JP2019157139A - Molding material, molded body, bicycle, method for manufacturing molded body - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、一般には、成形材料と、成形体と、自転車と、成形体の製造方法とに関する。本開示は、詳細には、熱可塑性樹脂及び炭素繊維を含む成形材料と、この成形材料製の成形体と、この成形材料を用いた成形体の製造方法と、この成形体を備える自転車とに関する。 The present disclosure generally relates to a molding material, a molded body, a bicycle, and a method for manufacturing the molded body. More specifically, the present disclosure relates to a molding material including a thermoplastic resin and carbon fibers, a molded body made of the molding material, a method of manufacturing a molded body using the molding material, and a bicycle including the molded body. .
従来、樹脂材料に炭素繊維を配合することで、成形体の剛性を向上させることが行われている。一般的に、炭素繊維で剛性が強化された樹脂製の成形体は、炭素繊維強化熱可塑性プラスチック（ＣＦＲＴＰ：Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｔｈｅｒｍｏ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）と呼ばれる。例えば特許文献１には、炭素繊維及びポリプロピレンを含む成形材料が開示されている。 Conventionally, the rigidity of a molded object is improved by mix | blending carbon fiber with a resin material. Generally, a resin-made molded body whose rigidity is reinforced with carbon fibers is called carbon fiber reinforced thermoplastics (CFRTP: Carbon Fiber Reinforced Thermo Plastics). For example, Patent Document 1 discloses a molding material containing carbon fiber and polypropylene.
炭素繊維と樹脂の密着性が不十分であると、成形体の剛性を十分に向上させることができないことがあった。 If the adhesion between the carbon fiber and the resin is insufficient, the rigidity of the molded body may not be sufficiently improved.
本開示の目的は、優れた剛性を有する成形体が得られる成形材料と、この成形材料製の成形体と、この成形材料を用いた成形体の製造方法と、この成形体を備える自転車とを提供することにある。 An object of the present disclosure is to provide a molding material from which a molded body having excellent rigidity is obtained, a molded body made of the molding material, a method of manufacturing a molded body using the molding material, and a bicycle including the molded body. It is to provide.
本開示の一態様に係る成形材料は、第一熱可塑性樹脂と、炭素繊維と、前記第一熱可塑性樹脂とは異なる第二熱可塑性樹脂と、を含み、前記第二熱可塑性樹脂は、前記炭素繊維に付着している。 A molding material according to an aspect of the present disclosure includes a first thermoplastic resin, carbon fibers, and a second thermoplastic resin different from the first thermoplastic resin, and the second thermoplastic resin includes Adhering to carbon fiber.
本開示の一態様に係る成形体は、第一熱可塑性樹脂と、前記第一熱可塑性樹脂中に分散した炭素繊維と、前記第一熱可塑性樹脂と異なる第二熱可塑性樹脂と、を含む。前記第二熱可塑性樹脂は、前記第一熱可塑性樹脂と前記炭素繊維との界面部分の少なくとも一部に存在している。 The molded object which concerns on 1 aspect of this indication contains the 1st thermoplastic resin, the carbon fiber disperse | distributed in said 1st thermoplastic resin, and the 2nd thermoplastic resin different from said 1st thermoplastic resin. Said 2nd thermoplastic resin exists in at least one part of the interface part of said 1st thermoplastic resin and said carbon fiber.
本開示の一態様に係る自転車は、上記成形体と、前記成形体が取り付けられた自転車本体と、を含む。 A bicycle according to an aspect of the present disclosure includes the molded body and a bicycle body to which the molded body is attached.
本開示の一態様に係る成形体の製造方法は、上記成形材料を、射出成形、圧縮成形、押出成形、又はブロー成形する。 The manufacturing method of the molded object which concerns on 1 aspect of this indication performs injection molding, compression molding, extrusion molding, or blow molding the said molding material.
本開示の一態様に係る成形材料によると、優れた剛性を有する成形体が得られる。本開示の一態様に係る成形体は、優れた剛性を有する。本開示の一態様に係る自転車は、優れた剛性を有する成形体を備える。本開示の一態様に係る成形体の製造方法によると、優れた剛性を有する成形体が得られる。 According to the molding material according to one aspect of the present disclosure, a molded body having excellent rigidity can be obtained. The molded body according to one embodiment of the present disclosure has excellent rigidity. A bicycle according to one embodiment of the present disclosure includes a molded body having excellent rigidity. According to the method for manufacturing a molded body according to an aspect of the present disclosure, a molded body having excellent rigidity can be obtained.
１．概要
本開示の一実施形態に係る成形材料（以下、成形材料（Ｘ）ともいう）は、第一熱可塑性樹脂（以下、第一熱可塑性樹脂（Ａ）ともいう）と、炭素繊維（以下、炭素繊維（Ｂ）ともいう）と、第一熱可塑性樹脂（Ａ）とは異なる第二熱可塑性樹脂（以下、第二熱可塑性樹脂（Ｃ）ともいう）と、を含む。第二熱可塑性樹脂（Ｃ）は、炭素繊維（Ｂ）に付着している。
1. Outline A molding material according to an embodiment of the present disclosure (hereinafter also referred to as molding material (X)) includes a first thermoplastic resin (hereinafter also referred to as first thermoplastic resin (A)) and carbon fiber (hereinafter referred to as Carbon fiber (B)) and a second thermoplastic resin different from the first thermoplastic resin (A) (hereinafter also referred to as second thermoplastic resin (C)). The second thermoplastic resin (C) is attached to the carbon fiber (B).
第一熱可塑性樹脂（Ａ）及び炭素繊維（Ｂ）のみを含む成形材料を成形した場合、第一熱可塑性樹脂（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）との密着性が不十分になることがあり、その場合、成形体の剛性を十分に向上させることができないことがあった。成形体の剛性を高めるために炭素繊維（Ｂ）の配合量を増やすと、成形体の重量が増加してしまう。 When a molding material containing only the first thermoplastic resin (A) and the carbon fiber (B) is molded, the adhesion between the first thermoplastic resin (A) and the carbon fiber (B) may be insufficient. In that case, the rigidity of the molded body may not be sufficiently improved. If the amount of the carbon fiber (B) is increased in order to increase the rigidity of the molded body, the weight of the molded body increases.
これに対して本実施形態の成形材料（Ｘ）を成形することで得られる成形体１００は、第一熱可塑性樹脂（Ａ）と、第一熱可塑性樹脂（Ａ）中に分散した炭素繊維（Ｂ）と、第一熱可塑性樹脂（Ａ）と異なる第二熱可塑性樹脂（Ｃ）と、を含む。成形体１００では、第二熱可塑性樹脂（Ｃ）が、第一熱可塑性樹脂（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）との界面部分の少なくとも一部に存在している。それにより、第一熱可塑性樹脂（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）との密着性を向上させることができ、成形体１００に優れた剛性を付与することができる。
In contrast, a molded
２．詳細
以下、本実施形態に係る成形材料と、成形体の製造方法と、成形体と、自転車とについて、詳細に説明する。
2. Details Hereinafter, the molding material, the manufacturing method of the molded body, the molded body, and the bicycle according to the present embodiment will be described in detail.
２−１．成形材料
成形材料（Ｘ）は、上述の通り、第一熱可塑性樹脂（Ａ）、第二熱可塑性樹脂（Ｂ）及び炭素繊維（Ｃ）を含む。成形材料（Ｘ）は、第一熱可塑性樹脂（Ａ）、第二熱可塑性樹脂（Ｂ）及び炭素繊維（Ｃ）以外の成分（Ｄ）をさらに含んでいてもよい。これらの構成について詳しく説明する。
2-1. Molding material Molding material (X) contains a 1st thermoplastic resin (A), a 2nd thermoplastic resin (B), and carbon fiber (C) as above-mentioned. The molding material (X) may further contain a component (D) other than the first thermoplastic resin (A), the second thermoplastic resin (B), and the carbon fiber (C). These configurations will be described in detail.
（１）第一熱可塑性樹脂
第一熱可塑性樹脂（Ａ）は、成形材料（Ｘ）の主成分であり、射出成形、圧縮成形、押出成形、ブロー成形等の公知の成形方法に使用される、公知の樹脂を含むことができる。本実施形態では、第一熱可塑性樹脂（Ａ）はオレフィン系樹脂（Ａ１）を含むことが好ましい。
(1) First thermoplastic resin The first thermoplastic resin (A) is the main component of the molding material (X), and is used in known molding methods such as injection molding, compression molding, extrusion molding, and blow molding. Well-known resin can be included. In this embodiment, it is preferable that a 1st thermoplastic resin (A) contains an olefin resin (A1).
オレフィン系樹脂（Ａ１）は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びポリブタジエンからなる群から選択される一種以上の材料を含むことができる。ポリエチレンの例には、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、エチレンの単独重合体、エチレンとα−オレフィンとの共重合体等が含まれる。ポリエチレンは、これらの材料のうち一種以上を含むことができる。ポリプロピレンの例には、プロピレンの単独重合体（ホモポリプロピレン）、プロピレンを含むランダムコポリマー（ランダムポリプロピレン）、プロピレンを含むブロックコポリマー（ブロックプロピレン）、アイソタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレン等が含まれる。ポリプロピレンは、これらの材料のうち一種以上を含むことができる。第一熱可塑性樹脂（Ａ）に対するオレフィン系樹脂（Ａ１）の割合は、８０重量％以上が好ましく、９０重量％以上が好ましく、１００重量％であることも好ましい。すなわち、第一熱可塑性樹脂（Ａ）がオレフィン系樹脂（Ａ１）であってもよい。 The olefin resin (A1) can include, for example, one or more materials selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, and polybutadiene. Examples of polyethylene include low density polyethylene (LDPE), medium density polyethylene, high density polyethylene (HDPE), ethylene homopolymer, ethylene and α-olefin copolymer, and the like. Polyethylene can include one or more of these materials. Examples of polypropylene include a homopolymer of propylene (homopolypropylene), a random copolymer containing propylene (random polypropylene), a block copolymer containing propylene (block propylene), isotactic polypropylene, syndiotactic polypropylene, and the like. Polypropylene can include one or more of these materials. The ratio of the olefin resin (A1) to the first thermoplastic resin (A) is preferably 80% by weight or more, preferably 90% by weight or more, and preferably 100% by weight. That is, the first thermoplastic resin (A) may be an olefin resin (A1).
オレフィン系樹脂（Ａ１）は、ポリプロピレンを含むことが好ましい。この場合、成形材料（Ｘ）の成形性を向上させることができ、特に成形材料（Ｘ）を射出成形に適用しやすい。 The olefin resin (A1) preferably contains polypropylene. In this case, the moldability of the molding material (X) can be improved, and it is particularly easy to apply the molding material (X) to injection molding.
オレフィン系樹脂（Ａ１）に含まれる材料は、樹脂改質剤で改質されていてもよい。例えばオレフィン系樹脂（Ａ１）に含まれる材料は、酸変性されることが好ましい。すなわち第一熱可塑性樹脂（Ａ）は、酸変性オレフィン系樹脂（Ａ１０）を含むことが好ましい。酸変性オレフィン系樹脂（Ａ１０）は、樹脂改質剤によって導入された官能基を有する。この官能基と、第二熱可塑性樹脂（Ｃ）との相互作用により、第一熱可塑性樹脂（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）との密着性を向上させることができ、成形体１００の剛性を向上させることができる。また炭素繊維（Ｂ）の使用量を低減することができるため、成形体１００を軽量化することができる。
The material contained in the olefin resin (A1) may be modified with a resin modifier. For example, the material contained in the olefin resin (A1) is preferably acid-modified. That is, the first thermoplastic resin (A) preferably contains an acid-modified olefin resin (A10). The acid-modified olefin resin (A10) has a functional group introduced by a resin modifier. By the interaction between this functional group and the second thermoplastic resin (C), the adhesion between the first thermoplastic resin (A) and the carbon fiber (B) can be improved, and the rigidity of the
酸変性オレフィン系樹脂（Ａ１０）は、上記オレフィン系樹脂（Ａ１）に含まれる材料を、樹脂改質剤で変性（反応）することによって得られる。樹脂改質剤は、特に限定されないが、例えば多価カルボン酸無水物を含むことが好ましい。上述の通り、オレフィン系樹脂（Ａ１）は、ポリプロピレンを含むことが好ましいことから、酸変性オレフィン系樹脂（Ａ１０）は、多価カルボン酸無水物変性ポリプロピンを含むことが好ましい。この場合、第一熱可塑性樹脂（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）との密着性をより向上させることができると共に、第一熱可塑性樹脂（Ａ）中での炭素繊維（Ｂ）の分散性を向上させることができる。そのため成形体１００の剛性を特に向上させることができる。多価カルボン酸無水物の例には、無水コハク酸、無水フタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水マレイン酸、無水ジクロロマレイン酸、無水イタコン酸、無水テトラブロモフタル酸、無水ピロメリット酸等が含まれる。樹脂改質剤は、これらの材料のうち一種以上を含むことができる。特に樹脂改質剤は、無水マレイン酸を含むことが好ましい。すなわち、酸変性オレフィン系樹脂（Ａ１０）は、無水マレイン酸変性ポリプロピレンを含むことが好ましい。この場合、第一熱可塑性樹脂（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）との密着性を特に向上させることができると共に、第一熱可塑性樹脂（Ａ）中の炭素繊維（Ｂ）の分散性を特に向上させることができる。それにより、成形体１００の剛性を特に向上させることができる。第一熱可塑性樹脂（Ａ）における、オレフィン系樹脂（Ａ１）に対する酸変性オレフィン系樹脂（Ａ１０）の割合は、０．３重量％以上であることが好ましく１０重量％以下であることが好ましい。この場合、成形体１００の剛性を向上させることができ、また炭素繊維（Ｂ）の使用量を低減できることから、成形体１００を軽量化することができる。
The acid-modified olefin resin (A10) is obtained by modifying (reacting) the material contained in the olefin resin (A1) with a resin modifier. Although a resin modifier is not specifically limited, For example, it is preferable that polyhydric carboxylic acid anhydride is included. As described above, since the olefin resin (A1) preferably includes polypropylene, the acid-modified olefin resin (A10) preferably includes a polycarboxylic acid anhydride-modified polypropyne. In this case, the adhesion between the first thermoplastic resin (A) and the carbon fiber (B) can be further improved, and the dispersibility of the carbon fiber (B) in the first thermoplastic resin (A) can be improved. Can be improved. Therefore, the rigidity of the molded
第一熱可塑性樹脂（Ａ）は、酸化防止剤、着色剤、無期フィラー、紫外線吸収剤、リサイクル材等を含んでいてもよい。 The first thermoplastic resin (A) may contain an antioxidant, a colorant, a permanent filler, an ultraviolet absorber, a recycled material, and the like.
（２）炭素繊維（Ｂ）
炭素繊維（Ｂ）は、成形材料に配合される公知の炭素繊維を含むことができる。炭素繊維（Ｂ）は、例えば、アクリロニトリル系炭素繊維又はピッチ系炭素繊維を含むことができる。
(2) Carbon fiber (B)
Carbon fiber (B) can contain the well-known carbon fiber mix | blended with a molding material. The carbon fiber (B) can include, for example, acrylonitrile-based carbon fiber or pitch-based carbon fiber.
炭素繊維（Ｂ）の繊維径は、特に限定されないが、例えば５μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。この場合、成形材料（Ｘ）の成形性と、成形材料（Ｘ）から作製された成形体１の剛性とを確保しやすい。 Although the fiber diameter of carbon fiber (B) is not specifically limited, For example, it is preferable that they are 5 micrometers or more and 100 micrometers or less, and it is preferable that they are 10 micrometers or more and 20 micrometers or less. In this case, it is easy to ensure the moldability of the molding material (X) and the rigidity of the molded body 1 made from the molding material (X).
炭素繊維（Ｂ）の繊維長の下限値は、特に限定されないが、例えば０．１ｍｍ以上であることが好ましい。この場合、成形材料（Ｘ）から作製される成形体１の剛性を向上させやすい。また炭素繊維（Ｂ）の繊維長の上限値は、特に限定されないが、例えば８００ｍｍ以下であることが好ましい。この場合、成形材料（Ｘ）の成形性を確保しやすい。また成形材料（Ｘ）を射出成形に適用する場合には、炭素繊維（Ｂ）の繊維長が２０ｍｍ以下であることが好ましい。この場合、成形材料（Ｘ）を射出成形によって成形しやすい。 Although the lower limit of the fiber length of carbon fiber (B) is not specifically limited, For example, it is preferable that it is 0.1 mm or more. In this case, it is easy to improve the rigidity of the molded body 1 produced from the molding material (X). Moreover, although the upper limit of the fiber length of carbon fiber (B) is not specifically limited, For example, it is preferable that it is 800 mm or less. In this case, it is easy to ensure the moldability of the molding material (X). Moreover, when applying molding material (X) to injection molding, it is preferable that the fiber length of carbon fiber (B) is 20 mm or less. In this case, it is easy to mold the molding material (X) by injection molding.
（３）第二熱可塑性樹脂（Ｃ）
本実施形態の第二熱可塑性樹脂（Ｃ）は、炭素繊維（Ｂ）に付着している。第二熱可塑性樹脂（Ｃ）は、炭素繊維（Ｂ）に含浸されていることが好ましい。また炭素繊維（Ｂ）を構成する複数の繊維中に第二熱可塑性樹脂（Ｃ）が充填されていてもよい。例えば、第二熱可塑性樹脂（Ｃ）が含浸された炭素繊維（Ｂ）がペレット状に形成されていてもよい。この場合、第一熱可塑性樹脂（Ａ）中に炭素繊維（Ｂ）を分散させやすくなり、成形体１００の剛性を向上させやすい。第二熱可塑性樹脂（Ｃ）が含浸された炭素繊維（Ｂ）のペレットとして、市販品を使用してもよい。このような市販品として、例えば、株式会社小松マテーレ製の商品名カーボコマＫＢチップが挙げられる。
(3) Second thermoplastic resin (C)
The second thermoplastic resin (C) of the present embodiment is attached to the carbon fiber (B). The second thermoplastic resin (C) is preferably impregnated in the carbon fiber (B). Moreover, the 2nd thermoplastic resin (C) may be filled in the some fiber which comprises carbon fiber (B). For example, the carbon fiber (B) impregnated with the second thermoplastic resin (C) may be formed in a pellet shape. In this case, the carbon fiber (B) is easily dispersed in the first thermoplastic resin (A), and the rigidity of the molded
第二熱可塑性樹脂（Ｃ）は、第一熱可塑性樹脂（Ａ）とは異なる熱可塑性樹脂である。上述の通り、第一熱可塑性樹脂（Ａ）は、オレフィン系樹脂（Ａ１）を含むことから、第二熱可塑性樹脂（Ｃ）は、非オレフィン系樹脂（Ｃ１）を含むことが好ましい。 The second thermoplastic resin (C) is a thermoplastic resin different from the first thermoplastic resin (A). As described above, since the first thermoplastic resin (A) includes the olefin resin (A1), the second thermoplastic resin (C) preferably includes the non-olefin resin (C1).
非オレフィン系樹脂（Ｃ１）は、オレフィン系樹脂（Ａ１）以外の熱可塑性を有する樹脂を含むことが好ましい。非オレフィン系樹脂（Ｃ１）は、例えば、熱可塑性エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、及びポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂からなる群から選択される一種以上の材料を含むことができる。 The non-olefin resin (C1) preferably includes a resin having thermoplasticity other than the olefin resin (A1). The non-olefin resin (C1) can contain, for example, one or more materials selected from the group consisting of thermoplastic epoxy resins, acrylic resins, polyester resins, polyamide resins, polycarbonate resins, and ABS resins.
第二熱可塑性樹脂（Ｃ）の硬化物と、第一熱可塑性樹脂（Ａ）の硬化物とで、弾性率を比較すると、以下の式（１）の関係を満たすことが好ましい。 When the elastic modulus is compared between the cured product of the second thermoplastic resin (C) and the cured product of the first thermoplastic resin (A), it is preferable to satisfy the relationship of the following formula (1).
すなわち、成形材料（Ｘ）は、上記式（１）を満たすことが好ましい。このように、第一熱可塑性樹脂（Ａ）の硬化物よりも弾性率が高い第二熱可塑性樹脂（Ｃ）を第一熱可塑性樹脂（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）との界面に介在させることによって、成形材料（Ｘ）の成形中に炭素繊維（Ｂ）が座屈することを抑制でき、成形材料（Ｘ）の成形時に生じる応力を、炭素繊維（Ｂ）の繊維方向に分散させることができる。 That is, it is preferable that the molding material (X) satisfies the above formula (1). Thus, the second thermoplastic resin (C) having a higher elastic modulus than the cured product of the first thermoplastic resin (A) is interposed at the interface between the first thermoplastic resin (A) and the carbon fiber (B). Thus, buckling of the carbon fiber (B) during molding of the molding material (X) can be suppressed, and stress generated during molding of the molding material (X) can be dispersed in the fiber direction of the carbon fiber (B). it can.
本実施形態では、非オレフィン系樹脂（Ｃ１）が熱可塑性エポキシ樹脂を含むことが好ましい。この場合、第一熱可塑性樹脂（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）との密着性を特に向上させることができ、成形材料（Ｘ）から作製される成形体の剛性を特に向上させることができる。熱可塑性エポキシ樹脂は、硬化後も熱可塑性を有するエポキシ樹脂であり、直鎖状の高分子量のエポキシ重合体である。このため、熱可塑性エポキシ樹脂は、その硬化後において加熱、加圧等の処理によって形態を変化させられる樹脂であることが好ましい。熱可塑性エポキシ樹脂は、例えば、二官能のエポキシ化合物と二官能のフェノール化合物とを、エポキシ環の開環を伴う付加重合反応によって鎖延長することによって得られる。 In this embodiment, it is preferable that non-olefin resin (C1) contains a thermoplastic epoxy resin. In this case, the adhesion between the first thermoplastic resin (A) and the carbon fiber (B) can be particularly improved, and the rigidity of the molded body produced from the molding material (X) can be particularly improved. The thermoplastic epoxy resin is an epoxy resin having thermoplasticity even after curing, and is a linear high molecular weight epoxy polymer. For this reason, it is preferable that a thermoplastic epoxy resin is resin which can change a form by processes, such as a heating and pressurization, after the hardening. The thermoplastic epoxy resin can be obtained, for example, by chain-extending a bifunctional epoxy compound and a bifunctional phenol compound by an addition polymerization reaction involving opening of an epoxy ring.
特に第一熱可塑性樹脂（Ａ）が、多価カルボン酸無水物変性ポリプロピレンを含む場合、成形体１００においては、第一熱可塑性樹脂（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）との間に、多価カルボン酸無水物によって導入された官能基と、熱可塑性エポキシ樹脂とが存在する。この官能基と熱可塑性エポキシ樹脂との相互作用により、第一熱可塑性樹脂（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）との密着性を特に向上させることができ、それにより成形体１００の剛性を特に向上させることができる。また炭素繊維（Ｂ）の配合量を低減することができる。
In particular, when the first thermoplastic resin (A) contains polyvalent carboxylic acid anhydride-modified polypropylene, in the molded
本実施形態の成形材料（Ｘ）において、第二熱可塑性樹脂（Ｃ）は炭素繊維（Ｂ）に付着しており、より詳細には、第二熱可塑性樹脂（Ｃ）が炭素繊維（Ｂ）に含浸されている。第二熱可塑性樹脂（Ｃ）が炭素繊維（Ｂ）に含侵されている状態の体積に対する炭素繊維（Ｂ）の体積の割合は、２０％以上８０％以下が好ましく、４０％以上７０％以下であり、５０％以上６０％以下であることが好ましい。この場合、成形体１００の剛性を向上させながら、成形材料（Ｘ）の成形性を確保しやすい。
In the molding material (X) of the present embodiment, the second thermoplastic resin (C) is attached to the carbon fiber (B), and more specifically, the second thermoplastic resin (C) is the carbon fiber (B). Is impregnated. The ratio of the volume of the carbon fiber (B) to the volume of the state in which the second thermoplastic resin (C) is impregnated with the carbon fiber (B) is preferably 20% or more and 80% or less, and 40% or more and 70% or less. It is preferable that it is 50% or more and 60% or less. In this case, it is easy to ensure the moldability of the molding material (X) while improving the rigidity of the molded
また成形材料（Ｘ）全量に対する第二熱可塑性樹脂（Ｃ）が付着した炭素繊維（Ｂ）の割合は、５重量％以上であることが好ましく、７重量％以上であることが好ましい。この場合、成形材料（Ｘ）から作製される成形体１００の剛性を十分に確保することができる。成形材料（Ｘ）全量に対する炭素繊維（Ｂ）の割合は、７５重量％以下であることが好ましく、５０重量％以下であることがより好ましく、２５重量％以下であることが更に好ましく、１５重量％以下であることが特に好ましい。この場合、成形材料（Ｘ）の成形性を確保しながら、成形体１００の剛性を確保することができる。特に成形材料（Ｘ）を射出成形する場合には、成形材料（Ｘ）全量に対する第二熱可塑性樹脂（Ｃ）が付着した炭素繊維（Ｂ）の割合が１５重量％以下であることが好ましい。この場合、溶融した成形材料同士が合流する部分の強度（ウェルド強度）を向上させることができる。
The ratio of the carbon fiber (B) to which the second thermoplastic resin (C) is attached to the total amount of the molding material (X) is preferably 5% by weight or more, and preferably 7% by weight or more. In this case, the rigidity of the molded
第二熱可塑性樹脂（Ｃ）は、滑剤を含んでいてもよい。特に第二熱可塑性樹脂（Ｃ）が滑剤を含む場合、第二熱可塑性樹脂（Ｃ）全量に対する滑剤の割合は、０．０２重量％以下であることが好ましく、０．０１重量％以下であることが好ましい。この場合、成形材料（Ｘ）から作製される成形体１００の表面に白化が生じることを抑制することができる。
The second thermoplastic resin (C) may contain a lubricant. In particular, when the second thermoplastic resin (C) contains a lubricant, the ratio of the lubricant to the total amount of the second thermoplastic resin (C) is preferably 0.02% by weight or less, and 0.01% by weight or less. It is preferable. In this case, it can suppress that whitening arises on the surface of the molded
（４）成分（Ｄ）
上述の通り、成形材料（Ｘ）は、第一熱可塑性樹脂（Ａ）、炭素繊維（Ｂ）、及び第二熱可塑性樹脂（Ｃ）以外の成分（Ｄ）を含んでいてもよい。（Ｄ）成分の例には、着色材、染料、紫外線吸収剤、発泡剤、その他の熱可塑性樹脂等が含まれる。
(4) Component (D)
As described above, the molding material (X) may contain a component (D) other than the first thermoplastic resin (A), the carbon fiber (B), and the second thermoplastic resin (C). Examples of the component (D) include coloring materials, dyes, ultraviolet absorbers, foaming agents, other thermoplastic resins, and the like.
（５）成形材料の調製
成形材料（Ｘ）は、例えば、第一熱可塑性樹脂（Ａ）と、第二熱可塑性樹脂（Ｃ）が含浸された炭素繊維（Ｂ）と、必要に応じて成分（Ｄ）とをドライブレンドすることによって、調製することができる。
(5) Preparation of molding material The molding material (X) comprises, for example, a first thermoplastic resin (A), a carbon fiber (B) impregnated with the second thermoplastic resin (C), and components as necessary. (D) can be prepared by dry blending.
２−２．成形体の製造方法
本実施形態の成形体１００は、上述の通り、上記の成形材料（Ｘ）を成形することによって作製することができる。成形材料（Ｘ）の成形方法には、射出成形、圧縮成形、押出成形、ブロー成形等の方法が含まれる。そのため成形体１の製造方法では、成形材料（Ｘ）を射出成形、圧縮成形、押出成形、又はブロー成形する。それにより、成形材料（Ｘ）から成形体１を作製することができる。
2-2. Manufacturing method of a molded object The molded
２−３．成形体
図１は、本実施形態の成形材料（Ｘ）を成形することで得られる成形体１００の要部の拡大図である。図１に示すように、成形体１００は、樹脂領域１０１、炭素繊維部１０２、界面部分１０３とを含む。樹脂領域１０１は、成形材料（Ｘ）に含まれる第一熱可塑性樹脂（Ａ）で形成されている。また炭素繊維部１０２は、樹脂領域１０１中に分散している。炭素繊維部１０２は、成形材料（Ｘ）に含まれる炭素繊維（Ｂ）に由来する。そのため、成形体１００では、第一熱可塑性樹脂（Ａ）中に炭素繊維（Ｂ）が分散している。界面部分１０３は、樹脂領域１０１と炭素繊維部１０２との界面部分である。界面部分１０３の少なくとも一部は、成形材料（Ｘ）に含まれる第二熱可塑性樹脂（Ｃ）で形成されている。そのため、成形体１００では、第一熱可塑性樹脂（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）との界面部分１０３の少なくとも一部に、第二熱可塑性樹脂（Ｃ）が存在している。この界面部分１０３に存在する第二熱可塑性樹脂（Ｃ）によって、第一熱可塑性樹脂（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）との密着性を向上させることができる。それにより、成形体１００の剛性を向上させることができる。特に、第一熱可塑性樹脂（Ａ）が、上記の樹脂改質剤で変性された酸変性オレフィン系樹脂（Ａ１０）を含む場合、第二熱可塑性樹脂（Ｃ）と、酸変性オレフィン系樹脂（Ａ１０）が備える官能基によって、第一熱可塑性樹脂（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）との密着性を特に向上させることができる。なお、成形体１００中の第二熱可塑性樹脂（Ｃ）が存在することは、例えば、ＳＥＭ、ＦＴ−ＩＲ等の装置によって確認することができる。
2-3. Molded Body FIG. 1 is an enlarged view of a main part of a molded
また成形体１００においては、炭素繊維部１０２が、第二熱可塑性樹脂（Ｃ）からなる界面部分１０３で覆われていることが好ましい。すなわち、炭素繊維（Ｂ）が第二熱可塑性樹脂（Ｃ）で覆われていることが好ましい。この場合、第一熱可塑性樹脂（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）との密着性を特に向上させることができ、成形体１００の剛性を特に向上させることができる。もちろん成形体１００において、炭素繊維（Ｂ）が第二熱可塑性樹脂（Ｃ）で覆われていない部分が存在してもよい。
Moreover, in the molded
また成形体１００において、第二熱可塑性樹脂（Ｃ）で形成される界面部分１０３の厚みは、特に限定されないが、例えば１０μｍ以上であることが好ましく、５ｍｍ以下であることが好ましい。
Moreover, in the molded
また図１に示す成形体１００では、第一熱可塑性樹脂（Ａ）中に炭素繊維（Ｂ）が分散していて、成形体１００の表面に炭素繊維（Ｂ）が露出していないが、これに限定されない。例えば成形体１００の表面において、炭素繊維（Ｂ）の一部が露出していてもよい。
Further, in the molded
成形体１００の用途は、樹脂製の成形体が使用される分野であれば、特に限定されない。成形体１００は、例えば、自転車用部品であることが好ましい。この場合、自転車用部品としては、例えば、カゴ、チェーンケース、泥除け、チャイルドシート等が挙げられる。これらの自転車部品を成形体１００から作製することにより、優れた剛性を有する自転車用部品が得られると共に、自転車用部品を軽量化することができる。
The usage of the molded
成形体１００は、自転車用部品に限定されず、例えば、買い物カゴ、物流用のパレット、家電製品、自動車用部品等に適用してもよい。
The molded
２−４．自転車
図２に示す自転車２００は、自転車本体２１０と、カゴ２１１、チェーンケース２１２、泥除け２１３、チャイルドシート２１４とを含む。
2-4.
自転車本体２１０は、公知の自転車であり、例えば、フレーム、ホイール、サドル、ハンドル、クランク、チェーン、ブレーキ等を含む。図２に示す自転車本体２１０は、電動アシスト自転車であることから、さらにバッテリー、モーター等を含んでいてもよい。
The
カゴ２１１、チェーンケース２１２、泥除け２１３、及びチャイルドシート２１４は、それぞれ自転車用部品であり、自転車本体２１０に取り付けられている。本実施形態では、例えば、カゴ２１１が成形体１００であることが好ましい。また例えば、チェーンケース２１２が成形体１００であることが好ましい。また例えば、泥除け２１３が成形体１００であることが好ましい。また例えば、チャイルドシート２１４が成形体１００であることが好ましい。すなわち本実施形態の自転車２００は、成形体１００と、成形体１００が取り付けられた自転車本体２１０とを含む。
The
本実施形態の自転車２００は、カゴ２１１、チェーンケース２１２、泥除け２１３、チャイルドシート２１４等の自転車用部品を、成形体１００で構成することによって、自転車２００を軽量化しやすい。
In the
（実施例１〜１２、比較例１〜２）
表１に示す成分を、表１に示す割合でドライブレンドして、実施例１〜１５、比較例１〜２の成形材料を作製した。表１に示す成分の詳細は以下の通りである。
・ポリプロピレン樹脂：住友化学化学株式会社製、商品名Ｂｌｏｃｋ−ＰＰ ＡＷ５６４
・酸変性オレフィン系樹脂：無水マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂
・熱可塑性樹脂含浸炭素繊維：熱可塑性エポキシ樹脂含浸炭素繊維（小松マテーレ株式会社製、商品名ＣＡＢＯＫＯＭＡ ＫＢチップ）
実施例１〜１２、比較例１〜２の成形材料を射出成形することにより、成形体を作製した。実施例１〜１２、比較例１〜２の成形体について、下記の評価を行った。
(Examples 1-12, Comparative Examples 1-2)
The components shown in Table 1 were dry blended in the proportions shown in Table 1 to produce molding materials of Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 and 2. Details of the components shown in Table 1 are as follows.
Polypropylene resin: Sumitomo Chemical Co., Ltd., trade name: Block-PP AW564
-Acid-modified olefin resin: Maleic anhydride-modified polypropylene resin-Thermoplastic resin-impregnated carbon fiber: Thermoplastic epoxy resin-impregnated carbon fiber (trade name CABOKOMA KB chip manufactured by Komatsu Matere Co., Ltd.)
Molded bodies were produced by injection molding the molding materials of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 and 2. The following evaluation was performed about the molded object of Examples 1-12 and Comparative Examples 1-2.
（評価）
（１）引張弾性率
実施例１〜１２、比較例１〜２の成形体から、長さ１６５ｍｍ（最細部８０ｍｍ）、太さ１０ｍｍ、厚み２．８ｍｍの試験片を作製した。この試験片を用いて、引張試験機（島津製作所製オートグラフ ロードセル ２ｋＮ）を用いて、ＪＩＳ Ｋ ７１６１−１に規定される引張弾性率を測定した。その結果を表１に示す。
(Evaluation)
(1) Tensile elastic modulus From the molded bodies of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 and 2, test pieces having a length of 165 mm (most detail 80 mm), a thickness of 10 mm, and a thickness of 2.8 mm were produced. Using this test piece, the tensile modulus defined in JIS K 7161-1 was measured using a tensile tester (manufactured by Shimadzu Corporation, autograph load cell 2 kN). The results are shown in Table 1.
（２）ウェルド部の引張強度
実施例１〜１２、比較例１の成形体から、溶融した成形材料の合流部分（ウェルド部）が位置するようにして、長さ１６５ｍｍ（最細部８０ｍｍ）、太さ１０ｍｍ、厚み２．８ｍｍの試験片を作製した。この試験片を用いて、引張試験機（島津製作所製オートグラフ ロードセル ２ｋＮ）を用いて、ＪＩＳ Ｋ ７１６１−１に規定される引張強度を測定した。その結果を表１に示す。
(2) Tensile strength of the weld part From the molded bodies of Examples 1 to 12 and Comparative Example 1, the length of the melted molding material merging part (weld part) was positioned to be 165 mm (most detailed 80 mm), thick A test piece having a thickness of 10 mm and a thickness of 2.8 mm was produced. The tensile strength prescribed | regulated to JISK7161-1 was measured using the test piece using the tensile testing machine (Shimadzu Corporation autograph load cell 2kN). The results are shown in Table 1.
（３）引張強度
実施例１〜１２、比較例１〜２の成形体から、長さ１６５ｍｍ（最細部８０ｍｍ）、太さ１０ｍｍ、厚み２．８ｍｍの試験片を作製した。この試験片を用いて、引張試験機（島津製作所製オートグラフ ロードセル ２ｋＮ）を用いて、ＪＩＳ Ｋ ７１６１−１に規定される引張強度を測定した。その結果を表１に示す。
(3) Tensile strength From the molded bodies of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 and 2, test pieces having a length of 165 mm (most detail 80 mm), a thickness of 10 mm, and a thickness of 2.8 mm were produced. The tensile strength prescribed | regulated to JISK7161-1 was measured using the test piece using the tensile testing machine (Shimadzu Corporation autograph load cell 2kN). The results are shown in Table 1.
１００ 成形体 100 molded body
Claims (10)
炭素繊維と、
前記第一熱可塑性樹脂と異なる第二熱可塑性樹脂と、を含み、
前記第二熱可塑性樹脂が、前記炭素繊維に付着している、
成形材料。 A first thermoplastic resin;
Carbon fiber,
A second thermoplastic resin different from the first thermoplastic resin,
The second thermoplastic resin is attached to the carbon fiber,
Molding material.
前記第二熱可塑性樹脂が、非オレフィン系樹脂を含む、
請求項１に記載の成形材料。 The first thermoplastic resin includes an olefin resin,
The second thermoplastic resin includes a non-olefin resin,
The molding material according to claim 1.
請求項１又は２に記載の成形材料。
第一熱可塑性樹脂の硬化物の弾性率≦第二熱可塑性樹脂の硬化物の弾性率…（１） The following formula (1) is satisfied,
The molding material according to claim 1 or 2.
Elastic modulus of cured product of first thermoplastic resin ≦ elastic modulus of cured product of second thermoplastic resin (1)
請求項１〜３のいずれか一項に記載の成形材料。 The first thermoplastic resin includes an acid-modified olefin resin,
The molding material as described in any one of Claims 1-3.
請求項４に記載の成形材料。 The acid-modified olefin resin includes a polyvalent carboxylic acid anhydride-modified polypropylene resin,
The molding material according to claim 4.
請求項２〜５のいずれか一項に記載の成形材料。 The non-olefin resin includes a thermoplastic epoxy resin,
The molding material as described in any one of Claims 2-5.
前記第一熱可塑性樹脂中に分散した炭素繊維と、
前記第一熱可塑性樹脂と異なる第二熱可塑性樹脂と、を含み、
前記第二熱可塑性樹脂は、前記第一熱可塑性樹脂と前記炭素繊維との界面部分の少なくとも一部に存在している、
成形体。 A first thermoplastic resin;
Carbon fibers dispersed in the first thermoplastic resin;
A second thermoplastic resin different from the first thermoplastic resin,
The second thermoplastic resin is present in at least a part of an interface portion between the first thermoplastic resin and the carbon fiber.
Molded body.
請求項７に記載の成形体。 Bicycle parts,
The molded product according to claim 7.
前記成形体が取り付けられた自転車本体と、を含む
自転車。 The molded product according to claim 7 or 8,
And a bicycle body to which the molded body is attached.
成形体の製造方法。 The molding material according to any one of claims 1 to 6, injection molding, compression molding, extrusion molding, or blow molding,
Manufacturing method of a molded object.
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