JP7084459B2 - 繊維強化複合体用芯材、及びそれを用いた繊維強化複合体 - Google Patents
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Description
前記熱可塑性樹脂が、前記熱可塑性樹脂100質量%に対してポリフェニレンエーテル系樹脂を30~60質量%、ポリスチレン系樹脂を40~70質量%含み、
前記熱可塑性樹脂中の難燃剤の含有量が、前記熱可塑性樹脂100質量%に対して0質量%である、ことを特徴とする、繊維強化複合体。
ビーズ発泡成形体は、熱可塑性樹脂を含み、任意選択的に、微量のガス、添加剤等を含む。
上記ビーズ発泡成形体中の熱可塑性樹脂の含有量は、50~100質量%であることが好ましく、熱可塑性樹脂のみからなるビーズ発泡成形体であってもよい。
熱可塑性樹脂は、特には限定されないが、70℃~200℃において損失正接tanδが最大となる温度をTpとし、(Tp-30)℃の貯蔵弾性率(G’1)と150℃の貯蔵弾性率(G’2)の比(G’2/G’1)が0.25~0.95であることが好ましい。G’2/G’1がこの範囲にあると、高温での剛性を適度に維持しやすくなり、複合時の変形を抑制しやすく、また、繊維強化材と馴染みやすくなり、接着強度を発現しやすくなる。G’2/G’1は、より好ましくは0.30~0.90、さらに好ましくは0.30~0.85である。
ポリフェニレンエーテル系樹脂は、下記一般式(1)で表される繰り返し単位を含む重合体をいい、例えば、下記一般式(1)で表される繰り返し単位からなる単独重合体、下記一般式(1)で表される繰り返し単位を含む共重合体等が挙げられる。
ポリフェニレンエーテル系樹脂は、1種単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
他の樹脂としては、熱可塑性樹脂等が挙げられ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、EVA(エチレン-酢酸ビニル共重合体)等のポリオレフィン系樹脂;ポリビニルアルコール;ポリ塩化ビニル;ポリ塩化ビニリデン;ABS(アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン)樹脂;AS(アクリロニトリル-スチレン)樹脂;ポリスチレン系樹脂;メタクリル系樹脂;ポリアミド系樹脂;ポリカーボネート系樹脂;ポリイミド系樹脂;ポリアセタール系樹脂;ポリエステル系樹脂;アクリル系樹脂;セルロース系樹脂;スチレン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、1,2-ポリブタジエン系、フッ素ゴム系等の熱可塑性エラストマー;ポリアミド系、ポリアセタール系、ポリエステル系、フッ素系の熱可塑性エンジニアリングプラスチック;等が挙げられる。また本発明の目的を損なわない範囲で、変性、架橋された樹脂を用いてもよい。中でも、相溶性の観点から、ポリスチレン系樹脂が好ましい。
これらは、1種単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
スチレン誘導体としては、特に限定されないが、例えば、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、t-ブチルスチレン、α-メチルスチレン、β-メチルスチレン、ジフェニルエチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン等が挙げられる。
スチレン又はスチレン誘導体の単独重合体としては、例えば、ポリスチレン、ポリα-メチルスチレン、ポリクロロスチレン等が挙げられる。
スチレン及び/又はスチレン誘導体を主成分とする共重合体としては、例えば、スチレン-α-オレフィン共重合体;スチレン-ブタジエン共重合体;スチレン-アクリロニトリル共重合体;スチレン-マレイン酸共重合体;スチレン-無水マレイン酸共重合体;スチレン-マレイミド共重合体;スチレン-N-フェニルマレイミド共重合体;スチレン-N-アルキルマレイミド共重合体;スチレン-N-アルキル置換フェニルマレイミド共重合体;スチレン-アクリル酸共重合体;スチレン-メタクリル酸共重合体;スチレン-メチルアクリレート共重合体;スチレン-メチルメタクリレート共重合体;スチレン-n-アルキルアクリレート共重合体;スチレン-n-アルキルメタクリレート共重合体;エチルビニルベンゼン-ジビニルベンゼン共重合体;ABS、ブタジエン-アクリロニトリル-α-メチルベンゼン共重合体等の三元共重合体;スチレングラフトポリエチレン、スチレングラフトエチレン-酢酸ビニル共重合体、(スチレン-アクリル酸)グラフトポリエチレン、スチレングラフトポリアミド等のグラフト共重合体;等が挙げられる。
これらは、1種単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ゴム成分の含有量は、ポリスチレン系樹脂100質量%に対して、1.0~20質量%であることが好ましく、3.0~18質量%であることがより好ましい。
ガスとは、ビーズ発泡成形体の製造過程(後述)において含まれることとなるものである。
ガスとしては、特に限定されないが、空気、炭酸ガス、発泡剤として用いられる各種ガス、脂肪族炭化水素系ガス等が挙げられる。
脂肪族炭化水素系ガスとしては、具体的には、ブタン、ペンタン等が挙げられる。
なお、脂肪族炭化水素系ガスの含有量は、ガスクロマトグラフィーにより測定することができる。
脂肪族炭化水素系ガスの含有量を500体積ppm以下とすれば、複合時の加熱によるビーズ発泡成形体の膨張を抑制しやすくなる為、優れた表面平滑性、接着性、強度を得やすくなり、寸法の再現性も良く、後膨れも抑制しやすくなる。また、厚みの異なる箇所がある形状等、より複雑な形状での複合を行いやすくなる。
添加剤としては、例えば、難燃剤、ゴム成分、酸化防止剤、熱安定剤、滑剤、顔料、染料、耐光性改良剤、帯電防止剤、耐衝撃改質剤、タルク等の核剤、ガラスビーズ、無機充填剤、アンチブロッキング剤等が挙げられる。
なお、熱収縮開始温度は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。
なお、線膨張係数は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。
なお、130℃での加熱寸法変化率は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。
なお、発泡倍率は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。
これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
ガスの安全性の観点から無機ガスが好ましい。また、無機ガスは炭化水素等の有機ガスに比べ樹脂に溶けにくく、発泡工程や成形工程の後、樹脂からガスが抜けやすいので、成形品の経時での寸法安定性がより優れる利点もある。さらに、残存ガスによる樹脂の可塑化も起こりにくく、成形後、より早い段階から優れた耐熱性を発現しやすいメリットもある。無機ガスの中でも、樹脂への溶解性、取り扱いの容易さの観点から、炭酸ガスが好ましく、その含浸量は樹脂に対して0.5~10質量%あることが好ましい。より好ましくは1.0~9質量%である。
なお、発泡ビーズの発泡倍率とは、発泡ビーズの重量Wpに対する、発泡ビーズの体積Vpの割合(Vp/Wp)をいう。また、本明細書において、発泡ビーズの体積は、水没法で測定した体積をいう。
なお、ビーズ発泡成形体の発泡倍率とは、ビーズ発泡成形体の重量Wbに対する、ビーズ発泡成形体の体積Vbの割合(Vb/Wb)をいう。また、本明細書において、ビーズ発泡成形体の体積は、水没法で測定した体積をいう。
本実施形態の芯材を用いて、繊維強化材(例えば、表皮材)と複合し、繊維強化複合体を得ることができる。繊維強化複合体は、ビーズ発泡成形体を含む芯材の表面の少なくとも一部に、繊維及び樹脂を含む表皮材が配置された複合体である。芯材は、ビーズ発泡成形体のみからなる芯材であってもよい。
本実施形態の繊維強化複合体における表皮材は、繊維及び樹脂を含み、任意選択的に、添加剤等を含む。
繊維としては、高強度、高弾性率の繊維が挙げられ、具体的には、炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維(例えば、米国デュポン(株)社製の「ケブラー(登録商標)」に代表されるポリアラミド繊維)、アルミナ繊維、シリコンカーバイド繊維、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維等が挙げられる。
これら繊維は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
樹脂としては、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が挙げられ、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ABS樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ナイロン樹脂、マレイミド樹脂等が挙げられる。
これら樹脂は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、ガラス転移温度は、ASTM-D-3418に準拠して中点法により測定することができる。
本実施形態における樹脂の含有量は、芯材との接着性、変形や反りの観点から、表皮材100質量%に対して、20~60質量%であることが好ましく、より好ましくは、30~50質量%である。
以下、本実施形態の繊維強化複合体の製造方法について記載する。
本実施形態における一例の繊維強化複合体の製造方法は、ビーズ発泡成形体を含む芯材と、繊維と樹脂とを含む表皮材とを、成形機内に加えて成形を行うことによって、繊維強化複合体を得る方法である。尚、芯材の形状は、特に限定されることなく、目的や用途に応じて適宜定めることができ、例えば、成形品、粒子状、シート状、線状(糸状)、塊状等が挙げられる。
表皮材調製工程では、溶融状態の樹脂中に繊維を浸漬させたり、溶融状態の樹脂を繊維に吹き付けたりして、樹脂に繊維を含浸させて、表皮材を得る。表皮材は、クロスプリプレグとして調製してよい。
なお、樹脂に繊維を含浸させた後に、光や熱により樹脂の硬化を進ませておいてもよい。
繊維強化複合体の形状もシート状である場合には、本実施形態の繊維強化複合体について記載した通りとしてもよい。
成形工程では、芯材(例えば、ビーズ発泡成形体)と表皮材とを、所望の配置状態で、成形機内に充填して、同時に成形を行ってよい。
なお、ビーズ発泡成形体は、成形工程においてさらに発泡されてよい。
このように、加圧前に、圧力をかけずに高温条件下で保持することによって、表皮材に均一に熱を加えて、表面平滑性を得ることができる。
なお、繊維強化複合体の見かけ密度とは、繊維強化複合体の体積Vに対する、繊維強化複合体の重量の割合(W/V)をいう。
表皮材の厚さとしては、概して、0.1~2mmとしてよい。
なお、実施例1は、参考例として記載するものである。
300mm×100mm×厚み10mmの平板状のビーズ発泡成形体を23℃に調整した環境に24時間静置した。このビーズ発泡成形体に200mmの直線を20mm間隔で平行に三本引き、ノギスで線の長さ(mm)を測定した。その後、30℃のオーブンにビーズ発泡成形体を2時間投入後、23℃で1時間静置した後の線の長さ(mm)を測定した。この測定を、5℃刻みにオーブンの温度を上げて繰り返し、23℃で測定した線の長さを三本全て下回ったときの温度を熱収縮開始温度(℃)とした。
300mm×100mm×厚み10mmの平板状のビーズ発泡成形体を23℃に調整した環境に24時間静置した。このビーズ発泡成形体に200mmの直線を20mm間隔で平行に三本引き、ノギスで線の長さ(mm)を測定した(寸法A)。40℃に調整した環境にビーズ発泡成形体を2時間投入後、取り出した直後の線の長さ(mm)を測定した(寸法B)。同じビーズ発泡成形体を5℃に調整した環境に2時間投入後、取り出した直後の線の長さ(mm)を測定した(寸法C)。それぞれの線について、下記式にて線膨張係数を計算し、その平均値をビーズ発泡成形体の線膨張係数(mm/mm・℃)とした。
線膨張係数=(寸法B-寸法C)/(寸法A×35)
加熱温度を130℃、加熱時間を1.5分とする以外は、JIS K6767の高温時の寸法安定性試験B法に準じて測定を行った。なお、加熱時間は、熱風循環式乾燥機内に試験片を投入後、乾燥機内温度が130℃に到達してから1.5分とした。
発泡前の樹脂について、TAインスツルメント社製ARES-G2を用いて、下記条件にて粘弾性測定を行った。尚、測定は300℃から降温しながら行うが、途中で樹脂が固化して測定不能となった場合は、その温度までのデータを用いることとした。得られたデータから、70℃(途中で測定不能となった場合はその温度)~200℃において損失正接tanδが最大となる温度をTpとし、(Tp-30)℃及び150℃の貯蔵弾性率、それぞれG’1及びG’2を求め、G’2/G’1を計算した。なお、途中で測定不能となり、(Tp-30℃)のデータが得られなかった場合は、測定不能となった温度の貯蔵弾性率をG’1とする。
測定治具 :コーン&プレート
測定モード :溶融
掃引カテゴリー:温度掃引
歪み量 :10%
周波数 :10rad/sec
温度範囲 :70~300℃
降温速度 :2℃/min
プレート径 :25φmm
ギャップ間隔 :1mm
自動モード :Axial force…10g
Sensitivity…2.0g
実施例及び比較例で得られたビーズ発泡成形体を試料として適量ヘッドスペースボトルに仕込み、ビーズ発泡成形体試料の軟化点以上の温度で約1時間加熱した。その後、ガスクロマトグラフィー(島津製作所製、GC14B)により、ヘッドスペースボトル内のガスを定量した。キャリアガスとしてヘリウム(He)を用い、定流量モード(約30mL/分)で制御した。また、カラム(Porapak Q、80/100mesh、3.2mmφ×2.1m)を50~150℃で昇温、保持を行い、熱伝導度型検出器(TCD)により検出を行った。検出したエリア面積と標準ガス試料で作成した検量線とから、脂肪族炭化水素系ガスの体積を算出した。そして、脂肪族炭化水素系ガスの体積をビーズ発泡成形体試料の体積で除して、脂肪族炭化水素系ガスの濃度(体積ppm)を算出した。
ビーズ発泡成形体の重量W(g)を測定した後、水没法で体積V(cc)を測定し、その体積を重量で除した値V/W(cc/g)を発泡倍率(cm3/g)とした。
実施例及び比較例で得られた繊維強化複合体の厚み(mm)及び表皮材の厚み(mm)をノギスを用いて測定した。
実施例及び比較例で得られた繊維強化複合体の重量W(g)を測定した後、ノギスにてシート状の繊維強化複合体の3辺を測定し、その体積V(cm3)を計算した。そして、体積Vに対する重量Wの割合(W/V)(g/cm3)を見かけ密度とした。
実施例及び比較例で得られたビーズ発泡成形体を用いて表皮材と複合し、繊維強化複合体の表面を目視にて観察し、以下のように評価した。
◎(優れる):しわや気泡がなく、表面平滑性が良好なもの。
○(良好):しわや気泡が若干発生するが、実使用上は問題のないもの。
×(劣る):樹脂枯れもしくは、しわが多く実使用が不可なもの。
実施例及び比較例で得られたビーズ発泡成形体を用いて表皮材と複合し、繊維強化複合体の中心部及び端から10mmの箇所で切断し、その断面を目視にて観察し、表皮材と芯材との接着状態を以下のように評価した。
◎(優れる):表皮材と芯材との間に隙間はなく、接着性が良好なもの。
○(良好):表皮材と芯材との間に一部隙間があるが、実使用上は問題のないもの。
×(劣る):表皮材と芯材の間の隙間や剥離が多く、実使用が不可なもの。
実施例及び比較例で得られたビーズ発泡成形体を用いて表皮材と複合し、繊維強化複合体30個について、それぞれ縦・横の長さをノギスを用いて測定し、測定値の3σ及び平均値を計算し、(3σ/平均値)×100をばらつき(%)とした。
◎(優れる):ばらつきが0.3%以下のもの
○(良好):ばらつきが0.3~0.5%のもの
×(劣る):ばらつきが0.5%より大きいもの
引張弾性率が250GPaの炭素繊維と硬化温度が80℃であるエポキシ樹脂とで構成される、繊維の目付量が200g/m2、炭素繊維含有量が60質量%のクロスプリプレグを、表皮材として2枚用意した。
また、ポリフェニレンエーテル系樹脂(PPE)を73質量%、ゴム濃度が6質量%の耐衝撃性ポリスチレン樹脂(HIPS)を12質量%(基材樹脂中のゴム成分含有量は0.6質量%)、汎用ポリスチレン樹脂(PS)を15質量%用い、これら熱可塑性樹脂100質量%に対し、非ハロゲン系難燃剤を22質量%添加し、押出機にて加熱溶融混練した後に押し出し、芯材としての基材樹脂ペレットを作製した。この基材樹脂の粘弾性測定を実施したところ、Tpは153℃、G’2/G’1は0.40であった。
特開平4-372630号公報の実施例1に記載の方法に準じ、基材樹脂ペレットを耐圧容器に収容し、容器内の気体を乾燥空気で置換した後、発泡剤として二酸化炭素(気体)を注入し、圧力3.2MPa、温度11℃の条件下で3時間かけて、基材樹脂ペレットに対して二酸化炭素を7質量%含浸させた。
その後、基材樹脂ペレットを予備発泡機内で攪拌羽を77rpmにて回転させながら、加圧水蒸気により発泡させて、発泡ビーズを得た。
この発泡ビーズを0.5MPaまで1時間かけて昇圧し、その後0.5MPaで8時間保持し、加圧処理を施した。
これを、水蒸気孔を有する型内成形金型内に充填し、加圧水蒸気で加熱して発泡ビーズ相互を膨張・融着させた後、冷却し、成形金型より取り出し、300mm×300mm×10mm厚み、発泡倍率10cm3/gのビーズ発泡成形体(発泡体)を得た。
得られたビーズ発泡成形体の熱収縮開始温度を測定すると85℃であった。得られたビーズ発泡成形体の線膨張係数を測定すると、5×10-5mm/mm・℃であった。得られたビーズ発泡成形体の130℃での寸法変化率は-3.6%であった。得られたビーズ発泡成形体の脂肪族炭化水素系ガスの濃度を測定したところ、検出限界(50体積ppm)以下であった。
得られたビーズ発泡成形体を芯材として用い、上述の通り用意した表皮材を芯材の上下両面に1枚ずつ積層し、次いで、この積層体を、圧力をかけずに、100℃で3分間保持した後、面圧0.4MPaで加圧しながら、15分間保持することによって、表皮材と芯材とを同時成形して繊維強化複合体を得た。
諸条件の詳細を表1に示す。
実施例1の繊維強化複合体の外観は、しわや気泡がなく、優れたものであった。接着性は、表皮材と芯材との間に一部隙間があるが、実使用上は問題のないレベルであった。また、寸法再現性も若干寸法変動はあるものの、実使用上は問題のないレベルであった。
ポリフェニレンエーテル系樹脂(PPE)40質量%、ポリスチレン系樹脂(PS)60質量%を、押出機にて加熱溶融混練した後に押出し、芯材としての基材樹脂ペレットを作製した。この基材樹脂の粘弾性測定を実施したところ、Tpは158℃、G’2/G’1は0.81であった。
これを用い実施例1と同様にビーズ発泡成形体を作製した。
得られたビーズ発泡成形体の熱収縮開始温度を測定すると95℃であった。得られたビーズ発泡成形体の線膨張係数を測定すると、4×10-5mm/mm・℃であった。得られたビーズ発泡成形体の130℃での寸法変化率は0.1%以下の収縮であった。得られたビーズ発泡成形体の脂肪族炭化水素系ガスの濃度を測定したところ、検出限界(50体積ppm)以下であった。
これを実施例1と同様に表皮材と複合し、得られた繊維強化複合体を用いて評価を行った。
諸条件の詳細を表1に示す。
実施例2の繊維強化複合体は、外観、接着性、寸法再現性共に優れていた。
実施例2の熱可塑性樹脂を用い、発泡倍率5cm3/gのビーズ発泡成形体を作製した。
得られたビーズ発泡成形体の熱収縮開始温度を測定すると95℃であった。得られたビーズ発泡成形体の線膨張係数を測定すると、4×10-5mm/mm・℃であった。得られたビーズ発泡成形体の130℃での寸法変化率は0.1%以下の収縮であった。得られたビーズ発泡成形体の脂肪族炭化水素系ガスの濃度を測定したところ、検出限界(50体積ppm)以下であった。
これを実施例1と同様に表皮材と複合し、得られた繊維強化複合体を用いて評価を行った。
諸条件の詳細を表1に示す。
実施例3の繊維強化複合体は、実施例2同様に優れた外観、接着性、寸法再現性を有した。
実施例2の熱可塑性樹脂を用い、発泡倍率15cm3/gのビーズ発泡成形体を作製した。
得られたビーズ発泡成形体の熱収縮開始温度を測定すると95℃であった。得られたビーズ発泡成形体の線膨張係数を測定すると、4×10-5mm/mm・℃であった。得られたビーズ発泡成形体の130℃での寸法変化率は0.1%以下の収縮であった。得られたビーズ発泡成形体の脂肪族炭化水素系ガスの濃度を測定したところ、検出限界(50体積ppm)以下であった。
これを実施例1と同様に表皮材と複合し、得られた繊維強化複合体を用いて評価を行った。
諸条件の詳細を表1に示す。
実施例4の繊維強化複合体は、実施例2同様に優れた外観、接着性、寸法再現性を有した。
ポリフェニレンエーテル系樹脂(PPE)50質量%、ポリスチレン系樹脂(PS)50質量%を、押出機にて加熱溶融混練した後に押出し、芯材としての基材樹脂ペレットを作製した。この基材樹脂の粘弾性測定を実施したところ、Tpは165℃、G’2/G’1は0.87であった。
これを用い実施例1と同様にビーズ発泡成形体を作製した。得られたビーズ発泡成形体の熱収縮開始温度を測定すると105℃であった。得られたビーズ発泡成形体の線膨張係数を測定すると、3×10-5mm/mm・℃であった。得られたビーズ発泡成形体の130℃での寸法変化率は0.1%以下の収縮であった。得られたビーズ発泡成形体の脂肪族炭化水素系ガスの濃度を測定したところ、検出限界(50体積ppm)以下であった。
これを実施例1と同様に表皮材と複合し、得られた繊維強化複合体を用いて評価を行った。
諸条件の詳細を表1に示す。
実施例5の繊維強化複合体は、実施例2同様に優れた外観、接着性、寸法再現性を有した。
ポリフェニレンエーテル系樹脂(PPE)60質量%、ポリスチレン系樹脂(PS)40質量%を、押出機にて加熱溶融混練した後に押出し、芯材としての基材樹脂ペレットを作製した。この基材樹脂の粘弾性測定を実施したところ、Tpは173℃、G’2/G’1は0.93であった。
これを用い実施例1と同様にビーズ発泡成形体を作製した。得られたビーズ発泡成形体の熱収縮開始温度を測定すると115℃であった。得られたビーズ発泡成形体の線膨張係数を測定すると、2×10-5mm/mm・℃であった。得られたビーズ発泡成形体の130℃での寸法変化率は0.1%以下の収縮であった。得られたビーズ発泡成形体の脂肪族炭化水素系ガスの濃度を測定したところ、検出限界(50体積ppm)以下であった。
これを実施例1と同様に表皮材と複合し、得られた繊維強化複合体を用いて評価を行った。
諸条件の詳細を表1に示す。
実施例6の繊維強化複合体は、実施例2同様に優れた外観、接着性、寸法再現性を有した。
ポリフェニレンエーテル系樹脂(PPE)35質量%、ポリスチレン系樹脂(PS)65質量%を、押出機にて加熱溶融混練した後に押出し、芯材としての基材樹脂ペレットを作製した。この基材樹脂の粘弾性測定を実施したところ、Tpは154℃、G’2/G’1は0.45であった。
これを用い実施例1と同様にビーズ発泡成形体を作製した。得られたビーズ発泡成形体の熱収縮開始温度を測定すると85℃であった。得られたビーズ発泡成形体の線膨張係数を測定すると、5×10-5mm/mm・℃であった。得られたビーズ発泡成形体の130℃での寸法変化率は0.1%以下の収縮であった。得られたビーズ発泡成形体の脂肪族炭化水素系ガスの濃度を測定したところ、検出限界(50体積ppm)以下であった。
これを実施例1と同様に表皮材と複合し、得られた繊維強化複合体を用いて評価を行った。
諸条件の詳細を表1に示す。
実施例7の繊維強化複合体は、実施例2同様に優れた外観、接着性、寸法再現性を有した。
ポリフェニレンエーテル系樹脂(PPE)30質量%、ポリスチレン系樹脂(PS)70質量%を、押出機にて加熱溶融混練した後に押出し、芯材としての基材樹脂ペレットを作製した。この基材樹脂の粘弾性測定を実施したところ、Tpは150℃、G’2/G’1は0.28であった。
これを用い実施例1と同様にビーズ発泡成形体を作製した。得られたビーズ発泡成形体の熱収縮開始温度を測定すると80℃であった。得られたビーズ発泡成形体の線膨張係数を測定すると、5×10-5mm/mm・℃であった。得られたビーズ発泡成形体の130℃での寸法変化率は-0.3%であった。得られたビーズ発泡成形体の脂肪族炭化水素系ガスの濃度を測定したところ、検出限界(50体積ppm)以下であった。
これを実施例1と同様に表皮材と複合し、得られた繊維強化複合体を用いて評価を行った。
諸条件の詳細を表1に示す。
実施例8の繊維強化複合体は、外観に若干しわが発生したものの、実用上の問題は無いレベルであった。また、若干複合体の厚みが薄く、見かけ密度も実施例1に比べて高くなる結果になった。
ポリスチレン系樹脂(PS)100質量%を押出機にて加熱溶融混練した後に押出し、芯材としての基材樹脂ペレットを作製した。この基材樹脂の粘弾性測定を実施したところ、Tpは118℃、G’2/G’1は0.01以下であった。
これを用い実施例1と同様にビーズ発泡成形体を作製した。得られたビーズ発泡成形体の熱収縮開始温度を測定すると70℃であった。得られたビーズ発泡成形体の線膨張係数を測定すると、7×10-5mm/mm・℃であった。得られたビーズ発泡成形体の130℃での寸法変化率は-20%であった。得られたビーズ発泡成形体の脂肪族炭化水素系ガスの濃度を測定したところ、検出限界(50体積ppm)以下であった。
これを実施例1と同様に表皮材と複合した。
諸条件の詳細を表1に示す。
比較例1は、複合時に芯材が溶融し、繊維強化複合体を得ることができなかった。
ポリプロピレン系樹脂(PP)100質量%を押出機にて加熱溶融混練した後に押出し、芯材としての基材樹脂ペレットを作製した。この基材樹脂の粘弾性測定を実施したところ、Tpは153℃、G’2/G’1は0.14であった。
これを用い実施例1と同様にビーズ発泡成形体を作製した。得られたビーズ発泡成形体の熱収縮開始温度を測定すると95℃であった。得られたビーズ発泡成形体の線膨張係数を測定すると、12×10-5mm/mm・℃であった。得られたビーズ発泡成形体の130℃での寸法変化率は-0.5%であった。得られたビーズ発泡成形体の脂肪族炭化水素系ガスの濃度を測定したところ、検出限界(50体積ppm)以下であった。
これを実施例1と同様に表皮材と複合し、得られた繊維強化複合体を用いて評価を行った。
諸条件の詳細を表1に示す。
比較例2は繊維強化複合体を得ることができ、厚みや見かけ密度は良好なものの、線膨張係数が大きい影響で外観に樹脂枯れやしわが多く見られ、またその影響で表皮材と芯材の間の隙間も多発しており、実使用には耐えないものであった。
ポリメチルメタクリレート系樹脂(PMMA)100質量%を押出機にて加熱溶融混練した後に押出し、ミニペレットを作成した。この基材樹脂の粘弾性測定を実施したところ、Tpは127℃、G’2/G’1は0.01以下であった。
これを用い実施例1と同様にビーズ発泡成形体を作製した。得られたビーズ発泡成形体の熱収縮開始温度を測定すると75℃であった。得られたビーズ発泡成形体の線膨張係数を測定すると、8×10-5mm/mm・℃であった。得られたビーズ発泡成形体の130℃での寸法変化率は-15%であった。得られたビーズ発泡成形体の脂肪族炭化水素系ガスの濃度を測定したところ、検出限界(50体積ppm)以下であった。
これを実施例1と同様に表皮材と複合した。
諸条件の詳細を表1に示す。
比較例3は、比較例1と同様に芯材が溶融し、複合体を得ることができなかった。
ポリスチレン系樹脂(スチレン-メタクリル酸共重合体)(SMAA)100質量%を押出機にて加熱溶融混練した後に押出し、ミニペレットを作成した。この基材樹脂の粘弾性測定を実施したところ、Tpは145℃、G’2/G’1は0.17であった。
これを用い実施例1と同様にビーズ発泡成形体を作製した。得られたビーズ発泡成形体の熱収縮開始温度を測定すると80℃であった。得られたビーズ発泡成形体の線膨張係数を測定すると、7×10-5mm/mm・℃であった。得られたビーズ発泡成形体の130℃での寸法変化率は-5.0%であった。得られたビーズ発泡成形体の脂肪族炭化水素系ガスの濃度を測定したところ、検出限界(50体積ppm)以下であった。
これを実施例1と同様に表皮材と複合し、得られた繊維強化複合体を用いて評価を行った。
諸条件の詳細を表1に示す。
比較例4は繊維強化複合体を得ることができたが、芯材の収縮が大きく、実使用に耐える物ではなかった。
ポリフェニレンエーテル系樹脂(PPE)20質量%、ポリスチレン系樹脂(PS)80質量%を、押出機にて加熱溶融混練した後に押出し、芯材としての基材樹脂ペレットを作製した。この基材樹脂の粘弾性測定を実施したところ、Tpは141℃、G’2/G’1は0.04であった。
これを用い実施例1と同様にビーズ発泡成形体を作製した。得られたビーズ発泡成形体の熱収縮開始温度を測定すると75℃であった。得られたビーズ発泡成形体の線膨張係数を測定すると、6×10-5mm/mm・℃であった。得られたビーズ発泡成形体の130℃での寸法変化率は-2.7%であった。得られたビーズ発泡成形体の脂肪族炭化水素系ガスの濃度を測定したところ、検出限界(50体積ppm)以下であった。
これを実施例1と同様に表皮材と複合し、得られた繊維強化複合体を用いて評価を行った。
諸条件の詳細を表1に示す。
比較例5は、成形品が収縮した結果、厚みが薄く、見かけ密度が高く、更に収縮開始温度が低い影響で、表面にしわが観察され、実使用に耐えないものであった。
発泡ガスをペンタンとする以外は実施例2と同様にビーズ発泡成形体を作製した。
得られたビーズ発泡成形体の熱収縮開始温度を測定すると90℃であった。得られたビーズ発泡成形体の線膨張係数を測定すると、5×10-5mm/mm・℃であった。得られたビーズ発泡成形体の130℃での寸法変化率は+1.5%であった。得られたビーズ発泡成形体の脂肪族炭化水素系ガスの濃度を測定したところ、1500体積ppmであった。
これを実施例1と同様に表皮材と複合し、得られた繊維強化複合体を用いて評価を行った。
諸条件の詳細を表1に示す。
比較例6は、実施例2に比べ若干表面平滑性に劣るが、外観は使用に耐えるレベルであった。しかし、ビーズ発泡成形体の膨張の影響で、表皮材と芯材の間の隙間が多く、接着性は実使用に耐える物ではなかった。また、膨張の制御が難しい影響で、寸法再現性も劣る物となった。
Claims (3)
- 熱可塑性樹脂を含み、熱収縮開始温度が80℃以上であり、線膨張係数が10×10-5mm/mm・℃以下であり、130℃での加熱寸法変化率が-3.0~0%であるビーズ発泡成形体を含む繊維強化複合体用芯材の表面の少なくとも一部に、繊維及び樹脂を含む表皮材が配置され、
前記熱可塑性樹脂が、前記熱可塑性樹脂100質量%に対してポリフェニレンエーテル系樹脂を30~60質量%、ポリスチレン系樹脂を40~70質量%含み、
前記熱可塑性樹脂中の難燃剤の含有量が、前記熱可塑性樹脂100質量%に対して0質量%である、
ことを特徴とする、繊維強化複合体。 - 前記熱可塑性樹脂が、70℃~200℃において損失正接tanδが最大となる温度をTpとし、(Tp-30)℃の貯蔵弾性率(G’1)と150℃の貯蔵弾性率(G’2)の比(G’2/G’1)が0.25~0.95である、請求項1に記載の繊維強化複合体。
- 前記ビーズ発泡成形体中の脂肪族炭化水素系ガスの濃度が500体積ppm以下である、請求項1又は2に記載の繊維強化複合体。
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