JP7332313B2 - Polyvinyl chloride-based carbon fiber reinforced composite material - Google Patents

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Description

本発明は、炭素繊維基材に塩化ビニル系樹脂組成物を含浸させた複合材料と、前記複合材料の表面の少なくとも一部を被覆する塩化ビニル系樹脂組成物とを備える炭素繊維強化複合材料に関する。 The present invention relates to a carbon fiber reinforced composite material comprising a composite material in which a carbon fiber base material is impregnated with a vinyl chloride resin composition, and a vinyl chloride resin composition covering at least part of the surface of the composite material. .

炭素繊維とマトリックス樹脂とからなる炭素繊維強化複合材料(以下、CFRPと略すことがある)は、比強度、比弾性率が高く、力学特性に優れ、耐候性、耐薬品性などの高機能特性を有する。そのため、CFRPは、航空機構造部材、風車のブレード、自動車外板や、一般産業用途においても注目され、その需要は年々高まりつつある。 Carbon fiber reinforced composite materials (hereinafter sometimes abbreviated as CFRP) composed of carbon fiber and matrix resin have high specific strength and specific modulus, excellent mechanical properties, and highly functional properties such as weather resistance and chemical resistance. have Therefore, CFRP is attracting attention in aircraft structural members, windmill blades, automobile outer panels, and general industrial applications, and its demand is increasing year by year.

マトリックス樹脂には、炭素繊維含浸時には低粘度であり、炭素繊維と優れた密着性を有するエポキシ樹脂で代表される熱硬化性樹脂が従来から知られている。近年では、マトリックス樹脂として、耐衝撃性の改善や高生産性への要求、リサイクル化への関心から、ポリオレフィンや、ポリアミド系ポリマーアロイなどの熱可塑性樹脂の開発が進められている。 As matrix resins, thermosetting resins typified by epoxy resins, which have low viscosity when impregnated with carbon fibers and have excellent adhesion to carbon fibers, have been conventionally known. In recent years, thermoplastic resins such as polyolefins and polyamide-based polymer alloys have been developed as matrix resins due to the demand for improved impact resistance, high productivity, and interest in recycling.

炭素繊維の優れた特性である軽量化と機械的強度を活かすためには、炭素繊維がマトリックス樹脂中に均一分散していることが重要であり、含浸時の樹脂粘度が低いことが必要である。しかしながら、一般に熱可塑性樹脂は高温条件では熱分解が進むことがあり、さらに溶融状態でも高粘度のものが多く、樹脂の含浸が不足するなどの課題を生じ易い。 In order to take advantage of the excellent properties of carbon fibers, such as weight reduction and mechanical strength, it is important that the carbon fibers are uniformly dispersed in the matrix resin, and it is necessary that the resin viscosity during impregnation is low. . However, in general, thermoplastic resins tend to undergo thermal decomposition under high-temperature conditions, and many of them have high viscosity even in a molten state, which tends to cause problems such as insufficient resin impregnation.

一方で、炭素繊維の優れた機械特性を活かすには、炭素繊維とマトリックス樹脂の界面接着性が優れることも重要である。例えばプロピレン系樹脂においては、炭素繊維に対する界面接着性が悪く、単にプロピレン系樹脂と炭素繊維を溶融混練しても期待する機械物性を得ることは困難である。この問題点を改善する方法として、無水マレイン酸などをプロピレン系樹脂にグラフト結合させた変性プロピレン系樹脂が開発され、これを添加することによりプロピレン系樹脂と炭素繊維との界面接着性の改善が図られている。 On the other hand, in order to take advantage of the excellent mechanical properties of carbon fibers, it is also important that the interfacial adhesion between the carbon fibers and the matrix resin is excellent. For example, propylene-based resins have poor interfacial adhesion to carbon fibers, and it is difficult to obtain expected mechanical properties simply by melt-kneading propylene-based resins and carbon fibers. As a method to solve this problem, a modified propylene resin was developed in which maleic anhydride or the like was grafted onto a propylene resin, and by adding this, the interfacial adhesion between the propylene resin and the carbon fiber was improved. is planned.

上記課題を材料面、プロセス面で解決することにより、ポリオレフィンやポリアミド系ポリマーアロイなどをマトリックス樹脂とするCFRPが実用化されているものの、依然として、マトリックス樹脂に依存する耐薬品性や難燃性の性能で劣ることが課題となる場合があった。 By solving the above problems in terms of materials and processes, CFRP with a matrix resin such as polyolefin or polyamide-based polymer alloy has been put into practical use. In some cases, poor performance was a problem.

汎用の熱可塑性樹脂である塩化ビニル樹脂は、難燃性、耐久性、耐油・耐薬品性に優れ、且つエチレン系樹脂やプロピレン系樹脂に比べてクリープ変形が極めて少なく、機械的強度も優れる材料であることが知られている。 Vinyl chloride resin, which is a general-purpose thermoplastic resin, is excellent in flame retardancy, durability, oil resistance, and chemical resistance. Compared to ethylene-based resins and propylene-based resins, it has extremely low creep deformation and excellent mechanical strength. is known to be

しかしながら、塩化ビニル樹脂は、熱可塑性樹脂の中でも溶融粘度が大きく、且つ成形加工温度、すなわちCFRPの製造に関しては、炭素繊維へ塩化ビニル樹脂を含浸させる際の加工温度が塩化ビニル樹脂の熱分解温度に近いため炭素繊維への含浸は困難を伴うことが推測され、その実用化例も見られない。実際、特許文献1では、塩化ビニル樹脂は副成分としての配合量に留まり、且つ塩化ビニル樹脂を溶解する熱硬化性樹脂との混合物として取り扱われるもののみであった。 However, vinyl chloride resin has a high melt viscosity among thermoplastic resins, and the molding processing temperature, that is, regarding the production of CFRP, the processing temperature when impregnating carbon fiber with vinyl chloride resin is the thermal decomposition temperature of vinyl chloride resin. is close to , impregnation into carbon fiber is presumed to be difficult, and there are no examples of its practical application. In fact, in Patent Literature 1, the amount of vinyl chloride resin is limited to that contained as an auxiliary component, and is only handled as a mixture with a thermosetting resin that dissolves vinyl chloride resin.

塩化ビニル樹脂は、塩素基を有する極性ポリマーであるため、非極性ポリマーであるプロピレン樹脂よりも炭素繊維との界面接着性は優れると推測される。しかしながら、塩化ビニル樹脂は成形加工時において、熱分解や金型への付着が生じやすいため、熱分解反応を抑制する熱安定剤の配合や、成形加工過程において接触する必要のあるスクリューや金型などの金属表面への付着を防止するため、滑剤などの添加が必須となる。したがって、塩化ビニル樹脂ではその他の熱可塑性樹脂よりも、添加剤の含有比率が高い場合が一般的である。結果として、添加剤を多く含む塩化ビニル系樹脂組成物と炭素繊維の界面接着性に関しては、高含有の添加剤がどのように影響するか把握されていないのが現状である。 Since vinyl chloride resin is a polar polymer having chlorine groups, it is presumed to have better interfacial adhesiveness with carbon fibers than propylene resin, which is a non-polar polymer. However, vinyl chloride resin is prone to thermal decomposition and adhesion to molds during molding. In order to prevent adhesion to the metal surface, it is essential to add a lubricant or the like. Therefore, vinyl chloride resin generally has a higher additive content than other thermoplastic resins. As a result, the current situation is that it is not known how a high content of additives affects the interfacial adhesion between a vinyl chloride resin composition containing a large amount of additives and carbon fibers.

特開2017-95537号公報JP 2017-95537 A

上記のように、塩化ビニル系樹脂組成物においては、溶融粘度が高く、熱安定性が低く、添加剤含有比率が高い。そのため、塩化ビニル系樹脂組成物は、炭素繊維基材に含浸し難く、複合化が困難と推測される。現状、どのような塩化ビニル系樹脂組成物がCFRP作成に適しているか、検討および解明が十分に成されていない。したがって、依然として、炭素繊維基材への含浸性が良好な塩化ビニル系樹脂組成物が求められている。また、そのような塩化ビニル系樹脂組成物を炭素繊維基材に含浸させたCFRPが求められている。 As described above, the vinyl chloride resin composition has a high melt viscosity, a low thermal stability, and a high additive content. Therefore, it is presumed that the vinyl chloride-based resin composition is difficult to impregnate into the carbon fiber base material, making it difficult to form a composite. At present, there has not been sufficient investigation and clarification of what kind of vinyl chloride resin composition is suitable for producing CFRP. Therefore, there is still a demand for a vinyl chloride-based resin composition having good impregnating properties into carbon fiber substrates. Further, there is a demand for CFRP in which a carbon fiber base material is impregnated with such a vinyl chloride resin composition.

さらに、マトリックス樹脂全てに塩化ビニル系樹脂組成物を用いた場合に、樹脂含浸性の向上を優先させるために、低重合度の塩化ビニル樹脂を用いたり、低分子構造の添加剤を多く含んだりすることで、本来の塩化ビニル系樹脂組成物の機械的物性を犠牲にしうることも懸念された。 Furthermore, when a vinyl chloride resin composition is used for all of the matrix resin, in order to give priority to improving resin impregnation, vinyl chloride resin with a low degree of polymerization is used, or a large amount of additives with a low molecular structure is included. It was also feared that the mechanical properties of the original vinyl chloride resin composition could be sacrificed by doing so.

本発明者等は、上記課題を解決するため、鋭意検討の結果、特定の条件を満たす塩化ビニル系樹脂組成物(A)を使用し、さらに複合材料の表面の少なくとも一部を塩化ビニル系樹脂組成物で被覆することにより、上記課題を解決しうることを見出し、本発明に至った。即ち、本発明の要旨は、以下のとおりである。 In order to solve the above problems, the inventors of the present invention, as a result of extensive studies, used a vinyl chloride resin composition (A) that satisfies specific conditions, and made at least a part of the surface of the composite material a vinyl chloride resin. The inventors have found that the above problems can be solved by coating with the composition, and have completed the present invention. That is, the gist of the present invention is as follows.

[1] 塩化ビニル系樹脂組成物(A)と、炭素繊維基材(B)とからなる複合材料と、前記複合材料の表面の少なくとも一部を被覆する塩化ビニル系樹脂組成物(C)とを備える炭素繊維強化複合材料であって、
前記塩化ビニル系樹脂組成物(A)が、塩化ビニル系樹脂および少なくとも1種の添加剤を含み、
前記塩化ビニル系樹脂組成物(A)および前記炭素繊維基材(B)が、下記特性(1)および特性(2):
・特性(1):塩化ビニル系樹脂組成物(A)は、200℃、周波数10Hzでの複素粘度ηが、1<η<1500であること。
・特性(2):塩化ビニル系樹脂組成物(A)に含まれる各添加剤(i)のハンセン溶解度パラメータ(δDi、δPi、δHi)と、用いる塩化ビニル系樹脂(p)のハンセン溶解パラメータ(δDp、δPp、δHp)とを用いて、下記数式(I)より算出される溶解指標(Ra(pi))、
及び前記ハンセン溶解度パラメータ(δDi、δPi、δHi)と、炭素繊維基材(B)のハンセン溶解度パラメータ(δDc、δPc、δHc)とを用いて、下記数式(II)より算出される溶解指標(Ra(ci))、
及び塩化ビニル系樹脂組成物(A)に含まれる各添加剤(i)の重量分率C(i)とを用いて、下記数式(III)により算出した値Sが150以下であること。

Figure 0007332313000001
Figure 0007332313000002
Figure 0007332313000003
(数式(I)及び(II)中、δD、δPおよびδHは、ハンセン溶解度パラメータにおける、分散項、極性項および水素結合項をそれぞれ示し、単位はいずれも(MPa)1/2である。)
(数式(III)中、Πは総乗を意味し、具体的には各添加剤(i)の各成分をi=1,2,3・・・nとする場合、塩化ビニル系樹脂(p)及び炭素繊維基材(B)に対して算出されるRa(pi)及びRa(ci)と前記重量分率C(i)の積を表す。また、その冪乗に掛かる値nは、各添加剤(i)の成分数を示す。)
を満たすことを特徴とする、炭素繊維強化複合材料。
[2] 塩化ビニル系樹脂組成物(C)が、前記複合材料の表面の全てを被覆する、[1]に記載の炭素繊維強化複合材料。
[3] 塩化ビニル系樹脂組成物(A)は、200℃、周波数10Hzでの複素粘度ηが、10≦η≦1000である、[1]または[2]に記載の炭素繊維強化複合材料。
[4] 前記添加剤が、熱安定剤、滑剤、加工助剤、衝撃改質剤、耐熱向上剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、光安定剤、充填剤、顔料、難燃剤、および可塑剤からなる群から選択される少なくとも1種である、[1]~[3]のいずれかに記載の炭素繊維強化複合材料。
[5] 前記塩化ビニル系樹脂組成物(A)が、400以上1500以下の平均重合度を有する塩化ビニル系樹脂を含み、又は、前記塩化ビニル系樹脂組成物(C)が、600以上の平均重合度を有する塩化ビニル系樹脂を含む、[1]~[4]のいずれかに記載の炭素繊維強化複合材料。
[6] 前記塩化ビニル系樹脂組成物(C)が、塩素化塩化ビニル系樹脂を含む、[1]~[5]のいずれかに記載の炭素繊維強化複合材料。
[7] 前記塩化ビニル系樹脂組成物(C)が、塩化ビニル系樹脂発泡体を含む、[1]~[5]のいずれかに記載の炭素繊維強化複合材料。
[8] [1]~[7]のいずれかに記載の炭素繊維強化複合材料からなる、成形体。 [1] A composite material comprising a vinyl chloride resin composition (A) and a carbon fiber base material (B), and a vinyl chloride resin composition (C) covering at least part of the surface of the composite material. A carbon fiber reinforced composite material comprising
The vinyl chloride resin composition (A) contains a vinyl chloride resin and at least one additive,
The vinyl chloride resin composition (A) and the carbon fiber base material (B) have the following properties (1) and (2):
Property (1): The vinyl chloride resin composition (A) has a complex viscosity η at 200° C. and a frequency of 10 Hz that satisfies 1<η<1500.
- Property (2): Hansen solubility parameters (δDi, δPi, δHi) of each additive (i) contained in the vinyl chloride resin composition (A), and the Hansen solubility parameter of the vinyl chloride resin (p) used ( δDp, δPp, δHp), the solubility index (Ra (pi)) calculated from the following formula (I),
And using the Hansen solubility parameters (δDi, δPi, δHi) and the Hansen solubility parameters (δDc, δPc, δHc) of the carbon fiber substrate (B), the solubility index (Ra (ci)),
and the weight fraction C(i) of each additive (i) contained in the vinyl chloride resin composition (A), and the value S calculated by the following formula (III) is 150 or less.
Figure 0007332313000001
Figure 0007332313000002
Figure 0007332313000003
(In formulas (I) and (II), δD, δP and δH represent the dispersion term, polar term and hydrogen bonding term in the Hansen solubility parameters, respectively, and the unit is (MPa) 1/2 .)
(In formula (III), Π means multiplication, and specifically, when each component of each additive (i) is set to i = 1, 2, 3 ... n, vinyl chloride resin (p ) and the product of Ra (pi) and Ra (ci) calculated for the carbon fiber base material (B) and the weight fraction C (i).In addition, the value n multiplied by the power is each Shows the number of components of additive (i).)
A carbon fiber reinforced composite material that satisfies
[2] The carbon fiber reinforced composite material according to [1], wherein the vinyl chloride resin composition (C) coats the entire surface of the composite material.
[3] The carbon fiber-reinforced composite material according to [1] or [2], wherein the vinyl chloride resin composition (A) has a complex viscosity η of 10≦η≦1000 at 200° C. and a frequency of 10 Hz.
[4] The additive is a heat stabilizer, a lubricant, a processing aid, an impact modifier, a heat resistance improver, an antioxidant, an ultraviolet absorber, an antistatic agent, a light stabilizer, a filler, a pigment, and a flame retardant. , and a plasticizer, the carbon fiber reinforced composite material according to any one of [1] to [3].
[5] The vinyl chloride resin composition (A) contains a vinyl chloride resin having an average degree of polymerization of 400 or more and 1500 or less, or the vinyl chloride resin composition (C) has an average degree of polymerization of 600 or more The carbon fiber reinforced composite material according to any one of [1] to [4], containing a vinyl chloride resin having a degree of polymerization.
[6] The carbon fiber reinforced composite material according to any one of [1] to [5], wherein the vinyl chloride resin composition (C) contains a chlorinated vinyl chloride resin.
[7] The carbon fiber reinforced composite material according to any one of [1] to [5], wherein the vinyl chloride resin composition (C) contains a vinyl chloride resin foam.
[8] A molded body made of the carbon fiber reinforced composite material according to any one of [1] to [7].

本発明においては、特定の条件を満たす塩化ビニル系樹脂組成物(A)を用いることで、炭素繊維基材(B)への含浸性に優れ、曲げ強度が良好なCFRPを得ることができる。さらに複合材料の表面の少なくとも一部を塩化ビニル系樹脂組成物で被覆することにより、難燃性や軽量性が良好なCFRPを得ることができる。 In the present invention, by using the vinyl chloride-based resin composition (A) that satisfies specific conditions, it is possible to obtain a CFRP that is excellent in impregnation into the carbon fiber substrate (B) and has good bending strength. Furthermore, by coating at least part of the surface of the composite material with a vinyl chloride resin composition, CFRP with good flame retardancy and lightness can be obtained.

<炭素繊維強化複合材料>
本発明による炭素繊維強化複合材料は、塩化ビニル系樹脂組成物(A)と、炭素繊維基材(B)とからなる複合材料と、前記複合材料の表面の少なくとも一部を被覆する塩化ビニル系樹脂組成物(C)とを備える炭素繊維強化複合材料であって、下記特性(1)および特性(2)を満たすことを特徴とする。
<Carbon fiber reinforced composite material>
The carbon fiber reinforced composite material according to the present invention comprises a composite material comprising a vinyl chloride resin composition (A) and a carbon fiber base material (B), and a vinyl chloride resin composition covering at least a part of the surface of the composite material. A carbon fiber reinforced composite material comprising a resin composition (C) and characterized by satisfying the following properties (1) and (2).

<特性(1)>
特性(1):塩化ビニル系樹脂組成物(A)が、200℃、周波数10Hzでの複素粘度ηが、1<η<1500の範囲であること。
塩化ビニル系樹脂組成物(A)は、200℃、周波数10Hzでの複素粘度ηが、10≦η≦1000Pa・sであることがより好ましく、20≦η≦800Pa・sであることが好ましい。上記複素粘度ηが1500Pa・s未満であることにより、炭素繊維フィラメント束の内部まで樹脂を含浸させることができ、炭素繊維の優れた機械特性を活かすことができる。一方、上記複素粘度ηが1Pa・s超であることにより、CFRPとしての機械強度を損なわない程度の、マトリックス樹脂自体の機械強度を得ることができる。
<Characteristics (1)>
Characteristic (1): The vinyl chloride resin composition (A) has a complex viscosity η in the range of 1<η<1500 at 200° C. and a frequency of 10 Hz.
The vinyl chloride resin composition (A) preferably has a complex viscosity η at 200° C. and a frequency of 10 Hz of 10≦η≦1000 Pa·s, more preferably 20≦η≦800 Pa·s. When the complex viscosity η is less than 1500 Pa·s, the inside of the carbon fiber filament bundle can be impregnated with the resin, and the excellent mechanical properties of the carbon fiber can be utilized. On the other hand, when the complex viscosity η is more than 1 Pa·s, the mechanical strength of the matrix resin itself can be obtained to such an extent that the mechanical strength as CFRP is not impaired.

<特性(2)>
特性(2):
塩化ビニル系樹脂組成物(A)に含まれる各添加剤(i)のハンセン溶解度パラメータ(δDi、δPi、δHi)と、用いる塩化ビニル系樹脂(p)のハンセン溶解パラメータ(δDp、δPp、δHp)とを用いて、下記数式(I)より算出される溶解指標(Ra(pi))、
及び前記ハンセン溶解度パラメータ(δDi、δPi、δHi)と、炭素繊維基材(B)のハンセン溶解度パラメータ(δDc、δPc、δHc)とを用いて、下記数式(II)より算出される溶解指標(Ra(ci))、
及び塩化ビニル系樹脂組成物(A)に含まれる各添加剤(i)の重量分率C(i)とを用いて、下記数式(III)により算出した値Sが150以下であること。

Figure 0007332313000004
Figure 0007332313000005
Figure 0007332313000006
(数式(I)及び(II)中、δD、δPおよびδHは、ハンセン溶解度パラメータにおける、分散項、極性項および水素結合項をそれぞれ示し、単位はいずれも(MPa)1/2である。)
(数式(III)中、Πは総乗を意味し、具体的には各添加剤(i)の各成分をi=1,2,3・・・nとする場合、塩化ビニル系樹脂(p)及び炭素繊維基材(B)に対して算出されるRa(pi)及びRa(ci)と前記重量分率C(i)の積を表す。また、その冪乗に掛かる値nは、各添加剤(i)の成分数を示す。) <Characteristics (2)>
Property (2):
Hansen solubility parameters (δDi, δPi, δHi) of each additive (i) contained in the vinyl chloride resin composition (A) and Hansen solubility parameters (δDp, δPp, δHp) of the vinyl chloride resin (p) used and the dissolution index (Ra (pi)) calculated from the following formula (I),
And using the Hansen solubility parameters (δDi, δPi, δHi) and the Hansen solubility parameters (δDc, δPc, δHc) of the carbon fiber substrate (B), the solubility index (Ra (ci)),
and the weight fraction C(i) of each additive (i) contained in the vinyl chloride resin composition (A), and the value S calculated by the following formula (III) is 150 or less.
Figure 0007332313000004
Figure 0007332313000005
Figure 0007332313000006
(In formulas (I) and (II), δD, δP and δH represent the dispersion term, polar term and hydrogen bonding term in the Hansen solubility parameters, respectively, and the unit is (MPa) 1/2 .)
(In formula (III), Π means multiplication, and specifically, when each component of each additive (i) is set to i = 1, 2, 3 ... n, vinyl chloride resin (p ) and the product of Ra (pi) and Ra (ci) calculated for the carbon fiber base material (B) and the weight fraction C (i).In addition, the value n multiplied by the power is each Shows the number of components of additive (i).)

塩化ビニル系樹脂組成物(A)は、炭素繊維基材(B)表面への界面接着性に優れる、すなわち相溶性が高い方が良い。 The vinyl chloride resin composition (A) should be excellent in interfacial adhesion to the surface of the carbon fiber substrate (B), that is, should have high compatibility.

下記の実施形態は本発明を説明するための例示であり、本発明は下記の実施形態に何ら限定されるものではない。本発明においては、相溶性の代用指標として、一般的に溶媒-溶質間の相溶性の指標として採用されるハンセン溶解度パラメータ(Hansen solubility parameters)(以下、HSPと略すことがある)を用いた。 The following embodiments are examples for explaining the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. In the present invention, the Hansen solubility parameters (hereinafter sometimes abbreviated as HSP), which are generally adopted as a solvent-solute compatibility index, were used as a substitute index for compatibility.

(HSPの定義)
ハンセン溶解度パラメータとは、一般にSP値(δ)として知られるヒルデブランド(Hildebrand)の溶解度パラメータが、溶媒-溶質間に作用する力は分子間力のみであると仮定されたものであるのに対し、HSPは溶解性を、分散項δD、極性項δP、水素結合項δHの3次元空間に表したものである。分散項δDは分散力による効果、極性項δPは双極子間力による効果、水素結合項δHは水素結合力による効果を示すものである。
(Definition of HSP)
The Hansen solubility parameter is commonly known as the SP value (δ), whereas the Hildebrand solubility parameter is assumed that the only forces acting between solvent-solute are intermolecular forces. , HSP represents the solubility in a three-dimensional space of the dispersion term δD, the polarity term δP, and the hydrogen bond term δH. The dispersion term δD indicates the effect of the dispersion force, the polar term δP indicates the effect of the dipole force, and the hydrogen bond term δH indicates the effect of the hydrogen bond force.

ヒルデブランドSP値(δ)とハンセン溶解度パラメータ(HSP)には、下記数式(IV)の関係があり、SP値はHSPの、δD、δP、δHを3成分とするベクトルの長さ(totHSP)に相当する。

Figure 0007332313000007
The Hildebrand SP value (δ) and the Hansen solubility parameter (HSP) have the relationship of the following formula (IV), and the SP value is the length of the vector of HSP, δD, δP, and δH as three components (totHSP) corresponds to
Figure 0007332313000007

したがって、HSPはヒルデブランドSP値の情報を完全に包含し、且つベクトルの向きまで含めて溶解性を評価できる点で、より優れた方法であるといえる。 Therefore, it can be said that HSP is a superior method in that it completely includes the information of the Hildebrand SP value and can evaluate the solubility including the direction of the vector.

なお、ハンセン溶解度パラメータの定義と計算は、Charles M.Hansen著、Hansen Solubility Parameters:A Users Handbook(CRCプレス,2007年)に記載されている。 The definition and calculation of the Hansen Solubility Parameter can be found in Charles M. et al. Hansen, Hansen Solubility Parameters: A Users Handbook (CRC Press, 2007).

また、コンピュータソフトウエア Hansen Solubility Parameters in Practice(HSPiP)を用いることにより、簡便にHSPを推算することができる。 Further, by using computer software Hansen Solubility Parameters in Practice (HSPiP), HSP can be easily estimated.

(HSPの決定方法と考え方)
一般に、特定の物質(溶質)のHSPは、その物質のサンプルをハンセン溶解度パラメータが確定している数多くの異なる溶媒に溶解させて溶解度を測る試験を行うことによって決定され得る。具体的には、上記溶解度試験に用いた溶媒のうちその物質を溶解した溶媒の3次元上の点をすべて球の内側に内包し、溶解しない溶媒の点は球の外側になるような球(溶解度球)を探し出し、その球の中心座標をその物質のHSPとする。
(HSP determination method and concept)
In general, the HSP of a particular substance (solute) can be determined by dissolving a sample of the substance in a number of different solvents for which the Hansen Solubility Parameters have been established and conducting solubility tests. Specifically, among the solvents used in the solubility test, a sphere ( The solubility sphere) is found, and the center coordinates of the sphere are taken as the HSP of the substance.

ここで、例えば、上記物質のHSPの測定に用いられなかったある別の溶媒のHSPがδD,δP,δHであった場合、その座標で示される点が上記物質の溶解度球の内側に内包されれば、その溶媒は、上記物質を溶解すると考えられる。一方、その座標点が上記物質の溶解度球の外側にあれば、この溶媒は上記物質を溶解することができないと考えられる。 Here, for example, if the HSPs of another solvent that was not used to measure the HSP of the substance are δD, δP, δH, the point indicated by the coordinates is included inside the solubility sphere of the substance. If so, the solvent will dissolve the substance. On the other hand, if the coordinate point is outside the solubility sphere of the substance, the solvent is considered incapable of dissolving the substance.

本発明においては、一般溶媒に不溶とされる炭素材料も対象物質にしているが、後者の場合では、その溶解度では無く、炭素材料の分散度(dispersion)と、凝集、沈降程度を尺度としてHSPが算出される。例えば、次の技術論文が参考とされる。C. M.Hansen,A.L.Smith,Using Hansen solubility parameters to correlate solubility of C60 fullerene in organic solvents and in polymers,Carbon,42,pp1591-1597,(2004)。 In the present invention, carbon materials that are insoluble in general solvents are also targeted. is calculated. For example, the following technical papers are referenced. C. M. Hansen, A.; L. Smith, Using Hansen solubility parameters to correlate solubility of C60 fullerene in organic solvents and in polymers, Carbon, 42, pp 1591-1597, (2004).

特定の2分子(溶媒と溶質)に着目した場合、HSP空間上でのHSP間の距離(Ra)は下記数式(V)で定義され、2分子が相溶するかどうかの溶解指標となる。 When focusing on two specific molecules (solvent and solute), the distance (Ra) between HSPs in the HSP space is defined by the following formula (V) and serves as a solubility index indicating whether the two molecules are compatible.

Figure 0007332313000008
(数式(V)中、δD1およびδD2は、ハンセン溶解度パラメータにおける、特定の2分子の分散項を表す。同様に、δP、δHは、各々極性項および水素結合項をそれぞれ示す。単位はいずれも(MPa)1/2である。)
Figure 0007332313000008
(In the formula (V), δD1 and δD2 represent the dispersion terms of two specific molecules in the Hansen solubility parameter. Similarly, δP and δH represent the polar term and the hydrogen bond term, respectively. The unit is (MPa) is 1/2 .)

以上のようなHSPを本発明に活用する際には、塩化ビニル系樹脂組成物(A)と、炭素繊維基材(B)の相溶性が対象となるが、本発明者らは、塩化ビニル系樹脂組成物(A)は塩化ビニル樹脂を主成分としながらも各種添加剤を多く含むことから、用いられる各添加剤(i)と用いられる塩化ビニル樹脂(p)の相溶性、及び用いられる各添加剤(i)と炭素繊維基材(B)の相溶性に着目することが重要と考え、特性(2)の発明に至った。 When utilizing the above HSP in the present invention, the compatibility between the vinyl chloride resin composition (A) and the carbon fiber base material (B) is the target, but the present inventors Since the system resin composition (A) contains a large amount of various additives while having a vinyl chloride resin as a main component, the compatibility between each additive (i) used and the vinyl chloride resin (p) used, and the Considering that it is important to pay attention to compatibility between each additive (i) and the carbon fiber base material (B), the invention of the characteristic (2) was made.

すなわち、本発明においては、特性(2):塩化ビニル系樹脂組成物(A)に含まれる各添加剤(i)のハンセン溶解度パラメータ(δDi、δPi、δHi)と、用いる塩化ビニル系樹脂(p)のハンセン溶解パラメータ(δDp、δPp、δHp)とを用いて、上記数式(I)より算出される溶解指標(Ra(pi))、及び前記ハンセン溶解度パラメータ(δDi、δPi、δHi)と、炭素繊維基材(B)のハンセン溶解度パラメータ(δDc、δPc、δHc)とを用いて、上記数式(II)より算出される溶解指標(Ra(ci))、
及び塩化ビニル系樹脂組成物(A)に含まれる各添加剤(i)の重量分率C(i)とを用いて、上記数式(III)により算出した値Sが150以下であることが好ましく、さらに130以下であることがより好ましい。Sの最大値が150以下であれば、添加剤(i)と塩化ビニル系樹脂(p)の相溶性が高く、塩化ビニル系樹脂に取り込まれやすく、且つブリードアウトした場合にも基材(B)との相溶性が高く、結果として塩化ビニル系樹脂組成物(A)と炭素繊維基材(B)の界面接着を十分なものとする。
That is, in the present invention, the characteristic (2): the Hansen solubility parameters (δDi, δPi, δHi) of each additive (i) contained in the vinyl chloride resin composition (A), and the vinyl chloride resin used (p ) and the Hansen solubility parameters (δDp, δPp, δHp), the solubility index (Ra (pi)) calculated from the above formula (I), the Hansen solubility parameters (δDi, δPi, δHi), carbon The solubility index (Ra (ci)) calculated from the above formula (II) using the Hansen solubility parameters (δDc, δPc, δHc) of the fiber base material (B),
and the weight fraction C(i) of each additive (i) contained in the vinyl chloride resin composition (A), the value S calculated by the above formula (III) is preferably 150 or less. , and more preferably 130 or less. If the maximum value of S is 150 or less, the compatibility between the additive (i) and the vinyl chloride resin (p) is high, it is easily incorporated into the vinyl chloride resin, and the base material (B ), resulting in sufficient interfacial adhesion between the vinyl chloride resin composition (A) and the carbon fiber substrate (B).

<塩化ビニル系樹脂組成物(A)・(C)>
本発明において、塩化ビニル系樹脂組成物(A)と塩化ビニル系樹脂組成物(C)は異なる特性を有する組成物である。例えば、塩化ビニル系樹脂組成物(A)は、炭素繊維基材(B)に含浸し易くするために、塩化ビニル系樹脂組成物(C)よりも200℃、周波数10Hzでの複素粘度ηが低いことが好ましい。
<Vinyl chloride resin compositions (A) and (C)>
In the present invention, the vinyl chloride resin composition (A) and the vinyl chloride resin composition (C) are compositions having different properties. For example, the vinyl chloride resin composition (A) has a complex viscosity η at 200° C. and a frequency of 10 Hz higher than that of the vinyl chloride resin composition (C) in order to facilitate the impregnation of the carbon fiber substrate (B). Low is preferred.

塩化ビニル系樹脂組成物(A)および塩化ビニル系樹脂組成物(C)に用いる塩化ビニル系樹脂(p)としては特に限定されず、塩化ビニル単量体の単独重合体の他、例えば、(1)塩化ビニル単量体と塩化ビニル単量体以外の重合性単量体との共重合体、(2)塩化ビニル系樹脂以外の重合体に塩化ビニル単量体または塩化ビニル系樹脂をグラフトさせたグラフト共重合体等が挙げられる。さらに、これらの塩化ビニル系樹脂を塩素化した塩素化塩化ビニル系樹脂も挙げられる。これら塩化ビニル系樹脂は単独で用いられてもよいし、2種以上が併用されてもよい。 The vinyl chloride resin (p) used in the vinyl chloride resin composition (A) and the vinyl chloride resin composition (C) is not particularly limited, and in addition to homopolymers of vinyl chloride monomers, for example, ( 1) Copolymers of vinyl chloride monomers and polymerizable monomers other than vinyl chloride monomers, (2) Grafting vinyl chloride monomers or vinyl chloride resins onto polymers other than vinyl chloride resins and a graft copolymer obtained by Furthermore, chlorinated vinyl chloride resins obtained by chlorinating these vinyl chloride resins are also included. These vinyl chloride resins may be used alone, or two or more of them may be used in combination.

(1)塩化ビニル単量体と塩化ビニル単量体以外の重合性単量体との共重合体における重合性単量体としては特に限定されないが、炭素数2以上16以下のα-オレフィン(例えば、エチレン、プロピレン、およびブチレン);炭素数2以上16以下の脂肪族カルボン酸のビニルエステル(例えば、酢酸ビニルおよびプロピオン酸ビニル);炭素数2以上16以下のアルキルビニルエーテル(例えば、ブチルビニルエーテルおよびセチルビニルエーテル);炭素数1以上16以下のアルキル(メタ)アクリレート(例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレートおよびブチルアクリレート);アリール(メタ)アクリレート(例えば、フェニルメタクリレート);芳香族ビニル(例えば、スチレンおよびα-置換スチレン(例えば、α-メチルスチレン));ハロゲン化ビニル(例えば、塩化ビニリデンおよびフッ化ビニリデン);およびN-置換マレイミド(N-フェニルマレイミドおよびN-シクロヘキシルマレイミド)が挙げられる。 (1) Polymerizable monomers in copolymers of vinyl chloride monomers and polymerizable monomers other than vinyl chloride monomers are not particularly limited, but α-olefins having 2 to 16 carbon atoms ( ethylene, propylene, and butylene); vinyl esters of aliphatic carboxylic acids having 2 to 16 carbon atoms (e.g., vinyl acetate and vinyl propionate); alkyl vinyl ethers having 2 to 16 carbon atoms (e.g., butyl vinyl ether and cetyl vinyl ether); alkyl (meth)acrylates having 1 to 16 carbon atoms (e.g., methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate and butyl acrylate); aryl (meth)acrylates (e.g., phenyl methacrylate); aromatic vinyl (e.g., styrene and α-substituted styrenes (e.g., α-methylstyrene)); vinyl halides (e.g., vinylidene chloride and vinylidene fluoride); and N-substituted maleimides (N-phenylmaleimide and N-cyclohexylmaleimide). mentioned.

(2)塩化ビニル単量体または塩化ビニル系樹脂とともにグラフト共重合体を与える重合体としては、塩化ビニルモノマーにグラフト重合可能な重合体であれば単独重合体および共重合体を問わず、いかなるものも含まれる。例えば、α-オレフィンとビニルエステルとの共重合体(例えば、エチレン-酢酸ビニル共重合体);α-オレフィンとビニルエステルと一酸化炭素との共重合体(例えば、エチレン-酢酸ビニル-一酸化炭素共重合体);α-オレフィンとアルキル(メタ)アクリレートとの共重合体(例えば、エチレン-メチルメタクリレート共重合体およびエチレン-エチルアクリレート共重合体);α-オレフィンとアルキル(メタ)アクリレートと一酸化炭素との共重合体(例えば、エチレン-ブチルアクリレート-一酸化炭素共重合体);異なる2種以上のα-オレフィンの共重合体(例えば、エチレン-プロピレン共重合体);不飽和ニトリルとジエンとの共重合体(例えば、アクリロニトリル-ブタジエン共重合体);ポリウレタン;および塩素化ポリオレフィン(例えば、塩素化ポリエチレンおよび塩素化ポリプロピレン)が挙げられる。 (2) Polymers that give graft copolymers together with vinyl chloride monomers or vinyl chloride resins may be homopolymers or copolymers as long as they can be graft-polymerized with vinyl chloride monomers. things are also included. For example, copolymers of α-olefins and vinyl esters (e.g., ethylene-vinyl acetate copolymers); copolymers of α-olefins, vinyl esters, and carbon monoxide (e.g., ethylene-vinyl acetate-monoxide copolymers of α-olefins and alkyl (meth)acrylates (e.g., ethylene-methyl methacrylate copolymers and ethylene-ethyl acrylate copolymers); α-olefins and alkyl (meth)acrylates Copolymers with carbon monoxide (eg, ethylene-butyl acrylate-carbon monoxide copolymers); copolymers of two or more different α-olefins (eg, ethylene-propylene copolymers); unsaturated nitriles and dienes (eg, acrylonitrile-butadiene copolymers); polyurethanes; and chlorinated polyolefins (eg, chlorinated polyethylene and chlorinated polypropylene).

塩化ビニル系樹脂(p)の平均重合度は、特に限定されるものではないが、例えば400以上1500以下であることが好ましく、600以上1000以下であることがより好ましい。平均重合度が上記下限値以上であることにより、塩化ビニル系樹脂による好ましい機械的物性(例えば強靭性)を得やすい。平均重合度が上記上限値以下であることにより、炭素繊維基材に含浸させる際の溶融粘度を適性にし易い。 Although the average degree of polymerization of the vinyl chloride resin (p) is not particularly limited, it is preferably 400 or more and 1500 or less, more preferably 600 or more and 1000 or less. When the average degree of polymerization is equal to or higher than the above lower limit, it is easy to obtain preferable mechanical properties (for example, toughness) due to the vinyl chloride resin. When the average degree of polymerization is equal to or less than the above upper limit, it is easy to make the melt viscosity appropriate when impregnating the carbon fiber base material.

塩化ビニル系樹脂組成物(C)に用いる塩化ビニル系樹脂は、炭素繊維強化複合材料の機械物性等を向上させるために、塩化ビニル系樹脂組成物(A)に用いる塩化ビニル系樹脂よりも平均重合度を高くすることができる。例えば、塩化ビニル系樹脂組成物(C)に用いる塩化ビニル系樹脂は、平均重合度が600以上であることが好ましく、800以上2000以下であることがより好ましい。 The vinyl chloride resin used in the vinyl chloride resin composition (C) has an average higher than the vinyl chloride resin used in the vinyl chloride resin composition (A) in order to improve the mechanical properties of the carbon fiber reinforced composite material. The degree of polymerization can be increased. For example, the vinyl chloride resin used in the vinyl chloride resin composition (C) preferably has an average polymerization degree of 600 or more, more preferably 800 or more and 2000 or less.

通常の塩化ビニル系樹脂よりもさらに耐熱性や難燃性の向上を期待する場合には、塩化ビニル系樹脂組成物(C)に用いる塩化ビニル系樹脂は、塩素化塩化ビニル系樹脂を主成分とするものを選択すると良い。 When further improvement in heat resistance and flame retardancy is expected compared to ordinary vinyl chloride resin, the vinyl chloride resin used in the vinyl chloride resin composition (C) is mainly composed of chlorinated vinyl chloride resin. It is better to choose one that

一般に塩素化塩化ビニル系樹脂組成物は、塩化ビニル系樹脂組成物よりも溶融粘度が高く熱分解し易いため、炭素繊維への含浸が難しい。したがって、塩化ビニル系樹脂組成物(A)に塩素化塩化ビニル系樹脂組成物を用いる場合には、低重合度の塩素化塩化ビニル樹脂を用いたり、添加剤の添加量増やしたりする必要があり、機械的物性を損なう恐れがある。 In general, a chlorinated vinyl chloride resin composition has a higher melt viscosity than a vinyl chloride resin composition and is more likely to be thermally decomposed, making it difficult to impregnate carbon fibers. Therefore, when a chlorinated vinyl chloride resin composition is used as the vinyl chloride resin composition (A), it is necessary to use a chlorinated vinyl chloride resin with a low degree of polymerization or to increase the amount of additives added. , there is a risk of impairing the mechanical properties.

したがって、塩化ビニル系樹脂組成物(A)を含浸させた炭素繊維機材(B)を備える複合材料の表面の少なくとも一部を、塩素化塩化ビニル系樹脂を含む塩素化塩化ビニル系樹脂組成物(C)で被覆することにより、期待する耐熱性・難燃性と、機械物性を維持したCFRPが得られる。 Therefore, at least part of the surface of the composite material comprising the carbon fiber material (B) impregnated with the vinyl chloride resin composition (A) is covered with a chlorinated vinyl chloride resin composition containing a chlorinated vinyl chloride resin ( By coating with C), CFRP that maintains the expected heat resistance, flame retardancy, and mechanical properties can be obtained.

塩化ビニル系樹脂組成物(A)および(C)に用いる塩化ビニル系樹脂の塩素化度は、例えば、56質量%~72質量%である。塩化ビニル系樹脂組成物の塩素化度が56.8質量%程度の塩化ビニル系樹脂であることで、炭素繊維基材(B)への含浸性が良好な程度の粘度を維持できる。また、塩素化度が60質量%~72質量%程度であることにより、耐熱性・難燃性の向上が期待される。例えば、炭素繊維強化複合材料の耐熱性・難燃性を向上させるために、被覆用の塩化ビニル系樹脂組成物(C)に用いる塩化ビニル系樹脂の塩素化度は、塩化ビニル系樹脂組成物(A)に用いる塩化ビニル系樹脂の塩素化度よりも高いことが好ましい。なお、塩素含有率は、JIS K 7229に準拠して測定することができる。 The degree of chlorination of the vinyl chloride resin used in the vinyl chloride resin compositions (A) and (C) is, for example, 56% by mass to 72% by mass. Since the vinyl chloride resin composition has a degree of chlorination of about 56.8% by mass, it is possible to maintain a viscosity sufficient to impregnate the carbon fiber substrate (B). Further, since the degree of chlorination is about 60% by mass to 72% by mass, an improvement in heat resistance and flame retardancy is expected. For example, in order to improve the heat resistance and flame retardancy of the carbon fiber reinforced composite material, the degree of chlorination of the vinyl chloride resin used in the vinyl chloride resin composition (C) for coating is It is preferably higher than the degree of chlorination of the vinyl chloride resin used in (A). The chlorine content can be measured according to JIS K7229.

通常の塩化ビニル系樹脂(p)よりもさらに軽量化や防音特性の向上を期待する場合には、塩化ビニル系樹脂組成物(C)が塩化ビニル系樹脂発泡体を含むものであることが好ましい。一般に塩化ビニル系樹脂組成物では、発泡剤の配合による化学的発泡や、窒素注入による物理的発泡により発泡体が得られるが、炭素繊維に含浸させる樹脂にこれらの手段を活用すると繊維内に気泡を生じることとなり、得られたCFRPの機械物性を損なう恐れがある。したがって、炭素繊維機材(B)への含浸には、発泡体ではない塩化ビニル系樹脂を含む塩化ビニル系樹脂組成物(A)を用い、その外層を塩化ビニル系樹脂発泡体を含む塩化ビニル系樹脂組成物(C)を用いて被覆することにより、期待する軽量・防音特性と、機械物性を維持したCFRPが得られる。 When further reduction in weight and improvement in soundproofing properties are expected, the vinyl chloride resin composition (C) preferably contains a vinyl chloride resin foam. In general, with vinyl chloride resin compositions, foams can be obtained by chemical foaming by blending a foaming agent or by physical foaming by injecting nitrogen. and may impair the mechanical properties of the obtained CFRP. Therefore, the carbon fiber material (B) is impregnated with a vinyl chloride resin composition (A) containing a vinyl chloride resin that is not a foam, and the outer layer is a vinyl chloride resin composition containing a vinyl chloride resin foam. By coating with the resin composition (C), it is possible to obtain CFRP that maintains the expected lightness, soundproofing properties, and mechanical properties.

(添加剤)
塩化ビニル系樹脂組成物(A)に加えられる各種添加剤としては、熱安定剤、滑剤、加工助剤、衝撃改質剤、耐熱向上剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、光安定剤、充填剤、顔料、難燃剤、および可塑剤等が挙げられる。前記添加剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
(Additive)
Various additives added to the vinyl chloride resin composition (A) include heat stabilizers, lubricants, processing aids, impact modifiers, heat resistance improvers, antioxidants, ultraviolet absorbers, antistatic agents, light Stabilizers, fillers, pigments, flame retardants, plasticizers, and the like. Only one kind of the additive may be used, or two or more kinds thereof may be used in combination.

前記熱安定剤としては特に限定されず、熱安定剤および熱安定化助剤などが挙げられる。前記熱安定剤としては特に限定されず、有機錫系安定剤、鉛系安定剤、カルシウム-亜鉛系安定剤、バリウム-亜鉛系安定剤、およびバリウムーカドミウム系安定剤等が挙げられる。 The heat stabilizer is not particularly limited, and includes heat stabilizers and heat stabilization aids. The heat stabilizer is not particularly limited, and examples thereof include organic tin stabilizers, lead stabilizers, calcium-zinc stabilizers, barium-zinc stabilizers, and barium-cadmium stabilizers.

前記有機錫系安定剤としては、ジブチル錫メルカプト、ジオクチル錫メルカプト、ジメチル錫メルカプト、ジブチル錫メルカプト、ジブチル錫マレート、ジブチル錫マレートポリマー、ジオクチル錫マレート、ジオクチル錫マレートポリマー、ジブチル錫ラウレート、およびジブチル錫ラウレートポリマー等が挙げられる。上記安定剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 The organotin stabilizers include dibutyltin mercapto, dioctyltin mercapto, dimethyltin mercapto, dibutyltin mercapto, dibutyltin maleate, dibutyltin maleate polymer, dioctyltin maleate, dioctyltin maleate polymer, dibutyltin laurate, and dibutyltin laurate polymer and the like. Only one of the above stabilizers may be used, or two or more thereof may be used in combination.

前記熱安定化助剤としては特に限定されず、例えば、エポキシ化大豆油、りん酸エステル、ポリオール、ハイドロタルサイト、およびゼオライト等が挙げられる。上記熱安定化助剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 The heat stabilization aid is not particularly limited, and examples thereof include epoxidized soybean oil, phosphate ester, polyol, hydrotalcite, and zeolite. Only one type of the heat stabilization aid may be used, or two or more types may be used in combination.

前記滑剤としては、内部滑剤および外部滑剤が挙げられる。前記内部滑剤は、成形加工時の溶融樹脂の流動粘度を下げ、摩擦発熱を防止する目的で使用される。前記内部滑剤としては特に限定されず、ブチルステアレート、ラウリルアルコール、ステアリルアルコール、エポキシ大豆油、グリセリンモノステアレート、ステアリン酸、およびビスアミド等が挙げられる。上記滑剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 Said lubricants include internal lubricants and external lubricants. The internal lubricant is used for the purpose of reducing the flow viscosity of the molten resin during molding and preventing frictional heat generation. The internal lubricant is not particularly limited, and includes butyl stearate, lauryl alcohol, stearyl alcohol, epoxy soybean oil, glycerin monostearate, stearic acid, bisamide, and the like. Only one type of the lubricant may be used, or two or more types may be used in combination.

前記外部滑剤は、成形加工時の溶融樹脂と金属面との滑り効果を上げる目的で使用される。前記外部滑剤としては特に限定されず、パラフィンワックス、ポリオレフィンワックス、エステルワックス、およびモンタン酸ワックス等が挙げられる。上記滑剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 The external lubricant is used for the purpose of enhancing the sliding effect between the molten resin and the metal surface during molding. The external lubricant is not particularly limited, and includes paraffin wax, polyolefin wax, ester wax, montanic acid wax, and the like. Only one type of the lubricant may be used, or two or more types may be used in combination.

前記加工助剤としては特に限定されず、従来公知の加工助剤を使用することができ、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート等のアルキルメタクリレートの単独重合体または共重合体、アルキルメタクリレートと、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート等のアルキルアクリレートとの共重合体、アルキルメタクリレートと、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン等の芳香族ビニル化合物との共重合体、アルキルメタクリレートと、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルシアン化合物等との共重合体等が挙げられ、これらは1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。これらのなかでも、重量平均分子量が10万~200万であるアルキルアクリレート-アルキルメタクリレート共重合体等を好適に使用することができる。具体的には、n-ブチルアクリレート-メチルメタクリレート共重合体、および2-エチルヘキシルアクリレート-メチルメタクリレート-ブチルメタクリレート共重合体等が挙げられる。上記加工助剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 The processing aid is not particularly limited, and conventionally known processing aids can be used, and homopolymers or copolymers of alkyl methacrylates such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate and butyl methacrylate, alkyl methacrylates, and methyl Copolymers of alkyl acrylates such as acrylates, ethyl acrylate and butyl acrylate, copolymers of alkyl methacrylates with aromatic vinyl compounds such as styrene, α-methylstyrene and vinyltoluene, alkyl methacrylates, acrylonitrile and methacrylo Examples thereof include copolymers with vinyl cyanide compounds such as nitrile, and the like, and these can be used singly or in combination of two or more. Among these, alkyl acrylate-alkyl methacrylate copolymers having a weight average molecular weight of 100,000 to 2,000,000 can be preferably used. Specific examples include n-butyl acrylate-methyl methacrylate copolymer and 2-ethylhexyl acrylate-methyl methacrylate-butyl methacrylate copolymer. Only one type of the processing aid may be used, or two or more types may be used in combination.

前記衝撃改質剤としては特に限定されず、特に限定されるものではなく従来公知の衝撃改質剤を使用することができ、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、塩素化ポリエチレン、フッ素ゴム、スチレン-ブタジエン系共重合体ゴム、メタクリル酸メチル-ブタジエン-スチレン系共重合体、メタクリル酸メチル-ブタジエン-スチレン系グラフト共重合体、アクリロニトリル-スチレン-ブタジエン系共重合体ゴム、アクリロニトリル-スチレン-ブタジエン系グラフト共重合体、スチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体ゴム、スチレン-イソプレン-スチレン共重合体ゴム、スチレン-エチレン-ブチレン-スチレン共重合体ゴム、エチレン-プロピレン共重合体ゴム、エチレン-プロピレン-ジエン共重合体ゴム(EPDM)、シリコーン含有アクリル系ゴム、シリコーン/アクリル複合ゴム系グラフト共重合体、シリコーン系ゴム等が挙げられる。前記衝撃改質剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 The impact modifier is not particularly limited, and any conventionally known impact modifier can be used, including polybutadiene, polyisoprene, polychloroprene, chlorinated polyethylene, fluororubber, styrene- Butadiene copolymer rubber, methyl methacrylate-butadiene-styrene copolymer, methyl methacrylate-butadiene-styrene graft copolymer, acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer rubber, acrylonitrile-styrene-butadiene graft Copolymer, styrene-butadiene-styrene block copolymer rubber, styrene-isoprene-styrene copolymer rubber, styrene-ethylene-butylene-styrene copolymer rubber, ethylene-propylene copolymer rubber, ethylene-propylene-diene Copolymer rubbers (EPDM), silicone-containing acrylic rubbers, silicone/acrylic composite rubber graft copolymers, silicone rubbers, and the like can be mentioned. Only one type of the impact modifier may be used, or two or more types may be used in combination.

前記耐熱向上剤としては特に限定されず、α-メチルスチレン系、およびN-フェニルマレイミド系樹脂等が挙げられる。前記耐熱向上剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 The heat resistance improver is not particularly limited, and examples thereof include α-methylstyrene-based and N-phenylmaleimide-based resins. Only one type of the heat resistance improver may be used, or two or more types may be used in combination.

前記酸化防止剤としては特に限定されず、4,4’-ブチリデンビス-(6-t-ブチル-3-メチルフェノール)等のフェノール系酸化防止剤、トリス(ミックスドモノ及びジ-ノニルフェニル)ホスファイト等のホスファイト系酸化防止剤、ジステアリルチオジプロピオネート等のチオエーテル系酸化防止剤等が挙げられる。中でも、高温分解阻害機能が低い4,4’-ブチリデンビス-(6-t-ブチル-3-メチルフェノール)等のフェノール系酸化防止剤が特に好ましい。前記酸化防止剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 The antioxidant is not particularly limited, and phenolic antioxidants such as 4,4′-butylidenebis-(6-t-butyl-3-methylphenol), tris (mixed mono- and di-nonylphenyl) phosphite Phosphite antioxidants such as phyto, thioether antioxidants such as distearyl thiodipropionate, and the like. Among them, phenolic antioxidants such as 4,4'-butylidenebis-(6-t-butyl-3-methylphenol), which have a low high-temperature decomposition inhibiting function, are particularly preferred. Only one kind of the antioxidant may be used, or two or more kinds thereof may be used in combination.

前記紫外線吸収剤としては特に限定されず、サリチル酸エステル系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、およびシアノアクリレート系紫外線吸収剤等が挙げられる。前記紫外線吸収剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 The ultraviolet absorber is not particularly limited, and includes salicylic acid ester ultraviolet absorbers, benzophenone ultraviolet absorbers, benzotriazole ultraviolet absorbers, and cyanoacrylate ultraviolet absorbers. As for the said ultraviolet absorber, only 1 type may be used and 2 or more types may be used together.

前記帯電防止剤としては特に限定されず、従来公知の帯電防止剤を使用することができ、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤等を使用することがきる。アニオン性界面活性剤としては、脂肪酸塩類、高級アルコール硫酸エステル塩類、液体脂肪油硫酸エステル塩類、脂肪族アミン、アミドの硫酸塩類、二塩基性脂肪酸エステルのスルホン塩類、脂肪酸アミドスルホン酸塩類、アルキルアリールスルホン酸塩類、ホルマリン縮合のナフタレンスルホン酸塩類及びこれらの混合物等を挙げることができる。カチオン性界面活性剤としては、脂肪族アミン塩類、第四級アンモニウム塩類、アルキルピリジウム塩及びこれらの混合物等を挙げることができる。非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエステル類、ポリオキシエチレンアルキルエステル類、ソルビタンアルキルエステル類、ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステル類、およびこれらの混合物等を挙げることができる。非イオン性界面活性剤と、アニオン性界面活性剤あるいはカチオン性界面活性剤との混合物でもよい。両性界面活性剤としては、イミダゾリン型、高級アルキルアミノ型(ベタイン型)、硫酸エステル、リン酸エステル型、スルホン酸型等を挙げることができる。帯電防止剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 The antistatic agent is not particularly limited, and conventionally known antistatic agents can be used, and anionic surfactants, cationic surfactants, nonionic surfactants, amphoteric surfactants, etc. are used. can do Examples of anionic surfactants include fatty acid salts, higher alcohol sulfates, liquid fatty oil sulfates, fatty amines, amide sulfates, dibasic fatty acid ester sulfone salts, fatty acid amide sulfonates, alkylaryl Sulfonates, formalin-condensed naphthalene sulfonates, mixtures thereof, and the like can be mentioned. Cationic surfactants include aliphatic amine salts, quaternary ammonium salts, alkylpyridium salts and mixtures thereof. Nonionic surfactants include polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkylphenol esters, polyoxyethylene alkyl esters, sorbitan alkyl esters, polyoxyethylene sorbitan alkyl esters, mixtures thereof, and the like. be able to. A mixture of a nonionic surfactant and an anionic or cationic surfactant may also be used. Amphoteric surfactants include imidazoline type, higher alkylamino type (betaine type), sulfate ester, phosphate ester type, sulfonic acid type and the like. Only one antistatic agent may be used, or two or more antistatic agents may be used in combination.

前記光安定剤としては特に限定されず、ヒンダードアミン系光安定剤等が挙げられる。前記光安定剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 The light stabilizer is not particularly limited, and includes hindered amine light stabilizers and the like. As for the said light stabilizer, only 1 type may be used and 2 or more types may be used together.

前記充填剤としては特に限定されず、タルク、重質炭酸カルシウム、沈降性炭酸カルシウム、膠質炭酸カルシウム等の炭酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化チタン、クレー、マイカ、ウォラストナイト、ゼオライト、シリカ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、カーボンブラック、グラファイト、ガラスビーズ、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維等の無機質系のもののほか、ポリアミド等のような有機繊維が挙げられる。上記充填剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 The filler is not particularly limited, and talc, heavy calcium carbonate, precipitated calcium carbonate, carbonates such as colloidal calcium carbonate, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, titanium oxide, clay, mica, wollastonite, zeolite. , silica, zinc oxide, magnesium oxide, carbon black, graphite, glass beads, glass fibers, carbon fibers, and metal fibers, as well as organic fibers such as polyamide. Only one kind of the filler may be used, or two or more kinds thereof may be used in combination.

前記顔料としては特に限定されず、有機顔料および無機顔料が挙げられる。前記有機顔料としては、アゾ系有機顔料、フタロシアニン系有機顔料、スレン系有機顔料、および染料レーキ系有機顔料等が挙げられる。上記無機顔料としては、酸化物系無機顔料、クロム酸モリブデン系無機顔料、硫化物・セレン化物系無機顔料、およびフェロシアニン化物系無機顔料等が挙げられる。上記顔料は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 The pigment is not particularly limited and includes organic pigments and inorganic pigments. Examples of the organic pigments include azo-based organic pigments, phthalocyanine-based organic pigments, threne-based organic pigments, and dye lake-based organic pigments. Examples of the inorganic pigments include oxide-based inorganic pigments, molybdenum chromate-based inorganic pigments, sulfide/selenide-based inorganic pigments, and ferrocyanine-based inorganic pigments. Only one type of the pigment may be used, or two or more types may be used in combination.

難燃剤としては、例えば金属水酸化物、臭素系化合物、トリアジン環含有化合物、亜鉛化合物、リン系化合物、ハロゲン系難燃剤、シリコーン系難燃剤、イントメッセント系難燃剤、酸化アンチモン等が挙げられ、これらは1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of flame retardants include metal hydroxides, bromine compounds, triazine ring-containing compounds, zinc compounds, phosphorus compounds, halogen flame retardants, silicone flame retardants, intumescent flame retardants, antimony oxide, and the like. These can be used singly or in combination of two or more.

前記可塑剤は、成形時の加工性を高める目的で添加されていてもよい。前記可塑剤としては特に限定されず、従来公知の可塑剤を用いることができ、例えばフタル酸エステル可塑剤、や非フタル酸系の可塑剤を用いることができる。フタル酸エステル可塑剤としては、フタル酸ジオクチル(DOP)等が挙げられる。また、非フタル酸系の可塑剤としては、トリメリット酸系化合物、リン酸系化合物、アジピン酸系化合物、クエン酸系化合物、エーテル系化合物、ポリエステル系化合物、大豆油系化合物、シクロヘキサンジカルボキシレート系化合物、テレフタル酸系化合物等が挙げられる。前記可塑剤は1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 The plasticizer may be added for the purpose of enhancing workability during molding. The plasticizer is not particularly limited, and conventionally known plasticizers can be used. For example, phthalate ester plasticizers and non-phthalate plasticizers can be used. Phthalate plasticizers include dioctyl phthalate (DOP) and the like. Non-phthalate plasticizers include trimellitic acid-based compounds, phosphoric acid-based compounds, adipic acid-based compounds, citric acid-based compounds, ether-based compounds, polyester-based compounds, soybean oil-based compounds, and cyclohexanedicarboxylate. and terephthalic acid-based compounds. Only one type of the plasticizer may be used, or two or more types may be used in combination.

塩化ビニル系樹脂組成物(A)に含まれる添加剤(i)の合計含有量は、特に規定されないが、式(III)の構成要素として各添加剤の重量分率C(i)を含むことから分かるように、製造上支障がない限り少ない方が好ましい。具体的には、添加剤(i)の合計含有量は、塩化ビニル系樹脂100質量部に対して、20質量部以下であることが好ましく、15質量部以下であることがより好ましく、10質量部以下であることがさらに好ましい。少量である方が、炭素繊維基材(B)界面近傍に滲出する影響を軽減することができる。 The total content of the additive (i) contained in the vinyl chloride resin composition (A) is not particularly specified, but the weight fraction C(i) of each additive should be included as a constituent of the formula (III). , it is preferable that the amount is as small as possible as long as there is no problem in manufacturing. Specifically, the total content of the additive (i) is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass or less, and 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the vinyl chloride resin. Part or less is more preferable. A smaller amount can reduce the influence of exudation near the interface of the carbon fiber substrate (B).

塩化ビニル系樹脂組成物(A)に含まれる可塑剤の含有量は、塩化ビニル系樹脂組成物(A)に多量に含まれるとCFRPの機械強度を損なう恐れがあるため、少ない方が好ましい。具体的には、可塑剤の含有量は、塩化ビニル系樹脂100質量部に対して、好ましくは80質量部以下であり、より好ましくは50質量部以下であり、さらに好ましくは10質量部以下であり、さらにより好ましくは1質量部以下であり、前記可塑剤は含まれないことが最も好ましい。 The content of the plasticizer contained in the vinyl chloride resin composition (A) is preferably as small as possible because a large amount of the plasticizer in the vinyl chloride resin composition (A) may impair the mechanical strength of CFRP. Specifically, the content of the plasticizer is preferably 80 parts by mass or less, more preferably 50 parts by mass or less, and still more preferably 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the vinyl chloride resin. Yes, more preferably 1 part by mass or less, and most preferably the plasticizer is not included.

例えば、耐熱性や難燃性の向上を期待する場合には、塩化ビニル系樹脂(p)として塩素化塩化ビニル系樹脂を主成分とするものを選択すると良い。一般に塩素化塩化ビニル系樹脂組成物は、塩化ビニル系樹脂組成物よりも溶融粘度が高く熱分解し易いため、炭素繊維への含浸が難しい。したがって、塩化ビニル系樹脂組成物(A)に塩素化塩化ビニル系樹脂を用いる場合には、低重合度の塩素化塩化ビニル系樹脂を用いたり、添加剤の添加量増やしたりすることにより、期待する耐熱性・難燃性と、機械物性を維持したCFRPが得られる。 For example, when an improvement in heat resistance and flame retardancy is expected, it is preferable to select a vinyl chloride resin (p) containing a chlorinated vinyl chloride resin as a main component. In general, a chlorinated vinyl chloride resin composition has a higher melt viscosity than a vinyl chloride resin composition and is more likely to be thermally decomposed, making it difficult to impregnate carbon fibers. Therefore, in the case of using a chlorinated vinyl chloride resin for the vinyl chloride resin composition (A), by using a chlorinated vinyl chloride resin with a low degree of polymerization or by increasing the amount of additives added, the expected CFRP can be obtained that maintains heat resistance, flame retardancy, and mechanical properties.

<炭素繊維基材(B)>
本発明における炭素繊維および炭素繊維基材についての定義を下記に示す。
炭素繊維とは、炭素を含む材料で構成された繊維のことである。その他の繊維と併用した場合、単独で用いた場合も含む概念である。
炭素繊維基材とは、複数の炭素繊維からなる炭素繊維束を経糸束および緯糸束とする炭素繊維織物のことである。
炭素繊維は、短炭素繊維、長炭素繊維、連続炭素繊維を含む概念である。
短炭素繊維とは、1mm以下の繊維長を有する炭素繊維のことである。
長炭素繊維とは、5cm以下の繊維長を有する炭素繊維のことである。
連続炭素繊維とは、短繊維と長繊維、以外の炭素繊維のことである。
<Carbon fiber base material (B)>
Definitions of carbon fibers and carbon fiber substrates in the present invention are shown below.
A carbon fiber is a fiber composed of a material containing carbon. It is a concept including the case of using together with other fibers and the case of using alone.
A carbon fiber base material is a carbon fiber fabric having carbon fiber bundles composed of a plurality of carbon fibers as a warp bundle and a weft bundle.
Carbon fiber is a concept including short carbon fiber, long carbon fiber, and continuous carbon fiber.
A short carbon fiber is a carbon fiber having a fiber length of 1 mm or less.
A long carbon fiber is a carbon fiber having a fiber length of 5 cm or less.
Continuous carbon fibers are carbon fibers other than short fibers and long fibers.

(炭素繊維の材料)
炭素繊維の材料としては特に限定されず、PAN(ポリアクリロニトリル)系炭素繊維およびピッチ系炭素繊維などの炭素繊維であれば良く、その他の繊維;スチール繊維などの金属繊維;ガラス繊維、セラミックス繊維、ボロン繊維などの無機繊維;ならびに、アラミド、ポリエステル、ポリエチレン、ナイロン、ビニロン、ポリアセタール、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール、高強度ポリプロピレンなどの有機繊維;ケナフ、麻などの天然繊維と複数種を組み合わされて使用されてよい。比強度の観点からは、炭素繊維のみから構成されることが好ましい。
(Carbon fiber material)
The carbon fiber material is not particularly limited, and may be carbon fibers such as PAN (polyacrylonitrile)-based carbon fiber and pitch-based carbon fiber, and other fibers; metal fibers such as steel fibers; glass fibers, ceramic fibers, Inorganic fibers such as boron fibers; organic fibers such as aramid, polyester, polyethylene, nylon, vinylon, polyacetal, polyparaphenylene benzoxazole, and high-strength polypropylene; natural fibers such as kenaf and hemp, combined with multiple types may be From the viewpoint of the specific strength, it is preferable to consist only of carbon fibers.

本発明で用いられる炭素繊維は、短炭素繊維、長炭素繊維、連続炭素繊維を適宜用いることができるが、得られるCFRPの機械物性の観点から連続炭素繊維が好ましい。 Short carbon fibers, long carbon fibers, and continuous carbon fibers can be appropriately used as the carbon fibers used in the present invention, but continuous carbon fibers are preferable from the viewpoint of the mechanical properties of the obtained CFRP.

(炭素繊維基材(B)の形態・製造方法)
繊維の形態としては連続繊維であれば特に限定されず、例えば、トウ、トウの方向を一方向に引き揃え横糸補助糸で保持した形態、繊維を経緯にして織物とした形態(クロス);繊維の方向を一方向に引き揃えた複数の繊維シートを、それぞれ繊維の方向が異なるように重ね補助糸でステッチして留めたマルチアキシャルワープニットの形態などが挙げられる。炭素繊維を上記形態に基づく各製造方法で製造することで、炭素繊維基材(B)を得ることができる。
(Form and manufacturing method of carbon fiber base material (B))
The form of the fiber is not particularly limited as long as it is a continuous fiber, and for example, a form in which the tow is aligned in one direction and held by auxiliary weft yarns, a form in which the fiber is made into a woven fabric (cloth); A multi-axial warp knit in which a plurality of fiber sheets arranged in one direction are overlapped so that the directions of the fibers are different from each other and stitched with auxiliary yarns. A carbon fiber base material (B) can be obtained by producing carbon fibers by each production method based on the above-described configuration.

各炭素繊維は、一般的に単繊維であり、また、炭素繊維は複数集まって炭素繊維束を構成する。各炭素繊維束を構成している炭素繊維の本数は、1000~50000本であることが好ましく、2000~40000本であることがより好ましく、5000~25000本であることがさらに好ましい。 Each carbon fiber is generally a single fiber, and a plurality of carbon fibers are gathered to form a carbon fiber bundle. The number of carbon fibers constituting each carbon fiber bundle is preferably 1,000 to 50,000, more preferably 2,000 to 40,000, even more preferably 5,000 to 25,000.

フィラメントの繊維径は3μm以上であることが好ましく、また、12μm以下であることが好ましい。繊維径が3μm以上であれば十分な強度が得られ、例えばフィラメントが、各種加工プロセスにおいて、ロールやスプール等の表面で横移動を起こす際に、切断したり毛羽だまりが生じたりすることを抑制できる。上限については、炭素繊維の製造が容易であるという理由から、通常12μm程度である。 The fiber diameter of the filaments is preferably 3 μm or more, and preferably 12 μm or less. If the fiber diameter is 3 μm or more, sufficient strength can be obtained, and for example, when the filament undergoes lateral movement on the surface of a roll or spool in various processing processes, it suppresses cutting and fuzz accumulation. can. The upper limit is usually about 12 μm for the reason that the carbon fiber can be easily produced.

複数の炭素繊維束は、特に限定されないが、シート状とされることが好ましい。シート状とされた炭素繊維束の目付は、例えば100g/m以上600g/m以下が好ましく、150g/m以上500g/m以下がより好ましい。目付が前記下限値以上であることは、得られたCFRPシートを積層などさせて二次加工する際に効率的である点で好ましく、前記上限値以下であることは、含浸性を得やすいなどの点で好ましい。 Although the plurality of carbon fiber bundles is not particularly limited, it is preferable to form a sheet. The basis weight of the sheet-shaped carbon fiber bundle is, for example, preferably 100 g/m 2 or more and 600 g/m 2 or less, more preferably 150 g/m 2 or more and 500 g/m 2 or less. It is preferable that the basis weight is equal to or higher than the above lower limit in terms of efficiency when secondary processing is performed by laminating the obtained CFRP sheet, and if it is equal to or lower than the above upper limit, it is easy to obtain impregnation. is preferable.

前記炭素繊維基材(B)としては、樹脂の含浸を容易にする目的で、予め開繊処理されている炭素繊維束(以下、開繊炭素繊維束ということがある)を用いることが好ましい。開繊工程としては特に限定されるものではなく、例えばスペーサ粒子を含ませる方法、丸棒で繊維をしごく方法、気流を用いる方法、超音波等で繊維を振動させる方法等を挙げることができる。好ましくは、スペーサ粒子を含ませる方法であり、このように繊維間距離を広げておくことで、製造段階で炭素繊維に高い張力が付与されても、繊維間の距離が予め広くされているので、樹脂の含浸が容易になる。また、繊維に張力が付与されても、繊維間距離が狭くなりにくい。 As the carbon fiber base material (B), it is preferable to use a carbon fiber bundle that has undergone a fiber-opening treatment in advance (hereinafter sometimes referred to as a fiber-opened carbon fiber bundle) for the purpose of facilitating resin impregnation. The opening step is not particularly limited, and examples thereof include a method of including spacer particles, a method of squeezing the fibers with a round bar, a method of using an air current, and a method of vibrating the fibers with ultrasonic waves or the like. A preferred method is to include spacer particles. By increasing the inter-fiber distance in this way, even if high tension is applied to the carbon fibers in the manufacturing stage, the inter-fiber distance is widened in advance. , facilitates resin impregnation. Further, even if tension is applied to the fibers, the inter-fiber distance is less likely to narrow.

スペーサ粒子は、各繊維束において炭素繊維間に入り込み、それにより、炭素繊維束を開繊させる。炭素繊維間に入り込んだスペーサ粒子は、炭素繊維間を架橋させるとよい。ここで、「架橋」するとは、炭素繊維間に入り込んだスペーサ粒子が少なくとも2つの炭素繊維を架け渡すように配置される構造を有することを意味する。またスペーサ粒子は、粒子表面に存在する炭素同素体を介して炭素繊維に接着されるとよい。炭素繊維が炭素繊維間を架橋し、また、スペーサ粒子が炭素繊維に接着することで、繊維束の開繊状態をより強固に保持しやすくなる。 The spacer particles get between the carbon fibers in each fiber bundle, thereby opening the carbon fiber bundle. It is preferable that the spacer particles that have entered between the carbon fibers bridge the carbon fibers. Here, "crosslinked" means having a structure in which spacer particles interposed between carbon fibers are arranged so as to bridge at least two carbon fibers. Also, the spacer particles are preferably bonded to the carbon fibers via carbon allotropes present on the particle surfaces. The carbon fibers bridge between the carbon fibers, and the spacer particles adhere to the carbon fibers, thereby making it easier to more firmly maintain the open state of the fiber bundle.

スペーサ粒子は特に限定されないが、例えば、炭素同素体を含んでもよい。スペーサ粒子において、炭素同素体は、例えば、無定形炭素、黒鉛、ダイヤモンドなどが挙げられる。無定形炭素としてはアモルファスカーボンが挙げられる。これらの中では、無定形炭素が好ましく、アモルファスカーボンがより好ましい。 The spacer particles are not particularly limited, but may contain, for example, a carbon allotrope. Examples of carbon allotropes in spacer particles include amorphous carbon, graphite, and diamond. Amorphous carbon includes amorphous carbon. Among these, amorphous carbon is preferred, and amorphous carbon is more preferred.

ここで、炭素同素体は、熱硬化性樹脂の炭素由来であることが好ましく、すなわち、炭素同素体は、熱硬化性樹脂を炭化することで得られることが好ましい。熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、オキサジン系樹脂などが挙げられ、低温での炭化処理によって、強固なアモルファスカーボンの皮膜を形成できる観点から、オキサジン系樹脂が好ましい。また、オキサジン系樹脂としては、例えば、ベンゾオキサジン樹脂、ナフトキサジン樹脂などが挙げられる。これらの中では、より低温で炭化しやすい点からナフトキサジン樹脂が好ましく、本発明のCFRP製造時の温度および圧力の条件下であっても、過度に軟化しにくい。このため、繊維間距離が十分に確保され、樹脂の含浸性がより一層高くなる。 Here, the carbon allotrope is preferably derived from the carbon of the thermosetting resin, that is, the carbon allotrope is preferably obtained by carbonizing the thermosetting resin. Thermosetting resins include, for example, phenolic resins, epoxy resins, melamine resins, urea resins, unsaturated polyester resins, alkyd resins, polyurethanes, oxazine resins, and the like. Oxazine-based resins are preferable from the viewpoint of being able to form a film of. Examples of oxazine-based resins include benzoxazine resin and naphthoxazine resin. Among these resins, naphthoxazine resin is preferable because it is easily carbonized at a lower temperature, and is less likely to be excessively softened even under the conditions of temperature and pressure during CFRP production of the present invention. Therefore, the distance between the fibers is sufficiently secured, and the impregnating property of the resin is further enhanced.

また、スペーサ粒子は炭素同素体から構成された炭素同素体粒子であってもよいが、コア粒子と、コア粒子を被膜する炭素同素体とを含む被膜粒子であってもよい。スペーサ粒子は、樹脂含浸性の観点から、被膜粒子であることが好ましい。被膜粒子は、その表面全体が炭素同素体により被膜されてもよいし、表面の一部が炭素同素体により被膜されてもよい。コア粒子は、炭素繊維束に熱可塑性樹脂を含浸する際の圧力および温度で変形ないし破壊されないものであれば特に制限なく使用することができ、例えば、無機粒子、有機粒子等を使用することができる。コア粒子は、無機粒子または有機粒子を単独で使用してもよいし、両者を併用してもよい。 Further, the spacer particles may be carbon allotrope particles composed of a carbon allotrope, or may be coated particles containing a core particle and a carbon allotrope coating the core particle. The spacer particles are preferably coated particles from the viewpoint of resin impregnation. The coated particles may be coated with the carbon allotrope over the entire surface, or may be partially coated with the carbon allotrope. The core particles can be used without any particular limitation as long as they are not deformed or destroyed by the pressure and temperature when the carbon fiber bundle is impregnated with the thermoplastic resin. For example, inorganic particles, organic particles, etc. can be used. can. As the core particles, inorganic particles or organic particles may be used alone, or both may be used in combination.

スペーサ粒子の平均粒子径は、1~20μmであることが好ましい。この範囲の大きさのスペーサ粒子を使用することにより、スペーサ粒子を炭素繊維間に入り込ませやすくなるとともに、炭素繊維束をより広く開繊させることができる。スペーサ粒子のより好ましい平均粒子径は2~20μmであり、特に好ましくは4~15μmである。 The average particle size of the spacer particles is preferably 1-20 μm. By using spacer particles having a size within this range, the spacer particles can be easily inserted between the carbon fibers, and the carbon fiber bundle can be spread more widely. The spacer particles preferably have an average particle size of 2 to 20 μm, particularly preferably 4 to 15 μm.

開繊処理した炭素繊維束におけるスペーサ粒子の合計付着量は、開繊炭素繊維束基準で0.5~20質量%が好ましく、1~10質量%がより好ましい。付着量を下限値以上とすることで、炭素繊維束を適切に開繊できる。また、付着量を上限値以下とすることで、開繊炭素繊維束が必要以上にスペーサ粒子を含有し、機械物性が低下することが防止される。 The total adhesion amount of spacer particles in the spread carbon fiber bundle is preferably 0.5 to 20% by mass, more preferably 1 to 10% by mass, based on the spread carbon fiber bundle. The carbon fiber bundle can be properly opened by setting the adhesion amount to be equal to or higher than the lower limit. Further, by setting the adhesion amount to the upper limit or less, it is possible to prevent the spread carbon fiber bundle from containing the spacer particles more than necessary and lowering the mechanical properties.

[炭素繊維強化複合材料の製造方法]
本発明による炭素繊維強化複合材料は、一例として、(1)基材準備工程、(2)樹脂含浸工程を含む方法により製造することができる。以下、各工程について詳述する。
[Method for producing carbon fiber reinforced composite material]
The carbon fiber reinforced composite material according to the present invention can be produced, for example, by a method including (1) substrate preparation step and (2) resin impregnation step. Each step will be described in detail below.

(1)基材準備工程
(1)基材準備工程は、上記で説明した炭素繊維基材(B)を準備する工程である。炭素繊維基材(B)としては、上記で説明した通りであり、例えば、適切な炭素繊維の材料、形態、や目付量を選択することができる。また、市販の炭素繊維束を用いて所望の組織となるような織布を作製してもよい。
(1) Substrate preparation step (1) Substrate preparation step is a step of preparing the carbon fiber substrate (B) described above. The carbon fiber substrate (B) is as described above, and for example, an appropriate carbon fiber material, form, and basis weight can be selected. Also, a woven fabric having a desired structure may be produced using commercially available carbon fiber bundles.

炭素繊維基材の準備工程は、炭素繊維束を開繊する工程を含むことが好ましい。以下、炭素繊維束を開繊する工程について説明する。炭素繊維束の開繊は種々の方法が考えられるが、一例として、炭素繊維束が、炭素繊維間に配置されたスペーサ粒子を備えてもよい。炭素繊維間にスペーサ粒子が配置されることにより、炭素繊維束が開繊され、熱可塑性樹脂を炭素繊維織物に十分に含浸することができる。その他、物理的な開繊などの処理を行うと、繊維束が横に開繊され、織物のピッチ幅が増加し、繊維強化複合材の意匠性が悪化する場合がある。上記のような炭素繊維表面にスペーサ粒子を備える炭素繊維束から構成された炭素繊維織物は、物理的に開繊されたものではないことから、繊維強化複合材の意匠性の悪化を抑制することができ、かつスペーサ粒子によって炭素繊維束が十分に開繊されていることから、熱可塑性樹脂の含浸性を向上させることができると考えられる。 The step of preparing the carbon fiber substrate preferably includes a step of opening the carbon fiber bundle. The process of opening the carbon fiber bundle will be described below. Various methods are conceivable for opening the carbon fiber bundle, but as an example, the carbon fiber bundle may be provided with spacer particles arranged between the carbon fibers. By arranging the spacer particles between the carbon fibers, the carbon fiber bundles are opened, and the carbon fiber fabric can be sufficiently impregnated with the thermoplastic resin. In addition, when a treatment such as physical fiber opening is performed, the fiber bundle is horizontally opened, the pitch width of the fabric increases, and the design of the fiber-reinforced composite material may deteriorate. Since the carbon fiber fabric composed of carbon fiber bundles having spacer particles on the carbon fiber surface as described above is not physically opened, it is possible to suppress the deterioration of the design of the fiber reinforced composite material. and the carbon fiber bundles are sufficiently opened by the spacer particles, it is thought that the impregnability of the thermoplastic resin can be improved.

開繊炭素繊維束は、炭素繊維束を開繊含浸液に接触させ、加熱することで製造することができる。炭素繊維束を開繊した後に、当該開繊炭素繊維束を用いて炭素繊維織物を得てもよいが、炭素繊維束を用いて炭素繊維織物を製造した後、上記方法により炭素繊維束を開繊するのが好ましい。 The spread carbon fiber bundle can be produced by contacting the carbon fiber bundle with the spread impregnation liquid and heating. After the carbon fiber bundle is spread, the carbon fiber fabric may be obtained using the spread carbon fiber bundle. Fiber is preferred.

炭素繊維束を開繊含浸液に接触させるタイミングは、炭素繊維織物を作製する前に予め炭素繊維束を開繊含浸液に接触させてもよく、また、炭素繊維束を経糸束および緯糸束として炭素繊維織物を織布し、得られた炭素繊維織物を開繊含浸液に接触させて炭素繊維束開繊してもよい。 As for the timing of contacting the carbon fiber bundle with the opening impregnation liquid, the carbon fiber bundle may be brought into contact with the opening impregnation liquid in advance before producing the carbon fiber fabric, or the carbon fiber bundle may be used as a warp bundle and a weft bundle. A carbon fiber fabric may be woven, and the resulting carbon fiber fabric may be brought into contact with an opening impregnation liquid to open a carbon fiber bundle.

開繊含浸液の接触は、開繊含浸液を炭素繊維束に含浸させることで行ってもよい。具体的には、開繊含浸液を炭素繊維束にスプレー、塗布などしてもよいし、開繊含浸液に炭素繊維束を浸漬させてよい。開繊含浸液に炭素繊維束を接触させることで、樹脂粒子が、炭素繊維束の炭素繊維間の隙間に入り込み、それにより、炭素繊維束を開繊させることができる。 The contact with the fiber-opening impregnation liquid may be performed by impregnating the carbon fiber bundle with the fiber-opening impregnation liquid. Specifically, the fiber-opening impregnation liquid may be sprayed or applied to the carbon fiber bundle, or the carbon fiber bundle may be immersed in the fiber-opening impregnation liquid. By bringing the carbon fiber bundle into contact with the fiber-opening impregnation liquid, the resin particles enter the gaps between the carbon fibers of the carbon fiber bundle, thereby opening the carbon fiber bundle.

炭素繊維束の開繊に使用する開繊含浸液は、熱硬化性樹脂を形成し得るモノマー(以下、単に「モノマー」ともいう)を含む。モノマーは、反応することで熱硬化性樹脂となるものである。熱硬化性樹脂は上記のようにオキサジン系樹脂が好ましいが、熱硬化性樹脂がオキサジン系樹脂である場合、モノマーは、例えば、フェノール類、ホルムアルデヒド、およびアミン類である。オキサジン系樹脂は、上記のとおり、ナフトキサジン樹脂が好ましい。 The fiber-opening impregnation liquid used for fiber-opening the carbon fiber bundle contains a monomer capable of forming a thermosetting resin (hereinafter also simply referred to as "monomer"). A monomer becomes a thermosetting resin by reacting with it. As described above, the thermosetting resin is preferably an oxazine-based resin. When the thermosetting resin is an oxazine-based resin, the monomers are, for example, phenols, formaldehyde, and amines. The oxazine-based resin is preferably a naphthoxazine resin, as described above.

(2)樹脂含浸工程
(2)樹脂含浸工程は、上記で準備した炭素繊維基材(B)に塩化ビニル系樹脂組成物(A)を含浸する工程である。本発明による炭素繊維強化複合材料は、上記した開繊炭素繊維束から構成される炭素繊維織物に塩化ビニル系樹脂組成物(A)を含浸することにより製造することができる。
(2) Resin impregnation step (2) The resin impregnation step is a step of impregnating the vinyl chloride resin composition (A) into the carbon fiber substrate (B) prepared above. The carbon fiber reinforced composite material according to the present invention can be produced by impregnating the vinyl chloride resin composition (A) into the carbon fiber fabric composed of the above-described spread carbon fiber bundles.

例えば、開繊炭素繊維束から構成される炭素繊維基材(B)に、塩化ビニル系樹脂組成物(A)からなるフィルムを重ね合わせ熱プレス成形したり、炭素繊維基材(B)上に塩化ビニル系樹脂組成物(A)の溶融押出し成形を行ったりすることにより、塩化ビニル系樹脂組成物(A)を炭素繊維基材(B)に含浸することができる。炭素繊維強化複合材料は、塩化ビニル系樹脂組成物(A)を含浸した炭素繊維基材(B)を複数枚重ね合わせてもよく、この際、各炭素繊維織物の組織方向が一定の角度でずれるように該炭素繊維基材(B)を重ね合わせることにより、より一層機械強度に優れる炭素繊維強化複合材料を得ることができる。 For example, a film made of a vinyl chloride resin composition (A) is superimposed on a carbon fiber substrate (B) composed of an open carbon fiber bundle, and hot press molding is performed, or a The carbon fiber base material (B) can be impregnated with the vinyl chloride resin composition (A) by performing melt extrusion molding of the vinyl chloride resin composition (A). The carbon fiber reinforced composite material may be obtained by stacking a plurality of carbon fiber substrates (B) impregnated with the vinyl chloride resin composition (A), and at this time, the texture direction of each carbon fiber fabric is at a certain angle. By stacking the carbon fiber substrates (B) in a staggered manner, a carbon fiber reinforced composite material having even better mechanical strength can be obtained.

熱プレスには、押出成形やプレス成型を用いることができ、成形型を使用することにより、所望形状の炭素繊維強化複合材料を得ることができる。熱プレス成型を行う際の温度は、使用する塩化ビニル系樹脂組成物(A)が軟化ないし溶融する温度以上で行うことができる。 Extrusion molding or press molding can be used for hot pressing, and a carbon fiber reinforced composite material having a desired shape can be obtained by using a mold. The temperature at which the hot press molding is carried out can be carried out above the temperature at which the vinyl chloride resin composition (A) used softens or melts.

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明の要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples as long as the gist of the present invention is not exceeded.

<樹脂フィルム(I)作成>
塩化ビニル樹脂(徳山積水工業製、SLP40、重合度約400)を溶液濃度約10%になるようにテトラヒドロフランへ溶解した。続いて、当該溶液に、前記塩化ビニル樹脂100質量部に対して、添加剤(i)として、熱安定剤(メチル錫メルカプト、液体安定剤、日東化成社製 AT5300)2質量部を加え、十分撹拌させて、塩化ビニル系樹脂組成物(A)を得た。得られた塩化ビニル系樹脂組成物(A)をガラス板上にガラス棒を用いて溶液を塗布し、静置し溶媒を揮発させて、樹脂フィルムを得た。得られた樹脂フィルムをガラス板から剥離させた後、さらに60℃の巡風式オーブンにて約3時間乾燥させて、CFRP作成用の樹脂フィルム(I)を得た。
<Preparation of resin film (I)>
A vinyl chloride resin (manufactured by Tokuyama Sekisui Kogyo Co., Ltd., SLP40, degree of polymerization: about 400) was dissolved in tetrahydrofuran to a solution concentration of about 10%. Subsequently, 2 parts by mass of a heat stabilizer (methyl tin mercapto, liquid stabilizer, AT5300 manufactured by Nitto Kasei Co., Ltd.) is added to the solution as additive (i) with respect to 100 parts by mass of the vinyl chloride resin. The mixture was stirred to obtain a vinyl chloride resin composition (A). A solution of the vinyl chloride resin composition (A) thus obtained was applied onto a glass plate using a glass rod and allowed to stand still to volatilize the solvent to obtain a resin film. After peeling the obtained resin film from the glass plate, it was further dried in a circulating air oven at 60° C. for about 3 hours to obtain a resin film (I) for CFRP production.

<樹脂フィルム(II)作成>
上記樹脂フィルム(I)作成において、塩化ビニル樹脂(徳山積水工業製、SL―P40、重合度約400)の代わりに、塩化ビニル樹脂(徳山積水工業製 TS-640M、重合度約640)を用いる他は同様のプロセスにより、CFRP作成用の樹脂フィルム(II)を得た。
<Preparation of resin film (II)>
In the preparation of the resin film (I), vinyl chloride resin (manufactured by Tokuyama Sekisui Kogyo, SL-P40, polymerization degree of about 400) is replaced with vinyl chloride resin (Tokuyama Sekisui Kogyo TS-640M, polymerization degree of about 640). A resin film (II) for CFRP production was obtained by the same process.

<樹脂フィルム(III)作成>
上記樹脂フィルム(I)作成において、塩化ビニル樹脂(徳山積水工業製、SLP400、重合度約400)代わりに、塩素化塩化ビニル樹脂(徳山積水工業製、HA-05K、重合度約360、塩素化度約67%)を用いる他は同様のプロセスにより、CFRP作成用の樹脂フィルム(III)を得た。
<Preparation of resin film (III)>
In the preparation of the resin film (I), instead of vinyl chloride resin (manufactured by Tokuyama Sekisui Industry, SLP400, degree of polymerization about 400), chlorinated vinyl chloride resin (manufactured by Tokuyama Sekisui Industry, HA-05K, degree of polymerization about 360, chlorinated A resin film (III) for making CFRP was obtained by the same process except that the resin film (III) was used for CFRP production.

<樹脂フィルム(IV)作成>
上記樹脂フィルム(I)作成において、添加剤として化学発泡剤(三菱レイヨン社製、商品名「P-530A」))20質量部をさらに加えた他は同様のプロセスにより、CFRP作成用の樹脂フィルム(IV)を得た。
<Resin film (IV) creation>
In the above resin film (I) preparation, a resin film for CFRP preparation was performed by the same process except that 20 parts by mass of a chemical foaming agent (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd., trade name "P-530A")) was further added as an additive. (IV) was obtained.

<樹脂フィルム(V)作成>
上記樹脂フィルム(I)作成において、塩化ビニル樹脂(徳山積水工業製、SL―P40、重合度約400)の代わりに、塩化ビニル樹脂(徳山積水工業製 TS-1000R、重合度約1000)を用いる他は同様のプロセスにより、CFRP作成用の樹脂フィルム(V)を得た。
<Resin film (V) creation>
In the preparation of the resin film (I), instead of vinyl chloride resin (manufactured by Tokuyama Sekisui Kogyo, SL-P40, polymerization degree of about 400), vinyl chloride resin (Tokuyama Sekisui Kogyo TS-1000R, polymerization degree of about 1000) is used. A resin film (V) for CFRP preparation was obtained by the same process.

<炭素繊維基材(B)作成>
1,5-ジヒドロキシナフタレン10質量部、40質量%メチルアミン水溶液4質量部、およびホルマリン(ホルムアルデヒドの含有量:37質量%)8質量部からなるモノマーと、溶媒としてエタノール水(エタノールの含有量:50質量%)800質量部とを均一に混合して、モノマーを溶解してなるモノマー溶液を作製した。次に上記モノマー溶液にジビニルベンゼン架橋重合体からなる粒子(積水化学工業株式会社社製、商品名「ミクロパールSP」、平均粒径10μm)を10質量部添加し、開繊含浸液を作製した。
<Preparation of carbon fiber base material (B)>
A monomer consisting of 10 parts by mass of 1,5-dihydroxynaphthalene, 4 parts by mass of a 40% by mass aqueous methylamine solution, and 8 parts by mass of formalin (formaldehyde content: 37% by mass), and ethanol water as a solvent (ethanol content: 50% by mass) and 800 parts by mass were uniformly mixed to prepare a monomer solution in which the monomer was dissolved. Next, 10 parts by mass of particles composed of a divinylbenzene crosslinked polymer (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., trade name "Micropearl SP", average particle size 10 μm) were added to the above monomer solution to prepare an opening impregnation solution. .

続いて、PAN系炭素繊維束から構成される炭素繊維織物(炭素繊維数:3000本、炭素繊維の平均径:7μm、目付:200g/m2、厚み:0.19mm、平織)を用意した。当該炭素繊維織物を上記の開繊含浸液に浸漬した後に引き上げ、その後、200℃で2分間加熱した。この加熱によって、ナフトキサジン樹脂の重合反応と、炭化が生じ、ナフトキサジン樹脂由来のアモルファスカーボンが生成し、開繊炭素繊維束の織物が得られた。開繊炭素繊維束における有機粒子および炭素同素体の合計付着量は、1質量%であった。この開繊炭素繊維束を炭素繊維基材(B)とした。 Subsequently, a carbon fiber fabric (number of carbon fibers: 3000, average diameter of carbon fibers: 7 μm, basis weight: 200 g/m 2 , thickness: 0.19 mm, plain weave) composed of PAN-based carbon fiber bundles was prepared. The carbon fiber fabric was immersed in the fiber-opening impregnation liquid, pulled out, and then heated at 200° C. for 2 minutes. This heating caused a polymerization reaction and carbonization of the naphthoxazine resin, generated amorphous carbon derived from the naphthoxazine resin, and obtained a fabric of open carbon fiber bundles. The total attachment amount of organic particles and carbon allotrope in the spread carbon fiber bundle was 1% by mass. This spread carbon fiber bundle was used as a carbon fiber substrate (B).

(実施例1)
<CFRPのプレス成形>
上記にて得られた炭素繊維基材(B)を、上側に樹脂フィルム(I)を2枚、下側に樹脂フィルム(I)および樹脂フィルム(II)を各1枚で上下より挟み込み、200℃にて0~6MPaへ段階的に加圧し、合計10分間プレスすることによりCFRPを得た。得られたCFRPを物性評価用のサンプル「実-1」とした。
(Example 1)
<Press molding of CFRP>
The carbon fiber base material (B) obtained above was sandwiched from above and below with two resin films (I) on the upper side and one resin film (I) and one resin film (II) on the lower side. CFRP was obtained by stepwise pressurization from 0 to 6 MPa at °C for a total of 10 minutes. The obtained CFRP was used as a sample "Example-1" for evaluating physical properties.

(実施例2)
上記樹脂フィルム(I)および樹脂フィルム(II)作成において、熱安定剤を10質量部へ増量した他は、前記実施例1と同様のプロセスによりCFRPを得た。得られたCFRPを物性評価用のサンプル「実-2」とした。
(Example 2)
CFRP was obtained by the same process as in Example 1 except that the heat stabilizer was increased to 10 parts by mass in the preparation of the resin film (I) and the resin film (II). The obtained CFRP was used as a sample "Example-2" for evaluating physical properties.

(実施例3)
上記樹脂フィルム(I)作成において、添加剤として内部滑剤(エメリーオレオケミカル社製 LOXIOL G60 グリセリンモノステアレート)を10質量部加えた他は、前記実施例1と同様のプロセスによりCFRPを得た。得られたCFRPを物性評価用の炭素繊維基材サンプル「実-3」とした。
(Example 3)
CFRP was obtained by the same process as in Example 1 except that 10 parts by mass of an internal lubricant (LOXIOL G60 glycerin monostearate manufactured by Emery Oleochemical Co., Ltd.) was added as an additive in the preparation of the resin film (I). The obtained CFRP was used as a carbon fiber base material sample "Ex-3" for physical property evaluation.

(実施例4)
上記樹脂フィルム(I)作成において、添加剤として可塑剤(ジェイプラス社製 ジオクチルフタレート)を0.1質量部加えた他は、前記実施例1と同様のプロセスによりCFRPを得た。得られたCFRPを物性評価用の炭素繊維基材サンプル「実-4」とした。
(Example 4)
CFRP was obtained by the same process as in Example 1 except that 0.1 part by mass of a plasticizer (dioctyl phthalate manufactured by J-Plus Co., Ltd.) was added as an additive in the preparation of the resin film (I). The resulting CFRP was used as a carbon fiber base material sample "Ex-4" for evaluating physical properties.

(実施例5)
前記実施例1のCFRPのプレス成形において、上記にて得られた炭素繊維基材(B)を、上側に樹脂フィルム(I)および樹脂フィルム(III)を各1枚、下側に樹脂フィルム(I)および樹脂フィルム(III)を各1枚で上下より挟み込んだ他は、前記実施例1と同様のプロセスによりCFRPを得た。得られたCFRPを物性評価用の炭素繊維基材サンプル「実-5」とした。
(Example 5)
In the press molding of the CFRP of Example 1, the carbon fiber base material (B) obtained above, the resin film (I) and the resin film (III) on the upper side, and the resin film ( CFRP was obtained by the same process as in Example 1, except that I) and resin film (III) were sandwiched from above and below. The obtained CFRP was used as a carbon fiber base material sample "Example-5" for physical property evaluation.

(実施例6)
前記実施例1のCFRPのプレス成形において、上記にて得られた炭素繊維基材(B)を、上側に樹脂フィルム(I)および樹脂フィルム(IV)を各1枚、下側に樹脂フィルム(I)を2枚で上下より挟み込んだ他は、前記実施例1と同様のプロセスによりCFRPを得た。得られたCFRPを物性評価用の炭素繊維基材サンプル「実-6」とした。
(Example 6)
In the press molding of the CFRP of Example 1, the carbon fiber base material (B) obtained above, the resin film (I) and the resin film (IV) on the upper side and the resin film (IV) on the lower side CFRP was obtained by the same process as in Example 1 except that I) was sandwiched between two sheets from above and below. The obtained CFRP was used as a carbon fiber base material sample "Ex-6" for physical property evaluation.

(比較例1)
前記実施例1のCFRPのプレス成形において、上記にて得られた炭素繊維基材(B)を、上側に樹脂フィルム(V)を2枚、下側に樹脂フィルム(V)を2枚で上下より挟み込んだ他は、前記実施例1と同様のプロセスによりCFRPを得た。得られたCFRPを物性評価用の炭素繊維基材サンプル「比-2」とした。
(Comparative example 1)
In the press molding of the CFRP of Example 1, the carbon fiber base material (B) obtained above, two resin films (V) on the upper side, and two resin films (V) on the lower side CFRP was obtained by the same process as in Example 1, except that the fibers were sandwiched more tightly. The obtained CFRP was used as a carbon fiber base material sample "comparison-2" for evaluating physical properties.

(比較例2)
上記樹脂フィルム(I)作成において、内部滑剤(エメリーオレオケミカル社製 LOXIOL G60 グリセリンモノステアレート)25質量部をさらに加えた樹脂フィルムを、上記にて得られた炭素繊維基材(B)の上側2枚、下側に2枚で上下より挟み込んだ他は、前記実施例1と同様のプロセスによりCFRPを得た。得られたCFRPを物性評価用の炭素繊維基材サンプル「比-2」とした。
(Comparative example 2)
In the preparation of the resin film (I), a resin film to which 25 parts by mass of an internal lubricant (LOXIOL G60 glycerin monostearate manufactured by Emery Oleochemical Co., Ltd.) was further added was placed on the upper side of the carbon fiber base material (B) obtained above. CFRP was obtained by the same process as in Example 1 except that two sheets and two sheets on the lower side were sandwiched from above and below. The obtained CFRP was used as a carbon fiber base material sample "comparison-2" for evaluating physical properties.

<複素粘度ηの測定>
上記樹脂フィルム作成に用いた塩化ビニル系樹脂組成物(A)について、以下の方法により、複素粘度ηを測定した。測定結果を表1に示した。
上記樹脂フィルムを、30(mm)×90(mm)のサイズに切り出し、約5gとなるように重さを量り、170℃、約3分間、熱プレス成形し、約1分間冷却することにより、厚み1mmの粘度測定用サンプルを作成した。
測定には粘弾性測定装置(MCR102 Anton Paar社製)を使用し、平行平板の半径を25mm、平行間距離1mm、温度200℃、角周波数10Hzの条件で測定し、複素粘度ηを算出した。
<Measurement of complex viscosity η>
The complex viscosity η of the vinyl chloride resin composition (A) used for preparing the resin film was measured by the following method. Table 1 shows the measurement results.
The resin film is cut into a size of 30 (mm) x 90 (mm), weighed to be about 5 g, hot-press molded at 170 ° C. for about 3 minutes, and cooled for about 1 minute. A sample for viscosity measurement with a thickness of 1 mm was prepared.
A viscoelasticity measuring device (MCR102 manufactured by Anton Paar) was used for the measurement under the conditions of a parallel plate radius of 25 mm, a distance between parallel plates of 1 mm, a temperature of 200° C. and an angular frequency of 10 Hz to calculate the complex viscosity η.

<値Sの算出>
まず、各添加剤のサンプルをハンセン溶解度パラメータ(HSP)が確認されているMasterデータベースより選定した約30種類の溶媒に溶解させて溶解性を評価し、コンピュータソフトウエア Hansen Solubility Parameters in Practice(HSPiP)Ver.4.0.05を用いて、各添加剤(i)、塩化ビニル樹脂(p)、炭素繊維基材(B)のHSPを推算した。続いて、推算した各HSPを用いて、上記数式(I)~(III)により、指標となる値Sを算出した。各配合条件で算出した指標Sを表1に示した。
<Calculation of value S>
First, a sample of each additive was dissolved in about 30 kinds of solvents selected from the Master database whose Hansen Solubility Parameters (HSP) were confirmed, and the solubility was evaluated, and computer software Hansen Solubility Parameters in Practice (HSPiP) was used. Ver. 4.0.05 was used to estimate the HSP of each additive (i), vinyl chloride resin (p), and carbon fiber base material (B). Subsequently, using each estimated HSP, the index value S was calculated according to the above formulas (I) to (III). Table 1 shows the index S calculated under each compounding condition.

<曲げ強度測定>
上記で作成したサンプル「実-1」~「実-4」および「比-1」~「比-2」から、測定用試料として長さ(l)40±1mm、幅(b)15±0.2mm、厚さhmmサイズの試験片について、支点間距離(L)は40×h(mm)として、作成した試験片について、試験機(SHIMADZU社製、AUTOGRAPH AGS-H)を用い、JIS K 7074に準拠して、3点曲げ方式にて曲げ強度(MPa)を測定した。測定結果を表1に示した。
(繊維体積率:Vfの算出)
本発明による炭素繊維強化複合材料の繊維体積率(Vf)の計算は下記の通り算出した。
Vf(%)=100×炭素繊維の厚み(mm)÷炭素繊維強化複合材料の厚み(mm)
(Vf50%の曲げ強度の算出)
Vfが50±2%の範囲にあるサンプルの曲げ強度をN=3以上測定し、測定値から、直線近似を行い、Vf50%の時の曲げ強度を算出し、以下の評価基準により評価を行った。評価結果を表1に示した。
(評価規準)
400MPa以上:○
300MPa以上400MPa未満:△
300MPa未満:×
<Bending strength measurement>
From the samples "Real-1" to "Real-4" and "Ratio-1" to "Ratio-2" created above, the length (l) 40 ± 1 mm and the width (b) 15 ± 0 as a measurement sample For a test piece with a size of .2 mm and a thickness of h mm, the distance between fulcrums (L) is 40 × h (mm), and the test piece prepared is measured using a testing machine (AUTOGRAPH AGS-H, manufactured by SHIMADZU), and JIS K 7074, bending strength (MPa) was measured by a three-point bending method. Table 1 shows the measurement results.
(Fiber volume fraction: calculation of Vf)
The fiber volume fraction (Vf) of the carbon fiber reinforced composite material according to the present invention was calculated as follows.
Vf (%) = 100 x thickness of carbon fiber (mm)/thickness of carbon fiber reinforced composite material (mm)
(Calculation of bending strength at Vf50%)
Measure the bending strength of a sample with Vf in the range of 50 ± 2% N = 3 or more, perform linear approximation from the measured value, calculate the bending strength at Vf 50%, and evaluate according to the following evaluation criteria. Ta. The evaluation results are shown in Table 1.
(Evaluation criteria)
400 MPa or more: ○
300 MPa or more and less than 400 MPa: △
Less than 300 MPa: ×

<難燃性評価>
上記で作成したサンプル「実-1」および「実-5」を試料とし、20mm垂直燃焼試験 (UL94規格)と類似の評価法により、その難燃性を下記の基準で相対評価した。評価結果を表1に示した。
[評価基準]
・○:ベンチマークより優れる難燃性を有する。
・BM:ベンチマーク
<Flame retardant evaluation>
The samples "Example-1" and "Example-5" prepared above were used as samples, and their flame retardancy was relatively evaluated according to the following criteria by an evaluation method similar to the 20 mm vertical burning test (UL94 standard). The evaluation results are shown in Table 1.
[Evaluation criteria]
·○: It has flame retardancy superior to the benchmark.
・BM: Benchmark

<軽量性評価>
上記で作成したサンプル「実-1」および「実-6」を試料とし、水中置換法(JISK7112)と類似の方法にて、密度を測定し、軽量性を下記の基準で相対評価した。評価結果を表1に示した。
[評価基準]
・○:ベンチマークより低密度である。
・BM:ベンチマーク
<Light weight evaluation>
Using the samples “Example-1” and “Example-6” prepared above, the density was measured by a method similar to the water substitution method (JISK7112), and the lightness was relatively evaluated according to the following criteria. The evaluation results are shown in Table 1.
[Evaluation criteria]
○: Density lower than the benchmark.
・BM: Benchmark

Figure 0007332313000009
Figure 0007332313000009

Claims (8)

塩化ビニル系樹脂組成物(A)と、炭素繊維基材(B)とからなる複合材料と、前記複合材料の表面の少なくとも一部を被覆する塩化ビニル系樹脂組成物(C)とを備える炭素繊維強化複合材料であって、
前記塩化ビニル系樹脂組成物(A)が、塩化ビニル系樹脂および少なくとも1種の添加剤を含み、
前記塩化ビニル系樹脂組成物(A)および前記炭素繊維基材(B)が、下記特性(1)および特性(2):
・特性(1):塩化ビニル系樹脂組成物(A)は、200℃、周波数10Hzでの複素粘度ηが、1<η<1500であること。
(数式(I)及び(II)中、δD、δPおよびδHは、ハンセン溶解度パラメータにおける、分散項、極性項および水素結合項をそれぞれ示し、単位はいずれも(MPa)1/2である。)
(数式(III)中、Πは総乗を意味し、具体的には各添加剤(i)の各成分をi=1,2,3・・・nとする場合、塩化ビニル系樹脂(p)及び炭素繊維基材(B)に対して算出されるRa(pi)及びRa(ci)と前記重量分率C(i)の積を表す。また、その冪乗に掛かる値nは、各添加剤(i)の成分数を示す。)
を満たすことを特徴とする、炭素繊維強化複合材料。
Carbon comprising a composite material consisting of a vinyl chloride resin composition (A) and a carbon fiber base material (B), and a vinyl chloride resin composition (C) covering at least part of the surface of the composite material A fiber reinforced composite material,
The vinyl chloride resin composition (A) contains a vinyl chloride resin and at least one additive,
The vinyl chloride resin composition (A) and the carbon fiber base material (B) have the following properties (1) and (2):
Property (1): The vinyl chloride resin composition (A) has a complex viscosity η at 200° C. and a frequency of 10 Hz that satisfies 1<η<1500.
(In formulas (I) and (II), δD, δP and δH represent the dispersion term, polar term and hydrogen bonding term in the Hansen solubility parameters, respectively, and the unit is (MPa) 1/2 .)
(In formula (III), Π means multiplication, and specifically, when each component of each additive (i) is set to i = 1, 2, 3 ... n, vinyl chloride resin (p ) and the product of Ra (pi) and Ra (ci) calculated for the carbon fiber base material (B) and the weight fraction C (i).In addition, the value n multiplied by the power is each Shows the number of components of additive (i).)
A carbon fiber reinforced composite material that satisfies
前記塩化ビニル系樹脂組成物(C)が、前記複合材料の表面の全てを被覆する、請求項1に記載の炭素繊維強化複合材料。 The carbon fiber reinforced composite material according to claim 1, wherein the vinyl chloride resin composition (C) covers the entire surface of the composite material. 塩化ビニル系樹脂組成物(A)は、200℃、周波数10Hzでの複素粘度ηが、10≦η≦1000である、請求項1または2に記載の炭素繊維強化複合材料。 3. The carbon fiber reinforced composite material according to claim 1, wherein the vinyl chloride resin composition (A) has a complex viscosity η of 10≦η≦1000 at 200° C. and a frequency of 10 Hz. 前記添加剤が、熱安定剤、滑剤、加工助剤、衝撃改質剤、耐熱向上剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、光安定剤、充填剤、顔料、難燃剤、および可塑剤からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1~3のいずれか一項に記載の炭素繊維強化複合材料。 The additives include heat stabilizers, lubricants, processing aids, impact modifiers, heat improvers, antioxidants, UV absorbers, antistatic agents, light stabilizers, fillers, pigments, flame retardants, and plasticizers. The carbon fiber reinforced composite material according to any one of claims 1 to 3, which is at least one selected from the group consisting of agents. 前記塩化ビニル系樹脂組成物(A)が、400以上1500以下の平均重合度を有する塩化ビニル系樹脂を含み、又は、前記塩化ビニル系樹脂組成物(C)が、600以上の平均重合度を有する塩化ビニル系樹脂を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の炭素繊維強化複合材料。 The vinyl chloride resin composition (A) contains a vinyl chloride resin having an average degree of polymerization of 400 or more and 1500 or less, or the vinyl chloride resin composition (C) has an average degree of polymerization of 600 or more. The carbon fiber reinforced composite material according to any one of claims 1 to 4, comprising a vinyl chloride resin having. 前記塩化ビニル系樹脂組成物(C)が、塩素化塩化ビニル系樹脂を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の炭素繊維強化複合材料。 The carbon fiber reinforced composite material according to any one of claims 1 to 5, wherein the vinyl chloride resin composition (C) contains a chlorinated vinyl chloride resin. 前記塩化ビニル系樹脂組成物(C)が、塩化ビニル系樹脂発泡体を含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の炭素繊維強化複合材料。 The carbon fiber reinforced composite material according to any one of claims 1 to 6, wherein the vinyl chloride resin composition (C) comprises a vinyl chloride resin foam. 請求項1~7のいずれか一項に記載の炭素繊維強化複合材料からなる、成形体。 A molded body made of the carbon fiber reinforced composite material according to any one of claims 1 to 7.
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