JP6365798B1 - Composite molded body and method for producing composite molded body - Google Patents
Composite molded body and method for producing composite molded body Download PDFInfo
- Publication number
- JP6365798B1 JP6365798B1 JP2018500596A JP2018500596A JP6365798B1 JP 6365798 B1 JP6365798 B1 JP 6365798B1 JP 2018500596 A JP2018500596 A JP 2018500596A JP 2018500596 A JP2018500596 A JP 2018500596A JP 6365798 B1 JP6365798 B1 JP 6365798B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- resin
- composite molded
- molded body
- fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
- B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C43/34—Feeding the material to the mould or the compression means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
- B29C70/34—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
複合成形体1は、第1樹脂および第1繊維を含み密度が高い第1の領域2と、第2繊維と第2樹脂とを含み第1の領域2よりも相対的に密度が低い第2の領域3と、を有している。また、複合成形体1が平面視されたとき、第2の領域3は規則的に(例えばハニカム構造となるように)配置されており、第2の領域3の面積率は20〜90%である。また、第1繊維の平均長さは、1mm以上であるのが好ましい。The composite molded body 1 includes a first region 2 that includes the first resin and the first fiber and has a high density, and a second region that includes the second fiber and the second resin and has a relatively lower density than the first region 2. Region 3. When the composite molded body 1 is viewed in plan, the second regions 3 are regularly arranged (for example, to have a honeycomb structure), and the area ratio of the second regions 3 is 20 to 90%. is there. Moreover, it is preferable that the average length of a 1st fiber is 1 mm or more.
Description
本発明は、複合成形体および複合成形体の製造方法に関する。 The present invention relates to a composite molded body and a method for producing the composite molded body.
例えば航空機や自動車等に用いられる構造材料は、さらなる軽量化が求められている。軽量化によって航空機や自動車の燃料消費量を抑えることができる。 For example, structural materials used for aircraft and automobiles are required to be further reduced in weight. By reducing the weight, the fuel consumption of aircraft and automobiles can be reduced.
このような構造材料として、例えば、ガラス繊維等の強化繊維と、ポリプロピレン等の樹脂と、を混合させてなる繊維強化樹脂が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の繊維強化樹脂では、繊維が3次元のあらゆる方向を向いて相互に絡まっている。これにより、繊維強化樹脂の補強が図られている。 As such a structural material, for example, a fiber reinforced resin obtained by mixing a reinforced fiber such as glass fiber and a resin such as polypropylene has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In the fiber reinforced resin described in Patent Document 1, the fibers are entangled with each other in all three-dimensional directions. Thereby, reinforcement of fiber reinforced resin is achieved.
近年、構造材料のさらなる軽量化の要請は強い。このため、繊維強化樹脂の密度をさらに低下させることが求められている。 In recent years, there is a strong demand for further weight reduction of structural materials. For this reason, it is calculated | required to further reduce the density of fiber reinforced resin.
しかしながら、繊維強化樹脂の密度を低下させた場合、繊維強化樹脂の機械的強度が低下する。その結果、繊維強化樹脂は、構造材料としての役割を果たせなくなるおそれがある。 However, when the density of the fiber reinforced resin is lowered, the mechanical strength of the fiber reinforced resin is lowered. As a result, the fiber reinforced resin may not be able to play a role as a structural material.
本発明の目的は、軽量化と高い機械的強度とを両立させた複合成形体、および、前記複合成形体を効率よく製造可能な複合成形体の製造方法を提供することにある。 The objective of this invention is providing the manufacturing method of the composite molded object which can manufacture the said composite molded object efficiently, and the composite molded object which made weight reduction and high mechanical strength compatible.
このような目的は、下記(1)〜(11)の本発明により達成される。
(1) 第1樹脂と、前記第1樹脂に分散している第1繊維と、を含む第1の領域と、
第2樹脂と、前記第2樹脂に分散している第2繊維と、を含むとともに前記第1の領域よりも密度が低い第2の領域と、
を含み、
平面視において、前記第2の領域が規則的に配置されており、
前記第2の領域の面積率が20〜90%であることを特徴とする複合成形体。
Such an object is achieved by the present inventions (1) to (11) below.
(1) a first region including a first resin and first fibers dispersed in the first resin;
A second region including a second resin and a second fiber dispersed in the second resin and having a lower density than the first region;
Including
In plan view, the second region are regularly arranged,
An area ratio of the second region is 20 to 90%.
(2) 前記第1樹脂および前記第2樹脂は互いに異なる上記(1)に記載の複合成形体。
(3) 前記第1樹脂は、熱可塑性樹脂を含む上記(1)または(2)に記載の複合成形体。
(2) The composite molded body according to (1), wherein the first resin and the second resin are different from each other .
(3) The composite molded body according to (1) or (2), wherein the first resin includes a thermoplastic resin.
(4) 前記第1繊維および前記第2繊維は互いに異なる上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の複合成形体。 (4) The composite molded body according to any one of (1) to (3), wherein the first fiber and the second fiber are different from each other .
(5) 前記第1繊維の平均長さは、1mm以上である上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の複合成形体。 (5) The composite molded body according to any one of (1) to (4) , wherein an average length of the first fibers is 1 mm or more.
(6) 前記第1繊維は、無機繊維である上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の複合成形体。 (6) The composite molded body according to any one of (1) to (5), wherein the first fiber is an inorganic fiber.
(7) 前記第1の領域を介して互いに離間している複数の前記第2の領域を含み、
前記第2の領域の形状は、それぞれ六角形である上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の複合成形体。(7) including a plurality of the second regions spaced apart from each other via the first region;
The composite molded body according to any one of (1) to (6), wherein each of the second regions has a hexagonal shape.
(8) 第1樹脂と第1繊維とを含む第1分散液を抄造することにより、中空になっている中空領域と、中実になっている中実領域と、を含み、平面視において前記中空領域が規則的に配置されてなる第1中間体を得る工程と、
第2樹脂と第2繊維とを含む第2分散液を前記中空領域に供給しつつ前記第2分散液を抄造することにより、第2中間体を得る工程と、
前記第1中間体および前記第2中間体を加圧成形することにより、複合成形体を得る工程と、
を有することを特徴とする複合成形体の製造方法。(8) By making the first dispersion containing the first resin and the first fiber, the hollow region that is hollow and the solid region that is solid are included, and the hollow in plan view Obtaining a first intermediate in which the regions are regularly arranged;
A step of obtaining the second intermediate by making the second dispersion while supplying the second dispersion containing the second resin and the second fiber to the hollow region;
Obtaining a composite molded body by pressure-molding the first intermediate and the second intermediate; and
The manufacturing method of the composite molded object characterized by having.
(9) 第1樹脂と第1繊維とを含む第1分散液を抄造することにより、中空になっている中空領域と、中実になっている中実領域と、を含み、平面視において前記中空領域が規則的に配置されてなる第1中間体を得る工程と、
第2樹脂と第2繊維とを含む第2分散液を抄造することにより、第2中間体を得る工程と、
前記第1中間体の前記中空領域に前記第2中間体を配置する工程と、
前記第1中間体および前記第2中間体を加圧成形することにより、複合成形体を得る工程と、
を有することを特徴とする複合成形体の製造方法。(9) By making the first dispersion containing the first resin and the first fiber, the hollow region that is hollow and the solid region that is solid are included. Obtaining a first intermediate in which the regions are regularly arranged;
Obtaining a second intermediate by making a second dispersion containing the second resin and the second fiber;
Disposing the second intermediate in the hollow region of the first intermediate;
Obtaining a composite molded body by pressure-molding the first intermediate and the second intermediate; and
The manufacturing method of the composite molded object characterized by having.
(10) 前記第1中間体および前記第2中間体の少なくとも一方は、仮中間体を切断することによって形成されたものである上記(9)に記載の複合成形体の製造方法。 (10) The method for producing a composite molded body according to (9), wherein at least one of the first intermediate and the second intermediate is formed by cutting a temporary intermediate.
(11) 前記中空領域に対応する遮蔽部を備えるマスクを介して前記第1分散液を抄造する上記(8)ないし(10)のいずれかに記載の複合成形体の製造方法。 (11) The method for producing a composite molded body according to any one of (8) to (10), wherein the first dispersion is made through a mask having a shielding portion corresponding to the hollow region.
本発明によれば、軽量化と高い機械的強度とを両立させた複合成形体が得られる。
また、本発明によれば、上記複合成形体を効率よく製造することができる。According to the present invention, it is possible to obtain a composite molded body that achieves both weight reduction and high mechanical strength.
Moreover, according to this invention, the said composite molded object can be manufactured efficiently.
以下、本発明の複合成形体および複合成形体の製造方法について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the composite molded body and the method for producing the composite molded body of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
<複合成形体>
まず、本発明の複合成形体の実施形態について説明する。<Composite molded body>
First, an embodiment of the composite molded body of the present invention will be described.
図1は、本発明の複合成形体の実施形態を示す斜視図であり、図2は、図1に示す複合成形体の平面図および断面図であり、図3は、図2に示す複合成形体の一点鎖線Bで囲まれた部分を模式的に示す部分拡大図である。 1 is a perspective view showing an embodiment of a composite molded body of the present invention, FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view of the composite molded body shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a composite molded body shown in FIG. It is the elements on larger scale which show typically the part enclosed with the dashed-dotted line B of the body.
図1〜図3に示す複合成形体1は、シート状をなしており、複合成形体1の主面の平面視形状は、図2(a)に示すように、長方形である。 The composite molded body 1 shown in FIGS. 1 to 3 has a sheet shape, and the planar view shape of the main surface of the composite molded body 1 is a rectangle as shown in FIG.
このような複合成形体1は、密度が高い高密度領域(第1の領域)2と、第1の領域2よりも相対的に密度が低い低密度領域(第2の領域)3と、を含んでいる。これらの第1の領域2および第2の領域3は、特に限定されないが、それぞれその厚さ方向において同じ構造になっている。なお、図1、2では、第1の領域2に対して相対的に密なドットを付し、第2の領域3に対して相対的に疎なドットを付している。
Such a composite molded body 1 includes a high density region (first region) 2 having a high density and a low density region (second region) 3 having a relatively lower density than the
本実施形態に係る第1の領域2は、第1樹脂21および第1繊維22を含んでいる。また、本実施形態に係る第2の領域3は、第2樹脂31および第2繊維32を含んでいる。
The
また、本実施形態に係る複合成形体1は、平面視において、第2の領域3が規則的に配置されている。このように第2の領域3が規則的に配置されていることにより、複合成形体1の全体において、第1の領域2と第2の領域3とをいずれか一方が偏在することなく分布させることになる。そして、複合成形体1における第2の領域3の面積率(平面視において、複合成形体1の主面の面積に対する第2の領域3の面積の割合)は20〜90%である。
Further, in the composite molded body 1 according to the present embodiment, the
このような複合成形体1では、第2の領域3が所定の面積率で均一に含まれているため、その分、全体の比重を低下させることができる。また、第1の領域2も含まれているため、複合成形体1に高い機械的強度が付与される。したがって、複合成形体1では、軽量化と高い機械的強度とが両立している。
In such a composite molded body 1, since the
以下、複合成形体1の各部について詳述する。
(第1の領域)
まず、第1の領域2について説明する。Hereinafter, each part of the composite molded body 1 will be described in detail.
(First area)
First, the
第1の領域2は、平面視において、主面の外形が長方形をなしている板状の部材である。この主面の外形は、平面視における複合成形体1の外形と一致する。
The
また、第1の領域2は、内部に第2の領域3を内包するための複数の貫通孔25を備えている。この貫通孔25は、平面視において、それぞれ正六角形をなしており、互いに離間するように規則的に配置されている。
The
第1の領域2は、前述したように、第1樹脂21および第1繊維22を含んでいる。このような第1の領域2は、第1樹脂21のマトリックスに第1繊維22が分散することによって複合化され、高い機械的特性を示す。これにより、複合成形体1の機械的特性をより高めることができる。
As described above, the
−第1繊維−
第1繊維22は、第1の領域2の機械的特性や熱伝導性を高めることに寄与する。-First fiber-
The
このような第1繊維22は、例えば、繊維糸または長い繊維束を所定の長さに切断することによって得られる。
Such
第1繊維22の平均長さは、特に限定されないが、1mm以上であるのが好ましく、2mm以上であるのがより好ましく、4mm以上であるのがさらに好ましい。第1繊維22の平均長さを前記範囲内に設定することにより、第1の領域2の機械的特性を十分に高めることができる。特に第1樹脂21の機械的特性が比較的低い場合であっても、第1繊維22によってそれを十分に補うことができる。その結果、機械的特性が特に良好な第1の領域2が得られる。
Although the average length of the
第1繊維22の平均長さの上限値は、特に限定されないが、例えば100mm以下であるのが好ましく、50mm以下であるのがより好ましい。これにより、第1の領域2を製造するにあたって第1繊維22を分散媒に分散させるとき、その分散性が良好になる。その結果、均質な構造の成形体が得られるため、最終的に機械的特性に優れた第1の領域2が得られる。
Although the upper limit of the average length of the
なお、第1繊維22の平均長さは、次のように測定される。第1の領域2の第1樹脂21を溶解する等して取り出された任意の100本以上の第1繊維22について、それらの長さを測定する。得られた長さの測定値を平均した値を第1繊維22の平均長さとする。
In addition, the average length of the
一方、第1繊維22の平均径は、特に限定されないが、1〜100μm程度であるのが好ましく、5〜80μm程度であるのがより好ましい。第1繊維22の平均径を前記範囲内に設定することにより、第1の領域2の機械的特性を高めつつ、第1の領域2を製造するときの成形性を高めることができる。
On the other hand, the average diameter of the
なお、第1繊維22の平均径は、次のように測定される。第1の領域2の第1樹脂21を溶解する等して取り出された任意の100本以上の第1繊維22について、それらの径を測定する。得られた径の測定値を平均した値を第1繊維22の平均径とする。
In addition, the average diameter of the
また、第1繊維22の径に対する長さの比(長さ/径)は、10以上であるのが好ましく、100以上であるのがより好ましい。これにより、第1繊維22が上記のような効果をより確実に発揮する。
Further, the ratio of the length to the diameter of the first fibers 22 (length / diameter) is preferably 10 or more, and more preferably 100 or more. Thereby, the
このような第1繊維22としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アルミニウム繊維、銅繊維、ステンレス鋼繊維、黄銅繊維、チタン繊維、鋼繊維、リン青銅繊維のような金属繊維、綿繊維、絹繊維、木質繊維のような天然繊維、アルミナ繊維のようなセラミック繊維、全芳香族ポリアミド(アラミド)、全芳香族ポリエステル、全芳香族ポリエステルアミド、全芳香族ポリエーテル、全芳香族ポリカーボネート、全芳香族ポリアゾメチン、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリ(パラ−フェニレンベンゾビスチアゾール)(PBZT)、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリ(パラ−フェニレン−2,6−ベンゾビスオキサゾール)(PBO)のような有機繊維等が挙げられ、これらのうちの1種、または、少なくとも1種を含むもの(複数種の繊維が混在したもの)が用いられる。
Examples of such
このうち、第1繊維22としては、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維およびセラミック繊維のような無機繊維が好ましく用いられる。引張強度等の機械的特性に優れている無機繊維を用いることにより、第1の領域2の機械的特性を特に高めることができる。
Among these, as the
なお、第1繊維22には、必要に応じて、カップリング剤処理、界面活性剤処理、紫外線照射処理、電子線照射処理、プラズマ照射処理等の表面処理が施されていてもよい。
The
このうち、カップリング剤としては、例えば、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、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジエトキシシランのようなアミノ基含有アルコキシシラン、およびそれらの加水分解物等が挙げられ、これらのうちの少なくとも1種を含むものが用いられる。 Among these, examples of the coupling agent include N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane, N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, and γ-aminopropylmethyl. Dimethoxysilane, γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, N- (β- Examples include amino group-containing alkoxysilanes such as (aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, hydrolysates thereof, and the like, and those containing at least one of these are used.
一方、前述した有機繊維を用いることにより、第1の領域2のさらなる軽量化を図ることができる。また、有機繊維とは言ってもその機械的特性はさまざまであり、無機繊維よりも高い機械的特性を有するものも多い。したがって、有機繊維の最適な選択によって、軽量化と高い機械的特性とを高度に両立させた複合成形体1を実現することが可能である。
On the other hand, further weight reduction of the 1st area |
第1の領域2における第1繊維22の含有量は、特に限定されないが、第1樹脂21の5〜300体積%程度であるのが好ましく、10〜150体積%程度であるのがより好ましく、20〜90体積%程度であるのがさらに好ましい。第1繊維22の含有量を前記範囲内に設定することにより、第1樹脂21と第1繊維22との量的なバランスが最適化される。このため、第1の領域2の機械的特性を特に高めることができる。すなわち、第1繊維22の含有量が前記下限値を下回ると、第1繊維22の含有量が相対的に不足するため、第1樹脂21の組成や第1繊維22の長さ、構成材料等によっては、第1の領域2の機械的特性が低下するおそれがある。一方、第1繊維22の含有量が前記上限値を上回ると、第1樹脂21の含有量が相対的に不足するため、第1樹脂21の組成や第1繊維22の長さ、構成材料等によっては、第1の領域2の機械的特性が低下するおそれがある。
The content of the
なお、図3に示す第1繊維22の形状は、一例であり、図示したような直線状には限定されず、いかなる形状であってもよい。
In addition, the shape of the
また、第1繊維22は、第1の領域2中においていかなる方向に配向していてもよいが、好ましくは第1の領域2の表面(主面)と平行になるように配向しているのが好ましい。これにより、第1の領域2の表面の引張方向において靭性を高めることができる。また、第1の領域2の表面の耐摩耗性も高くなる。
The
−第1樹脂−
第1樹脂21は、第1の領域2に成形性や保形性を付与したり、第1繊維22同士を結着するバインダーとして機能したりする。したがって、第1樹脂21としては、このような機能を有するものであれば特に限定されない。例えば、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、メラミン系樹脂、ポリウレタン、ビスマレイミド系樹脂のような熱硬化性樹脂、ポリアミド系樹脂(例えばナイロン等)、熱可塑性ウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂(例えばポリエチレン、ポリプロピレン等)、ポリカーボネート、ポリエステル系樹脂(例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等)、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、フッ素樹脂(例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等)、変性ポリフェニレンエーテル、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミドのような熱可塑性樹脂等が挙げられる。なお、第1樹脂21は、これらのうちの少なくとも1種を含んでいてもよく、2種以上を含んでいてもよい。-First resin-
The
第1樹脂21は、特にフェノール系樹脂、エポキシ系樹脂およびビスマレイミド系樹脂のうちの少なくとも1種を含むことが好ましい。これにより、第1の領域2の機械的特性および耐熱性を特に高めることができる。
The
フェノール系樹脂としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂、アリールアルキレン型ノボラック樹脂のようなノボラック型フェノール樹脂、未変性のレゾールフェノール樹脂、桐油、アマニ油、クルミ油等で変性した油変性レゾールフェノール樹脂等のレゾール型フェノール樹脂等が挙げられる。 Examples of phenolic resins include phenol novolak resins, cresol novolak resins, bisphenol A novolak resins, novolak phenol resins such as arylalkylene type novolak resins, unmodified resole phenol resins, tung oil, linseed oil, walnut oil, and the like. Examples thereof include resol type phenol resins such as modified oil-modified resol phenol resins.
これらの中でも、コストおよび成形性の観点から、ノボラック型フェノール樹脂が好ましく用いられる。 Among these, a novolac type phenol resin is preferably used from the viewpoint of cost and moldability.
フェノール系樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、1000〜15000程度であるのが好ましい。なお、フェノール系樹脂の重量平均分子量が前記下限値を下回ると、第1樹脂21の粘度が低くなり過ぎて複合成形体1の製造時の第1の領域2の成形が難しくなるおそれがある。一方、フェノール系樹脂の重量平均分子量が前記上限値を上回ると、第1樹脂21の粘度が高くなり過ぎて、複合成形体1の製造時の第1の領域2の成形性が低下するおそれがある。
Although the weight average molecular weight of a phenol-type resin is not specifically limited, It is preferable that it is about 1000-15000. In addition, when the weight average molecular weight of a phenol-type resin is less than the said lower limit, the viscosity of the
フェノール系樹脂の重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で測定されたポリスチレン換算の重量平均分子量として求めることができる。 The weight average molecular weight of the phenolic resin can be determined as a polystyrene-reduced weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography (GPC).
エポキシ系樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールAD型のようなビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型のようなノボラック型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールA型、臭素化フェノールノボラック型のような臭素化型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、トリス(ヒドロキシフェニル)メタン型エポキシ樹脂等が挙げられる。 Examples of the epoxy resin include bisphenol type epoxy resins such as bisphenol A type, bisphenol F type and bisphenol AD type, novolak type epoxy resins such as phenol novolak type and cresol novolak type, brominated bisphenol A type and brominated type. Examples thereof include brominated epoxy resins such as phenol novolac type, biphenyl type epoxy resins, naphthalene type epoxy resins, and tris (hydroxyphenyl) methane type epoxy resins.
これらの中でも、高流動性や成形性等の観点から、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂が好ましく用いられる。 Among these, bisphenol type epoxy resins and novolac type epoxy resins are preferably used from the viewpoints of high fluidity and moldability.
また、比較的分子量の低いビスフェノールA型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂がより好ましく用いられる。 Further, bisphenol A type epoxy resins, phenol novolac type epoxy resins, and cresol novolak type epoxy resins having a relatively low molecular weight are more preferably used.
さらに、耐熱性の観点から、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂がさらに好ましく用いられ、トリス(ヒドロキシフェニル)メタン型エポキシ樹脂が特に好ましく用いられる。 Furthermore, from the viewpoint of heat resistance, phenol novolac type epoxy resins and cresol novolac type epoxy resins are more preferably used, and tris (hydroxyphenyl) methane type epoxy resins are particularly preferably used.
ビスマレイミド系樹脂としては、例えば、分子鎖の両末端にマレイミド基を有する樹脂であれば、特に限定されないが、ベンゼン環を有するものが好ましく、下記一般式(1)で表されるものがより好ましく用いられる。 The bismaleimide-based resin is not particularly limited as long as it is a resin having maleimide groups at both ends of the molecular chain, for example, those having a benzene ring are preferable, and those represented by the following general formula (1) are more preferable. Preferably used.
ただし、ビスマレイミド系樹脂は、分子鎖の両末端以外にマレイミド基を有していてもよい。 However, the bismaleimide resin may have a maleimide group in addition to both ends of the molecular chain.
ここで、有機基とは、炭素原子以外の原子を含んでいてもよい炭化水素基であり、炭素原子以外の原子としてはO、S、N等が挙げられる。 Here, the organic group is a hydrocarbon group that may contain atoms other than carbon atoms, and examples of atoms other than carbon atoms include O, S, and N.
R5は、好ましくはメチレン基と芳香環とエーテル結合(−O−)とが任意の順序で結合した主鎖構造を有し、主鎖上に置換基および側鎖の少なくとも一方を有していてもよい。主鎖構造に含まれるメチレン基と芳香環とエーテル結合との合計数は15個以下である。上記の置換基または側鎖としては、例えば、炭素数3個以下の炭化水素基、マレイミド基、フェニレン基等が挙げられる。R 5 preferably has a main chain structure in which a methylene group, an aromatic ring, and an ether bond (—O—) are bonded in any order, and has at least one of a substituent and a side chain on the main chain. May be. The total number of methylene groups, aromatic rings and ether bonds contained in the main chain structure is 15 or less. Examples of the substituent or side chain include a hydrocarbon group having 3 or less carbon atoms, a maleimide group, and a phenylene group.
ビスマレイミド系樹脂としては、例えば、N,N’−(4,4’−ジフェニルメタン)ビスマレイミド、ビス(3−エチル−5−メチル−4−マレイミドフェニル)メタン、2,2−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン、m−フェニレンビスマレイミド、p−フェニレンビスマレイミド、4−メチル−1,3−フェニレンビスマレイミド、N,N’−エチレンジマレイミド、N,N’−ヘキサメチレンジマレイミド等が挙げられる。 Examples of bismaleimide-based resins include N, N ′-(4,4′-diphenylmethane) bismaleimide, bis (3-ethyl-5-methyl-4-maleimidophenyl) methane, and 2,2-bis [4- (4-maleimidophenoxy) phenyl] propane, m-phenylenebismaleimide, p-phenylenebismaleimide, 4-methyl-1,3-phenylenebismaleimide, N, N′-ethylenedimaleimide, N, N′-hexamethylene Examples thereof include dimaleimide.
また、第1樹脂21とともに、必要に応じて硬化剤が併用される。
例えば、第1樹脂21としてノボラック型フェノール樹脂が用いられる場合、硬化剤としては、通常、ヘキサメチレンテトラミンが用いられる。A curing agent is used in combination with the
For example, when a novolac type phenol resin is used as the
また、例えば、第1樹脂21としてエポキシ系樹脂が用いられる場合、硬化剤としては、脂肪族ポリアミン、芳香族ポリアミン、ジシアミンジアミドのようなアミン化合物、脂環族酸無水物、芳香族酸無水物のような酸無水物、ノボラック型フェノール樹脂のようなポリフェノール化合物、イミダゾール化合物等が用いられる。
Further, for example, when an epoxy resin is used as the
これらの中でも、取り扱い性や環境面の観点から、ノボラック型フェノール樹脂が好ましく用いられる。特に、エポキシ系樹脂としてフェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、およびトリス(ヒドロキシフェニル)メタン型エポキシ樹脂を用いる場合、硬化剤としては、硬化物の耐熱性がより向上し易いという観点から、ノボラック型フェノール樹脂が好ましく用いられる。 Among these, a novolak type phenol resin is preferably used from the viewpoints of handleability and environmental aspects. In particular, when a phenol novolac type epoxy resin, a cresol novolac type epoxy resin, and a tris (hydroxyphenyl) methane type epoxy resin are used as the epoxy resin, as a curing agent, from the viewpoint that the heat resistance of the cured product is easily improved. A novolac type phenol resin is preferably used.
また、例えば、第1樹脂21としてビスマレイミド系樹脂が用いられる場合、硬化剤としては、イミダゾール化合物が用いられる。
なお、硬化剤としては、上述したもののうちの1種または2種以上が用いられる。For example, when a bismaleimide resin is used as the
In addition, as a hardening | curing agent, the 1 type (s) or 2 or more types of what was mentioned above are used.
一方、第1樹脂21は、特に熱可塑性樹脂を含んでいてもよい。これにより、第1の領域2の成形性を特に高めることができ、より寸法精度が高い第1の領域2が得られる。
On the other hand, the
さらに、第1樹脂21は、熱可塑性樹脂の中でもスーパーエンジニアリングプラスチックを含むことが好ましい。これにより、熱可塑性樹脂がもたらす効果に加え、高い機械的特性という効果が第1の領域2に付加されることとなる。なお、スーパーエンジニアリングプラスチックとしては、例えば、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、フッ素樹脂等が挙げられる。
Further, the
第1樹脂21の融点は、特に限定されないが、200〜400℃であるのが好ましく、210〜390℃であるのがより好ましく、260〜380℃であるのがさらに好ましい。このような融点の第1樹脂21を用いることにより、第1の領域2の機械的特性および耐熱性を十分に高めることができる。これにより、耐熱性に優れた複合成形体1が得られる。
Although melting | fusing point of the
なお、第1樹脂21の融点が前記下限値を下回ると、第1の領域2の構成やその他の部位の構成によっては、複合成形体1の高温時の寸法精度が低下するおそれがある。一方、第1樹脂21の融点は前記上限値を上回ってもよいが、それに伴って一部の物性(例えば耐衝撃性等)が低下するおそれがある。
If the melting point of the
ここで、第1樹脂21の融点は、原則として結晶融点のことであり、例えば、示差走査熱量計(DSC−2920、TAインスツルメント社製)により測定できる。
Here, the melting point of the
また、第1樹脂21に結晶融点が存在せずガラス転移温度が存在する場合には、本発明における第1樹脂21の融点はガラス転移温度も含むものとする。このガラス転移温度も、上記の示差走査熱量計により測定可能である。
Further, when the
さらに、第1樹脂21が熱硬化性樹脂の場合であって結晶融点もガラス転移温度も存在しない場合には、本発明における第1樹脂21の融点は熱硬化性樹脂の硬化物の耐熱温度も含むものとする。この耐熱温度は、JIS K 6911:1995の熱可塑性プラスチック一般試験方法に規定されている荷重たわみ温度とする。
Further, when the
−パルプ−
第1の領域2は、必要に応じてパルプを含んでいてもよい。パルプとは、フィブリル構造を有する繊維材料であり、上記第1繊維22とは異なるものである。パルプは、例えば、繊維材料を機械的または化学的にフィブリル化することによって得ることができる。-Pulp-
The
パルプとしては、例えば、リンターパルプ、木材パルプのようなセルロース繊維、ケナフ、ジュート、竹のような天然繊維、パラ型全芳香族ポリアミド繊維(アラミド繊維)およびその共重合体、芳香族ポリエステル繊維、ポリベンザゾール繊維、メタ型アラミド繊維およびそれらの共重合体、アクリル繊維、アクリロニトリル繊維、ポリイミド繊維、ポリアミド繊維のような有機繊維等をフィブリル化したものが挙げられ、これらのうちの少なくとも1種が用いられる。 Examples of the pulp include cellulose fibers such as linter pulp and wood pulp, natural fibers such as kenaf, jute and bamboo, para-type wholly aromatic polyamide fibers (aramid fibers) and copolymers thereof, aromatic polyester fibers, Examples include fibrillated organic fibers such as polybenzazole fibers, meta-type aramid fibers and copolymers thereof, acrylic fibers, acrylonitrile fibers, polyimide fibers, polyamide fibers, and at least one of these is Used.
また、第1の領域2におけるパルプの含有量は、特に限定されないが、第1樹脂21の0.5〜10質量%程度であるのが好ましく、1〜8質量%程度であるのがより好ましく、1.5〜5質量%程度であるのがさらに好ましい。これにより、機械的特性や熱伝導性がより良好な第1の領域2を実現することができる。
The pulp content in the
−凝集剤−
第1の領域2は、必要に応じて凝集剤を含んでいてもよい。-Flocculant-
The
凝集剤としては、例えば、カチオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、両性高分子凝集剤等が挙げられ、これらのうちの少なくとも1種が用いられる。 Examples of the flocculant include a cationic polymer flocculant, an anionic polymer flocculant, a nonionic polymer flocculant, and an amphoteric polymer flocculant, and at least one of these is used.
より具体的には、例えば、カチオン性ポリアクリルアミド、アニオン性ポリアクリルアミド、ホフマンポリアクリルアミド、マンニックポリアクリルアミド、両性共重合ポリアクリルアミド、カチオン化澱粉、両性澱粉、ポリエチレンオキサイド等が挙げられる。 More specifically, for example, cationic polyacrylamide, anionic polyacrylamide, Hoffman polyacrylamide, mannic polyacrylamide, amphoteric copolymerized polyacrylamide, cationized starch, amphoteric starch, polyethylene oxide and the like can be mentioned.
また、第1の領域2における凝集剤の含有量は、特に限定されないが、第1樹脂21の0.01〜1.5質量%程度であるのが好ましく、0.05〜1質量%程度であるのがより好ましく、0.1〜0.5質量%程度であるのがさらに好ましい。これにより、第1の領域2を例えば抄造法により製造するとき、脱水処理等を容易かつ安定的に行うことができ、最終的に均質で機械的特性に優れた第1の領域2が得られる。
Further, the content of the flocculant in the
−その他の添加剤−
第1の領域2は、必要に応じてその他の添加剤を含んでいてもよい。-Other additives-
The
かかる添加剤としては、例えば、充填材、金属粉、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、離型剤、可塑剤、硬化触媒、硬化助剤、顔料、耐光剤、帯電防止剤、抗菌剤、導電剤、分散剤等が挙げられ、これらのうちの少なくとも1種が用いられる。 Examples of such additives include fillers, metal powders, antioxidants, ultraviolet absorbers, flame retardants, mold release agents, plasticizers, curing catalysts, curing aids, pigments, light resistance agents, antistatic agents, and antibacterial agents. , Conductive agents, dispersants and the like, and at least one of them is used.
このうち、硬化助剤としては、例えば、イミダゾール化合物、三級アミン化合物、有機リン化合物、酸化マグネシウム等が挙げられる。 Among these, examples of the curing aid include imidazole compounds, tertiary amine compounds, organic phosphorus compounds, and magnesium oxide.
また、充填材には、例えば、無機充填材、有機充填材等が用いられる。具体的な構成材料としては、例えば、酸化チタン、アルミナ、シリカ、ジルコニア、酸化マグネシウム、酸化カルシウムのような酸化物類、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素のような窒化物類、硫酸バリウム、硫酸鉄、硫酸銅のような硫化物類、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムのような水酸化物類、カオリナイト、タルク、天然マイカ、合成マイカのような鉱物類、炭化ケイ素のような炭化物類等が挙げられる。さらに、これらの粉末にカップリング剤処理のような表面処理が施されたものであってもよい。 In addition, as the filler, for example, an inorganic filler, an organic filler, or the like is used. Specific examples of constituent materials include oxides such as titanium oxide, alumina, silica, zirconia, magnesium oxide, and calcium oxide, nitrides such as boron nitride, aluminum nitride, and silicon nitride, barium sulfate, and sulfuric acid. Sulfides such as iron and copper sulfate, hydroxides such as aluminum hydroxide and magnesium hydroxide, minerals such as kaolinite, talc, natural mica and synthetic mica, carbides such as silicon carbide, etc. Is mentioned. Further, these powders may be subjected to a surface treatment such as a coupling agent treatment.
また、充填材として、金属粉、ガラスビーズ、ミルドカーボン、グラファイト、ポリビニルブチラール、木粉等が用いられてもよい。 Moreover, metal powder, glass beads, milled carbon, graphite, polyvinyl butyral, wood powder, etc. may be used as the filler.
また、離型剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム等が挙げられる。 Moreover, as a mold release agent, a zinc stearate, a calcium stearate, a magnesium stearate etc. are mentioned, for example.
また、カップリング剤としては、例えば、エポキシシランカップリング剤、カチオニックシランカップリング剤、アミノシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤等が挙げられる。 Moreover, as a coupling agent, an epoxy silane coupling agent, a cationic silane coupling agent, an aminosilane coupling agent, a titanate coupling agent etc. are mentioned, for example.
また、難燃剤としては、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムのような金属水酸化物、アンチモン化合物、ハロゲン化合物、リン化合物、窒素化合物、ホウ素化合物等が挙げられる。 Examples of the flame retardant include metal hydroxides such as aluminum hydroxide and magnesium hydroxide, antimony compounds, halogen compounds, phosphorus compounds, nitrogen compounds, and boron compounds.
(第2の領域)
次に、第2の領域3について説明する。(Second area)
Next, the
第2の領域3は、前述した第1の領域2に形成されている貫通孔25の内部に配置されている(嵌め込まれている)。したがって、第2の領域3は、平面視において(図2(a)参照)、主面の外形が正六角形をなしている板状の部材である。また、貫通孔25は、複数個設けられており、各貫通孔25に第2の領域3が配置されている。このため、第2の領域3は、互いに離間しつつ、規則的に配置されることとなる。加えて、第2の領域3はその外側を第1の領域2で取り囲まれることになるので、仮に第2の領域3の機械的強度が低い場合であっても、その影響が複合成形体1全体に及び難くなる。
The
このような第2の領域3は、第1の領域2よりも相対的に密度が低い。このため、第1の領域2および第2の領域3の構成材料等にもよるが、第2の領域3の面積率が増加するほど、複合成形体1の比重を低下させることができる。これにより、軽量化が図られた複合成形体1が得られる。このため、軽量化の観点からは、第2の領域3の面積率が高いほど好ましいが、第2の領域3の面積率が高くなり過ぎると、複合成形体1の機械的強度が低下するおそれがある。
Such a
したがって、第2の領域3の構成材料は、第1の領域2の構成材料よりも密度が低い材料であれば特に限定されず、有機材料や無機材料であってもよいが、好ましくは第2樹脂31と第2繊維32とを含んでいる。このような第2の領域3は、軽量であるにもかかわらず、第2樹脂31のマトリックスに第2繊維32が分散することによって複合化され、比較的高い機械的特性を示す。これにより、複合成形体1の軽量化に寄与する一方、第2の領域3を設けることによって機械的特性が低下してしまうのを抑制することができる。
Therefore, the constituent material of the
また、第2の領域3を設けることにより、その分、相対的に高コストになり易い第1の領域2の体積を減らすことができる。これにより、複合成形体1の低コスト化を図ることができる。すなわち、第1の領域2によって複合成形体1の機械的特性の大部分を担保することができていることにより、第2の領域3については、密度が小さいことを最優先に構成材料を選択することが可能になる。したがって、第2の領域3に用いられる材料の選択の幅が非常に広がり、低コスト化において有利になる。また、第2の領域3を設けることにより、質量を抑えつつ複合成形体1の大型化を容易に図ることができる。
Further, by providing the
また、複合成形体1において、第2の領域3には、前述した第1樹脂21も混じり合うように含まれていてもよい。これにより、第1の領域2および第2の領域3は、共通して含有する第1樹脂21によって一体化され易くなる。その結果、第1の領域2と第2の領域3とがより強固に接合され、複合成形体1の信頼性をより高めることができる。
Further, in the composite molded body 1, the
一方、複合成形体1において、前述した第1の領域2には、第2樹脂31が混じり合うように含まれていてもよい。これにより、第1の領域2および第2の領域3は、共通して含有する第2樹脂31によって一体化され易くなる。その結果、第1の領域2と第2の領域3とがより強固に接合され、複合成形体1の信頼性をより高めることができる。
On the other hand, in the composite molded body 1, the
また、第1樹脂21および第2樹脂31は、同種の樹脂であるのが好ましい。これにより、第1の領域2と第2の領域3とがとりわけ強固に接合され、複合成形体1の信頼性を特に高めることができる。
Moreover, it is preferable that the
また、第2の領域3は、内部に空孔を含んでいてもよい。これにより、第2の領域3の密度をさらに低下させることができる。
Moreover, the 2nd area |
この空孔は、第2の領域3に内包されている空孔のことをいう。また、この空孔は、その1つ1つまたは複数個が連結したものが系外と隔離されている空間(独立気泡)であってもよく、系外と連通している空間(連続気泡)であってもよい。
This hole means a hole included in the
このうち、特に限定されるものではないが、独立気泡が連続気泡よりも多いことが好ましい。これにより、空孔を含んでいても第2の領域3の機械的特性がより低下し難くなる。これは、独立気泡が圧壊し難いので、それに伴って第2の領域3の機械的強度が低下し難いことによる。
Among these, although there is no particular limitation, it is preferable that there are more closed cells than open cells. Thereby, even if it contains a void | hole, the mechanical characteristic of the 2nd area |
なお、独立気泡が連続気泡より多いとは、第2の領域3の断面を拡大観察したとき、独立気泡が占める面積の合計が、連続気泡が占める面積の合計より大きい状態をいう。
The term “the number of closed cells is larger than the number of closed cells” means that the total area occupied by closed cells is larger than the total area occupied by closed cells when the cross section of the
第2の領域3が空孔として独立気泡を含む場合、空孔の平均径は、特に限定されないが、2〜300μm程度であるのが好ましく、5〜200μm程度であるのがより好ましい。これにより、空孔による第2の領域3の軽量化と、空孔による第2の領域3の機械的特性の低下の抑制と、を両立させることができる。すなわち、空孔の平均径が前記下限値を下回る場合、空孔率によっては、第2の領域3の軽量化が難しくなるおそれがある。一方、空孔の平均径が前記上限値を上回る場合、空孔率によっては、空孔が屈折や亀裂等の起点になり易くなるため、第2の領域3の機械的特性が低下するおそれがある。
When the
なお、空孔の平均径は、第2の領域3の断面から各空孔の面積と同じ面積を持つ円をそれぞれ仮想したとき、それらの円の直径(円相当径)の平均値として求められる。
The average diameter of the holes is obtained as an average value of the diameters (equivalent circle diameters) of circles having the same area as each hole from the cross section of the
第2の領域3の空孔率は、特に限定されないが、5〜90%程度であるのが好ましく、10〜87.5%程度であるのがより好ましく、15〜85%程度であるのがさらに好ましい。空孔率を前記範囲内に設定することにより、第2の領域3の軽量化と機械的特性とをバランスよく両立させることができる。すなわち、空孔率が前記下限値を下回ると、第2樹脂31の組成や第2繊維32の長さ、構成材料等によっては、第2の領域3の軽量化が不十分になるおそれがある。一方、空孔率が前記上限値を上回ると、第2樹脂31の組成や第2繊維32の長さ、構成材料等によっては、第2の領域3の機械的特性が低下するおそれがある。
The porosity of the
なお、第2の領域3の空孔率は、例えば第2の領域3の断面の面積において、空孔が占める面積の割合(空孔の面積率)として求められる。
Note that the porosity of the
−第2繊維−
第2繊維32は、第2の領域3の機械的特性や熱伝導性を高めることに寄与する。-Second fiber-
The
このような第2繊維32としては、例えば、繊維糸または長い繊維束を所定の長さに切断することによって得られたものが用いられる。
As such
第2繊維32の平均長さは、特に限定されず、第1繊維22の平均長さより長くても短くてもよい。
The average length of the
一方、第2繊維32自体の比重が第2樹脂31自体の比重より大きい場合が多いことを踏まえると、第2繊維32の平均長さを第1繊維22の平均長さよりも短くした場合、第2の領域3の密度を低くし易いだけでなく、第2の領域3の弾性率が高くなり易い。このため、第2の領域3を第1の領域2と併設することにより、第1の領域2に由来する高い剛性と、第2の領域3に由来する高い弾性率と、を両立させた複合成形体1が得られる。
On the other hand, in view of the fact that the specific gravity of the
この場合、第2繊維32の平均長さは、第1繊維22の平均長さの1〜90%程度であるのが好ましく、3〜70%程度であるのがより好ましく、5〜50%程度であるのがさらに好ましい。第2繊維32に平均長さを前記範囲内に設定することにより、第2の領域3の弾性率を最適化することができる。これにより、複合成形体1の機械的特性をより高めることができる。
In this case, the average length of the
一例として、第2繊維32の平均長さは、5〜500μm程度であるのが好ましく、10〜300μm程度であるのがより好ましい。これにより、例えば第2の領域3中に空孔を形成することによって密度を低下させようとするとき、空孔を気密化し易くなり、第2の領域3の低密度化を図りつつ、機械的特性を高め易くなる。
As an example, the average length of the
なお、第2繊維32の平均長さとは、第2の領域3の第2樹脂31を溶解する等して取り出された任意の100本以上の第2繊維32について、その長さを測定し、平均した値のことをいう。
The average length of the
一方、第2繊維32の平均径は、特に限定されないが、5〜20μm程度であるのが好ましく、6〜18μm程度であるのがより好ましく、7〜16μm程度であるのがさらに好ましい。これにより、第2の領域3に適度な弾性率が付与される。なお、第2繊維32の平均径が前記下限値を下回ると、第2繊維32の材質や長さ等によっては、第2の領域3の弾性率が低下するおそれがあり、第2繊維32の平均径が前記上限値を上回ると、第2繊維32の長さ等によっては、第2の領域3を製造するときの成形性が低下するおそれがある。
On the other hand, the average diameter of the
なお、第2繊維32の平均径とは、第2の領域3の第2樹脂31を溶解する等して取り出された任意の100本以上の第2繊維32について、その径を測定し、平均した値のことをいう。
The average diameter of the
このような第2繊維32としては、例えば、第1繊維22として前述したもののうちの1種、または、少なくとも1種を含むもの(複数種の繊維が混在したもの)が用いられる。なお、第2繊維32は、第1繊維22と同じ種類の繊維であってもよく、異なる種類の繊維であってもよい。
As the
例えば、本実施形態のように、第2の領域3の周囲が第1の領域2によって取り囲まれている場合あるいはそれに準じた配置の場合等では、第2の領域3と第1の領域2とで求められる機械的特性が異なる。そこで、第1繊維22と第2繊維32とで種類を異ならせることにより、それぞれの部位に最適な機械的特性が付与されることとなる。その結果、例えば第2繊維32にはより軽量な繊維を用いる一方、第1繊維22にはより靭性に優れた繊維を用いるといった最適化が可能になる。
For example, as in the present embodiment, in the case where the periphery of the
なお、第2繊維32には、必要に応じて、カップリング剤処理、界面活性剤処理、紫外線照射処理、電子線照射処理、プラズマ照射処理等の表面処理が施されていてもよい。
Note that the
第2の領域3における第2繊維32の含有量は、特に限定されないが、第2樹脂31の5〜300体積%程度であるのが好ましく、10〜150体積%程度であるのがより好ましく、20〜90体積%程度であるのがさらに好ましい。第2繊維32の含有量を前記範囲内に設定することにより、第2樹脂31と第2繊維32との量的なバランスが最適化されるため、第2の領域3の機械的特性を特に高めることができる。すなわち、第2繊維32の含有量が前記下限値を下回ると、第2繊維32の含有量が相対的に不足するため、第2樹脂31の組成や第2繊維32の長さ、構成材料等によっては、第2の領域3の機械的特性が低下するおそれがある。一方、第2繊維32の含有量が前記上限値を上回ると、第2樹脂31の含有量が相対的に不足するため、第2樹脂31の組成や第2繊維32の長さ、構成材料等によっては、第2の領域3の機械的特性が低下するおそれがある。
The content of the
なお、図3に示す第2繊維32の形状は、一例であり、図示したような直線状には限定されず、いかなる形状であってもよい。
In addition, the shape of the
また、第2繊維32は、第2の領域3においていかなる方向に配向していてもよいが、好ましくは方向を問わずランダムに配向している。これにより、第2の領域3は、構造上の異方性がなくなるので、機械的特性においても等方的になる。その結果、第2の領域3の一部に応力が集中したとしても、第2の領域3が破損し難くなる。そして、複合成形体1の信頼性をより高めることができる。
The
−第2樹脂−
第2樹脂31としては、特に限定されず、第1樹脂21として前述したもののうちの1種、または、少なくとも1種を含むもの(複数種の樹脂が混在したもの)が用いられる。なお、第2樹脂31は、第1樹脂21と同じ種類の樹脂であってもよく、異なる種類の樹脂であってもよい。-Second resin-
The
例えば、本実施形態のように、第2の領域3の周囲が第1の領域2によって取り囲まれている場合あるいはそれに準じた配置の場合等では、第2の領域3と第1の領域2とで求められる機械的特性が異なる。そこで、第1樹脂21と第2樹脂31とで種類を異ならせることにより、それぞれの部位に最適な機械的特性が付与されることとなる。その結果、例えば第2樹脂31にはより軽量な樹脂を用いる一方、第1樹脂21にはより耐衝撃性に優れた樹脂を用いるといった最適化が可能になる。これにより、複合成形体1の信頼性をより高めることができる。
For example, as in the present embodiment, in the case where the periphery of the
−その他の添加剤−
第2の領域3は、必要に応じてその他の添加剤を含んでいてもよい。-Other additives-
The
かかる添加剤としては、第1の領域2と同様、例えば、充填材、金属粉、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、離型剤、可塑剤、硬化触媒、硬化助剤、顔料、耐光剤、帯電防止剤、抗菌剤、導電剤、分散剤等が挙げられ、これらのうちの少なくとも1種が用いられる。
As such additives, for example, as in the
以上のような成分を含む第2の領域3は、前述したように、第1の領域2と併設されるが、このとき、第2の領域3が規則的に配置されている。これにより、前述したように、複合成形体1の全体から見たとき、第1の領域2と第2の領域3とをいずれか一方が偏在することなく分布させることができる。その結果、第1の領域2による高強度化の恩恵を十分に受けつつ、軽量化を図ることができる。
As described above, the
なお、規則的とは、第2の領域3のパターンが繰り返し並んでいる状態をいう。このとき、隣り合う第2の領域3のパターン同士は、互いに同じ形状であっても異なる形状であってもよい。互いに異なるパターンが隣り合っている場合には、その2つのパターンを1組にして繰り返し並んでいればよい。
Note that “regular” means a state in which the patterns of the
ただし、第2の領域3のパターンが繰り返し並ぶ場合、多少の位置ずれは許容される。具体的には、例えば第2の領域3が等間隔に並ぶという規則性を有する場合、その規則に基づく位置を基準にして±20%のずれが許容される。なお、この割合は、第2の領域3が並ぶ方向における第2の領域3の長さに対する割合であり、ずれの方向は限定されない。
However, when the pattern of the
また、このような第1の領域2と第2の領域3とを有する複合成形体1においては、第2の領域3の面積率が20〜90%になるように設定される。第2の領域3の面積率が前記範囲内であることにより、第1の領域2と第2の領域3のバランスが最適化される。その結果、軽量化と高い機械的強度とが両立した複合成形体1が得られる。
Further, in the composite molded body 1 having the
また、第2の領域3の面積率は、好ましくは30〜85%とされ、より好ましくは50〜90%とされる。
The area ratio of the
なお、第2の領域3の面積率が前記下限値を下回ると、第2の領域3による軽量化の恩恵を十分に受けられなくなり、複合成形体1の軽量化が図られないおそれがある。一方、第2の領域3の面積率が前記上限値を上回ると、相対的に第1の領域2の割合が低下し、複合成形体1の機械的強度が低下するおそれがある。
If the area ratio of the
また、第1の領域2の外形形状は、特に限定されず、長方形以外の形状、例えば正方形、平行四辺形、菱形のような四角形の他、五角形、六角形のような多角形、真円、楕円、長円のような円形、その他いかなる形状であってもよい。
Further, the outer shape of the
一方、第2の領域3の外形形状も、特に限定されず、六角形以外の形状、例えば、正方形、長方形、平行四辺形、菱形のような四角形、五角形、八角形のような多角形、真円、楕円、長円のような円形、その他いかなる形状であってもよいが、六角形であるのが好ましい。すなわち、六角形をなす第2の領域3が、第1の領域2を介して互いに離間しつつ配置されているのが好ましい。これにより、第2の領域3の形状の効果によって、第2の領域3を互いに近づけた状態で配置したとしても、複合成形体1の機械的強度が低下し難い。これは、第2の領域3の外形形状を六角形にすることで、いわゆるハニカム構造が形成されるため、複合成形体1に荷重が加わったとしても、それによる応力を分散させ易くなるためであると考えられる。その結果、複合成形体1において軽量化と高い機械的強度とをより高度に両立させることができる。
On the other hand, the outer shape of the
なお、六角形の角の形状については、必要に応じて面取り加工またはアール加工が施された形状になっていてもよい。 In addition, about the shape of the corner | angular of a hexagon, it may become the shape where the chamfering process or the round process was given as needed.
また、第2の領域3と貫通孔25との間は、いわゆる嵌め合わせの状態になっていてもよく、接着剤等の介在物を介して接着されている状態になっていてもよい。
Moreover, between the 2nd area |
以上、複合成形体1について説明したが、この複合成形体1はあらゆる構造体に適用可能である。一例として、輸送機器用内装材を例示することができる。具体的には、キャビン天井パネル、キャビン内装パネル、キャビン床面、コックピット天井パネル、コックピット内装パネル、コックピット床面、手荷物ロッカー壁、収納ロッカー壁、ドア内張、窓カバー、機長席、副操縦士席、客室乗務員用座席、乗客座席のような各種座席、化粧室用内装材等の各種航空機用内装材の他、自動車用内装材、船舶用内装材、鉄道用内装材、宇宙船用内装材等が挙げられる。このような輸送機器用内装材は、いずれも、安全性と輸送効率の観点から、軽量であるとともに高い機械的強度が要求される。このため、本発明の複合成形体が好適に用いられる。 Although the composite molded body 1 has been described above, the composite molded body 1 can be applied to any structure. As an example, an interior material for transportation equipment can be exemplified. Specifically, cabin ceiling panel, cabin interior panel, cabin floor, cockpit ceiling panel, cockpit interior panel, cockpit floor, baggage locker wall, storage locker wall, door lining, window cover, captain's seat, co-pilot Seats, passenger cabin seats, various seats such as passenger seats, various interior materials for aircraft such as restroom interior materials, automotive interior materials, marine interior materials, railroad interior materials, spacecraft interior materials, etc. Is mentioned. All such interior materials for transport equipment are required to be lightweight and have high mechanical strength from the viewpoint of safety and transport efficiency. For this reason, the composite molded object of this invention is used suitably.
ここで、複合成形体1は、以下のような特性を有することが好ましい。
まず、複合成形体1の密度は、特に限定されないが、0.05〜1.6g/cm3程度であるのが好ましく、0.1〜1.55g/cm3程度であるのがより好ましく、0.2〜1.5g/cm3程度であるのがさらに好ましい。これにより、軽量化と機械的特性の向上とを両立させた複合成形体1が得られる。Here, the composite molded body 1 preferably has the following characteristics.
First, the density of the composite compact 1 is not particularly limited, but is preferably 0.05~1.6g / cm 3 or so, more preferably from 0.1~1.55g / cm 3 or so, More preferably, it is about 0.2 to 1.5 g / cm 3 . As a result, a composite molded body 1 that achieves both weight reduction and improved mechanical properties is obtained.
なお、密度は、JIS K 7112:1999にA法として規定されている試験方法に準じて測定される。 In addition, a density is measured according to the test method prescribed | regulated as A method in JISK7112: 1999.
また、複合成形体1の曲げ強度は、特に限定されないが、50〜400MPa程度であるのが好ましく、70〜350MPa程度であるのがより好ましく、100〜300MPa程度であるのがさらに好ましい。これにより、十分に機械的特性が高い複合成形体1が得られる。 Further, the bending strength of the composite molded body 1 is not particularly limited, but is preferably about 50 to 400 MPa, more preferably about 70 to 350 MPa, and further preferably about 100 to 300 MPa. Thereby, the composite molded body 1 having sufficiently high mechanical properties can be obtained.
なお、複合成形体1の曲げ強度は、室温(25℃)において、ISO178:2001に規定されている試験方法に準じて測定される。 The flexural strength of the composite molded body 1 is measured at room temperature (25 ° C.) according to a test method defined in ISO 178: 2001.
また、複合成形体1の比強度は、特に限定されないが、30〜400MPa・(g/cm3)−1程度であるのが好ましく、40〜350MPa・(g/cm3)−1程度であるのがより好ましく、50〜300MPa・(g/cm3)−1程度であるのがさらに好ましく、50〜250MPa・(g/cm3)−1程度であるのが特に好ましい。これにより、軽量化と機械的特性の向上との両立が図られた複合成形体1が得られる。なお、比強度が前記下限値を下回ると、重い割には曲げ強度が小さいといえるので、例えば軽量化と高い機械的特性の双方を求められる産業分野の複合成形体1としては不適当になるおそれがある。一方、比強度が前記上限値を上回ると、軽い割には曲げ強度が大きいといえるが、その他の物性とのバランスによっては耐衝撃性が低下したり、製造条件によるバラツキが出やすくなるため、製造歩留まりを高め難くなったりするおそれがある。The specific strength of the composite molded body 1 is not particularly limited, but is preferably about 30 to 400 MPa · (g / cm 3 ) −1, and about 40 to 350 MPa · (g / cm 3 ) −1. more preferably, more preferably from 50~300MPa · (g / cm 3) about -1, particularly preferably from 50~250MPa · (g / cm 3) of about -1. Thereby, the composite molded body 1 in which both weight reduction and improvement in mechanical properties are achieved is obtained. If the specific strength is below the lower limit, it can be said that the bending strength is small for a heavy weight, so that it becomes unsuitable as a composite molded body 1 in an industrial field where both weight reduction and high mechanical properties are required. There is a fear. On the other hand, if the specific strength exceeds the above upper limit value, it can be said that the bending strength is large for light weight, but depending on the balance with other physical properties, the impact resistance is reduced, and variations due to manufacturing conditions are likely to occur. It may be difficult to increase the manufacturing yield.
なお、複合成形体1の比強度は、曲げ強度(単位:MPa)を密度(単位:g/cm3)で除することによって求められる。The specific strength of the composite molded body 1 can be obtained by dividing the bending strength (unit: MPa) by the density (unit: g / cm 3 ).
また、複合成形体1の比弾性率は、特に限定されないが、2〜30GPa・(g/cm3)−1程度であるのが好ましく、3〜25GPa・(g/cm3)−1程度であるのがより好ましく、4〜20GPa・(g/cm3)−1程度であるのがさらに好ましい。これにより、軽量化と機械的特性の向上との両立が図られた複合成形体1が得られる。Further, specific modulus of the composite molded body 1 is not particularly limited, but is preferably 2~30GPa · (g / cm 3) about -1, 3~25GPa · (g / cm 3) at about -1 More preferably, it is about 4 to 20 GPa · (g / cm 3 ) −1 . Thereby, the composite molded body 1 in which both weight reduction and improvement in mechanical properties are achieved is obtained.
なお、複合成形体1の比弾性率は、曲げ弾性率(単位:GPa)を密度(単位:g/cm3)で除することによって求められる。そして、曲げ弾性率は、室温(25℃)において、ISO178:2001に規定されている試験方法に準じて測定される。The specific elastic modulus of the composite molded body 1 can be obtained by dividing the bending elastic modulus (unit: GPa) by the density (unit: g / cm 3 ). And a bending elastic modulus is measured according to the test method prescribed | regulated to ISO178: 2001 at room temperature (25 degreeC).
また、上記の説明では、第1の領域2と第2の領域3の双方が樹脂と繊維とを含んでいる例について説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。例えば、第2の領域3が樹脂のみで構成されているものであってもよく、反対に、第1の領域2が樹脂のみで構成されているものであってもよい。
In the above description, an example in which both the
<複合成形体の製造方法>
≪第1実施形態≫
次に、本発明の複合成形体の製造方法の第1実施形態について説明する。<Method for producing composite molded body>
<< First Embodiment >>
Next, 1st Embodiment of the manufacturing method of the composite molded object of this invention is described.
図4〜図7は、それぞれ図1に示す複合成形体1を製造する方法(本発明の複合成形体の製造方法の第1実施形態)を説明するための図である。また、図8は、図7(b)の一点鎖線Cで囲まれた部分の部分拡大図である。 4-7 is a figure for demonstrating the method (1st Embodiment of the manufacturing method of the composite molded object of this invention) which each manufactures the composite molded object 1 shown in FIG. FIG. 8 is a partially enlarged view of a portion surrounded by an alternate long and short dash line C in FIG.
本実施形態に係る複合成形体1を製造する方法は、第1樹脂21と第1繊維22とを含む第1分散液61を抄造することにより、中実領域41と中空領域42とを含む第1中間体4aを得る工程と、第2樹脂31と第2繊維32とを含む第2分散液62を中空領域42に供給しつつ第2分散液62を抄造することにより、第2中間体4bを得る工程と、第1中間体4aおよび第2中間体4bを加圧成形することにより、複合成形体1を得る工程と、を有する。以下、各工程について順次説明する。
The method for manufacturing the composite molded body 1 according to the present embodiment includes a
[1]まず、第1樹脂21と第1繊維22とこれらを分散させる分散媒51とを含む第1分散液61を調製する(図4参照)。調製した第1分散液61は、十分に撹拌、混合される。なお、第1分散液61には、必要に応じて、前述した凝集剤やパルプ、その他の添加剤等が添加されていてもよい。
[1] First, a
本工程における第1樹脂21の形状は、特に限定されず、例えば、略球形粒子状、薄膜粒子状等の粒子状(粉状)または繊維状とされる。これにより、後述する抄造において、第1繊維22とともに第1樹脂21を抄きとることができる。その結果、第1樹脂21と第1繊維22とを均一に絡み合わせることができ、第1中間体4aを得ることができる。この第1中間体4aは、その後の加圧成形を経ることにより、第1の領域2となる。
The shape of the
なお、第1樹脂21が熱硬化性樹脂を含む場合、その熱硬化性樹脂は半硬化状態であることが好ましい。半硬化の熱硬化性樹脂は、第1中間体4aを製造後、加熱、加圧によって所望の形状に成形されて硬化に至る。これにより、熱硬化性樹脂の特性を生かした複合成形体1が得られることとなる。
In addition, when the
一方、第1繊維22としては、例えば第1樹脂21よりも融点が高い繊維が用いられる。このような第1繊維22を用いることにより、後述する工程において第1中間体4aおよび第2中間体4bを加熱しつつ加圧成形するとき、第1樹脂21のみを選択的に溶融させることができる。これにより、第1樹脂21を第1繊維22の周辺で溶融、分散させることができ、均質な複合成形体1が得られる。
On the other hand, as the
第1繊維22の融点は、第1樹脂21の融点よりも高ければよいが、その差は10℃以上であるのが好ましく、50℃以上であるのがより好ましい。
The melting point of the
また、分散媒51としては、第1樹脂21や第1繊維22を溶解させ難く、かつ、第1樹脂21や第1繊維22を分散させる過程において揮発し難いものが好ましく用いられる。また、脱溶媒させ易いものが好ましく用いられる。かかる観点から、分散媒51の沸点は50〜200℃程度であるのが好ましい。
In addition, as the
分散媒51としては、例えば、水、エタノール、1−プロパノール、1−ブタノール、エチレングリコールのようなアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、2−ヘプタノン、シクロヘキサノンのようなケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセト酢酸メチルのようなエステル類、テトラヒドロフラン、イソプロピルエーテル、ジオキサン、フルフラールのようなエーテル類等が挙げられ、これらのうちの少なくとも1種が用いられる。
Examples of the
これらの中でも、水が好ましく用いられる。水は、入手が容易であり、環境負荷が低く安全性も高いことから、分散媒51として有用である。
Among these, water is preferably used. Water is useful as the
また、第1分散液61における分散媒51の含有量は、特に限定されないが、固形分総量に対して0.05〜3質量%程度であるのが好ましく、0.1〜2質量%程度であるのがより好ましい。
The content of the
続いて、調製した第1分散液61を抄造する。これにより、中実領域41と中空領域42とを含む第1中間体4aを得る。
Subsequently, the prepared
具体的には、まず、図5に示すように、底面にフィルター71が設けられた容器70を用意する。
Specifically, first, as shown in FIG. 5, a
次に、容器70内に第1分散液61を供給する。そして、第1分散液61中の分散媒51を、フィルター71を介して容器70の底面から外部へ排出する。これにより、第1分散液61中の分散質である第1樹脂21と第1繊維22とが図5に示すようにフィルター71上に残存する(抄造)。以上のようにしてフィルター71上に第1中間体4aを得る。
Next, the
ここで、フィルター71上には、あらかじめ、図6(a)に示すように、中空領域42に対応する遮蔽部を備えるマスク72を配置する。このマスク72を介して第1分散液61を抄造することにより、マスク72の遮蔽部がない部分では、第1分散液61中の分散質が濾し取られ、フィルター71上に残存する。一方、マスク72の遮蔽部がある部分では、分散質が留まることがない。その結果、図6(b)に示すように、マスク72の遮蔽部がない部分に対応する中実領域41が形成されるとともに、マスク72の遮蔽部がある部分に対応する中空領域42が形成される。そして、これらをフィルター71から取り外すことにより、図6(c)に示す第1中間体4aが得られる。
Here, on the
また、第1中間体4aには、さらに、第1樹脂21より融点が低い熱可塑性樹脂(以下、「低融点樹脂」という。)が含まれていてもよい。この低融点樹脂が含まれることにより、第1中間体4aの保形性をより高めることができる。すなわち、第1中間体4aが加圧成形における加熱温度よりも低温で加熱されたとき(例えば乾燥等)、低融点樹脂が溶融して第1繊維22同士、第1樹脂21同士または第1樹脂21と第1繊維22との間を結着する。これにより、第1中間体4aはその形状を維持し易くなる。その結果、最終的に得られる複合成形体1についても、寸法精度や機械的特性が低下し難くなる。また、複合成形体1が型崩れし難くなるため、複合成形体1を把持し易くなり、可搬性が高くなる。これにより、複合成形体1を例えば成形型内に配置する作業を容易に行うことができる。
Further, the first intermediate 4 a may further include a thermoplastic resin having a melting point lower than that of the first resin 21 (hereinafter referred to as “low melting point resin”). By including this low melting point resin, the shape retention of the first intermediate 4a can be further enhanced. That is, when the first intermediate 4a is heated at a temperature lower than the heating temperature in pressure molding (for example, drying), the low melting point resin melts and the
溶融する前の低融点樹脂の形状は、特に限定されず、略球形粒子状、薄膜粒子状等の粒子状(粉状)をなしていてもよく、繊維状をなしていてもよい。 The shape of the low melting point resin before melting is not particularly limited, and may be in the form of particles (powder) such as substantially spherical particles or thin film particles, or may be in the form of fibers.
また、複合成形体1における低融点樹脂の含有量は、特に限定されないが、0.5〜30体積%程度であるのが好ましく、1〜20体積%程度であるのがより好ましく、2〜10体積%程度であるのがさらに好ましい。これにより、前述した効果を損なうことなく、低融点樹脂を添加することによる複合成形体1の保形性を高めるという効果が必要かつ十分に確保される。 Further, the content of the low melting point resin in the composite molded body 1 is not particularly limited, but is preferably about 0.5 to 30% by volume, more preferably about 1 to 20% by volume, and 2 to 10%. More preferably, it is about volume%. Thereby, the effect of improving the shape retention of the composite molded body 1 by adding the low-melting point resin is ensured sufficiently and without impairing the effects described above.
低融点樹脂の融点は、第1樹脂21の融点から10〜250℃程度低いのが好ましく、50〜200℃程度低いのが好ましい。このような融点の差があることにより、低融点樹脂が乾燥等の工程において溶融するとともに、加圧成形の際には熱分解して除去され易くなる。このため、低融点樹脂が持つ機能を最大限に発揮させることができる。すなわち、第1中間体4aの加圧成形前においては低融点樹脂がその形状を維持させるように働き、その第1中間体4aの加圧成形後においては低融点樹脂が多く存在することによる機械的特性の低下を抑制することができる。
The melting point of the low-melting resin is preferably about 10 to 250 ° C. lower than the melting point of the
このようにして得られた第1中間体4aは、分散媒51を含んでいても、含んでいなくてもよい。
The first intermediate 4a thus obtained may or may not contain the
また、必要に応じて、第1中間体4aに乾燥処理を施すようにしてもよい。これにより、残存している分散媒51の少なくとも一部が除去される。
Moreover, you may make it perform a drying process to the 1st
また、必要に応じて、第1中間体4aに仮の加圧成形処理(プレス処理)を施すようにしてもよい。これにより、第1中間体4aの保形性をより高めることができ、取り扱い性がさらに良好になる。
Moreover, you may make it perform a temporary press-molding process (press process) to the 1st
[2]次に、第2樹脂31と第2繊維32とこれらを分散させる分散媒52とを含む第2分散液62を調製する。調製した第2分散液62は、十分に撹拌、混合される。なお、第2分散液62には、必要に応じて、前述した凝集剤やパルプ、その他の添加剤等が添加されていてもよい。
[2] Next, the
本工程における第2樹脂31の形状は、特に限定されず、例えば、略球形粒子状、薄膜粒子状等の粒子状(粉状)または繊維状とされる。これにより、後述する抄造において、第2繊維32とともに第2樹脂31を抄きとることができる。その結果、第2樹脂31と第2繊維32とを均一に絡み合わせることができ、最終的に良好な第2中間体4bが得られる。この第2中間体4bは、その後の加圧成形を経ることにより、第2の領域3となる。
The shape of the
なお、第2樹脂31が熱硬化性樹脂を含む場合、その熱硬化性樹脂は半硬化状態であることが好ましい。半硬化の熱硬化性樹脂は、第2中間体4bを製造後、加熱、加圧によって所望の形状に成形されて硬化に至る。これにより、熱硬化性樹脂の特性を生かした複合成形体1が得られることとなる。
In addition, when the
一方、第2繊維32としては、例えば第2樹脂31よりも融点が高い繊維が用いられる。このような第2繊維32を用いることにより、後述する工程において第1中間体4aおよび第2中間体4bを加熱しつつ加圧成形するとき、第2樹脂31のみを選択的に溶融させることができる。これにより、第2樹脂31を第2繊維32の周辺で溶融、分散させることができ、均質な複合成形体1が得られる。
On the other hand, as the
第2繊維32の融点は、第2樹脂31の融点よりも高ければよいが、その差は10℃以上であるのが好ましく、50℃以上であるのがより好ましい。
The melting point of the
また、分散媒52としては、分散媒51として挙げたものから適宜選択される。
また、第2分散液62における分散媒52の含有量は、特に限定されないが、固形分総量に対して0.05〜3質量%程度であるのが好ましく、0.1〜2質量%程度であるのがより好ましい。Further, the
Further, the content of the
続いて、図7(a)に示すように、調製した第2分散液62を抄造する。これにより、中空領域42において第2分散液62中の分散質が濾し取られ、図7(b)に示すようにフィルター71上に残存する。その結果、中空領域42を埋めるように中実領域43が形成される。そして、第1中間体4aと第2中間体4bとが組み合わさった第3中間体4cが得られる(図7(b)参照)。
Subsequently, as shown in FIG. 7A, the prepared
このような第1中間体4aは、図8に示すように、第1樹脂21と第1繊維22とを含む中実領域41を含むものであり、第2中間体4bは、図8に示すように、第2樹脂31と第2繊維32とを含む中実領域43を含むものである。
As shown in FIG. 8, the first
なお、第2中間体4bには、必要に応じて、前述した低融点樹脂が含まれていてもよい。この低融点樹脂については、前述した第1中間体4aにおける説明と同様である。
The second intermediate 4b may contain the above-described low melting point resin as necessary. About this low melting-point resin, it is the same as that of the description in the 1st
このようにして得られた第2中間体4bは、分散媒52を含んでいても、含んでいなくてもよい。
The second intermediate 4b thus obtained may or may not contain the
また、必要に応じて、第2中間体4bに乾燥処理を施すようにしてもよい。これにより、残存している分散媒52の少なくとも一部が除去される。
Moreover, you may make it perform a drying process to the 2nd
また、必要に応じて、第2中間体4bに仮の加圧成形処理(プレス処理)を施すようにしてもよい。これにより、第2中間体4bの保形性をより高めることができ、取り扱い性がさらに良好になる。
Moreover, you may make it perform a temporary press-molding process (press process) to the 2nd
なお、第2樹脂31の形状としては、特に繊維状が好ましく採用される。これにより、見かけ密度が特に小さい第2中間体4bを得ることができる。このような第2中間体4bによれば、後述する加圧成形を経て、密度が小さい第2の領域3を得ることができる。
The shape of the
繊維状をなす第2樹脂31の平均長さは、特に限定されないが、1mm以上であるのが好ましく、2mm以上であるのがより好ましく、4mm以上であるのがさらに好ましい。繊維状をなす第2樹脂31の平均長さを前記範囲内に設定することにより、繊維状をなす第2樹脂31と第2繊維32との絡み合いの程度がさらに大きくなる。これにより、製造される第2の領域3において実現可能な空孔率の幅をより広くとることができる。
The average length of the fibrous
なお、繊維状をなす第2樹脂31の平均長さの上限値は、特に限定されないが、例えば100mm以下であるのが好ましく、50mm以下であるのがより好ましい。これにより、第2の領域3を製造するにあたって繊維状をなす第2樹脂31を分散媒52に分散させるとき、その分散性が良好になる。その結果、均質な構造の成形体が得られるため、最終的に機械的特性に優れた第2の領域3が得られる。
In addition, although the upper limit of the average length of the
なお、繊維状をなす第2樹脂31の平均長さとは、任意の100本以上の繊維状をなす第2樹脂31について、その長さを測定し、平均した値のことをいう。
The average length of the
また、繊維状をなす第2樹脂31の平均長さは、第2繊維32の平均長さの10〜1000%程度であるのが好ましく、20〜500%程度であるのがより好ましい。これにより、繊維状をなす第2樹脂31と第2繊維32との絡まり合いの程度がより顕著になるため、第2中間体4bの保形性がより良好になるとともに、より幅広い範囲の空孔率の第2の領域3を容易に製造可能な第2中間体4bが得られる。
In addition, the average length of the
また、繊維状をなす第2樹脂31の平均径は、特に限定されないが、1〜100μm程度であるのが好ましく、5〜80μm程度であるのがより好ましい。繊維状をなす第2樹脂31の平均径を前記範囲内に設定することにより、繊維状をなす第2樹脂31自体がある程度の機械的強度を有するものとなるため、第2中間体4bにおいて繊維状をなす第2樹脂31が均一に分散した状態を維持し易くなる。その結果、製造される第2の領域3において実現可能な空孔率の幅をより広くとることができる。
Moreover, the average diameter of the
なお、繊維状をなす第2樹脂31の平均径とは、任意の100本以上の繊維状をなす第2樹脂31について、その径を測定し、平均した値のことをいう。
The average diameter of the
また、繊維状をなす第2樹脂31の径に対する長さの比(長さ/径)は、10以上であるのが好ましく、100以上であるのがより好ましい。これにより、繊維状をなす第2樹脂31が上記のような効果をより確実に発揮する。
Further, the ratio of the length to the diameter of the
一方、第2分散液62は、熱膨張性マイクロカプセルを含んでいてもよい。
この熱膨張性マイクロカプセルとは、揮発性の液体発泡剤を、ガスバリア性を有する熱可塑性シェルポリマーによりマイクロカプセル化した粒子である。このような熱膨張性マイクロカプセルは、次のようなメカニズムにより、発泡剤として機能するものである。すなわち、加熱によりカプセルの外殻が軟化しつつ、カプセルに内包した液体発泡剤が気化し圧力が増加する。その結果、カプセルが膨張し、中空球状粒子が形成される。この中空球状粒子は、加圧成形後においても残存するため、結果的に第2の領域3の密度を低下させることに寄与する。したがって、密度の小さい第2の領域3を得ることができる。On the other hand, the
The thermally expandable microcapsule is a particle obtained by microencapsulating a volatile liquid foaming agent with a thermoplastic shell polymer having gas barrier properties. Such a thermally expandable microcapsule functions as a foaming agent by the following mechanism. That is, while the outer shell of the capsule is softened by heating, the liquid foaming agent contained in the capsule is vaporized and the pressure is increased. As a result, the capsule expands and hollow spherical particles are formed. The hollow spherical particles remain even after the pressure molding, and consequently contribute to reducing the density of the
液体発泡剤としては、例えば、イソペンタン、イソブタン、イソプロパン等といった低沸点の炭化水素が挙げられる。 Examples of the liquid blowing agent include low boiling point hydrocarbons such as isopentane, isobutane, and isopropane.
熱可塑性シェルポリマーとしては、例えば、ポリアクリロニトリル、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニリデン−メチルメタクリレート共重合体、塩化ビニリデン−エチルメタクリレート、アクリロニトリル−メチルメタクリレート共重合体、アクリロニトリル−エチルメタクリレート等が挙げられ、これらを単独で用いても2種類以上を組み合わせて用いるようにしてもよい。 Examples of the thermoplastic shell polymer include polyacrylonitrile, vinylidene chloride-acrylonitrile copolymer, vinylidene chloride-methyl methacrylate copolymer, vinylidene chloride-ethyl methacrylate, acrylonitrile-methyl methacrylate copolymer, acrylonitrile-ethyl methacrylate, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
熱膨張性マイクロカプセルとしては、例えば、エクスパンセル(日本フェライト社製)、マイクロスフェアーF50、マイクロスフェアーF60(以上、松本油脂製薬社製)、アドバンセルEM(積水化学工業社製)といった市販品を用いることができる。 Examples of the thermally expandable microcapsule include EXPANSEL (manufactured by Nippon Ferrite Co., Ltd.), Microsphere F50, Microsphere F60 (above, manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd.), Advancel EM (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) Commercial products can be used.
熱膨張性マイクロカプセルの含有量は、第2樹脂31の0.05〜10質量%程度とするのが好ましく、0.1〜5質量%程度とするのがより好ましい。これにより、第2の領域3の密度を低下させつつ、ある程度の機械的強度を確保することができる。
The content of the thermally expandable microcapsule is preferably about 0.05 to 10% by mass of the
[3]次に、図7(c)に示すように、成形型74と成形型75との間に、第1中間体4aおよび第2中間体4bからなる第3中間体4cを配置し、加圧成形する。これにより、図2(b)に示す複合成形体1が得られる。
[3] Next, as shown in FIG. 7C, a third intermediate 4c composed of the first intermediate 4a and the second intermediate 4b is disposed between the forming
成形型74と成形型75との間に配置された第3中間体4cは、図7(c)に示す矢印Pのように成形型74を降下させることにより、成形型74と成形型75との間で圧縮される。このとき同時に加熱されるため、第1中間体4aに含まれる第1樹脂21の少なくとも一部が溶融し、第1繊維22同士の間に流れ込む。その後、第1樹脂21が硬化することにより、第1樹脂21によって第1繊維22同士が結着される。これにより、第1中間体4aから第1の領域2が得られる。
The third intermediate body 4c disposed between the forming
また、第2中間体4bに含まれる第2樹脂31の少なくとも一部が溶融し、第2繊維32同士の間に流れ込む。その後、第2樹脂31が硬化することにより、第2樹脂31によって第2繊維32同士が結着される。これにより、第2中間体4bから第2の領域3が得られる。
その結果、第1の領域2と第2の領域3とが組み合わさった複合成形体1が得られる。Further, at least a part of the
As a result, a composite molded body 1 in which the
なお、第1の領域2と第2の領域3との間では、第1樹脂21が第2の領域3側に混ざり合ったり、反対に、第2樹脂31が第1の領域2側に混ざり合ったりする。これにより、第1の領域2と第2の領域3との間がより強固に接合される。なお、このような成分の混ざり合いは、必須の現象ではなく、いずれか一方のみが起こる場合や、いずれも起こらない場合があってもよい。
In addition, between the 1st area |
以上のようにして第1の領域2と第2の領域3とが一体化され、図2(b)に示す複合成形体1が得られる。
As described above, the
このときの加熱温度は、第1樹脂21や第2樹脂31の組成等に応じて適宜設定されるが、一例として150〜350℃程度であるのが好ましく、160〜300℃程度であるのがより好ましい。
The heating temperature at this time is appropriately set according to the composition of the
また、このときの加熱時間は、加熱温度に応じて適宜設定されるが、1〜180分程度であるのが好ましく、5〜60分程度であるのがより好ましい。 Moreover, although the heating time at this time is suitably set according to heating temperature, it is preferable that it is about 1 to 180 minutes, and it is more preferable that it is about 5 to 60 minutes.
また、このときの加圧力は、加熱温度や加熱時間に応じて適宜設定されるが、0.05〜80MPa程度であるのが好ましく、0.1〜60MPa程度であるのがより好ましい。 Moreover, although the applied pressure at this time is suitably set according to heating temperature and heating time, it is preferable that it is about 0.05-80 MPa, and it is more preferable that it is about 0.1-60 MPa.
なお、複合成形体1を製造する方法は、上記の方法に限定されず、例えば、第2の領域3は抄造法以外の方法、例えば射出成形法、押出成形法等で製造されてもよい。
In addition, the method of manufacturing the composite molded body 1 is not limited to the above method. For example, the
≪第2実施形態≫
次に、本発明の複合成形体の製造方法の第2実施形態について説明する。<< Second Embodiment >>
Next, 2nd Embodiment of the manufacturing method of the composite molded object of this invention is described.
図9〜図11は、それぞれ図1に示す複合成形体1を製造する方法(本発明の複合成形体の製造方法の第2実施形態)を説明するための図である。 FIGS. 9-11 is a figure for demonstrating the method (2nd Embodiment of the manufacturing method of the composite molded object of this invention) which each manufactures the composite molded object 1 shown in FIG.
以下、第2実施形態について説明するが、以下の説明では第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。 Hereinafter, although 2nd Embodiment is described, in the following description, it demonstrates centering around difference with 1st Embodiment, The description is abbreviate | omitted about the same matter.
本実施形態に係る複合成形体1を製造する方法は、第1樹脂21と第1繊維22とを含む第1分散液61を抄造することにより、中実領域41と中空領域42とを含む第1中間体4aを得る工程と、第2樹脂31と第2繊維32とを含む第2分散液62を抄造することにより、第2中間体4bを得る工程と、中空領域42に第2中間体4bを配置する工程と、第1中間体4aおよび第2中間体4bを加圧成形することにより、複合成形体1を得る工程と、を有する。
The method for manufacturing the composite molded body 1 according to the present embodiment includes a
すなわち、本実施形態は、第1中間体4aと第2中間体4bをそれぞれ個別に形成した後、これらを組み合わせた状態で加圧成形するという点で第1実施形態と相違する。以下、各工程について順次説明する。
That is, the present embodiment is different from the first embodiment in that the first
[1]まず、図9(a)に示すようにして第1分散液61を抄造することにより、図9(b)に示す仮中間体4a’を得る。この仮中間体4a’は中空部を含まず、全体が中実になっている。また、仮中間体4a’は、図9(b)に示すようにシート状をなしている。
[1] First, the
次に、図9(c)に示すように、切断ツール8を用いて仮中間体4a’を切断する。そして、仮中間体4a’の一部を切り抜くことにより、中空になっている中空領域42と、中実になっている中実領域41と、を含む第1中間体4aを得る(図9(d)参照)。このような方法によれば、例えば仮中間体4a’をあらかじめ多量に作製しておき、必要に応じて仮中間体4a’を目的とする形状に切断するというプロセスをとることができる。これにより、抄造の作業を簡素化することができ、かつ、低コスト化を図ることができる。
Next, as shown in FIG. 9C, the temporary intermediate 4 a ′ is cut using the
なお、切断ツール8は、仮中間体4a’を切断可能な手段であれば、いかなるものであってもよく、例えば機械的加工、ウォータージェット加工、レーザー加工等を行い得る手段が用いられる。
The
[2]次に、図10(a)に示すようにして第2分散液62を抄造することにより、図10(b)に示す仮中間体4b’を得る。この仮中間体4b’は中空部を含まず、全体が中実になっている。また、仮中間体4b’は、図10(b)に示すようにシート状をなしている。
[2] Next, the
次に、図10(c)に示すように、切断ツール8を用いて仮中間体4b’を切断する。そして、仮中間体4b’の一部を切り抜くことにより、複数の中実領域43を含む第2中間体4bを得る(図10(d)参照)。このような方法によれば、例えば仮中間体4b’をあらかじめ多量に作製しておき、必要に応じて仮中間体4b’を目的とする形状に切断するというプロセスをとることができる。これにより、抄造の作業を簡素化することができ、かつ、低コスト化を図ることができる。
Next, as shown in FIG. 10C, the temporary intermediate 4 b ′ is cut using the
[3]次に、図11(a)に示すように、第1中間体4aの中空領域42に、第2中間体4bを配置する。具体的には、中空領域42に対して第2中間体4bの中実領域43を嵌め込む。これにより、中空領域42が中実領域43によって充填され、1つのシート状をなす第3中間体4cを得る(図11(b)参照)。
[3] Next, as shown in FIG. 11A, the second intermediate 4b is disposed in the
次に、図11(b)に示すように、成形型74と成形型75との間に、第1中間体4aおよび第2中間体4bからなる第3中間体4cを配置する。そして、図11(b)に示す矢印Pのように成形型74を降下させることにより、第3中間体4cを加圧成形する。これにより、図2(b)に示す複合成形体1が得られる。
Next, as shown in FIG. 11B, the third intermediate 4 c composed of the first intermediate 4 a and the second intermediate 4 b is disposed between the forming
以上のような第2実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
なお、上記の説明では、一旦、シート状の仮中間体4a’や仮中間体4b’を形成した後、これらを切断して第1中間体4aや第2中間体4bを形成しているが、第1中間体4aや第2中間体4bの形成はこれらの手順に限定されない。例えば、第1実施形態と同様、フィルター71上にマスク72を配置することによって、第1中間体4aと第2中間体4bとを個別に形成した後、本実施形態の工程[3]と同様にして、第1中間体4aの中空領域42に第2中間体4bを配置するようにしてもよい。According to the second embodiment as described above, the same effect as the first embodiment can be obtained.
In the above description, the sheet-like temporary
以上、本発明の複合成形体および複合成形体の製造方法を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。 As mentioned above, although the composite molded object and the manufacturing method of the composite molded object of this invention were demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to these.
例えば、本発明の複合成形体は、前記実施形態に任意の要素が付加されたものであってもよい。 For example, the composite molded body of the present invention may be obtained by adding an arbitrary element to the embodiment.
また、本発明の複合成形体の製造方法は、前記実施形態に任意の工程を付加したものであってもよく、前記実施形態の各工程の順序を入れ替えたものであってもよい。 Moreover, the manufacturing method of the composite molded object of this invention may add the arbitrary process to the said embodiment, and may replace the order of each process of the said embodiment.
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
1.歯車の製造
(実施例1A)
[1]まず、レゾール型フェノール樹脂(住友ベークライト株式会社製、品番PR−51723)と、アラミド繊維(帝人株式会社製、品番T32PNW、平均長さ3mm、平均径12μm)と、アラミドパルプ(デュポン社製、品番パラアラミドパルプ)と、を水に加え、ディスパーザーで20分間撹拌した。これにより、固形分濃度0.6質量%の第1分散液を得た。なお、配合比は表1に示す通りである。Next, specific examples of the present invention will be described.
1. Manufacture of gears (Example 1A)
[1] First, resol type phenolic resin (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd., product number PR-51723), aramid fiber (manufactured by Teijin Ltd., product number T32PNW,
次に、得られた第1分散液に、あらかじめ水に溶解させた凝集剤(ポリエチレンオキシド、分子量1000000)を、上述した固形分(第1分散液の水以外の成分)に対して0.2質量%の割合で添加した。 Next, a flocculant (polyethylene oxide, molecular weight 1000000) dissolved in water in advance in the obtained first dispersion is 0.2% with respect to the above-described solid content (components other than water in the first dispersion). It added in the ratio of the mass%.
[2]次に、凝集剤が添加された第1分散液を、40メッシュの金属網(スクリーン)でろ過し凝集物を得た。この凝集物を圧力3MPaで脱水プレスして水を除去した。このとき、マスクを併用して抄造する領域を設定するようにした。 [2] Next, the first dispersion to which the flocculant was added was filtered through a 40-mesh metal screen (screen) to obtain an agglomerate. The aggregate was dewatered and pressed at a pressure of 3 MPa to remove water. At this time, an area for papermaking is set using a mask.
次に、脱水した凝集物を、50℃で5時間乾燥させて、図1に示す第1の領域2と同形状の第1中間体を得た。
Next, the dehydrated aggregate was dried at 50 ° C. for 5 hours to obtain a first intermediate having the same shape as the
[3]次に、アトマイザー粉砕機で平均粒径100μm(質量基準の50%粒子径)に粉砕したレゾール型フェノール樹脂(住友ベークライト株式会社製、品番PR−51723)と、アラミド繊維(帝人株式会社製、品番T32PNW、平均長さ3mm、平均径12μm)と、発泡剤として熱膨張性マイクロカプセル(積水化学工業社製、アドバンセルEM−304)と、アラミドパルプ(デュポン社製、品番パラアラミドパルプ)と、を水に加え、ディスパーザーで30分間撹拌した。これにより、固形分濃度0.01質量%の第2分散液を得た。なお、配合比は表1に示す通りである。
[3] Next, a resol type phenolic resin (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd., product number PR-51723) pulverized to an average particle size of 100 μm (50% particle size based on mass) with an atomizer pulverizer and an aramid fiber (Teijin Limited) Manufactured, product number T32PNW,
次に、得られた第2分散液に、あらかじめ水に溶解させた凝集剤(合成スメクタイト:スメクトン(クニミネ工業社製))を、上述した固形分(第2分散液の水以外の成分)に対して0.2質量%の割合で添加した。 Next, a flocculant (synthetic smectite: smecton (manufactured by Kunimine Kogyo Co., Ltd.)) previously dissolved in water is added to the above-described solid content (component other than water of the second dispersion) in the obtained second dispersion. It added in the ratio of 0.2 mass% with respect to.
[4]次に、30メッシュの金属網(スクリーン)を用意し、その上に第1中間体を配置した。そして、この状態で、凝集剤が添加された第2分散液を、30メッシュの金属網(スクリーン)でろ過し凝集物を得た。この凝集物を圧力3MPaで脱水プレスして水を除去した。 [4] Next, a 30-mesh metal screen (screen) was prepared, and the first intermediate was disposed thereon. In this state, the second dispersion to which the flocculant was added was filtered through a 30-mesh metal screen (screen) to obtain an aggregate. The aggregate was dewatered and pressed at a pressure of 3 MPa to remove water.
次に、脱水した凝集物を、70℃で3時間乾燥させて、図1に示す第2の領域3と同形状の第2中間体を得るとともに、第1中間体と第2中間体とを組み合わせてなる第3中間体を得た。
Next, the dehydrated aggregate is dried at 70 ° C. for 3 hours to obtain a second intermediate having the same shape as the
[5]次に、成形型のキャビティー内に、第3中間体を配置した。
次に、成形型を加熱しつつ、第3中間体を加圧成形した。このときの加熱温度を180℃、加圧力を2MPa、加圧時間を10分間とした。このとき、熱膨張性マイクロカプセルを膨張させ、空孔を形成した。
以上により、図1に示す複合成形体を得た。この複合成形体の厚さは、4mmであった。[5] Next, a third intermediate was placed in the cavity of the mold.
Next, the third intermediate was pressure-molded while the mold was heated. The heating temperature at this time was 180 ° C., the applied pressure was 2 MPa, and the pressing time was 10 minutes. At this time, the thermally expandable microcapsules were expanded to form pores.
Thus, a composite molded body shown in FIG. 1 was obtained. The thickness of this composite molded body was 4 mm.
(実施例2A〜16Aおよび実施例1B〜17Bならびに比較例5Aおよび比較例5B、7B〜8B)
複合成形体の製造条件を表1、表2、表3または表4に示すように変更した以外は、実施例1Aと同様にして複合成形体を得た。(Examples 2A-16A and Examples 1B-17B and Comparative Example 5A and Comparative Examples 5B, 7B-8B)
A composite molded body was obtained in the same manner as in Example 1A, except that the production conditions of the composite molded body were changed as shown in Table 1, Table 2, Table 3 or Table 4.
(比較例1A、2A、6Aおよび比較例1B、2B、6B)
複合成形体の製造条件を表2または表4に示すように変更し、第2の領域を省略し、複合成形体の全体を第1の領域で占めるようにした以外は、実施例1Aと同様にして複合成形体を得た。(Comparative Examples 1A, 2A, 6A and Comparative Examples 1B, 2B, 6B)
The manufacturing conditions of the composite molded body were changed as shown in Table 2 or Table 4, the second area was omitted, and the entire composite molded body was occupied by the first area, as in Example 1A. Thus, a composite molded body was obtained.
(比較例3A、4Aおよび比較例3B、4B)
複合成形体の製造条件を表2または表4に示すように変更し、第1の領域を省略し、複合成形体の全体を第2の領域で占めるようにした以外は、実施例1Aと同様にして複合成形体を得た。(Comparative Examples 3A and 4A and Comparative Examples 3B and 4B)
The manufacturing conditions of the composite molded body were changed as shown in Table 2 or Table 4, the first area was omitted, and the entire composite molded body was occupied by the second area, as in Example 1A. Thus, a composite molded body was obtained.
2.複合成形体の評価
2.1 密度および軽量化の評価
まず、各実施例および各比較例の複合成形体について、JIS K 7112:1999のA法に準拠した方法により密度を測定した。測定結果を表1ないし表4に示す。2. 2. Evaluation of Composite Molded Body 2.1 Evaluation of Density and Weight Reduction First, the density of each composite molded body of each example and each comparative example was measured by a method based on A method of JIS K 7112: 1999. The measurement results are shown in Tables 1 to 4.
また、併せて、軽量化されているか否かを評価した。なお、軽量化されているか否かの評価にあたっては、各実施例および比較例の複合成形体について、その第1の領域のみで構成した成形体を比較基準とした。なお、第1の領域が存在しない比較例3A、4Aおよび比較例3B、4Bについては、比較基準がないため、上記評価を省略した。 In addition, it was evaluated whether or not the weight was reduced. In the evaluation of whether or not the weight has been reduced, for the composite molded bodies of the examples and comparative examples, a molded body constituted only by the first region was used as a comparison standard. In addition, about Comparative Example 3A, 4A and Comparative Example 3B, 4B without a 1st area | region, since there is no comparison reference | standard, the said evaluation was abbreviate | omitted.
そして、比較基準の複合成形体の密度に対する評価対象の複合成形体の密度の減少率を算出し、以下の評価基準に照らして評価した。なお、実施例1Aの密度の減少率は、100×(1.19−1.15)/1.19=約3.4%であり、実施例11Aの密度の減少率は、100×(1.39−1.27)/1.39=約8.6%であり、実施例15Aの密度の減少率は、100×(1.52−1.25)/1.52=約17.8%である。
<軽量化の評価基準>
A:密度の減少率が10.0%以上である
B:密度の減少率が7.0%以上、10.0%未満である
C:密度の減少率が3.4%以上、7.0%未満である
D:密度の減少率が1.0%以上、3.4%未満である
E:密度の減少率が1.0%未満であるThen, a reduction rate of the density of the composite molded body to be evaluated with respect to the density of the composite molded body of the comparative reference was calculated and evaluated in light of the following evaluation standards. The density reduction rate of Example 1A is 100 × (1.19-1.15) /1.19=about 3.4%, and the density reduction rate of Example 11A is 100 × (1 .39−1.27) /1.39=about 8.6%, and the density reduction rate of Example 15A is 100 × (1.52-1.25) /1.52=1.about 17.8. %.
<Evaluation criteria for weight reduction>
A: Density reduction rate is 10.0% or more B: Density reduction rate is 7.0% or more and less than 10.0% C: Density reduction rate is 3.4% or more, 7.0 D: Density reduction rate is 1.0% or more and less than 3.4% E: Density reduction rate is less than 1.0%
2.2 引張強度の評価
次に、各実施例および各比較例の複合成形体について、JIS K 7162:1994に準拠した方法により引張強度を測定した。2.2 Evaluation of tensile strength Next, the tensile strength of each composite molded body of each example and each comparative example was measured by a method based on JIS K 7162: 1994.
そして、各実施例および比較例の複合成形体について、その第1の領域のみで構成した成形体の引張強度を1としたときの相対値を算出した。なお、第1の領域が存在しない比較例3A、4Aおよび比較例3B、4Bについては、比較基準がないため、上記評価を省略した。 And about the composite molded object of each Example and the comparative example, the relative value when the tensile strength of the molded object comprised only in the 1st area | region was set to 1 was computed. In addition, about Comparative Example 3A, 4A and Comparative Example 3B, 4B without a 1st area | region, since there is no comparison reference | standard, the said evaluation was abbreviate | omitted.
次に、算出した相対値を以下の評価基準に照らして評価した。
<引張強度の評価基準>
A:相対値が0.9以上である
B:相対値が0.7以上0.9未満である
C:相対値が0.5以上0.7未満である
D:相対値が0.3以上0.5未満である
E:相対値が0.3未満である
評価結果を表1ないし表4に示す。Next, the calculated relative value was evaluated according to the following evaluation criteria.
<Evaluation criteria for tensile strength>
A: Relative value is 0.9 or more B: Relative value is 0.7 or more and less than 0.9 C: Relative value is 0.5 or more and less than 0.7 D: Relative value is 0.3 or more Less than 0.5 E: Relative value is less than 0.3 Tables 1 to 4 show the evaluation results.
表1ないし表4から明らかなように、各実施例の複合成形体については、十分な軽量化が図られている一方、軽量化が施されていない比較対象、すなわち第1の領域のみで構成した成形体と同等程度の引張強度を有していることが認められた。また、第2の領域の面積率が95%である複合成形体(比較例5Aおよび5B)は、十分な軽量化が図られていたが、十分な引張強度を有していなかった。一方、第2の領域の面積率が15%である複合成形体(比較例7B〜8B)は、十分な引張強度を有していたが、十分な軽量化が図られていなかった。このことから、本発明は、軽量化と高い機械的強度とを両立させた複合成形体を実現し得ることが認められた。 As is apparent from Tables 1 to 4, the composite molded body of each example is sufficiently reduced in weight, but is composed only of a comparative object that is not reduced in weight, that is, the first region. It was confirmed that it had a tensile strength comparable to that of the molded body. Further, the composite molded body (Comparative Examples 5A and 5B) in which the area ratio of the second region was 95% was sufficiently reduced in weight, but did not have sufficient tensile strength. On the other hand, the composite molded body (Comparative Examples 7B to 8B) in which the area ratio of the second region was 15% had a sufficient tensile strength, but was not sufficiently reduced in weight. From this, it was recognized that this invention can implement | achieve the composite molded object which made weight reduction and high mechanical strength compatible.
なお、上述した各実施例の複合成形体は、いずれも第2の領域が正六角形である複合成形体であるが、表1、2には記載していないものの、第2の領域がそれ以外の形状、具体的には正方形および真円形である場合の複合成形体も作製し、上記と同様の評価を行った。その結果、いずれの評価項目においても、第2の領域が正六角形である複合成形体の方が良好な結果となった。 In addition, although the composite molded object of each Example mentioned above is a composite molded object in which all 2nd area | regions are regular hexagons, although not described in Tables 1 and 2, the 2nd area | region is other than that. The composite molded body in the case of the shape, specifically, the square shape and the true circle shape was also produced, and the same evaluation as described above was performed. As a result, in any of the evaluation items, the composite molded body in which the second region is a regular hexagon has a better result.
また、第2の領域をランダムに(不規則的に)配置した複合成形体についても、上記と同様の評価を行った。その結果、いずれの評価項目においても、第2の領域が規則的に配置されている複合成形体の方が良好な結果を示した。 Further, the same evaluation as described above was performed on the composite molded body in which the second regions were randomly (irregularly) arranged. As a result, in any evaluation item, the composite molded body in which the second regions were regularly arranged showed better results.
樹脂と繊維とを含む本発明の複合成形体は、第1の領域と、前記第1の領域よりも密度が低い第2の領域と、を含み、平面視において、前記第2の領域が規則的に配置されており、前記第2の領域の面積率が20〜90%である。これにより、軽量化と高い機械的強度とを両立させた複合成形体が得られる。したがって、本発明は、産業上の利用可能性を有する。 The composite molded body of the present invention including a resin and a fiber includes a first region and a second region having a density lower than that of the first region, and the second region is regular in a plan view. The area ratio of the second region is 20 to 90%. As a result, a composite molded body having both weight reduction and high mechanical strength can be obtained. Therefore, the present invention has industrial applicability.
1 複合成形体
2 第1の領域
3 第2の領域
4a 第1中間体
4a’ 仮中間体
4b 第2中間体
4b’ 仮中間体
4c 第3中間体
5 第2中間体
8 切断ツール
21 第1樹脂
22 第1繊維
25 貫通孔
31 第2樹脂
32 第2繊維
41 中実領域
42 中空領域
43 中実領域
51 分散媒
52 分散媒
61 第1分散液
62 第2分散液
70 容器
71 フィルター
72 マスク
74 成形型
75 成形型DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Composite molded
Claims (11)
第2樹脂と、前記第2樹脂に分散している第2繊維と、を含むとともに前記第1の領域よりも密度が低い第2の領域と、
を含み、
平面視において、前記第2の領域が規則的に配置されており、
前記第2の領域の面積率が20〜90%であることを特徴とする複合成形体。 A first region including a first resin and first fibers dispersed in the first resin;
A second region including a second resin and a second fiber dispersed in the second resin and having a lower density than the first region;
Including
In plan view, the second region are regularly arranged,
An area ratio of the second region is 20 to 90%.
前記第2の領域の形状は、それぞれ六角形である請求項1ないし6のいずれか1項に記載の複合成形体。 A plurality of the second regions spaced apart from each other via the first region;
The composite molded body according to any one of claims 1 to 6, wherein each of the second regions has a hexagonal shape.
第2樹脂と第2繊維とを含む第2分散液を前記中空領域に供給しつつ前記第2分散液を抄造することにより、第2中間体を得る工程と、
前記第1中間体および前記第2中間体を加圧成形することにより、複合成形体を得る工程と、
を有することを特徴とする複合成形体の製造方法。 By making the first dispersion containing the first resin and the first fiber, the hollow region is hollow and the solid region is solid, and the hollow region is regular in plan view. Obtaining a first intermediate which is arranged in a mechanical manner;
A step of obtaining the second intermediate by making the second dispersion while supplying the second dispersion containing the second resin and the second fiber to the hollow region;
Obtaining a composite molded body by pressure-molding the first intermediate and the second intermediate; and
The manufacturing method of the composite molded object characterized by having.
第2樹脂と第2繊維とを含む第2分散液を抄造することにより、第2中間体を得る工程と、
前記第1中間体の前記中空領域に前記第2中間体を配置する工程と、
前記第1中間体および前記第2中間体を加圧成形することにより、複合成形体を得る工程と、
を有することを特徴とする複合成形体の製造方法。 By making the first dispersion containing the first resin and the first fiber, the hollow region is hollow and the solid region is solid, and the hollow region is regular in plan view. Obtaining a first intermediate which is arranged in a mechanical manner;
Obtaining a second intermediate by making a second dispersion containing the second resin and the second fiber;
Disposing the second intermediate in the hollow region of the first intermediate;
Obtaining a composite molded body by pressure-molding the first intermediate and the second intermediate; and
The manufacturing method of the composite molded object characterized by having.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016184851 | 2016-09-21 | ||
JP2016184851 | 2016-09-21 | ||
PCT/JP2017/033647 WO2018056243A1 (en) | 2016-09-21 | 2017-09-19 | Composite molded object and method for producing composite molded object |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP6365798B1 true JP6365798B1 (en) | 2018-08-01 |
JPWO2018056243A1 JPWO2018056243A1 (en) | 2018-09-20 |
Family
ID=61690328
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018500596A Active JP6365798B1 (en) | 2016-09-21 | 2017-09-19 | Composite molded body and method for producing composite molded body |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6365798B1 (en) |
TW (1) | TW201821247A (en) |
WO (1) | WO2018056243A1 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019155850A (en) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | 住友ベークライト株式会社 | Composite material |
KR102464645B1 (en) * | 2019-07-31 | 2022-11-09 | 도레이 카부시키가이샤 | separator |
WO2022239869A1 (en) * | 2021-05-14 | 2022-11-17 | 日本精工株式会社 | Method for producing composite material molded article, method for producing retainer and rolling bearing, and method for producing gearbox constituent component |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1044281A (en) * | 1996-07-31 | 1998-02-17 | Mitsui Petrochem Ind Ltd | Composite board and manufacture thereof |
JPH10329248A (en) * | 1997-05-28 | 1998-12-15 | Toagosei Co Ltd | Manufacture of honeycomb sandwiching structure panel |
JP2001322192A (en) * | 2000-05-16 | 2001-11-20 | Sekisui Chem Co Ltd | Method for manufacturing honeycomb sandwich- structural panel |
JP2012207525A (en) * | 2006-10-26 | 2012-10-25 | Kanaflex Corporation | Manufacturing method of construction/civil engineering panel |
JP2016150981A (en) * | 2015-02-18 | 2016-08-22 | 王子ホールディングス株式会社 | Base material for fiber-reinforced plastic molding and fiber-reinforced plastic molding |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2802430B2 (en) * | 1987-07-10 | 1998-09-24 | 3−ディ コンポジッツ リミテッド | Molding method |
JPH08112873A (en) * | 1994-01-31 | 1996-05-07 | Sekisui Chem Co Ltd | Foam and manufacture thereof |
US20060121244A1 (en) * | 2004-12-03 | 2006-06-08 | Martin Marietta Materials, Inc. | Composite structure with non-uniform density and associated method |
GR1005771B (en) * | 2007-01-23 | 2008-01-16 | Παυλος Νικολαου Μιχελης | Multilayered honeycomb panel from composite material with continuous three-dimensional reinforcement. |
US10377093B2 (en) * | 2015-01-06 | 2019-08-13 | Gear Box | Panel structure with foam core and methods of manufacturing articles using the panel structure |
-
2017
- 2017-09-19 WO PCT/JP2017/033647 patent/WO2018056243A1/en active Application Filing
- 2017-09-19 JP JP2018500596A patent/JP6365798B1/en active Active
- 2017-09-20 TW TW106132272A patent/TW201821247A/en unknown
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1044281A (en) * | 1996-07-31 | 1998-02-17 | Mitsui Petrochem Ind Ltd | Composite board and manufacture thereof |
JPH10329248A (en) * | 1997-05-28 | 1998-12-15 | Toagosei Co Ltd | Manufacture of honeycomb sandwiching structure panel |
JP2001322192A (en) * | 2000-05-16 | 2001-11-20 | Sekisui Chem Co Ltd | Method for manufacturing honeycomb sandwich- structural panel |
JP2012207525A (en) * | 2006-10-26 | 2012-10-25 | Kanaflex Corporation | Manufacturing method of construction/civil engineering panel |
JP2016150981A (en) * | 2015-02-18 | 2016-08-22 | 王子ホールディングス株式会社 | Base material for fiber-reinforced plastic molding and fiber-reinforced plastic molding |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW201821247A (en) | 2018-06-16 |
JPWO2018056243A1 (en) | 2018-09-20 |
WO2018056243A1 (en) | 2018-03-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6365798B1 (en) | Composite molded body and method for producing composite molded body | |
TWI464199B (en) | Plate-like carbon fiber-reinforced composite material plate, fiber-reinforced composite material plate and integrated molded article | |
AU2010291017A1 (en) | Improvements in composite materials | |
JP7425731B2 (en) | Carbon fiber sheet material, prepreg, molded body, method for manufacturing carbon fiber sheet material, method for manufacturing prepreg, and method for manufacturing molded body | |
JP2017179244A (en) | Foamed body and method for producing foamed body | |
CN117229535A (en) | Method for producing crosslinked cured product, and crosslinked cured product | |
JP2018145222A (en) | Fiber-reinforced composite material and method for producing fiber-reinforced composite material | |
JP2018165335A (en) | Reinforced fiber composite material and method for producing reinforced fiber composite material | |
JP6972876B2 (en) | Molding materials and moldings | |
JP2008174610A (en) | Impact-resistant prepreg and method for producing the same | |
JP7196988B2 (en) | Method for manufacturing composite molded body | |
JP2020133048A (en) | Carbon fiber sheet material, compact, method for producing carbon fiber sheet material and method for producing compact | |
JP6972611B2 (en) | Reinforcing fiber composite material and manufacturing method of reinforcing fiber composite material | |
JP7039852B2 (en) | Composite molded body | |
JP6984388B2 (en) | Structures and interior materials | |
WO2021106649A1 (en) | Fiber-reinforced composite material and sandwich structure | |
WO2020040289A1 (en) | Carbon fiber sheet material, prepreg, molded article, carbon fiber sheet material production method, prepreg production method, and molded article production method | |
JP2019026703A (en) | Material for molding and molded body | |
JP2017186401A (en) | Foam and method for producing foam | |
JP2019081828A (en) | Molding material and molded body | |
JP2019155850A (en) | Composite material | |
JP6984391B2 (en) | Structures and interior materials | |
WO2018021336A1 (en) | Composite molded article, intermediate for composite molded article, method of manufacturing composite molded article, and interior material for transport device | |
JP7151163B2 (en) | Composite material | |
JP2019071317A (en) | Structure, heat dissipation member and light-emitting device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180521 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180605 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180618 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6365798 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |