JPH0757809B2 - Fiber reinforced plastic and method for producing the same - Google Patents

Fiber reinforced plastic and method for producing the same

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JPH0757809B2
JPH0757809B2 JP3234775A JP23477591A JPH0757809B2 JP H0757809 B2 JPH0757809 B2 JP H0757809B2 JP 3234775 A JP3234775 A JP 3234775A JP 23477591 A JP23477591 A JP 23477591A JP H0757809 B2 JPH0757809 B2 JP H0757809B2
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metal
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邦夫 丹羽
賢 甲野
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化プラスチック
およびその製造方法に関し、特に、振動減衰特性、耐衝
撃性が要求されるヘルメットのような防具、バンパー等
の自動車用品、あるいは振動防止材、電磁波シールド材
等として好適に用いられる繊維強化プラスチックおよび
その製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fiber reinforced plastic and a method for producing the same, and more particularly to armor such as helmets, automobile parts such as bumpers, or vibration preventing materials, which are required to have vibration damping characteristics and impact resistance. The present invention relates to a fiber-reinforced plastic which is preferably used as an electromagnetic wave shield material and the like and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の繊維強化プラスチック
(FRP)を製造する方法として、金型内に繊維強化材を
配置した状態で、ナイロン、シクロペンタジエン、エポ
キシ、ウレタン等からなるマトリクス樹脂の未反応原料
液を注入し、金型内で強化繊維材に上記原料液を含浸さ
せつつ反応を起こさせて固化させる反応射出成形法ある
いはレジントランスファーモールディング法が提供され
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, this type of fiber reinforced plastic
As a method for producing (FRP), in the state where the fiber reinforcement is placed in the mold, the unreacted raw material liquid of the matrix resin composed of nylon, cyclopentadiene, epoxy, urethane, etc. is injected, and the reinforcing fiber is formed in the mold. There is provided a reaction injection molding method or a resin transfer molding method in which a material is impregnated with the above raw material liquid to cause a reaction to solidify.

【0003】上記した反応射出成形法あるいはレジント
ランスファーモールディング法以外の他のFRP成形品
の製造方法としては、下記の(a)〜(c)の方法等がある。 (a)短繊維強化材を混合して補強した熱可塑性樹脂を金
型に射出して成形品を得る方法; (b)連続繊維に熱硬化性樹脂を含浸したプリプレグを加
熱、加圧して成形品を得る方法; (c)繊維強化材とマトリクス樹脂からなる熱可塑性樹脂
を混織し、加熱、加圧して成形品を得る方法。
Other than the above-mentioned reaction injection molding method or resin transfer molding method, there are the following methods (a) to (c) for manufacturing FRP molded products. (a) A method in which a thermoplastic resin reinforced by mixing short fiber reinforcement is injected into a mold to obtain a molded product; (b) a prepreg in which continuous fibers are impregnated with a thermosetting resin is heated and pressed to be molded. (C) A method in which a fiber reinforced material and a thermoplastic resin composed of a matrix resin are mixed and woven, and heated and pressed to obtain a molded article.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記(a)〜(c)に列挙し
た製造方法では問題とならないのであるが、反応射出成
形法あるいはレジントランスファーモールディング法に
よるFRP成形品の製造方法を用いる場合、反応時に重
合不良を引き起こしやすい問題がある。即ち、上記した
他の製造方法においては、(a)と(c)の熱可塑性樹脂を用
いる場合は樹脂の成形はすでに終了しているために、本
発明方法で問題となる反応時に生じる重合不良は問題と
ならず、(b)の熱硬化性樹脂を用いる場合も強化繊維材
が樹脂の硬化不良をもたらす懸念はない。
Although there are no problems in the production methods listed in the above (a) to (c), when the production method of the FRP molded article by the reaction injection molding method or the resin transfer molding method is used, There is a problem that polymerization failure is likely to occur during the reaction. That is, in the other manufacturing method described above, when the thermoplastic resin of (a) and (c) is used, the molding of the resin has already been completed, so that a polymerization failure that occurs during the reaction that is a problem in the method of the present invention Does not pose a problem, and there is no concern that the reinforcing fiber material will cause curing failure of the resin even when the thermosetting resin of (b) is used.

【0005】これに対して、反応射出成形法あるいはレ
ジントランスファーモールディング法によりFRP成形
品を製造する場合、金型内で繊維強化材に未反応原料液
を含浸させつつ反応を起こさせる際に、下記に列挙する
重合阻害化合物が生成するか、あるいは繊維や収束剤、
表面処理剤等に上記重合阻害化合物を含んでいる場合、
これら重合阻害化合物が触媒の活性度を奪い、重合不良
を引き起こす問題がある。
On the other hand, in the case of producing an FRP molded article by the reaction injection molding method or the resin transfer molding method, when the reaction is caused while impregnating the unreacted raw material liquid in the fiber reinforcement in the mold, Polymerization-inhibiting compounds listed in the above, or fiber or sizing agent,
When the surface treatment agent or the like contains the above-mentioned polymerization inhibitor compound,
There is a problem that these polymerization-inhibiting compounds deprive the activity of the catalyst and cause poor polymerization.

【0006】上記した触媒の活性度を奪う重合阻害化合
物は、例えば、マトリクス樹脂がナイロンの場合、アラ
ミド、ポリアリレート、ビニロン等の有機繊維を使用す
る場合に発生しやすく、また、繊維の収束剤にポリエス
テルを使用した場合にも発生する。
The above-mentioned polymerization-inhibiting compounds that deprive the catalyst of activity tend to occur when organic fibers such as aramid, polyarylate and vinylon are used when the matrix resin is nylon, and a fiber sizing agent. It also occurs when polyester is used.

【0007】詳しくは、ナイロンを反応射出成形する場
合、その重合を阻害する化合物として下記〜が挙ら
れる。 下記の活性水素を有する化合物 ・水、アルコール等の水酸基を有する化合物 ・アミノ基を有する化合物 ・カルボキシル基(酸無水物基)を含む化合物 ハロゲン化合物、特に、脂肪族付加ハロゲン化合物。 耐アルカリ性に劣る化合物、例えば、ポリエステル、
ポリカーボネート、ポリウレタン等。(これら化合物は
分解等により活性水素を生成)
More specifically, in the case of subjecting nylon to reaction injection molding, the following compounds (1) to (4) are listed as compounds that inhibit the polymerization thereof. Compounds having the following active hydrogen-Compounds having a hydroxyl group such as water and alcohol-Compounds having an amino group-Compounds containing a carboxyl group (an acid anhydride group) Halogen compounds, particularly aliphatic-added halogen compounds. Compounds with poor alkali resistance, such as polyester,
Polycarbonate, polyurethane, etc. (These compounds generate active hydrogen by decomposition, etc.)

【0008】さらに、繊維あるいは収束剤が熱伝導率が
低い場合、熱量不足による重合速度低下により重合不良
を引き起こすこともある。
Further, when the fiber or the sizing agent has a low thermal conductivity, the polymerization rate may be lowered due to insufficient heat quantity, which may cause a polymerization failure.

【0009】さらに、満足できる重合が得られた場合で
も、繊維強化材とマトリクス樹脂との複合材料としての
特徴を引き出すには、繊維とマトリクス樹脂との界面の
接着を充分にする必要がある。しかしながら、従来の反
応射出成形法あるいはレジントランスファーモールディ
ング法による場合、上記接着が充分でない問題もあっ
た。
Further, even if satisfactory polymerization is obtained, in order to bring out the characteristics of the composite material of the fiber reinforcing material and the matrix resin, it is necessary to sufficiently bond the interface between the fiber and the matrix resin. However, in the case of the conventional reaction injection molding method or resin transfer molding method, there is a problem in that the adhesion is not sufficient.

【0010】本発明は上記した反応射出成形法あるいは
レジントランスファーモールディング法により繊維強化
プラスチック製品を製造する場合に生じる問題、即ち、
重合不良、接着力の不足を解決し、特に、重合不良のた
めに従来用いることが不可能であった繊維強化材の使用
を可能とすることを目的とするものである。
The present invention has the problems which occur when a fiber reinforced plastic product is manufactured by the above-mentioned reaction injection molding method or resin transfer molding method.
It is an object of the present invention to solve the problem of poor polymerization and lack of adhesive strength, and in particular to enable the use of a fiber reinforcing material which could not be used conventionally due to poor polymerization.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、繊維強化材の表面を金属で被覆しておく
ことを特徴とするものである。即ち、本発明は、表面を
金属で被覆した繊維強化材と、反応射出成形あるいはレ
ジントランスファーモールディングにより得られたマト
リクス樹脂とからなる繊維強化プラスチックを提供する
ものである。
In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that the surface of the fiber reinforcing material is coated with a metal. That is, the present invention provides a fiber reinforced plastic comprising a fiber reinforced material whose surface is coated with a metal, and a matrix resin obtained by reaction injection molding or resin transfer molding.

【0012】さらに、本発明は、金型内に、予め表面を
金属で被覆した繊維強化材を配置した後、金型内へ未反
応原料液を注入し、金型内で上記繊維強化材に含浸させ
つつ反応をおこさせる反応射出成形法あるいはレジント
ランスファーモールディング法により成形することを特
徴とする繊維強化プラスチックの製造方法を提供するも
のである。
Further, according to the present invention, after arranging a fiber reinforced material whose surface is coated with a metal in advance in a mold, an unreacted raw material liquid is injected into the mold, and the fiber reinforced material is added in the mold. The present invention provides a method for producing a fiber-reinforced plastic, which is characterized by molding by a reaction injection molding method or a resin transfer molding method in which a reaction occurs while impregnating.

【0013】さらにまた、本発明は、モノマー内に数ミ
リあるいは数ミクロンの長さに調節されると共に予め金
属で被覆された繊維強化材を充填して、この繊維強化材
を含んだモノマーを金型内に注入して反応射出成形法あ
るいはレジントランスファーモールディング法により成
形することを特徴とする繊維強化プラスチックの製造方
法を提供するものである。
Furthermore, in the present invention, a fiber reinforcing material which is adjusted to have a length of several millimeters or several microns and which is previously coated with metal is filled in the monomer, and the monomer containing the fiber reinforcing material is filled with gold. It is intended to provide a method for producing a fiber-reinforced plastic, which is characterized by injecting it into a mold and molding by a reaction injection molding method or a resin transfer molding method.

【0014】上記した繊維強化材への金属被覆方法とし
ては、蒸着法、スパッタリング法、メッキ法等の周知の
方法を用いることが出来る。被覆する金属としては、N
i、Fe、SUS、Mn、Sn、Al、Cu、Ti等が用いら
れる。
As a method for coating the above-mentioned fiber reinforcing material with a metal, a known method such as a vapor deposition method, a sputtering method or a plating method can be used. The metal to be coated is N
i, Fe, SUS, Mn, Sn, Al, Cu, Ti and the like are used.

【0015】上記強化繊維材としては、無機繊維あるい
は有機繊維が用途に応じて用いられる。具体的には、炭
素繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維、
スチールワイヤ、アモルファス金属繊維、アラミド繊
維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、ポリエチレン繊
維および/またはそれらの混合物が好適に用いられる。
As the reinforcing fiber material, inorganic fibers or organic fibers are used depending on the application. Specifically, carbon fiber, glass fiber, alumina fiber, silicon carbide fiber,
Steel wires, amorphous metal fibers, aramid fibers, polyester fibers, nylon fibers, polyethylene fibers and / or mixtures thereof are preferably used.

【0016】上記強化繊維材は、その機械的物性を考慮
すると、連続繊維あるいは長繊維が好ましいが、繊維の
長さは限定されない。また、繊維の形態、繊維の含有率
は用途に応じて適宜に変えられるもので、限定されな
い。
The above-mentioned reinforcing fiber material is preferably continuous fiber or continuous fiber in view of its mechanical properties, but the fiber length is not limited. Further, the form of the fiber and the content rate of the fiber can be appropriately changed according to the application and are not limited.

【0017】上記反応射出成形法あるいはレジントラン
スファーモールディング法に用いられるマトリクス樹脂
として、ナイロン、シクロペンタジエン、エポキシ、ウ
レタン等が挙げられる。
Examples of the matrix resin used in the above reaction injection molding method or resin transfer molding method include nylon, cyclopentadiene, epoxy, urethane and the like.

【0018】上記反応射出成形あるいはレジントランス
ファーモールディング法で成形されるマトリクス樹脂が
ナイロンの場合、即ち、RIMナイロンでは、金型内に
重合触媒と重合開始剤とを含む溶融したラクタム類を注
入し、これを加熱によりポリアミド重合とするモノマー
キャスティング法により成形される。
When the matrix resin molded by the above reaction injection molding or resin transfer molding method is nylon, that is, in RIM nylon, molten lactams containing a polymerization catalyst and a polymerization initiator are injected into a mold, It is molded by a monomer casting method in which it is subjected to polyamide polymerization by heating.

【0019】上記モノマーであるω−ラクタム類として
は、α−ピロリドン、α−ピペリドン、ω−エナントラ
クタム、ε−カプロラクタム、ω−カプリロラクタム、
ω−ペラルゴノラクタム、ω−デカノラクタム、ω−ウ
ンデカノラクタム、ω−ラウロラクタム、あるいはこれ
らのc−アルキル置換−ω−ラクタム、並びにこれらの
二種以上のω−ラクタムの混合物があげられる。また、
ω−ラクタムは必要に応じて改良成分(ソフト成分)を含
むことができる。該ソフト成分は分子中に使用する開始
剤と反応する官能基を有し、しかも、Tgの低い化合物
で、通常の官能基を有するポリエーテルや液状ポリブタ
ジエンなどが使用される。
The ω-lactams which are the above-mentioned monomers include α-pyrrolidone, α-piperidone, ω-enanthlactam, ε-caprolactam, ω-caprylactam,
ω-pelargonolactam, ω-decanolactam, ω-undecanolactam, ω-laurolactam, c-alkyl-substituted-ω-lactams thereof, and mixtures of two or more kinds of these ω-lactams. Also,
The ω-lactam can optionally contain an improving component (soft component). The soft component is a compound having a functional group that reacts with the initiator used in the molecule and has a low Tg, and a polyether having a normal functional group, liquid polybutadiene, or the like is used.

【0020】上記ω-ラクタム類として使用される市販
の原料としては、宇部興産(株)会社のUBEナイロン(U
X-21)等がある。これはアルカリ触媒とカプロラクタ
ムからなるA成分と、ソフト成分を含むプレポリマーと
カプロラクタムからなるB成分とから構成されている。
Commercially available raw materials used as the above-mentioned ω-lactams are UBE nylon (U manufactured by Ube Industries, Ltd.).
X-21) etc. It is composed of an A component consisting of an alkali catalyst and caprolactam, a prepolymer containing a soft component and a B component consisting of caprolactam.

【0021】上記重合触媒としては、水素化ナトリウム
が好ましいが、その他のナトリウム、カリウム、水素化
リチウム等の公知のω−ラクタムの重合触媒を使用する
ことが出来る。その添加量はω−ラクタムに対して0.
1〜0.5モル%の範囲が好ましい。
As the above-mentioned polymerization catalyst, sodium hydride is preferred, but other known ω-lactam polymerization catalysts such as sodium, potassium and lithium hydride can be used. The amount added is 0 for ω-lactam.
The range of 1-0.5 mol% is preferable.

【0022】また、重合開始剤(活性剤)としては、 N
−アセチル−ε−カプロラクタムが用いられるが、その
他のトリアリルイソシアヌレート、N−置換エチレンイ
ミン誘導体、1.1’−カルボニルビスアジリジン、オ
キサゾリン誘導体、2−(N−フェニルベンズイミドイ
ル)アセトアニリド、2−(N−フェニルベンズイミド
イル)アセトアニリド、2−N−モリホリノ−シクロヘ
キセン−1.3−ジカルボキサニリド等や公知のイソシ
アナート、カルボジイミド等の化合物を用いることが出
来る。上記重合開始剤の添加量はω−ラクタムの量に対
して0.05〜1.0モル%の範囲内にあることが好まし
い。
As the polymerization initiator (activator), N
-Acetyl-ε-caprolactam is used, but other triallyl isocyanurates, N-substituted ethyleneimine derivatives, 1.1'-carbonylbisaziridine, oxazoline derivatives, 2- (N-phenylbenzimidoyl) acetanilide, 2 Compounds such as-(N-phenylbenzimidoyl) acetanilide, 2-N-morpholino-cyclohexene-1.3-dicarboxanilide, and known isocyanates and carbodiimides can be used. The amount of the polymerization initiator added is preferably within the range of 0.05 to 1.0 mol% with respect to the amount of ω-lactam.

【0023】マトリクス樹脂としてシクロペンタジエン
樹脂を用いる場合、該シクロペンタジエン樹脂となる重
合性モノマーとしては、ジシクロペンタジエンのほか、
ジヒドロジシクロペンタジエン、トリシクロペンタジエ
ン、テトラシクロペンタジエン、シクロペンタジエン−
メチルシクロペンタジエン共二重体等が用いられる。
When a cyclopentadiene resin is used as the matrix resin, dicyclopentadiene can be used as the polymerizable monomer for the cyclopentadiene resin.
Dihydrodicyclopentadiene, tricyclopentadiene, tetracyclopentadiene, cyclopentadiene-
A methylcyclopentadiene co-duplex or the like is used.

【0024】上記シクロペンタジエン樹脂の重合触媒と
しては、タングステン、モリブデン、タンタル等のハロ
ゲン化物、オキシハロゲン化物、酸化物、有機アンモニ
ウム塩等が好適に用いられる。重合開始剤としては、周
期率表第I族〜第III族の金属のアルキル化物を中心とす
る有機金属化合物、アルコール、フェノール等の酸素含
有化合物等が好適に用いられる。
As the polymerization catalyst for the cyclopentadiene resin, halides such as tungsten, molybdenum and tantalum, oxyhalides, oxides and organic ammonium salts are preferably used. As the polymerization initiator, organometallic compounds centered on alkylated metals of metals of groups I to III of the periodic table, oxygen-containing compounds such as alcohols and phenols are preferably used.

【0025】さらに、上記重合触媒および活性剤(重合
開始剤)を含む溶液は、重合反応が非常に速く開始され
るので、成形用金型に充分に流れ込まない間に硬化が起
こることがあるため、活性調節剤としてアルキレングリ
コールまたはポリアルキレングリコールから選ばれるグ
リコール化合物のモノエーテルおよび/またはモノエス
テルが好適に用いられる。また、金型への射出に際して
は、金型温度を通常40〜130℃の範囲とし、通常1
〜5分間重合反応を行うことが好ましい。
Furthermore, since the polymerization reaction of the solution containing the above-mentioned polymerization catalyst and activator (polymerization initiator) is initiated very quickly, curing may occur before the solution is sufficiently flowed into the molding die. The monoether and / or monoester of a glycol compound selected from alkylene glycol or polyalkylene glycol is preferably used as the activity modifier. When injecting into the mold, the mold temperature is usually set in the range of 40 to 130 ° C.
It is preferable to carry out the polymerization reaction for 5 minutes.

【0026】また、本発明の製造方法において、金型内
に繊維強化材を予め配置する場合、繊維強化材の内部へ
のモノマーの浸透を向上させるために、金型キャビティ
内を減圧状態とすることが好ましい。
In the manufacturing method of the present invention, when the fiber reinforcement is placed in advance in the mold, the mold cavity is depressurized in order to improve the permeation of the monomer into the fiber reinforcement. It is preferable.

【0027】さらに、繊維強化材とマトリクス樹脂との
界面の接着強度を向上するため、繊維強度材の表面に金
属を被覆した後、表面処理を施してもよい。例えば、マ
トリクス樹脂がRIMナイロンやシクロペンタジエンで
ある場合、シランカップリング剤等が有効である。その
他、アルコール可溶性、水溶性または、アルコールおよ
び水の両方に対して可溶性のナイロン表面処理剤による
表面処理を行うことも接着強度向上の点から好ましい。
特に、繊維強化材に金属を被覆することで、被覆金属に
応じて表面処理剤を任意に選択でき、表面処理剤に重合
阻害を生じる化合物を含まない、あるいは発生しないも
のを選択することが出来る。
Further, in order to improve the adhesive strength at the interface between the fiber reinforcing material and the matrix resin, the surface of the fiber reinforcing material may be subjected to a surface treatment after being coated with a metal. For example, when the matrix resin is RIM nylon or cyclopentadiene, a silane coupling agent or the like is effective. In addition, it is also preferable to perform a surface treatment with an alcohol-soluble, water-soluble or a nylon surface treatment agent that is soluble in both alcohol and water from the viewpoint of improving the adhesive strength.
In particular, by coating the fiber reinforcing material with a metal, a surface treatment agent can be arbitrarily selected according to the coating metal, and it is possible to select a surface treatment agent that does not contain or does not generate a compound that causes polymerization inhibition. .

【0028】[0028]

【作用】上記のように、本発明に係わる繊維強化プラス
チックは、繊維強化材の表面を金属で被覆していること
により、反応射出成形あるいはレジントランスファーモ
ールディングによりマトリクス樹脂が上記繊維強化材に
含浸しながら反応して固化される際に、その重合を阻害
するような要因を抑制して、不完全は重合を起こさせな
いように成形することが出来る。
As described above, in the fiber reinforced plastic according to the present invention, the surface of the fiber reinforced material is coated with a metal so that the matrix resin is impregnated into the fiber reinforced material by reaction injection molding or resin transfer molding. However, when it reacts and solidifies, it is possible to suppress factors that hinder the polymerization, and to mold so that imperfect polymerization does not occur.

【0029】具体的には、 (a)繊維強化材に上記重合阻害化合物が含まれている場
合、該化合物を被覆金属で遮断して、反応時に重合阻害
の要因とならないようにすることが出来る。 (b)繊維強化材に含まれている成分が樹脂との反応時に
上記重合阻害化合物を生成する場合には、繊維強化材に
含まれている成分が樹脂と反応するのを金属被覆で遮断
するため、反応時に重合阻害化合物が生成するのを防止
出来る。 (c)熱伝導率を高めることが出来る。 (d)金属被覆を施しているため、重合阻害化合物を発生
する或は含有する収束剤の影響を軽減することが出来
る。 (e)繊維強化材の被覆金属の表面に、重合阻害を生じな
い表面処理材を施して樹脂との界面の接着強度を高める
ことが出来る。
Specifically, (a) when the fiber reinforcing material contains the above-mentioned polymerization inhibiting compound, the compound can be blocked by a coating metal so as not to become a factor of polymerization inhibition during the reaction. . (b) When the component contained in the fiber reinforcement generates the above-mentioned polymerization inhibitor compound when reacting with the resin, the metal coating blocks the reaction of the component contained in the fiber reinforcement with the resin. Therefore, it is possible to prevent the formation of the polymerization inhibiting compound during the reaction. (c) The thermal conductivity can be increased. (d) Since the metal coating is applied, it is possible to reduce the influence of the sizing agent which generates or contains the polymerization inhibitor compound. (e) The surface of the metal coated with the fiber reinforcing material may be treated with a surface-treating material that does not inhibit polymerization, and the adhesive strength at the interface with the resin can be increased.

【0030】上記のように重合阻害を生じないようにし
ているため、従来、重合阻害が生じるために使用できな
かった繊維を用いることが可能となり、かつ、重合阻害
のために本来の構成材料が持つ強度、剛性が得られなか
った繊維強化プラスチックの物性値を向上させることが
出来る。
Since the polymerization inhibition is not generated as described above, it is possible to use fibers which could not be used because of the polymerization inhibition conventionally, and the original constituent material is used for the polymerization inhibition. It is possible to improve the physical properties of the fiber-reinforced plastic for which the strength and rigidity of the fiber-reinforced plastic were not obtained.

【0031】さらに、表面を金属で被覆することによ
り、繊維自身の剛性を向上できるため、下記の作用効果
も得られる。 (a)強化繊維を予め型内に配置しておき、モノマーを型
内に注入する方法の場合、繊維の剛性が低いと、注入さ
れるモノマーの圧力により繊維の移動が起こりやすく、
設計どおりの繊維形態にならず、物性値にもバラツキが
生じる。しかし、金属被覆を行うことにより、繊維の移
動が抑制され、設計どおりの剛性、強度が得られる。 (b)反応射出成形あるいはレジントランスファーモール
ディングによりマトリクスを形成するモノマー内に、長
さ調整した強化繊維を充填して、同時に金型内に射出す
る方法の場合、繊維の剛性の増加により、繊維の屈曲が
減少し、物性値の安定化および物性値の向上を図ること
が出来る。
Further, by coating the surface with a metal, the rigidity of the fiber itself can be improved, so that the following effects can be obtained. (a) In the case of a method in which the reinforcing fibers are arranged in the mold in advance and the monomer is injected into the mold, if the rigidity of the fiber is low, the pressure of the injected monomer easily causes the fibers to move,
The fiber shape does not match the design, and the physical properties also vary. However, the metal coating suppresses the movement of fibers, and the rigidity and strength as designed can be obtained. (b) In the case of a method in which a length-adjusted reinforcing fiber is filled in a monomer forming a matrix by reaction injection molding or resin transfer molding, and simultaneously injected into a mold, the increase in fiber rigidity causes Bending is reduced, and it is possible to stabilize the physical property values and improve the physical property values.

【0032】さらにまた、金属を被覆することにより熱
伝導率の向上および蓄熱を図ることが出来、重合阻害要
因の1つである熱量不足を解消することが出来る。特
に、繊維強化材は熱伝導率が低いため、肉厚が大きくな
る程、繊維のバルク内部は熱量不足が生じやすく、温度
を上昇させる必要があるが、金属を被覆していることに
より熱伝導率が向上し、熱量不足による重合速度の低下
を防止出来る。また、金属被覆により、成形品に電磁波
シールド機能を持たせることも出来る。
Furthermore, by coating with a metal, the thermal conductivity can be improved and heat can be stored, and the shortage of heat quantity, which is one of the factors inhibiting polymerization, can be eliminated. In particular, since the fiber reinforcement has a low thermal conductivity, the thicker the wall, the more the heat inside the bulk of the fiber tends to be insufficient, and it is necessary to raise the temperature. The rate is improved, and it is possible to prevent a decrease in the polymerization rate due to insufficient heat. In addition, the metal coating enables the molded product to have an electromagnetic wave shielding function.

【0033】[0033]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。第1実施
例においては、繊維強化材を予め無電解メッキ法により
ニッケルメッキを施して金属被覆を設け、この金属被覆
した繊維強化材を金型内に配置し、該金型にRIMナイ
ロンを注入して反応射出成形により繊維強化プラスチッ
クの成形品を得ている。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. In the first embodiment, the fiber reinforcement is preliminarily nickel-plated by electroless plating to provide a metal coating, the metal coated fiber reinforcement is placed in a mold, and RIM nylon is injected into the mold. Then, a fiber-reinforced plastic molded product is obtained by reaction injection molding.

【0034】詳しくは、芳香族ポリアミド繊維による平
織クロス(帝人製テクノーラー、繊維 HM−50 布品
番、MF1000)を繊維強化材として用いる。この平
繊クロスに対して繊維紡糸用に付着している油剤を界面
活性剤により洗浄除去した後、上記したように、無電解
メッキによりニッケルメッキを施している。
More specifically, a plain weave cloth made of aromatic polyamide fiber (Technolar manufactured by Teijin Ltd., fiber HM-50 cloth product number, MF1000) is used as a fiber reinforcing material. After the oil agent adhering to the fiber spinning for the flat fiber cloth is removed by washing with a surfactant, nickel plating is performed by electroless plating as described above.

【0035】上記したニッケルメッキを施した平織クロ
スを平板用金型(本実施例では、300mm×150mm×
厚み4mm)の内部に予定め複数枚(本実施例では21枚)
配置し、金型の型締め行い、該金型の内部を150℃に
昇温し、かつ、キャビティ内を減圧している。
The above-mentioned nickel-plated plain weave cloth is used for a flat plate mold (in this embodiment, 300 mm × 150 mm ×
Planned multiple pieces (21 sheets in this embodiment) inside the thickness of 4 mm)
The mold is clamped, the mold is clamped, the inside of the mold is heated to 150 ° C., and the inside of the cavity is depressurized.

【0036】上記金型の内部に、90℃に溶融した重合
触媒と重合開始剤を含むRIMナイロン(宇部興産製U
X−21)を注入する。具体的には、所要量のRIMナ
イロンを2つの容器に分けて入れ、一方には重合触媒
を、他方には重合開始剤と活性調整剤とを添加し、2種
類の安定した反応溶液を調整している。この2種類の反
応溶液を2液反応射出成形装置のミキシングヘッドで瞬
間的に混合させ、混合液を直ちに上記150℃に加熱し
た金型内に注入している。
Inside the mold, a RIM nylon containing a polymerization catalyst melted at 90 ° C. and a polymerization initiator (Ube Industries U
Inject X-21). Specifically, the required amount of RIM nylon is divided into two containers, a polymerization catalyst is added to one of them, and a polymerization initiator and an activity modifier are added to the other to prepare two kinds of stable reaction solutions. is doing. The two types of reaction solutions are instantaneously mixed by a mixing head of a two-liquid reaction injection molding apparatus, and the mixed solution is immediately poured into the mold heated to 150 ° C.

【0037】上記金型に注入された混合液はキャビティ
内において予め配置している繊維強化材に含浸しながら
反応を生じる。1〜5分間重合反応をおこなって、混合
液の固化が完了した後、金型を開いて、成形された繊維
強化プラスチック成形品を取り出している。
The mixed solution injected into the mold causes a reaction while impregnating the fiber reinforcing material arranged in advance in the cavity. After the polymerization reaction is performed for 1 to 5 minutes to complete the solidification of the mixed liquid, the mold is opened and the molded fiber-reinforced plastic molded product is taken out.

【0038】上記方法により製造される成形品は、図1
に拡大して示すように、繊維強化材1の表面が金属2に
より被覆され、この金属により被覆された繊維強化材1
がマトリクス樹脂3により相互に接着されて充填されて
いる。本実施例の成形品における繊維含有率は45%で
ある。
The molded product manufactured by the above method is shown in FIG.
As shown in the enlarged view of FIG. 1, the surface of the fiber reinforcement 1 is coated with the metal 2, and the fiber reinforcement 1 coated with this metal 1
Are adhered to each other and filled with the matrix resin 3. The fiber content in the molded article of this example is 45%.

【0039】尚、成形時に、金型内に配置する繊維強化
材の充填量を変えることにより、繊維強化材の含有率を
制御することができ、また、金型のキャビティの形状を
変えることにより成形品を任意の形状とすることが出来
る。
It should be noted that the content of the fiber reinforcement can be controlled by changing the filling amount of the fiber reinforcement placed in the mold during molding, and the shape of the cavity of the mold can be changed. The molded product can have any shape.

【0040】第2実施例は繊維強化材をスパッタリング
処理により金属被覆を設け、該金属被覆した繊維金属材
を金型内に配置し、該金型内にジシクロペンタジエンモ
ノマーを注入して、反応射出成形法によりFRP成形品
を得ている。
In the second embodiment, a metal coating is provided on the fiber reinforcing material by a sputtering treatment, the fiber-metal material coated with the metal is placed in a mold, and a dicyclopentadiene monomer is injected into the mold to react. An FRP molded product is obtained by the injection molding method.

【0041】詳しくは、繊維強化材として、芳香族ポリ
エステル繊維による平織クロス(クラレ製 ベクトラ
ン、繊維HT、布品番AF1513)を用い、該平織ク
ロスに対して繊維紡糸用に付着した油剤を界面活性剤に
より洗浄し、乾燥した後、スパッタリング処理によりス
テンレスで被覆している。
More specifically, a plain weave cloth made of aromatic polyester fibers (Kuraray's Vectran, fiber HT, cloth product number AF1513) is used as the fiber reinforcement, and the oil agent attached to the plain weave cloth for fiber spinning is used as a surfactant. After being washed with, dried, and coated with stainless steel by a sputtering process.

【0042】上記スパッタリング処理は、真空内に配置
したターゲット素材の近くに電界、磁界を利用した高密
度のプラズマ放電を作り、イオン化されたガスイオン
(例えば、アルゴンガス)が電界により加速されて、ター
ゲットに衝突し、そのエネルギーによりターゲット素子
が分子または原子状でたたき出されて、真空内に配置し
た繊維強化材の表面に付着する。尚、本実施例では、ス
パッタリング処理によりステンレスで被覆しているが、
ステンレス以外に、Ti、Cuも好適に用いられる。
The above-mentioned sputtering process creates a high-density plasma discharge using an electric field and a magnetic field near a target material placed in a vacuum, and ionizes gas ions.
(For example, argon gas) is accelerated by the electric field and collides with the target, and the energy thereof causes the target element to be knocked out in the form of molecules or atoms and adhere to the surface of the fiber reinforcement placed in a vacuum. Incidentally, in this embodiment, the stainless steel is coated by the sputtering process,
Other than stainless steel, Ti and Cu are also preferably used.

【0043】上記したように、繊維強化材の表面を金属
で被覆した後、樹脂との界面の接着強度を向上するた
め、エポキシシランカップリング剤(信越化学製 KB
M−403)により表面処理を行っている。
As described above, after coating the surface of the fiber reinforced material with a metal, in order to improve the adhesive strength at the interface with the resin, an epoxy silane coupling agent (KB, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
The surface treatment is performed according to M-403).

【0044】上記した金属被覆を施すと共に表面処理を
行った繊維強化材を、上記第1実施例と同様な平金型内
に同一枚数積層して配置し、型締めを行う。ついで、本
実施例では、金型内部を70℃に昇温し、かつ、キャビ
ティ内を減圧している。
The same number of fiber reinforced materials which have been subjected to the above-mentioned metal coating and surface treatment are stacked in the same flat mold as in the first embodiment, and clamped. Next, in this embodiment, the temperature inside the mold is raised to 70 ° C. and the pressure inside the cavity is reduced.

【0045】その後、ジシクロペンタジエンのモノマー
(帝人ハーキュレス製METTON)を上記金型に注入
し、重合反応時間90秒で反応固化させ、反応射出成形
法により成形している。成形品は第1実施例の図1に示
す形態と同様であり、繊維含有率も同一である。
Then, the dicyclopentadiene monomer
(METHON manufactured by Teijin Hercules) is poured into the mold, and the mixture is reacted and solidified at a polymerization reaction time of 90 seconds and molded by a reaction injection molding method. The molded product is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1, and the fiber content is also the same.

【0046】第3実施例は炭素繊維フィラメントの1本
1本がニッケルで均一に被覆された繊維強化材を金型に
配置し、この金型にRTM(レジントランスファーモー
ルディング)エポキシを注入して繊維強化プラスチック
の成形品を得ていえる。
In the third embodiment, a fiber reinforcing material in which each carbon fiber filament is uniformly coated with nickel is placed in a mold, and RTM (resin transfer molding) epoxy is injected into the mold to form fibers. This can be said by obtaining a molded product of reinforced plastic.

【0047】詳しくは、炭素繊維フィラメントの1本1
本がニッケルで均一に被覆された平織クロス(東邦レー
ヨン製 ベスファイトMC 布品番W3101)を繊維
強化材として用いる。このクロスを平板用金型の内部に
予め複数枚配置し、金型の型締めを行い、この金型を1
50℃に昇温し、かつ、キャビティ内を減圧している。
More specifically, one carbon fiber filament 1
A plain weave cloth (Besfight MC cloth product number W3101 manufactured by Toho Rayon Co., Ltd.) in which the book is uniformly coated with nickel is used as a fiber reinforcing material. Plural pieces of this cloth are placed inside the flat plate mold, and the mold is clamped.
The temperature is raised to 50 ° C. and the inside of the cavity is depressurized.

【0048】上記金型の内部にRTM用エポキシ樹脂
(油化シェルエポキシ(株)製 エポン#9400)を注入
する。具体的には、エポン樹脂9400とエポン硬化剤
9450を100:31.5の割合で混合して注入する。
重合反応時間約10分の後、成形された繊維強化プラス
チック成形品を取り出す。
Epoxy resin for RTM inside the mold
(Yukaka Shell Epoxy Co., Ltd. Epon # 9400) is injected. Specifically, Epon resin 9400 and Epon curing agent 9450 are mixed and injected at a ratio of 100: 31.5.
After the polymerization reaction time is about 10 minutes, the molded fiber-reinforced plastic molded product is taken out.

【0049】第4実施例では、RIMナイロンのモノマ
ー内に、長さを数ミリの短繊維とすると共にニッケルメ
ッキで被覆したポリアミド繊維からなる繊維強化材を充
填し、この繊維強化材を充填したモノマーを金型内に注
入して、上記実施例と同様に金型内部を昇温し、かつ、
減圧して、反応射出成形法により繊維強化プラスチック
製品を成形している。
In the fourth embodiment, the RIM nylon monomer is filled with a fiber reinforcement made of polyamide fiber coated with nickel plating and having a short fiber length of several millimeters, and this fiber reinforcement is filled. Injecting the monomer into the mold, raising the temperature inside the mold in the same manner as in the above example, and
The pressure is reduced and a fiber reinforced plastic product is molded by the reaction injection molding method.

【0050】[0050]

【実験例】本発明に係わる繊維強化プラスチックを、従
来の金属を被覆していない繊維強化材を用いた繊維強化
プラスチックとその性能を比較するためのテストを行っ
た。
Experimental Example A test was conducted to compare the performance of the fiber-reinforced plastic according to the present invention with that of a conventional fiber-reinforced plastic using a fiber-reinforced material not coated with a metal.

【0051】即ち、繊維強化材にニッケルメッキ処理を
施していないことを除き、第1実施例と同一の繊維強化
材を用い、同一のマトリクス樹脂からなる比較例の成形
品を成形した。上記比較例および第1実施例の成形品を
夫々巾10mmに切断し、巾10mm×長さ150mm×厚さ
4mmのテストピースを作成した。これらテストピースに
対してサンプル支持長さを80mmとして、JIS−K7
055の3点曲げテストを行い、曲げ弾性率、曲げ強度
を測定した。
That is, a molded article of a comparative example made of the same matrix resin was formed by using the same fiber reinforcing material as in the first embodiment except that the fiber reinforcing material was not plated with nickel. The molded articles of the comparative example and the first example were each cut into a width of 10 mm to prepare a test piece having a width of 10 mm, a length of 150 mm and a thickness of 4 mm. JIS-K7 with sample support length of 80 mm for these test pieces
A 055 three-point bending test was performed to measure the bending elastic modulus and bending strength.

【0052】上記テストの結果は下記の表1に示す通り
であり、本発明の第1実施例に係わる繊維強化材にニッ
ケルメッキを施したものは曲げ弾性率および曲げ強度が
共に比較例より優れ、金属被覆による効果が優れている
ことが実証された。
The results of the above tests are shown in Table 1 below. The nickel-plated fiber reinforced material according to the first embodiment of the present invention is superior in flexural modulus and flexural strength to the comparative example. It was demonstrated that the effect of the metal coating was excellent.

【0053】[0053]

【表1】 曲げ弾性率(kg/mm2) 曲げ強度(kg/mm2) 第1実施例 1540 29.0 比較例 430 7.7 [Table 1]Flexural modulus (kg / mm 2 ) Bending strength (kg / mm 2 )  1st Example 1540 29.0 Comparative Example 430 7.7

【0054】[0054]

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
によれば、反応射出成形あるいはレジントランスファー
モールディングにより成形する繊維強化プラスチックに
おいて、繊維強化材に対し予め金属被覆を施しているた
め、未反応原料液との反応時に重合阻害を発生する要因
を除外あるいは抑制することが出来る。よって、重合阻
害を発生するために使用することが出来なかった繊維強
化材、樹脂を用いることが可能となり、例えば、耐衝撃
性および振動吸収性に優れた繊維強化材および樹脂を組
み合わせて使用することができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, in the fiber reinforced plastic molded by the reaction injection molding or the resin transfer molding, the fiber reinforced material is preliminarily metal-coated. It is possible to exclude or suppress factors that cause polymerization inhibition during the reaction with the reaction raw material liquid. Therefore, it becomes possible to use a fiber reinforced material and a resin that could not be used due to occurrence of polymerization inhibition. For example, a fiber reinforced material and a resin excellent in impact resistance and vibration absorption are used in combination. be able to.

【0055】例えば、RIMナイロンは振動吸収性に優
れ、RIMシクロペンタジエンは耐衝撃性に優れたもの
であるため、成形品の用途に応じて樹脂および該樹脂と
組み合わせる繊維強化材を重合阻害の点を問題とせずに
選択して組み合わせることが可能となる。よって、振動
吸収性および耐衝撃性が要求されるヘルメットのような
防具、バンパー等の自動車部品、制振材や電磁波シール
ド材等の成形材料として好適に用いることが出来る。
For example, RIM nylon is excellent in vibration absorption and RIM cyclopentadiene is excellent in impact resistance. Therefore, depending on the intended use of the molded product, the resin and the fiber reinforced material to be combined with the resin are used to inhibit polymerization. Can be selected and combined without causing any problem. Therefore, it can be preferably used as a protective material such as a helmet that requires vibration absorption and impact resistance, an automobile part such as a bumper, and a molding material such as a vibration damping material and an electromagnetic wave shielding material.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明に係わる繊維強化プラスチックの断面
図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a fiber reinforced plastic according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 繊維強化材 2 被覆金属 3 マトリクス樹脂 1 Fiber reinforcement 2 Coated metal 3 Matrix resin

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B29C 70/10 // B29K 105:08 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location B29C 70/10 // B29K 105: 08

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表面を金属で被覆した繊維強化材と、反
応射出成形あるいはレジントランスファーモールディン
グにより得られたマトリクス樹脂とからなる繊維強化プ
ラスチック。
1. A fiber reinforced plastic comprising a fiber reinforced material whose surface is coated with a metal, and a matrix resin obtained by reaction injection molding or resin transfer molding.
【請求項2】 金型内に、予め表面を金属で被覆した繊
維強化材を配置した後、金型内へ未反応原料液を注入
し、金型内で上記繊維強化材に含浸させつつ反応をおこ
させる反応射出成形法あるいはレジントランスファーモ
ールディング法により成形することを特徴とする繊維強
化プラスチックの製造方法。
2. A fiber reinforced material whose surface is coated with a metal in advance is placed in a mold, and then an unreacted raw material liquid is injected into the mold to react while impregnating the fiber reinforced material in the mold. A method for producing a fiber-reinforced plastic, which comprises molding by a reaction injection molding method or a resin transfer molding method which causes
【請求項3】 モノマー内に長さ調節されると共に予め
金属で被覆された繊維強化材を充填して、この繊維強化
材を含んだモノマーを金型内に注入して反応射出成形法
あるいはレジントランスファーモールディング法により
成形することを特徴とする繊維強化プラスチックの製造
方法。
3. A reaction injection molding method or a resin in which a fiber reinforcing material having a length adjusted and previously coated with a metal is filled in the monomer and the monomer containing the fiber reinforcing material is injected into a mold. A method for producing a fiber-reinforced plastic, which comprises molding by a transfer molding method.
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