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技術 繊維強化成形品及び繊維強化成形品の製造方法

出願人 AGC株式会社
発明者 寺田達也細田朋也尾澤紀生佐藤崇
出願日 2019年9月2日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2019-159716
公開日 2021年3月11日 (2ヶ月経過) 公開番号 2021-038301
状態 未査定
技術分野 型の被覆による成形、強化プラスチック成形 プラスチック等の注型成形、圧縮成形 強化プラスチック材料
主要キーワード 極性単位 ポリパラフェニレンベンズオキサゾール ノイズシールド 溶融流れ速度 航空機関 接着性官能基 カルボニル基含有基 打撃点
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(2021年3月11日)のものです。
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課題

耐衝撃性及び難燃性に優れた繊維強化成形品及びその製造方法の提供。

解決手段

本発明の繊維強化成形品は、テトラフルオロエチレンに基づく単位及び極性官能基を含有する熱溶融性ポリマーポリアミドとのポリマーアロイを、強化繊維含浸させてなるプリプレグ硬化物を有し、難燃性UL−94規格のV−0レベル満足する。また、本発明の繊維強化成形品の製造方法は、強化繊維と、テトラフルオロエチレンに基づく単位及び極性官能基を含有する熱溶融性のポリマーとポリアミドとのポリマーアロイの成形物とを、成形型内で積層した状態で熱ブレスする。

概要

背景

繊維強化成形品は、輸送機器自動車鉄道車両等の車両、航空機等)、建築部材電子機器医療機器等の幅広い用途に用いられる。繊維強化成形品のマトリックス樹脂としては、従来から熱硬化性樹脂硬化物がよく用いられている。
しかし、マトリックス樹脂として熱硬化性樹脂の硬化物を用いた繊維強化成形品には、熱硬化性樹脂の硬化に時間がかかるため生産性が悪い、耐衝撃性が低い、プリプレグの保存安定性が悪いという問題がある。これらの問題を解決するため、マトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を用いたプリプレグ及び繊維強化成形品が提案されている(特許文献1参照)。
繊維強化成形品は、輸送機器のエンジン周り等の高温に曝される部材としても使用される場合がある。かかる繊維強化成形品には、さらに高い難燃性も要求される。

概要

耐衝撃性及び難燃性に優れた繊維強化成形品及びその製造方法の提供。本発明の繊維強化成形品は、テトラフルオロエチレンに基づく単位及び極性官能基を含有する熱溶融性ポリマーポリアミドとのポリマーアロイを、強化繊維含浸させてなるプリプレグの硬化物を有し、難燃性UL−94規格のV−0レベル満足する。また、本発明の繊維強化成形品の製造方法は、強化繊維と、テトラフルオロエチレンに基づく単位及び極性官能基を含有する熱溶融性のポリマーとポリアミドとのポリマーアロイの成形物とを、成形型内で積層した状態で熱ブレスする。なし

目的

本発明は、耐衝撃性及び難燃性に優れた繊維強化成形品及びその製造方法の提供を目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

テトラフルオロエチレンに基づく単位及び極性官能基を含有する熱溶融性ポリマーポリアミドとのポリマーアロイを、強化繊維含浸させてなるプリプレグ硬化物を有し、難燃性UL−94規格のV−0レベル満足する、繊維強化成形品

請求項2

前記硬化物が、シート状をなし、厚さが3mm以上である、請求項1に記載の繊維強化成形品。

請求項3

前記熱溶融性のポリマーが、さらにエチレンに基づく単位を含有する、請求項1又は2に記載の繊維強化成形品。

請求項4

前記熱溶融性のポリマーが、さらに前記極性官能基を有するモノマーに基づく単位を含有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の繊維強化成形品。

請求項5

前記熱溶融性のポリマーの溶融温度が、140〜320℃である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の繊維強化成形品。

請求項6

前記熱溶融性のポリマーの380℃における溶融粘度が、1×102〜1×106Pa・sである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の繊維強化成形品。

請求項7

前記熱溶融性のポリマーの溶融流れ速度が、1〜100g/10分である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の繊維強化成形品。

請求項8

前記強化繊維が、その表面に繊維材料露出している、請求項1〜7のいずれか1項に記載の繊維強化成形品。

請求項9

前記強化繊維が、開繊されている、請求項1〜8のいずれか1項に記載の繊維強化成形品。

請求項10

強化繊維と、テトラフルオロエチレンに基づく単位及び極性官能基を含有する熱溶融性のポリマーとポリアミドとのポリマーアロイの成形物とを、成形型内で積層した状態で熱ブレスする、繊維強化成形品の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、所定の熱溶融性ポリマーポリアミドとを含む繊維強化成形品及びその製造方法に関する。

背景技術

0002

繊維強化成形品は、輸送機器自動車鉄道車両等の車両、航空機等)、建築部材電子機器医療機器等の幅広い用途に用いられる。繊維強化成形品のマトリックス樹脂としては、従来から熱硬化性樹脂硬化物がよく用いられている。
しかし、マトリックス樹脂として熱硬化性樹脂の硬化物を用いた繊維強化成形品には、熱硬化性樹脂の硬化に時間がかかるため生産性が悪い、耐衝撃性が低い、プリプレグの保存安定性が悪いという問題がある。これらの問題を解決するため、マトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を用いたプリプレグ及び繊維強化成形品が提案されている(特許文献1参照)。
繊維強化成形品は、輸送機器のエンジン周り等の高温に曝される部材としても使用される場合がある。かかる繊維強化成形品には、さらに高い難燃性も要求される。

先行技術

0003

国際公開2013/134704号

発明が解決しようとする課題

0004

本発明は、耐衝撃性及び難燃性に優れた繊維強化成形品及びその製造方法の提供を目的とする。

課題を解決するための手段

0005

本発明は、下記の態様を有する。
<1>テトラフルオロエチレンに基づく単位及び極性官能基を含有する熱溶融性のポリマーとポリアミドとのポリマーアロイを、強化繊維含浸させてなるプリプレグの硬化物を有し、難燃性UL−94規格のV−0レベル満足する、繊維強化成形品。
<2>前記硬化物が、シート状をなし、厚さが3mm以上である、上記<1>の繊維強化成形品。
<3>前記熱溶融性のポリマーが、さらにエチレンに基づく単位を含有する、上記<1>又は<2>の繊維強化成形品。
<4>前記熱溶融性のポリマーが、さらに前記極性官能基を有するモノマーに基づく単位を含有する、上記<1>〜<3>のいずれかの繊維強化成形品。
<5>前記熱溶融性のポリマーの溶融温度が、140〜320℃である、上記<1>〜<4>のいずれかの繊維強化成形品。
<6>前記熱溶融性のポリマーの380℃における溶融粘度が、1×102〜1×106Pa・sである、上記<1>〜<5>のいずれかの繊維強化成形品。
<7>前記熱溶融性のポリマーの溶融流れ速度が、1〜100g/10分である、上記<1>〜<6>のいずれかの繊維強化成形品。
<8>前記強化繊維が、その表面に繊維材料露出している、上記<1>〜<7>のいずれかの繊維強化成形品。
<9>前記強化繊維が、開繊されている、上記<1>〜<8>のいずれかの繊維強化成形品。
<10>強化繊維と、テトラフルオロエチレンに基づく単位及び極性官能基を含有する熱溶融性のポリマーとポリアミドとのポリマーアロイの成形物とを、成形型内で積層した状態で熱ブレスする、繊維強化成形品の製造方法。

発明の効果

0006

本発明によれば、耐衝撃性及び難燃性に優れた繊維強化成形品が得られる。

0007

以下の用語は、以下の意味を有する。
「熱溶融性のポリマー」とは、溶融流動性を示すポリマーを意味し、荷重49Nの条件下、ポリマーの溶融温度よりも20℃以上高い温度において、溶融流れ速度が0.1〜1000g/10分となる温度が存在するポリマーを意味する。
「溶融流れ速度(MFR)」とは、JIS K 7210:1999(ISO 1133:1997)に規定される、ポリマーのメルトマスフローレートを意味する。
「ポリマーの溶融温度(融点)」は、示差走査熱量測定DSC)法で測定したポリマーの融解ピーク最大値に対応する温度である。
「難燃性UL−94規格」とは、プラスチック材料の燃えにくさの度合いを表す規格である。垂直に保持した試料下端に10秒間ガスバーナーの炎を2回接炎させた際、いずれの場合も燃焼時間が10秒以内であるとき、「V−0レベル」と判定できる。
ポリマーにおける「単位」は、重合反応によってモノマーから直接形成された原子団であってもよく、重合反応によって得られたポリマーを所定の方法で処理して、構造の一部が変換された原子団であってもよい。ポリマーに含まれる、モノマーAに基づく単位を、単に「モノマーA単位」とも記す。
「(メタアクリレート」は、アクリレートとメタクリレートとの総称である。

0008

本発明の繊維強化成形品は、テトラフルオロエチレン(TFE)に基づく単位及び極性官能基を含有する熱溶融性のポリマー(以下、「Fポリマー」とも記す。)とポリアミド(以下、「PA」とも記す。)とのポリマーアロイを、強化繊維に含浸させてなるプリプレグの硬化物を有する。この繊維強化成形品は、難燃性UL−94規格のV−0レベルを満足し、優れた難燃性を示す。
本発明におけるFポリマーは、極性官能基(接着性官能基)を有するため、強化繊維の表面に高度に付着できるとともに、PAと強く相互作用できる。この状態で、Fポリマーを焼成すれば、強化繊維とFポリマーから形成される層(以下、「F層」とも記す。)とが一体化すると考えられる。また、強化繊維の貫通孔内にもF層の一部が入り込むため、当該部分においてF層の強化繊維に対するアンカー効果が生じ、F層は強化繊維から剥離しにくくなるとも考えられる。よって、本発明の繊維強化成形品は、優れた耐衝撃性を発揮できると推察される。
また、FポリマーとPAとの間の強い相互作用により、F層中では、Fポリマー及びPAが均一に存在するため、本発明の繊維強化成形品は、優れた難燃性も発揮できると推察される。

0009

本発明におけるFポリマーは、TFEに基づく単位(TFE単位)及び極性官能基を含有するポリマーである。
Fポリマーが有する極性官能基は、極性官能基を有するモノマーに基づく単位に含まれていてもよく、ポリマー末端基に含まれていてもよく、表面処理放射線処理電子線処理コロナ処理プラズマ処理等。)によりポリマー中に含まれていてもよい。
また、Fポリマーが有する極性官能基は、極性官能基を形成し得る基を有するポリマーを変性して調製された基であってもよい。ポリマー末端基に含まれる極性官能基は、そのポリマーの重合に際して使用する成分(重合開始剤連鎖移動剤等)を調整することにより得られる。

0010

中でも、Fポリマーとしては、TFE単位及び極性官能基を有する単位(以下、「極性単位」とも記す。)を含有するFポリマーが好ましい。極性単位は、極性官能基を有するモノマー(以下、「極性モノマー」とも記す。)に基づく単位が好ましい。
極性官能基としては、水酸基含有基、カルボニル基含有基アセタール基又はホスホノ基(−OP(O)OH2)が好ましく、強化繊維との接着性をより高める観点から、カルボニル基含有基がより好ましい。

0011

水酸基含有基は、アルコール性水酸基を含有する基が好ましく、−CF2CH2OH、−C(CF3)2OH又は1,2−グリコール基(−CH(OH)CH2OH)がより好ましい。
カルボニル基含有基は、カルボニル基(>C(O))を含む基であり、カルボキシル基アルコキシカルボニル基アミド基イソシアネート基カルバメート基(−OC(O)NH2)、酸無水物残基(−C(O)OC(O)−)、イミド残基(−C(O)NHC(O)−等)又はカーボネート基(−OC(O)O−)が好ましい。

0012

カルボニル基含有基を有するモノマーとしては、酸無水物残基を有する環状モノマーカルボキシ基を有するモノマー、ビニルエステル又は(メタ)アクリレートが好ましく、酸無水物残基を有する環状モノマーがより好ましく、無水イタコン酸(以下、「IAH」とも記す。)、無水シトラコン酸(以下、「CAH」とも記す。)、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物別称無水ハイミック酸。以下、「NAH」とも記す。)又は無水マレイン酸がさらに好ましい。
Fポリマーは、TFE単位及び極性単位以外の他のモノマーに基づく単位(以下、「他の単位」とも記す。)を含有してもよい。他のモノマーとしては、エチレン、プロピレン塩化ビニル塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン(VDF)、ペルフルオロアルキルビニルエーテル)(PAVE)、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)、フルオロアルキルエチレン(FAE)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)が挙げられる。

0013

PAVEとしては、CF2=CFOCF3、CF2=CFOCF2CF3、CF2=CFOCF2CF2CF3(PPVE)、CF2=CFOCF2CF2CF2CF3、CF2=CFO(CF2)8Fが挙げられる。
FAEとしては、CH2=CH(CF2)2F、CH2=CH(CF2)3F、CH2=CH(CF2)4F(以下、「PFEE」とも記す。)、CH2=CF(CF2)3H、CH2=CF(CF2)4H(以下、「PFBE」とも記す。)が挙げられる。
中でも、他のモノマーとしては、エチレン、VDF又はCTFEが好ましく、エチレンがより好ましい。したがって、Fポリマーとしては、極性官能基を有するTFEとエチレンとのコポリマー(極性官能基を有するETFE)が好適である。極性官能基を有するETFEは、特に、ポリマミドとのポリマーアロイを作製しやすいためである。

0014

TFE単位の割合は、Fポリマーを構成する全単位のうち、25〜79.79モル%が好ましく、40〜64.47モル%がより好ましい、45〜61.95モル%がさらに好ましい。
極性単位の割合は、Fポリマーを構成する全単位のうち、0.01〜5モル%が好ましく、0.03〜3モル%がより好まし、0.05〜1モル%がさらに好ましい。
他の単位の割合は、Fポリマーを構成する全単位のうち、20〜74.79モル%が好ましく、35〜50モル%がより好ましい、37〜53.95モル%がさらに好ましい。

0015

Fポリマーの溶融粘度は、380℃において1×102〜1×106Pa・sが好ましく、300℃において1×102〜1×106Pa・sがより好ましい。この場合、PAとのポリマーアロイをより作製しやすくなる。
Fポリマーの溶融温度は、140〜320℃が好ましく、260〜320℃がより好ましい。この場合、PAとのポリマーアロイを作製する際の作業性が向上するとともに、繊維強化成形品の耐熱性が向上する。
FポリマーのMFRは、1〜100g/10分が好ましく、3〜75g/10分がより好ましい。この場合、ポリマーアロイの強化繊維への含浸性を高めやすい。

0016

本発明におけるPAは、例えば、ω−アミノ酸ラクタム又はジカルボン酸と、ジアミンとを開環重合又は重縮合して製造できる。
ω−アミノ酸としては、ε−アミノカプロン酸、7−アミノヘプタン酸、9−アミノノナン酸、11−アミノウンデカン酸、12−アミノドデカン酸、2−クロロ−パラアミノメチル安息香酸、2−メチル−パラアミノメチル安息香酸、4−アミノメチル安息香酸が挙げられる。
ラクタムとしては、ε−カプロラクタム、エナントラクタム、カプリルラクタムウンデカンラクタム、ラウリルラクタム、α−ピロリドン、α−ピペリドンが挙げられる。

0017

カルボン酸としては、アジピン酸グルタル酸ピメリン酸スベリン酸アゼライン酸セバシン酸、ウンデカンジオン酸ドデカジオン酸、ヘキサデカジオン酸、ヘキサデセンジオン酸、エイコサンジオン酸、エイコサジエンジオン酸、ジグリコール酸、2,2,4−トリメチルアジピン酸、キシリレンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸テレフタル酸イソフタル酸、2−クロロテレフタル酸、2−メチルテレフタル酸、5−メチルイソフタル酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸が挙げられる。

0018

ジアミンとしては、ヘキサメチレンジアミンテトラメチレンジアミンノナメチレンジアミンウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、ビス−(4,4’−アミノシクロヘキシルメタンメタキシリレンジアミンテレフタルジアミンが挙げられる。

0019

PAとしては、難燃性、強度特性及び成形加工性バランスに優れている観点から、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド46、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド9T、ポリアミド610、ポリアミド612、ポリアミド6/66コポリマー、ポリアミド6/66/610コポリマー、ポリアミド6T、ポリアミド6I及びポリアミドMXD6からなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド12、ポリアミド9T、ポリアミド6Tがより好ましく、ポリアミド6がさらに好ましい。

0020

PAの粘度数は、100〜170が好ましく、105〜165がより好ましく、110〜160がさらに好ましい。粘度数と溶融粘度とには相関があり、粘度数が高いPAは溶融粘度が高く、粘度数が低いPAは溶融粘度が低い。この粘度数が上記範囲であれば、PAとFポリマーとのポリマーアロイの成形性を高められる。
本発明におけるポリマーアロイは、本発明の効果を損なわない範囲で、他の成分を含んでもよい。他の成分としては、PA及びFポリマー以外の他の熱可塑性樹脂、無機フィラー有機フィラー有機顔料金属せっけん界面活性剤紫外線吸収剤潤滑剤、シランカップリング剤有機化合物有機モノマー重合度50以下の有機オリゴマー等)が挙げられる。

0023

有機フィラーとしては、芳香族ポリアミド繊維ポリアラミド繊維ポリパラフェニレンベンズオキサゾール(PBO)繊維、ポリフェニレンスルフィド繊維ポリエステル繊維アクリル繊維ナイロン繊維ポリエチレン繊維が挙げられる。
本発明におけるポリマーアロイは、例えば、各成分を、タンブラーヘンシェルミキサー等の各種混合機を使用して予め混合した後、バンバリーミキサーロールブラベンダー単軸混練押出機二軸混練押出機ニーダー等で溶融混練して製造できる。
ポリマーアロイに占めるPAの割合は、60〜95体積%が好ましく、65〜90体積%がより好ましい。
ポリマーアロイに占めるFポリマーの割合は、1〜35体積%が好ましく、5〜30体積%がより好ましい。

0024

かかるポリマーアロイを強化繊維に含浸させてなるプリプレグの硬化により、本発明の繊維強化成形品が得られる。換言すれば、本発明の繊維強化成形品では、ポリマーアロイの硬化物からなるマトリックス樹脂に強化繊維が埋め込まれた状態となっている。
「ポリマーアロイを強化繊維に含浸させる」とは、溶融混練して得られたポリマーアロイを強化繊維に直接含浸させる場合に限らず、後述のようにポリマーアロイからなる成形物(フィルム等)を得た後、かかる成形物を使用して強化繊維に含浸させる場合も含まれる。成形物を強化繊維に含浸させた場合も、本発明の繊維強化成形品は、ポリマーアロイをマトリックス樹脂として含む。

0025

強化繊維としては、繊維強化成形品の機械的特性をより高める観点から、長さが10mm以上の連続した長繊維が好ましい。強化繊維は、強化繊維の長さ方向の全長又は幅方向全幅にわたり連続している必要はなく、途中で分断されていてもよい。
強化繊維の形態としては、繊維強化成形品をより高める観点から、シート状に加工された強化繊維シートが好ましい。
強化繊維シートとしては、複数の強化繊維からなる強化繊維束、強化繊維束を織成してなるクロス、複数の強化繊維が一方向に引き揃えられた一方向性強化繊維束、一方向性強化繊維束から構成された一方向性クロス、これらの組み合わせ、複数の強化繊維束を積み重ね積層物ノンクリンプファブリックが挙げられる。織物を構成する経糸緯糸は直交していてもよく、直交していなくてもよい。

0026

強化繊維としては、無機繊維金属繊維及び有機繊維のいずれであってもよい。
無機繊維としては、炭素繊維、黒鉛繊維、ガラス繊維、シリコンカーバイト繊維シリコンナイトライド繊維、アルミナ繊維炭化珪素繊維ボロン繊維が挙げられる。
金属繊維としては、アルミニウム繊維黄銅繊維、ステンレス繊維が挙げられる。
有機繊維としては、芳香族ポリアミド繊維、ポリアラミド繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール(PBO)繊維、ポリフェニレンスルフィド繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ナイロン繊維、ポリエチレン繊維が挙げられる。

0027

強化繊維は、表面処理が施されてもよく、未表面処理又は表面処理の除去によりその表面に繊維材料が露出していてもよい。表面に繊維材料が露出する強化繊維を使用すれば、FポリマーとPAとの相互作用が強まるだけでなく、繊維強化成形品の均質性が向上して難燃性がより高まる。強化繊維の処理の方法としては、強化繊維の強熱する方法、炭素繊維の洗浄する方法が挙げられる。前者の方法としては、強化繊維を350〜600℃にて、1〜8時間、加熱する方法が挙げられる。
強化繊維は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。強化繊維としては、比重が小さく、高強度、高弾性率である観点から、炭素繊維が好ましい。
炭素繊維としては、例えば、国際公開第2013/129169号に記載された炭素繊維が挙げられ、特に[0018]〜[0026]に記載された炭素繊維が好ましい。また、炭素繊維の製法としては、[0028]〜[0033]に記載された製法が挙げられる。

0028

強化繊維は、開繊されているのが好ましい。「開繊」とは、複数の繊維束を扁平に広げる処理であり、開繊された強化繊維を使用すれば、ポリマーアロイの含浸性が向上し、より機械物性に優れた繊維強化成形品が得られる。
開繊の方法は、日本特許第2983531号公報、日本特許第3049225号公報、日本特許第3064019号公報等に開示されている。

0029

本発明におけるプリプレグは、ポリマーアロイを強化繊維に含浸させれば製造できる。
ポリマーアロイを強化繊維に含浸させる方法としては、(i)ポリマーアロイからなるフィルムを、強化繊維の存在下にポリマーアロイの溶融温度以上に加熱、溶融させ、ポリマーアロイを強化繊維に含浸させる方法、(ii)ポリマーアロイからなる繊維と強化繊維とを用いてファブリックを作製し、ファブリックをポリマーアロイの融点以上に加熱し、ポリマーアロイからなる繊維を溶融させ、ポリマーアロイを強化繊維に含浸させる方法が挙げられる。
本発明におけるプリプレグは、マトリックス樹脂として上記ポリマーアロイを含むため、ポリマーアロイが強化繊維に充分に含浸している。したがって、難燃性及び耐衝撃性に優れる繊維強化成形品が得られる。
かかるプリプレグの硬化物は、シート状をなすのが好ましい。このシート状の硬化物の厚さは、3mm以上が好ましく、5mm以上がより好ましい。なお、硬化物の上限は、通常、100mmである。この範囲において、繊維強化成形品の難燃性が充分に高まる。

0030

本発明の繊維強化成形品は、上記プリプレグの硬化物を有する。
本発明の繊維強化成形品は、上記プリプレグのみを使用した成形品であってもよく、上記プリプレグとそれ以外の他のプリプレグとを使用した積層体であってもよく、かかる積層体とプリプレグ以外の他の部材との積層体であってもよい。
他のプリプレグとしては、マトリックス樹脂がFポリマー及びPAを含まないプリプレグ、マトリックス樹脂がFポリマーを含み、PAを含まないプリプレグ、マトリックス樹脂がPAを含み、Fポリマーを含まないプリプレグが挙げられる。

0031

プリプレグ以外の他の部材としては、金属部材、PAを含む樹脂フィルム、Fポリマーを含む樹脂フィルム、他の熱可塑性樹脂を含むフィルムが挙げられる。
金属部材としては、金属箔、各種金属部品が挙げられる。金属としては、鉄、ステンレス鋼アルミニウム、銅、黄銅、ニッケル亜鉛が挙げられる。金属部材の形状は、目的の繊維強化成形品に応じて適宜選択できる。
本発明の繊維強化成形品は、上記プリプレグの1つのみ、上記プリプレグの2つ以上を積み重ねた積層体、又は上記プリプレグの1つ以上と、他のプリプレグ及びプリプレグ以外の他の部材のいずれか一方又は双方の1つ以上とを積み重ねた積層体を、加熱しながら成形して製造できる。
成形方法としては、金型を用いたプレス成形法が挙げられる。

0032

本発明の繊維強化成形品は、上記プリプレグを使用しない方法によっても製造できる。例えば、強化繊維とポリマーアロイの成形物(フィルム等)とを成形型内で積層した状態で熱プレスしても、本発明の繊維強化成形品を製造できる。かかる方法でも、強化繊維にポリマーアロイが含侵され、その硬化物が形成されて、この硬化物を有する繊維強化成形品が得られる。
強化繊維をAとし、ポリマーアロイの成形物をBとした場合、上記積層はABABABとなるようにAとBとを交互に配置してもよく、AABAABBなど不規則順序でAとBとを配置してもよい。また、BABの配置を繰り返すBABBABBABなど規則的な順序でAとBとを配置してもよい。
加熱プレスの温度は、ポリマーアロイの溶融温度点以上、又はポリマーアロイの主成分である樹脂(Fポリマー又はPA)の溶融温度以上が好ましい。

0033

本発明の繊維強化成形品は、テープ形状のプリプレグ(UDテープともいう)を型(金属、木等)若しくは樹脂、金属等からなる成形品に巻き付け、その後加熱溶着(場合によっては加圧)しても製造できる。
また、プリプレグ(UDテープも含む。)を短冊状に切断したチョップドシート(チョップドテープ又はチョップドUDテープとも呼ぶ。)を成形型内に積層し、加熱溶着(場合によっては加圧)しても製造できる。
チョップドシートを積層する際は、ランダムでもよく、部分ごとに繊維の方向性を変えてもよい。等方的な繊維強化成形品を得る場合、ランダムに積層するのが好ましい。部分的に強度を変化させる場合は、部分ごとに繊維の方向性を変えるのが望ましい。

0034

本発明の繊維強化成形品の用途としては、電気・電子機器の筐体内部部材トレイシャーシ等)、内部部材のケース機構部品建材パネル);四輪車又は二輪車関連部品、部材及び外板液体水素輸送及び貯蔵タンク部材;スピーカー振動板航空機関連部品、部材及び外板;風車羽根ドローン部品が挙げられる。
電気・電子機器としては、パソコンディスプレイOA機器携帯電話携帯情報端末ファクシミリコンパクトディスクポータブルMD、携帯用ラジオカセット、PDA(電子手帳等の携帯情報端末)、ビデオカメラデジタルスチルカメラ光学機器オーディオエアコン照明機器娯楽用品、玩具用品、その他家電製品が挙げられる。

0035

四輪車又は二輪車関連部品、部材及び外板としては、モーター部品オルタネーターターミナル、オルタネーターコネクターICレギュレーター、ライトディヤー用ポテンショメーターベースサスペンション部品、各種バルブ排気ガスバルブ等)、燃料関係、排気系又は吸気系各種パイプエアーインテークノズルスノーケルインテークマニホールド、各種アーム、各種フレーム、各種ヒンジ、各種軸受燃料ポンプガソリンタンクCNGタンクエンジン冷却水ジョイントキャブレターメインボディー、キャブレタースペーサー排気ガスセンサー冷却水センサー油温センサーブレーキパットウェアーセンサー、スロットルポジションセンサークランクシャフトポジションセンサーエアーフローメーターブレーキパッド磨耗センサー、エアコン用サーモスタットベース、暖房温風フローコントロールバルブラジエーターモーターブラッシュホルダーウォーターポンプインペラータービンインワイパーモーター関係部品、ディストリビュター、スタータースィッチ、スターターリレートランスミッションワイヤーハーネスウィンドウォッシャーノズル、エアコンパネルスィッチ基板、燃料関係電磁気弁用コイルヒューズ用コネクター、バッテリートレイ、ATブラケットヘッドランプサポートペダルハウジングハンドルドアビームプロテクター、シャーシ、フレームアームレストホーンターミナル、ステップモーターローターランプソケットランプリフレクターランプハウジングブレーキピストンノイズシールドラジエターサポートスペアタイヤカバーシートシェルソレノイドボビンエンジンオイルフィルター、点火装置ケース、アンダーカバースカッフプレートピラートリムプロペラシャフトホイールフェンダーフェイシャー、バンパーバンパービームボンネットエアロパーツプラットフォームカウルルーバールーフインストルメントパネルスポイラー、各種モジュールが挙げられる。

0036

航空機関連部品、部材及び外板としては、ランディングギアポッドウィングレット、スポイラー、エッジラダーエレベーター、フェイリング、リブが挙げられる。
本発明の繊維強化成形品は、特に、航空機部材スポーツ用品、風車の羽根、自動車外板自動車内装、及び電子機器の筐体、トレイ、シャーシに好適に使用できる。

0037

以上、本発明の繊維強化成形品及び繊維強化成形品の製造方法について説明したが、本発明は、上述した実施形態の構成に限定されない。
例えば、本発明の繊維強化成形品は、上記実施形態の構成において、他の任意の構成を追加で有してもよいし、同様の機能を発揮する任意の構成と置換されていてよい。
また、本発明の繊維強化成形品の製造方法は、上記実施形態の構成において、他の任意の工程を追加で有してもよいし、同様の作用を生じる任意の工程と置換されていてよい。

0038

以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
1.Fポリマー
Fポリマー1:TFE単位、HFP単位、PFBE単位、IAH単位及びエチレン単位を、この順に46.2モル%、9.4モル%、1.0モル%、0.4モル%、43.0モル%含み、極性官能基を有するポリマー(融点:170℃、溶融粘度:1×104Pa・s、MFR:4.4g/10分)
2.PA
PA1:ポリアミド6(宇部興産社製、「UBEナイロン1013B」、粘度数:123、融点:224℃)

0039

3.フィルムの作製
(フィルム1)
まず、90体積%のPA1と10体積%のFポリマー1とをドライブレンドし、2軸押出機テクノベル社製、「KZW15TW−45MG」)に投入した。
次に、樹脂吐出量:2.0kg/時間、スクリュー回転数:200rpm、設定樹脂温度:240℃の条件にて、PA1とFポリマー1とを溶融混練し、ポリマーアロイ1を得た。なお、体積%は、PA1の比重を1.14、Fポリマーの比重を1.75として計算した。
得られたポリマーを単軸押出機(田辺プラスチックス機械社製、「VS−30」)及び400mm幅Tダイを用い、設定樹脂温度:260℃、回転数50rpm、ライン速度:2.0m/分にて押出成形し、厚さ50μmのフィルム1を得た。

0040

(フィルム2〜3)
PA1とFポリマー1との配合比(体積%)を表1に示すように変更した以外は、フィルム1と同様にして、フィルム2〜3を得た。
(フィルム4(比較例))
Fポリマー1を省略した以外は、フィルム1と同様にして、フィルム4を得た。

0041

4.繊維強化成形品の製造
(例1)
まず、得られたフィルム1を30cm×30cmの正方形切り出した。
次に、切り出したフィルムと、炭素繊維クロスサンライト社製、「CF3000」)とを、フィルム、炭素繊維クロス、フィルムの順番で積層して積層物を作製した。
なお、炭素繊維クロスには、予め、300℃にて3時間の熱処理を施しておいた。
次に、積層物を、メルト熱プレス機テスター産業社製)を使用して、温度:240℃、圧力:1MPa、プレス時間:3分間の条件でプレス成形し、プリプレグを得た。
さらに、得られたプリプレグを13枚積層し、メルト熱プレス機(テスター産業社製)を使用して、温度:260℃、予熱:10分、圧力:10MPa、プレス時間:5分間の条件でプレス成形し、厚さ3mmの繊維強化成形品を得た。
(例2〜4)
フィルム1をフィルム2〜4に変更した以外は、例1と同様にして、フィルム2〜4を得た。

0042

5.繊維強化成形品の評価
アイゾット衝撃強度
コンターマシン(アマダ社製、「V−400」)を使用して、各繊維強化成形品を切断し、高さ:63mm、幅:13mmのサンプルを得た。サンプルの高さ32mmの位置にノッチを入れ、試験片を得た。
試験片について、アイゾッド試験装置(東洋精機製作所社製)を用い、ハンマー容量:2.75J、ハンマー質量×重力加速度:13.97N、軸心から重心までの距離:10.54cm、軸心から打撃点までの距離:33.5cmの条件にてアイゾット衝撃強度を測定した。

0043

難燃性試験
各繊維強化成形品について、難燃性UL−94規格に準拠して難燃性を、以下の評価基準に従って評価した。
[評価基準]
合格:繊維強化成形品が燃焼性UL−94規格のV−0レベルに相当する難燃性を有していた。
不合格:繊維強化成形品が燃焼した。
これらの結果を、以下の表1に示す。

0044

実施例

0045

例1〜例3の繊維強化成形品は、耐衝撃性及び難燃性のいずれも優れていた。これに対して、例4の繊維強化成形品は、耐衝撃性が充分でなく、かつ難燃性も劣っていた。

0046

本発明の繊維強化成形品は、難燃性及び耐衝撃性に優れており、電気・電子機器の筐体、内部部材(トレイ、シャーシ等)、内部部材のケース、機構部品;建材(パネル);四輪車又は二輪車関連部品、部材及び外板;液体水素輸送及び貯蔵タンク部材;スピーカー振動板;航空機関連部品、部材及び外板;風車の羽根;ドローン部品に好適に使用できる。

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