JP2016180037A - Carbon fiber-reinforced thermoplastic resin composite material, and molded body using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、剛性と強度のバランスに優れた炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料と成型体に関する。 The present invention relates to a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material and a molded body excellent in a balance between rigidity and strength.
炭素繊維複合材料、特に炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）は、軽量で且つ高強度であるという特徴から、航空機、自動車、スポーツ、レジャー及びその他各種工業用途に利用されている。また、炭素繊維複合材料は、それを構成する炭素繊維集束体の配向性によって特徴ある異方性光沢を有し、更に表面に塗装等の処理を施すことによって深みのある重厚な外観を与え、また導電性、Ｘ線透過性及び電磁波遮蔽性等の特徴を有している。一般に炭素繊維複合材料は、積層板やハニカムサンドイッチ板などの形態で各種工業用途に利用されている。しかしながら、その殆どはマトリックスとして熱硬化性樹脂を用いたものであるので、これらを成型するためには、樹脂の硬化反応を伴うような比較的成型時間の長い、すなわちオートクレーブ成型に代表されるような多量生産に向かない方法が用いられてきた。 Carbon fiber composite materials, particularly carbon fiber reinforced plastics (CFRP) are used for aircraft, automobiles, sports, leisure and other various industrial applications because of their light weight and high strength. In addition, the carbon fiber composite material has a characteristic anisotropic gloss due to the orientation of the carbon fiber bundling body constituting the carbon fiber composite material, and further gives a deep and heavy appearance by performing a treatment such as painting on the surface. Moreover, it has the characteristics, such as electroconductivity, X-ray permeability, and electromagnetic wave shielding. In general, carbon fiber composite materials are used in various industrial applications in the form of laminated plates, honeycomb sandwich plates, and the like. However, since most of them use thermosetting resins as a matrix, in order to mold them, it takes a relatively long molding time with a resin curing reaction, that is, as represented by autoclave molding. Methods that are not suitable for mass production have been used.
一方、熱可塑性樹脂をマトリックスにするような複合材料及びその成型品も多く提案されている。例えば、特許文献１に開示された技術では一方向に引き揃えられた強化繊維と熱可塑性樹脂からなるプリプレグ及びそれを用いた構造材が提案されている。 On the other hand, many composite materials and molded products thereof using a thermoplastic resin as a matrix have been proposed. For example, the technology disclosed in Patent Document 1 proposes a prepreg made of reinforced fibers and a thermoplastic resin aligned in one direction and a structural material using the prepreg.
本発明は、上述の背景に鑑みて、上述した複合材料の利点を得つつ、成型時間をより短くし、多量生産等に向いた複合材料を得るものである。すなわち、本発明は、マトリックスが熱可塑性樹脂であるために成型時間が短く、剛性、強度のバランスに優れた複合材料を提供するものである。 In view of the above-described background, the present invention is to obtain a composite material suitable for mass production and the like by shortening the molding time while obtaining the advantages of the composite material described above. That is, the present invention provides a composite material that has a short molding time because the matrix is a thermoplastic resin, and has an excellent balance between rigidity and strength.
本発明の上記目的は、下記の本発明の各態様によって達成される。
（１） 一方向に配向した炭素繊維（Ａ）及び熱可塑性樹脂（Ｃ−１）を含む層（Ｉ）と、一方向に配向した炭素繊維（Ｂ）及び熱可塑性樹脂（Ｃ−２）を含む層（ＩＩ）とを有し、
前記炭素繊維（Ａ）は連続した炭素繊維であり、前記炭素繊維（Ｂ）の平均繊維長が５〜５０ｍｍであり、表面層のいずれかが層（Ｉ）であり、前記炭素繊維（Ａ）および（Ｂ）がポリアクリルニトリル系炭素繊維である炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料。
（２） 層（Ｉ）と層（ＩＩ）とが、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料の両表面が層（Ｉ）となるように積層されている上記（１）に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料。
（３） 前記層（Ｉ）の厚さが０．１〜０．３ｍｍである上記（１）又は（２）に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料。
（４） 前記前記層（Ｉ）及び層（ＩＩ）が重ねられてなり、前記層（Ｉ）と層（ＩＩ）とが直接重なった二層において、それぞれの層に含まれる炭素繊維の繊維方向が互いに略直交している上記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料。
（５） 上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料を熱成型してなる成型体。
（６） いずれかの面の表面に高さ３ｍｍ以上の凸部を有する上記（５）に記載の成型体。
（７） 上記（５）又は（６）に記載の成型体を含む電子機器筐体用部材。
The above object of the present invention is achieved by the following aspects of the present invention.
(1) The layer (I) containing the carbon fiber (A) oriented in one direction and the thermoplastic resin (C-1), the carbon fiber (B) oriented in one direction and the thermoplastic resin (C-2) Containing layer (II),
The carbon fiber (A) is a continuous carbon fiber, the average fiber length of the carbon fiber (B) is 5 to 50 mm, any one of the surface layers is the layer (I), and the carbon fiber (A) And (B) a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material, wherein the polyacrylonitrile carbon fiber.
(2) The carbon fiber reinforced heat according to (1), wherein the layer (I) and the layer (II) are laminated so that both surfaces of the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material become the layer (I). Plastic resin composite material.
(3) The carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material according to the above (1) or (2), wherein the layer (I) has a thickness of 0.1 to 0.3 mm.
(4) In the two layers in which the layer (I) and the layer (II) are overlapped and the layer (I) and the layer (II) are directly overlapped, the fiber direction of the carbon fiber contained in each layer The carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material according to any one of the above (1) to (3), wherein the two are substantially orthogonal to each other.
(5) A molded body obtained by thermoforming the carbon fiber-reinforced thermoplastic resin composite material according to any one of (1) to (4) above.
(6) The molded product according to (5), wherein the surface of any one of the surfaces has a convex portion having a height of 3 mm or more.
(7) An electronic device casing member including the molded body according to (5) or (6).
本発明により、剛性、強度のバランスに優れた成型体を、短い成型時間で得る
事が可能となる。
According to the present invention, it is possible to obtain a molded body excellent in balance between rigidity and strength in a short molding time.
以下、実施形態を示して本発明を具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to embodiments.
本実施形態に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料は、一方向に配向した炭素繊維（Ａ）及び熱可塑性樹脂（Ｃ−１）を含む層（Ｉ）と、一方向に配向した炭素繊維（Ｂ）及び熱可塑性樹脂（Ｃ−２）を含む層（ＩＩ）とを有する。 The carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material according to the present embodiment includes a layer (I) including a unidirectionally oriented carbon fiber (A) and a thermoplastic resin (C-1), and a unidirectionally oriented carbon fiber ( B) and a layer (II) containing a thermoplastic resin (C-2).
本実施形態では、図１に示すように、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料１は、層（Ｉ）２Ａ及び２Ｂと、層（ＩＩ）３を備えてなる。図に示した例では、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料１の両面の表面が層（Ｉ）２Ａ及び２Ｂを備え、その層（Ｉ）２Ａ及び２Ｂの間に２以上（図に示した例では６層）の層（ＩＩ）３が挟まれてなる。 In this embodiment, as shown in FIG. 1, the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material 1 includes layers (I) 2A and 2B and a layer (II) 3. In the example shown in the figure, the surfaces of both surfaces of the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material 1 are provided with layers (I) 2A and 2B, and two or more (examples shown in the figure) are provided between the layers (I) 2A and 2B. Then, 6 layers) (II) 3 are sandwiched.
以下、各層の構成について説明する。 Hereinafter, the configuration of each layer will be described.
（層（Ｉ））
層（Ｉ）は、一方向に配向した炭素繊維（Ａ）及び熱可塑性樹脂（Ｃ−１）を含む。本実施形態において、一方向に配向したとは、炭素繊維等の繊維からなる素材において、繊維の長尺の方向がほぼ平行であることである。ほぼ平行であるとは、具体的には、層（Ｉ）、層（ＩＩ）等の層が含有する後述する繊維のうち９０〜１００％の長尺の方向が−５°〜＋５°の範囲内に収まっていることであり、好ましくは層に含まれる炭素繊維のうち、９５〜１００％の長尺の方向が−２°〜＋２°の範囲に収まっていることである。
(Layer (I))
Layer (I) contains carbon fiber (A) and thermoplastic resin (C-1) oriented in one direction. In the present embodiment, being oriented in one direction means that in the material made of fibers such as carbon fibers, the longitudinal direction of the fibers is substantially parallel. More specifically, the phrase “almost parallel” means that 90-100% of the fibers contained in layers such as layer (I) and layer (II), which will be described later, have a long direction of −5 ° to + 5 °. Preferably, the carbon fiber contained in the layer has a length direction of 95 to 100% within a range of −2 ° to + 2 °.
本実施形態では特に、後述するプリプレグの製造方法において、繊維をよせあわせた繊維束に張力をかけることにより方向をほぼ揃えてある（この状態を、繊維が一方向に引き揃えられている、ともいう）ことが好ましい。 In this embodiment, in particular, in the prepreg manufacturing method to be described later, the directions are substantially aligned by applying tension to the bundle of fibers that are brought together (this state is that the fibers are aligned in one direction. Say).
前記炭素繊維（Ａ）の弾性率は、２００ＧＰａ以上、３５０ＧＰａ未満であることが好ましい。このような炭素繊維を用いることにより、本実施形態の効果を有効に発揮する。引張弾性率の上限は実質的に規定されるものではなく、弾性率の高いものほど本実施形態が有効に効果を発揮するが、目安としては、９００ＧＰａ以下が挙げられる。炭素繊維（Ａ）の弾性率は、設計上、製造上の都合等により選択すればよい。また、炭素繊維（Ａ）の強度（引張強度）は２０００ＭＰａ以上が好ましい。ここで炭素繊維の強度とは、ＪＩＳ Ｒ７６０８：２００７（ＩＳＯ１６０１８：２００４）により測定される引張強さである。 The elastic modulus of the carbon fiber (A) is preferably 200 GPa or more and less than 350 GPa. By using such a carbon fiber, the effect of this embodiment is exhibited effectively. The upper limit of the tensile elastic modulus is not substantially defined, and the higher the elastic modulus, the more effective this embodiment is. However, as a guideline, 900 GPa or less can be mentioned. The elastic modulus of the carbon fiber (A) may be selected depending on design and manufacturing convenience. The strength (tensile strength) of the carbon fiber (A) is preferably 2000 MPa or more. Here, the strength of the carbon fiber is a tensile strength measured according to JIS R7608: 2007 (ISO16018: 2004).
本実施形態の炭素繊維（Ａ）は、ポリアクリロニトリル系炭素繊維である。ここでポリアクリロニトリル系炭素繊維であるとは、「アクリロニトリルを主成分として重合させたポリアクリルニトリル系樹脂からなる繊維を、不融化させて、さらに炭化させて生成した実質的に炭素のみからなるフィラメント繊維」を主たる成分として構成される繊維の集合体であることを意味する。ポリアクリロニトリル系炭素繊維は、低密度及び高比強度といった利点がある。炭素繊維（Ａ）は、実質的に「アクリロニトリルを主成分として重合させたポリアクリルニトリル系樹脂からなる繊維を、不融化させて、さらに炭化させて生成した実質的に炭素のみからなるフィラメント繊維」のみから構成される繊維の集合体であることがさらに好ましい。 The carbon fiber (A) of this embodiment is a polyacrylonitrile-based carbon fiber. Here, the polyacrylonitrile-based carbon fiber means that “a filament made of substantially carbon only, which is produced by infusifying and carbonizing a fiber made of a polyacrylonitrile-based resin polymerized with acrylonitrile as a main component. It means an aggregate of fibers composed mainly of “fibers”. Polyacrylonitrile-based carbon fibers have the advantages of low density and high specific strength. The carbon fiber (A) is substantially “filament fiber made of substantially carbon only, which is formed by infusifying and carbonizing a fiber made of a polyacrylonitrile resin obtained by polymerizing acrylonitrile as a main component”. More preferably, the aggregate is composed of only fibers.
本実施形態の炭素繊維（Ａ）を構成するフィラメント繊維の最大フェレ径を炭素繊維（Ａ）の直径とした場合、炭素繊維（Ａ）の直径は１μｍ以上２０μｍ以下が好ましく、４μｍ以上１５μｍ以下がさらに好ましく、特に好ましくは５μｍ以上８μｍ以下である。２０μｍを超える直径では取扱いの上で不利であり、また１μｍ未満の直径では炭素繊維の製造が困難である。 When the maximum ferret diameter of the filament fiber constituting the carbon fiber (A) of the present embodiment is the diameter of the carbon fiber (A), the diameter of the carbon fiber (A) is preferably 1 μm or more and 20 μm or less, and is 4 μm or more and 15 μm or less. More preferably, it is 5 μm or more and 8 μm or less. When the diameter exceeds 20 μm, it is disadvantageous in handling, and when the diameter is less than 1 μm, it is difficult to produce carbon fibers.
炭素繊維（Ａ）は、連続した炭素繊維である。連続した炭素繊維であるとは、複合材料の端部から端部まで炭素繊維を構成するフィラメント繊維がほぼ連続した状態として定義され、例えば６０ｍｍ以上である。 The carbon fiber (A) is a continuous carbon fiber. The continuous carbon fiber is defined as a state in which filament fibers constituting the carbon fiber are substantially continuous from end to end of the composite material, and is, for example, 60 mm or more.
炭素繊維（Ａ）としては市販品を用いても良く、パイロフィル（登録商標）ＴＲ３０Ｓ ３Ｌ、ＴＲ５０Ｓ ６Ｌ、ＴＲＨ５０ １２Ｌ、ＴＲＨ５０ １８Ｍ、ＴＲ５０Ｓ １２Ｌ、ＴＲ５０Ｓ １５Ｌ、ＭＲ４０ １２Ｍ、ＭＲ６０Ｈ ２４Ｐ、ＭＳ４０ １２Ｍ、ＨＲ４０ １２Ｍ、ＨＳ４０ １２Ｐ、ＴＲＨ５０ ６０Ｍ、ＴＲＷ４０ ５０Ｌ（以上、製品名、三菱レイヨン社製）などが挙げられる。 As the carbon fiber (A), a commercially available product may be used. HS40 12P, TRH50 60M, TRW40 50L (above, product name, manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) and the like.
本実施形態に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料は、層（Ｉ）に熱可塑性樹脂（Ｃ−１）を含む。 The carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material according to the present embodiment includes the thermoplastic resin (C-1) in the layer (I).
本実施形態における熱可塑性樹脂（Ｃ−１）として用いることができる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリスチレン、（メタ）アクリル酸エステル／スチレン共重合体、アクリロニトリル／スチレン共重合体、スチレン／無水マレイン酸共重合体、ＡＢＳ、ＡＳＡ若しくはＡＥＳ等のスチレン系樹脂；ポリメタクリル酸メチル等のアクリル系樹脂；ポリカーボネート系樹脂；ポリアミド系樹脂；ポリエチレンテレフタレート若しくはポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂；ポリフェニレンエーテル系樹脂；ポリオキシメチレン系樹脂；ポリスルフォン系樹脂；ポリアリレート系樹脂；ポリフェニレンスルフィド系樹脂；熱可塑性ポリウレタン系樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ−４−メチルペンテン、エチレン／プロピレン共重合体若しくはエチレン／ブテン共重合体等のポリオレフィン系樹脂；エチレン／酢酸ビニル共重合体、エチレン／（メタ）アクリル酸エステル共重合体、エチレン／無水マレイン酸共重合体若しくはエチレン／アクリル酸共重合体等のα−オレフィンと各種単量体との共重合体類；ポリ乳酸、ポリカプロラクトン若しくは脂肪族グリコール／脂肪族ジカルボン酸共重合体等の脂肪族ポリエステル系樹脂；又は、生分解性セルロース、ポリペプチド、ポリビニルアルコール、澱粉、カラギーナン若しくはキチン・キトサン質等の生分解性樹脂が挙げられる。強度と加工性の観点から、結晶性樹脂が好ましく、さらに好ましくはポリプロピレン又はポリアミド系樹脂である。熱可塑性樹脂（Ｃ−１）には、さらに必要に応じて、種々の樹脂添加剤を配合する事ができる。樹脂添加剤としては、例えば着色剤、酸化防止剤、金属不活性剤、カーボンブラック、造核剤、離型剤、滑剤、帯電防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、耐衝撃性改質剤、溶融張力向上剤又は難燃剤等が挙げられる。 Examples of the thermoplastic resin that can be used as the thermoplastic resin (C-1) in the present embodiment include polystyrene, (meth) acrylic acid ester / styrene copolymer, acrylonitrile / styrene copolymer, and styrene / anhydrous maleate. Acid copolymers, styrene resins such as ABS, ASA or AES; acrylic resins such as polymethyl methacrylate; polycarbonate resins; polyamide resins; polyester resins such as polyethylene terephthalate or polybutylene terephthalate; polyphenylene ether resins Polyoxymethylene resin; polysulfone resin; polyarylate resin; polyphenylene sulfide resin; thermoplastic polyurethane resin; polyethylene, polypropylene, polybutene, poly-4-methylpentene Polyolefin resins such as ethylene / propylene copolymer or ethylene / butene copolymer; ethylene / vinyl acetate copolymer, ethylene / (meth) acrylic acid ester copolymer, ethylene / maleic anhydride copolymer or ethylene / Copolymers of α-olefin such as acrylic acid copolymer and various monomers; Aliphatic polyester resins such as polylactic acid, polycaprolactone or aliphatic glycol / aliphatic dicarboxylic acid copolymer; Examples thereof include biodegradable resins such as degradable cellulose, polypeptide, polyvinyl alcohol, starch, carrageenan, chitin / chitosan. From the viewpoint of strength and workability, a crystalline resin is preferable, and a polypropylene or polyamide resin is more preferable. Various resin additives can be further blended in the thermoplastic resin (C-1) as necessary. Examples of resin additives include colorants, antioxidants, metal deactivators, carbon black, nucleating agents, mold release agents, lubricants, antistatic agents, light stabilizers, ultraviolet absorbers, and impact modifiers. , Melt tension improvers or flame retardants.
本実施形態の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料で用いることができる一方向に配向した炭素繊維（Ａ）及び熱可塑性樹脂（Ｃ−１）を含む層（Ｉ）は、例えば、熱可塑性樹脂（Ｃ−１）内に、炭素繊維（Ａ）が一方向に配向しつつ分散していてもよいし、炭素繊維（Ａ）が配向した隙間に熱可塑性樹脂（Ｃ−１）が充填されていてもよい。本実施形態では、一方向に引き揃えられて平面状に配列された炭素繊維（Ａ）に熱可塑性樹脂（Ｃ−１）が含浸されてなる層として、シート状プリプレグであることが好ましい。 The layer (I) containing the unidirectionally oriented carbon fiber (A) and the thermoplastic resin (C-1) that can be used in the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material of the present embodiment is, for example, a thermoplastic resin ( In C-1), the carbon fibers (A) may be dispersed while being oriented in one direction, or the gaps in which the carbon fibers (A) are oriented are filled with the thermoplastic resin (C-1). Also good. In this embodiment, it is preferable that it is a sheet-like prepreg as a layer formed by impregnating the thermoplastic resin (C-1) with the carbon fibers (A) aligned in one direction and arranged in a plane.
層（Ｉ）に含まれる炭素繊維の含有割合は、層（Ｉ）の全体体積に対して、２５〜６５体積％が好ましく、さらに好ましくは３０〜６０体積％である。この範囲内である事で、剛性、強度、熱伝導率のバランスに優れた成型体を得る事が可能となる。層（Ｉ）の厚さに特に制限は無いが、賦形性と強度向上効果を兼ね備える観点から、０．１〜０．３ｍｍが好ましく、さらに好ましくは０．１１〜０．１９ｍｍである。 The content ratio of the carbon fibers contained in the layer (I) is preferably 25 to 65% by volume, more preferably 30 to 60% by volume with respect to the total volume of the layer (I). By being within this range, it becomes possible to obtain a molded body having an excellent balance of rigidity, strength, and thermal conductivity. Although there is no restriction | limiting in particular in the thickness of layer (I), 0.1-0.3 mm is preferable from a viewpoint which combines a shaping property and an intensity | strength improvement effect, More preferably, it is 0.11-0.19 mm.
（層（ＩＩ））
本実施形態の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料は、層（ＩＩ）に炭素繊維（Ｂ）を含む。炭素繊維（Ｂ）は、上述したように一方向に配向している。
(Layer (II))
The carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material of the present embodiment includes carbon fiber (B) in the layer (II). The carbon fiber (B) is oriented in one direction as described above.
前記炭素繊維（Ｂ）の弾性率は、２００ＧＰａ以上、３５０ＧＰａ未満であることが好ましい。このような炭素繊維を用いることにより、本実施形態の効果を有効に発揮する。引張弾性率の上限は実質的に規定されるものではなく、弾性率の高いものほど本実施形態が有効に効果を発揮するが、目安としては、９００ＧＰａ以下が挙げられる。炭素繊維（Ｂ）の弾性率は、設計上、製造上の都合等により選択すればよい。また、炭素繊維（Ｂ）の強度（引張強度）は２０００ＭＰａ以上が好ましい。ここで炭素繊維の強度とは、ＪＩＳ Ｒ７６０８：２００７（ＩＳＯ１６０１８：２００４）により測定される引張強さである。 The elastic modulus of the carbon fiber (B) is preferably 200 GPa or more and less than 350 GPa. By using such a carbon fiber, the effect of this embodiment is exhibited effectively. The upper limit of the tensile elastic modulus is not substantially defined, and the higher the elastic modulus, the more effective this embodiment is. However, as a guideline, 900 GPa or less can be mentioned. The elastic modulus of the carbon fiber (B) may be selected according to design and manufacturing convenience. The strength (tensile strength) of the carbon fiber (B) is preferably 2000 MPa or more. Here, the strength of the carbon fiber is a tensile strength measured according to JIS R7608: 2007 (ISO16018: 2004).
本実施形態の炭素繊維（Ｂ）は、ポリアクリロニトリル系炭素繊維である。ここでポリアクリロニトリル系炭素繊維であるとは、「アクリロニトリルを主成分として重合させたポリアクリルニトリル系樹脂からなる繊維を、不融化させて、さらに炭化させて生成した実質的に炭素のみからなるフィラメント繊維」を主たる成分として構成される繊維の集合体であることを意味する。ポリアクリロニトリル系炭素繊維は、低密度及び高比強度といった利点がある。炭素繊維（Ｂ）は、実質的に「アクリロニトリルを主成分として重合させたポリアクリルニトリル系樹脂からなる繊維を、不融化させて、さらに炭化させて生成した実質的に炭素のみからなるフィラメント繊維」のみから構成される繊維の集合体であることがさらに好ましい。 The carbon fiber (B) of this embodiment is a polyacrylonitrile-based carbon fiber. Here, the polyacrylonitrile-based carbon fiber means that “a filament made of substantially carbon only, which is produced by infusifying and carbonizing a fiber made of a polyacrylonitrile-based resin polymerized with acrylonitrile as a main component. It means an aggregate of fibers composed mainly of “fibers”. Polyacrylonitrile-based carbon fibers have the advantages of low density and high specific strength. The carbon fiber (B) is substantially “filament fiber made of substantially carbon only, which is formed by infusifying and carbonizing a fiber made of a polyacrylonitrile-based resin polymerized with acrylonitrile as a main component”. More preferably, the aggregate is composed of only fibers.
本実施形態の炭素繊維（Ｂ）を構成するフィラメント繊維の最大フェレ径を炭素繊維（Ｂ）の直径とした場合、炭素繊維（Ａ）の直径は１μｍ以上２０μｍ以下が好ましく、４μｍ以上１５μｍ以下がさらに好ましく、特に好ましくは５μｍ以上８μｍ以下である。２０μｍを超える直径では取扱いの上で不利であり、また１μｍ未満の直径では炭素繊維の製造が困難である。 When the maximum ferret diameter of the filament fiber constituting the carbon fiber (B) of the present embodiment is the diameter of the carbon fiber (B), the diameter of the carbon fiber (A) is preferably 1 μm or more and 20 μm or less, and is 4 μm or more and 15 μm or less. More preferably, it is 5 μm or more and 8 μm or less. When the diameter exceeds 20 μm, it is disadvantageous in handling, and when the diameter is less than 1 μm, it is difficult to produce carbon fibers.
炭素繊維（Ｂ）の形態は、上述の炭素繊維（Ａ）において説明した形態のものであればいかなる形態であってもよく、例えば針状、糸状の形態で、層（ＩＩ）内で一方向に配向するようになっていてもよい。 The form of the carbon fiber (B) may be any form as long as it is the form described in the above-mentioned carbon fiber (A). It may be oriented in the direction.
炭素繊維（Ｂ）を構成するフィラメント繊維の繊維長は、５ｍｍ以上である。さらに前記繊維長は１５ｍｍ以上が好ましく、さらに好ましくは２０ｍｍ以上である。炭素繊維（Ｂ）を構成するフィラメント繊維が短すぎる場合には、十分な剛性、強度が得られない場合がある。また、炭素繊維（Ｂ）を構成するフィラメント繊維の平均繊維長は５０ｍｍ以下であり、好ましくは３０ｍｍ以下である。ここで平均繊維長は炭素繊維を構成するフィラメント繊維のそれぞれの長さを光学顕微鏡等で測定し、各フィラメント繊維の繊維長の二乗の総和を各フィラメント繊維の繊維長の総和で除するという方法により測定される値である。 The fiber length of the filament fiber constituting the carbon fiber (B) is 5 mm or more. Further, the fiber length is preferably 15 mm or more, and more preferably 20 mm or more. If the filament fiber constituting the carbon fiber (B) is too short, sufficient rigidity and strength may not be obtained. Moreover, the average fiber length of the filament fiber which comprises carbon fiber (B) is 50 mm or less, Preferably it is 30 mm or less. Here, the average fiber length is a method in which the length of each filament fiber constituting the carbon fiber is measured with an optical microscope or the like, and the sum of the squares of the fiber length of each filament fiber is divided by the sum of the fiber lengths of each filament fiber. Is a value measured by
炭素繊維（Ｂ）としては市販品を用いても良く、パイロフィル（登録商標）ＴＲ３０Ｓ ３Ｌ、ＴＲ５０Ｓ ６Ｌ、ＴＲＨ５０ １２Ｌ、ＴＲＨ５０ １８Ｍ、ＴＲ５０Ｓ １２Ｌ、ＴＲ５０Ｓ １５Ｌ、ＭＲ４０ １２Ｍ、ＭＲ６０Ｈ ２４Ｐ、ＭＳ４０ １２Ｍ、ＨＲ４０ １２Ｍ、ＨＳ４０ １２Ｐ、ＴＲＨ５０ ６０Ｍ、ＴＲＷ４０ ５０Ｌ（以上、製品名、三菱レイヨン社製）などが挙げられる。 As the carbon fiber (B), a commercially available product may be used. HS40 12P, TRH50 60M, TRW40 50L (above, product name, manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) and the like.
本実施形態の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料は、層（ＩＩ）に熱可塑性樹脂（Ｃ−２）を含む。 The carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material of this embodiment contains a thermoplastic resin (C-2) in the layer (II).
本実施形態の熱可塑性樹脂（Ｃ−２）は、上述の熱可塑性樹脂（Ｃ−１）に用いることのできる熱可塑性樹脂として例示したものから選択してよく、熱可塑性樹脂（Ｃ−１）と異なる樹脂でも構わない。しかし、熱可塑性樹脂（Ｃ−１）と熱可塑性樹脂（Ｃ−２）とは、相溶性に優れた組み合わせのものを選択することが好ましい。相溶性に優れた組み合わせとは、溶解度パラメーター（ＳＰ値）の差が１．０（Ｊ／ｃｍ３）０．５以下である組み合わせが挙げられる。溶解度パラメーターは、Ｆｅｄｏｒｓ、Ｖａｎ Ｋｒｅｖｅｌｅｎなどの方法により求める事が可能であり、何れかの方法を用いる事ができる。また、熱可塑性樹脂として、ブロック共重合体やグラフト共重合体などの共重合体を用いる場合には、各共重合体の何れかの部分構造の溶解度パラメーターの差が１．０（Ｊ／ｃｍ３）０．５以下であれば、相溶性に優れる。 The thermoplastic resin (C-2) of the present embodiment may be selected from those exemplified as the thermoplastic resin that can be used for the above-described thermoplastic resin (C-1). The thermoplastic resin (C-1) Different resins may be used. However, it is preferable to select a combination of the thermoplastic resin (C-1) and the thermoplastic resin (C-2) excellent in compatibility. The combination excellent in compatibility includes a combination in which the difference in solubility parameter (SP value) is 1.0 (J / cm 3 ) 0.5 or less. The solubility parameter can be determined by a method such as Fedors or Van Krevelen, and any method can be used. When a copolymer such as a block copolymer or a graft copolymer is used as the thermoplastic resin, the difference in solubility parameter between any partial structures of each copolymer is 1.0 (J / cm 3 ) If it is 0.5 or less, the compatibility is excellent.
加えて、本実施形態の熱可塑性樹脂（Ｃ−２）は、熱可塑性樹脂（Ｃ−１）と同一の化合物を用いる事がさらに好ましい。 In addition, it is more preferable to use the same compound as the thermoplastic resin (C-1) for the thermoplastic resin (C-2) of the present embodiment.
本実施形態の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料で用いることができる一方向に配向した炭素繊維（Ｂ）及び熱可塑性樹脂（Ｃ−２）を含む層（ＩＩ）は、例えば、熱可塑性樹脂（Ｃ−２）内に、炭素繊維（Ｂ）が一方向に配向しつつ分散していてもよいし、炭素繊維（Ｂ）が配向した隙間に熱可塑性樹脂（Ｃ−２）が充填されていてもよい。本実施形態では、一方向に引き揃えられて平面状に配列された炭素繊維（Ｂ）に熱可塑性樹脂（Ｃ−２）が含浸されてなるシート状プリプレグであることが好ましい。 The layer (II) containing the unidirectionally oriented carbon fiber (B) and the thermoplastic resin (C-2) that can be used in the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material of the present embodiment is, for example, a thermoplastic resin ( In C-2), the carbon fiber (B) may be dispersed while being oriented in one direction, or the gap in which the carbon fiber (B) is oriented is filled with the thermoplastic resin (C-2). Also good. In this embodiment, it is preferable that it is a sheet-like prepreg formed by impregnating a thermoplastic resin (C-2) with carbon fibers (B) aligned in one direction and arranged in a plane.
層（ＩＩ）に含まれる炭素繊維の含有割合は、層（ＩＩ）の全体体積に対して、２５〜６５体積％が好ましく、さらに好ましくは３０〜６０体積％である。この範囲内である事で、剛性、強度、熱伝導率のバランスに優れた成型品を得る事が可能となる。層（ＩＩ）の厚さ、すなわち他の層と重ねる方向の長さに特に制限は無いが、賦形性と強度向上効果を兼ね備える観点から、０．１〜０．３ｍｍが好ましく、さらに好ましくは０．１１〜０．１９ｍｍである。 As for the content rate of the carbon fiber contained in layer (II), 25-65 volume% is preferable with respect to the whole volume of layer (II), More preferably, it is 30-60 volume%. By being within this range, it becomes possible to obtain a molded product having an excellent balance of rigidity, strength, and thermal conductivity. Although there is no restriction | limiting in particular in the thickness of the layer (II), ie, the length of the direction which overlaps with another layer, From a viewpoint which combines a shaping property and a strength improvement effect, 0.1-0.3 mm is preferable, More preferably It is 0.11-0.19 mm.
本実施形態の層（ＩＩ）は、表面にスリット（切込）を有していてもよい。スリットとは、各層の強化繊維を横切る方向に該層の厚みを貫通する深さの切れ目状の構造である。スリットは各層の強化繊維を切断するように設けられていてもよい。スリットは長さが１０〜１００ｍｍが好ましい。スリットは層（ＩＩ）の５ｃｍ×５ｃｍの表面に対してスリット長の総和が５ｃｍ以上、４０ｃｍ以下が好ましい。スリットは、その長さ方向が層（ＩＩ）の炭素繊維（Ｂ）の繊維の方向に対して平行でなく、３０〜６０°をなしていてもよいが、約４５°（４２〜４８°）の角度をなしていることが特に好ましい。層（ＩＩ）がスリットを有することで、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料を後述の成型体とする際に成型性が向上する、具体的には高さ３ｍｍ以上の凸部を成形可能になるという効果が得られる。強化繊維がスリットにより短く切断されている場合には、成形の際に熱可塑性樹脂と共に強化繊維が移動しやすいので、層（ＩＩ）の成形性がさらに高まる。 The layer (II) of this embodiment may have a slit (cut) on the surface. The slit is a cut-like structure having a depth penetrating the thickness of each layer in a direction crossing the reinforcing fiber of each layer. The slit may be provided so as to cut the reinforcing fiber of each layer. The slit is preferably 10 to 100 mm in length. The slit preferably has a total length of 5 cm or more and 40 cm or less with respect to the 5 cm × 5 cm surface of the layer (II). The slit is not parallel to the direction of the fibers of the carbon fibers (B) of the layer (II) and may form 30 to 60 °, but about 45 ° (42 to 48 °). It is particularly preferable that the angle is as follows. When the layer (II) has a slit, the moldability is improved when the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material is formed into a molded body described later, specifically, a protrusion having a height of 3 mm or more can be formed. The effect is obtained. When the reinforcing fiber is cut short by the slit, the reinforcing fiber easily moves together with the thermoplastic resin at the time of molding, so that the moldability of the layer (II) is further enhanced.
（炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料の構造）
本実施形態の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料は、上述した層（Ｉ）及び層（ＩＩ）を有する。
(Structure of carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material)
The carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material of the present embodiment has the above-described layer (I) and layer (II).
本実施形態の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料は、炭素繊維（Ａ）及び熱可塑性樹脂（Ｃ−１）を含む層（Ｉ）と、炭素繊維（Ｂ）及び熱可塑性樹脂（Ｃ−２）を含む層（ＩＩ）とを有し、前記炭素繊維（Ａ）は連続した炭素繊維であり、前記炭素繊維（Ｂ）の平均繊維長が５〜５０ｍｍである。 The carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material of this embodiment includes a layer (I) containing carbon fiber (A) and a thermoplastic resin (C-1), carbon fiber (B), and a thermoplastic resin (C-2). The carbon fiber (A) is a continuous carbon fiber, and the average fiber length of the carbon fiber (B) is 5 to 50 mm.
層（Ｉ）の炭素繊維（Ａ）が連続繊維である事により、強度に優れる。また層（ＩＩ）の炭素繊維（Ｂ）が５〜５０ｍｍの非連続繊維である事により、成形性に優れる。これら両方の層を有する事で、強度と成形性のバランスが良好となる。 Since the carbon fibers (A) of the layer (I) are continuous fibers, the strength is excellent. Moreover, it is excellent in a moldability because the carbon fiber (B) of the layer (II) is a discontinuous fiber of 5 to 50 mm. By having both of these layers, the balance between strength and formability is improved.
本実施形態の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料は、表面層のいずれかが層（Ｉ）である。表面層が層（Ｉ）である事で、炭素繊維集束体の配向性によって特徴ある異方性光沢を有する。好ましくは、両表面が層（Ｉ）であり、さらに好ましくは、両表面が層（Ｉ）であり、かつその配向が略平行である。両表面が層（Ｉ）である事で、強度をさらに高める事が可能になる。また、両表面が層（Ｉ）であり、かつその配向が略平行である事で、表裏の収縮の異方性を同程度にする事が可能であり、ソリを抑制できる。 In the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material of this embodiment, any of the surface layers is the layer (I). Since the surface layer is the layer (I), the surface has a characteristic anisotropic gloss due to the orientation of the carbon fiber bundle. Preferably, both surfaces are layer (I), more preferably both surfaces are layer (I), and their orientations are substantially parallel. Since both surfaces are the layer (I), the strength can be further increased. Moreover, since both surfaces are layer (I) and the orientation is substantially parallel, it is possible to make the anisotropy of the shrinkage | contraction of front and back the same grade, and can suppress warping.
本実施形態の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料の厚みのうち１／３以下を前記層（Ｉ）が占めることが好ましい。前記厚みのうち１／３を超える厚みを層（Ｉ）が占めていると、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料の成形性と強度のバランスをとることができず、特に強度が不足してしまうことがある。特に、前記厚みのうち１／４以下を層（Ｉ）が占めていることが好ましい。例えば、層（Ｉ）の１層の厚みと層（ＩＩ）の１層の厚みが等しい場合、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料が層（Ｉ）を２層、層（ＩＩ）を６層以上（例えば６〜１６層）含む構成であってもよい。 In the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material of this embodiment, the layer (I) preferably occupies 1/3 or less of the thickness of the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material. If the layer (I) occupies more than 1/3 of the thickness, the moldability and strength of the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material cannot be balanced, and the strength is particularly insufficient. Sometimes. In particular, it is preferable that the layer (I) occupies 1/4 or less of the thickness. For example, when the thickness of one layer of the layer (I) is equal to the thickness of one layer of the layer (II), the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material has two layers (I) and six or more layers (II). A configuration including (for example, 6 to 16 layers) may be used.
本実施形態の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料に含まれる層（Ｉ）は、厚みよりも幅と長さが大きいシート状であれば、平面、円筒面、三次元曲面等どのような形状であってもよい。層（Ｉ）の大きさについては、幅と長さは炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料の用途に応じて特に制限されないが、厚みは０．１〜０．３ｍｍであることが好ましい。連続繊維である炭素繊維（Ａ）を用いた層（Ｉ）がこの厚みの範囲であることで、強度を良好に発揮できる。層（ＩＩ）の形状及び大きさについては、上述の層（Ｉ）のものと同様に適宜選択できる。 The layer (I) included in the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material of the present embodiment has any shape such as a plane, a cylindrical surface, and a three-dimensional curved surface, as long as the sheet has a width and length larger than the thickness. There may be. About the magnitude | size of layer (I), although a width | variety and length are not restrict | limited especially according to the use of a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material, It is preferable that thickness is 0.1-0.3 mm. When the layer (I) using the carbon fibers (A) that are continuous fibers is within this thickness range, the strength can be satisfactorily exhibited. The shape and size of the layer (II) can be appropriately selected in the same manner as the layer (I) described above.
本実施形態の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料は、少なくとも２層の層（Ｉ）の間に少なくとも１層の層（ＩＩ）が挟まれてなることが好ましい。特に、層（Ｉ）の間に２以上の前記層（ＩＩ）が挟まれてなることが好ましい。複数層の層（ＩＩ）が両表面の層（Ｉ）に挟まれてなることで、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料に層（ＩＩ）による高い成形性が得られると共に、この材料の表面では層（Ｉ）による高い強度が得られるとともに、表面から加えられる衝撃による破損が起こりにくい。図に示した例では層（Ｉ）２Ａ及び２Ｂの間に６層の層（ＩＩ）３が挟まれている。 In the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material of this embodiment, it is preferable that at least one layer (II) is sandwiched between at least two layers (I). In particular, it is preferable that two or more layers (II) are sandwiched between layers (I). A plurality of layers (II) are sandwiched between layers (I) on both surfaces, so that the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material can have high moldability due to the layer (II), and on the surface of this material, High strength is obtained by the layer (I), and damage due to impact applied from the surface hardly occurs. In the example shown in the figure, six layers (II) 3 are sandwiched between layers (I) 2A and 2B.
なお、この他に、材料内における層（Ｉ）及び層（ＩＩ）の構成は、所望に応じて決定する事が可能であり、全面を同じ積層構成としても構わないし、部分的に層（Ｉ）または層（ＩＩ）が多くなるように積層しても構わない。 In addition, the configurations of the layer (I) and the layer (II) in the material can be determined as desired, and the entire surface may have the same stacked configuration, or a partial layer (I ) Or layer (II) may be laminated.
さらに、上述の層（Ｉ）及び層（ＩＩ）は、隣り合う層の炭素繊維の繊維方向が略直交していることが好ましい。略直交とは、繊維が互いにおよそ９０°をなすように交差していることで、具体的には８５〜９５°程度であってもよい。図に示した例では、図の上側の表面に配置されている層（Ｉ）２Ａの繊維２１の方向が、隣り合っている、すなわち直下の層（ＩＩ）３の繊維３１Ａの方向と直交している。繊維３１Ａの方向は、隣り合っている、その直下の層（ＩＩ）３の繊維３１Ｂの方向と直交している。以下の層の繊維の方向についても同様である。 Further, in the above-described layer (I) and layer (II), it is preferable that the fiber directions of the carbon fibers of adjacent layers are substantially orthogonal. The term “substantially orthogonal” means that the fibers intersect with each other so as to form approximately 90 °, and specifically may be about 85 to 95 °. In the example shown in the figure, the direction of the fibers 21 of the layer (I) 2A arranged on the upper surface of the figure is adjacent, that is, perpendicular to the direction of the fibers 31A of the layer (II) 3 immediately below. ing. The direction of the fibers 31A is orthogonal to the direction of the fibers 31B of the adjacent layer (II) 3 immediately below. The same applies to the fiber directions of the following layers.
繊維の方向が略直交していることで、それぞれの曲げ方向の力が加わることに対して強度及び弾性が最大限に発揮できる。なお、製造過程を簡略化するため等の目的によっては、隣り合う層の炭素繊維の繊維方向が略平行であってもよい。 Since the directions of the fibers are substantially orthogonal, the strength and elasticity can be maximized with respect to the application of forces in the respective bending directions. Depending on the purpose such as simplifying the manufacturing process, the fiber directions of the carbon fibers of adjacent layers may be substantially parallel.
本実施形態の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料は、層（Ｉ）及び層（ＩＩ）の他に適宜他の素材による層を有していてもよい。例えば、上述の両表面のそれぞれの層（Ｉ）のさらに表面に、層（ＩＩ）と同様の素材による保護層、又は、樹脂等のコーティングによる保護層を有していてもよい。層（Ｉ）の表面に保護層を有することで、表面に加えられる衝撃や引っ掻き等に対して層（Ｉ）がさらに破損しにくい。保護層の素材としては、ウレタン塗料、アクリル塗料、アクリル樹脂フィルム、ポリカーボネート樹脂フィルム、ナイロン樹脂フィルム、ポリプロピレン樹脂フィルム等が挙げられる。 The carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material of this embodiment may have a layer made of another material as appropriate in addition to the layer (I) and the layer (II). For example, a protective layer made of the same material as the layer (II) or a protective layer made of a coating of resin or the like may be further provided on the surface of each of the layers (I) on both surfaces described above. By having a protective layer on the surface of the layer (I), the layer (I) is more unlikely to be damaged by an impact or scratch applied to the surface. Examples of the material for the protective layer include urethane paint, acrylic paint, acrylic resin film, polycarbonate resin film, nylon resin film, and polypropylene resin film.
保護層の他に、これらの層（Ｉ）及び層（ＩＩ）以外の選択的な層の素材としては、加飾フィルム、導電塗装、メッキ等が挙げられる。 In addition to the protective layer, examples of the material of the selective layer other than these layers (I) and (II) include a decorative film, conductive coating, and plating.
本実施形態の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料は、中間材料として用いる事が可能である。本実施形態の複合材料を加熱、賦形、冷却する事で所望の形状を得る事が可能である。この加熱、賦形、冷却のプロセスは一段階である必要は無く、必要に応じて繰り返し実施し、より複雑な構造を形成する事も可能である。また、切削や切断などの機械加工を行なっても良い。 The carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material of the present embodiment can be used as an intermediate material. It is possible to obtain a desired shape by heating, shaping, and cooling the composite material of this embodiment. The heating, shaping, and cooling processes do not have to be one step, and can be repeated as necessary to form a more complex structure. Further, machining such as cutting and cutting may be performed.
本実施形態の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料は、上述の層（Ｉ）の炭素繊維（Ａ）と上述の層（ＩＩ）の炭素繊維（Ｂ）をいずれも含む事で、剛性、強度及び成形性のバランスに優れた複合材料となる。また、この炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料は、熱可塑性樹脂を含むため、熱成型が可能であるという利点がある。 The carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material of the present embodiment includes both the carbon fiber (A) of the above-mentioned layer (I) and the carbon fiber (B) of the above-mentioned layer (II), so that rigidity, strength and It becomes a composite material with an excellent balance of formability. Moreover, since this carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material contains a thermoplastic resin, there is an advantage that thermoforming is possible.
本実施形態の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料を製造するには、一方向に配向した炭素繊維（Ａ）及び熱可塑性樹脂（Ｃ−１）を含む熱可塑性プリプレグ（Ｉ）と、一方向に配向した炭素繊維（Ｂ）及び熱可塑性樹脂（Ｃ−２）を含む熱可塑性プリプレグ（ＩＩ）を組み合わせて積層し、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料を得る事が好ましい。 In order to manufacture the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material of the present embodiment, the unidirectionally oriented carbon fiber (A) and the thermoplastic prepreg (I) including the thermoplastic resin (C-1), and the unidirectional It is preferable to obtain a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite by laminating a combination of the oriented carbon fiber (B) and the thermoplastic prepreg (II) containing the thermoplastic resin (C-2).
本実施形態では、炭素繊維（Ａ）としては上述のポリアクリロニトリル系炭素繊維の連続繊維を用い、炭素繊維（Ｂ）としてはポリアクリロニトリル系炭素繊維の非連続繊維を用いることができる。 In this embodiment, the continuous fiber of the above-mentioned polyacrylonitrile-type carbon fiber can be used as the carbon fiber (A), and the non-continuous fiber of the polyacrylonitrile-type carbon fiber can be used as the carbon fiber (B).
本実施形態の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料に用いることができる熱可塑性プリプレグ（Ｉ）は、炭素繊維（Ａ）及び熱可塑性樹脂（Ｃ−１）を含むものであれば良いが、炭素繊維（Ａ）の集合体に熱可塑性樹脂（Ｃ−１）が含浸しているものが好ましい。このプリプレグ（Ｉ）の製造方法は、例えば炭素繊維（Ａ）と熱可塑性樹脂（Ｃ−１）とを加熱及び加圧する方法を用いる。加熱及び加圧は一般に２００〜３００℃で行い、加熱ロール、ダブルベルトプレスのような装置を用いて行う。 The thermoplastic prepreg (I) that can be used for the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material of the present embodiment may be any carbon fiber (A) and thermoplastic resin (C-1) as long as it contains carbon fiber (A-1). It is preferable that the aggregate (A) is impregnated with the thermoplastic resin (C-1). As a method for producing the prepreg (I), for example, a method of heating and pressurizing the carbon fiber (A) and the thermoplastic resin (C-1) is used. Heating and pressurization are generally performed at 200 to 300 ° C., and using a device such as a heating roll or a double belt press.
さらに具体的なプリプレグ（Ｉ）の製造方法は以下のようなものである。
（１ａ）一方向に引き揃えた炭素繊維（Ａ）に、熱可塑性樹脂（Ｃ−１）のフィルムを積層し、加熱・加圧を行なう方法、
（１ｂ）一方向に引き揃えた炭素繊維（Ａ）に、熱可塑性樹脂（Ｃ−１）の不織布を積層し、加熱・加圧を行なう方法、
（１ｃ）一方向に引き揃えた炭素繊維（Ａ）に、熱可塑性樹脂（Ｃ−１）の溶融体を塗布する方法、
（１ｄ）一方向に引き揃えた炭素繊維（Ａ）に、熱可塑性樹脂（Ｃ−１）の溶液を塗布した後に溶媒を除去する方法、
（１ｅ）炭素繊維（Ａ）と熱可塑性樹脂（Ｃ−１）繊維のコミングル繊維を一方向に引き揃え、加熱・加圧を行なう方法、
などが挙げられる。生産性と機械特性のバランスから、上述の（１ａ）、（１ｂ）又は（１ｃ）の方法を用いるのが好ましい。
A more specific method for producing the prepreg (I) is as follows.
(1a) A method of laminating a film of a thermoplastic resin (C-1) on carbon fibers (A) aligned in one direction, and heating and pressing,
(1b) A method of laminating a nonwoven fabric of a thermoplastic resin (C-1) on carbon fibers (A) aligned in one direction, and heating and pressing,
(1c) A method of applying a thermoplastic resin (C-1) melt to carbon fibers (A) aligned in one direction,
(1d) A method of removing the solvent after applying a solution of the thermoplastic resin (C-1) to the carbon fibers (A) aligned in one direction,
(1e) A method in which carbon fibers (A) and thermoplastic resin (C-1) fibers are aligned in one direction, followed by heating and pressurization,
Etc. From the balance between productivity and mechanical properties, it is preferable to use the method (1a), (1b) or (1c) described above.
本実施形態の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料に用いることができる熱可塑性プリプレグ（ＩＩ）は、炭素繊維（Ｂ）及び熱可塑性樹脂（Ｃ−２）を含むものであれば良いが、炭素繊維（Ｂ）の集合体に熱可塑性樹脂（Ｃ−２）が含浸しているものが好ましい。このプリプレグ（ＩＩ）の製造方法は、例えば炭素繊維（Ｂ）と熱可塑性樹脂（Ｃ−２）とを加熱及び加圧する方法を用いる。加熱及び加圧する際の条件は上述したプリプレグ（Ｉ）の条件と同様である。 The thermoplastic prepreg (II) that can be used for the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material of the present embodiment may be any carbon fiber (B) and thermoplastic resin (C-2) as long as it contains carbon fiber (B-2). It is preferable that the aggregate (B) is impregnated with the thermoplastic resin (C-2). As a method for producing the prepreg (II), for example, a method of heating and pressurizing the carbon fiber (B) and the thermoplastic resin (C-2) is used. The conditions for heating and pressurizing are the same as the conditions for the prepreg (I) described above.
さらに具体的なプリプレグ（ＩＩ）の製造方法は以下のようなものである。
（２ａ）一方向に引き揃えた炭素繊維（Ｂ）に、熱可塑性樹脂（Ｃ−２）のフィルムを積層し、加熱・加圧を行なう方法、
（２ｂ）一方向に引き揃えた炭素繊維（Ｂ）に、熱可塑性樹脂（Ｃ−２）の不織布を積層し、加熱・加圧を行なう方法、
（２ｃ）一方向に引き揃えた炭素繊維（Ｂ）に、熱可塑性樹脂（Ｃ−２）の溶融体を塗布する方法、
（２ｄ）一方向に引き揃えた炭素繊維（Ｂ）に、熱可塑性樹脂（Ｃ−２）の溶液を塗布した後に溶媒を除去する方法、
（２ｅ）炭素繊維（Ｂ）と熱可塑性樹脂（Ｃ−２）繊維のコミングル繊維を一方向に引き揃え、加熱・加圧を行なう方法、
などが挙げられる。生産性と機械特性のバランスから、上述の（２ａ）、（２ｂ）又は（２ｃ）の方法を用いるのが好ましい。
A more specific method for producing prepreg (II) is as follows.
(2a) A method of laminating a film of thermoplastic resin (C-2) on carbon fiber (B) aligned in one direction, and heating and pressurizing,
(2b) A method of laminating a nonwoven fabric of a thermoplastic resin (C-2) on carbon fibers (B) aligned in one direction, and heating and pressing,
(2c) A method of applying a thermoplastic resin (C-2) melt to carbon fibers (B) aligned in one direction,
(2d) A method of removing the solvent after applying a solution of the thermoplastic resin (C-2) to the carbon fiber (B) aligned in one direction,
(2e) A method in which carbon fibers (B) and thermoplastic resin (C-2) fibers are aligned in one direction and heated and pressurized,
Etc. From the balance between productivity and mechanical properties, it is preferable to use the method (2a), (2b) or (2c) described above.
例えば、（１ａ）及び（２ａ）の方法において、炭素繊維を一方向に引き揃える際には、繊維を配向させて張力をかける等の手法により行う。具体的には、繊維をよせ合わせた繊維束に対して、その両端を固定し張力をかける、繊維束をある程度緊張させた状態で螺旋状にロールに巻きつける、等の方法を用いる。この方法において、熱可塑性樹脂のフィルムを積層する際には、例えば、上述の両端が固定された繊維束、又はロールに巻きつけられた繊維束に、フィルムを押し付け、ついで加熱して熱可塑性樹脂を溶融させるといった方法を用いてもよい。さらに具体的には、両端が固定された繊維束にフィルムを重ね合わせ、樹脂が溶融可能な温度に加熱して加圧する。この際には、加熱ロール、ダブルベルトプレスといった装置を用いてもよい。この場合には、装置に樹脂が融着する事を防ぐために、離型紙や離型フィルムを用いても良い。または、上述の両端が固定された繊維束、又はロールに巻きつけられた繊維束に対して、溶融した熱可塑性樹脂を塗布し、固化させるといった方法を用いてもよい。さらに具体的には、押出機の先端にＴダイを設けた製膜機を用いて、繊維束に溶融した熱可塑性樹脂を塗布するように行う。この際には、単軸押出機、二軸押出機といった装置を用いてもよい。 For example, in the methods (1a) and (2a), when the carbon fibers are aligned in one direction, the fibers are oriented by applying a tension or the like. Specifically, a method is used in which both ends are fixed and tension is applied to a fiber bundle in which fibers are put together, and the fiber bundle is wound around a roll in a state of being strained to some extent. In this method, when a thermoplastic resin film is laminated, for example, the film is pressed against the fiber bundle in which both ends are fixed or the fiber bundle wound around a roll, and then heated to heat the thermoplastic resin. You may use the method of melting. More specifically, a film is placed on a fiber bundle having both ends fixed, and heated and pressurized to a temperature at which the resin can be melted. In this case, an apparatus such as a heating roll or a double belt press may be used. In this case, release paper or release film may be used to prevent the resin from fusing to the apparatus. Or you may use the method of apply | coating and solidifying the molten thermoplastic resin with respect to the fiber bundle in which the both ends were fixed above, or the fiber bundle wound around the roll. More specifically, using a film forming machine provided with a T die at the tip of the extruder, the molten thermoplastic resin is applied to the fiber bundle. In this case, an apparatus such as a single screw extruder or a twin screw extruder may be used.
本実施形態の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料の製造方法は、これらのプリプレグ（Ｉ）及び（ＩＩ）を組み合わせて積層する方法が挙げられる。プリプレグ（Ｉ）及び（ＩＩ）は、それぞれ炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料における上述の層（Ｉ）及び（ＩＩ）にあたるものになる。炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料の製造工程において、プリプレグを積層する構成は、所望に応じて決定する事が可能であり、全面を同じ積層構成としても構わないし、部分的に炭素繊維（Ａ）または炭素繊維（Ｂ）が多くなるように積層しても構わない。 Examples of the method for producing the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material of the present embodiment include a method of laminating these prepregs (I) and (II) in combination. The prepregs (I) and (II) correspond to the above-mentioned layers (I) and (II) in the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material, respectively. In the production process of the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material, the configuration for laminating the prepreg can be determined as desired, and the entire surface may be the same laminating configuration, or the carbon fiber (A) may be partially Or you may laminate | stack so that carbon fiber (B) may increase.
（成型体）
本実施形態の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料は、成型体として用いる事が可能である。必要な剛性、強度、熱伝導率に応じて、炭素繊維（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）を配置する事で、より効率的な構造を設計する事が可能となる。
(Molded body)
The carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material of the present embodiment can be used as a molded body. By arranging the carbon fiber (A) and the carbon fiber (B) according to the required rigidity, strength, and thermal conductivity, a more efficient structure can be designed.
本実施形態の成型体の製造方法は、本実施形態の複合材料を熱成型し、成型体を得る方法が挙げられる。本実施形態の複合材料は、熱可塑性であるために、所望により熱成型する事が可能である。熱成型とは、加熱、賦形及び冷却等を伴うものである。例えば、プレス成型、真空成型、圧空成型又は射出成型などが挙げられるが、炭素繊維の持つ弾性率、強度および熱伝導率を有効活用するために、プレス成型、真空成型又は圧空成型が好ましく、プレス成型が特に好ましい。成型における加熱及び加圧は、例えば加熱温度 ２００〜３５０℃、加圧力 ５〜３０ＭＰａの条件で行う。 Examples of the method for producing a molded body of the present embodiment include a method of thermoforming the composite material of the present embodiment to obtain a molded body. Since the composite material of this embodiment is thermoplastic, it can be thermoformed as desired. Thermoforming involves heating, shaping and cooling. For example, press molding, vacuum molding, pressure molding or injection molding can be mentioned. In order to effectively use the elastic modulus, strength and thermal conductivity of carbon fiber, press molding, vacuum molding or pressure molding is preferable. Molding is particularly preferred. The heating and pressurization in the molding are performed, for example, under conditions of a heating temperature of 200 to 350 ° C. and a pressing force of 5 to 30 MPa.
本実施形態の成型体は、層（Ｉ）及び（ＩＩ）が熱可塑性樹脂を含んでいるため、熱を加えた加工により成型が容易である。特に、スタンピング成型により複雑形状の成型が可能である。また、加熱、賦形及び冷却を複数回繰り返すことにより多段階の成型も可能であり、形状の自由度が高くなる。スタンピング成型では、金型に接さない内側の層の材料が流動し易い。 Since the layers (I) and (II) contain a thermoplastic resin, the molded body of this embodiment can be easily molded by processing with heat. In particular, a complicated shape can be formed by stamping. Further, by repeating heating, shaping, and cooling a plurality of times, multi-stage molding is possible, and the degree of freedom in shape increases. In stamping molding, the material of the inner layer that does not contact the mold tends to flow.
本実施形態の成型体は、両面のうちいずれか一方の面の表面に高さ３ｍｍ以上の凸部を有する。凸部の形状は例えばリブ、ボス、立面等の形状が挙げられ、特に電子機器の筐体の部材の各種の構造となる形状のものが挙げられる。高さ３ｍｍ以上とは具体的に４〜８ｍｍ程度のものである。 The molded object of this embodiment has a convex part with a height of 3 mm or more on the surface of either one of both surfaces. Examples of the shape of the convex portion include ribs, bosses, and vertical surfaces, and particularly, shapes having various structures of members of a casing of an electronic device. Specifically, the height of 3 mm or more is about 4 to 8 mm.
本実施形態の成型体は成型が特に容易であるため、高さが３ｍｍをこえる大きな凸部を容易に形成することができ、製造工程やコストの面で特に有利である。 Since the molded body of the present embodiment is particularly easy to mold, a large convex portion having a height exceeding 3 mm can be easily formed, which is particularly advantageous in terms of manufacturing process and cost.
図２に示した例では、層（Ｉ）２Ａ及び２Ｂに挟まれた層（ＩＩ）３を有する炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料１０Ａを熱加工により成型して、成型体１００を得る。この成型体１００は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料１０Ａに含まれている熱可塑性樹脂が加熱、加圧により変形し成型されてなる凸部３３が形成されている。ここでは、凸部３３は成型体１００の片側の表面（図では上の面）の縁部、及びその表面を２分するような畝部として形成されている。図の例では、凸部３３に含まれる繊維は、層（ＩＩ）にスリットを設ける際に短く切断されているものとして、繊維を含む層（ＩＩ）の断面又は表面をドットを設けた面で表しているが、凸部３３に関しては繊維の方向がどのような炭素繊維（Ｂ）でも含み得る。例えば、凸部３３はその畝部の長尺方向に沿った炭素繊維（Ｂ）を多く含んでいてもよい。 In the example shown in FIG. 2, a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material 10A having a layer (II) 3 sandwiched between layers (I) 2A and 2B is molded by thermal processing to obtain a molded body 100. The molded body 100 has a convex portion 33 formed by deforming and molding a thermoplastic resin contained in the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material 10A by heating and pressing. Here, the convex portion 33 is formed as an edge portion of the surface on one side (the upper surface in the drawing) of the molded body 100 and a flange portion that bisects the surface. In the example shown in the figure, the fiber included in the convex portion 33 is cut short when a slit is provided in the layer (II), and the cross section or surface of the layer (II) including the fiber is a surface provided with dots. Although it represents, regarding the convex part 33, what direction of a fiber may contain what kind of carbon fiber (B). For example, the convex part 33 may contain many carbon fibers (B) along the elongate direction of the collar part.
本実施形態の成型体は、電子機器筐体用部材に特に好適に使用できる。電子機器機筐体とは、主に電子計算機、パーソナルコンピュータ、タブレット等、又はその周辺機器などで、特に可搬型の機器の筐体を指す。電子機器筐体筐体用部材とは、これらの筐体を構成する部材であり、特に表面パネル等を指す。表面パネルとは、例えば外部表面の平面部分を含む部位を構成するパネル状の部材等を指す。図３は、電子機器筐体用部材の一例を示す。電子機器筐体用部材１００Ａは、パーソナルコンピュータの表面パネルのひとつで、上述の凸部３３Ａを有している。電子機器筐体に内部部品を固定するためにはネジ止め可能なボスが必要であり、部分的に剛性を高くする場合にはリブが必要である。これらの形状はいずれも凸部であり、本実施形態ではこれらの形状を同時に成形する事が可能である。電子機器筐体用部材は、部材の厚さは０．５〜２．５ｍｍであり、１面以上が無いか、または孔が開いた略立方体の形状を有し、５０〜２５０ｍｍ×１００〜４００ｍｍ×５〜３０ｍｍの寸法からなる大きさを有していることが好ましい。これらの形状及び大きさを有することで、熱伝導率、軽量化効果、弾性率及び強度を特に好適に兼ね備えることができる。 The molded body of the present embodiment can be particularly suitably used for an electronic device casing member. The electronic device casing is mainly an electronic computer, a personal computer, a tablet, or a peripheral device thereof, and particularly refers to a portable device casing. The electronic device casing member is a member constituting these casings, and particularly refers to a surface panel or the like. A surface panel refers to a panel-like member or the like constituting a part including a flat portion of the external surface, for example. FIG. 3 shows an example of an electronic device casing member. The electronic device casing member 100A is one of the front panels of a personal computer and has the above-described convex portion 33A. A boss that can be screwed is required to fix the internal component to the electronic device casing, and a rib is required to partially increase the rigidity. These shapes are all convex portions, and in the present embodiment, these shapes can be simultaneously formed. The member for an electronic device casing has a thickness of 0.5 to 2.5 mm, has no more than one surface, or has a substantially cubic shape with a hole, and is 50 to 250 mm × 100 to 400 mm. It is preferable that it has the magnitude | size which consists of a dimension of * 5-30 mm. By having these shapes and sizes, the thermal conductivity, lightening effect, elastic modulus, and strength can be particularly suitably combined.
本実施形態の成型体を電子機器筐体用部材に用いることで、これらの筐体の弾性率及び強度が両立し、軽量であるためこれらの機器の携帯において特に利便性が高い。これら上述のそれぞれの効果の相乗効果により、本実施形態の成型体は電子機器筐体用部材への使用において特に有効である。 By using the molded body of the present embodiment as a member for an electronic device casing, the elastic modulus and strength of these casings are compatible and lightweight, so that the convenience of carrying these devices is particularly high. Due to the synergistic effect of each of the above-described effects, the molded body of this embodiment is particularly effective when used for an electronic device casing member.
以下、実施例により本実施形態をさらに詳細に説明する。なお、物性等の測定は以下のように行った。 Hereinafter, the present embodiment will be described in more detail by way of examples. The physical properties were measured as follows.
（成形性評価）
０°方向６０ｍｍ、９０°方向１００ｍｍ、立面の高さ１０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍで、２個のボス（高さ５ｍｍ、内径２．６ｍｍ、外径４．０ｍｍおよび外径４．５ｍｍ）とリブ（高さ５ｍｍ、厚さ０．６ｍｍ、０°方向に平行）を有する図４に示す成形品形状を有するプレス成型用金型を用いて成形性評価を行った。成形条件は２５０℃に設定したプレス成型機内で３分間加熱し、さらに２５０℃、１０ＭＰａの圧力で１０秒間プレスし、引き続き、８０℃、１０ＭＰａの圧力で２分間プレスし、厚さ０．６ｍｍの成形品を得た。この成形を３回実施し、成形品の目視により、以下のように評価した。
(Formability evaluation)
Two bosses (height 5 mm, inner diameter 2.6 mm, outer diameter 4.0 mm and outer diameter 4.5 mm) with 0 ° direction 60 mm, 90 ° direction 100 mm, elevation height 10 mm, thickness 0.6 mm 4 and a rib (height 5 mm, thickness 0.6 mm, parallel to 0 ° direction), a moldability for press molding having the shape of a molded product shown in FIG. 4 was evaluated. The molding conditions were heated in a press molding machine set at 250 ° C. for 3 minutes, further pressed at 250 ° C. and a pressure of 10 MPa for 10 seconds, subsequently pressed at 80 ° C. and a pressure of 10 MPa for 2 minutes, and a thickness of 0.6 mm A molded product was obtained. This molding was performed three times, and the molded product was visually evaluated as follows.
＜リブ成形性＞
◎：３回ともリブに完全充填した。
○：１回または２回リブに完全充填した。
×：１回もリブに完全充填しなかった。
<Rib moldability>
A: The rib was completely filled in all three times.
○: The rib was completely filled once or twice.
X: The rib was not completely filled once.
＜ボス成形性＞
◎：合計５個または６個のボスが完全充填した。
○：合計１〜４個のボスが完全充填した。
×：ボスが完全充填しなかった。
<Boss formability>
A: A total of 5 or 6 bosses were completely filled.
A: A total of 1 to 4 bosses were completely filled.
X: The boss was not completely filled.
（外観評価）
成形品の炭素繊維集束体の配向性による特徴ある異方性光沢を約３０ｃｍの距離から目視で確認し、以下のように評価した。
○：異方性光沢が略一方向性である。
×：異方性光沢に蛇行や乱れがあり、一方向性でない。
(Appearance evaluation)
The characteristic anisotropic gloss due to the orientation of the carbon fiber bundle of the molded product was visually confirmed from a distance of about 30 cm and evaluated as follows.
○: The anisotropic gloss is substantially unidirectional.
X: The anisotropic gloss has meandering and disorder, and is not unidirectional.
（破壊形態評価）
成形性評価で得られた成形品の略中央部をハンマーで叩いて破壊し、その破壊形態を目視評価した。
○：不連続繊維端面の露出が無く、形態を保持した。
×：不連続繊維が露出し、孔が空いた。
(Destruction mode evaluation)
The substantially center part of the molded product obtained by the moldability evaluation was broken by hitting it with a hammer, and the fracture form was visually evaluated.
◯: The discontinuous fiber end face was not exposed and the form was maintained.
X: The discontinuous fiber was exposed and the hole was vacant.
（試験例１：連続炭素繊維３４体積％含有プリプレグ（Ｉ−１）の製造方法）
炭素繊維（Ａ）としてポリアクリロニトリル系炭素繊維（三菱レイヨン社製、製品名：パイロフィル（登録商標） ＴＲ５０Ｓ１５Ｌ、目付１０００ｍｇ／ｍ、引張弾性率２４０ＧＰａ、引張強度４９００ＭＰａ、破断伸び２．０％、密度１．８２ｇ／ｃｍ３）を、ＦＡＷが７５ｇ／ｍ２となるように一方向に引き揃えて並べ、厚さ４０μｍのポリアミド６フィルム２枚と重ね合わせて、２５０℃で加熱加圧する事で、炭素繊維を３４体積％含有するシート状プリプレグ（Ｉ−１）を製造した。このシート状プリプレグ（Ｉ−１）の厚さは、０．１２ｍｍであった。
(Test Example 1: Production method of prepreg (I-1) containing 34% by volume of continuous carbon fiber)
Polyacrylonitrile-based carbon fiber (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd., product name: Pyrofil (registered trademark) TR50S15L, basis weight 1000 mg / m, tensile elastic modulus 240 GPa, tensile strength 4900 MPa, breaking elongation 2.0%, density 1 .82 g / cm 3 ) are aligned and aligned in one direction so that the FAW is 75 g / m 2 , overlapped with two 40 μm-thick polyamide 6 films, and heated and pressurized at 250 ° C. A sheet-like prepreg (I-1) containing 34% by volume of fiber was produced. The thickness of this sheet-like prepreg (I-1) was 0.12 mm.
（試験例２：連続炭素繊維４８体積％含有プリプレグ（Ｉ−２）の製造方法）
ＦＡＷが１００ｇ／ｍ２となるように一方向に引き揃えて並べ、厚さ３０μｍのポリアミド６フィルムを用いる点を除いては試験例１と同様に製造した。このシート状プリプレグ（Ｉ−２）の厚さは０．１２ｍｍであった。
(Test Example 2: Production method of prepreg (I-2) containing 48% by volume of continuous carbon fiber)
The samples were produced in the same manner as in Test Example 1 except that a polyamide 6 film having a thickness of 30 μm was used while being aligned in one direction so that the FAW was 100 g / m 2 . The thickness of this sheet-like prepreg (I-2) was 0.12 mm.
（実施例１：繊維長６ｍｍ、３４体積％の複合材料）
試験例１で得られたシート状プリプレグ（Ｉ−１）を刃物で切る事で、炭素繊維の繊維方向とおよそ４５°をなすスリット（個々のスリットの長さ３５ｍｍで、プリプレグの５ｃｍ×５ｃｍに対してスリット長の総和が平均して５９ｃｍ）を形成したシート状プリプレグ（ＩＩ−１）を製造した。
(Example 1: Composite material having a fiber length of 6 mm and 34 volume%)
By cutting the sheet-like prepreg (I-1) obtained in Test Example 1 with a blade, a slit that forms approximately 45 ° with the fiber direction of the carbon fiber (the length of each slit is 35 mm, and the prepreg is 5 cm × 5 cm). On the other hand, a sheet-like prepreg (II-1) in which the total slit length was 59 cm on average was produced.
（Ｉ−１）を０°、（ＩＩ−１）を９０°、（ＩＩ−１）を０°、（ＩＩ−１）を９０°、（ＩＩ−１）を９０°、（ＩＩ−１）を０°、（ＩＩ−１）を９０°、（Ｉ−１）を０°の順で合計８層のプリプレグを、互いに合わせて重ね合わせて金型内に配置した。この金型を２５０℃に設定したプレス成型機内で３分間加熱し、さらに２５０℃、２ＭＰａの圧力で７分間プレスし、引き続き、８０℃、２ＭＰａの圧力で３分間プレスし、厚さ１．０ｍｍの複合材料を得た。 (I-1) is 0 °, (II-1) is 90 °, (II-1) is 0 °, (II-1) is 90 °, (II-1) is 90 °, (II-1) A total of 8 layers of prepregs were stacked in the order of 0 °, (II-1) 90 °, and (I-1) 0 °, and placed in the mold. This mold was heated in a press molding machine set at 250 ° C. for 3 minutes, further pressed at 250 ° C. and a pressure of 2 MPa for 7 minutes, subsequently pressed at 80 ° C. and a pressure of 2 MPa for 3 minutes, and a thickness of 1.0 mm A composite material was obtained.
（実施例２〜４、比較例１〜４）
表１に示す材料構成とする以外は実施例１と同様に実施し、厚さ１．０ｍｍの複合材料を得た。なお、表中の最外層とは１層目と８層目であり、内層とは２〜７層目を示す。構成の[0/90/0/90]sは最外層（０°）に対して６層からなる内層がいずれも９０°（直交）の繊維方向、[0/90/0/90]sは最外層（０°）に対して９０°の繊維方向、ついでその層に対して９０°の繊維方向（即ち０°）、ついでその層に対して９０°の繊維方向（即ち９０°）として、ついでその層に対して平行（即ち９０°）、ついでその層に対して９０°の繊維方向（即ち０°）、ついでその層に対して９０°の繊維方向（即ち９０°）、ついでその層に対して９０°の繊維方向（即ち０°）を反対側の最外層とされていることを指す。
(Examples 2-4, Comparative Examples 1-4)
A composite material having a thickness of 1.0 mm was obtained in the same manner as in Example 1 except that the material configuration shown in Table 1 was used. In the table, the outermost layers are the first and eighth layers, and the inner layer is the second to seventh layers. [0/90/0/90] s of the composition is the fiber direction in which the inner layer consisting of 6 layers is 90 ° (orthogonal) with respect to the outermost layer (0 °), and [0/90/0/90] s is 90 ° fiber orientation relative to the outermost layer (0 °), then 90 ° fiber orientation relative to that layer (ie 0 °), then 90 ° fiber orientation relative to that layer (ie 90 °), Then parallel to the layer (ie 90 °), then 90 ° fiber direction (ie 0 °) to the layer, then 90 ° fiber direction (ie 90 °) to the layer, then the layer The fiber direction of 90 ° (that is, 0 °) is the outermost layer on the opposite side.
（実施例５）
実施例１に用いたものと同じ複合材料を、９０°回転させて評価を実施した。
The same composite material as that used in Example 1 was rotated 90 ° for evaluation.
１、１０ 炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料
２Ａ、２Ｂ 層（Ｉ）
３ 層（ＩＩ）
２１、３１Ａ、３１Ｂ 炭素繊維
３２ スリット
３３、３３Ａ 凸部
１００ 成型体
１００Ａ 電子機器筐体用部材
1, 10 Carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material 2A, 2B Layer (I)
3 layers (II)
21, 31A, 31B Carbon fiber 32 Slit 33, 33A Convex part 100 Molded body 100A Electronic device casing member
Claims (7)
前記炭素繊維（Ａ）は連続した炭素繊維であり、前記炭素繊維（Ｂ）の平均繊維長が５〜５０ｍｍであり、
表面層のいずれかが層（Ｉ）であり、
前記炭素繊維（Ａ）および（Ｂ）がポリアクリルニトリル系炭素繊維である
炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料。 Layer (I) containing unidirectionally oriented carbon fiber (A) and thermoplastic resin (C-1), and layer containing unidirectionally oriented carbon fiber (B) and thermoplastic resin (C-2) ( II)
The carbon fiber (A) is a continuous carbon fiber, the average fiber length of the carbon fiber (B) is 5 to 50 mm,
Any of the surface layers is layer (I);
The carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material in which the carbon fibers (A) and (B) are polyacrylonitrile-based carbon fibers.
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