JP6122379B2 - Prepreg intermediate, prepreg, molded product using the same, and method for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、自動車や家電などの各種機器において、高強度及び軽量化が要求される部品としての成形品に適用されるプリプレグの中間体、プリプレグ及びそれを用いた成形品、並びにその製造方法に関する。 The present invention relates to an intermediate of a prepreg applied to a molded product as a part that requires high strength and light weight in various devices such as automobiles and home appliances, a prepreg, a molded product using the same, and a manufacturing method thereof. .
従来、炭素繊維などの補強繊維及びナイロン６などの熱可塑性樹脂で構成されたプリプレグや、それを用いた成形品として、特許文献１に記載されたものが知られている。このプリプレグは、補強繊維束に熱可塑性樹脂を接合した状態に積層したものである。具体的には、多数本の補強繊維を一方向に引き揃えたシート状態の補強繊維束を作製し、その補強繊維束の少なくとも一方の面に、溶融した状態の熱可塑性樹脂を吹き付け、その後、冷却する。これにより、補強繊維束の表面に、不織布状の熱可塑性樹脂が接合した状態に構成されたプリプレグが作製される。また、上記のように作製されたプリプレグは、ホットプレス成形やインサート成形などによって、所望の形状を有する成形品に成形される。
Conventionally, as a prepreg composed of a reinforcing fiber such as carbon fiber and a thermoplastic resin such as nylon 6, the one described in
しかし、上述したプリプレグの熱可塑性樹脂は、不織布状に成形された状態で、シート状の補強繊維束の表面に接合されているにすぎないため、補強繊維束と熱可塑性樹脂との間の接合度合の強度が不十分である。また、そのプリプレグを用い、例えばインサート成形によって、プリプレグの周囲に熱可塑性樹脂をオーバーコートした成形品を製造した場合、その成形品に曲げなどの外力が作用すると、プリプレグの補強繊維束と熱可塑性樹脂のオーバーコート層との間が剥がれる、いわゆる層間剥離を生じるおそれもある。 However, since the thermoplastic resin of the prepreg described above is only bonded to the surface of the sheet-like reinforcing fiber bundle in a state of being formed into a nonwoven fabric, the bonding between the reinforcing fiber bundle and the thermoplastic resin is performed. The degree of strength is insufficient. In addition, when a molded product in which a thermoplastic resin is overcoated around the prepreg is manufactured by, for example, insert molding using the prepreg, when an external force such as bending acts on the molded product, the reinforcing fiber bundle of the prepreg and the thermoplastic There is also a risk of causing a so-called delamination between the resin overcoat layers.
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、高強度及び軽量化を確保しながら、プリプレグとオーバーコート層との間の層間剥離を防止することができる熱可塑性樹脂の成形品を得ることができるプリプレグの中間体、プリプレグ及びそれを用いた成形品、並びにその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a thermoplastic resin capable of preventing delamination between the prepreg and the overcoat layer while ensuring high strength and light weight. An object of the present invention is to provide a prepreg intermediate, a prepreg and a molded product using the same, and a method for producing the same.
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明のプリプレグの中間体は、所定種類の連続した補強用の繊維材料から成る連続補強繊維と、所定種類の連続した繊維材料から成り、連続補強繊維を結合するための結合糸と、所定種類の熱可塑性樹脂から成り、所定の温度以上で溶融したときに、連続補強繊維及び結合糸の周囲に含浸されるとともに、連続補強繊維及び結合糸を接合させるバインダー機能を有する溶融糸と、を有し、連続補強繊維、結合糸及び溶融糸が、経編みされることによって構成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the intermediate of the prepreg of the invention according to
この構成によれば、所定種類の連続した繊維材料から成る連続補強繊維及び結合糸と、所定種類の熱可塑性樹脂から成る溶融糸とを経編みすることによってプリプレグの中間体が構成されている。この中間体では、連続補強繊維、溶融糸及び結合糸が経編みされているので、例えばこれらが縦横に交差する織物生地で構成される場合に比べて、編み目による多数の空洞が形成される。また、経編みされた中間体では、緯編みされる場合に比べて、ほどけにくく、安定した編み生地を得ることができる。このような中間体が所定の温度以上で加熱されると、溶融糸が溶け、連続補強繊維及び結合糸の周囲に含浸されるとともに、それらを接合させるバインダー機能を発揮する。またこの場合、連続補強繊維は、結合糸によって結合されているため、経編みされた中間体がほどけることはない。 According to this structure, the intermediate body of a prepreg is comprised by warp knitting the continuous reinforcing fiber and binding yarn which consist of a predetermined kind of continuous fiber material, and the molten yarn which consists of a predetermined kind of thermoplastic resin. In this intermediate body, continuous reinforcing fibers, melted yarns, and bonded yarns are warp knitted, so that, for example, a large number of cavities due to stitches are formed as compared with a case in which they are made of a woven fabric intersecting vertically and horizontally. In addition, the warp knitted intermediate body is more difficult to unwind than the case of weft knitting, and a stable knitted fabric can be obtained. When such an intermediate is heated at a predetermined temperature or higher, the molten yarn is melted and impregnated around the continuous reinforcing fiber and the binding yarn, and a binder function for joining them is exhibited. In this case, since the continuous reinforcing fiber is bound by the binding yarn, the warp knitted intermediate body is not unraveled.
請求項２に係る発明のプリプレグは、請求項１に記載の中間体を、所定の温度以上に加熱することによって溶融糸を溶融させるとともに、所定の形状に成形することによって構成されていることを特徴とする。
The prepreg of the invention according to
この構成によれば、前述したように、請求項１の中間体が所定の温度以上に加熱されることにより、溶けた溶融糸が連続補強繊維及び結合糸の周囲に含浸する。また、この中間体を所定の形状に成形することによって、所望の成形品を成形するのに適した形状のプリプレグを得ることができる。
According to this configuration, as described above, when the intermediate of
請求項３に係る発明のプリプレグを用いた成形品は、請求項２に記載のプリプレグの周囲を覆うように、溶融糸と相溶性を有する所定種類の熱可塑性樹脂から成るオーバーコート層が設けられていることを特徴とする。
A molded article using the prepreg of the invention according to claim 3 is provided with an overcoat layer made of a predetermined type of thermoplastic resin compatible with the molten yarn so as to cover the periphery of the prepreg according to
この構成によれば、請求項２のプリプレグの周囲を覆うように、オーバーコート層が設けられることによって、成形品が構成されている。オーバーコート層は、プリプレグの中間体を構成する溶融糸と相溶性を有する所定種類の熱可塑性樹脂から成るので、インサート成形などの加熱成形時に、プリプレグの連続補強繊維及び結合糸の周囲に含浸する溶融糸、すなわち溶けた状態の溶融糸と融合するとともに、経編みの編み目による多数の空洞に浸入する。これにより、プリプレグとオーバーコート層が強固に一体化するので、成形品に曲げなどの外力が作用しても、プリプレグとオーバーコート層との間の層間剥離を防止することができる。
According to this configuration, the overcoat layer is provided so as to cover the periphery of the prepreg of
請求項４に係る発明のプリプレグを用いた成形品の製造方法は、請求項２に記載のプリプレグを作製するプリプレグ作製工程と、溶融糸と相溶性を有する所定種類の熱可塑性樹脂から成り、溶融糸の融点よりも高い所定温度で溶融したオーバーコート材を、作製されたプリプレグの周囲に射出するインサート成形により、成形品を作製する成形品作製工程と、を備えていることを特徴とする。
A method for producing a molded product using the prepreg of the invention according to claim 4 comprises a prepreg production step for producing the prepreg according to
この構成によれば、プリプレグ作製工程において、請求項２のプリプレグを作製する。具体的には、請求項１の連続補強繊維、溶融糸及び結合糸を経編みすることによって中間体を作製し、その中間体を、加熱するとともに所定の形状に成形することによって、プリプレグを作製する。そして、そのプリプレグを、成形品作製工程においてインサート成形する。具体的には、溶融糸と相溶性を有する所定種類の熱可塑性樹脂から成るオーバーコート材を、溶融糸の融点よりも高い所定温度で溶融し、プリプレグの周囲に射出するインサート成形により、成形品を作製する。これにより、前述した請求項３の作用、効果を有する成形品を得ることができる。
According to this configuration, the prepreg according to
請求項５に係る発明のプリプレグの中間体は、所定種類の連続した補強用の繊維材料から成る連続補強繊維と、所定種類の連続した繊維材料から成り、連続補強繊維を結合するための結合糸と、を有し、連続補強繊維及び結合糸が経編みされるとともに、経編みした編み生地に浸漬によって集束剤が含浸されることによって構成されていることを特徴とする。 The intermediate body of the prepreg of the invention according to claim 5 is composed of a continuous reinforcing fiber made of a predetermined type of continuous reinforcing fiber material and a binding yarn for binding the continuous reinforcing fiber made of a predetermined type of continuous fiber material. The continuous reinforcing fiber and the binding yarn are warp knitted, and the warp knitted fabric is impregnated with a sizing agent by dipping .
この構成によれば、所定種類の連続した繊維材料から成る連続補強繊維及び結合糸を経編みした編み生地を、集束剤に浸漬することで、その編み生地に集束剤を含浸することによって、プリプレグの中間体が構成されている。この中間体では、集束剤の含浸により、連続補強繊維及び結合糸による編み生地のほつれや端部の毛羽立ちを防止することができる。また、この中間体では、連続補強繊維及び結合糸が経編みされているので、前述した請求項１と同様、織物生地で構成される場合に比べて、編み目による多数の空洞が形成されるとともに、ほどけにくく、安定した編み生地を得ることができる。
According to this configuration, the prepreg is obtained by immersing a knitted fabric obtained by warping a continuous reinforcing fiber and a binding yarn made of a predetermined type of continuous fiber material in the sizing agent , so that the knitted fabric is impregnated with the sizing agent. The intermediate of is comprised. In this intermediate body, the impregnation of the sizing agent can prevent fraying of the knitted fabric due to the continuous reinforcing fiber and the binding yarn and fluffing of the end portion. Further, in this intermediate body, since continuous reinforcing fibers and binding yarns are warp knitted, as in the case of
請求項６に係る発明のプリプレグは、請求項５に記載の中間体を、所定の温度以上に加熱するとともに、所定の形状に成形することによって構成されていることを特徴とする。 The prepreg of the invention according to claim 6 is characterized in that the intermediate body according to claim 5 is configured to be heated to a predetermined temperature or more and molded into a predetermined shape.
この構成によれば、請求項５の中間体を、所定の温度以上に加熱するとともに所定の形状に成形することによって、所望の成形品を成形するのに適した形状のプリプレグを得ることができる。 According to this configuration, a prepreg having a shape suitable for forming a desired molded product can be obtained by heating the intermediate of claim 5 to a predetermined temperature or more and forming the intermediate into a predetermined shape. .
請求項７に係る発明のプリプレグを用いた成形品の製造方法は、請求項５に記載の中間体又は請求項６に記載のプリプレグを、所定の金型にセットし、金型に、所定種類の熱可塑性樹脂を射出することによって、成形品を製造することを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method for producing a molded article using the prepreg of the invention, wherein the intermediate according to the fifth aspect or the prepreg according to the sixth aspect is set in a predetermined mold, A molded product is produced by injecting the thermoplastic resin.
この構成によれば、請求項５の中間体又は請求項６のプリプレグを、所定の金型にセットし、その金型に、所定種類の熱可塑性樹脂を射出する。上記の中間体を金型にセットして熱可塑性樹脂を射出する場合、中間体をそのままインサート成形することによって、所望の成形品を得ることができる。一方、上記のプリプレグを金型にセットして熱可塑性樹脂を射出する場合、あらかじめ所定の形状に成形されたプリプレグをインサート成形するので、寸法精度の高い成形品を得ることができる。 According to this configuration, the intermediate of claim 5 or the prepreg of claim 6 is set in a predetermined mold, and a predetermined type of thermoplastic resin is injected into the mold. When the intermediate body is set in a mold and the thermoplastic resin is injected, a desired molded product can be obtained by insert molding the intermediate body as it is. On the other hand, when the above-described prepreg is set in a mold and the thermoplastic resin is injected, the prepreg molded in advance into a predetermined shape is insert-molded, so that a molded product with high dimensional accuracy can be obtained.
請求項８に係る発明のプリプレグを用いた成形品の製造方法は、請求項６に記載のプリプレグを作製するプリプレグ作製工程と、所定種類の熱可塑性樹脂から成るオーバーコート材を、作製されたプリプレグの周囲に射出するインサート成形により、成形品を作製する成形品作製工程と、を備えていることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a method for producing a molded article using the prepreg of the present invention, wherein a prepreg production step for producing the prepreg according to the sixth aspect and an overcoat material made of a predetermined type of thermoplastic resin are produced. And a molded product production step of producing a molded product by insert molding that is injected around the periphery of the molded product.
この構成によれば、プリプレグ作製工程において、請求項６のプリプレグを作製する。具体的には、請求項５の連続補強繊維及び結合糸を経編みするとともに、集束剤を含浸することにより、プリプレグの中間体を作製し、その中間体を所定の温度以上に加熱するとともに所定の形状に成形することによって、プリプレグを作製する。そして、この作製されたプリプレグを、成形品作製工程においてインサート成形する。具体的には、所定種類の熱可塑性樹脂から成るオーバーコート材を、プリプレグの周囲に射出するインサート成形により、成形品を作製する。 According to this configuration, the prepreg according to claim 6 is produced in the prepreg production process. Specifically, the continuous reinforcing fiber and the binding yarn of claim 5 are warp knitted and impregnated with a sizing agent to prepare a prepreg intermediate, which is heated to a predetermined temperature or higher and predetermined. A prepreg is produced by molding into the following shape. And this produced prepreg is insert-molded in a molded article production process. Specifically, a molded product is produced by insert molding in which an overcoat material made of a predetermined type of thermoplastic resin is injected around the prepreg.
請求項９に係る発明は、請求項８に記載のプリプレグを用いた成形品の製造方法において、プリプレグ作製工程において、オーバーコート材と相溶性を有する所定種類の熱可塑性樹脂を含浸させることによって前記プリプレグを作製することを特徴とする。 The invention according to claim 9 is the method for producing a molded article using the prepreg according to claim 8, wherein the thermoplastic resin is impregnated with a predetermined type of thermoplastic resin having compatibility with the overcoat material in the prepreg manufacturing step. A prepreg is produced.
この構成によれば、オーバーコート材と相溶性を有する熱可塑性樹脂を含浸させることによってプリプレグを作製するので、成形品作製工程において、オーバーコート材をプリプレグに対し強固に一体化させることができる。これにより、成形品に曲げなどの外力が作用しても、プリプレグとオーバーコート層との間の層間剥離を防止することができる。 According to this configuration, since the prepreg is produced by impregnating the thermoplastic resin having compatibility with the overcoat material, the overcoat material can be firmly integrated with the prepreg in the molded product production process. Thereby, even if an external force such as bending acts on the molded product, delamination between the prepreg and the overcoat layer can be prevented.
請求項１０に係る発明は、前記プリプレグ作製工程において、請求項５に記載の複数の中間体を互いに接合させることを特徴とする。 The invention according to claim 10 is characterized in that, in the prepreg manufacturing step, the plurality of intermediate bodies according to claim 5 are joined to each other.
この構成によれば、複数の中間体を互いに接合させることによって、プリプレグが作製されるので、プリプレグの厚さを容易に調整することができ、また、より高強度のプリプレグ、及びそれを用いた成形品を得ることができる。 According to this configuration, since a prepreg is produced by bonding a plurality of intermediates to each other, the thickness of the prepreg can be easily adjusted, and a higher-strength prepreg and the same are used. A molded product can be obtained.
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態によるプリプレグを用いた成形品を示しており、この成形品１は、例えば、自動車のエンジンマウントなどに使用されるものである。同図に示すように、この成形品１は、下方に開放するコ字状に形成されるとともに、左右の下端部がそれぞれ外方に屈曲して延びるように形成されたプリプレグ２と、その周囲及び左右の下端部間をつなぐように設けられたオーバーコート層３とで構成されている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a molded product using a prepreg according to an embodiment of the present invention, and this molded
プリプレグ２は、それぞれ所定種類の材料から成る連続補強繊維、溶融糸及び結合糸が、経編み（例えばラッシェル編みやトリコット編み）されることによって構成された中間体としての生地を、加熱及びプレス成形することにより、所定形状に形成されたものである。また、上記のように経編みされた中間体には、表裏方向に貫通し、経編みの編み目による多数の空洞が形成される。
The
上記の連続補強繊維は、例えば、連続したガラス繊維や炭素繊維などの補強繊維で構成されている。補強繊維としてガラス繊維を使用する場合、例えば、平均直径が６〜１７μｍのモノフィラメントを２００〜２０００本集束したガラス繊維ストランド（ガラス繊維束）が用いられる。また、補強繊維として炭素繊維を使用する場合、例えば、平均直径が４〜１２μｍのモノフィラメントを３００〜２５００本集束した炭素繊維ストランド（炭素繊維束）が用いられる。 Said continuous reinforcement fiber is comprised by reinforcement fibers, such as the continuous glass fiber and carbon fiber, for example. When glass fibers are used as the reinforcing fibers, for example, glass fiber strands (glass fiber bundles) in which 200 to 2000 monofilaments having an average diameter of 6 to 17 μm are bundled are used. When carbon fibers are used as the reinforcing fibers, for example, carbon fiber strands (carbon fiber bundles) in which 300 to 2500 monofilaments having an average diameter of 4 to 12 μm are bundled are used.
上述したガラス繊維や炭素繊維の補強繊維ストランドにおけるモノフィラメントの本数の範囲の規定は、次の理由による。すなわち、各ストランドにおけるモノフィラメントの本数が下限値よりも少ない場合、成形品１において十分な強度を得られないことがあり、一方、モノフィラメントの本数が上限値よりも多い場合、各ストランドが太くなるために、オーバーコート層３を構成する熱可塑性樹脂を、モノフィラメント間に十分に浸入させることができないことがあるためである。
The definition of the range of the number of monofilaments in the glass fiber or carbon fiber reinforcing fiber strand described above is based on the following reason. That is, when the number of monofilaments in each strand is less than the lower limit value, sufficient strength may not be obtained in the molded
また、上記の連続補強繊維として、ガラス繊維を使用する場合、その表面にアミノシラン系カップリング剤をコーティングすることが好ましい。これにより、ガラス繊維と、溶融糸としての後述するナイロン６とを、強固に接合することができる。なお、上記のアミノシラン系カップリング剤として、例えば、信越化学工業株式会社製の「ＫＢＭ６０３」（Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン）や「ＫＢＥ９０３」（γ−アミノプロピルトリエトキシシラン）などを採用することが可能である。 Moreover, when using glass fiber as said continuous reinforcement fiber, it is preferable to coat the aminosilane type coupling agent on the surface. Thereby, glass fiber and the nylon 6 mentioned later as a melt yarn can be joined firmly. Examples of the aminosilane-based coupling agent include “KBM603” (N-β (aminoethyl) γ-aminopropyltrimethoxysilane) and “KBE903” (γ-aminopropyltriethoxy) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Silane) or the like can be employed.
溶融糸は、中間体が所定の温度以上に加熱された際に溶融することによって、連続補強繊維及び結合糸の周囲に含浸され、それらを接合させるバインダー機能を有するものであり、例えば、ナイロン６などの熱可塑性樹脂から成る連続繊維で構成されている。なお、この溶融糸として使用されるナイロン６は、例えば１０００〜３０００デニールの太さのものが用いられている。これは、溶融糸の太さが１０００デニール未満では、溶融糸の量が少なすぎるために、前述した補強繊維ストランドのモノフィラメント間に、溶融した溶融糸を十分に浸入させることができないことで、十分なバインダー機能を得ることができないからである。また、溶融糸の太さが３０００デニールよりも太いと、溶融糸の量が多すぎるために、溶融した溶融糸が、中間体の編み目による多数の空洞を覆ってしまい、それらの空洞にオーバーコート層３を構成する熱可塑性樹脂を十分に浸入させることができなくなり、十分な強度を有する成形品１を得られなくなるからである。
The melted yarn has a binder function to impregnate around the continuous reinforcing fiber and the binding yarn by melting when the intermediate body is heated to a predetermined temperature or more, for example, nylon 6 It is comprised with the continuous fiber which consists of thermoplastic resins. For example, nylon 6 having a thickness of 1000 to 3000 denier is used as the melt yarn. This is because when the thickness of the molten yarn is less than 1000 denier, the amount of the molten yarn is too small, so that the molten molten yarn cannot sufficiently enter between the monofilaments of the reinforcing fiber strand described above. This is because a proper binder function cannot be obtained. If the thickness of the molten yarn is larger than 3000 denier, the amount of the molten yarn is too large, so that the melted molten yarn covers many cavities due to the stitches of the intermediate body, and overcoats the cavities. This is because the thermoplastic resin constituting the layer 3 cannot be sufficiently infiltrated, and the molded
また、中間体が加熱された時に、各ガラス繊維ストランドのモノフイラメント間に、溶融樹脂がより含浸され易くするために、ナイロン６の溶融糸に対し、低溶融ナイロン糸を引き揃えや撚糸、合糸、合撚糸等することにより、加熱溶融時の溶融粘度を下げて、樹脂の含浸率を上げてもよい。上記の低溶融ナイロン糸は、ω−アミノカルボン酸成分又はジカルボン酸成分とジアミン成分との組合せからなる共重合ポリアミド類から成り、融点は１７０℃以下で、繊度は一般に３０〜３００デニールの範囲にある。また、溶融糸中における低溶融ナイロン糸の混入率は、７０％以下が好ましい。これは、上記の混入率が７０％を上回ると、強度低下に及ぼす影響が大きくなるからである。 Also, in order to make the molten resin more easily impregnated between the monofilaments of each glass fiber strand when the intermediate is heated, the low-melting nylon yarn is aligned with the nylon 6 melt yarn, twisted yarn, synthetic yarn. By using a yarn, a twisted yarn or the like, the melt viscosity at the time of heat-melting may be lowered to increase the resin impregnation rate. The low-melting nylon yarn is composed of copolymerized polyamides composed of a combination of an ω-aminocarboxylic acid component or dicarboxylic acid component and a diamine component, and has a melting point of 170 ° C. or less and a fineness generally in the range of 30 to 300 denier. is there. The mixing rate of the low melt nylon yarn in the melt yarn is preferably 70% or less. This is because when the mixing ratio exceeds 70%, the influence on the strength reduction increases.
結合糸は、中間体が所定の温度以上に加熱されたときに溶融糸が溶解した場合でも溶融することなく、連続補強繊維をつなぎ合わせた状態に保持するためのものである。このような結合糸は、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、パラアラミド繊維、ＰＢＯ繊維（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維）、ポリアリレート繊維又はポリイミド繊維などのいわゆるスーパー繊維などが用いられる。なお、この結合糸は、上記のスーパー繊維に限らず、溶融糸が溶解する温度に溶融せずに耐え得る材料で構成された繊維であればよく、レーヨンや植物繊維、半合成繊維などを採用することも可能である。 The binding yarn is for holding the continuous reinforcing fibers in a connected state without melting even when the melted yarn is melted when the intermediate is heated to a predetermined temperature or higher. As such a binding yarn, for example, a so-called super fiber such as glass fiber, carbon fiber, para-aramid fiber, PBO fiber (polyparaphenylene benzobisoxazole fiber), polyarylate fiber or polyimide fiber is used. The binding yarn is not limited to the above super fiber, but may be any fiber made of a material that can withstand the melting temperature of the molten yarn without melting. Rayon, plant fiber, semi-synthetic fiber, etc. are used. It is also possible to do.
また、前記の中間体に代えて、溶融糸を使用せずに中間体を作製することも可能である。この場合、上記の連続補強繊維及び結合糸を経編みした編み生地を、所定種類の集束剤に浸漬することで含浸させることにより、中間体としての編み生地が作製される。この中間体では、集束剤の含浸により、連続補強繊維及び結合糸による編み生地のほつれや端部の毛羽立ちを防止することができる。なお、上記の集束剤として、例えば、カネビラックＬ−ＥＹ（ソーダニッカ株式会社社製の塩化ビニル酢酸ビニル共重合体）や、アクロバインダーＢＧ−７（三洋化成工業株式会社製のブタジエン・マレイン酸共重合体）などを採用することが可能である。 Moreover, it is also possible to produce an intermediate body without using a melt yarn instead of the intermediate body. In this case, a knitted fabric as an intermediate is produced by impregnating the knitted fabric obtained by knitting the above-described continuous reinforcing fibers and the binding yarns by immersing them in a predetermined type of sizing agent. In this intermediate body, the impregnation of the sizing agent can prevent fraying of the knitted fabric due to the continuous reinforcing fiber and the binding yarn and fluffing of the end portion. Examples of the sizing agent include Kanevirak L-EY (vinyl chloride vinyl acetate copolymer manufactured by Sodanikka Co., Ltd.) and Acrobinder BG-7 (butadiene / maleic acid copolymer manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.). For example).
オーバーコート層３は、溶融糸と相溶性を有する所定種類の熱可塑性樹脂をマトリックスとし、所定の種類及び形状の補強繊維が含まれたオーバーコート材で構成されている。上記の熱可塑性樹脂は、例えばナイロン６６などから成る一方、上記の補強繊維は、例えばガラス繊維などから成り、長繊維状及び／又は短繊維状に形成されている。なお、上記の補強繊維として、ガラス繊維に代えて、炭素繊維を採用することも可能である。 The overcoat layer 3 is made of an overcoat material containing a predetermined type and shape of thermoplastic resin having a matrix of a predetermined type of thermoplastic resin compatible with the molten yarn. The thermoplastic resin is made of, for example, nylon 66, and the reinforcing fiber is made of, for example, glass fiber, and is formed into a long fiber shape and / or a short fiber shape. In addition, it is also possible to employ | adopt carbon fiber as said reinforcing fiber instead of glass fiber.
次に、上述した成形品１の製造方法について、図２を参照しながら説明する。まず、前述した中間体を作製する。具体的には、連続したガラス繊維又は炭素繊維から成る連続補強繊維と、ナイロン６から成る溶融糸と、スーパー繊維やガラス繊維等から成る結合糸とを、経編み可能な所定の編み機（例えばラッシェル編み機）にセットし、その編み機によって経編みされた編み生地を、所定の形状及びサイズに成形することにより、プリプレグ２の中間体２ａを作製する。
Next, the manufacturing method of the molded
上記の中間体２ａの形状及びサイズは、製造すべき成形品１に応じて決定されるものであり、例えば、平面形状が矩形状で、数ｍｍの厚さを有する単一の編み生地の他、そのような編み生地を複数枚重ね合わせて構成してもよい。また、中間体２ａにおける編み方は、成形品１に要求される機械的特性などに応じて、編み目が比較的小さい密な状態や、編み目が比較的大きな疎な状態に編むことが可能である。
The shape and size of the intermediate body 2a are determined according to the molded
次いで、この中間体２ａを、ホットプレス成形機などにセットし、所定温度（例えばナイロン６を溶融可能な温度）で加熱しながら、所定形状にプレス成形する（プリプレグ作製工程）。これにより、溶けた溶融糸が連続補強繊維及び結合糸の周囲に含浸し、成形品１を成形するのに適した形状、例えば図２（ｂ）に示すような形状のプリプレグ２が作製される。なお、上記の中間体２ａを加熱・プレス成形するのに先立ち、中間体２ａの表面に、前述したアミノシラン系カップリング剤をコーティングすることが好ましい。
Next, the intermediate body 2a is set in a hot press molding machine or the like, and is press-molded into a predetermined shape while being heated at a predetermined temperature (for example, a temperature at which nylon 6 can be melted) (prepreg manufacturing step). As a result, the melted molten yarn is impregnated around the continuous reinforcing fiber and the binding yarn, and a
次いで、プリプレグ２を、インサート成形用の所定の金型にセットし、その金型に、所定温度に加熱溶融したオーバーコート材を射出する。このオーバーコート材は、例えば長繊維状及び／又は短繊維状のガラス繊維を所定量（例えば３０〜５０ｗｔ％）含有するガラス繊維強化ナイロン６６（ナイロン６６ＧＦ）であり、このオーバーコート材を、溶融糸の融点（溶融糸がナイロン６の場合には２２５℃）よりも５０〜９０℃高い温度（溶融糸がナイロン６の場合には２７５〜３１５℃）に加熱溶融した状態で、金型に射出する。このように、オーバーコート材を、溶融糸の融点よりも所定温度高い温度に加熱溶融した状態で金型に射出することにより、プリプレグ２の溶融糸と融合し、また、プリプレグ２の編み目に溶融したオーバーコート材が浸入することによって、オーバーコート層３とプリプレグ２が強固に一体化する。
Next, the
そして、金型へのオーバーコート材の射出後、冷却することにより、所定厚さ（例えば４〜４．５ｍｍ）を有するプリプレグ２の表裏面に、それぞれ所定厚さ（例えば３ｍｍ）を有するオーバーコート層３が一体化した成形品１が完成する。なお、プリプレグ２の表裏両面へのオーバーコート層３の成形は、表側の層を成形後、金型をスライドさせてから、裏側の層を成形する、いわゆるダイスライドインジェクションで行うことができる。また、プリプレグ２を金型にセットし、表裏一方の層を成形した後、それを他の金型にセットし、表裏の他方の層を成形するようにしてもよい。さらに、成形品に要求される性能に応じて、表裏の一方の面にのみ、オーバーコート層を形成してもよい。
Then, after the injection of the overcoat material to the mold, the overcoat having a predetermined thickness (for example, 3 mm) is formed on the front and back surfaces of the
なお、詳細なデータは省略するが、この成形品１と同様の構成材料で作製した試験片を用いて、引張り強度及び曲げ試験を行った結果、高い強度及び曲げ応力を有することが確認された。
Although detailed data is omitted, as a result of conducting a tensile strength and bending test using a test piece made of the same constituent material as that of the molded
以上詳述したように、本実施形態によれば、連続補強繊維、溶融糸及び結合糸を経編みした中間体２ａを加熱及びプレス成形することによってプリプレグ２を作製し、その周囲にオーバーコート材を射出するインサート成形によって成形品１を作製する。これにより、例えば、成形品１と同一の形状及びサイズを有するアルミダイキャスト製のものに比べて、高強度でかつ軽量の成形品１を得ることができ、また、成形品１において、プリプレグ２とオーバーコート層３との間の層間剥離を防止することができる。
As described in detail above, according to the present embodiment, the
なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、前述した成形品１の製造方法では、溶融糸を含む中間体２ａを用いたが、これに代えて、溶融糸を用いずに、連続補強繊維及び結合糸を経編みするとともに、前述した集束剤に含浸された中間体を用いてもよい。この中間体では、集束剤の含浸により、連続補強繊維及び結合糸による編み生地のほつれや端部の毛羽立ちを防止することができる。
In addition, this invention can be implemented in various aspects, without being limited to the said embodiment described. For example, in the manufacturing method of the molded
また、成形品１を製造する際に、プリプレグ２を金型にセットして、オーバーコート材を射出したが、プリプレグ２に代えて、集束剤に含浸された上記の中間体を直接、金型にセットして、インサート成形を行うことも可能である。また、上記の中間体に、オーバーコート材と相溶性を有する所定種類の熱可塑性樹脂を含浸させることによって、プリプレグを作製することも可能である。
Further, when the molded
また、実施形態で示した中間体２ａ、プリプレグ２、オーバーコート層３及び成形品１の細部の構成などは、あくまで例示であり、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することができる。
In addition, the detailed configurations of the intermediate body 2a, the
１ 成形品
２ プリプレグ
２ａ プリプレグの中間体
３ オーバーコート層
1 Molded
Claims (10)
所定種類の連続した繊維材料から成り、前記連続補強繊維を結合するための結合糸と、
所定種類の熱可塑性樹脂から成り、所定の温度以上で溶融したときに、前記連続補強繊維及び前記結合糸の周囲に含浸されるとともに、当該連続補強繊維及び当該結合糸を接合させるバインダー機能を有する溶融糸と、
を有し、
前記連続補強繊維、前記結合糸及び前記溶融糸が、経編みされることによって構成されていることを特徴とするプリプレグの中間体。 Continuous reinforcing fibers made of a predetermined type of continuous reinforcing fiber material;
Consisting of a predetermined type of continuous fiber material, and a binding yarn for binding the continuous reinforcing fibers;
Made of a predetermined type of thermoplastic resin, when melted at a predetermined temperature or higher, it is impregnated around the continuous reinforcing fiber and the binding yarn, and has a binder function to join the continuous reinforcing fiber and the binding yarn. Melted yarn,
Have
An intermediate of a prepreg, wherein the continuous reinforcing fiber, the binding yarn, and the molten yarn are formed by warp knitting.
前記溶融糸と相溶性を有する所定種類の熱可塑性樹脂から成り、当該溶融糸の融点よりも高い所定温度で溶融したオーバーコート材を、前記作製されたプリプレグの周囲に射出するインサート成形により、成形品を作製する成形品作製工程と、
を備えていることを特徴とするプリプレグを用いた成形品の製造方法 A prepreg production process for producing the prepreg according to claim 2;
Formed by insert molding in which an overcoat material composed of a predetermined type of thermoplastic resin having compatibility with the molten yarn and melted at a predetermined temperature higher than the melting point of the molten yarn is injected around the prepared prepreg. Molded product production process for producing products,
A method for producing a molded article using a prepreg characterized by comprising
所定種類の連続した繊維材料から成り、前記連続補強繊維を結合するための結合糸と、を有し、
前記連続補強繊維及び前記結合糸が経編みされるとともに、当該経編みした編み生地に浸漬によって集束剤が含浸されることによって構成されていることを特徴とするプリプレグの中間体。 Continuous reinforcing fibers made of a predetermined type of continuous reinforcing fiber material;
A continuous yarn made of a predetermined type of continuous fiber material, and a binding yarn for binding the continuous reinforcing fiber,
An intermediate of a prepreg, wherein the continuous reinforcing fiber and the binding yarn are warp knitted, and the warp knitted fabric is impregnated with a sizing agent by dipping .
所定種類の熱可塑性樹脂から成るオーバーコート材を、前記作製されたプリプレグの周囲に射出するインサート成形により、成形品を作製する成形品作製工程と、
を備えていることを特徴とするプリプレグを用いた成形品の製造方法。 A prepreg production process for producing the prepreg according to claim 6;
A molded product production process for producing a molded product by insert molding in which an overcoat material made of a predetermined type of thermoplastic resin is injected around the produced prepreg;
The manufacturing method of the molded article using the prepreg characterized by comprising.
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