JPWO2013187220A1 - Carbon fiber composite material, molded product using the same, and production method thereof - Google Patents
Carbon fiber composite material, molded product using the same, and production method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2013187220A1 JPWO2013187220A1 JP2013534875A JP2013534875A JPWO2013187220A1 JP WO2013187220 A1 JPWO2013187220 A1 JP WO2013187220A1 JP 2013534875 A JP2013534875 A JP 2013534875A JP 2013534875 A JP2013534875 A JP 2013534875A JP WO2013187220 A1 JPWO2013187220 A1 JP WO2013187220A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon fiber
- thermoplastic resin
- composite material
- fiber composite
- molded
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 title claims abstract description 429
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 title claims abstract description 429
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 402
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 229
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 182
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 claims abstract description 260
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims abstract description 210
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 106
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 98
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000000306 component Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000008358 core component Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 95
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 59
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 59
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 42
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 39
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 17
- 238000000071 blow moulding Methods 0.000 claims description 16
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 15
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims description 11
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims description 11
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 124
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 90
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 90
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 45
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 45
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 38
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 34
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 33
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 17
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 15
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 15
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 15
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 15
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 14
- 229920002302 Nylon 6,6 Polymers 0.000 description 13
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 12
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 12
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 12
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 12
- 238000007666 vacuum forming Methods 0.000 description 11
- 239000002585 base Substances 0.000 description 9
- 235000012438 extruded product Nutrition 0.000 description 9
- 239000000805 composite resin Substances 0.000 description 8
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 7
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 6
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 5
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 5
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 5
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 5
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 5
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 5
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 4
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 3
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 3
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 3
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 3
- 239000000088 plastic resin Substances 0.000 description 3
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 239000012778 molding material Substances 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 2
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 2
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 2
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005749 Copper compound Substances 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- JHWNWJKBPDFINM-UHFFFAOYSA-N Laurolactam Chemical compound O=C1CCCCCCCCCCCN1 JHWNWJKBPDFINM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000571 Nylon 11 Polymers 0.000 description 1
- 229920000299 Nylon 12 Polymers 0.000 description 1
- 229920000305 Nylon 6,10 Polymers 0.000 description 1
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 1
- 229930182556 Polyacetal Natural products 0.000 description 1
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 1
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910001508 alkali metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008045 alkali metal halides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 229920003233 aromatic nylon Polymers 0.000 description 1
- LNENVNGQOUBOIX-UHFFFAOYSA-N azidosilane Chemical compound [SiH3]N=[N+]=[N-] LNENVNGQOUBOIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 150000001880 copper compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 1
- 239000003484 crystal nucleating agent Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- BXKDSDJJOVIHMX-UHFFFAOYSA-N edrophonium chloride Chemical compound [Cl-].CC[N+](C)(C)C1=CC=CC(O)=C1 BXKDSDJJOVIHMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000012760 heat stabilizer Substances 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000006082 mold release agent Substances 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 125000005704 oxymethylene group Chemical group [H]C([H])([*:2])O[*:1] 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- 150000003018 phosphorus compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 1
- 229920001748 polybutylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N silanamine Chemical compound [SiH3]N FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B9/00—Making granules
- B29B9/02—Making granules by dividing preformed material
- B29B9/06—Making granules by dividing preformed material in the form of filamentary material, e.g. combined with extrusion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B9/00—Making granules
- B29B9/12—Making granules characterised by structure or composition
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B9/00—Making granules
- B29B9/12—Making granules characterised by structure or composition
- B29B9/14—Making granules characterised by structure or composition fibre-reinforced
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
- B29C48/05—Filamentary, e.g. strands
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/88—Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling
- B29C48/919—Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling using a bath, e.g. extruding into an open bath to coagulate or cool the material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
- C08J3/22—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques
- C08J3/226—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques using a polymer as a carrier
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
- C08J5/0405—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres
- C08J5/042—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres with carbon fibres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
- C08J5/10—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material characterised by the additives used in the polymer mixture
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
- C08K7/02—Fibres or whiskers
- C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2793/00—Shaping techniques involving a cutting or machining operation
- B29C2793/0027—Cutting off
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/001—Combinations of extrusion moulding with other shaping operations
- B29C48/0022—Combinations of extrusion moulding with other shaping operations combined with cutting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/022—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the choice of material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
- B29C48/04—Particle-shaped
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
- B29C48/07—Flat, e.g. panels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/15—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. extrusion moulding around inserts
- B29C48/154—Coating solid articles, i.e. non-hollow articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/16—Articles comprising two or more components, e.g. co-extruded layers
- B29C48/18—Articles comprising two or more components, e.g. co-extruded layers the components being layers
- B29C48/21—Articles comprising two or more components, e.g. co-extruded layers the components being layers the layers being joined at their surfaces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/285—Feeding the extrusion material to the extruder
- B29C48/288—Feeding the extrusion material to the extruder in solid form, e.g. powder or granules
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/285—Feeding the extrusion material to the extruder
- B29C48/288—Feeding the extrusion material to the extruder in solid form, e.g. powder or granules
- B29C48/2886—Feeding the extrusion material to the extruder in solid form, e.g. powder or granules of fibrous, filamentary or filling materials, e.g. thin fibrous reinforcements or fillers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/30—Extrusion nozzles or dies
- B29C48/305—Extrusion nozzles or dies having a wide opening, e.g. for forming sheets
- B29C48/307—Extrusion nozzles or dies having a wide opening, e.g. for forming sheets specially adapted for bringing together components, e.g. melts within the die
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/355—Conveyors for extruded articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/375—Plasticisers, homogenisers or feeders comprising two or more stages
- B29C48/387—Plasticisers, homogenisers or feeders comprising two or more stages using a screw extruder and a gear pump
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/50—Details of extruders
- B29C48/76—Venting, drying means; Degassing means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/88—Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling
- B29C48/911—Cooling
- B29C48/9135—Cooling of flat articles, e.g. using specially adapted supporting means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
- B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
- B29K2105/10—Cords, strands or rovings, e.g. oriented cords, strands or rovings
Abstract
芯成分が炭素繊維からなり鞘成分が第1の熱可塑性樹脂からなる芯鞘構造を有するペレットと第2の熱可塑性樹脂とを溶融し、溶融されたペレットおよび第2の熱可塑性樹脂を所定温度にて混練する炭素繊維複合材料の製造方法。また、このような製造方法を用いて製造された炭素繊維複合材料を溶融し成形する成形品の製造方法。さらに、第1の熱可塑性樹脂、第2の熱可塑性樹脂および炭素繊維からなり、第2の熱可塑性樹脂から構成される海相内に、第1の熱可塑性樹脂から構成される島相が分散している構造を有することを特徴とする炭素繊維複合材料、およびそれを成形してなる成形品。これらによれば、物性強度の向上が実現され、後加工が容易であり、高剛性の成形品の生産に最適化された炭素繊維複合材料およびそれらを成形してなる成形品、ならびにそれらの製造方法を提供することができる。A pellet having a core-sheath structure in which the core component is made of carbon fiber and the sheath component is made of the first thermoplastic resin and the second thermoplastic resin are melted, and the molten pellet and the second thermoplastic resin are melted at a predetermined temperature. A method for producing a carbon fiber composite material that is kneaded by using a method. Moreover, the manufacturing method of the molded article which melts and shape | molds the carbon fiber composite material manufactured using such a manufacturing method. Furthermore, an island phase composed of the first thermoplastic resin is dispersed in the sea phase composed of the first thermoplastic resin, the second thermoplastic resin, and the carbon fiber, and composed of the second thermoplastic resin. A carbon fiber composite material characterized by having the structure described above, and a molded product formed by molding the carbon fiber composite material. According to these, improvement in physical strength is realized, post-processing is easy, carbon fiber composite materials optimized for the production of high-rigidity molded products, molded products formed by molding them, and production thereof A method can be provided.
Description
本発明は、力学特性の向上が図られ後加工が容易であり押出成形に好適な炭素繊維複合材料、当該炭素繊維複合材料を用いてなる成形品、ならびに当該炭素繊維複合材料および当該成形品の製造方法に関する。 The present invention relates to a carbon fiber composite material that is improved in mechanical properties and easy to post-process and is suitable for extrusion molding, a molded product using the carbon fiber composite material, and the carbon fiber composite material and the molded product. It relates to a manufacturing method.
従来技術においては、炭素繊維に液状の熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを準備し、これを高温高圧化でオートクレーブ処理することで、炭素繊維複合材料を得ていた。しかしながら、プリプレグを低温下で保管するための低温設備や、オートクレーブのための高温設備などの高価な設備が必要となり、これらの設備を有することが大きな負担となっていた。 In the prior art, a carbon fiber composite material has been obtained by preparing a prepreg in which carbon fiber is impregnated with a liquid thermosetting resin and subjecting it to autoclaving at high temperature and high pressure. However, expensive equipment such as low-temperature equipment for storing prepregs at low temperatures and high-temperature equipment for autoclaves is required, and it has been a heavy burden to have these equipments.
そこで、従来の熱硬化性樹脂の代わりに取り扱いやすい熱可塑性樹脂を用いる方法として、特許文献1には、連続した炭素繊維束のまわりに熱可塑性樹脂が被覆されてなる成形用材料で、成形材料が50mm以下に切断されているものが開示されている。このような構成において、炭素繊維と樹脂との密着性を高めるためには、低粘度の熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。
しかしながら、低粘度樹脂は、金型内への樹脂の充填により成形を行う射出成形には適しているものの、溶融した樹脂を押出機からダイスへ流し込むことにより成形を行う押出成形においては、成形品の形状が安定せず、切削性や力学特性が不足しがちになるという問題を有しており、高粘度の熱可塑性樹脂を併用する方法が模索されていた。Therefore, as a method of using a thermoplastic resin that is easy to handle instead of a conventional thermosetting resin,
However, the low-viscosity resin is suitable for injection molding in which molding is performed by filling the resin in the mold, but in extrusion molding in which the molten resin is poured from the extruder into a die, the molded product However, the shape is not stable, and the machinability and mechanical properties tend to be insufficient, and a method of using a high-viscosity thermoplastic resin together has been sought.
そこで、高粘度の熱可塑性樹脂を用いる方法として、特許文献2には、炭素繊維の束を低粘度の熱可塑性樹脂で被覆した後、さらに高粘度の熱可塑性樹脂で被覆するペレットの製造方法が開示されている。
しかしながら、この方法で得られたペレットを押出成形に用いる場合、低粘度の熱可塑性樹脂と高粘度の熱可塑性樹脂が完全に分離しており、樹脂内における炭素繊維の分散が不十分となるため、成形時または成形後にクラックやボイドが発生することが多く、製品として利用することは難しかった。Thus, as a method of using a high viscosity thermoplastic resin,
However, when the pellets obtained by this method are used for extrusion molding, the low-viscosity thermoplastic resin and the high-viscosity thermoplastic resin are completely separated, and the dispersion of carbon fibers in the resin becomes insufficient. In many cases, cracks and voids are generated at the time of molding or after molding, and it was difficult to use them as products.
そこで、特許文献3には、引揃えられた長繊維に合成樹脂を含浸させてなる長繊維強化合成樹脂ストランドまたは任意長さに切断された長繊維強化合成樹脂ペレットであって、繊維含有率の高い層と、繊維含有率の低い層によって構成されたものが開示されている。そして、このようなストランドまたはペレットにより得られる発明の効果として、長繊維が束となって引き揃えられた状態を保ったストランドまたはペレットであるため成形品の耐衝撃強度が良好であること、繊維束を含浸させるための樹脂は低粘度のものであり含浸スピードが速いこと、繊維束を含浸させるための樹脂以外に樹脂の分子量不足等の問題を補うための別の樹脂を使用した複合ストランドまたはペレットであるので高強度・高弾性の成形品が得られること、などが挙げられている。
しかしながら、このようなストランドまたはペレットを押出成形に用いる場合、長繊維が束となって収束しているので、溶融された樹脂内で炭素繊維が解繊することは出来ず、また、複雑化された形状へ成形した場合には炭素繊維が密集する状態となる。その結果、押出成形の際に長繊維によって樹脂がはじき出されるスプリングバックが起こり、目的の形状を得ることが困難となるだけでなく、炭素繊維が樹脂全体に均一に分散せず、かえって成形品のクラックやボイドの原因となるおそれがある。Therefore,
However, when such strands or pellets are used for extrusion molding, since the long fibers are bundled and converged, the carbon fibers cannot be defibrated in the molten resin, and are complicated. When formed into a different shape, the carbon fibers are in a dense state. As a result, not only does the spring back cause the resin to be ejected by the long fibers during extrusion molding, it becomes difficult to obtain the desired shape, but the carbon fibers are not evenly dispersed throughout the resin, but instead of the molded product. May cause cracks and voids.
本発明はかかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱可塑性樹脂および炭素繊維からなり力学特性および加工容易性に優れ押出成形に好適な炭素繊維複合材料、当該炭素繊維複合材料を用いてなる成形品、ならびに当該炭素繊維複合材料および当該成形品の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and the object thereof is a carbon fiber composite material comprising a thermoplastic resin and carbon fibers, excellent in mechanical properties and processability, and suitable for extrusion molding. An object of the present invention is to provide a molded article using the fiber composite material, and a method for producing the carbon fiber composite material and the molded article.
上記課題を解決するために、本発明に係る炭素繊維複合材料およびそれを用いてなる成形品ならびにそれらの製造方法は、以下の構成を有する。 In order to solve the above-described problems, a carbon fiber composite material according to the present invention, a molded product using the carbon fiber composite material, and a manufacturing method thereof have the following configurations.
(1)芯成分が炭素繊維からなり鞘成分が第1の熱可塑性樹脂からなる芯鞘構造を有するペレットと第2の熱可塑性樹脂とを溶融し、溶融されたペレットおよび第2の熱可塑性樹脂を所定温度にて混練する炭素繊維複合材料の製造方法において、第2の熱可塑性樹脂は、所定温度にて第1の熱可塑性樹脂よりも粘度が高いことを特徴とする炭素繊維複合材料の製造方法。
(2)所定温度において、第2の熱可塑性樹脂の粘度が第1の熱可塑性樹脂の粘度の10〜750倍である、(1)の炭素繊維複合材料の製造方法。
(3)所定温度における第1の熱可塑性樹脂の粘度が50〜500poiseであり、所定温度における第2の熱可塑性樹脂の粘度が1,000〜10,000poiseである、(1)または(2)の炭素繊維複合材料の製造方法。
(4)所定温度が第2の熱可塑性樹脂の融点よりも高く、所定温度と第2の熱可塑性樹脂の融点との差が30〜90℃である、(1)〜(3)のいずれかの炭素繊維複合材料の製造方法。
(5)第2の熱可塑性樹脂の融点が100〜370℃である、(1)〜(4)のいずれかの炭素繊維複合材料の製造方法。
(6)溶融されたペレットおよび第2の熱可塑性樹脂にさらに炭素繊維を加える、(1)〜(5)のいずれかに記載の炭素繊維複合材料の製造方法。
(7)炭素繊維複合材料において、炭素繊維が5〜60重量%の割合で含まれている、(1)〜(6)のいずれかに記載の炭素繊維複合材料の製造方法。
(8)(1)〜(7)のいずれかの炭素繊維複合材料の製造方法により製造された炭素繊維複合材料を溶融し、その後成形することを特徴とする成形品の製造方法。
(9)炭素繊維複合材料を溶融押出法または固化押出法により成形する、(8)の成形品の製造方法。
(10)炭素繊維複合材料を成形して中間成形体を形成した後、当該中間成形体をさらにプレス成型法、真空成型法、ブロー成形法または曲げ加工により成形する、(8)の成形品の製造方法。
(11)中間成形体が、圧力0.2〜100MPaおよび温度100〜370℃の条件下で熱プレスされる、(10)の成形品の製造方法。
(12)中間成形体が、圧力1×10−5〜0.05MPaおよび温度100〜370℃の条件下で真空成型される、(10)の成形品の製造方法。
(13)中間成形体が、空気圧0.2〜10MPaおよび温度100〜370℃の条件下でブロー成形される、(10)の成形品の製造方法。
(14)中間成形体が、熱可塑性樹脂材料、ガラス繊維基布または炭素繊維複合材料同士と積層された状態にて成形される、(10)〜(13)のいずれかの成形品の製造方法。
(15)第1の熱可塑性樹脂、第2の熱可塑性樹脂および炭素繊維からなり、第2の熱可塑性樹脂から構成される海相内に、第1の熱可塑性樹脂から構成される島相が分散している構造を有することを特徴とする炭素繊維複合材料。
(16)第1の熱可塑性樹脂の屈折率が、第2の熱可塑性樹脂の屈折率と異なっている、(15)の炭素繊維複合材料。
(17)炭素繊維複合材料に含まれる炭素繊維のうち50重量%以上が島相内に存在する、(15)または(16)の炭素繊維複合材料。
(18)炭素繊維を5〜60重量%の割合で含んでいる、(15)〜(17)のいずれかの炭素繊維複合材料。
(19)島相の平均直径が10nm〜100μmである、(15)〜(18)のいずれかの炭素繊維複合材料。
(20)島相の平均直径が10nm〜1μmである、(19)の炭素繊維複合材料。
(21)(15)〜(20)のいずれかの炭素繊維複合材料を成形してなる成形品。
(22)溶融押出法または固化押出法により成形される、(21)の成形品。
(23)炭素繊維複合材料を成形して中間成形体を形成した後、当該中間成形体をさらにプレス成型法、真空成型法、ブロー成形法または曲げ加工により成形してなる、(21)の成形品。
(24)中間成形体が、圧力0.2〜100MPaおよび温度100〜370℃の条件下で熱プレスされる、(23)の成形品。
(25)中間成形体が、圧力1×10−5〜0.05MPaおよび温度100〜370℃の条件下で真空成型される、(23)の成形品。
(26)中間成形体が、空気圧0.2〜10MPaおよび温度100〜370℃の条件下でブロー成形される、(23)の成形品。
(27)中間成形体が、熱可塑性樹脂材料、ガラス繊維基布または炭素繊維複合材料同士と積層された状態にて成形される、(23)〜(26)のいずれかの成形品。(1) A pellet having a core-sheath structure in which the core component is made of carbon fiber and the sheath component is made of the first thermoplastic resin and the second thermoplastic resin are melted, and the molten pellet and the second thermoplastic resin are melted. In the method for producing a carbon fiber composite material, wherein the second thermoplastic resin has a higher viscosity than the first thermoplastic resin at the predetermined temperature. Method.
(2) The method for producing a carbon fiber composite material according to (1), wherein the viscosity of the second thermoplastic resin is 10 to 750 times the viscosity of the first thermoplastic resin at a predetermined temperature.
(3) The viscosity of the first thermoplastic resin at a predetermined temperature is 50 to 500 poise, and the viscosity of the second thermoplastic resin at a predetermined temperature is 1,000 to 10,000 poise (1) or (2) Of carbon fiber composite material.
(4) Any of (1) to (3), wherein the predetermined temperature is higher than the melting point of the second thermoplastic resin, and the difference between the predetermined temperature and the melting point of the second thermoplastic resin is 30 to 90 ° C. Of carbon fiber composite material.
(5) The manufacturing method of the carbon fiber composite material in any one of (1)-(4) whose melting | fusing point of a 2nd thermoplastic resin is 100-370 degreeC.
(6) The method for producing a carbon fiber composite material according to any one of (1) to (5), wherein carbon fibers are further added to the melted pellets and the second thermoplastic resin.
(7) The method for producing a carbon fiber composite material according to any one of (1) to (6), wherein the carbon fiber composite material contains carbon fiber in a proportion of 5 to 60% by weight.
(8) A method for producing a molded product, comprising melting a carbon fiber composite material produced by the method for producing a carbon fiber composite material according to any one of (1) to (7), and thereafter molding the material.
(9) The method for producing a molded article according to (8), wherein the carbon fiber composite material is molded by a melt extrusion method or a solidification extrusion method.
(10) After forming a carbon fiber composite material to form an intermediate molded body, the intermediate molded body is further molded by a press molding method, a vacuum molding method, a blow molding method, or a bending process. Production method.
(11) The method for producing a molded article according to (10), wherein the intermediate molded body is hot pressed under conditions of a pressure of 0.2 to 100 MPa and a temperature of 100 to 370 ° C.
(12) The method for producing a molded article according to (10), wherein the intermediate molded body is vacuum-molded under conditions of a pressure of 1 × 10 −5 to 0.05 MPa and a temperature of 100 to 370 ° C.
(13) The method for producing a molded article according to (10), wherein the intermediate molded body is blow-molded under conditions of an air pressure of 0.2 to 10 MPa and a temperature of 100 to 370 ° C.
(14) The method for producing a molded article according to any one of (10) to (13), wherein the intermediate molded body is molded in a state of being laminated with a thermoplastic resin material, a glass fiber base fabric, or a carbon fiber composite material. .
(15) An island phase composed of the first thermoplastic resin is formed in the sea phase composed of the first thermoplastic resin, the second thermoplastic resin and the carbon fiber, and composed of the second thermoplastic resin. A carbon fiber composite material having a dispersed structure.
(16) The carbon fiber composite material according to (15), wherein the refractive index of the first thermoplastic resin is different from the refractive index of the second thermoplastic resin.
(17) The carbon fiber composite material according to (15) or (16), wherein 50% by weight or more of the carbon fibers contained in the carbon fiber composite material is present in the island phase.
(18) The carbon fiber composite material according to any one of (15) to (17), comprising carbon fiber at a ratio of 5 to 60% by weight.
(19) The carbon fiber composite material according to any one of (15) to (18), wherein an average diameter of the island phase is 10 nm to 100 μm.
(20) The carbon fiber composite material according to (19), wherein the average diameter of the island phase is 10 nm to 1 μm.
(21) A molded product formed by molding the carbon fiber composite material according to any one of (15) to (20).
(22) The molded article according to (21), which is molded by a melt extrusion method or a solidification extrusion method.
(23) The molding according to (21), wherein after forming a carbon fiber composite material to form an intermediate molded body, the intermediate molded body is further molded by a press molding method, a vacuum molding method, a blow molding method or a bending process. Goods.
(24) The molded article according to (23), wherein the intermediate molded body is hot-pressed under conditions of a pressure of 0.2 to 100 MPa and a temperature of 100 to 370 ° C.
(25) The molded article according to (23), wherein the intermediate molded body is vacuum-molded under conditions of a pressure of 1 × 10 −5 to 0.05 MPa and a temperature of 100 to 370 ° C.
(26) The molded article according to (23), wherein the intermediate molded body is blow-molded under conditions of an air pressure of 0.2 to 10 MPa and a temperature of 100 to 370 ° C.
(27) The molded article according to any one of (23) to (26), wherein the intermediate molded body is molded in a state of being laminated with a thermoplastic resin material, a glass fiber base fabric, or a carbon fiber composite material.
本発明の炭素繊維複合材料を用いることにより、押出成形において、製品中に発生するクラックやボイドを抑えることができる。 その結果、切削加工や熱処理処理によるプレス加工や曲げ加工といった後加工が容易にできる。
また、樹脂が熱可塑性であることから、リサイクルの容易な成形品を提供することができる。By using the carbon fiber composite material of the present invention, cracks and voids generated in the product can be suppressed in extrusion molding. As a result, post-processing such as pressing or bending by cutting or heat treatment can be easily performed.
In addition, since the resin is thermoplastic, it is possible to provide a molded product that can be easily recycled.
以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明における炭素繊維複合材料の製造方法は、芯成分が炭素繊維からなり鞘成分が第1の熱可塑性樹脂からなる芯鞘構造を有するペレットと第2の熱可塑性樹脂とを溶融し、溶融されたペレットおよび第2の熱可塑性樹脂を所定温度にて混練する炭素繊維複合材料の製造方法において、第2の熱可塑性樹脂は、所定温度にて第1の熱可塑性樹脂よりも粘度が高いことを特徴とする方法からなる。 In the method for producing a carbon fiber composite material in the present invention, a pellet having a core-sheath structure in which a core component is made of carbon fiber and a sheath component is made of a first thermoplastic resin and a second thermoplastic resin are melted and melted. In the method for producing a carbon fiber composite material in which the pellets and the second thermoplastic resin are kneaded at a predetermined temperature, the second thermoplastic resin has a higher viscosity than the first thermoplastic resin at the predetermined temperature. It consists of a characteristic method.
また、本発明は、上記製造方法によって製造された炭素繊維複合材料も提供する。すなわち、本発明における炭素繊維複合材料は、第1の熱可塑性樹脂、第2の熱可塑性樹脂および炭素繊維からなり、第2の熱可塑性樹脂から構成される海相内に、第1の熱可塑性樹脂から構成される島相が分散している構造を有することを特徴とするものからなる。なお、このような炭素繊維複合材料は、ハイブリッド炭素繊維複合樹脂またはハイブリッドアロイ炭素繊維複合樹脂と呼ばれることもある。とくに、島相の平均直径(後述)が1μm以下のものは、ナノアロイ(登録商標)と類似の優れた特性を有しており、ハイブリッドナノアロイ炭素繊維複合樹脂と呼ばれることもある。 Moreover, this invention also provides the carbon fiber composite material manufactured by the said manufacturing method. That is, the carbon fiber composite material in the present invention is composed of the first thermoplastic resin, the second thermoplastic resin, and the carbon fiber, and the first thermoplastic resin is contained in the sea phase composed of the second thermoplastic resin. It consists of what has the structure where the island phase comprised from resin has disperse | distributed. Such a carbon fiber composite material is sometimes referred to as a hybrid carbon fiber composite resin or a hybrid alloy carbon fiber composite resin. In particular, an island phase having an average diameter (described later) of 1 μm or less has excellent characteristics similar to those of Nanoalloy (registered trademark), and is sometimes called a hybrid nanoalloy carbon fiber composite resin.
成形の材料として用いられる炭素繊維複合材料においては、炭素繊維と樹脂との親和性、すなわち密着性が高いことが、成形時に最も重要なポイントとなる。また、一般的に、熱可塑性樹脂においては、粘度が低いほど炭素繊維との密着性が高くなる。そこで、例えば、炭素繊維と低粘度の樹脂とからなるペレット用いて炭素繊維複合材料を製造することも考えられる。しかしながら、炭素繊維複合材料の樹脂として粘度の低い樹脂のみを用いると、成形時に樹脂が炭素繊維の配向に追従してしまうため、炭素繊維が樹脂を撥ねのけるスプリングバックや、クラック、ボイドなどの不具合が発生するおそれがあり、目的の成形品を得ることが難しい。これに対し、上記炭素繊維複合材料の製造方法により製造された炭素繊維複合材料によれば、相対的に粘度の低い第1の熱可塑性樹脂で炭素繊維を包むことにより炭素繊維と樹脂との親和性を確保しつつ、相対的に粘度の高い第2の熱可塑性樹脂で第1の熱可塑性樹脂を覆うことによってスプリングバックやクラック、ボイドなどの不具合を抑制することができ、目的の成形品を得ることができるようになる。しかも、従来技術における炭素繊維複合材料と異なり、炭素繊維、第1の熱可塑性樹脂および第2の熱可塑性樹脂がいずれも均一に分散しているので、剛性の高い成形品を得ることができる。 In a carbon fiber composite material used as a molding material, the most important point at the time of molding is high affinity between carbon fiber and resin, that is, high adhesion. Moreover, generally in a thermoplastic resin, adhesiveness with carbon fiber becomes high, so that a viscosity is low. Therefore, for example, it is conceivable to produce a carbon fiber composite material using pellets made of carbon fiber and a low-viscosity resin. However, if only a low-viscosity resin is used as the resin of the carbon fiber composite material, the resin will follow the orientation of the carbon fiber during molding, so that the carbon fiber repels the resin, such as springback, cracks, voids, etc. There is a risk of problems, and it is difficult to obtain the desired molded product. On the other hand, according to the carbon fiber composite material manufactured by the method for manufacturing the carbon fiber composite material, the carbon fiber is encapsulated with the first thermoplastic resin having a relatively low viscosity so that the affinity between the carbon fiber and the resin is increased. By covering the first thermoplastic resin with the second thermoplastic resin having a relatively high viscosity while securing the properties, problems such as springback, cracks and voids can be suppressed, and the target molded product can be obtained. Be able to get. In addition, unlike the carbon fiber composite material in the prior art, since the carbon fiber, the first thermoplastic resin, and the second thermoplastic resin are all uniformly dispersed, a highly rigid molded product can be obtained.
上記第1の熱可塑性樹脂の屈折率は、第2の熱可塑性樹脂の屈折率と異なっていることが好ましい。 The refractive index of the first thermoplastic resin is preferably different from the refractive index of the second thermoplastic resin.
炭素繊維と樹脂との親和性の確保の観点から、上記炭素繊維複合材料に含まれる炭素繊維のうち50重量%以上が島相内に存在することが好ましい。また、島相内に存在する炭素繊維の割合は70重量%以上であることがより好ましく、90重量%以上であることがさらに好ましい。 From the viewpoint of securing the affinity between the carbon fiber and the resin, it is preferable that 50% by weight or more of the carbon fibers contained in the carbon fiber composite material exist in the island phase. Further, the ratio of the carbon fibers present in the island phase is more preferably 70% by weight or more, and further preferably 90% by weight or more.
本発明における炭素繊維の繊維径は、0.5〜20μmが好ましく、5〜15μmがより好ましい。繊維径が太すぎると、成形品の熱曲げ加工の際に反発が強くなり、ねじれや凸凹が生じるおそれがある。また、繊維径が細いと、成形品の機械強度が低下するおそれがある。 The fiber diameter of the carbon fiber in the present invention is preferably 0.5 to 20 μm, more preferably 5 to 15 μm. If the fiber diameter is too large, the repulsion will be strong during the heat bending process of the molded product, which may cause twisting and unevenness. Further, if the fiber diameter is thin, the mechanical strength of the molded product may be reduced.
上記炭素繊維複合材料において、炭素繊維が含まれている割合は5〜60重量%であることが好ましく、さらに15〜50重量%であることが好ましく、さらに20〜40重量%であることが好ましい。 In the carbon fiber composite material, the proportion of carbon fibers is preferably 5 to 60% by weight, more preferably 15 to 50% by weight, and further preferably 20 to 40% by weight. .
上述の所定温度は、第2の熱可塑性樹脂の融点(第2の熱可塑性樹脂が非晶性である場合は、ガラス転移点)よりも高いことが好ましい。また、所定温度と第2の熱可塑性樹脂の融点との差は、30〜90℃であることが好ましく、40〜90℃であることがより好ましい。 The predetermined temperature is preferably higher than the melting point of the second thermoplastic resin (or the glass transition point when the second thermoplastic resin is amorphous). The difference between the predetermined temperature and the melting point of the second thermoplastic resin is preferably 30 to 90 ° C, and more preferably 40 to 90 ° C.
なお、第1の熱可塑性樹脂の融点は、100〜370℃であることが好ましい。また、第2の熱可塑性樹脂の融点は、100〜370℃であることが好ましい。 In addition, it is preferable that melting | fusing point of a 1st thermoplastic resin is 100-370 degreeC. Moreover, it is preferable that melting | fusing point of a 2nd thermoplastic resin is 100-370 degreeC.
第2の熱可塑性樹脂の粘度は、上記所定温度において、第1の熱可塑性樹脂の粘度に対し10〜750倍であることが好ましく、20〜500倍であることがより好ましく、50〜200倍であることがさらに好ましい。 The viscosity of the second thermoplastic resin is preferably 10 to 750 times, more preferably 20 to 500 times, more preferably 50 to 200 times the viscosity of the first thermoplastic resin at the predetermined temperature. More preferably.
また、上記所定温度においては、第1の熱可塑性樹脂の粘度が50〜500poiseであり、第2の熱可塑性樹脂の粘度が1,000〜10,000poiseであることが好ましい。さらに、上記所定温度において、第1の熱可塑性樹脂の粘度が100〜300poiseであり、第2の熱可塑性樹脂の粘度が1,500poise〜5000poiseであることがより好ましい。 Further, at the predetermined temperature, it is preferable that the viscosity of the first thermoplastic resin is 50 to 500 poise, and the viscosity of the second thermoplastic resin is 1,000 to 10,000 poise. Furthermore, at the predetermined temperature, it is more preferable that the viscosity of the first thermoplastic resin is 100 to 300 poise and the viscosity of the second thermoplastic resin is 1,500 poise to 5000 poise.
なお、第1の熱可塑性樹脂と第2の熱可塑性樹脂は、樹脂成分が同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、成分が同じで重合度および粘度が異なる2種類の樹脂のうち、粘度が相対的に低い方の樹脂を第1の熱可塑性樹脂、粘度が相対的に高い方の樹脂を第2の熱可塑性樹脂として用いることもできる。 The first thermoplastic resin and the second thermoplastic resin may have the same or different resin components. For example, among two types of resins having the same components but different polymerization degrees and viscosities, a resin having a relatively low viscosity is designated as a first thermoplastic resin, and a resin having a relatively high viscosity is designated as a second heat. It can also be used as a plastic resin.
炭素繊維複合材料の製造に用いられる熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン(例えばポリエチレン、ポリプロピレン(PP)、ポリブチレン、ポリスチレン)でもよく、またはポリアミド(例えばナイロン6、ナイロン66、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン610、芳香族ナイロン)でもよく、またはポリイミド、ポリアミドイミド、またはポリカーボネート、またはポリエステル(例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート)でもよく、またはポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリスルフォキサイド、またはポリテトラフルオロエチレン、アクロニトリルブタジエンスチレン共重合体(ABS)、ポリアセタール、ポリエーテル、ポリエーテル・エーテル・ケトン、ポリオキシメチレンでもよい。また、上記熱可塑性樹脂の誘導体や、上記熱可塑性樹脂の共重合体、さらにそれらの混合物でもよい。 The thermoplastic resin used to produce the carbon fiber composite material may be a polyolefin (eg, polyethylene, polypropylene (PP), polybutylene, polystyrene) or a polyamide (eg, nylon 6, nylon 66, nylon 11, nylon 12, nylon 610, Aromatic nylon) or polyimide, polyamideimide, or polycarbonate, or polyester (eg, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polypropylene terephthalate), or polyphenylene sulfide (PPS), polysulfoxide, or polytetrafluoroethylene , Acrylonitrile butadiene styrene copolymer (ABS), polyacetal, polyether, polyether ether ketone It may be oxymethylene. Moreover, the said thermoplastic resin derivative | guide_body, the copolymer of the said thermoplastic resin, and those mixtures may be sufficient.
上記熱可塑性樹脂としてはポリアミドが好ましく、ナイロン6、ナイロン66、それらの誘導体もしくは共重合体、または上記のいずれかを含む混合物がより好ましく、ナイロン6、ナイロン66がさらに好ましい。
また、上記熱可塑性樹脂としてはポリオレフィンも好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレン、それらの誘導体もしくは共重合体、または上記のいずれかを含む混合物がより好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレンがさらに好ましい。
さらに、アクロニトリルブタジエンスチレン共重合体、その誘導体もしくは共重合体、または上記のいずれかを含む混合物も好ましい。
さらに、ポリフェニレンサルファイド、その誘導体もしくは共重合体、または上記のいずれかを含む混合物も好ましい。As the thermoplastic resin, polyamide is preferable, nylon 6, nylon 66, derivatives or copolymers thereof, or a mixture containing any of the above, more preferably nylon 6, nylon 66.
The thermoplastic resin is also preferably a polyolefin, more preferably polyethylene, polypropylene, derivatives or copolymers thereof, or a mixture containing any of the above, and further preferably polyethylene or polypropylene.
Furthermore, an acrylonitrile butadiene styrene copolymer, a derivative or copolymer thereof, or a mixture containing any of the above is also preferable.
Furthermore, polyphenylene sulfide, a derivative or copolymer thereof, or a mixture containing any of the above is also preferable.
上記島相の平均直径は10nm〜500μmであることが好ましい。なお、島相の平均直径とは、炭素繊維複合材料の断面において、各島相を同一面積の真円に換算したときの直径の平均値を指す。島相の平均直径が1μm以上のハイブリッドアロイ炭素繊維複合樹脂の場合、平均直径は1μm〜500μmであることが好ましく、1μm〜100μmであることがより好ましい。また、島相の平均直径が1μm未満のハイブリッドナノアロイ炭素繊維複合樹脂の場合、平均直径は10nm〜1μmであることが好ましく、50nm〜1μmであることがより好ましく、150nm〜1μmであることがさらに好ましい。 The average diameter of the island phase is preferably 10 nm to 500 μm. In addition, the average diameter of an island phase refers to the average value of the diameter when each island phase is converted into a perfect circle of the same area in the cross section of the carbon fiber composite material. In the case of a hybrid alloy carbon fiber composite resin having an average diameter of the island phase of 1 μm or more, the average diameter is preferably 1 μm to 500 μm, and more preferably 1 μm to 100 μm. In the case of a hybrid nanoalloy carbon fiber composite resin having an average island phase diameter of less than 1 μm, the average diameter is preferably 10 nm to 1 μm, more preferably 50 nm to 1 μm, and more preferably 150 nm to 1 μm. Further preferred.
なお、混練においては、一軸や二軸の押出機を用いることが好ましい。また、当該押出機のシリンダー後半部に真空ベントが設けられていることが好ましく、当該押出機の先端にギアポンプが備えられていることがより好ましい。 In the kneading, it is preferable to use a uniaxial or biaxial extruder. Further, a vacuum vent is preferably provided in the latter half of the cylinder of the extruder, and more preferably a gear pump is provided at the tip of the extruder.
上記炭素繊維複合材料の製造方法においては、溶融されたペレットおよび第2の熱可塑性樹脂に、さらに炭素繊維を加えることもできる。これにより、炭素繊維複合材料における炭素繊維の含有率を高め、強度を向上させることができる。炭素繊維を加える方法としては、例えば、炭素繊維ロービングから引き出された炭素繊維フィラメントを直接押出機に供給する方法や、適度な長さにカットされた炭素繊維を押出機に供給する方法などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 In the method for producing the carbon fiber composite material, carbon fibers can be further added to the molten pellets and the second thermoplastic resin. Thereby, the content rate of the carbon fiber in a carbon fiber composite material can be raised, and intensity | strength can be improved. Examples of the method for adding the carbon fiber include a method for directly supplying the carbon fiber filament drawn from the carbon fiber roving to the extruder, and a method for supplying the carbon fiber cut to an appropriate length to the extruder. However, it is not limited to these.
上記炭素繊維複合材料は成形用途に適している。すなわち、上記炭素繊維複合材料を溶融し、その後成形することにより、力学強度および加工容易性に優れた成形品を得ることができる。特に、炭素繊維および熱可塑性樹脂からなる上記炭素繊維複合材料は、従来技術ではスプリングバックなどの不具合を抑えることが難しかった押出成形に適しており、溶融押出法、固化押出法のどちらも好適に利用できる。また、上記炭素繊維複合材料は、従来の射出成形にも好適に用いることができる。 The carbon fiber composite material is suitable for molding applications. That is, a molded product excellent in mechanical strength and workability can be obtained by melting the carbon fiber composite material and then molding the carbon fiber composite material. In particular, the above carbon fiber composite material made of carbon fiber and thermoplastic resin is suitable for extrusion molding in which it was difficult to suppress problems such as springback in the prior art, and both the melt extrusion method and the solidification extrusion method are suitable. Available. Moreover, the said carbon fiber composite material can be used suitably also for the conventional injection molding.
成形方法はとくに限定されず、例えば、特開平4−152122号公報に記載されているマンドレルの製造方法および樹脂マンドレルの押出成形装置、特開2001−315193号公報に記載されている溶融押出の合成樹脂のパイプの製造方法、特開2000−313052号公報に記載されている固化押出成形製法およびその製造装置、特開2008−246865号公報に記載されている偏肉樹脂シートの製造方法および装置などの公知の手段を用いて、上記炭素繊維複合材料からなる成形品を得ることができる。また、成形品の形状については、例えば、加熱、冷却、減圧(真空減圧)、断熱などをダイス周りで行うことによって目的の形状に整えることができる。 The molding method is not particularly limited. For example, a mandrel manufacturing method described in JP-A-4-152122, a resin mandrel extrusion molding apparatus, and a melt extrusion synthesis described in JP-A-2001-315193 are disclosed. Manufacturing method of resin pipe, solidified extrusion molding method described in JP 2000-313052 A and manufacturing apparatus thereof, manufacturing method and apparatus of uneven thickness resin sheet described in JP 2008-246865 A, etc. Using the known means, a molded product made of the carbon fiber composite material can be obtained. In addition, the shape of the molded product can be adjusted to a desired shape by performing heating, cooling, decompression (vacuum decompression), heat insulation and the like around the die.
さらに、上記の成型方法で得られた炭素繊維複合材料からなる成形品に、さらに二次加工を施し、目的の形状に再成形することも可能である。二次加工の方法としては、例えば、異材積層、同材積層、型内加熱、型外加熱、型内冷却、型外冷却、型内加圧、型外加圧、型内減圧(真空減圧)、型外減圧、型内熱曲げ加工、型外熱曲げ加工、延伸、断熱などが挙げられ、これらの方法を組み合わせて実施することもできる。 Furthermore, the molded product made of the carbon fiber composite material obtained by the above-described molding method can be further subjected to secondary processing to be remolded into a target shape. Secondary processing methods include, for example, different material lamination, same material lamination, in-mold heating, out-of-mold heating, in-mold cooling, out-of-mold cooling, in-mold pressurization, out-of-mold pressurization, in-mold decompression (vacuum decompression), Examples include out-of-mold depressurization, in-mold heat bending, out-of-mold heat bending, stretching, heat insulation, and the like, and these methods may be combined.
なお、上記成形においては、炭素繊維複合材料からなるペレットに、さらに他のペレットを混練させて成形することもできる。 In addition, in the said shaping | molding, it can also shape | mold by knead | mixing another pellet to the pellet which consists of carbon fiber composite materials.
上記炭素繊維複合材料には、上述のペレットや樹脂、炭素繊維以外のものが含まれていてもよい。例えば、炭素繊維の束の収束や表面処理のための熱硬化性樹脂が1〜10重量%含まれていてもよい。また、アミノシラン、エポキシシラン、アミドシラン、アジドシラン、アクリルシランのようなシランカップリング剤や、チタネート系カップリング剤、またはこれらの混合物が含まれていてもよい。 The carbon fiber composite material may include materials other than the above-described pellets, resins, and carbon fibers. For example, a thermosetting resin for convergence of a bundle of carbon fibers or a surface treatment may be included in an amount of 1 to 10% by weight. Further, a silane coupling agent such as amino silane, epoxy silane, amide silane, azido silane, and acrylic silane, a titanate coupling agent, or a mixture thereof may be included.
なお、芯鞘構造を有するペレットの製造方法としては、公知の方法を用いることができる。例えば、樹脂含浸用ロールを備えた含浸ダイを設置し、押出機で溶融された第1の熱可塑性樹脂を含浸ダイの樹脂槽内に溜める。開繊されたロービング状の炭素繊維を含浸ダイの樹脂槽内に導入し、炭素繊維ロービングの表面を第1の熱可塑性樹脂で被覆しつつ、含浸ローラーで炭素繊維ロービングを挟むことにより第1の樹脂を炭素繊維ロービングに含浸させる。この際、炭素繊維ロービングの搬送は、樹脂槽の下流に位置するフィードローラが炭素繊維ロービングを引っ張ることにより行われる。下流に搬送された炭素繊維ロービングは、ダイによって樹脂量が調整され断面形状が整えられた後に、カッターを有する切断装置に送り込まれる。そして、この第1の熱可塑性樹脂に覆われた炭素繊維ロービングを切断装置のカッターによって切断することにより、炭素繊維からなる芯が第1の熱可塑性樹脂によって覆われた芯鞘構造を有するペレットを得ることができる。また、この方法で得られた芯鞘構造を有するペレットに第2の熱可塑性樹脂からなるペレットを添加し、これらのペレットを二軸の押出機により混練し、ダイによって樹脂量を調整し断面形状を整えた後に、カッターを有する切断装置に送り込んで切断することにより、上記炭素繊維複合材料からなるペレットを製造することができる。 In addition, a well-known method can be used as a manufacturing method of the pellet which has a core-sheath structure. For example, an impregnation die having a resin impregnation roll is installed, and the first thermoplastic resin melted by the extruder is stored in the resin tank of the impregnation die. The opened roving-like carbon fiber is introduced into the resin tank of the impregnation die, and the carbon fiber roving is sandwiched between the impregnation rollers while the surface of the carbon fiber roving is covered with the first thermoplastic resin. The resin is impregnated into the carbon fiber roving. At this time, the carbon fiber roving is transported by pulling the carbon fiber roving by a feed roller located downstream of the resin tank. The carbon fiber roving conveyed downstream is fed into a cutting device having a cutter after the resin amount is adjusted by the die and the cross-sectional shape is adjusted. Then, by cutting the carbon fiber roving covered with the first thermoplastic resin with a cutter of a cutting device, a pellet having a core-sheath structure in which a core made of carbon fiber is covered with the first thermoplastic resin. Can be obtained. Moreover, the pellet which consists of a 2nd thermoplastic resin is added to the pellet which has the core-sheath structure obtained by this method, These pellets are knead | mixed with a twin-screw extruder, resin amount is adjusted with die | dye, cross-sectional shape After preparing the above, the pellets made of the carbon fiber composite material can be manufactured by feeding into a cutting device having a cutter and cutting.
熱可塑性樹脂には、その特性を大きく損なわない限りにおいて、添加剤が添加されていてもよい。例えば、ヒンダードフェノール類、リン化合物、ヒンダードアミン類、イオウ化合物、銅化合物、アルカリ金属のハロゲン化物またはこれらの混合物が、熱安定剤、酸化防止剤、強化材、顔料、着色防止剤、耐候剤、難燃剤、可塑剤、結晶核剤、離型剤などの添加剤として添加されていてもよい。 An additive may be added to the thermoplastic resin as long as its properties are not significantly impaired. For example, hindered phenols, phosphorus compounds, hindered amines, sulfur compounds, copper compounds, alkali metal halides or mixtures thereof are heat stabilizers, antioxidants, reinforcing materials, pigments, anti-coloring agents, weathering agents, You may add as additives, such as a flame retardant, a plasticizer, a crystal nucleating agent, and a mold release agent.
なお、上記成形においては、成形工程を複数回実施してもよい。例えば、上述の成形方法として、炭素繊維複合材料を一旦成形して中間成形体を形成した後、得られた中間成形体をさらにプレス成形法、真空成形法またはブロー成形法により成形して成形品を製造する方法を採用することができる。また、中間成形体を成形する際に、複数の成形方法を組み合わせて実施してもよい。 In the above molding, the molding process may be performed a plurality of times. For example, as the above-described molding method, a carbon fiber composite material is once molded to form an intermediate molded body, and then the obtained intermediate molded body is further molded by a press molding method, a vacuum molding method, or a blow molding method. The method of manufacturing can be adopted. Moreover, you may implement combining a some shaping | molding method, when shape | molding an intermediate molded object.
成形工程において、金型や炭素繊維複合材料を加熱する方法はとくに限定されず、電気ヒーター、ガスオーブン、誘電コイル、高圧蒸気などの公知の加熱手段を適宜用いることができる。 In the molding step, the method for heating the mold and the carbon fiber composite material is not particularly limited, and known heating means such as an electric heater, a gas oven, a dielectric coil, and high-pressure steam can be appropriately used.
成形品周りにできるバリについては、金型の嵌合時に同時に切り取ってもよいし、別工程でトムソン打ち抜きにより抜き取ってもよい。また、金型より小さなサイズの炭素繊維複合材料シートを用いて金型内に完全充填させることにより、バリの発生そのものを抑えることもできる。 The burrs that can be formed around the molded product may be cut off at the same time when the mold is fitted, or may be cut out by Thomson punching in a separate process. Moreover, by completely filling the mold with a carbon fiber composite material sheet having a size smaller than that of the mold, the occurrence of burrs can be suppressed.
上記成形において、炭素繊維複合材料は積層させて用いることもでき、炭素繊維複合材料とは異なる他の材料と組み合わせて用いることも可能である。例えば、複数の炭素繊維複合材料同士を積層させてなる積層体を用いて成形を行ってもよいし、単独または複数の炭素繊維複合材料を、単独または複数の他の材料と積層させて積層体を構成し、成形を行ってもよい。積層可能な他の材料としては、例えば、金属、ガラスやPTFE、ポリエステル、ポリアミドなど熱可塑性樹脂からなる繊維、ポリウレタンなどの熱硬化性樹脂からなる基布、不織布、またはシート、さらに熱硬化型のCFRPのシートやテープなどが挙げられ、2種類以上の材料を組み合わせて用いることもできる。また、このような他の材料は積層体内のいずれの層に配置されていてもよく、積層体の上端および/または下端に積層されていてもよい。 In the above molding, the carbon fiber composite material can be laminated and used, or can be used in combination with another material different from the carbon fiber composite material. For example, molding may be performed using a laminate formed by laminating a plurality of carbon fiber composite materials, or a laminate obtained by laminating a single or a plurality of carbon fiber composite materials with a single or a plurality of other materials. May be formed. Other materials that can be laminated include, for example, metal, glass, PTFE, polyester, fiber made of thermoplastic resin such as polyamide, base fabric, nonwoven fabric, or sheet made of thermosetting resin such as polyurethane, and thermosetting type. Examples include CFRP sheets and tapes, and two or more kinds of materials can be used in combination. Moreover, such other materials may be disposed in any layer in the laminate, and may be laminated on the upper end and / or the lower end of the laminate.
また、あらかじめ炭素繊維複合材料に光沢系の金属粉、鉱物、岩石、砂類が混合されていてもよい。 In addition, glossy metal powder, minerals, rocks, and sands may be mixed in advance with the carbon fiber composite material.
なお、炭素繊維複合材料を積層させて用いる場合、炭素繊維の配向状態を考慮して、炭素繊維の配向方向が90°交差するように炭素繊維複合材料が積層されることが好ましい。このように炭素繊維の配向方向を調整することで、成形体の物性を向上させることができる。 When the carbon fiber composite material is used by being laminated, it is preferable that the carbon fiber composite material is laminated so that the orientation direction of the carbon fiber intersects by 90 ° in consideration of the orientation state of the carbon fiber. Thus, the physical property of a molded object can be improved by adjusting the orientation direction of carbon fiber.
また、積層体のそれぞれの層は、単一の略シート状の炭素繊維複合材料で構成されていてもよいし、複数の炭素繊維複合材料の組み合わせによって構成されていてもよい。例えば、複数の帯状の炭素繊維複合材料を幅方向に並べて一つの層を形成したり、複数の帯状の炭素繊維複合材料を格子状に組み合わせて層を形成したりすることも可能である。とくに、複数の帯状の炭素繊維複合材料が幅方向に並べられてなる層を、炭素繊維複合材料の配列方向を90°交差させつつ積層することが好ましい。このような構成を採用することで、より広い面積を確保しつつ、上下に厚くすることができる。 Each layer of the laminate may be composed of a single substantially sheet-like carbon fiber composite material, or may be composed of a combination of a plurality of carbon fiber composite materials. For example, a plurality of strip-shaped carbon fiber composite materials can be arranged in the width direction to form one layer, or a plurality of strip-shaped carbon fiber composite materials can be combined in a lattice shape to form a layer. In particular, it is preferable to laminate a layer in which a plurality of band-like carbon fiber composite materials are arranged in the width direction while intersecting the arrangement direction of the carbon fiber composite materials by 90 °. By adopting such a configuration, it is possible to increase the thickness up and down while securing a wider area.
さらに、事前に加熱された上下の平板の金型で挟み0.2MPa〜100MPaの圧力をかけることで、一枚で厚物の広幅長尺のシート化にすることもできる。 Furthermore, it can also be made into a wide and long sheet of thick material by sandwiching it between upper and lower flat molds heated in advance and applying a pressure of 0.2 MPa to 100 MPa.
上述のプレス成形法を用いて炭素繊維複合材料の成形を行う場合、例えば熱プレス加工を実施する場合は、圧力は0.2〜100MPaが好ましく、1〜50MPaがさらに好ましい。 When the carbon fiber composite material is molded using the above-described press molding method, for example, when hot pressing is performed, the pressure is preferably 0.2 to 100 MPa, and more preferably 1 to 50 MPa.
また、熱プレスの温度は100〜370℃であることが好ましい。より詳しくは、炭素繊維複合材料に含まれる熱可塑性樹脂の融点を基準として、金型温度が−10〜90℃の範囲内にあることが好ましく、0〜50℃の範囲内にあることがより好ましい。 Moreover, it is preferable that the temperature of a hot press is 100-370 degreeC. More specifically, the mold temperature is preferably in the range of −10 to 90 ° C., more preferably in the range of 0 to 50 ° C., based on the melting point of the thermoplastic resin contained in the carbon fiber composite material. preferable.
熱プレス成形の方法は特に限定されないが、一例としては、以下の方法を挙げることができる。まず、一個または複数個の炭素繊維複合材料を上記温度で加熱して溶融した後、これを金型に入れ、金型を閉じて密閉状態とする。そして、金型の温度が炭素繊維複合材料の融点以下である状態で、上記圧力にて加圧し、金型を開いて成形品を取り出す。 The method of hot press molding is not particularly limited, but examples include the following methods. First, one or a plurality of carbon fiber composite materials are heated and melted at the above temperature, and then put into a mold, and the mold is closed and sealed. And in the state where the temperature of a metal mold | die is below melting | fusing point of a carbon fiber composite material, it pressurizes with the said pressure, opens a metal mold | die, and takes out a molded article.
熱プレス成形の別の方法としては、一個または複数個の炭素繊維複合材料を、金型温度が炭素繊維複合材料の融点以下に調整された金型に入れ、金型を閉じる。続いて、金型の温度を上記温度まで加熱して炭素繊維複合材料を溶融状態とし、上記圧力にて加圧する。この時、金型は密閉状態となっている。その後、放冷や水冷などによって金型を冷却し、金型内の炭素繊維複合材料が固化した後、金型を開いて成形品を取り出す。 As another method of hot press molding, one or a plurality of carbon fiber composite materials are put into a mold whose mold temperature is adjusted to be equal to or lower than the melting point of the carbon fiber composite material, and the mold is closed. Subsequently, the temperature of the mold is heated to the above temperature to bring the carbon fiber composite material into a molten state and pressurized at the above pressure. At this time, the mold is sealed. Thereafter, the mold is cooled by cooling or water cooling, and after the carbon fiber composite material in the mold is solidified, the mold is opened and the molded product is taken out.
熱プレス成形のさらに別の方法としては、一個または複数個の炭素繊維複合材料を上記温度で加熱して半溶融状態とし、これを金型に入れる。このとき、炭素繊維複合材料は、表面のみが半溶融状態となっていることが好ましい。続いて金型を閉じるが、完全には密閉せず、金型を開放状態としておく。そして、金型の温度が炭素繊維複合材料の融点以下である状態で、上記圧力にて加圧した後、金型を開いて成形品を取り出す。 As another method of hot press molding, one or a plurality of carbon fiber composite materials are heated at the above temperature to be in a semi-molten state, and this is put into a mold. At this time, it is preferable that only the surface of the carbon fiber composite material is in a semi-molten state. The mold is then closed, but not completely sealed, leaving the mold open. And after pressurizing with the said pressure in the state whose temperature of a metal mold | die is below melting | fusing point of a carbon fiber composite material, a metal mold | die is opened and a molded article is taken out.
このような熱プレス成形を行う場合、炭素繊維複合材料の形状はシート状であることが好ましい。シートの厚みは0.1〜3mmが好ましく、0.5〜2mmがより好ましく、1.0〜1.5mmがさらに好ましい。 When performing such hot press molding, the shape of the carbon fiber composite material is preferably a sheet. The thickness of the sheet is preferably 0.1 to 3 mm, more preferably 0.5 to 2 mm, and even more preferably 1.0 to 1.5 mm.
また、金型が凸金型およびそれに対応する凹金型からなる場合、金型の配置についてはとくに制限はない。例えば、上型が凸金型であり下型がそれに対応する凹金型であってもよいし、その逆であってもよい。 Moreover, when a metal mold | die consists of a convex metal mold | die and a concave metal mold | die corresponding to it, there is no restriction | limiting in particular about arrangement | positioning of a metal mold | die. For example, the upper mold may be a convex mold and the lower mold may be a corresponding concave mold, or vice versa.
上述の真空成形法を用いて炭素繊維複合材料の成形を行う場合、圧力は1×10−5〜0.05MPaが好ましく、0.5×10−4〜0.05MPaがより好ましく、0.5×10−4〜1×10−3MPaがさらに好ましい。When the carbon fiber composite material is molded using the vacuum forming method described above, the pressure is preferably 1 × 10 −5 to 0.05 MPa, more preferably 0.5 × 10 −4 to 0.05 MPa, × 10 −4 to 1 × 10 −3 MPa is more preferable.
また、真空成形時の温度は100〜370℃であることが好ましい。より詳しくは、炭素繊維複合材料に含まれる熱可塑性樹脂の融点を基準として、温度が−10〜90℃の範囲内であることが好ましく、0〜50℃の範囲内であることがより好ましい。 Moreover, it is preferable that the temperature at the time of vacuum forming is 100-370 degreeC. More specifically, the temperature is preferably in the range of −10 to 90 ° C., more preferably in the range of 0 to 50 ° C., based on the melting point of the thermoplastic resin contained in the carbon fiber composite material.
真空成形の方法はとくに限定されないが、一例としては、以下の方法を挙げることができる。まず、一個または複数個の炭素繊維複合材料を上記温度にて加熱して溶融状態とし、これを金型に入れて金型を閉じる。そして、金型の温度が炭素繊維複合材料の融点以下である状態で、上記圧力にて減圧を行った後、金型を開いて成形品を取り出す。このとき、減圧は上型側または下型側のいずれか一方で行ってもよいし、上型側および下型側の両方にて同時に行ってもよい。 The method of vacuum forming is not particularly limited, but examples thereof include the following methods. First, one or a plurality of carbon fiber composite materials are heated at the above temperature to be in a molten state, put into a mold, and the mold is closed. Then, in a state where the temperature of the mold is equal to or lower than the melting point of the carbon fiber composite material, after reducing the pressure at the above pressure, the mold is opened and the molded product is taken out. At this time, the pressure reduction may be performed on either the upper mold side or the lower mold side, or may be performed simultaneously on both the upper mold side and the lower mold side.
真空成形の別の方法としては、一個または複数個の炭素繊維複合材料を上記温度にて加熱して溶融状態とし、これを金型に入れる。そして、金型の下型を上昇させた後、下型側から上記圧力にて吸引を行い、金型を開いて成形品を取り出す。 As another method of vacuum forming, one or a plurality of carbon fiber composite materials are heated at the above temperature to be in a molten state, and this is put into a mold. Then, after raising the lower mold of the mold, suction is performed from the lower mold side at the above pressure, the mold is opened, and the molded product is taken out.
真空成形のさらに別の方法としては、一個または複数個の炭素繊維複合材料を上記温度にて加熱して溶融状態とし、これを金型に入れる。そして、金型の上型を上昇させた後、上型側から上記圧力にて吸引を行い、金型を開いて成形品を取り出す。 As yet another method of vacuum forming, one or a plurality of carbon fiber composite materials are heated at the above temperature to form a molten state, which is then placed in a mold. Then, after raising the upper mold of the mold, suction is performed from the upper mold side at the above pressure, the mold is opened, and the molded product is taken out.
このような真空成形を行う場合、炭素繊維複合材料を加熱した後、金型による成形を行う前に、下方からエアーを吹き付けたり、圧縮空気を用いたりして成形の均一化を図ることもできる。このとき、炭素繊維複合材料の形状はシート状であることが好ましい。なお、圧縮空気を用いる場合、圧力は0.1〜10MPaであることが好ましく、炭素繊維複合材料が破れないように圧力を調整することが好ましい。 When performing such vacuum forming, after the carbon fiber composite material is heated, before forming with the mold, air can be blown from below or compressed air can be used to make the forming uniform. . At this time, the shape of the carbon fiber composite material is preferably a sheet. In addition, when using compressed air, it is preferable that a pressure is 0.1-10 Mpa, and it is preferable to adjust a pressure so that a carbon fiber composite material may not be broken.
上述のブロー成形法を用いて炭素繊維複合材料の成形を行う場合、ブロー圧力は0.2〜10MPaが好ましく、0.5〜2MPaがより好ましい。 When the carbon fiber composite material is molded using the blow molding method described above, the blow pressure is preferably 0.2 to 10 MPa, and more preferably 0.5 to 2 MPa.
また、ブロー成形時の温度は100〜370℃であることが好ましい。より詳しくは、炭素繊維複合材料に含まれる熱可塑性樹脂の融点を基準として、温度が−10〜90℃の範囲内にあることが好ましく、0〜50℃の範囲内にあることがより好ましい。 Moreover, it is preferable that the temperature at the time of blow molding is 100-370 degreeC. More specifically, the temperature is preferably in the range of −10 to 90 ° C., more preferably in the range of 0 to 50 ° C., based on the melting point of the thermoplastic resin contained in the carbon fiber composite material.
真空成形の方法はとくに限定されないが、一例としては、以下の方法を挙げることができる。まず、炭素繊維複合材料からなる一枚または複数枚のシートを上記温度にて加熱し、半溶融状態とした後、ブローを行ってシートを広げる。このとき、シートは表面のみが半溶融状態となっていることが好ましい。続いて、半溶融状態のシートを金型へ入れ、金型を閉じてブローを行う。このとき、金型は密閉状態である。そして、金型の温度が炭素繊維複合材料の融点以下である状態で、上記圧力にて加圧した後、金型を開いて成形品を取り出す。 The method of vacuum forming is not particularly limited, but examples thereof include the following methods. First, one or a plurality of sheets made of a carbon fiber composite material are heated at the above temperature to be in a semi-molten state, and then blown to spread the sheet. At this time, it is preferable that only the surface of the sheet is in a semi-molten state. Subsequently, the semi-molten sheet is put into a mold, and the mold is closed and blown. At this time, the mold is in a sealed state. And after pressurizing with the said pressure in the state whose temperature of a metal mold | die is below melting | fusing point of a carbon fiber composite material, a metal mold | die is opened and a molded article is taken out.
曲げ加工の方法はとくに限定されないが、一例としては、以下の方法を挙げることができる。まず、一個または複数個の炭素繊維複合材料からなるI形異形押出品を100〜370℃で加熱し、半溶融状態とした後、型に沿わせて固定し、オーブン内でさらに100〜370℃で加熱する。そして、室温まで冷却した後、型から取り外して成形品を取り出す。
なお、曲げにくいときには、曲げる部分などを局部的に有機溶剤などを用いて柔らかくしてから加熱し、曲げ加工を行うこともできる。The bending method is not particularly limited, but examples thereof include the following methods. First, an I-shaped extrudate made of one or a plurality of carbon fiber composite materials is heated at 100 to 370 ° C. to be in a semi-molten state, fixed along the mold, and further 100 to 370 ° C. in an oven. Heat with. And after cooling to room temperature, it removes from a type | mold and takes out a molded article.
If it is difficult to bend, the bent portion or the like can be locally softened using an organic solvent and then heated to perform bending.
次に、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、各実施例および比較例において、使用した材料および破壊強度の測定方法は以下の通りである。 Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. In each example and comparative example, the materials used and the methods for measuring the breaking strength are as follows.
(1)使用した材料
(A)炭素繊維ロービング/フィラメント
繊維径7μm、番手200tex、巻き長30,000mの炭素繊維フィラメントを準備する。このフィラメントを5本合糸し、ポリウレタンの収束剤を2重量%付与して、平坦な帯状の炭素繊維ロービングを用意する。
(B)第1の熱可塑性樹脂
B1:ナイロン6(融点:225℃、275℃における粘度:100poise)
B2:ナイロン66(融点:255℃、305℃における粘度:250poise)
B3:PP(融点:170℃、220℃における粘度:70poise)
B4:ABS(ガラス転移点(軟化点):190℃、240℃における粘度:120poise)
B5:PPS(融点:285℃、335℃における粘度:260poise)
(C)第2の熱可塑性樹脂
C1:ナイロン6(融点:225℃、275℃における粘度:1,100poise)
C2:ナイロン66(融点:255℃、305℃における粘度:5,500poise)
C3:PP(融点:170℃、220℃における粘度:1,770poise)
C4:ABS(軟化点:190℃、240℃における粘度:2,520poise)
C5:PPS(融点:255℃、335℃における粘度:8,060poise)(1) Used material (A) Carbon fiber roving / filament A carbon fiber filament having a fiber diameter of 7 μm, a count of 200 tex, and a winding length of 30,000 m is prepared. Five filaments are combined, 2% by weight of a polyurethane sizing agent is applied, and a flat belt-like carbon fiber roving is prepared.
(B) First thermoplastic resin B1: Nylon 6 (melting point: 225 ° C., viscosity at 275 ° C .: 100 poise)
B2: Nylon 66 (melting point: 255 ° C., viscosity at 305 ° C .: 250 poise)
B3: PP (melting point: 170 ° C., viscosity at 220 ° C .: 70 poise)
B4: ABS (glass transition point (softening point): 190 ° C., viscosity at 240 ° C .: 120 poise)
B5: PPS (melting point: 285 ° C., viscosity at 335 ° C .: 260 poise)
(C) Second thermoplastic resin C1: Nylon 6 (melting point: 225 ° C., viscosity at 275 ° C .: 1,100 poise)
C2: nylon 66 (melting point: 255 ° C., viscosity at 305 ° C .: 5,500 poise)
C3: PP (melting point: 170 ° C., viscosity at 220 ° C .: 1,770 poise)
C4: ABS (softening point: 190 ° C., viscosity at 240 ° C .: 2,520 poise)
C5: PPS (melting point: 255 ° C., viscosity at 335 ° C .: 8,060 poise)
(2)破壊強度の測定方法
破壊強度(曲げ強度および曲げ弾性率)の測定にあたっては、JIS規格K7161に準じてテンシロン引っ張り試験機(RTF−1360)を使用した。(2) Measuring method of breaking strength In measuring the breaking strength (bending strength and bending elastic modulus), a Tensilon tensile tester (RTF-1360) was used according to JIS standard K7161.
[実施例1]
以下、各実施例および比較例における試験条件は、特に記載しない限り、基本的に実施例1に準じるものとする。
図7は、炭素繊維からなる芯が熱可塑性樹脂によって覆われた芯鞘構造を有するペレットの従来技術における製造方法を示している。図7の製造方法において、平坦な帯状の炭素繊維ロービング46を解繊装置50を介して押出機60に送出するとともに、ナイロン6からなる第1の熱可塑性樹脂B1を押出機60に投入し、溶融された第1の熱可塑性樹脂61(B1)をダイ51を通して温度275℃で炭素繊維ロービングへ吐出することにより、炭素繊維ロービング46の表面を樹脂B1で被覆する。ダイ51から引き出された炭素繊維ロービング46は、シゴキバー52を通されて樹脂B1の炭素繊維への含浸度が高められた後、収束賦型部53にて形状を整えられ、冷却部54にて冷却される。そして、表面が樹脂B1で被覆された炭素繊維ロービング46をトップローラ55およびボトムローラ56によって引き取りつつ、回転刃58と固定刃62とを備えたストランドカッター57にてカットすることにより、図4に示すように、炭素繊維からなる芯がナイロン6によって覆われた芯鞘構造を有するペレット6(図7におけるペレット59)を得る。なお、得られたペレット6中の炭素繊維の含有率は30%である。
この芯鞘型の炭素繊維含有樹脂ペレット6を図5に示すペレット供給装置42に投入し、ペレット供給経路P1より供給口30を通して押出機22内へ当該ペレットを供給する。また、第2の熱可塑性樹脂C1からなるペレットをペレット供給装置43に投入し、ペレット供給経路P2より供給口30を通して押出機22内へ当該ペレットを供給する。この第2の熱可塑性樹脂C1はナイロン6からなり、上記B1と比べて粘度が高い。これらのペレットを、モーター20および変速機21を備えた押出機22内において温度275℃にて混練し、ベント29で脱気し、ギアポンプ23で計量しながらダイス26に流し込むことにより、ガット28を得る。そして、得られたガット28を冷却部24にて冷却した後、ストランドカッター27にてカットし、ナイロン6からなるハイブリッドペレット1(炭素繊維複合材料からなるペレット)を得る。このナイロン6からなるハイブリッドペレット1中の炭素繊維の含有率は15重量%である。
このハイブリッドペレットを用いて射出成形し、測定幅10±0.5mm、測定長さ80±2mmのダンベル片を作製した。得られたダンベル片の曲げ強度は250MPa、曲げ弾性率は10.2GPaであった。[Example 1]
Hereinafter, the test conditions in each Example and Comparative Example are basically the same as those in Example 1 unless otherwise specified.
FIG. 7 shows a conventional method for producing a pellet having a core-sheath structure in which a core made of carbon fiber is covered with a thermoplastic resin. In the manufacturing method of FIG. 7, the flat belt-like carbon fiber roving 46 is sent to the
The core-sheath-type carbon fiber-containing resin pellet 6 is put into a
The hybrid pellet was injection molded to produce a dumbbell piece having a measurement width of 10 ± 0.5 mm and a measurement length of 80 ± 2 mm. The resulting dumbbell pieces had a bending strength of 250 MPa and a flexural modulus of 10.2 GPa.
実施例1に記載の方法により製造された炭素繊維複合材料からなるペレット1の構造を図1および図2に示す。図1は、本発明の一実施態様に係るハイブリッドペレット1(炭素繊維複合材料からなるペレット)を示す概略斜視図である。また、図2は、ハイブリッドペレット1の構造を説明するための部分拡大断面図であり、(a)はハイブリッドペレット1の断面1aの状態を示す模式横断面図、(b)は実施例1の方法により製造されたハイブリッドペレット1の側断面1bを電子顕微鏡にて観察した結果を示す断面観察図である。なお、図2(b)においては、炭素繊維2および島相3の識別を容易化すべく、黒色で表されている炭素繊維2の周囲を細い白線で縁取りするとともに、第1の熱可塑性樹脂から構成される島相3を太い白線で囲んで表示している。図2に示す通り、ハイブリッドペレット1は、第2の熱可塑性樹脂から構成される海相4内に、第1の熱可塑性樹脂から構成される島相3が分散している構造を有しており、炭素繊維2および島相3はハイブリッドペレット1内に均一に分散している。このような炭素繊維複合材料によれば、炭素繊維や熱可塑性樹脂の偏在に起因する不具合(例えば、スプリングバックやボイド)が未然に防止されるため、射出成形だけでなく押出成形においても、表面状態が良好で剛性に優れた成形品を得ることができる。
The structure of a
実施例1に記載の方法において用いたペレット6の構造を図4に示す。図4において、炭素繊維含有樹脂からなるペレット6は、炭素繊維2からなる芯が熱可塑性樹脂3(実施例1においては、ナイロン6からなる第1の熱可塑性樹脂B1)により覆われている芯鞘構造を有している。なお、芯鞘構造を有するペレットの構成は上記のみに限定されるものではなく、種々のペレットを適宜利用することができる。例えば、図3に示すように、炭素繊維2からなる芯が熱可塑性樹脂3に覆われ、さらにその外側が熱可塑性樹脂3よりも粘度の高い熱可塑性樹脂4(例えば、ナイロン6からなる第2の熱可塑性樹脂B2)により覆われているペレット5を、炭素繊維複合材料の原料として用いることも可能である。
The structure of the pellet 6 used in the method described in Example 1 is shown in FIG. In FIG. 4, a pellet 6 made of a carbon fiber-containing resin has a core in which a core made of
[実施例2]
図7に示す製造方法において、ナイロン66からなる第1の熱可塑性樹脂B2を押出機60から平坦な帯状の炭素繊維ロービングへ温度305℃で吐出し、炭素繊維からなる芯がナイロン66によって覆われた芯鞘構造を有する芯鞘型の炭素繊維含有樹脂ペレット6を得る。得られた芯鞘型の炭素繊維含有樹脂ペレット6中の炭素繊維の含有率は40重量%である。
このナイロン66からなる芯鞘型の炭素繊維含有樹脂ペレット6を図5に示すペレット供給装置42に投入するとともに、第2の熱可塑性樹脂C2からなるペレットをペレット供給装置43に投入する。この第2の熱可塑性樹脂C2はナイロン66からなり、上記B2と比べて粘度が高い。これらのペレットを温度305℃にて混練し、図5に示す製造方法により、ナイロン66からなるハイブリッドペレット1を得る。このナイロン66からなるハイブリッドペレット1中の炭素繊維の含有率は20重量%である。[Example 2]
In the manufacturing method shown in FIG. 7, the first thermoplastic resin B2 made of nylon 66 is discharged from the
The core-sheath type carbon fiber-containing resin pellet 6 made of nylon 66 is put into the
[実施例3]
図7に示す製造方法において、PPからなる第1の熱可塑性樹脂B3を押出機60から平坦な帯状の炭素繊維ロービングへ温度220℃で吐出し、炭素繊維からなる芯がPPによって覆われた芯鞘構造を有する芯鞘型の炭素繊維含有樹脂ペレット6を得る。得られた芯鞘型の炭素繊維含有樹脂ペレット6中の炭素繊維の含有率は20重量%である。
このPPからなる芯鞘型の炭素繊維含有樹脂ペレット6を図5に示すペレット供給装置42に投入するとともに、第2の熱可塑性樹脂C3からなるペレットをペレット供給装置43に投入する。この第2の熱可塑性樹脂C3はPPからなり、上記B3と比べて粘度が高い。これらのペレットを温度220℃にて混練し、図5に示す製造方法により、PPからなるハイブリッドペレット1を得る。このPPからなるハイブリッドペレット1中の炭素繊維の含有率は15重量%である。[Example 3]
In the manufacturing method shown in FIG. 7, the first thermoplastic resin B3 made of PP is discharged from the
The core-sheath type carbon fiber-containing resin pellet 6 made of PP is put into the
[実施例4]
図7に示す製造方法において、ABSからなる第1の熱可塑性樹脂B4を押出機60から平坦な帯状の炭素繊維ロービングへ温度240℃で吐出し、炭素繊維からなる芯がABSによって覆われた芯鞘構造を有する芯鞘型の炭素繊維含有樹脂ペレット6を得る。得られた芯鞘型の炭素繊維含有樹脂ペレット6中の炭素繊維の含有率は25重量%である。
このABSからなる芯鞘型の炭素繊維含有樹脂ペレット6を図5に示すペレット供給装置42に投入するとともに、第2の熱可塑性樹脂C4からなるペレットをペレット供給装置43に投入する。この第2の熱可塑性樹脂C4はABSからなり、上記B4と比べて粘度が高い。これらを温度240℃にて混練し、図5に示す製造方法により、ABSからなるハイブリッドペレット1を得る。このABSからなるハイブリッドペレット1中の炭素繊維の含有率は15重量%である。[Example 4]
In the manufacturing method shown in FIG. 7, the first thermoplastic resin B4 made of ABS is discharged from the
The core-sheath type carbon fiber-containing resin pellet 6 made of ABS is put into the
[実施例5]
図7に示す製造方法において、PPSからなる第1の熱可塑性樹脂B5を押出機60から平坦な帯状の炭素繊維ロービングへ温度335℃で吐出し、炭素繊維からなる芯がPPSによって覆われた芯鞘構造を有する芯鞘型の炭素繊維含有樹脂ペレット6を得る。得られた芯鞘型の炭素繊維含有樹脂ペレット6中の炭素繊維の含有率は30重量%である。
このPPSからなる芯鞘型の炭素繊維含有樹脂ペレット6を図5に示すペレット供給装置42に投入するとともに、第2の熱可塑性樹脂C5からなるペレットをペレット供給装置43に投入する。この第2の熱可塑性樹脂C5はPPSからなり、上記B5と比べて粘度が高い。これらのペレットを温度335℃にて混練し、図5に示す製造方法により、PPSからなるハイブリッドペレット1を得る。このPPSからなるハイブリッドペレット1の炭素繊維の含有率は20重量%である。[Example 5]
In the manufacturing method shown in FIG. 7, the first thermoplastic resin B5 made of PPS is discharged from the
The core-sheath type carbon fiber-containing resin pellet 6 made of PPS is charged into the
[実施例6]
図7に示す製造方法において、ナイロン6からなる第1の熱可塑性樹脂B1を押出機60から平坦な帯状の炭素繊維ロービングへ温度275℃で吐出し、炭素繊維からなる芯がナイロン6によって覆われた芯鞘構造を有する芯鞘型の炭素繊維含有樹脂ペレットを得る。得られた芯鞘型の炭素繊維含有樹脂ペレット6中の炭素繊維の含有率は30重量%である。
このナイロン6からなる芯鞘型の炭素繊維含有樹脂ペレット6を図5に示すペレット供給装置42に投入し、ペレット供給経路P1より供給口30を通じて押出機22へ当該ペレットを供給する。また、第2の熱可塑性樹脂C1からなるペレットをペレット供給装置43に投入し、ペレット供給経路P2の代わりに、ペレット供給経路P3よりサイドフィーダー25を通して押出機22へ当該ペレットを供給する。これらのペレットを温度270℃にて混練し、図5に示す製造方法により、ナイロン6からなるハイブリッドペレット1を得る。このナイロン6からなるハイブリッドペレット1中の炭素繊維の含有率は20重量%である。[Example 6]
In the manufacturing method shown in FIG. 7, the first thermoplastic resin B1 made of nylon 6 is discharged from the
The core-sheath type carbon fiber-containing resin pellet 6 made of nylon 6 is put into a
[実施例7]
図7に示す製造方法において、ナイロン6からなる第1の熱可塑性樹脂B1を押出機60から平坦な帯状の炭素繊維ロービングへ温度275℃で吐出し、炭素繊維からなる芯がナイロン6によって覆われた芯鞘構造を有する芯鞘型の炭素繊維含有樹脂ペレット6を得る。得られた芯鞘型の炭素繊維含有樹脂ペレット6中の炭素繊維の含有率は30重量%である。
このナイロン6の芯鞘型の炭素繊維樹脂ペレット6を図5に示すペレット供給装置42に投入し、ペレット供給経路P1から供給口30を通して押出機22内へ当該ペレットを供給する。また、第2の熱可塑性樹脂C1からなるペレットをペレット供給装置43に投入し、ペレット供給経路P2の代わりに、ペレット供給経路P3からサイドフィーダー25を通して押出機22内へ当該ペレットを供給する。そして、これらのペレットを温度275℃にて混練し、図5に示す製造方法により、ナイロン6からなるハイブリッドペレット1を得る。このナイロン6からなるハイブリッドペレット1中の炭素繊維の含有率は20重量%である。[Example 7]
In the manufacturing method shown in FIG. 7, the first thermoplastic resin B1 made of nylon 6 is discharged from the
The core-sheath type carbon fiber resin pellet 6 of nylon 6 is put into a
[実施例8]
図7に示す製造方法において、ナイロン6からなる第1の熱可塑性樹脂B1を押出機60から平坦な帯状の炭素繊維ロービングへ温度275℃で吐出し、炭素繊維からなる芯がナイロン6によって覆われた芯鞘構造を有する芯鞘型の炭素繊維含有樹脂ペレット6を得る。得られた芯鞘型の炭素繊維含有樹脂ペレット6中の炭素繊維の含有率は30重量%である。
このナイロン6からなる芯鞘型の炭素繊維樹脂ペレット6を図5に示すペレット供給装置42に投入し、ペレット供給経路P1から供給口30を通して押出機22内へ当該ペレットを供給する。また、第2の熱可塑性樹脂C2からなるペレットをペレット供給装置43に投入し、ペレット供給経路P2の代わりに、ペレット供給経路P3からサイドフィーダー25を通して押出機22内へ当該ペレットを供給する。そして、これらのペレットを温度305℃にて混練し、図5に示す製造方法により、ナイロン6およびナイロン66からなるハイブリッドペレット1を得る。このハイブリッドペレット1中の炭素繊維の含有率は15重量%である。[Example 8]
In the manufacturing method shown in FIG. 7, the first thermoplastic resin B1 made of nylon 6 is discharged from the
The core-sheath type carbon fiber resin pellet 6 made of nylon 6 is put into a
[実施例9]
図7に示す製造方法において、ナイロン6からなる第1の熱可塑性樹脂B1を押出機60から平坦な帯状の炭素繊維ロービングへ温度275℃で吐出し、炭素繊維からなる芯がナイロン6によって覆われた芯鞘構造を有する芯鞘型の炭素繊維含有樹脂ペレット6を得る。芯鞘型の炭素繊維含有樹脂ペレット6中の炭素繊維の含有率は35重量%である。
このナイロン6からなる芯鞘型の炭素繊維樹脂ペレット6を図6に示すペレット供給装置42に投入し、ペレット供給経路P1より供給口30を通して押出機22内へ当該ペレットを供給する。また、第2の熱可塑性樹脂からなるペレットをペレット供給装置43に投入し、ペレット供給経路P2より供給口30を通して押出機22内へ当該ペレットを供給する。さらに、図6に示すとおり、サイドフィーダー25の開口部を通して、平坦な帯状の炭素繊維ロービングを押出機22内へ供給する。これらのペレットおよび炭素繊維ロービングを温度275℃にて混練し、図6に示す製造方法により、ナイロン6からなるハイブリッドペレット1を得る。このナイロン6からなるハイブリッドペレット1中の炭素繊維の含有率は47重量%である。[Example 9]
In the manufacturing method shown in FIG. 7, the first thermoplastic resin B1 made of nylon 6 is discharged from the
The core-sheath type carbon fiber resin pellet 6 made of nylon 6 is put into a
[実施例10]
上記実施例1に記載のハイブリッドペレット1を用いて、図9に示す溶融押出シートの製造装置111にて吐出量200g/minで押出成形し、幅300mm、厚さ0.3mmのシートを作製した。
具体的に説明すると、図9に示す溶融押出シートの製造装置111において、ダイ112からシート状に押し出された溶融状態の樹脂材料114は、ヒーターロール116,118,120の間を通過後、ステンレスベルト124およびベルト用ヒーターロール122を備えた加熱炉126にて温度調節される。そして、温度調節されたシート状の樹脂材料114をカッター128にて切断することにより、溶融押出成形品としてのシート129が得られる。
本実施例において、得られたシート129の破壊強度を測定したところ、縦方向(長手方向)の曲げ強度は231MPa、曲げ弾性率は9.8GPaであった。また、横方向(幅方向)の曲げ強度は212MPa、曲げ弾性率は9.2GPaであった。[Example 10]
Using the
More specifically, in the melt extruded
In this example, when the breaking strength of the obtained
[実施例11]
上記実施例1のハイブリッドペレット1を用いて、図10に示す溶融押出パイプの製造装置130にて吐出量50g/minで押出成形し、内径20mm、外径25mmのパイプを作製した。
具体的に説明すると、図10に示す溶融押出パイプの製造装置130において、溶融押出パイプ用ダイ131から溶融状態にて押し出された樹脂材料114は、温度調節水入口141および温度調節水出口145に連通する冷却部139を有するパイプ用サイジングダイ135にて形状を整えられ、恒温水槽147にて冷却される。そして、冷却された樹脂材料114を引取機149で連続的に引き取りつつカッター150にて切断することにより、溶融押出パイプ151が得られる。
本実施例において、得られたパイプ151の曲げ強度は236MPa、曲げ弾性率は9.6GPaであった。また、このパイプ151の断面形状を図11に示す。[Example 11]
Using the
More specifically, in the melt extrusion
In this example, the obtained
[実施例12]
上記実施例1のハイブリッドペレット1を用いて、図12に示す溶融押出中実成形品の製造装置180にて吐出量70g/minで押出成形し、外径15mmの丸棒を作製した。
具体的に説明すると、図12に示す溶融押出中実品の製造装置180において、溶融押出中実品用ダイ185から溶融状態にて押し出された樹脂材料114は、中実成形品用サイジングダイ187にて形状を整えられ、恒温水槽147により冷却される。そして、冷却された樹脂材料114を、引取機149で連続的に引き取りつつカッター150にて切断することにより、溶融押出中実品188(本実施例においては、丸棒)が得られる。なお、製造装置180のその他の構成は図10に示す製造装置130と同様であるので、図10と同一の符号を付すことにより説明を省略する。
本実施例において、得られた丸棒188の曲げ強度は241MPa、曲げ弾性率は9.9GPaであった。また、この丸棒188の断面形状を図13に示す。[Example 12]
Using the
More specifically, in the melt-extruded solid
In this example, the obtained
[実施例13]
上記実施例1のハイブリッドペレット1を用いて、図14に示す溶融押出異形品の製造装置190にて吐出量70g/minで押出成形し、I型、H型、T型の異形押出成形品を作製した。
具体的に説明すると、図14に示す溶融押出中実品の製造装置190において、溶融押出異形品用ダイ191から溶融状態にて押し出された樹脂材料114は、溶融押出異形品用サイジングダイ192にて形状を整えられ、恒温水槽147により冷却される。そして、冷却された樹脂材料114を、引取機149で連続的に引き取りつつカッター150にて切断することにより、溶融押出異形品194が得られる。なお、製造装置190のその他の構成は図10に示す製造装置130と同様であるので、図10と同一の符号を付すことにより説明を省略する。
本実施例において、得られた異形押出成形品194の曲げ強度は238MPa、曲げ弾性率は10.1GPaであった。また、I型異形品197、H型異形品198、T型異形品199の断面形状を図15に示す。[Example 13]
Using the
More specifically, the
In this example, the
[実施例14]
上記実施例1のハイブリッドペレット1を用いて、図16に示す固化押出成形品の製造装置210にて吐出量30g/minで押出成形し、幅300mm、厚み100mmの押出ブロックを作製した。
具体的に説明すると、図16に示す固化押出成形品の製造装置210において、固化押出用ダイ212から溶融状態にて押し出された樹脂材料114は、ヒーター215を備えた加熱部213にて加熱された後、水路219を備えた冷却部217にて冷却され、引取機227にて連続的に引き取られ、固化押出成形品230となる。なお、加熱部213と冷却部217の間には断熱材218が設けられている。
この製造装置210により得られた押出ブロック231を切削加工して、測定幅10±0.5mm、測定長さ80±2mmのダンベル片を作製した。得られたダンベル片の曲げ強度は275MPa、曲げ弾性率は11.5GPaであった。また、押出ブロック231の断面形状を図17(a)に示す。[Example 14]
Using the
More specifically, in the solidified extrusion molded
The
[実施例15]
上記実施例1のハイブリッドペレット1を用いて、図16に示す固化押出成形品の製造装置210にて丸棒用ダイスを用いて吐出量30g/minで押出成形し、φ150mmの丸棒を作製した。
得られた丸棒232の曲げ強度は265MPa、曲げ弾性率は10.8GPaであった。また、丸棒232の断面形状を図17(b)に示す。[Example 15]
Using the
The obtained
[実施例16]
実施例2に記載のナイロン66および炭素繊維からなるハイブリッドペレット1を用いて、実施例10と同様に、図9に示す溶融押出シートの製造装置111にて吐出量200g/minで押出成形し、幅300mm、厚さ0.6mmのシートを作製した。得られたシートはスプリングバックやボイドの発生がなく、形状および表面状態も良好であった。[Example 16]
Using the
[実施例17]
実施例3に記載のPPおよび炭素繊維からなるハイブリッドペレット1を用いて、実施例13と同様に、図14に示す溶融押出異形品の製造装置190にて吐出量70g/minで押出成形し、I型、H型、T型の異形押出成形品を作製した。得られた異形押出成形品はスプリングバックやボイドの発生がなく、形状および表面状態も良好であった。[Example 17]
Using the
[実施例18]
実施例4に記載のABSおよび炭素繊維からなるハイブリッドペレット1を用いて、実施例11と同様に、図10に示す溶融押出パイプの製造装置130にて吐出量50g/minで押出成形し、内径21mm、外径25mmのパイプを作製した。得られたパイプはスプリングバックやボイドの発生がなく、形状および表面状態も良好であった。[Example 18]
Using the
[実施例19]
実施例5に記載のPPSおよび炭素繊維からなるハイブリッドペレット1を用いて、実施例10と同様に、図9に示す溶融押出シートの製造装置111にて吐出量200g/minで押出成形し、幅300mm、厚さ0.5mmのシートを作製した。得られたシートはスプリングバックやボイドの発生がなく、形状および表面状態も良好であった。[Example 19]
Using the
[実施例20]
実施例10の溶融押出成形シートを中間成形体として用いて、図18に示すように、熱プレス成形法によりシートを作成した。具体的には、まず、実施例10で得られた溶融押出成形シート129を幅300mm、長さ1200mmでカットしてシート129aを作成した。そして、図18(a)に示すように、合計16枚のシート129aを4枚ずつ4層に積層し、各層のシートが隣接する他の層のシートと90度交差するようにシートを配列して、図18(b)に示す4層の積層体300を作成した。この積層体300を、図18(c)に示すように、凹金型301および凸金型302からなりヒーター305および水冷管306を備えた金型に入れ、図18(d)に示すように金型を閉じた後、金型温度250℃、圧力20MPaの条件下で5分間加圧した。そして、水冷管306にて金型を冷やした後、図18(e)に示すように金型を開いて、図18(f)に示す熱プレス成形シート308を得た。
得られた熱プレス成形シート308の寸法は、縦、横ともに1200mmであり、厚さは1.19mmであった。[Example 20]
Using the melt-extruded sheet of Example 10 as an intermediate molded body, a sheet was prepared by a hot press molding method as shown in FIG. Specifically, first, the melt-extruded
The dimensions of the obtained hot press-formed
[実施例21]
実施例10の溶融押出成形シートを中間成形体として用いて、図19に示すように、熱プレス成形法により成形品を作成した。具体的には、まず、実施例10で得られた溶融押出成形シート129を幅300mm、長さ300mmでカットし、図19(a)に示すシート129bを作成した後、このシート129bを、図19(b)に示すように、ヒーター305および水冷管306を備えた1個取りの金型に入れた。この金型は箱状凹金型320およびそれに対応する形状の凸金型321からなり、賦型部の寸法は高さ10mm、幅150mm、長さ170mmであった。続いて、図19(c)に示すように金型を閉じ、金型温度250℃、圧力15MPaの条件下で5分間加圧した。そして、水冷管306にて金型を冷やし、図19(d)に示すように金型を開いた後、取り出した熱プレス成形体324のバリ取りを行って、図19(e)に示す箱状の熱プレス成形品325を得た。
得られた熱プレス成形品325の寸法は、高さ10mm、幅150mm、長さ170mmであり、厚さは0.25mmであった。[Example 21]
Using the melt-extruded sheet of Example 10 as an intermediate molded body, a molded product was prepared by a hot press molding method as shown in FIG. Specifically, first, the melt-extruded
The dimensions of the obtained hot press-formed
[実施例22]
実施例20の熱プレス成形シートを中間成形体として用いて、図20に示すように、熱プレス成形法により成形品を作成した。具体的には、まず、実施例20で得られた熱プレス成形シート308を幅300mm、長さ300mmにカットして図20(a)に示すシート308aを作成した後、このシート308aを、図20(b)に示すように、ヒーター305および水冷管306を備えた1個取りの金型に入れた。この金型は箱状凹金型320およびそれに対応する形状の凸金型321からなり、賦型部の寸法は高さ10mm、幅150mm、長さ170mmであった。続いて、図20(c)に示すように金型を閉じ、金型温度250℃、圧力15MPaの条件下で5分間加圧した。そして、水冷管306にて金型を冷やし、図20(d)に示すように金型を開いた後、取り出した熱プレス成形体327のバリ取りを行って、図20(e)に示す箱状の熱プレス成形品326を得た。
得られた熱プレス成形品326の寸法は、高さ10mm、幅150mm、長さ170mmであり、厚さは1.04mmであった。[Example 22]
Using the hot press-molded sheet of Example 20 as an intermediate molded body, a molded product was prepared by a hot press molding method as shown in FIG. Specifically, first, the hot press-formed
The obtained hot press-formed
[実施例23]
実施例20の熱プレス成形シートを中間成形体として用いて、図21に示すように、熱プレス成形法により成形品を作成した。具体的には、まず、実施例20で得られた熱プレス成形シート308を幅300mm、長さ300mmにカットして、図21(a)に示すシート308aを作成した。そして、このシート308aをガス加熱オーブンにて245℃で5分間加熱した後、図21(b)に示すように、箱状凹金型320とそれに対応する凸金型321からなる1個取りの金型に入れた。この金型はあらかじめヒーター305にて130℃に加熱されており、賦型部の寸法は高さ10mm、幅150mm、長さ170mmであった。続いて、図21(c)に示すように金型を閉じ、圧力20MPaで2分間加圧を行った。そして、図21(d)に示すように金型を開いた後、取り出した熱プレス成形体327aのバリ取りを行って、図21(e)に示す箱形状の熱プレス成形品326aを得た。
得られた熱プレス成形品326aの寸法は、高さ10mm、幅150mm、長さ170mmであり、厚さは1.09mmであった。[Example 23]
Using the hot press-molded sheet of Example 20 as an intermediate molded body, a molded product was prepared by a hot press molding method as shown in FIG. Specifically, first, the hot press-molded
The dimensions of the obtained hot press-formed
[実施例24]
実施例20の熱プレス成形シートを中間成形体として用いて、図22に示すように、真空成形法により成形品を作成した。具体的には、まず、実施例20で得られた熱プレス成形シート308を幅300mm、長さ300mmにカットして図22(a)に示すシート308aを作成し、このシート308aを上下2枚の電気赤外線ヒーターにて245℃で5分間加熱した。続いて、図22(b)に示すように吸引孔334、吸引口335およびヒーター305を備えた1個取りの真空成形金型342にシート308aを入れ、金型温度80℃にて図22(c)に示すようにシート308aを賦型した後、圧力1.0×10−4MPaの条件下で、2分間、吸引孔334にて減圧吸引を行った。この金型の賦型部の寸法は高さ8mm、幅140mm、長さ170mmであった。そして、図22(d)に示すように金型を開いた後、取り出した真空成形体346のバリ取りを行って、図22(e)に示す箱状の真空成形品347を得た。
得られた真空成形品347の寸法は、高さ10mm、幅150mm、長さ170mmであり、厚さは0.67mmであった。[Example 24]
Using the hot press-molded sheet of Example 20 as an intermediate molded body, a molded product was prepared by a vacuum molding method as shown in FIG. Specifically, first, the hot press-formed
The obtained vacuum-formed
[実施例25]
実施例20の熱プレス成形シートを中間成形体として用いて、図23に示すように、ブロー成形法により成形品を作成した。具体的には、まず、実施例20で得られた熱プレス成形シート308を幅300mm、長さ500mmにカットしてシート308bを作成した。続いて、図23(a)に示すように、2枚のシート308bをシート固定具351に固定してシート保持体352を作成し、このシート保持体352を赤外線ヒーターにて245℃で5分間加熱した後、155℃に加熱された金型に入れた。この金型は、図23(b)に示すように、凹型の上型354および凸型の下型353からなり、ブロー口355、ブロー孔356およびヒーター305を備えていた。また、上型354の賦型部の寸法は高さ30mm、幅110mm、長さ160mmであり、下型353の賦型部の寸法は高さ10mm、幅110mm、長さ160mmであった。図23(c)に示すように金型を閉じた後、空気圧1.5MPaにて圧縮空気をブロー孔356から2分間流し込み、成形を行った。そして、図23(d)に示すように金型を開いた後、取り出したブロー成形品保持体357についてシート固定具351の取り外しおよびバリ取りを行って、図23(e)および図23(f)に示す箱状のブロー成形品358を得た。
得られたブロー成形品358の寸法は、高さ20mm、幅110mm、長さ160mmであり、厚さは0.51mmであった。また、図23(f)に示すブロー成形品358の断面図から分かるように、ブロー成形品358の内部は中空であった。[Example 25]
Using the hot press-molded sheet of Example 20 as an intermediate molded body, a molded product was produced by a blow molding method as shown in FIG. Specifically, first, the hot press molded
The resulting blow molded
[実施例26]
実施例10の溶融押出成形シートを中間成形体として用いて、図24に示すように、熱プレス成形法により成形品を作成した。具体的には、まず、実施例10で得られた溶融押出成形シート129を、幅300mm、長さ1200mmにカットしてシート129aを作成した。そして、図24(a)に示すように、合計8枚のシート129aを4枚ずつ2層に積層し、上層のシートが下層のシートに対し90度交差するように各層のシートを配列するとともに、目付110g/m2、厚さ0.15mmのガラス繊維織物371を最上面に載置して、3層の積層体372を作成した。この積層体372を、図24(b)および図24(c)に示すように、凹金型301および凸金型302からなりヒーター305および水冷管306を備えた金型に入れ、図24(d)に示すように金型を閉じた後、金型温度250℃、圧力15MPaの条件下で5分間加圧した。そして、水冷管306にて金型を冷やした後、図24(e)に示すように金型を開いて、図24(f)に示すように、炭素繊維複合材料およびガラス繊維織物からなる熱プレス成形シート375を得た。
得られた熱プレス成形シート375の寸法は、縦、横いずれも1200mmであり、厚さは0.72mmであった。[Example 26]
Using the melt-extruded sheet of Example 10 as an intermediate molded body, a molded product was prepared by a hot press molding method as shown in FIG. Specifically, first, the melt-extruded
The dimensions of the obtained hot press-formed
[実施例27]
実施例10の溶融押出シートを中間成形体として用いて、図25に示すように、熱プレス成形法により成形品を作成した。具体的には、まず、実施例10で得られた溶融押出成形シート129を幅300mm、長さ1200mmにカットし、シート129aを作成した。そして、図25(a)に示すように、合計8枚のシート材129aを4枚ずつ2層に積層し、上層のシートが下層のシートに対し90度交差するように各層のシート材を配列するとともに、この2層の間に、ポリプロピレンからなる厚み0.50mmの熱可塑性樹脂シート377を配置して、3層の積層体378を作成した。この積層体372を、図25(b)および図25(c)に示すように、凹金型301および凸金型302からなりヒーター305および水冷管306を備えた金型に入れ、図25(d)に示すように金型を閉じた後、金型温度250℃、圧力10MPaの条件下で5分間加圧した。そして、水冷管306にて金型を冷やした後、図25(e)に示すように金型を開いて、図25(f)に示すように、炭素繊維複合材料およびポリプロピレンからなる熱プレス成形シート379を得た。
得られた熱プレス成形シート379の寸法は、縦、横いずれも1200mmであり、厚みは1.05mmであった。[Example 27]
Using the melt-extruded sheet of Example 10 as an intermediate molded body, a molded product was produced by a hot press molding method as shown in FIG. Specifically, first, the melt-extruded
The dimensions of the obtained hot press-formed
[実施例28]
実施例26の熱プレス成形シートを中間成形体として用いて、図26に示すように、熱プレス成形法により成形品を作成した。具体的には、まず、実施例26で得られた熱プレス成形シート375を、図26(a)に示すように、ヒーター305および水冷管306を備えた3個取りの金型に入れた。この金型は上型391およびそれに対応する下型392からなり、賦型部の寸法はいずれも高さ5mm、幅140mm、長さ200mmであった。続いて、図26(b)に示すように金型を閉じ、金型温度250℃、圧力12MPaの条件下で7分間加圧した。そして、水冷管306にて金型を冷やし、図26(c)に示すように金型を開いた後、取り出した熱プレス成形体394のバリ取りを行って、図26(d)に示す3個の箱状の熱プレス成形品393を得た。
得られた熱プレス成形品393の寸法は、高さ5mm、幅140mm、長さ250mmであり、厚さは0.89mmであった。[Example 28]
Using the hot press-molded sheet of Example 26 as an intermediate molded body, as shown in FIG. 26, a molded product was prepared by a hot press molding method. Specifically, first, the hot press-formed
The obtained hot press-formed
[実施例29]
実施例10の溶融押出シートを中間成形体として用いて、実施例27とほぼ同様の方法で成形品を成形した。具体的には、まず、実施例10で得られた溶融押出シート129を、幅300mm、長さ1200mmにカットしてシートを作成した。そして、合計8枚のシートを4枚ずつ2層に積層し、上層のシートが下層のシートに対し90度交差するように各層のシートを配列するとともに、この2層の間に、目付90g/m2で厚み0.15mmの炭素繊維織物を配置して、3層の積層体を作成した。この積層体を凹金型および凸金型からなる金型に入れ、金型を閉じた後、金型温度250℃、圧力20MPaの条件下で5分間加圧した。そして、水冷管306にて金型を冷やした後、金型を開いて、炭素繊維複合材料および炭素繊維織物からなる熱プレス成形シートを得た。
得られた熱プレス成形シートの寸法は、縦、横いずれも1200mmであり、厚みは0.71mmであった。[Example 29]
Using the melt-extruded sheet of Example 10 as an intermediate molded product, a molded product was molded in substantially the same manner as in Example 27. Specifically, first, the melt-extruded
The dimensions of the obtained hot press-formed sheet were 1200 mm in both length and width, and the thickness was 0.71 mm.
[実施例30]
実施例29の熱プレス成形シートを中間成形体として用いて、実施例24とほぼ同様の方法により成形品を成形した。具体的には、まず、実施例29で得られた熱プレス成形シートを幅300mm、長さ300mmにカットしてシートを作成し、このシートを上下2枚の電気赤外線ヒーターにて245℃で5分間加熱した。続いて、このシートを1個取りの真空成形金型に入れ、金型温度80℃にてシートを賦型した後、圧力1.0×10−4MPaの条件下で、2分間減圧吸引を行った。金型の賦型部の寸法は高さ8mm、幅140mm、長さ170mmであった。そして、金型を開いた後、取り出した真空成形体のバリ取りを行って、箱状の真空成形品を得た。
得られた真空成形品の寸法は、高さ8mm、幅140mm、長さ170mmであり、厚みは0.61mmであった。[Example 30]
Using the hot press-molded sheet of Example 29 as an intermediate molded body, a molded product was molded by substantially the same method as in Example 24. Specifically, first, the hot press-formed sheet obtained in Example 29 was cut into a width of 300 mm and a length of 300 mm to prepare a sheet, and this sheet was formed at 245 ° C. at 5 ° C. with two upper and lower electric infrared heaters. Heated for minutes. Subsequently, this sheet is put into a single vacuum forming mold, and after forming the sheet at a mold temperature of 80 ° C., vacuum suction is performed for 2 minutes under the condition of a pressure of 1.0 × 10 −4 MPa. went. The dimensions of the molding part of the mold were 8 mm high, 140 mm wide, and 170 mm long. And after opening a metal mold | die, the deburring of the taken-out vacuum molded object was performed, and the box-shaped vacuum molded product was obtained.
The dimensions of the obtained vacuum molded product were height 8 mm, width 140 mm, length 170 mm, and thickness 0.61 mm.
[実施例31]
実施例27の熱プレス成形シートを中間成形体として用いて、実施例25とほぼ同様の方法により成形品を作成した。具体的には、まず、実施例20で得られた熱プレス成形シートを幅300mm、長さ500mmにカットしてシートを作成し、この2枚のシートをシート固定具に固定してシート保持体を作成した。このシート保持体を赤外線ヒーターにて245℃で5分間加熱した後、金型に入れて金型を閉じた。続いて、金型温度80℃の条件下で圧力1.5MPaにて空気を2分間流し込み、成形を行った。そして、金型を開いた後、取り出したブロー成形体のバリ取りを行って、中空で箱状のブロー成形品を得た。
得られたブロー成形品の寸法は、高さ20mm、幅110mm、長さ160mmであり、厚みは0.50mmであった。また、得られたブロー成形品の内部は中空であった。[Example 31]
Using the hot press-molded sheet of Example 27 as an intermediate molded product, a molded product was produced by a method substantially similar to that of Example 25. Specifically, first, the hot press-formed sheet obtained in Example 20 was cut into a width of 300 mm and a length of 500 mm to prepare a sheet, and the two sheets were fixed to a sheet fixture and a sheet holder. It was created. The sheet holder was heated with an infrared heater at 245 ° C. for 5 minutes, and then placed in a mold and the mold was closed. Subsequently, air was flown for 2 minutes at a pressure of 1.5 MPa under a mold temperature of 80 ° C. to perform molding. And after opening a metal mold | die, the taken-out blow molded object was deburred and the hollow and box-shaped blow molded product was obtained.
The dimensions of the obtained blow-molded product were a height of 20 mm, a width of 110 mm, a length of 160 mm, and a thickness of 0.50 mm. Moreover, the inside of the obtained blow molded product was hollow.
[実施例32]
実施例17で得られた異形押出品I型197を、オーブンで200℃に加熱し、曲げ加工を行った。図27に示すように、S字状の曲げ加工品401や、四角状の曲げ加工品402を得ることができた。[Example 32]
The profile extrudate I type 197 obtained in Example 17 was heated to 200 ° C. in an oven and bent. As shown in FIG. 27, an S-shaped
[比較例1]
以下、各比較例における試験条件は、特に記載しない限り、基本的に実施例1に準じるものとする。
芯鞘構造を有するペレットの従来技術における製造方法である図7の製造方法において、ナイロン6からなる第1の熱可塑性樹脂B1を押出機60から平坦な帯状の炭素繊維ロービングへ温度275℃で吐出し、炭素繊維からなる芯がナイロン6によって覆われた芯鞘構造を有する芯鞘型の炭素繊維含有樹脂ペレット6を得る。得られた芯鞘型の炭素繊維含有樹脂ペレット6中の炭素繊維の含有率は15%である。
このペレットを用いて射出成形し、実施例1と同様のダンベル片を作成した。得られたダンベル片の曲げ強度は188MPa、曲げ弾性率は8.0GPaであった。[Comparative Example 1]
Hereinafter, the test conditions in each comparative example are basically the same as those in Example 1 unless otherwise specified.
In the manufacturing method of FIG. 7 which is a manufacturing method of pellets having a core-sheath structure in the prior art, the first thermoplastic resin B1 made of nylon 6 is discharged from the
The pellet was used for injection molding to produce a dumbbell piece similar to that in Example 1. The resulting dumbbell pieces had a bending strength of 188 MPa and a flexural modulus of 8.0 GPa.
[比較例2]
芯鞘構造を有するペレットの従来技術における製造方法である図7の製造方法において、ダイ51の代わりに図8のダイ70を用いることにより、図3に示す3層構造を有するペレット5を製造する。具体的に説明すると、ダイ70内において、溶融された第1の熱可塑性樹脂61を導入穴72aを通して炭素繊維ロービング46へ吐出し、炭素繊維ロービング46の表面を第1の熱可塑性樹脂61で被覆する。続いて、溶融された第2の熱可塑性樹脂71を導入穴72bを通して炭素繊維ロービング46へ吐出し、第1の熱可塑性樹脂61の表面を、第2の熱可塑性樹脂71で被覆する。その他の手順は図7に示す製造方法と同様である。本比較例では、第1の熱可塑性樹脂としてナイロン6からなる樹脂B1を、第2の熱可塑性樹脂としてナイロン6からなる樹脂B2をそれぞれ使用し、ダイ70内の温度を275℃とすることにより、図3に記載の3層構造を有するペレット5を得た。得られた芯鞘型の炭素繊維樹脂ペレット5中の炭素繊維の含有率は15%である。
このペレットを用いて射出成形し、実施例1と同様のダンベル片を作成した。得られたダンベル片の曲げ強度は210MPa、曲げ弾性率は9.3GPaであった。[Comparative Example 2]
In the manufacturing method of FIG. 7 which is a manufacturing method in the prior art of a pellet having a core-sheath structure, the pellet 5 having the three-layer structure shown in FIG. 3 is manufactured by using the
The pellet was used for injection molding to produce a dumbbell piece similar to that in Example 1. The obtained dumbbell pieces had a bending strength of 210 MPa and a flexural modulus of 9.3 GPa.
[比較例3]
また、上記比較例1に記載の芯鞘型の炭素繊維含有樹脂ペレット6を用いて、特開平4−152122号公報に記載されているマンドレルの製造方法および押出成形装置、特開2001−315193号公報に記載されている溶融押出の合成樹脂のパイプの製造方法、特開2000−313052号公報に記載されている固化押出成形製法およびその製造装置、ならびに特開2008−246865号公報に記載されている偏肉樹脂シートの製造方法および装置などの公知の手段により成形品を作製しようと試みたが、炭素繊維が低粘度の樹脂を押しのけてしまい、製品としての品質基準を満足する成形品が得られなかった。また、炭素繊維の分散が不十分なため、得られた成形品は炭素繊維が表面に現れており、形状も著しく劣っていた。[Comparative Example 3]
Further, using the core-sheath type carbon fiber-containing resin pellet 6 described in Comparative Example 1 above, a mandrel manufacturing method and extrusion molding apparatus described in JP-A-4-152122, JP-A-2001-315193 A method for producing a melt-extruded synthetic resin pipe described in the publication, a solidified extrusion molding method and a production apparatus thereof disclosed in JP 2000-313052, and JP 2008-246865 A An attempt was made to produce a molded product by known means such as a manufacturing method and apparatus for uneven thickness resin sheet, but the carbon fiber pushed the resin with low viscosity, and a molded product satisfying the quality standards as a product was obtained. I couldn't. Moreover, since dispersion | distribution of carbon fiber was inadequate, carbon fiber appeared on the surface of the obtained molded product, and the shape was also inferior.
[比較例4]
また、上記比較例2に記載のナイロン6からなる炭素繊維含有樹脂ペレット5を用いて、特開平4−152122号公報に記載されているマンドレルの製造方法および押出成形装置や、特開2001−315193号公報に記載されている溶融押出の合成樹脂のパイプの製造方法、特開2000−313052号公報に記載されている固化押出成形製法およびその製造装置、ならびに特開2008−246865号公報に記載されている偏肉樹脂シートの製造方法および装置などの公知の手段により成形品を作製しようと試みたが、炭素繊維、樹脂B1および当該B1よりも粘度の高い樹脂B2の分散がいずれも不十分であり、製品としての品質基準を満足する成形品が得られなかった。また、炭素繊維の分散が不十分なため、得られた成形品は炭素繊維が表面に現れており、形状も著しく劣っていた。[Comparative Example 4]
Further, using the carbon fiber-containing resin pellet 5 made of nylon 6 described in Comparative Example 2, a mandrel manufacturing method and an extrusion molding apparatus described in JP-A-4-152122, and JP-A-2001-315193 are disclosed. The method of manufacturing a melt-extruded synthetic resin pipe described in Japanese Patent Publication No. 2000-313052, the solidified extrusion manufacturing method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-313052, and its manufacturing apparatus, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-246865 are described. An attempt was made to produce a molded article by known means such as a manufacturing method and apparatus for an uneven thickness resin sheet, but the dispersion of carbon fiber, resin B1, and resin B2 having a higher viscosity than B1 was insufficient. There was no molded product that satisfied the quality standards of the product. Moreover, since dispersion | distribution of carbon fiber was inadequate, carbon fiber appeared on the surface of the obtained molded product, and the shape was also inferior.
[比較例5]
上記比較例1に記載のペレット6を用いて、図9に示す溶融押出シートの製造装置111にて吐出量200g/minで押出成形し、幅300mm、厚さ0.3mmのシートの作製を試みたが、目的とする厚さのシートは得ることができず、0.7mmの厚さが限界であった。また、0.7mm厚のシートを作製することはできたものの、得られたシートは解繊性が低く、表面品位も劣っていた。[Comparative Example 5]
An attempt was made to produce a sheet having a width of 300 mm and a thickness of 0.3 mm by using the pellet 6 described in Comparative Example 1 above by extrusion molding at a discharge rate of 200 g / min with the melt extrusion
[比較例6]
上記比較例1に記載のペレット6を用いて、図10に示す溶融押出パイプの製造装置130にて吐出量50g/minで押出成形し、内径20mm、外径25mmのパイプの作製を試みたが、炭素繊維によるスプリングバックが発生してしまい、所望のパイプを作製することができなかった。[Comparative Example 6]
The pellet 6 described in Comparative Example 1 above was extruded at a discharge rate of 50 g / min using the melt extrusion
[比較例7]
上記比較例1に記載のペレット6を用いて、図12に示す溶融押出中実成形品の製造装置180にて吐出量70g/minで押出成形し、外径15mmの丸棒の作製を試みたが、炭素繊維によるスプリングバックが発生してしまい、所望の丸棒を作製することができなかった。[Comparative Example 7]
Using pellets 6 described in Comparative Example 1 above, extrusion molding was performed at a discharge rate of 70 g / min using a melt extrusion solid molded
[比較例8]
上記比較例1に記載のペレット6を用いて、図14に示す溶融押出異形品の製造装置190にて吐出量70g/minで押出成形し、I型、H型、T型の異形押出成形品の作製を試みたが、炭素繊維のスプリングバックが発生してしまい、所望の成形品を作製することができなかった。[Comparative Example 8]
Using the pellet 6 described in Comparative Example 1 above, extrusion molding is performed at a discharge rate of 70 g / min using the melt extrusion modified
[比較例9]
上記比較例1に記載のペレット6を用いて、図16に示す固化押出成形品の製造装置210にて吐出量30g/minで押出成形し、幅300mm、厚み100mmの押出ブロックを作成した。
この押出ブロックを切削加工して、測定幅10±0.5mm、測定長さ80±2mmのダンベル片を作製しようとしたが、ブロック内にボイドがあり、所望のダンベル片を作製することができなかった。[Comparative Example 9]
Using the pellet 6 described in Comparative Example 1 above, extrusion molding was performed at a discharge rate of 30 g / min using a solidified extruded
The extruded block was cut to create a dumbbell piece with a measurement width of 10 ± 0.5 mm and a measurement length of 80 ± 2 mm. However, there is a void in the block, and the desired dumbbell piece can be produced. There wasn't.
[比較例10]
上記比較例1に記載のペレット6を用いて、図16に示す固化押出成形品の製造装置210にて吐出量30g/minで押出成形し、φ150mmの丸棒の作製を試みたが、断面にボイドが多く、所望の丸棒を作製することができなかった。[Comparative Example 10]
Using pellets 6 described in Comparative Example 1 above, extrusion molding was performed at a discharge rate of 30 g / min using the solidified extrusion molded
[比較例11]
ガラス繊維を20重量%含んでいるナイロン6のペレット110を用いて、図9に示す溶融押出シートの製造装置111にて吐出量200g/minで押出成形し、幅300mm、厚さ0.7mmのシートを作製しようと試みたが、つまりが発生してしまい、所望のシートを作製することができなかった。
そこで、このペレットを用いて射出成形し、実施例1と同様のダンベル片を作製した。得られたダンベル片の曲げ強度は171MPa、曲げ弾性率は5.8GPaであった。[Comparative Example 11]
Using a nylon 6 pellet 110 containing 20% by weight of glass fiber, extrusion molding was performed at a discharge rate of 200 g / min using a melt-extruded
Therefore, this pellet was injection molded to produce a dumbbell piece similar to that in Example 1. The resulting dumbbell pieces had a bending strength of 171 MPa and a flexural modulus of 5.8 GPa.
[比較例12]
比較例2に記載のペレット5を用いて、図10に示す溶融押出パイプの製造装置130にて吐出量50g/minで押出成形し、内径20mm、外径25mmのパイプを作製しようと試みたが、つまりが発生してしまい、所望の成形品を作製することができなかった。[Comparative Example 12]
An attempt was made to produce a pipe having an inner diameter of 20 mm and an outer diameter of 25 mm by using the pellet 5 described in Comparative Example 2 by extrusion molding at a discharge rate of 50 g / min with the melt extrusion
[比較例13]
比較例2に記載のペレット5を用いて、図12に示す溶融押出中実成形品の製造装置180にて吐出量70g/minで押出成形し、外径15mmの丸棒を作製しようと試みたが、得られた丸棒は断面にボイドが多く、安定して連続的に成形することはできなかった。[Comparative Example 13]
An attempt was made to produce a round bar with an outer diameter of 15 mm by using the pellet 5 described in Comparative Example 2 by extrusion molding at a discharge rate of 70 g / min in the melt extrusion solid molded
[比較例14]
比較例2に記載のペレット5を用いて、図14に示す溶融押出異形品の製造装置190にて吐出量70g/minで押出成形し、I型、H型、T型の異形押出成形品の作製を試みたが、得られた成形品は断面にボイドが多く、安定して連続的に成形することはできなかった。[Comparative Example 14]
Using the pellet 5 described in Comparative Example 2, extrusion molding was performed at a discharge rate of 70 g / min using the melt extrusion
[比較例15]
比較例2に記載のペレット5を用いて、図16に示す固化押出成形品の製造装置210にて吐出量30g/minで押出成形し、幅300mm、厚み100mmの押出ブロックを作製した。
この押出ブロックを切削加工して、測定幅10±0.5mm、測定長さ80±2mmのダンベル片を作製しようと試みたが、ブロック内にボイドがあり、所望のダンベル片を作製することができなかった。[Comparative Example 15]
The pellet 5 described in Comparative Example 2 was extruded at a discharge rate of 30 g / min using a solidified extruded
We tried to produce a dumbbell piece with a measurement width of 10 ± 0.5 mm and a measurement length of 80 ± 2 mm by cutting this extruded block. However, there is a void in the block, and it is possible to produce a desired dumbbell piece. could not.
[比較例16]
比較例2に記載のペレット5を用いて、図16に示す固化押出成形品の製造装置210にて吐出量30g/minで押出成形し、φ150mmの丸棒を作製した。得られた丸棒を調べたところ、断面にボイドが発生していた。[Comparative Example 16]
The pellet 5 described in Comparative Example 2 was extruded at a discharge rate of 30 g / min using a solidified extruded
[比較例17]
ナイロン6からなり強化繊維が入っていない非強化のペレットを用いて、図16に示す固化押出成形品の製造装置210にて吐出量30g/minで押出成形し、幅300mm、厚み100mmの押出ブロックを作製した。そして、上記押出ブロックを切削加工してダンベル片を作製し、強度の測定を行ったところ、曲げ強度は106MPa、曲げ弾性率は2.7GPaであった。[Comparative Example 17]
Extrusion block of 300 mm width and 100 mm thickness is extruded using non-reinforced pellets made of nylon 6 and containing no reinforcing fibers, with a solidified extruded
本発明に係る炭素繊維複合材料およびその成形品は、高い強度と優れた加工性が要求されるあらゆる用途に好適であり、緩衝材、断熱材、補強材、シートベルト、パイプなどの量産品としての用途のみならず、金型製造前のサンプルや半導体産業向けの製品など、高精度が要求される多品種少量生産品としての用途にも好適である。 The carbon fiber composite material and molded product thereof according to the present invention are suitable for all uses where high strength and excellent workability are required, and as mass-produced products such as cushioning materials, heat insulating materials, reinforcing materials, seat belts, and pipes. In addition to the above-mentioned applications, it is also suitable for applications such as samples before mold manufacture and products for the semiconductor industry, such as products for high-mix low-volume production that require high accuracy.
1 炭素繊維複合材料からなるペレット
2 炭素繊維
3 第1の熱可塑性樹脂
4 第2の熱可塑性樹脂
5 3層構造を有するペレット
6 2層構造を有するペレット
20 モーター
21 変速機
22 押出機
23 ギアポンプ
24 冷却部
25 サイドフィーダー
26 ダイス
27 ストランドカッター
28 ガット
29 ベント
30 供給口
42,43 ペレット供給装置
45 ボビン
46 炭素繊維ロービング
50 解繊装置
51 ダイ
52 シゴキバー
53 収束賦型部
54 冷却部
55 ボトムローラー
56 トップローラー
57 ストランドカッター
58 回転刃
60 押出機
61 第1の熱可塑性樹脂
62 固定刃
70 ダイ
71 第2の熱可塑性樹脂
72a,72b 導入穴
75 ペレット
111 溶融押出シートの製造装置
112 ダイ
114 炭素繊維複合材料
116,118,120 ヒーターロール
122 ベルト用ヒーターロール
124 ステンレスベルト
126 加熱炉
128 カッター
129,129a,129b シート
130 溶融押出パイプの製造装置
131 溶融押出パイプ用ダイ
135 パイプ用サイジングダイ
139 冷却部
141 温度調節水入口
145 温度調節水出口
147 恒温水槽
149 引取機
150 カッター
151 溶融押出パイプ
180 溶融押出中実成形品の製造装置
185 溶融押出中実成形品用ダイ
187 中実成形品用サイジングダイ
188 溶融押出中実品
190 溶融押出異形品の製造装置
191 溶融押出異形品用ダイ
192 異形品用サイジングダイ
194 溶融押出異形品
197 I形異形品
198 H形異形品
199 T形異形品
210 固化押出成形品の製造装置
212 固化押出成形品用ダイ
213 加熱部
215 ヒーター
217 冷却部
218 断熱材
219 水路
227 引取機
230 固化押出成形品
231 ブロック
232 丸棒
300 積層体
301 凹金型
302 凸金型
305 ヒーター
306 水冷管
308,308a,308b 熱プレス成形シート
320 箱形状用凹金型
321 箱形状用凸金型
324,327,327a,394 熱プレス成形体
325,326,326a,375,379,393 熱プレス成形品
342 真空成形金型
344 吸引孔
345 吸引口
346 真空成形体
347 真空成形品
351 シート固定具
352 シート保持体
353,392 下型
354,391 上型
355 ブロー口
356 ブロー孔
357 ブロー成形品保持体
358 ブロー成形品
371 ガラス繊維織物
372,378 積層体
377 熱可塑性樹脂シート
401 S字状曲げ加工品
402 四角状曲げ加工品
P1,P2,P3 ペレット供給経路DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pellets made of carbon fiber composite material 2 Carbon fiber 3 First thermoplastic resin 4 Second thermoplastic resin 5 Pellet having a three-layer structure 6 Pellet having a two-layer structure 20 Motor 21 Transmission 22 Extruder 23 Gear pump 24 Cooling unit 25 Side feeder 26 Die 27 Strand cutter 28 Gut 29 Vent 30 Supply port 42, 43 Pellet supply device 45 Bobbin 46 Carbon fiber roving 50 Defibration device 51 Die 52 Shigoba 53 Converging shaping unit 54 Cooling unit 55 Bottom roller 56 Top Roller 57 Strand cutter 58 Rotary blade 60 Extruder 61 First thermoplastic resin 62 Fixed blade 70 Die 71 Second thermoplastic resin 72a, 72b Introduction hole 75 Pellet 111 Molten extruded sheet manufacturing apparatus 112 Die 114 Carbon fiber composite material 116, 118, 20 Heater Roll 122 Belt Heater Roll 124 Stainless Steel Belt 126 Heating Furnace 128 Cutter 129, 129a, 129b Sheet 130 Melting Extrusion Pipe Production Equipment 131 Melting Extrusion Pipe Die 135 Pipe Sizing Die 139 Cooling Unit 141 Temperature Control Water Inlet 145 Temperature Controlled water outlet 147 Constant temperature water tank 149 Take-out machine 150 Cutter 151 Melt extrusion pipe 180 Melt extrusion production device 185 for actual molded product 187 Melt extrusion middle molded product die 187 Solid molded product sizing die 188 Melt extrusion actual product 190 Melting Extruded profile manufacturing device 191 Melt extrusion profile die 192 Profile profile sizing die 194 Melt extrusion profile 197 I profile profile 198 H profile profile 199 T profile profile 210 Solid extrusion product manufacturing system 212 Solid extrusion Die for molded products 213 Heating unit 215 Heater 217 Cooling unit 218 Heat insulating material 219 Water passage 227 Take-up machine 230 Solidified extruded product 231 Block 232 Round bar 300 Laminated body 301 Concave die 302 Convex die 305 Heater 306 Water cooling pipes 308, 308a, 308b Hot press molding Sheet 320 Box-shaped concave mold 321 Box-shaped convex molds 324, 327, 327a, 394 Hot press molded bodies 325, 326, 326a, 375, 379, 393 Hot press molded products 342 Vacuum molding mold 344 Suction hole 345 Suction port 346 Vacuum molded body 347 Vacuum molded product 351 Sheet fixture 352 Sheet holder 353,392 Lower mold 354,391 Upper mold 355 Blow port 356 Blow molded product holder 358 Blow molded product 371 Glass fiber fabric 372 378 Laminate 377 Thermoplastic Tree Sheet 401 S-shaped bent parts 402 quadrangular bent products P1, P2, P3 pellet supply path
(1)芯成分が炭素繊維からなり鞘成分が第1の熱可塑性樹脂からなる芯鞘構造を有するペレットと第2の熱可塑性樹脂とを溶融し、溶融されたペレットおよび第2の熱可塑性樹脂を所定温度にて混練する炭素繊維複合材料の製造方法において、第2の熱可塑性樹脂は、所定温度にて第1の熱可塑性樹脂よりも粘度が高く、所定温度における第1の熱可塑性樹脂の粘度が50〜500poiseであり、所定温度における第2の熱可塑性樹脂の粘度が1,000〜10,000poiseであることを特徴とする炭素繊維複合材料の製造方法。
(2)所定温度において、第2の熱可塑性樹脂の粘度が第1の熱可塑性樹脂の粘度の10〜750倍である、(1)の炭素繊維複合材料の製造方法。
(3)所定温度が第2の熱可塑性樹脂の融点よりも高く、所定温度と第2の熱可塑性樹脂の融点との差が30〜90℃である、(1)または(2)の炭素繊維複合材料の製造方法。
(4)第2の熱可塑性樹脂の融点が100〜370℃である、(1)〜(3)のいずれかの炭素繊維複合材料の製造方法。
(5)溶融されたペレットおよび第2の熱可塑性樹脂にさらに炭素繊維を加える、(1)〜(4)のいずれかに記載の炭素繊維複合材料の製造方法。
(6)炭素繊維複合材料において、炭素繊維が5〜60重量%の割合で含まれている、(1)〜(5)のいずれかに記載の炭素繊維複合材料の製造方法。
(7)(1)〜(6)のいずれかの炭素繊維複合材料の製造方法により製造された炭素繊維複合材料を溶融し、その後成形することを特徴とする成形品の製造方法。
(8)炭素繊維複合材料を溶融押出法または固化押出法により成形する、(7)の成形品の製造方法。
(9)炭素繊維複合材料を成形して中間成形体を形成した後、当該中間成形体をさらにプレス成型法、真空成型法、ブロー成形法または曲げ加工により成形する、(7)の成形品の製造方法。
(10)中間成形体が、圧力0.2〜100MPaおよび温度100〜370℃の条件下で熱プレスされる、(9)の成形品の製造方法。
(11)中間成形体が、圧力1×10−5〜0.05MPaおよび温度100〜370℃の条件下で真空成型される、(9)の成形品の製造方法。
(12)中間成形体が、空気圧0.2〜10MPaおよび温度100〜370℃の条件下でブロー成形される、(9)の成形品の製造方法。
(13)中間成形体が、熱可塑性樹脂材料、ガラス繊維基布または炭素繊維複合材料同士と積層された状態にて成形される、(9)〜(12)のいずれかの成形品の製造方法。
(14)第1の熱可塑性樹脂、第2の熱可塑性樹脂および炭素繊維からなり、第2の熱可塑性樹脂から構成される海相内に、第1の熱可塑性樹脂から構成される島相が分散している構造を有し、第2の熱可塑性樹脂の融点+30℃〜第2の熱可塑性樹脂の融点+90℃の温度範囲内において、前記第1の熱可塑性樹脂の粘度が50〜500poiseであり、前記第2の熱可塑性樹脂の粘度が1,000〜10,000poiseであることを特徴とする炭素繊維複合材料。
(15)第1の熱可塑性樹脂の屈折率が、第2の熱可塑性樹脂の屈折率と異なっている、(14)の炭素繊維複合材料。
(16)炭素繊維複合材料に含まれる炭素繊維のうち50重量%以上が島相内に存在する、(14)または(15)の炭素繊維複合材料。
(17)炭素繊維を5〜60重量%の割合で含んでいる、(14)〜(16)のいずれかの炭素繊維複合材料。
(18)島相の平均直径が10nm〜100μmである、(14)〜(17)のいずれかの炭素繊維複合材料。
(19)島相の平均直径が10nm〜1μmである、(18)の炭素繊維複合材料。
(20)(14)〜(19)のいずれかの炭素繊維複合材料を成形してなる成形品。
(21)溶融押出法または固化押出法により成形される、(20)の成形品。
(22)炭素繊維複合材料を成形して中間成形体を形成した後、当該中間成形体をさらにプレス成型法、真空成型法、ブロー成形法または曲げ加工により成形してなる、(20)の成形品。
(23)中間成形体が、圧力0.2〜100MPaおよび温度100〜370℃の条件下で熱プレスされる、(22)の成形品。
(24)中間成形体が、圧力1×10−5〜0.05MPaおよび温度100〜370℃の条件下で真空成型される、(22)の成形品。
(25)中間成形体が、空気圧0.2〜10MPaおよび温度100〜370℃の条件下でブロー成形される、(22)の成形品。
(26)中間成形体が、熱可塑性樹脂材料、ガラス繊維基布または炭素繊維複合材料同士と積層された状態にて成形される、(22)〜(25)のいずれかの成形品。
(1) A pellet having a core-sheath structure in which the core component is made of carbon fiber and the sheath component is made of the first thermoplastic resin and the second thermoplastic resin are melted, and the molten pellet and the second thermoplastic resin are melted. in the method of producing a carbon fiber composite material is kneaded at a predetermined temperature, the second thermoplastic resin, viscosity than the first thermoplastic resin at a predetermined temperature is rather high, the first thermoplastic resin at a predetermined temperature The method for producing a carbon fiber composite material is characterized in that the viscosity of the second thermoplastic resin at a predetermined temperature is 50 to 500 poise, and the viscosity of the second thermoplastic resin is 1,000 to 10,000 poise .
(2) The method for producing a carbon fiber composite material according to (1), wherein the viscosity of the second thermoplastic resin is 10 to 750 times the viscosity of the first thermoplastic resin at a predetermined temperature.
( 3 ) The carbon fiber according to (1) or (2) , wherein the predetermined temperature is higher than the melting point of the second thermoplastic resin, and the difference between the predetermined temperature and the melting point of the second thermoplastic resin is 30 to 90 ° C. A method for producing a composite material.
( 4 ) The method for producing a carbon fiber composite material according to any one of (1) to ( 3 ), wherein the melting point of the second thermoplastic resin is 100 to 370 ° C.
( 5 ) The method for producing a carbon fiber composite material according to any one of (1) to ( 4 ), wherein carbon fibers are further added to the melted pellets and the second thermoplastic resin.
( 6 ) The method for producing a carbon fiber composite material according to any one of (1) to ( 5 ), wherein the carbon fiber composite material contains carbon fiber in a proportion of 5 to 60% by weight.
( 7 ) A method for producing a molded product, comprising melting a carbon fiber composite material produced by the method for producing a carbon fiber composite material according to any one of (1) to ( 6 ) and then molding the carbon fiber composite material.
( 8 ) The method for producing a molded article according to ( 7 ), wherein the carbon fiber composite material is molded by a melt extrusion method or a solidification extrusion method.
(9) forming a preform by molding the carbon fiber composite material, the intermediate product further press molding method, vacuum molding method, molding by blow molding or bending, of the molded article (7) Production method.
( 10 ) The method for producing a molded article according to ( 9 ), wherein the intermediate molded body is hot-pressed under conditions of a pressure of 0.2 to 100 MPa and a temperature of 100 to 370 ° C.
( 11 ) The method for producing a molded article according to ( 9 ), wherein the intermediate molded body is vacuum-molded under conditions of a pressure of 1 × 10 −5 to 0.05 MPa and a temperature of 100 to 370 ° C.
( 12 ) The method for producing a molded article according to ( 9 ), wherein the intermediate molded body is blow-molded under conditions of an air pressure of 0.2 to 10 MPa and a temperature of 100 to 370 ° C.
( 13 ) The method for producing a molded product according to any one of (9) to (12) , wherein the intermediate molded body is molded in a state of being laminated with a thermoplastic resin material, a glass fiber base fabric, or a carbon fiber composite material. .
( 14 ) An island phase composed of the first thermoplastic resin is formed in the sea phase composed of the first thermoplastic resin, the second thermoplastic resin and the carbon fiber, and composed of the second thermoplastic resin. the dispersed structure possess, in a temperature range of the melting point + 90 ° C. of the second thermoplastic resin melting point + 30 ° C. ~ second thermoplastic resin, the viscosity of the first thermoplastic resin is at 50~500poise A carbon fiber composite material , wherein the second thermoplastic resin has a viscosity of 1,000 to 10,000 poise .
( 15 ) The carbon fiber composite material according to ( 14 ), wherein the refractive index of the first thermoplastic resin is different from the refractive index of the second thermoplastic resin.
( 16 ) The carbon fiber composite material according to (14) or (15) , wherein 50% by weight or more of the carbon fibers contained in the carbon fiber composite material is present in the island phase.
( 17 ) The carbon fiber composite material according to any one of (14) to (16) , comprising carbon fiber in a proportion of 5 to 60% by weight.
( 18 ) The carbon fiber composite material according to any one of (14) to (17) , wherein an average diameter of the island phase is 10 nm to 100 μm.
( 19 ) The carbon fiber composite material of ( 18 ), wherein the average diameter of the island phase is 10 nm to 1 μm.
( 20 ) A molded product formed by molding the carbon fiber composite material according to any one of (14) to (19) .
( 21 ) A molded article according to ( 20 ), which is molded by a melt extrusion method or a solidification extrusion method.
( 22 ) Forming an intermediate molded body by molding a carbon fiber composite material, and then molding the intermediate molded body by press molding, vacuum molding, blow molding or bending. ( 20 ) Goods.
( 23 ) The molded article according to ( 22 ), wherein the intermediate molded body is hot-pressed under conditions of a pressure of 0.2 to 100 MPa and a temperature of 100 to 370 ° C.
( 24 ) The molded article according to ( 22 ), wherein the intermediate molded body is vacuum-molded under conditions of a pressure of 1 × 10 −5 to 0.05 MPa and a temperature of 100 to 370 ° C.
( 25 ) The molded article according to ( 22 ), wherein the intermediate molded body is blow-molded under conditions of an air pressure of 0.2 to 10 MPa and a temperature of 100 to 370 ° C.
( 26 ) The molded article according to any one of (22) to (25) , wherein the intermediate molded body is molded in a state of being laminated with a thermoplastic resin material, a glass fiber base fabric, or a carbon fiber composite material.
また、上記所定温度においては、第1の熱可塑性樹脂の粘度が50〜500poiseであり、第2の熱可塑性樹脂の粘度が1,000〜10,000poiseである。さらに、上記所定温度において、第1の熱可塑性樹脂の粘度が100〜300poiseであり、第2の熱可塑性樹脂の粘度が1,500poise〜5000poiseであることがより好ましい。 Further, in the above predetermined temperature, the viscosity of the first thermoplastic resin is a 50~500Poise, the viscosity of the second thermoplastic resin is Ru 1,000~10,000poise der. Furthermore, at the predetermined temperature, it is more preferable that the viscosity of the first thermoplastic resin is 100 to 300 poise and the viscosity of the second thermoplastic resin is 1,500 poise to 5000 poise.
(1)芯成分が炭素繊維からなり鞘成分が第1の熱可塑性樹脂からなる芯鞘構造を有するペレットと第2の熱可塑性樹脂とを溶融し、溶融されたペレットおよび第2の熱可塑性樹脂を所定温度にて混練する炭素繊維複合材料の製造方法において、第2の熱可塑性樹脂は、所定温度にて第1の熱可塑性樹脂よりも粘度が高く、所定温度における第1の熱可塑性樹脂の粘度が50〜500poiseであり、所定温度における第2の熱可塑性樹脂の粘度が1,000〜10,000poiseであり、前記所定温度が前記第2の熱可塑性樹脂の融点よりも高く、前記所定温度と前記第2の熱可塑性樹脂の融点との差が30〜90℃であることを特徴とする炭素繊維複合材料の製造方法。
(2)所定温度において、第2の熱可塑性樹脂の粘度が第1の熱可塑性樹脂の粘度の10〜750倍である、(1)の炭素繊維複合材料の製造方法。
(3)第2の熱可塑性樹脂の融点が100〜370℃である、(1)または(2)の炭素繊維複合材料の製造方法。
(4)溶融されたペレットおよび第2の熱可塑性樹脂にさらに炭素繊維を加える、(1)〜(3)のいずれかに記載の炭素繊維複合材料の製造方法。
(5)炭素繊維複合材料において、炭素繊維が5〜60重量%の割合で含まれている、(1)〜(4)のいずれかに記載の炭素繊維複合材料の製造方法。
(6)(1)〜(5)のいずれかの炭素繊維複合材料の製造方法により製造された炭素繊維複合材料を溶融し、その後成形することを特徴とする成形品の製造方法。
(7)炭素繊維複合材料を溶融押出法または固化押出法により成形する、(6)の成形品の製造方法。
(8)炭素繊維複合材料を成形して中間成形体を形成した後、当該中間成形体をさらにプレス成型法、真空成型法、ブロー成形法または曲げ加工により成形する、(6)の成形品の製造方法。
(9)中間成形体が、圧力0.2〜100MPaおよび温度100〜370℃の条件下で熱プレスされる、(8)の成形品の製造方法。
(10)中間成形体が、圧力1×10−5〜0.05MPaおよび温度100〜370℃の条件下で真空成型される、(8)の成形品の製造方法。
(11)中間成形体が、空気圧0.2〜10MPaおよび温度100〜370℃の条件下でブロー成形される、(8)の成形品の製造方法。
(12)中間成形体が、熱可塑性樹脂材料、ガラス繊維基布または炭素繊維複合材料同士と積層された状態にて成形される、(8)〜(11)のいずれかの成形品の製造方法。
(13)第1の熱可塑性樹脂、第2の熱可塑性樹脂および炭素繊維からなり、第2の熱可塑性樹脂から構成される海相内に、第1の熱可塑性樹脂から構成される島相が分散している構造を有し、第2の熱可塑性樹脂の融点+30℃〜第2の熱可塑性樹脂の融点+90℃の全温度範囲内において、前記第1の熱可塑性樹脂の粘度が50〜500poiseであり、前記第2の熱可塑性樹脂の粘度が1,000〜10,000poiseであり、前記炭素繊維のうち50重量%以上が前記島相内に存在することを特徴とする炭素繊維複合材料。
(14)前記炭素繊維および前記島相が前記海相内に均一に分散している、(13)の炭素繊維複合材料。
(15)第1の熱可塑性樹脂の屈折率が、第2の熱可塑性樹脂の屈折率と異なっている、(13)または(14)の炭素繊維複合材料。
(16)炭素繊維を5〜60重量%の割合で含んでいる、(13)〜(15)のいずれかの炭素繊維複合材料。
(17)島相の平均直径が10nm〜100μmである、(13)〜(16)のいずれかの炭素繊維複合材料。
(18)島相の平均直径が10nm〜1μmである、(17)の炭素繊維複合材料。
(19)(13)〜(18)のいずれかの炭素繊維複合材料を成形してなる成形品。
(20)溶融押出法または固化押出法により成形される、(19)の成形品。
(21)炭素繊維複合材料を成形して中間成形体を形成した後、当該中間成形体をさらにプレス成型法、真空成型法、ブロー成形法または曲げ加工により成形してなる、(19)の成形品。
(22)中間成形体が、圧力0.2〜100MPaおよび温度100〜370℃の条件下で熱プレスされる、(21)の成形品。
(23)中間成形体が、圧力1×10−5〜0.05MPaおよび温度100〜370℃の条件下で真空成型される、(21)の成形品。
(24)中間成形体が、空気圧0.2〜10MPaおよび温度100〜370℃の条件下でブロー成形される、(21)の成形品。
(25)中間成形体が、熱可塑性樹脂材料、ガラス繊維基布または炭素繊維複合材料同士と積層された状態にて成形される、(21)〜(24)のいずれかの成形品。
(1) A pellet having a core-sheath structure in which the core component is made of carbon fiber and the sheath component is made of the first thermoplastic resin and the second thermoplastic resin are melted, and the molten pellet and the second thermoplastic resin are melted. In the method for producing a carbon fiber composite material in which the second thermoplastic resin is kneaded at a predetermined temperature, the second thermoplastic resin has a viscosity higher than that of the first thermoplastic resin at the predetermined temperature, and the first thermoplastic resin at the predetermined temperature. viscosity of 50~500Poise, the viscosity of the second thermoplastic resin at a given temperature Ri 1,000~10,000poise der higher than the predetermined temperature of the second thermoplastic resin melting point, wherein the predetermined the method of producing a carbon fiber composite material difference between the temperature and the melting point of the second thermoplastic resin is characterized by 30 to 90 ° C. der Rukoto.
(2) The method for producing a carbon fiber composite material according to (1), wherein the viscosity of the second thermoplastic resin is 10 to 750 times the viscosity of the first thermoplastic resin at a predetermined temperature.
( 3 ) The method for producing a carbon fiber composite material according to (1) or (2) , wherein the melting point of the second thermoplastic resin is 100 to 370 ° C.
( 4 ) The method for producing a carbon fiber composite material according to any one of (1) to ( 3 ), wherein carbon fiber is further added to the melted pellet and the second thermoplastic resin.
( 5 ) The method for producing a carbon fiber composite material according to any one of (1) to ( 4 ), wherein the carbon fiber composite material contains carbon fiber in a proportion of 5 to 60% by weight.
( 6 ) A method for producing a molded article, comprising melting a carbon fiber composite material produced by the method for producing a carbon fiber composite material according to any one of (1) to ( 5 ), and then molding the carbon fiber composite material.
( 7 ) The method for producing a molded article according to ( 6 ), wherein the carbon fiber composite material is molded by a melt extrusion method or a solidification extrusion method.
(8) forming a preform by molding the carbon fiber composite material, the intermediate product further press molding method, vacuum molding method, molding by blow molding or bending, of the molded article (6) Production method.
( 9 ) The method for producing a molded article according to ( 8 ), wherein the intermediate molded body is hot-pressed under conditions of a pressure of 0.2 to 100 MPa and a temperature of 100 to 370 ° C.
( 10 ) The method for producing a molded article according to ( 8 ), wherein the intermediate molded body is vacuum-molded under conditions of a pressure of 1 × 10 −5 to 0.05 MPa and a temperature of 100 to 370 ° C.
( 11 ) The method for producing a molded article according to ( 8 ), wherein the intermediate molded body is blow-molded under conditions of an air pressure of 0.2 to 10 MPa and a temperature of 100 to 370 ° C.
( 12 ) The method for producing a molded article according to any one of ( 8 ) to ( 11 ), wherein the intermediate molded body is molded in a state of being laminated with a thermoplastic resin material, a glass fiber base fabric, or a carbon fiber composite material. .
( 13 ) An island phase composed of the first thermoplastic resin is formed in the sea phase composed of the first thermoplastic resin, the second thermoplastic resin, and the carbon fiber, and composed of the second thermoplastic resin. The viscosity of the first thermoplastic resin is 50 to 500 poise within the entire temperature range of the melting point of the second thermoplastic resin + 30 ° C. to the melting point of the second thermoplastic resin + 90 ° C. , and the said viscosity of the second thermoplastic resin is Ri 1,000~10,000poise der, carbon fiber composite which more than 50 wt% of said carbon fibers is characterized that you present in the island Aiuchi material.
(14) The carbon fiber composite material according to (13), wherein the carbon fiber and the island phase are uniformly dispersed in the sea phase.
(15) The carbon fiber composite material according to (13) or (14), wherein the refractive index of the first thermoplastic resin is different from the refractive index of the second thermoplastic resin.
( 16 ) The carbon fiber composite material according to any one of (13) to (15) , comprising carbon fiber at a ratio of 5 to 60% by weight.
(17) The carbon fiber composite material according to any one of (13) to (16) , wherein an average diameter of the island phase is 10 nm to 100 μm.
( 18 ) The carbon fiber composite material according to ( 17 ), wherein the average diameter of the island phase is 10 nm to 1 μm.
( 19 ) A molded product formed by molding the carbon fiber composite material of any one of ( 13 ) to ( 18 ).
( 20 ) The molded article according to ( 19 ), which is molded by a melt extrusion method or a solidification extrusion method.
( 21 ) After forming a carbon fiber composite material to form an intermediate molded body, the intermediate molded body is further molded by press molding, vacuum molding, blow molding or bending, ( 19 ) Goods.
(22) intermediate product is heat-pressed under a pressure 0.2~100MPa and temperature one hundred to three hundred seventy ° C., molded article (21).
( 23 ) The molded article according to ( 21 ), wherein the intermediate molded body is vacuum-molded under conditions of a pressure of 1 × 10 −5 to 0.05 MPa and a temperature of 100 to 370 ° C.
( 24 ) The molded article according to ( 21 ), wherein the intermediate molded body is blow-molded under conditions of an air pressure of 0.2 to 10 MPa and a temperature of 100 to 370 ° C.
( 25 ) The molded article according to any one of (21) to (24) , wherein the intermediate molded body is molded in a state of being laminated with a thermoplastic resin material, a glass fiber base fabric, or a carbon fiber composite material.
炭素繊維と樹脂との親和性の確保の観点から、上記炭素繊維複合材料に含まれる炭素繊維のうち50重量%以上が島相内に存在する。また、島相内に存在する炭素繊維の割合は70重量%以上であることがより好ましく、90重量%以上であることがさらに好ましい。 From the viewpoint of ensuring affinity between the carbon fibers and the resin, more than 50 wt% of the carbon fibers contained in the carbon fiber composite material that exists in the island phase. Further, the ratio of the carbon fibers present in the island phase is more preferably 70% by weight or more, and further preferably 90% by weight or more.
上述の所定温度は、第2の熱可塑性樹脂の融点(第2の熱可塑性樹脂が非晶性である場合は、ガラス転移点)よりも高い。また、所定温度と第2の熱可塑性樹脂の融点との差は、30〜90℃であることが好ましく、40〜90℃であることがより好ましい。 Predetermined temperature above the melting point of the second thermoplastic resin (when the second thermoplastic resin is amorphous, the glass transition temperature) have higher than. The difference between the predetermined temperature and the melting point of the second thermoplastic resin is preferably 30 to 90 ° C, and more preferably 40 to 90 ° C.
また、上記所定温度においては、第1の熱可塑性樹脂の粘度が50〜500poiseであり、第2の熱可塑性樹脂の粘度が1,000〜10,000poiseである。さらに、上記所定温度において、第1の熱可塑性樹脂の粘度が100〜300poiseであり、第2の熱可塑性樹脂の粘度が1,500poise〜5000poiseであることがより好ましい。 Further, in the above predetermined temperature, the viscosity of the first thermoplastic resin is a 50~500Poise, the viscosity of the second thermoplastic resin is Ru 1,000~10,000poise der. Furthermore, at the predetermined temperature, it is more preferable that the viscosity of the first thermoplastic resin is 100 to 300 poise and the viscosity of the second thermoplastic resin is 1,500 poise to 5000 poise.
(1)芯成分が炭素繊維からなり鞘成分が第1の熱可塑性樹脂からなる芯鞘構造を有するペレットと第2の熱可塑性樹脂とを溶融し、溶融されたペレットおよび第2の熱可塑性樹脂を所定温度にて混練する炭素繊維複合材料の製造方法において、第2の熱可塑性樹脂は、所定温度にて第1の熱可塑性樹脂よりも粘度が高く、所定温度における第1の熱可塑性樹脂の粘度が50〜500poiseであり、所定温度における第2の熱可塑性樹脂の粘度が1,000〜10,000poiseであり、前記所定温度が前記第2の熱可塑性樹脂の融点よりも高く、前記所定温度と前記第2の熱可塑性樹脂の融点との差が30〜90℃であることを特徴とする炭素繊維複合材料の製造方法。
(2)所定温度において、第2の熱可塑性樹脂の粘度が第1の熱可塑性樹脂の粘度の10〜750倍である、(1)の炭素繊維複合材料の製造方法。
(3)第2の熱可塑性樹脂の融点が100〜370℃である、(1)または(2)の炭素繊維複合材料の製造方法。
(4)溶融されたペレットおよび第2の熱可塑性樹脂にさらに炭素繊維を加える、(1)〜(3)のいずれかに記載の炭素繊維複合材料の製造方法。
(5)炭素繊維複合材料において、炭素繊維が5〜60重量%の割合で含まれている、(1)〜(4)のいずれかに記載の炭素繊維複合材料の製造方法。
(6)(1)〜(5)のいずれかの炭素繊維複合材料の製造方法により製造された炭素繊維複合材料を溶融し、その後成形することを特徴とする成形品の製造方法。
(7)炭素繊維複合材料を溶融押出法または固化押出法により成形する、(6)の成形品の製造方法。
(8)炭素繊維複合材料を成形して中間成形体を形成した後、当該中間成形体をさらにプレス成型法、真空成型法、ブロー成形法または曲げ加工により成形する、(6)の成形品の製造方法。
(9)中間成形体が、圧力0.2〜100MPaおよび温度100〜370℃の条件下で熱プレスされる、(8)の成形品の製造方法。
(10)中間成形体が、圧力1×10−5〜0.05MPaおよび温度100〜370℃の条件下で真空成型される、(8)の成形品の製造方法。
(11)中間成形体が、空気圧0.2〜10MPaおよび温度100〜370℃の条件下でブロー成形される、(8)の成形品の製造方法。
(12)中間成形体が、熱可塑性樹脂材料、ガラス繊維基布または炭素繊維複合材料同士と積層された状態にて成形される、(8)〜(11)のいずれかの成形品の製造方法。
(13)芯成分が炭素繊維からなり鞘成分が第1の熱可塑性樹脂からなる芯鞘構造を有するペレットと第2の熱可塑性樹脂とを溶融し、溶融された前記ペレットおよび前記第2の熱可塑性樹脂を所定温度にて混練してなる炭素繊維複合材料であって、第2の熱可塑性樹脂から構成される海相内に、第1の熱可塑性樹脂から構成される島相が分散している構造を有し、第2の熱可塑性樹脂の融点+30℃〜第2の熱可塑性樹脂の融点+90℃の全温度範囲内において、前記第1の熱可塑性樹脂の粘度が50〜500poiseであり、前記第2の熱可塑性樹脂の粘度が1,000〜10,000poiseであり、前記所定温度が前記第2の熱可塑性樹脂の融点よりも高く、前記所定温度と前記第2の熱可塑性樹脂の融点との差が30〜90℃であることを特徴とする炭素繊維複合材料。
(14)前記炭素繊維および前記島相が前記海相内に均一に分散している、(13)の炭素繊維複合材料。
(15)第1の熱可塑性樹脂の屈折率が、第2の熱可塑性樹脂の屈折率と異なっている、(13)または(14)の炭素繊維複合材料。
(16)炭素繊維を5〜60重量%の割合で含んでいる、(13)〜(15)のいずれかの炭素繊維複合材料。
(17)島相の平均直径が10nm〜100μmである、(13)〜(16)のいずれかの炭素繊維複合材料。
(18)島相の平均直径が10nm〜1μmである、(17)の炭素繊維複合材料。
(19)(13)〜(18)のいずれかの炭素繊維複合材料を成形してなる成形品。
(20)溶融押出法または固化押出法により成形される、(19)の成形品。
(21)炭素繊維複合材料を成形して中間成形体を形成した後、当該中間成形体をさらにプレス成型法、真空成型法、ブロー成形法または曲げ加工により成形してなる、(19)の成形品。
(22)中間成形体が、圧力0.2〜100MPaおよび温度100〜370℃の条件下で熱プレスされる、(21)の成形品。
(23)中間成形体が、圧力1×10−5〜0.05MPaおよび温度100〜370℃の条件下で真空成型される、(21)の成形品。
(24)中間成形体が、空気圧0.2〜10MPaおよび温度100〜370℃の条件下でブロー成形される、(21)の成形品。
(25)中間成形体が、熱可塑性樹脂材料、ガラス繊維基布または炭素繊維複合材料同士と積層された状態にて成形される、(21)〜(24)のいずれかの成形品。
(1) A pellet having a core-sheath structure in which the core component is made of carbon fiber and the sheath component is made of the first thermoplastic resin and the second thermoplastic resin are melted, and the molten pellet and the second thermoplastic resin are melted. In the method for producing a carbon fiber composite material in which the second thermoplastic resin is kneaded at a predetermined temperature, the second thermoplastic resin has a viscosity higher than that of the first thermoplastic resin at the predetermined temperature, and the first thermoplastic resin at the predetermined temperature. The viscosity is 50 to 500 poise, the viscosity of the second thermoplastic resin at a predetermined temperature is 1,000 to 10,000 poise, the predetermined temperature is higher than the melting point of the second thermoplastic resin, and the predetermined temperature And the difference between the melting point of the second thermoplastic resin and the melting point of the second thermoplastic resin is 30 to 90 ° C.
(2) The method for producing a carbon fiber composite material according to (1), wherein the viscosity of the second thermoplastic resin is 10 to 750 times the viscosity of the first thermoplastic resin at a predetermined temperature.
(3) The method for producing a carbon fiber composite material according to (1) or (2), wherein the melting point of the second thermoplastic resin is 100 to 370 ° C.
(4) The method for producing a carbon fiber composite material according to any one of (1) to (3), wherein carbon fibers are further added to the melted pellets and the second thermoplastic resin.
(5) The method for producing a carbon fiber composite material according to any one of (1) to (4), wherein the carbon fiber composite material contains 5 to 60% by weight of carbon fiber.
(6) A method for producing a molded product, comprising melting a carbon fiber composite material produced by the method for producing a carbon fiber composite material according to any one of (1) to (5), and then molding the carbon fiber composite material.
(7) The method for producing a molded article according to (6), wherein the carbon fiber composite material is molded by a melt extrusion method or a solidification extrusion method.
(8) After forming the carbon fiber composite material to form an intermediate molded body, the intermediate molded body is further molded by a press molding method, a vacuum molding method, a blow molding method, or a bending process. Production method.
(9) The method for producing a molded article according to (8), wherein the intermediate molded body is hot-pressed under conditions of a pressure of 0.2 to 100 MPa and a temperature of 100 to 370 ° C.
(10) The method for producing a molded article according to (8), wherein the intermediate molded body is vacuum molded under conditions of a pressure of 1 × 10 −5 to 0.05 MPa and a temperature of 100 to 370 ° C.
(11) The method for producing a molded article according to (8), wherein the intermediate molded body is blow-molded under conditions of an air pressure of 0.2 to 10 MPa and a temperature of 100 to 370 ° C.
(12) The method for producing a molded article according to any one of (8) to (11), wherein the intermediate molded body is molded in a state of being laminated with a thermoplastic resin material, a glass fiber base fabric, or a carbon fiber composite material. .
(13) The pellet having the core-sheath structure in which the core component is made of carbon fiber and the sheath component is made of the first thermoplastic resin and the second thermoplastic resin are melted, and the pellet and the second heat that are melted A carbon fiber composite material obtained by kneading a plastic resin at a predetermined temperature, wherein an island phase composed of the first thermoplastic resin is dispersed in a sea phase composed of the second thermoplastic resin. The viscosity of the first thermoplastic resin is 50 to 500 poise within the entire temperature range of the melting point of the second thermoplastic resin + 30 ° C to the melting point of the second thermoplastic resin + 90 ° C, the viscosity of the second thermoplastic resin is Ri 1,000~10,000poise der, wherein the predetermined temperature is higher than the melting point of the second thermoplastic resin, of the predetermined temperature and the second thermoplastic resin The difference from the melting point is 30-90 ° C Carbon fiber composite material, characterized in that.
(14) The carbon fiber composite material according to (13), wherein the carbon fiber and the island phase are uniformly dispersed in the sea phase.
(15) The carbon fiber composite material according to (13) or (14), wherein the refractive index of the first thermoplastic resin is different from the refractive index of the second thermoplastic resin.
(16) The carbon fiber composite material according to any one of (13) to (15), comprising carbon fiber at a ratio of 5 to 60% by weight.
(17) The carbon fiber composite material according to any one of (13) to (16), wherein an average diameter of the island phase is 10 nm to 100 μm.
(18) The carbon fiber composite material according to (17), wherein the average diameter of the island phase is 10 nm to 1 μm.
(19) A molded product formed by molding the carbon fiber composite material according to any one of (13) to (18).
(20) The molded article according to (19), which is molded by a melt extrusion method or a solidified extrusion method.
(21) The molding according to (19), wherein after forming a carbon fiber composite material to form an intermediate molded body, the intermediate molded body is further molded by press molding, vacuum molding, blow molding or bending. Goods.
(22) The molded article according to (21), wherein the intermediate molded body is hot-pressed under conditions of a pressure of 0.2 to 100 MPa and a temperature of 100 to 370 ° C.
(23) The molded article according to (21), wherein the intermediate molded body is vacuum-molded under conditions of a pressure of 1 × 10 −5 to 0.05 MPa and a temperature of 100 to 370 ° C.
(24) The molded article according to (21), wherein the intermediate molded body is blow-molded under conditions of an air pressure of 0.2 to 10 MPa and a temperature of 100 to 370 ° C.
(25) The molded article according to any one of (21) to (24), wherein the intermediate molded body is molded in a state of being laminated with a thermoplastic resin material, a glass fiber base fabric, or a carbon fiber composite material.
また、本発明は、上記製造方法によって製造された炭素繊維複合材料も提供する。すなわち、本発明における炭素繊維複合材料は、芯成分が炭素繊維からなり鞘成分が第1の熱可塑性樹脂からなる芯鞘構造を有するペレットと第2の熱可塑性樹脂とを溶融し、溶融された前記ペレットおよび前記第2の熱可塑性樹脂を所定温度にて混練してなる炭素繊維複合材料であって、第2の熱可塑性樹脂から構成される海相内に、第1の熱可塑性樹脂から構成される島相が分散している構造を有し、第2の熱可塑性樹脂の融点+30℃〜第2の熱可塑性樹脂の融点+90℃の全温度範囲内において、前記第1の熱可塑性樹脂の粘度が50〜500poiseであり、前記第2の熱可塑性樹脂の粘度が1,000〜10,000poiseであり、前記所定温度が前記第2の熱可塑性樹脂の融点よりも高く、前記所定温度と前記第2の熱可塑性樹脂の融点との差が30〜90℃であることを特徴とするものからなる。なお、このような炭素繊維複合材料は、ハイブリッド炭素繊維複合樹脂またはハイブリッドアロイ炭素繊維複合樹脂と呼ばれることもある。とくに、島相の平均直径(後述)が1μm以下のものは、ナノアロイ(登録商標)と類似の優れた特性を有しており、ハイブリッドナノアロイ炭素繊維複合樹脂と呼ばれることもある。 Moreover, this invention also provides the carbon fiber composite material manufactured by the said manufacturing method. That is, the carbon fiber composite material in the present invention was melted by melting the pellet having the core-sheath structure in which the core component is made of carbon fiber and the sheath component is made of the first thermoplastic resin, and the second thermoplastic resin. A carbon fiber composite material obtained by kneading the pellets and the second thermoplastic resin at a predetermined temperature, and comprising a first thermoplastic resin in a sea phase composed of the second thermoplastic resin. have a structure in which the island phase is dispersed to be, within the full temperature range of the melting point + 90 ° C. of the second thermoplastic resin melting point + 30 ° C. ~ second thermoplastic resin, the first thermoplastic resin The viscosity is 50 to 500 poise, the viscosity of the second thermoplastic resin is 1,000 to 10,000 poise, the predetermined temperature is higher than the melting point of the second thermoplastic resin, and the predetermined temperature and the Second heat The difference between the plastic resin melting point consist of, which is a 30 to 90 ° C.. Such a carbon fiber composite material is sometimes referred to as a hybrid carbon fiber composite resin or a hybrid alloy carbon fiber composite resin. In particular, an island phase having an average diameter (described later) of 1 μm or less has excellent characteristics similar to those of Nanoalloy (registered trademark), and is sometimes called a hybrid nanoalloy carbon fiber composite resin.
炭素繊維と樹脂との親和性の確保の観点から、上記炭素繊維複合材料に含まれる炭素繊維のうち50重量%以上が島相内に存在することが好ましい。また、島相内に存在する炭素繊維の割合は70重量%以上であることがより好ましく、90重量%以上であることがさらに好ましい。 From the viewpoint of ensuring affinity between the carbon fibers and the resin, Rukoto least 50 wt% of the carbon fibers contained in the carbon fiber composite material be present in the island phase. Further, the ratio of the carbon fibers present in the island phase is more preferably 70% by weight or more, and further preferably 90% by weight or more.
Claims (27)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013534875A JP5608818B2 (en) | 2012-06-11 | 2013-05-27 | Carbon fiber composite material, molded product using the same, and production method thereof |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012131667 | 2012-06-11 | ||
JP2012131667 | 2012-06-11 | ||
JP2013534875A JP5608818B2 (en) | 2012-06-11 | 2013-05-27 | Carbon fiber composite material, molded product using the same, and production method thereof |
PCT/JP2013/064655 WO2013187220A1 (en) | 2012-06-11 | 2013-05-27 | Carbon fiber composite material, molded article formed using same, and respective methods for producing same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP5608818B2 JP5608818B2 (en) | 2014-10-15 |
JPWO2013187220A1 true JPWO2013187220A1 (en) | 2016-02-04 |
Family
ID=49758050
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013534875A Active JP5608818B2 (en) | 2012-06-11 | 2013-05-27 | Carbon fiber composite material, molded product using the same, and production method thereof |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5608818B2 (en) |
TW (1) | TW201406842A (en) |
WO (1) | WO2013187220A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019157139A (en) * | 2019-06-13 | 2019-09-19 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Molding material, molded body, bicycle, method for manufacturing molded body |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6172101B2 (en) * | 2014-09-25 | 2017-08-02 | トヨタ自動車株式会社 | Method for producing fiber-reinforced resin molded body |
FR3030549B1 (en) * | 2014-12-22 | 2019-04-05 | Rhodia Operations | MIXTURE OF POLYAMIDES WITH IMPROVED FLUIDITY |
US10011048B1 (en) * | 2017-07-24 | 2018-07-03 | Aerlyte, Inc. | Fiber-reinforced molding compounds and methods of forming and using the same |
JP7096036B2 (en) * | 2018-03-29 | 2022-07-05 | 東レ株式会社 | Method for manufacturing thermoplastic resin carbon fiber composite material |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05124036A (en) * | 1991-03-08 | 1993-05-21 | Asahi Fiber Glass Co Ltd | Production of fiber-reinforced resin body |
JP3774959B2 (en) * | 1996-11-06 | 2006-05-17 | 東レ株式会社 | Molding material and manufacturing method thereof |
JP2002088259A (en) * | 2000-09-18 | 2002-03-27 | Toray Ind Inc | Molding material, its manufacturing method and its molded article |
JP2004231910A (en) * | 2003-02-03 | 2004-08-19 | Toyo Ink Mfg Co Ltd | Fiber-containing thermoplastic resin composition and use of the same |
US8530565B2 (en) * | 2008-12-25 | 2013-09-10 | Mitsui Chemicals, Inc. | Fiber reinforced propylene resin composition |
-
2013
- 2013-05-27 JP JP2013534875A patent/JP5608818B2/en active Active
- 2013-05-27 WO PCT/JP2013/064655 patent/WO2013187220A1/en active Application Filing
- 2013-06-10 TW TW102120495A patent/TW201406842A/en unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019157139A (en) * | 2019-06-13 | 2019-09-19 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Molding material, molded body, bicycle, method for manufacturing molded body |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5608818B2 (en) | 2014-10-15 |
WO2013187220A1 (en) | 2013-12-19 |
TW201406842A (en) | 2014-02-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5608818B2 (en) | Carbon fiber composite material, molded product using the same, and production method thereof | |
KR101452677B1 (en) | Method for manufacturing shaped product with maintained isotropy | |
EP1982814B1 (en) | Process for producing pellets containing flat glass fibers | |
US10988603B2 (en) | Molded resin strand | |
CN109715385B (en) | Laminated substrate and method for producing same | |
US11332627B2 (en) | Filament resin molded article | |
JPH0657407B2 (en) | Fiber reinforced pellet structure | |
JP7340521B2 (en) | Continuous fiber reinforced thermoplastic resin composite material and its manufacturing method | |
JPS6337694B2 (en) | ||
JP2011073436A (en) | Intermediate product and intermediate-product composite | |
JP2014004797A (en) | Composite material for molding and method for producing the same | |
KR20140107304A (en) | Method for producing molded article and molded article | |
US11826940B2 (en) | Production method for fiber-reinforced thermoplastic resin composite material, production method for fiber-reinforced thermoplastic resin tape, production method for press-molding material, production method for molded article, unidirectional prepreg, and molded article | |
JP2016078308A (en) | Method for producing fiber-reinforced thermoplastic resin molded article | |
WO2012133013A1 (en) | Layered molded article of fiber-reinforced thermoplastic resin | |
US20200114544A1 (en) | Method and Apparatus for Manufacturing Fiber Composite Parts Utilizing Direct, Continuous Conversion of Raw Materials | |
KR101517477B1 (en) | Manufacturing method of continuous fiber reinforced polylactic acid composite by using direct melt impregnation method and double belt press and manufacturing apparatus thereof | |
EP3261822A1 (en) | Processing arrangement and a method for producing a fibre-reinforced plastic component | |
JP2017160316A (en) | Carbon fiber composite material and method for producing the same | |
JP5958360B2 (en) | Manufacturing method of FRP sheet | |
JP2015157384A (en) | Method for producing fiber-reinforced thermoplastic resin-molded article | |
WO2022215606A1 (en) | Method for producing composite molded article | |
JP2013193243A (en) | Method of manufacturing fiber reinforced resin molding | |
KR101462881B1 (en) | Apparatus For Manufacturing Long Fiber Reinforced Thermoplastic Preform | |
JP7096036B2 (en) | Method for manufacturing thermoplastic resin carbon fiber composite material |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20130802 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131010 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20131010 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20131010 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131210 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20140212 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140214 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140327 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140520 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140606 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140701 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140714 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140822 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140901 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5608818 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |