纤维强化热塑性树脂成型品制造技术

为了提供冲击强度和抗弯强度优异的纤维强化热塑性树脂成型品，提供一种纤维强化热塑性树脂成型品，是包含碳纤维(A)、丝束强度为1500MPa以上的有机纤维(B)和热塑性树脂(C)的纤维强化热塑性树脂成型品，相对于碳纤维(A)、有机纤维(B)和热塑性树脂(C)的合计100重量份，所述纤维强化热塑性树脂成型品包含碳纤维(A)5～45重量份、有机纤维(B)1～45重量份、热塑性树脂(C)20～94重量份，有机纤维(B)的临界纤维长度L

Fiber reinforced thermoplastic resin molding products

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纤维强化热塑性树脂成型品
本专利技术涉及纤维强化热塑性树脂成型品。
技术介绍
包含强化纤维和热塑性树脂的成型品轻量且具有优异的力学特性，因此在体育用品用途、航空宇宙用途和一般产业用途等中广泛使用。作为这些成型品所使用的强化纤维，可举出铝纤维、不锈钢纤维等金属纤维、碳化硅纤维、碳纤维等无机纤维、芳族聚酰胺纤维、聚对苯撑苯并唑(PBO)纤维等有机纤维等。从比强度、比刚性和轻量性的平衡的观点考虑碳纤维是适合的。碳纤维由于具有优异的比强度和比刚性，因此被碳纤维强化了的成型品具有优异的轻量性和力学特性。因此，在电子设备壳体、汽车构件等各种领域中广泛使用。然而，在上述用途中，要求更加的轻量化、薄型化，特别是在壳体等成型品中，要求进一步的力学特性(特别是抗弯强度和冲击特性)。作为提高碳纤维强化热塑性树脂成型品的冲击特性的手段，提出了例如，含有烯烃系树脂、有机长纤维、碳纤维的长纤维复合树脂组合物(例如，参照专利文献1)。此外，作为刚性和耐冲击性优异的颗粒，提出了在热塑性树脂中包含2种以上的有机纤维和碳纤维，且上述纤维在被捻搓的状态下与热塑性树脂一起存在的复合纤维强化热塑性树脂颗粒(例如，参照专利文献2)。此外，作为冲击强度和低温冲击强度优异的纤维强化热塑性树脂成型品，提出了一种纤维强化热塑性树脂成型品，是包含碳纤维、有机纤维和热塑性树脂的纤维强化热塑性树脂成型品，碳纤维和有机纤维的平均纤维长度分别在特定范围，进一步，碳纤维与有机纤维的平均纤维端部间距离与平均纤维长度处于特定关系(例如，参照专利文献3)。>现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009-114332号公报专利文献2：日本特开2009-24057号公报专利文献3：国际公开第2014/098103号
技术实现思路
专利技术所要解决的课题然而，对于专利文献1～3所记载的技术，力学特性、特别是抗弯强度和冲击强度依然不充分。这样，对于现有技术，在以热塑性树脂作为基体的纤维强化热塑性树脂成型品中，得不到兼有高的力学特性、特别是抗弯强度与冲击强度的纤维强化热塑性树脂成型品，期望开发出这样的纤维强化热塑性树脂成型品。本专利技术鉴于现有技术所具有的上述课题，目的是提供力学特性(特别是冲击强度和抗弯强度)优异的纤维强化热塑性树脂成型品。用于解决课题的方法为了解决上述课题，本专利技术主要包含以下构成。一种纤维强化热塑性树脂成型品，是包含碳纤维(A)、丝束强度为1500MPa以上的有机纤维(B)和热塑性树脂(C)的纤维强化热塑性树脂成型品，相对于碳纤维(A)、有机纤维(B)和热塑性树脂(C)的合计100重量份，所述纤维强化热塑性树脂成型品包含碳纤维(A)5～45重量份、有机纤维(B)1～45重量份、热塑性树脂(C)20～94重量份，有机纤维(B)的临界纤维长度Lco与有机纤维(B)的数均纤维长度lno之比(Lco/lno)为0.9以上且2.0以下，并且有机纤维(B)与热塑性树脂(C)的界面剪切强度为3.0MPa以上且50MPa以下。专利技术的效果本专利技术的纤维强化热塑性树脂成型品通过包含碳纤维、有机纤维、热塑性树脂，使有机纤维的Lco/lno、和有机纤维与热塑性树脂的界面剪切强度为特定范围，从而在成型品受到冲击时，伴随有机纤维的拉拔的能量吸收变大，可以获得具有高的抗弯强度和冲击强度的成型品。这样的成型品可以通过使用本专利技术的纤维强化热塑性树脂成型材料而获得。而且，这样的成型品对于电气/电子设备、OA设备、家电设备、壳体和汽车的部件等是极其有用的。附图说明图1为显示实施例和比较例中的、粘接性评价时的、将单丝笔直地贴于固定夹具的第1工序的一例的概略图。图2为显示实施例和比较例中的、粘接性评价时的、带有固定夹具的单丝的一例的概略图。图3为显示实施例和比较例中的粘接性评价样品的、第2工序的一例的概略图。图4为显示实施例和比较例中的、粘接性评价时的、第3工序的单丝拉拔试验的一例的概略图。具体实施方式本专利技术的纤维强化热塑性树脂成型品(以下，简写为“成型品”。)至少包含碳纤维(A)、有机纤维(B)、热塑性树脂(C)。在纤维强化热塑性树脂成型品受到冲击的情况下，作为有助于冲击能量的吸收的因素之一，有纤维拉拔时的摩擦阻力。更具体地说明，如果成型品受到冲击，则产生的裂缝使纤维断裂而直线行进，导致脆性破坏。另一方面，如果产生的裂缝在与纤维的界面改变方向，纤维从热塑性树脂的拉拔易于发生，则通过纤维拉拔时的摩擦阻力而易于吸收冲击能量。本专利技术人等确认了，在有机纤维(B)的临界纤维长度(Lco)、与成型品中的有机纤维的数均纤维长度(lno)之比在特定比率的情况下，在成型品受到冲击时的材料破坏中，与有机纤维的纤维断裂相比由界面剥离引起的纤维拉拔优先发生。进一步发现通过在纤维拉拔时产生的有机纤维/树脂界面的摩擦，从而冲击能量吸收量变大，成型品的冲击强度提高。此外发现在热塑性树脂与有机纤维(B)的界面剪切强度为特定范围的情况下，有助于成型品的抗弯强度等静态力学强度提高。如以上那样，本专利技术人等发现，使有机纤维的临界纤维长度(Lco)、与成型品中的有机纤维的数均纤维长度(lno)为特定范围，并且，使热塑性树脂(C)与有机纤维(B)的界面剪切强度为特定范围，从而兼有高的抗弯强度、冲击强度。＜关于碳纤维(A)＞本专利技术中的碳纤维(A)通过对热塑性树脂(C)的纤维增强效果，能够提高力学特性。进一步，在碳纤维具有导电性、导热性等固有特性的情况下，也可以赋予单独热塑性树脂(C)单体得不到的、这些性质。作为碳纤维，没有特别限制，可例示PAN系碳纤维、沥青系碳纤维、人造丝系碳纤维、纤维素系碳纤维、气相生长系碳纤维、它们的石墨化纤维等。PAN系碳纤维为以聚丙烯腈纤维作为原料的碳纤维。沥青系碳纤维为以石油焦油、石油沥青作为原料的碳纤维。纤维素系碳纤维为以粘胶人造丝、乙酸纤维素等作为原料的碳纤维。气相生长系碳纤维为以烃等作为原料的碳纤维。进一步，作为碳纤维，优选为通过X射线光电子分光法测定的纤维表面的氧(O)与碳(C)的原子数之比即表面氧浓度比[O/C]为0.05～0.5的碳纤维。通过表面氧浓度比为0.05以上，可以在碳纤维表面确保充分的官能团量，可以获得与热塑性树脂(C)更牢固的粘接性，因此成型品的抗弯强度和抗拉强度更加提高。表面氧浓度比更优选为0.08以上，进一步优选为0.1以上。此外，对表面氧浓度比的上限没有特别限制，从碳纤维的操作性、生产性的平衡考虑，一般优选为0.5以下。表面氧浓度比更优选为0.4以下，进一步优选为0.3以下。碳纤维的表面氧浓度比是通过X射线光电子分光法，按照以下步骤求出的。首先，在碳纤维表面附着有上浆剂等的情况下，用溶剂除去该上浆剂等。将碳纤维切割成20mm，在铜制的试样支持台上铺开排列后，使用AlKα1,2作为X射线源，将试样室中保持于1×10-8托。作为伴随测定时的带电的峰的校正值，使C1s的主峰的动能值(K.E本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维强化热塑性树脂成型品，是包含碳纤维(A)、丝束强度为1500MPa以上的有机纤维(B)和热塑性树脂(C)的纤维强化热塑性树脂成型品，相对于碳纤维(A)、有机纤维(B)和热塑性树脂(C)的合计100重量份，所述纤维强化热塑性树脂成型品包含碳纤维(A)5～45重量份、有机纤维(B)1～45重量份、热塑性树脂(C)20～94重量份，有机纤维(B)的临界纤维长度L

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170905 JP 2017-1699531.一种纤维强化热塑性树脂成型品，是包含碳纤维(A)、丝束强度为1500MPa以上的有机纤维(B)和热塑性树脂(C)的纤维强化热塑性树脂成型品，相对于碳纤维(A)、有机纤维(B)和热塑性树脂(C)的合计100重量份，所述纤维强化热塑性树脂成型品包含碳纤维(A)5～45重量份、有机纤维(B)1～45重量份、热塑性树脂(C)20～94重量份，有机纤维(B)的临界纤维长度Lco与有机纤维(B)的数均纤维长度lno之比即Lco/lno为0.9以上且2.0以下，并且有机纤维(B)与热塑性树脂(C)的界面剪切强度为3.0MPa以上且50MPa以下。


2.根据权利要求1所述的纤维强化热塑性树脂成型品，所述有机纤维(B...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉弘一贵，三辻祐树，土谷敦岐，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP