JP4988230B2 - Fiber reinforced thermoplastic resin sheet and method for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、繊維強化プラスチックに係るもので、詳しくは、熱可塑性樹脂と強化繊維とからなるチョップドストランド・プリプレグを用いた、繊維強化熱可塑性樹脂シートとその製造方法に関する。 The present invention relates to a fiber reinforced plastic, and more particularly, to a fiber reinforced thermoplastic resin sheet using a chopped strand prepreg composed of a thermoplastic resin and a reinforced fiber and a method for producing the same.
近年、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の強化繊維材料は、各種のマトリックス樹脂と複合化され、得られる繊維強化プラスチックは種々の分野・用途に広く利用されるようになってきた。そして、高度の機械的特性や耐熱性等を要求される航空・宇宙分野や、一般産業分野では、従来、マトリックス樹脂として、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂が使用されてきた。しかし、特に航空・宇宙分野では、これらのマトリックス樹脂は、脆く、耐衝撃性に劣るという欠点を有するため、その改善が求められてきた。また、熱硬化性樹脂の場合、これをプリプリグとしたとき、樹脂のライフ等によるプリプレグの保存管理上の問題点、製品形状に対して追従性が乏しい、成形時間が長く生産性が低い等の問題もあった。これに対して、熱可塑性樹脂プリプレグの場合は、複合材料としたときの耐衝撃性が優れ、プリプレグの保存管理が容易で、かつ成形時間が短く、成形コスト低減の可能性もある。 In recent years, reinforcing fiber materials such as carbon fibers, glass fibers, and aramid fibers have been combined with various matrix resins, and the resulting fiber reinforced plastics have been widely used in various fields and applications. And in the aerospace field and general industrial fields where high mechanical properties and heat resistance are required, conventionally, thermosetting resins such as unsaturated polyester resin, epoxy resin, and polyimide resin have been used as matrix resins. It has been. However, especially in the aerospace field, these matrix resins have the drawbacks of being brittle and inferior in impact resistance, and therefore, improvement has been demanded. In the case of a thermosetting resin, when this is used as a prepreg, there are problems in storage management of the prepreg due to the life of the resin, etc., poor followability to the product shape, long molding time and low productivity, etc. There was also a problem. On the other hand, in the case of a thermoplastic resin prepreg, the impact resistance when made into a composite material is excellent, the storage management of the prepreg is easy, the molding time is short, and the molding cost may be reduced.
熱可塑性樹脂をマトリックスとした繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグには、強化繊維の形態及びその配向性の面から次の様なものが存在する。（１）強化繊維として連続繊維を使用し、一方向配列繊維シートあるいは織編物を作成し、これと熱可塑性樹脂とからプリプレグを作成したもの。かかるプリプレグは、一つのプレプレグをとると面内異方性であり、成形品の成形に際しては、機械的物性の等方性を確保するために繊維軸方向、それと直角方向、斜め方向と何枚ものプリプレグを積層しなければならない。このことは、必然的にコスト高を招き、また、成形品が厚くなるという問題がある。また、（２）強化繊維として非連続繊維を使用するものとして、チョップドストランドを使用したプリプレグ（チョップドストランド・プリプレグ）がある。これは、熱可塑性樹脂をマトリックスとした一方向配列ストランド（繊維束）を、例えば、２５ｍｍから５０ｍｍ程度の繊維長に切断した小片のプリプレグである。かかるプリプレグは、成形時の流動性、例えばスタンピング成形時の流動性が良好であり、色々な複雑な形状の成形品を成形するのに適している（例えば、特許文献１〜３参照）。しかしながら成形時に、強化繊維を樹脂により流動化させる必要があることから、強化繊維の体積含有率を高くすることができないという問題がある。また、強化繊維の長さが短いために弾性率、強度などの物性は、連続繊維を使用したものに比べて劣るという問題点もある。
本発明者らは、比較的低い強化繊維の体積含有率においても、機械的特性に優れた繊維強化熱可塑性樹脂シートを、既に提案した（特願２００５−２３７４５９号）。この発明は、熱可塑性樹脂と強化繊維とからなるチョップドストランド・プリプレグであって、プリプレグの繊維体積含有率（Ｖｆ）が２０〜５０％、プリプレグの繊維軸方向の長さが１５〜４５ｍｍ、そしてプリプレグの厚さが０．１３ｍｍ以下のものが、繊維配向がランダムになるように積層されており、この積層物が加熱・加圧によってシート状に成形されている繊維強化熱可塑性樹脂シート（いわゆるスタンパブルシート）である。 The present inventors have already proposed a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet excellent in mechanical properties even at a relatively low volume content of reinforcing fibers (Japanese Patent Application No. 2005-237459). This invention is a chopped strand prepreg composed of a thermoplastic resin and reinforcing fibers, the fiber volume content (Vf) of the prepreg is 20 to 50%, the length of the prepreg in the fiber axis direction is 15 to 45 mm, and Fiber reinforced thermoplastic resin sheets (so-called so-called prepregs having a thickness of 0.13 mm or less are laminated so that the fiber orientation is random, and this laminate is formed into a sheet by heating and pressing. Stampable sheet).
この繊維強化熱可塑性樹脂シートは、強化繊維の体積含有率が比較的低いにもかかわらず、このシートを使った成形板は優れた機械的特性を示した。しかし、チョップドストランド・プリプレグを一体化するためにベルトプレスや間欠プレス、熱ロールなどの大型装置を必要としたり、または、遠赤外線ヒーター＋コールドプレスや加熱・冷却プレスを用いるバッチ方式など生産性の低い方法でシート化する必要があり、当該シートはどうしても高価なものとなった。 Although this fiber-reinforced thermoplastic resin sheet had a relatively low volume content of reinforcing fibers, a molded plate using this sheet exhibited excellent mechanical properties. However, in order to integrate chopped strands and prepregs, large devices such as belt presses, intermittent presses, hot rolls, etc., or batch systems using far infrared heaters + cold presses and heating / cooling presses are used. It was necessary to form a sheet by a low method, and the sheet was inevitably expensive.
本発明は、先の出願の特願２００５−２３７４５９号における繊維強化熱可塑性樹脂シートと、成形品に加工された場合に同等の機械的特性を保持し、且つ、より安価な繊維強化熱可塑性樹脂シートを提供することにある。 The present invention relates to a fiber reinforced thermoplastic resin sheet in Japanese Patent Application No. 2005-237659 of the previous application, and a fiber reinforced thermoplastic resin that retains equivalent mechanical properties when processed into a molded product and is less expensive. To provide a sheet.
本発明は、熱可塑性樹脂と強化繊維とからなるチョップドストランド・プリプレグであって、該プリプレグの繊維軸方向の長さが１５〜１００ｍｍのものが、繊維配向が二次元ランダムにシート状に積層されており、該シート状の積層物が、１０ｃｍ２当たり１〜４００箇所を点溶着され一体化されていることを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂シートである（請求項１記載の発明）。 The present invention is a chopped strand prepreg composed of a thermoplastic resin and reinforcing fibers, the length of the prepreg in the fiber axis direction being 15 to 100 mm, and the fiber orientation is two-dimensionally randomly laminated into a sheet shape. The sheet-like laminate is a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet characterized by being spot-welded and integrated at 1 to 400 locations per 10 cm 2 (invention according to claim 1).
本発明の他の態様は、熱可塑性樹脂と強化繊維とからなるチョップドストランド・プリプレグであって、該プリプレグの繊維軸方向の長さが１５〜１００ｍｍのものを、繊維配向が二次元ランダムにシート状に積層し、次いで該シート状の積層物を加熱することによって、１０ｃｍ２当たり１〜４００箇所を点溶着することを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法である（請求項４記載の発明）。 Another aspect of the present invention is a chopped strand prepreg composed of a thermoplastic resin and a reinforcing fiber, the length of the prepreg in the fiber axis direction being 15 to 100 mm, and the fiber orientation is randomly two-dimensionally sheeted. 1 to 400 points per 10 cm 2 are spot-welded by heating the sheet-like laminate and then heating the sheet-like laminate (claim 4). Invention).
本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シ−トは、チョップドストランド・プリプレグを二次元ランダムにシート状に積層し、更に、シート状積層物の１０ｃｍ２当たり１〜４００箇所をスポット溶着して一体化したものであるため、チョップドストランド・プリプレグの間に空隙があり、ストランドプリプレグ同士が緩やかに繋がっているだけなので、柔軟性があり取扱性に優れる。 The fiber reinforced thermoplastic resin sheet of the present invention is obtained by laminating chopped strands and prepregs two-dimensionally in a sheet shape, and further spot-integrating 1 to 400 locations per 10 cm 2 of the sheet-like laminate. Therefore, there is a gap between the chopped strands and the prepregs, and the strand prepregs are only gently connected to each other, so that they are flexible and have excellent handling properties.
そして、本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シ−トは、従来の、繊維強化熱可塑性樹脂シ−トと同様に、例えば、遠赤外線ヒータによって樹脂の溶融温度以上に予備加熱した後、コールドプレス成形法を用いて加圧・賦形することができる。本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シ−トのうち、特に請求項２に記載の発明は、Ｖｆが２０〜５０％と比較的低いため、溶融した樹脂やチョップドストランド・プリプレグが流動しやすく、コールドプレス時に材料が冷却固化するまでの僅かな時間でも、前記チョップドストランド・プリプレグの二次元ランダム積層物における空隙が埋まり、得られる成形品は、従来の繊維強化熱可塑性樹脂シ−トを使った成形品と同様、優れた機械的特性を示す。 Then, the fiber reinforced thermoplastic resin sheet of the present invention is pre-heated to a temperature equal to or higher than the melting temperature of the resin with a far-infrared heater, for example, in the same manner as the conventional fiber reinforced thermoplastic resin sheet. It can be pressurized and shaped using the method. Among the fiber reinforced thermoplastic resin sheets of the present invention, in particular, the invention according to claim 2 has a relatively low Vf of 20 to 50%, so that the molten resin or chopped strand prepreg is liable to flow and is cold. The gap in the two-dimensional random laminate of the chopped strand prepreg is filled even in a short time until the material cools and solidifies during pressing, and the resulting molded product is molded using a conventional fiber reinforced thermoplastic resin sheet. As with the product, it exhibits excellent mechanical properties.
また、本発明においては、チョップドストランド・プリプレグを一体化するために、ベルトプレスや間欠プレス、熱ロール等の大型装置を必要とせず、あるいは、遠赤外線ヒーターで予熱した後、コールドプレスや加熱冷却プレスを用いるバッチ方式等の生産性の低い方法でシート化する必要もないため、本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シートは非常に安価に生産できる。 Also, in the present invention, in order to integrate the chopped strand prepreg, a large apparatus such as a belt press, an intermittent press, or a heat roll is not required, or after preheating with a far infrared heater, a cold press or heating / cooling is performed. Since it is not necessary to form a sheet by a low productivity method such as a batch method using a press, the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet of the present invention can be produced at a very low cost.
本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シートは、熱可塑性樹脂と強化繊維とからなるチョップドストランド・プリプレグを用いるものであるが、チョップトストランド・プリプレグとは、熱可塑性樹脂をマトリックスとした一方向配列ストランド（繊維束）を、例えば、１５ｍｍから１００ｍｍ程度の繊維長に切断した小片のプリプレグである。熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリアリーレンオキシド、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレンなる群から選ばれた１種若しくは２種以上の樹脂等が挙げられる。また、用途によっては、一部熱硬化性樹脂と混合して用いることもできる。中でも、耐熱性、弾性率、耐薬品性に優れたポリアミド樹脂やアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）樹脂が、特に好ましい。これらの熱可塑性樹脂には、通常用いられる着色剤や各種添加剤等が含まれていてもよい。 The fiber reinforced thermoplastic resin sheet of the present invention uses a chopped strand prepreg composed of a thermoplastic resin and a reinforced fiber, and the chopped strand prepreg is a unidirectionally arranged strand using a thermoplastic resin as a matrix. It is a small piece of prepreg obtained by cutting (fiber bundle) into a fiber length of, for example, about 15 mm to 100 mm. As thermoplastic resins, polypropylene, polysulfone, polyethersulfone, polyetherketone, polyetheretherketone, polyamide, polyester, polycarbonate, polyetherimide, polyarylene oxide, thermoplastic polyimide, polyamideimide, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate , Polyethylene, acrylonitrile butadiene styrene, or one or more resins selected from the group consisting of acrylonitrile butadiene styrene and the like. Moreover, depending on a use, it can also be mixed and used partially with a thermosetting resin. Of these, polyamide resins and acrylonitrile butadiene styrene (ABS) resins excellent in heat resistance, elastic modulus, and chemical resistance are particularly preferable. These thermoplastic resins may contain commonly used colorants and various additives.
本発明のチョップドストランド・プリプレグは、その強化繊維体積含有率（Ｖｆ）が２０〜５０％（熱可塑性樹脂の体積含有率が８０〜５０％）、且つ、プリプレグの厚さが０．１３ｍｍ以下のものが好ましい。強化繊維体積含有率（Ｖｆ）は２０〜４５％（熱可塑性樹脂の体積含有率が８０〜５５％）、プリプレグの厚さは０．１ｍｍ以下のものが、更に好ましい。プリプレグの繊維軸方向の長さが１５〜１００ｍｍであるが、好ましくは１５〜７５ｍｍ、更に好ましくは２５〜５０ｍｍである。体積含有率、繊維長、厚さが前記条件を満足するものは、特に、十分な機械的物性の繊維強化熱可塑性樹脂シートとなる。 The chopped strand prepreg of the present invention has a reinforced fiber volume content (Vf) of 20 to 50% (a thermoplastic resin volume content of 80 to 50%) and a prepreg thickness of 0.13 mm or less. Those are preferred. More preferably, the reinforcing fiber volume content (Vf) is 20 to 45% (the thermoplastic resin volume content is 80 to 55%), and the thickness of the prepreg is 0.1 mm or less. The length of the prepreg in the fiber axis direction is 15 to 100 mm, preferably 15 to 75 mm, and more preferably 25 to 50 mm. In particular, those satisfying the above conditions in volume content, fiber length, and thickness are fiber-reinforced thermoplastic resin sheets having sufficient mechanical properties.
本発明において用いられる強化繊維としては、無機繊維、有機繊維、金属繊維またはそれらの混合からなる繊維である。無機繊維としては、炭素繊維、黒鉛繊維、炭化珪素繊維、アルミナ繊維、タングステンカーバイド繊維、ボロン繊維、ガラス繊維などが挙げられる。有機繊維としては、アラミド繊維、高密度ポリエチレン繊維、その他一般のナイロン、ポリエステル等の有機繊維が挙げられる。金属繊維としては、ステンレス、鉄等の繊維が使用可能であり、また金属を被覆した炭素繊維等もある。本発明において特に好ましいのは炭素繊維である。炭素繊維には、ポリアクリロニトリル(ＰＡＮ)系、石油・石炭ピッチ系、レーヨン系、リグニン系などがあるが、何れの炭素繊維も使用することができる。特に、ＰＡＮを原料としたＰＡＮ系炭素繊維で、１２，０００〜４８，０００フィラメントのストランド又はトウが、工業的規模における生産性及び機械的特性に優れており好ましい。 The reinforcing fiber used in the present invention is a fiber made of inorganic fiber, organic fiber, metal fiber or a mixture thereof. Examples of the inorganic fiber include carbon fiber, graphite fiber, silicon carbide fiber, alumina fiber, tungsten carbide fiber, boron fiber, and glass fiber. Examples of organic fibers include aramid fibers, high-density polyethylene fibers, and other general organic fibers such as nylon and polyester. As the metal fibers, fibers such as stainless steel and iron can be used, and there are also carbon fibers coated with metal. Particularly preferred in the present invention is carbon fiber. The carbon fibers include polyacrylonitrile (PAN), petroleum / coal pitch, rayon, and lignin, and any carbon fiber can be used. In particular, a PAN-based carbon fiber using PAN as a raw material, a strand or tow of 12,000 to 48,000 filaments is preferable because of excellent productivity and mechanical characteristics on an industrial scale.
本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シートに使用されるチョップトストランド・プリプレグは、例えば、強化繊維のストランド（繊維束）を、厚さが０．１ｍｍ以下になるように開繊させ引き揃え、次いで開繊された繊維束に熱可塑性樹脂を繊維体積含有率（Ｖｆ）が２０〜５０％の範囲になるように付与し、形成された繊維強化熱可塑性樹脂シートを長手方向に対し、所望の幅、長さで裁断することによって得られる。好ましい巾は３０ｍｍ以下、繊維軸方向の長さは１５〜１００ｍｍ、好ましくは１５〜７５ｍｍである。 The chopped strand prepreg used in the fiber reinforced thermoplastic resin sheet of the present invention is, for example, reinforced fiber strands (fiber bundles) opened and aligned so that the thickness is 0.1 mm or less, and then aligned. A thermoplastic resin is applied to the opened fiber bundle so that the fiber volume content (Vf) is in the range of 20 to 50%, and the formed fiber reinforced thermoplastic resin sheet has a desired width with respect to the longitudinal direction. Obtained by cutting by length. The preferred width is 30 mm or less, and the length in the fiber axis direction is 15 to 100 mm, preferably 15 to 75 mm.
熱可塑性樹脂の付与方法は、特に限定されるものではなく、例えば、強化繊維のストランドに直接溶融した熱可塑性樹脂を含浸する方法や、フィルム状の熱可塑性樹脂を溶融して強化繊維のストランドに含浸させる方法、粉体状の熱可塑性樹脂を溶融して強化繊維のストランド含浸させる方法などがある。樹脂を含浸した強化繊維のストランドの裁断の方法は特に限定されないが、ギロチン方式、コダック方式、ロータリー方式等のカッタ−が利用できる。 The method of applying the thermoplastic resin is not particularly limited. For example, the method of impregnating the reinforcing fiber strand directly with the molten thermoplastic resin or the method of melting the film-like thermoplastic resin into the reinforcing fiber strand. There are a method of impregnation, a method of melting a powdered thermoplastic resin and impregnating a strand of reinforcing fibers. The method for cutting the reinforcing fiber strand impregnated with the resin is not particularly limited, but a cutter such as a guillotine method, a Kodak method, or a rotary method can be used.
次に、得られたチョップドストランド・プリプレグは、繊維配向が二次元ランダムになるようにシート状に均一に積層される。チョップドストランド・プリプレグを、二次元ランダムにシート状に積層させる方法としては、例えば、チョップドストランド・プリプレグを定量フィーダーなどを用いつつ、高い位置からベルトコンベア−などの上に自然落下させるなど公知の方法が使用できる。 Next, the obtained chopped strand prepreg is uniformly laminated in a sheet shape so that the fiber orientation becomes two-dimensional random. As a method of laminating the chopped strand prepreg in a two-dimensional random manner, for example, a known method such as allowing the chopped strand prepreg to fall naturally on a belt conveyor or the like from a high position while using a quantitative feeder or the like Can be used.
本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シートは、こうして得られたチョップドストランド・プリプレグのシート状の積層物を加熱することによって、１０ｃｍ２当たり１〜４００箇所、好ましくは２０〜１００箇所を点溶着することによって得られる。シート状の積層物を点溶着する方法・手段はどのような方法・手段でも利用できる。例えば、超音波溶着機や、樹脂の融点以上に温度を保持した針状突起物などを使って、シート状積層物の１０ｃｍ２当たり、１〜４００箇所のスポット溶着することで一体化することができる。単位面積当たりのスポット溶着の個数は、チョップドストランド・プリプレグの幅や長さによって異なるが、シートの柔軟性を確保するため、必要最小限に止めるのが好ましい。 The fiber-reinforced thermoplastic resin sheet of the present invention is subjected to point welding at 1 to 400, preferably 20 to 100, per 10 cm 2 by heating the sheet-like laminate of chopped strand / prepreg thus obtained. Obtained by. Any method / means for spot welding the sheet-like laminate can be used. For example, it is possible to integrate by spot welding 1 to 400 locations per 10 cm 2 of a sheet-like laminate using an ultrasonic welding machine or a needle-like protrusion that maintains the temperature above the melting point of the resin. it can. The number of spot welds per unit area varies depending on the width and length of the chopped strand prepreg, but is preferably kept to the minimum necessary to ensure the flexibility of the sheet.
本発明においては、積層物の点溶着を、超音波溶着機を用いて行う方法、又は、樹脂の融点以上に温度を保持した針状突起物を、シート状の積層物の厚さ方向に貫通させて行う方法が特に好ましい。超音波溶着機は、超音波による振動エネルギーを摩擦熱に変換し、対象物の溶着・接合を行う。 In the present invention, a method of performing spot welding of a laminate using an ultrasonic welder, or a needle-like protrusion having a temperature higher than the melting point of the resin is penetrated in the thickness direction of the sheet-like laminate. The method carried out in particular is particularly preferred. The ultrasonic welding machine converts vibration energy generated by ultrasonic waves into frictional heat and welds and joins objects.
本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シートは、様々なＦＲＰ成形品を製造するための中間素材として用いることができる。本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シートを使用したＦＲＰ成形品の成形方法は、特に限定されるものではなく、前記繊維強化熱可塑性樹脂シートを１枚あるいは複数枚積層し、金型プレス法、オートクレーブ法、熱間・冷間プレス法等で成形して成形品とすることができる。 The fiber-reinforced thermoplastic resin sheet of the present invention can be used as an intermediate material for producing various FRP molded products. The molding method of the FRP molded product using the fiber reinforced thermoplastic resin sheet of the present invention is not particularly limited, and one or a plurality of the fiber reinforced thermoplastic resin sheets are laminated, and a die press method, an autoclave It can be molded by a method, a hot / cold press method, or the like.
以下、実施例により、本発明を詳述する。繊維体積分率の測定は、ＪＩＳ Ｋ７０７５の方法に準じて行なった。曲げ強度と曲げ弾性率の測定は、ＪＩＳ Ｋ７０１７に準じて行なった。 Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. The fiber volume fraction was measured according to the method of JIS K7075. The bending strength and the flexural modulus were measured according to JIS K7017.
［実施例１］
炭素繊維ＨＴＡ−１２Ｋ（８００ｔｅｘ、１２，０００本のストランド、東邦テナックス社製）を使用し、長繊維を一方向に配向した目付４０ｇ／ｍ２の炭素繊維ストランドのシート状物に、ＰＡ６フィルム（ナイロン６、ユニチカ社製、目付２８．７５ｇ／ｍ２）を重ね、２３０〜２６０℃に加熱して、ＰＡ６フィルムをシート状物に溶融含浸させた。得られた樹脂含浸シート状物は、厚さは０．０７〜０．０８ｍｍであった。繊維体積分率は３０％であった。
[Example 1]
Using a carbon fiber HTA-12K (800 tex, 12,000 strands, manufactured by Toho Tenax Co., Ltd.), a PA6 film (on a sheet of carbon fiber strands having a basis weight of 40 g / m 2 in which long fibers are oriented in one direction) Nylon 6, manufactured by Unitika Co., Ltd., with a basis weight of 28.75 g / m 2 ) was layered and heated to 230 to 260 ° C. to melt impregnate the PA6 film into the sheet. The obtained resin-impregnated sheet was 0.07 to 0.08 mm in thickness. The fiber volume fraction was 30%.
上記で得られた樹脂含浸シート状物を、幅２０ｍｍ（１ストランド分）にスリットした後、ギロチン方式の裁断機を用いて、長さ２５ｍｍに裁断しながら、チョップドストランド・プリプレグを作製した。得られたチョップドストランド・プリプレグをスチールベルトのベルトコンベア−上に自然落下させ、プリプレグの繊維配向が二次元ランダムになるようにスチールベルト上に積層した。次に、この積層物を、予め２６０℃に保持したニードルを用いて、シートサイズ１０ｃｍ２当たり２５箇所、厚さ方向に貫通させて、融着一体化し繊維強化熱可塑性樹脂シートを作製した。得られた繊維強化熱可塑性樹脂シートは、チョップドストランド・プリプレグの脱落がなく、柔軟性があり取扱性に優れていた。 After slitting the resin-impregnated sheet-like material obtained above to a width of 20 mm (for one strand), a chopped strand prepreg was produced while cutting to a length of 25 mm using a guillotine type cutting machine. The obtained chopped strand prepreg was naturally dropped onto a belt conveyor of a steel belt and laminated on the steel belt so that the fiber orientation of the prepreg was two-dimensional random. Next, this laminate was penetrated in the thickness direction at 25 locations per 10 cm 2 of sheet size using a needle previously held at 260 ° C., and fused and integrated to prepare a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet. The obtained fiber reinforced thermoplastic resin sheet was free from chopped strands and prepregs, was flexible, and was excellent in handleability.
上記で得られた等方性の繊維強化熱可塑性樹脂シートを、遠赤外線ヒータによって２６０〜２８０℃に予熱した後、コールドプレス成形法を用いて８０〜１２０℃で４０〜５０ＭＰａの条件で加熱・加圧処理し、板厚２．３ｍｍの成形板を得た。その機械的物性を表１に示した。 The isotropic fiber reinforced thermoplastic resin sheet obtained above is preheated to 260 to 280 ° C. by a far infrared heater, and then heated at 80 to 120 ° C. under a condition of 40 to 50 MPa using a cold press molding method. Pressure treatment was performed to obtain a molded plate having a plate thickness of 2.3 mm. The mechanical properties are shown in Table 1.
［比較例１］
実施例１と同様にして、炭素繊維ＨＴＡ−１２Ｋ、ＰＡ６フィルムを使用して、樹脂含浸シート状物（厚さは０．０７〜０．０８ｍｍ、繊維体積分率３０％）を作製し、これを
幅２０ｍｍ×長さ２５ｍｍに裁断しながら、得られたチョップドストランド・プリプレグを、スチールベルトのベルトコンベア−上に積層した。次に、積層物を、熱ロールを用いて２３０〜２６０℃で０．５〜１．５ＭＰａで加熱・加圧処理し、繊維強化熱可塑性樹脂シートを得た。
[Comparative Example 1]
In the same manner as in Example 1, a carbon fiber HTA-12K, PA6 film was used to produce a resin-impregnated sheet (thickness is 0.07 to 0.08 mm, fiber volume fraction 30%). The obtained chopped strand prepreg was laminated on a belt conveyor of a steel belt, while cutting the sheet into a width of 20 mm and a length of 25 mm. Next, the laminate was heated and pressurized at 230 to 260 ° C. and 0.5 to 1.5 MPa using a hot roll to obtain a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet.
上記で得られた繊維強化熱可塑性樹脂シートを、実施例１と同様にして、遠赤外線ヒータによって２６０〜２８０℃に予熱した後、コールドプレス成形法を用いて８０〜１２０℃で４０〜５０ＭＰａの条件で加熱・加圧処理し、板厚２．３ｍｍの成形板を得た。その機械的物性を表１に示した。 The fiber reinforced thermoplastic resin sheet obtained above was preheated to 260 to 280 ° C. by a far infrared heater in the same manner as in Example 1, and then 40 to 50 MPa at 80 to 120 ° C. using a cold press molding method. Heating / pressurizing treatment was performed under conditions to obtain a molded plate having a plate thickness of 2.3 mm. The mechanical properties are shown in Table 1.
［実施例２］
炭素繊維ＨＴＡ−６Ｋ（４００ｔｅｘ、６，０００本のストランド、東邦テナックス社製）を使用し、長繊維を一方向に配向した目付８０ｇ／ｍ２の炭素繊維ストランドのシート状物に、ＰＡ６フィルム（ナイロン６、ユニチカ社製、目付２８．７５ｇ／ｍ２）を重ね、２６０℃に加熱して、ＰＡ６フィルムをシート状物に溶融含浸させた。得られた樹脂含浸シート状物は、幅が約５ｍｍで、厚さは０．２６ｍｍであった（繊維体積分率は５０％）。その後は実施例１の場合と同様に処理して、カット長２５ｍｍで、幅５ｍｍのストランド・プリプレグを用いて繊維強化熱可塑性樹脂シートを作製し、そのシートを用いて厚さ２．３ｍｍの成形板を得た。このものの機械的物性は表１に示した通りであった。
[Example 2]
Using carbon fiber HTA-6K (400 tex, 6,000 strands, manufactured by Toho Tenax Co., Ltd.), a PA6 film (on a sheet of carbon fiber strands having a basis weight of 80 g / m 2 in which long fibers are oriented in one direction) Nylon 6 (manufactured by Unitika Ltd., basis weight 28.75 g / m 2 ) was layered and heated to 260 ° C. to melt impregnate the PA6 film into the sheet. The obtained resin-impregnated sheet-like product had a width of about 5 mm and a thickness of 0.26 mm (fiber volume fraction was 50%). Thereafter, the same treatment as in Example 1 was carried out to produce a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet using a strand prepreg having a cut length of 25 mm and a width of 5 mm, and a molding having a thickness of 2.3 mm using the sheet. I got a plate. The mechanical properties of this product were as shown in Table 1.
［比較例２］
実施例２と同様に、炭素繊維ＨＴＡ−６Ｋ（４００ｔｅｘ、６，０００本のストランド、東邦テナックス社製）、ＰＡ６フィルム（ナイロン６、ユニチカ社製、目付２８．７５ｇ／ｍ２）を使用して、樹脂含浸シート状物（幅が約５ｍｍで、厚さは０．２６ｍｍ、繊維体積分率５０％）を作製し、これを幅５ｍｍ×長さ２５ｍｍに裁断しながら、得られたチョップドストランド・プリプレグを、スチールベルトのベルトコンベア−上に落して積層した。次に、この積層物を、熱ロールを用いて２３０〜２６０℃で０．５〜１．５ＭＰａで加熱・加圧処理し、繊維強化熱可塑性樹脂シートを得た。
[Comparative Example 2]
In the same manner as in Example 2, carbon fiber HTA-6K (400 tex, 6,000 strands, manufactured by Toho Tenax Co., Ltd.), PA6 film (nylon 6, manufactured by Unitika Co., Ltd., weight per unit area 28.75 g / m 2 ) was used. A resin-impregnated sheet (width is about 5 mm, thickness is 0.26 mm, and fiber volume fraction is 50%) is obtained, and the resulting chopped strand is obtained by cutting it into a width of 5 mm × a length of 25 mm. The prepreg was dropped and laminated on a steel belt conveyor. Next, this laminate was heated and pressurized at 230 to 260 ° C. and 0.5 to 1.5 MPa using a hot roll to obtain a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet.
上記で得られた繊維強化熱可塑性樹脂シートを、実施例１と同様にして、遠赤外線ヒータによって２６０〜２８０℃に予熱した後、コールドプレス成形法を用いて８０〜１２０℃で４０〜５０ＭＰａの条件で加熱・加圧処理し、板厚２．３ｍｍの成形板を得た。その機械的物性は表１に示した通りであった。 The fiber reinforced thermoplastic resin sheet obtained above was preheated to 260 to 280 ° C. by a far infrared heater in the same manner as in Example 1, and then 40 to 50 MPa at 80 to 120 ° C. using a cold press molding method. Heating / pressurizing treatment was performed under conditions to obtain a molded plate having a plate thickness of 2.3 mm. The mechanical properties were as shown in Table 1.
Claims (8)
The point welding of a laminated body consists of penetrating the needle-shaped protrusion which hold | maintained temperature more than melting | fusing point of resin to the thickness direction of a sheet-like laminated body, Any one of Claims 4-6 The manufacturing method of the fiber reinforced thermoplastic resin sheet of description.
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