JP2022098042A - Fiber-reinforced thermoplastic resin filament for 3d printer and molded article of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、3Dプリンタ用繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントおよびその成形品に関するものである。 The present invention relates to a fiber-reinforced thermoplastic resin filament for a 3D printer and a molded product thereof.
複数の連続した強化繊維に熱可塑性樹脂を含浸させてなる繊維強化熱可塑性樹脂基材は、比強度、比剛性に優れ、軽量化効果が高い上に、耐熱性、耐薬品性が高いため、航空機、自動車等の輸送機器や、産業用途、スポーツ、電気・電子部品などの各種用途へ好ましく用いられている(例えば特許文献1、特許文献2)。近年、軽量化に対する需要の高まりにより、航空機、自動車用途を中心に、金属部品から樹脂部品への代替や、部品の小型化・モジュール化が進みつつあることから、成形加工性に優れ、かつ、機械特性に優れる材料開発が求められている。
The fiber-reinforced thermoplastic resin base material, which is made by impregnating a plurality of continuous reinforcing fibers with a thermoplastic resin, has excellent specific strength and rigidity, a high weight reduction effect, and high heat resistance and chemical resistance. It is preferably used for transportation equipment such as aircraft and automobiles, industrial use, sports, and various uses such as electric / electronic parts (for example,
近年、繊維強化熱可塑性樹脂基材の成形方法として3Dプリンティング法などの熱可塑性樹脂を溶融積層する成形方法が注目されている。熱可塑性樹脂を溶融積層させながら形状を作製する方式は、コスト面で有利であること等から、各方面で開発が進められている(例えば、特許文献3)。このような成形方法に適用される繊維強化熱可塑性樹脂基材は、短繊維にカットした強化繊維を熱可塑性樹脂とともに押し出し繊維強化熱可塑性樹脂ストランドを製造する方法が主流であった。しかしながら、短繊維強化熱可塑性樹脂基材は繊維含有率を向上させることが困難であり、また、繊維長が短いことから補強効果が限定的であった。 In recent years, a molding method in which a thermoplastic resin is melt-laminated, such as a 3D printing method, has attracted attention as a molding method for a fiber-reinforced thermoplastic resin base material. A method of producing a shape while melt-laminating a thermoplastic resin is being developed in various fields because it is advantageous in terms of cost (for example, Patent Document 3). As the fiber-reinforced thermoplastic resin base material applied to such a molding method, a method of extruding a reinforced fiber cut into short fibers together with a thermoplastic resin to produce a fiber-reinforced thermoplastic resin strand has been the mainstream. However, it is difficult to improve the fiber content of the short fiber reinforced thermoplastic resin base material, and the reinforcing effect is limited due to the short fiber length.
高い補強効果を発現させる方法として、特許文献4に示す通り連続繊維強化熱可塑性樹脂基材を適用する方法が検討されている。
As a method of exhibiting a high reinforcing effect, a method of applying a continuous fiber reinforced thermoplastic resin base material as shown in
特許文献4に示すような連続繊維を含む熱可塑性樹脂フィラメントをFDM(Fused Deposition Modeling)方式(熱溶解積層方式)で造形する方法では、複雑な形状や曲率が大きい造形品を作製する際に連続繊維を何度も折り返す必要があり、その折り返し部で連続繊維が撚れたり捻じれたりするとその部分の強度が低下するといった課題があった。
In the method of molding a thermoplastic resin filament containing continuous fibers as shown in
また、折り返し部分で連続繊維を切断して造形する方法も考えられるが、折角連続繊維を用いて造形品の強度を上げようとしている目的に対して、繊維が複数箇所で切断された造形品を作製するという矛盾が生じてしまう課題があった。 In addition, a method of cutting continuous fibers at the folded portion to form a model is also conceivable, but for the purpose of increasing the strength of the modeled product by using the folded angle continuous fibers, a modeled product in which the fibers are cut at multiple points is used. There was a problem that the contradiction of making it occurred.
本発明の課題は、このような従来技術の背景に鑑み、フィラメント造形時の良好な流動性、複雑な形状の成形追従性を有し、構造材に適用可能な優れた力学物性、その低バラツキ性、優れた寸法安定性を発現する3Dプリンタ用繊維強化熱可塑性樹脂フィラメント、およびその成形品を提供することにある。 In view of the background of the prior art, the subject of the present invention is excellent mechanical properties applicable to structural materials, having good fluidity at the time of filament molding, molding followability of complicated shapes, and low variation thereof. It is an object of the present invention to provide a fiber-reinforced thermoplastic resin filament for a 3D printer, which exhibits properties and excellent dimensional stability, and a molded product thereof.
上記課題を解決するために、本発明は、主として、以下の構成を有する。
[1]連続した強化繊維を複数一方向に引き揃えて強化繊維束とし、前記強化繊維間に熱可塑性樹脂を含浸させた3Dプリンタ用繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントであって、連続した強化繊維を横切る切込みを複数有することを特徴とする3Dプリンタ用繊維強化熱可塑性樹脂フィラメント。
[2]前記切込によって切断された前記強化繊維の繊維長さが3mm以上100mm以下であることを特徴とする[1]に記載の3Dプリンタ用繊維強化熱可塑性樹脂フィラメント。
[3]前記切込の深さが0.05mm以上1mm未満であることを特徴とする[1]または[2]に記載の3Dプリンタ用繊維強化熱可塑性樹脂フィラメント。
[4]前記切込と前記強化繊維の長手方向のなす角度の絶対値θが2°以上25°以下であることを特徴とする[1]~[3]のいずれかに記載の3Dプリンタ用繊維強化熱可塑性樹脂フィラメント。
[5]前記切込の長さが0.05mm以上25mm以下であることを特徴とする[1]~[4]のいずれかに記載の3Dプリンタ用繊維強化熱可塑性樹脂フィラメント。
[6]前記強化繊維の体積割合が15~85%であり、前記熱可塑性樹脂の体積割合が85~15%であることを特徴とする[1]~[5]のいずれかに記載の3Dプリンタ用繊維強化熱可塑性樹脂フィラメント。
[7]前記強化繊維が炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維から選ばれる少なくとも1種である、[1]~[6]のいずれかに記載の3Dプリンタ用繊維強化熱可塑性樹脂フィラメント。
[8]前記熱可塑性樹脂がポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂、ポリエーテルイミド(PEI)樹脂、ポリフェニレンエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリフェニレンエーテルケトン(PEK)樹脂、およびポリエーテルケトンケトン(PEKK)樹脂から選ばれる少なくとも1種である、[1]~[7]のいずれかに記載の3Dプリンタ用繊維強化熱可塑性樹脂フィラメント。
[9][1]~[8]のいずれかに記載の3Dプリンタ用繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントを用いて得られる成形品。
In order to solve the above problems, the present invention mainly has the following configurations.
[1] A fiber-reinforced thermoplastic resin filament for a 3D printer in which a plurality of continuous reinforcing fibers are aligned in one direction to form a reinforcing fiber bundle and the reinforcing fibers are impregnated with a thermoplastic resin, and the continuous reinforcing fibers. A fiber-reinforced thermoplastic resin filament for a 3D printer, characterized by having a plurality of cuts across the fiber.
[2] The fiber-reinforced thermoplastic resin filament for a 3D printer according to [1], wherein the fiber length of the reinforcing fiber cut by the notch is 3 mm or more and 100 mm or less.
[3] The fiber-reinforced thermoplastic resin filament for a 3D printer according to [1] or [2], wherein the depth of cut is 0.05 mm or more and less than 1 mm.
[4] The 3D printer according to any one of [1] to [3], wherein the absolute value θ of the angle between the notch and the reinforcing fiber in the longitudinal direction is 2 ° or more and 25 ° or less. Fiber reinforced thermoplastic resin filament.
[5] The fiber-reinforced thermoplastic resin filament for a 3D printer according to any one of [1] to [4], wherein the cut length is 0.05 mm or more and 25 mm or less.
[6] The 3D according to any one of [1] to [5], wherein the reinforcing fiber has a volume ratio of 15 to 85%, and the thermoplastic resin has a volume ratio of 85 to 15%. Fiber reinforced thermoplastic resin filament for printers.
[7] The fiber-reinforced thermoplastic resin filament for a 3D printer according to any one of [1] to [6], wherein the reinforcing fiber is at least one selected from carbon fiber, glass fiber, and aramid fiber.
[8] The thermoplastic resin is made of polyphenylene sulfide (PPS) resin, polyetherimide (PEI) resin, polyphenylene ether ether ketone (PEEK) resin, polyphenylene ether ketone (PEK) resin, and polyetherketone ketone (PEKK) resin. The fiber-reinforced thermoplastic resin filament for a 3D printer according to any one of [1] to [7], which is at least one selected.
[9] A molded product obtained by using the fiber-reinforced thermoplastic resin filament for a 3D printer according to any one of [1] to [8].
本発明によれば、複数の連続した強化繊維に熱可塑性樹脂を含浸させ、連続した強化繊維を横切る切込みを複数有する3Dプリンタ用繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントは、切込みの効果で3Dプリンタによる造形安定性に優れ、また一定長以上のフィラメント長を有し、繊維含有量が高く、ボイド率や強化繊維の均一性、強化繊維の直進性といった品位に優れることから、これを用いて得られる成形品については高い補強効果が期待できる。 According to the present invention, a fiber-reinforced thermoplastic resin filament for a 3D printer, which is obtained by impregnating a plurality of continuous reinforcing fibers with a thermoplastic resin and having a plurality of cuts across the continuous reinforcing fibers, is stable in molding by a 3D printer due to the effect of the cuts. A molded product obtained by using this because it has excellent properties, has a filament length of a certain length or more, has a high fiber content, and is excellent in quality such as void ratio, uniformity of reinforcing fibers, and straightness of reinforcing fibers. Can be expected to have a high reinforcing effect.
以下、本発明について、実施の形態とともに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail together with embodiments.
本発明に係る3Dプリンタ用繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントは、連続した強化繊維を複数一方向に引き揃えて強化繊維束とし、前記強化繊維間に熱可塑性樹脂を含浸させてなるものであり、連続した強化繊維を横切る複数の切込みを有することを特徴とする。 The fiber-reinforced thermoplastic resin filament for a 3D printer according to the present invention is formed by aligning a plurality of continuous reinforcing fibers in one direction to form a reinforcing fiber bundle, and impregnating the reinforcing fibers with a thermoplastic resin. It is characterized by having multiple cuts across a series of reinforcing fibers.
本発明において、連続した強化繊維とは、繊維強化熱可塑性樹脂中で当該強化繊維が実質的に途切れのないものをいう。フィラメント内の単糸全てが途切れていないことが理想であるが、単糸数の80%以上が途切れていなければ、「途切れのない」状態であるといえる。本発明における強化繊維の形態および配列としては、例えば、一方向に引き揃えられたもの、組み紐、トウ等が挙げられる。中でも、特定方向の機械特性を効率よく高められることから、強化繊維が一方向に配列してなることが好ましい。 In the present invention, the continuous reinforcing fiber means a fiber in which the reinforcing fiber is substantially uninterrupted in the fiber-reinforced thermoplastic resin. Ideally, all the single yarns in the filament are not interrupted, but if 80% or more of the single yarns are not interrupted, it can be said that the state is "uninterrupted". Examples of the form and arrangement of the reinforcing fibers in the present invention include those aligned in one direction, braids, tows and the like. Above all, it is preferable that the reinforcing fibers are arranged in one direction because the mechanical properties in a specific direction can be efficiently enhanced.
強化繊維の種類としては特に限定されず、炭素繊維等の無機繊維、金属繊維、有機繊維、が例示される。これらを2種以上用いてもよい。 The type of the reinforcing fiber is not particularly limited, and examples thereof include inorganic fibers such as carbon fibers, metal fibers, and organic fibers. Two or more of these may be used.
炭素繊維としては、例えば、ポリアクリロニトリル(PAN)繊維を原料とするPAN系炭素繊維、石油タールや石油ピッチを原料とするピッチ系炭素繊維、ビスコースレーヨンや酢酸セルロースなどを原料とするセルロース系炭素繊維、炭化水素などを原料とする気相成長系炭素繊維、これらの黒鉛化繊維などが挙げられる。これら炭素繊維のうち、強度と弾性率のバランスに優れる点で、PAN系炭素繊維が好ましく用いられる。 Examples of the carbon fiber include PAN-based carbon fiber made from polyacrylonitrile (PAN) fiber, pitch-based carbon fiber made from petroleum tar or petroleum pitch, and cellulose-based carbon made from viscose rayon or cellulose acetate. Examples thereof include vapor-phase growth-based carbon fibers made from fibers and hydrocarbons, and these graphitized fibers. Among these carbon fibers, PAN-based carbon fibers are preferably used because they have an excellent balance between strength and elastic modulus.
金属繊維としては、例えば、鉄、金、銀、銅、アルミニウム、黄銅、ステンレスなどの金属からなる繊維が挙げられる。 Examples of the metal fiber include fibers made of a metal such as iron, gold, silver, copper, aluminum, brass, and stainless steel.
有機繊維としては、例えば、アラミド、ポリベンゾオキサゾール(PBO)、ポリフェニレンスルフィド、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレンなどの有機材料からなる繊維が挙げられる。アラミド繊維としては、例えば、強度や弾性率に優れるパラ系アラミド繊維と、難燃性、長期耐熱性に優れるメタ系アラミド繊維が挙げられる。パラ系アラミド繊維としては、例えば、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維、コポリパラフェニレン-3,4’-オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維などが挙げられ、メタ系アラミド繊維としては、ポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維などが挙げられる。アラミド繊維としては、メタ系アラミド繊維に比べて弾性率の高いパラ系アラミド繊維が好ましく用いられる。 Examples of the organic fiber include fibers made of an organic material such as aramid, polybenzoxazole (PBO), polyphenylene sulfide, polyester, polyamide, and polyethylene. Examples of the aramid fiber include a para-based aramid fiber having excellent strength and elastic modulus, and a meta-based aramid fiber having excellent flame retardancy and long-term heat resistance. Examples of the para-aramid fiber include polyparaphenylene terephthalamide fiber and copolyparaphenylene-3,4'-oxydiphenylene terephthalamide fiber, and examples of the meta-type aramid fiber include polymethaphenylene isophthalamide fiber. Can be mentioned. As the aramid fiber, a para-type aramid fiber having a higher elastic modulus than the meta-type aramid fiber is preferably used.
その他の無機繊維としては、例えば、ガラス、バサルト、シリコンカーバイト、シリコンナイトライドなどの無機材料からなる繊維が挙げられる。ガラス繊維としては、例えば、Eガラス繊維(電気用)、Cガラス繊維(耐食用)、Sガラス繊維、Tガラス繊維(高強度、高弾性率)などが挙げられる。バサルト繊維は、鉱物である玄武岩を繊維化した物で、耐熱性の非常に高い繊維である。玄武岩は、一般的に、鉄の化合物であるFeOまたはFeO2を9~25重量%、チタンの化合物であるTiOまたはTiO2を1~6重量%含有するが、溶融状態でこれらの成分を増量して繊維化することも可能である。 Examples of other inorganic fibers include fibers made of an inorganic material such as glass, basalt, silicon carbide, and silicon nitride. Examples of the glass fiber include E glass fiber (for electricity), C glass fiber (for corrosion resistance), S glass fiber, and T glass fiber (high strength and high elasticity). Basalt fiber is a fiber made from basalt, which is a mineral, and has extremely high heat resistance. Basalt generally contains 9-25% by weight of the iron compound FeO or FeO 2 and 1-6% by weight of the titanium compound TiO or TiO 2 , but the amount of these components is increased in the molten state. It is also possible to make it into fibers.
本発明の実施形態における繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントは、補強材としての役目を期待されることが多いため、高い機械特性を発現することが望ましく、高い機械特性を発現するためには、強化繊維として炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。なかでも、炭素繊維を含むことがより好ましい。 Since the fiber-reinforced thermoplastic resin filament in the embodiment of the present invention is often expected to serve as a reinforcing material, it is desirable to exhibit high mechanical properties, and in order to exhibit high mechanical properties, the reinforcing fiber is desired. It is preferably at least one selected from carbon fiber, glass fiber and aramid fiber. Above all, it is more preferable to contain carbon fiber.
本発明の繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントは、良好な流動性、複雑な形状の成形追従性を有し、優れた力学物性、その低バラツキ性、優れた寸法安定性を発現させるため、連続した強化繊維に切込みを複数有することを特徴とするものである。一方向に引き揃えられた強化繊維とマトリックス樹脂から構成される繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントという特定の基材に特定な切込みパターンを挿入し、該フィラメント基材を3D造形することにより、かかる課題を一挙に解決することを究明したのである。なお、本発明で用いられるフィラメント基材には、一方向に引き揃えられた強化繊維や強化繊維基材に樹脂が完全に含浸したものに加え、樹脂が繊維内に完全に含浸していない状態で一体化した樹脂半含浸基材(セミプレグ:以下、半含浸プリプレグと称することもある。)を含むものとする。 The fiber-reinforced thermoplastic resin filament of the present invention has good fluidity, molding followability of a complicated shape, and is continuously reinforced in order to exhibit excellent mechanical properties, its low variation, and excellent dimensional stability. It is characterized by having a plurality of cuts in the fiber. By inserting a specific cut pattern into a specific base material called a fiber-reinforced thermoplastic resin filament composed of unidirectionally aligned reinforcing fibers and a matrix resin, and forming the filament base material in 3D, such a problem can be solved. It was found that the solution would be solved at once. The filament base material used in the present invention includes reinforcing fibers aligned in one direction and a reinforcing fiber base material completely impregnated with resin, and the fibers are not completely impregnated with resin. It is assumed that the resin semi-impregnated base material (semi-preg: hereinafter, also referred to as semi-impregnated prepreg) integrated with the above is included.
本発明の繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントは、切込みによって切断された強化繊維の繊維長さLが3mm以上100mm以下であることが好ましい。本発明において、繊維長さLとは、図1の符号6に一例を示す通り、任意の切込みと、任意の切込みと対になる同等の切込みにより分断された強化繊維の長さを指している。繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの全面に切込みが挿入され、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの強化繊維の繊維長さLをすべて100mm以下とすることにより、造形時に繊維は流動可能となり、特に繊維長手方向にも流動可能となるため、複雑な形状の成形追従性にも優れる。該切込みがない場合、すなわち連続繊維のみの場合、繊維長手方向には流動しないため、造形時に複雑形状を形成することは出来ない。繊維長さLを3mm未満にすると、さらに流動性が向上するが、他の要件を満たしても構造材として必要な高力学特性は得られない。流動性と力学特性との関係を鑑みると、Lは20~60mmの範囲内であることがさらに好ましい。
In the fiber-reinforced thermoplastic resin filament of the present invention, it is preferable that the fiber length L of the reinforced fiber cut by the cut is 3 mm or more and 100 mm or less. In the present invention, the fiber length L refers to the length of the reinforcing fiber divided by an arbitrary cut and an equivalent cut paired with the arbitrary cut, as shown by an example in
本発明の繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントは、切込みの深さHが力学特性の観点から0.05mm以上1mm未満であることが好ましい。切込みの深さが深いほど強度が下がる傾向があるため、Hを小さくすることにより、大きく強度を向上させるとともに流動性を確保することができる。Hはより好ましくは0.1mm以上0.5mm以下であり、さらに好ましくは0.2mm以上0.4mm以下である。 The fiber-reinforced thermoplastic resin filament of the present invention preferably has a depth of cut H of 0.05 mm or more and less than 1 mm from the viewpoint of mechanical properties. Since the strength tends to decrease as the depth of cut becomes deeper, it is possible to greatly improve the strength and secure the fluidity by reducing H. H is more preferably 0.1 mm or more and 0.5 mm or less, and further preferably 0.2 mm or more and 0.4 mm or less.
本発明において、切込みと強化繊維の長手方向のなす角度の絶対値θが2°以上25°以下であることが好ましい。θが25°より大きくても流動性や高い力学特性は得ることができるが、θが25°以下であることで力学特性の向上が著しい。一方、θが2°より小さいと流動性も力学特性も十分得ることが出来るが、切込みを安定して入れることが難しくなる。すなわち、繊維に対して切込みが寝てくると、切込みを入れる際、繊維が刃から逃げやすくなる。切込みの制御のしやすさと力学特性との関係を鑑みると、さらに好ましくは5~15°の範囲内である。 In the present invention, it is preferable that the absolute value θ of the angle formed by the notch and the longitudinal direction of the reinforcing fiber is 2 ° or more and 25 ° or less. Even if θ is larger than 25 °, fluidity and high mechanical properties can be obtained, but when θ is 25 ° or less, the mechanical properties are significantly improved. On the other hand, if θ is smaller than 2 °, sufficient fluidity and mechanical properties can be obtained, but it becomes difficult to make a stable cut. That is, when the notch falls on the fiber, the fiber easily escapes from the blade when making the notch. Considering the relationship between the ease of control of the cut and the mechanical properties, it is more preferably in the range of 5 to 15 °.
以下、好ましい切込みパターンの一例を図1~3を用いて説明する。 Hereinafter, an example of a preferable cutting pattern will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
図1には、連続強化繊維からなる繊維強化熱可塑性樹脂フィラメント上に、等間隔に制御された切込み4を複数入れた繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントが示されている。繊維長手方向の対になる切込み4同士で繊維が分断され、その間隔(繊維長さL)6を3~100mmとすることで、実質的に繊維強化熱可塑性樹脂フィラメント上の強化繊維のすべてを繊維長さLが3~100mmとなるようにすることができる。なお、“実質的に強化繊維のすべてが前記切込みにより分断され”ているとは、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントに含まれる強化繊維本数のうち95%以上が10~100mmに分断されていることを言う。繊維長さLが全面で一定であると流動性をコントロールしやすく、強度ばらつきをさらに押さえることができるため好ましい。
FIG. 1 shows a fiber-reinforced thermoplastic resin filament in which a plurality of controlled
また、図1~3に示すように、切込みと強化繊維とがなす角度5をθとするとθの絶対値は全面で2~25°の範囲内であることが好ましい。
Further, as shown in FIGS. 1 to 3, when the
図2には、異なる切込みパターンを有する繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントが示されている。図2の繊維強化熱可塑性樹脂フィラメント7は、2種類の間隔をもって配列された切込みを有する。図2のように切込みの間隔を変えることで造形した際の流動性を部分的にコントロールしやすくなるため好ましい。
FIG. 2 shows fiber reinforced thermoplastic resin filaments with different notch patterns. The fiber-reinforced
図3には、図1や図2とは異なる切込みパターンを有する繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントが示されている。図3の繊維強化熱可塑性樹脂フィラメント7は、2種類の角度をもって配列された切込みを有する。図3のように切込みの角度を変えることで造形した際の流動性を部分的にコントロールしやすくなるため好ましい。
FIG. 3 shows a fiber-reinforced thermoplastic resin filament having a notch pattern different from that of FIGS. 1 and 2. The fiber-reinforced
図2および図3に示した切込みは一例を示したものであり、切込みの間隔や角度、切込みの長さTがそれぞれ異なるものであっても良く、それらをうまく組み合わせることで力学特性と造形時の流動性を任意に制御することが可能となる。 The cuts shown in FIGS. 2 and 3 show an example, and the cut intervals and angles and the cut length T may be different from each other. By combining them well, the mechanical properties and the time of modeling can be obtained. It is possible to arbitrarily control the liquidity of.
本発明において切り込みの長さTは任意に設定できるが、切り込みの長さとしては0.05mm以上25mm以下であることが好ましく、0.1mm以上5mm以下であることがさらに好ましい。 In the present invention, the cut length T can be arbitrarily set, but the cut length is preferably 0.05 mm or more and 25 mm or less, and more preferably 0.1 mm or more and 5 mm or less.
本発明の切込み繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントを得るために、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントに切り込みを入れる方法としては、まず繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントを作製し、その後カッターを用いての手作業や裁断機により切り込みを入れる方法、あるいは繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの製造工程において所定の位置に刃を配置した回転ローラーを連続的に押し当てたりする等の方法がある。簡易に繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントに切り込みを入れる場合には前者が、生産効率を考慮し大量に作製する場合には後者が適している。本発明においては、切り込み角度が小さいことから、刃の単位長さあたりに裁断する繊維量が減少し、小さな力で繊維を裁断できるため、刃の耐久性を向上することができる。回転ローラーを用いる場合には、直接ローラーを削りだして所定の刃を設けてもよいが、マグネットローラーなどに平板を削りだして所定の位置に刃を配置したシート状の型を巻きつける方法でも良く、これにより刃の取りかえが容易となるため好ましい。このような回転ローラーを用いることで切込みの深さが小さな(具体的には1mm以下であっても)切込み繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントでも良好に切り込みを挿入することができる。 In order to obtain the notched fiber-reinforced thermoplastic resin filament of the present invention, as a method of making a notch in the fiber-reinforced thermoplastic resin filament, first, a fiber-reinforced thermoplastic resin filament is prepared, and then manual work or cutting using a cutter is performed. There is a method of making a notch by a machine, or a method of continuously pressing a rotating roller having a blade arranged at a predetermined position in a process of manufacturing a fiber-reinforced thermoplastic resin filament. The former is suitable for simply making a cut in the fiber-reinforced thermoplastic resin filament, and the latter is suitable for mass production in consideration of production efficiency. In the present invention, since the cutting angle is small, the amount of fibers to be cut per unit length of the blade is reduced, and the fibers can be cut with a small force, so that the durability of the blade can be improved. When using a rotating roller, the roller may be directly machined to provide a predetermined blade, but a flat plate may be machined from a magnet roller or the like and a sheet-shaped mold with the blade arranged at a predetermined position may be wound around it. This is preferable because the blade can be easily replaced. By using such a rotating roller, it is possible to satisfactorily insert a notch even with a notch fiber reinforced thermoplastic resin filament having a small notch depth (specifically, even if it is 1 mm or less).
本発明で用いる繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントにおいて、強化繊維は、通常、多数本の単繊維を束ねた強化繊維束を1本または複数本並べて構成される。1本または複数本の強化繊維束を並べたときの強化繊維の単繊維本数は、500~50,000本が好ましい。取扱性の観点からは、強化繊維の単繊維本数は、1,000~50,000本がより好ましく、1,000~40,000本がさらに好ましく、1,000~30,000本が特に好ましい。強化繊維の単繊維本数の上限は、ボイドや分散性といった品位や取り扱い性とのバランスも考慮して、分散性、取り扱い性を良好に保てるようであればよい。 In the fiber-reinforced thermoplastic resin filament used in the present invention, the reinforcing fiber is usually composed of one or a plurality of reinforcing fiber bundles in which a large number of single fibers are bundled. The number of single fibers of the reinforcing fibers when one or a plurality of reinforcing fiber bundles are arranged is preferably 500 to 50,000. From the viewpoint of handleability, the number of single fibers of the reinforcing fiber is more preferably 1,000 to 50,000, further preferably 1,000 to 40,000, and particularly preferably 1,000 to 30,000. .. The upper limit of the number of single fibers of the reinforcing fiber may be such that the dispersibility and handleability can be kept good in consideration of the balance with the quality and handleability such as voids and dispersibility.
本発明においては、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントは、最外層を熱可塑性樹脂で被覆することができる。外周部を熱可塑性樹脂で被覆することにより、成形時の接着性を向上させることができる。被覆する樹脂は繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントと同じであってもよいし、異なる樹脂であってもよい。 In the present invention, the outermost layer of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament can be coated with the thermoplastic resin. By covering the outer peripheral portion with a thermoplastic resin, the adhesiveness at the time of molding can be improved. The resin to be coated may be the same as the fiber-reinforced thermoplastic resin filament, or may be a different resin.
本発明における繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントは、フィラメントの外周部の少なくとも一部に熱可塑性樹脂層を有し、フィラメントの外周部の少なくとも一部に存在する熱可塑性樹脂層の体積割合が繊維強化熱可塑性樹脂フィラメント全体の体積に対して50%以下であることが好ましい。フィラメントの外周部に樹脂層が存在することで、3Dプリンティング造形時のフィラメント間(横方向あるいは縦方向)の接着性を向上させることができる。 The fiber-reinforced thermoplastic resin filament in the present invention has a thermoplastic resin layer on at least a part of the outer peripheral portion of the filament, and the volume ratio of the thermoplastic resin layer present on at least a part of the outer peripheral part of the filament is the fiber-reinforced heat. It is preferably 50% or less with respect to the total volume of the plastic resin filament. The presence of the resin layer on the outer peripheral portion of the filament can improve the adhesiveness between the filaments (horizontal direction or vertical direction) during 3D printing molding.
熱可塑性樹脂層はフィラメント外周部を全て被覆している状態でもよいし、外周部に部分的に存在してもよい。また、被覆する熱可塑性樹脂層は繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントと同じ熱可塑性樹脂であってもよいし、異なる熱可塑性樹脂であってもよい。 The thermoplastic resin layer may be in a state of completely covering the outer peripheral portion of the filament, or may be partially present on the outer peripheral portion. Further, the thermoplastic resin layer to be coated may be the same thermoplastic resin as the fiber-reinforced thermoplastic resin filament, or may be a different thermoplastic resin.
フィラメントの外周部の少なくとも一部に存在する熱可塑性樹脂層の体積割合が、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメント全体の体積に対して多くなりすぎると、造形した際に強化繊維が存在しない樹脂層のところで材料破壊が起こってしまい、少なすぎるとフィラメント同士の接着性向上効果が小さくなることから、熱可塑性樹脂層の体積割合が繊維強化熱可塑性樹脂フィラメント全体の体積に対して50%以下であることが好ましく、より好ましくは20%以下、さらに好ましくは10%以下である。下限は特に限定されないが、1%以上であることが好ましい。 If the volume ratio of the thermoplastic resin layer present in at least a part of the outer peripheral portion of the filament becomes too large with respect to the volume of the entire fiber-reinforced thermoplastic resin filament, the resin layer in which the reinforcing fiber does not exist at the time of molding is used. Material destruction will occur, and if the amount is too small, the effect of improving the adhesiveness between the filaments will be small. Therefore, the volume ratio of the thermoplastic resin layer may be 50% or less of the total volume of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament. It is preferable, more preferably 20% or less, still more preferably 10% or less. The lower limit is not particularly limited, but is preferably 1% or more.
熱可塑性樹脂層の割合は繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの厚み方向断面を以下のように観察して評価した。 The proportion of the thermoplastic resin layer was evaluated by observing the cross section of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament in the thickness direction as follows.
(熱可塑性樹脂層の割合の評価方法)
試料である繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントを、エポキシ樹脂で包埋したサンプルを用意し、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの軸方向と垂直な横断面が良好に観察できるようになるまで、前記サンプルを研磨した。研磨したサンプルを超深度カラー3D形状測定顕微鏡VHX-9500(コントローラー部)/VHZ-100R(測定部)((株)キーエンス製)を使用して、拡大倍率300倍で写真撮影した。
(Evaluation method of the ratio of the thermoplastic resin layer)
A sample in which the fiber-reinforced thermoplastic resin filament as a sample is embedded in epoxy resin is prepared, and the sample is polished until a cross section perpendicular to the axial direction of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament can be observed well. did. The polished sample was photographed at a magnification of 300 times using an ultra-depth color 3D shape measuring microscope VHX-9500 (controller unit) / VHZ-100R (measurement unit) (manufactured by KEYENCE CORPORATION).
撮影した断面画像において繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの断面積および熱可塑性樹脂層の面積を求め、下記式(1)により熱可塑性樹脂層の体積割合を算出する。これを3つの断面で実施し、その算術平均値を熱可塑性樹脂層の体積割合とした。
熱可塑性樹脂層の体積割合(%)=100×(熱可塑性樹脂層の総面積)/(繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの総面積)・・・(1)
The cross-sectional area of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament and the area of the thermoplastic resin layer are obtained from the photographed cross-sectional image, and the volume ratio of the thermoplastic resin layer is calculated by the following formula (1). This was carried out in three cross sections, and the arithmetic mean value was taken as the volume ratio of the thermoplastic resin layer.
Volume ratio of the thermoplastic resin layer (%) = 100 × (total area of the thermoplastic resin layer) / (total area of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament) ... (1)
なお、断面写真から熱可塑性樹脂層の界面がわかりにくい場合には、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの最も外側にある強化繊維を基準として外接円を描き、その内側を繊維強化熱可塑性樹脂フィラメント部分とし、その外側を熱可塑性樹脂層とすることで、上記熱可塑性樹脂層の体積割合を求めることとする。 If the interface of the thermoplastic resin layer is difficult to see from the cross-sectional photograph, an circumscribing circle is drawn with reference to the outermost reinforcing fiber of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament, and the inside thereof is used as the fiber-reinforced thermoplastic resin filament portion. By forming the outside thereof as a thermoplastic resin layer, the volume ratio of the thermoplastic resin layer is determined.
1本の強化繊維束は、好ましくは平均直径5~10μmである強化繊維の単繊維を500~50,000本束ねて構成されたものである。 One reinforcing fiber bundle is preferably composed of 500 to 50,000 single fibers of reinforcing fibers having an average diameter of 5 to 10 μm.
本発明に係る繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントは、熱可塑性樹脂がポリマーアロイであることが好ましい。熱可塑性ポリマーアロイ樹脂とすることにより、含浸性、機械特性、接着性を改善できる。例えば、熱可塑性樹脂を高粘度の熱可塑性樹脂と低粘度の熱可塑性樹脂からなるポリマーアロイとすることで、高い機械特性と含浸性を両立できる。また、熱可塑性樹脂を靭性の高い樹脂を組み合わせたポリマーアロイとすることで、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントを造形した際の層間強度が向上する。 In the fiber-reinforced thermoplastic resin filament according to the present invention, it is preferable that the thermoplastic resin is a polymer alloy. By using a thermoplastic polymer alloy resin, impregnation property, mechanical properties, and adhesiveness can be improved. For example, by using a thermoplastic resin as a polymer alloy composed of a high-viscosity thermoplastic resin and a low-viscosity thermoplastic resin, both high mechanical properties and impregnation properties can be achieved. Further, by using a polymer alloy in which the thermoplastic resin is combined with a resin having high toughness, the interlayer strength when the fiber-reinforced thermoplastic resin filament is formed is improved.
本発明に使用される熱可塑性樹脂としては例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)樹脂、ポリエチレンナフタレート(PEN)樹脂、液晶ポリエステル樹脂等のポリエステルや、ポリエチレン(PE)樹脂、ポリプロピレン(PP)樹脂、ポリブチレン樹脂等のポリオレフィンや、スチレン系樹脂の他、ポリオキシメチレン(POM)樹脂、ポリアミド(PA)樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリメチレンメタクリレート(PMMA)樹脂、ポリ塩化ビニル(PVC)樹脂、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂、ポリフェニレンエーテル(PPE)樹脂、変性PPE樹脂、ポリイミド(PI)樹脂、ポリアミドイミド(PAI)樹脂、ポリエーテルイミド(PEI)樹脂、ポリスルホン(PSU)樹脂、変性PSU樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリケトン(PK)樹脂、ポリエーテルケトン(PEK)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)樹脂、ポリアリレート(PAR)樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、フェノール系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂などのフッ素系樹脂、更にポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリブタジエン系樹脂、ポリイソプレン系樹脂、フッ素系樹脂等の熱可塑エラストマー等や、これらの共重合体、変性体、および2種類以上ブレンドした樹脂などであってもよい。とりわけ、耐熱性、長期耐久性の観点からは、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリアリーレンエーテルケトン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、液晶ポリマー樹脂がより好ましい。 Examples of the thermoplastic resin used in the present invention include polyethylene terephthalate (PET) resin, polybutylene terephthalate (PBT) resin, polytrimethylene terephthalate (PTT) resin, polyethylene naphthalate (PEN) resin, and liquid crystal polyester resin. Polyethylene, polyethylene (PE) resin, polypropylene (PP) resin, polybutylene resin and other polyolefins, styrene resin, polyoxymethylene (POM) resin, polyamide (PA) resin, polycarbonate (PC) resin, polymethylene Methacrylate (PMMA) resin, polyvinyl chloride (PVC) resin, polyphenylene sulfide (PPS) resin, polyphenylene ether (PPE) resin, modified PPE resin, polyimide (PI) resin, polyamideimide (PAI) resin, polyetherimide (PEI) ) Resin, polysulfone (PSU) resin, modified PSU resin, polyether sulfone resin, polyketone (PK) resin, polyether ketone (PEK) resin, polyether ether ketone (PEEK) resin, polyether ketone ketone (PEKK) resin, Fluorine resins such as polyarylate (PAR) resin, polyether nitrile resin, phenol resin, phenoxy resin, polytetrafluoroethylene resin, and polystyrene resin, polyolefin resin, polyurethane resin, polyester resin, polyamide resin , Polybutadiene-based resin, polyisoprene-based resin, fluororesin and other thermoplastic elastomers, copolymers and modified products thereof, and resins blended with two or more kinds thereof may be used. In particular, from the viewpoint of heat resistance and long-term durability, polyphenylene sulfide resin, polyarylene ether ketone resin, polyetherimide resin, polyether sulfone resin, and liquid crystal polymer resin are more preferable.
前記ポリアリーレンエーテルケトン(PAEK)樹脂としては、例えば、ポリエーテルケトン(PEK)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリエーテルエーテルケトンケトン(PEEKK)樹脂、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)樹脂、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン(PEKEKK)樹脂、ポリエーテルエーテルケトンエーテルケトン(PEEKEK)樹脂、ポリエーテルエーテルエーテルケトン(PEEEK)樹脂、及びポリエーテルジフェニルエーテルケトン(PEDEK)樹脂等やこれらの共重合体、変性体、および2種以上ブレンドした樹脂などであってもよい。 Examples of the polyetherketone (PAEK) resin include polyetherketone (PEK) resin, polyetheretherketone (PEEK) resin, polyetheretherketoneketone (PEEKK) resin, and polyetherketoneketone (PEKK) resin. Polyetherketone etherketoneketone (PEKEKK) resin, polyetheretherketone etherketone (PEEKEK) resin, polyetheretheretherketone (PEEEK) resin, polyetherdiphenyletherketone (PEDEK) resin and the like, copolymers thereof, modifications thereof. It may be a body, a resin blended with two or more kinds, and the like.
本発明における熱可塑性樹脂を構成するポリマーアロイは、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメント中で、前記ポリマーアロイが、構造周期0.001~10μmの両相連続構造、または前記ポリマーアロイが粒子径0.001~10μmの島相と海相からなる海島構造を形成することが好ましい。0.001μm~10μmの範囲の両相連続構造、または粒子径0.001~1μmの範囲の島相と海相からなる海島構造に制御することにより、高い機械特性および耐熱性を発現できる。0.01μm~5μmの範囲の両相連続構造、または粒子径0.01~5μmの範囲の島相と海相からなる海島構造を形成することがより好ましく、0.1μm~1μmの範囲の両相連続構造、または粒子径0.05~1μmの範囲がさらに好ましい。 The polymer alloy constituting the thermoplastic resin in the present invention is a fiber-reinforced thermoplastic resin filament in which the polymer alloy has a biphasic continuous structure having a structural period of 0.001 to 10 μm, or the polymer alloy has a particle diameter of 0.001. It is preferable to form a sea-island structure composed of an island phase of about 10 μm and a sea phase. High mechanical properties and heat resistance can be exhibited by controlling the structure to be a biphasic continuous structure in the range of 0.001 μm to 10 μm or a sea island structure consisting of an island phase and a sea phase in the particle size range of 0.001 to 1 μm. It is more preferable to form a biphasic continuous structure in the range of 0.01 μm to 5 μm, or a sea island structure consisting of an island phase and a sea phase in the particle size range of 0.01 to 5 μm, both in the range of 0.1 μm to 1 μm. A phase continuous structure or a particle size in the range of 0.05 to 1 μm is more preferable.
また、これらの両相連続構造、もしくは分散構造を確認するためには、規則的な周期構造が確認されることが好ましい。これは例えば、光学顕微鏡観察や透過型電子顕微鏡観察により、両相連続構造が形成されることの確認に加えて、小角X線散乱装置または光散乱装置を用いて行う散乱測定において、散乱極大が現れることの確認が必要である。この散乱測定における散乱極大の存在は、ある周期を持った規則正しい相分離構造を持つ証明であり、その周期Λm(nm)は、両相連続構造の場合、構造周期に対応し、分散構造の場合粒子間距離に対応する。またその値は、散乱光の散乱体内での波長λ(nm)、散乱極大を与える散乱角θm(deg°)を用いて式(2)により計算することができる。
Λm=(λ/2)/sin(θm/2)・・・(2)
Further, in order to confirm these two-phase continuous structures or dispersed structures, it is preferable to confirm a regular periodic structure. This is because, for example, in addition to confirming that a biphasic continuous structure is formed by observation with an optical microscope or observation with a transmission electron microscope, the scattering maximum is achieved in the scattering measurement performed using a small angle X-ray scattering device or a light scattering device. It is necessary to confirm that it will appear. The existence of the scattering maximum in this scattering measurement is a proof of having a regular phase-separated structure with a certain period, and the period Λm (nm) corresponds to the structural period in the case of a two-phase continuous structure and in the case of a dispersed structure. Corresponds to the interparticle distance. Further, the value can be calculated by the equation (2) using the wavelength λ (nm) in the scattering body of the scattered light and the scattering angle θm (deg °) that gives the scattering maximum.
Λm = (λ / 2) / sin (θm / 2) ... (2)
また、両相連続構造における構造周期または分散構造における粒子間距離のサイズが上記の範囲にあっても、一部構造的に粗大な部分などがあると、例えば衝撃を受けた際そこを起点として破壊が進行するなど、本来のポリマーアロイの特性が得られないことがある。したがって、ポリマーアロイの両相連続構造における構造周期または分散構造における粒子間距離の均一性が重要となる。この均一性は、上述のポリマーアロイの小角X線散乱測定または、光散乱測定により評価することが可能である。小角X線散乱測定と光散乱測定では、分析可能な相分離構造サイズが異なるので、分析するポリマーアロイの相分離構造サイズに応じて適宜使い分ける必要がある。小角X線散乱測定および光散乱測定は両相連続構造における構造周期または分散構造における粒子間距離のサイズに加え、その分布に関する情報が得られる。具体的には、それら測定で得られるスペクトルにおける散乱極大のピーク位置、すなわち散乱角θm(deg°)が両相連続構造における構造周期または分散構造における粒子間距離のサイズに対応し、そのピークの拡がり方が、構造の均一性に対応する。優れた機械特性等の物理特性を得るためには、構造均一性が高い方が好ましく、本発明におけるポリマーアロイは小角X線散乱測定または光散乱測定により得られた散乱スペクトルが極大値を有することを特徴とする。 Further, even if the size of the structural period in the two-phase continuous structure or the distance between particles in the dispersed structure is within the above range, if there is a partially structurally coarse portion, for example, when an impact is received, that is the starting point. The original polymer alloy characteristics may not be obtained, such as the progress of destruction. Therefore, the uniformity of the interparticle distance in the structural period or dispersed structure in the biphasic continuous structure of the polymer alloy is important. This uniformity can be evaluated by the small-angle X-ray scattering measurement or the light scattering measurement of the polymer alloy described above. Since the phase-separated structure size that can be analyzed differs between the small-angle X-ray scattering measurement and the light scattering measurement, it is necessary to use them appropriately according to the phase-separated structure size of the polymer alloy to be analyzed. Small-angle X-ray scattering and light scattering measurements provide information about the size of the structural period in a biphasic continuous structure or the interparticle distance in a dispersed structure, as well as its distribution. Specifically, the peak position of the scattering maximum in the spectra obtained by these measurements, that is, the scattering angle θm (deg °) corresponds to the size of the structural period in the biphasic continuous structure or the interparticle distance in the dispersed structure, and the peak of the peak position. The way it spreads corresponds to the uniformity of the structure. In order to obtain physical properties such as excellent mechanical properties, it is preferable that the structure uniformity is high, and the polymer alloy in the present invention has a maximum scattering spectrum obtained by small-angle X-ray scattering measurement or light scattering measurement. It is characterized by.
本発明の繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントは、複数の連続した強化繊維に前述の熱可塑性樹脂を含浸させてなるものであり、必要に応じて、さらに、充填材、他種ポリマー、各種添加剤などを含有させてもよい。 The fiber-reinforced thermoplastic resin filament of the present invention is obtained by impregnating a plurality of continuous reinforcing fibers with the above-mentioned thermoplastic resin, and if necessary, further, a filler, other kinds of polymers, various additives, etc. May be contained.
充填材としては、一般に樹脂用フィラーとして用いられる任意のものを用いることができ、繊維強化熱可塑性樹脂基材やそれを用いた成形品の強度、剛性、耐熱性、寸法安定性をより向上させることができる。充填材としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウムウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ、硼酸アルミニウムウィスカ、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、セラミック繊維、アスベスト繊維、石コウ繊維、金属繊維などの繊維状無機充填材、ワラステナイト、ゼオライト、セリサイト、カオリン、マイカ、タルク、クレー、パイロフィライト、ベントナイト、モンモリロナイト、アスベスト、アルミノシリケート、アルミナ、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化鉄、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、ガラスビーズ、セラミックビーズ、窒化ホウ素、炭化珪素、シリカなどの非繊維状無機充填材などが挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。これら充填材は中空であってもよい。また、イソシアネート系化合物、有機シラン系化合物、有機チタネート系化合物、有機ボラン系化合物、エポキシ化合物などのカップリング剤で処理されていてもよい。また、モンモリロナイトとして、有機アンモニウム塩で層間イオンをカチオン交換した有機化モンモリロナイトを用いてもよい。なお、繊維状充填材は、不連続繊維からなるものであれば、連続繊維からなる強化繊維の補強効果を損なうことなく機能を付与できる。 As the filler, any material generally used as a filler for resin can be used, and the strength, rigidity, heat resistance, and dimensional stability of the fiber-reinforced thermoplastic resin base material and the molded product using the same can be further improved. be able to. Examples of the filler include glass fiber, carbon fiber, potassium titanate whisker, zinc oxide whisker, aluminum borate whisker, aramid fiber, alumina fiber, silicon carbide fiber, ceramic fiber, asbestos fiber, stone fiber, metal fiber and the like. Fibrous inorganic filler, warastenite, zeolite, sericite, kaolin, mica, talc, clay, pyrophyllite, bentonite, montmorillonite, asbestos, aluminosilicate, alumina, silicon oxide, magnesium oxide, zirconium oxide, titanium oxide, oxidation Non-fibrous inorganic fillers such as iron, calcium carbonate, magnesium carbonate, dolomite, calcium sulfate, barium sulfate, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, aluminum hydroxide, glass beads, ceramic beads, boron nitride, silicon carbide, silica, etc. Can be mentioned. Two or more of these may be contained. These fillers may be hollow. Further, it may be treated with a coupling agent such as an isocyanate-based compound, an organic silane-based compound, an organic titanate-based compound, an organic borane-based compound, and an epoxy compound. Further, as the montmorillonite, organic montmorillonite in which the interlayer ion is cation-exchanged with an organic ammonium salt may be used. If the fibrous filler is made of discontinuous fibers, it can be provided with a function without impairing the reinforcing effect of the reinforcing fibers made of continuous fibers.
各種添加剤としては、例えば、酸化防止剤や耐熱安定剤(ヒンダードフェノール系、ヒドロキノン系、ホスファイト系およびこれらの置換体、ハロゲン化銅、ヨウ素化合物等)、耐候剤(レゾルシノール系、サリシレート系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、ヒンダードアミン系等)、離型剤および滑剤(脂肪族アルコール、脂肪族アミド、脂肪族ビスアミド、ビス尿素およびポリエチレンワックス等)、顔料(硫化カドミウム、フタロシアニン、カーボンブラック等)、染料(ニグロシン、アニリンブラック等)、可塑剤(p-オキシ安息香酸オクチル、N-ブチルベンゼンスルホンアミド等)、帯電防止剤(アルキルサルフェート型アニオン系帯電防止剤、4級アンモニウム塩型カチオン系帯電防止剤、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレートなどの非イオン系帯電防止剤、ベタイン系両性帯電防止剤等)、難燃剤(メラミンシアヌレート、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の水酸化物、ポリリン酸アンモニウム、臭素化ポリスチレン、臭素化ポリフェニレンオキシド、臭素化ポリカーボネート、臭素化エポキシ樹脂あるいはこれらの臭素系難燃剤と三酸化アンチモンとの組み合わせ等)などが挙げられる。これらを2種以上配合してもよい。 Examples of various additives include antioxidants, heat-stabilizing agents (hindered phenol-based, hydroquinone-based, phosphite-based and their substitutes, copper halides, iodine compounds, etc.), and weather-resistant agents (resorcinol-based, salicylate-based). , Benzotriazole, benzophenone, hinderedamine, etc.), antistatic agents and lubricants (aliphatic alcohol, aliphatic amide, aliphatic bisamide, bisurea, polyethylene wax, etc.), pigments (cadmium sulfide, phthalocyanine, carbon black, etc.) , Dyes (niglocin, aniline black, etc.), plasticizers (octyl p-oxybenzoate, N-butylbenzene sulfonamide, etc.), antistatic agents (alkylsulfate-type anionic antistatic agents, quaternary ammonium salt-type cationic antistatic agents) Antistatic agents, non-ionic antistatic agents such as polyoxyethylene sorbitan monostearate, betaine-based antistatic agents, etc.), flame retardant agents (melamine cyanurate, hydroxides such as magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, polyphosphoric acid) Ammonium, brominated polystyrene, brominated polyphenylene oxide, brominated polycarbonate, brominated epoxy resin, or a combination of these brominated flame retardants and trioxide antimon, etc.) and the like. Two or more of these may be blended.
本発明の繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントは、複数の連続した強化繊維に熱可塑性樹脂を含浸させることにより得ることができ、含浸方法としては、例えば、フィルム状の熱可塑性樹脂を溶融し、加圧することで強化繊維束に熱可塑性樹脂を含浸させるフィルム法、繊維状の熱可塑性樹脂と強化繊維束とを混紡した後、繊維状の熱可塑性樹脂を溶融し、加圧することで強化繊維束に熱可塑性樹脂を含浸させるコミングル法、粉末状の熱可塑性樹脂を強化繊維束における繊維の隙間に分散させた後、粉末状の熱可塑性樹脂を溶融し、加圧することで強化繊維束に熱可塑性樹脂を含浸させる粉末法、溶融した熱可塑性樹脂中に強化繊維束を浸し、加圧することで強化繊維束に熱可塑性樹脂を含浸させる引き抜き法が挙げられる。様々な厚み、繊維体積含有率など多品種の繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントを作製できることから、引き抜き法が好ましい。 The fiber-reinforced thermoplastic resin filament of the present invention can be obtained by impregnating a plurality of continuous reinforcing fibers with a thermoplastic resin, and as an impregnation method, for example, a film-shaped thermoplastic resin is melted and pressed. This is a film method in which the reinforcing fiber bundle is impregnated with the thermoplastic resin. After blending the fibrous thermoplastic resin and the reinforcing fiber bundle, the fibrous thermoplastic resin is melted and pressed to heat the reinforcing fiber bundle. Comingle method impregnated with plastic resin, powdered thermoplastic resin is dispersed in the gaps between fibers in the reinforced fiber bundle, and then the powdered thermoplastic resin is melted and pressed to apply the thermoplastic resin to the reinforced fiber bundle. Examples thereof include a powder method of impregnating the reinforcing fiber bundle and a drawing method of impregnating the reinforcing fiber bundle with the thermoplastic resin by immersing the reinforcing fiber bundle in the molten thermoplastic resin and applying pressure. The extraction method is preferable because it is possible to produce a wide variety of fiber-reinforced thermoplastic resin filaments having various thicknesses and fiber volume contents.
本発明の繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントは下記方法によって評価される横断面の真円度パラメータsの平均値Sが60%以上であり、かつ平均値Sを算出するために用いた複数の真円度パラメータsの元となる外接円の直径長さの変動係数が0%~10%であることが好ましい。平均値Sが60%以上であり、かつ平均値Sを算出するために用いた複数の真円度パラメータsの元となる外接円の直径長さの変動係数が0%~10%であることにより工程通過性や造形安定性が高くなる。真円度パラメータsの平均値Sは70%以上であることがより好ましく、80%以上であることがさらに好ましい。また平均値Sを算出するために用いた複数の真円度パラメータsの元となる外接円の直径長さの変動係数は5%以下であることがより好ましく、3%以下であることがさらに好ましい。 In the fiber-reinforced thermoplastic resin filament of the present invention, the average value S of the roundness parameters s of the cross section evaluated by the following method is 60% or more, and a plurality of perfect circles used for calculating the average value S. It is preferable that the coefficient of variation of the diameter length of the circumscribing circle, which is the basis of the degree parameter s, is 0% to 10%. The average value S is 60% or more, and the coefficient of variation of the diameter length of the circumscribed circle, which is the source of the plurality of roundness parameters s used to calculate the average value S, is 0% to 10%. As a result, process passability and modeling stability are improved. The average value S of the roundness parameter s is more preferably 70% or more, and further preferably 80% or more. Further, the coefficient of variation of the diameter length of the circumscribed circle, which is the source of the plurality of roundness parameters s used to calculate the mean value S, is more preferably 5% or less, and further preferably 3% or less. preferable.
(真円度パラメータsの平均値Sの算出)
(i)繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの軸方向と垂直な横断面の写真を撮影する。
(ii)該断面画像におけるフィラメントの内接円と外接円を描き、それぞれの直径長さを求める。
(iii)下記式(3)で定義する真円度パラメータsを算出する。
(iv)該3Dプリンタ用繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの複数箇所において(i)~(iii)の手順を繰り返し、真円度パラメータsの平均値Sを算出する。
真円度パラメータs=内接円の直径/外接円の直径×100・・・(3)
(Calculation of the average value S of the roundness parameter s)
(I) Take a photograph of the cross section perpendicular to the axial direction of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament.
(Ii) Draw an inscribed circle and a circumscribed circle of the filament in the cross-sectional image, and obtain the diameter and length of each.
(Iii) The roundness parameter s defined by the following equation (3) is calculated.
(Iv) The procedure of (i) to (iii) is repeated at a plurality of locations of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament for the 3D printer, and the average value S of the roundness parameter s is calculated.
Roundness parameter s = diameter of inscribed circle / diameter of circumscribed circle x 100 ... (3)
(変動係数の評価方法)
試料である繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントを、エポキシ樹脂「エポクイック」(登録商標:ビューラー社製)に埋め込み、室温で24時間硬化させた後、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントにおける強化繊維の配向方向に垂直な横断面を研磨し、次いで研磨面を超深度カラー3D形状測定顕微鏡VHX-6000(コントローラー部)/VH―ZST(測定部)((株)キーエンス製)を使用して、拡大倍率300倍で撮影した。撮影範囲は、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの断面全体が写る範囲とした。撮影された繊維熱可塑性樹脂フィラメントの横断面写真についてフィラメント形状(最外樹脂層を含む)に内接する円と外接する円を描き、それぞれの直径長さを求め式(1)で真円度パラメータsを算出した。繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの断面観察位置を変えながら研磨面を20枚以上の枚数に亘って撮影し、各々の横断面写真から得られる繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの真円度パラメータsに対し、その平均値Sを求めればよく、その値から、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントにおける真円度を定量的に評価することが可能となる。
(Evaluation method of coefficient of variation)
The fiber-reinforced thermoplastic resin filament as a sample is embedded in an epoxy resin "Epoquick" (registered trademark: manufactured by Buehler) and cured at room temperature for 24 hours, and then in the orientation direction of the reinforcing fiber in the fiber-reinforced thermoplastic resin filament. The vertical cross section is polished, and then the polished surface is magnified 300 times using an ultra-deep color 3D shape measuring microscope VHX-6000 (controller part) / VH-ZST (measuring part) (manufactured by Keyence Co., Ltd.). Taken at. The imaging range was the range in which the entire cross section of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament was captured. About the cross-sectional photograph of the fiber thermoplastic resin filament taken, draw a circle inscribed in the filament shape (including the outermost resin layer) and a circle inscribed, and calculate the diameter and length of each, and use the equation (1) to determine the roundness parameter. s was calculated. The polished surface was photographed over 20 or more sheets while changing the cross-sectional observation position of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament, and the roundness parameter s of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament obtained from each cross-sectional photograph was taken. The average value S may be obtained, and the roundness of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament can be quantitatively evaluated from the value.
さらに、平均値Sを算出するために用いた複数の真円度パラメータsの変動係数は式(4)より求められ、該変動係数は10%以下であることが好ましい。変動係数が10%を超える繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントは工程通過性が悪くなり詰まり等の原因となる。変動係数は5%以下がより好ましく、3%以下がさらに好ましい。
変動係数(%)=真円度パラメータsの標準偏差/真円度パラメータsの平均値×100・・・(4)
Further, the coefficient of variation of the plurality of roundness parameters s used for calculating the average value S is obtained from the equation (4), and the coefficient of variation is preferably 10% or less. Fiber-reinforced thermoplastic resin filaments with a coefficient of variation of more than 10% have poor process passability and cause clogging and the like. The coefficient of variation is more preferably 5% or less, further preferably 3% or less.
Coefficient of variation (%) = standard deviation of roundness parameter s / mean value of roundness parameter s × 100 ... (4)
また、平均値Sを算出するために用いた複数の真円度パラメータsの元となる外接円の変動係数は式(5)より求められ、該変動係数は10%以下であることが好ましい。変動係数が10%を超える繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントはフィラメントの太さが安定せず、3Dプリントするさいの吐出量が不安定となるため、成形品の品質低下の要因となる。変動係数は5%以下がより好ましく、3%以下がさらに好ましい。
変動係数(%)=外接円直径長さの標準偏差/外接円直径長さの平均値×100・・・(5)
Further, the coefficient of variation of the circumscribed circle, which is the source of the plurality of roundness parameters s used for calculating the mean value S, is obtained from the equation (5), and the coefficient of variation is preferably 10% or less. Fiber-reinforced thermoplastic resin filaments with a coefficient of variation of more than 10% do not have stable filament thickness, and the discharge rate during 3D printing becomes unstable, which causes deterioration in the quality of molded products. The coefficient of variation is more preferably 5% or less, further preferably 3% or less.
Coefficient of variation (%) = standard deviation of circumscribed circle diameter length / mean value of circumscribed circle diameter length x 100 ... (5)
また、本発明の繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントは下記の方法で定義されるフィラメント軸方向に対する強化繊維の配向角度の絶対値が0~4度となる割合が全体の90%以上であることが好ましい。強化繊維の配向角度の絶対値が0~4度となる割合が全体の90%以上であることにより、強化繊維の強度利用率が高くなり優れた補強効果が期待できる。0~2度であることがより好ましく、0~1度であることがさらに好ましい。また割合についても93%以上であることがより好ましく、95%以上であることがさらに好ましい。 Further, in the fiber-reinforced thermoplastic resin filament of the present invention, it is preferable that the ratio of the absolute value of the orientation angle of the reinforcing fibers with respect to the filament axial direction defined by the following method being 0 to 4 degrees is 90% or more of the whole. .. When the ratio of the absolute value of the orientation angle of the reinforcing fibers to 0 to 4 degrees is 90% or more of the whole, the strength utilization rate of the reinforcing fibers is high and an excellent reinforcing effect can be expected. It is more preferably 0 to 2 degrees, and even more preferably 0 to 1 degree. Further, the ratio is more preferably 93% or more, further preferably 95% or more.
(強化繊維の配向角度の割合の評価方法)
試料である繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントを20mm長さ採取し、エポキシ樹脂「エポクイック」(登録商標:ビューラー社製)に埋め込み、室温で24時間硬化させた。その後、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントにおける強化繊維の配向方向にほぼ平行な縦断面をフィラメント厚みの1/2になるまで研磨した。次いで研磨面を超深度カラー3D形状測定顕微鏡VHX-6000(コントローラー部)/VH―ZST(測定部)((株)キーエンス製)を使用して、20mm長さの縦断面全体が写るように画像連結機能を使用して拡大倍率200倍で撮影した。
(Evaluation method of the ratio of the orientation angle of the reinforcing fibers)
A fiber-reinforced thermoplastic resin filament as a sample was sampled to a length of 20 mm, embedded in an epoxy resin "Epoquick" (registered trademark: manufactured by Buehler), and cured at room temperature for 24 hours. Then, the vertical cross section of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament, which was substantially parallel to the orientation direction of the reinforcing fibers, was polished to half the filament thickness. Next, the polished surface is imaged using an ultra-deep color 3D shape measurement microscope VHX-6000 (controller unit) / VH-ZST (measurement unit) (manufactured by KEYENCE CORPORATION) so that the entire vertical cross section with a length of 20 mm can be captured. The image was taken at a magnification of 200 times using the connection function.
撮影された繊維熱可塑性樹脂フィラメントの縦断面写真について画像処理ソフトGIMPを用いてフィラメント軸方向が水平(0度)になるように画像角度を調整した。その後、画像処理ソフトImage jを用いて強化繊維の輪郭がはっきりと判別できる値で二値化処理を行った。二値化処理を行った画像に対してImage jを用いて強化繊維を楕円近似しその楕円の配向角度(Angle)を求めた。楕円近似した結果について、研磨屑や二値化処理した際のノイズ等を除外するために、主軸(Major)の値が50より小さい結果について削除し強化繊維を楕円近似した結果のみを抽出した。抽出した結果について強化繊維の配向角度を-90度~90度表示に変換した後、絶対値を求め、ヒストグラムを作成して配向角度の割合を求めた。上記主軸(Major)の値については一例であり撮影画像の明るさやノイズの影響を受けやすいため、強化繊維とノイズ等の判別がはっきりと行える値を二値化処理画像と比較しながら手動で求めてもよい。 The image angle was adjusted so that the filament axial direction was horizontal (0 degree) using the image processing software GIMP for the photograph of the longitudinal cross section of the photographed fiber thermoplastic resin filament. Then, using the image processing software Image j, binarization processing was performed at a value at which the contour of the reinforcing fiber could be clearly discriminated. Image j was used to approximate an ellipse to the image subjected to the binarization treatment, and the orientation angle (Angle) of the ellipse was obtained. Regarding the result of ellipse approximation, in order to exclude polishing debris and noise at the time of binarization, the result of the major axis (Major) value smaller than 50 was deleted, and only the result of ellipse approximation of the reinforcing fiber was extracted. After converting the orientation angle of the reinforcing fibers into the display of −90 degrees to 90 degrees for the extracted results, the absolute value was obtained, and a histogram was created to obtain the ratio of the orientation angles. The value of the main axis (Major) is an example and is easily affected by the brightness and noise of the captured image. Therefore, a value that can clearly distinguish between the reinforcing fiber and noise is manually obtained by comparing with the binarized image. You may.
また、本発明の繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの長さは1m以上であることが好ましい。1m以上であることにより熱可塑性樹脂を連続的に成形することが出来、かつ強化繊維が連続していることにより高い補強効果が期待できる。 Further, the length of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament of the present invention is preferably 1 m or more. When the length is 1 m or more, the thermoplastic resin can be continuously molded, and when the reinforcing fibers are continuous, a high reinforcing effect can be expected.
本発明の繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの厚さは、0.01~3mmであることが好ましい。厚さが0.01mm以上であれば、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントを用いて得られる成形品の強度を向上させることができる。0.1mm以上がより好ましい。一方、厚さが3mm以下であれば、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの柔軟性が確保でき成形時の取り扱い性が向上する。2mm以下がより好ましく、1mm以下がさらに好ましい。厚みの測定は繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの任意の位置20点をノギスで計測し、その平均値から求めた。 The thickness of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament of the present invention is preferably 0.01 to 3 mm. When the thickness is 0.01 mm or more, the strength of the molded product obtained by using the fiber-reinforced thermoplastic resin filament can be improved. 0.1 mm or more is more preferable. On the other hand, when the thickness is 3 mm or less, the flexibility of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament can be ensured and the handleability at the time of molding is improved. 2 mm or less is more preferable, and 1 mm or less is further preferable. The thickness was measured by measuring 20 points at arbitrary positions of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament with a caliper and obtaining the average value.
本発明の繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの曲げ剛性は1N・m2以下であることが好ましい。曲げ剛性が1N・m2以下であればフィラメントの柔軟性が確保でき成形時の取り扱い性が向上する。0.1N・m2以下がより好ましく、0.01N・m2以下がさらに好ましく、0.005N・m2以下が特に好ましい。 The bending rigidity of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament of the present invention is preferably 1 N · m 2 or less. If the bending rigidity is 1 N · m 2 or less, the flexibility of the filament can be ensured and the handleability at the time of molding is improved. 0.1 N · m 2 or less is more preferable, 0.01 N · m 2 or less is further preferable, and 0.005 N · m 2 or less is particularly preferable.
また、本発明の繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの繊維体積含有率(Vf)は、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメント全体を100体積%とした時、強化繊維を15体積%以上85体積%以下含有することが好ましい。強化繊維を15体積%以上含有することにより、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントを用いて得られる成形品の強度をより向上させることができる。Vfは30体積%以上がより好ましく、40体積%以上がさらに好ましい。一方、強化繊維を85体積%以下含有することにより、強化繊維に熱可塑性をより含浸させやすい。繊維強化熱可塑性樹脂フィラメント中の強化繊維は75体積%以下がより好ましく、70体積%以下がさらに好ましい。 The fiber volume content (Vf) of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament of the present invention is 15% by volume or more and 85% by volume or less of the reinforcing fiber when the entire fiber-reinforced thermoplastic resin filament is 100% by volume. Is preferable. By containing 15% by volume or more of the reinforcing fiber, the strength of the molded product obtained by using the fiber-reinforced thermoplastic resin filament can be further improved. Vf is more preferably 30% by volume or more, further preferably 40% by volume or more. On the other hand, by containing 85% by volume or less of the reinforcing fiber, it is easier to impregnate the reinforcing fiber with thermoplasticity. The reinforcing fibers in the fiber-reinforced thermoplastic resin filament are more preferably 75% by volume or less, further preferably 70% by volume or less.
(Vfの評価方法)
繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの体積含有率Vfは、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの質量W0(g)を測定したのち、該連続繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントを空気中550℃で3時間加熱して熱可塑性樹脂成分を焼き飛ばし、残った強化繊維の質量W1(g)を測定し、式(6)により算出した。
Vf(体積%)=(W1/ρf)/{W1/ρf+(W0-W1)/ρr}×100・・・(6)
ρf:強化繊維の密度(g/cm3)
ρr:熱可塑性樹脂の密度(g/cm3)
(Vf evaluation method)
For the volume content Vf of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament, after measuring the mass W0 (g) of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament, the continuous fiber-reinforced thermoplastic resin filament is heated in air at 550 ° C. for 3 hours to heat it. The plastic resin component was burned off, and the mass W1 (g) of the remaining reinforcing fiber was measured and calculated by the formula (6).
Vf (volume%) = (W1 / ρf) / {W1 / ρf + (W0-W1) / ρr} × 100 ... (6)
ρf: Density of reinforcing fibers (g / cm 3 )
ρr: Thermoplastic resin density (g / cm 3 )
本発明の繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントは繊維強化熱可塑性樹脂フィラメント中に含まれるボイド率が10%以下であることが好ましい。ボイド率が10%以下であることにより、強化繊維の機械特性を損なうことなく、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの機械特性を発現することができる。5%以下がより好ましく、2%以下がさらに好ましい。 The fiber-reinforced thermoplastic resin filament of the present invention preferably has a void ratio of 10% or less in the fiber-reinforced thermoplastic resin filament. When the void ratio is 10% or less, the mechanical properties of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament can be exhibited without impairing the mechanical properties of the reinforcing fibers. 5% or less is more preferable, and 2% or less is further preferable.
(ボイド率の評価方法)
繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントのボイド率は、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの厚み方向断面を以下のように観察して求めた。維強化熱可塑性樹脂フィラメントをエポキシ樹脂「エポクイック」(登録商標:ビューラー社製)に埋め込み、室温で24時間硬化させた後、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの厚み方向断面が良好に観察できるようになるまで、前記サンプルを研磨した。研磨したサンプルを、超深度カラー3D形状測定顕微鏡VHX-6000(コントローラー部)/VH―ZST(測定部)((株)キーエンス製)を使用して、拡大倍率300倍で撮影した。撮影範囲は、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの断面全体が写る範囲とした。撮影画像において、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの総断面積および空隙(ボイド)となっている部位の面積を求め、式(7)により含浸率を算出した。
ボイド率(%)=100×(ボイドが占める部位の総面積)/(繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの総面積)・・・(7)
(Evaluation method of void rate)
The void ratio of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament was determined by observing the cross section of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament in the thickness direction as follows. After embedding the fiber-reinforced thermoplastic resin filament in the epoxy resin "Epoquick" (registered trademark: manufactured by Buehler) and curing it at room temperature for 24 hours, the thickness direction cross section of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament can be observed well. The sample was polished until it became. The polished sample was photographed at a magnification of 300 times using an ultra-depth color 3D shape measurement microscope VHX-6000 (controller unit) / VH-ZST (measurement unit) (manufactured by KEYENCE CORPORATION). The imaging range was the range in which the entire cross section of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament was captured. In the photographed image, the total cross-sectional area of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament and the area of the portion having a void (void) were obtained, and the impregnation rate was calculated by the formula (7).
Void ratio (%) = 100 × (total area occupied by voids) / (total area of fiber-reinforced thermoplastic resin filament) ... (7)
本発明の3Dプリンタ用繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントは下記の方法で定義される分散パラメータd(%)の平均値Dが90%以上であることが好ましい。平均値Dが90%以上であることにより、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの機械特性のバラつきを低減することができる。 The fiber-reinforced thermoplastic resin filament for a 3D printer of the present invention preferably has an average value D of the dispersion parameter d (%) defined by the following method of 90% or more. When the average value D is 90% or more, it is possible to reduce the variation in the mechanical properties of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament.
(分散パラメータd(%)の平均値Dの算出)
(i)該3Dプリンタ用繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの断面の全体が写るようにフィラメントの軸方向と垂直な横断面の写真を撮影する。
(ii)該断面画像全体を式(8)で規定された一辺の長さを有する正方形ユニットに分割する。
(iii)式(9)で定義する分散パラメータd(%)を算出する。
(iv) 該3Dプリンタ用繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの複数箇所において(i)~(iii)の手順を繰り返し、分散パラメータdの平均値Dを算出する。
1.5a≦t≦2.5a(a:繊維直径、t:ユニットの一辺の長さ)・・・(8)
分散パラメータd(%)=評価区間内に強化繊維が含まれるユニットの個数/評価区間内にフィラメントの一部でも含まれるユニット全体の個数×100・・・(9)
(Calculation of the average value D of the variance parameter d (%))
(I) Take a photograph of the cross section perpendicular to the axial direction of the filament so that the entire cross section of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament for the 3D printer can be seen.
(Ii) The entire cross-sectional image is divided into square units having a side length defined by the formula (8).
(Iii) The variance parameter d (%) defined by the equation (9) is calculated.
(Iv) The procedure of (i) to (iii) is repeated at a plurality of locations of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament for the 3D printer, and the average value D of the dispersion parameter d is calculated.
1.5a ≤ t ≤ 2.5a (a: fiber diameter, t: length of one side of the unit) ... (8)
Dispersion parameter d (%) = number of units containing reinforcing fibers in the evaluation section / number of all units including even a part of filament in the evaluation section × 100 ... (9)
(分散パラメータdおよび平均値Dの評価方法)
試料である繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントを、エポキシ樹脂「エポクイック」(登録商標:ビューラー社製)に埋め込み、室温で24時間硬化させた後、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントにおける強化繊維の配向方向に垂直な横断面を研磨し、次いで研磨面を超深度カラー3D形状測定顕微鏡VHX-6000(コントローラー部)/VH―ZST(測定部)((株)キーエンス製)を使用して、拡大倍率300倍で撮影した。撮影範囲は、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの断面全体が写る範囲とした。撮影された繊維熱可塑性樹脂フィラメントの横断面写真についてImage jを用いて画像解析を行い、式(8)を1辺の長さとする、相互に重なり合わない略正方形のユニットに分割した。この略正方形ユニットを順に画像解析し、略正方形ユニット内に強化繊維を含むユニットをカウントして、式(9)より分散パラメータdを算出した。上記の画像処理は、区画された略正方形ユニット内にフィラメントの一部でも含むユニットの個数に対するユニット内に強化繊維を含むユニットの数を算出することによって求められる。二値化は原則として判別分析法を採用するが、場合によっては撮影写真と対比しつつ手動で実施することも可能である。また、ユニット内に含まれる強化繊維は、強化繊維の一部でも含まれていればカウントされ、二つ以上の強化繊維が含まれていてもユニットとしては1つとしてカウントされる。繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの断面観察位置を変えながら研磨面を20枚以上の枚数に亘って撮影し、各々の横断面写真から得られる繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの分散パラメータdに対し、その平均値Dを求めればよく、その値から、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントにおける強化繊維の分布状態を定量的に評価することが可能となる。
(Evaluation method of variance parameter d and mean value D)
The fiber-reinforced thermoplastic resin filament as a sample is embedded in an epoxy resin "Epoquick" (registered trademark: manufactured by Buehler) and cured at room temperature for 24 hours, and then in the orientation direction of the reinforcing fiber in the fiber-reinforced thermoplastic resin filament. The vertical cross section is polished, and then the polished surface is magnified 300 times using an ultra-deep color 3D shape measuring microscope VHX-6000 (controller part) / VH-ZST (measuring part) (manufactured by Keyence Co., Ltd.). Taken at. The imaging range was the range in which the entire cross section of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament was captured. Image analysis was performed on the photographed cross-sectional view of the fiber thermoplastic resin filament using Imagej, and the photograph was divided into substantially square units having the length of one side and not overlapping with each other. The substantially square units were image-analyzed in order, the units containing the reinforcing fibers in the substantially square units were counted, and the dispersion parameter d was calculated from the equation (9). The above image processing is obtained by calculating the number of units containing reinforcing fibers in the unit with respect to the number of units containing even a part of the filament in the partitioned substantially square unit. In principle, the discriminant analysis method is used for binarization, but in some cases it is possible to perform it manually while comparing it with the photograph taken. Further, the reinforcing fibers contained in the unit are counted if even a part of the reinforcing fibers is contained, and even if two or more reinforcing fibers are contained, the unit is counted as one. While changing the cross-sectional observation position of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament, the polished surface was photographed over 20 or more sheets, and the average of the dispersion parameter d of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament obtained from each cross-sectional photograph was taken. The value D may be obtained, and from that value, the distribution state of the reinforcing fibers in the fiber-reinforced thermoplastic resin filament can be quantitatively evaluated.
式(8)で求められるユニットの大きさは、観察される強化繊維の直径との関係により規定される。ユニットの大きさが式(8)の範囲より小さければ、分散パラメータは体積含有率に収斂され分散性を正確に表現できない。一方、式(8)の範囲より大きければ、分散性の良否に関わらず値は一定となり、正確ではない。従って、ユニットの大きさは式(8)の範囲であることが好ましい。 The size of the unit determined by the formula (8) is defined by the relation with the diameter of the observed reinforcing fiber. If the size of the unit is smaller than the range of the equation (8), the dispersion parameter is converged on the volume content and the dispersibility cannot be accurately expressed. On the other hand, if it is larger than the range of the equation (8), the value is constant regardless of whether the dispersibility is good or bad, and is not accurate. Therefore, the size of the unit is preferably in the range of the formula (8).
さらに、平均値Dを算出するために用いた複数の分散パラメータdの変動係数は式(10)より求められる。変動係数が4%を超える繊維強化熱可塑性樹脂フィラメント中の各箇所により強化繊維の疎密が大きくなる。したがって変動係数は4%以下が好ましく、3%以下がより好ましい。
変動係数(%)=分散パラメータdの標準偏差/分散パラメータdの平均値×100・・・(10)
Further, the coefficient of variation of the plurality of variance parameters d used to calculate the average value D can be obtained from the equation (10). The density of the reinforcing fibers increases at each location in the fiber-reinforced thermoplastic resin filament having a coefficient of variation of more than 4%. Therefore, the coefficient of variation is preferably 4% or less, more preferably 3% or less.
Coefficient of variation (%) = standard deviation of variance parameter d / mean value of variance parameter d × 100 ... (10)
前述の如く、本発明の一実施形態に係る繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントは前述した方法で定義されるフィラメント軸方向に対する強化繊維の配向角度の絶対値が0~4度となる割合が全体の90%以上であり、強化繊維の配向角度の絶対値が0~4度となる割合が全体の90%以上であることにより、強化繊維の強度利用率が高くなり優れた補強効果が期待できる。0~2度であることがより好ましく、0~1度であることがさらに好ましく。また割合についても93%以上であることがより好ましく、95%以上であることがさらに好ましい。 As described above, in the fiber-reinforced thermoplastic resin filament according to the embodiment of the present invention, the ratio of the absolute value of the orientation angle of the reinforcing fibers with respect to the filament axial direction defined by the method described above is 90 degrees. % Or more, and the ratio of the absolute value of the orientation angle of the reinforcing fibers being 0 to 4 degrees is 90% or more of the whole, so that the strength utilization rate of the reinforcing fibers is high and an excellent reinforcing effect can be expected. It is more preferably 0 to 2 degrees, and even more preferably 0 to 1 degree. Further, the ratio is more preferably 93% or more, further preferably 95% or more.
本発明の繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントを、任意の構成で1本以上積層後、必要に応じて熱および/または圧力を付与しながら成形することにより成形品が得られる。 A molded product can be obtained by laminating one or more fiber-reinforced thermoplastic resin filaments of the present invention in an arbitrary configuration and then molding while applying heat and / or pressure as necessary.
熱および/または圧力を付与する方法としては、例えば、任意の構成で積層した成形材料を型内もしくはプレス板上に設置した後、型もしくはプレス板を閉じて加圧するプレス成形法、任意の構成で積層した成形材料をオートクレーブ内に投入して加圧・加熱するオートクレーブ成形法、任意の構成で積層した成形材料をフィルムなどで包み込み、内部を減圧にして大気圧で加圧しながらオーブン中で加熱するバッギング成形法、任意の構成で積層した連続繊維強化熱可塑性樹脂に張力をかけながらテープを巻き付け、オーブン内で加熱するラッピングテープ法、任意の構成で積層した連続繊維強化熱可塑性樹脂を型内に設置し、同じく型内に設置した中子内に気体や液体などを注入して加圧する内圧成形法、成形材料を加熱・加圧し、溶融積層しながら3次元形状を成形する3Dプリンティング法等が挙げられる。とりわけ、複雑形状の成形に適した3Dプリンティング法が好ましく用いられる。
As a method of applying heat and / or pressure, for example, a press molding method in which a molding material laminated with an arbitrary configuration is placed in a mold or on a press plate, and then the mold or the press plate is closed and pressed, an arbitrary configuration is used. An autoclave molding method in which the molded material laminated in
以下に実施例を示し、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例の記載に限定されるものではない。各実施例および比較例における特性評価は下記の方法にしたがって行った。 Examples are shown below, and the present invention will be described in more detail, but the present invention is not limited to the description of these examples. The characteristic evaluation in each Example and Comparative Example was performed according to the following method.
1.真円度
(i)繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの軸方向と垂直な横断面の写真を撮影する。
(ii)該断面画像におけるフィラメントの内接円と外接円を描き、それぞれの直径長さを求める。
(iii)下記式(11)で定義する真円度パラメータsを算出する。
(iv)該繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの複数箇所において(i)~(iii)の手順を繰り返し、真円度パラメータsの平均値Sを算出する。
真円度パラメータs=内接円の直径/外接円の直径×100・・・(11)
1. 1. Roundness (i) Take a photograph of the cross section perpendicular to the axial direction of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament.
(Ii) Draw an inscribed circle and a circumscribed circle of the filament in the cross-sectional image, and obtain the diameter and length of each.
(Iii) The roundness parameter s defined by the following equation (11) is calculated.
(Iv) The procedure of (i) to (iii) is repeated at a plurality of locations of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament, and the average value S of the roundness parameter s is calculated.
Roundness parameter s = diameter of inscribed circle / diameter of circumscribed circle x 100 ... (11)
(変動係数の評価方法)
試料である繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントを、エポキシ樹脂「エポクイック」(登録商標:ビューラー社製)に埋め込み、室温で24時間硬化させた後、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントにおける強化繊維の配向方向に垂直な横断面を研磨し、次いで研磨面を超深度カラー3D形状測定顕微鏡VHX-6000(コントローラー部)/VH―ZST(測定部)((株)キーエンス製)を使用して、拡大倍率300倍で撮影した。撮影範囲は、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの断面全体が写る範囲とした。
(Evaluation method of coefficient of variation)
The fiber-reinforced thermoplastic resin filament as a sample is embedded in an epoxy resin "Epoquick" (registered trademark: manufactured by Buehler) and cured at room temperature for 24 hours, and then in the orientation direction of the reinforcing fiber in the fiber-reinforced thermoplastic resin filament. The vertical cross section is polished, and then the polished surface is magnified 300 times using an ultra-deep color 3D shape measuring microscope VHX-6000 (controller part) / VH-ZST (measuring part) (manufactured by Keyence Co., Ltd.). Taken at. The imaging range was the range in which the entire cross section of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament was captured.
撮影された繊維熱可塑性樹脂フィラメントの横断面写真についてフィラメントの外形に内接する円と外接する円を描き、それぞれの直径長さを求め式(11)で真円度パラメータsを算出した。繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの断面観察位置を変えながら研磨面を20枚以上の枚数に亘って撮影し、その平均値Sと、平均値Sを算出するために用いた複数の真円度パラメータsの変動係数を算出した。 A circle inscribed in the outer shape of the filament and a circle inscribed in the outer shape of the filament were drawn on the cross-sectional photograph of the photographed fiber thermoplastic resin filament, the diameter length of each was obtained, and the roundness parameter s was calculated by the formula (11). While changing the cross-sectional observation position of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament, the polished surface was photographed over 20 or more sheets, and the average value S and the plurality of roundness parameters s used for calculating the average value S were taken. The coefficient of variation of was calculated.
2.繊維体積含有率(Vf)
各実施例および比較例により得られた繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの繊維体積含有率Vfは、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの質量W0を測定したのち、該繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントを空気中550℃で3時間加熱して熱可塑性樹脂成分を焼き飛ばし、残った強化繊維の質量W1を測定し、式(12)により算出した。
Vf(体積%)=(W1/ρf)/{W1/ρf+(W0-W1)/ρr}×100・・・(12)
ρf:強化繊維の密度(g/cm3)
ρr:熱可塑性樹脂の密度(g/cm3)
3.厚み
2. 2. Fiber volume content (Vf)
For the fiber volume content Vf of the fiber-reinforced thermoplastic resin filaments obtained in each Example and Comparative Example, after measuring the mass W0 of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament, the fiber-reinforced thermoplastic resin filament was placed in the air at 550 ° C. The thermoplastic resin component was burned off by heating for 3 hours, and the mass W1 of the remaining reinforcing fibers was measured and calculated by the formula (12).
Vf (volume%) = (W1 / ρf) / {W1 / ρf + (W0-W1) / ρr} × 100 ... (12)
ρf: Density of reinforcing fibers (g / cm 3 )
ρr: Thermoplastic resin density (g / cm 3 )
3. 3. Thickness
各実施例および比較例により得られた繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの厚みの測定は繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの任意の位置20点をノギスで計測し、その平均値から求めた。 The thickness of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament obtained in each Example and Comparative Example was measured by measuring 20 points at arbitrary positions of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament with a caliper and obtaining the average value.
4.含浸性
各実施例および比較例により得られた繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの厚み方向断面を以下のように観察した。繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントをエポキシ樹脂「エポクイック」(登録商標:ビューラー社製)に埋め込み、室温で24時間硬化させた後、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの厚み方向断面が良好に観察できるようになるまで、前記サンプルを研磨した。研磨したサンプルを、超深度カラー3D形状測定顕微鏡VHX-6000(コントローラー部)/VH―ZST(測定部)((株)キーエンス製)を使用して、拡大倍率300倍で撮影した。撮影範囲は、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの断面全体が写る範囲とした。撮影画像において、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの総断面積および空隙(ボイド)となっている部位の面積を求め、式(13)によりボイド率を算出した(含浸率はボイド率の逆数)。
ボイド率(%)=100×(ボイドが占める部位の総面積)/(繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの総面積)・・・(13)
4. Impregnation property The cross section of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament obtained in each Example and Comparative Example in the thickness direction was observed as follows. After embedding the fiber-reinforced thermoplastic resin filament in the epoxy resin "Epoquick" (registered trademark: manufactured by Buehler) and curing it at room temperature for 24 hours, the thickness direction cross section of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament can be observed well. The sample was polished until it became. The polished sample was photographed at a magnification of 300 times using an ultra-depth color 3D shape measurement microscope VHX-6000 (controller unit) / VH-ZST (measurement unit) (manufactured by KEYENCE CORPORATION). The imaging range was the range in which the entire cross section of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament was captured. In the photographed image, the total cross-sectional area of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament and the area of the portion having voids (voids) were obtained, and the void ratio was calculated by the formula (13) (the impregnation rate is the reciprocal of the void ratio).
Void ratio (%) = 100 × (total area occupied by voids) / (total area of fiber-reinforced thermoplastic resin filament) ... (13)
5.均一性
(i)繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの断面の全体が写るようにフィラメントの軸方向と垂直な横断面の写真を撮影する。
(ii)該断面画像全体を式(14)で規定された一辺の長さを有する正方形ユニットに分割する。
(iii)式(15)で定義する分散パラメータdを算出する。
(iv) 該3Dプリンタ用繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの複数箇所において(i)~(iii)の手順を繰り返し、分散パラメータdの平均値Dを算出する。
1.5a≦t≦2.5a(a:繊維直径、t:ユニットの一辺の長さ)・・・(14)
分散パラメータd(%)=評価区間内に強化繊維が含まれるユニットの個数/評価区間内にフィラメントの一部でも含まれるユニット全体の個数×100・・・(15)
5. Uniformity (i) Take a photograph of the cross section perpendicular to the axial direction of the filament so that the entire cross section of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament can be seen.
(Ii) The entire cross-sectional image is divided into square units having a side length defined by the formula (14).
(Iii) The variance parameter d defined by the equation (15) is calculated.
(Iv) The procedure of (i) to (iii) is repeated at a plurality of locations of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament for the 3D printer, and the average value D of the dispersion parameter d is calculated.
1.5a ≤ t ≤ 2.5a (a: fiber diameter, t: length of one side of the unit) ... (14)
Dispersion parameter d (%) = number of units containing reinforcing fibers in the evaluation section / number of all units including even a part of filament in the evaluation section × 100 ... (15)
(分散パラメータdおよび平均値Dの評価方法)
試料である繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントを、エポキシ樹脂「エポクイック」(登録商標:ビューラー社製)に埋め込み、室温で24時間硬化させた後、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントにおける強化繊維の配向方向に垂直な横断面を研磨し、次いで研磨面を超深度カラー3D形状測定顕微鏡VHX-6000(コントローラー部)/VH―ZST(測定部)((株)キーエンス製)を使用して、拡大倍率300倍で撮影した。撮影範囲は、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの断面全体が写る範囲とした。撮影された繊維熱可塑性樹脂フィラメントの横断面写真についてImage jを用いて画像解析を行い、式(14)を1辺の長さとする、相互に重なり合わない略正方形のユニットに分割した。この略正方形ユニットを順に画像解析し、略正方形ユニット内に強化繊維を含むユニットをカウントして、式(15)より分散パラメータdを算出した。
(Evaluation method of variance parameter d and mean value D)
The fiber-reinforced thermoplastic resin filament as a sample is embedded in an epoxy resin "Epoquick" (registered trademark: manufactured by Buehler) and cured at room temperature for 24 hours, and then in the orientation direction of the reinforcing fiber in the fiber-reinforced thermoplastic resin filament. The vertical cross section is polished, and then the polished surface is magnified 300 times using an ultra-deep color 3D shape measuring microscope VHX-6000 (controller part) / VH-ZST (measuring part) (manufactured by Keyence Co., Ltd.). Taken at. The imaging range was the range in which the entire cross section of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament was captured. Image analysis was performed on the photographed cross-sectional view of the fiber thermoplastic resin filament using Imagej, and the photograph was divided into substantially square units having the length of one side and not overlapping with each other. The substantially square units were image-analyzed in order, the units containing the reinforcing fibers in the substantially square units were counted, and the dispersion parameter d was calculated from the equation (15).
かくして得られる分散パラメータdを繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの断面観察位置を変えながら研磨面を20枚以上の枚数に亘って撮影し、その平均値Dと、平均値Dを算出するために用いた複数の分散パラメータdの変動係数を算出した。 The dispersion parameter d thus obtained was photographed over 20 or more polished surfaces while changing the cross-sectional observation position of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament, and the average value D and the average value D were calculated. The coefficient of variation of the plurality of variance parameters d was calculated.
6.直進性
各実施例および比較例により得られた繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントを20mm長さ採取し、エポキシ樹脂「エポクイック」(登録商標:ビューラー社製)に埋め込み、室温で24時間硬化させた。その後、繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントにおける強化繊維の配向方向にほぼ平行な縦断面をフィラメント厚みの1/2になるまで研磨した。次いで研磨面を超深度カラー3D形状測定顕微鏡VHX-6000(コントローラー部)/VH―ZST(測定部)((株)キーエンス製)を使用して、20mm長さの縦断面全体が写るように画像連結機能を使用して拡大倍率200倍で撮影した。
6. Straightness The fiber-reinforced thermoplastic resin filaments obtained in each Example and Comparative Example were sampled to a length of 20 mm, embedded in an epoxy resin "Epoquick" (registered trademark: manufactured by Buehler), and cured at room temperature for 24 hours. Then, the vertical cross section of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament, which was substantially parallel to the orientation direction of the reinforcing fibers, was polished to half the filament thickness. Next, the polished surface is imaged using an ultra-deep color 3D shape measurement microscope VHX-6000 (controller unit) / VH-ZST (measurement unit) (manufactured by KEYENCE CORPORATION) so that the entire vertical cross section with a length of 20 mm can be captured. The image was taken at a magnification of 200 times using the connection function.
撮影された繊維熱可塑性樹脂フィラメントの縦断面写真について画像処理ソフトGIMPを用いてフィラメント軸方向が水平(0度)になるように画像角度を調整した。その後、画像処理ソフトImage jを用いて強化繊維の輪郭がはっきりと判別できる値で二値化処理を行った。二値化処理を行った画像に対してImage jを用いて強化繊維を楕円近似しその楕円の配向角度(Angle)を求めた。楕円近似した結果について、研磨屑や二値化処理した際のノイズ等を除外するために、主軸(Major)の値が50より小さい結果について削除し強化繊維を楕円近似した結果のみを抽出した。抽出した結果について強化繊維の配向角度を-90度~90度表示に変換した後、絶対値を求め、ヒストグラムを作成して所定の配向角度の割合を求めた。 The image angle was adjusted so that the filament axial direction was horizontal (0 degree) using the image processing software GIMP for the photograph of the longitudinal cross section of the photographed fiber thermoplastic resin filament. Then, using the image processing software Image j, binarization processing was performed at a value at which the contour of the reinforcing fiber could be clearly discriminated. Image j was used to approximate an ellipse to the image subjected to the binarization treatment, and the orientation angle (Angle) of the ellipse was obtained. Regarding the result of ellipse approximation, in order to exclude polishing debris and noise at the time of binarization, the result of the major axis (Major) value smaller than 50 was deleted, and only the result of ellipse approximation of the reinforcing fiber was extracted. After converting the orientation angle of the reinforcing fibers into the display of −90 degrees to 90 degrees for the extracted result, the absolute value was obtained, and a histogram was created to obtain the ratio of the predetermined orientation angle.
7.曲げ剛性
各実施例および比較例により得られた繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの曲げ剛性は下記式(16)により算出した。
曲げ剛性=E×I・・・(16)
ここで、
E:繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの曲げ弾性率
I:断面二次モーメント
である。
7. Flexural Rigidity The flexural rigidity of the fiber-reinforced thermoplastic resin filaments obtained in each Example and Comparative Example was calculated by the following formula (16).
Flexural rigidity = E × I ... (16)
here,
E: Flexural modulus of fiber-reinforced thermoplastic resin filament I: Moment of inertia of area.
繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの曲げ弾性率はJIS K7074(2012)に準拠して測定を行った。なお、測定はフィラメントの軸方向にそって曲げ試験を行った。 The flexural modulus of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament was measured according to JIS K7074 (2012). The measurement was performed by a bending test along the axial direction of the filament.
8.取り扱い性
各実施例および比較例により得られた繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの取り扱い性は繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントを内径150mmのロールに巻き付け、巻き付けた繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの折れやたるみを判断基準とし、以下の2段階で評価し、〇を合格とした
〇:折れ、たわみなし
×:折れ、たわみあり
8. Handleability For the handleability of the fiber-reinforced thermoplastic resin filaments obtained in each Example and Comparative Example, the fiber-reinforced thermoplastic resin filament is wound around a roll having an inner diameter of 150 mm, and the broken or slack of the wound fiber-reinforced thermoplastic resin filament is judged. Based on the criteria, the evaluation was made in the following two stages, and 〇 was passed. 〇: No breakage, no bending ×: Folding, bending
9.3Dプリンタによる造形性〔1〕
各実施例および比較例により得られた繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントを市販のFDM方式の3Dプリンタ(Ultimaker社製 UltimakerS5)を用いて、フィラメントに使用している熱可塑性樹脂の融点+30℃で造形した際のフィラメント同士の密着性を目視で確認して、以下の2段階で評価し、〇を合格とした。なお、3Dプリンタのノズルは市販のものを追加工し、先端吐出口の直径が各実施例および比較例により得られた繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの厚み+0.1mmとなるようにした。
〇(良):造形後のフィラメント同士の密着性が高く、フィラメント間の隙間がほぼわからない状態
×(不良):造形後のフィラメント同士の密着性が悪く、フィラメント間の隙間がはっきりわかる状態
Formability by 9.3D printer [1]
The fiber-reinforced thermoplastic resin filaments obtained in each Example and Comparative Example were molded using a commercially available FDM 3D printer (Ultimaker S5 manufactured by Ultimaker) at the melting point of the thermoplastic resin used for the filament + 30 ° C. The adhesion between the filaments was visually confirmed and evaluated in the following two stages, and 〇 was evaluated as acceptable. As the nozzle of the 3D printer, a commercially available nozzle was additionally machined so that the diameter of the tip ejection port was +0.1 mm in thickness of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament obtained in each Example and Comparative Example.
〇 (Good): The adhesion between the filaments after molding is high and the gap between the filaments is almost unknown. × (Defective): The adhesion between the filaments after molding is poor and the gap between the filaments can be clearly seen.
10.3Dプリンタによる造形性〔2〕
各実施例および比較例により得られた繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントを市販のFDM方式の3Dプリンタ(Ultimaker社製 UltimakerS5)を用いて、フィラメントに使用している熱可塑性樹脂の融点+30℃で例えば図4に示すような造形経路にて造形した。造形後の折り返し部において繊維の撚れや捻じれを目視で確認して、以下の2段階で評価し、〇を合格とした。なお、3Dプリンタのノズルは市販のものを追加工し、先端吐出口の直径が各実施例および比較例により得られた繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの厚み+0.1mmとなるようにした。
〇(良):造形後の折り返し部で繊維の撚れや捻じれがなくきれいに造形されている状態
×(不良):造形後の折り返し部で繊維の撚れや捻じれがあり、きれいに造形されていない状態
Formability by 10.3D printer [2]
The fiber-reinforced thermoplastic resin filaments obtained in each Example and Comparative Example are used in a commercially available FDM 3D printer (Ultimaker S5 manufactured by Ultimaker) at the melting point of the thermoplastic resin used for the filament + 30 ° C., for example. It was modeled by the modeling path as shown in 4. Twisting and twisting of the fibers were visually confirmed at the folded portion after modeling, and the evaluation was made in the following two stages, and 〇 was evaluated as acceptable. As the nozzle of the 3D printer, a commercially available nozzle was additionally machined so that the diameter of the tip ejection port was +0.1 mm in thickness of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament obtained in each Example and Comparative Example.
〇 (Good): The folded part after modeling is in a state where the fiber is not twisted or twisted and is neatly shaped. Not in the state
11.3Dプリンタによる工程通過性
各実施例および比較例により得られた繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントを市販のFDM方式の3Dプリンタ(Ultimaker社製 UltimakerS5)を用いて、フィラメントに使用している熱可塑性樹脂の融点+30℃でフィラメントを2m長さ造形した際に詰まりが発生するか確認した。上記試験を20回繰り返して実施し、以下の2段階で評価し、〇を合格とした。なお、3Dプリンタのノズルは市販のものを追加工し、先端吐出口の直径が各実施例および比較例により得られた繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの厚み+0.1mmとなるようにした。
〇(良):詰まりの発生回数が0~2回
×(不良):詰まりの発生回数が3回以上
11.3 Passability by D Printer The thermoplasticity of the fiber-reinforced thermoplastic resin filaments obtained in each example and comparative example is used in the filament using a commercially available FDM 3D printer (Ultimaker S5 manufactured by Ultimaker). It was confirmed whether clogging occurred when the filament was molded to a length of 2 m at the melting point of the resin + 30 ° C. The above test was repeated 20 times and evaluated in the following two stages, and 〇 was judged as a pass. As the nozzle of the 3D printer, a commercially available nozzle was additionally machined so that the diameter of the tip ejection port was +0.1 mm in thickness of the fiber-reinforced thermoplastic resin filament obtained in each Example and Comparative Example.
〇 (Good): The number of times of clogging occurs 0 to 2 times × (Defective): The number of times of clogging occurs 3 times or more
[原料]
実施例および比較例において、原料は以下に示すものを用いた。
(炭素繊維束)
東レ(株)製 PAN系炭素繊維(CF)“トレカ(登録商標)”
(熱可塑性樹脂)
・東レ(株)製 ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂“トレリナ(登録商標)”
・ビクトレックス・ジャパン(株)製 ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂“VICTREX(登録商標)”
・アルケマ(株)製 ポリエーテルケトンケトン(PEKK)樹脂“KEPSTAN(登録商
・サビック(株)製 ポリエーテルイミド(PEI)樹脂“ULTEM(登録商標)”
[material]
In Examples and Comparative Examples, the raw materials shown below were used.
(Carbon fiber bundle)
PAN-based carbon fiber (CF) "Trading Card (registered trademark)" manufactured by Toray Industries, Inc.
(Thermoplastic resin)
-Polyphenylene sulfide (PPS) resin "Trelina (registered trademark)" manufactured by Toray Industries, Inc.
-Victrex Japan Co., Ltd. polyetheretherketone (PEEK) resin "VICTREX (registered trademark)"
-Polyetherketone ketone (PEKK) resin manufactured by Arkema Co., Ltd. "KEPSTAN (registered trader, polyetherimide (PEI) resin manufactured by SABIC Co., Ltd." ULTEM (registered trademark) "
〔実施例1〕
炭素繊維束が巻かれたボビンを1本準備し、それぞれボビンから連続的に糸道ガイドを通じて炭素繊維束を送り出した。連続的に送り出された炭素繊維束に、含浸ダイ内において、充填したフィーダーから定量供給されたPPS樹脂を含浸させた。含浸ダイ内で含浸した炭素繊維を、引取ロールを用いて含浸ダイのノズルから1m/minの引き抜き速度で連続的に引き抜いた。引き抜かれた炭素繊維束は、冷却ダイを通過してPPS樹脂が冷却固化され、刃を複数枚備えた回転式カッターを通して切り込みを入れた後、連続した3Dプリンタ用繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントとして巻取機に巻き取られた。得られた3Dプリンタ用繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントは断面形状が円形であり、強化繊維方向は一方向に配列していた。また、図1に示したような切り込みが入れられたものであった。得られた繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの特性、切り込み角度θ、切り込みの深さH、切り込みの長さT、切り込み後の強化繊維の長さL、評価結果は表1の通りであり、取り扱い性と造形性、工程通過性、強化繊維の直進性に優れるものであった。
[Example 1]
One bobbin wrapped with a carbon fiber bundle was prepared, and the carbon fiber bundle was continuously sent out from each bobbin through a thread guide. The continuously delivered carbon fiber bundle was impregnated with the PPS resin quantitatively supplied from the filled feeder in the impregnation die. The carbon fibers impregnated in the impregnated die were continuously withdrawn from the nozzle of the impregnated die using a take-up roll at a drawing speed of 1 m / min. The drawn carbon fiber bundle is passed through a cooling die to cool and solidify the PPS resin, and after making a cut through a rotary cutter equipped with multiple blades, it is wound as a continuous fiber-reinforced thermoplastic resin filament for a 3D printer. It was taken up by the machine. The obtained fiber-reinforced thermoplastic resin filaments for 3D printers had a circular cross-sectional shape, and the reinforcing fiber directions were arranged in one direction. Moreover, the notch as shown in FIG. 1 was made. The characteristics of the obtained fiber-reinforced thermoplastic resin filament, the cutting angle θ, the cutting depth H, the cutting length T, the length L of the reinforcing fiber after cutting, and the evaluation results are as shown in Table 1, and are easy to handle. It was excellent in formability, process passability, and straightness of the reinforcing fiber.
〔実施例2、3〕
繊維体積含有率、フィラメントの厚み、切り込み角度θ、切り込みの深さH、切り込みの長さT、切り込み後の強化繊維の長さLを変更した以外は実施例1と同様の方法で繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントを作製した。得られた繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの特性と評価結果は表1の通りであり、取り扱い性と造形性、工程通過性、直進性に優れるものであった。
[Examples 2 and 3]
Fiber reinforcement heat by the same method as in Example 1 except that the fiber volume content, the filament thickness, the cutting angle θ, the cutting depth H, the cutting length T, and the length L of the reinforcing fiber after cutting are changed. A plastic resin filament was prepared. The characteristics and evaluation results of the obtained fiber-reinforced thermoplastic resin filaments are shown in Table 1, and they are excellent in handleability, formability, process passability, and straightness.
〔実施例4〕
熱可塑性樹脂をPEEK樹脂に変更した以外は実施例1と同様の方法で繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントを作製した。得られた繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの特性と評価結果は表1の通りであり、取り扱い性と造形性、工程通過性、強化繊維の直進性に優れるものであった。
[Example 4]
A fiber-reinforced thermoplastic resin filament was produced in the same manner as in Example 1 except that the thermoplastic resin was changed to PEEK resin. The characteristics and evaluation results of the obtained fiber-reinforced thermoplastic resin filaments are shown in Table 1, and they are excellent in handleability, formability, process passability, and straightness of the reinforced fiber.
〔比較例1〕
炭素繊維束が巻かれたボビンを1本準備し、それぞれボビンから連続的に糸道ガイドを通じて炭素繊維束を送り出した。連続的に送り出された炭素繊維束に、含浸ダイ内において、充填したフィーダーから定量供給された、PPS樹脂を含浸させた。含浸ダイ内で含浸した炭素繊維を、引取ロールを用いて含浸ダイのノズルから5m/minの引き抜き速度で連続的に引き抜いた。引き抜かれた炭素繊維束は、冷却ダイを通過してPPS樹脂が冷却固化され、切り込みを入れずに、連続した3Dプリンタ用繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントとして巻取機に巻き取られた。得られた3Dプリンタ用繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントは断面形状が楕円形であり、強化繊維方向は一方向に配列していた。結果は表1の通りであり、取り扱い性は優れるものの、造形性、工程通過性、ボイド率、強化繊維の均一性、強化繊維の直進性には劣るものであった。
[Comparative Example 1]
One bobbin wrapped with a carbon fiber bundle was prepared, and the carbon fiber bundle was continuously sent out from each bobbin through a thread guide. The continuously delivered carbon fiber bundle was impregnated with the PPS resin quantitatively supplied from the filled feeder in the impregnation die. The carbon fibers impregnated in the impregnated die were continuously withdrawn from the nozzle of the impregnated die using a take-up roll at a drawing speed of 5 m / min. The drawn carbon fiber bundle passed through a cooling die to cool and solidify the PPS resin, and was wound up by a winder as a continuous fiber-reinforced thermoplastic resin filament for a 3D printer without making a notch. The obtained fiber-reinforced thermoplastic resin filaments for 3D printers had an elliptical cross-sectional shape, and the reinforcing fiber directions were arranged in one direction. The results are shown in Table 1, and although the handleability was excellent, the formability, process passability, void ratio, uniformity of the reinforcing fibers, and straightness of the reinforcing fibers were inferior.
〔実施例5~7〕
繊維体積含有率、フィラメントの厚み、切り込み角度θ、切り込みの深さH、切り込みの長さT、切り込み後の強化繊維の長さLを変更した以外は実施例1と同様の方法で繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントを作製した。得られた繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの特性と評価結果は表2の通りであり、取り扱い性と造形性、工程通過性、直進性に優れるものであった。
[Examples 5 to 7]
Fiber reinforcement heat by the same method as in Example 1 except that the fiber volume content, the filament thickness, the cutting angle θ, the cutting depth H, the cutting length T, and the length L of the reinforcing fiber after cutting are changed. A plastic resin filament was prepared. The characteristics and evaluation results of the obtained fiber-reinforced thermoplastic resin filaments are shown in Table 2, and they are excellent in handleability, formability, process passability, and straightness.
〔比較例2〕
切り込みを入れなかった以外は実施例1と同様の方法で繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントを作製した。得られた繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの特性と評価結果は表2の通りであり、取り扱い性は優れるものの、造形性、工程通過性、ボイド率、強化繊維の均一性、強化繊維の直進性には劣るものであった。
[Comparative Example 2]
A fiber-reinforced thermoplastic resin filament was produced in the same manner as in Example 1 except that no cut was made. The characteristics and evaluation results of the obtained fiber-reinforced thermoplastic resin filaments are shown in Table 2. Although they are excellent in handleability, they are excellent in formability, process passability, void ratio, uniformity of reinforcing fibers, and straightness of reinforcing fibers. Was inferior.
本発明に係る繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントは、プレス成形法や3Dプリンティング法など任意の方法によりにより所望の形状に成形することができ、特に3Dプリンティング法は高い補強効果と成形時の取り扱い性を両立させる必要があり、本発明の繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントの成形方法として好適である。本発明に係る繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントを成形して得られる成形品は、例えば、航空機エンジン周辺部品、航空機内装部品、航空機外装部品、車両骨格、自動車エンジン周辺部品、自動車アンダーフード部品、自動車ギア部品、自動車内装部品、自動車外装部品、吸排気系部品、エンジン冷却水系部品、自動車電装部品などの自動車用途、LEDリフレクタやSMTコネクタなどの電気・電子部品用途などに有効である。 The fiber-reinforced thermoplastic resin filament according to the present invention can be molded into a desired shape by any method such as a press molding method or a 3D printing method. In particular, the 3D printing method has a high reinforcing effect and handleability at the time of molding. It is necessary to achieve both, and it is suitable as a method for molding the fiber-reinforced thermoplastic resin filament of the present invention. The molded product obtained by molding the fiber-reinforced thermoplastic resin filament according to the present invention is, for example, an aircraft engine peripheral part, an aircraft interior part, an aircraft exterior part, a vehicle frame, an automobile engine peripheral part, an automobile underhood part, and an automobile gear. It is effective for automobile applications such as parts, automobile interior parts, automobile exterior parts, intake / exhaust system parts, engine cooling water system parts, automobile electrical components, and electrical / electronic parts such as LED reflectors and SMT connectors.
本発明の繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントおよびその成形品は、とりわけ、安定した機械特性が要求される航空機エンジン周辺部品、航空機用部品外装部品、自動車ボディー部品車両骨格、自動車エンジン周辺部品、自動車アンダーフード部品、自動車ギア部品、自動車内装部品、自動車外装部品、吸排気系部品、エンジン冷却水系部品や、自動車電装部品、電気・電子部品用途に特に好ましく用いられる。具体的には、本発明の繊維強化熱可塑性樹脂フィラメントおよびその成形品は、ファンブレードなどの航空機エンジン周辺部品、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、リブなどの航空機関連部品、各種シート、フロントボディー、アンダーボディー、各種ピラー、各種メンバ、各種フレーム、各種ビーム、各種サポート、各種レール、各種ヒンジなどの自動車ボディー部品、エンジンカバー、エアインテークパイプ、タイミングベルトカバー、インテークマニホールド、フィラーキャップ、スロットルボディ、クーリングファンなどの自動車エンジン周辺部品、クーリングファン、ラジエータータンクのトップおよびベース、シリンダーヘッドカバー、オイルパン、ブレーキ配管、燃料配管用チューブ、廃ガス系統部品などの自動車アンダーフード部品、ギア、アクチュエーター、ベアリングリテーナー、ベアリングケージ、チェーンガイド、チェーンテンショナなどの自動車ギア部品、シフトレバーブラケット、ステアリングロックブラケット、キーシリンダー、ドアインナーハンドル、ドアハンドルカウル、室内ミラーブラケット、エアコンスイッチ、インストルメンタルパネル、コンソールボックス、グローブボックス、ステアリングホイール、トリムなどの自動車内装部品、フロントフェンダー、リアフェンダー、フューエルリッド、ドアパネル、シリンダーヘッドカバー、ドアミラーステイ、テールゲートパネル、ライセンスガーニッシュ、ルーフレール、エンジンマウントブラケット、リアガーニッシュ、リアスポイラー、トランクリッド、ロッカーモール、モール、ランプハウジング、フロントグリル、マッドガード、サイドバンパーなどの自動車外装部品、エアインテークマニホールド、インタークーラーインレット、ターボチャージャ、エキゾーストパイプカバー、インナーブッシュ、ベアリングリテーナー、エンジンマウント、エンジンヘッドカバー、リゾネーター、及びスロットルボディなどの吸排気系部品、チェーンカバー、サーモスタットハウジング、アウトレットパイプ、ラジエータータンク、オルタネーター、及びデリバリーパイプなどのエンジン冷却水系部品、コネクタやワイヤーハーネスコネクタ、モーター部品、ランプソケット、センサー車載スイッチ、コンビネーションスイッチなどの自動車電装部品、電気・電子部品としては、例えば、発電機、電動機、変圧器、変流器、電圧調整器、整流器、抵抗器、インバーター、継電器、電力用接点、開閉器、遮断機、スイッチ、ナイフスイッチ、他極ロッド、モーターケース、テレビハウジング、ノートパソコンハウジングおよび内部部品、CRTディスプレーハウジングおよび内部部品、プリンターハウジングおよび内部部品、携帯電話、モバイルパソコン、ハンドヘルド型モバイルなどの携帯端末ハウジングおよび内部部品、ICやLED対応ハウジング、コンデンサー座板、ヒューズホルダー、各種ギヤー、各種ケース、キャビネットなどの電気部品、コネクタ、SMT対応のコネクタ、カードコネクタ、ジャック、コイル、コイルボビン、センサー、LEDランプ、ソケット、抵抗器、リレー、リレーケース、リフレクタ、小型スイッチ、電源部品、コイルボビン、コンデンサー、バリコンケース、光ピックアップシャーシ、発振子、各種端子板、変成器、プラグ、プリント基板、チューナー、スピーカー、マイクロフォン、ヘッドフォン、小型モーター、磁気ヘッドベース、パワーモジュール、SiパワーモジュールやSiCパワーモジュール、半導体、液晶、FDDキャリッジ、FDDシャーシ、モーターブラッシュホルダー、トランス部材、パラボラアンテナ、コンピューター関連部品などの電子部品などに好ましく用いられる。 The fiber-reinforced thermoplastic resin filament of the present invention and its molded products are, among other things, aircraft engine peripheral parts, aircraft parts exterior parts, automobile body parts, vehicle frames, automobile engine peripheral parts, and automobile underhoods, which require stable mechanical properties. It is particularly preferably used for parts, automobile gear parts, automobile interior parts, automobile exterior parts, intake / exhaust system parts, engine cooling water system parts, automobile electrical components, and electric / electronic parts. Specifically, the fiber-reinforced thermoplastic resin filament of the present invention and its molded product are used for aircraft engine peripheral parts such as fan blades, landing gear pods, winglets, spoilers, edges, rudder, elevators, failing, ribs and the like. Aircraft related parts, various seats, front body, underbody, various pillars, various members, various frames, various beams, various supports, various rails, various hinges and other automobile body parts, engine covers, air intake pipes, timing belt covers, Automotive engine peripheral parts such as intake manifold, filler cap, throttle body, cooling fan, cooling fan, radiator tank top and base, cylinder head cover, oil pan, brake piping, fuel piping tube, waste gas system parts, etc. Hood parts, gears, actuators, bearing retainers, bearing cages, chain guides, automobile gear parts such as chain tensioners, shift lever brackets, steering lock brackets, key cylinders, door inner handles, door handle cowls, interior mirror brackets, air conditioner switches, Automotive interior parts such as instrumental panels, console boxes, glove boxes, steering wheels, trims, front fenders, rear fenders, fuel lids, door panels, cylinder head covers, door mirror stays, tailgate panels, licensed garnishes, roof rails, engine mount brackets, rear Car exterior parts such as garnish, rear spoiler, trunk lid, rocker molding, molding, lamp housing, front grill, mudguard, side bumper, air intake manifold, intercooler inlet, turbocharger, exhaust pipe cover, inner bush, bearing retainer, engine Intake and exhaust system parts such as mounts, engine head covers, resonators, and throttle bodies, engine cooling water system parts such as chain covers, thermostat housings, outlet pipes, radiator tanks, alternators, and delivery pipes, connectors, wire harness connectors, motor parts, etc. Automotive electrical components such as lamp sockets, sensor in-vehicle switches, combination switches, electricity / electricity As child parts, for example, generators, electric motors, transformers, current transformers, voltage regulators, rectifiers, resistors, inverters, relays, power contacts, switches, switches, switches, knife switches, and other pole rods. , Motor case, TV housing, laptop housing and internal parts, CRT display housing and internal parts, printer housing and internal parts, mobile terminal housing and internal parts such as mobile phones, mobile PCs, handheld mobiles, IC and LED compatible housings , Condenser seat plate, fuse holder, various gears, various cases, cabinets and other electrical parts, connectors, SMT compatible connectors, card connectors, jacks, coils, coil bobbins, sensors, LED lamps, sockets, resistors, relays, relay cases , Reflectors, small switches, power supply parts, coil bobbins, condensers, variable condenser cases, optical pickup chassis, oscillators, various terminal boards, transformers, plugs, printed boards, tuners, speakers, microphones, headphones, small motors, magnetic head bases, It is preferably used for electronic parts such as power modules, Si power modules, SiC power modules, semiconductors, liquid crystals, FDD carriages, FDD chassis, motor brush holders, transformer members, parabolic antennas, and computer-related parts.
1:繊維長手方向
2:繊維直交方向
3:強化繊維
4:切込み
5:切込みと繊維方向のなす角度θ
6:繊維方向に対になる切込みで分断された繊維長さL
7:繊維強化熱可塑性樹脂フィラメント
1: Fiber longitudinal direction 2: Fiber orthogonal direction 3: Reinforcing fiber 4: Notch 5: Angle between the notch and the fiber direction θ
6: Fiber length L divided by a pair of notches in the fiber direction
7: Fiber reinforced thermoplastic resin filament
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020211358A JP2022098042A (en) | 2020-12-21 | 2020-12-21 | Fiber-reinforced thermoplastic resin filament for 3d printer and molded article of the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020211358A JP2022098042A (en) | 2020-12-21 | 2020-12-21 | Fiber-reinforced thermoplastic resin filament for 3d printer and molded article of the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2022098042A true JP2022098042A (en) | 2022-07-01 |
Family
ID=82165605
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020211358A Pending JP2022098042A (en) | 2020-12-21 | 2020-12-21 | Fiber-reinforced thermoplastic resin filament for 3d printer and molded article of the same |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2022098042A (en) |
-
2020
- 2020-12-21 JP JP2020211358A patent/JP2022098042A/en active Pending
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