JP7828216B2 - Fiber-reinforced resin composite and method for producing same - Google Patents
Fiber-reinforced resin composite and method for producing sameInfo
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Description
本発明は、熱可塑性樹脂発泡体からなるコア層を含む繊維強化樹脂複合体及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a fiber-reinforced resin composite including a core layer made of a thermoplastic resin foam, and a method for producing the same.
近年、電気・電子機器、自動車、飛行機等の様々な製品に、繊維強化樹脂複合体が広く使用されている。特に、軽量性を高めるために、特許文献1~3には、熱可塑性樹脂発泡体からなるコア層を繊維強化樹脂で挟むコアサンドイッチ構造の繊維強化樹脂複合体が提案されている。 In recent years, fiber-reinforced resin composites have been widely used in a variety of products, including electrical and electronic devices, automobiles, and airplanes. In particular, to increase lightweight properties, Patent Documents 1 to 3 propose fiber-reinforced resin composites with a core sandwich structure in which a core layer made of thermoplastic resin foam is sandwiched between layers of fiber-reinforced resin.
しかしながら、熱可塑性樹脂発泡体からなるコア層を含むコアサンドイッチ構造の繊維強化樹脂複合体において、軽量性を維持しつつ、さらに耐衝撃性を高めることが求められている。 However, there is a demand for fiber-reinforced resin composites with a core sandwich structure that includes a core layer made of thermoplastic resin foam to have even greater impact resistance while maintaining their light weight.
本発明は、従来の課題を解決するため、軽量性を有しつつ、耐衝撃性に優れた繊維強化樹脂複合体及びその製造方法を提供する。 In order to solve the problems of the past, the present invention provides a fiber-reinforced resin composite that is lightweight and has excellent impact resistance, and a method for producing the same.
本発明は、熱可塑性樹脂発泡体からなるコア層、及び前記コア層の両面に配置されている繊維強化樹脂からなるスキン層を含むコアサンドイッチ構造を有する繊維強化樹脂複合体であって、前記繊維強化樹脂は、前記熱可塑性樹脂発泡体を構成する熱可塑性樹脂と同種の樹脂をマトリックス樹脂としており、少なくとも、前記コア層の片面において、前記スキン層の最小厚みに対する最大厚みの比(最大厚み/最小厚み)が1.10以上である、繊維強化樹脂複合体に関する。 The present invention relates to a fiber-reinforced resin composite having a core sandwich structure including a core layer made of a thermoplastic resin foam and skin layers made of a fiber-reinforced resin disposed on both sides of the core layer, wherein the fiber-reinforced resin uses the same type of resin as the thermoplastic resin constituting the thermoplastic resin foam as a matrix resin, and the ratio of the maximum thickness to the minimum thickness of the skin layer (maximum thickness/minimum thickness) on at least one side of the core layer is 1.10 or greater.
本発明は、熱可塑性樹脂発泡体からなるコア層、及び前記コア層の両面に配置されている繊維強化樹脂からなるスキン層を含むコアサンドイッチ構造を有する繊維強化樹脂複合体であって、前記繊維強化樹脂は、前記熱可塑性樹脂発泡体を構成する熱可塑性樹脂と同種の樹脂をマトリックス樹脂としており、少なくとも、前記コア層の片面において、前記スキン層中の少なくとも1層が、1方向に並んでいる複数の繊維強化樹脂プリプレグのテープで形成されている、繊維強化樹脂複合体に関する。 The present invention relates to a fiber-reinforced resin composite having a core sandwich structure including a core layer made of a thermoplastic resin foam and skin layers made of a fiber-reinforced resin disposed on both sides of the core layer, wherein the fiber-reinforced resin uses the same type of resin as the thermoplastic resin constituting the thermoplastic resin foam as a matrix resin, and at least one layer in the skin layer on at least one side of the core layer is formed from tapes of multiple fiber-reinforced resin prepregs aligned in one direction.
本発明は、前記繊維強化樹脂複合体の製造方法であって、コア層の少なくとも片面に繊維強化樹脂プリプレグを直接積層する積層と、加熱加圧により前記コア層と前記繊維強化樹脂プリプレグとを貼合一体化する一体化成形を同時に行うダイレクトコンソリデーションプロセスを含み、前記積層は繊維強化樹脂プリプレグのテープを用いた自動テープ積層法による積層を含み、前記一体化成形において、前記コア層と前記繊維強化樹脂プリプレグの界面の熱融着温度が150℃以上である、繊維強化樹脂複合体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a fiber-reinforced resin composite, which includes a direct consolidation process in which a fiber-reinforced resin prepreg is directly laminated on at least one surface of a core layer, and an integrated molding process in which the core layer and the fiber-reinforced resin prepreg are bonded together by heating and pressurizing, the lamination being performed by an automated tape lamination method using a fiber-reinforced resin prepreg tape, and the heat fusion temperature at the interface between the core layer and the fiber-reinforced resin prepreg during the integrated molding is 150°C or higher.
本発明は、軽量性を有しつつ、耐衝撃性に優れた繊維強化樹脂複合体を提供することができる。
本発明の製造方法によれば、軽量性を有しつつ、耐衝撃性に優れた繊維強化樹脂複合体を生産性よく得ることができる。
The present invention can provide a fiber-reinforced resin composite that is lightweight and has excellent impact resistance.
According to the production method of the present invention, a fiber-reinforced resin composite that is lightweight and has excellent impact resistance can be obtained with good productivity.
本発明の発明者は、前記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、熱可塑性樹脂発泡体からなるコア層、繊維強化樹脂からなるスキン層を含むコアサンドイッチ構造を有する繊維強化樹脂複合体において、繊維強化樹脂におけるマトリックス樹脂を熱可塑性樹脂発泡体を構成する熱可塑性樹脂と同種の樹脂とし、かつ(1)少なくとも、コア層の片面において、スキン層の最小厚みに対する最大厚みの比(最大厚み/最小厚み)を1.10以上にするか、又は、(2)少なくとも、コア層の片面において、スキン層中の少なくとも1層を、1方向に並んでいる複数の繊維強化樹脂テープで形成することで、軽量性を有しつつ、耐衝撃性に優れた繊維強化樹脂複合体が得られることを見出した。
特に、本発明では、熱可塑性樹脂発泡体からなるコア層と、熱可塑性樹脂発泡体を構成する熱可塑性樹脂と同種の樹脂をマトリックス樹脂とする繊維強化樹脂プリプレグの積層中に、積層体を加熱加圧して、貼合一体化する一体化成形を同時に行うことで繊維強化樹脂複合体を得ている。より詳細には、ATL(Automated Tape Laying:自動テープ積層)法を利用したダイレクトコンソリデーションプロセスを適用することで、表面(片面/両面)に熱可塑性樹脂を含浸させた様々な形状の繊維強化樹脂プリプレグテープを熱可塑性樹脂発泡体上に積層するとともに、加熱加圧して一体化成形することで、熱可塑性樹脂発泡体からなるコア層と繊維強化樹脂からなるスキン層との層間接着性が良好になり、高い生産性で、軽量性を有しつつ、耐衝撃性に優れた繊維強化樹脂複合体を得ることができる。
As a result of extensive research into solving the above-mentioned problems, the inventors of the present invention have found that in a fiber-reinforced resin composite having a core sandwich structure including a core layer made of a thermoplastic resin foam and a skin layer made of a fiber-reinforced resin, a fiber-reinforced resin composite that is lightweight and has excellent impact resistance can be obtained by using the same type of resin as the thermoplastic resin that constitutes the thermoplastic resin foam, and (1) making the ratio of the maximum thickness to the minimum thickness of the skin layer (maximum thickness/minimum thickness) on at least one side of the core layer 1.10 or more, or (2) forming at least one layer in the skin layer on at least one side of the core layer from a plurality of fiber-reinforced resin tapes aligned in one direction.
In particular, in the present invention, a fiber-reinforced resin composite is obtained by laminating a core layer made of a thermoplastic resin foam and a fiber-reinforced resin prepreg having the same type of thermoplastic resin as the thermoplastic resin constituting the thermoplastic resin foam as a matrix resin, and simultaneously performing integrated molding by heating and pressurizing the laminate. More specifically, by applying a direct consolidation process using an ATL (Automated Tape Laying) method, fiber-reinforced resin prepreg tapes of various shapes, each of whose surfaces (one side/both sides) is impregnated with a thermoplastic resin, are laminated on a thermoplastic resin foam, and then heated and pressurized to be integrated. This improves interlayer adhesion between the core layer made of the thermoplastic resin foam and the skin layer made of the fiber-reinforced resin, thereby enabling a fiber-reinforced resin composite to be obtained with high productivity, lightweight, and excellent impact resistance.
本明細書において、数値範囲が「~」で示されている場合、該数値範囲は両端値(上限及び下限)を含む。例えば、「x~y」という数値範囲は、x及びyという両端値を含む範囲となる。また、本明細書において、数値範囲が複数記載されている場合、異なる数値範囲の上限及び下限を適宜組み合わせた数値範囲を含むものとする。 In this specification, when a numerical range is indicated with "to", the numerical range includes both end values (upper and lower limits). For example, a numerical range of "x to y" is a range that includes both end values x and y. Furthermore, when multiple numerical ranges are listed in this specification, they are considered to include numerical ranges that combine the upper and lower limits of different numerical ranges as appropriate.
(繊維強化樹脂複合体)
本発明の1以上の実施形態の繊維強化樹脂複合体は、コアサンドイッチ構造を有し、熱可塑性樹脂発泡体からなるコア層、及び前記コア層の両面に配置されている熱可塑性樹脂発泡体を構成する熱可塑性樹脂と同種の樹脂をマトリックス樹脂とする繊維強化樹脂からなるスキン層を含む。
(Fiber-reinforced resin composite)
A fiber-reinforced resin composite according to one or more embodiments of the present invention has a core sandwich structure and includes a core layer made of a thermoplastic resin foam, and skin layers made of a fiber-reinforced resin having the same type of resin as the thermoplastic resin constituting the thermoplastic resin foam, which are arranged on both sides of the core layer, as a matrix resin.
(コア層)
コア層を構成する熱可塑性樹脂発泡体には、特に限定されないが、例えば、熱可塑性ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、及びポリメタクリルイミド樹脂等からなる群から選ばれる1以上の熱可塑性樹脂を含む発泡体を好適に使用することができる。軽量性の観点から、熱可塑性ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂及びポリメタクリルイミド樹脂からなる群から選ばれる1以上の熱可塑性樹脂を含む発泡体が好ましく、安価であり、成形性、耐薬品性、及び電気絶縁性に優れる観点から、ポリオレフィン樹脂を含むポリオレフィン樹脂発泡体がより好ましく、ポリプロピレン系樹脂を含むポリプロピレン系樹脂発泡体がさらに好ましい。
(Core layer)
The thermoplastic resin foam constituting the core layer is not particularly limited, and suitable examples include foams containing one or more thermoplastic resins selected from the group consisting of thermoplastic polyurethane resins, acrylic resins, polyolefin resins, polyvinyl chloride resins, polystyrene resins, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resins, polyetherimide resins, and polymethacrylimide resins. From the viewpoint of light weight, foams containing one or more thermoplastic resins selected from the group consisting of thermoplastic polyurethane resins, acrylic resins, polyolefin resins, polyetherimide resins, and polymethacrylimide resins are preferred, and from the viewpoints of low cost and excellent moldability, chemical resistance, and electrical insulation, polyolefin resin foams containing polyolefin resins are more preferred, and polypropylene resin foams containing polypropylene resins are even more preferred.
ポリプロピレン系樹脂は、プロピレンの単独重合体であるホモポリプロピレンでもよく、プロピレンと他のオレフィンとの共重合体でもよい。プロピレンの共重合体は、結晶性や剛性の観点から、通常プロピレンを50~99モル%含み、55~98モル%含むことが好ましく、60~97モル%含むことがより好ましく、65~96モル%含むことがさらに好ましく、70~95モル%含むことが特に好ましい。共重合体は、ランダムポリプロピレンでもよく、ブロックポリプロピレンでもよい。成形性の点で、ランダムポリプロピレンが好ましい。 The polypropylene-based resin may be homopolypropylene, which is a homopolymer of propylene, or a copolymer of propylene and another olefin. From the standpoint of crystallinity and rigidity, propylene copolymers typically contain 50 to 99 mol% of propylene, preferably 55 to 98 mol%, more preferably 60 to 97 mol%, even more preferably 65 to 96 mol%, and particularly preferably 70 to 95 mol%. The copolymer may be random polypropylene or block polypropylene. From the standpoint of moldability, random polypropylene is preferred.
他のオレフィンとしては、αーオレフィン、環状オレフィン及びジエン等が挙げられる。α-オレフィンは、炭素数2、4~20でもよく、具体的には、エチレン、1-ブテン、イソブテン、1-ペンテン、3-メチル-1-ブテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、3,4-ジメチル-1-ブテン、1-ヘプテン、3-メチル-1-ヘキセン、1-オクテン、1-デセン等が挙げられる。環状オレフィンとしては、例えば、シクロペンテン、ノルボルネン、テトラシクロ[6,2,11,8,13,6]-4-ドデセン等が挙げられる。ジエンとしては、5-メチレン-2-ノルボルネン、5-エチリデン-2-ノルボルネン、1,4-ヘキサジエン、メチル-1,4-ヘキサジエン、7-メチル-1,6-オクタジエン等が挙げられる。他のオレフィンは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組合わせて用いてもよい。 Other olefins include α-olefins, cyclic olefins, and dienes. α-olefins may have 2, 4, or 20 carbon atoms, and specific examples include ethylene, 1-butene, isobutene, 1-pentene, 3-methyl-1-butene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, 3,4-dimethyl-1-butene, 1-heptene, 3-methyl-1-hexene, 1-octene, and 1-decene. Examples of cyclic olefins include cyclopentene, norbornene, and tetracyclo[6,2,11,8,13,6]-4-dodecene. Examples of dienes include 5-methylene-2-norbornene, 5-ethylidene-2-norbornene, 1,4-hexadiene, methyl-1,4-hexadiene, and 7-methyl-1,6-octadiene. The other olefins may be used alone or in combination of two or more.
ポリプロピレン系樹脂は、メルトフローレート(MFR)が3~30g/10分であることが好ましく、4~20g/10分であることがより好ましく、5~18g/10分であることがさらに好ましい。ポリプロピレン系樹脂のMFRが上述した範囲内であると、発泡成形体の表面美麗性が良好になるとともに、生産性も向上する。 The polypropylene resin preferably has a melt flow rate (MFR) of 3 to 30 g/10 min, more preferably 4 to 20 g/10 min, and even more preferably 5 to 18 g/10 min. When the MFR of the polypropylene resin is within the above range, the surface aesthetics of the foamed molded article are improved and productivity is also improved.
ポリプロピレン系樹脂のMFRは、JIS K 7210のB法の規定に準拠し、オリフィス径2.0959±0.005mm、オリフィス長さ8.000±0.025mm、230℃、21.2N(2.16kgf)の荷重下で測定することができる。 The MFR of polypropylene resins can be measured in accordance with JIS K 7210, Method B, using an orifice diameter of 2.0959±0.005 mm, an orifice length of 8.000±0.025 mm, at 230°C, and under a load of 21.2 N (2.16 kgf).
ポリプロピレン系樹脂は、加熱成形性に優れる観点から、ラジカル重合性モノマーで変性した変性ポリプロピレン系樹脂、すなわちポリプロピレン系樹脂鎖にラジカル重合性モノマーをグラフト重合した変性ポリプロピレン系樹脂でもよい。ラジカル重合性モノマーとしては、共役ジエン系化合物、芳香族ビニル化合物、エチレン系不飽和カルボン酸、エポキシ基含有ビニル化合物、ヒドロキシ基含有ビニル化合物、ビニルエステル化合物、アミド化合物、アミノアルキル(メタ)アクリレート化合物、不飽和スルホン酸化合物、及び不飽和リン酸化合物等が挙げられる。 From the viewpoint of excellent thermoformability, the polypropylene resin may be a modified polypropylene resin modified with a radically polymerizable monomer, i.e., a modified polypropylene resin in which a radically polymerizable monomer is graft-polymerized onto a polypropylene resin chain. Examples of radically polymerizable monomers include conjugated diene compounds, aromatic vinyl compounds, ethylenically unsaturated carboxylic acids, epoxy group-containing vinyl compounds, hydroxy group-containing vinyl compounds, vinyl ester compounds, amide compounds, aminoalkyl (meth)acrylate compounds, unsaturated sulfonic acid compounds, and unsaturated phosphate compounds.
共役ジエン系化合物として、例えば、1,3-ブタジエン、1,3-ペンタジエン、イソプレン、及びクロロプレン等が挙げられる。これらの共役ジエン系化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、液状で取り扱いやすく、安価であるという点で、イソプレンが好ましい。 Examples of conjugated diene compounds include 1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, isoprene, and chloroprene. These conjugated diene compounds may be used alone or in combination of two or more. Among these, isoprene is preferred because it is liquid, easy to handle, and inexpensive.
芳香族ビニル化合物としては、例えば、スチレン;o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、α-メチルスチレン、β-メチルスチレン、ジメチルスチレン、トリメチルスチレン等のメチルスチレン;o-クロロスチレン、m-クロロスチレン、p-クロロスチレン、α-クロロスチレン、β-クロロスチレン、ジクロロスチレン、トリクロロスチレン等のクロロスチレン;o-ブロモスチレン、m-ブロモスチレン、p-ブロモスチレン、ジブロモスチレン、トリブロモスチレン等のブロモスチレン;o-フルオロスチレン、m-フルオロスチレン、p-フルオロスチレン、ジフルオロスチレン、トリフルオロスチレン等のフルオロスチレン;o-ニトロスチレン、m-ニトロスチレン、p-ニトロスチレン、ジニトロスチレン、トリニトロスチレン等のニトロスチレン;o-ヒドロキシスチレン、m-ヒドロキシスチレン、p-ヒドロキシスチレン、ジヒドロキシスチレン、トリヒドロキシスチレン等のビニルフェノール;o-ジビニルベンゼン、m-ジビニルベンゼン、p-ジビニルベンゼン等のジビニルベンゼン;o-ジイソプロペニルベンゼン、m-ジイソプロペニルベンゼン、p-ジイソプロペニルベンゼン等のジイソプロペニルベンゼン等が挙げられる。これらの芳香族ビニル化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組合わせて用いてもよい。中でも、スチレン、α-メチルスチレン、p-メチルスチレン等のメチルスチレン、ジビニルベンゼンモノマーまたはジビニルベンゼン異性体混合物が安価であるという点で好ましい。 Examples of aromatic vinyl compounds include styrene; methylstyrenes such as o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, α-methylstyrene, β-methylstyrene, dimethylstyrene, and trimethylstyrene; chlorostyrenes such as o-chlorostyrene, m-chlorostyrene, p-chlorostyrene, α-chlorostyrene, β-chlorostyrene, dichlorostyrene, and trichlorostyrene; bromostyrenes such as o-bromostyrene, m-bromostyrene, p-bromostyrene, dibromostyrene, and tribromostyrene; o-fluorostyrene, m-fluorostyrene, and p-fluorostyrene. Examples of aromatic vinyl compounds include fluorostyrenes such as o-nitrostyrene, difluorostyrene, and trifluorostyrene; nitrostyrenes such as o-nitrostyrene, m-nitrostyrene, p-nitrostyrene, dinitrostyrene, and trinitrostyrene; vinylphenols such as o-hydroxystyrene, m-hydroxystyrene, p-hydroxystyrene, dihydroxystyrene, and trihydroxystyrene; divinylbenzenes such as o-divinylbenzene, m-divinylbenzene, and p-divinylbenzene; and diisopropenylbenzenes such as o-diisopropenylbenzene, m-diisopropenylbenzene, and p-diisopropenylbenzene. These aromatic vinyl compounds may be used alone or in combination of two or more. Among these, styrene, methylstyrenes such as α-methylstyrene and p-methylstyrene, divinylbenzene monomers, and divinylbenzene isomer mixtures are preferred due to their low cost.
エチレン系不飽和カルボン酸としては、例えば、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、フマール酸、テトラヒドロフタル酸、イタコン酸、シトラコン酸、クロトン酸、及びイソクロトン酸、並びにそれらの無水物、及びそれらの誘導体(例えば、アミド、イミド、エステル等)等が挙げられる。エチレン系不飽和カルボン酸の無水物としては、例えば、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ビシクロ[2,2,1]ヘプト-2-エン-5,6-ジカルボン酸無水物等が挙げられる。エチレン系不飽和カルボン酸の誘導体としては、例えば、(メタ)アクリル酸エステル化合物等が挙げられ、(メタ)アクリル酸エステル化合物としては、例えな、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、i-ブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、n-アミル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、n-ヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、ラウロイル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、イソボロニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。本明細書において、(メタ)アクリル酸は、アクリル酸及びメタクリル酸の総称である。本明細書において、(メタ)アクリレートは、アクリレート及びメタクリレートの総称である。これらのモノマーは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、入手性及びコストの観点から、アクリル酸、メタクリル酸、及び無水マレイン酸からなる群から選ばれる1以上が好ましい。 Examples of ethylenically unsaturated carboxylic acids include (meth)acrylic acid, maleic acid, fumaric acid, tetrahydrophthalic acid, itaconic acid, citraconic acid, crotonic acid, and isocrotonic acid, as well as their anhydrides and derivatives (e.g., amides, imides, esters, etc.). Examples of ethylenically unsaturated carboxylic acid anhydrides include maleic anhydride, citraconic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, and bicyclo[2,2,1]hept-2-ene-5,6-dicarboxylic acid anhydride. Examples of the derivatives of ethylenically unsaturated carboxylic acids include (meth)acrylic acid ester compounds, and examples of the (meth)acrylic acid ester compounds include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, propyl (meth)acrylate, n-butyl (meth)acrylate, i-butyl (meth)acrylate, tert-butyl (meth)acrylate, n-amyl (meth)acrylate, isoamyl (meth)acrylate, n-hexyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, and octyl (meth)acrylate. Examples of suitable acrylic acid monomers include decyl (meth)acrylate, dodecyl (meth)acrylate, octadecyl (meth)acrylate, stearyl (meth)acrylate, tridecyl (meth)acrylate, lauroyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, phenyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, dicyclopentanyl (meth)acrylate, dicyclopentenyl (meth)acrylate, dimethylaminoethyl (meth)acrylate, and diethylaminoethyl (meth)acrylate. In this specification, "(meth)acrylic acid" refers collectively to acrylic acid and methacrylic acid. In this specification, "(meth)acrylate" refers collectively to acrylate and methacrylate. These monomers may be used alone or in combination of two or more. From the standpoints of availability and cost, one or more selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, and maleic anhydride are preferred.
エポキシ基含有ビニル化合物としては、例えば、(メタ)アクリル酸グリシジル、マレイン酸モノグリシジル、マレイン酸ジグリシジル、イタコン酸モノグリシジル、イタコン酸ジグリシジル、アリルコハク酸モノグリシジル、アリルコハク酸ジグリシジル、p-スチレンカルボン酸グリシジル、アリルグリシジルエーテル、メタアリルグリシジルエーテル、スチレン-p-グリシジルエーテル、p-グルシジルスチレン等のグリシジル化合物;3,4-エポキシ-1-ブテン、3,4-エポキシ-3-メチル-1-ブテン等のエポキシオレフィン;ビニルシクロヘキセンモノオキシド等が挙げられる。これらのモノマーは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、例えば、入手性及びコストの観点から、アクリル酸グリシジル、及び/又はメタクリル酸グリシジルが好ましい。 Examples of epoxy group-containing vinyl compounds include glycidyl compounds such as glycidyl (meth)acrylate, monoglycidyl maleate, diglycidyl maleate, monoglycidyl itaconate, diglycidyl itaconate, monoglycidyl allyl succinate, diglycidyl allyl succinate, glycidyl p-styrenecarboxylate, allyl glycidyl ether, methallyl glycidyl ether, styrene-p-glycidyl ether, and p-glycidyl styrene; epoxy olefins such as 3,4-epoxy-1-butene and 3,4-epoxy-3-methyl-1-butene; and vinylcyclohexene monoxide. These monomers may be used alone or in combination of two or more. Among these, glycidyl acrylate and/or glycidyl methacrylate are preferred, for example, from the standpoints of availability and cost.
ヒドロキシ基含有ビニル化合物としては、例えば、ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチルアクリレート、ラクトン変性ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピルアクリレート等が挙げられる。 Examples of hydroxy group-containing vinyl compounds include hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, lactone-modified hydroxyethyl (meth)acrylate, and 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate.
ビニルエステル化合物としては、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等が挙げられる。 Examples of vinyl ester compounds include vinyl acetate and vinyl propionate.
アミド化合物としては、(メタ)クリルアミド、N-メチロールメタクリルアミド、N-メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、マレイン酸アミド等が挙げられる。本明細書において、(メタ)クリルは、アクリル及びメタクリルの総称である。 Amide compounds include (meth)acrylamide, N-methylol methacrylamide, N-methylol acrylamide, diacetone acrylamide, and maleic acid amide. In this specification, (meth)acryl is a general term for acryl and methacryl.
アミノアルキル(メタ)アクリレート化合物としては、N、N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N、N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N、N-ジプロピルアミノエチル(メタ)アクリレート、N、N-ジブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N、N-ジヒドロキシエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。 Examples of aminoalkyl (meth)acrylate compounds include N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate, N,N-diethylaminoethyl (meth)acrylate, N,N-dimethylaminopropyl (meth)acrylate, N,N-dipropylaminoethyl (meth)acrylate, N,N-dibutylaminoethyl (meth)acrylate, and N,N-dihydroxyethylaminoethyl (meth)acrylate.
不飽和スルホン酸化合物としては、スチレンスルホン酸、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸等が挙げられる。 Examples of unsaturated sulfonic acid compounds include styrene sulfonic acid and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid.
不飽和リン酸化合物としては、モノ(2-メタクリロイロキシエチル)アシッドホスフェート、モノ(2-アクリロイロキシエチル)アシッドホスフェート等が挙げられる。 Examples of unsaturated phosphate compounds include mono(2-methacryloyloxyethyl) acid phosphate and mono(2-acryloyloxyethyl) acid phosphate.
上述したラジカル重合性モノマーの中でも、低密度及び独立気泡率が高い発泡体を得やすい観点から、共役ジエン系化合物及び芳香族ビニル化合物及びからなる群から選ばれる1以上を用いることが好ましい。 Among the above-mentioned radical polymerizable monomers, it is preferable to use one or more selected from the group consisting of conjugated diene compounds and aromatic vinyl compounds, as this makes it easier to obtain foams with low density and a high closed cell content.
グラフト重合に用いるラジカル重合性モノマーの使用量は、特に限定されないが、例えば、ポリプロピレン系樹脂100重量部に対し、0.01~20重量部でもよく、0.05~10重量部でもよく、0.1~5重量部でもよい。 The amount of radically polymerizable monomer used in graft polymerization is not particularly limited, but may be, for example, 0.01 to 20 parts by weight, 0.05 to 10 parts by weight, or 0.1 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of polypropylene resin.
変性ポリプロピレン系樹脂は、ポリプロピレン系樹脂、ラジカル重合性モノマーを、ラジカル重合開始剤の存在下でグラフト重合することで得ることができる。 Modified polypropylene resins can be obtained by graft polymerizing polypropylene resins and radically polymerizable monomers in the presence of a radical polymerization initiator.
ラジカル重合開始剤としては、特に限定されず、一般に過酸化物、アゾ化合物等を適宜用いることができるが、ポリプロピレン系樹脂や共役ジエン化合物等のラジカル重合性モノマーからの水素引き抜き能を有する開始剤が好ましく、一般にケトンパーオキサイド、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、パーオキシエステル等の有機過酸化物が挙げられる。中でも、特に水素引き抜き能が高い開始剤が好ましく、例えば1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、n-ブチル4,4-ビス(t-ブチルパーオキシ)バレレート、2,2-ビス(t-ブチルパーオキシ)ブタン等のパーオキシケタール;ジクミルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、α,α’-ビス(t-ブチルパーオキシ-m-イソプロピル)ベンゼン、t-ブチルクミルパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)-3-ヘキシン等のジアルキルパーオキサイド;ベンゾイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド;t-ブチルパーオキシオクテート、t-ブチルパーオキシイソブチレート、t-ブチルパーオキシラウレート、t-ブチルパーオキシ3,5,5-トリメチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、2,5-ジメチル-2,5-ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t-ブチルパーオキシアセテート、t-ブチルパーオキシベンゾエート、ジ-t-ブチルパーオキシイソフタレート等のパーオキシエステル等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組合わせて用いてもよい。 There are no particular restrictions on the radical polymerization initiator, and peroxides, azo compounds, etc. can generally be used as appropriate. However, initiators capable of abstracting hydrogen from radically polymerizable monomers such as polypropylene resins and conjugated diene compounds are preferred, and typical examples include organic peroxides such as ketone peroxides, peroxyketals, hydroperoxides, dialkyl peroxides, diacyl peroxides, peroxydicarbonates, and peroxyesters. Among these, initiators with particularly high hydrogen abstraction ability are preferred, and examples thereof include peroxyketals such as 1,1-bis(t-butylperoxy)3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,1-bis(t-butylperoxy)cyclohexane, n-butyl 4,4-bis(t-butylperoxy)valerate, and 2,2-bis(t-butylperoxy)butane; dicumyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane, α,α'-bis(t-butylperoxy-m-isopropyl)benzene, t-butylcumyl peroxide, di-t-butyl peroxide, and 2,5-dimethyl- Examples include dialkyl peroxides such as 2,5-di(t-butylperoxy)-3-hexyne; diacyl peroxides such as benzoyl peroxide; and peroxyesters such as t-butylperoxyoctate, t-butylperoxyisobutyrate, t-butylperoxylaurate, t-butylperoxy3,5,5-trimethylhexanoate, t-butylperoxyisopropyl carbonate, 2,5-dimethyl-2,5-di(benzoylperoxy)hexane, t-butylperoxyacetate, t-butylperoxybenzoate, and di-t-butylperoxyisophthalate. These may be used alone or in combination of two or more.
ラジカル重合開始剤の使用量は、反応性、並びに変性ポリプロピレン系樹脂の流動性及び機械的特性の観点から、ポリプロピレン系樹脂100重量部に対して、0.01~10重量部であることが好ましく、より好ましくは0.2~5重量部である。 From the viewpoints of reactivity and the fluidity and mechanical properties of the modified polypropylene resin, the amount of radical polymerization initiator used is preferably 0.01 to 10 parts by weight, and more preferably 0.2 to 5 parts by weight, per 100 parts by weight of polypropylene resin.
前記グラフト重合反応時の各成分の添加順序については、特に限定されないが、例えば、(1)ポリプロピレン系樹脂、ラジカル重合性モノマー及びラジカル重合開始剤を混合した後、溶融混練してもよいし、(2)ポリプロピレン系樹脂を溶融混練した後、ラジカル重合性モノマー又はラジカル開始剤を同時に、或いは、別々に、一括して又は分割して混合してもよいし、(3)ポリプロピレン系樹脂及びラジカル重合開始剤を溶融混練した後、ラジカル重合性モノマーを一括して又は分割して混合してもよい。ポリプロピレン系樹脂の機械的物性の低下を抑制する観点から、(3)が好ましい。 The order of addition of each component during the graft polymerization reaction is not particularly limited, but for example, (1) the polypropylene resin, radical polymerizable monomer, and radical polymerization initiator may be mixed and then melt-kneaded; (2) the polypropylene resin may be melt-kneaded and then the radical polymerizable monomer or radical initiator may be mixed simultaneously or separately, all at once or in portions; or (3) the polypropylene resin and radical polymerization initiator may be melt-kneaded and then the radical polymerizable monomer may be mixed all at once or in portions. Option (3) is preferred from the viewpoint of suppressing deterioration of the mechanical properties of the polypropylene resin.
前記グラフト重合反応において、溶融混練の温度は、ポリプロピレン系樹脂が溶融し、かつラジカル重合開始剤が分解する温度であればよく、特に限定されないが、例えば150~300℃であることが好ましい。また溶融混練する時間は、具体的には、ラジカル重合開始剤を添加してからの時間は、一般に1~60分であることが好ましい。 In the graft polymerization reaction, the melt-kneading temperature is not particularly limited as long as it is a temperature at which the polypropylene resin melts and the radical polymerization initiator decomposes, but a temperature of 150 to 300°C is preferred. Furthermore, the melt-kneading time, specifically the time from the addition of the radical polymerization initiator, is generally preferably 1 to 60 minutes.
溶融混練の装置としては、ロール、コニーダー、バンバリーミキサー、ブラベンダー、単軸押出機、二軸押出機等の混練機;二軸表面更新機、二軸多円板装置等の横型撹拌機;ダブルヘリカルリボン撹拌機等の縦型撹拌機等が挙げられる。これらのうち、混練機を使用することが好ましく、特に単軸押出機及び二軸押出機等の押出機が生産性の点から好ましい。また、各々の成分を充分に均一に混合するために、前記溶融混練を複数回繰返してもよい。 Melt-kneading equipment includes kneaders such as rolls, co-kneaders, Banbury mixers, Brabenders, single-screw extruders, and twin-screw extruders; horizontal mixers such as twin-screw resurfacing mixers and twin-screw multi-disc mixers; and vertical mixers such as double helical ribbon mixers. Among these, it is preferable to use a kneader, and extruders such as single-screw and twin-screw extruders are particularly preferred from the standpoint of productivity. Furthermore, the melt-kneading process may be repeated multiple times to ensure that the components are mixed thoroughly and uniformly.
ポリプロピレン系樹脂発泡体の製造方法は特に限定されず、例えば、押出発泡法、射出発泡法、ブロー発泡法、ビーズ発泡法等の公知の技術を適宜使用することができる。中でも、高倍率の発泡体が得られやすい観点から、ビーズ発泡法によるポリプロピレン系樹脂発泡体であることが好ましい。 The method for producing polypropylene-based resin foam is not particularly limited, and known techniques such as extrusion foaming, injection foaming, blow foaming, and bead foaming can be used as appropriate. Among these, polypropylene-based resin foam produced by the bead foaming method is preferred, as it is easier to obtain foams with a high expansion ratio.
ビーズ発泡法によるポリプロピレン系樹脂発泡体は、特に限定されないが、例えば、ポリプロピレン系樹脂を含む基材樹脂及び発泡剤を含むポリプロピレン系樹脂組成物を溶融混練した後に押出し、押し出された溶融混練物を切断して作製したポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を、金型内で蒸気成形することによって作製することができる。発泡剤としては、特に限定されず、物理発泡剤や化学発泡剤を適宜用いることができるが、炭酸ガスを好適に用いることができる。ポリプロピレン系樹脂組成物は、必要に応じて、セル形成剤;着色剤;帯電防止剤;難燃剤;酸化防止剤、金属不活性剤、燐系加工安定剤、紫外線吸収剤、紫外線安定剤、蛍光増白剤、金属石鹸、制酸吸着剤等の安定剤;架橋剤;連鎖移動剤;滑剤;可塑剤;充填材;強化材等の添加剤を含んでもよい。 Polypropylene-based resin foams produced by the bead expansion method are not particularly limited, but can be produced, for example, by melt-kneading a base resin containing a polypropylene-based resin and a polypropylene-based resin composition containing a blowing agent, extruding the resulting mixture, and then cutting the extruded mixture to produce pre-expanded polypropylene-based resin particles, which are then steam-molded in a mold. The blowing agent is not particularly limited, and physical or chemical blowing agents can be used as appropriate, with carbon dioxide being preferred. The polypropylene-based resin composition may optionally contain additives such as cell-forming agents, colorants, antistatic agents, flame retardants, antioxidants, metal deactivators, phosphorus-based processing stabilizers, UV absorbers, UV stabilizers, fluorescent brighteners, metal soaps, and antacid adsorbents; crosslinking agents, chain transfer agents, lubricants, plasticizers, fillers, and reinforcing materials.
軽量性の観点から、熱可塑性樹脂発泡体は、密度が180Kg/m3以下であることが好ましく、30~150Kg/m3がより好ましく、60~90Kg/m3がさらに好ましい。 From the viewpoint of light weight, the density of the thermoplastic resin foam is preferably 180 kg/m 3 or less, more preferably 30 to 150 kg/m 3 , and even more preferably 60 to 90 kg/m 3 .
コア層の厚みは、繊維強化樹脂複合体の用途等に応じて、適宜設定すればよく、特に限定されない。 The thickness of the core layer can be set appropriately depending on the application of the fiber-reinforced resin composite, and is not particularly limited.
(スキン層)
スキン層を構成する繊維強化樹脂は、強化繊維及びマトリックス樹脂を含む。
(skin layer)
The fiber reinforced resin constituting the skin layer includes reinforcing fibers and a matrix resin.
強化繊維は、一般的に繊維強化樹脂に用いる繊維を適宜用いることができ、特に限定されない。強化繊維としては、例えば、無機繊維、有機繊維、及び金属繊維等が挙げられる。無機繊維としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、チラノ繊維、玄武岩繊維、及びセラミックス繊維等が挙げられる。炭素繊維は、ポリアクリルニトリル(PAN)系、レーヨン系、リグニン系、及びピッチ系のいずれもよいが、強度の観点から、PAN系を好適に用いることができる。有機繊維としては、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール(PBO)繊維等が挙げられる。強化繊維は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、強化繊維としては、軽量性及び高強度の観点から、炭素繊維、ガラス繊維及びアラミド繊維からなる群から選ばれる1種以上が好ましく、炭素繊維がより好ましい。強化繊維は、強度の観点から、通常、連続繊維(長繊維)として用いる。 The reinforcing fibers can be any fibers commonly used in fiber-reinforced resins, and are not particularly limited. Examples of reinforcing fibers include inorganic fibers, organic fibers, and metal fibers. Examples of inorganic fibers include carbon fiber, glass fiber, silicon carbide fiber, alumina fiber, Tyranno fiber, basalt fiber, and ceramic fiber. Polyacrylonitrile (PAN), rayon, lignin, and pitch-based carbon fibers are acceptable, but PAN fibers are preferred from the perspective of strength. Examples of organic fibers include aramid fiber, polyethylene fiber, polyvinyl alcohol fiber, polyester fiber, polyamide fiber, and polyparaphenylene benzobisoxazole (PBO) fiber. Reinforcing fibers may be used alone or in combination of two or more. Among these, from the perspectives of light weight and high strength, one or more types selected from the group consisting of carbon fiber, glass fiber, and aramid fiber are preferred, with carbon fiber being more preferred. Reinforcing fibers are typically used as continuous fibers (long fibers) from the perspective of strength.
マトリックス樹脂は、コア層の熱可塑性樹脂発泡体を構成する熱可塑性樹脂と同種の樹脂であればよく、特に限定されず、熱可塑性樹脂発泡体の欄において説明したものを適宜用いることができる。本明細書において、「同種の樹脂」とは、樹脂を構成する主成分モノマーが同一である樹脂を意味し、樹脂を構成する主成分モノマーとは、樹脂の構成単位を100モル%とした場合、含有量が50モル%を超えるモノマーを意味する。
マトリックス樹脂は、コア層の熱可塑性樹脂発泡体を構成する熱可塑性樹脂と同様、ポリプロピレン系樹脂であることが好ましい。ポリプロピレン系樹脂としては、コア層の欄に説明したものを適宜用いることができ、重複する説明を省略する。
The matrix resin is not particularly limited as long as it is the same type of resin as the thermoplastic resin constituting the thermoplastic resin foam of the core layer, and those described in the section on thermoplastic resin foam can be used as appropriate. In this specification, "same type of resin" means a resin in which the main component monomer constituting the resin is the same, and the main component monomer constituting the resin means a monomer whose content exceeds 50 mol % when the constituent units of the resin are 100 mol %.
The matrix resin is preferably a polypropylene-based resin, similar to the thermoplastic resin constituting the thermoplastic resin foam of the core layer. As the polypropylene-based resin, those described in the section on the core layer can be used as appropriate, and redundant description will be omitted.
マトリックス樹脂として使用するポリプロピレン系樹脂は、強化繊維に対する接着性を高める観点から、ラジカル重合性モノマーで変性した変性ポリプロピレン系樹脂、すなわちポリプロピレン系樹脂鎖にラジカル重合性モノマーをグラフト重合した変性ポリプロピレン系樹脂を含んでもよい。変性ポリプロピレン系樹脂は、強化繊維に対する接着性をより高める観点から、ポリプロピレン系樹脂鎖に、エチレン系不飽和カルボン酸及びエポキシ基含有ビニル化合物からなる群から選ばれる1種以上のモノマーを重合させたものであることが好ましい。変性ポリプロピレン系樹脂は、エチレン系不飽和カルボン酸及びエポキシ基含有ビニル化合物からなる群から選ばれる1種以上のモノマーに加えて、任意に他のラジカル重合性モノマーをグラフト重合させたものであってもよい。変性ポリプロピレン系樹脂は、強化繊維に対する接着性を高め、加熱成形性の観点から、エポキシ基含有ビニル系化合物及び芳香族ビニル化合物からなる群から選ばれる一つ以上の化合物で変性した変性ポリプロピレン系樹脂であることが好ましい。エチレン系不飽和カルボン酸、エポキシ基含有ビニル化合物、芳香族ビニル化合物及び他のラジカル重合性モノマーとしては、コア層の欄に説明したものを適宜用いることができ、重複する説明を省略する。エチレン系不飽和カルボン酸は、特に限定されないが、入手性及びコストの観点から、アクリル酸、メタクリル酸、及び無水マレイン酸からなる群から選ばれる1以上が好ましい。エポキシ基含有ビニル化合物としては、特に限定されないが、入手性及びコストの観点から、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジルが好ましい。変性ポリプロピレン系樹脂は、特に限定されないが、例えば、コア層の欄に説明した製造方法で得ることができ、重複する説明を省略する。 The polypropylene resin used as the matrix resin may include a modified polypropylene resin modified with a radically polymerizable monomer, i.e., a modified polypropylene resin obtained by graft-polymerizing a radically polymerizable monomer onto a polypropylene resin chain, in order to enhance adhesion to the reinforcing fibers. The modified polypropylene resin is preferably a polypropylene resin obtained by polymerizing one or more monomers selected from the group consisting of ethylenically unsaturated carboxylic acids and epoxy-containing vinyl compounds onto a polypropylene resin chain in order to further enhance adhesion to the reinforcing fibers. The modified polypropylene resin may be a polypropylene resin obtained by graft-polymerizing one or more monomers selected from the group consisting of ethylenically unsaturated carboxylic acids and epoxy-containing vinyl compounds, and optionally other radically polymerizable monomers. In order to enhance adhesion to the reinforcing fibers and to achieve heat moldability, the modified polypropylene resin is preferably a polypropylene resin modified with one or more compounds selected from the group consisting of epoxy-containing vinyl compounds and aromatic vinyl compounds. The ethylenically unsaturated carboxylic acids, epoxy-containing vinyl compounds, aromatic vinyl compounds, and other radically polymerizable monomers described in the core layer section can be used as appropriate, and redundant description will be omitted. The ethylenically unsaturated carboxylic acid is not particularly limited, but from the standpoints of availability and cost, one or more selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, and maleic anhydride is preferred. The epoxy group-containing vinyl compound is not particularly limited, but from the standpoints of availability and cost, glycidyl acrylate and glycidyl methacrylate are preferred. The modified polypropylene resin is not particularly limited, but can be obtained, for example, by the production method described in the core layer section, and redundant description will be omitted.
マトリックス樹脂として使用する変性ポリプロピレン系樹脂において、エチレン系不飽和カルボン酸及びエポキシ基含有ビニル化合物からなる群から選ばれる1種以上のモノマーの使用量は、特に限定されないが、例えば、強化繊維に対する接着性及び物性の観点から、ポリプロピレン系樹脂100重量部に対し、0.1~20重量部であることが好ましく、0.5~10重量部であることがより好ましい。 In the modified polypropylene resin used as the matrix resin, the amount of one or more monomers selected from the group consisting of ethylenically unsaturated carboxylic acids and epoxy group-containing vinyl compounds is not particularly limited. However, from the standpoint of adhesion to reinforcing fibers and physical properties, it is preferably 0.1 to 20 parts by weight, and more preferably 0.5 to 10 parts by weight, per 100 parts by weight of polypropylene resin.
繊維強化樹脂は、1方向に並んでいる強化繊維(連続繊維)を含む1方向繊維強化樹脂であってもよい。また、1方向繊維強化樹脂は、強化繊維(連続繊維)が1方向に並んでいる1方向繊維シートにマトリックス樹脂を含浸した1方向繊維強化樹脂シートでもよく、1方向繊維強化樹脂シートを所定の幅にカットした1方向1方向繊維強化樹脂テープでもよい。本明細書において、テープとは、幅が6~25mmであることを意味する。1方向繊維強化樹脂テープの幅は、例えば、6~25mmでもよく、10~20mmでもよく、12~15mmでもよい。繊維強化樹脂は、また、強化繊維(連続繊維)を経糸及び緯糸として用いた織物にマトリックス樹脂を含浸した繊維織物強化樹脂でもよい。 The fiber-reinforced resin may be a unidirectional fiber-reinforced resin containing reinforcing fibers (continuous fibers) aligned in one direction. The unidirectional fiber-reinforced resin may also be a unidirectional fiber-reinforced resin sheet in which a unidirectional fiber sheet in which reinforcing fibers (continuous fibers) are aligned in one direction is impregnated with a matrix resin, or a unidirectional fiber-reinforced resin tape in which a unidirectional fiber-reinforced resin sheet is cut to a predetermined width. In this specification, "tape" means a width of 6 to 25 mm. The width of a unidirectional fiber-reinforced resin tape may be, for example, 6 to 25 mm, 10 to 20 mm, or 12 to 15 mm. The fiber-reinforced resin may also be a fiber-woven fabric-reinforced resin in which a fabric using reinforcing fibers (continuous fibers) as warp and weft threads is impregnated with a matrix resin.
スキン層は、1層でもよく、2層以上でもよい。また、コア層の両面において、スキン層の層数は同じでもよく、異なってもよい。機械的物性の等方性の観点から、コア層の両面において、スキン層は対称積層又は疑似等方積層されていることが好ましく、対称積層されていることがより好ましい。また、1層のスキン層は、1つの1方向繊維強化樹脂シート又は繊維織物強化樹脂で構成してもよく、2つ以上の複数の1方向繊維強化樹脂テープで構成されてもよい。本明細書において、1層のスキン層全体が1つの繊維強化樹脂で構成されている場合、該繊維強化樹脂はシートと称され、1層のスキン層全体が2つ以上の複数の繊維強化樹脂で構成されている場合は、該繊維強化樹脂はテープと称される。 The skin layer may consist of one layer or two or more layers. Furthermore, the number of skin layers on both sides of the core layer may be the same or different. From the viewpoint of isotropy of mechanical properties, it is preferable that the skin layers on both sides of the core layer be symmetrically or quasi-isotropically laminated, and it is more preferable that they be symmetrically laminated. Furthermore, one skin layer may be composed of a single unidirectional fiber-reinforced resin sheet or fiber woven-reinforced resin, or may be composed of two or more unidirectional fiber-reinforced resin tapes. In this specification, when a single skin layer is composed entirely of a single fiber-reinforced resin, the fiber-reinforced resin is referred to as a sheet, and when a single skin layer is composed entirely of two or more fiber-reinforced resins, the fiber-reinforced resin is referred to as a tape.
コア層の片側又は両面のスキン層において、最小厚みに対する最大厚みの比(最大厚み/最小厚み)が1.10以上であり、好ましくは1.30より大きい。これにより、軽量性を有し、耐衝撃性に優れる繊維強化樹脂複合体が得られる。また、凸部や曲面形状を有する繊維強化樹脂複合体が得られる。前記最小厚みに対する最大厚みの比の上限は特に限定されないが、例えば、軽量性の観点から、2.0以下であることが好ましい。スキン層の最小厚みは、特に限定されず、用途等に応じて適宜設定すればよいが、例えば、耐衝撃性の観点から、0.16~1.12mmが好ましく、0.33~0.99mmがより好ましく、0.49~0.82mmがさらに好ましい。スキン層の最大厚みは、特に限定されず、用途等に応じて適宜設定すればよいが、例えば、耐衝撃性の観点から、0.33~1.32mmが好ましく、0.49~1.12mmがより好ましく、0.66~0.99mmがさらに好ましい。 The ratio of the maximum thickness to the minimum thickness (maximum thickness/minimum thickness) of the skin layers on one or both sides of the core layer is 1.10 or greater, preferably greater than 1.30. This results in a lightweight fiber-reinforced resin composite with excellent impact resistance. It also results in a fiber-reinforced resin composite with convex portions and curved surfaces. The upper limit of the ratio of the maximum thickness to the minimum thickness is not particularly limited, but from the perspective of lightweight, it is preferably 2.0 or less. The minimum thickness of the skin layer is not particularly limited and can be set appropriately depending on the application, etc., but from the perspective of impact resistance, for example, it is preferably 0.16 to 1.12 mm, more preferably 0.33 to 0.99 mm, and even more preferably 0.49 to 0.82 mm. The maximum thickness of the skin layer is not particularly limited and can be set appropriately depending on the application, etc., but from the perspective of impact resistance, it is preferably 0.33 to 1.32 mm, more preferably 0.49 to 1.12 mm, and even more preferably 0.66 to 0.99 mm.
スキン層において、少なくとも1層のスキン層が、1方向に並んでいる2つ以上の複数の繊維強化樹脂テープで構成されていてもよく、少なくとも1層のスキン層が、1方向に並んでいる2つ以上の複数の1方向繊維強化樹脂テープで構成されていることがより好ましい。これにより、軽量性を有し、耐衝撃性に優れる繊維強化樹脂複合体が得られる。 At least one skin layer may be made up of two or more fiber-reinforced resin tapes aligned in one direction, and it is more preferable that at least one skin layer be made up of two or more unidirectional fiber-reinforced resin tapes aligned in one direction. This results in a fiber-reinforced resin composite that is lightweight and has excellent impact resistance.
スキン層中の少なくとも1層のスキン層の積層面の面積が前記コア層の積層面の面積とは異なることが好ましい。これにより、凸部や曲面部を有する立体的形状の繊維強化樹脂複合体が得やすくなる。 It is preferable that the area of the lamination surface of at least one of the skin layers is different from the area of the lamination surface of the core layer. This makes it easier to obtain a fiber-reinforced resin composite with a three-dimensional shape, including convex and curved portions.
また、スキン層が2層以上の場合、耐衝撃性及び生産性の観点から、1方向繊維強化樹脂が任意の角度で2層以上積層されたアングルプライ積層体で構成されてもよい。2層の1方向繊維強化樹脂に含まれる1方向繊維同士の角度の差(絶対値)は、10~90°が好ましく、30~90°がより好ましく、45~90°が特に好ましい。耐衝撃性を高める観点から、2層以上の1方向繊維強化樹脂のクロスプライ積層体で構成されていることが好ましい。クロスプライ積層体において、隣接するスキン層の繊維間の角度が互いに90°となる。各々のスキン層は、1方向繊維強化樹脂繊維シート又は1方向に並んでいる複数の1方向繊維強化樹脂テープで構成されていることが好ましい。耐衝撃性をより高める観点から、1方向繊維強化樹脂繊維シート又は1方向繊維強化樹脂テープは、それぞれ、1方向炭素繊維強化樹脂繊維シート又は1方向炭素繊維強化樹脂テープであることが好ましい。 Furthermore, when the skin layer has two or more layers, from the viewpoints of impact resistance and productivity, it may be configured as an angle-ply laminate in which two or more layers of unidirectional fiber-reinforced resin are laminated at any angle. The difference (absolute value) between the angles of the unidirectional fibers contained in the two layers of unidirectional fiber-reinforced resin is preferably 10 to 90°, more preferably 30 to 90°, and particularly preferably 45 to 90°. From the viewpoint of improving impact resistance, it is preferable that it be configured as a cross-ply laminate of two or more layers of unidirectional fiber-reinforced resin. In the cross-ply laminate, the angle between the fibers of adjacent skin layers is 90°. Each skin layer is preferably configured from a unidirectional fiber-reinforced resin fiber sheet or multiple unidirectional fiber-reinforced resin tapes arranged in one direction. From the viewpoint of further improving impact resistance, it is preferable that the unidirectional fiber-reinforced resin fiber sheet or unidirectional fiber-reinforced resin tape be a unidirectional carbon fiber-reinforced resin fiber sheet or unidirectional carbon fiber-reinforced resin tape, respectively.
本発明の1以上の実施形態において、繊維強化樹脂複合体は、耐衝撃性に優れる観点から、落球試験にて、負荷エネルギー100Jの条件下で測定した吸収エネルギーが30J以上であることが好ましく、より好ましくは35J以上であり、さらに好ましくは40J以上であり、特に好ましくは45J以上である。前記吸収エネルギーの上限は特に限定されない。 In one or more embodiments of the present invention, from the viewpoint of excellent impact resistance, the fiber-reinforced resin composite preferably has an absorbed energy of 30 J or more, more preferably 35 J or more, even more preferably 40 J or more, and particularly preferably 45 J or more, measured in a ball drop test under conditions of a load energy of 100 J. There is no particular upper limit to the absorbed energy.
(繊維強化樹脂複合体の用途)
本発明の1以上の実施形態において、繊維強化樹脂複合体は、軽量性を有し、耐衝撃性に優れることから、電気・電子機器、自動車、飛行機等の様々な製品に用いることができ、特に、凹凸や曲面部を有する立体的形状の繊維強化樹脂複合体は、スーツケース等の薄肉で剛性を必要とする耐衝撃構造体に好適に用いることができる。
(Applications of fiber reinforced resin composites)
In one or more embodiments of the present invention, the fiber-reinforced resin composite has light weight and excellent impact resistance, and therefore can be used in various products such as electrical and electronic devices, automobiles, and airplanes. In particular, a fiber-reinforced resin composite having a three-dimensional shape with unevenness or curved surfaces can be suitably used for thin-walled impact-resistant structures that require rigidity, such as suitcases.
(繊維強化樹脂複合体の製造方法)
本発明の1以上の実施形態において、繊維強化樹脂複合体の製造方法は、特に限定されず、熱可塑性樹脂発泡体からなるコア層、及び前記コア層の両面に配置されている繊維強化樹脂からなるスキン層を含むコアサンドイッチ構造を有する繊維強化樹脂複合体が得られる公知の方法を適宜用いることができる。
(Method for producing fiber reinforced resin composite)
In one or more embodiments of the present invention, the method for producing a fiber-reinforced resin composite is not particularly limited, and any known method that can produce a fiber-reinforced resin composite having a core sandwich structure including a core layer made of a thermoplastic resin foam and skin layers made of a fiber-reinforced resin disposed on both sides of the core layer can be used as appropriate.
繊維強化樹脂複合体は、例えば、コア層の少なくとも片面に繊維強化樹脂プリプレグを積層し、加熱加圧により前記コア層と前記繊維強化樹脂プリプレグとを貼合一体化する一体化成形を行うことで製造することができる。 A fiber-reinforced resin composite can be produced, for example, by laminating a fiber-reinforced resin prepreg on at least one side of a core layer, and then performing integrated molding to bond the core layer and the fiber-reinforced resin prepreg together under heat and pressure.
繊維強化樹脂複合体の製造方法は、ダイレクトコンソリデーションプロセスを含むことが好ましい。これにより、少なくとも、前記コア層の片面において、最小厚みに対する最大厚みの比(最大厚み/最小厚み)が1.10以上、或いは、スキン層中の少なくとも1層が、1方向に並んでいる複数の繊維強化樹脂テープで形成されている繊維強化樹脂複合体を、高い生産性で得ることができる。 The manufacturing method for fiber-reinforced resin composites preferably includes a direct consolidation process. This makes it possible to produce, with high productivity, fiber-reinforced resin composites in which the ratio of maximum thickness to minimum thickness (maximum thickness/minimum thickness) on at least one side of the core layer is 1.10 or greater, or in which at least one layer in the skin layer is formed from multiple fiber-reinforced resin tapes aligned in one direction.
ダイレクトコンソリデーションプロセスでは、コア層の少なくとも片面に繊維強化樹脂プリプレグを直接積層する積層と、加熱加圧により前記コア層と前記繊維強化樹脂プリプレグとを貼合一体化する一体化成形を同時に行う。 The direct consolidation process involves simultaneously laminating fiber-reinforced resin prepreg directly onto at least one side of a core layer and forming the core layer and fiber-reinforced resin prepreg into an integrated structure by applying heat and pressure.
繊維強化樹脂プリプレグは、強化繊維に熱可塑性樹脂材料を含浸させる公知のプリプレグ製造装置により製造することができる。好適には、強化繊維(連続繊維)が1方向に並んでいる1方向繊維シートや強化繊維(連続繊維)を経糸及び緯糸として用いた織物の片側又は両面にマトックス樹脂となる熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂フィルムを1層又は2層以上積層し、加熱加圧することで、熱可塑性樹脂を繊維シート中に含浸させることで得ることができる。熱可塑性樹脂フィルムの厚みは、特に限定されず、1方向繊維シート又は織物の目付、及び繊維強化樹脂プリプレグの所望の繊維含有率等に基づいて適宜設定されるが、例えば、30~80μmでもよい。 Fiber-reinforced resin prepregs can be produced using known prepreg manufacturing equipment that impregnates reinforcing fibers with a thermoplastic resin material. Preferably, they are obtained by laminating one or more layers of a thermoplastic resin film containing a thermoplastic resin that will become the matrix resin onto one or both sides of a unidirectional fiber sheet in which reinforcing fibers (continuous fibers) are aligned in one direction, or a woven fabric using reinforcing fibers (continuous fibers) as warp and weft yarns, and then applying heat and pressure to impregnate the fiber sheet with the thermoplastic resin. The thickness of the thermoplastic resin film is not particularly limited and can be set appropriately based on the basis weight of the unidirectional fiber sheet or woven fabric, the desired fiber content of the fiber-reinforced resin prepreg, etc., but may be, for example, 30 to 80 μm.
繊維強化樹脂プリプレグは、特に限定されないが、繊維強化樹脂複合体の機械的物性及び軽量性をより高める観点から、繊維体積含有率が30~60体積%であることが好ましい。繊維強化樹脂プリプレグは、繊維強化樹脂複合体の機械的物性及び軽量性をより高める観点から、目付が150~300g/m2であることが好ましく、200~250g/m2であることがより好ましい。繊維強化樹脂プリプレグの厚みは、特に限定されず、用途等に応じて適宜設定すればよいが、例えば、積層作業性の観点から、0.15~0.20mmでもよく、0.16~0.18mmでもよい。 The fiber-reinforced resin prepreg is not particularly limited, but from the viewpoint of further improving the mechanical properties and light weight of the fiber-reinforced resin composite, it is preferable that the fiber volume content be 30 to 60 volume%. From the viewpoint of further improving the mechanical properties and light weight of the fiber-reinforced resin composite, it is preferable that the fiber-reinforced resin prepreg have a basis weight of 150 to 300 g/m 2 , and more preferably 200 to 250 g/m 2. The thickness of the fiber-reinforced resin prepreg is not particularly limited and may be set appropriately depending on the application, etc., but may be, for example, 0.15 to 0.20 mm or 0.16 to 0.18 mm from the viewpoint of lamination workability.
前記積層は、生産性及び立体形状を有する繊維強化樹脂複合体が得やすい観点から、繊維強化樹脂プリプレグのテープを用いた自動テープ積層法による積層を含むことが好ましい。繊維強化樹脂プリプレグのテープは、特に限定されないが、自動テープ積層法にて積層しやすい観点から、厚みが0.15~0.20mmであり、幅が6~25.0mmであり、長さ(長手方向のサイズ)が10~100mであることが好ましく、より好ましくは厚みが0.16~0.18mmであり、幅が12.5~25.0mmであり、長さ(長手方向のサイズ)が50~100mである。 From the viewpoints of productivity and ease of obtaining a fiber-reinforced resin composite with a three-dimensional shape, the lamination preferably includes lamination using an automated tape lamination method using a fiber-reinforced resin prepreg tape. The fiber-reinforced resin prepreg tape is not particularly limited, but from the viewpoint of ease of lamination using the automated tape lamination method, it is preferable that the tape have a thickness of 0.15 to 0.20 mm, a width of 6 to 25.0 mm, and a length (longitudinal size) of 10 to 100 m, and more preferably a thickness of 0.16 to 0.18 mm, a width of 12.5 to 25.0 mm, and a length (longitudinal size) of 50 to 100 m.
ダイレクトコンソリデーションプロセスでは、コア層の少なくとも片面に維強化樹脂プリプレグのテープを自動テープ積層法にて積層しつつ、コンパクションローラー等を用いて加熱及び加圧を同時に行うことで、コア層と繊維強化樹脂プリプレグとを貼合一体化する一体化成形を行うことができる。 In the direct consolidation process, a tape of fiber-reinforced resin prepreg is laminated onto at least one side of the core layer using an automated tape lamination method, while simultaneously applying heat and pressure using a compaction roller or similar device, thereby laminating the core layer and fiber-reinforced resin prepreg together to form an integrated molding.
前記一体化成形において、コア層と繊維強化樹脂プリプレグの界面の熱融着温度が150℃以上であることが好ましく、より好ましくは170~230℃であり、さらに好ましくは190~230℃である。これにより、コア層と繊維強化樹脂プリプレグを強固に一体化することができ、繊維強化樹脂複合体の耐衝撃性等の機械的物性が向上しやすい。また、前記一体化成形において、圧力は、0.1~1.0Nであることが好ましく、より好ましくは0.2~0.8Nであり、さらに好ましくは、0.4~0.6Nである。具体的には、一体化成形にコンパクションローラーを用いた場合は、押付力は、100~300Nであることが好ましく、より好ましくは150~300Nであり、さらに好ましくは、200~300Nである。 In the integrated molding, the heat fusion temperature at the interface between the core layer and the fiber-reinforced resin prepreg is preferably 150°C or higher, more preferably 170 to 230°C, and even more preferably 190 to 230°C. This allows the core layer and the fiber-reinforced resin prepreg to be firmly integrated, which tends to improve the mechanical properties of the fiber-reinforced resin composite, such as impact resistance. Furthermore, in the integrated molding, the pressure is preferably 0.1 to 1.0 N, more preferably 0.2 to 0.8 N, and even more preferably 0.4 to 0.6 N. Specifically, when a compaction roller is used for integrated molding, the pressing force is preferably 100 to 300 N, more preferably 150 to 300 N, and even more preferably 200 to 300 N.
繊維強化樹脂プリプレグを2層以上積層する場合は、繊維強化樹脂プリプレグ同士の界面の熱融着温度が150℃以上であることが好ましく、より好ましくは170~230℃であり、さらに好ましくは190~230℃である。これにより、コア層と繊維強化樹脂プリプレグを強固に一体化することができ、繊維強化樹脂複合体の耐衝撃性等の機械的物性が向上しやすい。 When two or more layers of fiber-reinforced resin prepregs are laminated, the heat fusion temperature at the interface between the fiber-reinforced resin prepregs is preferably 150°C or higher, more preferably 170 to 230°C, and even more preferably 190 to 230°C. This allows the core layer and fiber-reinforced resin prepreg to be firmly integrated, which tends to improve the mechanical properties of the fiber-reinforced resin composite, such as impact resistance.
前記一体化成形は、ヒートアンドクールプレスからなるサーモフォーム成形方法による加熱溶融成形を含むことができる。例えば、繊維強化樹脂プリプレグとして1方向シート状及び/又は織物の繊維強化樹脂プリプレグを用いる場合、ヒートアンドクールプレスからなるサーモフォーム成形方法にて、所定の温度に設定された金型に2層以上の繊維強化樹脂プリプレグを配置して加熱し、繊維強化樹脂プリプレグ同士の層間を熱融着した後、金型を所定の温度まで冷却した後、一体化された2層以上の繊維強化樹脂プリプレグの片面上にコア層を構成する熱可塑性樹脂発泡体を積層し、冷却開始と同時に加圧してコア層とスキン層を一体化することができる。 The integrated molding can include hot melt molding using a thermoforming method comprising a heat and cool press. For example, when a unidirectional sheet-shaped and/or woven fiber reinforced resin prepreg is used as the fiber reinforced resin prepreg, the thermoforming method comprising a heat and cool press can be used to place two or more layers of fiber reinforced resin prepreg in a mold set to a predetermined temperature, heat the prepreg layers, thermally bond the layers together, cool the mold to a predetermined temperature, and then laminate a thermoplastic resin foam constituting a core layer onto one side of the integrated two or more layers of fiber reinforced resin prepreg. Simultaneously with the start of cooling, pressure can be applied to integrate the core layer and skin layer.
以下、実施例および比較例を挙げて本発明の一実施形態を更に詳細に説明する。本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 The following describes one embodiment of the present invention in more detail using examples and comparative examples. The present invention is not limited to the following examples.
実施例および比較例において、各種の評価方法に用いられた試験法および判定基準は次の通りである。 The test methods and evaluation criteria used in the examples and comparative examples are as follows:
<スキン層の厚み>
繊維強化樹脂複合体の中心部分5cm角をダイヤモンドカッターで切り出し、エポキシ樹脂中に包埋させた。次いで、ダイヤモンドカッターを用いて上記繊維強化樹脂複合体の断面を露出させ、研磨装置(MINITECH223 Presi社製)で当該断面を研磨した。その後、断面をデジタルマイクロスコープ(VHX-200 キーエンス社製)で観察することにより、スキン層の厚みを計測した。
<Skin layer thickness>
A 5 cm square was cut out from the center of the fiber-reinforced resin composite using a diamond cutter and embedded in epoxy resin. The cross section of the fiber-reinforced resin composite was then exposed using a diamond cutter and polished with a polishing machine (MINITECH223, manufactured by Presi). The cross section was then observed with a digital microscope (VHX-200, manufactured by Keyence Corporation) to measure the thickness of the skin layer.
<耐衝撃性>
耐衝撃性試験として、繊維強化樹脂複合体の中央部から60mm角でカットした試料を用い、落球衝撃試験機(INSTRON製「CEAST 9350型」)にて、錘(ストライカー)として径φ20mm、負荷エネルギー100J、衝撃速度6.1m/秒の条件にて、落錘試験を実施した。
100J衝撃時の弾性域で吸収されるエネルギー量(J)を測定し、下記の判定基準で耐衝撃性を評価した。なお、弾性域で吸収されるエネルギー量とは,衝撃荷重(y軸)-変位(x軸)線図において原点からピーク荷重までを数値積分し、面積を求めたものとした。耐衝撃性の判断がB以上であれば、耐衝撃性に優れることになる。
A:50J以上
B:30J以上50J未満
C:25J以上30J未満
D:25J未満
<Impact resistance>
For the impact resistance test, a sample cut into a 60 mm square from the center of the fiber-reinforced resin composite was used, and a drop weight test was carried out using a drop ball impact tester ("CEAST 9350" manufactured by INSTRON) under the conditions of a striker with a diameter of φ20 mm, a load energy of 100 J, and an impact speed of 6.1 m/s.
The amount of energy (J) absorbed in the elastic region during a 100J impact was measured, and impact resistance was evaluated according to the following criteria. The amount of energy absorbed in the elastic region was determined by numerically integrating the area from the origin to the peak load in an impact load (y-axis) vs. displacement (x-axis) diagram. If the impact resistance rating was B or higher, the product had excellent impact resistance.
A: 50J or more B: 30J or more but less than 50J C: 25J or more but less than 30J D: Less than 25J
<軽量性>
繊維強化樹脂複合体の目付は、得られた繊維強化樹脂複合体の質量を面積(縦150cm×横150cm)で除して算出し、下記の判定基準で軽量性を評価した。軽量性の判断がC以上であれば、軽量性を有することになる。
A:2,000g/m2以下
B:2,000g/m2以上2,500g/m2未満
C:2,500g/m2以上3,000g/m2未満
D:3,000g/m2以上
<Lightweight>
The basis weight of the fiber reinforced resin composite was calculated by dividing the mass of the obtained fiber reinforced resin composite by the area (150 cm long x 150 cm wide), and the lightness was evaluated according to the following criteria. If the lightness was judged to be C or higher, the composite was considered to be lightweight.
A: 2,000 g/ m2 or less B: 2,000 g/ m2 or more but less than 2,500 g/ m2 C: 2,500 g/m2 or more but less than 3,000 g/ m2 D: 3,000 g/ m2 or more
<熱可塑性樹脂発泡体からなるコア層>
熱可塑性樹脂発泡体からなるコア層として、(a)発泡倍率が5~6倍であり、(b)寸法が縦150mm×横150mm×厚さ6mm、(c)目付975±25g/m2である、ビーズ発泡法によるポリプロピレン系樹脂発泡成形体(株式会社カネカ製「エペラン-PP(登録商標)LBS05」、プロピレン及びαオレフィンのランダム共重合体、融点143℃、MFR8g/10分)を準備した。
<Core layer made of thermoplastic resin foam>
As a core layer made of a thermoplastic resin foam, a polypropylene resin foam molded product ("Eperan-PP (registered trademark) LBS05" manufactured by Kaneka Corporation, a random copolymer of propylene and α-olefin, melting point 143°C, MFR 8 g/10 min) prepared by the bead foaming method had an expansion ratio of 5 to 6, (b) dimensions of 150 mm length × 150 mm width × 6 mm thickness, and (c) a basis weight of 975±25 g/m².
<繊維強化ポリプロピレンプリプレグの製造例1>
ホモポリプロピレン(プライムポリプロJ106G、(株)プライムポリマー製)100重量部、及び1、3-ジ(t-ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン(パーブチルP、日油(株)製)0.5重量部を、200℃に設定した二軸押出機(HK-25D(61D);L/D=61、(株)パーカーコーポレーション製)のホッパーに供給して溶融混練した後、シリンダー途中よりメタクリル酸グリシジル(GMA)(富士フィルム和光純薬(株)製)5重量部、及びスチレンモノマー(富士フィルム和光純薬(株)製)5重量部の混合液を圧入し、溶融混練して、変性ポリプロピレンのペレットを得た。
得られた変性ポリプロピレン(融点161℃、MFR53g/10分)のペレットを30重量部、及びランダムポリプロピレン(プロピレン及びαオレフィンのランダム共重合体、融点133℃、MFR24g/10分、株式会社プライムポリマー製「Y-2045GP」)70重量部をドライブレンドし、180℃に設定した二軸押出機(HK-25D;L/D=41、(株)パーカーコーポレーション製)のホッパーに供給して溶融混練して、混合ポリプロピレンのペレットAを得た。
得られたペレットAをTダイ押出フィルム成型機(L/D=26)に供給し、厚さ45μmのフィルムAを得た。
得られたフィルムAとPAN系炭素繊維(東レ株式会社製「T710-24K」)をプリプレグ製造装置に供給し、幅300mm、厚さ230μm、目付240g/m2、及び繊維体積含有率52%の1方向炭素繊維強化ポリプロピレンプリプレグ1を得た。この幅300mmの1方向炭素繊維強化ポリプロピレンプリプレグ1を幅25mmにスリットしてUDテープを得た。また、この幅300mmの1方向炭素繊維強化ポリプロピレンプリプレグ1を幅150mmにスリットして1方向炭素繊維強化ポリプロピレンプリプレグ2を得た。
<Production Example 1 of Fiber-Reinforced Polypropylene Prepreg>
100 parts by weight of homopolypropylene (Prime Polypro J106G, manufactured by Prime Polymer Co., Ltd.) and 0.5 parts by weight of 1,3-di(t-butylperoxyisopropyl)benzene (Perbutyl P, manufactured by NOF Corporation) were supplied to the hopper of a twin-screw extruder (HK-25D (61D); L/D=61, manufactured by Parker Corporation) set at 200°C and melt-kneaded, and then a mixed liquid of 5 parts by weight of glycidyl methacrylate (GMA) (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 5 parts by weight of styrene monomer (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was injected into the middle of the cylinder and melt-kneaded to obtain pellets of modified polypropylene.
30 parts by weight of the resulting modified polypropylene pellets (melting point 161°C, MFR 53 g/10 min) and 70 parts by weight of random polypropylene (random copolymer of propylene and α-olefin, melting point 133°C, MFR 24 g/10 min, "Y-2045GP" manufactured by Prime Polymer Co., Ltd.) were dry blended, and the mixture was supplied to the hopper of a twin-screw extruder (HK-25D; L/D = 41, manufactured by Parker Corporation) set at 180°C and melt-kneaded to obtain mixed polypropylene pellets A.
The pellets A thus obtained were fed into a T-die extrusion film molding machine (L/D=26) to obtain a film A having a thickness of 45 μm.
The obtained film A and PAN-based carbon fiber ("T710-24K" manufactured by Toray Industries, Inc.) were supplied to a prepreg manufacturing apparatus to obtain a unidirectional carbon fiber reinforced polypropylene prepreg 1 having a width of 300 mm, a thickness of 230 μm, a basis weight of 240 g/ m2 , and a fiber volume content of 52%. This 300 mm wide unidirectional carbon fiber reinforced polypropylene prepreg 1 was slit to a width of 25 mm to obtain a UD tape. Furthermore, this 300 mm wide unidirectional carbon fiber reinforced polypropylene prepreg 1 was slit to a width of 150 mm to obtain a unidirectional carbon fiber reinforced polypropylene prepreg 2.
<繊維強化ポリプロピレンプリプレグの製造例2>
製造例1と同様にして得られた変性ポリプロピレンのペレットを30重量部、及びランダムポリプロピレン(プロピレン及びαオレフィンのランダム共重合体、融点135℃、MFR27g/10分、株式会社プライムポリマー製「F329RA」)70重量部をドライブレンドし、180℃に設定した二軸押出機(HK-25D;L/D=41、(株)パーカーコーポレーション製)のホッパーに供給して溶融混練して、混合ポリプロピレンのペレットBを得た。
得られたペレットBをTダイ押出フィルム成型機(L/D=26)に供給し、厚さ45μmのフィルムBを得た。
得られたフィルムBと炭素繊維平織クロス(東レ株式会社製「トレカ(登録商標)クロCO6343B」)を連続プレス装置に供給し、厚さ250μm、目付280g/m2、及び繊維体積含有率55%の3K平織炭素繊維強化ポリプロピレンプリプレグ(以下、3K平織クロス含有CFRTPとも記す)を得た。
<Fiber-reinforced polypropylene prepreg production example 2>
30 parts by weight of the modified polypropylene pellets obtained in the same manner as in Production Example 1 and 70 parts by weight of random polypropylene (a random copolymer of propylene and an α-olefin, melting point 135°C, MFR 27 g/10 min, "F329RA" manufactured by Prime Polymer Co., Ltd.) were dry blended, and the mixture was supplied to the hopper of a twin-screw extruder (HK-25D; L/D = 41, manufactured by Parker Corporation) set at 180°C and melt-kneaded to obtain mixed polypropylene pellets B.
The obtained pellets B were fed into a T-die extrusion film molding machine (L/D=26) to obtain a film B having a thickness of 45 μm.
The obtained film B and carbon fiber plain weave cloth ("Torayca (registered trademark) Kuro CO6343B" manufactured by Toray Industries, Inc.) were fed into a continuous press device to obtain a 3K plain weave carbon fiber reinforced polypropylene prepreg (hereinafter also referred to as 3K plain weave cloth-containing CFRTP) with a thickness of 250 μm, a basis weight of 280 g/ m2 , and a fiber volume content of 55%.
(実施例1)
自動テープ積層装置を用いて、上述した150mm角のポリプロピレン系樹脂発泡体の両面全面に、図1及び表1に示すように、配向角度が(90°/0°/90°)の対称積層となるように製造例1で得られたUDテープを配置した。いずれのプリプレグ層も、UDテープを同じ方向になるように6枚並べて形成した。その両面最外層の中央部に、配向角度0°の対称積層となるように、製造例1で得られたUDテープを1枚並べて25mm幅×150mm長面積分を部分的に追加積層した。ここで、配向角度は、図1に示すように、コア層を構成するポリプロピレン系樹脂発泡体Zの縦方向Yに対する角度である。以下、同様である。
UDテープの積層中に、コア層と1方向繊維強化ポリプロピレンプリプレグの界面、及び1方向繊維強化ポリプロピレンプリプレグ同士の層間は、レーザー制御による230℃の被加熱面温度とコンパクションローラーによる押付力300Nの加熱加圧によって接着一体化し、自然に室温(20±5℃)まで冷却することで、繊維強化樹脂複合体を得た。
Example 1
Using an automatic tape laminating machine, the UD tapes obtained in Production Example 1 were arranged over the entire surfaces of both sides of the above-mentioned 150 mm square polypropylene resin foam, so as to form a symmetrical lamination with an orientation angle of (90°/0°/90°), as shown in Figure 1 and Table 1. Each prepreg layer was formed by arranging six UD tapes in the same direction. One UD tape obtained in Production Example 1 was partially laminated over a 25 mm wide x 150 mm long area in the center of the outermost layer on both sides, so as to form a symmetrical lamination with an orientation angle of 0°. Here, the orientation angle is the angle with respect to the longitudinal direction Y of the polypropylene resin foam Z constituting the core layer, as shown in Figure 1. The same applies below.
During lamination of the UD tape, the interface between the core layer and the unidirectional fiber-reinforced polypropylene prepreg, and the spaces between the layers of unidirectional fiber-reinforced polypropylene prepreg were bonded together by laser-controlled heating of the heated surface to 230°C and heating and pressurization with a pressing force of 300 N using a compaction roller, and the resulting composite was then naturally cooled to room temperature (20±5°C) to obtain a fiber-reinforced resin composite.
(実施例2)
自動テープ積層装置を用いて、上述したポリプロピレン系樹脂発泡体の両面全面に、図2及び表1に示すように、配向角度が(45°/90°/135°)の疑似等方対称積層となるように製造例1で得られたUDテープを配置した。90°のプリプレグ層は、UDテープを同じ方向になるように6枚並べて形成した。45°と135°のプリプレグ層は、それぞれUDテープを同じ方向になるように9枚ずつ並べて形成した。その両面最外層の中央部に、配向角度0°の疑似等方対称積層となるように、製造例1で得られたUDテープを1枚並べて25mm幅×150mm長面積分を部分的に追加積層した。それ以外は、実施例1と同様にして、繊維強化樹脂複合体を得た。
Example 2
Using an automatic tape laminating machine, the UD tapes obtained in Production Example 1 were arranged over the entire surfaces of both sides of the polypropylene-based resin foam described above, so as to form a quasi-isotropic symmetric lamination with orientation angles of (45°/90°/135°), as shown in Figure 2 and Table 1. The 90° prepreg layer was formed by arranging six UD tapes in the same direction. The 45° and 135° prepreg layers were each formed by arranging nine UD tapes in the same direction. One UD tape obtained in Production Example 1 was partially laminated over a 25 mm wide x 150 mm long area in the center of the outermost layer on both sides, so as to form a quasi-isotropic symmetric lamination with an orientation angle of 0°. Otherwise, a fiber-reinforced resin composite was obtained in the same manner as in Example 1.
(実施例3)
自動テープ積層装置を用いて、上述したポリプロピレン系樹脂発泡体の両面全面に、図3及び表1に示すように、配向角度が(0°/90°/0°/90°)の対称積層となるように製造例1で得られたUDテープを配置した。いずれのプリプレグ層も、UDテープを同じ方向になるように6枚並べて形成した。その両面最外層の中央部に、配向角度90°の対称積層となるように、製造例1で得られたUDテープを1枚並べて25mm幅×150mm長面積分を部分的に追加積層した。それ以外は、実施例1と同様にして、繊維強化樹脂複合体を得た。
Example 3
Using an automatic tape laminating device, the UD tapes obtained in Production Example 1 were arranged over the entire surfaces of both sides of the above-mentioned polypropylene-based resin foam so as to form a symmetrical layer with an orientation angle of (0°/90°/0°/90°), as shown in FIG. 3 and Table 1. Each prepreg layer was formed by arranging six UD tapes in the same direction. One UD tape obtained in Production Example 1 was partially additionally laminated over an area of 25 mm wide x 150 mm long in the center of the outermost layer on both sides so as to form a symmetrical layer with an orientation angle of 90°. Otherwise, a fiber-reinforced resin composite was obtained in the same manner as in Example 1.
(実施例4)
自動テープ積層装置を用いて、上述したポリプロピレン系樹脂発泡体の両面中央部に、図4及び表2に示すように、配向角度が(0°/90°/0°/90°/0°/90°/0°)の対称積層となるように製造例1で得られたUDテープを、75mm幅×150mm長面積分配置した。いずれのプリプレグ層も、UDテープを同じ方向になるように3枚並べて形成した。その両面最外層の中央部に、配向角度90°の対称積層となるように、製造例1で得られたUDテープを1枚並べて、25mm幅×150mm長面積分を部分的に追加積層した。それ以外は、実施例1と同様にして、繊維強化樹脂複合体を得た。
Example 4
Using an automatic tape laminating device, the UD tapes obtained in Production Example 1 were arranged in an area of 75 mm width x 150 mm length at the center of both sides of the above-mentioned polypropylene-based resin foam, so as to form a symmetrical lamination with orientation angles of (0°/90°/0°/90°/0°/90°/0°) as shown in FIG. 4 and Table 2. Each prepreg layer was formed by arranging three UD tapes in the same direction. One UD tape obtained in Production Example 1 was partially additionally laminated in the center of the outermost layer on both sides, over an area of 25 mm width x 150 mm length, so as to form a symmetrical lamination with an orientation angle of 90°. Otherwise, a fiber-reinforced resin composite was obtained in the same manner as in Example 1.
(実施例5)
自動テープ積層装置を用いて、上述したポリプロピレン系樹脂発泡体の両面中央部に、図5及び表2に示すように、配向角度が(90°/0°/90°)の対称積層となるように製造例1で得られたUDテープを、100mm幅×150mm長面積分配置した。いずれのプリプレグ層も、UDテープを同じ方向になるように4枚並べて形成した。その両面最外層の中央部に、配向角度0°の対称積層となるように、製造例1で得られたUDテープを1枚並べて、25mm幅×150mm長面積分を部分的に追加積層した。それ以外は、実施例1と同様にして、繊維強化樹脂複合体を得た。
Example 5
Using an automatic tape laminating device, the UD tape obtained in Production Example 1 was arranged in an area of 100 mm wide x 150 mm long at the center of both sides of the above-mentioned polypropylene-based resin foam, so as to form a symmetrical lamination with an orientation angle of (90°/0°/90°) as shown in Figure 5 and Table 2. Each prepreg layer was formed by arranging four UD tapes in the same direction. One UD tape obtained in Production Example 1 was arranged in the center of the outermost layer on both sides, and a 25 mm wide x 150 mm long area was partially laminated to form a symmetrical lamination with an orientation angle of 0°. Otherwise, a fiber-reinforced resin composite was obtained in the same manner as in Example 1.
(実施例6)
高速ヒートアンドクールプレス成形装置(Go Molding System、 GMS、株式会社郷製作所製)が搭載されたデジタルサーボブレス(ZEN Former MPS675DS、株式会社放電精密加工研究所製)を用いて、上述したポリプロピレン系樹脂発泡体の両面全面に、図6及び表2に示すように、製造例2で得られた3K平織炭素繊維強化ポリプロピレンプリプレグを2層積層した。
具体的には、金型温度220℃にセットされた金型に、製造例2で得られた3K平織炭素繊維強化ポリプロピレンプリプレグ(縦150mm×横150mm)を2層積層した積層体を配置して加熱し、層間が熱融着した後、金型を金型温度200℃近傍まで冷却後、一体化した2層のプリプレグの上にポリプロピレン系樹脂発泡体を載置し、金型上下間のクリアランスを6.1mmまで閉じてプレス保持させ、すぐさま冷却開始し、50℃まで冷却した時点で金型から片面スキン層を形成したものを取り出した。他面へのスキン層形成は金型上下間のクリアランスを6.3mmとしてそれ以外は同様の操作を行い、スキン層をコア層の両面に形成した。
次に、自動テープ積層装置を用いて、図6に示すように、得られた積層体の両面最外層の中央部に配向角度0°の積層となるように、製造例1で得られたUDテープを1枚並べて、25mm幅×150mm長面積分を部分的に追加積層した。それ以外は、実施例1と同様にして、繊維強化樹脂複合体を得た。
Example 6
Using a digital servo press (ZEN Former MPS675DS, manufactured by HODEN Seimitsu Kako Kenkyusho Co., Ltd.) equipped with a high-speed heat and cool press molding machine (Go Molding System, GMS, manufactured by Go Seisakusho Co., Ltd.), two layers of the 3K plain weave carbon fiber reinforced polypropylene prepreg obtained in Production Example 2 were laminated onto the entire surfaces of both sides of the above-mentioned polypropylene resin foam, as shown in FIG. 6 and Table 2.
Specifically, a laminate formed by laminating two layers of 3K plain weave carbon fiber reinforced polypropylene prepreg (150 mm length x 150 mm width) obtained in Production Example 2 was placed in a mold set at a mold temperature of 220°C and heated, and after the layers were heat-sealed, the mold was cooled to a mold temperature of around 200°C, and then a polypropylene resin foam was placed on the integrated two layers of prepreg, and the clearance between the top and bottom of the mold was closed to 6.1 mm and the press was held, and cooling began immediately.When the mold had cooled to 50°C, the product with the one-sided skin layer formed was removed from the mold.To form a skin layer on the other side, the same operation was performed except that the clearance between the top and bottom of the mold was set to 6.3 mm, and skin layers were formed on both sides of the core layer.
Next, using an automatic tape laminating device, one UD tape obtained in Production Example 1 was arranged side by side on the center of the outermost layers on both sides of the obtained laminate so as to be laminated at an orientation angle of 0°, and an additional layer of 25 mm wide x 150 mm long was partially laminated on the center, as shown in Figure 6. Except for this, a fiber-reinforced resin composite was obtained in the same manner as in Example 1.
(比較例1)
自動テープ積層装置を用いて、上述したポリプロピレン系樹脂発泡体の両面全面に、図7及び表3に示すように、配向角度が(0°/0°/0°/0°)の積層となるように製造例1で得られたUDテープを配置した。いずれのプリプレグ層も、UDテープを同じ方向になるように6枚並べて形成した。それ以外は、実施例1と同様にして、繊維強化樹脂複合体を得た。
(Comparative Example 1)
Using an automatic tape laminating device, the UD tapes obtained in Production Example 1 were arranged on the entire surfaces of both sides of the above-mentioned polypropylene-based resin foam so as to be laminated at an orientation angle of (0°/0°/0°/0°), as shown in Figure 7 and Table 3. Each prepreg layer was formed by arranging six UD tapes in the same direction. Otherwise, a fiber-reinforced resin composite was obtained in the same manner as in Example 1.
(比較例2)
自動テープ積層装置を用いて、上述したポリプロピレン系樹脂発泡体の両面全面に、図8及び表3に示すように、片側4層となるように、製造例1で得られたUDテープを配向角度が同一平面内で(0°)部分と(90°)部分が混在するように配置した。それ以外は、実施例1と同様にして、繊維強化樹脂複合体を得た。
(Comparative Example 2)
Using an automatic tape laminating device, the UD tape obtained in Production Example 1 was arranged over the entire surfaces of both sides of the above-mentioned polypropylene-based resin foam so that there were four layers on each side, with portions having orientation angles of (0°) and (90°) mixed in the same plane, as shown in Fig. 8 and Table 3. Otherwise, a fiber-reinforced resin composite was obtained in the same manner as in Example 1.
(比較例3)
高速ヒートアンドクールプレス成形装置(Go Molding System、 GMS、株式会社郷製作所製)が搭載されたデジタルサーボブレス(ZEN Former MPS675DS、株式会社放電精密加工研究所製)を用いて、上述したポリプロピレン系樹脂発泡体の両面全面に、図9及び表3に示すように、製造例1で得られた1方向炭素繊維強化ポリプロピレンプリプレグ2を4層積層した。
具体的には、金型温度220℃にセットされた金型に、製造例1で得られた1方向炭素繊維強化ポリプロピレンプリプレグ2(縦150mm×横150mm)を4層積層した積層体を配置して加熱し、層間が熱融着した後、金型を金型温度200℃近傍まで冷却後、一体化した4層の1方向炭素繊維強化ポリプロピレンプリプレグ2の上にポリプロピレン系樹脂発泡体を載置し、金型上下間のクリアランスを6.6mmまで閉じてプレス保持させ、すぐさま冷却開始し、50℃まで冷却した時点で金型から片面スキン層を形成したものを取り出した。いずれのプリプレグ層も、1方向炭素繊維強化ポリプロピレンプリプレグ2を同じ方向になるように4枚並べて形成した。他面へのスキン層形成は金型上下間のクリアランスを7.3mmとしてそれ以外は同様の操作を行い、スキン層をコア層の両面に形成し、繊維強化樹脂複合体を得た。
(Comparative Example 3)
Using a digital servo press (ZEN Former MPS675DS, manufactured by HODEN Seimitsu Kako Kenkyusho Co., Ltd.) equipped with a high-speed heat and cool press molding machine (Go Molding System, GMS, manufactured by Go Seisakusho Co., Ltd.), four layers of the unidirectional carbon fiber reinforced polypropylene prepreg 2 obtained in Production Example 1 were laminated onto the entire surfaces of both sides of the above-mentioned polypropylene resin foam, as shown in FIG. 9 and Table 3.
Specifically, a laminate formed by laminating four layers of the unidirectional carbon fiber reinforced polypropylene prepreg 2 (150 mm long x 150 mm wide) obtained in Production Example 1 was placed in a mold set at a mold temperature of 220°C and heated. After the layers were heat-sealed, the mold was cooled to a mold temperature of approximately 200°C. A polypropylene resin foam was placed on the four integrated layers of the unidirectional carbon fiber reinforced polypropylene prepreg 2, and the mold was pressed and held with the clearance between the top and bottom of the mold closed to 6.6 mm. Cooling was immediately initiated. Once cooled to 50°C, the prepreg with a one-side skin layer formed was removed from the mold. Each prepreg layer was formed by arranging four unidirectional carbon fiber reinforced polypropylene prepregs 2 in the same direction. The formation of the skin layer on the other side was performed in the same manner, except that the clearance between the top and bottom of the mold was set to 7.3 mm. Skin layers were formed on both sides of the core layer, yielding a fiber-reinforced resin composite.
(比較例4)
図10及び表3に示すように、製造例1で得られた1方向炭素繊維強化ポリプロピレンプリプレグ2(縦150mm×横150mm)を4層積層した積層体の代わりに、製造例2で得られた3K平織炭素繊維強化ポリプロピレンプリプレグ2層の積層体を用いてスキン層を形成した以外は、比較例3同様な方法で、繊維強化樹脂複合体を作製した。
(Comparative Example 4)
As shown in FIG. 10 and Table 3, a fiber-reinforced resin composite was produced in the same manner as in Comparative Example 3, except that instead of the laminate of four layers of unidirectional carbon fiber-reinforced polypropylene prepreg 2 (150 mm long x 150 mm wide) obtained in Production Example 1, a skin layer was formed using a laminate of two layers of 3K plain weave carbon fiber-reinforced polypropylene prepreg obtained in Production Example 2.
実施例及び比較例の繊維強化樹脂複合体について、スキン層の厚み、耐衝撃性、及び軽量性を上述したとおりに測定評価し、その結果を下記表1~表3に示した。 The skin layer thickness, impact resistance, and light weight of the fiber-reinforced resin composites of the Examples and Comparative Examples were measured and evaluated as described above, and the results are shown in Tables 1 to 3 below.
上記表1及び表2から分かるように、実施例では、軽量性を有し、耐衝撃性に優れる立体的形状の繊維強化樹脂複合体が得られた。一方、上記表3から分かるように、比較例の繊維強化樹脂複合体は耐衝撃性に劣っていた。 As can be seen from Tables 1 and 2 above, in the examples, three-dimensional fiber-reinforced resin composites were obtained that were lightweight and had excellent impact resistance. On the other hand, as can be seen from Table 3 above, the fiber-reinforced resin composites of the comparative examples had poor impact resistance.
A~H 繊維強化樹脂プリプレグ(スキン層)
Z 熱可塑性樹脂発泡体(コア層)
X 横方向
Y 縦方向
A to H: Fiber reinforced resin prepreg (skin layer)
Z Thermoplastic resin foam (core layer)
X: Horizontal direction Y: Vertical direction
Claims (9)
前記繊維強化樹脂は、前記熱可塑性樹脂発泡体を構成する熱可塑性樹脂と同種の樹脂をマトリックス樹脂としており、
少なくとも、前記コア層の片面において、前記スキン層の最小厚みに対する最大厚みの比(最大厚み/最小厚み)が1.10以上であり、
落球試験にて、負荷エネルギー100Jの条件下で測定した吸収エネルギーが30J以上である、繊維強化樹脂複合体。 A fiber-reinforced resin composite having a core sandwich structure including a core layer made of a thermoplastic resin foam and skin layers made of a fiber-reinforced resin arranged on both sides of the core layer,
The fiber reinforced resin uses the same type of resin as the thermoplastic resin constituting the thermoplastic resin foam as a matrix resin,
At least on one surface of the core layer, the ratio of the maximum thickness to the minimum thickness of the skin layer (maximum thickness/minimum thickness) is 1.10 or more;
A fiber-reinforced resin composite having an absorbed energy of 30 J or more measured under a load energy of 100 J in a ball drop test .
前記繊維強化樹脂は、前記熱可塑性樹脂発泡体を構成する熱可塑性樹脂と同種の樹脂をマトリックス樹脂としており、
少なくとも、前記コア層の片面において、前記スキン層中の少なくとも1層が、1方向に並んでいる複数の繊維強化樹脂プレプリグのテープで形成されており、
落球試験にて、負荷エネルギー100Jの条件下で測定した吸収エネルギーが30J以上である、繊維強化樹脂複合体。 A fiber-reinforced resin composite having a core sandwich structure including a core layer made of a thermoplastic resin foam and skin layers made of a fiber-reinforced resin arranged on both sides of the core layer,
The fiber reinforced resin uses the same type of resin as the thermoplastic resin constituting the thermoplastic resin foam as a matrix resin,
At least one of the skin layers on one side of the core layer is formed of a plurality of fiber-reinforced resin prepreg tapes arranged in one direction,
A fiber-reinforced resin composite having an absorbed energy of 30 J or more measured under a load energy of 100 J in a ball drop test .
コア層の少なくとも片面に繊維強化樹脂プリプレグを直接積層する積層と、加熱加圧により前記コア層と前記繊維強化樹脂プリプレグとを貼合一体化する一体化成形を同時に行うダイレクトコンソリデーションプロセスを含み、
前記積層は繊維強化樹脂プリプレグのテープを用いた自動テープ積層法による積層を含み、前記一体化成形において、前記コア層と前記繊維強化樹脂プリプレグの界面の熱融着温度が150℃以上である、繊維強化樹脂複合体の製造方法。 A method for producing a fiber-reinforced resin composite according to any one of claims 1 to 7 ,
The method includes a direct consolidation process in which a fiber reinforced resin prepreg is directly laminated on at least one surface of a core layer, and an integrated molding process in which the core layer and the fiber reinforced resin prepreg are bonded together by heating and pressurizing are simultaneously performed,
a method for producing a fiber-reinforced resin composite, wherein the lamination includes lamination by an automated tape lamination method using a fiber-reinforced resin prepreg tape, and in the integrated molding, a heat fusion temperature at the interface between the core layer and the fiber-reinforced resin prepreg is 150°C or higher.
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