繊維体積含有率(Vf)であるVaと、補正用の標準試料中の強化繊維の繊維体積含有率(Vf)であるVbとは、同じであっても異なっていてもよい。
次いで、さらなる標準試料として、方位角ψが15°の方向に完全に配向するように強化繊維を一方向に引き揃える以外は、0°材と同様にして15°材を作製する。同様に、方位角ψが30°、45°、60°、75°、90°のそれぞれの方向に完全に配向するように強化繊維を一方向に引き揃えた30°材、45°材、60°材、75°材、90°材を作製する。
次いで、各標準試料から測定試料2210と同様に幅2mmの標準測定試料を切り出す。標準測定試料に対してx方向にX線を入射して、黒鉛の002面の回折に由来する1次元配向プロファイルを得る。90°材由来の標準測定試料の1次元配向プロファイルにおいては、強度はほぼ一定な値となる。各標準測定試料の1次元配向プロファイルから、下式(b5)により方位角ψの材料の強度I(ψ、δ)の積分値S(ψ)を算出する。

Figure 0007066973000004
ただし、I(ψ,δ)は、方位角ψの標準測定試料についての方位角δにおける強度である。
積分値S(ψ)においては、S(ψ)=S(π-ψ)の関係にある。横軸にψ、縦軸にS(ψ)をとってプロットし、ψが0°~180°の範囲で正規分布近似したものを方位角ψにおける強度補正係数A(ψ)とする。 The strength correction coefficient A (ψ) is obtained as follows.
As a standard sample for correction, a UD material having a thickness of 2 mm is prepared by aligning reinforcing fibers in one direction so as to be completely oriented in the z direction, and this is used as a 0 ° material. The reinforcing fibers and the matrix resin used in the standard sample are the same as those in the measurement sample 2210. Va, which is the fiber volume content (Vf) of the reinforcing fiber in the measurement sample 2210, and Vb, which is the fiber volume content (Vf) of the reinforcing fiber in the standard sample for correction, are the same but different. You may.
Then, as a further standard sample, a 15 ° material is produced in the same manner as the 0 ° material, except that the reinforcing fibers are aligned in one direction so that the azimuth angle ψ is completely oriented in the direction of 15 °. Similarly, 30 ° material, 45 ° material, 60 in which the reinforcing fibers are aligned in one direction so that the azimuth angle ψ is completely oriented in each of the directions of 30 °, 45 °, 60 °, 75 °, and 90 °. Prepare ° materials, 75 ° materials, and 90 ° materials.
Next, a standard measurement sample having a width of 2 mm is cut out from each standard sample in the same manner as the measurement sample 2210. X-rays are incident on the standard measurement sample in the x direction to obtain a one-dimensional orientation profile derived from the diffraction of the 002 plane of graphite. In the one-dimensional orientation profile of the standard measurement sample derived from the 90 ° material, the strength is almost constant. From the one-dimensional orientation profile of each standard measurement sample, the integral value S (ψ) of the strength I (ψ, δ) of the material having the azimuth angle ψ is calculated by the following equation (b5).
Figure 0007066973000004
However, I (ψ, δ) is the intensity at the azimuth angle δ for the standard measurement sample of the azimuth angle ψ.
In the integrated value S (ψ), there is a relationship of S (ψ) = S (π-ψ). Plot with ψ on the horizontal axis and S (ψ) on the vertical axis, and let the strength correction coefficient A (ψ) at the azimuth angle ψ be obtained by approximating the normal distribution in the range of 0 ° to 180 °.

<x方向の補正の予測積分強度>
x方向の予測積分値Fと実測積分値Sxは必ずしも一致しない。そこで、標準試料を用いて積分値補正係数B(Sx)を算出する。
強度補正係数A(ψ)の算出と同様にして各標準試料から標準測定試料を切り出す。各標準測定試料について、前記したx方向の実測積分値の算出方法により実測積分値Sx(α)を算出する。なお、αは0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°である。また各標準測定試料について、前記したx方向の予測積分値の算出方法により、x方向の予測積分値F(α)を求める。横軸にSx(α)、縦軸にSx(α)/F(α)をとってプロットすると高い相関があり、線形近似したものを積分補正係数B(Sx)とする。
x方向の予測積分値Fに前記積分補正係数B(Sx)を乗じて、x方向の補正の予測積分強度F’とする。
<Predicted integral strength of correction in the x direction>
The predicted integral value F in the x direction and the actually measured integral value Sx do not always match. Therefore, the integral value correction coefficient B (Sx) is calculated using a standard sample.
A standard measurement sample is cut out from each standard sample in the same manner as in the calculation of the intensity correction coefficient A (ψ). For each standard measurement sample, the measured integrated value Sx (α) is calculated by the above-mentioned method for calculating the measured integrated value in the x direction. In addition, α is 0 °, 15 °, 30 °, 45 °, 60 °, 75 °, 90 °. Further, for each standard measurement sample, the predicted integral value F (α) in the x direction is obtained by the above-mentioned method for calculating the predicted integral value in the x direction. When Sx (α) is plotted on the horizontal axis and Sx (α) / F (α) is plotted on the vertical axis, there is a high correlation, and the linear approximation is taken as the integral correction coefficient B (Sx).
The integral correction coefficient B (Sx) is multiplied by the predicted integral value F in the x direction to obtain the predicted integral strength F'for the correction in the x direction.

<pfの算出>
下式(b6)により、pfを算出する。

Figure 0007066973000005
<Calculation of pf>
The pf is calculated by the following formula (b6).
Figure 0007066973000005

(楕円乖離係数ec)
本発明の繊維強化プラスチックにおける厚み方向と直交する面の強化繊維の配向プロファイルの楕円乖離係数ecは、1×10-5~9×10-5が好ましい。ecは、本発明の繊維強化プラスチック中の厚み方向と直交する面における強化繊維の2次元的な配向の分散性を表す指標である。ecは、前記した配向プロファイルのその近似楕円からの乖離係数である。
強化繊維がランダムに配向した繊維強化プラスチックにおいて、ecが大きいほど、機械物性のバラつきが大きいことを意味する。ecが9×10-5以下であれば、機械物性のバラつきを抑制しやすい。本発明の繊維強化プラスチックのecは、8.5×10-5以下が好ましく、8×10-5以下がより好ましい。
ecの好ましい下限値は、繊維強化プラスチックの機械物性上は特に制約はない。しかし、例えば、強化繊維の繊維長が長くなるにつれて、ecの値が小さい繊維強化プラスチックの製造の難易度は上がる。強化繊維の繊維長を長くすれば機械物性が向上するが、それに伴いecの値が増加する傾向にあり、機械物性のバラつきが増加する。機械物性とそのバラつきのバランスを考慮すると、製造上の観点から現実的な、強化繊維の平均繊維長に応じたecの好ましい下限値は以下のようになる。強化繊維の平均繊維長が1~3mmの場合、ecは1×10-5以上が好ましい。強化繊維の平均繊維長が3mm超10mm以下の場合、ecは1.5×10-5以上が好ましい。強化繊維の平均繊維長が10mm超35mm以下の場合、ecは2×10-5以上が好ましい。強化繊維の平均繊維長が35mm超70mm以下の場合、ecは3×10-5以上が好ましい。強化繊維の平均繊維長が70mm超100mm以下の場合、ecは4×10-5以上が好ましい。
(Elliptical dissociation constant ec)
In the fiber reinforced plastic of the present invention, the elliptical deviation coefficient ec of the orientation profile of the reinforcing fibers on the surface orthogonal to the thickness direction is preferably 1 × 10 -5 to 9 × 10 -5 . ec is an index showing the dispersibility of the two-dimensional orientation of the reinforcing fibers in the plane orthogonal to the thickness direction in the fiber reinforced plastic of the present invention. ec is the dissociation constant of the orientation profile described above from its approximate ellipse.
In a fiber reinforced plastic in which reinforcing fibers are randomly oriented, the larger the ec, the larger the variation in mechanical properties. When ec is 9 × 10-5 or less, it is easy to suppress the variation in mechanical properties. The ec of the fiber reinforced plastic of the present invention is preferably 8.5 × 10 -5 or less, more preferably 8 × 10 -5 or less.
The preferable lower limit of ec is not particularly limited in terms of the mechanical properties of the fiber reinforced plastic. However, for example, as the fiber length of the reinforcing fiber becomes longer, the difficulty of manufacturing a fiber-reinforced plastic having a small ec value increases. If the fiber length of the reinforcing fiber is lengthened, the mechanical properties are improved, but the ec value tends to increase accordingly, and the variation in the mechanical properties increases. Considering the balance between the mechanical properties and the variation thereof, the preferable lower limit value of ec according to the average fiber length of the reinforcing fiber, which is realistic from the viewpoint of manufacturing, is as follows. When the average fiber length of the reinforcing fibers is 1 to 3 mm, the ec is preferably 1 × 10 -5 or more. When the average fiber length of the reinforcing fibers is more than 3 mm and 10 mm or less, the ec is preferably 1.5 × 10 -5 or more. When the average fiber length of the reinforcing fibers is more than 10 mm and 35 mm or less, the ec is preferably 2 × 10 -5 or more. When the average fiber length of the reinforcing fibers is more than 35 mm and 70 mm or less, the ec is preferably 3 × 10 -5 or more. When the average fiber length of the reinforcing fibers is more than 70 mm and 100 mm or less, the ec is preferably 4 × 10 -5 or more.

(ecの測定方法)
pfの測定においてx方向の予測積分値を求める際に測定した、方位角ψにおける強度I(ψ)のプロファイルを、下式(b7)で表される楕円Ia(ψ)で近似する。

Figure 0007066973000006
ただし、式(b7)中、aは楕円の長径である。bは楕円の短径である。βは回転角である。
Ia(ψ)がI(ψ)に最も近くなるときのa、b、βは、下式(b8)で表される楕円からの乖離度Rが最少になるように数値計算すればよい。そして、そのときの乖離度Rの最少値をecとする。
Figure 0007066973000007
(Measurement method of ec)
The profile of the intensity I (ψ) at the azimuth angle ψ measured when the predicted integral value in the x direction is obtained in the measurement of pf is approximated by the ellipse Ia (ψ) represented by the following equation (b7).
Figure 0007066973000006
However, in the formula (b7), a is the major axis of the ellipse. b is the minor axis of the ellipse. β is the angle of rotation.
A, b, and β when Ia (ψ) is closest to I (ψ) may be numerically calculated so that the degree of deviation R from the ellipse represented by the following equation (b8) is minimized. Then, the minimum value of the dissociation degree R at that time is set to ec.
Figure 0007066973000007

(分散パラメーターdp)
本発明の繊維強化プラスチックの厚み方向の断面における、強化繊維の分散パラメーターdpは、100~80が好ましい。dpは、繊維強化プラスチック中における強化繊維の3次元的分散を表す指標である。dpが「100」であるとは、強化繊維が理想的な状態でマトリックス樹脂中に分散していることを意味する。dpの値が小さいほど、強化繊維が局所的に凝集している割合が高く、樹脂リッチ部分の割合が高いことを意味する。
dpの値が小さく強化繊維の分散性が悪いほど耐熱性が悪くなる。dpが80以上であれば、良好な耐熱性が得られやすい。本発明の繊維強化プラスチックのdpは、84以上がより好ましく、88以上がさらに好ましい。本発明の繊維強化プラスチックのdpの上限値は理論値には100である。製造上の観点から現実的な好ましいdpの上限値は98である。
繊維強化プラスチックの賦形時の流動性は、賦形時における樹脂の流れもしくは樹脂層の滑りにより生じる。そのため、繊維強化プラスチック中の樹脂が流動可能が経路が広いほど、賦形の際により高い流動性が得られる。すなわち、dpが小さいほど、賦形時の流動性は高い。本発明の繊維強化プラスチックにおいては、pfを前記した範囲に制御することにより、dpの値が高くても高い流動性を発現する。
(Distribution parameter dp)
The dispersion parameter dp of the reinforcing fiber in the cross section of the fiber reinforced plastic of the present invention in the thickness direction is preferably 100 to 80. dp is an index showing the three-dimensional dispersion of the reinforcing fibers in the fiber reinforced plastic. When dp is "100", it means that the reinforcing fibers are dispersed in the matrix resin in an ideal state. The smaller the value of dp, the higher the ratio of locally agglomerated reinforcing fibers and the higher the ratio of the resin-rich portion.
The smaller the value of dp and the worse the dispersibility of the reinforcing fibers, the worse the heat resistance. When dp is 80 or more, good heat resistance can be easily obtained. The dp of the fiber reinforced plastic of the present invention is more preferably 84 or more, further preferably 88 or more. The upper limit of dp of the fiber reinforced plastic of the present invention is 100 in theory. From a manufacturing point of view, the practical upper limit of dp is 98.
The fluidity of the fiber-reinforced plastic during shaping is caused by the flow of the resin or the slip of the resin layer at the time of shaping. Therefore, the wider the path through which the resin in the fiber reinforced plastic can flow, the higher the fluidity can be obtained at the time of shaping. That is, the smaller the dp, the higher the fluidity at the time of shaping. In the fiber-reinforced plastic of the present invention, by controlling the pf within the above range, high fluidity is exhibited even if the value of dp is high.

(dpの測定方法)
dpは、繊維強化プラスチックから切り出した試料片の厚み方向の断面写真を、画像編集ソフトを用いて処理することにより測定できる。
具体的には、例えば、繊維強化プラスチックから試料片を切り出し、前記試料片の断面写真を撮影する。断面写真の撮影には、例えば、光学顕微鏡を使用できる。dpによる評価の精度がより高くなる点から、撮影時の解像度におけるドットピッチは、強化繊維の直径の10分の1以下が好ましく、20分の1以下がより好ましい。
次いで、画像編集ソフトを用いて切断写真を以下のように処理する。
切断写真において、試料片の断面における厚み方向に2mm、厚み方向に対する直交方向に1.5mmの矩形の範囲に相当する部分を処理対象画像とする。画像編集ソフトにより、処理対象画像において、強化繊維部分と、樹脂部分及びボイド部分とで2値化する。例えば、強化繊維部分が白、樹脂部分が灰色、ボイド部分が黒となっている処理対象画像において、強化繊維部分を黒、樹脂部分とボイド部分を緑として2値化する。
強化繊維の半径がr(μm)、繊維体積含有率がVf(体積%)の繊維強化プラスチックの切断面において、図2に示すように強化繊維Cが完全理論分散したときの単位正六角形Hの一辺の長さLaは、下式(b9)で求められる。

Figure 0007066973000008
2値化後の処理対象画像の強化繊維部分において、図2に示すように強化繊維が完全理論分散していると仮定する。そして、図2に示すように、強化繊維の半径を下式(b10)で表される長さLe分だけ長くし、前記強化繊維の半径がLaとなるように、画像編集ソフトにより2値化後における強化繊維部分を膨張させる。なお、Leは、強化繊維が理想分散した状態における、隣り合う強化繊維の外壁面間の距離が最も遠くなるところの距離の半分の距離である。2値化後における強化繊維部分において実際に強化繊維が理想分散していたときに前記した膨張処理をすれば、強化繊維部分が処理対象画像の全面積を占めることになる。
前記の画像編集ソフトによる膨張処理後、下式(b11)によりdpを算出する。
Figure 0007066973000009
Figure 0007066973000010
ただし、式(b11)中、S1は、処理対象画像中の前記膨張処理後の強化繊維部分の面積である。S2は、処理対象画像の全体面積である。
本発明の繊維強化プラスチックの厚みは、0.1~10.0mmが好ましく、0.25~6.0mmがより好ましく、0.4~4.0mmがさらに好ましい。厚みが上限値以下であれば、繊維強化プラスチックの製造における加圧時にマトリックス樹脂がはみ出しにくく、厚み制御が容易である。厚みが下限値以上であれば、繊維強化プラスチックの製造における加圧時にせん断応力が掛かりやすく、強化繊維をランダム化させて機械物性の等方性や異方性をコントロールすることが容易になる。 (Dp measurement method)
The dp can be measured by processing a cross-sectional photograph of a sample piece cut out from a fiber reinforced plastic in the thickness direction using image editing software.
Specifically, for example, a sample piece is cut out from a fiber reinforced plastic, and a cross-sectional photograph of the sample piece is taken. For example, an optical microscope can be used for taking a cross-sectional photograph. The dot pitch at the resolution at the time of photographing is preferably 1/10 or less, more preferably 1/20 or less of the diameter of the reinforcing fiber, from the viewpoint that the accuracy of the evaluation by dp becomes higher.
Next, the cut photo is processed as follows using image editing software.
In the cut photograph, the portion corresponding to the rectangular range of 2 mm in the thickness direction and 1.5 mm in the direction orthogonal to the thickness direction in the cross section of the sample piece is used as the image to be processed. In the image to be processed, the image editing software binarizes the reinforcing fiber portion, the resin portion, and the void portion. For example, in the image to be processed in which the reinforcing fiber portion is white, the resin portion is gray, and the void portion is black, the reinforcing fiber portion is black and the resin portion and the void portion are green.
As shown in FIG. 2, the unit of the regular hexagon H when the reinforcing fibers C are completely theoretically dispersed on the cut surface of the fiber reinforced plastic having the radius of the reinforcing fibers r (μm) and the fiber volume content of Vf (volume%). The length La of one side is obtained by the following equation (b9).
Figure 0007066973000008
It is assumed that the reinforcing fibers are completely theoretically dispersed as shown in FIG. 2 in the reinforcing fiber portion of the image to be processed after binarization. Then, as shown in FIG. 2, the radius of the reinforcing fiber is lengthened by the length Le represented by the following equation (b10), and binarized by image editing software so that the radius of the reinforcing fiber becomes La. The later reinforcing fiber portion is expanded. In addition, Le is a distance of half of the distance where the distance between the outer wall surfaces of the adjacent reinforcing fibers is the longest in the state where the reinforcing fibers are ideally dispersed. If the above-mentioned expansion treatment is performed when the reinforcing fibers are actually ideally dispersed in the binarized reinforcing fiber portion, the reinforcing fiber portion occupies the entire area of the image to be processed.
After the expansion process by the image editing software, the dp is calculated by the following formula (b11).
Figure 0007066973000009
Figure 0007066973000010
However, in the formula (b11), S1 is the area of the reinforcing fiber portion after the expansion treatment in the image to be processed. S2 is the total area of the image to be processed.
The thickness of the fiber reinforced plastic of the present invention is preferably 0.1 to 10.0 mm, more preferably 0.25 to 6.0 mm, still more preferably 0.4 to 4.0 mm. When the thickness is not more than the upper limit, the matrix resin does not easily squeeze out during pressurization in the production of the fiber reinforced plastic, and the thickness can be easily controlled. When the thickness is not less than the lower limit, shear stress is likely to be applied at the time of pressurization in the production of fiber reinforced plastic, and it becomes easy to randomize the reinforced fibers to control the isotropic and anisotropy of mechanical properties.

(繊維強化プラスチックの製造方法)
本発明の繊維強化プラスチックの製造方法としては、tanδ(ave)及びtanδ(max)-tanδ(ave)を前記した範囲に制御しやすい点から、下記工程(i)~(iii)を有する方法が好ましい。
(i)一方向に引き揃えた強化繊維にマトリックス樹脂が含浸され、かつ繊維軸に交差するように切込みが形成されたプリプレグ基材を含む材料(A)を得る工程。
(ii)前記材料(A)の走行方向に対する直交方向に略均一に加圧する加圧装置を用い、前記強化繊維の繊維軸の方向が前記走行方向と交差するようにして、前記材料(A)を一方向に走行させつつ、前記マトリックス樹脂の融点以上、又は融点を有しないときはガラス転移温度以上の温度Tに加熱した状態で加圧する工程。
(iii)前記加圧装置で加圧された前記材料(A)を冷却して繊維強化プラスチックを得る工程。
(Manufacturing method of fiber reinforced plastic)
As a method for producing a fiber-reinforced plastic of the present invention, a method having the following steps (i) to (iii) is available because it is easy to control tan δ (ave) and tan δ (max) -tan δ (ave) within the above range. preferable.
(I) A step of obtaining a material (A) containing a prepreg base material in which a reinforcing fiber aligned in one direction is impregnated with a matrix resin and a notch is formed so as to intersect the fiber axis.
(Ii) The material (A) is made by using a pressurizing device that pressurizes the material (A) substantially uniformly in a direction orthogonal to the traveling direction so that the direction of the fiber axis of the reinforcing fiber intersects the traveling direction. A step of pressurizing in a state of being heated to a temperature T equal to or higher than the melting point of the matrix resin or, if not having a melting point, the glass transition temperature or higher, while traveling in one direction.
(Iii) A step of cooling the material (A) pressurized by the pressurizing device to obtain a fiber reinforced plastic.

{工程(i)}
本発明の繊維強化プラスチックの製造方法における工程(i)では、プリプレグ基材を含む材料(A)を得る。材料(A)は、1枚のプリプレグ基材のみからなる単層の材料であってもよく、2枚以上のプリプレグ基材を積層したプリプレグ積層体であってもよい。
工程(i)で用いるプリプレグ基材は、一方向に引き揃えた強化繊維にマトリックス樹脂が含浸されたものである。プリプレグ基材には、目的の構造材の要求特性に応じて添加剤を配合してもよい。
工程(i)で用いるプリプレグ基材には、繊維軸に交差するように切込みが形成されている。これにより、前記プリプレグ基材においては、一方向に引き揃えられた繊維長の長い強化繊維が切込みによって分断され、繊維長が1~100mmとなっている。
一般にランダム材と呼ばれる、プリプレグ基材から切り出したプリプレグ片を分散させて一体化させることでシート状の繊維強化プラスチックを形成すると、機械物性にバラつきが生じるため、部品設計が困難である。これに対して、工程(i)~(iii)による方法では、切込み入りのプリプレグ基材を用いて繊維強化プラスチックを得るため、ランダム材を用いる場合に比べて機械物性が良好で、そのバラつきも小さくできる。
{Step (i)}
In the step (i) in the method for producing a fiber-reinforced plastic of the present invention, a material (A) containing a prepreg base material is obtained. The material (A) may be a single-layer material composed of only one prepreg base material, or may be a prepreg laminate in which two or more prepreg base materials are laminated.
The prepreg base material used in the step (i) is one in which the reinforcing fibers aligned in one direction are impregnated with the matrix resin. Additives may be added to the prepreg base material according to the required characteristics of the target structural material.
The prepreg base material used in the step (i) is formed with a notch so as to intersect the fiber axis. As a result, in the prepreg base material, the reinforcing fibers having a long fiber length aligned in one direction are divided by the cut, and the fiber length is 1 to 100 mm.
When a sheet-shaped fiber reinforced plastic is formed by dispersing and integrating prepreg pieces cut out from a prepreg base material, which is generally called a random material, it is difficult to design parts because the mechanical properties vary. On the other hand, in the methods according to the steps (i) to (iii), since the fiber reinforced plastic is obtained by using the prepreg base material with the notch, the mechanical properties are better than the case of using the random material, and the variation is also good. Can be made smaller.

本発明の繊維強化プラスチックの製造方法に用いるプリプレグ基材に形成する切込みの形状は、特に限定されず、例えば、直線状でもよく、曲線状でもよく、折れ線状でもよい。
本発明の繊維強化プラスチックの製造方法に用いるプリプレグ基材に形成する切込みの強化繊維の繊維軸に対する角度も、特に限定されないが、強化繊維の繊維軸と切込みとがなす角度θが0°<θ<90°となる切込み(以下、切込み(b)ともいう。)と、前記角度θが-90°<θ<0°となる切込み(以下、切込み(c)ともいう。)が形成されていることが好ましい。なお、角度θは、平面視において強化繊維の繊維軸に対して反時計回りを正とする。
本発明で用いるプリプレグ基材には、強化繊維の繊維軸と切込みとがなす角度θが0°<θ<90°となる切込み(以下、切込み(b)ともいう。)と、前記角度θが-90°<θ<0°となる切込み(以下、切込み(c)ともいう。)が形成されている。なお、角度θは、平面視において強化繊維の繊維軸に対して反時計回りを正とする。
The shape of the notch formed in the prepreg base material used in the method for producing a fiber-reinforced plastic of the present invention is not particularly limited, and may be, for example, a straight line, a curved line, or a polygonal line.
The angle of the cut reinforcing fiber formed in the prepreg base material used in the method for producing the fiber reinforced plastic of the present invention with respect to the fiber axis is also not particularly limited, but the angle θ between the fiber axis of the reinforcing fiber and the cut is 0 ° <θ. A notch having <90 ° (hereinafter, also referred to as a notch (b)) and a notch having an angle θ of −90 ° <θ <0 ° (hereinafter, also referred to as a notch (c)) are formed. Is preferable. The angle θ is positive counterclockwise with respect to the fiber axis of the reinforcing fiber in a plan view.
The prepreg base material used in the present invention has a notch in which the angle θ between the fiber axis of the reinforcing fiber and the notch is 0 ° <θ <90 ° (hereinafter, also referred to as a notch (b)) and the angle θ. A notch (hereinafter, also referred to as a notch (c)) in which −90 ° <θ <0 ° is formed. The angle θ is positive counterclockwise with respect to the fiber axis of the reinforcing fiber in a plan view.

また、工程(i)で用いるプリプレグ基材においては、切込み(b)が強化繊維の繊維軸方向に複数形成された領域(以下、領域(B)ともいう。)と、切込み(c)が強化繊維の繊維軸方向に複数形成された領域(以下、領域(C)ともいう。)とが、強化繊維の繊維軸に直交する方向に交互に形成されていることが好ましい。このように、工程(i)で用いるプリプレグ基材では、一方向に引き揃えられた強化繊維の繊維軸方向が横方向となるように配置した状態の平面視において、左肩下がりの直線状の切込み(b)が複数形成された領域(B)と、右肩下がりの直線状の切込み(c)が複数形成された領域(C)とが、強化繊維の繊維軸に直交する方向に交互に形成されていることが好ましい。
プリプレグ基材において領域(B)と領域(C)が強化繊維の繊維軸に直交する方向に交互に形成されていることで、工程(ii)において基材全体で強化繊維の繊維軸方向のランダム化がより均一に起こり、強化繊維の繊維軸方向の偏りが小さくなる。そのため、繊維強化プラスチックにうねりや反りが生じにくくなり、巻き取った際の巻取り径が小さくなる。また、機械特性に優れ、その等方性にも優れた繊維強化プラスチックが得られる。
なお、領域(B)と領域(C)とが強化繊維の繊維軸に直交する方向に交互に形成されている態様は、一列の切込み(b)からなる領域(B)と、一例の切込み(c)からなる領域(C)とが交互に形成される態様には限定されない。二列の切込み(b)からなる領域(B)と、二例の切込み(c)からなる領域(C)とが交互に形成される態様や、三列の切込み(b)からなる領域(B)と、三例の切込み(c)からなる領域(C)とが交互に形成される態様であってもよい。
Further, in the prepreg base material used in the step (i), a region in which a plurality of cuts (b) are formed in the fiber axis direction of the reinforcing fiber (hereinafter, also referred to as a region (B)) and a cut (c) are reinforced. It is preferable that a plurality of regions formed in the fiber axis direction of the fiber (hereinafter, also referred to as a region (C)) are alternately formed in a direction orthogonal to the fiber axis of the reinforcing fiber. As described above, in the prepreg base material used in the step (i), in a plan view in a state where the reinforcing fibers aligned in one direction are arranged so that the fiber axis direction is the lateral direction, a linear cut with a downward slope to the left is performed. The region (B) in which a plurality of (b) are formed and the region (C) in which a plurality of linear cuts (c) descending to the right are formed are alternately formed in a direction orthogonal to the fiber axis of the reinforcing fiber. It is preferable that the fiber is used.
In the prepreg base material, the regions (B) and the regions (C) are alternately formed in the direction orthogonal to the fiber axis of the reinforcing fiber, so that in the step (ii), the entire base material is randomly formed in the fiber axis direction of the reinforcing fiber. The formation occurs more uniformly, and the deviation of the reinforcing fibers in the fiber axis direction becomes smaller. Therefore, the fiber-reinforced plastic is less likely to swell or warp, and the winding diameter at the time of winding becomes small. Further, a fiber reinforced plastic having excellent mechanical properties and excellent isotropic properties can be obtained.
In addition, in the embodiment in which the region (B) and the region (C) are alternately formed in the direction orthogonal to the fiber axis of the reinforcing fiber, the region (B) consisting of a row of cuts (b) and an example of the cut ( It is not limited to the mode in which the region (C) consisting of c) is alternately formed. An embodiment in which a region (B) consisting of two rows of cuts (b) and a region (C) consisting of two rows of cuts (c) are alternately formed, and a region (B) consisting of three rows of cuts (b). ) And the region (C) composed of the three cuts (c) may be alternately formed.

領域(B)における各切込み(b)の角度θは、10°~89°が好ましく、25°~89°がより好ましい。領域(B)における各切込み(b)の角度θが前記範囲内であれば、強化繊維の繊維軸方向のランダム化がより均一に起きやすくなる。
領域(B)における各々の切込み(b)についての角度θは、同じであってもよく、異なっていてもよい。強化繊維の繊維軸方向のランダム化がより均一に起きやすくなる点では、領域(B)における各々の切込み(b)についての角度θは、同じであることが好ましい。
切込み(b)の長さは、特に限定されず、適宜設定できる。各々の切込み(b)の長さは、同じになっていることが好ましい。なお、各々の切込み(b)の長さは、それぞれ異なっていてもよい。
領域(B)における強化繊維の繊維軸方向の切込み(b)の数は、特に限定されず、切込みによって分断された強化繊維の長さが所望の長さとなるように適宜決定すればよい。
領域(B)における切込み(b)の列数は、1列であってもよく、2列以上であってもよい。
The angle θ of each notch (b) in the region (B) is preferably 10 ° to 89 °, more preferably 25 ° to 89 °. When the angle θ of each notch (b) in the region (B) is within the above range, randomization in the fiber axis direction of the reinforcing fibers tends to occur more uniformly.
The angle θ for each notch (b) in the region (B) may be the same or different. It is preferable that the angle θ for each notch (b) in the region (B) is the same in that the randomization of the reinforcing fibers in the fiber axis direction is more likely to occur.
The length of the notch (b) is not particularly limited and can be set as appropriate. It is preferable that the length of each notch (b) is the same. The length of each notch (b) may be different.
The number of cuts (b) in the fiber axis direction of the reinforcing fibers in the region (B) is not particularly limited, and the length of the reinforcing fibers divided by the cuts may be appropriately determined to be a desired length.
The number of columns of the notch (b) in the region (B) may be one column or two or more columns.

領域(C)における各切込み(c)の角度θは、-89°~-10°が好ましく、-89°~-20°がより好ましい。領域(C)における各切込み(c)の角度θが前記範囲内であれば、強化繊維の繊維軸方向のランダム化がより均一に起きやすくなる。
領域(C)における各々の切込み(c)についての角度θは、同じであってもよく、異なっていてもよい。強化繊維の繊維軸方向のランダム化がより均一に起きやすくなる点では、領域(C)における各々の切込み(c)についての角度θは、同じであることが好ましい。
強化繊維の繊維軸方向のランダム化がさらに均一に起きやすくなる点では、領域(B)における各切込み(b)の角度θの絶対値と、領域(C)における各切込み(c)の角度θの絶対値とは同じであることがより好ましい。なお、領域(B)における各切込み(b)の角度θの絶対値と、領域(C)における各切込み(c)の角度θの絶対値とは異なっていてもよいが、これらの絶対値の差はなるべく小さい方が好ましい。
切込み(c)の長さは、特に限定されず、適宜設定できる。各々の切込み(c)の長さは、同じになっていることが好ましい。なお、各々の切込み(c)の長さは、それぞれ異なっていてもよい。
切込み(c)の長さは、切込み(b)の長さと同じであることが好ましい。なお、切込み(c)の長さと切込み(b)の長さは、異なっていてもよい。
領域(C)における強化繊維の繊維軸方向の切込み(c)の数は、特に限定されず、切込みによって分断された強化繊維の長さが所望の長さとなるように適宜決定すればよい。
領域(C)における切込み(c)の列数は、1列であってもよく、2列以上であってもよい。領域(C)における切込み(c)の列数は、領域(B)における切込み(b)の列数と同じであることが好ましい。
The angle θ of each notch (c) in the region (C) is preferably −89 ° to −10 °, more preferably −89 ° to −20 °. When the angle θ of each notch (c) in the region (C) is within the above range, randomization in the fiber axis direction of the reinforcing fibers tends to occur more uniformly.
The angle θ for each notch (c) in the region (C) may be the same or different. It is preferable that the angle θ for each notch (c) in the region (C) is the same in that randomization in the fiber axis direction of the reinforcing fibers is more likely to occur.
The absolute value of the angle θ of each cut (b) in the region (B) and the angle θ of each cut (c) in the region (C) are such that randomization of the reinforcing fibers in the fiber axis direction is more likely to occur. It is more preferable that the absolute value of is the same. The absolute value of the angle θ of each notch (b) in the region (B) may be different from the absolute value of the angle θ of each notch (c) in the region (C), but these absolute values may be different. It is preferable that the difference is as small as possible.
The length of the notch (c) is not particularly limited and can be set as appropriate. It is preferable that the length of each notch (c) is the same. The length of each notch (c) may be different.
The length of the notch (c) is preferably the same as the length of the notch (b). The length of the notch (c) and the length of the notch (b) may be different.
The number of cuts (c) in the fiber axis direction of the reinforcing fibers in the region (C) is not particularly limited, and the length of the reinforcing fibers divided by the cuts may be appropriately determined to be a desired length.
The number of columns of the notch (c) in the region (C) may be one column or two or more columns. It is preferable that the number of columns of the notch (c) in the region (C) is the same as the number of columns of the notch (b) in the region (B).

プリプレグ基材における領域(B)と領域(C)との関係は、領域(B)を強化繊維の繊維軸に直交する方向に対して互いに線対称となるように反転させたときに領域(C)と同じ態様になる関係が好ましい。これにより、強化繊維の繊維軸方向のランダム化がより均一に起きやすくなる。
また、領域(B)における最も領域(C)に近い切込み(b)の端部と、領域(C)における最も領域(B)に近い切込み(c)の端部とは、強化繊維の繊維軸方向において互い違いになっていることが好ましい。これにより、強化繊維の繊維軸方向のランダム化がより均一に起きやすくなる。
領域(B)における強化繊維の繊維軸に直交する方向の長さと、領域(C)における強化繊維の繊維軸に直交する方向の長さは、同じであることが好ましい。
The relationship between the region (B) and the region (C) in the prepreg base material is the region (C) when the region (B) is inverted so as to be line-symmetrical with respect to the direction orthogonal to the fiber axis of the reinforcing fiber. ) Is preferred. This facilitates more uniform randomization of the reinforcing fibers in the fiber axis direction.
Further, the end of the notch (b) closest to the region (C) in the region (B) and the end of the notch (c) closest to the region (B) in the region (C) are the fiber shafts of the reinforcing fibers. It is preferable that the directions are staggered. This facilitates more uniform randomization of the reinforcing fibers in the fiber axis direction.
It is preferable that the length in the direction orthogonal to the fiber axis of the reinforcing fiber in the region (B) and the length in the direction orthogonal to the fiber axis of the reinforcing fiber in the region (C) are the same.

プリプレグ基材の具体例としては、例えば、図3に例示したプリプレグ基材12が挙げられる。
プリプレグ基材12は、一方向に引き揃えられた強化繊維13にマトリックス樹脂14が含浸され、かつ強化繊維13の繊維軸に交差するように切込み(b)15及び切込み(c)16が形成されている。切込み(b)15は、強化繊維13の繊維軸とのなす角度θが0°<θ<90°である切込みである。切込み(c)16は、強化繊維13の繊維軸とのなす角度θが-90°<θ<0°である切込みである。
プリプレグ基材12においては、強化繊維13の繊維軸方向に形成された一列の複数の切込み(b)15からなる領域(B)17と、強化繊維13の繊維軸方向に形成された一列の複数の切込み(c)16からなる領域(C)18とが、強化繊維13の繊維軸に直交する方向に交互に形成されている。すなわち、プリプレグ基材12においては、切込み(b)15からなる列と、切込み(c)16からなる列とが、強化繊維13の繊維軸に直交する方向に交互に形成されている。
また、プリプレグ基材は、図4に例示したプリプレグ基材12Aであってもよい。
プリプレグ基材12Aは、領域(B)17の代わりに領域(B)17Aを備え、領域(C)18の代わりに領域(C)18Aを備える以外は、プリプレグ基材12と同じである。領域(B)17Aは、強化繊維13の繊維軸方向に二列の切込み(b)15が形成されている以外は、領域(B)17と同じである。領域(C)18Aは、強化繊維13の繊維軸方向に二列の切込み(c)16が形成されている以外は、領域(C)18と同じである。プリプレグ基材12Aにおいては、切込み(b)15からなる列と、切込み(c)16からなる列とが、強化繊維13の繊維軸に直交する方向に2列ごとに交互に形成されている。
Specific examples of the prepreg base material include the prepreg base material 12 illustrated in FIG.
In the prepreg base material 12, the reinforcing fibers 13 aligned in one direction are impregnated with the matrix resin 14, and the cuts (b) 15 and the cuts (c) 16 are formed so as to intersect the fiber axis of the reinforcing fibers 13. ing. The notch (b) 15 is a notch in which the angle θ formed by the reinforcing fiber 13 with the fiber axis is 0 ° <θ <90 °. The notch (c) 16 is a notch in which the angle θ formed by the reinforcing fiber 13 with the fiber axis is −90 ° <θ <0 °.
In the prepreg base material 12, a region (B) 17 consisting of a row of notches (b) 15 formed in the fiber axis direction of the reinforcing fiber 13 and a plurality of rows formed in the fiber axis direction of the reinforcing fiber 13. The region (C) 18 composed of the notch (c) 16 is alternately formed in the direction orthogonal to the fiber axis of the reinforcing fiber 13. That is, in the prepreg base material 12, rows of notches (b) 15 and rows of notches (c) 16 are alternately formed in a direction orthogonal to the fiber axis of the reinforcing fiber 13.
Further, the prepreg base material may be the prepreg base material 12A exemplified in FIG.
The prepreg base material 12A is the same as the prepreg base material 12 except that the region (B) 17A is provided in place of the region (B) 17 and the region (C) 18A is provided in place of the region (C) 18. The region (B) 17A is the same as the region (B) 17 except that two rows of notches (b) 15 are formed in the fiber axis direction of the reinforcing fiber 13. The region (C) 18A is the same as the region (C) 18 except that two rows of notches (c) 16 are formed in the fiber axis direction of the reinforcing fiber 13. In the prepreg base material 12A, rows consisting of cuts (b) 15 and rows consisting of cuts (c) 16 are alternately formed in every two rows in a direction orthogonal to the fiber axis of the reinforcing fiber 13.

本発明の繊維強化プラスチックの製造方法に用いるプリプレグ基材における、切込みによって切断された強化繊維の長さの好ましい範囲は、前記した繊維強化プラスチック中の強化繊維の繊維長の好ましい範囲と同じである。 In the prepreg base material used in the method for producing a fiber-reinforced plastic of the present invention, the preferable range of the length of the reinforcing fiber cut by the cut is the same as the preferable range of the fiber length of the reinforcing fiber in the fiber-reinforced plastic described above. ..

本発明の繊維強化プラスチックの製造方法に用いるプリプレグ基材における繊維体積含有率(Vf)は、5~70体積%が好ましく、10~60体積%がより好ましく、15~50体積%がさらに好まし、25~45体積%が最も好ましい。Vfが下限値以上であれば、充分な機械物性を有する構造材が得られやすい。Vfが上限値以下であれば、賦形時に良好な流動性が得られやすい。
なお、プリプレグ基材のVf値は、プリプレグ基材における強化繊維、マトリックス樹脂、離型剤、及びその他の添加剤等のその他の成分の合計体積に対する強化繊維の体積割合を意味する。JIS K7075に基づいて測定されたVf値は繊プリプレグ基材中のボイドの存在量により変動する値であるため、本発明の繊維強化プラスチックの製造方法においてはボイドの存在量に依存しない繊維体積含有率を採用する。
The fiber volume content (Vf) in the prepreg base material used in the method for producing a fiber reinforced plastic of the present invention is preferably 5 to 70% by volume, more preferably 10 to 60% by volume, still more preferably 15 to 50% by volume. , 25-45% by volume are most preferred. When Vf is at least the lower limit value, it is easy to obtain a structural material having sufficient mechanical properties. When Vf is not more than the upper limit value, good fluidity can be easily obtained at the time of shaping.
The Vf value of the prepreg base material means the volume ratio of the reinforcing fiber to the total volume of other components such as the reinforcing fiber, the matrix resin, the mold release agent, and other additives in the prepreg base material. Since the Vf value measured based on JIS K7075 is a value that varies depending on the abundance of voids in the fiber prepreg base material, the fiber volume content that does not depend on the abundance of voids in the method for producing a fiber reinforced plastic of the present invention. Adopt the rate.

本発明の繊維強化プラスチックの製造方法に用いるプリプレグ基材の厚みは、50~500μmが好ましい。プリプレグ基材の厚みが下限値以上であれば、プリプレグ基材の取り扱いが容易になる。また2枚以上のプリプレグ基材を積層して所望の厚みの材料(A)を得る場合に、プリプレグ基材の積層枚数が多くなりすぎることを抑制できるため、生産性が高まる。プリプレグ基材の厚みが上限値以下であれば、プリプレグ基材の製造時に発生するプリプレグ基材内部のボイド(空孔)を抑制することができ、充分な機械物性を有する繊維強化プラスチックが得られやすい。
本発明の繊維強化プラスチックの製造方法では、プリプレグ基材の厚みが最終的に得られる構造材の強度に与える影響は小さい。
本発明の繊維強化プラスチックの製造方法に用いるプリプレグ基材の製造方法は、特に限定されず、公知の方法を採用できる。プリプレグ基材としては、市販のプリプレグ基材を用いてもよい。プリプレグ基材への切込みの形成方法としては、例えば、レーザーマーカー、カッティングプロッタ、抜型等を用いる方法が挙げられる。レーザーマーカーを用いる方法は、曲線状やジグザグ線状等の複雑な形状の切込みでも高速で加工できる点で好ましい。カッティングプロッタを用いる方法は、2m以上の大判のプリプレグ基材でも加工が容易な点で好ましい。抜型を用いる方法は、高速で加工できる点で好ましい。
The thickness of the prepreg base material used in the method for producing a fiber-reinforced plastic of the present invention is preferably 50 to 500 μm. When the thickness of the prepreg base material is at least the lower limit, the prepreg base material can be easily handled. Further, when two or more prepreg base materials are laminated to obtain the material (A) having a desired thickness, it is possible to prevent the number of laminated prepreg base materials from becoming too large, so that the productivity is improved. When the thickness of the prepreg base material is not more than the upper limit, voids (pores) inside the prepreg base material generated during the production of the prepreg base material can be suppressed, and a fiber reinforced plastic having sufficient mechanical properties can be obtained. Cheap.
In the method for producing a fiber reinforced plastic of the present invention, the influence of the thickness of the prepreg base material on the strength of the finally obtained structural material is small.
The method for producing the prepreg base material used in the method for producing the fiber-reinforced plastic of the present invention is not particularly limited, and a known method can be adopted. As the prepreg base material, a commercially available prepreg base material may be used. Examples of the method for forming a notch in the prepreg base material include a method using a laser marker, a cutting plotter, a die, and the like. The method using a laser marker is preferable because it can process a notch having a complicated shape such as a curved line or a zigzag line at high speed. The method using a cutting plotter is preferable because it is easy to process even a large-sized prepreg base material having a size of 2 m or more. The method using a die is preferable in that it can be processed at high speed.

材料(A)をプリプレグ積層体とする場合、前記プリプレグ積層体においては、積層するプリプレグ基材の間に樹脂シートを積層して樹脂層を形成することが好ましい。これにより、工程(ii)において流動性が向上し、機械物性の等方性や異方性がコントロールされ、かつ機械物性のバラつきが少ない繊維強化プラスチックが得られやすくなる。
前記樹脂層に用いる樹脂としては、特に限定されず、例えば、プリプレグ基材に用いるマトリックス樹脂と同じものが挙げられる。前記樹脂層に用いるマトリックス樹脂は、プリプレグ基材に用いるマトリックス樹脂と同一の樹脂であることが好ましい。なお、前記樹脂層に用いる樹脂は、プリプレグ基材に用いるマトリックス樹脂と異なる樹脂であってもよい。
材料(A)をプリプレグ積層体とする場合、工程(i)において複数のプリプレグ基材を積層する態様は、工程(ii)においてそれらプリプレグ基材中の強化繊維の繊維軸方向が、材料(A)の走行方向と交差する態様であればよい。
材料(A)のプリプレグ積層体の積層態様の具体例としては、例えば、2枚以上のプリプレグ基材を、各プリプレグ基材の強化繊維の繊維軸が同一方向となるように揃えて積層する態様が挙げられる。前記態様は各プリプレグ基材の強化繊維の繊維軸の方向が揃っているため、工程(ii)において各プリプレグ基材について、強化繊維の繊維軸の方向と材料(A)の走行方向とが交差するようにそれらの角度関係を制御することが容易である。
When the material (A) is a prepreg laminated body, in the prepreg laminated body, it is preferable to laminate a resin sheet between the prepreg base materials to be laminated to form a resin layer. As a result, the fluidity is improved in the step (ii), the isotropic property and anisotropy of the mechanical properties are controlled, and it becomes easy to obtain a fiber reinforced plastic having less variation in the mechanical properties.
The resin used for the resin layer is not particularly limited, and examples thereof include the same as the matrix resin used for the prepreg base material. The matrix resin used for the resin layer is preferably the same resin as the matrix resin used for the prepreg base material. The resin used for the resin layer may be a resin different from the matrix resin used for the prepreg base material.
When the material (A) is a prepreg laminated body, in the embodiment in which a plurality of prepreg base materials are laminated in the step (i), the fiber axial direction of the reinforcing fibers in the prepreg base material is the material (A) in the step (ii). ) May intersect with the traveling direction.
As a specific example of the laminating mode of the prepreg laminated body of the material (A), for example, a mode in which two or more prepreg base materials are aligned and laminated so that the fiber axes of the reinforcing fibers of each prepreg base material are aligned in the same direction. Can be mentioned. In the above aspect, since the directions of the fiber axes of the reinforcing fibers of each prepreg base material are aligned, the direction of the fiber shafts of the reinforcing fibers and the traveling direction of the material (A) intersect with each other in the step (ii). It is easy to control their angular relationship so that they do.

また、プリプレグ積層体を形成する各プリプレグ基材間で強化繊維の繊維軸の方向がずれている態様としてもよい。つまり、複数のプリプレグ基材を積層する際には、必ずしも各プリプレグ基材の強化繊維の繊維軸の方向が完全に揃うように各プリプレグ基材の角度を厳密に制御することは要しない。
また、積層した各プリプレグ基材間において強化繊維の繊維軸の方向にずれがある場合でも、プリプレグ積層体における積層枚数に対して66%以上のプリプレグ基材についての強化繊維の繊維軸の方向のずれは、40°以下が好ましく、10°以下がより好ましい。各プリプレグ基材間の強化繊維の繊維軸の方向のずれが小さいほど、工程(ii)において、材料(A)の走行方向と各プリプレグ基材の強化繊維の繊維軸の方向との角度関係を制御することが容易になる。
Further, the direction of the fiber axis of the reinforcing fiber may be deviated between the prepreg base materials forming the prepreg laminate. That is, when laminating a plurality of prepreg base materials, it is not always necessary to strictly control the angle of each prepreg base material so that the directions of the fiber axes of the reinforcing fibers of each prepreg base material are completely aligned.
Further, even if there is a deviation in the direction of the fiber axis of the reinforcing fiber between the laminated prepreg base materials, the direction of the fiber axis of the reinforcing fiber for the prepreg base material of 66% or more with respect to the number of laminated bodies in the prepreg laminated body. The deviation is preferably 40 ° or less, more preferably 10 ° or less. The smaller the deviation in the direction of the fiber axis of the reinforcing fiber between the prepreg base materials, the smaller the angular relationship between the traveling direction of the material (A) and the direction of the fiber axis of the reinforcing fiber of each prepreg base material in the step (ii). It becomes easy to control.

材料(A)のプリプレグ積層体におけるプリプレグ基材の積層数は、2~16が好ましく、4~12がより好ましい。プリプレグ基材の積層数が下限値以上であれば、充分な機械物性を有する繊維強化プラスチックが得られやすい。プリプレグ基材の積層数が上限値以下であれば、積層作業が容易になり、生産性に優れる。 The number of laminated prepreg base materials in the prepreg laminated body of the material (A) is preferably 2 to 16, more preferably 4 to 12. When the number of laminated prepreg base materials is at least the lower limit, it is easy to obtain a fiber reinforced plastic having sufficient mechanical properties. When the number of laminated prepreg base materials is not more than the upper limit, the laminating work becomes easy and the productivity is excellent.

材料(A)は少なくとも1種以上の離型剤を含有することが好ましい。材料(A)が少なくとも1種以上の離型剤を含有していれば、工程(iii)での冷却された材料(A)を加圧装置との離型性に優れるとともに、繊維強化プラスチックを成形する際の成形金型との離型性にも優れる繊維強化プラスチックを製造できる。離型剤はプリプレグ基材に含有させても良く、離型剤を含有する樹脂フィルムをプリプレグ基材表面やプリプレグ積層体の層間に配置させても良く、また離型剤を粒子や液状の状態で添加しても良い。材料(A)の離型剤は工程(ii)で分散されるため、材料(A)での離型剤の分散性や配置は、得られる繊維強化プラスチックへの影響は少ない。 The material (A) preferably contains at least one mold release agent. If the material (A) contains at least one mold release agent, the cooled material (A) in the step (iii) is excellent in releasability from the pressurizing device, and the fiber reinforced plastic is used. It is possible to manufacture a fiber reinforced plastic having excellent releasability from a molding mold during molding. The release agent may be contained in the prepreg base material, a resin film containing the release agent may be arranged on the surface of the prepreg base material or between layers of the prepreg laminate, and the release agent may be in a particle or liquid state. May be added with. Since the release agent of the material (A) is dispersed in the step (ii), the dispersibility and arrangement of the release agent in the material (A) have little influence on the obtained fiber reinforced plastic.

材料(A)の厚みは、0.25~6.0mmが好ましく、0.4~6.0mmがより好ましく、0.5~4.0mmがさらに好ましい。材料(A)の厚みが下限値以上であれば、充分な機械物性を有する繊維強化プラスチックが得られやすい。材料(A)の厚みが上限値以下であれば、工程(ii)での加圧によって材料(A)における強化繊維の繊維軸の方向がよりランダム化しやすく、機械物性の等方性や異方性がコントロールされ、かつ機械物性のバラつきが少ない繊維強化プラスチックが得られやすい。 The thickness of the material (A) is preferably 0.25 to 6.0 mm, more preferably 0.4 to 6.0 mm, still more preferably 0.5 to 4.0 mm. When the thickness of the material (A) is at least the lower limit, it is easy to obtain a fiber reinforced plastic having sufficient mechanical properties. If the thickness of the material (A) is not more than the upper limit, the direction of the fiber axis of the reinforcing fiber in the material (A) is more likely to be randomized by the pressurization in the step (ii), and the isotropic or anisotropic mechanical properties are likely to occur. It is easy to obtain fiber reinforced plastics whose properties are controlled and whose mechanical properties are less likely to vary.

{工程(ii)}
工程(ii)は、材料(A)の走行方向に対する直交方向にわたって加圧が略均一となるように、材料(A)を厚み方向に加圧できる加圧装置を用いて、材料(A)を一方向に走行させつつ、マトリックス樹脂の融点以上、又は融点を有しないときはガラス転移温度以上の温度Tに加熱した状態で加圧する。
工程(ii)では、前記加圧装置による加圧の際に、材料(A)における強化繊維の繊維軸の方向が、材料(A)の走行方向と交差するようにする。これにより、マトリックス樹脂とともに切込みによって切断された強化繊維が流動し、強化繊維の繊維軸の方向が様々な方向に変化する。その結果、材料(A)における強化繊維の繊維軸の方向がランダム化する。また、強化繊維の分散性が向上することで、tanδが低く制御されて前記範囲内とされた繊維強化プラスチックを得ることができる。加えて、離型定剤の分散性も向上するため、優れた離型定性を有する繊維強化プラスチックを得ることができる。
工程(ii)では、材料(A)の走行方向に対する直交方向と、材料(A)における強化繊維の繊維軸の方向がなす角度φは、-20°~20°が好ましく、-5~5°がより好ましい。これにより、強化繊維の繊維軸の方向がよりランダム化しやすくなり、強化繊維の分散性がより向上する。本発明の繊維強化プラスチックの製造方法における工程(ii)では、材料(A)の走行方向に対する直交方向に対して、全ての強化繊維の繊維軸方向がなす角度φが-20°~20°となるようにすることが好ましい。
なお、前記角度φの条件は、材料(A)としてプリプレグ積層体を用いる場合には、前記プリプレグ積層体の積層枚数に対して66%以上のプリプレグ基材中の強化繊維について満たされるようにしてもよい。
{Step (ii)}
In the step (ii), the material (A) is pressed by using a pressurizing device capable of pressurizing the material (A) in the thickness direction so that the pressurization becomes substantially uniform over the direction orthogonal to the traveling direction of the material (A). While traveling in one direction, the pressure is applied while being heated to a temperature T equal to or higher than the melting point of the matrix resin or, if not having a melting point, the glass transition temperature or higher.
In the step (ii), the direction of the fiber axis of the reinforcing fiber in the material (A) intersects with the traveling direction of the material (A) during pressurization by the pressurizing device. As a result, the reinforcing fibers cut by the cut flow together with the matrix resin, and the direction of the fiber axis of the reinforcing fibers changes in various directions. As a result, the direction of the fiber axis of the reinforcing fiber in the material (A) is randomized. Further, by improving the dispersibility of the reinforcing fibers, it is possible to obtain a fiber-reinforced plastic in which the tan δ is controlled to be low and is within the above range. In addition, since the dispersibility of the release qualitative agent is also improved, a fiber reinforced plastic having excellent release qualitative properties can be obtained.
In the step (ii), the angle φ formed by the direction orthogonal to the traveling direction of the material (A) and the direction of the fiber axis of the reinforcing fiber in the material (A) is preferably −20 ° to 20 °, preferably −5 to 5 °. Is more preferable. As a result, the direction of the fiber axis of the reinforcing fiber is more likely to be randomized, and the dispersibility of the reinforcing fiber is further improved. In the step (ii) in the method for manufacturing a fiber reinforced plastic of the present invention, the angle φ formed by the fiber axis directions of all the reinforcing fibers is −20 ° to 20 ° with respect to the direction orthogonal to the traveling direction of the material (A). It is preferable to make it.
When the prepreg laminate is used as the material (A), the condition of the angle φ is satisfied with 66% or more of the reinforcing fibers in the prepreg base material with respect to the number of laminated prepreg laminates. May be good.

材料(A)の走行方向に対する直交方向と強化繊維の繊維軸の方向とがなす角度θとは、工程(ii)で当該材料(A)を走行させつつ加圧する際の材料(A)の走行方向に対する直交方向と、当該材料(A)におけるプリプレグ基材中の強化繊維の繊維軸の方向とがなす角度である。角度θは、材料(A)を上方から見たときの反時計回りを正、時計回りを負とする。
工程(ii)の加圧装置として、ロールの軸線方向が材料(A)の走行方向に対する直交方向と一致する、少なくとも一対のプレスロールを備える加圧装置を用いる場合、角度θは、前記プレスロールの軸線方向と、材料(A)におけるプリプレグ基材中の強化繊維の繊維軸の方向とがなす角度に一致する。
本の発明における工程(ii)の温度Tの好ましい範囲は、プリプレグ基材に含浸したマトリックス樹脂の融点以上か、又は前記マトリックス樹脂が融点を有しないときは前記マトリックス樹脂のガラス転移温度以上の温度である。材料(A)が2種以上のマトリックス樹脂を含む場合、温度Tは、それらマトリックス樹脂の融点又はガラス転移温度のうち、最も高い温度を基準とするものとする。
温度Tは、マトリックス樹脂の種類によっても異なるが、マトリックス樹脂が溶融する範囲で、150~450℃が好ましく、200~400℃がより好ましい。温度Tが前記範囲であれば、マトリックス樹脂とともに強化繊維を流動させやすく、機械物性の等方性や異方性がコントロールされ、かつ機械物性のバラつきが少ない繊維強化プラスチックが得られやすい。
The angle θ formed by the direction orthogonal to the traveling direction of the material (A) and the direction of the fiber axis of the reinforcing fiber is the traveling of the material (A) when the material (A) is traveled and pressurized in the step (ii). It is an angle formed by the direction orthogonal to the direction and the direction of the fiber axis of the reinforcing fiber in the prepreg base material in the material (A). For the angle θ, the counterclockwise direction when the material (A) is viewed from above is positive, and the clockwise direction is negative.
When a pressurizing device provided with at least a pair of press rolls whose axial direction of the roll coincides with the direction orthogonal to the traveling direction of the material (A) is used as the pressurizing device in the step (ii), the angle θ is the press roll. It corresponds to the angle formed by the axial direction of the material (A) and the direction of the fiber axis of the reinforcing fiber in the prepreg base material in the material (A).
The preferable range of the temperature T in the step (ii) in the present invention is a temperature equal to or higher than the melting point of the matrix resin impregnated in the prepreg substrate, or higher than the glass transition temperature of the matrix resin when the matrix resin does not have a melting point. Is. When the material (A) contains two or more kinds of matrix resins, the temperature T is based on the highest temperature among the melting points or the glass transition temperatures of the matrix resins.
The temperature T varies depending on the type of the matrix resin, but is preferably 150 to 450 ° C., more preferably 200 to 400 ° C. within the range in which the matrix resin melts. When the temperature T is within the above range, it is easy to flow the reinforcing fiber together with the matrix resin, the isotropic property and anisotropy of the mechanical properties are controlled, and it is easy to obtain a fiber reinforced plastic with little variation in the mechanical properties.

本発明の繊維強化プラスチックの製造方法における工程(ii)では、材料(A)を温度Tに加熱する前に、材料(A)を予熱してもよい。予熱を行う場合、予熱温度の好ましい範囲及び余熱方法は、150~400℃が好ましく、200~380℃がより好ましい。予熱の段階においては、材料(A)のマトリックス樹脂は溶融していてもよく、溶融していなくてもよい。
材料(A)を予熱する方法としては、特に限定されず、例えば、IRヒーター、循環式熱風オーブン等を用いる方法が挙げられる。
In the step (ii) in the method for producing a fiber reinforced plastic of the present invention, the material (A) may be preheated before the material (A) is heated to the temperature T. When preheating is performed, the preferred range of the preheating temperature and the preheating method are preferably 150 to 400 ° C, more preferably 200 to 380 ° C. At the preheating stage, the matrix resin of the material (A) may or may not be melted.
The method for preheating the material (A) is not particularly limited, and examples thereof include a method using an IR heater, a circulating hot air oven, and the like.

一対のプレスロールで加圧する地点でのロール直下のベルト間のクリアランスは、材料(A)の厚みに対して、30~80%が好ましく、40~70%がより好ましい。ベルト間のクリアランスが下限値以上であれば、材料(A)が過度に潰されて大きく変形することを抑制しやすく、目的の形状の繊維強化プラスチックが得られやすい。ベルト間のクリアランスが上限値以下であれば、強化繊維の分散性が向上し、tanδの値が小さく機械物性に優れた繊維強化プラスチックが得られやすい。なお、プレス間のクリアランスとは、加圧する際に材料(A)に接するプレス面同士の距離を意味する。例えば、ダブルベルト式加熱加圧機を用いる場合は、プレス間のクリアランスはベルト間の距離となる。一対のプレスロールで直接材料(A)を加圧する際は、プレス間のクリアランスはロール外周面同士の距離となる。
一対のプレスロールで加圧する地点でのベルト間のクリアランスを小さくすることで強化繊維の分散性が向上する要因としては、以下のことが考えられる。一対のプレスロールで加圧する地点では、ベルトで挟持された部分で材料(A)の厚みが一時的に薄くなる。このとき、材料(A)の厚み方向におけるベルト近傍では、強化繊維とマトリックス樹脂の流速は、ベルトの走行に追従することでベルトの速度と同程度になる。一方、材料(A)の厚み方向の中央部における強化繊維とマトリックス樹脂の流速は、プレスロール直前では加圧によって押し戻されて遅くなり、プレスロール直後では加圧によって押し出されることで速くなる。この材料(A)中の厚み方向での流速の違いによるせん断力によって、強化繊維の分散性が向上すると考えられる。
材料(A)を加圧する時間は、0.1~30分間が好ましく、0.5~10分間がより好ましい。
The clearance between the belts directly under the roll at the point where the pressure is applied by the pair of press rolls is preferably 30 to 80%, more preferably 40 to 70% with respect to the thickness of the material (A). When the clearance between the belts is at least the lower limit value, it is easy to prevent the material (A) from being excessively crushed and greatly deformed, and it is easy to obtain a fiber reinforced plastic having a desired shape. When the clearance between the belts is not more than the upper limit value, the dispersibility of the reinforcing fibers is improved, the value of tan δ is small, and it is easy to obtain a fiber reinforced plastic having excellent mechanical properties. The clearance between the presses means the distance between the press surfaces that come into contact with the material (A) when the pressurization is applied. For example, when a double belt type heating and presser is used, the clearance between the presses is the distance between the belts. When the material (A) is directly pressed by a pair of press rolls, the clearance between the presses is the distance between the outer peripheral surfaces of the rolls.
The following can be considered as factors for improving the dispersibility of the reinforcing fibers by reducing the clearance between the belts at the point where the pressure is applied by the pair of press rolls. At the point where the pressure is applied by the pair of press rolls, the thickness of the material (A) is temporarily reduced at the portion sandwiched by the belt. At this time, in the vicinity of the belt in the thickness direction of the material (A), the flow velocities of the reinforcing fibers and the matrix resin follow the running of the belt and become about the same as the speed of the belt. On the other hand, the flow velocities of the reinforcing fibers and the matrix resin in the central portion of the material (A) in the thickness direction are pushed back by pressure immediately before the press roll and slowed down, and immediately after the press roll, they are pushed out by pressure and become faster. It is considered that the dispersibility of the reinforcing fibers is improved by the shearing force due to the difference in the flow velocity in the thickness direction in the material (A).
The time for pressurizing the material (A) is preferably 0.1 to 30 minutes, more preferably 0.5 to 10 minutes.

工程(ii)における材料(A)の走行速度は、0.1~25m/分が好ましく、0.2~20m/分がより好ましく、0.5~15m/分がさらに好ましい。材料(A)の走行速度が下限値以上であれば、生産性が高くなる。材料(A)の走行速度が上限値以下であれば、機械物性の等方性に優れ、かつ機械物性のバラつきが少ない繊維強化プラスチックが得られやすい。
工程(ii)における材料(A)の加圧時のクリアランス、加圧時間、温度Tをコントロールすれば、得られる繊維強化プラスチックの機械物性を等方性に優れたものにするだけでなく、機械物性の異方性を所望の通りにコントロールすることができる。
本の発明における工程(ii)としては、ロールの軸線方向が材料(A)の走行方向に対する直交方向となる、少なくとも一対のプレスロールを備える加圧装置により、材料(A)を一方向に走行させつつ温度Tに加熱した状態で加圧する工程(ii-1)が好ましい。
The traveling speed of the material (A) in the step (ii) is preferably 0.1 to 25 m / min, more preferably 0.2 to 20 m / min, and even more preferably 0.5 to 15 m / min. If the traveling speed of the material (A) is at least the lower limit, the productivity is high. When the traveling speed of the material (A) is not more than the upper limit value, it is easy to obtain a fiber reinforced plastic having excellent isotropic mechanical properties and little variation in mechanical properties.
By controlling the pressurization clearance, pressurization time, and temperature T of the material (A) in the step (ii), not only the mechanical properties of the obtained fiber reinforced plastic are made excellent in isotropic properties, but also the machine. The anisotropy of physical properties can be controlled as desired.
In the step (ii) of the present invention, the material (A) is traveled in one direction by a pressurizing device including at least a pair of press rolls in which the axial direction of the roll is orthogonal to the traveling direction of the material (A). The step (ii-1) of pressurizing while heating to the temperature T is preferable.

工程(ii-1)では、図5に示すように、一対のプレスロール10の軸線方向は、材料(A)の走行方向に対する直交方向Xと一致している。一対のプレスロール10により、材料(A)100を一方向に走行させつつ、温度Tに加熱した状態で加圧する。このとき、材料(A)100における強化繊維110の繊維軸の方向Yが、材料(A)の走行方向と交差するように、材料(A)100の加圧を行う。
一対のプレスロールにおいては、上下のプレスロールの軸線方向は一致している。
工程(ii-1)において材料(A)を温度Tに加熱する方法としては、プレスロールとして加熱ロールを用いて、材料(A)を加熱しつつ加圧する方法が好ましい。
材料(A)を加圧する前に加熱するのみで、プレスロールで加圧するときに材料(A)が温度Tに加熱された状態が確保できる場合は、加熱機能を有さないプレスロールを用いてもよい。また、プレスロールとして用いる加熱ロールのみで材料(A)を温度Tに加熱できる場合は、予熱を行わなくてもよい。
工程(ii-1)では、一対のプレスロールを1段のみ用いてもよく、2段以上用いてもよい。工程(ii-1)において上下で対になったプレスロールを2段以上設ける場合は、全てのプレスロールの軸線方向を、材料(A)の走行方向に対する直交方向Xに一致させる。
工程(ii-1)では、材料(A)を少なくとも一対のベルトで挟持して少なくとも一対のプレスロール間を通過するように走行させながら加熱し、前記少なくとも一対のプレスロールで前記材料(A)を加圧するダブルベルト式加熱加圧機を用いることが好ましい。この場合、材料(A)とベルトの間に離型紙もしくは離型フィルムを配置するか、又はベルト表面に予め離型処理を施しておくことが好ましい。ベルトの材質としては、特に限定されず、耐熱性及び耐久性の点では、金属製が好ましい。
なお、工程(ii-1)は、前記ダブルベルト式加熱加圧機を用いて行う態様には限定されない。例えば、一対のベルトで挟持することなく帯状の材料(A)を走行させながら、前記材料(A)を一対のプレスロールで加圧する態様としてもよい。この場合には、一対のプレスロール間のクリアランスを前記した範囲内とすることが好ましい。
工程(ii)は、少なくとも一対のプレスロールを備える加圧装置を用いる態様には限定されない。例えば、平面とプレスロールでプレスする加圧装置や、平面と平面でプレスするプレス盤による加圧装置、複数の球状プレスを備える加圧装置で加圧する態様としてもよい。
In the step (ii-1), as shown in FIG. 5, the axial direction of the pair of press rolls 10 coincides with the orthogonal direction X with respect to the traveling direction of the material (A). The material (A) 100 is run in one direction by the pair of press rolls 10 and pressed to a temperature T while being heated. At this time, the material (A) 100 is pressurized so that the direction Y of the fiber axis of the reinforcing fiber 110 in the material (A) 100 intersects the traveling direction of the material (A).
In the pair of press rolls, the axial directions of the upper and lower press rolls are the same.
As a method of heating the material (A) to the temperature T in the step (ii-1), a method of using a heating roll as a press roll and pressurizing the material (A) while heating is preferable.
If the material (A) can be heated to the temperature T only by heating it before pressurizing it with the press roll, use a press roll having no heating function. May be good. Further, when the material (A) can be heated to the temperature T only by the heating roll used as the press roll, preheating may not be performed.
In the step (ii-1), a pair of press rolls may be used in only one stage or in two or more stages. When two or more press rolls paired up and down are provided in the step (ii-1), the axial directions of all the press rolls are made to coincide with the orthogonal direction X with respect to the traveling direction of the material (A).
In the step (ii-1), the material (A) is sandwiched between at least a pair of belts and heated while running so as to pass between at least a pair of press rolls, and the material (A) is heated by the at least pair of press rolls. It is preferable to use a double belt type heating and pressurizing machine that pressurizes. In this case, it is preferable to dispose a release paper or a release film between the material (A) and the belt, or to perform a mold release treatment on the belt surface in advance. The material of the belt is not particularly limited, and a metal material is preferable in terms of heat resistance and durability.
The step (ii-1) is not limited to the mode performed by using the double belt type heating and pressurizing machine. For example, the material (A) may be pressed by a pair of press rolls while the strip-shaped material (A) is run without being sandwiched by a pair of belts. In this case, it is preferable that the clearance between the pair of press rolls is within the above range.
The step (ii) is not limited to the mode in which a pressurizing device including at least a pair of press rolls is used. For example, a pressurizing device for pressing with a flat surface and a press roll, a pressurizing device with a press machine for pressing with a flat surface and a flat surface, and a pressurizing device including a plurality of spherical presses may be used for pressurizing.

{工程(iii)}
工程(iii)では、工程(ii)において加圧装置で加圧された材料(A)を冷却し、繊維強化プラスチックを得る。マトリックス樹脂が熱可塑性樹脂である場合は、材料(A)の温度をマトリックス樹脂の融点未満まで、又はガラス転移温度未満まで降下させて固化させて、繊維強化プラスチックを得る。
材料(A)としてプリプレグ積層体を用いる場合、得られる繊維強化プラスチックは、各プリプレグ基材同士が接着されて一体化したシート状になっている。そのため、プリプレグ積層体を用いる場合でも、得られる繊維強化プラスチックは取扱いが容易である。
材料(A)を冷却する方法は、特に限定されず、例えば、温水ロールを用いる方法等が挙げられる。材料(A)を放冷することで冷却する方法を採用してもよい。
冷却時間は、0.5~30分間が好ましい。
{Step (iii)}
In the step (iii), the material (A) pressurized by the pressurizing device in the step (iii) is cooled to obtain a fiber reinforced plastic. When the matrix resin is a thermoplastic resin, the temperature of the material (A) is lowered to below the melting point of the matrix resin or below the glass transition temperature to solidify the material (A) to obtain a fiber reinforced plastic.
When a prepreg laminate is used as the material (A), the obtained fiber-reinforced plastic is in the form of a sheet in which the prepreg base materials are adhered to each other and integrated. Therefore, even when the prepreg laminate is used, the obtained fiber reinforced plastic is easy to handle.
The method for cooling the material (A) is not particularly limited, and examples thereof include a method using a hot water roll. A method of cooling by allowing the material (A) to cool may be adopted.
The cooling time is preferably 0.5 to 30 minutes.

[実施態様の一例]
以下、工程(ii-1)及び工程(iii)を実施する態様の一例として、図6に例示したダブルベルト式加熱加圧機1(以下、単に加熱加圧機1という。)を用いる例について説明する。なお、工程(ii)及び工程(iii)を実施する態様は加熱加圧機1を用いる態様には限定されない。
加熱加圧機1は、帯状の材料(A)100を上下から挟持した状態で一方向に走行させる一対のベルト12と、材料(A)100を予熱する一対のIRヒーター14と、予熱された材料(A)100を上下から挟み込んで加圧する一対のプレスロール10を3段と、プレスロール10で加圧された材料(A)100を上下から挟み込んで冷却する一対の温水ロール16を3段と、冷却固化された繊維強化プラスチック120を巻き取る巻取りロール18と、を有している。
一対のプレスロール10は、その間を通過する材料(A)100を下流側に送り出す向きに回動しつつ、材料(A)100を加圧する。加熱加圧機1では、一対のプレスロール10の軸線方向は、供給される材料(A)100の走行方向に対する直交方向Xと一致している。一対の温水ロールは、その間を通過する材料(A)100を下流側に送り出す向きに回動しつつ、材料(A)100を冷却する。
[Example of Embodiment]
Hereinafter, as an example of the embodiment of the step (iii-1) and the step (iii), an example using the double belt type heating and pressurizing machine 1 (hereinafter, simply referred to as heating and pressurizing machine 1) illustrated in FIG. 6 will be described. .. The mode in which the step (ii) and the step (iii) are carried out is not limited to the mode in which the heating and pressurizing machine 1 is used.
The heating and pressurizing machine 1 includes a pair of belts 12 for running the strip-shaped material (A) 100 in one direction while sandwiching the material (A) 100 from above and below, a pair of IR heaters 14 for preheating the material (A) 100, and a preheated material. (A) A pair of press rolls 10 that sandwich and pressurize 100 from above and below are in three stages, and a pair of hot water rolls 16 that sandwich and cool the material (A) 100 pressed by the press roll 10 from above and below are in three stages. It has a take-up roll 18 for winding up the fiber-reinforced plastic 120 which has been cooled and solidified.
The pair of press rolls 10 pressurize the material (A) 100 while rotating in a direction in which the material (A) 100 passing between them is sent out to the downstream side. In the heating and pressurizing machine 1, the axial direction of the pair of press rolls 10 coincides with the orthogonal direction X with respect to the traveling direction of the supplied material (A) 100. The pair of hot water rolls cool the material (A) 100 while rotating in the direction of sending the material (A) 100 passing between them to the downstream side.

一対のベルト12はそれぞれ、IRヒーター14よりも上流側に備えられた駆動ロール20と、温水ロール16よりも下流側に備えられた従動ロール22に掛け回されて装着され、駆動ロール20によって回動される。一対のベルト12が材料(A)100を挟持した状態で回動することで、材料(A)100が走行するようになっている。
この加熱加圧機1を用いる態様では、工程(ii-1)として、材料(A)100における強化繊維の繊維軸の方向が材料(A)100の走行方向と交差するように、帯状の材料(A)100を加熱加圧機1に連続的に供給する。具体的には、強化繊維の繊維軸の方向が長さ方向に対して交差している帯状の材料(A)100を、長さ方向に連続的に加熱加圧機1に供給する。
加熱加圧機1内では、材料(A)100を一対のベルト12で挟持した状態で一対のプレスロール10間を通過するように走行させながら、IRヒーター14により予熱し、プレスロール10により材料(A)100を温度Tに加熱した状態で加圧する。これにより、材料(A)100においてマトリックス樹脂と強化繊維が流動し、強化繊維の繊維軸の方向がランダム化し、強化繊維の分散性が向上する。この例では、3段配置された各々の一対のプレスロール10によって材料(A)100が加圧される地点のそれぞれにおいて、ベルト間のクリアランスを前記範囲内とすることが好ましい。
また、この例では、プレスロール10として加熱ロールを用いて、材料(A)100を温度Tに加熱すると同時に加圧することが好ましい。なお、IRヒーター14による予熱だけで、材料(A)100が温度Tに加熱された状態でプレスロール10により加圧できる場合は、プレスロール10では材料(A)100が加熱されずに加圧のみが行われるようにしてもよい。
次に、工程(iii)として、プレスロール10によって加圧された材料(A)100を、一対のベルト12に挟持された状態のまま一対の温水ロール16間を通過するように走行させ、温水ロール16によって冷却させることで帯状の繊維強化プラスチック120を得る。
The pair of belts 12 are mounted by being hung on a drive roll 20 provided on the upstream side of the IR heater 14 and a driven roll 22 provided on the downstream side of the hot water roll 16, respectively, and are rotated by the drive roll 20. Be moved. The material (A) 100 runs by rotating the pair of belts 12 in a state of sandwiching the material (A) 100.
In the embodiment using the heating and pressurizing machine 1, as the step (ii-1), the strip-shaped material (is so that the direction of the fiber axis of the reinforcing fiber in the material (A) 100 intersects with the traveling direction of the material (A) 100. A) 100 is continuously supplied to the heating and pressurizing machine 1. Specifically, the strip-shaped material (A) 100 in which the directions of the fiber axes of the reinforcing fibers intersect with respect to the length direction is continuously supplied to the heating and pressurizing machine 1 in the length direction.
In the heating and pressurizing machine 1, the material (A) 100 is preheated by the IR heater 14 while being run so as to pass between the pair of press rolls 10 in a state of being sandwiched between the pair of belts 12, and the material (A) is used by the press roll 10. A) Pressurize 100 in a state of being heated to a temperature T. As a result, the matrix resin and the reinforcing fibers flow in the material (A) 100, the direction of the fiber axis of the reinforcing fibers is randomized, and the dispersibility of the reinforcing fibers is improved. In this example, it is preferable that the clearance between the belts is within the above range at each of the points where the material (A) 100 is pressed by each pair of press rolls 10 arranged in three stages.
Further, in this example, it is preferable to use a heating roll as the press roll 10 to heat the material (A) 100 to the temperature T and pressurize it at the same time. If the material (A) 100 can be pressurized by the press roll 10 while the material (A) 100 is heated to the temperature T only by preheating with the IR heater 14, the material (A) 100 is pressed without being heated by the press roll 10. Only may be done.
Next, as a step (iii), the material (A) 100 pressurized by the press roll 10 is run so as to pass between the pair of hot water rolls 16 while being sandwiched between the pair of belts 12 and hot water. By cooling with a roll 16, a strip-shaped fiber reinforced plastic 120 is obtained.

得られた繊維強化プラスチック120は、従動ロール22の下流側において、一対のベルト12から剥離された後にガイドロール24を介して巻取りロール18に巻き取られる。
加熱加圧機1のようなダブルベルト式加熱加圧機は、材料(A)の加熱、加圧から、冷却までの一連の工程が簡便に行える点で有利である。
以上説明した本発明の繊維強化プラスチックにおいては、離型剤を含有し、tanδ(ave)及びtanδ(max)-tanδ(ave)が特定の範囲に制御されているため、離型性に優れ、また優れた機械物性と賦形時の優れた流動性とを両立される。
The obtained fiber reinforced plastic 120 is taken off from the pair of belts 12 on the downstream side of the driven roll 22 and then wound on the take-up roll 18 via the guide roll 24.
A double belt type heating / pressurizing machine such as the heating / pressurizing machine 1 is advantageous in that a series of steps from heating and pressurizing the material (A) to cooling can be easily performed.
The fiber-reinforced plastic of the present invention described above contains a mold release agent, and tanδ (ave) and tanδ (max) -tanδ (ave) are controlled in a specific range, so that the mold release property is excellent. In addition, both excellent mechanical properties and excellent fluidity at the time of shaping can be achieved.

以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。
[粘弾性特性(tanδ)の測定]
ウォータージェットカッターにて、各例で得た繊維強化プラスチックから直径25mmの円板を切り出し、試験体とした。
試験装置として、TAインスツルメント社製レオメーター(製品名「AR-G2」)を用いた。直径25mmのアルミニウム製の上下2枚のパラレルプレートを取り付け、マッピングを行って残留トルクを除去した。この「マッピング」を行うことで、精度の良い測定が可能となる。試験体のマトリックス樹脂の融点(マトリックス樹脂がポリプロピレンの場合は165℃、ナイロン6の場合は225℃)にてパラレルプレートギャップの0点調整を行った後、上下のパラレルプレートの下側のプレートに試験体をセットして、上側のプレートをその全面が試験体に接する位置まで下げた。このときの上下のパラレルプレートのギャップ(クリアランス)を測定時の試験体厚みとした。クリアランス一定のまま、測定開始温度である融点よりも30℃低い温度で(マトリックス樹脂がポリプロピレンの場合は135℃、ナイロン6の場合は195℃)から、下記の測定条件にて、2枚のパラレルプレートで試験体を挟んで一定の歪をかけ、そのときの応答である貯蔵弾性率G’及び損失弾性率G’’を記録した。損失弾性率G’’を貯蔵弾性率G’で除した値をtanδとした。
(測定条件)
周波数:1Hz、
歪:0.1%、
測定温度範囲:マトリックス樹脂の融点よりも30℃低い温度~マトリックス樹脂の融点よりも10℃高い温度(マトリックス樹脂がポリプロピレンの場合は135℃~175℃、マトリックス樹脂がナイロン6の場合は195~235℃)
昇温速度:2℃/分、
測定点:30秒毎(1℃毎)。
[賦形時の流動性]
各例で得た繊維強化プラスチックの賦形時の流動性は、以下の方法で評価した。
得られた繊維強化プラスチックより、縦78mm、横78mmの板状物を切り出した。その板状物を約4mm厚になる枚数重ねて、ミニテストプレス(東洋精機製、製品名:MP-2FH)を用いて、マトリックス樹脂がポリプロピレンの場合は230℃で10分間加熱後、145℃、5MPaの条件で60秒間プレスした。またマトリックス樹脂がナイロン6の場合は290℃で10分間加熱後、200℃、5MPaの条件で60秒間プレスした。プレス成形前の初期厚みh(mm)とプレス成形後の最終厚みh(mm)とを測定し、初期厚みを最終厚みで除した比h/hにより流動性を評価した。なお、繊維強化プラスチックのマトリックス樹脂が軟化することで強化繊維の残留応力によって繊維強化プラスチックの厚みが増すこと、スプリングバックと呼ばれる現象がある。加熱によってスプリングバックした繊維強化プラスチックを上記条件ではプレス成形により初期厚みh(mm)までプレスすることでできなかった場合は×と記録した。
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples, but the present invention is not limited to the following description.
[Measurement of viscoelastic property (tanδ)]
A disk having a diameter of 25 mm was cut out from the fiber reinforced plastic obtained in each example with a water jet cutter and used as a test piece.
As a test device, a leometer manufactured by TA Instruments (product name "AR-G2") was used. Two upper and lower parallel plates made of aluminum with a diameter of 25 mm were attached, and mapping was performed to remove the residual torque. By performing this "mapping", accurate measurement becomes possible. After adjusting the parallel plate gap to 0 points at the melting point of the matrix resin of the test piece (165 ° C when the matrix resin is polypropylene, 225 ° C when nylon 6), on the lower plate of the upper and lower parallel plates. The specimen was set and the upper plate was lowered to the position where the entire surface was in contact with the specimen. The gap (clearance) between the upper and lower parallel plates at this time was taken as the test piece thickness at the time of measurement. While keeping the clearance constant, at a temperature 30 ° C lower than the melting point, which is the measurement start temperature (135 ° C when the matrix resin is polypropylene, 195 ° C when nylon 6), two parallel sheets are placed under the following measurement conditions. A test piece was sandwiched between plates and a constant strain was applied, and the response at that time, the storage elastic modulus G'and the loss elastic modulus G', was recorded. The value obtained by dividing the loss elastic modulus G'' by the storage elastic modulus G'was defined as tan δ.
(Measurement condition)
Frequency: 1Hz,
Distortion: 0.1%,
Measurement temperature range: 30 ° C lower than the melting point of the matrix resin to 10 ° C higher than the melting point of the matrix resin (135 ° C to 175 ° C when the matrix resin is polypropylene, 195 to 235 when the matrix resin is nylon 6) ℃)
Temperature rise rate: 2 ° C / min,
Measurement point: Every 30 seconds (every 1 ° C).
[Liquidity at the time of shaping]
The fluidity of the fiber-reinforced plastic obtained in each example at the time of shaping was evaluated by the following method.
From the obtained fiber reinforced plastic, a plate-like material having a length of 78 mm and a width of 78 mm was cut out. When the matrix resin is polypropylene, heat it at 230 ° C for 10 minutes using a mini test press (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd., product name: MP-2FH) by stacking the plates to a thickness of about 4 mm, and then 145 ° C. It was pressed for 60 seconds under the condition of 5 MPa. When the matrix resin was nylon 6, it was heated at 290 ° C. for 10 minutes and then pressed at 200 ° C. and 5 MPa for 60 seconds. The initial thickness h A (mm) before press molding and the final thickness h B (mm) after press molding were measured, and the fluidity was evaluated by the ratio h A / h B obtained by dividing the initial thickness by the final thickness. In addition, there is a phenomenon called springback in which the thickness of the fiber reinforced plastic increases due to the residual stress of the reinforced fiber due to the softening of the matrix resin of the fiber reinforced plastic. If the fiber-reinforced plastic spring-backed by heating could not be pressed to the initial thickness hA (mm) by press molding under the above conditions, it was recorded as x.

[曲げ物性]
<曲げ強度、変動係数(CV値)、80℃曲げ強度保持率の測定>
各例で得られた繊維強化プラスチックを300mm角に切り出し、これを同じ方向に(MD、TDなどが積層時に方向が同じになるように)厚さ2mm分重ねた。その積層物を300mm角で深さ15mmの印籠金型内に配置して、マトリックス樹脂がポリプロピレンの場合は200℃、マトリックス樹脂がナイロン6の場合は250℃まで加熱した後、多段プレス機(神藤金属工業所製圧縮成形機、製品名:SFA-50HH0)にてマトリックス樹脂がポリプロピレンの場合は200℃、マトリックス樹脂がナイロン6の場合は250℃の盤面により0.1MPaの圧力で両面側から2分間加熱加圧した。その後、同一の圧力で室温まで冷却し、板状の厚さ2mmの繊維強化プラスチック板を得た。得られた繊維強化プラスチック板より、湿式カッターにて長さ100mm、幅25mmの曲げ試験片を切り出し、JIS K7074に規定する試験方法に従って3点曲げ試験を行って曲げ強さを測定した。このとき、曲げ試験片の長手方向が、繊維強化プラスチック製造時のMD方向(ロールの軸線方向に対して90°の方向)と一致するもの、及びTD方向(ロールの軸線方向)と一致するもののそれぞれを各6本ずつ作製して、計12本の試験を行いその平均値を曲げ強度として記録した。試験機としてはインストロン万能試験機4465型を用いた。また、試験は室温(23℃)および80℃で実施した。さらに、室温(23℃)での曲げ強度の測定値より標準偏差を算出し、その標準偏差を平均値で除することにより、バラつきの指標である変動係数(CV値、単位:%)を算出した。
また80℃曲げ強度保持率として、比σ80℃/σRT(単位:%)を算出した。ただし、σ80℃は、80℃で測定した曲げ強度である。σRTは、室温で測定した曲げ強度である。
なお、製造時に明確なMD方向、TD方向がない比較例5~7に関しては、任意の方向をMD方向とし、その方向と直交する方向をTD方向として評価した。
[Bending physical properties]
<Measurement of bending strength, coefficient of variation (CV value), and bending strength retention rate at 80 ° C>
The fiber reinforced plastics obtained in each example were cut into 300 mm squares and laminated in the same direction (so that the directions of MD, TD, etc. were the same at the time of laminating) by a thickness of 2 mm. The laminate is placed in a 300 mm square and 15 mm deep stamp die, heated to 200 ° C when the matrix resin is polypropylene, and 250 ° C when the matrix resin is nylon 6, and then a multi-stage press machine (Kondo). In a compression molding machine manufactured by Metal Industry Co., Ltd., product name: SFA-50HH0), when the matrix resin is polypropylene, it is 200 ° C., and when the matrix resin is nylon 6, it is 250 ° C. It was heated and pressurized for 1 minute. Then, the mixture was cooled to room temperature at the same pressure to obtain a plate-shaped fiber-reinforced plastic plate having a thickness of 2 mm. A bending test piece having a length of 100 mm and a width of 25 mm was cut out from the obtained fiber-reinforced plastic plate with a wet cutter, and a three-point bending test was performed according to the test method specified in JIS K7074 to measure the bending strength. At this time, the longitudinal direction of the bending test piece coincides with the MD direction (direction of 90 ° with respect to the axial direction of the roll) at the time of manufacturing the fiber reinforced plastic, and the one coincides with the TD direction (axial direction of the roll). Six of each were prepared, a total of 12 tests were performed, and the average value was recorded as the bending strength. As the testing machine, the Instron universal testing machine 4465 type was used. The test was also carried out at room temperature (23 ° C) and 80 ° C. Furthermore, the coefficient of variation (CV value, unit:%), which is an index of variation, is calculated by calculating the standard deviation from the measured value of the bending strength at room temperature (23 ° C) and dividing the standard deviation by the average value. bottom.
The ratio σ 80 ° C / σ RT (unit:%) was calculated as the 80 ° C. bending strength retention rate. However, σ 80 ° C is the bending strength measured at 80 ° C. σ RT is the bending strength measured at room temperature.
For Comparative Examples 5 to 7 having no clear MD direction and TD direction at the time of manufacture, an arbitrary direction was set as the MD direction, and a direction orthogonal to that direction was evaluated as the TD direction.

[離型性評価]
各例で得た繊維強化プラスチックの離型性は、以下の方法で評価した。
各例で得られた繊維強化プラスチックを180mm角に切り出し、これを同じ方向に(MD、TDなどが積層時に方向が同じになるように)厚さ6mm分重ね、マトリックス樹脂の融点よりも125℃高い温度(マトリックス樹脂がポリプロピレンの場合は290℃、マトリックス樹脂がナイロン6の場合は350℃)に設定した遠赤外線ヒーター式加熱装置(NGKキルンテック株式会社製、製品名:H7GS-71289)に投入して、5分間加熱した。310mm角で深さ40mmの印籠金型(下型が凹、上型が凸)が取り付けられた300tプレス機(川崎油工株式会社製)を用いて、金型温度を90℃、成形圧力18MPaに設定して、加熱により樹脂が溶融した繊維強化プラスチックを金型の下型の中央部にチャージして1分間プレスすることにより、310mm角で厚さ2mmのスタンピング成形品とした。なお、金型表面には離型剤の塗布等の離型処理は行わずにプレスを行った。また、繊維強化プラスチックが遠赤外線ヒーター式加熱装置から取り出されてからプレスされるまでの時間は25秒であった。プレス機に取り付けられた上下の金型を開いた開いた後、エジェクターピンの突出しによりスタンピング成形品を金型より脱型した。この時、エジェクターピンがスタンピング成形品を破壊し貫通して、脱型できなかった場合は×、エジェクターピンの突出しにより脱型できたが金型表面にスタンピング成形品の一部が剥がれて残っていた場合は△、問題なく脱型できた場合は○と記録した。
[Evaluation of releasability]
The releasability of the fiber reinforced plastic obtained in each example was evaluated by the following method.
The fiber reinforced plastic obtained in each example was cut into 180 mm squares, and these were laminated in the same direction (so that the directions of MD, TD, etc. were the same at the time of laminating) for a thickness of 6 mm, and 125 ° C. was higher than the melting point of the matrix resin. Put it in a far-infrared heater type heating device (manufactured by NGK Kilntech Co., Ltd., product name: H7GS-71289) set at a high temperature (290 ° C when the matrix resin is polypropylene, 350 ° C when the matrix resin is nylon 6). And heated for 5 minutes. Using a 300t press machine (manufactured by Kawasaki Hydromechanics Co., Ltd.) equipped with a 310 mm square and 40 mm deep stamping die (lower mold is concave, upper mold is convex), the mold temperature is 90 ° C and the molding pressure is 18 MPa. The fiber-reinforced plastic in which the resin was melted by heating was charged in the center of the lower die of the mold and pressed for 1 minute to obtain a stamping molded product having a size of 310 mm and a thickness of 2 mm. The surface of the mold was pressed without performing a mold release treatment such as application of a mold release agent. In addition, the time from when the fiber reinforced plastic was taken out from the far-infrared heater type heating device to when it was pressed was 25 seconds. After opening the upper and lower dies attached to the press machine, the stamping molded product was removed from the dies by the protrusion of the ejector pin. At this time, if the ejector pin broke and penetrated the stamping molded product and could not be removed from the mold, it could be removed by the protrusion of the ejector pin, but a part of the stamping molded product was peeled off and remained on the mold surface. If it was, it was recorded as △, and if it could be removed without any problem, it was recorded as ○.

[pf、ecの評価]
上述したpfの測定方法及びecの測定方法に従い、pfとecをそれぞれ測定した。X線回折測定は、繊維試料台を備えたX線回折装置(リガク社製、TTR-III)を用い、台上に測定試料を載せ、ターゲットをCuとして行った。具体的には、測定試料の上方からX線を照射しながら、該測定試料をその厚さ方向を軸に回転させて、回折角2θ=24.5°に配置した検出器で回折X線を取り込んだ。標準試料としては、Vfが35体積%のものを用いた。
[Evaluation of pf and ec]
According to the above-mentioned pf measuring method and ec measuring method, pf and ec were measured, respectively. For the X-ray diffraction measurement, an X-ray diffractometer equipped with a fiber sample table (TTR-III manufactured by Rigaku Co., Ltd.) was used, the measurement sample was placed on the table, and the target was Cu. Specifically, while irradiating X-rays from above the measurement sample, the measurement sample is rotated about its thickness direction, and the diffracted X-rays are emitted by a detector arranged at a diffraction angle of 2θ = 24.5 °. I took it in. As a standard sample, a sample having a Vf of 35% by volume was used.

[dpの評価]
繊維強化プラスチックから3cm角の試料片を切り出し、kulzer社製テクノビット4000に埋包した。テクノビット4000が硬化した後、試料片の断面が露出するように研磨して鏡面処理した。
次いで、試料片の断面写真を以下の条件で撮影した。
(撮影条件)
装置:オリンパス社製 工業用光学顕微鏡 BX51M
レンズ倍率:500倍
撮影ドットピッチ:0.17μm
得られた断面写真において、試料片の断面における(厚さ方向×厚さ方向に対する直交方向に0.5mm)の範囲に相当する部分を処理対象画像とした。画像編集ソフトとしてソフトフェアWin-Roofを用いて、上述したdpの測定方法に従ってdpを算出した。dpの算出は、各試料片の断面における5箇所について行い、その平均値を求めた。
[Evaluation of dp]
A 3 cm square sample piece was cut out from a fiber reinforced plastic and embedded in Technobit 4000 manufactured by kulzer. After the technobit 4000 was cured, it was polished and mirror-treated so that the cross section of the sample piece was exposed.
Next, a cross-sectional photograph of the sample piece was taken under the following conditions.
(Shooting conditions)
Equipment: Olympus Industrial Optical Microscope BX51M
Lens magnification: 500x Shooting dot pitch: 0.17μm
In the obtained cross-sectional photograph, the portion corresponding to the range (0.5 mm in the direction orthogonal to the thickness direction × the thickness direction) in the cross section of the sample piece was used as the processing target image. Using Softfair Win-Loof as image editing software, dp was calculated according to the above-mentioned dp measurement method. The calculation of dp was performed at 5 points in the cross section of each sample piece, and the average value was obtained.

[製造例1:プリプレグ基材Aの製造]
ポリアミド6樹脂(宇部興産社製UBEナイロン、品番:1013B、比重1.14)を100質量部に対し、離型剤としてモンタン酸部分けん化物(BASF社製Luwas OP、モンタン酸カルシウムとモンタン酸エステルの混合物、酸化価7~14mgKOH/g、けん化価110~130mgKOH/g)を0.2質量部とを予備混合した後、押出機とT-ダイにて目付が48g/mのフィルムを作製した。
炭素繊維(三菱レイヨン社製パイロフィルCFトウ、品番:TR 50S15L、炭素繊維直径7μm、フィラメント数:15,000本、トウ目付:1.0g/m、比重1.82)を一方向に、かつ平面状に引き揃えて目付が75g/mである繊維シートとした。
該繊維シートの両面から上記フィルムで挟み、カレンダロールを複数回通して加熱と加圧を行い、樹脂を繊維シートに含浸させ、繊維体積含有率(Vf)が33体積%、目付170g/m、理論厚み125μmmのプリプレグ基材Aを作製した。
[Production Example 1: Production of prepreg base material A]
100 parts by mass of polyamide 6 resin (UBE nylon manufactured by Ube Kosan Co., Ltd., product number: 1013B, specific gravity 1.14) as a release agent, a partially saponified montanic acid (Luwas OP manufactured by BASF, calcium montanate and montanoic acid ester). (Oxidation value 7 to 14 mgKOH / g, saponification value 110 to 130 mgKOH / g) was premixed with 0.2 parts by mass, and then a film having a grain size of 48 g / m 2 was prepared by using an extruder and a T-die. bottom.
Carbon fiber (Pyrofil CF toe manufactured by Mitsubishi Rayon, product number: TR 50S15L, carbon fiber diameter 7 μm, number of filaments: 15,000, toe grain: 1.0 g / m, specific gravity 1.82) in one direction and flat The fiber sheets were arranged in a shape and had a grain size of 75 g / m 2 .
The fiber sheet is sandwiched between the films from both sides, heated and pressurized by passing the calendar roll multiple times, the fiber sheet is impregnated with the resin, the fiber volume content (Vf) is 33% by volume, and the grain is 170 g / m 2 . , A prepreg base material A having a theoretical thickness of 125 μmm was prepared.

[製造例2:プリプレグ基材Bの製造]
ポリアミド6樹脂(宇部興産社製UBEナイロン、品番:1013B、比重1.14)のみから成るフィルムを作製した以外は、製造例1と同様にして、プリプレグ基材Bを作製した。このプリプレグ基材は、繊維体積含有率(Vf)が33体積%、目付170g/m、理論厚み125μmmである。なお、プリプレグ基材Bは離型剤を含有していない。
[Manufacturing Example 2: Production of prepreg base material B]
A prepreg base material B was produced in the same manner as in Production Example 1 except that a film made of only a polyamide 6 resin (UBE nylon manufactured by Ube Kosan Co., Ltd., product number: 1013B, specific density 1.14) was produced. This prepreg base material has a fiber volume content (Vf) of 33% by volume, a basis weight of 170 g / m 2 , and a theoretical thickness of 125 μmm. The prepreg base material B does not contain a mold release agent.

[製造例3:プリプレグ基材Cの製造]
酸変性ポリプロピレン樹脂(三菱化学社製モディック、品番:P958V、MFR:50、比重0.91)のみから成る目付が38g/mのフィルムを作製した以外は、製造例1と同様にして、プリプレグ基材Cを作製した。このプリプレグ基材は、繊維体積含有率(Vf)が33体積%、目付151g/m、理論厚み125μmmである。なお、プリプレグ基材Cは離型剤を含有していない。
[Manufacturing Example 3: Production of prepreg base material C]
A prepreg similar to Production Example 1 except that a film having a grain size of 38 g / m 2 consisting of only an acid-modified polypropylene resin (modic manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, product number: P958V, MFR: 50, specific density 0.91) was produced. The base material C was prepared. This prepreg base material has a fiber volume content (Vf) of 33% by volume, a basis weight of 151 g / m 2 , and a theoretical thickness of 125 μmm. The prepreg base material C does not contain a mold release agent.

[製造例4:プリプレグ基材Dの製造]
フィルム目付を29g/mとし、繊維シート目付を110g/mとした以外は、製造例3と同様にして、プリプレグ基材Dを作製した。このプリプレグ基材は、繊維体積含有率(Vf)が49体積%、目付167g/m、理論厚み123μmmである。なお、プリプレグ基材Dは離型剤を含有していない。
[Manufacturing Example 4: Production of prepreg base material D]
A prepreg base material D was produced in the same manner as in Production Example 3 except that the basis weight of the film was 29 g / m 2 and the basis weight of the fiber sheet was 110 g / m 2 . This prepreg base material has a fiber volume content (Vf) of 49% by volume, a basis weight of 167 g / m 2 , and a theoretical thickness of 123 μmm. The prepreg base material D does not contain a mold release agent.

[実施例1]
製造例1で得たプリプレグ基材Aから、300mm(繊維軸に対して0゜方向)×900mm(繊維軸に対して90゜方向)の矩形のプリプレグ基材を切り出した。カッティングプロッター(レザック製L-2500カッティングプロッター)を用いて、該プリプレグ基材に強化繊維を切断する深さの切込みを入れ、切込入りプリプレグ基材を得た。切込み加工は、図5に示すように、強化繊維の繊維軸と切込みとがなす角度θが+45°となる切込み(b)が強化繊維の繊維軸方向に一列に複数形成された領域(B)と、角度θが-45°となる切込み(c)が強化繊維の繊維軸方向に一列に複数形成された領域(C)とが、強化繊維の繊維軸に直交する方向に交互に成形されるように実施した。角度θは平面視で強化繊維の繊維軸に対して反時計回りを正とした。切込みによって分断された強化繊維の繊維長は25mmであった。
該切込入りプリプレグ基材を、強化繊維の繊維軸が同一方向となるように4枚積層してプリプレグ積層体を得た。該プリプレグ積層体の厚みは0.5mmであった。
上下のベルトが0.8m/分で駆動する図6で例示したダブルベルト式加熱加圧機に、プリプレグ積層体の走行方向に対する直交方向(プレスロールの軸線方向)に対してプリプレグ積層体における強化繊維の繊維軸方向がなす角度φが0°となるように、かつ各プリプレグ積層体の前後で隙間ができないように、複数のプリプレグ積層体を連続的に投入した。該ダブルベルト式加熱加圧機では、ロール温度380℃、ロール直下のベルト間クリアランス300μmの条件の2段式のプレスロールにより、プリプレグ積層体を加熱して熱可塑性樹脂を溶融させた状態で加圧した。その後、ロール温度30℃、ロール直下のベルト間クリアランス300μmの条件の1段式の温水ロールを備えた1.5mの冷却区間を通過させ、熱可塑性樹脂を固化させて繊維強化プラスチックを得た。なお、プリプレグ積層体の見かけ上の走行速度は、ベルトの駆動速度と同じである。
得られた繊維強化プラスチックの厚さは0.5mmであり、目付は680g/mであった。
[Example 1]
From the prepreg base material A obtained in Production Example 1, a rectangular prepreg base material having a size of 300 mm (0 ° direction with respect to the fiber axis) × 900 mm (90 ° direction with respect to the fiber axis) was cut out. Using a cutting plotter (L-2500 cutting plotter manufactured by Rezac), a notch having a depth for cutting the reinforcing fiber was made in the prepreg base material to obtain a notched prepreg base material. In the cutting process, as shown in FIG. 5, a region (B) in which a plurality of cuts (b) in which the angle θ between the fiber axis of the reinforcing fiber and the cut is + 45 ° is formed in a row in the fiber axis direction of the reinforcing fiber. And the region (C) in which a plurality of cuts (c) having an angle θ of −45 ° are formed in a row in the fiber axis direction of the reinforcing fiber are alternately formed in a direction orthogonal to the fiber axis of the reinforcing fiber. It was carried out as follows. The angle θ was set to be positive counterclockwise with respect to the fiber axis of the reinforcing fiber in a plan view. The fiber length of the reinforcing fiber divided by the notch was 25 mm.
Four of the notched prepreg base materials were laminated so that the fiber axes of the reinforcing fibers were in the same direction to obtain a prepreg laminate. The thickness of the prepreg laminate was 0.5 mm.
The double-belt type heating and presser illustrated in FIG. 6 in which the upper and lower belts are driven at 0.8 m / min is used with the reinforcing fibers in the prepreg laminate in the direction orthogonal to the traveling direction of the prepreg laminate (the axial direction of the press roll). A plurality of prepreg laminates were continuously charged so that the angle φ formed by the fiber axis direction of the above was 0 ° and there was no gap before and after each prepreg laminate. In the double belt type heating and pressurizing machine, the prepreg laminate is heated by a two-stage press roll under the conditions of a roll temperature of 380 ° C. and a clearance of 300 μm between belts directly under the roll to melt the thermoplastic resin. bottom. Then, it was passed through a 1.5 m cooling section equipped with a one-stage hot water roll under the conditions of a roll temperature of 30 ° C. and a belt-to-belt clearance of 300 μm directly under the roll, and the thermoplastic resin was solidified to obtain a fiber reinforced plastic. The apparent running speed of the prepreg laminated body is the same as the driving speed of the belt.
The thickness of the obtained fiber-reinforced plastic was 0.5 mm, and the basis weight was 680 g / m 2 .

[実施例2]
加熱および冷却時のロール直下のベルト間クリアランスを400μmとした以外は実施例1と同様にして、繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの厚さは0.5mmであり、目付は680g/mであった。
[Example 2]
A fiber-reinforced plastic was obtained in the same manner as in Example 1 except that the clearance between the belts directly under the roll during heating and cooling was set to 400 μm. The thickness of the obtained fiber-reinforced plastic was 0.5 mm, and the basis weight was 680 g / m 2 .

[比較例1]
製造例2で得たプリプレグ基材Bを用いた以外は、実施例1と同様にして繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの厚さは0.5mmであり、目付は680g/mであった。
[Comparative Example 1]
A fiber-reinforced plastic was obtained in the same manner as in Example 1 except that the prepreg base material B obtained in Production Example 2 was used. The thickness of the obtained fiber-reinforced plastic was 0.5 mm, and the basis weight was 680 g / m 2 .

[比較例2]
製造例3で得たプリプレグ基材Cを用いて、加熱加圧時のロール温度を270℃として、ベルト駆動速度を1.0m/分とした以外は、実施例1と同様にして繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの厚さは0.5mmであり、目付は600g/mであった。
[Comparative Example 2]
Using the prepreg base material C obtained in Production Example 3, the fiber reinforced plastic is the same as in Example 1 except that the roll temperature during heating and pressurization is 270 ° C. and the belt driving speed is 1.0 m / min. Got The thickness of the obtained fiber-reinforced plastic was 0.5 mm, and the basis weight was 600 g / m 2 .

[比較例3]
製造例4で得たプリプレグ基材Dを用いて、ベルト駆動速度を0.5m/minとした以外は、比較例2と同様にして繊維強化プラスチックを得た。得られた繊維強化プラスチックの厚さは0.5mmであり、目付は670g/mであった。
[Comparative Example 3]
Using the prepreg base material D obtained in Production Example 4, a fiber reinforced plastic was obtained in the same manner as in Comparative Example 2 except that the belt driving speed was set to 0.5 m / min. The thickness of the obtained fiber-reinforced plastic was 0.5 mm, and the basis weight was 670 g / m 2 .

[比較例4]
比較例4では前記方法(I)にて繊維強化プラスチックを作製する。
製造例3で得たプリプレグ基材Cから、300mm角のプリプレグ基材を切り出し、カッティングプロッタ(レザック社製、製品名:L-2500)を用いて、一定間隔で直線状の切込みを入れて切込入りプリプレグ基材を得た。切込み加工は、プリプレグ基材における周縁から5mmの部分よりも内側の部分に、炭素繊維の繊維長が25.0mm、切込みの長さが20.0mm、強化繊維の繊維軸と切込みとのなす角度θが全て+45°となるように施した。16枚の切込入りプリプレグ基材を、各切込入りプリプレグ基材の繊維方向が、上から0°/45°/90°/-45°/-45°/90°/45°/0°/0°/45°/90°/-45°/-45°/90°/45°/0°となるように積層した。積層した切込入りプリプレグ基材同士を、超音波溶着機(日本エマソン社製、製品名:2000LPt)でスポット溶接して、疑似等方([0/45/90/-45]s2)のプリプレグ積層体を作製した。
前記プリプレグ積層体を、300mm角で深さ15mmの印籠金型内に配置して、200℃まで加熱した後、多段プレス機(神藤金属工業所製圧縮成形機、製品名:SFA-50HH0)にて200℃の盤面により0.1MPaの圧力で2分間加熱加圧した。その後、同一の圧力で積層体を室温まで冷却し、板状の厚さ2mmの繊維強化プラスチックを得た。
[Comparative Example 4]
In Comparative Example 4, a fiber-reinforced plastic is produced by the above method (I).
A 300 mm square prepreg base material is cut out from the prepreg base material C obtained in Production Example 3, and a cutting plotter (manufactured by Rezac Co., Ltd., product name: L-2500) is used to make linear cuts at regular intervals. An intricate prepreg substrate was obtained. In the notch processing, the fiber length of the carbon fiber is 25.0 mm, the notch length is 20.0 mm, and the angle between the fiber axis of the reinforcing fiber and the notch is in the part inside the 5 mm portion from the peripheral edge of the prepreg base material. All θ was applied so as to be + 45 °. The fiber direction of each notched prepreg base material is 0 ° / 45 ° / 90 ° / -45 ° / -45 ° / 90 ° / 45 ° / 0 ° from the top of the 16 notched prepreg base materials. The layers were laminated so as to be / 0 ° / 45 ° / 90 ° / −45 ° / −45 ° / 90 ° / 45 ° / 0 °. Pseudo-isotropic ([0/45/90 / -45] s2) prepregs are made by spot welding the laminated notched prepreg base materials with an ultrasonic welder (manufactured by Nippon Emerson, product name: 2000LPt). A laminate was produced.
The prepreg laminate is placed in a 300 mm square and 15 mm deep inro die, heated to 200 ° C., and then placed in a multi-stage press (compression molding machine manufactured by Kondo Metal Industry Co., Ltd., product name: SFA-50HH0). It was heated and pressurized at a pressure of 0.1 MPa for 2 minutes on a board surface at 200 ° C. Then, the laminate was cooled to room temperature under the same pressure to obtain a plate-shaped fiber-reinforced plastic having a thickness of 2 mm.

[比較例5]
比較例5では前記方法(II)にて繊維強化プラスチックを作製する。
製造例4で得られたプリプレグ基材Dを、幅15.0mmの帯状にスリットした後、ギロチン方式の裁断機を用いて、長さ25.0mmに連続的に裁断し、繊維長が25.0mmのチョップドストランドプリプレグを得た。得られたチョップドストランドプリプレグを244g計量し、300mm角で深さ15mmの印籠金型内に、高さ30cmのところから一枚一枚自由落下させて、繊維配向がランダムになるように積層させた。
チョップドストランドプリプレグが積層された印籠金型を、200℃まで加熱した後、多段プレス機(神藤金属工業所製圧縮成形機、製品名:SFA-50HH0)にて200℃の盤面により0.1MPaの圧力で2分間加熱加圧した。その後、同一の圧力で積層体を室温まで冷却し、板状の厚さ2mmの繊維強化プラスチックを得た。
[Comparative Example 5]
In Comparative Example 5, a fiber-reinforced plastic is produced by the above method (II).
The prepreg base material D obtained in Production Example 4 was slit into a strip having a width of 15.0 mm and then continuously cut into a length of 25.0 mm using a guillotine-type cutting machine to have a fiber length of 25. A 0 mm chopped strand prepreg was obtained. 244 g of the obtained chopped strand prepreg was weighed and freely dropped one by one from a height of 30 cm into a 300 mm square and 15 mm deep inro mold, and laminated so that the fiber orientation was random. ..
After heating the inro die on which the chopped strand prepreg is laminated to 200 ° C, a multi-stage press machine (compression molding machine manufactured by Kondo Metal Industry Co., Ltd., product name: SFA-50HH0) is used to control the pressure of 0.1 MPa on the board surface at 200 ° C. It was heated and pressurized with pressure for 2 minutes. Then, the laminate was cooled to room temperature under the same pressure to obtain a plate-shaped fiber-reinforced plastic having a thickness of 2 mm.

[比較例6]
比較例6では前記方法(III)にて繊維強化プラスチックを作製する。
ロータリーカッターを用いて、炭素繊維(三菱レイヨン製パイロフィルTR 50S)を6mmにカットして、チョップド炭素繊維を得た。同様に、酸変性ポリプロピレン樹脂(三菱化学製モディックP958V、MFR50)からなる繊維を3mmにカットして、チョップドポリプロピレン繊維を得た。質量濃度0.12%のポリエチレンオキシド水溶液110kgに対し、チョップドポリプロピレン繊維0.74kgを投入し、撹拌機を用いて充分に撹拌した。続いて、チョップド炭素繊維を0.37kg投入して、10秒間撹拌して、分散液を得た。得られた分散液を100cm角のメッシュ枠に流し込み、ポリエチレンオキシド水溶液をろ過した後、120℃の乾燥機内にて水分を完全に除いて、繊維体積含有率20体積%(繊維質量含有率33質量%)で目付が1.11kg/mのプリプレグ基材を得た。得られたプリプレグ基材を30cm角に切り出し、2枚重ねてプリプレグ積層体を得た。該プリプレグ積層体を、300mm角で深さ15mmの印籠金型内に配置して、200℃まで加熱した後、多段プレス機(神藤金属工業所製圧縮成形機、製品名:SFA-50HH0)にて200℃の盤面により0.1MPaの圧力で2分間加熱加圧した。その後、同一の圧力でプリプレグ積層体を室温まで冷却し、板状の厚さ2mmの繊維強化プラスチックを得た。
[Comparative Example 6]
In Comparative Example 6, a fiber reinforced plastic is produced by the above method (III).
A carbon fiber (Pyrofil TR 50S manufactured by Mitsubishi Rayon) was cut to 6 mm using a rotary cutter to obtain chopped carbon fiber. Similarly, a fiber made of an acid-modified polypropylene resin (Modic P958V, MFR50 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) was cut to 3 mm to obtain a chopped polypropylene fiber. 0.74 kg of chopped polypropylene fiber was added to 110 kg of a polyethylene oxide aqueous solution having a mass concentration of 0.12%, and the mixture was sufficiently stirred using a stirrer. Subsequently, 0.37 kg of chopped carbon fiber was added and stirred for 10 seconds to obtain a dispersion liquid. The obtained dispersion is poured into a 100 cm square mesh frame, the polyethylene oxide aqueous solution is filtered, and then the water content is completely removed in a dryer at 120 ° C., and the fiber volume content is 20% by mass (fiber mass content 33 mass). %) To obtain a prepreg substrate having a grain size of 1.11 kg / m 2 . The obtained prepreg base material was cut into 30 cm squares and two layers were stacked to obtain a prepreg laminate. The prepreg laminate was placed in a 300 mm square and 15 mm deep inro die, heated to 200 ° C, and then placed in a multi-stage press (compression molding machine manufactured by Kondo Metal Industry Co., Ltd., product name: SFA-50HH0). It was heated and pressurized at a pressure of 0.1 MPa for 2 minutes on a board surface at 200 ° C. Then, the prepreg laminate was cooled to room temperature under the same pressure to obtain a plate-shaped fiber-reinforced plastic having a thickness of 2 mm.

各例の評価結果を表2に示す。
なお、表1における「DBPランダム化」とは、ダブルベルト式加熱加圧機による加圧で強化繊維の繊維軸方向をランダム化する方法を意味する。

Figure 0007066973000011
Figure 0007066973000012
The evaluation results of each example are shown in Table 2.
In addition, "DBP randomization" in Table 1 means a method of randomizing the fiber axial direction of a reinforcing fiber by pressurizing with a double belt type heating and pressurizing machine.
Figure 0007066973000011
Figure 0007066973000012

11:ダブルベルト式加熱加圧機
12、12A:プリプレグ基材
13:強化繊維
14:マトリックス樹脂
15:切込み(b)
16:切込み(c)
17、17A:領域(B)
18、18A:領域(C)
110:プレスロール
112:ベルト
114:IRヒーター
116:温水ロール
118:巻取りロール
120:駆動ロール
122:従動ロール
124:ガイドロール
1100:材料(A)
1110:強化繊維
1120:繊維強化プラスチック
X:材料(A)の走行方向に対する直交方向
Y:強化繊維の繊維軸方向
11: Double belt type heating and pressurizing machine 12, 12A: Prepreg base material 13: Reinforcing fiber 14: Matrix resin 15: Notch (b)
16: Notch (c)
17, 17A: Area (B)
18, 18A: Region (C)
110: Press roll 112: Belt 114: IR heater 116: Hot water roll 118: Winding roll 120: Drive roll 122: Driven roll 124: Guide roll 1100: Material (A)
1110: Reinforcing fiber 1120: Fiber reinforced plastic X: Direction perpendicular to the traveling direction of the material (A) Y: Fiber axis direction of the reinforcing fiber

Claims (5)

プリプレグ基材から形成される、強化繊維とマトリックス樹脂を含む繊維強化プラスチックであって、
少なくとも1種以上の離型剤を含有し、
T-30(℃)~T-10(℃)の温度範囲(ただし、Tは前記マトリックス樹脂の融点、又は融点を有しないときはガラス転移温度である。)での繊維強化プラスチックの下式(1)で表される粘弾性特性tanδの平均値をtanδ(ave)、T-10(℃)~T+10(℃)の温度範囲での前記粘弾性特性tanδの最大値をtanδ(max)としたとき、tanδ(ave)が0.01~0.25であり、tanδ(max)-tanδ(ave)が0.15以上である、繊維強化プラスチック。
tanδ=G’’/G’ ・・・(1)
ただし、前記式(1)中の記号は以下の意味を示す。
G’’:損失弾性率、
G’:貯蔵弾性率。
A fiber reinforced plastic containing reinforced fibers and matrix resin , which is formed from a prepreg base material .
Contains at least one mold release agent,
The following formula of the fiber-reinforced plastic in the temperature range of T-30 (° C.) to T-10 (° C.) (where T is the melting point of the matrix resin or the glass transition temperature when it does not have a melting point). The average value of the viscoelastic property tanδ represented by (1) is tanδ (ave), and the maximum value of the viscoelastic property tanδ in the temperature range of T-10 (° C.) to T + 10 (° C.) is tanδ (max). A fiber-reinforced plastic having a tan δ (ave) of 0.01 to 0.25 and a tan δ (max) -tan δ (ave) of 0.15 or more.
tanδ = G'' / G'・ ・ ・ (1)
However, the symbols in the formula (1) have the following meanings.
G'': Loss elastic modulus,
G': Storage elastic modulus.
前記強化繊維が炭素繊維を含み、炭素繊維の平均繊維長が1~100mmである、請求項1に記載の繊維強化プラスチック。 The fiber-reinforced plastic according to claim 1, wherein the reinforcing fiber contains carbon fiber, and the average fiber length of the carbon fiber is 1 to 100 mm. 前記離型剤が高級脂肪酸エステルおよび/または高級脂肪酸塩である、請求項1または2に記載の繊維強化プラスチック。 The fiber-reinforced plastic according to claim 1 or 2, wherein the release agent is a higher fatty acid ester and / or a higher fatty acid salt. 前記離型剤がモンタン酸カルシウム及びモンタン酸エステルを含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック。 The fiber-reinforced plastic according to any one of claims 1 to 3, wherein the mold release agent contains calcium montanate and a montanic acid ester. 前記マトリックス樹脂がポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、変性ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の熱可塑性樹脂を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック。 At least one type of heat selected from the group in which the matrix resin consists of a polyamide resin, a polyolefin resin, a modified polyolefin resin, a polyester resin, a polycarbonate resin, a polyether sulfone resin, a polyether ether ketone resin, a polyetherimide resin, and a polyphenylene sulfide resin. The fiber-reinforced plastic according to any one of claims 1 to 4, which comprises a plastic resin.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6957886B2 (en) * 2017-02-03 2021-11-02 三菱ケミカル株式会社 Fiber reinforced plastic
JP7054499B2 (en) * 2017-06-06 2022-04-14 サンコロナ小田株式会社 Manufacturing method of fiber reinforced thermoplastic resin sheet
JP2019178234A (en) * 2018-03-30 2019-10-17 東洋紡株式会社 Thermoplastic prepreg sheet
JP7181600B2 (en) * 2019-04-02 2022-12-01 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Fiber orientation distribution measuring method and fiber orientation distribution measuring system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010254760A (en) 2009-04-22 2010-11-11 Unitika Ltd Flame-retardancy strengthened polyamide resin composition
JP2014133841A (en) 2013-01-11 2014-07-24 Mitsubishi Chemicals Corp Prepreg and composite material
WO2014203811A1 (en) 2013-06-21 2014-12-24 三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社 Crystalline thermoplastic resin composition and molded article
JP2015124287A (en) 2013-12-26 2015-07-06 東洋紡株式会社 Carbon fiber reinforced polyamide resin composition
WO2015122500A1 (en) 2014-02-14 2015-08-20 三菱レイヨン株式会社 Fiber-reinforced plastic and production method therefor
WO2016043156A1 (en) 2014-09-19 2016-03-24 東レ株式会社 Notched pre-preg and notched pre-preg sheet

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2969725B2 (en) * 1990-02-06 1999-11-02 東レ株式会社 Resin speaker diaphragm
JPH0749099A (en) * 1993-08-05 1995-02-21 Nissan Motor Co Ltd Impeller made of fiber reinforced resin

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010254760A (en) 2009-04-22 2010-11-11 Unitika Ltd Flame-retardancy strengthened polyamide resin composition
JP2014133841A (en) 2013-01-11 2014-07-24 Mitsubishi Chemicals Corp Prepreg and composite material
WO2014203811A1 (en) 2013-06-21 2014-12-24 三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社 Crystalline thermoplastic resin composition and molded article
JP2015124287A (en) 2013-12-26 2015-07-06 東洋紡株式会社 Carbon fiber reinforced polyamide resin composition
WO2015122500A1 (en) 2014-02-14 2015-08-20 三菱レイヨン株式会社 Fiber-reinforced plastic and production method therefor
WO2016043156A1 (en) 2014-09-19 2016-03-24 東レ株式会社 Notched pre-preg and notched pre-preg sheet

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