図面 (/)

技術 樹脂成形体用中間体及び樹脂成形体

出願人 富士ゼロックス株式会社
発明者 大越雅之宮本剛
出願日 2015年8月4日 (5年4ヶ月経過) 出願番号 2015-154287
公開日 2017年2月9日 (3年10ヶ月経過) 公開番号 2017-031352
状態 特許登録済
技術分野 繊維製品への有機化合物の付着処理 高分子組成物 エポキシ樹脂 強化プラスチック材料
主要キーワード 引抜荷重 界面せん断強度 マイクロドロップレット 万能試験装置 熱硬化性樹脂成形体 樹脂成形体用 シリンダ底 エポキシ樹脂成形体
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年2月9日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (1)

課題

強化繊維樹脂成分との界面の密着性に優れ、且つ、曲げ弾性率の低下が抑制された樹脂成形体が得られる樹脂成形体用中間体を提供すること。

解決手段

熱硬化型エポキシ樹脂と、強化繊維と、アミド結合及びイミド結合の少なくとも一方を含む樹脂と、を含む樹脂成形体用中間体。

概要

背景

従来、強化繊維を含む樹脂成形体としては、家電製品自動車の各種部品筐体等、事務機器電子電気機器の筐体、航空機宇宙機の部材等に使用される。

例えば、特許文献1には、炭素繊維強化複合材料に適用するプリプレグとして、「サイジング剤を塗布したサイジング剤塗布炭素繊維熱硬化性樹脂成形体中間体含浸させてなるプリプレグであって、 前記サイジング剤は、脂肪族エポキシ化合物(A)および芳香族化合物(B)として少なくとも芳香族エポキシ化合物(B1)を含み、前記サイジング剤塗布炭素繊維は、炭素繊維に塗布したサイジング剤表面を、X線源としてAlKα1,2を用いたX線光電子分光法によって光電子脱出角度15°で測定されるC1s内殻スペクトルの(a)CHx、C−C、C=Cに帰属される結合エネルギー(284.6eV)の成分の高さ(cps)と、(b)C−Oに帰属される結合エネルギー(286.1eV)の成分の高さ(cps)との比率(a)/(b)が0.50〜0.90であり、前記熱硬化性樹脂成形体用中間体は、少なくとも次の構成要素(D):4員環以上の環構造を2つ以上有し、かつ、環構造に直結したアミングリシジル基またはエーテル型グリシジル基を1個または2個有するエポキシ樹脂、(E):3個以上の官能基を有するエポキシ樹脂、(F):潜在性硬化剤、を含んでなるエポキシ樹脂成形体用中間体であり、該エポキシ樹脂成形体用中間体は、配合したエポキシ樹脂総量100質量%に対して、前記エポキシ樹脂(D)を5〜60質量%、前記エポキシ樹脂(E)を40〜80質量%含むことを特徴とするプリプレグ。」が開示されている。

また、例えば、特許文献2には、「(A)2官能以上のエポキシ化合物(A1)および/または、1官能以上のエポキシ基を有し、水酸基アミド基イミド基ウレタン基ウレア基スルホニル基、およびスルホ基から選ばれる、少なくとも一つ以上の官能基を有するエポキシ化合物(A2)、(B)一般式(I)または(II)のいずれかで示されるカチオン部位を有する4級アンモニウム塩(B2)を0.1〜25質量部、炭素繊維および熱可塑性樹脂を含んでなる炭素繊維強化熱可塑性樹脂成形体用中間体」が開示されている。

概要

強化繊維と樹脂成分との界面の密着性に優れ、且つ、曲げ弾性率の低下が抑制された樹脂成形体が得られる樹脂成形体用中間体を提供すること。熱硬化型エポキシ樹脂と、強化繊維と、アミド結合及びイミド結合の少なくとも一方を含む樹脂と、を含む樹脂成形体用中間体。なし

目的

本発明の課題は、熱硬化型エポキシ樹脂及び強化繊維を含む樹脂成形体用中間体において、アミド結合及びイミド結合の少なくとも一方を含む樹脂を含まない場合に比べ、強化繊維と樹脂成分との界面の密着性に優れ、且つ、曲げ弾性率の低下が抑制された樹脂成形体用中間体を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

硬化型エポキシ樹脂と、強化繊維と、アミド結合及びイミド結合の少なくとも一方を含む樹脂と、を含む樹脂成形体用中間体

請求項2

前記アミド結合及びイミド結合の少なくとも一方を含む樹脂が、前記強化繊維の周囲を被覆している請求項1に記載の樹脂成形体用中間体。

請求項3

前記アミド結合及びイミド結合の少なくとも一方を含む樹脂が、ポリアミドである請求項1又は請求項2に記載の樹脂成形体用中間体。

請求項4

前記アミド結合及びイミド結合の少なくとも一方を含む樹脂の融点が、180℃以下である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の樹脂成形体用中間体。

請求項5

前記アミド結合及びイミド結合の少なくとも一方を含む樹脂の含有量が、前記硬化型エポキシ樹脂100質量部に対し0.1質量部以上100質量部以下である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の樹脂成形体用中間体。

請求項6

前記強化繊維が、炭素繊維である請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の樹脂成形体用中間体。

請求項7

前記硬化型エポキシ樹脂の少なくとも一部が硬化してなる請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の樹脂成形体用中間体。

請求項8

請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の樹脂成形体用中間体を成形してなる樹脂成形体

技術分野

0001

本発明は、樹脂成形体用中間体及び樹脂成形体に関する。

背景技術

0002

従来、強化繊維を含む樹脂成形体としては、家電製品自動車の各種部品筐体等、事務機器電子電気機器の筐体、航空機宇宙機の部材等に使用される。

0003

例えば、特許文献1には、炭素繊維強化複合材料に適用するプリプレグとして、「サイジング剤を塗布したサイジング剤塗布炭素繊維熱硬化性樹脂成形体用中間体を含浸させてなるプリプレグであって、 前記サイジング剤は、脂肪族エポキシ化合物(A)および芳香族化合物(B)として少なくとも芳香族エポキシ化合物(B1)を含み、前記サイジング剤塗布炭素繊維は、炭素繊維に塗布したサイジング剤表面を、X線源としてAlKα1,2を用いたX線光電子分光法によって光電子脱出角度15°で測定されるC1s内殻スペクトルの(a)CHx、C−C、C=Cに帰属される結合エネルギー(284.6eV)の成分の高さ(cps)と、(b)C−Oに帰属される結合エネルギー(286.1eV)の成分の高さ(cps)との比率(a)/(b)が0.50〜0.90であり、前記熱硬化性樹脂成形体用中間体は、少なくとも次の構成要素(D):4員環以上の環構造を2つ以上有し、かつ、環構造に直結したアミングリシジル基またはエーテル型グリシジル基を1個または2個有するエポキシ樹脂、(E):3個以上の官能基を有するエポキシ樹脂、(F):潜在性硬化剤、を含んでなるエポキシ樹脂成形体用中間体であり、該エポキシ樹脂成形体用中間体は、配合したエポキシ樹脂総量100質量%に対して、前記エポキシ樹脂(D)を5〜60質量%、前記エポキシ樹脂(E)を40〜80質量%含むことを特徴とするプリプレグ。」が開示されている。

0004

また、例えば、特許文献2には、「(A)2官能以上のエポキシ化合物(A1)および/または、1官能以上のエポキシ基を有し、水酸基アミド基イミド基ウレタン基ウレア基スルホニル基、およびスルホ基から選ばれる、少なくとも一つ以上の官能基を有するエポキシ化合物(A2)、(B)一般式(I)または(II)のいずれかで示されるカチオン部位を有する4級アンモニウム塩(B2)を0.1〜25質量部、炭素繊維および熱可塑性樹脂を含んでなる炭素繊維強化熱可塑性樹脂成形体用中間体」が開示されている。

先行技術

0005

特開2014−40566号公報
特開2013−231178号公報

発明が解決しようとする課題

0006

本発明の課題は、熱硬化型エポキシ樹脂及び強化繊維を含む樹脂成形体用中間体において、アミド結合及びイミド結合の少なくとも一方を含む樹脂を含まない場合に比べ、強化繊維と樹脂成分との界面の密着性に優れ、且つ、曲げ弾性率の低下が抑制された樹脂成形体用中間体を提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

上記課題は、以下の本発明によって達成される。
請求項1に係る発明は、
熱硬化型エポキシ樹脂と、
強化繊維と、
アミド結合及びイミド結合の少なくとも一方を含む樹脂と、
を含む樹脂成形体用中間体である。

0008

請求項2に係る発明は、
前記アミド結合及びイミド結合の少なくとも一方を含む樹脂が、前記強化繊維の周囲を被覆している請求項1に記載の樹脂成形体用中間体である。
請求項3に係る発明は、
前記アミド結合及びイミド結合の少なくとも一方を含む樹脂が、ポリアミドである請求項1又は請求項2に記載の樹脂成形体用中間体である。
請求項4に係る発明は、
前記アミド結合及びイミド結合の少なくとも一方を含む樹脂の融点が、180℃以下である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の樹脂成形体用中間体である。
請求項5に係る発明は、
前記アミド結合及びイミド結合の少なくとも一方を含む樹脂の含有量が、前記熱硬化型エポキシ樹脂100質量部に対し0.1質量部以上100質量部以下である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の樹脂成形体用中間体である。
請求項6に係る発明は、
前記強化繊維が、炭素繊維である請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の樹脂成形体用中間体である。
請求項7に係る発明は、
請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の樹脂成形体用中間体を硬化してなる樹脂成形体用中間体である。

0009

請求項7に係る発明は、
請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の樹脂成形体用中間体を成形してなる樹脂成形体である。

発明の効果

0010

請求項1、2、又は7に係る発明によれば、熱硬化型エポキシ樹脂及び強化繊維を含むが、アミド結合及びイミド結合の少なくとも一方を含む樹脂を含まない場合に比べ、強化繊維と樹脂成分との界面の密着性に優れ、且つ、曲げ弾性率の低下が抑制された樹脂成形体が得られる樹脂成形体用中間体が提供される。
請求項3に係る発明によれば、アミド結合及びイミド結合の少なくとも一方を含む樹脂としてアミンを用いた場合に比べ、高強度の樹脂成形体が得られる樹脂成形体用中間体を提供しうる。
請求項4に係る発明によれば、アミド結合及びイミド結合の少なくとも一方を含む樹脂の融点が180℃を超える場合と比べ、強化繊維と樹脂成分との界面の密着性に優れ、且つ、曲げ弾性率の低下が抑制された樹脂成形体が得られる樹脂成形体用中間体が提供される。
請求項5に係る発明によれば、アミド結合及びイミド結合の少なくとも一方を含む樹脂の含有量が熱硬化型エポキシ樹脂100質量部に対し0.1質量部未満又は100質量部超である場合と比べ、強化繊維と樹脂成分との界面の密着性に優れ、且つ、曲げ弾性率の低下が抑制された樹脂成形体が得られる樹脂成形体用中間体が提供される。
請求項6に係る発明によれば、強化繊維としてガラス繊維を用いた場合と比べ、強化繊維と樹脂成分との界面の密着性に優れ、且つ、曲げ弾性率の低下が抑制された樹脂成形体が得られる樹脂成形体用中間体が提供される。

0011

請求項8に係る発明によれば、熱硬化型エポキシ樹脂及び強化繊維を含むが、アミド結合及びイミド結合の少なくとも一方を含む樹脂を含まない樹脂成形体用中間体を用いた場合と比べ、強化繊維と樹脂成分との界面の密着性に優れ、且つ、曲げ弾性率の低下が抑制された樹脂成形体が提供される。

図面の簡単な説明

0012

マイクロドロップレット法を用いられる試験の模式図である。

0013

以下、本発明の樹脂成形体用中間体及び樹脂成形体の一例である実施形態について説明する。

0014

[樹脂成形体用中間体]
本実施形態に係る樹脂成形体用中間体は、熱硬化型エポキシ樹脂と、強化繊維と、アミド結合及びイミド結合の少なくとも一方を含む樹脂と、を含む。
以下、アミド結合及びイミド結合の少なくとも一方を含む樹脂を、「特定樹脂」と称することがある。
ここで、本実施形態に係る樹脂成形体用中間体とは、何らかの成形工程(例えば、プレス成型モールド成形などの加熱・加圧工程等)を経て、目的とする樹脂成形体が得るためのものである。

0015

近年では、機械的強度に優れた樹脂成形体を得るために、熱硬化型エポキシ樹脂と強化繊維とを含む樹脂成形体用中間体が用いられている。
樹脂成形体において、強化繊維とエポキシ樹脂との親和性が低いと、この両者の界面に空間が生じ、かかる界面における密着性が低下することがある。界面での密着性が低い樹脂成形体は、自身の機械的強度、特に曲げ弾性率が低下してしまうことがある。

0016

本実施形態に係る樹脂成形体用中間体は、熱硬化型エポキシ樹脂と、強化繊維と、アミド結合及びイミド結合の少なくとも一方を含む樹脂(特定樹脂)と、を含む。
これらの成分を含むことで、強化繊維と樹脂成分との界面の密着性に優れ、且つ、曲げ弾性率の低下が抑制された樹脂成形体が得られる。この効果が得られる作用については明確ではないが、以下のように推測される。

0017

強化繊維と特定樹脂とは、強化繊維の表面に存在する極性基と、特定樹脂の分子内に含まれるアミド結合又はイミド結合と、の間の親和力により、物理的に接着し易いといった性質がある。
本実施形態に係る樹脂成形体用中間体のように、熱硬化型エポキシ樹脂、強化繊維、及び特定樹脂が併存すると、強化繊維の周囲には熱硬化型エポキシ樹脂よりも特定樹脂が集まり易く、その結果、強化繊維の周囲に特定樹脂による被覆層が形成される。
また、熱硬化性エポキシ樹脂熱硬化する際、特定樹脂中のアミド結合又はポリアミド酸プレカーサー)のカルボキシル基と熱硬化型エポキシ樹脂の一部との間でも反応が生じることから、硬化後のエポキシ樹脂と特定樹脂との密着性が良好となる。

0018

以上のように、本実施形態に係る樹脂成形体用中間体は、熱硬化後において、強化繊維の周囲に特定樹脂による被覆層が形成され、かかる被覆層の一部とエポキシ樹脂の一部とが結合した構成をとる。
よって、熱硬化後の樹脂成形体用中間体、及びこの樹脂成形体用中間体を用いて得られた樹脂成形体は、いずれも、強化繊維とエポキシ樹脂との界面の密着性が高まり(後述する界面せん断強度が高い)、機械的強度、特に曲げ弾性率に優れた樹脂組成体となると推測される。

0019

以下、本実施形態に係る樹脂成形体用中間体の各成分の詳細について説明する。

0020

硬化型エポキシ樹脂
硬化型エポキシ樹脂は、樹脂成形体の母材であって、強化繊維により強化されるエポキシ樹脂となる成分である。
硬化型エポキシ樹脂は、熱硬化型エポキシ樹脂及び紫外線硬化型エポキシ樹脂等があるが、製品厚みによる硬化速度の迅速化の点から、熱硬化型エポキシ樹脂が好ましい。
以下、本実施形態に好適な熱硬化型エポキシ樹脂について説明する。

0021

熱硬化型エポキシ樹脂は、エポキシ基を2個以上有する化合物であれば特に制限されず、例えば、1分子内にエポキシ基を2個以上有する、モノマーオリゴマーポリマー全般をいい、その分子量、分子構造を特に限定するものではない。
熱硬化型エポキシ樹脂として具体的には、例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂ビスフェノール型エポキシ樹脂スチルベン型エポキシ樹脂、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トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂フェニレン骨格ジフニレ骨格などを有する)などが挙げられる。
熱硬化型エポキシ樹脂は1種単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。

0022

これらの中でも、曲げ弾性率の更なる向上、耐熱性の点から、芳香族を含有する熱硬化型エポキシ樹脂が好ましく、フェノールを含有の熱硬化型エポキシ樹脂がより好ましい。

0023

熱硬化型エポキシ樹脂の分子量及び粘度は、特に限定されず、樹脂の種類、成形条件や樹脂成形体に用途等に応じて決定されればよい。
例えば、熱硬化型エポキシ樹脂の重量平均分子量(Mw)としては、流動性の点からは、300以上100000以下の範囲が好ましく、500以上10000以下の範囲がより好ましい。
例えば、硬化速度の点から、熱硬化型エポキシ樹脂のエポキシ当量は、100以上50000以下が好ましく、100以上5000以下がより好ましい。

0024

熱硬化型エポキシ樹脂の重量平均分子量は、以下の方法で測定される。
溶媒をTHF(テトラヒドロフラン)とし、東ソー製高速GPC装置HLC−8320GPC(検出器は、RIとUV)を用いて測定する。なお、標準物質ポリスチレンとする。

0025

硬化型エポキシ樹脂の含有量は、得られる樹脂成形体の用途等に応じて、決定されればよく、例えば、本実施形態に係る樹脂成形体用中間体の全質量に対して、10質量部以上80質量部以下が好ましく、10質量部以上70質量部以下がより好ましく、10質量部以上60質量部以下が更に好ましい。

0026

−強化繊維−
強化繊維としては、樹脂成形体用中間体に適用される公知の強化繊維が用いられ、例えば、炭素繊維(カーボン繊維とも呼ばれる)、ガラス繊維、金属繊維アラミド繊維等が挙げられる。
強化繊維は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。

0027

これらの中でも、特定樹脂との親和性に優れ、曲げ弾性率の更なる向上が図れる点から、炭素繊維が好ましい。
炭素繊維は、その表面にカルボキシル基を有する。このカルボキシル基と特定樹脂の分子内に含まれるアミド結合又はイミド結合とは水素結合を形成しうるため、高い親和性が発現される。そのため、炭素繊維の周囲には特定樹脂による被覆層が形成され易く、曲げ弾性率の更なる向上が図られると考えられる。

0028

炭素繊維としては、公知の炭素繊維が用いられ、PAN(ポリアクリロニトリル)系炭素繊維及びピッチ系炭素繊維のいずれもが用いられる。

0029

強化繊維は、公知の表面処理が施されたものであってもよい。
強化繊維が炭素繊維であれば、その表面処理としては、例えば、酸化処理サイジング処理が挙げられる。
また、強化繊維の繊維径繊維長等は、特に限定されず、樹脂成形体の用途等に応じて選択すればよい。
更に、強化繊維の形態は、特に限定されず、樹脂成形体の成形方法、樹脂成形体の用途等に応じて選択すればよい。強化繊維の形態としては、例えば、短繊維長繊維単繊維、多数の単繊維から構成される繊維束、繊維束を集束したもの、繊維を二次元又は三次元に織った織物、繊維束をシート状に羅列したもの等が挙げられる。中でも、軽量で、耐久性に優れた樹脂成形体を得るためには、一方向に引き揃えた長繊維、織物等が好ましい。

0030

強化繊維としては、市販品を用いてもよい。
PAN系炭素繊維の市販品としては、東レ(株)製の「トレカ(登録商標)」、東邦ラナックス(株)製の「テナックス」、三菱レイヨン(株)製の「パイロフィル(登録商標)」が挙げられる。PAN系炭素繊維の市販品としては、その他、PAN系炭素繊維の市販品としては、Hexcel社製、Cytec社製,Dow−Aksa社製、台湾プラスチック社製,SGL社製の市販品も挙げられる。
ピッチ系炭素繊維の市販品としては、三菱レイヨン(株)製の「ダイリアード(登録商標)」、日本グラファイトファイバー(株)製の「GRANOC」、(株)クレハ製の「クレカ」等が挙げられる。ピッチ系炭素繊維の市販品としては、その他、ピッチ系炭素繊維の市販品としては、大阪ガスケミカル(株)製、Cytec社製の市販品も挙げられる。

0031

本実施形態に係る樹脂成形体用中間体における強化繊維の含有量は、樹脂100質量に対し10質量部以上200質量部以下であること好ましく、10質量部以上180質量部以下であることがより好ましく、10質量部以上160質量部以下であることが更に好ましい。
強化繊維が樹脂100質量部に対し10質量部以上含まれることで、樹脂成形体の強化が図られ、また、強化繊維の含有量を、樹脂100質量部に対し200質量部以下とすることで、樹脂成形体を得る際の成形性が良好になる。
なお、強化繊維として炭素繊維を用いる場合、強化繊維の全質量に対して10質量%以上を炭素繊維とすることが好ましい。

0032

−イミド結合及びアミド結合の少なくとも一方を含む樹脂(特定樹脂)−
本実施形態における特定樹脂は、イミド結合及びアミド結合の少なくとも一方を含むことで、前述したように、強化繊維の周囲を被覆しうる樹脂である。
この特定樹脂について、詳細に説明する。

0033

特定樹脂は、分子内にイミド結合及びアミド結合の少なくとも一方を含むことで、強化繊維の表面に存在する極性基との間で親和性が発現する。
特定樹脂の具体的な種類としては、イミド結合及びアミド結合の少なくとも一方を主鎖に含む熱可塑性樹脂が挙げられ、具体的には、ポリアミド(PA)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルイミド(PEI)、ラダー型ポリベンツイミダゾール等が挙げられる。
特定樹脂は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。

0034

中でも、強化繊維との密着性に優れる点、また、硬化型エポキシ樹脂との反応性の点から、ポリアミド(PA)が好ましい。

0035

ポリアミドとしては、ジカルボン酸ジアミンとを共縮重合したもの、ラクタム開環重縮合したもの、が挙げられる。
ジカルボン酸としては、シュウ酸アジピン酸スベリン酸セバシン酸テレフタル酸イソフタル酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸イソフタル酸ジフェニルイソフタル酸クロリドトリメリット酸テレフタル酸クロリドピロメリット酸ダイマー酸等が挙げられ、中でも、アジピン酸が好ましい。
ジアミンとしては、エチレンジアミンペンタメチレンジアミンヘキサメチレンジアミンノナンジアミンデカメチレンジアミン、1,4−シクロヘキサンジアミンp−フェニレンジアミンm−フェニレンジアミンm−キシレンジアミンメタキシリレンジアミン等が挙げられ、中でも、ヘキサメチレンジアミンが好ましい。
ラクタムとしては、ε−カプロラクタムウンデカンラクタム、ラウリルラクタム、等が挙げられ、中でも、ε−カプロラクタムが好ましい。

0036

ポリアミドとしては、強化繊維との親和性(接着性)の点、樹脂成形体の成形性の点から、ε−カプロラクタムを開環重縮合したポリアミド(PA6)、PA66、ナイロン6T,MXDナイロンであることが好ましく、中でも、PA66が好ましい。

0037

なお、ポリアミドの種類によっては、硬化型エポキシ樹脂の硬化剤として機能するものもある。そのため、本実施形態においては、特定樹脂及び硬化剤を兼用する成分として、ポリアミドを用いてもよい。
このようなポリアミドとしては、脂肪族ポリカルボン酸ポリアミンとの反応物であり、アミド結合及びアミンが分子内に多く含まれているポリアミドアミンが挙げられる。

0038

ポリアミドアミンとしては、市販品を使用してもよく、例えば、(株)ADEKA製の「アデカハードナーEH−4024W」、DIC(株)製の「ラッカマイドEA−330、TD−960」等が挙げられる。

0039

特定樹脂の分子量は、特に限定されないが、例えば、特定樹脂がポリアミドであれば、その重量平均分子量は、加工性の点から、500以上100000以下の範囲が好ましく、500以上50000以下の範囲がより好ましい。
また、特定樹脂の融点(Tm)は、上記分子量と同様、特に限定されず、熱硬化型エポキシ樹脂の熱硬化温度よりも低いことが好ましい。例えば、特定樹脂がポリアミドであれば、その融点(Tm)は、180℃以下であることが好ましく、−50℃以上160℃以下の範囲がより好ましく、−25℃以上150℃以下の範囲が更に好ましい。

0040

更に、特定樹脂の溶融粘度は、加工性の点から、MFR(Melt flow rate、メルトフローレート)にて、180℃において100g/10min以下であることが好ましく、20000g/10min以下であることがより好ましく、10000g/10min以下であることが更に好ましい。
ここで、特定樹脂におけるMFRの測定は、以下の方法で行う。
即ち、メルトマスフローレート(MFR)は、樹脂の溶融時の流動性を表す数値であり、シリンダ内で溶融した樹脂を、一定の温度と荷重条件のもと、シリンダ底部に設置された規定口径のダイスから10分間あたり押し出される樹脂量を測定することで得られる。

0041

本実施形態に係る樹脂成形体用中間体における特定樹脂の含有量は、硬化型エポキシ樹脂100質量部に対し0.1質量部以上100質量部以下であること好ましく、0.1質量部以上80質量部以下であることがより好ましく、0.1質量部以上60質量部以下であることが更に好ましく、0.1質量部以上20質量部以下が特に好ましい。
特定樹脂の含有量が上記の範囲であることで、強化繊維及び硬化後のエポキシ樹脂との親和性が得られ、界面せん断強度及び曲げ弾性率の向上が図られる。

0042

−硬化剤−
本実施形態に係る樹脂成形体用中間体は、硬化型エポキシ樹脂の硬化を促進するための硬化剤を含むことが好ましい。
硬化剤としては、公知の硬化型エポキシ樹脂用硬化剤を用いればよく、目的とする樹脂成形体の用途及び物性に応じて、選択されればよい。

0043

熱硬化型エポキシ樹脂と合わせて使用される硬化剤として具体的には、芳香族アミン脂肪族アミン、ポリアミドアミン、ケチミン等のアミン系硬化剤ポリメルカプタンスルフィド樹脂等のメルカプタン系硬化剤レゾール型又はノボラック型フェノール樹脂芳香族酸無水物、脂肪族酸無水物等の酸無水物等が挙げられる。
アミン系硬化剤として具体的には、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、メタフェニレンジアミンパラフェニレンジアミンパラキシレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルプロパン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジシクロヘキサンビス(4−アミノフェニルフェニルメタン、1,5−ジアミノナフタレンメタキシレンジアミン、パラキシレンジアミン、1,1−ビス(4−アミノフェニル)シクロヘキサンジシアノジアミドなどが挙げられる。
硬化剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。

0044

これらの中でも、加工性とコストの点から、ヘキサメチレンジアミンが好ましい。

0045

また、硬化剤と共に、イミダゾール三級アミンホウ酸エステルルイス酸有機
属化合物、有機酸金属塩等の硬化促進剤を併用してもよい。
硬化促進剤も、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。

0046

硬化剤の含有量は特に限定されず、最適な量は、熱硬化型エポキシ樹脂の種類及び硬化剤の種類によって異なる。
本実施形態では、例えば、公知である硬化剤ごとの最適量が好ましく用いられる。この最適量は、例えば「総説エポキシ樹脂基礎編」(エポキシ樹脂技術協会、2003年発行)の第3章に記載されている。

0047

−その他の成分−
本実施形態に係る樹脂成形体用中間体は、上記各成分の他、その他の成分を含んでもよい。
その他の成分としては、例えば、難燃剤難燃助剤、加熱された際の垂れドリップ防止剤可塑剤酸化防止剤離型剤耐光剤、耐候剤、着色剤顔料改質剤帯電防止剤耐加水分解防止剤、充填剤、強化繊維以外の補強剤タルククレーマイカガラスフレークミルガラスガラスビーズ結晶性シリカアルミナ窒化ケイ素窒化アルミナ、ボロンナイトライド等)等の周知の添加剤が挙げられる。
その他の成分は、例えば、母材である熱可塑性樹脂100質量部に対し0質量部以上10質量部以下がよく、0質量部以上5質量部以下がより好ましい。ここで、「0質量部」とはその他の成分を含まない形態を意味する。

0048

(樹脂成形体用中間体の構成及び形態)
本実施形態に係る樹脂成形体用中間体は、熱硬化型エポキシ樹脂、強化繊維、及び特定樹脂の3つが含まれていればその構成は問わず、例えば、これらの成分の混合物混合液)、強化繊維(束、織物)間に熱硬化型エポキシ樹脂及び特定樹脂を含有させてなるプリプレグ、強化繊維と熱硬化型エポキシ樹脂及び特定樹脂を含むフィルムとの積層体、強化繊維と特定樹脂を含むフィルムと熱硬化型エポキシ樹脂を含むフィルムとがこの順で積層してなる積層体等が挙げられる。

0049

樹脂成形体用中間体の形態としては、フィルム状、シート状、繊維状等が挙げられる。

0050

(樹脂成形体用中間体の製造)
本実施形態に係る樹脂成形体用中間体は、各成分を混合する方法をはじめ、ハンドレイアップ法、FW法(フィラメントワインディング法)、プルトルージョン法RTM法レジントランスファーモールディング法)、レジン・フィルム・インフュージョン等の公知の方法によって製造されてもよい。

0051

また、樹脂成形体用中間体の一例であるプリプレグを得る際には、含浸させる樹脂成分を溶媒を用いて低粘度化させるウェット法を用いてもよいし、含浸させる樹脂成分を加熱により低粘度化させるホットメルト法ドライ法)を用いてもよい。

0052

なお、本実施形態に係る樹脂成形体用中間体は、熱硬化型エポキシ樹脂の少なくとも一部が熱硬化してなるものであってもよい。
熱硬化型エポキシ樹脂が熱硬化する際には、樹脂成形体用中間体は、前述したように、強化繊維の周囲に特定樹脂による被覆層が形成され、かかる被覆層の一部とエポキシ樹脂の一部とが結合した構成をとる。そのため、強化繊維と樹脂成分との界面の密着性に優れ、且つ、曲げ弾性率の低下が抑制される。

0053

[樹脂成形体]
本実施形態に係る樹脂成形体は、本実施形態に係る樹脂成形体用中間体を成形してなる。
用いる樹脂成形体用中間体が、熱硬化されていないもの、又は、熱硬化が不十分である(未硬化部分が残存している)ものであれば、熱硬化を行いながら成形することで、目的とする樹脂成形体が得られる。
また、用いる樹脂成形体用中間体が、熱硬化後のものであれば(熱硬化が十分であれば)、そのまま成形することで、目的とする樹脂成形体が得られる。

0054

樹脂成形体の成形方法としては、用いる樹脂成形体用中間体の構成及び形態に応じて決定されればよい。
用いる樹脂成形体用中間体が液状であれば、樹脂成形体用中間体の製造に用いられる公知の成形方法が用いられる。
用いる樹脂成形体用中間体が固体状であれば、プレス成形オートクレーブ成形等の成形方法が用いられる。
また、樹脂成形体を得る際に、樹脂成形体用中間体を切断する、織り込む等の加工を施してもよい。

0055

本実施形態に係る樹脂成形体は、電子電気機器、事務機器、家電製品、自動車内装材容器、航空機や宇宙機の部材などの用途に好適に用いられる。

0056

以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。

0057

[実施例1〜24、比較例1〜9]
表1及び表2に従った成分(単位:g)を、1Lフラスコにて、60℃で15分、300rpmで撹拌し、樹脂組成物を得た。
樹脂組成物を金型注入し、金型内に保持されていた炭素繊維(織物、東レ(株)製「トレカクロスCO6142」)間に樹脂組成物を含浸させた。その後、脱泡処理を行ってから、230℃で3時間加熱硬化させて、プレス成形や切断などを経て、ISO多目的ダンベル試験片(ISO178の試験に対応)(試験部厚さ4mm、幅10mm)と、D2試験片(長さ60mm、幅60mm、厚み2mm)と、を成形した。
得られた試験片において、炭素繊維と樹脂組成物との量比質量比)は、50:50であった。

0058

[評価]
得られた2種の試験片を用いて、以下のような評価を行った。
評価結果を表1及び表2に示す。

0059

−曲げ弾性率−
得られたISO多目的ダンベル試験片について、万能試験装置島津製作所社製、オートグラフAG−Xplus)を用いて、ISO178に準拠する方法で、曲げ弾性率を測定した。

0060

−界面せん断強度−
強化繊維と樹脂成分との界面における密着性について、以下の方法で界面せん断強度を求めることで評価した。
界面せん断強度は、マイクロドロップレット法を用いて測定した。ここで、図1に示す試験の模式図を用いて、マイクロドロップレット法について説明する。
マイクロドロップレット法とは、単繊維fに液体樹脂を塗布し、ドロップレットD(樹脂粒、樹脂玉とも呼ばれる)をつけ、このドロップレットDを固定した後に、矢印方向に単繊維fの引き抜き試験を行うことで、両者の界面接着性を評価する方法である。
そして、この試験を元に、下記式を用いて、界面せん断強度(τ)が算出される。

0061

0062

式中、τは界面せん断強度を表し、Fは引抜荷重を表し、dは単繊維の繊維径を表し、Lはドロップレット長を表す。

0063

表1及び表2に従った成分(単位:g)を、1Lフラスコにて、60℃で15分、300rpmで撹拌し、樹脂組成物を得た。
この樹脂組成物を、炭素繊維(表面処理有、トレカ(登録商標)糸T300、東レ(株)製、繊維径d:7μm)に塗布し、230℃で3時間加熱硬化させて、ドロップレットD(ドロップレット長L:約50μm)を作製した。
測定装置として、複合材界面特性評価装置ODEL HM410(東栄産業)を使用し、繊維の引き抜き速度0.1mm/minで、界面せん断強度を測定した。
ここで、界面せん断強度は、強化繊維と樹脂成分との界面における密着性の指標となるものであり、この界面せん断強度が高いほど、強化繊維と樹脂成分との界面における密着性が優れる傾向になる。

0064

0065

0066

なお、表1〜表2の材料種の詳細は、以下の通りである。
−熱硬化性エポキシ樹脂及び硬化剤−
・熱硬化性エポキシ樹脂1(jER(登録商標)828、三菱化学(株)製)
・硬化剤1(アミン系硬化剤、jERキュア(登録商標)ST11、三菱化学(株)製)
・硬化剤2(酸無水物、jERキュア(登録商標)YM306、三菱化学(株)製)
−特定樹脂−
・特定樹脂1(ポリアミドアミン(硬化剤兼用)、アデカハードナーEH−4024W、(株)ADEKA製、融点5℃、180℃における粘度1000(mPa・s/25℃))
・特定樹脂2(液状ポリアミド、HD−8820、Dupont社製、融点5℃、180℃における粘度1200g(mPa・s/25℃)
・特定樹脂3(ポリアミド、ABRON PER1800、ABR Organics Limited製、融点120℃、180℃におけるMFR200 g/10min)
−その他−
・酸無水物(YM−306、三菱化学(株)製)

実施例

0067

上記結果から、本実施例では比較例に比べ、界面せん断強度が高く、曲げ弾性率の低下も見られないことが分かる。

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ