可冲压片材制造技术

本发明专利技术的课题在于提供一种可冲压片材，所述可冲压片材在从模表面转印至成型板表面的纹理加工方法(其为表面处理方法之一)中满足呈现特别优异的外观的最佳范围的条件，并且，能够实现用以往的由碳纤维的无纺布片材形成的可冲压片材所不能达成的技术效果：能够同时全部实现成型时的高流动性和成型后的高机械特性及高品质的表面外观、尤其是成型板表面的束的隐蔽性。所述可冲压片材由皮层和芯层形成，其特征在于，所述芯层由具有不连续碳纤维的纤维束的碳纤维无纺布片材和热塑性树脂形成，在100mm×100mm的可冲压片材中，在所述碳纤维无纺布片材中至少含有5根以上的束宽为150μm以上的纤维束(A)，并且，所述皮层由具有已开纤的不连续增强纤维的增强纤维无纺布片材和热塑性树脂形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及由碳纤维复合材料(其由碳纤维和热塑性树脂制成)形成的可冲压片材，尤其是涉及下述可冲压片材，所述可冲压片材因浮出于表面的纤维束的隐蔽性优异而表面的总体外观优异，在使用其制作成型品时，能够同时实现高流动性和高机械特性。
技术介绍
由碳纤维和热塑性树脂形成的碳纤维复合材料由于可获得高机械特性，所以被用于制造各种成型品。其中，一般认为如果将由碳纤维复合材料(其由碳纤维和热塑性树脂制成)形成的可冲压片材用于成型，则可以利用热压成型迅速地成型，所以特别适用于批量产品的成型。其中，可将碳纤维复合材料中的碳纤维制成无纺布的形态，例如在专利文献1中，提出了将碳纤维无纺布中的特定碳纤维束相对于纤维总量的比例抑制在低水平、并将该特定碳纤维束中的平均纤维数设定在特定范围内的碳纤维无纺布。另一方面，在专利文献2中，提出了将碳纤维无纺布中的上述相同的特定碳纤维束相对于纤维总量的比例抑制在特定范围内、将该特定碳纤维束中的平均纤维数设定在特定范围内、并对束的纤维根数赋予不均的复合材料。另外，在专利文献3中，提出了一种预浸料坯，所述预浸料坯的增强纤维基材由纤维长度大于10mm的增强纤维0～50重量％、纤维长度为2～10mm的增强纤维50～100重量％、纤维长度小于2mm的增强纤维0～50重量％构成，由增强纤维单丝(a)和与该增强纤维单丝(a)交叉的增强纤维单丝(b)形成的二维取向角的平均值为
10～80度，并且，所述预浸料坯于23℃时的厚度为0.03～1mm，拉伸强度σ为0.01MPa以上。专利文献1：日本特开2011-178890号公报专利文献2：国际公开第2013/118689号专利文献3：日本特开2010-235779号公报
技术实现思路
但是，对于专利文献1公开的碳纤维无纺布(碳纤维无纺布中的碳纤维束细、束的比例少、碳纤维已开纤)而言，虽然使用其制造的碳纤维复合材料成型品的机械特性优异，但成型时的流动性低、成型性差。这是因为：由于作为增强纤维的碳纤维充分分散，所以应力不易集中，可充分发挥碳纤维的增强效果，但另一方面，碳纤维之间彼此交叉而限制了互相的运动，从而变得难以流动。另外，虽然在表面外观方面有关于平滑性的记载，但由于原本即存在束，所以无法避免束浮出于表层的现象，而且，由于在已开纤的纤维中存在少量的束，所以可见于成型板表面的束更加明显，因此，表面外观并不理想。另外，对于专利文献2公开的碳纤维无纺布(碳纤维束在某个范围内存在不均、束的比例多)而言，使用其制造碳纤维复合材料成型品时的流动性、机械特性均优异，不均也小。这是因为：碳纤维束以在某个范围内进行分布的方式存在，由此，不仅缓和了应力集中于碳纤维的端部的现象，而且碳纤维也没有形成网络，因此，容易流动。但是，在表面外观方面，由于存在束，所以表面外观并不理想。另外，对于专利文献3而言，虽然机械特性和表面平滑性优异，但成型时的流动性低，成型性差。这是因为：由于作为增强纤维的碳纤维分散所以应力不易集中，可充分发挥碳纤维的增强效果，但另一方面，碳纤维之间彼此交叉而限制了互相的运动，从而变得难以流动。通常，若在树脂中加入碳纤维，则粘度骤然升高，变得不
易流动。另外，关于表面外观，公开了设置增强纤维体积含有率低的层或纤维长度短的层以改善外观，另外，记载了出于同时实现成型品的刚度和经济性的目的而在外侧层合碳纤维等拉伸弹性模量高的预浸料坯、在内侧层合玻璃纤维等拉伸弹性模量低的预浸料坯等将不同种的增强纤维层组合的方法，但用上述任意方法也无法全部满足成型性和机械特性、表面外观、尤其是成型板表面的束的隐蔽性。因此，本专利技术的课题在于提供一种可冲压片材，所述可冲压片材在从模具表面转印至成型板表面的纹理加工方法(其为表面处理方法之一)中满足呈现特别优异的外观的最佳范围的条件，并且，能够实现用以往的由碳纤维的无纺布片材形成的可冲压片材所不能达成的技术效果：能够同时全部实现成型时的高流动性和成型后的高机械特性及高品质的表面外观、尤其是成型板表面的束的隐蔽性。为了解决上述课题的达成手段如下。[1]一种可冲压片材，由皮层和芯层形成，其特征在于，所述芯层由具有不连续碳纤维的纤维束的碳纤维无纺布片材和热塑性树脂形成，在100mm×100mm的可冲压片材中，在所述碳纤维无纺布片材中至少含有5根以上的束宽为150μm以上的纤维束(A)，并且，束宽大于5mm的纤维束在所述100mm×100mm中小于5根，所述皮层由具有已开纤的不连续增强纤维的增强纤维无纺布片材和热塑性树脂形成。另外，本专利技术中的特别优选的方案如下。[2]如[1]所述的可冲压片材，其特征在于，在100mm×100mm的可冲压片材中，在所述增强纤维无纺布片材中束宽为150μm以上的纤维束小于5根。[3]如[1]或[2]所述的可冲压片材，其特征在于，构成所述芯层的碳纤维无纺布片材含有不连续碳纤维的纤维束(B)，所述纤维束(B)中，根据下式计算出的纤维根数xn为100根以上，相对于构成碳纤维无纺布片材的碳纤维总重量，所述纤维束(B)
的含量大于5wt％。xn＝Mn/(Ln×F)其中，Mn为碳纤维束的重量，Ln为碳纤维束长度，F为碳纤维的纤度。[4]如[1]～[3]中任一项所述的可冲压片材，其特征在于，对于构成所述皮层的增强纤维的单丝弯曲刚度和构成所述芯层的碳纤维的单丝弯曲刚度而言，增强纤维单丝弯曲刚度/碳纤维单丝弯曲刚度的值为1以上且小于20。[5]如[1]～[4]中任一项所述的可冲压片材，其特征在于，对于构成所述皮层的增强纤维的热导率和构成所述芯层的碳纤维的热导率而言，增强纤维的热导率/碳纤维的热导率的值大于0.01且为1以下。[6]如[1]～[5]中任一项所述的可冲压片材，其特征在于，下式(1)的值为0.1以上且为10以下。皮层的厚度(μm)/所述芯层的碳纤维束(A)的平均束宽(μm)(1)[7]如[1]～[6]中任一项所述的可冲压片材，其特征在于，所述皮层的增强纤维的数均纤维长度为3～50mm。[8]如[1]～[7]中任一项所述的可冲压片材，其特征在于，所述皮层的增强纤维为玻璃纤维。[9]如[1]～[8]中任一项所述的可冲压片材，其特征在于，所述皮层含有黑色无机填料。[10]如[1]～[9]中任一项所述的可冲压片材，其特征在于，在构成所述芯层的碳纤维无纺布片材的碳纤维束中，相对于构成所述芯层的无纺布片材的碳纤维束，由100根以上碳纤维单丝构成的碳纤维束(B)的比例为20wt％～90wt％。[11]如[10]所述的可冲压片材，其特征在于，构成所述芯层的碳纤维无纺布片材的所述碳纤维束(B)的构成纤维束的纤维根数的平均值x为100～900根。[12]如[10]或[11]所述的可冲压片材，其特征在于，所述碳纤维
束(B)的构成纤维束的纤维根数的标准偏差σ在100～500根的范围内。[13]如[1]～[12]中任一项所述的可冲压片材，其特征在于，碳纤维相对于芯层的体积含量(Vf)为5～50vol％。[14]如[1]～[13]中任一项所述的可冲压片材，其特征在于，构成所述芯层的碳纤维无纺布片材中的碳纤维的数均纤维长度为3～25mm。[15]一种成型品，其是使用[1]～[14]中任一项所述的可冲压片材而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可冲压片材，由皮层和芯层形成，其特征在于，所述芯层由具有不连续碳纤维的纤维束的碳纤维无纺布片材和热塑性树脂形成，在100mm×100mm的可冲压片材中，在所述碳纤维无纺布片材中至少含有5根以上的束宽为150μm以上的纤维束(A)，并且，束宽大于5mm的纤维束在所述100mm×100mm中小于5根，所述皮层由具有已开纤的不连续增强纤维的增强纤维无纺布片材和热塑性树脂形成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.17 JP 2014-0069381.一种可冲压片材，由皮层和芯层形成，其特征在于，所述芯层由具有不连续碳纤维的纤维束的碳纤维无纺布片材和热塑性树脂形成，在100mm×100mm的可冲压片材中，在所述碳纤维无纺布片材中至少含有5根以上的束宽为150μm以上的纤维束(A)，并且，束宽大于5mm的纤维束在所述100mm×100mm中小于5根，所述皮层由具有已开纤的不连续增强纤维的增强纤维无纺布片材和热塑性树脂形成。2.如权利要求1所述的可冲压片材，其特征在于，在100mm×100mm的可冲压片材中，在所述增强纤维无纺布片材中束宽为150μm以上的纤维束小于5根。3.如权利要求1或2所述的可冲压片材，其特征在于，构成所述芯层的碳纤维无纺布片材含有不连续碳纤维的纤维束(B)，所述纤维束(B)中，根据下式计算出的纤维根数xn为100根以上，相对于构成碳纤维无纺布片材的碳纤维总重量，所述纤维束(B)的含量大于5wt％，xn＝Mn/(Ln×F)，其中，Mn为碳纤维束的重量，Ln为碳纤维束长度，F为碳纤维的纤度。4.如权利要求1～3中任一项所述的可冲压片材，其特征在于，对于构成所述皮层的增强纤维的单丝弯曲刚度和构成所述芯层的碳纤维的单丝弯曲刚度而言，增强纤维单丝弯曲刚度/碳纤维单丝弯曲刚度的值为1以上且小于20。5.如权利要求1～4中任一项所述的可冲压片材，其特征在于，对于构成所述皮层的增强纤维的热导率和构成所述芯层的碳纤维的热导率而言，增强纤维的热导率/碳纤维的热导率的值大于0.01且为1以下。6.如权利要求1～5中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：三好且洋，桥本贵史，马场健太，成濑惠宽，德永拓朗，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP